专利名称：固体拍摄装置的制作方法
技术领域：
一般地，本实施方式涉及固体拍摄装置。
背景技术：
CMOS图像传感器中，入射强力的过大光时,光电二极管饱和。饱和的信号电荷以放射状扩散到区域内，饱和的区域扩大(blooming :弥散)。作为其对策，存在采用以下方法的情况通过与光电二极管相邻设置排出过剩信号电荷的晶体管的横型溢出结构、略微打开读出栅极，经由检测部及复位晶体管向漏极排出。这样的方法中，光电二极管的饱和信号电平下降，有可能引起亮时的S/N退化。
发明内容
本发明要解决的问题是提供可抑制饱和信号电平的降低并同时降低弥散的固体拍摄装置。实施方式的固体拍摄装置，一种固体拍摄装置，其特征在于，包括像素阵列部，以矩阵状配置积蓄光电变换的电荷的像素；以及垂直驱动电路，在各像素的积蓄期间对每多条线一并驱动上述像素，使上述像素中积蓄的预定电平以上的电荷排出。根据上述构成的固体拍摄装置，可抑制饱和信号电平的降低并同时降低弥散。
图I是表示第I实施方式涉及的固体拍摄装置的概略构成的块图。图2是表示图I的固体拍摄装置的像素PC的构成例的电路图。图3是表示图I的固体拍摄装置的读出信号的输入定时和光电二极管的信号量的关系的定时图表。图4是表示图I的固体拍摄装置的解码器电路11和栅锁存电路12、13的构成例的电路图。图5是表示图I的固体拍摄装置的选择器14和电平移位器15的构成例的电路图。图6是表示图I的固体拍摄装置的解码器电路11和栅锁存电路12、13的各部分的信号波形的定时图表。图7是表示图I的固体拍摄装置的选择器14和电平移位器15的各部分的信号波形的定时图表。图8是表示第2实施方式涉及的固体拍摄装置的选择器14'和电平移位器15'的构成例的电路图。
图9是表示第3实施方式涉及的固体拍摄装置的读出信号的输入定时和光电二极管的信号量的关系的定时图表。
具体实施例方式通过实施方式的固体拍摄装置，设置有像素阵列部、和垂直驱动电路。像素阵列部中，以矩阵状配置积蓄光电变换的电荷的像素。垂直驱动电路，在各像素的积蓄期间对每多条线一并驱动上述像素，使上述像素中积蓄的预定电平以上的电荷排出。以下，关于实施方式涉及的固体拍摄装置，参照附图进行说明。此外，本发明不通过这些实施方式限定。(第I实施方式)图I是表示第I实施方式涉及的固体拍摄装置的概略构成的块图。 在图1，这个固体拍摄装置设置有像素阵列部1，以矩阵状在行方向及列方向配置积蓄光电变换的电荷的像素PC ;垂直驱动电路2，在垂直方向扫描成为读出对象的像素PC ;负载电路3，使垂直信号线Vlin的电位追随从像素PC读出的信号；列ADC电路4，将各像素PC的信号分量用CDS (相关二次取样)数字化；线存储器5，将在ADC电路4数字化的各像素PC的信号分量仅保存I线量；列扫描电路6，为了读出在电平方向扫描保存的线存储器的信号；定时控制电路7，控制各像素PC的读出和积蓄的定时；DA转换器8，向列ADC电路4输出斜坡信号Vramp。此外，向定时控制电路7输入主时钟MCK。在这里，垂直驱动电路2可在各像素PC的积蓄期间对每多条线一并驱动像素PC，使像素PC中积蓄的预定电平以上的电荷排出。而且，垂直驱动电路2可在各像素PC的读出期间对每I条线驱动像素PC，使像素PC中积蓄的全部的电荷读出。这个垂直驱动电路2设置有解码器电路11，对每I条线指定像素阵列部的I个选择行；栅锁存电路12，保持在解码器电路11中指定的选择行的数据；栅锁存电路13，对每多条线一并保持在栅锁存电路12中保持的选择行的数据；选择器14，选择驱动像素PC的信号；电平移位器15，控制驱动像素PC的信号的输出电平；解码器控制电路16，控制解码器电路11的行选择定时；锁存控制电路17，控制栅锁存电路12、13的工作定时；脉冲发生电路18，控制选择器14的转换定时；和电平发生电路19，设定电平移位器15的输出电平。在这里，在解码器控制电路16中设置有多计数器20，设置有多个辅助计数器；转换部SW，基于分割水平扫描期间的控制信号SC转换辅助计数器。例如，I水平扫描期间包括快门期间TA、读出期间TB及积蓄期间TX，积蓄期间TX以1/2及1/4为分界来分割积蓄期间TX，成为其分割期间TC，TD, TE。即，分割期间TC为到积蓄期间TX的1/2的期间，分割期间TD为从积蓄期间TX的1/2到3/4的期间，分割期间TE为从积蓄期间TX的3/4到7/8的期间。该场合下，多计数器20中可设置有在快门期间TA输出计数值GTA的辅助计数器、在读出期间TB输出计数值GTB的辅助计数器、及在分割期间TC，TD，TE分别输出计数值GTCl i (i为2以上的整数)，GTDl j (j为正的整数)，GTEl k(k为正的整数)的辅助计数器。而且，例如，计数值GTA，GTB，GTC1 i，GTDl j，GTEl k可分别由η比特的计数器数据构成。这些计数值GTA，GTB, GTCl i，GTDl j，GTEl k，从初始值互相偏离的状态，对每I水平期间加1，如果达到I帧量的线数，返回I。并且，转换部SW可在I水平扫描期间内依次转换计数值GTA，GTB，GTC1 i，GTDl j，GTEl k，并向解码器电路11输出。而且，在像素阵列部I中设置有水平控制线Hlin，在行方向进行像素PC的读出控制；垂直信号线Vlin，在列方向传送从像素PC读出的信号。并且，在快门期间TA，垂直驱动电路2中，像素PC对每I条线驱动，像素PC中积蓄的电荷对每I条线排出。其次，在积蓄期间TX，垂直驱动电路2中，像素PC对每多条线一并驱动，像素PC中积蓄的预定电平以上的电荷对每多条线排出，并且在像素PC中积蓄电荷。此时，在各分割期间TC，TD，TE，可多次施加与在像素PC的读出期间B施加的读出信号相比电平变小的读出信号。此时，在分割期间TC一并施加读出信号的行在i个的计数值GTCl i中指定，在分割期间TD —并施加读出信号的行在j个的计数值GTDl j中指定，在分割期间TE —并施加读出信号的行在k个的计数值GTEl k中指定。而且，伴随分割期间TC，TD，TE变短，读出信号的电平变小。例如，快门期间TA及读出期间TB的读出信号的电平为3V时，分割期间TC的读出信号的电平为2V，分割期间TD的读出信号的电平为I. 5V，分割期间TE的读出信号的电平为IV。
此外，在积蓄期间TX中一并驱动多条线的像素PC时的线数，在读出信号的电平的段数为D(D正的整数)时，优选地为全积蓄线数的1/2D以下。其次，在读出期间TB，垂直驱动电路2中，像素PC对每I条线驱动，从其像素PC读出的信号经由垂直信号线Vlin向列ADC电路4传送。在这里，负载电路3中，构成有在从像素PC读出信号时与其像素PC之间的源极跟随器，所以垂直信号线Vlin的电位追随从像素PC读出的信号。并且，在列ADC电路4，从各像素PC的信号取样复位电平及读出电平，取得与复位电平及读出电平的差量(CDS)，数字化各像素PC的信号分量，经由线存储器5作为输出信号Vout输出。在这里，根据在各像素PC的积蓄期间TX对每多条线一并驱动像素PC，使像素PC中积蓄的预定电平以上的电荷排出，可使微小电荷在像素PC中原样积蓄，使过剩电荷从像素PC排出，在抑制饱和信号电平的降低同时,可降低弥散。而且，通过对每多条线使像素PC中积蓄的预定电平以上的电荷一并排出，可使过剩电荷从同一像素PC多次排出，即使在对CMOS图像传感器入射强力的过大光的场合，也可有效地降低弥散。图2是表示图I的固体拍摄装置的像素PC的构成例的电路图。在图2 (a)，像素PCn中分别设置有光电二极管PD，行选择晶体管Ta，放大晶体管Tb，复位晶体管Tc及读出晶体管Td。而且，在读出放大晶体管Tb、复位晶体管Tc、和晶体管Td的连接点形成浮动扩散点FD作为检测节点。并且，读出晶体管Td的源极与光电二极管ro连接，向读出晶体管Td的栅极输入读出信号OREADn。而且，复位晶体管Tc的源极与读出晶体管Td的漏极连接，向复位晶体管Tc的栅极输入复位信号ORESETn，复位晶体管Tc的漏极连接在电源电位VDD。而且，向行选择晶体管Ta的栅极输入行选择信号OADRESn，行选择晶体管Ta的漏极连接在电源电位VDD。而且，放大晶体管Tb的源极连接在垂直信号线Vlin，放大晶体管Tb的栅极连接在读出晶体管Td的漏极，放大晶体管Tb的漏极连接在行选择晶体管Ta的源极。而且，在负载电路3中对每列设置负载晶体管TL。并且，负载晶体管TL的漏极与垂直信号线Vlin连接，向负载晶体管TL的栅极输入偏置电压VTL。此外，图I的水平控制线Hlin可对每行向像素PC传送读出信号OREADn，复位信号ORESETn及行选择信号Φ ADRESn。而且，在图2 (b)，像素PCn'中省略来自图2 (a)的像素PCn的行选择晶体管Ta。此外，这个像素PCn'中，信号VDD可构成为转换电源电位VDD和地电位。并且，在非选择行，经由复位晶体管Tc将浮动扩散点FD的电位设定为地电位，放大晶体管Tb被截止。另一方面，在选择行，经由复位晶体管Tc将浮动扩散点FD设定为电源电位VDD，放大晶体管Tb被导通。而且，在图2(c)，像素PCn"中，对像素PCn追加读出晶体管Tdl及光电二极管roi，设置2像素量的光电二极管PD，PDl0并且，在光电二极管PD，PDl的2像素中一并使用I个放大晶体管Tb。 而且，在图2 (d)，像素PCn'"中，对像素PCn追加读出晶体管Tdl Td3及光电二极管PDl TO3，设置4像素量的光电二极管PD，PDl TO3。并且，在光电二极管H)，PDl TO3的4像素中一并使用I个放大晶体管Tb。图3是表示图I的固体拍摄装置的读出信号的施加定时和光电二极管的信号量之间关系的定时图表。在图3，快门期间TA中，由于向图2 (a)的复位晶体管Tc施加复位信号Φ RESETn，同时在读出晶体管Td上施加读出信号OREADn，所以排出光电二极管H)的信号电荷。此时的读出信号OREADn的读出电压被设定为Vrl。积蓄期间TX中，由于向图2(a)的复位晶体管Tc定期地施加复位信号ΦRESETn，同时在读出晶体管Td上定期地被施加读出信号ΦREADn，所以排出光电二极管H)的过剩的信号电荷。此时，分割期间TC中读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr2，分割期间TD中读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr3，分割期间TE中读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr4。读出电压Vr2可设定为从光电二极管H)读出饱和的约50%以下的信号的电压。读出电压Vr3可设定为从光电二极管H)读出饱和的约25%以下的信号的电压。读出电压Vr4可设定为从光电二极管H)读出饱和的约12. 5%以下的信号的电压。而且，例如，在分割期间TC对每16条量的线一并施加读出的电压Vr2，在分割期间TD对每8条量的线一并施加读出的电压Vr3，在分割期间TE对每4条量的线一并施加读出的电压Vr4。由此，能从各像素PC使积蓄期间TX的途中的饱和信号以上的信号电荷多次排出，仅分割期间TE后的三角形的灰色部分的信号成为弥散量。为此，相比于在积蓄期间TX从像素PC不排出过剩电荷的场合，能将弥散量降低为约1/64，能将例如在64像素扩大的过剩信号电荷降低为I像素量。而且，通过伴随分割期间TC，TD, TE变短读出信号OREADn的电平变小，能防止光电二极管ro的饱和信号电平的降低，能防止亮时的s/n退化。图4是表示图I的固体拍摄装置的解码器电路11和栅锁存电路12、13的构成例的电路图。此外，图4的实例中，解码器电路11和栅锁存电路12、13表示了图I的像素阵列部I的4条线量的构成。
在图4，表示多计数器20的各计数器输出8比特量的数据Dl D8的实例。此时，多计数器20的各计数器能选择28 = 256条量的线。而且，在解码器电路11，设置使数据Dl D8分别反转的逆变器IV及AND电路Nl-I Nl-3，N2-1 N2-3，N3-1 N3-3，N4-1 N4-3。在栅锁存电路12，设置 AND 电路 Nl-4，Nl-6，N2-4，N2-6，N3-4，N3-6，N4-4，N4-6 及OR 电路 Nl-5, N2-5, N3-5，N4-5。在栅锁存电路 13，设置 AND 电路 Nl-7，Nl-9，N2-7，N2-9，N3-7, N3-9, N4-7, N4-9 及 OR 电路 Nl-8，N2-8，N3-8，N4-8。在这里，AND电路 Nl-I Nl-4，Nl-6，Nl-7，N1-9 及 OR 电路 N1-5，N1-8 对应第 I行，AND 电路 N2-1 N2-4，N2-6，N2-7，N2-9 及 OR 电路 N2-5，N2-8 对应第 2 行，AND 电路N3-1 N3-4, N3-6, N3-7，N3-9 及 OR 电路 N3-5，N3-8 对应第 3 行，AND 电路 N4-1 N4-4，N4-6, N4-7, N4-9 及 OR 电路 N4-5，N4-8 对应第 4 行。
并且，通过对每I水平期间将多计数器20的各计数器的值仅提高1，能使选择的线的编号仅增加I。此时，第I行以数据Dl D8 = (1,0,0,0,0,0,0,0,0)指定，第2行以数据 Dl D8 = (0，1，0，0，0，0，0，0，0)指定，第 3 行以数据 Dl D8 = (1，1，0，0，0，0，0，0，O)指定，第4行以数据Dl D8 = (0，0，1，0，0，0，0，0，0)指定。该场合，向AND电路Nl-I、N1-2输入数据Dl及反转数据ND2 ND8，向AND电路N2-UN2-2输入数据D2及反转数据ND1、ND3 ND8，向AND电路N3-1、N3-2输入数据Dl、D2及反转数据ND3 ND8，向AND电路N4-1、N4_2输入数据D3及反转数据ND1、ND2、ND4 ND8。将AND电路Ν1-1、Ν1-2的输出输入至AND电路N1-3，将AND电路N2_1、N2_2的输出输入至AND电路N2-3，将AND电路N3_l，N3-2的输出输入至AND电路N3-3，将AND电路N4-UN4-2的输出输入至AND电路N4-3。向AND电路Nl-4，N2-4，N3-4，N4-4的一方的输入端子输入栅信号Gatel，向AND电路Ν1-4，Ν2-4，Ν3-4，Ν4-4的另一方的输入端子分别输入AND电路Nl-3，N2-3，N3-3，N4-3的输出。向OR电路Nl-5，N2-5，N3-5，N4-5的一方的输入端子分别输入AND电路N1-4，N2-4，N3-4, N4-4的输出，向OR电路N1-5，N2-5，N3-5，N4-5的另一方的输入端子分别输入AND 电路 Nl-6, N2-6, N3-6，N4-6 的输出。向AND电路Nl-6，N2-6，N3-6，N4-6的一方的输入端子分别输入OR电路N1-5，N2-5，N3-5, N4-5的输出，向AND电路N1-6，N2-6，N3-6，N4-6的另一方的输入端子输入复位信号NRSI。向AND电路Nl-7，N2-7，N3-7，N4-7的一方的输入端子输入栅信号Gate2，向AND电路Nl-7，N2-7, N3-7, N4-7的另一方的输入端子分别输入OR电路N1-5，N2-5，N3-5，N4-5的输出。向OR电路Nl-8，N2-8，N3-8，N4-8的一方的输入端子分别输入AND电路N1-7，N2-7，N3-7, N4-7的输出，向OR电路N1-8，N2-8，N3-8，N4-8的另一方的输入端子分别输入AND 电路 Nl-9, N2-9, N3-9，N4-9 的输出。向AND电路Nl-9，N2-9，N3-9，N4-9的一方的输入端子分别输入OR电路N1-8，N2-8，N3-8, N4-8的输出，向AND电路N1-9，N2-9，N3-9，N4-9的另一方的输入端子输入复位信号NRS2。此外，图4的实例中，关于使用AND电路和OR电路的构成进彳丁说明，但是可以用其他的逻辑电路。图5是表示图I的固体拍摄装置的选择器14和表示电平移位器15的构成例的电路图。此外，图5实例中，选择器14和电平移位器15表示了图I的像素阵列部I的2条线量的构成。在图5，选择器14中设置AND电路Nll N16，电平移位器15中设置缓冲BI B6。在这里，AND电路Nll N13及缓冲BI B3与第η (η为正的整数)行相对应，AND电路Ν14 Ν16及缓冲Β4 Β6与第η+1行相对应。并且，向AND电路Ν11，Ν14的一方的输入端子输入读出 指示信号PREAD，向AND电路Ν12，Ν15的一方的输入端子输入复位指示信号PRESET，向AND电路N13，N16的一方的输入端子输入行选择指示信号PADRES。而且，向AND电路Nll NI3的另一方的输入端子，输入栅锁存电路13的第η行的线指定信号VLn，向ND电路N14 N16的另一方的输入端子，输入栅锁存电路13的第η+1行的线指定信号VLn+1。向缓冲BlAND输入电路Nll的输出，向缓冲B2AND输入电路N12的输出，向缓冲B3AND输入电路NI3的输出，向缓冲B4AND输入电路N14的输出，向缓冲B5AND输入电路NI5的输出，向缓冲B6AND输入电路N16的输出。而且，向缓冲BI，B4供给读出电压VREAD，向缓冲B2，B5供给复位电压VRESET，向缓冲B3，B6供给行选择电压VADRES。此外，读出电压VREAD，对快门期间TA及读出期间TB能使积蓄期间TX间的值变化。例如，快门期间TA及读出期间TB的读出电压VREAD为Vrl，分割期间TC的读出电压VREAD为Vr2，分割期间TD的读出电压VREAD为Vr3，分割期间TE的读出电压VREAD为Vr4时，读出电压Vrl可为3V，读出电压Vr2可为2V，读出电压Vr3可为I. 5V，读出电压Vr4可为IV。此外，复位电压VRESET及行选择电压VADRES，例如，能设定为3. 3V左右。图6表示图I的固体拍摄装置的解码器电路11和栅锁存电路12，13的各部分的信号波形的定时图表。此外，图6的实例中，显示了图I的像素阵列部I的7条线量的定时图表。此外，图6的实例中表示，在分割期间TC向4条量的线最大地一并施加读出电压Vr2，在分割期间TD向4条量的线最大地一并施加读出电压Vr3，在分割期间TE向4条量的线最大地一并施加读出电压Vr4的方法。此时，图I的多计数器20中，在I水平扫描期间内能生成计数值GTA，GTB, GTCl 4，GTDl 4，GTEl 4。而且，分割期间TC被分割成细分割期间FTCl FTC4，分割期间TD被分割成细分割期间FTDl FTD4，分割期间TE被分割成细分割期间FTEl FTE4。而且，栅信号Gatel对每细分割期间FTCl FTC4，FTD1 FTD4，FTE1 FTE4上升，栅信号Gate2对每各分割期间上升。复位信号NRS1，NRS2对每各分割期间下降。在图6，对应于快门期间TA，读出期间TB及分割期间TC，TD，TE，经由转换部SW依次选择图I的多计数器20的计数值GTA，GTB, GTCl 4，GTDl 4，GTEl 4，向解码器电路11输出数据Dl D8。并且，在图4的解码器电路11，由于在逆变器IV反转数据Dl D8生成反转数据NDl ND8，根据数据Dl D8及反转数据NDl ND8生成解码器输出DDl DD7，向栅锁存电路12输出。例如，在细分割期间FTCl，在选择计数值GTCl，计数值GTCl中指定第I行的线时，向栅锁存电路12输出解码器输出DD1。并且，用复位信号NRSl复位栅锁存电路12的全部的行的锁存电路之后，由于栅信号Gatel上升，解码器输出DDl被保持在栅锁存电路12的第I行的锁存电路。此外，这个栅锁存电路12的第I行的锁存电路可通过图4的OR电路N1-5和AND电路N1-6构成。在细分割期间FTC2，在选择计数值GTC2，计数值GTC2中指定第4行的线时，向栅锁存电路12输出解码器输出DD4。并且，由于栅信号Gatel上升，解码器输出DD4被保持在栅锁存电路12的第4行的锁存电路。此外，这个栅锁存电路12的第4行的锁存电路可通过图4的OR电路N4-5和AND电路N4-6构成。在细分割期间FTC4，在选择计数值GTC4，计数值GTC4中指定第7行的线时，向栅锁存电路12输出解码器输出DD7。并且，由于栅信号Gatel上升，解码器输出DD7被保持在栅锁存电路12的第7行的锁存电路。其次，用复位信号NRS2复位栅锁存电路13的全部的行的锁存电路之后，由于栅信 号Gate2上升，栅锁存电路12的第I行、第4行及第7行的锁存电路的输出分别被保持在栅锁存电路13的第I行、第4行及第7行的锁存电路，同时输出第I行、第4行及第7行的线指定信号VL1，VL4，VL7。此外，这个栅锁存电路13的第I行的锁存电路可通过图4的OR电路N1-8和AND电路N1-9构成，栅锁存电路13的第4行的锁存电路可通过图4的OR电路N4-8和AND电路N4-9构成。并且，在图I的选择器14，在分割期间TC 一并选择用线指定信号VL1，VL4，VL7指定的行(第I行，第4行及第7行)，在电平移位器15，读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr2。并且，由于向第I行,第4行及第7行的像素PC的复位晶体管Tc 一并施加复位信号ORESETn，同时向第I行，第4行及第7行的像素PC的读出晶体管Td —并施加读出信号ΦREADn，一并排出第I行，第4行及第7行的像素PC的光电二极管H)的过剩的信号电荷。而且，在细分割期间FTD1，在选择计数值GTD1，计数值GTDl中指定第2行的线时，向栅锁存电路12输出解码器输出DD2。并且，用复位信号NRSl复位栅锁存电路12的全部的行的锁存电路之后，由于栅信号Gatel上升，解码器输出DD2被保持在栅锁存电路12的第2行的锁存电路。此外，这个栅锁存电路12的第2行的锁存电路可通过图4的OR电路N2-5和AND电路N2-6构成。在细分割期间FTD2，在选择计数值GTD2，计数值GTD2中指定第5行的线时，向栅锁存电路12输出解码器输出DD5。并且，由于栅信号Gatel上升，解码器输出DD5被保持在栅锁存电路12的第5行的锁存电路。在细分割期间FTD4，在选择计数值GTD4，计数值GTD4中指定第7行的线时，向栅锁存电路12输出解码器输出DD7。并且，由于栅信号Gatel上升，解码器输出DD7被保持在栅锁存电路12的第7行的锁存电路。其次，用复位信号NRS2复位栅锁存电路13的全部的行的锁存电路之后，由于栅信号Gate2上升，栅锁存电路12的第2行，第5行及第7行的锁存电路的输出被分别保持在栅锁存电路13的第2行，第5行及在第7行的锁存电路，同时输出第2行，第5行及第7行的线指定信号VL2，VL5，VL7。此外，这个栅锁存电路13的第2行的锁存电路可通过图4的OR电路N2-8和AND电路N2-9构成。
并且，在图I的选择器14，在分割期间TD —并选择用线指定信号VL2，VL5，VL7指定的行(第2行，第5行及第7行)，在电平移位器15，读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr3。并且，由于向第2行，第5行及被第7行的像素PC的复位晶体管Tc 一并施加复位信号ORESETn，同时向第2行，第5行及第7行的像素PC的读出晶体管Td —并施加读出信号OREADn,—并排出第2行,第5行及第7行的像素PC的光电二极管F1D的过剩的信号电荷。而且，在细分割期间FTE1，在选择计数值GTE1，计数值GTEl中指定第3行的线时，向栅锁存电路12输出解码器输出DD3。并且，用 复位信号NRSl复位栅锁存电路12的全部的行的锁存电路之后，由于栅信号Gatel上升，解码器输出DD3被保持在栅锁存电路12的第3行的锁存电路。此外，这个栅锁存电路12的第3行的锁存电路可通过图4的OR电路N3-5和AND电路N3-6构成。在细分割期间FTE3，在选择计数值GTE3，计数值GTE3中指定第6行的线时，向栅锁存电路12输出解码器输出DD6。并且，由于栅信号Gatel上升,解码器输出DD6被保持在栅锁存电路12的第6行的锁存电路。其次，用复位信号NRS2复位栅锁存电路13的全部的行的锁存电路之后，由于栅信号Gate2上升，栅锁存电路12的第3行及第6行的锁存电路的输出被分别保持在栅锁存电路13的第3行及第6行的锁存电路，同时输出第3行及第6行的线指定信号VL3，VL6。此夕卜，这个栅锁存电路13第3行的锁存电路可通过图4的OR电路N3-8和AND电路N3-9构成。并且，在图I选择器14，在分割期间TE —并选择用线指定信号VL3，VL6指定的行(第3行及第6行)，在电平移位器15，读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr4。并且，由于向第3行及第6行的像素PC的复位晶体管Tc 一并施加复位信号ORESETn，同时向第3行及第6行的像素PC的读出晶体管Td —并施加读出信号OREADn，一并排出第3行及第6行的像素PC的光电二极管H)的过剩的信号电荷。在这里，通过在栅锁存电路12的后段设置栅锁存电路13，例如，并行执行TC期间的多条线的信号电荷的排出工作，并选择在随后的TD期间排出的多条线，所以能高速工作。图7是表示图I的固体拍摄装置的选择器14和电平移位器15的各部分的信号波形的定时图表。此外，图7的实例中，显示了图I的像素阵列部I的I水平期间量的定时图表。而且，图7的实例中表示，在I水平期间内显示了快门期间TA的信号，读出期间TB的信号及各分割期间TC，TD, TE的信号，但是，实际上，图7的快门期间TA的信号在图3的快门期间TA有效，图7的读出期间TB的信号在图3读出期间TB有效，图7的各分割期间TC，TD, TE的信号在图3各分割期间TC，TD, TE有效。在图7，作为第η行的线指定信号VLn，在快门期间TA向选择器14输入线指定信号VLnA，在读出期间TB向选择器14输入线指定信号VLnB，在各分割期间TC，TD, TE向选择器14输入线指定信号VLnC，VLnD, VLnE0并且，行选择信号OADRESn关于行电平的场合，行选择晶体管Ta成为截止状态源极跟随器不工作，不向垂直信号线Vlin输出信号。并且，在快门期间TA，在线指定信号VLnA上升的状态，复位指示信号PRESET及读出指示信号PREAD上升时，经由图5的AND电路Nll，NI2向缓冲BI，B2输出线指定信号VLnA。并且，在缓冲BI，B2，由于将线指定信号VLnA电平移位，读出信号OREADn及复位信号ORESETn分别上升。此时，由于读出电压VREAD被设定为Vrl，读出信号OREADn被设定为读出电压Vrl。并且，读出信号OREADn和复位信号ORESETn上升时，读出晶体管Td及复位晶体管Tc导通，光电二极管H)中积蓄的电荷经由浮动扩散点FD向电源VDD排出。光电二极管H)中积蓄的电荷向电源VDD排出之后，读出信号OREADn成为行电平时，光电二极管ro中，开始有效的信号电荷的积蓄。其次，在读出期间TB，在线指定信号VLnB上升的状态，行选择指示信号PADRES上升时，经由图5的AND电路N13向缓冲B3输出线指定信号VLnB。并且，在缓冲B3，将线指定信号VLnB电平移位，所以行选择信号OADRESn上升。并且，行选择信号OADRESn上升时，像素PC的行选择晶体管Ta导通，向放大晶体管Tb的漏极施加电源电位VDD，所以可用放大晶体管Tb和负载晶体管TL构成源极跟随器。 此时，复位指示信号PRESET上升时，经由图5的AND电路N12向缓冲B2输出线指定信号VLnB。并且，在缓冲B2，将线指定信号VLnB电平移位，所以复位信号ORESETn分别上升。并且，复位信号ORESETn上升时，复位晶体管Tc导通，浮动扩散点FD中发生漏泄电流等的多余的电荷被复位。并且，根据浮动扩散点FD的复位电平的电压被用在放大晶体管Tb的栅极上。在这里，通过放大晶体管Tb和负载晶体管TL构成源极跟随器，所以垂直信号线Vlin的电压追随向放大晶体管Tb的栅极施加的电压，向垂直信号线Vlin输出复位电平的输出电压Vsig。并且，在列ADC电路4，给予三角波作为斜坡信号Vramp，将复位电平的输出电压Vsig与斜坡信号Vramp的电平相比较。并且，将复位电平的输出电压Vsig下计数，直到与斜坡信号Vramp的电平一致，将复位电平的输出电压Vsig数字化并保持。其次，读出指示信号PREAD上升时，经由图5的AND电路Nll向缓冲BI输出线指定信号VLnB。并且，在缓冲BI，将线指定信号VLnB电平移位，读出信号OREADn分别上升。并且，读出信号OREADn上升时，读出晶体管Td导通，光电二极管H)中积蓄的电荷向浮动扩散点FD传送，根据浮动扩散点FD的信号电平的电压被用在放大晶体管Tb的栅极上。在这里，通过放大晶体管Tb和负载晶体管TL构成源极跟随器，所以垂直信号线Vlin的电压追随向放大晶体管Tb的栅极加的电压垂直信号线Vlin的电压，向垂直信号线Vlin输出作为读出电平的输出电压Vsig。并且，在列ADC电路4，给予三角波作为斜坡信号Vramp，将读出电平的输出电压Vsig与斜坡信号Vramp的电平相比较。并且，这次将读出电平的输出电压Vsig上计数，直至IJ与斜坡信号Vramp的电平一致，将读出电平的输出电压Vsig和复位电平的输出电压Vsig的差量数字化，向存储器5发送。其次，在分割期间TC，在线指定信号VLnC上升的状态，复位指示信号PRESET及读出指示信号PREAD上升时，经由图5AND电路Nll，NI2向缓冲BI，B2输出线指定信号VLnC。此外，复位指示信号PRESET，能在读出指示信号PREAD上升之前比读出指示信号PREAD的上升提前上升。并且，在缓冲B1，B2，将线指定信号VLnC电平移位，所以读出信号OREADn及复位信号ORESETn分别上升。此时，读出电压VREAD被设定为Vr2，所以读出信号OREADn被设定为读出电压Vr2。并且，读出信号OREADn和复位信号ORESETn上升时，读出晶体管Td及复位晶体管Tc导通，经由浮动扩散点FD向电源VDD排出光电二极管H)中积蓄的电荷。其次，在分割期间TD，在线指定信号VLnD上升的状态，复位指示信号PRESET及读出指示信号PREAD上升时，经由图5AND电路Nll，NI2向缓冲BI，B2输出线指定信号VLnD。并且，在缓冲BI，B2，将线指定信号VLnD电平移位，读出信号OREADn及复位信号ORESETn分别上升。此时，读出电压VREAD被设定为Vr3，所以读出信号OREADn被设定为读出电压Vr3。并且，读出信号OREADn和复位信号ORESETn上升时，读出晶体管Td及复位晶体管Tc导通，经由浮动扩散点FD向电源VDD排出光电二极管H)中积蓄的电荷。其次，在分割期间TE，在线指定信号VLnE上升的状态，复位指示信号PRESET及读出指示信号PREAD上升时，经由图5AND电路Nll，NI2向缓冲BI，B2输出线指定信号VLnE。并且，在缓冲BI，B2，将线指定信号VLnE电平移位，读出信号OREADn及复位信号ORESETn分别上升。此时，读出电压VREAD被设定为Vr4，所以读出信号OREADn被设定为读出电压Vr4。并且，读出信号OREADn和复位信号ORESETn上升时，读出晶体管Td及复位晶体管 Tc导通，经由浮动扩散点FD向电源VDD排出光电二极管H)中积蓄的电荷。(第2实施方式)图8是表示第2实施方式涉及的固体拍摄装置的选择器14'和电平移位器15'的构成例的电路图。此外，图8的实例中，选择器14'和电平移位器15'表示了图I像素阵列部I的I条线量的构成。而且，图8的实例中，选择器14'和电平移位器15'表示与读出信号OREADn相对应的部分，省略了与复位信号ORESETn及行选择信号OADRESn相对应的部分。在图8，这个固体拍摄装置中，设置替换图5的选择器14及电平移位器15的选择器14'和电平移位器15'。在选择器14'中设置AND电路N20，在电平移位器15'中设置NAND电路N21 N24，逆变器B21 B24，N通道场效应晶体管丽I MN4及P通道场效应晶体管MPl MP4。并且，向AND电路N20的一方的输入端子输入读出指示信号PREAD，向AND电路N20的另一方的输入端子输入栅锁存电路13的第η行的线指定信号VLn。向NAND电路N21 N24的一方的输入端子分别输入期间选择信号STAB，STC, STD,STE，向NAND电路N21 N24的另一方的输入端子输入AND电路N20的输出。此外，期间选择信号STAB选择快门期间TA及读出期间TB，期间选择信号STC，STD, STE能分别选择分割期间 TC，TD, TE。而且，N通道场效应晶体管丽I和P通道场效应晶体管MPl互相并列连接，N通道场效应晶体管丽2和P通道场效应晶体管MP2互相并列连接，N通道场效应晶体管丽3和P通道场效应晶体管MP3互相并列连接，N通道场效应晶体管MN4和P通道场效应晶体管MP4互相并列连接。并且，向N通道场效应晶体管丽I和P通道场效应晶体管MPl的一方的连接点输入读出电压Vrl，向N通道场效应晶体管丽2和P通道场效应晶体管MP2的一方的连接点输入读出电压Vr2，向N通道场效应晶体管丽3和P通道场效应晶体管MP3的一方的连接点输入读出电压Vr3，向N通道场效应晶体管MN4和P通道场效应晶体管MP4的一方的连接点输入读出电压Vr4。
经由逆变器B21向N通道场效应晶体管丽I的栅极输入NAND电路N21的输出，向P通道场效应晶体管MPl的栅极输入NAND电路N21的输出。经由逆变器B22，向N通道场效应晶体管丽2的栅极输入NAND电路N22的输出，向P通道场效应晶体管MP2的栅极输入NAND电路N22的输出。经由逆变器B23，向N通道场效应晶体管丽3的栅极输入NAND电路N23的输出，向P通道场效应晶体管MP3的栅极输入NAND电路N23的输出。经由逆变器B24，向N通道场效应晶体管MN4的栅极输入NAND电路N24的输出，向P通道场效应晶体管MP4的栅极输入NAND电路N24的输出。并且，在线指定信号VLn上升的状态读出指示信号PREAD上升时，向NAND电路N21 N24输出其线指定信号VLn。并且，在快门期间TA及读出期间TB期间选择信号STAB 上升时，NAND电路N21的输出下降，N通道场效应晶体管丽I和P通道场效应晶体管MPl导通，所以读出信号Φ READn被设定为读出电压VrI。而且，在分割期间TC，期间选择信号STC上升时，NAND电路N22的输出下降，N通道场效应晶体管MN2和P通道场效应晶体管MP2导通，所以读出信号OREADn被设定为读出电压Vr2。而且，在分割期间TD，期间选择信号STD上升时，NAND电路N23的输出下降，N通道场效应晶体管丽3和P通道场效应晶体管MP3导通，所以读出信号OREADn被设定为读出电压Vr3。而且，在分割期间TE，期间选择信号STE上升时，NAND电路N24的输出下降，N通道场效应晶体管MN4和P通道场效应晶体管MP4导通，所以读出信号OREADn被设定为读出电压Vr4。在这里，图5的构成中，为了使读出信号OREADn变化至读出电压Vrl Vr4，需要使读出电压VREAD的电平以阶段状变化，对此，图8的构成中，可用固定的读出电压Vrl Vr4使读出信号OREADn的电平变化。(第3实施方式)图9是表示第3实施方式涉及的固体拍摄装置的读出信号的施加定时和光电二极管的信号量的关系的定时图表。在图9，这个实施方式中，积蓄期间TX以1/2，1/4，1/8及1/16为分界来分割积蓄期间TX，成为其分割期间TC，TD, TE，TF, TG0即，分割期间TC为到积蓄期间TX的1/2的期间，分割期间TD为从积蓄期间TX的1/2到3/4的期间，分割期间TE为从积蓄期间TX的3/4到7/8的期间，分割期间TF为从积蓄期间TX的7/8到15/16的期间，分割期间GE为从积蓄期间TX的15/16到31/32的期间。此时，在分割期间TC，读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr2，在分割期间TD，读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr3，在分割期间TE，读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr4，在分割期间TF，读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr5，在分割期间TG，读出信号OREADn的读出电压被设定为Vr6。读出电压Vr2可设定为从光电二极管H)读出饱和的约50%以下的信号的电压。读出电压Vr3可设定为从光电二极管H)读出饱和的约25%以下的信号的电压。读出电压Vr4可设定为从光电二极管F1D读出饱和的约12. 5%以下的信号的电压。读出电压Vr5可设定为从光电二极管ro读出饱和的约6. 25%以下的信号的电压。读出电压Vr6可设定为从光电二极管F1D读出饱和的约3. 125%以下的信号的电压。例如，快门期间TA及读出期间TB的读出信号的电平为3V时，分割期间TC的读出信号的电平为2V，分割期间TD的读出信号的电平为I. 5V，分割期间TE的读出信号的电平为IV，分割期间TF的读出信号的电平为O. 5V，分割期间TG的读出信号的电平为O. 25V。而且，例如，在分割期间TC，对每16条量的线一并施加读出电压Vr2，在分割期间TD，对每8条量的线一并施加读出电压Vr3，在分割期间TE，对每4条量的线一并施加读出电压Vr4，在分割期间TF，对每2条量的线一并施加读出电压Vr5，在分割期间TF，对每I条量的线一并施加读出电压Vr6。由此，能从各像素PC使积蓄期间TX的途中的饱和信号以上的信号电荷多次排出，仅分割期间TG后的三角形的灰色部分的信号成为弥散量。为此，相比于在积蓄期间TX从像素PC不排出过剩电荷的场合，能将弥散量降低为约1/1024，能将例如在102 4像素扩大的过剩信号电荷降低为I像素量。此外，为了更加减少弥散量，可以进一步增加积蓄期间TX的分割数。说明了本发明的几个实施方式，但是，这些实施方式，作为实例出示，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式，可以用其他的各种各样的形态实施，在不越出发明的要旨的范围内，能进行各种的省略，调换，变更。这些实施方式及其变形，包含在发明的范围和要旨内，并且包含在权利要求的范围内记载的发明及其等同物的范围内。
权利要求
1.一种固体拍摄装置，其特征在于，包括 像素阵列部，以矩阵状配置有积蓄光电变换的电荷的像素；以及垂直驱动电路，在各像素的积蓄期间对每多条线一并驱动上述像素，使上述像素中积蓄的预定电平以上的电荷排出。
2.如权利要求I所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述垂直驱动电路，在上述像素的读出期间对每I条线驱动上述像素，使上述像素中积蓄的全部的电荷读出。
3.如权利要求I所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述垂直驱动电路，在上述像素的积蓄期间多次施加与在上述像素的读出期间施加的读出信号相比电平小的读出信号。
4.如权利要求3所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述垂直驱动电路，伴随上述积蓄期间变短，将上述读出信号的电平变小。
5.如权利要求4所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述垂直驱动电路中，上述积蓄期间以成为1/2及1/4为分界，将上述读出信号的电平变小。
6.如权利要求I所述的固体拍摄装置，其特征在于， 上述垂直驱动电路包括 解码器电路，对每I条线指定上述像素阵列部的选择行； 解码器控制电路，控制上述解码器电路的行选择定时； 第I锁存电路，保持由上述解码器电路指定的选择行的数据； 第2锁存电路，对每多条线一并保持在上述第I锁存电路中保持的选择行的数据； 选择器，选择驱动上述像素的信号；以及 电平移位器，控制驱动上述像素的信号的输出电平。
7.如权利要求6所述的固体拍摄装置，其特征在于，包括 第I栅电路，控制向上述第I锁存电路输出由上述解码器电路指定的选择行的数据的定时；以及 第2栅电路，控制向上述第2锁存电路输出上述第I锁存电路中保持的选择行的数据的定时。
8.如权利要求7所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述解码器控制电路包括设置有多个辅助计数器的多计数器。
9.如权利要求8所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述解码器控制电路包括转换部，基于分割水平扫描期间的控制信号转换上述计数器。
10.如权利要求9所述的固体拍摄装置，其特征在于，I水平扫描期间包括快门期间、读出期间及积蓄期间。
11.如权利要求10所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述积蓄期间包括多个分割期间。
12.如权利要求11所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述分割期间被分割为多个细分割期间。
13.如权利要求12所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述辅助计数器对每个上述快门期间、上述读出期间及上述细分割期间向上述解码器电路输出计数值。
14.如权利要求13所述的固体拍摄装置，其特征在于，对每I条线设置上述第I锁存电路及上述第2锁存电路。
15.如权利要求14所述的固体拍摄装置，其特征在于，用上述细分割期间的上述计数值指定选择行的I条线量，其选择行的值被保持在上述第I锁存电路。
16.如权利要求15所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述第I锁存电路中以时间分割地保持的多个选择行的值被一并保持在上述第2锁存电路。
17.如权利要求16所述的固体拍摄装置，其特征在于，在上述分割期间一并排出关于上述第2锁存电路中保持的选择行指定的多条线的像素的电荷。
18.如权利要求6所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述电平移位器将上述读出信号的电平以阶段状变小。
19.如权利要求6所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述电平移位器包括多路复用器，选择转换多个电平不相同的电压信号。
20.如权利要求6所述的固体拍摄装置，其特征在于，上述像素包括 光电二极管，进行光电变换； 读出晶体管，从上述光电二极管向浮动扩散点传送信号； 复位晶体管，将上述浮动扩散点中积蓄的信号复位；以及 放大晶体管，检测上述浮动扩散点的电位。
全文摘要
公开一种固体拍摄装置。根据实施方式，上述固体拍摄装置包括像素阵列部，以矩阵状配置积蓄光电变换的电荷的像素；以及垂直驱动电路，在各像素的积蓄期间对每多条线一并驱动上述像素，使上述像素中积蓄的预定电平以上的电荷排出。
文档编号H04N5/341GK102857709SQ20121007075
公开日2013年1月2日 申请日期2012年3月16日 优先权日2011年6月28日
发明者江川佳孝 申请人:株式会社 东芝