專利名稱：固體攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于數(shù)碼相機(jī)等的MOS型固體攝像裝置，尤其涉及對(duì)像素相加(畫素加算)有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，固體攝像裝置的高像素化越來越明顯，已經(jīng)發(fā)展到500萬像素等，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)拍攝銀鹽相機(jī)水平的靜止圖像，也能實(shí)現(xiàn)拍攝動(dòng)態(tài)圖像。在這里，因?yàn)楫?dāng)拍攝動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，以數(shù)十萬像素來進(jìn)行拍攝，因此，為了有效利用其余的光電轉(zhuǎn)換元件，通常采用對(duì)每個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)進(jìn)行像素混合的方法(例如，專利文獻(xiàn)1)。
圖1是一種示意圖，表示以往的固體攝像裝置的信號(hào)讀出電路結(jié)構(gòu)。如圖1所示，信號(hào)讀出電路包括存儲(chǔ)器(以下也稱電容器)101、102、103、104和MOS晶體管105、106、107、108等，該存儲(chǔ)器(電容器)保存來自固體攝像裝置的各像素的信號(hào)。
MOS晶體管105、106、107、108通過在各自的柵極施加高電平信號(hào)，而導(dǎo)通，使存儲(chǔ)器101、102、103、104成為并聯(lián)連接狀態(tài)，并且，來自存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器101、102、103、104的像素的信號(hào)的平均值輸出到信號(hào)輸出線109。
專利文獻(xiàn)1特開2001-292453號(hào)公報(bào)(第1-11頁(yè)、第4圖)然而，以往的固體攝像裝置將用于存儲(chǔ)像素信號(hào)的存儲(chǔ)器并聯(lián)連接，以平均化來進(jìn)行像素混合工作，因此，不將像素信號(hào)加在一起，而輸出像素信號(hào)的平均值。在這里，在靜止圖像模式的情況下，由于分別讀取各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，因此存儲(chǔ)時(shí)間要長(zhǎng)、光量也要多，導(dǎo)致輸出信號(hào)變高，但是，在動(dòng)態(tài)圖像模式的情況下，由于以幀為單位對(duì)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)進(jìn)行高速混合，因此，具有實(shí)際效果的光電轉(zhuǎn)換元件的數(shù)量變少，而在實(shí)際上，存儲(chǔ)時(shí)間變短。因此，對(duì)于以往的固體攝像裝置，光量變少，而且輸出信號(hào)值未被相加，因此，輸出信號(hào)值與變短的存儲(chǔ)時(shí)間成比例地變少，導(dǎo)致靈敏度的降低。
發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的在于，提供一種固體攝像裝置及相機(jī)，即使在進(jìn)行像素混合的情況下，也能夠防止靈敏度的降低。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置是一種固體攝像裝置，包括多個(gè)像素部，該像素部含有光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，包括多個(gè)存儲(chǔ)電路，分別存儲(chǔ)與從上述各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件輸出的信號(hào)相應(yīng)的電荷；以及多個(gè)開關(guān)電路，該多個(gè)開關(guān)電路和上述各存儲(chǔ)電路相間連接；通過斷開上述各開關(guān)電路，與從上述各光電轉(zhuǎn)換元件輸出的信號(hào)相應(yīng)的電荷分別存儲(chǔ)到相應(yīng)的上述各存儲(chǔ)電路，并且，在進(jìn)行像素相加的情況下，通過上述各開關(guān)電路的導(dǎo)通，上述各存儲(chǔ)電路被串聯(lián)連接。
由此，將與各存儲(chǔ)電路的輸出相應(yīng)的電壓相加，從而提高靈敏度。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置可以具有這樣一個(gè)特征上述固體攝像裝置還包括信號(hào)輸出線，用于從串聯(lián)連接的上述各存儲(chǔ)電路中的后極存儲(chǔ)電路取出被進(jìn)行像素相加后的信號(hào)；以及高輸入阻抗電路，該高輸入阻抗電路設(shè)置在上述各存儲(chǔ)電路中的后極存儲(chǔ)電路，并將被進(jìn)行像素相加后的信號(hào)輸出到上述信號(hào)輸出線。
由此，即使在信號(hào)數(shù)輸出線形成了擴(kuò)散電容的情況下，也能夠控制因擴(kuò)散電容而致的相加電壓值的降低。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置可以具有這樣一個(gè)特征上述高輸入阻抗電路包括跟隨電路(follower circuit)及轉(zhuǎn)換電路(inverter circuit)中的某一個(gè)。
由此，能夠簡(jiǎn)單地構(gòu)成高輸入阻抗電路。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置可以具有這樣一個(gè)特征上述跟隨電路及轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)為，將MOS晶體管的柵極及雙極晶體管的基極中的某一個(gè)作為輸入側(cè)。
由此，能夠簡(jiǎn)單地構(gòu)成高輸入阻抗電路。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置，上述各存儲(chǔ)電路包括(N+1)個(gè)電容器(N為正整數(shù))，上述各開關(guān)電路包括(N+1)個(gè)MOS晶體管；第N個(gè)MOS晶體管的一個(gè)端子連接于第N個(gè)電容器的端子中離上述光電轉(zhuǎn)換元件近的端子，并且，另外一個(gè)端子連接于第(N+1)個(gè)電容器的端子中離上述光電轉(zhuǎn)換元件遠(yuǎn)的端子；第(N+1)個(gè)MOS晶體管的一個(gè)端子連接于第(N+1)個(gè)電容器的端子中離上述光電轉(zhuǎn)換元件近的端子；從第(N+1)個(gè)MOS晶體管的另外一個(gè)端子輸出存儲(chǔ)在各電容器的電壓的相加值。
由此，能夠簡(jiǎn)單地構(gòu)成串聯(lián)連接各電容器的電路。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置可以具有這樣一個(gè)特征在上述各MOS晶體管截止的每個(gè)幀的期間內(nèi)，上述各電容器的兩個(gè)端子被設(shè)定為同一電位后，上述各電容器被鉗位。
由此，因不需要補(bǔ)償電壓，而能擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，進(jìn)行相加，直到獲得高輸出電壓。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置可以具有這樣一個(gè)特征上述各開關(guān)電路將分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在行方向上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)存儲(chǔ)電路串聯(lián)連接。
由此，能容易實(shí)現(xiàn)行方向上的像素相加，也能適應(yīng)行方向上的圖像壓縮。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置可以具有這樣一個(gè)特征上述各開關(guān)電路將分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在列方向上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)存儲(chǔ)電路串聯(lián)連接。
由此，能容易實(shí)現(xiàn)列方向上的像素相加，也能適應(yīng)列方向上的圖像壓縮。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置可以具有這樣一個(gè)特征上述各開關(guān)電路將分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在行方向和列方向上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)存儲(chǔ)電路同時(shí)串聯(lián)連接。
由此，能對(duì)行方向上和列方向上同時(shí)進(jìn)行像素相加，也能適應(yīng)態(tài)圖像等。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置可以具有這樣一個(gè)特征上述各開關(guān)電路將分別與設(shè)置有相同顏色的濾色器的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件對(duì)應(yīng)的上述多個(gè)存儲(chǔ)電路串聯(lián)連接。
并且，本發(fā)明涉及的固體攝像裝置可以具有這樣一個(gè)特征濾色器具有拜爾(bayer)排列形式。
由此，能夠再現(xiàn)完美的顏色。
再者，本發(fā)明在能夠作為這種固體攝像裝置來實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，也能作為包括這種固體攝像裝置的相機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
由此，能夠適應(yīng)通過在行方向上或列方向上的像素合成的圖像壓縮或動(dòng)態(tài)圖像，實(shí)現(xiàn)具有出色的顏色再現(xiàn)能力的相機(jī)。
發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置，能夠?qū)⑾袼匦盘?hào)相加并輸出，因此，即使與靜止圖像模式相比，存儲(chǔ)時(shí)間變短、光量變少，也能與以往相比增加輸出信號(hào)值。因此，即使在動(dòng)態(tài)圖像模式的情況下，也能防止靈敏度的降低。并且，也可以將相同顏色的像素信號(hào)相加并輸出。
由此，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)拍攝圖像的高畫質(zhì)化，因此，在已經(jīng)普及了裝載了固體攝像裝置的數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話等的今天，本發(fā)明的實(shí)用價(jià)值極為高。
圖1是一種結(jié)構(gòu)圖，表示以往的固體攝像裝置的信號(hào)讀出電路結(jié)構(gòu)。
圖2是一種示意圖，表示本實(shí)施方式1涉及的固體攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)。
圖3是一種示意圖，表示當(dāng)圖2所示的固體攝像裝置1進(jìn)行通常工作時(shí)的時(shí)序。
圖4是一種示意圖，表示當(dāng)圖2所示的固體攝像裝置1進(jìn)行像素相加工作時(shí)的時(shí)序。
圖5是一種示意圖，表示當(dāng)圖2所示的固體攝像裝置1進(jìn)行像素相加工作時(shí)的等效電路。
圖6是一種示意圖，表示像素相加工作。
圖7是一種電路圖，表示本實(shí)施方式2所示的固體攝像裝置的結(jié)構(gòu)。
圖8(A)至(D)是一種示意圖，表示圖7所示的高輸入阻抗電路13的具體電路結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖9是一種電路圖，表示本實(shí)施方式3涉及的固體攝像裝置的結(jié)構(gòu)。
圖10是一種示意圖，表示當(dāng)固體攝像裝置3將像素相加時(shí)的工作時(shí)序。
圖11是一種示意圖，表示當(dāng)圖9所示的固體攝像裝置3進(jìn)行像素相加工作時(shí)的等效電路。
圖12是一種電路圖，表示本實(shí)施方式4涉及的固體攝像裝置。
圖13是一種示意圖，表示本發(fā)明實(shí)施方式5的固體攝像裝置，該固定攝像裝置的光電轉(zhuǎn)換元件上設(shè)置有濾色器，該光電轉(zhuǎn)換元件以行列方式排列。
圖14是一種示意圖，表示采用上述實(shí)施方式1至6的固體攝像裝置的相機(jī)結(jié)構(gòu)。
符號(hào)說明1、2、3、4 固體攝像裝置11a、11b、30a、30b、50a、50b、50c、50d 像素部13 高輸入阻抗電路31 緩沖器81 像素相加單元89、92 雙極晶體管90、91 電阻C2a、C2b、C3a、C3b、C3c、C3d 電容器Q4a、Q4b、Q12a、Q12b、Q12c、Q12d MOS晶體管85、86、87、88 MOS晶體管L1、L2、L3 信號(hào)輸出線具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)
本發(fā)明的實(shí)施方式。
實(shí)施方式1圖2是一種示意圖，表示本實(shí)施方式1涉及的固體攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)。再者，該圖所示的例子表示，在行方向所排列的像素部(光電轉(zhuǎn)換元件)為兩個(gè)的情況。
如圖2所示，固體攝像裝置1包括像素部11a和11b；多個(gè)MOS晶體管Q1a、Q1b、Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q4a、Q4b、Q5a、Q5b、Q6a、Q6b、Q7、Q8a、Q8b、Q9a、Q9b；多個(gè)電容器C1a、C1b、C2a、C2b；行掃描電路部12；驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8，該驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子被施加來自圖中不顯示的列掃描電路部或信號(hào)讀出電路部的驅(qū)動(dòng)脈沖；偏壓施加端子P11和P12，該偏壓施加端子被施加來自上述列掃描電路部或信號(hào)讀出電路部的偏壓；以及信號(hào)輸出線L1等。在這里，信號(hào)輸出線L1和GND之間被形成擴(kuò)散電容C9。
各像素部11和11b包括光電轉(zhuǎn)換元件、電荷轉(zhuǎn)送部、電荷電壓轉(zhuǎn)換部以及電壓放大部等。在這里，圖2中省略了像素部11a和11b的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)。
各MOS晶體管Q1a、Q1b、Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q4a、Q4b、Q5a、Q5b、Q6a、Q6b、Q7、Q8a、Q8b、Q9a、Q9b均具有開關(guān)電路功能?？傊?，對(duì)于各MOS晶體管Q1a、Q1b、Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q4a、Q4b、Q5a、Q5b、Q6a、Q6b、Q7、Q8a、Q8b、Q9a、Q9b，當(dāng)在其柵極上施加了高電平信號(hào)時(shí)，則成為導(dǎo)通狀態(tài)，而當(dāng)施加了低電平信號(hào)時(shí)，則成為非導(dǎo)通(以下也稱“截止”)狀態(tài)。
電容器C1a和C1b傳輸像素部11a和11b的輸出電壓。電容器C2a和C2b存儲(chǔ)與像素部11a和11b的輸出相應(yīng)的電壓。
行掃描電路部12包括信號(hào)輸出線m1、m2、……，并在讀出存儲(chǔ)在電容器C2a、C2b的電荷時(shí)，從信號(hào)輸出線m1、m2、……，向行方向(水平方向)輸出掃描信號(hào)。
在這里，符號(hào)中的“a”對(duì)應(yīng)于像素部11a，“b”對(duì)應(yīng)于像素部11b，因此，以下主要說明“a”系列。
MOS晶體管Q1a的漏極連接于像素部11a，其源極連接于電容器C1a，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P1。MOS晶體管Q1b也與MOS晶體管Q1a同樣連接。
MOS晶體管Q2a的漏極連接于電容器C1a，其源極連接于偏壓施加端子P11，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P2。MOS晶體管Q2b也與MOS晶體管Q2a同樣連接。
MOS晶體管Q3a的漏極連接于電容器C1a，其源極連接于電容器C2a，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P3。MOS晶體管Q3b也與MOS晶體管Q3a同樣連接。
MOS晶體管Q5a的漏極連接于電容器C2a，其源極連接于偏壓施加端子P12，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P6。與此相反，MOS晶體管Q5b的漏極連接于電容器C2b，源極連接于偏壓施加端子P12，并柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P5。
MOS晶體管Q6a的漏極連接于電容器C1a，其源極連接于信號(hào)輸出線L1，其柵極連接于MOS晶體管Q8a的漏極。MOS晶體管Q6b與MOS晶體管Q6a同樣連接。
MOS晶體管Q4a的漏極連接于電容器C2a的、離光電轉(zhuǎn)換元件近的端子，其源極連接于電容器C2b的、離光電轉(zhuǎn)換元件遠(yuǎn)的端子，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P4。不過，MOS晶體管Q4b的漏極連接于電容器C2b的、離光電轉(zhuǎn)換元件近的端子，其源極連接于MOS晶體管Q7的漏極，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P4。
MOS晶體管Q7的源極連接于信號(hào)輸出線L1，其柵極連接于MOS晶體管Q9a的漏極。
MOS晶體管Q8a的漏極連接于MOS晶體管Q6a的柵極，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P7。MOS晶體管Q8b也與MOS晶體管Q8a同樣連接。
MOS晶體管Q9a的柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P8，并且，如上所述，其漏極連接于MOS晶體管Q7的柵極。
MOS晶體管Q9b的柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P8，其漏極連接于MOS晶體管(圖2中省略)的柵極，該MOS晶體管相當(dāng)于水平方向下一列的MOS晶體管Q7。
行掃描電路部12的信號(hào)輸出線m1分別連接于MOS晶體管Q8a和Q9a的各源極，信號(hào)輸出線m2分別連接于MOS晶體管Q8b、Q9b的各源極。
接著，依次說明當(dāng)不由固體攝像裝置1進(jìn)行像素相加時(shí)的通常工作、以及當(dāng)進(jìn)行像素相加時(shí)的工作。
首先，說明不進(jìn)行像素相加時(shí)的通常工作。圖3是一種示意圖，表示當(dāng)圖2所示的固體攝像裝置1進(jìn)行通常工作時(shí)的時(shí)序。
首先，作為預(yù)處理，對(duì)于每個(gè)幀，在時(shí)刻t1之前，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P2、P3、P5、P6施加高電平信號(hào)，使MOS晶體管Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q5a、Q5b導(dǎo)通，同時(shí)，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P4施加低電平信號(hào)，使MOS晶體管Q4a和Q4b截止，并在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P2、P8施加低電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q2a、Q2b、Q9a、Q9b截止。然后，在偏壓施加端子P11施加所需電壓(V16)，并在偏壓施加端子P12施加GND電壓。
如圖3(b)所示，在時(shí)刻t1至?xí)r刻t4之間，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P1施加高電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q1導(dǎo)通。
并且，如圖3(c)所示，在時(shí)刻t2起的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P2施加高電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q2a和Q2b導(dǎo)通。由此，如圖3(d)所示，在從時(shí)刻t2起至?xí)r刻t3之前，在電容器C2a(C2b)存儲(chǔ)與偏壓值V16相應(yīng)的電荷。即，被鉗位。
另一方面，關(guān)于像素部11a(11b)的輸出，如圖3(a)所示，在時(shí)刻t1至?xí)r刻t3之間輸出輸出電壓值(V0)，并在時(shí)刻t3至?xí)r刻t4之間輸出輸出電壓值(V1)，上述輸出電壓值(V0)是電荷電壓轉(zhuǎn)換部的初始狀態(tài)，上述輸出電壓值(V1)是對(duì)在光電轉(zhuǎn)換元件所發(fā)生的信號(hào)電荷進(jìn)行了電荷電壓轉(zhuǎn)換后的值。此時(shí)，以箭形符號(hào)所示的部分是信號(hào)輸出(V0-V1)。
并且，在時(shí)刻t3，像素部11a和11b的輸出成為V1時(shí)(參照?qǐng)D3(a))，按照電容器C1a(C1b)的容量與電容器C2a(C2b)的容量之比，電容器C2a(C2b)的端子間電壓在達(dá)到時(shí)刻t4之前變?yōu)閂16’。該電壓V16與V16’之差(V16-V16’)就是與來自光電轉(zhuǎn)換元件的輸出相應(yīng)的信號(hào)成分。
如此，在電容器C2a(C2b)中存儲(chǔ)了與光電轉(zhuǎn)換元件的輸出相應(yīng)的電荷后，如圖3(b)所示，在時(shí)刻t4或時(shí)刻t4以后，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P1施加低電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q1截止，然后在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P7施加高電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q8導(dǎo)通，同時(shí)，行掃描電路部12開始掃描。由此，如圖3(e)所示，在時(shí)刻t5，將高電平信號(hào)施加到MOS晶體管Q6a的柵極。由此，在MOS晶體管Q6a導(dǎo)通時(shí)，電容器C2a的電壓被輸出到信號(hào)輸出線L1。接著，如圖3(f)所示，在時(shí)刻t6，將高電平信號(hào)施加到MOS晶體管Q6b的柵極。由此，在MOS晶體管Q6b導(dǎo)通時(shí)，電容器C2b的電壓被輸出到信號(hào)輸出線L1。
如此，與存儲(chǔ)在電容器C2a和C2a的電荷相應(yīng)的電壓通過信號(hào)輸出線L1依次被取出。此時(shí)，被輸出到信號(hào)輸出線L1的電壓值為與電容器C2a(C2b)的容量和擴(kuò)散電容C9的容量之比相應(yīng)的電壓。
接著，說明當(dāng)進(jìn)行像素相加時(shí)的工作。圖4是一種示意圖，表示當(dāng)圖2所示的固體攝像裝置1進(jìn)行像素相加工作時(shí)的時(shí)序。
在進(jìn)行該像素相加的情況下，與通常情況不同，首先，作為預(yù)處理，對(duì)于每個(gè)幀，在時(shí)刻t1之前，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P2、P3、P5、P6施加高電平信號(hào)，使MOS晶體管Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q5a、Q5b導(dǎo)通，同時(shí)，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P4施加低電平信號(hào)，使MOS晶體管Q4a和Q4b截止，并且在偏壓施加端子P11和P12施加相同電壓，從而設(shè)定在電容器C2a和C2b中沒有電荷的狀態(tài)。由此，可以消除偏置電壓。對(duì)于在清除電荷結(jié)束后的時(shí)刻t1至?xí)r刻t4之間的工作，與上述說明相同，因此省略說明，并說明時(shí)刻t4或時(shí)刻t4以后的工作。
如圖4(e)所示，在時(shí)刻t5或時(shí)刻t5以后，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P3和P5施加低電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q3a、Q3b、Q5b截止。接著，如圖4(f)所示，在時(shí)刻t6或時(shí)刻t6以后，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P4施加高電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q4a和Q4b導(dǎo)通。由此，在此狀態(tài)下，電容器C2a和C2b被串聯(lián)連接。即，如圖5所示，偏壓施加端子P12、MOS晶體管Q5a、電容器C2a、MOS晶體管Q4a、電容器C2b以及MOS晶體管Q4b。由此，在MOS晶體管Q7的漏極施加電壓值，該電壓值是將電容器C2a和電容器C2b的各自端子電壓加在一起后的電壓。
在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P7施加低電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q8a和Q8b截止，并在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P8施加高電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q9a和Q9b導(dǎo)通，并且，在此狀態(tài)下，行掃描電路部12開始掃描，從而如圖4(g)所示，在時(shí)刻t7時(shí)，通過MOS晶體管Q9a，在MOS晶體管Q7的柵極施加位于行掃描電路部第1列(m1)的高電平信號(hào)，并使MOS晶體管Q7導(dǎo)通。
由此，如圖6所示，將電容器C2a的電壓與電容器C2b的端子電壓加在一起后的電壓值被輸出到信號(hào)輸出線L1。
在這里，由于在信號(hào)輸出線L1存在擴(kuò)散電容C9，因此，在實(shí)際上輸出的是，將電容器C2a與電容器C2b的端子電壓加在一起后的電壓值、以及與擴(kuò)散電容C9的容量之比相應(yīng)的電壓。
現(xiàn)在，將電容器C2a和C2b的容量值設(shè)為Ct，將電容器C2a和C2b的電壓設(shè)為Vt，將擴(kuò)散電容C9的容量值設(shè)為Co，并將信號(hào)輸出線L1的電壓設(shè)為V0。如果假定信號(hào)輸出線L1的電壓為k×Vt(k倍的Vt)、Ct＝C0，在以往的不進(jìn)行相加運(yùn)算時(shí)，輸出到信號(hào)輸出線L1的信號(hào)值為((2+k)/(1+2))×Vt，而當(dāng)進(jìn)行本發(fā)明的相加運(yùn)算時(shí)，則輸出到信號(hào)輸出線L1的信號(hào)值為(2×(1+k)/(1+2))×Vt。如果假定k＝1，就能獲得4/3倍的相加運(yùn)算效果。
再者，在上述實(shí)施方式1中說明的是，在行方向?qū)蓚€(gè)光電轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行相加運(yùn)算的例子，不過，也可以將上述技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，在行方向?qū)θ齻€(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行相加運(yùn)算。并且，在存儲(chǔ)電路的電容為N個(gè)的情況下，當(dāng)以往的不進(jìn)行相加運(yùn)算時(shí)，輸出到信號(hào)輸出線L1的信號(hào)值為((N+k)/(1+N))×Vt，而當(dāng)進(jìn)行本發(fā)明的相加運(yùn)算時(shí)，則輸出到信號(hào)輸出線L1的信號(hào)值為(N×(1+k)/(1+N))×Vt。如果假定k＝1，就能獲得2×N/(1+N)倍的相加運(yùn)算效果。
并且，由于MOS晶體管Q5a一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此可以省略MOS晶體管Q5a和驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P6，并在電容器C2a的、離光電轉(zhuǎn)換元件遠(yuǎn)的端子，直接連接偏壓施加端子P12。
實(shí)施方式2接著，對(duì)本發(fā)明涉及的其他固體攝像裝置進(jìn)行說明。
圖7是一種電路圖，表示本實(shí)施方式2所示的固體攝像裝置的結(jié)構(gòu)。在這里，如上述所述，在固體攝像裝置1中，輸出到信號(hào)輸出線L1的信號(hào)值被電容C9分壓，因此存在損耗。
于是，在該實(shí)施方式2涉及的固體攝像裝置2中，如圖7所示，除了固體攝像裝置1的結(jié)構(gòu)之外，還包括高輸入阻抗電路13，該高輸入阻抗電路13連接于MOS晶體管Q4b的源極和MOS晶體管Q7的漏極之間。
結(jié)果，輸出到信號(hào)輸出線L1的信號(hào)值不被電容C9分壓，而在具有兩個(gè)圖7的結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)電路的情況下，該信號(hào)值為2×Vt，在具有N個(gè)存儲(chǔ)電路的情況下，該信號(hào)值為N×Vt，從而向信號(hào)輸出線L1輸出與存儲(chǔ)電路的數(shù)量成比例的信號(hào)電壓。
圖8是一種示意圖，表示如圖7所示的高輸入阻抗電路13的具體電路結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。再者，圖8(A)是采用MOS晶體管的跟隨電路(follower circuit)，圖8(B)是采用MOS晶體管的轉(zhuǎn)換電路(invertercircuit)，圖8(C)是采用雙極晶體管的跟隨電路，圖8(D)是采用雙極晶體管的轉(zhuǎn)換電路。
圖8(A)所示的高輸入阻抗電路13包括設(shè)置在電源93和地線之間的MOS晶體管85及86、輸入端子94、偏壓端子95、以及輸出端子96，是在MOS晶體管85的柵極接收高輸入阻抗的跟隨電路。
圖8(B)所示的高輸入阻抗電路13是轉(zhuǎn)換電路，該高輸入阻抗電路13包括設(shè)置在電源93和地線之間的MOS晶體管87及88、輸入端子94以及輸出端子96。在這里，將MOS晶體管87的柵極與漏極連接，作為負(fù)荷。構(gòu)成在MOS晶體管88的柵極接收輸入的高輸入阻抗的轉(zhuǎn)換電路。
如圖8(C)所示的高輸入阻抗電路13包括設(shè)置在電源93和地線之間的雙極晶體管89、電阻90、輸入端子94以及輸出端子96。構(gòu)成在雙極晶體管89的基極接收輸入的高輸入阻抗的跟隨電路。
如圖8(D)所示的高輸入阻抗電路13包括設(shè)置在電源93和地線之間的成為負(fù)載的電阻91、雙極晶體管92、輸入端子94以及輸出端子96。構(gòu)成在雙極晶體管92的基極接收輸入的高輸入阻抗的轉(zhuǎn)換電路。
利用這些，能夠簡(jiǎn)單地構(gòu)成高輸入阻抗電路13。
實(shí)施方式3接著，對(duì)本發(fā)明的其它固體攝像裝置進(jìn)行說明。
圖9是一種電路圖，表示本實(shí)施方式3涉及的固體攝像裝置的結(jié)構(gòu)。如圖9所示，固體攝像裝置3是在列方向排列兩個(gè)像素部(光電轉(zhuǎn)換元件)的情況下適用的，該固體攝像裝置3包括像素部30a及30b；MOS晶體管Q1、Q2、Q6、Q11a、Q11b、Q12a、Q12b、Q13a、和Q13b；電容器C1、C3a、C3b；緩沖器31；行掃描電路部32；驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P21、P22、P23a、P23b、P24a、P24b和P25；偏壓施加端子P31及P32；以及信號(hào)輸出線L2及L3等。
像素部30a及30b包括光電轉(zhuǎn)換元件、電荷轉(zhuǎn)送部、電荷電壓轉(zhuǎn)換部以及電壓放大部等。圖9中，省略了像素部30a和30b的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)。
MOS晶體管Q1、Q2、Q11a、Q11b、Q12a、Q12b、Q13a、Q13b、Q6是作為開關(guān)電路工作的。MOS晶體管Q1、Q2、Q11a、Q11b、Q12a、Q12b、Q13a、Q13b、Q6分別進(jìn)行開關(guān)工作，在導(dǎo)通時(shí)將狀態(tài)成為導(dǎo)通，在不導(dǎo)通時(shí)將狀態(tài)成為截止。
電容器C1傳輸電壓。電容器C3a、C3b作為存儲(chǔ)電路工作。
圖9中的a及b對(duì)應(yīng)于像素部30a及30b，因此，以下主要說明系列a。
MOS晶體管Q1的漏極連接于像素部30a及30b的輸出，其源極連接于電容器C1，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P21。
MOS晶體管Q2的漏極連接于電容器C1，其源極連接于偏壓施加端子P31，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P25。
MOS晶體管Q11a的漏極連接于電容器C1，其源極連接于電容器C3a，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P23a。另一方面，MOS晶體管Q11b的漏極連接于電容器C1，其源極連接于電容器C3b，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P23b。
MOS晶體管Q13a的漏極連接于電容器C3a的、離光電轉(zhuǎn)換元件遠(yuǎn)的端子，其源極連接于偏壓施加端子P32，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P24a。另一方面，MOS晶體管Q13b的漏極連接于電容器C3b的、離光電轉(zhuǎn)換元件遠(yuǎn)的端子，其源極連接于偏壓施加端子P32，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P24b。
MOS晶體管Q6的漏極連接于電容器C1，其源極連接于信號(hào)輸出線L2，其柵極連接于行掃描電路部32的信號(hào)輸出線m1。
MOS晶體管Q12a的漏極連接于電容器C3a的、離光電轉(zhuǎn)換元件遠(yuǎn)的端子，其源極連接于電容器C3b的、離光電轉(zhuǎn)換元件近的端子，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P22。另一方面，MOS晶體管Q12b的漏極連接于電容器C3a的、離光電轉(zhuǎn)換元件近的端子，其源極連接于緩沖器31的輸入，其柵極連接于驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P22。
圖10是一種示意圖，表示當(dāng)固體攝像裝置3將像素相加時(shí)的工作時(shí)序。在時(shí)刻t1之前，作為預(yù)處理進(jìn)行以下處理首先在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P23a、P23b、P24a、P24b、P25施加高電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q11a、Q11b、Q13a、Q13b、Q2導(dǎo)通，然后在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P22施加低電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q12a及Q12b截止。由此，在偏壓施加端子P32和P31之間連接電容器C3a及C3b。并且，在偏壓施加端子P32和P31施加相同電壓，從而設(shè)定在電容器C3a和C3b中沒有電荷的狀態(tài)。接著，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P25施加低電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q2截止，然后對(duì)偏壓施加端子P31施加所需電壓(V61)，并對(duì)偏壓施加端子P32施加GND電壓。由此完成用于對(duì)電容器C3a及C3b進(jìn)行充電的準(zhǔn)備工作。
此后，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P23a、P23b、P24a施加高電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q11a、Q11b、Q13a導(dǎo)通，并在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P22及P23b施加低電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q12a及Q11b截止。
當(dāng)結(jié)束預(yù)處理后，如圖10(c)所示，首先在時(shí)刻t1至?xí)r刻t4之間，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P21施加高電平信號(hào)，從而使MOS晶體管Q1導(dǎo)通。
接著，如圖10(d)所示，在時(shí)刻t2起的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P25施加高電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q2導(dǎo)通。在時(shí)刻t2至?xí)r刻t3之間，電容器C3a中存儲(chǔ)與電壓值V61相應(yīng)的電荷。
如圖10(a)所示，像素部30a在時(shí)刻t1至?xí)r刻t3之間輸出輸出電壓值(V0)，并在時(shí)刻t3至?xí)r刻t4之間輸出輸出電壓值(V1)，上述輸出電壓值(V0)是在電荷電壓轉(zhuǎn)換部的初始狀態(tài)下的值，上述輸出電壓值(V1)是對(duì)在電壓光電轉(zhuǎn)換元件中所發(fā)生的信號(hào)電荷進(jìn)行電荷電壓轉(zhuǎn)換而獲得的值。在這里，以箭形符號(hào)所示的部分是信號(hào)輸出(V0-V1)。此動(dòng)作與實(shí)施方式1相同。
如此，在像素部30a輸出V1時(shí)，如圖10(e)所示，在從時(shí)刻t3起至?xí)r刻t4之前，按照電容器C1和電容器C3a的容量之比，電容器C3a的端子間電壓變化為V61’。該電壓V61與V61’之差(V61-V61’)就是與來自光電轉(zhuǎn)換元件的輸出相應(yīng)的信號(hào)成分。
結(jié)束在電容器C3a中存儲(chǔ)與來自光電轉(zhuǎn)換元件的輸出相應(yīng)的電壓后，如圖10(c)所示，在時(shí)刻t4至?xí)r刻t5之間，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P21施加低電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q1截止。
接著，如圖10(d)所示，在時(shí)刻t5至?xí)r刻t8之間，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P21施加高電平信號(hào)，從而重新使MOS晶體管Q1導(dǎo)通。
然后，如圖10(d)所示，在時(shí)刻t6起的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P25施加高電平信號(hào)，使得MOS晶體管Q2再次導(dǎo)通。在從時(shí)刻t6起至?xí)r刻t7之前，電容器C3b中存儲(chǔ)與電壓值V61相應(yīng)的電荷。
如圖10(b)所示，像素部30b在時(shí)刻t6至?xí)r刻t7之間輸出輸出電壓值(V2)，并在時(shí)刻t7至?xí)r刻t8之間輸出輸出電壓值(V3)，上述輸出電壓值(V2)是在電荷電壓轉(zhuǎn)換部的初始狀態(tài)下的值，上述輸出電壓值(V3)是對(duì)在光電轉(zhuǎn)換元件中所發(fā)生的信號(hào)電荷進(jìn)行電荷電壓轉(zhuǎn)換而獲得的值。在這里，以箭形符號(hào)所示的部分是信號(hào)輸出(V2-V3)。此動(dòng)作與實(shí)施方式1相同。
如此，在像素部30b輸出成為V2時(shí)，如圖10(f)所示，在從時(shí)刻t7起至?xí)r刻t8之前，電容器C3b的端子間電壓變化為V61”。在這里，V61和V61”之差(V61-V61”)是與來自光電轉(zhuǎn)換元件的輸出相應(yīng)的信號(hào)成分。
結(jié)束在電容器C3a中存儲(chǔ)與來自光電轉(zhuǎn)換元件的輸出相應(yīng)的電壓后，如圖10(c)所示，在時(shí)刻t8至?xí)r刻t9之間，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P21施加低電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q1截止。由此，在時(shí)刻t1至?xí)r刻t9之間，在列方向排列的像素部30a及30b的輸出信號(hào)存儲(chǔ)在電容器C3a及C3b。
結(jié)束在電容器C3a及C3b中存儲(chǔ)與像素部30a及30b的輸出相應(yīng)的信號(hào)后，如圖10(g)所示，在時(shí)刻t9時(shí)，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P23a、P23b、P24a施加低電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q11a、Q11b、Q13a截止。接著，如圖10(h)所示，在時(shí)刻t10時(shí)，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P22施加高電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q12a、Q12b、Q13b導(dǎo)通。在此狀態(tài)下，電容器C3a和C3b被串聯(lián)連接。
即，如圖11所示，以下部分互相串聯(lián)連接偏壓施加端子P32、MOS晶體管Q13b、電容器C3b、MOS晶體管Q12a、電容器C3a、MOS晶體管Q12b、以及緩沖器31。由此，將電容器C3a及電容器C3b的各自端子電壓加在一起后的電壓值施加到緩沖器31，并將電容器C3a及電容器C3b的端子電壓加在一起后的電壓值從連接于緩沖器31的信號(hào)輸出線L3輸出。
然后，雖然在這里省略了圖9中的電路及圖10中的時(shí)序，不過，信號(hào)輸出線L3的輸出與實(shí)施方式1相同，進(jìn)行向信號(hào)輸出線L2的輸出，并進(jìn)行行方向的相加運(yùn)算工作。
再者，在上述實(shí)施方式3中說明的是，在列方向?qū)蓚€(gè)光電轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行相加運(yùn)算的例子，不過，也可以將上述技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，在列方向?qū)θ齻€(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行相加運(yùn)算。
實(shí)施方式4接著，對(duì)本發(fā)明涉及的其他固體攝像裝置進(jìn)行說明。
圖12是一種電路圖，表示本實(shí)施方式4涉及的固體攝像裝置。再者，圖12顯示的是，在行、列方向排列四個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件(在行方向上排列兩個(gè)，在列方向上排列兩個(gè))的情況。
固體攝像裝置4是將上述固體攝像裝置1和固體攝像裝置3相組合來構(gòu)成的，并如圖12所示，該固體攝像裝置4包括像素部30a、30b、30c、30d；作為開關(guān)電路工作的MOS晶體管Q1a、Q1b、Q2a、Q2b、Q11a、Q11b、Q11c、Q11d、Q12a、Q12b、Q12c、Q12d、Q13a、Q13b、Q13c、Q13d、Q6a、Q6b；電容器C1a及C1b，該電容器用于傳遞像素部30a、30b、30c、30d的輸出；電容器C3a、C3b、C3c、C3d，該電容器用于存儲(chǔ)與像素部30a、30b、30c、30d的輸出相應(yīng)的電荷；緩沖器31；行掃描電路部32；驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P21、P22、P23a、P23b、P24a、P24b、P25；偏壓施加端子P31和P32；以及信號(hào)輸出線L2和L3等。
接著說明固體攝像裝置4的工作。在這里，說明進(jìn)行與實(shí)施方式1至3相同的動(dòng)作，將電容器C3a、C3b、C3c、C3d的各自的兩個(gè)端子設(shè)定為相同電位，然后像素部30a、像素部30b、像素部30c、和像素部30d的信號(hào)分別在電容器C3a、C3b、C3c、C3d中存儲(chǔ)了的狀態(tài)。
在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P23a、P23b、和P24a施加低電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q11a、Q11b、Q11c、Q11d、Q13a、Q13c、Q13d截止。接著，在驅(qū)動(dòng)脈沖施加端子P22及P24b施加高電平的信號(hào)，從而使MOS晶體管Q12及Q13b導(dǎo)通。在此狀態(tài)下，電容器C3a、C3b、C3c、C3d被串聯(lián)連接。即，以下部分互相串聯(lián)連接偏壓施加端子P32、MOS晶體管Q13b、電容器C3b、MOS晶體管Q12a、電容器C3a、MOS晶體管Q12b、電容器C3d、MOS晶體管Q12c、電容器C3c、MOS晶體管Q12d、直到緩沖器31的輸入側(cè)。
將電容器C3a、C3b、C3c、C3d各自的端子間電壓加在一起后的電壓值施加到緩沖器31的輸入，并將電容器C3a、C3b、C3c、C3d的端子間電壓加在一起后的電壓值從信號(hào)輸出線L3輸出。
然后，雖然在這里省略了圖12中的電路，不過，信號(hào)輸出線L3的輸出與實(shí)施方式1相同，進(jìn)行向信號(hào)輸出線L2的輸出，并同時(shí)進(jìn)行行方向及列方向的相加運(yùn)算工作。
以上說明的是，對(duì)行方向的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件和列方向的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件分別進(jìn)行相加運(yùn)算的例子，即對(duì)共四個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行相加運(yùn)算的例子，不過，也可以將上述技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)行方向的三個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換元件和對(duì)列方向的三個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換元件分別進(jìn)行相加運(yùn)算。
實(shí)施方式5接著，對(duì)本發(fā)明的另外固體攝像裝置進(jìn)行說明。
圖13是一種示意圖，表示本發(fā)明實(shí)施方式5的固體攝像裝置，該固定攝像裝置在以行列方式排列的不同的光電轉(zhuǎn)換元件上設(shè)置有濾色器。再者，在這里顯示的是，在8行8列的區(qū)域中所含的64個(gè)像素排列。濾色器是具有R、B、Gr、Gb的拜爾(bayer)排列。該拜爾(bayer)排列包括這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)在對(duì)應(yīng)于藍(lán)色(B)、綠色(G)、紅色(R)的光的三原色的濾色器中，以G與其它顏色相間的方格方式排列G，以隔行方式排列R、B。由此，顏色區(qū)分明顯，而且不需要用于轉(zhuǎn)換成RGB信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，所以能夠獲得顏色再現(xiàn)性高的圖像。
在這里，作為像素相加的一個(gè)例子，說明濾色器B的情況。像素相加單元81包括9個(gè)具備濾色器B的像素，該像素的結(jié)構(gòu)為3行3列，這些像素以81-11、81-12、81-13、81-21、81-22、81-23、81-31、81-32、81-33顯示。
將這些9個(gè)像素的信號(hào)電壓存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)于這些9個(gè)像素的存儲(chǔ)電路電容中后，將各自的電容串聯(lián)連接，從而可以將9個(gè)像素的信號(hào)電壓加在一起。
在實(shí)施方式1及2的固體攝像裝置1及2中，可以采用的方法是首先對(duì)各行方向上的3個(gè)像素分別進(jìn)行相加運(yùn)算，然后對(duì)列方向進(jìn)行相加運(yùn)算，上述各行方向上的3個(gè)像素分別為，81-11、81-12和81-13，81-21、81-22和81-23，以及81-31、81-32、和81-33。
同時(shí)，如實(shí)施方式3的固體攝像裝置3那樣，對(duì)列方向進(jìn)行相加運(yùn)算的固體攝像裝置中，可以采用的方法是首先對(duì)各列方向上的3個(gè)像素分別進(jìn)行相加運(yùn)算，然后對(duì)行方向進(jìn)行相加運(yùn)算，上述各列方向上的3個(gè)像素分別為，81-11、81-21和81-31，81-12、81-22和81-32，以及81-13、81-23和81-33。
同時(shí)，在實(shí)施方式4中，可以采用的方法是對(duì)所有9個(gè)像素同時(shí)進(jìn)行相加運(yùn)算，該9個(gè)像素為，81-11、81-12、81-13、81-21、81-22、81-23、81-31、81-32及81-33。
采用本發(fā)明的實(shí)施方式1至5的固體攝像裝置來制作相機(jī)，從而能夠進(jìn)行靈敏度降低程度低的像素相加。
再者，在上述實(shí)施方式1至4中，作為存儲(chǔ)電路采用了電容器，不過，也可以采用模擬存儲(chǔ)器或信號(hào)延遲線等。
同時(shí)，在上述實(shí)施方式1至4中，作為開關(guān)電路采用了MOS晶體管，不過，也可以采用模擬開關(guān)等其它開關(guān)。
并且，也可以使用所述的固體攝像裝置來構(gòu)成相機(jī)。
實(shí)施方式6圖14是一種示意圖，表示采用上述實(shí)施方式1至5的固體攝像裝置的相機(jī)結(jié)構(gòu)。
如圖14所示，相機(jī)400包括鏡頭401，使拍攝對(duì)象的光學(xué)圖像在攝像元件上成像；光學(xué)系統(tǒng)402，該光學(xué)系統(tǒng)402是鏡子或快柵極等，該鏡子或快柵極等對(duì)通過鏡頭401的光學(xué)圖像進(jìn)行光學(xué)處理；MOS型攝像元件403，由上述固體攝像裝置實(shí)現(xiàn)；信號(hào)處理部410；以及時(shí)序控制部411等。時(shí)序控制部411包括CDS電路404、0B鉗位電路405、GCA406以及ADC407等，該CDS電路404獲得從MOS型攝像元件403輸出的校正信號(hào)(field through)和輸出信號(hào)的差分；該OB鉗位電路405檢測(cè)從CDS電路404輸出的OB(Optical Black)電平信號(hào)；該GCA406獲得OB電平與有效像素的信號(hào)電平的差分，并調(diào)整該差分的增益；該ADC407將從GCA406所輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。時(shí)序控制部411包括DSP408、TG409等，該DSP408對(duì)從ADC407所輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，并控制驅(qū)動(dòng)定時(shí)；該TG409按照DSP408的指示，在各種定時(shí)對(duì)MOS型攝像元件403產(chǎn)生各種驅(qū)動(dòng)脈沖。
根據(jù)這樣構(gòu)成的相機(jī)400，能夠通過由上述固體攝像裝置實(shí)現(xiàn)的MOS型攝像元件403避免靈敏度的下降，而且，能將采用能將相同顏色的像素信號(hào)加在一起并輸出的固體攝像裝置能夠獲得高畫質(zhì)圖像。
再者，本發(fā)明涉及的相機(jī)包括上述實(shí)施方式所示的固體攝像裝置、透鏡等，并包括與上述相同的結(jié)構(gòu)，也具有與上述相同的作用及效果。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明涉及的固體攝像裝置對(duì)于在數(shù)碼相機(jī)等中使用的動(dòng)畫功能所用到的像素相加有用，并適于采用了該固體攝像裝置的相機(jī)。例如，在適于圖像傳感器、數(shù)字靜像照相機(jī)的同時(shí)，還適于帶相機(jī)的移動(dòng)電話、設(shè)置在筆記本電腦的相機(jī)、以及連接于信息處理機(jī)器的相機(jī)單元等。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，包括多個(gè)像素部，該像素部含有光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，包括多個(gè)存儲(chǔ)電路，分別存儲(chǔ)與從上述各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件輸出的信號(hào)相應(yīng)的電荷；以及多個(gè)開關(guān)電路，該多個(gè)開關(guān)電路和上述各存儲(chǔ)電路相間連接；通過斷開上述各開關(guān)電路，與從上述各光電轉(zhuǎn)換元件輸出的信號(hào)相應(yīng)的電荷分別存儲(chǔ)到相應(yīng)的上述各存儲(chǔ)電路，并且，在進(jìn)行像素相加的情況下，通過上述各開關(guān)電路的導(dǎo)通，上述各存儲(chǔ)電路被串聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述固體攝像裝置還包括信號(hào)輸出線，用于從串聯(lián)連接的上述各存儲(chǔ)電路中的后極存儲(chǔ)電路取出被進(jìn)行像素相加后的信號(hào)；以及高輸入阻抗電路，該高輸入阻抗電路設(shè)置在上述各存儲(chǔ)電路中的后極存儲(chǔ)電路，并將被進(jìn)行像素相加后的信號(hào)輸出到上述信號(hào)輸出線。
3.如權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述高輸入阻抗電路包括跟隨電路及轉(zhuǎn)換電路中的某一個(gè)。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述跟隨電路及轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)為，將MOS晶體管的柵極及雙極晶體管的基極中的某一個(gè)作為輸入側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于上述各存儲(chǔ)電路包括(N+1)個(gè)電容器，上述各開關(guān)電路包括(N+1)個(gè)MOS晶體管，其中N為正整數(shù)；第N個(gè)MOS晶體管的一個(gè)端子連接于第N個(gè)電容器的端子中離上述光電轉(zhuǎn)換元件近的端子，并且，另外一個(gè)端子連接于第(N+1)個(gè)電容器的端子中離上述光電轉(zhuǎn)換元件遠(yuǎn)的端子；第(N+1)個(gè)MOS晶體管的一個(gè)端子連接于第(N+1)個(gè)電容器的端子中離上述光電轉(zhuǎn)換元件近的端子；從第(N+1)個(gè)MOS晶體管的另外一個(gè)端子輸出存儲(chǔ)在各電容器的電壓的相加值。
6.如權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置，其特征在于，在上述各MOS晶體管截止的每個(gè)幀的期間內(nèi)，上述各電容器的兩個(gè)端子被設(shè)定為同一電位后，上述各電容器被鉗位。
7.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述各開關(guān)電路將分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在行方向上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)存儲(chǔ)電路串聯(lián)連接。
8.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述各開關(guān)電路將分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在列方向上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)存儲(chǔ)電路串聯(lián)連接。
9.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述各開關(guān)電路將分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在行方向和列方向上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)存儲(chǔ)電路同時(shí)串聯(lián)連接。
10.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述各像素部包括濾色器；上述各開關(guān)電路將分別與設(shè)置有相同顏色的濾色器的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件對(duì)應(yīng)的上述多個(gè)存儲(chǔ)電路串聯(lián)連接。
11.如權(quán)利要求10所述的固體攝像裝置，其特征在于，濾色器具有拜爾排列方式。
12.一種相機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至11的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像裝置，即使在進(jìn)行像素混合的情況下，也能防止靈敏度的降低。固體攝像裝置(1)包括含有光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素部(11a及11b)，對(duì)與每個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的輸出相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行像素相加，包括多個(gè)電容器(C2a及C2b)，分別存儲(chǔ)與從各光電轉(zhuǎn)換元件所輸出的信號(hào)相應(yīng)的電荷；以及多個(gè)MOS晶體管(Qa及Qb)，該多個(gè)MOS晶體管與電容器(C2a及C2b)交錯(cuò)連接；當(dāng)進(jìn)行像素相加的情況下，在MOS晶體管(Qa及Qb)截止時(shí)，在將與從各光電轉(zhuǎn)換元件所輸出的信號(hào)相應(yīng)的電荷分別存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的電容器(C2a及C2b)的同時(shí)，使MOS晶體管(Qa及Qb)導(dǎo)通，并將電容器(C2a及C2b)串聯(lián)連接。
文檔編號(hào)H04N5/347GK1961570SQ200580017470
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者村田隆彥, 山口琢己, 春日繁孝 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社