固體攝像裝置的制作方法

專利名稱：固體攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及將由光電變換部件得到的信號電荷予以放大并取出的放大型固體攝像裝置。
近年來，作為適合電視攝像機和電子靜物照像機等應用的固體攝像裝置，CMOS型固體圖象傳感器件的開發在各地都有積極的進展。這是一種在象素內部具有放大功能的放大型固體攝像裝置，在各單元都有用MOS晶體管放大并取出由光電變換部件得到的信號的構造，具體地說，在電荷檢出部讀出光電變換部件生成的信號電荷，用象素內部的放大晶體管放大該檢出部的電位。這種放大型固體攝像裝置由于適合于因高靈敏度的象素數增加和圖象尺寸縮小導致的象素尺寸的縮小化，再加上低消耗電功率，所以更增強了對放大型CMOS圖象傳感器件的期望。
圖13表示已有的放大型CMOS圖象傳感器件的電路圖。在圖13中，攝像區域是1象素／1部件的單位單元配置為二維的矩陣狀。各單位單元例如由4個晶體管Ta、Tb、Tc、Td和1個光電二極管PD形成。也就是說，各單位單元具有正極被供給接地電位的光電二極管PD、一端與光電二極管PD的負極連接的讀出晶體管Td、柵極與讀出晶體管Td的另一端連接的放大晶體管Tb、一端與放大晶體管Tb的一端連接的垂直選擇晶體管(行選擇晶體管)Ta、一端與放大晶體管Tb的柵極連接的復位晶體管Tc。
在攝像區域，與各象素行對應，形成了共同連接同一行的單位單元的各讀出晶體管Td的柵極的讀出線4；共同連接同一行的單位單元的各垂直選擇晶體管Ta的柵極的垂直選擇線6；共同連接同一行的單位單元的各復位晶體管Tc的柵極的復位線7。在攝像區域，與各象素列對應，形成了共同連接同一列的單位單元的各放大晶體管Tb的另一端的垂直信號線VLIN、共同連接同一列的單位單元的各復位晶體管Tc的另一端和各垂直選擇晶體管Ta的另一端的電源線9。
在攝像區域的一端的外部，水平方向配置了在垂直信號線VLIN的各一端一側和接地電位之間分別連接的多個負荷晶體管TL。在攝像區域的另一端一側的外部，在各象素列水平方向配置了例如由2個晶體管TSH、TCLP和2個電容器Cc、Ct形成的噪聲消除器電路。通過這些噪聲消除器電路，各個水平選擇晶體管TH與垂直信號線VLIN的各個另一端側連接，水平方向配置。
水平選擇晶體管TH的各個另一端共同連接水平信號線HLIN，該水平信號線HLIN與水平復位晶體管(未圖示)和輸出放大電路AMP連接。上述噪聲消除器電路由一端與各垂直信號線VLIN的另一端連接的取樣保持用晶體管TSH、一端與取樣保持用晶體管TSH的另一端連接的耦合電容器Cc、連接在耦合電容器Cc的另一端和接地電位之間的電荷存儲用電容器Ct、連接在該2個電容器Cc、Ct的連接交點的電位箝位用晶體管TCLP組成，在這里的2個電容器Cc、Ct的連接交點，與水平選擇晶體管TH的一端連接。
在攝像區域的外部，配置了對攝像區域的多個垂直選擇線6進行掃描式選擇控制的垂直移位寄存器2、對垂直移位寄存器2的輸出脈沖進行選擇控制并對攝像區域的各行的垂直選擇線6進行掃描式驅動的脈沖選擇器2a、對水平選擇晶體管TH進行掃描式驅動的水平移位寄存器3。根據外部輸入脈沖信號，以所定的定時生成各種脈沖信號，供給脈沖選擇器2a、水平移位箱寄存器3和噪聲消除器電路等的定時發生電路10，發生供給噪聲消除電路的電位箝位用晶體管TCLP一端等的所定偏壓電位的偏壓發生電路11，配置在攝像區域的外部。
圖14是表示圖13所示CMOS圖象傳感器件動作的定時波形圖。下面參照圖14，說明已有的CMOS圖象傳感器件的動作。
向各光電二極管PD的入射光經光電變換產生的信號電荷，存儲在光電二極管PD內。在水平回掃期間，當從所希望的一行的單位單元讀出存儲在光電二極管PD的信號電荷時，為了選擇各垂直選擇線6，通過與垂直選擇脈沖信號ΦADRES同步并激活選擇對象行的垂直選擇線6的信號(ΦADRESi脈沖)，使一行的垂直選擇晶體管Ta導通。對于被選擇的一行的單位單元，使通過垂直選擇晶體管Ta由供給電源電位(例如3．3V)的放大晶體管Tb和負荷晶體管TL組成的源跟隨器電路動作。
在被選擇的一行的單位單元，激活復位線7的信號(ΦRESETi脈沖)，以便與復位脈沖信號ΦRESET同步，將放大晶體管Tb的柵極電壓一定時間復位在基準電壓，把基準電壓輸出到垂直信號線VLIN。但是，被復位的一行的單位單元的放大晶體管Tb的柵極電位存在波動，使得其另一端的垂直信號線VLIN的復位電位不一致。
為了消除各垂直信號線VLIN的電位不一致，預先激活噪聲消除器電路中的取樣保持用晶體管TSH的驅動信號(ΦSH脈沖)。通過一定時間激活基準電壓輸出到垂直信號線VLIN后電位箝位用晶體管TCLP的驅動信號(ΦCLP脈沖)，在噪聲消除器電路的2個電容器Cc、Ct的連接交點設定基準電壓。
在使復位線7的信號非激活以后，通過與讀出的脈沖信號ΦREAD同步并使選擇所定行的讀出線4的該信號(ΦREADi脈沖)激活，讀出晶體管Td導通，通過在放大晶體管Tb的柵極讀出光電二極管PD的存儲電荷，改變柵極電位。放大晶體管Tb將根據柵極電位變化量的信號電壓，輸出到對應的垂直信號線VLIN和噪聲消除器電路。
此后，通過斷開噪聲消除器電路的ΦSH脈沖，將相當于輸出的基準電壓和信號電壓的差的信號成分，即除去噪聲的信號電壓，存儲在電荷存儲用電容器Ct，直到對應的水平選擇晶體管TH被激活。另一方面，使垂直選擇線6的信號為非激活，并使控制垂直選擇晶體管Ta為斷開狀態的單位單元為非選擇，而使攝象區域和噪聲消除器電路電分離。
在連續水平有效掃描期間，由來自定時發生電路10的水平復位信號HRS復位后，與定時信號HCK同步進行水平移位寄存器3的移位動作，順序激活水平選擇晶體管TH的驅動信號(ΦH脈沖)，使水平選擇晶體管TH順序導通。這樣，在水平信號線HLIN順序讀出在噪聲消除器電路的2個電容器Cc、Ct的連接交點即信號保存交點的信號電壓，由輸出放大電路AMP放大后輸出。上述噪聲除去動作在每個1水平線的讀出動作中進行。
一般來說，CMOS圖象傳感器件的固體攝象裝置，已有在室內和野外以及白天或夜間的多種多樣外光下使用的傾向。因此，根據外光的變化等，通過控制光電二極管的電荷存儲期間調整曝光時間，進而必須恰當設定靈敏度的電子快門動作的情況是很多的。
圖15表示如上所述的已有CMOS圖象傳感器件的垂直移位寄存器的定時波形圖，進一步說明已有CMOS圖象傳感器件的動作。圖15表示以1場=1／30Hz的30Hz VGA方式使CMOS圖象傳感器件工作的情況。
作為外部輸出脈沖信號的30Hz的ΦVR、15．7kHz的ΦHP，由未圖示的緩沖器電路整形，分別以場周期和水平周期輸入到垂直移位寄存器。垂直移位寄存器在脈沖信號ΦVR的輸入為“L”電平期間全部清除寄存器輸出并使其為“L”電平后，根據脈沖信號ΦHP進行移位動作，使輸出脈沖信號Roi(i=…n，n+1)順序為“H”電平，輸入到脈沖選擇器。脈沖選擇器對于各選擇行激活垂直選擇線的信號(ΦADRESAi脈沖)、復位線的信號(ΦRESETi脈沖)、讀出線的信號(ΦREADi脈沖)，掃描選擇對象行。
在如圖13所示的CMOS圖象傳感器件中，在1場期間內僅輸出1次用于選擇控制特定選擇對象行的垂直移位寄存器2的各輸出脈沖信號Roi。也就是說，光電二級管PD在1場期間僅排放1次存儲電荷，因此不可能通過控制光電二極管PD的電荷存儲時間進行調整曝光時間的電子快門動作。
為此，在輸出上述輸出脈沖信號ROi的垂直移位寄存器之前設置對各象素行進行選擇控制的電子快門用垂直移位寄存器，根據這2個垂直稱位寄存器的各自輸出脈沖信號，可控制各象素行的光電二極管的信號存儲時間，其結果是可以進行電子快門動作。圖16表示電子快門動作可能的放大型CMOS圖象傳感器件的電路圖，圖17表示垂直移位寄存器的定時波形圖。
在圖16中，作為外部輸入脈沖信號的30Hz的ΦES、15．7kHz的ΦHP以各自的場周期和水平周期輸入到電子快門用垂直移位寄存器20。接收到信號的電子快門用垂直移位寄存器20在脈沖信號ΦES的輸入為“L”電平期間全部清除寄存器輸出并使其為“L”電平后，根據脈沖信號ΦHP進行移位動作，使輸出脈沖信號Esi(i=…n，n+1)順序為“H”電平，輸入到脈沖選擇器2a。
脈沖選擇器2a對于從2個垂直移位寄存器2、20的輸出脈沖信號Roi、Esi是“H”電平的象素行，激活復位線信號(ΦRESETi脈沖)、讀出線信號(ΦREADi脈沖)，掃描攝像區域的象素行。但是，對于垂直選擇線信號(ΦADRESi脈沖)來說，僅是讀出用垂直移位寄存器2的輸出脈沖信號Roi為“H”電平的選擇對象行被激活、被掃描。
如圖17所示，各象素行的讀出線信號(ΦREADi脈沖)可通過2個垂直移位寄存器在1場期間內2次激活。也就是說，可分別對應于電子快門用垂直移位寄存器和讀出用垂直移位寄存器的輸出脈沖信號Roi、Esi，設定信號存儲定時和信號讀出定時，其結果即可以使控制光電二極管的電荷存儲時間的電子快門動作。
但是，存在的問題是在該CMOS圖象傳感器件中，僅能在1H(水平周期)單位進行電子快門動作時的光電二極管PD的電荷存儲時間的控制。這就是說，信號存儲定時、信號讀出定時中的任一種情況，都與定時發生電路10a供給的讀出脈沖信號ΦREAD同步，驅動信號輸出到脈沖選擇器2a的讀出線4。圖18表示脈沖選擇器2a的定時波形圖，下面參照圖18進一步說明上述問題。
如圖18所示，在各象素行的讀出線2次輸出的驅動信號(ΦREADi(i=…n，n+1)脈沖)，由于定時發生電路與在水平回掃期間生成的讀出脈沖信號ΦREAD同步，故在水平周期內都是相同相位的關系。另一方面，由2個垂直移位寄存器的各象素行的選擇控制，從圖17可見，對于讀出用垂直移位寄存器來說，將以場周期供給的脈沖信號ΦVR作為觸發器進行復位動作后，根據以水平周期供給的脈沖信號ΦHP順序進行象素行的選擇。電子快門用垂直移位寄存器在讀出用垂直移位寄存器之前，將以場周期供給的其他外部輸入脈沖信號ΦES作為觸發器被復位后，根據其后以水平周期供給的脈沖信號ΦHP順序進行象素行的選擇。
在各象素行的讀出線2次輸出的驅動信號ΦREADi(i=…n，n+1)脈沖)的間隔，以水平周期為單位，將其乘以2個垂直移位寄存器之間的動作定時之差來決定。例如，在圖17、圖18所示情況下，在相對于讀出用垂直移位寄存器1水平周期即1象素行之前，進行電子快門用垂直移位寄存器的動作，脈沖選擇器根據2個垂直移位寄存器的輸出脈沖信號ROi、ESi將連續的水平期間同相位的驅動信號ΦREADi2次輸出到各象素行的讀出線。這時，相當于光電二極管的信號存儲定時和信號讀出定時之差的電荷存儲時間是1H(水平周期)。同樣，在相對于讀出用垂直移位寄存器的m象素行(m是整數)之前，進行電子快門用垂直移位寄存器的動作，則各象素行的光電二極管的電荷存儲時間為m×H。
如上所述，在圖16所示的CMOS圖象傳感器件中，以1H(水平周期)單位控制光電二極管的電荷存儲時間的電了快門動作是可能的。然而，對于CMOS圖象傳感器件式放大型固體攝像裝置，應充分預想到在白天野外等入射光量極多的環境下的用途，為了即使在這種環境下也不會丟掉高亮度部分而總是得到良好的圖象，希望實現減少光電二極管電荷存儲時間至不足1H(水平周期)期間的高速電子快門動作。本發明是鑒于這種事情而作出的，其目的在于提供一種能在不足1H(水平周期)期間控制光電二極管的最小電荷存儲時間，進行極高速電子快門動作的固體攝像裝置。
為了達到上述目的，本發明提供了一種固體攝像裝置，具有將具有對向象素的入射光進行光電變換并存儲電荷的光電變換部件、在檢出部讀出存儲的電荷的讀出部件、以及對讀出的電荷進行放大的放大部件的單位單元二維配置在半導體基板上組成并具有多個象素行的攝像區域；與上述攝像區域的各象素行對應并在水平方向設置的、傳送用以驅動各對應象素行的單位單元的各讀出部件的讀出驅動信號的多條讀出線；將讀出驅動信號選擇地供給上述多條讀出線用以驅動上述讀出部件的垂直驅動部件；根據第1脈沖控制上述垂直驅動部件，以便驅動上述攝像區域的各象素行的讀出部件的第1行選擇部件；根據第2脈沖控制上述垂直驅動部件，以便驅動上述攝像區域的各象素行的讀出部件的第2行選擇部件；以及與上述攝像區域的各象素列對應設置的、在垂直方向傳送來自各象素行的單位單元的各個輸出信號的多個垂直信號線，上述垂直驅動部件對應于上述第1、第2行選擇部件的各輸出信號，在1場期間內2次以上驅動上述攝像區域的各象素行的讀出部件從而進行電子快門動作。本發明還提供了一種固體攝像裝置，具有將具有對向象素的入射光進行光電變換并存儲電荷的光電變換部件、在檢出部讀出存儲的電荷的讀出部件、以及對讀出的電荷進行放大的放大部件的單位單元二維配置在半導體基板上組成并有多個象素行的攝像區域；與上述攝像區域的各象素行對應并在水平方向設置的傳送用以驅動各對應象素行的單位單元的各讀出部件的讀出驅動信號的多條讀出線；將讀出驅動信號選擇地供給上述多條讀出線用以驅動上述讀出部件的垂直驅動部件；以及與上述攝像區域的各象素列對應設置的、在垂直方向傳送來自各象素行的單位單元的各個輸出信號的多個垂直信號線，上述垂直驅動部件對于上述攝像區域的各象素行的讀出部件，在同一水平回掃期間內2次供給讀出驅動信號。本發明還提供了一種固體攝像裝置，具有將具有對向象素的入射光進行光電變換并存儲電荷的光電變換部件、在檢出部讀出存儲的電荷的讀出部件、以及對讀出的電荷進行放大的放大部件的單位單元二維配置在半導體基板上組成并有多個象素行的攝像區域；與上述攝像區域的各象素行對應并在水平方向設置的、傳送用以驅動各對應象素行的單位單元的各讀出部件的讀出驅動信號的多條讀出線；將讀出驅動信號選擇地供給上述多條讀出線用以驅動上述讀出部件的垂直驅動部件；選擇上述攝像區域的多個象素行，根據讀出脈沖信號控制上述垂直驅動部件，以便驅動選擇的象素行的讀出部件的行選擇部件；與上述攝像區域的各象素列對應設置的、在垂直方向傳送來自各象素行的單位單元的各個輸出信號的多個垂直信號線；以及在由上述行選擇部件選擇的象素行，根據所定的定時信號生成用于進行一連串動作的多個脈沖信號的定時發生電路，還具有平均1水平回掃期間1次將上述定時信號供給上述定時發生電路的第1模式，以及平均1水平回掃期間2次將上述定時信號供給上述定時發生電路的第2模式。
也就是說，本發明的固體攝像裝置具有如下特征對于各象素行的讀出線在水平周期內供給相位不同的多個讀出驅動信號，進行電子快門動作。在這種構成的本發明中，可以根據水平周期內相互相位不同的多個讀出驅動信號，設定光電二極管的信號存儲定時和信號讀出定時，因此不會受到用水平周期單位決定光電二極管的電荷存儲時間這樣的限制，可以減少最小的電荷存儲時間至不足1H(水平周期)。
圖1是表示作為本發明的固體攝像裝置的放大型CMOS圖象傳感器件的一個例子的電路圖。
圖2(a)、(b)、(c)是供給圖1的CMOS圖象傳感器件的外部輸入脈沖信號的波形圖。
圖3是表示圖1中的脈沖選擇器的一個例子的電路圖。
圖4是表示圖1的CMOS圖象傳感器件動作的一個例子的定時波形圖。
圖5是圖1的CMOS圖象傳感器件的脈沖選擇器的定時波形圖。
圖6是圖1的CMOS圖象傳感器件的脈沖選擇器的定時波形圖。
圖7是圖1的CMOS圖象傳感器件的脈沖選擇器的定時波形圖。
圖8是表示本發明的固體攝像裝置的放大型CMOS圖象傳感器件的其他例子的電路圖。
圖9是表示圖8的脈沖選擇器的一個例子的電路圖。
圖10是表示圖8的CMOS圖象傳感器件動作一個例子的定時波形圖。
圖11是表示本發明的固體攝像裝置的放大型CMOS圖象傳感器件的另一個例子的電路圖。
圖12是表示圖11的CMOS圖象傳感器件動作一個例子的定時波形圖。
圖13是表示已有的放大型CMOS圖象傳感器件的電路圖。
圖14是表示圖13的CMOS圖象傳感器件動作一個例子的定時波形圖。
圖15是圖13的CMOS圖象傳感器件的垂直移位寄存器的定時波形圖。
圖16是表示電子快門動作可能的放大型CMOS圖象傳感器件的電路圖。
圖17是圖16的CMOS圖象傳感器件的垂直移位寄存器的定時波形圖。
圖18是圖16的CMOS圖象傳感器件的脈沖選擇器的定時波形圖。
下面參照


本發明的實施例。圖1表示作為本發明的固體攝像裝置的放大型CMOS圖象傳感器件的電路圖。本放大型CMOS圖象傳感器件與圖16所示CMOS圖象傳感器件的差別是讀出用垂直移位寄存器2和電子快門用垂直移位寄存器20根據在水平周期內相互之間相位不同的脈沖信號ΦROREAD、ΦESREAD，控制向各個特定象素行供給讀出驅動信號的脈沖選擇器2a。
也就是說，在圖1中，攝像區域是按二維矩陣狀配置1象素／1部件的單位單元1。各單位單元1例如由4個晶體管Ta、Tb、Tc、Td和1個光電二極管PD形成。各單位單元具有正極供給接地電位的光電二極管PD(光電變換部件)、一端與光電二極管PD的負極連接的讀出晶體管(讀出部件)Td、柵極與讀出晶體管Td的另一端連接的放大晶體管(放大部件)Td、一端與放大晶體管Tb的一端連接的垂直選擇晶體管(行選擇晶體管)Ta、一端與放大晶體管Tb的柵極連接的復位晶體管(復位部件)Tc。
在攝像區域，與各象素行對應，形成了共同連接同一行的單位單元1的各讀出晶體管Td的柵極的讀出線4；共同連接同一行的單位單元的各垂直選擇晶體管Ta的柵極的垂直選擇線6；共同連接同一行的單位單元的各復位晶體管Tc的柵極的復位線7。在攝像區域，與各象素列對應，形成了共同連接同一列的單位單元的各放大晶體管Tb的另一端的垂直信號線VLIN；共同連接同一列的單位單元的各復位晶體管Tc的另一端和各垂直選擇晶體管Ta的另一端的電源線9。
在攝像區域的一端的外部，水平方向配置了連接在各垂直信號線VLIN的各一端和接地電位之間柵極被供給偏壓電位VVL的多個負荷晶體管TL。在攝像區域的另一端的外部，在各象素列水平方向配置了由2個晶體管TSH、TCLP和2個電容器Cc、Ct形成的噪聲消除器電路。通過這些噪聲消除器電路，各個水平選擇晶體管TH與垂直信號線VLIN的各個另一端連接，并被水平方向配置。
水平選擇晶體管TH的各個另一端共同連接水平信號線HLIN，該水平信號線HLIN與水平復位晶體管(未圖示)和輸出放大電路AMP連接。上述那樣的噪聲消除器電路由一端與各垂直信號線VLIN的另一端連接的取樣保持用晶體管TSH、一端與取樣保持用晶體管TSH的另一端連接的耦合電容器Cc、連接在耦合電容器Cc的另一端和接地電位之間的電荷存儲用電容器Ct、一端與該2個電容器Cc、Ct的連接交點連接而另一端供給偏壓電位VVC的電位箝位用晶體管TCLP組成，水平選擇晶體管TH的一端與這里的2個電容器Cc、Ct的連接交點連接。
在攝像區域的外部，配置了對攝像區域的多個垂直選擇線6進行掃描式選擇控制的讀出用垂直移位寄存器2(第1行選擇部件)和電子快門用垂直移位寄存器20(第2行選擇部件)；對垂直移位寄存器2、20的輸出脈沖進行選擇控制并對攝像區域的各行的垂直選擇線6進行掃描式驅動的脈沖選擇器2a(垂直驅動部件)；以及對水平選擇晶體管TH進行掃描式驅動的水平移位寄存器3。另外，根據外部輸入脈沖信號，以所定的定時生成各種脈沖信號，供給脈沖選擇器2a、水平移位寄存器3和噪聲消除器電路等的定時發生電路10；發生供給噪聲消除器電路的電位箝位用晶體管TCLP的一端、負荷晶體管TL的柵級等的所定偏壓電位的偏壓發生電路11，都設置在攝像區域的外部。
在圖1所示的CMOS圖象傳感器件中，新設置了適當提供可變電子快門脈沖信號ΦESPA作為外部輸入脈沖信號的或電路12。相位可變的電子快門脈沖信號ΦESPA與在定時發生電路10生成的相位固定的電子快門脈沖信號ΦESPB一起輸入到或電路12。這些可變電子快門脈沖信號ΦESPA和固定電子快門脈沖信號ΦESPB在或電路12中合成，生成的電子快門脈沖信號ΦESREAD輸出到脈沖選擇器2a。在該CMOS圖象感器件中，可變電子快門脈沖信號ΦESPA在水平有效掃描期間根據需要而供給，固定電子快門脈沖信號ΦESPB在水平回掃期間常時生成。
圖2表示供給圖1的CMOS圖象傳感器件的外部輸入脈沖信號的波形圖。這里表示以1場=1／30Hz的30Hz VGA方式使CMOS圖象傳感器件動作的情況。
作為外部輸入脈沖信號，30Hz的ΦVR、ΦES以及15．7kHz的ΦHP分別以場周期、水平周期供給，與圖16所示的CMOS圖象傳感器件一樣。對于定時發生電路，圖1、圖16的CMOS圖象傳感器件都被供給了圖2未示的24MHz的時鐘信號ΦCK。
在圖2中，在使電子快門動作時的光電二極管的電荷存儲時間變化的情況下，將外部輸入脈沖信號的波形圖分別表示在(a)、(b)、(c)。具體地說，圖2(a)是電荷存儲時間1H(水平周期)以上，圖2(b)是電荷存儲時間1水平回掃期間以上不足1H(水平周期)，圖2(c)是電荷存儲時間不足1水平回掃期間。
在圖2(b)中，在水平有效掃描期間供給可變電子快門脈沖信號ΦESPA，控制電荷存儲時間不足1H(水平周期)，改變可變電子快門脈沖信號ΦESPA的相位，則可進一步可變控制電荷存儲時間。另一方面，在圖2(a)、(c)中，根據固定電子快門脈沖信號ΦESPB設定信號存儲定時，可變電子快門脈沖信號ΦESPA總是“L”電平實質上不使用。
也就是說，根據固定電子快門脈沖信號ΦESPB和讀出脈沖信號ΦROREAD，決定各信號存儲定時和信號讀出定時，然而，由于使2個垂直移位寄存器之間的動作定時之差不同，故光電二極管的電荷存儲時間相互是不同的。從圖2(a)、(b)、(c)可見，通過電子快門用垂直移位寄存器20決定象素行的選擇動作開始時期的外部輸入脈沖信號ΦES的供給定時的變更、以及可變電子快門脈沖信號ΦESPA的供給和進一步的該定時的調整，可以控制光電二極管的電荷存儲時間。
上述外部輸入脈沖信號中，30Hz的ΦVR由未圖示的緩沖器電路整形后，供給讀出用垂直移位寄存器2，同樣，ΦES經緩沖器整形后，供給電子快門用垂直移位寄存器20。15．7kHz的ΦHP分別供給定時發生電路10和2個垂直移位寄存器2、20。
由于這些外部輸入脈沖信號的供給，讀出用垂直移位寄存器2使其輸出脈沖信號ROi(i=…n，n+1)順序為“H”電平并輸入到脈沖選擇器2a，電子快門用垂直移位寄存器20使其輸出脈沖信號ESi(i=…n，n+1)順序為“H”電平并輸入到脈沖選擇器2a。另一方面，定時發生電路10根據外部輸入脈沖信號，在水平回掃期間生成垂直選擇脈沖信號ΦADRES、復位脈沖信號ΦRESET以及讀出脈沖信號ΦROREAD并輸入到脈沖選擇器2a，將噪聲消除器電路的取樣保持用晶體管TSH的驅動信號ΦSH以及電位箝位用晶體管TCLP的驅動信號ΦCLP供給噪聲消除器電路，還將水平復位信號HRS、定時信號HCK輸出到水平移位寄存器3。定時發生電路10在水平回掃期間內生成與讀出脈沖信號ΦROREAD相應不同的固定電子快門脈沖信號ΦESPB，并輸出到或電路12。
脈沖選擇器2a激活垂直選擇線6的信號(ΦADRESi)脈沖)、復位線7的信號(ΦRESETi脈沖)、讀出線4的信號(ΦREADi脈沖)，以便分別與上述垂直選擇脈沖信號ΦADRES、復位脈沖信號ΦRESET、讀出脈沖信號ΦROREAD或者或電路12輸出的電子快門脈沖信號ΦESREAD同步。具體地說，當來自讀出用垂直移位寄存器2的輸出脈沖信號ROi(i=…n，n+1)為“H”電平時，對于對應的象素行，分別根據垂直選擇脈沖信號ΦADRES、復位脈沖信號ΦRESET、讀出脈沖信號ΦROREAD，激活垂直選擇線6的信號(ΦADRESi脈沖)、復位線7的信號(ΦRESETi脈沖)、讀出線4的信號(ΦREADi脈沖)。
另外，在電子快門用垂直移位寄存器20的輸出脈沖信號ESi(i=…n，n+1)為“H”電平時，對于對應的象素行，分別根據復位脈沖信號ΦRESET、電子快門脈沖信號ΦESREAD，僅激活復位線7的信號(ΦRESETi脈沖)、讀出線4的信號(ΦREADi脈沖)。另一方面，垂直選擇脈沖信號ΦADRES即使被輸入，垂直選擇線6的信號(ΦADRESi脈沖)也不激活。圖3表示這種脈沖選擇器2a的電路構成的一個例子。
圖4是表示圖1的CMOS圖象傳感器件動作的一個例子的定時波形圖。將向各光電二極管PD的入射光進行光電變換生成的信號電荷存儲在光電二極管PD內。首先，在水平回掃期間，對于由2個垂直移位寄存器2、20選擇的象素行，激活復位線7的信號，以便與定時發生電路10生成的復位脈沖信號ΦRESET同步。這樣，將放大晶體管Tb的柵極電壓于一定期間復位成基準電壓，并將基準電壓輸出到垂直信號線VLIN。根據圖4中的控制信號HBLK，1水平期間被區分為水平回掃期間和水平有效掃描期間。
為了準備所希望的一行的單位單元的光電二極管PD的存儲電荷讀出而選擇對應的垂直選擇線6，根據定時發生電路10生成的垂直選擇脈沖信號ΦADRES，激活由讀出用垂直移位寄存器2選擇的選擇對象行的垂直選擇線6的信號，使一行的垂直選擇晶體管Ta導通。對于這樣選擇的一行的單位單元，使通過垂直選擇晶體管Ta供給電源電位(例如3．3v)的放大晶體管Tb和負荷晶體管TL組成的源極跟隨器電路動作。
在由2個垂直移位寄存器2、20選擇的象素行的單位單元，再次激活復位線7的信號，以便與復位脈沖信號ΦRESET同步，由此將放大晶體管Tb的柵極電壓于一定期間復位成基準電壓，并將基準電壓輸出到垂直信號線VLIN。這時，為了消除由于一行的單位單元的放大晶體管Tb的柵極電位波動引起的各垂直信號線VLIN的復位電位不一致，預先激活噪聲消除器電路的取樣保持用晶體管TSH的驅動信號(ΦSH脈沖)。進而在將基準電壓輸出到垂直信號線VLIN以后，通過于一定時間激活電壓箝位用晶體管TCLP的驅動信號(ΦCLP脈沖)，在噪聲消除器電路的2個電容器Cc、Ct的連接交點設定基準電壓。
其次，在使復位線7的信號非激活后，根據定時發生電路10生成的讀出脈沖信號ΦROREAD，選擇選擇對象行的讀出線4并激活其信號。這樣，使讀出晶體管Td導通，通過在該檢出部DN的放大晶體管Tb的柵極讀出光電二極管PD的存儲電荷，改變柵極電位。放大晶體管Tb將反映柵極電位變化量的信號電壓輸出到對應的垂直信號線VLIN和噪聲消除器電路。這里的讀出脈沖信號ΦROREAD與上述已有CMOS圖象傳感器件中使用的讀出脈沖信號ΦREAD實質上是相同的。
此后，斷開噪聲消除器電路的ΦSH脈沖，由此將相當于輸出的基準電壓與信號電壓的差的信號成分即除去噪聲的信號電壓，在水平有效掃描期間存儲在電荷存儲用電容器Ct中。另一方面，使垂直選擇線6的信號為非激活，控制垂直選擇晶體管Ta在斷開狀態并使單位單元為非選擇，而使攝像區域與噪聲消除器電路電分離。
在水平有效掃描期間，通過順序激活水平選擇晶體管TH的驅動信號(ΦH脈沖)，使水平選擇晶體管TH順序導通，在水平信號線HLIN順序讀出噪聲消除器電路的2個電容器Cc、Ct連接交點即信號保存交點的信號電壓，由輸出放大電路AMP放大后輸出。利用噪聲消除器電路的噪聲除去動作在每個水平線讀出時進行。
這里的動作與圖16所示的CMOS圖象傳感器件的動作不同，在同一水平回掃期間內所定復位線的信號被2次激活，即放大晶體管的柵極電壓被2次復位。這是由于圖1的CMOS圖象傳感器件根據相互之間相位不同的讀出脈沖信號ΦROREAD以及電子快門脈沖信號ΦESREAD，將讀出驅動信號分別供給特定的象素行的讀出線，在1場期間2次排放光電二極管的存儲電荷，使電子快門動作的緣故。
亦即，在圖4中，在信號讀出脈沖信號ΦROREAD和固定電子快門脈沖信號ΦESPB供給前，都從定時發生電路將復位脈沖信號ΦRESET輸出到脈沖選擇器。這樣，可在光電二極管的存儲電荷排放前，用信號存儲定時和信號讀出定時進行控制，以便使放大晶體管的柵極電壓復位成基準電壓。
這時，如圖4所示，第1次的復位脈沖信號ΦRESET和固定電子快門脈沖信號ΦESPB的相位差，以及第2次的復位脈沖信號ΦRESET和信號讀出脈沖信號ΦROREAD的相位差設定得大致相等。在用圖2(c)所示的定時供給外部輸入脈沖信號時，在由垂直選擇脈沖信號ΦADRES使選擇對象行的垂直選擇線6的信號被激活期間以外供給電子快門脈沖信號ΦESREAD，以便在垂直信號線VLIN不能讀出在信號存儲定時由光電二極管排放的存儲電荷。具體地說，在水平有效掃描期間供給可變電子快門脈沖信號ΦESPA，而控制水平回掃期間由定時發生電路供給的固定電子快門脈沖信號ΦESPB，使其在垂直選擇脈沖信號ΦADRES上升前即下降。
圖5～圖7表示圖1的CMOS圖象傳感器件的脈沖選擇器的定時波形圖，進一步說明CMOS圖象傳感器件的動作。圖5～圖7分別對應于將圖2(a)、(b)、(c)所示的外部輸入脈沖信號供給CMOS圖象傳感器件的情況，圖5是電荷存儲時間1H(水平周期)以上、圖6是電荷存儲時間1水平回掃期間以上不足1H(水平周期)、圖7是電荷存儲時間不足1水平回掃期間進行電子快門動作時，供給攝像區域的信號的波形圖。
在圖5中，使電子快門用垂直移位寄存器的動作先于讀出用垂直移位寄存器1水平周期即1象素行，對應于圖18所示波形。脈沖選擇器根據來自2個垂直移位寄存器的各輸出脈沖信號ROi、ESi，在連續的水平期間將讀出驅動信號ΦREADi 2次輸出到各象素行的讀出線。這時，在連續的前后水平期間讀出驅動信號ΦREADi的相位不同，光電二極管的電荷存儲時間比1H(水平周期)稍長。
如圖6所示，將讀出驅動信號ΦREADi 3次輸出到各象素行的讀出線，供給在圖5的情況下實質上不使用的可變電子快門脈沖信號ΦESPA，作為讀出驅動信號ΦREADi，追加1次輸出到讀出線。具體地說，在圖5所示的水平回掃期間輸出的讀出驅動信號ΦREADi的2個脈沖之間的水平有效掃描期間，輸出讀出驅動信號ΦREADi的第3個脈沖。
這里的光電二極管的電荷存儲時間是從根據可變電子快門脈沖信號ΦESPA在水平有效掃描期間輸出的讀出驅動信號ΦREADi的定時到與該水平有效掃描期間接續的水平回掃期間的信號讀出定時，可以使其比1H(水平周期)短。然而，由于電子快門脈沖信號ΦESPA的供給定時在從水平有效掃描期間開始到水平有效掃描期間結束期間是可變的，故可以在大約1水平回掃期間以上不足1H(水平周期)的范圍內自由設定光電二極管的電荷存儲時間。
如上所述，在水平有效掃描期間也輸出讀出驅動信號ΦREADi并使電子快門動作的場合，當排放光電二極管的存儲電荷時，從根據在水平回掃期間輸出的復位脈沖信號ΦRESET使放大晶體管的柵極電壓復位在基準電壓的動作起期間較長，由漏泄電流引起的電位變動很容易在復位后產生。然而，由于對于各象素行在同一水平回掃期間內2次激活的復位線信號ΦRESETi的第1次，以及到信號讀出定時共計3次輸出的讀出驅動信號ΦREADi的第1個脈沖連續被供給，因此在該時刻一次排放了此前光電二極管存儲的電荷。因而，在水平有效掃描期間設定的信號存儲定時從光電二極管排放存儲電荷時，在光電二極管中的存儲電荷量較少，即使在放大晶體管柵極電壓復位后發生一些電位變動，也不會留下光電二極管的存儲電荷，能夠充分排放。
在圖7中，不使電子快門用垂直移位寄存器的動作先于讀出用垂直移位寄存器的動作進行，電子快門用和讀出用垂直移位寄存器進行在各水平期間選擇同一象素行的控制。可變電子快門脈沖信號ΦESPA實質上不予使用。其結果是脈沖選擇器根據相互之間相位不同的脈沖信號ΦROREAD、ΦESREAD，以及從2個垂直移位寄存器各輸出脈沖信號ROi、ESi，在水平回掃期間2次向選擇象素行的讀出線輸出讀出驅動信號ΦREADi。光電二極管的電荷存儲時間比圖5所示的情況縮短1H(水平周期)，可進行光電二極管的電荷存儲時間為不足1水平回掃期間的電子快門動作。
也就是說，在上述CMOS圖象傳感器件中，可使光電二極管的最小電荷存儲時間不足1H(水平周期)而且可變。具體地說，在30Hz VGA方式的情況下，可以進行從相當電荷存儲時間1H的1場的1／525電子快門動作到1／5000～1／20000高速電子快門動作。
圖8表示作為本發明的固體攝像裝置的其他放大型CMOS圖象傳感器件的電路圖。圖9表示圖8中的脈沖選擇器2a的電路構成的一個例子。圖8所示的放大型CMOS圖象傳感器件平時在1水平周期內不生成相互之間相位不同的2種脈沖信號ΦROREAD、ΦESREAD，僅希望在光電二極管的電荷存儲時間不足1H(水平周期)時，在水平回掃期間內使定時發生電路10 2次動作，使讀出脈沖信號ΦREAD 2次為“H”電平。
具體地說，從圖1所示的放大型CMOS圖象傳感器件中省略了根據可變電子快門脈沖信號ΦESPA和固定電子快門脈沖信號ΦESPB生成電子快門脈沖信號ΦESREAD的或電路。代替該電路設置了以下電路輸入由各讀出用垂直移位寄存器2和電子快門用垂直移位寄存器20決定象素行的選擇動作開始時期的外部輸入脈沖信號ΦVR、ΦES，檢出其相位一致的同相位檢出電路13；根據該同相位檢出電路13的輸出、水平選擇晶體管TH的驅動信號(ΦH脈沖)中最后從水平移位寄存器3輸出的脈沖信號Φhend、以及根據水平周期供給的外部輸入脈沖信號ΦHP生成定時信號ΦHPT，并輸出到定時發生電路10的邏輯電路14。如圖9所示，脈沖選擇器2a的電路構成是從圖3所示的電路變更來的。
同相位檢出電路13由輸入2個外部輸入脈沖信號ΦVR、ΦES的“與非”電路NAND以及將NAND電路的NAND輸出供給D輸入端子、將外部輸入脈沖信號ΦVR供給到CK時鐘輸入端子的觸發電路FF構成，邏輯電路14由輸入觸發電路FF的Q輸出端子的輸出以及從水平移位寄存器3最后輸出的脈沖信號Φhend的“與”電路AND，以及輸入“與”電路AND的輸出和外部輸入脈沖信號ΦHP的“或”電路OR形成。
也就是說，在同相位檢出電路13中，當同時輸入“L”電平的外部輸入脈沖信號ΦVR、ΦES時，“與非”電路NAND的“H”電平輸出被輸入到觸發電路FF的D輸入端子。觸發電路FF使供給CK時鐘輸入端子的外部輸入脈沖信號ΦVR在其后的“H”電平的1場期間，保持輸入的“H”電平，將作為外部輸入脈沖信號ΦVR、ΦES的相位一致檢出輸出的“H”電平信號輸出到邏輯電路14。
于是，邏輯電路14以外部輸入脈沖信號ΦHP的輸入定時和水平移位寄存器3的脈沖信號Φhend的輸出定時分別生成定時信號ΦHPT，并供給定時發生電路10。另一方面，在作為外部輸入脈沖信號ΦVR、ΦES的相位不一致檢出輸出的“L”電平信號從同相位檢出電路13輸出的場期間，邏輯電路14僅在外部輸入脈沖信號ΦHP輸入時生成定時信號ΦHPT。在圖8所示的CMOS圖象傳感器件中，讀出用以及電子快門用垂直移位寄存器2、20順序選擇象素行時的移位動作不由脈沖信號ΦHP控制，在各水平期間的水平回掃期間的動作結束后，例如與定時發生電路1O生成的水平復位信號HRS同步進行。
圖10是表示圖8的CMOS圖象傳感器件動作的一個例子的定時波形圖。如圖所示，在光電二極管的電荷存儲時間是1H(水平周期)以上的圖10(a)中，定時信號ΦHPT與外部輸入脈沖信號ΦHP對應，在各水平回掃期間生成1次。因而，在各象素行的讀出線上，與讀出脈沖信號ΦREAD同步的驅動信號分別對應于讀出用和電子快門用垂直移位寄存器的輸出脈沖信號ROi、ESi，在水平周期內以相互之間相同相位關系2次被輸出。
這時，各象素行的光電二極管的電荷存儲時間與按圖18所示定時進行電子快門動作的情況完全一樣，若使電子快門用垂直移位寄存器的動作先于讀出用垂直移位寄存器m象素行(m是整數)進行，則成為m×H。但是在這里，外部輸入脈沖信號ΦHP在水平回掃期間的一半時輸入，定時發生電路根據定時信號ΦHPT，在外部輸入脈沖信號ΦHP輸入后的各水平回掃期間的后一半，輸出垂直選擇脈沖信號ΦADRES、復位脈沖信號ΦRESET、讀出脈沖信號ΦREAD、以及對噪聲消除器電路的驅動信號ΦSH、ΦCLP。
在圖10(b)所示的情況下，根據與水平移位寄存器的脈沖信號Φhend同步在各水平回掃期間的開始時期生成的定時信號ΦHPT，在各水平回掃期間的前一半，從定時發生電路輸出垂直選擇脈沖信號ΦADRES、復位脈沖信號ΦRESET、讀出脈沖信號ΦREAD、以及對噪聲消除器電路的驅動信號ΦSH、ΦCLP。另外，由于外部輸入脈沖信號ΦVR、ΦES的相位一致，故讀出用和電子快門用垂直移位寄存器在各水平期間對同一象素行進行選擇動作的控制。
這樣，由于平均1水平回掃期間2次供給定時信號ΦHPT，故對于由讀出用和電子快門用垂直移位寄存器同時選擇的各象素行，上述各種信號如圖10(b)所示，在水平回掃期間的前后一半反復從定時發生電路輸出。這時，在水平回掃期間的前一半從光電二極管排放存儲電荷，同樣在水平回掃期間的后一半由于進行信號讀出動作，可以使光電二極管的電荷存儲時間大致為水平回掃期間的1／2。而且在圖8所示的CMOS圖象傳感器件，定時發生電路有效利用外部輸入脈沖信號和水平移位寄存器的輸出信號生成各種信號，故不會招致脈沖選擇器等中的顯著電路規模的增大，能以低成本實現非常高速的電子快門動作。
圖11表示作為本發明的固體攝像裝置的另一個放大型CMOS圖象傳感器件的電路圖。本例中，將具有噪聲除去功能的AD變換電路21內裝于放大型CMOS圖象傳感器件中，在AD變換電路21將由多個垂直信號線VLIN傳送的模擬信號變換為數字信號后輸出到外部。下面，以與圖1所示CMOS圖象傳感器件的不同點為中心予以說明。
在圖11所示的CMOS圖象傳感器件中，垂直信號線VLIN的端部在各象素列與水平方向配置在AD變換電路21內的比較器CMP連接。比較器CMP進行來自垂直信號線VLIN的模擬信號和基準信號發生電路22輸出的參照信號VREF的電壓比較。該參照信號VREF基本上是電壓隨時間上升的斜坡波，比較器CMP計算除去了噪聲的信號電壓和參照信號VREF電壓均衡的定時，鎖定該計算值，將模擬信號變換為10位的數字信號。比較器CMP與圖1中的噪聲消除器電路同樣為了得到基準電壓與信號電壓的差，具有未圖示的取樣保持用電容器，在此生成除去了噪聲的信號電壓。
在AD變換電路21內，進而分別對應于各象素列的各個比較器CMP，水平方向配置閂鎖電路LATCH和開關電路SW。閂鎖電路LATCH保持從比較器CMP輸出的10位的數字信號，開關電路SW通過由水平移位寄存器3供給的驅動信號(ΦH脈沖)順序導通，在相應的該位數的條數的輸出信號線DATA0～DATA9順序讀出各閂鎖電路LATCH保持的數字信號。
上述這樣的AD變換電路21和基準信號發生電路22中，從定時信號發生電路10輸出計數信號ADCK、水平同步信號HAD，控制其動作。在定時發生電路10，如圖所示，以場周期或水平周期供給的外部輸入脈沖信號ΦVR、ΦES、ΦHP輸入后，生成內部脈沖信號ΦVRI、ΦESI、ΦHPI，并輸出到2個垂直移位寄存器2、20。但是，也可以與圖1所示CMOS圖象傳感器件同樣，在定時發生電路10不生成內部脈沖信號ΦVRI、ΦESI、ΦHPI，而將外部輸入脈沖信號ΦVR、ΦES、ΦHP直接輸入到2個垂直移位寄存器2、20，控制其動作。根據需要，可將從外部輸入指令信號的指令譯碼器電路連接定時發生電路10，用指令譯碼器電路的輸出信號調整定時發生電路10和AD變換電路21的增益、偏置等。
圖12是表示圖11的CMOS圖象傳感器件動作的一個例子的波形圖。在圖12中，表示與圖6所示情況一樣，特別是從外部供給可變電子快門脈沖信號ΦESPA，進行電荷存儲時間為1水平回掃期間以上不足1H(水平周期)的電子快門動作的例子。
也就是說，在圖12中，從根據可變電子快門脈沖信號ΦESPA，在第(m-1)水平期間的水平有效掃描期間輸出的讀出驅動信號ΦREADi的定時，到其后的第m水平期間的水平回掃期間的信號讀出定時，成為所定象素行(n行)的光電二極管的電荷存儲時間。在這里的信號讀出定時內，在AD變換電路21的各比較器CMP內生成該所定象素行的除去了噪聲的信號電壓。
接著，在第m水平期間的水平有效掃描期間，根據水平同步信號HAD，從基準信號發生電路輸出的參照信號VREF的電壓上升到一定電平，在各象素列比較器CMP進行與除去了噪聲的信號電壓的比較。具體地說，比較器CMP根據定時發生電路的計數信號ADCK計算2個電壓均衡的定時，將該計算值作為已經AD變換的10位的數字數據予以鎖定。
此后，在第(m+1)水平期間的水平回掃期間，與下一個選擇對象行的光電二極管存儲電荷的讀出并行，使比較器CMP的鎖定數據與水平同步信號HAD同步，被輸入并保持在閂鎖電路LATCH中。接著，在第(m+1)水平期間的水平有效掃描期間，由于水平移位寄存器3的移位動作，在水平方向配置的各閂鎖電路LATCH保持的數字信號通過開關電路SW，在輸出信號線DATA0～DATA9上順序讀出。根據下一個選擇對象行的信號電壓與來自基準信號發生電路的參照信號VREF電壓的比較結果，更新比較器CMP的鎖定數據。
在圖12中，根據定時信號發生電路10的計數信號ADCK的控制，在電子快門脈沖信號ΦESPA輸入前后，暫時停止AD變換電路和基準信號發生電路的動作。這是由于考慮到在水平有效掃描期間輸入可變電子快門脈沖信號ΦESPA時，電源電壓和接地電壓發生搖擺，將有噪聲闖入模擬信號中之危險。
例如在圖1所示的CMOS圖象傳感器件的情況，在水平有效掃描期間順序在水平信號線HLIN讀出1水平線的模擬信號，此時當從外部供給脈沖信號時，由于電源電壓和接地電壓的搖擺，噪聲可能闖入模擬信號。在圖11所示的CMOS圖象傳感器中，由于是在將模擬信號進行AD變換為數字信號以后，在輸出信號線DATA0～DATA9讀出水平有效掃描期間的1水平線的數字信號，對于這樣的數字信號來說，幾乎可以忽視由于電源電壓和接地電壓搖擺而闖入的噪聲。另一方面，對于AD變換前的模擬信號，通過在電子快門脈沖信號ΦESPA輸入前后暫時停止AD變換電路和基準信號發生電路的動作，能夠避免由電源電壓和接地電壓搖擺引起的噪聲闖入。
此外，在未內裝AD變換電路的圖1所示CMOS圖象傳感器件中，設置了對噪聲闖入模擬信號的影響進行校正的校正電路，并使電氣上相互分離的電源、接地電壓的電路部件混合，由此能夠避免電子快門脈沖信號ΦESPA輸入時的電源電壓和接地電壓搖擺引起的噪聲闖入。另外，在各CMOS圖象傳感器件中，攝像區域中的各單位單元并不特別限定為由4個晶體管和1個光電二極管組成的1象素／1部件，也可以形成由5個晶體管和2個光電二極管組成的2象素／1部件的單位單元。單位單元也可以是將光電變換部件進行層疊的層疊型，在不脫離本發明要旨的范圍內可以實施各種變形。
以上詳述的本發明的固體攝像裝置中，光電二極管的電荷存儲時間不足1H(水平周期)的非常高速的電子快門動作是可能的，即使在入射光量極多的環境下，也可以得到不去掉高亮度部分的良好的圖象。
權利要求
1．一種固體攝像裝置，其特征是具備攝像區域，將具有對象素的入射光進行光電變換并存儲電荷的光電變換部件、在檢出部讀出存儲的電荷的讀出部件、以及對讀出的電荷進行放大的放大部件的單位單元二維配置在半導體基板上而組成，并具有多個象素行；多條讀出線，與上述攝像區域的各象素行對應并在水平方向設置、傳送用于驅動各對應象素行的單位單元的各讀出部件的讀出驅動信號；垂直驅動部件，將讀出驅動信號選擇性地供給上述多條讀出線并用于驅動上述讀出部件；第1行選擇部件，根據第1脈沖控制上述垂直驅動部件，以便驅動上述攝像區域的各象素行的讀出部件；第2行選擇部件，根據第2脈沖控制上述垂直驅動部件，以便驅動上述攝像區域的各象素行的讀出部件；以及多條垂直信號線，與上述各攝像區域的各象素列對應設置、在垂直方向傳送來自各象素行的單位單元的各個輸出信號，上述垂直驅動部件對應于上述第1、第2行選擇部件的各輸出信號，在1場期間內2次以上驅動上述攝像區域的各象素行的讀出部件使得進行電子快門動作。
2．權利要求1記載的固體攝像裝置，其特征是上述第1、第2脈沖在水平回掃期間內以相互不同的相位生成。
3．權利要求1記載的固體攝像裝置，其特征是上述第2脈沖由在水平回掃期間內產生的相位固定脈沖以及在水平有效掃描期間內產生的相位可變脈沖形成。
4．權利要求3記載的固體攝像裝置，其特征是還具有將在上述多條垂直信號線上傳送的信號變換為數字信號的AD變換器；上述AD變換器的信號變換在上述相位可變脈沖發生時將被停止。
5．一種固體攝像裝置，其特征是具備攝像區域，將具有對象素的入射光進行光電變換并存儲電荷的光電變換部件、在檢出部讀出存儲的電荷的讀出部件、以及對讀出的電荷進行放大的放大部件的單位單元二維配置在半導體基板上組成，并具有多個象素行；多條讀出線，與上述攝像區域的各象素行對應并在水平方向設置、傳送用于驅動各對應象素行的單位單元的各讀出部件的讀出驅動信號；垂直驅動部件，將讀出驅動信號選擇性地供給上述多條讀出線并用于驅動上述讀出部件；以及多條垂直信號線，與上述各攝像區域的各象素列對應設置、在垂直方向傳送來自各象素行的單位單元的各個輸出信號；上述垂直驅動部件對于上述攝像區域的各象素行的讀出部件，在同一水平回掃期間內2次供給讀出驅動信號。
6．權利要求5記載的固體攝像裝置，其特征是上述攝像區域還具有將讀出上述光電變換部件存儲的電荷的檢出部的電荷進行復位的復位部件；上述垂直驅動部件在同一水平回掃期間內2次在各讀出驅動信號以前供給用于驅動上述復位部件的復位信號。
7．權利要求5記載的固體攝像裝置，其特征是還具有根據在水平回掃期間內相互相位不同的脈沖，控制上述垂直驅動部件，以便驅動各個上述攝像區域的各象素行的讀出部件的第1和第2行選擇部件；上述垂直驅動部件與上述第1、第2行選擇部件的各輸出信號相對應，對上述攝像區域的各象素行的讀出部件，在同一水平回掃期間內2次供給讀出驅動信號。
8．一種固體攝像裝置，其特征是具備攝像區域，將具有對象素的入射光進行光電變換并存儲電荷的光電變換部件、在檢出部讀出存儲的電荷的讀出部件、以及對讀出的電荷進行放大的放大部件的單位單元二維配置在半導體基板上組成，并具有多個象素行；多條讀出線，與上述攝像區域的各象素行對應并在水平方向設置、傳送用于驅動各對應象素行的單位單元的各讀出部件的讀出驅動信號；垂直驅動部件，將讀出驅動信號選擇性地供給上述多條讀出線并用于驅動上述讀出部件；行選擇部件，選擇上述攝像區域的多個象素行，根據讀出脈沖信號控制上述垂直驅動部件，以便驅動被選擇的象素行的讀出部件；多個垂直信號線，與上述各攝像區域的各象素列對應設置、在垂直方向傳送來自各象素行的單位單元的各個輸出信號；以及定時發生電路，在由上述行選擇部件選擇的象素行，根據所定的定時信號生成用于進行一連串動作的多個脈沖信號，還具有將上述定時信號平均1水平回掃期間1次供給上述定時發生電路的第1模式，以及將上述定時信號平均1水平回掃期間2次供給上述定時發生電路的第2模式。
全文摘要
本發明提供了一種固體攝像裝置,可將光電二極管的最小電荷存儲時間控制在不足1H(水平周期),能進行非常高速的電子快門動作。本裝置具有:單位單元1為二維配置的攝像區域;與攝像區域的各象素行對應并在水平方向設置、傳送用于驅動各對應象素行的單位單元的各讀出部件Td的讀出驅動信號ΦEADi的多條讀出線4;將該讀出驅動信號選擇供給這多條讀出線,以便驅動讀出部件的垂直驅動部件2a;分別根據第1、第2脈沖ΦROREAD、ΦRESREAD,控制垂直驅動部件,以便驅動各象素行的第1、第2行選擇部件2、20。
文檔編號H04N5/335GK1295347SQ00134878
公開日2001年5月16日 申請日期2000年10月8日 優先權日1999年10月7日
發明者江川佳孝, 大澤慎治, 遠藤幸雄, 中村信男 申請人:株式會社東芝