TWI458346B - Solid - state photographic element and its driving method - Google Patents

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Shigetoshi Sugawa
Yasushi Kondo
Hideki Tominaga
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Univ Tohoku
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Description

固態攝影元件及其驅動方法
本發明係關於一種固態攝影元件及其驅動方法，更詳言之，係關於一種用來對摧毀、爆炸、及燃燒等高速現象進行攝影而可高速動作的較佳固態攝影元件及其驅動方法。
以往已開發有高速攝影裝置(高速視訊攝影機)，用來以短時間連續進行例如爆炸、摧毀、燃燒、碰撞、及放電等高速現象的攝影(參照非專利文獻1等)。此種高速攝影裝置必須能進行100萬幀框/秒程度以上極高速度的攝影。因此，不同於習知一般視訊攝影機或數位相機等所使用之攝影元件，而使用具有特殊構造之可高速動作的固態攝影元件。
此種固態攝影元件，以往係使用專利文獻1等所記載者。此文獻所記載之固態攝影元件係稱為像素周邊記錄型攝影元件(IS-CCD)者。針對該攝影元件概略作說明。
上述像素周邊記錄型攝影元件具備兼作受光部之各光電二極體其記錄幀框數量之訊號傳送的儲存用CCD，在攝影中將以光電二極體進行光電轉換所生成之像素訊號依序傳送至儲存用CCD。接著，攝影結束後一次依序讀取儲存於儲存用CCD之記錄幀框數量的像素訊號，以在攝影元件之外部重現記錄幀框數分量影像。在攝影中超過記錄幀框數量的像素訊號則以新舊之順序廢棄較舊者，而在儲存用CCD經常保持最新之既定幀框數量的像素訊號。因此，若在攝影結束時中止像素訊號往儲存用CCD之傳送，則可獲得從該時點起在時間上回溯記錄幀框數量之時點以後的最新影像。
以此方式，像素周邊記錄型攝影元件係與必須在每獲得1個幀框分之影像訊號即將其擷取至外部的一般攝影元件不同，具有可非常高速獲得複數個幀框之連續影像的特徵。然而，因半導體晶片面積或電力消耗等各種限制，可裝載於1個元件之儲存用CCD的數目係有極限。因此，如以上所述，可高速攝影之幀框數係受到限制，例如非專利文獻1所記載之裝置中其幀框數為100個左右。此程度之幀框數雖亦有充分之用途，不過依攝影對象之現象或被拍攝體等，雖不要求該程度之(例如100萬個幀框/秒程度)高速性，但有時會想要進行涵蓋更長時間或涵蓋更大量之幀框數的攝影。然而，以該像素周邊記錄型攝影元件卻難以對應此種攝影之要求。
因此，為了對應連續記錄之幀框數雖受限但為超高速之攝影與高速性雖較差但記錄幀框數為無限制之攝影的兩種攝影，則必須併用上述之CCD方式的像素周邊記錄型攝影元件與公知之例如CMOS(互補金屬氧化半導體)方式的攝影元件。因此，此種攝影裝置成本會變得很高。
又，上述之高速攝影中，進行與觀察對象之現象的產生時序同步的攝影係極為重要，而進行從外部賦予觸發訊號即對應其進行攝影之結束或攝影之開始的控制。為了產生此種觸發訊號，一般係進行使用接觸感測器、位置感測器、振動感測器、及壓力感測器等其他感測器。然而，在難以縮小被拍攝體與此種感測器之距離時、捕捉被拍攝體之自發性變化進行攝影時、或在顯微鏡下進行微小之物體的攝影時等情況下，大多難以以上述方法來獲得適切之觸發訊號。
對於此種課題，專利文獻2所記載之攝影裝置中，係將分束器或半反射鏡等光分割手段設於攝影透鏡之後方，以將入射光分割成2個並分別導入至不同之攝影裝置。並將其中之一攝影裝置設為用以檢測影像之急遽變化的監測專用，對應藉此所獲得之觸發訊號來控制以另一攝影裝置所獲得之影像訊號的儲存。然而，此種習知攝影裝置中，由於必須具有將來自攝影對象之入射光分割成複數個的光學系統零件，且必須準備複數個攝影裝置(攝影元件)。因此裝置會變得很龐大，而難以降低成本。又，亦難以將裝置小型化/輕量化。
專利文獻1：日本特開2001-345441號公報
專利文獻2：日本特開平5-336420號公報
非專利文獻1：近藤及另5位、「高速視訊攝影機HyperVision HPV-1之開發」、島津評論、島津評論編輯部、2005年9月30日發行、第62卷、第1．2號、p.79-86
本發明係有鑑於上述課題而構成，其第1目的在於提供一種固態攝影元件及其驅動方法，其可同時並行進行記錄幀框數受限但為超高速之攝影、及高速性雖較差但記錄幀框數無限制之攝影的兩種攝影。
又，本發明之第2目的在於提供一種固態攝影元件及其驅動方法，其係捕捉某程度之長時間攝影中所獲得之影像中被拍攝體之變化或觀測對象之現象的出現等，能以高速進行該變化或現象之攝影。
為了解決上述問題，本發明之固態攝影元件，其特徵在於，具備：
a)像素區域，二維排列有分別包含接收光以產生光電荷之光電轉換部之複數個像素；以及
b)記憶區域，係與該像素區域分離之區域，排列有叢發讀取用記憶部與連續讀取用記憶部，該叢發讀取用記憶部，係對各像素分別設置複數個記憶部，不需將從該像素區域內之各像素輸出之訊號讀取至外部即可保持複數個幀框分，該連續讀取用記憶部，係與該叢發讀取用記憶部獨立對各像素分別逐一設置；
獨立具備用以將該叢發讀取用記憶部所保持之訊號讀取至外部之輸出訊號線及用以將該連續讀取用記憶部所保持之訊號讀取至外部之輸出訊號線。
本發明之固態攝影元件係使用CMOS之所謂CMOS影像感測器。
各像素具備之光電轉換部，典型上為光電二極體。又，配置於記憶區域之叢發讀取用記憶部及連續讀取用記憶部，可設為例如電容器與電晶體等開關(或閘極)的組合。
又，作為本發明之固態攝影元件之一形態，各像素除了該光電轉換部外，包含：傳送元件，將該光電轉換部所產生之光電荷傳送至用以從電荷訊號轉換成電壓訊號之檢測節點；緩衝元件，將輸出訊號從該檢測節點送出至像素輸出線；以及重置元件，重置至少該光電轉換部及該檢測節點。
例如，該檢測節點為飄移擴散區域，傳送元件及重置元件為電晶體(MOS電晶體)，緩衝元件為由複數個電晶體構成之源極跟隨放大器。
本發明之固態攝影元件中，在各像素設置複數個叢發讀取用記憶部。因此，在進行複數個幀框之連續攝影時，能將與各幀框對應之像素訊號逐一依序寫入至複數個叢發讀取用記憶部，在進行上述動作之期間，不需將訊號讀取至外部。一般而言，從固態攝影元件至外部之訊號讀取，為了依序讀取龐大之數量(像素數量)之訊號係花費時間，其限制了攝影速度。相對於此，本發明之固態攝影元件中，不需將訊號讀取至外部即可進行連續攝影。從各像素至1個記憶部之訊號傳送係在極短時間進行，因此1個幀框之攝影所需之時間之大部分，係以將在光電轉換部接收光所產生之光電荷儲存於檢測節點等之時間決定。因此，相較於一般攝影元件，可進行更高速之攝影。
然而，此時，可讀取至外部之影像幀框數，係取決於對各像素準備之叢發讀取用記憶部之數量。亦即，對每一個像素設置100個叢發讀取用記憶部之情形，可取得最大100個幀框之連續影像。
另一方面，由於連續讀取用記憶部係對各像素逐一設置，因此每當對1個幀框之影像進行攝影、將訊號從各像素傳送至連續讀取用記憶部時，亦即每當對1個幀框進行攝影時，必須將該攝影所獲得之像素訊號從連續讀取用記憶部讀取至外部。根據該讀取所需之時間，決定反覆攝影之速度，不易提升速度。相反地，能以某個既定幀框率進行長時間(理論上無上限)之攝影。
為了活用上述本發明之固態攝影元件的特徵，作為本發明之一形態，進一步具備執行下述模式之驅動控制手段：
第1驅動模式，係以全像素同時進行各像素之光電荷之儲存動作及將從各像素輸出之訊號保持於該連續讀取用記憶部之保持動作，接著以從與各像素對應之連續讀取用記憶部逐次讀取1個幀框分之訊號並予以輸出之方式，使各像素及各記憶部動作；以及
第2驅動模式，係以全像素同時進行各像素之光電荷之儲存動作及將從各像素輸出之訊號保持於該複數個叢發讀取用記憶部之一個之保持動作，且一邊依序變更保持訊號之叢發讀取用記憶部一邊反覆進行儲存動作及保持動作，在複數個幀框分之訊號保持於叢發讀取用記憶部後，以從與各像素對應之叢發讀取用記憶部逐次讀取該複數個幀框分之訊號並予以輸出之方式，使各像素及各記憶部動作。
上述驅動控制手段，能以執行第1驅動模式或第2驅動模式之任一動作之方式控制各像素或記憶部等，但本發明之固態攝影元件中，特別是，驅動控制手段，同時平行實施第1驅動模式與第2驅動模式，據以將從各像素輸出之訊號同時保持於該叢發讀取用記憶部之一個與該連續讀取用記憶部。
又，由於用以將叢發讀取用記憶部所保持之訊號讀取至外部之輸出訊號線及用以將連續讀取用記憶部所保持之訊號讀取至外部之輸出訊號線係獨立設置，因此如上述可同時將兩記憶部所保持之訊號以完全不同之時序讀取至外部。亦即，不妨礙長時間之相對低幀框率之攝影，可在途中執行既定幀框數分之高速攝影。
又，本發明之固態攝影元件之驅動方法中，能以第1驅動模式使固態攝影元件動作，根據從該元件輸出之訊號捕捉目的現象之出現或被拍攝體之變化，藉此產生觸發訊號並藉由該觸發訊號進行驅動模式之切換，據以同時平行實施第1驅動模式與第2驅動模式。
藉此，即使是以振動感測器等其他感測器無法捕捉之被拍攝體之變化、或物理上無法設置上述感測器之情形，亦能對目的之高速影像進行確實之攝影。又，為了進行上述攝影，不需準備另一攝影裝置，因此亦有助於高速攝影系統之成本下降。再者，由於進行上述高速攝影時亦持續執行低幀框率之反覆攝影，因此可避免反覆攝影中影像之脫落。
根據本發明之固態攝影元件及其驅動方法，即可以1個攝影元件同時並行進行例如100萬個幀框/秒以上極高速度之攝影與攝影速度雖低於前者但可涵蓋長時間之反覆攝影。藉此，即可提供成本較低、使用領域較廣、或使用價值較高的攝影裝置。例如，依據被拍攝體所出現之變化或觀察對象之現象之出現之徵兆等，能以準確之時序對目的之變化或現象進行高速攝影。又，亦能容易實現以細微時間間隔捕捉在特定時間產生之現象的時間變焦功能。
以下，針對本發明之一實施例之固態攝影元件及其驅動方法，參照附圖作說明。
首先，以圖1~圖4對本實施例之固態攝影元件的整體電路構成及構造作說明。圖1係表示本實施例之固態攝影元件之半導體晶片上之整體概略布局的俯視圖，圖2係表示圖1所示之像素區域中之1個像素之概略布局的俯視圖，圖3係表示像素區域及記憶區域之概略構成的俯視圖，圖4係1個像素及與其對應之記憶部的概略電路構成圖。
該固態攝影元件中，在半導體基板1上具備用以接收入射光以產生各像素之像素訊號的像素區域2與被讀取至外部前用以保持該像素訊號的記憶區域3a,3b。像素區域2與記憶區域3a,3b係彼此分離，分別設成完整之區域。於大致矩形之像素區域2內，N行、M列合計為N×M個像素10係設置成二維陣列狀。該像素區域2係分割成2個分別設置有(N/2)×M個像素10之第1像素區域2a、及第2像素區域2b。
於第1像素區域2a與第1記憶區域3a之間設置有細長之第1電流源區域6a，同樣地，於第2像素區域2b與第2記憶區域3b之間設置有細長之第2電流源區域6b。於第1記憶區域3a設有第1垂直掃描電路區域4a及第1水平掃描電路區域5a。在第1垂直掃描電路區域4a及第1水平掃描電路區域5a設有用以控制讀取來自第1記憶區域3a中之記憶部之訊號的移位暫存器或解碼器等電路。同樣地，於第2記憶區域3b設有第2垂直掃描電路區域4b及第2水平掃描電路區域5b。
本實施例之固態攝影元件，係以將像素區域2之大致中央區隔為2個之線(圖1中以虛線表示之直線)為中心，而呈大致線對稱之構造。由於該線兩邊部分之構造及動作相同，因此以下說明係以第1像素區域2a、第1記憶區域3a、第1垂直掃描電路區域4a、第1水平掃描電路區域5a、及第1電流源區域6a之構造及動作為中心進行敘述。
配置於像素區域2之像素數目亦即上述N、M之值可分別任意決定。若提高該等之值則影像之解像度雖會提升，但其反面整體晶片面積會變大或整體晶片面積不變則每1個像素之晶片面積會變小。此例中，係設為N=264、M=320。因此，如圖3中所記載，分別設置於第1像素區域2a及第2像素區域2b之像素數目係水平方向(橫方向)320個像素、垂直方向(縱方向)132個像素，整體為42240個像素。
如圖2所示，1個像素10所占有之區域為矩形，其內部係大分為3個區域亦即光電轉換區域11、像素電路區域12、及配線區域13。於配線區域13，(N/2)+α條像素輸出線14係集中配置成延伸於垂直方向。此處，α亦可為0，在該情形下，本例中通過1個配線區域13之像素輸出線14之條數則為132條。然而，一般而言，在半導體製程形成多數條平行延伸之配線(例如A1等金屬配線)時，具有兩端之配線的寬度或寄生電容易與其他不同的性質。因此，於實際上用於使訊號通過之132條像素輸出線14之兩端，各設1條不使訊號通過(僅存在圖案)之虛設配線即可。於該情形下，α=2而通過1個配線區域13之配線總數則為134條。
如圖4所示，各像素10包含光電二極體31、傳送電晶體32、飄移擴散區域33、儲存電晶體34、儲存電容器36、重置電晶體35、源極跟隨放大器43、及電流源39。
光電二極體31，用以接收光以產生光電荷，相當於本發明之光電轉換部。傳送電晶體32，用以傳送光電荷，相當於本發明之傳送元件。飄移擴散區域33，暫時儲存光電荷並轉換成電壓訊號，相當於本發明之檢測節點。儲存電晶體34及儲存電容器36，在光電荷儲存動作時用以儲存從光電二極體31透過傳送電晶體32所溢出(溢流)之電荷。重置電晶體35，用以將儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36之電荷排出，相當於本發明之重置元件。源極跟隨放大器43，用以輸出儲存於飄移擴散區域33之電荷或儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36兩者之電荷作為電壓訊號，相當於本發明之緩衝元件。
源極跟隨放大器43，為主從連接之2個PMOS型電晶體37,38、同樣地為主從連接之2個NMOS型電晶體40,41的2段構成。電晶體38,41具有控制流過分別成對之電晶體37,40之電流的導通、斷開功能，此處稱為選擇電晶體。
於傳送電晶體32、儲存電晶體34、重置電晶體35、及選擇電晶體38,41的閘極端子，分別連接有用以供應由ψT、ψC、ψR、及ψX所構成之控制訊號的驅動線15(參照圖2)。該等驅動線15係像素區域2內之所有像素10共通。藉此，在所有像素10進行電荷儲存動作等之同時驅動。
源極跟隨放大器43之第2段電晶體41的輸出42，係連接於設置在配線區域13之132條像素輸出線14中之1條。由於該像素輸出線14係每一像素10分別獨立設置，因此固態攝影元件整體，設有與像素數量相同數量、亦即84480條像素輸出線14。
源極跟隨放大器43具有用來以高速驅動像素輸出線14之電流緩衝器的功能。由於各像素輸出線14係從像素區域2a延伸至記憶區域3a，因此係某種程度較大之電容性負載。為了以高速加以驅動因此必須有可使大電流流動之較大尺寸電晶體。然而，在像素10內為了提升檢測感度而提高光電轉換增益，則用以將光電荷轉換成電壓之飄移擴散區域33的電容係盡可能愈小愈好。由於連接於飄移擴散區域33之電晶體37之閘極端子的寄生電容實效上係使飄移擴散區域33之電容增加，因此根據上述理由該電晶體37最好為閘極輸入電容較小之小型電晶體。因此，為了滿足在輸出側之大電流供應與在輸入側之低電容，便將源極跟隨放大器43設為二段構成，而將初段之電晶體37設為小型電晶體，藉此抑制輸入閘極電容，後段之電晶體40,41則使用較大之電晶體而可確保較大輸出電流。
又，源極跟隨放大器43中，在基本動作之進行上可省略初段之選擇電晶體38，不過在後段之選擇電晶體41為斷開(OFF)狀態時同時選擇電晶體38亦斷開，藉此阻止電流從電流源39流至電晶體37，而可抑制該部分之電流消耗。
將光電荷透過傳送電晶體32儲存於飄移擴散區域33時，可視為無溢出之電荷或不考慮溢出之電荷時，不需要儲存電容器36及儲存電晶體34，將飄移擴散區域33與重置電晶體35直接連結即可。
如圖4所示，在第1及第2記憶區域3a,3b內，與各像素10對應分別獨立設置叢發讀取用記憶部200及連續讀取用記憶部210。該等不僅記憶部個別獨立，用以將訊號讀取至外部之訊號線亦個別獨立。
連續讀取用記憶部210，包含連接於像素輸出線14之寫入側電晶體211、讀取側電晶體212、電容器213、及緩衝214。在將訊號從像素10輸出至像素輸出線14之狀態下時，使讀取側電晶體212為斷開狀態並使寫入側電晶體211導通，則可將訊號寫入至(保持於)電容器213。另一方面，相反地，使寫入側電晶體211為斷開狀態並使讀取側電晶體212導通，則可將電容器213所保持之訊號透過緩衝214輸出。
叢發讀取用記憶部200，包含連接於像素輸出線14之寫入側電晶體201、讀取側電晶體202、連接於共通訊號線203之儲存幀框數L(此例中L=104)個之取樣電晶體26001~26104及電容器25001~25104、及緩衝204。當訊號從像素10輸出至像素輸出線14之狀態下時，使讀取側電晶體202為斷開狀態並使寫入側電晶體201導通，接著再使任意一個取樣電晶體26001~26104選擇性導通，則可將存在於共通訊號線203上之訊號寫入至(保持於)連接於導通之1個取樣電晶體的1個電容器25001~25104。進行此寫入動作時，依序掃描導通之取樣電晶體26001~26104，據以將與最大104個幀框之連續影像對應之訊號分別保持於各電容器25001~25104。
另一方面，與此相反，在使寫入側電晶體201成為斷開狀態下導通讀取側電晶體202，接著再使任意一個取樣電晶體26001~26104選擇性導通，則可將連接於該1個取樣電晶體的電容器25001~25104所保持的訊號讀取至共通訊號線203上，透過緩衝204輸出至外部。進行此讀取動作時，依序掃描導通之取樣電晶體26001~26104，據以將各電容器25001~25104分別保持之與最大104個幀框分之連續影像對應之訊號，依序讀取、亦即串列讀取。
此處，特徵在於，對相同像素輸出線14獨立設置叢發讀取用記憶部200及連續讀取用記憶部210，該等記憶部200,210之動作亦可獨立控制，從各記憶部200,210輸出訊號之訊號輸出線亦獨立之點。在訊號從像素10輸出至像素輸出線14上之狀態下，叢發讀取用記憶部200及連續讀取用記憶部210同時進行上述寫入動作，在叢發讀取用記憶部200之中之1個電容器25001~25104與連續讀取用記憶部210之唯一的電容器213，可同時保持相同訊號。在各記憶部200,210同時保持訊號後，在之後之適當時序，可將該等訊號分別讀取並輸出。
如圖3所示，在第1記憶區域3a，與各像素10對應設置上述叢發讀取用記憶部200及連續讀取用記憶部210。亦即，對在垂直方向排列之132個像素10設置132個叢發讀取用記憶部200及132個連續讀取用記憶部210。此132個像素分之記憶部200,210在水平方向排列10個之全部1320個像素分之記憶部200,210之輸出訊號線，分成連續讀取用與叢發讀取用分別集中成1條。是以，來自第1記憶區域3a之輸出訊號線之數量為叢發讀取用32條、連續讀取用32條，從第2記憶區域3b亦取出同數之輸出訊號線。圖3中，將叢發讀取用之輸出線表示為SB01~SB32，將連續讀取用之輸出線表示為SC01~SC32。
記憶部200,210內之所有電容器與各像素10內之儲存電容器36同樣地，可藉由雙多晶矽閘極構造或堆疊構造來形成。進行使用習知IS-CCD般之CCD構造之電荷保持時，會有源自熱激發等之暗電荷的假訊號會加入光訊號之問題。相對於此，由於使用雙多晶矽閘極構造或堆疊構造之電容器不會產生該種暗電荷，因此假訊號不會加入，而可提高讀取至外部之訊號的S/N。
此外，實際上，圖4中所記載之1個取樣電晶體與1個電容器之組，例如取樣電晶體26001與電容器25001，係由複數個取樣電晶體與同數之電容器構成，但此係以動態範圍擴大處理及雜訊除去處理為目的。此點將於之後說明。
接著，針對本實施例之固態攝影元件之驅動方法與動作作說明。本實施例之固態攝影元件，大致上來說具有稱作連續讀取與叢發讀取之2個驅動模式，除了可僅執行2個驅動模式之一外，亦可同時平行實施兩者。連續讀取模式相當於本發明中第1驅動模式，叢發讀取模式相當於第2驅動模式。
針對此兩驅動模式之概略動作，藉由圖5作說明。圖5係連續讀取模式、叢發讀取模式、及連續讀取/叢發讀取同時並行模式之概略時序圖。
(A)連續讀取模式
如圖5(a)所示，連續讀取模式之基本係在像素區域2(2a,2b)之各像素10執行1個幀框分之光電荷儲存後，全像素分別同時通過其像素輸出線14輸出訊號，以使訊號儲存於連續讀取用記憶部210之電容器213。藉此，由於1個幀框分之像素訊號即齊備於記憶區域3a,3b之連續讀取用記憶部210之電容器213，接著藉由驅動水平移位暫存器、垂直移位暫存器，以既定順序依序讀取1個幀框之像素訊號並輸出至外部。
圖5(a)所示之時序係僅1個幀框分之例。通過像素輸出線14之訊號在處理時以外，像素區域2a,2b與記憶區域3a,3b係可獨立動作。因此進行從記憶區域3a,3b逐次讀取像素訊號時，可在像素區域2a,2b儲存光電荷。藉此，如圖5(b)所示之時序般，使光電荷儲存期間與逐次讀取期間重疊，可大致連續地反覆進行攝影。在不進行高速攝影之通常攝影時，以圖5(b)所示之時序能長時間進行低幀框率的連續攝影。此時之幀框率，係以逐次讀取所有像素訊號所需之時間決定。亦即，藉由讀取用之時脈頻率之上限決定幀框率之上限。
(B)叢發讀取模式
如圖5(c)所示，叢發讀取模式係不進行像素訊號之逐次讀取，而係反覆進行以下之動作，亦即在各像素執行1個幀框分之光電荷儲存後，以全像素分別同時通過其像素輸出線14輸出訊號，以使訊號儲存於叢發讀取用記憶部200中之1個電容器25001~25104。此時，每1個幀框依序使訊號依序儲存於準備有104個幀框分之電容器25001~25104。接著，逐次地讀取該既定幀框數分之像素訊號並輸出至外部。此叢發讀取模式中，由於在攝影中並不進行往外部之訊號讀取，因此與上述連續讀取模式不同，不會受因讀取用之時脈頻率之上限所造成之幀框率的限制。可實施之最大幀框率主要係依聚集在光電二極體31內所產生之光電荷至傳送至飄移擴散區域33為止的時間而受限制，非常地短。因此，能以例如100萬個幀框/秒以上之非常高之幀框率進行連續攝影。
(C)連續讀取/叢發讀取同時並行模式
上述連續讀取模式，亦可使用設於叢發讀取用記憶部200之複數個取樣電晶體及電容器之組之一部分(實際上為一組)來實現。亦即，只要具備叢發讀取用記憶部200，即可選擇性執行叢發讀取模式與連續讀取模式。然而，此時，無法同時執行叢發讀取模式與連續讀取模式。相對於此，本實施例之固態攝影元件，可同時執行叢發讀取模式與連續讀取模式。
於連續讀取/叢發讀取同時並行模式，如圖5(d)所示，在像素區域2a,2b藉由光電荷儲存所獲得之訊號輸出至像素輸出線14之時序，在叢發讀取用記憶部200與連續讀取用記憶部210之兩者同時執行對電容器之訊號寫入。此寫入可在全像素同時進行。當然，對叢發讀取用記憶部200之電容器25001~25104之訊號寫入與對連續讀取用記憶部210之電容器213之訊號寫入，未必要全部同時進行。在像素訊號輸出至像素輸出線14之期間中，在叢發讀取用記憶部200與連續讀取用記憶部210依序執行對電容器之訊號寫入亦可。
若連續讀取用記憶部210之寫入側電晶體211為斷開狀態，則寫入至電容器213之訊號完全不受叢發讀取用記憶部200之動作影響。是以，如圖5(d)所示，即使在叢發讀取用記憶部200進行訊號之寫入動作時，亦完全不受影響，使與各像素對應之連續讀取用記憶部210之讀取側電晶體212依序導通，據以在前一刻將寫入至電容器213之訊號讀取至外部。
另一方面，若叢發讀取用記憶部200之寫入側電晶體201為斷開狀態，則寫入至電容器25001~25104之訊號完全不受連續讀取用記憶部210之動作影響。是以，即使在叢發讀取用記憶部200進行訊號之寫入動作時或訊號之讀取動作時之任一者，亦完全不受影響，使與各像素對應之叢發讀取用記憶部200之讀取側電晶體202依序導通，且使取樣電晶體26001~26104依序導通，據以在前一刻將與各像素對應寫入至104個電容器25001~25104之訊號依序讀取至外部。
將圖5(d)之時序圖更詳細記載者為圖6。圖6中，連續啟始訊號係連續讀取模式之開始指示訊號，叢發啟始訊號係叢發讀取模式之訊號寫入開始指示訊號，叢發停止訊號係叢發讀取模式之訊號寫入結束指示訊號。從叢發啟始訊號至叢發停止訊號之期間中，反覆極短循環之電荷儲存動作(參照圖6(e))，根據儲存電荷之訊號寫入至叢發讀取用記憶部200之各電容器25001~25104(參照圖6(f))。
此時，對連續讀取用記憶部210之電容器213之訊號寫入，亦以一定幀框率，亦即以具有圖6中記載之週期T之幀框率持續。寫入至連續讀取用記憶部210之電容器213之每一個像素之1個幀框分之訊號，依據圖6(j)所示之連續讀取啟始訊號在圖6(k)所示之期間依序被讀取。被讀取之訊號，在圖6(k)所示之期間儲存於例如設於元件外部(或元件內部亦可)之幀框記憶體等。
寫入至叢發讀取用記憶部200之電容器25001~25104之最大104個幀框分之訊號，依據圖6(g)所示之叢發讀取啟始訊號在圖6(h)所示之期間依序被讀取。被讀取之訊號，在圖6(i)所示之期間儲存於例如設於元件外部(或元件內部亦可)之幀框記憶體等。此讀取之期間亦如圖示，雖叢發讀取與連續讀取重疊，但由於輸出訊號線分別不同，因此可並行擷取至不同之外部記憶體。
圖7係以示意方式表示根據以圖5(d)及圖6所示之動作讀取之訊號之攝影影像的圖。根據從連續讀取用記憶部210讀取之訊號再現之攝影影像F1、F2、…，係一定之幀框率之影像。相對於此，根據從叢發讀取用記憶部200讀取之訊號再現之攝影影像f1、f2、…、fn、…、f104，係在特定之極短期間中以極短之時間間隔獲得之影像。在獲得該攝影影像f1、f2、…、fn、…、f104之期間，一定幀框率之攝影影像亦不會產生脫落。
如圖6所示，執行高速攝影之期間係藉由叢發啟始訊號與叢發停止訊號來決定。因此，作為使用本實施例之固態攝影元件之攝影裝置之一例，例如如圖7(a)所示，一邊以一定幀框率取得攝影影像，一邊檢測用以處理該影像之被拍攝體之變化或現象之出現之徵兆，利用該檢測結果能賦予叢發啟始訊號與叢發停止訊號。藉此，在具有被拍攝體之變化或現象之出現之期間能進行圖7(b)所示之高速攝影。
又，如圖7(b)所示獲得之影像，相較於如圖7(a)所示時間上間隔較大獲得之影像，亦可視為特定時間範圍中之時間擴大(變焦)。
如上述，使用本實施例之固態攝影元件之攝影裝置，利用連續讀取/叢發讀取同時並行模式，能賦予習知此種高宿攝影裝置沒有的附加價值。
為了簡略說明而於上述說明中予以省略，但此固態攝影元件中，為了達成動態範圍擴大處理及雜訊除去處理，具有更複雜的構成，執行複雜的動作。針對此點加以說明。
圖4所示之記憶部200,210中，1個取樣電晶體與1個電容器之組，例如取樣電晶體26001與電容器25001，係如圖7所示由4個取樣電晶體26a~26d與4個電容器25a~25d構成。亦即，寫入某一個幀框中之1個像素之訊號之電容器存在4個。其原因在於，本來之目的為獨立保持與溢流前之電荷對應之訊號、與溢流後之電荷對應之訊號、與溢流前之電荷對應之訊號所含之雜訊訊號、與溢流後之電荷對應之訊號所含之雜訊訊號的4個電壓訊號。
然而，並無須拘泥於上述目的，亦可以其他動作形態來使用電容器25a~25d。例如，若進行不需使用各像素10之儲存電容器36的電荷儲存動作，則無須考量與溢流後之電荷對應之訊號或與溢流後之電荷對應之訊號所含的雜訊訊號。因此，該部分可使用電容器用以增加連續攝影之幀框數。藉此，即可進行104個幀框之2倍之208個幀框的連續攝影。又，若亦不進行溢流前之雜訊除去時，則可將4個電容器25a~25d全部利用於各幀框之像素訊號之保持。是以，可進一步進行2倍之416個幀框的連續攝影。
其次，針對各像素10之光電轉換動作與將藉此所產生之訊號儲存於4個電容器25a~25d之動作，藉由圖9~圖12作說明。
本實施例之固態攝影元件中，可選擇光電荷儲存時間較短時與光電荷儲存時間相對較長時的2個不同動作模式。指標係前者之光電荷儲存時間在10μs至100μs以下之情形，在進行100萬個幀框/秒以上之高速攝影時，亦即，執行叢發讀取模式時以採用此動作模式較佳。
(A)光電荷儲存時間較短時之動作模式
圖9係光電荷儲存時間較短時之動作模式的驅動時序圖，圖10係該動作中像素10內的概略電位圖。此外，圖10(後述之圖12亦相同)中，CPD 、CFD 、CCS 係分別表示儲存於光電二極體31、飄移擴散區域33、及儲存電容器36之電容，而CFD +CCS 則表示飄移擴散區域33與儲存電容器36之合成電容。
使供應至各像素10之共通控制訊號之ψX為高位準，將源極跟隨放大器43內之選擇電晶體38,41皆維持在導通狀態。接著，在進行光電荷儲存前，使共通控制訊號之ψT、ψC、ψR為高位準，以將傳送電晶體32、儲存電晶體34、及重置電晶體35皆開啟(時間t0)。藉此，飄移擴散區域33及儲存電容器36即被重置(初始化)。又，此時光電二極體31係處於完全空乏化之狀態。此時之電位狀態係圖10(a)。
其次，若使ψR為低位準以關閉重置電晶體35時，於飄移擴散區域33即產生等價包含在該飄移擴散區域33與儲存電容器36所產生之隨機雜訊、及因源極跟隨放大器43之電晶體37之閾值電壓之偏差所造成之固定類型雜訊的雜訊訊號N2(參照圖10(b))，對應該雜訊訊號N2之輸出即呈現於像素輸出線14。因此，藉由在該時序(時間t1)賦予取樣電晶體26d之閘極端子取樣脈衝ψN2以開啟取樣電晶體26d，即可將通過像素輸出線14所輸出之雜訊訊號N2擷取並儲存於電容器25d。
其次，若使ψC為低位準以關閉儲存電晶體34時，在該時點儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36的訊號，即依飄移擴散區域33與儲存電容器36之各電容CFD 、CCS 的比例分配(參照圖10(c))。此時，於飄移擴散區域33即產生等價包含關閉ψC時所產生之隨機雜訊與因源極跟隨放大器43之電晶體37之閾值電壓之偏差所造成之固定類型雜訊的雜訊訊號N1，對應該雜訊訊號N1之輸出即呈現於像素輸出線14。因此，藉由在該時序(時間t2)賦予取樣電晶體26c之閘極端子取樣脈衝ψN1以開啟取樣電晶體26c，即可將通過像素輸出線14輸出之雜訊訊號N1擷取並保持於電容器25c。
由於傳送電晶體32係維持於開啟狀態，因此藉由射入光電二極體31之光所產生之光電荷即通過傳送電晶體32並流入飄移擴散區域33，而重疊於雜訊訊號N1並儲存在飄移擴散區域33(時間t3)。假使強光射入而於光電二極體31產生大量光電荷並導致飄移擴散區域33飽和時，溢流之電荷即透過儲存電晶體34而儲存於儲存電容器36(參照圖10(d))。藉由預先將儲存電晶體34之閾值電壓適度設定於較低值，即可以良好效率將電荷從飄移擴散區域33傳送至儲存電容器36。藉此，即使飄移擴散區域33之電容CFD 較小，可儲存於該處之最大飽和電荷量較少，亦可無須廢棄飽和之電荷以作有效利用。以此方式，在飄移擴散區域33之電荷飽和(溢流)前及電荷飽和(溢流)後所產生之電荷皆可利用為輸出。
若經過既定光電荷儲存時間(曝光時間)後，在關閉儲存電晶體34之狀態下，藉由賦予取樣電晶體26a之閘極端子取樣脈衝ψS1以開啟取樣電晶體26a，即可在該時點(時間t4)通過像素輸出線14輸出對應儲存於飄移擴散區域33之電荷的訊號以保持於電容器25a(參照圖10(e))。此時，由於儲存於飄移擴散區域33之訊號係對應溢流前之電荷的訊號S1重疊於雜訊訊號N1的訊號，因此儲存於電容器25a者係未反映儲存於儲存電容器36之電荷量的S1+N1。
之後，若立即使ψC為高位準以開啟儲存電晶體34時，在該時點儲存於飄移擴散區域33之電荷與儲存於儲存電容器36之電荷即被混合(參照圖10(f))。在該狀態下，藉由賦予取樣電晶體26b之閘極端子取樣脈衝ψS2以開啟取樣電晶體26b(時間t5)，以通過像素輸出線14來輸出對應儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36之電荷的訊號，亦即將對應溢流後之電荷的訊號S2重疊於雜訊訊號N2的訊號，以寫入於電容器25b。因此，儲存於電容器25b者係反映儲存於儲存電容器36之電荷量的S2+N2。
以上述方式，將訊號S1+N1、S2+N2、N1、及N2分別儲存於4個電容器25a,25b,25c,25d後，即結束1個循環之影像訊號的擷取。以上述方式，包含隨機雜訊或固定類型雜訊之雜訊訊號N1、及N2係與包含該等雜訊訊號之訊號分別另外求出，因此，藉由將各訊號從電容器25a,25b,25c,25d讀取後以未圖示之類比運算電路進行減法處理，藉此即可獲得除去雜訊訊號N1、及N2之影響的高S/N影像訊號。又，由於從飄移擴散區域33溢流之電荷亦可不廢棄而加以利用，因此在強光射入時亦不易造成飽和，並可獲得反映該光之訊號，而可確保寬廣之動態範圍。此外，由於針對可擴大此種動態範圍之詳細說明，已記載於例如日本特開2006-245522號公報等文獻，因此此處省略其說明。
(B)光電荷儲存時間相對較長時之動作模式
其次，針對光電荷儲存時間相對較長時之動作作說明。圖11係光電荷儲存時間相對較長時之驅動時序圖，圖12係該動作中像素內的概略電位圖。
與光電荷儲存時間較短時之最大不同點係在於：在光電荷儲存時間中關閉傳送電晶體32，將光電二極體31產生之光電荷儲存於空乏層。又，由於光電荷儲存時間較長，因此為了抑制耗電將源極跟隨放大器43之選擇電晶體38,41關閉既定時間。
在進行光電荷儲存前，係使ψT、ψC、ψR為高位準以將傳送電晶體32、儲存電晶體34、及重置電晶體35皆開啟(時間t10)。藉此，飄移擴散區域33及儲存電容器36即被重置(初始化)。此時，光電二極體31係處於完全空乏化之狀態。此時之電位狀態係圖12(a)。
其次，若使ψR為低位準以關閉重置電晶體35時，於飄移擴散區域33，即產生等價包含在該飄移擴散區域33與儲存電容器36所產生之隨機雜訊、及因源極跟隨放大器43之電晶體37之閾值電壓之偏差所造成之固定類型雜訊的雜訊訊號N2(參照圖12(b))，對應該雜訊訊號N2之輸出即呈現於像素輸出線14。因此，藉由在該時序(時間t11)賦予取樣電晶體26d之閘極端子取樣脈衝ψN2以開啟取樣電晶體26d，即可將通過像素輸出線14輸出之雜訊訊號N2寫入於電容器25d。至此為止之動作係與光電荷儲存時間較短時之動作模式相同。
其次，若使ψC為低位準以關閉儲存電晶體34時，在該時點儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36的電荷，即依飄移擴散區域33與儲存電容器36之各電容CFD 、CCS 的比例分配。再者，使ψT為低位準以關閉傳送電晶體32，亦使ψX為低位準以關閉源極跟隨放大器43之2個選擇電晶體38,41(時間t12)。藉此，於光電二極體31與飄移擴散33之間即形成電位障壁，而在光電二極體31形成可儲存光電荷之狀態(參照圖12(c))。
射入光電二極體31之光所產生之光電荷雖儲存於光電二極體31，但若在光電二極體31產生電荷飽和時，超過之過多電荷即溢流並透過傳送電晶體32，重疊於以上述方式分配之雜訊訊號，並儲存於飄移擴散區域33。當更強之光射入而在飄移擴散區域33產生飽和時，溢流之電荷即透過儲存電晶體34而儲存於儲存電容器36(參照圖12(d))。
藉由預先將儲存電晶體34之閾值電壓設定成適度低於傳送電晶體32之閾值電壓，即可使在飄移擴散區域33已飽和之電荷不會返回光電二極體31側，而可以良好效率傳送至儲存電容器36。藉此，即使飄移擴散區域33之電容CFD 較小，而可儲存於該處之電荷量較少，亦可無須廢棄溢流之電荷以作有效利用。以此方式，在飄移擴散區域33溢流前及溢流後所產生之電荷皆可利用為輸出訊號。
若經過既定光電荷儲存時間後，使ψX為高位準以開啟選擇電晶體38,41之後，藉由賦予取樣電晶體26c之閘極端子取樣脈衝ψN1以開啟取樣電晶體26c，藉此在該時點(時間t13)即可通過像素輸出線14輸出對應儲存於飄移擴散區域33之訊號電荷的雜訊訊號N1以儲存於電容器25c。此時之雜訊訊號N1，包含因源極跟隨放大器43之電晶體37之閾值電壓之偏差所造成的固定類型雜訊。此外，此時不僅是雜訊亦包含光電轉換所產生之光電荷之一部分，但此處亦將其視為雜訊。
其次，使ψT為高位準以開啟傳送電晶體32，將儲存於光電二極體31之光電荷完全傳送至飄移擴散區域33(參照圖12(e))。之後，立即(時間t14)藉由賦予取樣電晶體26a之閘極端子取樣脈衝ψS1以開啟取樣電晶體26a，即可通過像素輸出線14輸出對應儲存於飄移擴散區域33之電荷的訊號以寫入於電容器25a。此時之訊號由於係儲存於光電二極體31之電荷的訊號，亦即溢流前之電荷的訊號S1重疊於先前雜訊訊號N1的訊號，因此為S1+N1。
接著，使ψC為高位準以開啟儲存電晶體34時，在該時點儲存於飄移擴散區域33之電荷與儲存於儲存電容器36之電荷即被混合(參照圖12(f))。在該狀態(時間t15)下，藉由賦予取樣電晶體26b之閘極端子取樣脈衝ψS2以開啟取樣電晶體26b，即可通過像素輸出線14輸出對應儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36之電荷的訊號，以儲存於電容器25b。此時之訊號則為S2+N2。
以上述方式，將訊號S1+N1、S2+N2、N1、及N2分別儲存於4個電容器25a,25b,25c,25d後，即結束1個循環之影像訊號的擷取。與光電荷儲存時間較短時之動作模式同樣地，包含隨機雜訊或固定類型雜訊之雜訊訊號N1、及N2係與包含該等雜訊訊號之訊號分別另外求出，因此，藉由將各訊號從電容器25a,25b,25c,25d讀取後，藉由進行減法等之類比運算處理，即可獲得除去雜訊訊號N1、及N2之影響的高S/N影像訊號。又，由於從飄移擴散區域33溢流之電荷亦可不廢棄而加以利用，因此在強光射入時亦不易造成飽和，並可獲得反映該光之訊號，而可確保寬廣之動態範圍。
如以上所述，由於供應於各像素10之控制訊號ψX、ψT、ψR、及ψC係全像素共通，因此所有像素10可同時進行上述光電荷儲存動作及從各像素10至記憶部200,210之訊號的傳送動作。亦即，以上述1個曝光循環則1個幀框分之影像訊號即可儲存於記憶部200,210。在叢發讀取模式，藉由反覆進行該動作104次，即可將像素訊號儲存於叢發讀取用記憶部200內之所有電容器25001~25104。第105次以後則以再次將像素訊號寫入叢發讀取用記憶部200內最上方之電容器25001的方式，循環地執行儲存動作。例如，直至從外部賦予攝影停止之指示訊號為止一直反覆進行此種動作。當賦予攝影停止之指示訊號而中止攝影時，在該時點最新之104個幀框分之像素訊號即儲存於記憶區域3a,3b，因此將其逐次讀取即可獲得104個幀框的連續影像訊號。
此外，各記憶部200,210中如以上所述當欲於已儲存有某種訊號之電容器儲存新的訊號時，則必須執行重置以廢棄其以前之訊號。因此，雖未圖示不過於各像素輸出線14分別連接有重置用電晶體，在重置某記憶部200,210內之電容器時，係開啟與該電容器對應之取樣電晶體並開啟連接於對應之像素輸出線的重置用電晶體，儲存於電容器之訊號即通過取樣電晶體、像素輸出線而被重置。在執行此種重置後，新的訊號即可儲存於電容器。
此外，上述實施例皆為本發明之固態攝影元件及其驅動方法之一例，在本發明之技術思想之範圍內即使進行適當變形、修正、追加當然亦包含於本發明申請專利範圍內。
1．．．半導體基板
10．．．像素
11．．．光電轉換區域
12．．．像素電路區域
13．．．配線區域
14．．．像素輸出線
15．．．驅動線
2,2a,2b．．．像素區域
3a,3b．．．記憶區域
200．．．叢發讀取用記憶部
201,211．．．寫入側電晶體
202,212．．．讀取側電晶體
203．．．共通訊號線
204,214．．．緩衝
210．．．連續讀取用記憶部
213,25001~25104,25a~25d．．．電容器
26001~26104,26a~26d．．．取樣電晶體
31．．．光電二極體
32．．．傳送電晶體
33．．．飄移擴散區域
34．．．儲存電晶體
35．．．重置電晶體
36．．．儲存電容器
37,40．．．電晶體
38,41．．．選擇電晶體
39．．．電流源
42．．．輸出
43．．．源極跟隨放大器
4a,4b．．．垂直掃描電路區域
5a,5b．．．第1水平掃描電路區域
6a,6b．．．第1電流源區域
圖1係表示本發明之一實施例之固態攝影元件之半導體晶片上之概略布局的俯視圖。
圖2係表示本實施例之固態攝影元件中像素區域內之1個像素之概略布局的俯視圖。
圖3係表示本實施例之固態攝影元件之像素區域及記憶區域之概略構成的俯視圖。
圖4係本實施例之固態攝影元件之1個像素及與其對應之記憶部的概略電路構成圖。
圖5(a)~(d)係本實施例之固態攝影元件中驅動模式的概略時序圖。
圖6(a)~(l)係本實施例之固態攝影元件中連續讀取/叢發讀取同時並行模式的動作時序圖。
圖7(a)、(b)係以示意方式表示根據以圖5(d)及圖6所示之動作讀取之訊號之攝影影像的圖。
圖8係保持1個像素之訊號之記憶部的詳細構成圖。
圖9係本實施例之固態攝影元件中光電荷儲存時間較短時之動作模式的驅動時序圖。
圖10(a)~(f)係圖9之動作中各像素內的概略電位圖。
圖11係本實施例之固態攝影元件中光電荷儲存時間較長時之動作模式的驅動時序圖。
圖12(a)~(f)係圖11之動作中各像素內的概略電位圖。
2a．．．像素區域
3a．．．記憶區域
10．．．像素
14．．．像素輸出線
15．．．驅動線
200．．．叢發讀取用記憶部
210．．．連續讀取用記憶部

Claims (6)

  1. 一種固態攝影元件，其特徵在於，具備：a)像素區域，二維排列有分別包含接收光以產生光電荷之光電轉換部之複數個像素；以及b)記憶區域，係與該像素區域分離之區域，排列有叢發讀取用記憶部與連續讀取用記憶部，該叢發讀取用記憶部，係對各像素分別獨立地設置有複數個記憶部，不需將從該像素區域內之各像素輸出之訊號讀取至外部即可保持複數個幀框分，該連續讀取用記憶部，係與該叢發讀取用記憶部獨立對各像素分別逐一設置；獨立具備用以將該叢發讀取用記憶部所保持之訊號讀取至外部之輸出訊號線及用以將該連續讀取用記憶部所保持之訊號讀取至外部之輸出訊號線。
  2. 如申請專利範圍第1項之固態攝影元件，其中，各像素除了該光電轉換部外，包含：傳送元件，將該光電轉換部所產生之光電荷傳送至用以從電荷訊號轉換成電壓訊號之檢測節點；緩衝元件，將輸出訊號從該檢測節點送出至像素輸出線；以及重置元件，重置至少該光電轉換部及該檢測節點。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之固態攝影元件，其進一步具備執行下述模式之驅動控制手段：第1驅動模式，係以全像素同時進行各像素之光電荷之儲存動作及將從各像素輸出之訊號保持於該連續讀取用記憶部之保持動作，接著以從與各像素對應之連續讀取用記憶部逐次讀取1個幀框分之訊號並予以輸出之方式，使各像素及各記憶部動作；以及第2驅動模式，係以全像素同時進行各像素之光電荷之儲存動作及將從各像素輸出之訊號保持於該複數個叢發讀取用記憶部之一個之保持動作，且一邊依序變更保持訊號之叢發讀取用記憶部一邊反覆進行儲存動作及保持動作，在複數個幀框分之訊號保持於叢發讀取用記憶部後，以從與各像素對應之叢發讀取用記憶部逐次讀取該複數個幀框分之訊號並予以輸出之方式，使各像素及各記憶部動作。
  4. 如申請專利範圍第3項之固態攝影元件，其中，該驅動控制手段，同時平行實施第1驅動模式與第2驅動模式，據以將從各像素輸出之訊號同時保持於該叢發讀取用記憶部之一個與該連續讀取用記憶部。
  5. 一種固態攝影元件之驅動方法，係驅動申請專利範圍第1項之固態攝影元件，其特徵在於，具有：第1驅動模式，係以全像素同時進行各像素之光電荷之儲存動作及將從各像素輸出之訊號保持於該連續讀取用記憶部之保持動作，接著以從與各像素對應之連續讀取用記憶部逐次讀取1個幀框分之訊號並予以輸出之方式，使各像素及各記憶部動作；以及第2驅動模式，係以全像素同時進行各像素之光電荷之儲存動作及將從各像素輸出之訊號保持於該複數個叢發讀取用記憶部之一個之保持動作，且一邊依序變更保持訊號之叢發讀取用記憶部一邊反覆進行儲存動作及保持動作，在複數個幀框分之訊號保持於叢發讀取用記憶部後，以從與各像素對應之叢發讀取用記憶部逐次讀取該複數個幀框分之訊號並予以輸出之方式，使各像素及各記憶部動作；同時平行實施第1驅動模式與第2驅動模式，據以將從各像素輸出之訊號同時保持於該叢發讀取用記憶部之一個與該連續讀取用記憶部。
  6. 如申請專利範圍第5項之固態攝影元件之驅動方法，其係以第1驅動模式使固態攝影元件動作，根據從該元件輸出之訊號捕捉目的現象之出現或被拍攝體之變化，藉此產生觸發訊號並藉由該觸發訊號進行驅動模式之切換，據以同時平行實施第1驅動模式與第2驅動模式。
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