專利名稱：攝像器件、攝像方法和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像器件、攝像方法和電子設(shè)備，具體涉及能夠獲得具有優(yōu)良信噪比(S/N)和寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)的攝像器件、攝像方法和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在相關(guān)技術(shù)中，諸如電荷稱合器件(Charge Coupled Device ;CO))或互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor ;CM0S)傳感器等固體攝像器件中的各像素的光電二極管(PD)根據(jù)該H)接收到的光來(lái)生成電荷。許多固體攝像器件被構(gòu)造為使得H)的電荷被傳輸至浮動(dòng)擴(kuò)散部(Floating Diffusion ;FD)并且通過(guò)測(cè)量FD的電位來(lái)取出與H)中所生成的電荷對(duì)應(yīng)的電壓的信號(hào)。在這樣的固體攝像器件中，在FD具有低電容的情況下，在利用FD將電荷轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益增大，并且從像素輸出的信號(hào)中所含有的噪聲相對(duì)減少，因此獲得了圖像信號(hào)的更佳S/N (信噪比)。然而，低電容的FD減少了像素中能夠處理的電荷量，并且例如使圖像信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍變窄。另一方面，當(dāng)FD具有高電容時(shí)，像素中能夠處理的電荷量增大，并且例如能夠加寬圖像信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。然而，高電容的FD減小了在利用FD將電荷轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益，并且當(dāng)圖像信號(hào)在后續(xù)階段中的電路中被放大時(shí)噪聲也被放大，因此導(dǎo)致了圖像信號(hào)的S/N的劣化。因此，目前期望的固體攝像器件能夠獲得具有優(yōu)良S/N和寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像信號(hào)。例如，日本專利特開(kāi)第2009-505498號(hào)公報(bào)(下文中稱為專利文獻(xiàn)I)提出了這樣的固體攝像元件其中，F(xiàn)D是由兩個(gè)電容形成的，并且當(dāng)ro生成了少量電荷時(shí)就用一個(gè)電容來(lái)測(cè)量信號(hào)，而當(dāng)ro生成了大量電荷時(shí)就用兩個(gè)電容來(lái)測(cè)量信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻(xiàn)I中披露的固體攝像元件中，由兩個(gè)電容形成的FD具有較大的面積，因此ro的面積較小，這就導(dǎo)致了 ro的靈敏度及飽和電荷量的降低。因此，期望固體攝像元件能夠在避免增大FD的面積的同時(shí)，獲得具有優(yōu)良s/n和寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像信號(hào)。本發(fā)明就是鑒于上述這樣的情況而做出的，并且目的在于能夠獲得具有優(yōu)良S/N和寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供了一種攝像器件，所述攝像器件包括像素單元，所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括累積部，所述累積部被設(shè)置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷；傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來(lái)自所述累積部的所述電荷；轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過(guò)來(lái)的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位；輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)；復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接。所述攝像器件還包括驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn)換部傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接。所述驅(qū)動(dòng)單元在所述轉(zhuǎn)換部根據(jù)所述連接信號(hào)而被彼此連接的狀態(tài)下，使所述電荷根據(jù)所述傳輸信號(hào)而被傳輸。本發(fā)明另一實(shí)施例提供了一種由攝像器件進(jìn)行的攝像方法，所述攝像器件包括像素單元，所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括累積部，所述累積部被設(shè) 置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷；傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來(lái)自所述累積部的所述電荷；轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過(guò)來(lái)的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位；輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)；復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接。所述攝像器件還包括驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn)換部傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接。所述攝像方法包括如下步驟所述驅(qū)動(dòng)單元在使所述轉(zhuǎn)換部根據(jù)所述連接信號(hào)而被彼此連接的狀態(tài)下，使所述電荷根據(jù)所述傳輸信號(hào)而被傳輸。本發(fā)明又一實(shí)施例的電子設(shè)備包括上述攝像器件。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)換部根據(jù)連接信號(hào)而被彼此連接的狀態(tài)下，電荷根據(jù)傳輸信號(hào)而被傳輸。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例，能夠獲得具有優(yōu)良S/N和寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)。


圖I是示出了應(yīng)用了本發(fā)明的固體攝像器件的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的框圖；圖2是示出了像素單元的第一結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖3A和圖3B示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第一驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖4示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第二驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖5示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第三驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖6示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第四驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖7示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第五驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；
圖8是示出了作為第二結(jié)構(gòu)示例的像素單元的電路圖；圖9示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第六驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖10示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第七驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖11是示出了作為第三結(jié)構(gòu)示例的像素單元的電路圖；圖12示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第八驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；以及圖13是示出了電子設(shè)備中所包含的攝像裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明應(yīng)用了本發(fā)明的具體實(shí)施例。
圖I是示出了應(yīng)用了本發(fā)明的固體攝像器件的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的框圖。圖I所示的固體攝像器件11包括像素單元12、垂直驅(qū)動(dòng)電路13、列處理電路14、輸出電路15和控制電路16。像素單元12具有以矩陣形式排列的多個(gè)像素(例如圖2中稍后將要說(shuō)明的像素21)。這些像素各自輸出復(fù)位電平信號(hào)和對(duì)應(yīng)于入射光量的電平信號(hào)。垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)(例如選擇信號(hào)Sel、復(fù)位信號(hào)Rst、傳輸信號(hào)Trf和連接信號(hào)Cnt)從而對(duì)像素單元12中所含的各個(gè)像素行進(jìn)行掃描，并由此驅(qū)動(dòng)各像素。列處理電路14并行地接收從像素單元12所包含的各像素輸出的信號(hào)。列處理電路14通過(guò)計(jì)算復(fù)位電平信號(hào)與對(duì)應(yīng)于入射光量的電平信號(hào)之間的差分來(lái)獲得圖像信號(hào)。隨后，列處理電路14將數(shù)字值的圖像信號(hào)提供給輸出電路15，所述數(shù)字值的圖像信號(hào)是通過(guò)對(duì)所得到的圖像信號(hào)進(jìn)行A/D (模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換而獲得的。輸出電路15對(duì)從列處理電路14提供的圖像信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)整和缺陷修正等，然后將該圖像信號(hào)提供至圖I中未圖示的后續(xù)階段中的外部電路(例如圖13中的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)54)?？刂齐娐?6將控制信號(hào)發(fā)送至用于形成固體攝像器件11的各組成部分，從而控制固體攝像器件11的操作。圖2是示出了圖I中的像素單元12的第一結(jié)構(gòu)示例的電路圖。如圖2中所示，像素單元12中的每一列像素21與對(duì)應(yīng)于每一列設(shè)置著的垂直信號(hào)線31相連。從像素21輸出的信號(hào)經(jīng)由垂直信號(hào)線31被提供至圖I中的列處理電路14。在圖2中，根據(jù)信號(hào)讀出順序示出了在第(η-l)行中的像素21(n_l)和在第(η)行中的像素21(η)。順便提及地，像素21(η)和像素21(η_1)具有相似的構(gòu)造，并且下文中將對(duì)一個(gè)像素的構(gòu)造中的相似部分進(jìn)行說(shuō)明，并且將會(huì)省略對(duì)另一像素的構(gòu)造中的這些相似部分的說(shuō)明。像素21 (η)包括TO22 (η)、傳輸晶體管23 (n)、FD24 (η)、放大晶體管25 (η)、選擇晶體管26 (η)、復(fù)位晶體管27 (η)和連接晶體管28 (η).PD22(n)具有接地的陽(yáng)極，并且具有與傳輸晶體管23 (η)的源極相連的陰極。PD22(n)是生成與所接收到的光量對(duì)應(yīng)的電荷(對(duì)光進(jìn)行探測(cè))并且儲(chǔ)存上述電荷的光電轉(zhuǎn)換元件。傳輸晶體管23(n)具有經(jīng)由水平信號(hào)線(未圖示)與圖I中的垂直驅(qū)動(dòng)電路13相連的柵極，并且具有與Η)22(η)的陰極相連的源極。傳輸晶體管23 (η)具有與放大晶體管25 (η)的柵極及復(fù)位晶體管27 (η)的源極相連的漏極。傳輸晶體管23 (η)的漏極與放大晶體管25(η)的柵極之間的連接點(diǎn)形成了 FD24(n)。傳輸晶體管23 (η)根據(jù)從垂直驅(qū)動(dòng)電路13提供的傳輸信號(hào)Trf (η)將TO22 (η)中所生成的電荷傳輸至FD24 (η)。FD24(n)處于電浮動(dòng)狀態(tài)。FD24(n)接收經(jīng)由傳輸晶體管23 (η)從Η)22 (η)傳輸過(guò)來(lái)的電荷，并且儲(chǔ)存該電荷。另外，根據(jù)FD24(n)的電容來(lái)確定在利用FD24(n)將電荷轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益。放大晶體管25 (η)具有與FD24(n)連接的柵極，具有與電源電壓Vdd連接的漏極，并且具有與選擇晶體管26 (η)的漏極連接的源極。放大晶體管25 (η)輸出與FD24(n)的電位相對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)。例如，當(dāng)FD24(n)被復(fù)位時(shí)，放大晶體管25 (η)輸出FD24(n)的復(fù)位電平信號(hào)。當(dāng)電荷從Η)22(η)被傳輸至FD24(n)時(shí)，放大晶體管25(n)輸出與FD24(n)的電位(該電位是由上述電荷產(chǎn)生的)相對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)，即，通過(guò)將上述電荷轉(zhuǎn)換為電壓而獲得的信號(hào)。選擇晶體管26(n)具有經(jīng)由水平信號(hào)線(未圖示)與圖I中的垂直驅(qū)動(dòng)電路13連 接的柵極，具有經(jīng)由垂直信號(hào)線31與圖I中的列處理電路14連接的源極，并且具有與放大晶體管25(n)的源極連接的漏極。選擇晶體管26 (η)根據(jù)從垂直驅(qū)動(dòng)電路13提供的選擇信號(hào)Sel (η)將放大晶體管25 (η)連接至垂直信號(hào)線31。當(dāng)選擇晶體管26 (η)處于導(dǎo)通時(shí)，從放大晶體管25 (η)輸出的信號(hào)經(jīng)由垂直信號(hào)線31被提供至列處理電路14。復(fù)位晶體管27 (η)具有經(jīng)由水平信號(hào)線(未圖示)與圖I中的垂直驅(qū)動(dòng)電路13相連的柵極，具有與FD24(n)相連的源極，并且具有與電源電壓Vdd相連的漏極。復(fù)位晶體管
27(η)根據(jù)從垂直驅(qū)動(dòng)電路13提供的復(fù)位信號(hào)Rst (η)，通過(guò)將累積于FD24 (η)中的電荷排出至電源配線來(lái)使FD24(n)復(fù)位。連接晶體管28(n)具有經(jīng)由水平信號(hào)線(未圖示)與圖I中的垂直驅(qū)動(dòng)電路13相連的柵極，具有與FD24(n)相連的源極，并且具有與像素21 (η-l)的FD24(n_l)相連的漏極。連接晶體管28 (η)根據(jù)從垂直驅(qū)動(dòng)電路13提供的連接信號(hào)Cnt (η)將FD24(n)與FD24(n_l)相互連接起來(lái)。也就是說(shuō)，在像素單元12中，像素21 (η)的FD24(n)和像素21(n_l)的FD24(n_l)能夠通過(guò)連接晶體管28 (η)而彼此相連。同樣地，像素21 (η)的FD24(n)能夠通過(guò)第(n+1)行中的像素(圖2中未圖示)的連接晶體管28 (n+1)與第(n+1)行中的像素所含有的FD相連接。另外，像素21(n-l)的FD24(n-l)能夠通過(guò)連接晶體管28 (n_l)與第(n_2)行中的像素(圖2中未圖示)所含有的FD相連接。順便提及地，像素單元12中的Η)22(η)的電容被設(shè)計(jì)為高于FD24(n)的電容，使得Η)22(η)的飽和電荷量大約是FD24(n)能夠儲(chǔ)存的電荷量的兩倍以上。在這樣形成的像素單元12中，當(dāng)連接晶體管28(n)根據(jù)連接信號(hào)Cnt(n)而導(dǎo)通時(shí)，F(xiàn)D24(n)與FD24(n-l)彼此連接起來(lái)從而起到了具有通過(guò)將FD24(n)的電容與FD24(n-l)的電容相加而獲得的高電容的浮動(dòng)擴(kuò)散部的功能。因此，當(dāng)在FD24(n)與FD24(n-l)彼此連接起來(lái)的狀態(tài)下使傳輸晶體管23 (η)導(dǎo)通時(shí)，電荷就從Η)22(η)被傳輸至FD24 (η)和FD24 (η-1)。隨后，放大晶體管25 (η)輸出通過(guò)將儲(chǔ)存在FD24 (η)和FD24 (η-1)中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓而獲得的信號(hào)。在此情況下，固體攝像器件11能夠根據(jù)作為攝像對(duì)象的被攝體的明亮度，在FD24(η)與FD24(n-l)連接、FD24(n)與FD24(n_l)非連接這兩種狀態(tài)之間切換。例如，當(dāng)被攝體比預(yù)定的明亮度更明亮?xí)r，在FD24(n)與FD24(n-l)彼此連接的狀態(tài)下進(jìn)行攝像。當(dāng)被攝體比預(yù)定的明亮度更暗時(shí)，在FD24(η)與FD24(n-l)未相互連接的狀態(tài)下進(jìn)行攝像。順便提及地，在固體攝像器件11中，輸出電路15基于從由像素單元12輸出的信號(hào)獲得的圖像信號(hào)來(lái)判定被攝體的明亮度，并且將判定結(jié)果報(bào)告給控制電路16。然后，控制電路16對(duì)垂直驅(qū)動(dòng)電路13進(jìn)行是否將FD24(n)與FD24(n_l)彼此連接起來(lái)的控制。
下面將參照?qǐng)D3A和圖3B來(lái)說(shuō)明在具有圖2所示像素單元12的固體攝像器件11中當(dāng)讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第一驅(qū)動(dòng)例。圖3Α示出了在被攝體較暗的情況下當(dāng)讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的驅(qū)動(dòng)時(shí)序。圖3Β示出了在被攝體明亮的情況下當(dāng)讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的驅(qū)動(dòng)時(shí)序。如圖3Α中所示，在被攝體較暗的情況下，驅(qū)動(dòng)操作是在連接信號(hào)Cnt (η)保持為關(guān)閉的狀態(tài)下進(jìn)行的。首先，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的開(kāi)始時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel (η)。因此，放大晶體管25 (η)經(jīng)由選擇晶體管26 (η)而被連接至垂直信號(hào)線31，并且放大晶體管25 (η)開(kāi)始輸出與FD24(n)的電位對(duì)應(yīng)的信號(hào)。接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13通過(guò)輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的復(fù)位脈沖來(lái)對(duì)FD24(n)進(jìn)行復(fù)位。在FD24(n)被復(fù)位后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為復(fù)位電平信號(hào)。此后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的傳輸脈沖。于是,PD22 (η)中所生成的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23(η)被傳輸至FD24(n)。在將電荷從Η)22(η)傳輸至FD24(n)之后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)，即在該電荷傳輸操作之后與FD24(n)的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)。列處理電路14通過(guò)計(jì)算復(fù)位電平信號(hào)和在該電荷傳輸操作之后與FD24(n)的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)之間的差分,獲得與從PD22 (η)傳輸至FD24(n)的電荷對(duì)應(yīng)的電壓的圖像信號(hào)。然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的結(jié)束時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉選擇信號(hào) Sel (η)。因此，在被攝體較暗的情況下，從Η)22 (η)傳輸過(guò)來(lái)的電荷僅僅是由FD24 (η)的電容(即，比通過(guò)將FD24(n)和FD24(n-l)各自的電容加在一起而獲得的電容低的電容)來(lái)處理的。如上所述，在低電容的FD的情況下，在利用該FD將電荷轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益增大。因此，可以說(shuō)在被攝體較暗的情況下，攝像是以高增益進(jìn)行的。然后，在讀出了像素21 (η)的信號(hào)之后，同樣地讀出像素21 (n+1)的信號(hào)，并且繼續(xù)對(duì)下一行中的像素讀出信號(hào)。順便提及地，通過(guò)在該信號(hào)讀出操作之后的電子快門操作，對(duì)在Η)22(η)將電荷傳輸至FD24(n)之后殘留于Η)22(η)中的電荷進(jìn)行復(fù)位。另一方面，如圖3Β中所示，在被攝體明亮的情況下，連接信號(hào)Cnt (η)在與選擇信號(hào)Sel (η)處于開(kāi)啟狀態(tài)的期間大體上相同的期間內(nèi)處于開(kāi)啟狀態(tài)。首先，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的開(kāi)始時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel (η)和連接信號(hào)Cnt (η)。于是，F(xiàn)D24(n)和FD24(n_l)通過(guò)連接晶體管28(n)而被彼此連接起來(lái)。因此，在此情況下，放大晶體管25 (η)開(kāi)始輸出與通過(guò)將FD24(n)的電容和FD24(η-1)的電容加在一起而獲得的電容的電位相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13通過(guò)輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst(n)的復(fù)位脈沖，將FD24(η)和FD24(n-l)復(fù)位。在FD24(n)和FD24(n_l)被復(fù)位之后，列處理電路14獲得由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為復(fù)位電平信號(hào)。然后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的傳輸脈沖。于是,PD22 (η)中所生成的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23(η)被傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)。因此，利用通過(guò)將FD24(n)的電容和FD24(n-l)的電容加在一起而獲得的電容，來(lái)儲(chǔ)存Η)22 (η)中所生成的電荷。在將電荷從Η)22(η)傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)之后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)，即在該電荷傳輸操作之后與FD24(n)和FD24(n-l)的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)。列處理電路14通過(guò)計(jì)算復(fù)位電平信號(hào)和在該電荷傳輸操作之后與FD24 (η)和FD24 (η-1)的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)之間的差分，獲得與從Η)22 (η)傳輸至FD24(n)和FD24(n-l)的電荷對(duì)應(yīng)的電壓的圖像信號(hào)。
然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的結(jié)束時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉選擇信號(hào)Sel (η)和連接信號(hào)Cnt (η)。因此，在被攝體明亮的情況下，從Η)22 (η)傳輸過(guò)來(lái)的電荷是由通過(guò)將FD24 (η)的電容和FD24(n-l)的電容加在一起而獲得的電容(即，比僅利用FD24 (η)的電容時(shí)高的電容)來(lái)處理的。如上所述，在高電容的FD的情況下，在利用這些FD將電荷轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益降低。因此，可以說(shuō)在被攝體明亮的情況下，攝像是以低增益進(jìn)行的。如上所述，根據(jù)作為攝像對(duì)象的被攝體的明亮度，固體攝像器件11在被攝體較暗的情況下以FD24(n)與FD24(n-l)相互斷開(kāi)連接的狀態(tài)進(jìn)行攝像，而在被攝體明亮的情況下以FD24(n)與FD24(n-l)相互連接的狀態(tài)進(jìn)行攝像。因此，例如，在被攝體較暗的情況下，能夠增大當(dāng)電荷在FD24 (η)中被轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益，并且能夠增大圖像信號(hào)的S/N。也就是說(shuō)，在電荷被轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益較低的情況下，需要在后續(xù)階段中的列處理電路14中將圖像信號(hào)放大。此時(shí)，因選擇晶體管26 (η)而導(dǎo)致的噪聲被放大。另一方面，在電荷被轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的高增益能夠抑制由后續(xù)階段中的電路使噪聲放大的不良影響。因此，在被攝體較暗的情況下，提高了從固體攝像器件11輸出的圖像信號(hào)的S/N。此外，在此情況下，能夠降低列處理電路14的能耗。另一方面,例如，在被攝體明亮的情況下，能夠利用彼此連接起來(lái)的FD24(n)和FD24(n-l)的高電容來(lái)處理從Η)22 (η)傳輸過(guò)來(lái)的電荷，從而增大了飽和電子數(shù)，并且能夠獲得更明亮的圖像。也就是說(shuō)，能夠加寬圖像信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。因此，固體攝像器件11能夠獲得低照度下S/N良好并且具有寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像信號(hào)。此外，與上述專利文獻(xiàn)I的固體攝像元件不同的是，F(xiàn)D不是由兩個(gè)電容形成的，從而能夠避免FD的面積增大。因此，能夠防止H)的靈敏度和飽和電荷量的降低。另外，在本驅(qū)動(dòng)例中，首先讀出復(fù)位電平，稍后讀出在電荷傳輸操作之后的電平，從而能夠更準(zhǔn)確地獲得從PD22 (η)傳輸?shù)碾姾?。在此情況下，關(guān)于復(fù)位晶體管27 (η)，期望用升高的電壓來(lái)向復(fù)位晶體管27 (η)的柵極施加高電平，使得能夠?qū)D24(n)復(fù)位至電源電壓Vdd。另外，可以采用耗盡型(depletion type)作為復(fù)位晶體管27 (η)。另外，關(guān)于連接晶體管28 (η)，期望用升高的電壓來(lái)向連接晶體管28 (η)的柵極施加高電平，使得即使在有電源電壓Vdd的情況下也能使FD24(n)與FD24(n_l)導(dǎo)通。另外，可以采用耗盡型作為連接晶體管28 (η)。順便提及地，已經(jīng)說(shuō)明的是其中將FD24(n)和FD24(n_l)這兩者通過(guò)連接晶體管28 (η)彼此連接的示例。然而，可以根據(jù)Η)22(η)的飽和電荷量使三個(gè)以上的FD24相互連接。例如，當(dāng)Η)22(η)的飽和電荷量大約為FD24(n)所能儲(chǔ)存的電荷量的三倍時(shí)，可以通過(guò)連接晶體管28(n-l)進(jìn)一步連接第(n-2)行中的像素(未圖示)所含的FD。在此情況下，從PD22 (η)傳輸?shù)碾姾杀粌?chǔ)存在像素21 (η)所含的FD、像素21 (η-1)所含的FD和第(η_2)行中的像素所含的FD中。此外，在FD24(n)與第(n+1)行中的像素(未圖示)所含的FD通過(guò)連接晶體管
28(n+1)彼此相連的狀態(tài)下，可以通過(guò)FD24(n)與第(n+1)行中的像素所含的FD的組合來(lái)儲(chǔ)存從Η)22(η)傳輸?shù)碾姾?。然而，假定?dāng)儲(chǔ)存于第(n+1)行中的像素(在該像素中電荷將會(huì)緊跟在Η)22(η)之后被讀出)的FD處的電荷超過(guò)飽和電荷量時(shí)，電荷會(huì)從第(n+1)行中 的像素的H)溢出至FD。如果電荷從第(n+1)行中的像素的H)溢出，那么通過(guò)FD24(n)與第(n+1)行中的像素所含的FD的組合就不能準(zhǔn)確地讀出由第(n+1)行中的像素的H)所生成的電荷。另一方面，PD22(n-l)的電荷在緊接于Η)22 (η)之前被讀出，因此Η)22 (η_1)剛被排空。于是，當(dāng)以FD24(n)和FD24(n-l)的組合來(lái)讀取Η)22(η)中所生成的電荷時(shí)，從PD22(n-l)溢出電荷的可能性較小。也就是說(shuō)，當(dāng)采用FD24(n)和FD24(n_l)的組合時(shí)，能夠比當(dāng)采用FD24(n)和第(n+1)行中的像素的FD的組合時(shí)更加準(zhǔn)確地讀取Η)22 (η)中所生成的電荷。順便提及地，圖3Β中所示的開(kāi)啟連接信號(hào)Cnt(n)的時(shí)刻可以與開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel(n)的時(shí)刻不同。對(duì)于連接信號(hào)Cnt(n)而言，至少在關(guān)閉用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的復(fù)位脈沖的時(shí)刻之前被置于開(kāi)啟狀態(tài)就足夠了。另外，關(guān)閉連接信號(hào)Cnt (η)的時(shí)刻可以與關(guān)閉選擇信號(hào)Sel (η)的時(shí)刻不同。對(duì)于連接信號(hào)Cnt(n)而言，在會(huì)影響下一步的信號(hào)讀出過(guò)程之前被關(guān)閉就足夠了。下面將參照?qǐng)D4來(lái)說(shuō)明在具有圖2中所示像素單元12的固體攝像器件11中當(dāng)讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第二驅(qū)動(dòng)例。首先，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的開(kāi)始時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel (η)。因此，放大晶體管25 (η)經(jīng)由選擇晶體管26 (η)被連接至垂直信號(hào)線31，并且放大晶體管25 (η)開(kāi)始輸出與FD24(n)的電位對(duì)應(yīng)的信號(hào)。接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13通過(guò)輸出用來(lái)開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的第一復(fù)位脈沖對(duì)FD24(n)進(jìn)行復(fù)位。在FD24(n)被復(fù)位后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為第一復(fù)位電平信號(hào)。此后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第一傳輸脈沖。于是，PD22 (η)中所生成的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23 (η)被傳輸至FD24(n)。此時(shí)，當(dāng)存在大量的光并且Η)22(η)中累積有大量電荷時(shí)，根據(jù)FD24(η)的電容而在Η)22(η)中殘留有電荷。在電荷從Η)22 (η)被傳輸至FD24 (η)之后，列處理電路14獲得在該電荷傳輸操作之后與FD24(n)的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)。列處理電路14通過(guò)計(jì)算第一復(fù)位電平信號(hào)與在該電荷傳輸操作之后跟FD24(n)的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)之間的差分,獲得與從Η)22 (η)傳輸至FD24(n)的電荷對(duì)應(yīng)的電壓的圖像信號(hào)。該圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)于僅被FD24(n)的電容(低電容)轉(zhuǎn)換為電壓的電荷，并且因此該圖像信號(hào)是通過(guò)以高增益拍攝低照度部分而獲得的圖像信號(hào)(下文中視情況將會(huì)稱之為低照度信號(hào))。由于在電荷被轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的高增益，因此該低照度信號(hào)是低噪聲圖像信號(hào)。然后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟連接信號(hào)Cnt (η)。于是，F(xiàn)D24 (η)和FD24(n_l)經(jīng)由連接晶體管28 (η)彼此連接起來(lái)。因此，在此情況下，放大晶體管25 (η)開(kāi)始輸出與通過(guò)將FD24(n)的電容和FD24(n-l)的電容加在一起而獲得的高電容的電位相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13通過(guò)輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的第二復(fù)位脈沖將FD24(η)和FD24(n-l)復(fù)位。在FD24(n)和FD24(n_l)被復(fù)位之后，列處理電路14獲得由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為第二復(fù)位電平信號(hào)。
然后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第二傳輸脈沖。此時(shí),在根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)殘留于Η)22 (η)中的電荷就經(jīng)由傳輸晶體管23 (η)被傳輸至FD24(n)和FD24(n-l)。也就是說(shuō)，當(dāng)存在大量的光并且在根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)有電荷殘留于Η)22(η)中時(shí)，該電荷從Η)22(η)被傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)。列處理電路14計(jì)算第二復(fù)位電平信號(hào)和與在根據(jù)第二傳輸脈沖將電荷從PD22 (η)傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)之后的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)之間的差分。于是，列處理電路14獲得了圖像信號(hào)，該圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)于在根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)殘留于PD22 (η)中的電荷。該圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)于被彼此連接起來(lái)的FD24 (η)和FD24(n_l)的高電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷，因此該圖像信號(hào)是通過(guò)以低增益拍攝高照度部分而獲得的圖像信號(hào)(下文中視情況將會(huì)稱之為高照度信號(hào))。該高照度信號(hào)對(duì)應(yīng)于由高電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷，因此是具有寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像信號(hào)。然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的結(jié)束時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉選擇信號(hào)Sel (η)和連接信號(hào)Cnt (η)。因此，在讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第二驅(qū)動(dòng)例中，列處理電路14獲得了兩種圖像信號(hào)，即低照度信號(hào)和高照度信號(hào)，并且將該兩種圖像信號(hào)輸出至輸出電路15。例如，當(dāng)?shù)驼斩刃盘?hào)小于預(yù)定的規(guī)定值時(shí)，輸出電路15輸出低照度信號(hào)作為圖像信號(hào)。另一方面，當(dāng)?shù)驼斩刃盘?hào)等于或大于上述預(yù)定的規(guī)定值時(shí)，輸出電路15使低照度信號(hào)的增益與高照度信號(hào)的增益相同，然后將低照度信號(hào)與高照度信號(hào)加在一起，并輸出所獲得的結(jié)果作為與Η)22(η)中所生成的總電荷相對(duì)應(yīng)的電壓的圖像信號(hào)。因此，固體攝像器件11能夠獲得具有寬動(dòng)態(tài)范圍并且低照度下S/N良好的圖像信號(hào)。下面將參照?qǐng)D5來(lái)說(shuō)明在具有圖2所示像素單元12的固體攝像器件11中當(dāng)讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第三驅(qū)動(dòng)例。首先，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的開(kāi)始時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel (η)和連接信號(hào)Cnt (η)。因此，F(xiàn)D24(n)和FD24(n_l)經(jīng)由連接晶體管28 (η)被彼此連接起來(lái)。因此，在此情況下，放大晶體管25 (η)開(kāi)始輸出與通過(guò)將FD24(n)的電容和FD24(n-l)的電容加在一起而獲得的高電容的電位相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。接著，在連接信號(hào)Cnt (η)處于開(kāi)啟的狀態(tài)下，垂直驅(qū)動(dòng)電路13通過(guò)輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的復(fù)位脈沖將FD24(n)和FD24(n_l)復(fù)位。在FD24(n)和FD24(n_l)被復(fù)位之后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為復(fù)位電平信號(hào)。在列處理電路14獲取復(fù)位電平信號(hào)之后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉連接信號(hào)Cnt (η)。此后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第一傳輸脈沖。于是，PD22 (η)中所生成的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23 (η)被傳輸至FD24(n)。此時(shí)，當(dāng)存在大量的光并且Η)22(η)中累積有大量電荷時(shí)，根據(jù)FD24(η)的電容而在Η)22(η)中殘留有電荷。在電荷從Η)22 (η)被傳輸至FD24 (η)之后，列處理電路14獲得在該電荷傳輸操作之后與FD24(n)的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)。列處理電路14通過(guò)計(jì)算復(fù)位電平信號(hào)與在該電荷傳輸操作之后對(duì)應(yīng)于FD24(n)的電位的電平信號(hào)之間的差分,獲得了低照度信號(hào)，該低照度信號(hào)是通過(guò)以高增益拍攝低照度部分而獲得的圖像信號(hào)。然后，在通過(guò)開(kāi)啟連接信號(hào)Cnt (η)而將FD24(n)和FD24(n_l)彼此連接的狀態(tài)下，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第二傳輸脈沖。于是，在根據(jù)第一 傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)殘留于FO22 (η)中的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23 (η)被傳輸至FD24(n)和FD24(n-l)。這時(shí),在根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)被傳輸至FD24 (η)的電荷以及在根據(jù)第二傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)被傳輸至FD24(η)和FD24(n-l)的電荷被加在一起，并儲(chǔ)存在FD24(n)和FD24(n-l)中。也就是說(shuō)，PD22 (η)中所生成的總電荷以分配給FD24 (η)和FD24(n-l)的狀態(tài)被儲(chǔ)存。之后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉連接信號(hào)Cnt (η)。FD24(n)儲(chǔ)存著TO22 (η)中所生成的總電荷的一半。也就是說(shuō)，當(dāng)FD24(n)將Η)22(η)中所生成的電荷轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益實(shí)質(zhì)上變?yōu)?/2。列處理電路14獲取具有與FD24 (η)的電位(其對(duì)應(yīng)于作為Η)22 (η)中所生成的總電荷的一半的電荷)對(duì)應(yīng)的電平的信號(hào)，并且計(jì)算該信號(hào)與復(fù)位電平信號(hào)之間的差分。列處理電路14由此獲得高照度信號(hào)，該高照度信號(hào)是通過(guò)以低增益拍攝高照度部分而獲得的圖像信號(hào)。然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的結(jié)束時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉選擇信號(hào) Sel (η)。因此，在讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第三驅(qū)動(dòng)例中，列處理電路14獲得了兩種圖像信號(hào)，即低照度信號(hào)和高照度信號(hào)，并且將這兩種圖像信號(hào)輸出至輸出電路15。例如，當(dāng)?shù)驼斩刃盘?hào)小于預(yù)定的規(guī)定值時(shí)，輸出電路15輸出低照度信號(hào)作為圖像信號(hào)。另一方面，當(dāng)?shù)驼斩刃盘?hào)等于或大于上述預(yù)定的規(guī)定值時(shí)，輸出電路15輸出高照度信號(hào)作為圖像信號(hào)。在第三驅(qū)動(dòng)不例中，根據(jù)第一傳輸脈沖而被傳輸至FD24(η)的電荷與根據(jù)第二傳輸脈沖而被傳輸至FD24(n)和FD24(n-l)的電荷在根據(jù)第二傳輸脈沖進(jìn)行電荷傳輸時(shí)被加在一起。因此，在第三驅(qū)動(dòng)例中，與第二驅(qū)動(dòng)例不同的是，低照度信號(hào)與高照度信號(hào)未被加在一起。另外，由于高照度信號(hào)是與作為Η)22 (η)中所生成的總電荷的一半的電荷相對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)，所以高照度信號(hào)在輸出電路15中被放大兩倍后再被輸出。因此，固體攝像器件11能夠獲得具有寬動(dòng)態(tài)范圍并且低照度下S/N良好的圖像信號(hào)。下面將參照?qǐng)D6來(lái)說(shuō)明在具有圖2所示像素單元12的固體攝像器件11中當(dāng)讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第四驅(qū)動(dòng)例。在第四驅(qū)動(dòng)例中，與參照?qǐng)D5說(shuō)明的第三驅(qū)動(dòng)例中一樣，開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel (η)和連接信號(hào)Cnt (η)，并且在連接信號(hào)Cnt (η)被開(kāi)啟的狀態(tài)下開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)。然后，關(guān)閉連接信號(hào)Cnt (η),并且輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第一傳輸脈沖。列處理電路14由此獲得低照度信號(hào)。然后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13再次開(kāi)啟連接信號(hào)Cnt (η)，使得FD24(n)和FD24(n_l)經(jīng)由連接晶體管28(n)而被彼此連接，并且此后，輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf(n)的第二傳輸脈沖。于是，在根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)殘留于FO22 (η)中的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23 (η)被傳輸至 FD24 (η)和 FD24 (η-1)。此時(shí)，在根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)被傳輸至FD24 (η)的電荷以及在根據(jù)第二傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)被傳輸至FD24(η)和FD24(n-l)的電荷被加在一起，并儲(chǔ)存在FD24(η)和FD24(n-l)中。然后，從放大晶體管25 (η)輸出與將電荷從Η)22 (η)傳輸至FD24(n)和 FD24(n-l)之后的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)，并且列處理電路14獲得該電平信號(hào)。此后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13在連接信號(hào)Cnt (η)保持開(kāi)啟的狀態(tài)下(也就是說(shuō)，在FD24(n)與FD24(n-l)相互連接的狀態(tài)下)輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的第二復(fù)位信號(hào)。于是，F(xiàn)D24(n)和FD24(n-l)被復(fù)位，并且列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為第二復(fù)位電平信號(hào)。該第二復(fù)位電平信號(hào)表示了在FD24(n)與FD24(n-l)相互連接的狀態(tài)下的復(fù)位電平。列處理電路14計(jì)算第二復(fù)位電平信號(hào)與跟根據(jù)第二傳輸脈沖將電荷從TO22 (η)傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)之后的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)之間的差分。列處理電路14由此獲得了高照度信號(hào)，該高照度信號(hào)是通過(guò)以低增益拍攝高照度部分而獲得的圖像信號(hào)。然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的結(jié)束時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉選擇信號(hào)Sel (η)和連接信號(hào)Cnt (η)。因此，在讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第四驅(qū)動(dòng)例中，列處理電路14獲得了兩種圖像信號(hào)，即低照度信號(hào)和高照度信號(hào)，并且將這兩種圖像信號(hào)輸出至輸出電路15。例如，當(dāng)?shù)驼斩刃盘?hào)小于預(yù)定的規(guī)定值時(shí)，輸出電路15輸出低照度信號(hào)作為圖像信號(hào)。另一方面，當(dāng)?shù)驼斩刃盘?hào)等于或大于上述預(yù)定的規(guī)定值時(shí)，輸出電路15輸出高照度信號(hào)作為圖像信號(hào)。因此，固體攝像器件11能夠獲得具有寬動(dòng)態(tài)范圍并且低照度下S/N良好的圖像信號(hào)。順便提及地，與第三驅(qū)動(dòng)例不同的是，第四驅(qū)動(dòng)例能夠消除當(dāng)連接晶體管28被關(guān)斷時(shí)由溝道電荷分布導(dǎo)致的分布噪聲對(duì)高照度信號(hào)的影響。然而，在第四驅(qū)動(dòng)例中，高照度信號(hào)受到了由根據(jù)第二復(fù)位脈沖進(jìn)行的復(fù)位操作導(dǎo)致的復(fù)位噪聲的影響。下面將參照?qǐng)D7來(lái)說(shuō)明在具有圖2所示像素單元12的固體攝像器件11中當(dāng)讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第五驅(qū)動(dòng)例。首先，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的開(kāi)始時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel (η)和連接信號(hào)Cnt (η)。于是，放大晶體管25 (η)經(jīng)由選擇晶體管26 (η)連接至垂直信號(hào)線31，并且放大晶體管25 (η)開(kāi)始輸出與FD24(n)和FD24(n_l)的電位對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
接著，在連接信號(hào)Cnt (η)開(kāi)啟的狀態(tài)下，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的復(fù)位脈沖將FD24(n)和FD24(n_l)復(fù)位。在FD24(n)和FD24(n_l)被復(fù)位之后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為第一復(fù)位電平信號(hào)。該第一復(fù)位電平信號(hào)表不在FD24(η)與FD24(n-l)彼此連接的狀態(tài)下的復(fù)位電平。在列處理電路14獲得第一復(fù)位電平信號(hào)之后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉連接信號(hào)Cnt (η)。列處理電路14獲取與FD24(n)的電位對(duì)應(yīng)的信號(hào)作為第二復(fù)位電平信號(hào)。該第二復(fù)位電平信號(hào)表示與FD24(n-l)斷開(kāi)連接的FD24(n)的復(fù)位電平。此后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第一傳輸脈沖。于是，PD22 (η)中所生成的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23 (η)被傳輸至FD24(n)。在此時(shí)，當(dāng)存在大量的光并且Η)22(η)中累積有大量電荷時(shí)，電荷根據(jù)FD24(η)的電容而在Η)22(η)中殘留有電荷。
在電荷被傳輸至FD24(n)之后，從放大晶體管25 (η)輸出與將電荷從Η)22 (η)傳輸至FD24(n)之后的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)，并且該電平信號(hào)被列處理電路14獲取。列處理電路14通過(guò)計(jì)算第二復(fù)位電平信號(hào)與跟電荷從TO22 (η)被傳輸至FD24(n)之后的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)之間的差分，獲得了低照度信號(hào)，該低照度信號(hào)是通過(guò)以高增益拍攝低照度部分而獲得的圖像信號(hào)。接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13再次開(kāi)啟連接信號(hào)Cnt (η)，并且在FD24(η)和FD24(n_l)彼此連接的狀態(tài)下輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第二傳輸脈沖。于是，在FD24(n)與FD24(n-l)經(jīng)由連接晶體管28 (η)彼此連接的狀態(tài)下，在根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)殘留于Η)22(η)中的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23(n)被傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)。在此時(shí)，根據(jù)第一傳輸脈沖而傳輸至FD24 (η)的電荷和根據(jù)第二傳輸脈沖而傳輸至FD24 (η)及FD24(n-l)的電荷被加在一起，并且Η)22 (η)中所生成的總電荷被儲(chǔ)存在FD24(n)及FD24(n-l)中。列處理電路14計(jì)算第一復(fù)位電平信號(hào)與跟根據(jù)第二傳輸脈沖將電荷從TO22 (η)傳輸至FD24(n)及FD24(n-l)之后的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)之間的差分。由此，列處理電路14獲得高照度信號(hào)，該高照度信號(hào)是通過(guò)以低增益拍攝高照度部分而獲得的圖像信號(hào)。然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的結(jié)束時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉選擇信號(hào)Sel (η)和連接信號(hào)Cnt (η)。因此，在讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第五驅(qū)動(dòng)例中，列處理電路14獲得了兩種圖像信號(hào)，即低照度信號(hào)和高照度信號(hào)，并且將這兩種圖像信號(hào)輸出至輸出電路15。例如，當(dāng)?shù)驼斩刃盘?hào)小于預(yù)定的規(guī)定值時(shí)，輸出電路15輸出低照度信號(hào)作為圖像信號(hào)。另一方面，當(dāng)?shù)驼斩刃盘?hào)等于或大于上述預(yù)定的規(guī)定值時(shí)，輸出電路15輸出高照度信號(hào)作為圖像信號(hào)。因此，固體攝像器件11能夠獲得具有寬動(dòng)態(tài)范圍并且低照度下S/N良好的圖像信號(hào)。另外，第五驅(qū)動(dòng)例能夠消除如上所述的分布噪聲和復(fù)位噪聲的影響。圖8是示出了作為圖I中的像素單元12的第二結(jié)構(gòu)示例的像素單元12Α的電路圖。如圖8中所示，像素單元12Α與圖2中的像素單元12的不同之處在于像素單元12Α具有對(duì)應(yīng)于每一列像素21而設(shè)置的兩條垂直信號(hào)線31-1和31-2。順便提及地，像素21 (η)和像素21(η-1)具有與圖2中的像素21 (η)和像素21(η_1)相同的結(jié)構(gòu)，因此將省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。在像素單元12Α中，例如，偶數(shù)行的像素21與垂直信號(hào)線31_1連接，而奇數(shù)行的像素21與垂直信號(hào)線31-2連接。在圖8的示例中，像素21 (η-i)與垂直信號(hào)線31_1連接，像素21 (η)與垂直信號(hào)線31-2連接。下面將參照?qǐng)D9來(lái)說(shuō)明在具有圖8所示像素單元12Α的固體攝像器件11中當(dāng)讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第六驅(qū)動(dòng)例。在第六驅(qū)動(dòng)例中，偶數(shù)行中的像素21 (η)的信號(hào)的讀出時(shí)序以及奇數(shù)行中的像素21(η+1)的信號(hào)的讀出時(shí)序分別與第二驅(qū)動(dòng)例(圖4)中的讀出時(shí)序相同。但是，在第六驅(qū)動(dòng)例中，偶數(shù)行中的像素21 (η)的信號(hào)的讀出時(shí)序的操作期間的一半與奇數(shù)行中的像素21(η+1)的信號(hào)的讀出時(shí)序的操作期間的一半重合。
具體地，在第二驅(qū)動(dòng)例(圖4)中，在操作期間的前半期間中讀出與被FD24(n)的電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷對(duì)應(yīng)的低照度信號(hào)，并且在操作期間的后半期間中讀出與被FD24(n)和FD24(n-l)的電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷對(duì)應(yīng)的高照度信號(hào)。因此，在第六驅(qū)動(dòng)例中，例如，在第η行中的像素21 (η)的操作期間的前半期間內(nèi)經(jīng)由垂直信號(hào)線31-2讀出低照度信號(hào)，該低照度信號(hào)對(duì)應(yīng)于被FD24(n)的電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷。與該操作并行地，在第(η-i)行中的像素21(n-l)的操作期間的后半期間內(nèi)經(jīng)由垂直信號(hào)線31-1讀出高照度信號(hào)，該高照度信號(hào)對(duì)應(yīng)于被通過(guò)將FD24(n-l)和FD24(n_2)彼此連接而獲得的電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷。然后，在第(η)行中的像素21 (η)的操作期間的后半期間內(nèi)經(jīng)由垂直信號(hào)線31_2讀出高照度信號(hào)，該高照度信號(hào)對(duì)應(yīng)于被通過(guò)將FD24(n)和FD24(n-l)彼此連接而獲得的電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷。與該操作并行地，在第(n+1)行中的像素21(n+l)的操作期間的前半期間內(nèi)經(jīng)由垂直信號(hào)線31-1讀出低照度信號(hào)，該低照度信號(hào)對(duì)應(yīng)于被FD24(n+1)的電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷。然后，在第(n+1)行中的像素21(n+l)的操作期間的后半期間內(nèi)經(jīng)由垂直信號(hào)線31-1讀出高照度信號(hào)，該高照度信號(hào)對(duì)應(yīng)于被通過(guò)將FD24(n+1)和FD24(n)彼此連接而獲得的電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷。與該操作并行地，在第(n+2)行中的像素21(n+2)的操作期間的前半期間內(nèi)經(jīng)由垂直信號(hào)線31-2讀出低照度信號(hào)，該低照度信號(hào)對(duì)應(yīng)于被FD24(n+2)的電容轉(zhuǎn)換為電壓的電荷。因此，在讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第六驅(qū)動(dòng)例中，與例如前面的第二驅(qū)動(dòng)例一樣，能夠獲得具有寬動(dòng)態(tài)范圍并且低照度下S/N良好的圖像信號(hào)。此外，在第六驅(qū)動(dòng)例中，利用兩條垂直信號(hào)線31-1和31-2使兩行中的像素21的讀出操作相互并行地進(jìn)行，由此能夠?qū)⑾袼匦盘?hào)的讀出速度提高大約兩倍。下面將參照?qǐng)D10來(lái)說(shuō)明在具有圖8所示像素單元12Α的固體攝像器件11中當(dāng)讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第七驅(qū)動(dòng)例。首先，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的開(kāi)始時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel(n)和選擇信號(hào)Sel(n-l)。垂直驅(qū)動(dòng)電路13還通過(guò)利用連接信號(hào)Cnt (η)向連接晶體管28 (η)的柵極施加中間電壓(例如IV)來(lái)控制連接晶體管28 (η)，從而使其處于半開(kāi)啟狀態(tài)。于是，F(xiàn)D24(η)和24(η-1)在FD24(n)與FD24(n_l)之間設(shè)置有位壘(potentialbarrier)的情況下彼此連接。接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13通過(guò)輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)和復(fù)位信號(hào)Rst (η_1)的復(fù)位脈沖將FD24(n)和FD24(n-l)復(fù)位。在FD24(n)和FD24(n_l)被復(fù)位之后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31-2的信號(hào)作為FD24 (η)的復(fù)位電平信號(hào)。另外，此時(shí)，列處理電路14獲取由放大晶體管25(η-1)輸出至垂直信號(hào)線31-1的信號(hào)作為FD24(n-l)的復(fù)位電平信號(hào)。此后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第一傳輸脈沖。由此，PD22 (η)中所生成的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23(η)被傳輸至 FD24(n)。在此時(shí)，當(dāng)存在少量的光時(shí)，PD22(n)中所生成的電荷僅保留在FD24(η)中。另一方面，當(dāng)存在大量的光并且PD22 (η)中累積有大量電荷時(shí)，電荷溢出連接晶體管28 (η)處的位壘，并且從FD24 (η)溢出至FD24 (η-i)，從而使得電荷也儲(chǔ)存在FD24 (η-1)中。在從Η)22(η)傳輸電荷之后，列處理電路14經(jīng)由垂直信號(hào)線31_2獲得在該電荷傳輸操作之后與FD24(n)的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)。與此同時(shí)，列處理電路14經(jīng)由垂直信號(hào)線31-1獲得在該電荷傳輸操作之后與FD24(n-l)的電位對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)。列處理電路14通過(guò)計(jì)算FD24(n)的復(fù)位電平信號(hào)與在上述電荷傳輸操作之后對(duì)應(yīng)于FD24(n)的電位的電平信號(hào)之間的差分，獲得了低照度信號(hào)，該低照度信號(hào)是通過(guò)以高增益拍攝低照度部分而獲得的圖像信號(hào)。另外，列處理電路14通過(guò)計(jì)算FD24(n-l)的復(fù)位電平信號(hào)與在上述電荷傳輸操作之后對(duì)應(yīng)于FD24(n-l)的電位的電平信號(hào)之間的差分并且將該差分加至所述低照度信號(hào)上，獲得了高照度信號(hào)，該高照度信號(hào)是通過(guò)以低增益拍攝高照度部分而獲得的圖像信號(hào)。然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η)的信號(hào)讀出的結(jié)束時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉選擇信號(hào)Sel (η)、選擇信號(hào)Sel (η-1)和連接信號(hào)Cnt (η)。因此，在讀出像素21 (η)的信號(hào)時(shí)的第七驅(qū)動(dòng)例中，能夠獲得具有寬動(dòng)態(tài)范圍并且低照度下S/N良好的圖像信號(hào)。此外，在第七驅(qū)動(dòng)例中，利用兩條垂直信號(hào)線31-1和31-2來(lái)同時(shí)進(jìn)行像素21的讀出操作，由此能夠使像素信號(hào)的讀出速度比例如第二驅(qū)動(dòng)例提高大約兩倍。圖11是示出了作為圖I中的像素單元12的第三結(jié)構(gòu)示例的像素單元12Β的電路圖。在圖I中的像素單元12中，一列中的所有FD24都通過(guò)連接晶體管28相互連接。如圖11中所示,在像素單元12Β中，在由兩個(gè)像素21組成的每個(gè)單元中，F(xiàn)D24通過(guò)連接晶體管28彼此連接。像素21 (η) ’和像素21 (η-i) ’具有這樣的結(jié)構(gòu)其中，像素21 (η) ’的FD24(n)與像素21(n-l)’的FD24(n-l)通過(guò)連接晶體管28 (η)和連接晶體管28 (η_1)彼此連接。另夕卜，復(fù)位晶體管27 (η)與連接晶體管28(η)的共用節(jié)點(diǎn)相連接。這能夠減少與FD24 (η)及FD24(n-l)的節(jié)點(diǎn)相連接的晶體管的數(shù)量，并且能夠減小一個(gè)FD24(n)的電容。另外，當(dāng)FD24 (η)和FD24(n-l)彼此連接時(shí)，F(xiàn)D24 (η)和FD24(n_l)是通過(guò)兩個(gè)連接晶體管28 (η)和28(η-1)相連的。因此，能夠增大連接時(shí)的電容。下面將參照?qǐng)D12來(lái)說(shuō)明在具有圖11所示像素單元12Β的固體攝像器件11中當(dāng)讀出像素21 (η) ’和像素21 (η-i) ’的信號(hào)時(shí)的第八驅(qū)動(dòng)例。
首先，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η) ’的信號(hào)讀出的開(kāi)始時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel (η)。于是，放大晶體管25 (η)經(jīng)由選擇晶體管26 (η)與垂直信號(hào)線31相連，并且放大晶體管25(η)開(kāi)始輸出對(duì)應(yīng)于FD24(n)的電位的信號(hào)。接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13通過(guò)輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的第一復(fù)位脈沖并且輸出用于開(kāi)啟連接信號(hào)Cnt (η)的脈沖將FD24(n)復(fù)位。此后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為第一復(fù)位電平信號(hào)。該第一復(fù)位電平信號(hào)表示FD24(n)的在與FD24(n-l)斷開(kāi)連接的狀態(tài)下的復(fù)位電平。在列處理電路14獲得第一復(fù)位電平信號(hào)之后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第一傳輸脈沖。于是，PD22(n)中所生成的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23 (η)被傳輸至FD24 (η)。在此時(shí)，當(dāng)存在大量的光并且Η)22 (η)中累積有大量電荷時(shí)，根據(jù)FD24 (η)的電容而在Η)22(η)中殘留有電荷。在電荷被傳輸至FD24(n)之后,從放大晶體管25 (η)輸出與根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)被傳輸至FD24(n)的電荷相對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)，并且該電平信號(hào)被列處理電路14獲得。列處理電路14通過(guò)計(jì)算第一復(fù)位電平信號(hào)與根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷之后對(duì)應(yīng)于FD24(n)的電位的電平信號(hào)之間的差分，獲得了低照度信號(hào)作為像素21(n)’的圖像信號(hào)，該圖像信號(hào)是通過(guò)以高增益拍攝低照度部分而獲得的。接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟連接信號(hào)Cnt (η)和連接信號(hào)Cnt (η_1)，并且輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的第二復(fù)位脈沖。然后，當(dāng)FD24(n)和FD24(n_l)在相互連接的狀態(tài)下被復(fù)位之后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為第二復(fù)位電平號(hào)。此后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η)的第二傳輸脈沖。在此時(shí)，在根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)殘留于FO22 (η)中的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23 (η)被傳輸至 FD24(n)和FD24(n-l)。也就是說(shuō)，當(dāng)存在大量的光并且在根據(jù)第一傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)在PD22 (η)中殘留有電荷時(shí)，該電荷從Η)22 (η)被傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)。列處理電路14計(jì)算第二復(fù)位電平信號(hào)與對(duì)應(yīng)于根據(jù)第二傳輸脈沖將電荷從PD22 (η)傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)之后的電位的電平信號(hào)之間的差分。由此，列處理電路14獲得高照度信號(hào)作為像素21 (η) ’的圖像信號(hào)，該圖像信號(hào)是通過(guò)以低增益拍攝高照度部分而獲得的。然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η) ’的信號(hào)讀出的結(jié)束時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉選擇信號(hào)Sel (η)、連接信號(hào)Cnt (η)和連接信號(hào)Cnt (η-1)。接著，開(kāi)始讀出像素21 (η-i)’的信號(hào)，并且垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟選擇信號(hào)Sel (η-i)。于是，放大晶體管25 (η-1)經(jīng)由選擇晶體管26 (η_1)與垂直信號(hào)線31相連，并且放大晶體管25(η-1)開(kāi)始輸出對(duì)應(yīng)于FD24(n-l)的電位的信號(hào)。接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13通過(guò)輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的第三復(fù)位脈沖并且輸出用于開(kāi)啟連接信號(hào)Cnt (η-i)的脈沖將FD24(n-l)復(fù)位。此后，列處理電路14獲取由放大晶體管25(n-l)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為第三復(fù)位電平信號(hào)。該第三復(fù)位電平信號(hào)表示FD24(n-l)的在與FD24(n)斷開(kāi)連接的狀態(tài)下的復(fù)位電平。在列處理電路14獲得第三復(fù)位電平信號(hào)之后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η-i)的第三傳輸脈沖。于是，Η)22(η-1)中所生成的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23(η-1)被傳輸至FD24(n-l)。在此時(shí)，當(dāng)存在大量的光并且Η)22 (n_l)中累積有大量電荷時(shí)，根據(jù)FD24(n-l)的電容而在Η)22 (n_l)中殘留有電荷。在電荷被傳輸至FD24(n_l)之后,從放大晶體管25 (n_l)輸出與在根據(jù)第三傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)被傳輸至FD24(n-l)的電荷相對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)，并且該電平信號(hào)被列處理電路14獲得。列處理電路14通過(guò)計(jì)算第三復(fù)位電平信號(hào)與在根據(jù)第三傳輸脈沖傳輸電荷之后對(duì)應(yīng)于FD24(n-l)的電位的電平信號(hào)之間的差分，獲得了低照度信號(hào)作為像素21 (η-i)’的圖像信號(hào)，該圖像信號(hào)是通過(guò)以高增益拍攝低照度部分而獲得的。接著，垂直驅(qū)動(dòng)電路13開(kāi)啟連接信號(hào)Cnt (η)和連接信號(hào)Cnt (η_1)，并且輸出用于開(kāi)啟復(fù)位信號(hào)Rst (η)的第四復(fù)位脈沖。然后，當(dāng)FD24(n)和FD24(n_l)在相互連接的狀態(tài) 下被復(fù)位之后，列處理電路14獲取由放大晶體管25 (η-i)輸出至垂直信號(hào)線31的信號(hào)作為第四復(fù)位電平信號(hào)。此后，垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出用于開(kāi)啟傳輸信號(hào)Trf (η-i)的第四傳輸脈沖。在此時(shí)，在根據(jù)第三傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)殘留于Η)22(η-1)中的電荷經(jīng)由傳輸晶體管23 (η-1)被傳輸至FD24(n)和FD24(n-l)。也就是說(shuō)，當(dāng)存在大量的光并且在根據(jù)第三傳輸脈沖傳輸電荷時(shí)Η)22(η-1)中殘留有電荷時(shí)，該電荷從Η)22 (η-1)被傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)。列處理電路14計(jì)算第四復(fù)位電平信號(hào)與對(duì)應(yīng)于根據(jù)第四傳輸脈沖將電荷從PD22(n-l)傳輸至FD24(n)和FD24(n_l)之后的電位的電平信號(hào)之間的差分。由此，列處理電路14獲得高照度信號(hào)作為像素21 (η-i)’的圖像信號(hào)，該圖像信號(hào)是通過(guò)以低增益拍攝高照度部分而獲得的。然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)了像素21 (η-i)’的信號(hào)讀出的結(jié)束時(shí)刻時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13關(guān)閉選擇信號(hào)Sel (η-i)、連接信號(hào)Cnt (η)和連接信號(hào)Cnt (η-i)。因此，在像素單元12Β中，從第η行的像素21 (η)’和第(n+1)行的像素21(n_l)’
中交替讀出像素信號(hào)。與例如前述的第二驅(qū)動(dòng)例中一樣，能夠獲得具有寬動(dòng)態(tài)范圍并且低照度下S/N良好的圖像信號(hào)。另外，在像素單元12B中，與像素單元12和像素單元12A相比能夠減少與FD24 (η)連接的晶體管數(shù)量，并且能夠減小FD24 (η)的電容。這使得能夠進(jìn)一步增大當(dāng)FD24 (η)將電荷轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益，并且獲得甚至更好的S/N。圖13是示出了電子設(shè)備中所包含的攝像裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。如圖13中所示，攝像裝置51包括光學(xué)系統(tǒng)52、固體攝像元件53、DSP54、顯示裝置55、存儲(chǔ)器56、電源系統(tǒng)57、操作系統(tǒng)58和CPU (中央處理器)59。攝像裝置51能夠拍攝靜止圖像和運(yùn)動(dòng)圖像。光學(xué)系統(tǒng)52包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。光學(xué)系統(tǒng)52把來(lái)自被拍攝物的圖像光(入射光)引導(dǎo)至固體攝像元件53，并且在固體攝像元件53的受光面(傳感器部)上形成圖像。采用上述結(jié)構(gòu)示例的固體攝像器件11作為固體攝像元件53。根據(jù)通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)52而在受光面上形成的圖像，在一定期間內(nèi)將信號(hào)電荷累積在固體攝像元件53中。隨后，根據(jù)從DSP54提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(時(shí)序信號(hào))，對(duì)累積于固體攝像元件53中的信號(hào)電荷進(jìn)行傳輸。DSP54通過(guò)輸出用于控制固體攝像元件53的傳輸操作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)固體攝像元件53進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。DSP54還對(duì)從固體攝像元件53輸出的信號(hào)電荷進(jìn)行各種各樣的信號(hào)處理。經(jīng)過(guò)DSP54的信號(hào)處理而獲得的圖像(圖像數(shù)據(jù))被提供至具有液晶面板等的顯示裝置55并顯示在顯示裝置55上，或者被提供至存儲(chǔ)器56并存儲(chǔ)(記錄)在存儲(chǔ)器56中。電源系統(tǒng)57向攝像裝置51的各部分提供電源。例如，電源系統(tǒng)57包括電池。操作系統(tǒng)58包括由用戶操作的按鈕、控制桿和觸摸屏等。CPU59根據(jù)對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行的用戶操作來(lái)控制攝像裝置51的各部分，從而使攝像裝置51進(jìn)行攝像。在這樣構(gòu)造而成的攝像裝置51中，采用如上所述能夠獲得具有寬動(dòng)態(tài)范圍并且低照度下S/N良好的圖像信號(hào)的固體攝像器件11作為固體攝像元件53。因此，能夠獲得更高圖像質(zhì)量的圖像。也就是說(shuō)，攝像裝置51能夠在低照度下以高增益獲得S/N良好的圖像，并且在高照度下獲得直到大量的光仍不會(huì)飽和因而具有寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像。另外，固體攝像元件53所具有的FD不是由多個(gè)電容形成的，從而能夠避免ro的面積的減小，并且能夠提高ro的靈敏度和飽和電荷量。另外，未使用高介電常數(shù)膜或者層疊型電容來(lái)提高ro的靈敏度，因此能夠避免當(dāng)使用高介電常數(shù)膜和層疊型電容時(shí)預(yù)期會(huì)出現(xiàn)的成本增加。 順便提及地，攝像裝置51不僅可以是利用可見(jiàn)光進(jìn)行攝像的裝置，也可以是將諸如X射線或粒子流等物理量轉(zhuǎn)換為電荷并且檢測(cè)其分布的裝置。此外，固體攝像器件11能夠采用如下的結(jié)構(gòu)(所謂的像素共用):該結(jié)構(gòu)中，多個(gè)像素21共用FD 24，并且上、下行中的像素21的FD 24通過(guò)連接晶體管28相互連接。另外，能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整用于驅(qū)動(dòng)固體攝像器件11的電壓等。另外，除了公知的驅(qū)動(dòng)操作之外，可以添加其他的驅(qū)動(dòng)操作，例如從像素21讀出信號(hào)并且在從下一行中的像素21進(jìn)行讀出之前將F1D 22復(fù)位的操作。另外，已經(jīng)說(shuō)明了在一個(gè)信號(hào)讀出操作中從H) 22向FD 24傳輸兩次電荷的示例。然而，可以進(jìn)行兩次或更多次的傳輸。例如，可以從TO22向單個(gè)FD 24傳輸電荷，也可以通過(guò)連接晶體管28將四個(gè)FD 24相互連接起來(lái)從而向四個(gè)FD 24傳輸電荷，或者還可以通過(guò)連接晶體管28將十六個(gè)FD 24相互連接起來(lái)從而向十六個(gè)FD 24傳輸電荷。這可以增大FD所能夠處理的電荷量,并進(jìn)一步加寬動(dòng)態(tài)范圍。順便提及地，存在著這樣的擔(dān)憂本申請(qǐng)人在先提交的日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)第2006-41866號(hào)公報(bào)中披露的攝像兀件可能被理解為也米用了如同固體攝像器件11中一樣的其中將FD相互連接起來(lái)的構(gòu)造。然而，該攝像元件被構(gòu)造成從ro在兩個(gè)方向傳輸電荷，因此與其中從ro在一個(gè)方向傳輸電荷的固體攝像器件11相比在構(gòu)思上是不同的。另外，由于在該攝像元件中ro連接于FD之間，所以該攝像元件不能以與固體攝像器件11中相同的原理進(jìn)行操作。順便提及地，本發(fā)明還能夠采用如下技術(shù)方案。(I) 一種攝像器件，所述攝像器件包括像素單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括累積部，所述累積部被設(shè)置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷；傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來(lái)自所述累積部的所述電荷；轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過(guò)來(lái)的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位；輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)；
復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接，并且所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn)換部傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下，根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸。
(2)根據(jù)上面(I)所述的攝像器件，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元還輸出選擇信號(hào)，所述選擇信號(hào)用于給出選擇作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中的所述像素并且從所述輸出部輸出所述信號(hào)的指令，并且所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下，根據(jù)所述選擇信號(hào)使所述信號(hào)進(jìn)行輸出。(3)根據(jù)上面(I)或(2)所述的攝像器件，其特征在于，在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下使所述信號(hào)進(jìn)行輸出之后，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部相互斷開(kāi)連接的狀態(tài)下使所述信號(hào)進(jìn)行輸出。(4)根據(jù)上面(I)至(3)中任一項(xiàng)所述的攝像器件，其特征在于，在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部相互斷開(kāi)連接的狀態(tài)下根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸、并且根據(jù)所述選擇信號(hào)使所述信號(hào)進(jìn)行輸出之后，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸，并且所述驅(qū)動(dòng)單元在所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下或者在所述轉(zhuǎn)換部相互斷開(kāi)連接的狀態(tài)下根據(jù)所述選擇信號(hào)使所述信號(hào)進(jìn)行輸出。(5)根據(jù)上面(4)所述的攝像器件，其特征在于，所述像素單元具有與所述像素的每一列對(duì)應(yīng)的多條信號(hào)線，并且多行中的所述信號(hào)的輸出操作期間彼此部分地重疊，使得所述多行中的所述信號(hào)相互并行地讀出。(6)根據(jù)上面(4)所述的攝像器件，其特征在于，所述像素單元具有與所述像素的每一列對(duì)應(yīng)的多條信號(hào)線，并且在允許所述電荷溢出的電壓的所述連接信號(hào)被提供至所述連接部的狀態(tài)下，所述電荷從所述累積部被傳輸至多個(gè)所述轉(zhuǎn)換部，并且所述信號(hào)從所述多條信號(hào)線中相互并行地輸出。(7)根據(jù)上面(I)至(4)任一項(xiàng)所述的攝像器件，其特征在于，各所述連接部從不同的多個(gè)像素的所述轉(zhuǎn)換部連接至同一節(jié)點(diǎn)，并且所述復(fù)位部進(jìn)行的復(fù)位和所述連接部進(jìn)行的連接都是經(jīng)由所述節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行的，從所述不同的多個(gè)像素中交替地讀出信號(hào)。(8)—種由攝像器件進(jìn)行的攝像方法，所述攝像器件包括像素單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括累積部，所述累積部被設(shè)置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷；傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來(lái)自所述累積部的所述電荷；轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過(guò)來(lái)的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位；輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)；復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接，并且所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn) 換部傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接，所述攝像方法包括如下步驟所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下，根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸。(9) 一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括如上面(I)至(7)任一項(xiàng)所述的攝像器件。請(qǐng)注意，本發(fā)明的實(shí)施例不限于上述實(shí)施例，并且能夠在本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種攝像器件，所述攝像器件包括像素單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括 累積部，所述累積部被設(shè)置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷； 傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來(lái)自所述累積部的所述電荷； 轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過(guò)來(lái)的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位； 輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)； 復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及 連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接， 并且所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)， 所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn)換部傳輸所述電荷的指令， 所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接， 其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下，根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像器件，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)單元還輸出選擇信號(hào)，所述選擇信號(hào)用于給出選擇作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中的所述像素并且從所述輸出部輸出所述信號(hào)的指令，并且 所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下，根據(jù)所述選擇信號(hào)使所述信號(hào)進(jìn)行輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像器件，其特征在于，在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下使所述信號(hào)進(jìn)行輸出之后，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部相互斷開(kāi)連接的狀態(tài)下使所述信號(hào)進(jìn)行輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像器件，其特征在于， 在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部相互斷開(kāi)連接的狀態(tài)下根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸、并且根據(jù)所述選擇信號(hào)使所述信號(hào)進(jìn)行輸出之后，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸，并且所述驅(qū)動(dòng)單元在所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下或者在所述轉(zhuǎn)換部相互斷開(kāi)連接的狀態(tài)下根據(jù)所述選擇信號(hào)使所述信號(hào)進(jìn)行輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像器件，其特征在于，所述像素單元具有與所述像素的每一列對(duì)應(yīng)的多條信號(hào)線，并且多行中的所述信號(hào)的輸出操作期間彼此部分地重疊，使得所述多行中的所述信號(hào)相互并行地讀出。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像器件，其特征在于，所述像素單元具有與所述像素的每一列對(duì)應(yīng)的多條信號(hào)線，并且在允許所述電荷溢出的電壓的所述連接信號(hào)被提供至所述連接部的狀態(tài)下，所述電荷從所述累積部被傳輸至多個(gè)所述轉(zhuǎn)換部，并且所述信號(hào)從所述多條信號(hào)線中相互并行地輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的攝像器件，其特征在于，各所述連接部從不同的多個(gè)像素的所述轉(zhuǎn)換部連接至同一節(jié)點(diǎn)，并且所述復(fù)位部進(jìn)行的復(fù)位和所述連接部進(jìn)行的連接都是經(jīng)由所述節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行的，從所述不同的多個(gè)像素中交替地讀出信號(hào)。
8.一種由攝像器件進(jìn)行的攝像方法，所述攝像器件包括像素單元和驅(qū)動(dòng)單元， 所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括 累積部，所述累積部被設(shè)置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷； 傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來(lái)自所述累積部的所述電荷； 轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過(guò)來(lái)的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位； 輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)； 復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及 連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接， 并且所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)， 所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn)換部傳輸所述電荷的指令， 所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接， 所述攝像方法包括如下步驟所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下，根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸。
9.一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括如權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的攝像器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及攝像器件、攝像方法和電子設(shè)備。所述攝像器件包括像素單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述像素單元包含布置于平面內(nèi)的像素。所述像素包括用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于該物理量的電荷的累積部；用于傳輸來(lái)自所述累積部的電荷的傳輸部；用于將所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓的轉(zhuǎn)換部；用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換成的所述電壓的信號(hào)的輸出部；用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的電位進(jìn)行復(fù)位的復(fù)位部；以及與所述轉(zhuǎn)換部連接的連接部。所述驅(qū)動(dòng)單元用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)給出傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)控制所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接。所述驅(qū)動(dòng)單元在使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下使所述電荷進(jìn)行傳輸。本發(fā)明能夠獲得具有優(yōu)良S/N和寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)。
文檔編號(hào)H04N5/355GK102970494SQ20121030549
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者馬渕圭司 申請(qǐng)人:索尼公司