固態成像裝置及其驅動方法、照相機和復印機的制作方法

專利名稱：固態成像裝置及其驅動方法、照相機和復印機的制作方法
技術領域：
本發明涉及被用于諸如復印機和掃描儀的圖像讀取裝置的固態成 像裝置和所述固態成像裝置的驅動方法以及使用所述固態成像裝置的
照相機(camera )和復印機。
背景技術：
例如，日本專利申請公開No. 2006-211363 (第一專利文件)公開 了用于特別是用于讀取彩色圖像的諸如復印機和掃描儀的圖像讀取裝 置的固態成像裝置。如第一專利文件的圖1所示，固態成像裝置配備 有用于讀取多個不同顏色分量的光電二極管，并具有與各光電二極管 對應的蓄積電容(accumulation capacities )。
日本專利申請乂>開No. H06-204445 (第二專利文件)示出了包括 一根共用輸出線的固態成像裝置。但是，如果從各顏色分量輸出信號， 那么，例如，第二專利文件的圖12示出固態成像裝置的另一配置。
曰本專利申請公開No. 2003-087503 (第三專利文件)的圖4特別 示出將具有各顏色特有的放大增益的放大器電路連接到固態成像裝置 的后級(subsequent stage )上的彩色復印才幾。
因此，為了應對這種配置，需要通過多根共用輸出線輸出信號并 從共用輸出線中的每一根僅輸出一個顏色分量的配置。由于第二和第 三專利文件的配置從多根共用輸出線執行并行信號輸出，因此所述配 置使得它們的讀取時間以并行輸出線的數量比第一專利文件的讀取時 間快。
當從這些固態成像裝置的蓄積電容讀取信號時，根據依照共用輸 出線的總電容和蓄積電容的電容分割比的增益，通過信號傳送開關讀 取信號。如果共用輸出線的電容值由CH表示并且其蓄積電容值由CT表示，那么其讀取增益Gc由公式Gc-CT/(CT+CH)表示。由于讀取增 益Gc總是取小于l的值，因此，為了補償損失的增益，還在隨后的 狀態的輸出電路中通過將信號乘以1或更大的增益來執行信號輸出。
除了上述的配置，當需要改善S/N比的性能時，有時釆用在日本 專利申請公開No. 2003-051989 (第四專利文件)中公開的配置。在第 四專利文件的圖8中示出的配置通過對于每個像素提供兩個蓄積電容 系統，使得能夠去除在光電二極管和電荷-電壓轉換單元中產生的噪 聲分量。作為替代方案，第四專利文件的圖4所示的配置在每個像素 的垂直傳送單元中配備有放大器電路。通過采用該配置，在執行低速 操作的垂直傳送單元中執行放大，并因此與在執行高速操作的輸出電 路中執行放大的情況相比可實現噪聲減小。并且，通過采用第四專利 文件的圖l所示的配置，在低速操作電路中執行放大，從而去除在光 電二極管和電荷-電壓轉換單元中產生的噪聲分量。因此，可以實現 進一步的噪聲減小。
在上述的這些固態成像裝置的情況下，從蓄積電容向共用輸出線 執行電容分割讀取，并因此總是通過l或更小的增益讀取信號。并且， 例如，在用于復印機等中的固態成像裝置以600點每英寸(DPI)沿 橫向讀取A4尺寸原稿的情況下，線傳感器(line sensor)被導致包含 以10 pm間距布置的約7500個像素。在這種情況下，共用輸出線具 有約7.5 cm的長度，并且，最多約7500個像素的信號傳送開關與共 用輸出線連接。因此，共用輸出線的電容值CH變為大的值。因此， 為了獲得足夠的讀取增益Gc，必須將蓄積電容值CT設為大的值或將 后級的輸出電路設為具有高的增益。但是，如果主要采用后一種方法， 那么高速操作電路被設計為具有高的增益，這導致電路的S/N比的劣 化。因此，蓄積電容值CT一般常被設為大的值。
雖然必需的蓄積電容值CT依賴于例如半導體工藝和電路尺寸， 但是，如果假定將15 pF的電容附接到共用輸出線的電容值CH上， 那么，當讀取增益Gc為1/5時蓄積電容值CT需要為0.3pF，并且， 當讀取增益Gc為1/3時蓄積電容值CT需要為0.5 pF。例如，如果電容由金屬氧化物半導體(MOS)電容形成，那么，當氧化物膜的厚度 為1500 nm時，在1/5和1/3的讀取增益Gc的情況下以10 nm間距布 置的蓄積電容的長度分別變為241.3 nm和144.8 pnu順便說一句，假 定電容元件之間的分離間隔為1 nm。
在過去，為了通過增加能夠從硅晶片取出的芯片的數量而降低制 造成本，進行了減小芯片尺寸的嘗試。作為減小芯片尺寸的技術，除 了通過半導體工藝的小型化實現減小的方法以外，還存在通過用多個 構成元件共享具有較大的占據面積的電路元件的電路的器件來實現減 小的方法。特別地，在上述的固態成像裝置中，在構成元件中的每一 個的尺寸中蓄積電容的尺寸一般較大，因此，為了減小芯片尺寸，例 如通過用多個像素共享蓄積電容以減少蓄積電容的總數以及減小蓄積 電容的占據面積是有效的。
例如，如果通過上述的方法共享第二專利文件的配置的蓄積電容， 那么，例如，可以構想同一列中的不同顏色分量的像素共享蓄積電容。 但是，在這種情況下，可通過一次掃描讀取的像素的數量為(像素 的總數)/ (共享一個蓄積電容的像素的數量)。因此，上述的方法具 有如下問題為了讀取全部像素的信號需要多次掃描，并且全部像素 的總讀取時間變得是常規配置的約(共享一個蓄積電容的像素的數量) 倍。

發明內容
本發明的目的是，提供與常規的固態成像裝置相比具有較小面積 而盡可能短地不延長其讀取時間的固態成像裝置。
根據本發明的第一方面，為了解決上述的問題， 一種固態成像裝 置包括多個單位單元(unit cell)，每一單位單元包含具有不同的顏 色分量的多個像素和用于從所述多個像素選擇并輸出信號的第一選擇 單元，其中，所述多個單位單元被分成多個單位單元組；與每一單位
單元對應地被設置并保持從第一選擇單元輸出的信號的保持單元；向 其輸出不同的顏色分量的信號的多根共用輸出線；和用于選擇所述多的第二選擇單元，其中，第一選擇單元一組單位單元一組單位單元地
(one group by one group of the unit cells )輸出不同的顏色分量的信 號。
根據本發明的另一方面， 一種固態成像裝置的驅動方法，該固態 成像裝置包括多個單位單元，每一單位單元包含具有不同的顏色分 量的多個像素、用于保持從所述多個像素輸出的信號的第 一保持單元、 和用于選擇和輸出由第 一保持單元保持的信號的第 一選擇單元，其中， 所述多個單位單元被分成多個單位單元組；與每一單位單元對應地被 設置并保持從第 一選擇單元輸出的信號的第二保持單元；向其輸出不 同的顏色分量的信號的多根共用輸出線；和用于選擇所述多根共用輸 出線并用于向選擇的共用輸出線輸出由第二保持單元保持的信號的第 二選擇單元，其中，由第一和第二選擇單元選擇的信號一組單位單元 一組單位單元地處于不同的顏色分量，并且，該方法包括
(1 )用于將在像素中蓄積的信號傳送到第 一保持單元的第 一垂直傳送 步驟；和
(2) —個顏色一個顏色地依次進行的每一單位單元組的處理步驟，其 中，處理步驟(2)包含
(a )第二垂直傳送步驟，用于一組單位單元一組單位單元地通過第一
選擇單元選擇保持不同的顏色分量的信號的第一保持單元，并用于向 第二保持單元傳送保持的信號；和
(b)第一水平傳送步驟，用于通過第二選擇單元連接與由連接到第
二選擇單元的第二保持單元保持的顏色分量的信號對應的共用輸出線 和連接到第二選擇單元的第二保持單元，并用于在單位單元組中 一個
單位單元一個單位單元地依次向被第二選擇單元連接的共用輸出線輸 出被第二保持單元保持的信號。
根據本發明的又一方面， 一種固態成像裝置的驅動方法，該固態 成像裝置包括多個單位單元，每一單位單元包含具有不同的顏色分 量的多個像素、用于保持從所述多個像素輸出的信號的第一保持單元、和用于選擇和輸出由第一保持單元保持的信號的第一選擇單元，其中， 所述多個單位單元被分成多個單位單元組，并且， 一個單位單元組內
的多個單位單元被分成多個單位單元子組；與每一單位單元對應地被 設置并保持從第一選擇單元輸出的信號的第二保持單元；向其輸出不 同的顏色分量的信號的多根共用輸出線；和用于選擇所述多根共用輸 出線并用于向選擇的共用輸出線輸出由第二保持單元保持的信號的第 二選擇單元，其中，由第一和第二選擇單元選擇的信號一組單位單元 一組單位單元地處于不同的顏色分量，并且，該方法包括 (1 )用于將在像素中蓄積的信號傳送到第一保持單元的第一垂直傳送 步驟；和
(2 )—個顏色一個顏色地依次地并通過在一個單位單元組內 一個子組 一個子組地進行的每一單位單元組的處理步驟，其中，處理步驟(2) 包含
(a )第二垂直傳送步驟，用于一組單位單元一組單位單元地通過第一
選擇單元選擇保持不同的顏色分量的信號的第一保持單元，并用于向 第二保持單元傳送保持的信號；和
(b)第一水平傳送步驟，用于通過第二選擇單元連接與由連接到第 二選擇單元的第二保持單元保持的顏色分量的信號對應的共用輸出線 和連接到第二選擇單元的第二保持單元，并用于在單位單元組中一個 單位單元一個單位單元地依次向被第二選擇單元連接的共用輸出線輸 出被第二保持單元保持的信號。
由結合附圖的以下說明，本發明的其它特征和優點將變得明顯， 其中，類似的附圖標記在其所有附圖中表示相同或類似的部分。


圖1是示出根據本發明的第一實施例的固態成像裝置的配置例子 的示圖。
圖2是示出像素的配置例子的示圖。
圖3是示出中間保持單元的配置例子的示圖。圖4是示出選擇開關的配置例子的示圖。 圖5是示出保持單元的配置例子的示圖。
圖6是示出轉換開關(change-over switch )的配置和連接例子的 示圖。
圖7是關于本發明的第一實施例的流程圖。 圖8是關于本發明的第一實施例的時序圖。
圖9是示出根據本發明的第一實施例的另 一 固態成像裝置的配置 例子的示圖。
圖10是示出根據本發明的第二實施例的固態成像裝置的配置例 子的示圖。
圖11包含圖IIA和圖IIB，示出關于本發明的第二實施例的流 程圖。
圖12是關于本發明的第二實施例的時序圖。 圖13是示出圖10中的單元1002的內部配置的示圖。 圖14是示出圖10中的單元1003的內部配置的示圖。 圖15是示出使用根據本發明的固態成像器件的成像系統的框圖。 被包含于說明書中并構成說明書一部分的附圖示出本發明的實施 例，并與說明一起用于解釋本發明的原理。
具體實施例方式
以下將參照

根據本發明的實施例的固態成像裝置。順便 說一句，本發明不限于以下的實施例。 (第一實施例)
圖1示出根據本發明的第一實施例的固態成像裝置的配置例子， 并表示6位x3色的顏色線傳感器。在圖l的配置中，單位單元組ll-l 至11-3中的每一個包含兩個單位單元。單位單元組11-1包含單位單 元4-1-1和4-1-2;單位單元組11-2包含單位單元4-2-1和4-2-2;單位 單元組11-3包含單位單元4-3-1和4-3-2。單位單元4-1-1至4->2中 的每一個包含分別檢測紅(R)、綠(G)和藍(B)光的像素l-R、l-G和l-B，以及分別保持來自像素l-R、 l-G和l-B的信號的中間保 持單元2-R、 2-G和2-B。中間保持單元2-R、 2-G和2-B是第一保持 單元。并且，單位單元4-1-1至4-3-2中的每一個包含作為第一選擇單 元的選擇開關3-1-1至3-3-2中的每一個。選擇開關3-1-1至3-3-2中 的每一個選擇由在單位單元4-1-1至4-3-2中的每一個中提供的中間保 持單元2-R、 2-G和2-B保持的信號中的一個，并輸出選擇的信號。 順便說一句，雖然單位單元4-1-1至4-3-2在本實施例中讀取R、 G和 B像素的各分量，但單位單元4-1-1至4-3-2可讀取青色、品紅色和黃 色像素的各分量，并可讀取像素的四個或更多個顏色的各分量。如果 讀取像素的四個或更多個顏色的每個分量，那么如像素的數量那樣多 地提供中間保持單元。這里假定單位單元4-1-1至4-3-2中的每一個被 配置為使得對于一個像素分配一個顏色。在本實施例中，單位單元 4-1-1至4-3-2中的每一個除了像素l-R、 l-G和l-B以外還配備有選 擇單元及中間保持單元2-R、 2-G和2-B， 一些像素可包含中間保持單 元。
在圖1的配置中，保持單元5-1至5-6分別保持來自單位單元4-1-1 至4-3-2的選擇開關3-1-1至3-3-2的信號。保持單元5-1至5-6是第 二保持單元。在圖l的配置中，掃描電路6-l、 6-2和6-3分別依次掃 描來自保持單元5-1和5-2、 5-3和5-4以及5-5和5-6的信號。掃描電 路6國1、 6-2和6-3分別輸出掃描信號7-1-1和7-2-1、 7-1-2和7-2-2以 及7-1-3和7-2-3。
在圖1的配置中，共用輸出線8-R、8-G和8-B根據掃描信號7-1-1 至7-2-3輸出來自保持單元5-1至5-6的信號。來自像素1-R、 l-G和 l-B的信號分別被輸出到共用輸出線8-R、 8-G和8-B。在圖1的配置 中，晶體管9-R、9-G和9-B被用作復位單元，用于響應柵極信號(pCHR 將共用輸出線8-R、 8-G和8-B分別復位到電壓VCHR。在圖1的配 置中，輸出電路10-R、 10-G和10-B分別放大來自共用輸出線8-R、 8-G和8-B的信號，并輸出放大的信號。在圖l的配置中，轉換開關 12-1-1至12-3-2分別與保持單元5-1至5-6連接，并且;f艮據控制信號
iicpCH-l、 cpCH-2和cpCH-3將從保持單元5-1至5-6輸出的顏色信號分 別分布和輸出到共用輸出線8-R、8-G和8-B。轉換開關12-1-1至12-3-2 是第二選擇單元。
與單位單元組m至u_3中的每一個對應地提供掃描電路6-1 至6-3,并且，掃描電路6-l至6-3首先分別根據掃描信號7-1-1、 7-1-2 和7-1-3同時掃描保持單元5-1 、 5-3和5-5。然后，掃描電路6-1至6-3 分別根據掃描信號7-2-1、 7-2-2和7-2-3同時掃描保持單元5-2、 5-4 和5-6。
順便說一句，假定分別給予圖1中的像素l-R、 l-G和l-B的附 圖標記Rl至R6、 Gl至G6和Bl-B6分別表示4象素l-R、 l-G和l-B
的位數。
例如，像素l-R、 l-G和l-B中的每一個被配置為圖2所示的配 置1。圖2的配置1包含光電轉換元件21、用于根據柵極信號cpRES 將光電轉換元件21復位到電壓VRES的復位晶體管22。該配置還包 含用于從光電轉換元件21接收信號的源跟隨器輸入晶體管23、以及 源跟隨器恒流電路24。可通過例如具有固定為恒定電壓的柵電極、與 源跟隨器輸入晶體管23的源電極連接的漏電極以及與電源連接的源 電極的MOS晶體管來實現恒流電路24。光電轉換元件21可由具有布 置在電荷耦合器件(CCD )傳感器或互補金屬氧化物半導體(CMOS ) 傳感器上的每一顏色的濾色器的CCD傳感器或CMOS傳感器配置 成。
例如，中間保持單元2-R、 2-G和2-B中的每一個被配置為圖3 所示的配置2。圖3的配置2包含中間保持電容31和用于根據柵極信 號cpCM執行寫入的第一寫入開關32。
例如，選擇開關3-1-1至3-3-2被分別配置為圖4所示的配置3-1 至3-3。在圖4的配置中，配置3-1分別示出在第一單位單元組11-1 中包含的單位單元4-1-1和4-1-2中的選擇開關3-1-1和3-1-2的配置 中的每一個。并且，配置3-2分別示出在第二單位單元組11-2中包含 的單位單元4-2-1和4-2-2中的選擇開關3-2-1和3-2-2的配置中的每一個。并且，配置3-3分別示出在第三單位單元組11-3中包含的單位 單元4-3-1和4-3-2中的選擇開關3-3-1和3-3-2的配置中的每一個。
圖4中的配置3-1至3-3包含從用于R、 G和B的三個{象素的中 間保持電容31中的每一個輸出任意信號的選擇晶體管41-R、 41-G和 41-B。配置3-1至3-3包含放大并輸出從選擇晶體管41-R、 41-G和 41-B輸出的信號的放大單元42。例如，使用源跟隨器電路作為放大單 元42中的每一個。選擇晶體管41-R、 41-G和41-B的漏電極分別連 接到與各顏色對應的中間保持單元2-R、 2-G和2-B，并且，選擇晶體 管41-R、 41-G和41-B的源電極共同與放大單元42的輸入連接。選 擇晶體管41-R、 41-G和41-B的柵電極分別被布線到相互不同的控制 信號cpSWl至cpSW3。根據控制信號(pSWl至cpSW3選擇任意的中間保 持電容31的信號。并且，雖然在圖4的配置3-l至3-3中放大單元42 被布置在選擇晶體管41-R、 41-G和41-B的后級處，但放大單元42 可被布置在選擇晶體管41-R、 41-G和41-B的前級(preceding stage ) 處。并且，配置3-1 (選擇開關3-1-1和3-1-2) 、 3-2 (選擇開關3-2-1 和3-2-2 )和3-3 (選擇開關3-3-1和3-3-2 )被假定為具有圖4所示的 與控制信號(pSWl至cpSW3的連接關系。即，在配置3-1中，控制信 號cpSWl、 cpSW2和cpSW3分別被輸入選擇晶體管41-R、 41-G和41-B 的柵極。在配置3-2中，控制信號cpSW2、 cpSW3和cpSWl分別被輸入 選擇晶體管41-R、41-G和41-B的柵極。在配置3-3中，控制信號cpSW3、 cpSWl和(pSW2分別被輸入選擇晶體管41-R、 41-G和41-B的柵極。
由此，在單位單元組11-1、 11-2和11-3中，選擇開關3-1-1、 3-2-1 和3-3-1以及3-1-2、 3-2-2和3-3-2可各自地選擇具有相互不同的顏色 分量的中間保持單元2-R、 2-G和2-B。
例如，保持單元5-1至5-6中的每一個被配置為圖5所示的配置5。 配置5由保持電容51、根據控制信號cpCT執行寫入的第二寫入開關 52和將保持電容51的信號傳送到共用輸出線8-R、 8-G和8-B中的一 個的傳送開關53形成。傳送開關53分別根據來自掃描電路6-1至6-3 的掃描信號7-1-1至7-2-3中的任一個(在圖中由cpSR表示)傳送信號。例如，轉換開關12-1-1至12-3-2分別被配置為圖6所示的配置 12-1至12-3。順便說一句，在圖6的配置12-1至12-3中，還示出共 用輸出線8-R、 8-G和8-B。在圖6中，配置12-1、 12-2和12-3分別 示出轉換開關12-1-1和12-1-2、 12-2-1和12-2-2以及12-3-1和12-3-2 的配置中的每一個。
圖6中的配置12-1至12-3包含切換晶體管61-R、 61-G和61-B， 每個切換來自與單位單元4-1-1至4-3-2中的每一個對應提供的保持電 容51的信號，以將該信號輸出到共用輸出線8-R、 8-G和8-B中的一 個。切換晶體管61-R、 61-G和61-B的柵極被布線到各自不同的控制 信號cpCHl至cpCH3。根據要被輸出到共用輸出線8-R、 8-G和8-B的 控制信號cpCHl至cpCH3選擇任意的信號。配置12-1(轉換開關12-1-1 和12-1-2)、 12-2(轉換開關12-2-1和12-2-2 )和12-3(轉換開關12-3-1 和12-3-2)被假定為具有圖6所示的與控制信號cpCHl至cpCH3的連 接關系。即，在配置12-1中，控制信號cpCHl、 cpCH2和cpCH3分別被 輸入切換晶體管61-R、 61-G和61-B的柵極中。在配置12-2中，控制 信號cpCH2、cpCH3和(pCHl分別被輸入切換晶體管61-R、61-G和61畫B 的柵極中。在配置12-3中，控制信號q)CH3、 (pCHl和(pCH2分別被輸 入切換晶體管61-R、 61-G和61-B的柵極中。
由此，在單位單元組11-1、11-2和11-3中，轉換開關12畫1畫1、12-2隱1 和12-3-1以及12-1-2、 12-2-2和12-3-2可各自地選擇具有相互不同的 顏色分量的共用輸出線8-R、 8-G和8-B。
下面，將參照圖7的流程圖和圖8的時序圖說明本實施例的操作。
在圖7中，在步驟S100處，在圖8的期間100中執行將像素1 的整個像素的信號傳送到中間保持單元2的第一垂直傳送操作。
在步驟S121處，在期間121-1、 121-2和121-3中執行將保持在由 配置3 (選擇開關3-1-1、 3-2-1和3-3-1以及3-1-2、 3-2-2和3-3-2 )選 擇的任意的中間保持電容2-R、 2-G和2-B中的信號傳送到保持單元 5-1至5-6的第二垂直傳送操作。
在步驟S122處，在期間122-1、 122-2和122-3中與掃描電路6-1至6-3的掃描和轉換開關12-1-1至12-3-2的切換同步地執行將保持在 保持單元5-1至5-6中的信號并行傳送到共用輸出線8-R、 8-G和8-B 的第一水平傳送操作。
在步驟S123處，執行第一確定。在第一確定中，假定變量X，并 且，在根據圖7的流程圖改變變量X之后，確定改變的變量X的值與 顏色分量的數量(在本實施例中為三個)是相同的數量(是)還是不 是(否)，用于確定下一操作。可通過例如將第二垂直傳送操作(在 步驟S121處)的次數作為變量X計數的第一計數器實現步驟S123處 的第一確定的處理。
在步驟S124處，執行第二確定。在第二確定中，假定變量Z，并 且，在根據圖7的流程圖改變變量Z之后，確定變量Z與單位單元4 中的每個顏色分量的像素數量(在本實施例中為一個)是相同的數量 (是)還是不是(否)，用于確定下一操作。可通過例如將步驟S123 處的第一確定處理中的確定結果為"是"的次數作為變量Z計數的第 二計數器實現第二確定。
如圖8所示，控制信號(pSWl、 cpSW2和cpSW3的電平分別在第二 垂直傳送期間121-1、 121-2和121-3中變為高電平。由此，在單位單 元組11-1至11-3中的每一個中被選擇開關3-1-1至3-3-2選擇的中間 保持單元2-R、 2-G和2-B的信號被寫入保持單元5-l至5-6。控制信 號cpCHl、 cpCH2和cpCH3的電平分別在第一水平傳送期間122-1至 122-3中變為高電平。由此，保持單元5-l至5-6中的每一個通過轉換 開關12-1-1至12-3-2連接到共用輸出線8-R、 8-G和8-B,并且，響 應掃描電路6-l至6-3的掃描執行依次的輸出。
以下將給出進一步的詳細說明。
首先，在光電轉換元件21中的入射光的蓄積時間(未示出)中， 從源跟隨器輸入晶體管23的源電極輸出被光電轉換元件21轉換成電 信號的信號。
在圖8的第一垂直傳送期間100中(在圖7的步驟S100處)，單 位單元組11-1至11-3中所有像素l-R、 l-G和l-B的信號在控制信號
15cpCM的高電平期間中分別被寫入與像素l-R、 l-G和l-B連接的中間 保持單元2-R、 2-G和2-B中。然后，在控制信號cpCM下降時保持信 號值。
然后，第一和第二計數器的初始值被設為1 (X = Z = 1)(在圖7 的步驟S110處)。
然后，控制信號(pSWl和cpCT的電平在圖8的第一第二垂直傳送 期間121-1中變為高電平。由此，在單位單元組11-1至11-3中的每一 個中選擇開關3-1-1至3-3-2以以下的關系選擇中間保持單元2-R、 2-G 和2-B，并且，每一顏色分量的信號被寫入各保持單元5-l至5-6中。 選擇開關3-1-1至3-3-2的選擇如下
11)單位單元4-1-1和4-1-2R分量的中間保持單元2-R;
12 )單位單元4-2-1和4-2-2B分量的中間保持單元2-B;以及
13 )單位單元4-3-1和4-3-2 => G分量的中間保持單元2-G。 并且，通過將控制信號cpCHl的電平變為高電平，與單位單元組
11-1至11-3中的每一個連接的保持單元5-1至5-6以以下的關系通過 轉換開關12-1-1至12-3-2與共用輸出線8-R、 8-G和8-B中的每一個 連接。至少在下一第一水平傳送之前完成切換操作。保持單元5-1至 5-6的連接如下
21) 保持單元5-1和5-2 => R分量的共用輸出線8-R;
22) 保持單元5-3和5-4^B分量的共用輸出線8-B;以及 23 )保持單元5-5和5-6G分量的共用輸出線8-G。 在完成第一第二垂直傳送期間121-1之后，在第一水平傳送期間
122-1中，分別響應掃描電路6-l、 6-2和6-3中的每一個的掃描，保 持在保持單元5-l、 5-3和5-5中的信號分別被依次輸出到共用輸出線 8-R、 8-G和8-B。此后，保持在保持單元5-2、 5-4和5-6中的信號分 別被依次輸出到共用輸出線8-R、 8-G和8-B。
然后，由于因變量X-1導致期間123-1中的第一確定(圖7中的 步驟S123處)的結果為"否，，，因此，第一計數器向上計數(X-X+1 -2)(在圖7的步驟S125處)，并且，在期間121-2中執行第二垂直傳送。由于控制信號cpSW2為高電平，因此選擇開關3-1-1至3-3-2 的選擇如下
31)單位單元4-1-1和4-1-2 => G分量的中間保持單元2-G;
32 )單位單元4-2-1和4-2-2 => R分量的中間保持單元2-R;以及
33 )單位單元4-3-1和4-3-2 => B分量的中間保持單元2-B。 然后，由于控制信號cpCH2的電平為高電平，因此執行轉換開關
12-1-1至12-3-2的切換如下
41) 保持單元5-1和5-2 => G分量的共用輸出線8-G;
42) 保持單元5-3和5-4^R分量的共用輸出線8-R;以及
43) 保持單元5-5和5-6^B分量的共用輸出線8-B。 在該連接關系中，在第二第一水平傳送期間122-2中從共用輸出
線8-B、 8-G和8-R讀取信號。接連地，在期間123-2中執行第二第一 確定(步驟S123)(結果否)，并且，執行變量X的向上計數(X =X+1 = 3)。然后，在期間121-3中執行第三第二垂直傳送，并且在 期間122-3中執行第三第一水平傳送。
然后，由于變量X-3，因此期間123-2中的第三第一確定(圖7 中的步驟S123處)的結果為"是"，并且，由于變量Z-1，因此期 間124-1中的第二確定(圖7中的步驟S124處)為"是"。因此，從 蓄積到讀取的期間結束。在該時間點處，所有像素的信號都被讀取。 讀取次序如圖8中的條目VOUT-R、 VOUT-G和VOUT-B所示，并 且，可與常規的配置類似地從共用輸出線8-B、 8-G和8-R中的每一 個輸出一個顏色分量的信號。并且，作為結果，與常規的配置相比， 可執行所有像素的讀取，而總讀取時間僅增加第二和第三第二垂直傳 送時間。順便說一句，從目前的說明顯然可見，在沒有配備轉換開關 12-1-1至12-3-2的配置的情況下，難以從共用輸出線8-B、 8-G和8-R 中的每一個僅輸出一個顏色分量。因此，即使在彩色復印機等中使用 本實施例的固態成像裝置，也變得不必在讀取期間中改變后級的放大 電路42的增益或增加信號路徑轉換開關。
這里，只要定時是在改變控制信號cpCM時和在其之后，那么將光
17電轉換元件21復位的控制信號(pRES的電平可在任意的定時變為高電 平。但是，也為了盡可能長地取得蓄積時間，優選從緊挨著第一垂直 傳送之后的時間到緊挨著期間102-1中的第一水平傳送之前的時間改 變控制信號q)RES的電平。
并且，雖然基于R、 G和B的三個顏色分量說明了本實施例，但 是實施例可由任意顏色數量的任意顏色分量配置成。并且，可以采用 每個顏色具有多個共用輸出線的配置。在該情況下，相互并行地輸出 每一顏色輸出。
并且，單位單元4中的每個顏色的像素的數量可以為多個。在這 種情況下，在單位單元4中包含的像素的數量為X(顏色)xZ(數量)， 并且，期間124-1中的第一第二確定(圖7中的步驟S124處)的結果 為"否"。然后，第二計數器向上計數(Z=Z+1 = 2)(在圖7的步驟 S126處)，并且，根據圖7的流程圖繼續操作。
這里說明中間保持電容31和保持電容51的尺寸。如關于常規的 技術說明的那樣，例如，如果共用輸出線8-B、 8-G和8-R中的每一 個的電容值被設為15 pF并且讀取增益Gc被設為1/5，那么，為了實 現3pF，常規的配置需要9.0 nmxl44.8 |im的保持電容51的尺寸。如 果通過常規的配置實現具有三根線的線傳感器，那么，由于每個列布 置三個顏色(三個顏色分量)的三個像素，因此需要在像素寬度(= 10|im)中布置用于三個顏色的保持電容51。此時的保持電容51的總 尺寸為9.0拜xl44.8拜x3 (像素的數量)。
另一方面，在本實施例的情況下，中間保持電容31的電容值不影 響讀取增益，因此不需要將中間保持電容31放大到保持電容51的尺 寸。例如，如果假定中間保持電容51的電容值為0.5pF使得kTC噪 聲可為0.1 mV或更小，那么一個保持電容和三個中間保持電容占用 9.0 |imxl44.8 |am+9.0 nmx24.1 nmx3 (像素的數量)。如果取兩者沿 長度方向的尺寸的差值，那么差值為144.8 pmx3 (像素的數量)— (144.8 nm+24.1 ^mx3 (像素的數量))=217.2 nm。與常規的配置 相比，可以以上述的程度減小芯片尺寸，因此，這種減小在具有多根線的顏色傳感器中是特別有效的。并且，雖然基于單位單元內具有相 同顏色的像素的數量為一個的假定執行了計算，但是，如果假定具有 相同顏色的像素的數量為兩個或更多個，那么可以實現芯片尺寸的更 大的減小。
本實施例到目前為止被描述為線傳感器，但本實施例可采用面傳
感器(area sensor)的配置。圖9示出面傳感器的配置例子。在面傳 感器中，沿列方向和與列方向不同的方向布置多個像素，即，在矩陣 中布置多個像素。
在圖9的配置中，垂直掃描電路16依次逐一選擇行。單位單元 4-1至4-4中的每一個包含多個列和所有行的像素、以及每個列的被該 列共享的垂直輸出線。在關注行的情況下，配置的操作與線傳感器的 操作相同，并且這里省略其說明。本配置例子被配置為由兩個列共享 保持單元5-1至5-4中的一個。
在圖9的配置中，單位單元組11-1至11-2分別各自包含兩個單 位單元4-1和4至2以及4-3和4-4。單位單元4-1至4-4中的每一個 包含分別檢測紅色、綠色和藍色光的像素R、兩個像素G和像素B, 以及分別保持來自像素R和G以及G和B的信號的中間保持單元 CMa和CMb。中間保持單元CMa和CMb是第一保持單元。并且， 單位單元4-1至4-4各自包含作為第一選擇單元的選擇開關3-l至3-4 中的一個。選擇開關3-1至3-4中的每一個在保持在被提供在單位單 元4-l至4-4中的每一個中的中間保持單元CMa和CMb中的信號之 間選擇信號，并輸出選擇的信號。
在圖9的配置中，保持單元5-1至5-4分別保持來自單位單元4-l 至4-4中的選擇開關3-l至3-4的信號。保持單元5-l至5-4是第二保 持單元。掃描電路6依次掃描來自保持單元5-l至5-4的信號。
在圖9的配置中，作為復位單元的晶體管9-1和9-2根據柵極信 號cpCHR將共用輸出線8-1和8-2分別復位為電壓VCHR。輸出電路 10-1和10-2分別放大來自共用輸出線8-1和8-2的信號，并輸出放大 的信號。轉換開關12-1至12-4分別與保持單元5-1至5-4連接，并根據控制信號cpCH-l和cpCH-2將從保持單元5-1至5-4輸出的顏色信號 分別分布到共用輸出線8-l和8-2，以輸出分布的顏色信號。轉換開關 12-1至12-4是第二選擇單元。
圖9示出讀取顏色與正在被讀取到水平輸出線的像素行的顏色相 同的顏色信號的配置。如果在Bayer陣列中布置分別檢測紅色、綠色 和藍色光的R、 G和B顏色分量的像素，那么偶數行和奇數行中的顏 色布置是相互不同的。因此，配置不是總是向一個水平輸出線輸出相 同的顏色的配置。但是，當像素行上的信號被讀取時，具有相同的顏 色的信號被讀取到水平輸出線8-1和8-2中的一根。
在圖9所示的例子中，由于提供兩根共用輸出線8-1和8-2,因此， 所有的單位單元4-1至4-4被分成兩個單位單元組11-1和11-2。可根 據共用輸出線8-1和8-2的數量適當地改變單位單元組11-1和11-2的 數量。如果共用輸出線8-1和8-2的數量變為三個或更多個，那么， 當預定的像素行的信號被讀取到共用輸出線時，有時提供通過其輸出 顏色分量R的多根共用輸出線，或者，有時提供通過其輸出顏色分量 G的多根共用輸出線。在這種情況下，掃描電路SR的數量進一步增 加。并且，如果通過在單位單元組11-1和11-2中的每一個中適當地 增加單位單元4-1至4-4的數量來增加第二保持單元和轉換開關12-1 至12-4的數量，那么，即使像素的數量增加，也可在用移位寄存器 6-1讀取R像素時用移位寄存器6-2讀取Gb像素。
如上所述，在本發明的第一實施例中，輸出多個顏色分量R、 G 和B中的每一個的像素信號的固態成像裝置使用中間保持單元2-R、 2-G和2-B ( CMa和CMb )以及第一選擇單元，并通過單位單元各自 地共享保持單元5-1至5-6 (5-1至5-4)中的一個。固態成像裝置還 在保持單元5-1至5-6 ( 5-1至5-4 )與共用輸出線8-B、 8-G和8-R( 8-1 和8-2)之間具有第二選擇單元，并將所有的單位單元4-1-1至4-3-2 (4-1至4-4 )分成數量與顏色數量相同的單位單元組11-1和11-3( 11-1 和11-2 ),以并行地從各單位單元組11-1至11-3 (11-1和11-2 )讀 取不同顏色分量的信號。由此，與對于像素中的每一個具有保持單元的常規的配置相比，固態成像裝置可各自地被配置為面積更小。并且， 與常規的配置的時間相比，固態成像裝置可僅增加第二和第三第二垂
直傳送時間來讀取所有的像素l-R、 l-G和l-B(R、 G和B)。 (第二實施例)
圖10示出根據本發明的第二實施例的固態成像裝置的配置例子。 與上面說明的圖1中的構件相同的構件由與圖1中的附圖標記相同的 附圖標記表示，并且，省略它們的說明。
與第一實施例類似，本實施例的顏色線傳感器在每一像素中包含 R、 G和B顏色的三個顏色分量，并且，每一顏色12位則總共為12 位x3顏色。
與第一實施例類似，單位單元組11-1至11-3被分成與顏色數量 相同的數量3個。在圖IO的配置中，固態成像裝置被示為被分成三個 單元IOOI、 1002和1003，但是，為了簡化說明僅示出單元1001的內 部配置。圖13和圖14分別示出單元1002和1003的內部配置。
單元1001、 1002和1003的內部配置之間的差異在于選擇開關
3- 1-1至3-3-4和轉換開關12-1-2至12-3-4的配置。即，各單元1001、 1002和1003的選擇開關3-1-1至3-l曙4、3國2-l至3-2-4和3-3-1至3-3-4 分別與圖4的選擇開關3-1、 3-2和3-3對應。并且，各單元1001、 1002 和1003的轉換開關12-1-1至12-1-4、 12-2-1至12-2-4和12-3-1至12-3-4 分別與圖6的轉換開關12-1、 12-2和12-3對應。
如圖10所示，單元1001包含單位單元組11-1、保持單元CT1 至CT4、轉換開關12-1-1至12-1-4和掃描電路6-1。
在單元1001的配置中，單位單元組11-1中的所有的單位單元
4- 1-1至4-1-4被分成多個(在本實施例中為2個)單位單元子組13-1-1 和13-2-1。選擇開關3-1-1至3-1-4的配置與圖4的選擇開關3-1的配 置相同。但是，控制信號cpSWl-l、 cpSW2-l和cpSW3-l被輸入單位單 元子組13-1-1中的選擇開關3-1-1和3-1-2中，并且，控制信號cpSWl-2、 cpSW2-2和cpSW3-2被輸入單位單元子組13-2-1中的選擇開關3-1-3和 3-1-4中。類似地，轉換開關12-1-1至12-1-4的配置與圖6的轉換開關12-1的配置相同。但是，控制信號cpCHl-l、 cpCH2-l和cpCH3-l被 輸入與單位單元子組13-1-1對應的轉換開關12-1-1和12-1-2中，并且， 控制信號cpCHl-2、 (pCH2-2和cpCH3-2被輸入與單位單元子組13-2-1 對應的轉換開關12-1-3和12-1-4中。
如圖13所示，單元1002包含單位單元組11-2、保持單元CT5 至CT8、轉換開關12-2-1至12-2-4和掃描電路6-2。并且，如圖14 所示，單元1003包含單位單元組11-3、保持單元CT9至CT12、轉 換開關12-3-1至12-3-4和掃描電路6-3。
控制信號cpSWl-l、 (pSW2-l和(pSW3-l分別被輸入單位單元子組 13-1-2和13-1-3中的選擇開關3-2-1和3-2-2以及3-3-1和3-3-2中。 并且，控制信號(pSWl-2、 cpSW2-2和cpSW3-2分別被輸入單位單元子 組13-2-2和13-2-3中的選擇開關3-2-3和3-2-4以及3-3-3和3-3-4中。 控制信號cpCHl-l、 cpCH2-l和cpCH3-l分別被輸入與單位單元子組 13-1-2和13-1-3對應的轉換開關12-2-1和12-2-2以及12-3-1和12-3-2 中，并且，控制信號cpCHl-2、 (pCH2-2和cpCH3-2分別被輸入與單位 單元子組13-2-2和13-2-3對應的轉換開關12-2-3和12-2-4以及12-3-3 和12-3-4中。
下面，將參照圖IIA和圖11B的流程圖和圖12的時序圖說明本 實施例的操作。
與在上述的圖7和圖8中說明的步驟和定時相同的步驟和定時分 別由與圖7和圖8中的附圖標記相同的附圖標記表示，并且，省略它 們的說明。
在圖IIA和圖11B中的步驟S133處，執行第三確定。在第三確 定中，假定變量W,并且，在根據圖IIA和圖IIB的流程圖改變變 量W之后，確定變量W的值與單位單元組11-1至11-3中的每一個 中的單位單元子組13-1-1至13-2-3的數量(在本實施例中為2個)相 同(是)還是不同(否)，以確定下一操作。在步驟S134處，執行第 四確定。在第四確定中，假定變量X，并且，在根據圖11A和圖11B 的流程圖改變變量X之后，確定變量X的值與顏色分量R、 G和B的數量(在本實施例中為3個顏色)相同(是)還是不同(否)，以 確定下一操作。在步驟S135處，執行第五確定。在第五確定中，假定 變量Z，并且，在根據圖IIA和圖11B的流程圖改變變量Z之后，確 定變量Z與單位單元4-1-1至4-3-4中的每一個中的一個顏色分量的像 素的數量(在本實施例中為1個)相同(是)還是不同(否)，以確 定下一操作。
可通過例如用第三計數器將第三垂直傳送的次數作為變量W計 數來實現步驟S133處的第三確定的處理。可分別通過用第四和第五計 數器將第三和第四確定的答案為"是"的次數計數來實現步驟S134 和S135處的第四和第五確定的處理。
控制信號cpSWl-l和(pCT-l在第三垂直傳送期間131-1中變為高 電平。由此，分別保持在4皮選擇開關3-1-1和3-1-2、 3-2-1和3-2-2以 及3-3-1和3-3-2選擇的中間保持單元CM1R和CM2R、 CM5B和 CM6B以及CM9G和CM10G中的信號分別被寫入保持單元CT1和 CT2、 CT5和CT6以及CT9和CT10中。選擇開關3-1-1和3-l畫2、 3-2-1和3-2-2以及3-3-l和3-3-2分別被包含于單位單元組11-1至11-3 中的單位單元子組13-1-1、 13-1-2和13-1-3中。
然后，控制信號cpSWl-2和cpCT-2在第三垂直傳送期間131-2中 變為高電平。由此，分別保持在被選擇開關3-1-3和3-1-4、 3-2-3和 3-2-4以及3-3-3和3-3-4選擇的中間保持單元CM3R和CM4R、CM7B 和CM8B以及CM11G和CM12G中的信號分別被寫入保持單元CT3 和CT4、 CT7和CT8以及CT11和CT12中。選擇開關3-1-3和3-l陽4、 3-2-3和3-2-4以及3-3-3和3-3-4分別被包含于單位單元組11-1至11-3 中的單位單元子組13-1-1、 13-1-2和13-1-3中。
并且，控制信號(pCHl-l在與第三垂直傳送期間131-2并行的第二 水平傳送期間132-1中變為高電平，然后，分別從掃描電路6-l、 6-2 和6-3輸出掃描信號7-1-1、 7-1-2和7-1-3。然后，保持在分別與單位 單元子組13-1-1、 13-1-2和13-1-3連接的保持單元CT1、 CT5和CT9 中的信號被依次并行輸出到分別與轉換開關12-1-1、 12-2-1和12-3-1
23連接的共用輸出線8-R、 8-B和8-G。接連地，分別從掃描電路6-l、
6- 2和6-3輸出掃描信號7-2-1、 7-2-2和7-2-3。然后，保持在分別與 單位單元子組13-1-1、 13-1-2和13-1-3連接的保持單元CT2、 CT6和 CT10中的信號被依次并行輸出到分別與轉換開關12-1-2、 12-2-2和
12- 3-2連接的共用輸出線8-R、 8-B和8-G。
然后，控制信號cpCHl-2在第二水平傳送期間132-2中變為高電 平，由此，分別從掃描電路6-l、 6-2和6-3輸出掃描信號7-3-1、 7-3-2 和7-3-3。然后，保持在分別與單位單元子組13-2-1、 13-2-2和13-2-3 連接的保持單元CT3、 CT7和CT11中的信號被依次并行輸出到分別 與轉換開關12-1-3、 12-2-3和12-3-3連接的共用輸出線8-R、 8-B和 8-G。接連地，分別從掃描電路6-l、 6-2和6-3輸出掃描信號7-4-1、
7- 4-2和7-4-3。然后，保持在分別與單位單元子組13-2-1、 13-2-2和
13- 2-3連接的保持單元CT4、 CT8和CT12中的信號被依次并行輸出 到分別與轉換開關12-1-4、 12-2-4和12-3-4連接的共用輸出線8-R、
8- B和8-G。
這樣，分別從單位單元組11-1、 11-2和11-3向共用輸出線8-R、 8-B和8-G輸出R顏色信號、B顏色信號和G顏色信號。
然后，通過期間131-3和131-4以及132-3和132-4，分別從單位 單元組ll-l、 11-2和11-3向共用輸出線8-G、 8-R和8-B類似地輸出 G顏色信號、R顏色信號和B顏色信號。并且，通過期間131-5和131-6 以及132-5和132-6,分別從單位單元組11-1、 11-2和11-3向共用輸 出線8-B、 8-G和8-R類似地輸出B顏色信號、G顏色信號和R顏色 信號。
以下參照圖IIA和圖IIB的流程圖給出說明。
由于從蓄積時間到第一垂直傳送(步驟S100 )的處理與第一實施 例的相同，因此省略其說明。
然后，第三到第五計數器的初始值被設為一(X-Z-W-1)(步 驟SllO)。
控制信號cpSWl-l (cpSW (X) — (W) -(pSWl-l )在第一第三垂直傳送期間131-1中變為高電平。由此，在各單位單元組ll-l、 11-2 和11-3中的第一單位單元子組13-1-1、 13-1-2和13-1-3中，選擇開關 3-1-1和3-1-2、 3-2-1和3-2-2以及3-3-1和3-3-2分別以以下的關系選 擇中間保持單元CM1R和CM2R、 CM5B和CM6B以及CM9G和 CM10G，并且，顏色分量R、 G和B中的每一個的信號被寫入各保持 單元CT1和CT2、 CT5和CT6以及CT9和CT10中(步驟S131-l)。 這些關系如下
51)單位單元子組13-1-1的單位單元4-1-1和4-1-2 R分量的 中間保持單元CM1R和CM2R;
52 )單位單元子組13-1-2的單位單元4-2-1和4-2-2 B分量的 中間保持單元CM5B和CM6B;以及
53 )單位單元子組13-1-3的單位單元4-3-1和4-3-2 => G分量的 中間保持單元CM9G和CM10G。
然后，作為期間133-1中的第三確定(步驟S133)，由于變量W =1,因此答案為"否"，并且，執行期間132-1中的第一第二水平傳 送(步驟S132-1)。此時，控制信號cpCHl-l (cpCH (X) - (W)= cpCHl-l))變為高電平。由此，分別在單位單元組11-1至11-3中的 第一單位單元子組13-1-1 、13-1-2和13-1-3中，保持單元CT1和CT2、 CT5和CT6以及CT9和CT10以以下的關系通過轉換開關12分別與 共用輸出線8-R、 8-B和8-G連接
61) 保持單元CT1和CT2 => R分量的共用輸出線8-R;
62) 保持單元CT5和CT6^B分量的共用輸出線8-B;以及 63 )保持單元CT9和CT10 => G分量的共用輸出線8-G。 至少在第一第二水平傳送期間132-1之前完成連接切換。在第一
第二水平傳送期間132-1中，分別響應掃描電路6-l、 6-2和6-3的掃 描，保持在保持單元CT1和CT2、 CT5和CT6以及CT9和CT10中 的信號分別依次被輸出到共用輸出線8-R、 8-B和8-G。
在完成期間132-1中的第一第二水平傳送之前(即，在輸出各掃 描電路6-l至6-3的第二位處的第二掃描信號之前)，第三計數器向上計數(W = W+l)(步驟S132-l)。控制信號cpSWl-2 (cpSW ( X ) - (W) scpSWl-2)在第二垂直傳送處理的期間131-2中變為高電平。 由此，在單位單元組11中的第二單位單元子組13-2-1、13-2-2和13-2-3 中，與第一第三垂直傳送類似，保持在分別被選擇開關3-1-3和3-1-4、 3-2-3和3-2-4以及3-3-3和3-3-4選擇的中間保持單元CM3R和 CM4R、 CM7B和CM8B以及CM11G和CM12G中的信號分別被寫 入保持單元CT3和CT4、 CT7和CT8以及CT11和CT12中。
然后，處理返回期間133-1中的第三確定(步驟S133)，并且， 由于變量W-2，因此第三確定的答案變為"是，，。由于第三確定的 答案為"是，，的次數為l，因此第四確定(步驟S134)的答案由于變 量X-1而變為"否"。然后，控制信號(pCHl-2 (cpCH (X) - (W) =cpCHl-2)在第二水平傳送期間132-2中變為高電平，并且，執行第 二水平傳送(步驟S132-2)。然后，第三計數器被復位(W-2)， 并且，第四計數器向上計數，使得變量X-X+l-2。然后，控制信號 (pCSWl-2 (cpSW ( X ) - (W) =cpSW2-l)在第三垂直傳送期間131-3 中變為高電平，并且，執行第三垂直傳送(步驟S131-3)。處理然后 返回期間133-1中的第三確定(步驟S133)，并且，第三確定的答案 由于變量W-1而為"否"。然后，重復步驟S132-l至S131-2處的 上述處理。然后，當變量W變為2時，處理轉移到步驟S134處的處 理。由于變量乂 = 2，因此步驟S134處的確定的答案變為"否"。重 復上述的操作直到變量X變為3。
當變量X變為3時，處理移動到步驟S135處的處理。由于在本 實施例中單位單元4-1-1至4-3-4中的每一個中的一個顏色的像素數量 被設為1個，因此處理移動到步驟S132-3處的處理，并且，執行第二 水平傳送。然后， 一個期間的像素的讀取結束。如果單位單元4-1-1 至4-3-4中的每一個中的一種顏色的像素數量為2個或更多個，那么 執行步驟S132-4至S131-4處的處理。
最終的(conclusive)讀取次序是在圖12中示為VOUT-R、 VOUT-G和VOUT-B的次序。這樣，由于與第一實施例不同，本實施
26例與像素信號的第二水平傳送同時地執行第三垂直傳送操作，因此可 以在不中斷像素信號的讀取的情況下讀取像素信號，并且，作為結果，
可在與常規的配置相同的時間期間執行所有的像素l-R、 l-G和l-B 的讀取的操作。并且，還能夠在圖12的第六第二水平傳送期間132-6 中通過如虛線所示的那樣將控制信號cpCTl-l和(pSWl-l變為高電平而 產生假(dummy)脈沖并執行偽第三垂直傳送。因此，通過在各第二 水平傳送期間132-1至132-6中使產生的脈沖條件一致(uniform)， 可以使所有的水平傳送期間132-1至132-6中的操作一致化。
這里，用于將光電轉換元件21復位的控制信號cpRES可以在控制 信號cpCM變為高電平時及之后的任何定時變為高電平。并且，也為了 盡可能長地取得蓄積時間，期望在從緊挨著第一垂直傳送之后的時間 到緊挨著第一第二水平傳送期間102-1之前的時間的期間中執行控制 信號cpRES的改變。
并且，雖然對于使用R、 G和B的三個顏色的情況給予本實施例 的說明，但可通過使用任意數量的顏色的任意顏色分量配置本發明。 并且，可以釆用每個顏色包含多個共用輸出線的配置。在該情況下， 各顏色輸出被導致為并行輸出。
并且，與第一實施例類似，面傳感器可被應用于本實施例。
如上所述，在本發明的第二實施例中，每多個顏色分量地執行輸 出的固態成像裝置使用中間保持單元CM1R至CM12B和選擇單元， 并且，單位單元4-1-1至4-3-4中的每一個包含保持單元CT1至CT12 中的一個。并且，所有的單位單元4-1-1至4-3-4被分為數量與顏色數 量相同的單位單元組11-1至11-3，并且，單位單元組11-1至11-3中 的每一個被分為多個單位單元子組13-1-1至13-2-3。在單位單元組 11-1至11-3中的每一個中，同時通過單位單元子組13-1-1至13-2-3 交替且同時地執行水平傳送和垂直傳送。通過上述的配置，可以實現 面積比常規配置的小的固態成像裝置，而保持與常規配置相同程度的 信號讀取時間。并且，如果執行偽第三垂直傳送操作，那么可以通過 使產生的脈沖條件一致來使所有的水平傳送期間132-1至132-6中的操作一致化。
(第三實施例)
將參照圖15說明使用在第一和第二實施例中說明的固態成像裝 置的成像系統。基于圖15，將說明將本發明的固態成像裝置應用于照 相機的例子。
在圖15的配置中，照相機包括用作鏡頭的保護器和主開關兩者的 擋板801，用于在固態成像器件804上形成物體的光學圖像的透鏡802， 用于執行穿過透鏡802的光的量的變化控制的光闌803，用于拍攝由 透鏡802形成的物體的光學圖像作為圖像信號的固態成像器件804， 包含放大從固態成像器件804輸出的圖像信號的可變增益放大器單元 和用于校正圖像信號的增益值的增益校正電路單元的圖像信號處理電 路805，執行從固態成像器件804輸出的圖像信號的模數轉換的A/D 轉換器806,執行從A/D轉換器806輸出的圖像數據的各種校正和數 據壓縮的信號處理單元807，向固態成像器件804、圖像信號處理電路 805、 A/D轉換器806和信號處理單元807輸出各種定時信號的定時發 生器808，控制各種操作和整個靜態視頻照相機的總控制和算術運算 單元809,用于暫時存儲圖像數據的存儲單元810，用于對于記錄介質 812執行記錄或讀取的接口單元控制記錄介質811，能夠被附接到靜態 視頻照相機的主體上并能夠從其上面被拆下的記錄介質812和用于與 外部計算機等執行通信的接口單元813。總控制和算術運算單元809 基于圖7和圖9所示的流程執行處理。記錄介質812是用于執行圖像 數據的記錄或讀取的半導體存儲器等。
雖然已參照示例性實施例說明了本發明，但應理解，本發明不限 于公開的示例性實施例。以下的權利要求的范圍應被賦予最寬的解釋 以包含所有的這些變更及等同的結構和功能。
權利要求
1. 一種固態成像裝置，包括多個單位單元，每一單位單元包含具有不同的顏色分量的多個像素和用于從所述多個像素選擇并輸出信號的第一選擇單元，其中，所述多個單位單元被分成多個單位單元組；與每一單位單元對應地設置并保持從所述第一選擇單元輸出的信號的保持單元；向其輸出不同的顏色分量的信號的多根共用輸出線；和用于選擇所述多根共用輸出線并用于向選擇的共用輸出線輸出由所述保持單元保持的信號的第二選擇單元，其中，所述第一選擇單元一組單位單元一組單位單元地輸出不同的顏色分量的信號。
2. 根據權利要求l的固態成像裝置，其中，保持從所述第 一選擇單元輸出的信號的所述保持單元作為第二保 持單元操作，單位單元還包含用于保持從所述多個像素輸出的信號的 多個第 一保持單元，選擇單元選擇并輸出由所述多個第 一保持單元保 持的信號。
3. 根據權利要求1或2的固態成像裝置，其中， 所述多個像素沿列并沿與列的方向不同的方向被布置。
4. 根據權利要求1或2的固態成像裝置，其中， 所述不同的顏色分量分別為紅色、綠色和藍色分量。
5. 根據權利要求1或2的固態成像裝置，其中，所述第 一選擇單元包含用于放大要從所述第 一選擇單元輸出的信 號的放大單元。
6. —種固態成像裝置的驅動方法，該固態成像裝置包括 多個單位單元，每一單位單元包含具有不同的顏色分量的多個像素、用于保持從所述多個像素輸出的信號的第一保持單元、和用于選 擇和輸出由所述第一保持單元保持的信號的第一選擇單元，其中，所述多個單位單元被分成多個單位單元組；與每一單位單元對應地設置并保持從所述第一選擇單元輸出的信號的第二保持單元；向其輸出不同的顏色分量的信號的多根共用輸出線；和所述第二保持單元保持的信號的第二選擇單元，其中，由所述第一和 第二選擇單元選擇的信號一組單位單元一組單位單元地處于不同的顏 色分量，并且，該方法包括(1 )用于將在像素中蓄積的信號傳送到所述第 一保持單元的第一 垂直傳送步驟；和(2) —個顏色一個顏色地依次進行的每一單位單元組的處理步 驟，其中，處理步驟(2)包含(a) 第二垂直傳送步驟，用于一組單位單元一組單位單元地通過 所述第 一選擇單元選擇保持不同的顏色分量的信號的所述第 一保持單 元，并用于向所述第二保持單元傳送保持的信號；和(b) 第一水平傳送步驟，用于通過所述第二選擇單元連接與由 連接到所述第二選擇單元的所述第二保持單元保持的顏色分量的信號 對應的共用輸出線和連接到所述第二選擇單元的所述第二保持單元， 并用于在單位單元組中一個單位單元一個單位單元地依次向被所述第 二選擇單元連接的共用輸出線輸出被所述第二保持單元保持的信號。
7. —種固態成像裝置的驅動方法，該固態成像裝置包括 多個單位單元，每一單位單元包含具有不同的顏色分量的多個像素、用于保持從所述多個像素輸出的信號的第一保持單元、和用于選 擇和輸出由所述第一保持單元保持的信號的第一選擇單元，其中，所 述多個單位單元被分成多個單位單元組，并且， 一個單位單元組內的 多個單位單元被分成多個單位單元子組；與每一單位單元對應地設置并保持從所述第一選擇單元輸出的信 號的第二保持單元；向其輸出不同的顏色分量的信號的多根共用輸出線；和所述第二保持單元保持的信號的第二選擇單元，其中，由所述第一和 第二選擇單元選擇的信號一組單位單元一組單位單元地處于不同的顏色分量，并且，該方法包括(1 )用于將在像素中蓄積的信號傳送到所述第 一保持單元的第一 垂直傳送步驟；和(2 )—個顏色一個顏色依次地并通過在一個單位單元組內 一個子 組一個子組地進行的每一單位單元組的處理步驟，其中，處理步驟(2) 包含U)第二垂直傳送步驟，用于一組單位單元一組單位單元地通過 所述第一選擇單元選擇保持不同的顏色分量的信號的所述第一保持單 元，并用于向所述第二保持單元傳送保持的信號；和(b)第一水平傳送步驟，用于通過所述第二選擇單元連接與由 連接到所述第二選擇單元的所述第二保持單元保持的顏色分量的信號 對應的共用輸出線和連接到所述第二選擇單元的所述第二保持單元， 并用于在單位單元組中一個單位單元一個單位單元地依次向被所述第 二選擇單元連接的共用輸出線輸出被所述第二保持單元保持的信號。
8. 根據權利要求6或7的驅動方法，其中，在矩陣中布置所述多個像素，并且，單位單元包含矩陣中的預定數量的列的所有行中的像素和數量等 于單位單元中的列數的第 一保持單元，使得所述第 一保持單元中的每 一個與每一列的像素連接。
9. 根據權利要求6或7的固態成像裝置的驅動方法，其中，在(b)第一水平傳送步驟中，在對于最后的單位單元的傳送中， 進行假第二垂直傳送步驟。
10. —種照相機，包括 根據權利要求1或2的固態成像裝置。
11. 一種復印才幾，包括 根據權利要求1或2的固態成像裝置。
全文摘要
本發明公開了固態成像裝置及其驅動方法、照相機和復印機。一種固態成像裝置包括多個單位單元，每個單位單元包含具有相互不同的顏色分量的多個像素和選擇性地從多個像素輸出信號中的一個的第一選擇單元。單位單元被分成組。固態成像裝置還包括保持單元，每一保持單元對于單位單元中的每一個設置并保持從第一選擇單元輸出的信號；多根共用輸出線，用于輸出相互不同的顏色分量的信號；和第二選擇單元，每一第二選擇單元選擇多根共用輸出線中的一根以向選擇的共用輸出線輸出保持在保持單元中的信號。第一選擇單元各自地從單位單元組中的每一個輸出不同的顏色分量的信號。
文檔編號H04N5/341GK101426066SQ20081017393
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月31日 優先權日2007年11月1日
發明者戶塚洋史 申請人:佳能株式會社