本發(fā)明涉及一種以CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)圖像傳感器等放大型圖像傳感器為代表的固體攝像元件以及具備該固體攝像元件的電子信息設備。

背景技術：

CMOS圖像傳感器等放大型圖像傳感器與CCD(Charge Coupled Device)圖像傳感器等電荷傳輸型圖像傳感器相比，因為具有低電壓工作，低耗電，周邊電路的一體成型容易，低價等優(yōu)點，被配備在例如數碼相機，監(jiān)視攝像機，手機攝像頭等各種電子設備中。

固體攝像元件具有由利用光電轉換生成電荷的像素電路排列而成的像素陣列。此處，關于典型的像素陣列將參照附圖進行說明。圖30即關于典型像素陣列的示意圖。

如圖30所示，在典型的像素陣列100中，像素電路呈矩陣狀(隊列狀)排列。此外，典型的像素陣列100不僅具備光照射(被曝光)的有效像素的像素電路(以下稱為有效像素電路)P_N，還具備被遮光的光學黑體的像素電路(以下稱為OB像素電路)的P_OB。然而，由于從OB像素電路P_OB得到的信號或數據含有的僅僅是暗電流或噪音等不需要的成分，所以從該OB像素電路P_OB中得到的信號或數據，被用于執(zhí)行從有效像素電路P_N得到的信號或者數據中去除暗電流或噪音的偏移修正處理時等。

在電荷傳輸型圖像傳感器中，由各個像素電路生成的電荷被依次傳輸到在既定的傳輸方向相鄰的像素電路(例如，圖30的像素陣列100中，圖中上下方向上相鄰的同一列像素電路)之后，與該電荷對應的信號被依次獲得。與此相對的是，在放大型圖像傳感器中，可以選擇性的獲取與任意像素電路生成的電荷相對應的信號。但是，在一般的放大型圖像傳感器中，從追求構造和控制的簡潔化以及動作的快速化的觀點出發(fā)，將多個像素電路(例如，圖30的像素陣列100內，在圖中的左右方向上并排的同一行像素電路)的信號線共通化，并以這多個像素電路的單元(以下稱(控制組))來控制動作。

在電荷傳輸型圖像傳感器中，若強光照射一部分像素電路，則由于該像素電路內多余產生的電荷沿著傳輸方向溢出，該傳輸方向上并排的像素電路的電荷數總體上變多。因此，在最終得到的圖像數據上，沿傳輸方向會生成白色條紋(拖尾)。與此相對的，在放大型圖像傳感器中，強光照射一部分像素電路的情況下，即便發(fā)生向周圍的像素電路溢出電荷的情況(高光溢出)，沿特定方向溢出電荷的事情也不會發(fā)生，所以原則上不會產生拖尾。

然而，在放大型圖像傳感器中，強光照射一部分像素電路時，由于與該像素電路屬于相同控制組的像素電路會受到影響，最終得到的圖像數據上，會產生如上述拖尾那樣的缺陷(以下稱為偽拖尾)。

關于該偽拖尾的產生原因，參照附圖進行說明。圖31是對傳統(tǒng)的固體攝像裝置生成的偽拖尾的產生原因進行說明的像素電路的電路圖。圖32是表示圖31所示的像素電路被弱光照射情況下的動作時序圖。圖33是表示圖31所示像素電路被強光照射情況下的動作時序圖。

如圖31所示，有效像素電路P_N和OB像素電路P_OB具有同樣的電路構造。有效像素電路P_N和OB像素電路P_OB分別包括基于光電轉換生成電荷的光電二極管PD，保存從光電二極管PD傳輸的電荷的浮置擴散區(qū)域FD，從光電二極管PD傳輸電荷到浮置擴散區(qū)域FD的傳輸門101，輸出與浮置擴散區(qū)域FD所保存的電荷量相對應的信號(電壓)的輸出晶體管102，以及將光電二極管PD和浮置擴散區(qū)域FD內的電荷排出到有效像素電路P_N和OB像素電路P_OB的外部的復位晶體管103。此外，圖31所示有效像素電路P_N和OB像素電路P_OB中，由光電二極管PD累積且由浮置擴散區(qū)域FD保存的電荷為電子，各晶體管為N溝道型FET(Field Effect Transistor)。

光電二極管PD陽極接地。傳輸門101被連接到傳輸控制線TX，并構成了以漏極作為浮置擴散區(qū)域FD、以源極作為光電二極管PD的陰極的晶體管的柵極。輸出晶體管102的柵極連接浮置擴散區(qū)域FD，漏極連接共通電源線VD，源極連接輸出信號線VS。復位晶體管103的柵極連接復位控制線RST，漏極連接復位電源線VR，源極連接浮置擴散區(qū)域FD。

此處，圖31所示有效像素電路P_N及OB像素電路P_OB屬于同一控制組。因此，在這些像素電路P_N、P_OB中，傳輸控制線TX、復位控制線RST及復位電源線VR是共通的。此外，在像素陣列100內的全部像素電路P_N、P_OB中，共通電源線VD是共通的。

如圖31所示，有效像素電路P_N具有輸出信號線VS和傳輸控制線TX之間的寄生電容CP1。此外，OB像素電路P_OB具有于浮置擴散區(qū)域FD和傳輸控制線TX之間的寄生電容CP2。此外，圖31中只顯示出了與上述問題特別關聯的寄生電容CP1、CP2，關于其他寄生電容的圖示則省略。

此外，有效像素電路P_N和OB像素電路P_OB中，為求得復位浮置擴散區(qū)域FD時的輸出信號線VS的電壓與從光電二極管PD傳輸電荷到浮置擴散區(qū)域FD時的輸出信號線VS的電壓之間的差的相關雙重采樣(Correlated Double Sampling：CDS)被執(zhí)行。此外，通過對有效像素電路P_N和OB像素電路P_OB中分別得到的差進行A/D(Analog to Digital)轉換，可以得到構成圖像數據的有效像素及OB像素的數據。

具體來說，如圖32和圖33所示，首先，于時間段T₁₀₁，由于復位控制線RST變?yōu)楦唠妷篐，復位晶體管103變?yōu)殚_啟狀態(tài)(柵極源極間電壓變?yōu)榇笥陂撝惦妷旱臓顟B(tài)。以下相同。)，通過作為高電壓H的復位電源線VR，浮置擴散區(qū)域FD所保存的電荷被排出到像素電路P_N、P_OB的外部。其次，在時間段T₁₀₂，由于復位控制線RST變?yōu)榈碗妷篖，復位晶體管103變?yōu)殛P閉狀態(tài)(與開啟狀態(tài)相反，柵極源極間的電壓低于閾值電壓的狀態(tài)，可以包括漏電流等流動的狀態(tài)。以下相同。)，該時間段T₁₀₂結束時，有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD處電荷沒有被保存的狀態(tài)時的輸出信號線VS的電壓V_rN，以及OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD處電荷沒有被保存狀態(tài)時的輸出信號線VS的電壓V_rOB，分別被取樣。之后，在時間段T₁₀₃，由于傳輸控制線TX變?yōu)楦唠妷篐，由傳輸門101構成柵極的晶體管變?yōu)殚_啟狀態(tài)，光電二極管PD內的電荷被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD。之后，在時間段T₁₀₄，由于傳輸控制線TX變?yōu)榈碗妷篖，由傳輸門101構成柵極的晶體管變?yōu)殛P閉狀態(tài)，該時間段T₁₀₄結束時，與被保存在有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD的電荷相對應的輸出信號線VS的電壓V_SN，及與被保存在OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD的電荷相對應的輸出信號線VS的電壓V_sOB，分別被取樣。此種情況下，有效像素電路P_N處的相關雙重采樣后的差為V_rN-V_sN，OB像素電路P_OB處的相關雙重采樣后的差分為V_rOB-V_sOB。此外，通過對各個差進行A/D轉換，可得到構成圖像數據的有效像素以及OB像素的數據。

此處，在圖32及圖33中，OB像素電路P_OB的輸出信號線VS的電壓在時間段T₁₀₄變動。這是因為有效像素電路P_N處的輸出信號線VS的電壓變動通過寄生電容CP1、傳輸控制線TX以及寄生電容CP2，向OB像素電路P_OB處的浮置擴散區(qū)域FD傳播。此外，圖32及圖33中，著重顯示輸出信號線VS的變動的同時，省略顯示與傳輸控制線TX及復位控制線RST重疊的噪音等。

如圖32所示，射入有效像素電路P_N的光較弱，輸出信號線VS的電壓變動較小的話，OB像素電路P_OB處的輸出信號線VS的電壓變動也變小。因此，相關雙重采樣后的差V_rOB-V_sOB的值變得接近0，得到的OB像素數據變得接近最小值。此外，OB像素數據因為是從如上所述被遮光的OB像素電路P_OB中得到的數據，所以在無暗電流或噪聲等理想狀態(tài)下，其應為最小值的數據。

另一方面，如圖33所示，射入有效像素電路P_N的光較強，有效像素電路P_N處的輸出信號線VS的電壓變動較大的話，OB像素電路P_OB處的輸出信號線VS的電壓變動也變大。因此，相關雙重采樣后的差V_rOB-V_sOB增大，得到的OB像素數據也就增大。

此處，雖然圖33著眼于OB像素電路P_OB進行說明，但與強光射入過的有效像素電路P_N同屬一個控制組的無強光射入的其他有效像素電路P_N也和OB像素電路P_OB受到同樣的影響。即，從其他的有效像素電路P_N得到的有效像素數據也由原來的值增大。因此，從和強光射入過的有效像素電路P_N同屬一個控制組的像素電路P_N、P_OB得到的有效像素及OB像素數據整體上增加。而且，隨同此控制組的有效像素及OB像素的數據的增大，顯現為圖像數據中白色的(明亮的)偽拖尾。

但是，如上所述發(fā)生偽拖尾的情況下，因為有效像素及OB像素的數據分別增大，通過以OB像素的數據為基準，對有效像素數據進行偏移修正處理，有可能降低或消除偽拖尾。關于此偏移修正處理，參照附圖進行說明。圖34和圖35是顯示在偽拖尾發(fā)生的情況下的偏移修正處理的示意圖。此外，圖34(a)及圖35(a)顯示偏移修正處理前的圖像數據，圖34(b)及圖35b顯示偏移修正處理后的圖像數據。

圖34(a)中所示的圖像數據，是像素陣列100中央的有效像素電路P_N處因有強光射入，圖像數據處與該有效像素電路P_N對應的位置(中央)有高亮度區(qū)域產生，因而在圖中的左右方向(行方向)處有偽拖尾產生時的圖像數據。此時，為了使圖34(a)所示的包含偽拖尾的OB像素變?yōu)楹谙袼?，若對包含偽拖尾的有效像素的數據進行偏移修正處理(例如，從有效像素的數據中減去OB像素的數據的修正處理)后，則如圖34(b)所示，可以抵消偽拖尾使其減少或消除。

然而，進行如上所述的偏移修正處理的情況下，不但無法減少或消除偽拖尾，反而產生負面影響的情況也是存在的。圖35(a)示例的圖像數據雖然和圖34(a)所示的圖像數據在同樣的位置具有高亮度區(qū)域，但相比圖34(a)所示的圖像數據，其偽拖尾被重點顯現(即，因偽拖尾產生的數據增加量較大)。此種情況下，進行上述偏移修正處理的話，就會因為以過度增大的OB像素的數據為基準對有效像素進行了過度修正，反而留下了比周圍都要黑(暗)的偽拖尾，從而形成問題(此外，關于此黑色偽拖尾，之后會參照圖3進行說明)。

因此，為了抑制偽拖尾，專利文獻1中有提出，AGC增益比既定值大，且在高亮度被攝物檢測電路中，高亮度被攝物被檢測出的情況下，通過將OB鉗制時間常數變小，將OB像素電路的輸出變動迅速吸收并進行修正的固體攝像元件。此外，專利文獻2中有提出，為了將垂直信號線的電勢的下限鉗制在略低于飽和電勢的鉗制電勢，進行以像素復位電勢為基準的電壓設定后，對應構成控制手段的元件的閾值電壓進行修正的固體攝像元件。

此外，在專利文獻3中有提出，不僅是依次進行電子快門(電荷的累積開始)、電荷的累積、電荷的讀取(將光電二極管積累的電荷向浮置擴散區(qū)域傳輸)，且在電荷讀取后且在電子快門前的待機期間內，為了防止光電二極管積累的電荷向鄰近的像素電路等溢出(高光溢出)，對光電二極管積累的電荷進行清除的固體攝像元件。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：JP特開2009-5169號公報

專利文獻2：JP特開2009-278454號公報

專利文獻3：JP特開2009-19492號公報

發(fā)明的概要

發(fā)明要解決的問題

然而，在專利文獻1提出的固體攝像元件中，因為用于檢測高亮度被攝物的電路需要另外配置，其構造和工作原理就會復雜化。進一步，此固體攝像元件中，即便OB鉗制時間常數變小，也有無法完全吸收OB像素電路的輸出變動的情況，此情況下，過度補正被執(zhí)行，會產生黑色條紋(偽拖尾)。即，在專利文獻1提出的固體攝像元件中，構造和工作原理復雜化的同時，也有無法有效抑制偽拖尾的問題。此外，在專利文獻2提出的固體攝像元件中，由于用以對垂直信號線進行鉗制的電路也需要另外配置，元件構造和工作原理就復雜化了。進一步的，通常攝像時垂直信號線的電壓降到接近鉗制電壓后，由于鉗制電路有電流泄漏，相關雙重采樣不會被恰當地執(zhí)行，得到的圖像數據有劣化的問題。

此外，在專利文獻3中提出的固體攝像元件中，雖然有可能防止待機期間產生的高光溢出，但電子快門之后電荷就會生成并被累積。因此，強光射入的話，光電二極管會產生大量電荷，這些大量電荷全部被傳輸到了浮置擴散區(qū)域。因此，在此固體攝像元件中，要抑制偽拖尾這件事本身是不可能的。

此處，本發(fā)明的目的即提供以簡單的構成及工作原理可以有效抑制偽拖尾的固體攝像元件和電子信息設備。

解決課題的手段

為了達成以上的目的，本發(fā)明提供一種固體攝像元件，其特征在于：包括多個像素電路部和A/D轉換部，每個像素電路部分別包括根據光電轉換產生并累積電荷的光電轉換部、保存從所述光電轉換部傳輸的電荷的浮置擴散區(qū)、將所述光電轉換部積累的電荷傳輸至所述浮置擴散部的傳輸部、將所述浮置擴散部保存的電荷向外排出的復位部、輸出與所述浮置擴散部保存的電荷量相對應的信號的輸出部。所述A/D轉換部獲取所述輸出部輸出的信號并根據被設定的增益進行A/D轉換。至少一個所述像素電路被構成為用以限制使從所述光電轉換部被傳輸到所述浮置擴散部并被保存的電荷不超過被設定成所述增益越大而變小的上限量。

進一步的，在上述特征的固體攝像元件中，至少一個所述像素電路部可以被構成為執(zhí)行限制所述浮置擴散部保存的電荷不超過所述上限量的第一上限量限制動作、及限制所述光電轉換部積累的電荷不超過所述上限量的第二上限量限制動作中的至少一個。

此外，在上述特征的固體攝像元件中，還包括將從所述光電轉換部被傳輸的電荷在傳輸至所述浮置擴散部之前進行臨時保存的電荷保存部。所述傳輸部包括將所述光電轉換部累積的電荷傳輸至所述電荷保存部的第一傳輸部、以及將所述電荷保存部所保存的電荷傳輸至所述浮置擴散部的第二傳輸部。至少一個所述像素電路部可以被構成為執(zhí)行限制所述浮置擴散部所保存的電荷不超過所述上限量的第一上限量限制動作、限制所述光電轉換部所累積的電荷不超過所述上限量的第二上限量限制動作、及限制所述電荷保存部所保存的電荷不超過所述上限量的第三上限量限制動作中的至少一個。

此外，在上述特征的固體攝像元件中，至少一個所述像素電路部可以被構成為通過所述傳輸部將超過所述上限量的電荷由所述光電轉換部傳輸至所述浮置擴散部，并通過所述復位部將由所述光電轉換部傳輸至所述浮置擴散部的電荷排出，從而執(zhí)行所述第二上限量限制動作。

進一步的，優(yōu)選地，在上述特征的固體攝像元件中，還包括將第一電壓及第二電壓之間的大小的中間電壓生成為對應所述增益的大小的中間電壓生成部。在至少一個所述像素電路部中，所述傳輸部構成被給予所述第一電壓就處于開啟狀態(tài)且被給予所述第二電壓就處于關閉狀態(tài)的晶體管的控制端，執(zhí)行所述第二上限量限制動作時，所述傳輸部被給予所述中間電壓。

此外，在上述特征的固體攝像元件中，至少一個所述像素電路部可以被構成為通過所述第二傳輸部將超過所述上限量的電荷從所述電荷保存部傳輸至所述浮置擴散部，并通過所述復位部將由所述電荷保存部傳輸至所述浮置擴散部的的電荷排出，從而進行第三上限量限制動作。

進一步的，優(yōu)選的，在上述特征的固體攝像元件中，還包括將第一電壓及第二電壓之間的大小的中間電壓生成為對應所述增益的大小的中間電壓生成部。至少一個所述像素電路部中，所述第二傳輸部構成被給予所述第一電壓就處于開啟狀態(tài)且被給予所述第二電壓就處于關閉狀態(tài)的晶體管的控制端，執(zhí)行所述第三上限量限制動作時，所述第二傳輸部被給予所述中間電壓。

此外，在上述特征的固體攝像元件中，至少一個所述像素電路部可以被構成為通過所述復位部將超過所述上限量的電荷從所述浮置擴散部排出，并通過所述傳輸部將所述光電轉換部累積的電荷傳輸至所述浮置擴散部，從而執(zhí)行所述第一上限量限制動作。

進一步的，優(yōu)選的，在上述特征的固體攝像元件中，進一步包括將第一電壓及第二電壓之間的大小的中間電壓生成為對應所述增益的大小的中間電壓生成部。至少一個所述像素電路部中，所述復位部包括控制端被給予所述第一電壓就變?yōu)殚_啟狀態(tài)且所述控制端被給予所述第二電壓就變?yōu)殛P閉狀態(tài)的晶體管，執(zhí)行所述第一上限量限制動作時，所述復位部所具備的所述晶體管的所述控制端被給予所述中間電壓。

此外，在上述特征的固體攝像元件中，至少一個所述像素電路部具備將所述光電轉換部累積的電荷向外部排出的排出部，所述排出部通過將超過所述上限量的電荷從光電轉換部排出以執(zhí)行所述第二上限量限制動作。

進一步的，優(yōu)選的，在上述特征的固體攝像元件中，進一步包括將第一電壓及第二電壓之間的大小的中間電壓生成為對應所述增益的大小的中間電壓生成部。至少一個所述像素電路部中，所述排出部包括控制端被給予所述第一電壓就變?yōu)殚_啟狀態(tài)且所述控制端被給予所述第二電壓就變?yōu)殛P閉狀態(tài)的晶體管，執(zhí)行所述第二上限量限制動作時，所述排出部具備的所述晶體管的所述控制端被給予所述中間電壓。

進一步的，優(yōu)選的，在上述特征固體攝像元件中，全部所述晶體管被構成為所述第一電壓、所述中間電壓、所述第二電壓被選擇性地給予所述控制端。

進一步的，優(yōu)選的，在上述特征的固體攝像元件中，進一步包括偏移修正處理部，所述偏移修正處理部以所述A/D轉換部對被遮光的所述像素電路部輸出的信號進行所述A/D轉換而得到的數據作為基準，將對被曝光的所述像素電路部輸出的信號由所述A/D轉換部進行所述A/D轉換而得到的數據進行偏移修正處理。

進一步的，在上述特征的固體攝像元件中，在所述晶體管的所述控制端被施予所述第二電壓的時間段和所述晶體管的所述控制端被施予所述中間電壓的時間段合計而得的時間段中，所述晶體管的所述控制端被施予所述第二電壓的時間段占到總時間段的九成以上為佳。

進一步，優(yōu)選地，在上述特征的固體攝像元件中，所述第二電壓的極性與所述第一電壓的極性不同。

進一步的，優(yōu)選地，在上述特征的固體攝像元件，所述中間電壓生成部對應所述增益的大小生成和所述第一電壓的極性不同極性的所述中間電壓。

進一步的，優(yōu)選地，在上述特征的固體攝像元件中，所述上限量為所述A/D轉換部利用所述增益執(zhí)行所述A/D轉換時得到的數據為最大值的電荷的下限量以上且為該下限量的1.5倍以下。

此外，本發(fā)明的電子信息設備具備上述固體攝像元件。

發(fā)明效果

根據上述特征的固體攝像元件及電子信息設備，通過限制從光電轉換部傳輸至浮置擴散部且被保存的電荷的上限量，直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路部輸出的變動本身。從而，最終通過限制在浮置擴散部內保存的電荷的上限量這種簡單的構造和動作，可以有效抑制偽拖尾。

進一步的，通過上述特征的固體攝像元件及電子信息設備，在A/D轉換的增益大且偽拖尾容易顯現的狀況下，最終將浮置擴散部保存的電荷的上限量變小以充分抑制偽拖尾。因此，可視需要有效抑制偽拖尾。

附圖說明

[圖1]為表示本發(fā)明的第一實施方式相關的固體攝像元件的構造的模塊圖。

[圖2]為圖1所示的固體攝像元件所具備的像素電路的電路圖。

[圖3]為表示示A/D轉換時的增益影響的一個示例的圖。

[圖4]為表示設定的增益小的情況下有強光射入過的像素電路的動作的時序圖。

[圖5]為進行圖4所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖6]為表示設定的增益大的情況下有強光射入過的像素電路的動作的時序圖。

[圖7]為進行圖6所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖8]為表示本發(fā)明的第二實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。

[圖9]為進行圖8所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖10]為表示本發(fā)明的第三實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。

[圖11]為本發(fā)明的第四實施方式相關的固體攝像元件具備的像素電路的電路圖。

[圖12]為表示本發(fā)明的第四實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。

[圖13]為進行圖12所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖14]為表示本發(fā)明的第五實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。

[圖15]為表示本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的電路圖。

[圖16]為表示圖15的像素電路的一部分的構成例的截面示意圖。

[圖17]為表示本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。

[圖18]為進行圖17所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖19]為進行圖17所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖20]為表示本發(fā)明第七實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。

[圖21]為進行圖20所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖22]為進行圖20所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖23]為表示本發(fā)明第九實施方式相關固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。

[圖24]為表示本發(fā)明第十實施方式相關固體攝像元件所具備的像素電路的動作時序圖。

[圖25]為進行圖24所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖26]為進行圖24所示動作的有效像素電路的電勢圖。

[圖27]為表示本發(fā)明實施方式相關的固體攝像元件的變形例的構成的模塊圖。

[圖28]為表示本發(fā)明實施方式相關的固體攝像元件的其他的變形例的構成的模塊圖。

[圖29]為表示本發(fā)明的實施方式相關的電子信息設備的構成的模塊圖。

[圖30]為表示典型的像素陣列的示意圖。

[圖31]為針對由現有固體攝像裝置產生的偽拖尾的發(fā)生原因進行說明的像素電路的電路圖。

[圖32]為表示圖31所示像素電路處有弱光射入的情況下的動作的時序圖。

[圖33]為表示圖31所示像素電路處有強光射入過的情況下的動作的時序圖。

[圖34]為表示偽拖尾生成時的偏移修正處理的示意圖。

[圖35]為表示偽拖尾生成時的偏移修正處理的示意圖。

具體實施方式

《固體攝像元件》

以下，對本發(fā)明各實施方式相關的固體攝像元件參照附圖進行說明。此外，因為說明的具體化，以下將舉例說明本發(fā)明各實施方式相關的固體攝像元件為生成并累積電子的同時，具備多個含N溝道型FET的像素電路的CMOS圖像傳感器的情況。

<第一實施方式>

關于本發(fā)明第一實施方式相關的固體攝像元件，將參照附圖進行說明。圖1是顯示本發(fā)明第一實施方式相關的固體攝像元件的構成的模塊圖。此外，圖2是圖1所示固體攝像元件所具有的像素電路的電路圖。

如圖1所示，固體攝像元件1具備像素陣列10、垂直掃描電路21、像素電源調節(jié)器22、A/D轉換電路(A/D轉換部)23、斜坡波生成電路24、中間電壓生成電路(中間電壓生成部)25、控制電路26、水平掃描電路27、偏移修正處理電路(偏移修正處理部)28。

像素陣列10具備矩陣狀(行列狀)排列的多個像素電路(像素電路部)P_N、P_OB。具體地，像素陣列10含有多個有效像素電路P_N及各個OB像素電路P_OB。有效像素電路P_N是有光線射入的(被曝光的)有效像素的像素電路，OB像素電路P_OB是被遮光的光學黑體的像素電路。此外，在圖1中，為了便于圖示和說明，像素陣列10具備的像素電路P_N、P_OB被極大且少數地顯示出來。

有效像素電路P_N及OB像素電路P_OB都具有圖2所示的電路構成。此外，如圖31所示，屬于同一控制組的有效像素電路P_N及OB像素電路P_OB至少傳輸控制線TX共通。此外，在屬于同一控制組的有效像素電路P_N及OB像素電路P_OB中，復位控制線RST及復位電源線VR也可共通。

如圖2所示，有效像素電路P_N及OB像素電路P_OB分別具備：經由光電轉換生成電荷的光電二極管(光電轉換部)PD，保存從光電二極管PD被傳輸的電荷的浮置擴散區(qū)域(浮置擴散部)FD，從光電二極管PD向浮置擴散區(qū)域FD傳輸電荷的傳輸門(傳輸部)11，輸出對應浮置擴散區(qū)域FD所保存的電荷量的信號的輸出晶體管(輸出部)12，將光電二極管PD及浮置擴散區(qū)域FD內的電荷排出到有效像素電路P_N及OB像素電路P_OB外部的復位晶體管(復位部)13。

光電二極管PD的陽極被接地。傳輸門11連接傳輸控制線TX，并構成了漏極是浮置擴散區(qū)域FD、源極是光電二極管PD的陰極的晶體管的柵極。輸出晶體管12中，柵極連接浮置擴散區(qū)域FD，漏極連接共通電源線VD，源極連接輸出信號線VS。復位晶體管13中，柵極連接復位控制線RST，漏極連接復位電源線VR，源極連接浮置擴散區(qū)域FD。

垂直掃描電路21輸出控制像素陣列10內的像素電路P_N、P_OB的動作的信號(電壓)。如上所述，控制像素電路P_N、P_OB動作的信號線(例如，傳輸控制線TX，復位控制線RST及復位電源線VR)，在屬于像素陣列10內同一控制組的像素電路P_N、P_OB(例如像素陣列10內如圖中左右方向并排的同一行的像素電路P_N、P_OB)中共通，若垂直掃描電路21給予共通的信號線信號(電壓)，屬于同一控制組的像素電路P_N、P_OB被控制在同一時間點做相同的動作。

像素電源調節(jié)器22對像素陣列10內的全部像素電路P_N、P_OB的動作進行供電。例如，共通電源線VD在像素陣列10內的全部像素電路P_N、P_OB共通，像素電源調節(jié)器22對共通電源線VD提供既定大小的電壓。此外，像素電源調節(jié)器22，對垂直掃描電路21供電以生成控制像素電路P_N、P_OB的動作的電壓。

A/D轉換電路23取得輸出信號線VS的電壓，進行基于被設定的增益的A/D轉換。例如，A/D轉換電路23在進行求取復位浮置擴散區(qū)域FD時的輸出信號線VS的電壓與從光電二極管PD向浮置擴散區(qū)域FD傳輸電荷的時間點的輸出信號線VS的電壓之間的差的相關雙重采樣的基礎上，對此電壓的差進行A/D轉換。

斜坡波生成電路24生成對應控制電路26設定的增益的傾斜的斜坡波(鋸齒波)并施予A/D轉換電路23。A/D轉換電路23，例如通過計數從自斜坡波生成電路24得到的斜坡波的起點開始到A/D轉換對象的電壓(相關雙重采樣后的差)以上的時間來進行A/D轉換。此種情況下，增益越小(斜坡波的傾斜度很陡)，計算數目會越少，因此A/D轉換后的數據值會變小。相反，增益越大(斜坡波的傾斜度舒緩)，計算數目越多，A/D轉換后的數據值也就變大。

中間電壓生成電路25生成對應控制電路26設定的增益大小的中間電壓并施予垂直掃描電路21。垂直掃描電路21使用從中間電壓生成電路25得到的中間電壓控制像素電路P_N、P_OB具備的至少一部分的晶體管的動作。(詳細內容后文敘述)。

控制電路26設定增益并將顯示該增益的大小的信號或者數據傳輸給斜坡波生成電路24及中間電壓生成電路25。例如，控制電路26設定為被攝物越暗(即像素陣列10上的射入光線整體較弱，由光電二極管PD生成并保存在浮置擴散區(qū)域FD的電荷量越少)增益就變得越大?；蚶纾刂齐娐?6按照配置有固體攝像元件1的電子信息設備的用戶的指示設定增益(例如，對應用戶選擇的[晴天]或[夜景]等攝像模式的增益或用戶直接用數值指定的增益等)。

水平掃描電路27控制A/D轉換電路23輸出A/D轉換后的數據的時間點。具體來說，水平掃描電路27控制A/D轉換電路23上該數據的輸出時間點，以使該數據一個一個或多個多個地選擇性的被傳輸到偏移修正處理電路28。

偏移修正處理電路28對A/D轉換電路23輸出的數據進行偏移修正處理。具體的，偏移修正處理電路28以OB像素電路P_OB輸出的信號(電壓)被A/D轉換電路23進行A/D轉換后得到的數據為基準，對有效像素電路P_N輸出的信號(電壓)被A/D轉換電路23進行A/D轉換后得到的數據進行偏移修正處理。具體舉例的話，偏移修正處理電路28，進行將OB像素電路P_OB輸出的信號(電壓)的A/D轉換后的數據從與該OB像素電路P_OB屬于同一控制組的有效像素電路P_N輸出的信號(電壓)的A/D轉換后的數據中減去的處理。

此處，關于A/D轉換的增益和偽拖尾的關系，將參照附圖進行說明。圖3是說明A/D轉換的增益和偽拖尾關系的圖。此外，圖3并列展示了A/D轉換前的信號(電壓)，將此信號增益1倍進行A/D轉換的情況下所得的數據，在4倍增益的A/D轉換的情況下所得的數據。此外，圖3中舉例顯示的是A/D轉換后的數據為2比特這樣極為簡單的情況。

如圖3所示，即使A/D轉換前的電壓增益1倍進行A/D轉換后的數據是最小值[00]的低電平，若將增益加大到4倍進行A/D轉換的話，數據變?yōu)樽畲笾礫11]。如此，加大增益后，即便A/D轉換前的電壓為低電平，A/D轉換后的數據也會明顯變大。

因此，加大增益后，強光射入有效像素電路P_N，與該有效電路P_N屬于同一控制組的其他像素電路P_N、P_OB輸出的信號(電壓)增大的情況下(參照圖31及圖33)，從該像素電路P_N、P_OB得到的數據會明顯增大。

并且，如上所述，有強光射入過的有效像素電路P_N給予其他像素電路P_N、P_OB的影響變大后，因為將這種影響較好的抵消將變得困難，因此像素內的偽拖尾就容易表現出來并成為問題(參照圖34及圖35)。

以下，對于此問題，繼續(xù)參照圖3進行說明。此外，在以下，圖3所示A/D轉換前的電壓是從受到強光射入過的有效像素電路P_N影響的OB像素電路P_OB處得到的信號(電壓)的相關雙重采樣后的差(V_rOB-V_sOB，參照圖32和圖33)。此外，在各個增益下進行A/D轉換后的數據是針對此相關雙重采樣后的差以各自的增益進行A/D轉換所得的數據。

如圖3所示，在1倍增益時，從OB像素電路P_OB得到的上述差的A/D轉換之后的數據為最小值[00]。因此，即便進行以此數據為基準的偏移修正處理，從有效像素電路P_N得到的上述差的A/D轉換后的數據完全沒有被修正，或只不過是被修正了一點點而已。即，增益較小的情況下，圖像數據內偽拖尾難以顯現(參照圖34)。

與此相對，增益4倍的情況下，從OB像素電路得到的上述差的A/D轉換后的數據為最大值[11]。因此，進行基于此數據的偏移修正處理后，從有效像素電路P_N得到的上述差的A/D轉換后的數據被較大的修正。即，增益較大的情況下，圖像數據內的偽拖尾變得容易顯現。特別是，在如圖3所示的極端例子中，從有效像素電路P_N得到的上述差的A/D轉換后的數據中減去從OB像素電路P_OB得到的上述差的A/D轉換后的數據的最大值[11]的偏移修正處理被執(zhí)行。因此，無關于從有效像素電路P_N得到的上述差的A/D轉換后的數據值，由于被強制修正為最小值[00]，圖像數據內會有黑色的偽拖尾顯現出來。(參照圖35)

因此，本發(fā)明的第一實施方式相關的固體攝像元件1中，為能執(zhí)行以下說明的動作而構成像素電路P_N、P_OB，以此來有效抑制如上述發(fā)生的偽拖尾。

下一步，關于像素電路P_N、P_OB的具體動作將參照附圖進行說明。特別的，雖然此處舉出被設定的增益較小和較大的兩種相對的例子，但本發(fā)明的第一實施方式相關的固體攝像元件1的動作并不限于兩類。

圖4為表示被設定的增益較小的情況下的被強光入射過的像素電路的動作的時序圖，圖5是進行圖4所示動作的有效像素電路的電勢圖。此外，圖6是表示被設定的增益較大的情況下的強光射入過的像素電路的動作的時序圖。圖7是進行圖6所示動作的有效像素電路的電勢圖。然而，圖5和圖7雖然是表示有效像素電路P_N的電勢圖，但有效像素電路P_N和OB像素電路P_OB的差異僅是通過光電轉換所生成的電荷E的有無，因此，圖5和圖7所示的電勢圖除去電荷E的存在之后也適用于OB像素電路P_OB。此外，圖4和圖6中，重點表示輸出信號線VS的變動的同時，省略顯示與傳輸控制線TX或復位控制線RST重疊的噪音。

在圖4到圖7中，雖然從時間段T₁開始記載，但可當做是在比時間段T₁更早的既定時間點，光電二極管PD中的電荷E的累積已開始(電子快門)。例如此時，最先是傳輸控制線TX及復位控制線RST都是高電壓H(第一電壓)，傳輸門11構成柵極的晶體管及復位晶體管13都變?yōu)殚_啟狀態(tài)，從而光敏二級管PD內的電荷通過浮置擴散區(qū)域FD和復位電源線VR排出像素電路P_N、P_OB的外部。并且，傳輸控制線TX變?yōu)榈碗妷篖(第二電壓)，由傳輸門11構成柵極的晶體管變?yōu)殛P閉狀態(tài)的同時，復位控制線RST開始變?yōu)橹虚g電壓，光電二極管PD中的電荷E的累積開始。此外，由于OB像素電路P_OB沒有光的射入，因此在光電二極管PD中由光電轉換而得的電荷不會被生成并被累積，而是由暗電流等產生的電荷被累積。

最先是，關于被設定的增益較小的情況，參照圖4及圖5進行說明。如圖4及圖5所示，首先，在時間段T₁中，復位控制線RST變?yōu)楦唠妷篐后，復位晶體管13的柵極下的勢壘下降，復位晶體管13變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過處于高電壓H的復位電源線VR，浮置擴散區(qū)域FD內的電荷被排出到像素電路P_N、P_OB的外部。

接下來，在時間段T₂，復位控制線RST變?yōu)橹虚g電壓M₁。此中間電壓M₁即上述中間電壓生成部25生成的電壓，是介于高電壓H和低電壓L之間大小的電壓。此時，復位控制線RST變?yōu)橹虚g電壓M₁后，復位晶體管13的柵極下的勢壘上升到介于開啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間的高度。

并且，在該時間段T₂結束時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23，對有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存的狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rN和OB像素電路P_OB中的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rOB分別進行取樣。

然后，在時間段T₃中，傳輸控制線TX變?yōu)楦唠妷汉?，傳輸門11下的勢壘下降，由傳輸門11構成柵極的晶體管變?yōu)殚_啟狀態(tài)，光電二極管PD內的電荷E被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD。此時，超過復位晶體管13柵極下的勢壘(即，浮置擴散區(qū)域FD保存的電荷的上限量)的電荷E通過為高電壓H的復位電源線VR被排出到有效像素電路P_N的外部。如此，柵極被施予中間電壓M₁后，復位晶體管13可以對應源極(浮置擴散區(qū)域FD)的電荷變化得到開啟狀態(tài)及關閉狀態(tài)這兩個狀態(tài)(以下，在中間電壓被施予柵極的其他晶體管中也同樣如此)。此外，由于OB像素電路P_OB中光電轉換沒有被執(zhí)行導致電荷幾乎沒有被傳輸，受到傳輸控制線TX變?yōu)楦唠妷旱挠绊懀敵鲂盘柧€VS的電壓上升(參照圖4)。

接下來，在時間段T₄中，傳輸控制線TX變?yōu)榈碗妷篖后，傳輸門11下的勢壘上升，由傳輸門11構成柵極的晶體管變?yōu)殛P閉狀態(tài)，從光電二極管PD到浮置擴散區(qū)域FD的電荷傳輸停止。并且，在該時間段T₁₄結束時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23，對對應有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷的輸出信號線VS的電壓V_sN和對應OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷的輸出信號線VS的電壓V_sOB分別進行采樣。

而且，A/D轉換電路23對有效像素電路P_N中的相關雙重采樣后的差V_rN-V_sN進行A/D轉換，以生成組成圖像數據的有效像素數據。進一步的，A/D轉換電路23對OB像素電路P_OB中的相關雙重采樣后的差分V_rOB-V_sOB進行A/D轉換，以生成構成像素數據的OB像素數據。

此外，關于被設定的增益較大的情況，參照圖6和圖7進行說明。此處，圖6及圖7所示增益較大的情況下的像素電路P_N、P_OB的動作與圖4和圖5所示增益較小的情況下的像素電路P_N、P_OB的動作相比，僅是中間生成電壓的大小不同。因此，此處，對基于此中間生成電壓的差異所產生的動作的差異進行說明。此外，圖6及圖7中，為明確與圖4及圖5所示動作的差異，圖4及圖5所示增益較小的情況下的中間電壓或勢壘用符號[M₁]來表示的同時，增益較大情況下的中間電壓或勢壘用符號[M₂]來表示。

如圖6和圖7所示，較大增益被設定的情況下，在時間段T₂～T₄期間，復位控制線RST變?yōu)橹虚g電壓M₂。中間電壓M₂是比中間電壓M₁大的電壓。因此，復位晶體管13的柵極下的勢壘，比中間電壓M₁時更小。即，浮置擴散區(qū)域FD保存的電荷的上限量比在中間電壓M₁的情況下更小。

如圖4～圖7所示，在固體攝像元件1中，中間電壓生成部25對應控制電路26設定的A/D轉換的增益越大相應生成越大的中間電壓。由此，小增益被設定的情況下，最終浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量會變大，但大的增益被設定的情況下，最終浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量會變小。

如參照圖3進行的說明一樣，小增益被設定的情況下，圖像數據內偽拖尾難以顯現。因此，如圖4所示，OB像素電路P_OB中的相關雙重采樣后的差V_rOB-V_sOB可以被容許變大。因此，此情況下，通過生成一定程度的較小中間電壓M₁，即便最終浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量一定程度上變大，偽拖尾也可以被充分抑制。

與此相對，大的增益被設定的情況下，圖像數據內偽拖尾容易顯現。因此，如圖6所示，最好將OB像素電路P_OB中的相關雙重采樣后的差V_rOB-V_sOB盡可能變小為佳。因此，此情況下，通過生成大的中間電壓M₂，最終浮置擴散區(qū)域FD保存的電荷E的上限量變小，偽拖尾被充分抑制。

如上所述，本發(fā)明的第一實施例相關的固體攝像元件1中，通過限制浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量，直接抑制作為偽拖尾產生原因的屬于同一控制組的像素電路P_N及P_OB的輸出的變化本身。由此，最終通過限制浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量這樣簡單的構造和動作，可有效抑制偽拖尾。

進一步說，本發(fā)明的第一實施方式相關的固體攝像元件1中，對應A/D轉換的增益大到偽拖尾容易顯現的狀況，最終使浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量變小。因此，可視需要有效抑制偽拖尾。

<第二實施方式>

接下來，針對本發(fā)明的第二實施方式相關的固體攝像元件進行說明。并且，本發(fā)明的第二實施方式相關的固體攝像元件，與上述本發(fā)明的第一實施方式相關的固體攝像元件相比，僅僅是像素電路P_N、P_OB的動作的一部分不同。因此，此處關于本發(fā)明的第二實施方式相關的固體攝像元件，針對其與上述本發(fā)明的第一實施方式相關的固體攝像元件間的不同點，將參照附圖進行說明。

圖8是表示本發(fā)明的第二實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。圖9是執(zhí)行圖8動作的有效像素電路的電勢圖。此外，圖8及圖9是與表示設定增益值較大情況下的本發(fā)明第一實施方式相關固體攝像元件的動作的圖6和圖7相對應的圖，和圖6和圖7一樣，增益較小情況下的中間電壓或勢壘用[M₁₁]的符號來表示，增益較大情況下的中間電壓或勢壘用[M₁₂]的符號來表示。此外，圖8中，強調并顯示輸出信號線VS的變化的同時，省略表示與傳輸控制線TX或復位控制線RST重疊的噪音等。

在圖8和圖9中，雖然是從時間段T₁₁開始記載，但可當做是在時間段T₁₁之前的既定時間點，光電二極管PD中的電荷E的累積已開始行(電子快門)。例如此時，最先是傳輸控制線TX和復位控制線RST一起變?yōu)楦唠妷篐，由傳輸門11構成柵極的晶體管及復位晶體管13一起變?yōu)殚_啟狀態(tài)，據此，光電二極管PD內的電荷通過浮置擴散區(qū)域FD及復位電源線VR被排出到像素電路P_N、P_OB的外部。并且，由于傳輸控制線TX變?yōu)橹虚g電壓M₁₂，復位控制線RST變?yōu)榈碗妷篖，光電二極管PD中的電荷E的累積開始。并且，由于OB像素電路P_OB中沒有光線射入，雖然在光電二極管PD中由光電轉換產生的電荷不會被生成并累積，但由暗電流等造成的電荷則被累積。

此時，因為傳輸控制線TX變?yōu)橹虚g電壓M₁₂，傳輸門11下的勢壘變?yōu)殚_啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間的狀態(tài)。因此，光電二極管PD內的電荷雖然在累積下去，但超過傳輸門11下的勢壘(即，光電二極管PD累積電荷的上限量)的電荷在光電二極管PD內不被累積而是直接流入浮置擴散區(qū)域FD。并且，被設定的增益較小的情況下，傳輸控制線TX變?yōu)楸戎虚g電壓M₁₂小的中間電壓M₁₁，傳輸門11下的勢壘比中間電壓M₁₂時大。

并且，如圖8及圖9所示，在時間段T₁₁，復位控制線RST變?yōu)楦唠妷篐后，復位晶體管13的柵極下的勢壘下降，復位晶體管13變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過為高電壓H的復位電源線VR，浮置擴散區(qū)域FD內的電荷被排出像素電路P_N、P_OB的外部。

然后，在時間段T₁₂中，復位控制線RST變?yōu)榈碗妷篖。并且，此時間段T₁₂結束時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23對有效像素電路P_N的在浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rN，以及OB像素電路P_OB的在浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rOB分別進行采樣。

然后，在時間段T₁₃中，傳輸控制線TX變?yōu)楦唠妷篐后，傳輸門11下的勢壘下降，由傳輸門11構成柵極的晶體管變?yōu)殚_啟狀態(tài)，光電二極管PD內的電荷E被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD。此時，由光電二極管PD被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD的電荷E，如上所述，是通過使傳輸控制線TX變?yōu)橹虚g電壓M₁₂，在光電二極管PD中限制上限量并累積的電荷E。并且，由于OB像素電路P_OB中光電轉換無法被進行，電荷幾乎不被傳輸，受到傳輸控制線TX變?yōu)楦唠妷篐的影響，輸出信號線VS的電壓上升(參照圖8)。

然后，在時間段T₁₄，傳輸控制線TX變?yōu)橹虚g電壓M₁₂，傳輸門11下的勢壘上升到開啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間，從光電二極管PD向浮置擴散區(qū)域FD的電荷傳輸停止。并且，此時間段T₁₄終止時(穩(wěn)定時間過了之后)，A/D轉換電路23對與有效像素電路P_N的在浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷對應的輸出信號線VS的電壓V_sN和與OB像素電路P_OB的在浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷對應的輸出信號線VS的電壓V_s0B分別采樣。

如上所述，本發(fā)明的第二實施方式相關的固體攝像元件1中，通過限制在光電二極管PD中被累積的電荷E的上限量，來直接抑制成為偽拖尾產生原因的屬于同一控制組的像素電路P_N、P_OB的輸出的變動本身。因此，最終通過限制浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E上限量這種簡單的構造和動作，可有效抑制偽拖尾。

進一步的，本發(fā)明的第二實施方式相關的固體攝像元件1中，對應A/D轉換的增益較大而偽拖尾較容易顯現的狀況，最終使浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量變小。因此，可視需要來抑制偽拖尾。

<第三實施方式>

接下來，針對本發(fā)明的第三實施方式相關的固體攝像元件進行說明。并且，本發(fā)明的第三實施方式相關的固體攝像元件相當于上述本發(fā)明的第二實施方式相關的固體攝像元件的變形例。因此，在此關于本發(fā)明第三實施方式相關的固體攝像元件，針對其與上述本發(fā)明第二實施方式所述的固體攝像元件的區(qū)別點，將參照附圖進行說明。

圖10是表示本發(fā)明的第三實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作時序圖。并且，圖10是與表示本發(fā)明第二實施方式相關的固體攝像元件的動作的圖8相對應的圖，和圖8一樣，增益較小的情況下的中間電壓用[M₁₁]的符號表示的同時，增益較大的情況下的中間電壓用[M₁₂]的符號表示。此外，圖10中，強調顯示輸出信號線VS的變動的同時省略顯示與傳輸控制線TX或復位控制線RST中重疊的噪音。

如圖10所示，本發(fā)明的第三實施方式相關的固體攝像元件1中，傳輸控制線TX在變?yōu)楦唠妷篐時間段之外的時間段內會變?yōu)榈碗妷篖或中間電壓M₁₂。特別是，在時間段T₁₁～T₁₄以外的時間段內，由于傳輸控制線TX為低電壓L，由傳輸門11構成柵極的晶體管處于關閉狀態(tài)。

像這樣，使由傳輸門11構成柵極的晶體管處于關閉狀態(tài)后，在傳輸門11下，可提高與光電二極管PD中被累積的電荷(電子)相反極性的電荷(空穴)的濃度。因此，可以抑制由暗電流產生的電荷流入光電二極管PD。

另外，傳輸控制線TX變?yōu)榈蛪篖的時間段(傳輸門11被施予低電壓L的時間段)和傳輸控制線TX變?yōu)橹虚g電壓M₁₁、M₁₂的時間段(傳輸門11被施予中間電壓M₁₁、M₁₂的時間段)的合計時間段中，傳輸控制線TX的電壓變?yōu)榈蛪篖的時間段(傳輸門11被施予低壓L的時間段)也可占到9成以上。

如此這般地構造，使得以中間電壓M₁₁、M₁₂替代低電壓L而增加的暗電流可抑制在十分之一以下。

<第四實施方式>

接下來，關于本發(fā)明的第四實施方式相關的固體攝像元件進行說明。并且，本發(fā)明第四實施方式相關的固體攝像元件與上述本發(fā)明第一實施方式相關的固體攝像元件相比，僅是像素電路P_N、P_OB的構成及動作的一部分不同。因此，此處關于本發(fā)明的第四實施方式的固體攝像元件，針對其與上述本發(fā)明的第一實施方式相關的固體攝像元件的不同點，參照附圖進行說明。

圖11即本發(fā)明第四實施方式相關的固體攝像元件具備的像素電路的電路圖。如圖11所示，有效像素電路P_N和OB像素電路P_OB分別具備：光電二極管PD，浮置擴散區(qū)域FD，傳輸門11，輸出晶體管12，復位晶體管13，與輸出晶體管12串聯的選擇晶體管14，將光電二極管PD中的電荷排出到有效像素電路P_N及OB像素電路P_OB外部的排出晶體管15。

光電二極管PD陽極接地。傳輸門11連接傳輸控制線TX并構成漏極是浮置擴散區(qū)域FD、源極是光電二極管PD陰極的晶體管的柵極。輸出晶體管12的柵極連接浮置擴散區(qū)域FD，漏極連接共通電源線VD，源極連接選擇晶體管14的漏極。復位晶體管13的柵極連接到復位控制線RST，漏極連接到共通電源線VD，源極連接到浮置擴散區(qū)域FD。選擇晶體管14的柵極連接選擇控制線SEL，源極連接輸出信號線VS。排出晶體管15的柵極連接排出控制線OFG，漏極連接共通電源線VD，源極連接光電二極管PD的陰極。

此處，例如，復位控制線RST和選擇控制線SEL在屬于像素陣列10內的同一控制組的像素電路P_N，P_OB中共通。另外，傳輸控制線TX、排出控制線OFG及共通電源線VD在像素陣列10內的全部的像素電路P_N，P_OB中共通。

圖12為表示本發(fā)明的第四實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。圖13是執(zhí)行圖12所示動作的有效像素電路的電勢圖。并且，圖12及圖13是與表示被設定的增益較大的情況下本發(fā)明第一實施方式相關的固體攝像元件的動作的圖6和圖7相對應的圖。與圖6和圖7一樣，增益小的情況下中間電壓或勢壘用[M₂₁]的符號進行表示的同時，增益大的情況下中間電壓或勢壘用[M₂₂]的符號進行表示。此外，圖12中，強調顯示輸出信號線VS的變動的同時，省略顯示與傳輸控制線TX或復位控制線RST重疊的噪音。

在圖12和圖13中，雖然是從時間段T₂₁開始描述，但可以當做是在比時間段T₂₁更早的的既定時間點光電二極管PD中的電荷E的累積已開始(電子快門)。例如此時，最先是排出控制線OFG變?yōu)楦唠妷篐，排出晶體管15變?yōu)殚_啟狀態(tài)，因此，光電二極管PD內的電荷通過共通電源線VD被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。而且，因為排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₂₂，光電二極管PD內的電荷E的累積開始。此外，因為OB像素電路P_OB沒有光射入，在光電二極管PD中由光電轉換產生的電荷不會被生成和累積，但是由暗電流等造成的電荷會被累積。

此時，因為排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₂₂，排出晶體管15的柵極下的勢壘變?yōu)榻橛陂_啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間。因此，雖然在光電二極管PD內電荷在累積下去，但超越排出晶體管15的柵極下的勢壘(即，光電二極管PD累積電荷的上限量)的電荷不在光電二極管中累積而是通過共通電源線VD被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。并且，被設定增益小的情況下，排出控制線OFG變?yōu)楸戎虚g電壓M₂₂小的中間電壓M₂₁，排出晶體管15的柵極下的勢壘變得比中間電壓M₂₂時大。

如上所述的例子，使用排出晶體管15的電子快門和浮置擴散區(qū)域FD可以分別獨立工作，因此針對像素陣列10內的全部像素電路P_N，P_OB是可以同時工作的(全局快門)。此種情況下，像素陣列10內的全部像素電路P_N，P_OB中，雖然從光電二極管PD到浮置擴散區(qū)域FD電荷E可以同時被傳輸，但通過將像素陣列10內的像素電路P_N，P_OB的選擇晶體管14就每個控制組依次設置為開啟狀態(tài)，可取得像素陣列10內全部的像素電路P_N，P_OB的信號(電壓)。

而且，如圖12及圖13所示，時間段T₂₁中，復位控制線RST變?yōu)楦唠妷篐后，復位晶體管13的柵極下的勢壘下降，復位晶體管13變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過共通電源線VD，浮置擴散區(qū)域FD內的電荷被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。

然后，在時間段T₂₂中，復位控制線RST變?yōu)榈碗妷篖之后，復位晶體管13的柵極下的勢壘上升，復位晶體管13變?yōu)殛P閉狀態(tài)。

然后，在時間段T₂₃期間，傳輸控制線TX變?yōu)楦唠妷篐后，傳輸門11下的勢壘下降，由傳輸門11構成柵極的晶體管變?yōu)殚_啟狀態(tài)，光電二極管PD內的電荷E被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD。此時，從光電二極管PD被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD的電荷E，如上所述，是通過使排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₂₂，從而在光電二極管PD中限制上限量并累積的電荷E。并且，因為OB像素電路P_OB中沒有進行光電轉換，所以電荷幾乎沒有被傳輸。

然后，在時間段T₂₄中，傳輸控制線TX變?yōu)榈碗妷篖后，傳輸門11下的勢壘上升，由傳輸門11構成柵極的晶體管變?yōu)殛P閉狀態(tài)，從光電二極管PD向浮置擴散區(qū)域FD的電荷傳輸停止。

然后，在時間段T₂₅期間，排出控制線OFG變?yōu)楦唠妷篐后，排出晶體管15的柵極下的勢壘下降而排出晶體管14變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過共通電源線VD，光電二極管PD內的電荷E被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。并且，上述的時間段T₂₁～T₂₅期間為止的動作在像素陣列10內的全部像素電路P_N、P_OB中同時被執(zhí)行。

然后，在時間段T₂₆中，選擇控制線SEL變?yōu)楦唠妷篐后，選擇晶體管14變?yōu)殚_啟狀態(tài)，輸出晶體管12輸出的信號(電壓)被給予輸出信號線VS。并且，該期間T₂₆終止時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23對與有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷對應的輸出信號線VS的電壓V_sN和與OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷對應的輸出信號線VS的電壓V_sOB分別進行采樣。

然后，在時間段T₂₇期間，復位控制線RST變?yōu)楦唠妷篐后，復位晶體管13的柵極下的勢壘下降，復位晶體管13變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過共通電源線VD，浮置擴散區(qū)域FD內的電荷被排出像素電路P_N，P_OB的外部。

然后，在時間段T₂₈期間，復位控制線RST變?yōu)榈碗妷篖后，復位晶體管13的柵極下的勢壘上升，復位晶體管13變?yōu)殛P閉狀態(tài)。而且，該時間段T₂₈結束時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23分別對有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rN，以及OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rOB進行采樣。

然后，在時間段T₂₉期間，選擇控制線SEL變?yōu)榈碗妷篖時，選擇晶體管14變?yōu)殛P閉狀態(tài)。并且，上述時間段T₂₆～T₂₉為止的動作在像素陣列10內的像素電路P_N，P_OB中就每一個控制組執(zhí)行。

然后，在時間段T₃₀中，排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₂₂后，排出晶體管15的柵極下的勢壘上升到開啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間，光電二極管PD內的電荷排出停止。并且，此時間段T₃₀的動作在像素陣列10內的全部像素電路P_N，P_OB中同時被進行。此外，從此期間T₃₀可開始光電二極管內的電荷累積。此種情況下，時間段T₃₀中排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₂₂的時間點即作為電子快門(特別是全局快門)的時間。進一步的，在此種情況下，全部控制組中，如圖12及圖13中舉例所示的，不需在時間段T₂₆～T₂₉的動作后開始時間段T₃₀，時間段T₂₆～T₂₉的動作開始之前或者時間段T₂₆～T₂₉的動作的過程中也可有開始時間段T₃₀的控制組。

如上述，本發(fā)明第四實施方式相關的固體攝像元件1中，通過限制光電二極管PD中被累積的電荷E的上限量，可以直接控制成為偽拖尾產生原因的屬于同一控制組的像素電路P_N，P_OB中的輸出的變化本身。因此，通過最終限制浮置擴散區(qū)域FD內被保存的電荷E的上限量這樣簡單的構造和動作，可有效抑制偽拖尾。

進一步，本發(fā)明的第四實施方式相關的固體攝像元件1中，針對A/D轉換的增益大而偽拖尾容易顯現的狀況，最終將浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量變小。因此，可視需要有效抑制偽拖尾。

<第五實施方式>

接下來，針對本發(fā)明的第五實施方式相關的固體攝像元件進行說明。并且，本發(fā)明的第五實施方式相關的固體攝像元件相當于上述本發(fā)明的第四實施方式相關的固體攝像元件的變形例。因此，此處關于本發(fā)明第五實施方式相關的固體攝像元件，針對其與上述本發(fā)明的第四實施方式相關的固體攝像元件的不同點，將參照附圖進行說明。

圖14是表示本發(fā)明的第五實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖。并且，圖14是與表示本發(fā)明第四實施方式相關固體攝像元件的動作的圖12相對應的圖，和圖12一樣，增益小的情況下的中間電壓用[M₂₁]來表示的同時，增益大的情況下的中間電壓用符號[M₂₂]來表示。此外，圖14中，強調顯示輸出信號線VS的變動的同時，與傳輸控制線TX或復位控制線RST重疊的噪音等則省略顯示。

如圖14所示，在本發(fā)明的第五實施方式相關的固體攝像元件1中，排出控制線OFG在變?yōu)楦唠妷篐的時間段以外的時間段變?yōu)榈碗妷篖或中間電壓M₂₂。特別的，在時間段T₂₁～T₂₉以外的時間段，由于排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖，排出晶體管15變?yōu)殛P閉狀態(tài)。

像這樣，將排出晶體管15設為關閉狀態(tài)后，在排出晶體管15的柵極下，可提高與光電二極管PD中被累積的電荷的極性相反的電荷(空穴)的濃度提高。因此，可抑制由暗電流產生的電荷流入光電二極管PD。

并且，排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖的時間段(排出晶體管15的柵極被施予低電壓L的時間段)和排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₂₁，M₂₂的時間段(排出晶體管15的柵極被施予中間電壓M₂₁，M₂₂的時間段)合計的時間段中，排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖的時間段(排出晶體管15的柵極被施予低電壓L的時間段)占到9成以上也是可以的。

如此這般地構造，可使得用中間電壓M₂₁，M₂₂代替低電壓L所增加的暗電流被抑制在十分之一以下。

<第六實施方式>

接下來，關于本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件進行說明。并且，本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件與上述本發(fā)明的第四實施方式相關固體攝像元件相比較，僅是像素電路P_N，P_OB的構造及動作的一部分不同。因此，此處關于本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件，針對其與上述本發(fā)明的第四實施方式相關的固體攝像元件的不同點將參照附圖進行說明。

圖15是本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件具備的像素電路的電路圖。如圖15所示，有效像素電路P_N及OB像素電路P_OB分別具備：光電二極管PD，浮置擴散區(qū)域FD，輸出晶體管12，復位晶體管13，選擇晶體管14，排出晶體管15，將從光電二極管PD被傳輸的電荷在向浮置擴散區(qū)域FD傳輸之前臨時保存的存儲區(qū)域(電荷保存部)MEM，從光電二極管PD向儲存區(qū)域MEM傳輸電荷的第一傳輸門(第一傳輸部)16，將存儲區(qū)域MEM保存的電荷傳輸給浮置擴散區(qū)域FD的第二傳輸門(第二傳輸部)17。

因為第一傳輸門16及第二傳輸門17是將光電二極管PD存儲的電荷傳輸至浮置擴散區(qū)域FD的部件，可以說是相當于上述第一～第五實施方式相關的固體攝像元件中的傳輸門11。只是，第一傳輸門16及第二傳輸門17可以單獨控制，所以從光電二極管PD向浮置擴散區(qū)域FD傳輸電荷過程中，將電荷臨時保存在存儲區(qū)域MEM這一點與上述第一～五實施方式相關的固體攝像元件中的傳輸門11不同。

光電二極管PD陽極接地。第一傳輸門16連接第一傳輸控制線TRX。第二傳輸門17連接第二傳輸控制線TRG。輸出晶體管12柵極連接浮置擴散區(qū)域FD，漏極連接共通電源線VD，源極連接選擇晶體管14的漏極。復位晶體管13柵極連接復位控制線RST，漏極連接共通電源線VD，源極連接浮置擴散區(qū)域FD。選擇晶體管14柵極連接選擇控制線SEL，源極連接輸出信號線VS。排出晶體管15柵極連接排出控制線OFG，漏極連接共通電源線VD，源極連接光電二極管PD的陰極。

此處，例如復位控制線RST、選擇控制線SEL及第二傳輸控制線TRG在像素陣列10內的屬于同一控制組的像素電路P_N，P_OB中共通。此外，例如第一傳輸控制線TRX、排出控制線OFG以及共通電源線VD在像素陣列10內的全部的像素電路P_N，P_OB中共通。

圖16是表示圖15的像素電路的一部分的構成例的截面示意圖。并且，圖16是表示了圖15所示的像素電路中從排出晶體管15至浮置擴散區(qū)域FD的路徑的截面的圖。

如圖16所示，構成像素電路的各部分被設置在形成于N型基板S的內部及上表面?zhèn)?圖中為上側，以下稱為[上側])的P阱W?；錝(阱W)的上表面設有柵極氧化膜X，此柵極氧化膜X的上表面上設置有排出晶體管的柵極15G、第一傳輸門16及第二傳輸門17等各種柵極。

光電二極管PD包括于P阱W內部形成的N型(N-)區(qū)域，并在此區(qū)域內累積通過光電轉換生成的電荷(電子)。并且，嚴格來講，通過作為陰極的P阱和作為陽極的N型(N-)區(qū)域的組合，構成光電二極管，但此處僅指電荷被累積的N型(N-)的區(qū)域來說明光電二極管PD。

此外，光電二極管PD的上側并位于基板S(阱W)的內部的上表面附近，P型(P+)的埋入區(qū)B被形成。通過形成此埋入區(qū)B，因為光電二極管PD在與缺陷較多的基板S的上表面間隔一段距離的位置累積電荷，暗電流被抑制。

排出晶體管的漏極15D及浮置擴散區(qū)域FD是在基板S(阱W)的內部的上表面附近被形成的N型(N+)的區(qū)域。排出晶體管的柵極15G是被形在在柵極氧化膜X的上表面的覆蓋排出晶體管的漏極15D和光電二極管PD之間的區(qū)域的位置處。并且，光電二極管PD相當于排出晶體管的源極。

存儲區(qū)域MEM是在基板S(阱W)的內部的上表面附近被形成的N型(N)區(qū)域。此外，存儲區(qū)域MEM被設置于光電二極管PD和浮置擴散區(qū)域FD之間的區(qū)域。

第一傳輸門16是被形成在柵極氧化膜X的上表面上的覆蓋光電二極管PD和存儲區(qū)域MEM之間的區(qū)域以及存儲區(qū)域MEM的一部分或全部區(qū)域的位置處。另外，第二傳輸門17是被形成在柵極氧化膜X的上表面上的覆蓋了存儲區(qū)域MEM和浮置擴散區(qū)域FD之間的區(qū)域的位置處。

圖17是表示本發(fā)明第六實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖，圖18及圖19是執(zhí)行圖17動作的有效像素電路的電勢圖。并且，圖17、圖18以及圖19與表示本發(fā)明第四實施方式相關的固體攝像元件的動作的圖12及圖13相對應，和圖12和圖13同樣，在增益小的情況下給中間電壓或勢壘予符號[M₃₁]來表示的同時，增益大的情況下給中間電壓或勢壘予符號[M₃₂]來表示。此外，圖17中，強調并顯示輸出信號線VS的變動的同時，省略顯示與第二傳輸控制線TRG或復位控制線RST重疊的噪音。

在圖17、圖18及圖19中，雖然是從時間段T₃₁開始記載，但當做是在比時間段T₃₁更早的既定時間點，光電二極管PD中的電荷E的累積已被開始(電子快門)。例如此時，最開始是排出控制線OFG變?yōu)楦唠妷篐，由于排出晶體管15變?yōu)殚_啟狀態(tài)，光電二極管PD內的電荷通過共通電源線VD被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。而且，由于排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖，在光電二極管PD中的電荷E的累積開始。并且，因為OB像素電路P_OB沒有光射入，光電二極管PD中由光電轉換生成的電荷不會被生成并累積，但是由暗電流造成的電荷則被累積。

如圖17，圖18及圖19中所示，首先，在時間段T₃₁中，第二傳輸控制線TRG及復位控制線RST一起變?yōu)楦唠妷篐，由第二傳輸門17構成柵極的晶體管及復位晶體管13一起變?yōu)殚_啟狀態(tài)，由此，存儲區(qū)域MEM及浮置擴散區(qū)域FD內的電荷被排出到共通電源線VD。

然后，在時間段T₃₂中，復位控制線RST變?yōu)榈碗妷篖后，復位晶體管13的柵極下的勢壘上升，復位晶體管13變?yōu)殛P閉狀態(tài)。此外，與此同時，第二傳輸控制部TRG變?yōu)橹虚g電壓M₃₂后，第二傳輸門17下的勢壘變?yōu)殚_啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間。

然后，在時間段T₃₃中，第一傳輸控制線TRX變?yōu)楦唠妷篐后，第一傳輸門16下的勢壘下降。即，光電二極管PD和存儲區(qū)域MEM之間的區(qū)域的勢壘下降的同時，存儲區(qū)域MEM的勢壘下降。由此，光電二極管PD內的電荷E被傳輸至存儲區(qū)域MEM。此外，因為OB像素回路P_OB中光電轉換沒有被進行，因此電荷幾乎沒有被傳輸至存儲區(qū)域MEM。

然后，在時間段T₃₄中，第一傳輸控制線TRX變?yōu)榈碗妷篖后，第一傳輸門16下的勢壘上升。即，光電二極管PD和存儲區(qū)域MEM之間的區(qū)域的勢壘上升的同時，存儲區(qū)域MEM的勢壘也上升。由此，從光電二極管PD到存儲區(qū)域MEM的電荷E傳輸停止。此時，超過第二傳輸門17下勢壘(即，存儲區(qū)域MEM所保存的電荷的上限量)的電荷E從存儲區(qū)域MEM中溢出并被排出至浮置擴散區(qū)域FD。并且，被設定的增益小的情況下，第二控制線TRG變?yōu)楸戎虚g電壓M₃₂小的中間電壓M₃₁，第二傳輸門17下的勢壘比中間電壓為M₃₂時大。

然后，在時間段T₃₅中，排出控制線OFG變?yōu)楦唠妷篐后，排出晶體管15的柵極15G下的勢壘下降而排出晶體管15變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過共通電源線VD，光電二極管PD內的電荷E被排出至像素電路P_N，P_OB的外部。并且，上述時間段T₃₁～T₃₅期間的動作，在像素陣列10內的全部像素電路P_N，P_OB中被同時執(zhí)行。

然后，在時間段T₃₆中，選擇控制線SEL變?yōu)楦唠妷篐后，選擇晶體管14變?yōu)殚_啟狀態(tài)，輸出晶體管12輸出的信號(電壓)被給予輸出信號線VS。

然后，在時間段T₃₇中，復位控制線RST變?yōu)楦唠妷篐后，復位晶體管13的柵極下的勢壘下降，復位晶體管13變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過共通電源線VD，浮置擴散區(qū)域FD內的電荷被排出像素電路P_N，P_OB的外部。

然后，在時間段T₃₈中，復位控制線RST變?yōu)榈碗妷篖后，復位晶體管13的柵極下的勢壘上升，復位晶體管13變?yōu)殛P閉狀態(tài)。并且，此時間段T₃₈結束時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23對有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rN，以及OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rOB分別進行采樣。

然后，在時間段T₃₉中，第二傳輸控制線TRG變?yōu)楦唠妷篐后，第二傳輸門17下的勢壘下降，由第二傳輸門17構成柵極的晶體管變?yōu)殚_啟狀態(tài)，存儲區(qū)域MEM內的電荷E被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD。此時，從存儲區(qū)域MEM被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD的電荷E，如上所述，是通過將第二傳輸控制線TRG設置為中間電壓M₃₂，從而在存儲區(qū)域MEM內限制上限量并累積的電荷E。并且，在OB像素電路P_OB中，如上所述，因為幾乎沒有對存儲區(qū)域MEM傳輸并累積的電荷，所以向浮置擴散區(qū)域FD傳輸的電荷幾乎沒有。

然后，在時間段T₄₀中，第二傳輸控制線TRG變?yōu)橹虚g電壓M₃₂后，第二傳輸門17下的勢壘上升至開啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間，從存儲區(qū)域MEM向浮置擴散區(qū)域FD的電荷傳輸停止。而且，此期間T₄₀結束時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23對對應有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷的輸出信號線VS的電壓V_sN，和對應OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷的輸出信號線VS的電壓V_sOB分別進行采樣。

然后，在時間段T₄₁中，選擇控制線SEL變?yōu)榈碗妷汉螅x擇晶體管14變?yōu)殛P閉狀態(tài)。并且，上述時間段T₃₆～T₄₁為止的動作，在像素陣列10內的像素電路P_N，P_OB中就每一個控制組執(zhí)行。

然后，在時間段T₄₂中，排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖后，排出晶體管15的柵極15G下的勢壘上升，排出晶體管15變?yōu)殛P閉狀態(tài)，光電二極管PD內的電荷排出停止。并且，此時間段T₄₂的動作在像素陣列10內的全部的像素電路P_N，P_OB中可以被同時執(zhí)行。此外，從此時間段T₄₂開始，可開始光電二極管PD中的電荷累積。此種情況下，在時間段T₄₂中，排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖的時間點即成為電子快門(特別是全局快門)的時間點。進一步的，在此情況下，在全部控制組中，如圖17、圖18及圖19舉例所示，在時間段T₃₆～T₄₁的動作之后開始時間段T₄₂是沒有必要的，時間段T₃₆～T₄₁的動作開始前或時間段T₃₆～T₄₁的動作的過程中也可有開始時間段T₄₂的控制組存在。

如上所述，在本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件1中，通過限制存儲區(qū)域MEM中被保存的電荷E的上限量，可以直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路P_N，P_OB中的輸出變動本身。因此，最終通過限制浮置擴散區(qū)域FD內被保存的電荷E的上限量這種簡單的構造和動作，可有效抑制偽拖尾。

進一步，本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件1中，針對在A/D轉換的增益大到偽拖尾容易顯現的狀況，最終將浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量變小。因此，可視需要有效抑制偽拖尾。

<第七實施方式>

接下來，針對本發(fā)明的第七實施方式相關的固體攝像元件進行說明。并且，本發(fā)明第七實施方式相關的固體攝像元件，與上述本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件相比，僅是動作的一部分存在差異。因此，此處關于本發(fā)明第七實施方式相關固體攝像元件，針對其與上述本發(fā)明第六實施方式相關的的固體攝像元件的不同點，將參照附圖進行說明。

圖20是表示本發(fā)明的第七實施方式相關的固體攝像元件所具備的像素電路的動作的時序圖，圖21和圖22是執(zhí)行圖20所示動作的有效像素電路的電勢圖。并且，圖20、圖21及圖22是與表示被設定的增益大的情況下的本發(fā)明第六實施方式相關的固體攝像元件的動作的圖17、圖18和圖19相對應的圖，和圖17、圖18、圖19一樣，增益小的情況下的中間電壓或勢壘用[M₄₁]的符號來表示的同時，增益大的情況下的中間電壓或勢壘用符號[M₄₂]來表示。此外，圖20中，強調顯示輸出信號線VS的變動的同時，省略顯示與第二傳輸控制線TRG或復位控制線RST中重疊的噪音等。

在圖20、圖21及圖22中，雖然從時間段₅₁開始記載，但當做是在比時間段T₅₁更早的時間點，光電二極管PD中的電荷E的累積已開始進行(電子快門)。例如此時，最開始是排出控制線OFG變?yōu)楦唠妷篐，排出晶體管15變?yōu)殚_啟狀態(tài)，因此光電二極管PD內的電荷通過共通電源線VD被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。此外，由于排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₄₂，光電二極管PD中電荷E開始累積。并且，由于OB像素電路P_OB中沒有光射入，光電二極管PD中通過光電轉換生成的電荷不會被生成并被累積，但由暗電流產生的電荷可以被累積。

此時，由于排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₄₂，排出晶體管15的柵極15G下的勢壘變?yōu)殚_啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間。因此，雖然光電二極管PD內的電荷會累積下去，但超過排出晶體管15的柵極15G下的勢壘(即，光電二極管PD累積電荷的上限量)的電荷不在光電二極管PD中被累積而是通過共通電源線VD被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。并且，被設定的增益小的情況下，排出控制線OFG變?yōu)楸戎虚g電壓M₄₂小的中間電壓M₄₁，排出晶體管15的柵極15G下的勢壘變得比中間電壓M₄₂時大。

并且，如圖20、圖21及圖22所示，在時間段T₅₁中，第二傳輸控制線TRG及復位控制線RST共同變?yōu)楦唠妷篐，因為由第二傳輸門17組成柵極的晶體管和復位晶體管13共同變?yōu)殚_啟狀態(tài)，由此存儲區(qū)域MEM及浮置擴散區(qū)域FD內的電荷在被排出到共同電源線VD。

然后，在時間段T₅₂中，復位控制線RST變?yōu)榈碗妷篖后，復位晶體管13的柵極下的勢壘上升，復位控制線13變?yōu)殛P閉狀態(tài)。此外，與此同時，第二傳輸控制線TRG變?yōu)榈碗妷篖后，第二傳輸門17下的勢壘上升，由第二傳輸門17構成柵極的晶體管變?yōu)殛P閉狀態(tài)。

然后，在時間段T₅₃中，第一傳輸控制線TRX變?yōu)楦唠妷篐后，第一傳輸門16下的勢壘下降。即，光電二極管PD和存儲區(qū)域MEM之間的區(qū)域的勢壘下降的同時，存儲區(qū)域MEM的勢壘下降。由此，光電二極管PD內的電荷E被傳輸至存儲區(qū)域MEM。此時，從光電二極管PD被傳輸至存儲區(qū)域MEM的電荷E，如上所述，是通過將排出控制線OFG設置為中間電壓M₄₂，從而在光電二極管PD中限制上限量并累積的電荷E。并且，因為OB像素電路P_OB中光電轉換沒有被進行，所以電荷幾乎不被傳輸到存儲區(qū)域MEM。

然后，在時間段T₅₄中，第一傳輸控制線TRX變?yōu)榈碗妷篖后，第一傳輸門16下的勢壘上升。即，光電二極管PD和存儲區(qū)域MEM間的區(qū)域的勢壘上升的同時，存儲區(qū)域MEM的勢壘也上升。由此，從光電二極管PD到存儲區(qū)域MEM的電荷E的傳輸停止。

然后，在時間段T₅₅中，排出控制線OFG變?yōu)楦唠妷篐后，排出晶體管15的柵極15G下的勢壘下降而排出晶體管15變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過共通電源線VD，光電二極管PD內的電荷E被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。并且，上述的時間段T₅₁～T₅₅的動作在像素陣列10內的全部像素電路P_N，P_OB中被同時執(zhí)行。

然后，在時間段T₅₆中，選擇控制線SEL變?yōu)楦唠妷篐后，選擇晶體管14變?yōu)殚_啟狀態(tài)，輸出晶體管12輸出的信號(電壓)被給予輸出信號線VS。

然后，在時間段T₅₇中，復位控制線RST變?yōu)楦唠妷篐后，復位晶體管13的柵極下的勢壘下降，復位晶體管13變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過共通電源線VD，浮置擴散區(qū)域FD內的電荷被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。

然后，在時間段T₅₈中，復位控制線RST變?yōu)榈碗妷篖后，復位晶體管13的柵極下的勢壘上升，復位晶體管13變?yōu)殛P閉狀態(tài)。而且，該時間段T₅₈終止時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23將對有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rN及OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rOB分別進行采樣。

然后，在時間段T₅₉中，第二傳輸控制線TRG變?yōu)楦唠妷篐后，第二傳輸門17下的勢壘下降，由第二傳輸門17組成柵極的晶體管變?yōu)殚_啟狀態(tài)，存儲區(qū)域MEM內的電荷E被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD。此外，在OB像素電路P_OB中，如上所述，由于被傳輸至存儲區(qū)域MEM并被累積的電荷幾乎沒有，所以電荷幾乎不會被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD。

然后，在時間段T₆₀中，第二傳輸控制線TRG變?yōu)榈碗妷篖后，第二傳輸門17下的勢壘上升，由第二傳輸門17構成柵極的晶體管變?yōu)殛P閉狀態(tài)，由存儲區(qū)域MEM向浮置擴散區(qū)域FD的電荷傳輸停止。此外，此時間段T₆₀結束后(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23將對有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷所對應的輸出信號線VS的電壓V_rN及OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷所對應的輸出信號線VS的電壓V_rOB分別進行采樣。

然后，在時間段T₆₁中，選擇控制線SEL變?yōu)榈碗妷汉?，選擇晶體管14變?yōu)殛P閉狀態(tài)。并且，上述時間段T₅₆～T₆₁為止的動作在像素陣列10內的像素電路P_N、P_OB中被就每一個控制組執(zhí)行。

然后，在時間段T₆₂中，排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₄₂后，排出晶體管15的柵極15G下的勢壘上升至開啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間，光電二極管PD內的電荷的排出停止。并且，此時間段T₆₂的動作在像素陣列10內的全部像素電路P_N，P_OB中同時被執(zhí)行。此外，從此時間段T₆₂開始，也可開始在光電二極管PD中的電荷累積。此種情況下，在時間段T₆₂中排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₄₂的時間點即成為電子快門(特別是全局快門)的時間點。進一步的，此情況下，全部的控制組中，如圖20、圖21及圖22中示例的一樣，沒有必要在時間段T₅₆～T₆₁的動作后開始時間段T₆₂，時間段T₅₆～T₆₁的動作開始前或時間段T₅₆～T₆₁的動作的過程中也可有開始時間段T₆₂的控制組存在。

如上所述，本發(fā)明的第七實施方式相關的固體攝像元件1中，通過限制光電二極管PD中被累積的電荷E的上限量來直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路P_N，P_OB中的輸出變化本身。因而，最終通過限制浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量這樣簡單的構造和動作，可有效抑制偽拖尾。

進一步的，本發(fā)明第七實施方式相關的固體攝像元件1中，針對A/D轉換的增益大到偽拖尾容易顯現的狀況，最終將浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量變小。因此，可視需要有效抑制偽拖尾。

<第八實施方式>

接下來，針對本發(fā)明的第八實施方式相關的的固體攝像元件進行說明。并且，本發(fā)明第八實施方式相關的固體攝像元件相當于上述本發(fā)明第七實施方式相關的固體攝像元件的變形例。因此，此處關于本發(fā)明第八實施方式相關的固體攝像元件，針對其和上述本發(fā)明第七實施方式相關的固體攝像元件的區(qū)別點將參照附圖進行說明。

圖23是表示本發(fā)明第八實施方式相關的固體攝像元件具備的像素電路的動作的時序圖。此外，圖23是與表示本發(fā)明第七實施方式相關的固體攝像元件的動作的圖20相對應的圖。與圖20一樣，增益小的情況下給中間電壓以符號[M₄₁]來表示的同時，增益大的情況下給中間電壓以符號[M₄₂]來表示。此外，圖23中，強調顯示輸出信號線VS的變動的同時，省略顯示與傳輸控制線TX或復位控制線RST中重疊的噪音。

如圖23所示，本發(fā)明的第八實施方式相關的固體攝像元件1中，排出控制線OFG在變?yōu)楦唠妷篐的時間段以外的時間段中變?yōu)榈碗妷篖或中間電壓M₄₂。特別的，在時間段T₅₁～T₆₁以外的時間段中，由于排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖，排出晶體管15變?yōu)殛P閉狀態(tài)。

如此，將排出晶體管15設置為關閉狀態(tài)后，排出晶體管15的柵極15G下，可提高與光電二極管PD中被累積的電荷(電子)極性相反的電荷(空穴)的濃度。因此，可抑制由暗電流產生的電荷流入光電二極管PD。

此外，排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖的時間段(排出晶體管15的柵極15G被給予低電壓L的時間段)與排出控制線OFG變?yōu)橹虚g電壓M₄₁，M₄₂的時間段(排出晶體管15的柵極15G中被給予中間電壓M₄₁，M₄₂的時間段)合計的時間段內，排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖的時間段(排出晶體管15的柵極15G中被給予低電壓L的時間段)也可占到9成以上。

如此這般地構成，代替低電壓L通過使用中間電壓M₄₁，M₄₂而增加的暗電流被抑制在十分之一以下是可能的。

<第九實施方式>

接下來，針對本發(fā)明的第九實施方式相關的的固體攝像元件進行說明。并且，本發(fā)明第九實施方式相關的固體攝像元件與上述本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件相比，僅是動作的一部分不同。因此，此處關于本發(fā)明第九實施方式相關的固體攝像元件，針對其與上述本發(fā)明第六實施方式相關的固體攝像元件的不同點將參照附圖進行說明。

圖24為表示本發(fā)明的第九實施方式相關的固體攝像元件具備的像素電路的動作的時序圖，圖25及圖26是表示執(zhí)行圖24所示動作的有效像素電路的電勢圖。并且，圖24、圖25及圖26是與表示被設定的增益大的情況下本發(fā)明第六實施方式相關的固體攝像元件的動作的圖17、圖18、圖19相對應的圖，與圖17、圖18、圖19一樣，增益小的情況下的中間電壓或勢壘用符號[M₅₁]來表示的同時，增益大的情況下的中間電壓或勢壘用符號[M₅₂]來表示。此外，圖24中，強調顯示輸出信號線VS的變動的同時，省略顯示與第二傳輸控制線TRG或復位控制線RST重疊的噪音等。

在圖24、圖25和圖26中，雖然是從時間段71開始記載，但是當做是在比時間段T₇₁更早的既定的時間點，光電二極管PD中的電荷E的累積開始(電子快門)。例如此時，最開始是排出控制線OFG中的電壓變?yōu)楦唠妷篐，排出晶體管15變?yōu)殚_啟狀態(tài)，由此光電二極管PD內的電荷通過共通電源線VD被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。此外，由于排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖，光電二極管PD中電荷E的累積開始。并且，OB像素電路P_OB中沒有光射入，因此光電二極管PD中由光電轉換生成的電荷不會被生成并被累積，但是由暗電流產生的電荷被累積。

如圖24、圖25及圖26中所示，首先，在時間段T₇₁中，第二傳輸控制線TRG及復位控制線RST共同變?yōu)楦唠妷篐，通過由第二傳輸門17構成柵極的晶體管及復位晶體管13一起變?yōu)殚_啟狀態(tài)，存儲區(qū)域MEM及浮置擴散區(qū)域FD內的電荷被排出到共通電源線VD。

然后，在時間段T₇₂中，第二傳輸控制線TRG變?yōu)榈碗妷篖后，第二傳輸門17下的勢壘上升，由第二傳輸門17構成柵極的晶體管變?yōu)殛P閉狀態(tài)。此外，與此同時，復位控制線RST變?yōu)橹虚g電壓M₅₂后，復位晶體管13的柵極下的勢壘變?yōu)殚_啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間。

然后，在時間段T₇₃中，第一傳輸控制線TRX變?yōu)楦唠妷篐后，第一傳輸門16下的勢壘下降。即，光電二極管PD和存儲區(qū)域MEM之間的區(qū)域的的勢壘下降的同時，存儲區(qū)域MEM的勢壘下降。由此，光電二極管PD內的電荷E被傳輸至存儲區(qū)域MEM。此外，因為在OB像素電路P_OB中光電轉換沒有被進行，因此幾乎沒有電荷被傳輸至存儲區(qū)域MEM。

然后，在時間段T₇₄中，第一傳輸控制線TRX變?yōu)榈碗妷篖后，第一傳輸門16下的勢壘上升。即，光電二極管PD和存儲區(qū)域MEM之間的區(qū)域的勢壘上升的同時，存儲區(qū)域MEM中的勢壘也上升。由此，從光電二極管PD向存儲區(qū)域MEM的電荷傳輸停止。

然后，在時間段T₇₅中，排出控制線OFG變?yōu)楦唠妷篐后，排出晶體管15的柵極15G下的勢壘下降，排出晶體管15變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過共通電源線VD，光電二極管PD內的電荷E被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。此外，上述時間段T₇₁～T₇₅為止的動作在像素陣列10內的全部像素電路P_N，P_OB中同時被執(zhí)行。

然后，在時間段T₇₆中，選擇控制線SEL變?yōu)楦唠妷篐后，選擇晶體管14變?yōu)殚_啟狀態(tài)，輸出晶體管12輸出的信號(電壓)被給予輸出信號線VS。

然后，在時間段T₇₇中，復位控制線RST變?yōu)楦唠妷篐后，復位晶體管13的柵極下的勢壘下降，復位晶體管13變?yōu)殚_啟狀態(tài)，通過共通電源線VD，浮置擴散區(qū)域FD內的電荷被排出到像素電路P_N，P_OB的外部。

然后，在時間段T₇₈中，復位晶體管RST變?yōu)橹虚g電壓M₅₂后，復位晶體管13的柵極下的勢壘上升至開啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之間。并且，此時間段T₇₈結束時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23將對有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存的狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rN和OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中電荷未被保存狀態(tài)下的輸出信號線VS的電壓V_rOB分別進行采樣。

然后，在時間段T₇₉中，第二傳輸控制線TRG變?yōu)楦唠妷篐后，第二傳輸門17下的勢壘下降，由第二傳輸門17構成柵極的晶體管變?yōu)殚_啟狀態(tài)，存儲區(qū)域MEM內的電荷E被傳輸至浮置擴散區(qū)域FD。此時，超過復位晶體管13的柵極下的勢壘(即，浮置擴散區(qū)FD保存電荷的上限量)的電荷E通過共通電源線VD被排出至像素電路P_N，P_OB的外部。并且，被設定的增益小的情況下，復位控制線RST變?yōu)楸戎虚g電壓M₅₂小的中間電壓M₅₁，復位晶體管13的柵極17下的勢壘比中間電壓M₅₂時大。

然后，在時間段T₈₀中，第二傳輸控制線TRG變?yōu)榈碗妷篖后，第二傳輸門17下的勢壘上升，由第二傳輸門17構成柵極的晶體管變?yōu)殛P閉狀態(tài)，從存儲區(qū)域MEM向浮置擴散區(qū)域FD的電荷傳輸停止。并且，此時間段T₈₀結束時(穩(wěn)定時間經過后)，A/D轉換電路23將對與有效像素電路P_N的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷對應的輸出信號線VS的電壓V_sN，及與OB像素電路P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷對應的輸出信號線VS的電壓V_sOB分別進行采樣。

然后，在時間段T₈₁中，選擇控制線SEL變?yōu)榈碗妷汉螅x擇晶體管14變?yōu)殛P閉狀態(tài)。并且，上述時間段T76～T81時間段內的動作，在像素陣列10內的像素電路P_N，P_OB中可就每一個控制組執(zhí)行。

然后，在時間段T₈₂中，排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖后，排出晶體管15的柵極15G下的勢壘上升，排出晶體管15變?yōu)殛P閉狀態(tài)，光電二極管PD內的電荷排出停止。并且，此時間段T₈₂的動作在像素陣列10內的全部像素電路P_N，P_OB中同時被執(zhí)行。并且，從此時間段T₈₂開始，也可開始光電二極管PD內電荷的累積。此種情況下，在時間段T₈₂中，排出控制線OFG變?yōu)榈碗妷篖的時間點即是電子快門(特別是全局快門)的時間點。進一步的，在此種情況下，在全部的控制組中，如圖24、圖25及圖26舉例所示，沒必要在時間段T₇₈～T₈₁的動作后開始時間段T₈₂，時間段T₇₆～T₈₁的動作開始前或時間段T₇₆～T₈₁的動作的過程中也可有開始時間段T₈₂的控制組存在。

如上所述，本發(fā)明的第九實施方式相關的固體攝像元件1中，通過限制浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量，直接限制作為偽拖尾的原因的屬于同一控制組的像素電路P_N，P_OB中的輸出的變動本身。因此，最終通過限制在浮置擴散區(qū)域FD中被保存的電荷E的上限量這種簡單的構造和動作，可有效抑制偽拖尾。

進一步的，在本發(fā)明的第九實施方式相關的固體攝像元件1中，針對A/D轉換的增益大到偽拖尾容易顯現的狀況，最終將浮置擴散區(qū)域FDFD中被保存的電荷E的上限量減小。因此，可視需要有效抑制偽拖尾。

<變形等>

上述各實施方式相關的固體攝像元件1，例如，如下所述地將其中一部分變形之后再實施是可能的。

[1]垂直掃描電路21給予像素電路P_N，P_OB的中間電壓M₁、M₂、M₁₁、M₁₂～M₅₁、M₅₂，根據增益的大小，也可以存在是負電壓的情況。關于此情況下的此固體攝像元件的構成例將參照附圖進行說明。圖27是表示本發(fā)明的實施方式相關的固體攝像元件的變形例構成的模塊圖。

圖27所示的固體攝像元件1A在具備生成負電壓并將其給予中間電壓生成電路25的負電壓生成電路29這一點來說，與圖1所示固體攝像元件1是不同的。此種情況下，中間電壓生成電路25對應增益的大小，可以生成為負電壓的中間電壓M₁、M₂、M₁₁、M₁₂～M₅₁、M₅₂。

此外，垂直掃描電路21給予像素電路P_N，P_OB的低電壓L也可以變?yōu)樨撾妷?。關于此種情況下的固體攝像元件的構成例，參照附圖進行說明。圖28是表示本發(fā)明的實施方式相關的固體攝像元件其他變形例構成的模塊圖。

圖28所示固體攝像元件1B在具備生成負電壓并將其給予中間電壓生成電路25及垂直掃描電路21的負電壓生成電路29這一點來說，與圖1所示固體攝像元件1不同。此種情況下，中間電壓生成電路25對應增益大小可以生成為負電壓的中間電壓M₁，M₂，M₁₁，M₁₂～M₅₁、M₅₂。此外，垂直掃描電路21將從負電壓生成電路28得到的負電壓作為上述低電壓L給予像素電路P_N，P_OB。

如這些變形例這般，將垂直掃描電路21設為給予像素電路P_N，P_OB作為中間電壓M₁，M₂，M₁₁，M₁₂～M₅₁，M₅₂或低電壓L的負電壓(即，與高電壓H的極性相異的電壓)的結構，則在傳輸門、或傳輸晶體管15的柵極下，可提高與光電二極管中所累積的電荷(電子)極性相反的電荷(空穴)的濃度。因此，可抑制暗電流產生的電荷流入光電二極管PD。

并且，將作為負電壓的中間電壓M₁，M₂，M₁₁，M₁₂～M₅₁，M₅₂或低電壓L，給予圖2、圖11及圖15所示的像素電路P_N，P_OB內的任何一個晶體管的柵極(每一個晶體管12～15的柵極、傳輸門11、第一傳輸門16、第二傳輸門17)皆可。特別的，如上所述，構成為至少對傳輸門11或排出晶體管15的柵極給予負電壓后，因為可以抑制暗電流產生的電荷流入光電二極管PD，所以是優(yōu)選的。

[2]本發(fā)明的第三實施方式相關的的固體攝像元件是能夠給予本發(fā)明第二實施方式相關的固體攝像元件的像素電路P_N，P_OB所具備的傳輸門11低電壓L而使由傳輸門11構成柵極的的晶體管處于關閉狀態(tài)的元件。此外，本發(fā)明第五實施方式相關的固體攝像元件是能夠給予本發(fā)明第四實施方式相關的固體攝像元件的像素電路P_N，P_OB所具備的排出晶體管15的柵極低電壓L而使其變?yōu)殛P閉狀態(tài)的元件。與這些一樣，本發(fā)明的第一實施方式相關的固體攝像元件也可以以能夠給予像素電路P_N，P_OB所具備的復位晶體管13的柵極低電壓L而使其處于關閉狀態(tài)的方式構成。

此外，本發(fā)明的第八實施方式相關的固體攝像元件能夠給予本發(fā)明第七實施方式相關的固體攝像元件的像素線路P_N，P_OB所具備的排出晶體管15的柵極15G低電壓L而使其成為關閉狀態(tài)。與此相同，關于本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件，也可構成為對像素電路P_N，P_OB所具備的第二傳輸門17給予低電壓L，使由第二傳輸門17構成柵極的晶體管處于關閉狀態(tài)。此外，與這些一樣，關于本發(fā)明第九實施方式相關的固體攝像元件，也可構成為對像素電路P_N,P_OB所具備的復位晶體管13的柵極給予低電壓L而使其處于關閉狀態(tài)。

[3]電荷E的上限量過小的話，電荷E無法充分累積，A/D轉換后的數據無法取得最大值。此外，電荷E的上限量過大的話，偽拖尾的抑制變得困難。

因此，作為電荷E的上限量的設定方法(即，中間電壓M₁，M₂，M₁₁，M₁₂～M₅₁，M₅₂的設定方法)，將其設在由A/D轉換電路23根據被設定的增益來進行A/D轉換的情況下所得數據為最大值時的電荷下限量以上，并為該下限量的1.5倍以下為佳。

用此設定方法設定了電荷E的上限量后，使A/D轉換后的數據可以得到最大值同時，也可有效抑制偽拖尾。

[4]被設定的增益和中間電壓生成電路25生成的中間電壓之間的關系是只要增益越大中間電壓越大的關系性被滿足，不管是什么樣的關系皆可。例如，伴隨增益的增大，中間電壓呈線性或非線性增大(即，電荷E的上限量呈線性或非線性增大)這樣的關系是可以的，而伴隨增益的增大，中間電壓呈階梯性增大(即，電荷E的上限量呈階梯性增大)這樣的關系也是可以的。

[5]關于圖2所示像素電路，雖然已說明了復位電源線VR于每個控制組都是共通的，但也可以構成為在像素陣列10內的全部像素電路P_N，P_OB中共通，進一步的，復位電源線VR和共通電源線VD共通也可(復位晶體管13的漏極連接到共通電源線VD也可)。但是，復位電源線VR在像素電路P_N，P_OB中共通的情況，即構成為如圖11及圖15所示的具備選擇晶體管14。

此外，圖11及圖15所示像素電路中，雖然復位晶體管13的漏極被連接到共通電源線VD，但也可將復位晶體管13的漏極連接于和獨立于共通電源線VD設置的復位電源線VR，進一步地，也是可以構成為每個控制組中復位電源線VR共通(和第一～第三實施方式相同，參照圖2)。

[6]圖2所示像素電路和圖11及圖15所示像素電路一樣，可以是具備選擇晶體管14的構造，也可以是具備選擇晶體管14及排出晶體管15的構造。

此外，圖11及圖15所示像素電路與圖11所示像素電路一樣，作為不具備選擇晶體管14的構造也是可以的。但是，此種情況下，與本發(fā)明的第一～第三實施方式相關的固體攝像元件1一樣，會優(yōu)選地進行諸如構成為像素陣列10內的像素電路P_N，P_OB就每個控制組順次動作(參照圖4～圖10)或具備替代選擇晶體管14的選擇性輸出信號的手段等變形。

[7]圖1、圖27及圖28中，關于A/D轉換電路23利用斜坡波生成電路24生成的斜坡波進行A/D轉換的構造雖然已經舉例說明，但此構造不過是其中一示例，A/D轉換電路23采取什么樣的方法進行A/D轉換皆可。但是，如圖1、圖27及圖28所示，優(yōu)選的是使A/D轉換的增益易于改變成為可能的構成。

[8]圖1、圖27及圖28,中，關于僅在像素陣列10的左端設置OB像素電路P_OB(遮光膜)的構造雖然進行了示例，但此構成只不過是其中一示例，在像素陣列10的任何位置設置OB像素電路P_OB皆可。例如，在像素陣列10的兩端(例如，左端和右端)設置OB像素電路P_OB是可以的，在像素陣列10的周圍(例如，左端，上端，右端及下端)設置像素電路P_OB也是可以的。

此外，圖1、圖27及圖28中，關于在像素陣列10內的像素電路P_N，P_OB排列為矩陣狀(沿圖中上下方向及左右方向排列)的構造雖然已舉例說明，但此構成只不過是其中一示例，在像素陣列10內的像素電路P_N，P_OB怎么排列都是可以的。例如，在像素陣列10內，像素電路P_N，P_OB沿圖1、圖27圖28的傾斜方向(例如相對圖中的左右方向±45°的方向)排列也是可以的。

[9]關于圖1的左右方向上并排的同一行的像素電路P_N，P_OB屬于同一控制組的情況雖然進行了示例和說明，但此控制組的設定方法僅是一個例子，采用任何方法設定控制組都是可以的。例如，可以是不相鄰的間隔的像素電路P_N，P_OB被包含于同一控制組，可以多行像素電路被包含在同一控制組，也可以是行外的既定區(qū)域的像素電路被包含于同一控制組。

[10]關于A/D轉換電路對相關雙重采樣后的差分進行A/D轉換的情況雖然進行了示例和說明，但A/D轉換電路23對像素電路P_N，P_OB的浮置擴散區(qū)域FD中電荷被保存的狀態(tài)下得到的輸出信號線VS的信號(電壓V_sN，V_sOB)直接進行A/D轉換也是可以的。

[11]關于生成并累積電子的同時，各個像素電路具備N溝道型FET的固體攝像元件雖然已經舉例說明，但本發(fā)明所適用的固體攝像元件不僅限于這個例子。例如，對于累積空穴且各個像素電路具備P溝道型FET的固體攝像元件，本發(fā)明也是適用的。但是，提供給各個像素電路P_N，P_OB具備的晶體管的電壓的極性或大小關系，為使與上述例子相同的動作被執(zhí)行，需要根據適用的形態(tài)作適當變更。

[12]上述各實施例相關的的固體攝像元件只要沒有矛盾，將它們的特征部分進行組合實施是可能的。

例如，雖然本發(fā)明的第一及第九實施方式相關的固體攝像元件進行限制浮置擴散區(qū)域FD保存的電荷E不超過上限量的動作(第一上限量限制動作)，本發(fā)明的第二～第五，第七及第八實施方式相關的固體攝像元件進行限制光電二極管PD所累積的電荷E不超過上限量的動作(第二上限量限制動作)，本發(fā)明的第六實施方式相關的固體攝像元件進行限制存儲區(qū)域MEM累積的電荷E不超過上限量的動作(第三上限量限制動作)，但也可以以這些動作的任意組合可以同時執(zhí)行的方式構成。

《電子信息設備》

關于具備了上述的固體攝像元件1、1A、1B的本發(fā)明實施方式相關的電子信息設備的構成例，參照圖29進行說明。圖29是本發(fā)明的實施方式相關的電子信息設備的構成例的模塊圖。并且，圖29所示的電子信息設備50，例如，不局限于以固體攝像元件1,1A，1B的攝像功能為核心功能的數碼相機或數碼攝像機一類的攝像裝置，也可以包括能夠以固體攝像元件1,1A，1B的攝像功能為附屬功能的手機、平板電腦、筆記本電腦等的各種設備。

如圖29所示，本發(fā)明的實施方式相關的電子信息設備50包括：相當于上述固體攝像元件1,1A，1B的攝像部51，由在攝像部51上進行光學成像的光學部件(例如，鏡頭或光圈)構成的光學系統(tǒng)52，由對攝像部51生成的數據進行各種處理(例如，去馬賽克)并生成圖像數據的DSP(數字信號處理器)等構成的數據處理部53，數據處理部53處理數據時存儲數據的幀存儲器54，顯示數據處理部53生成的圖像或操作用的圖像等的顯示裝置55，視需要記錄數據處理部53生成的圖像數據的記錄部56，由接受用戶操作的按鈕或觸摸屏構成的操作部57，供給電子信息設備50動作用電力的電源部58，控制電子信息設備50的動作的控制部59，連接上述各部的總線60。

并且，固體攝像元件1，1A，1B中的控制電路26的一部分或全部也可作為電子信息設備50的控制部59的一部分。此外，偏移修正處理不由攝像部51(固體攝像元件1，1A，1B的偏移修正處理電路28)，而是由數據處理部53來執(zhí)行也可。

此外，圖29所示的電子信息設備50只不過是適用固體攝像元件1，1A，1B的一個例子。上述的固體攝像元件1，1A，1B對和電子信息設備50是不同構成的電子信息設備同樣適用。

《總結》

本發(fā)明的實施方式相關的固體攝像元件1，1A，1B，可以被理解為如下。

本發(fā)明的實施方式相關的固體攝像元件1，1A，1B，包括多個像素電路部P_N，P_OB和A/D轉換部23，每個像素電路部P_N，P_OB分別包括根據光電轉換產生并累積電荷E的光電轉換部PD、保存從所述光電轉換部PD傳輸的電荷E的浮置擴散區(qū)FD、將所述光電轉換部PD積累的電荷E傳輸至所述浮置擴散部FD的傳輸部11、輸出與所述浮置擴散部FD保存的電荷量相對應的信號的輸出部12、將所述浮置擴散部FD保存的電荷E向外排出的復位部13。所述A/D轉換部23獲取所述輸出部12輸出的信號并根據被設定的增益進行A/D轉換。至少一個所述像素電路P_N，P_OB被構成為用以限制使從所述光電轉換部PD被傳輸到所述浮置擴散部FD并被保存的電荷E不超過被設定成所述增益越大而變小的上限量。

在此固體攝像元件1，1A，1B中，通過限制從光電轉換部PD被傳輸到浮置擴散部FD并被保存的電荷E的上限量，來直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路部P_N，P_OB的輸出的變動本身。因此，最終通過限制浮置擴散部FD中被保存的電荷E的上限量這種簡單的構造和動作，可有效抑制偽拖尾。

進一步地，在此固體攝像元件1，1A，1B中，針對A/D轉換的增益大到偽拖尾容易顯現的狀況，最終將浮置擴散部FD中被保存的電荷E的上限量變小以充分抑制偽拖尾。因此，可視需要高效抑制偽拖尾。

此外，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，至少一個所述像素電路部P_N，P_OB被構成為執(zhí)行限制所述浮置擴散部FD保存的電荷E不超過所述上限量的第一上限量限制動作、和限制所述光電轉換部PD累積的電荷不超過所述上限量的第二上限量限制動作中的至少一個。

在此固體攝像元件1，1A，1B中，可直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路部P_N，P_OB的輸出的變動本身。

此外，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，進一步包括將從所述光電轉換部PD被傳輸電荷E在被傳輸至所述浮置擴散部FD之前進行臨時保存的保存部MEM；所述傳輸部包括將所述光電轉換部PD累積的電荷E傳輸至所述電荷保存部MEM的第一傳輸部16，和將所述電荷保存部MEM保存的電荷E傳輸給所述浮置擴散部FD的第二傳輸部17；至少一個所述像素電路部P_N，P_OB被構成為執(zhí)行限制所述浮置擴散部FD保存的電荷E不超過所述上限量的第一上限量限制動作、限制所述光電轉換部PD累積的電荷E不超過所述上限量的第二上限量限制動作、及限制所述電荷保存部MEM累積的電荷不超過所述上限量的第三上限量限制動作中的至少一個。

在此固體攝像元件1，1A，1B中，可直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路部P_N，P_OB的輸出的變動本身。

此外，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，至少一個所述像素電路部P_N，P_OB被構成為通過所述傳輸部11將超過所述上限量的電荷E從所述光電轉換部PD向所述浮置擴散部FD傳輸，并由所述復位部13將從所述光電轉換部PD中被傳輸至所述浮置擴散部的電荷排出，從而執(zhí)行所述第二上限量限制動作。

特別的，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，進一步包括將第一電壓H及第二電壓L之間的大小的中間電壓M₁₁，M₁₂生成為對應所述增益的大小的中間電壓生成部25。在至少一個所述像素電路部P_N，P_OB中，所述傳輸部11構成被給予所述第一電壓H就處于開啟狀態(tài)且被給予所述第二電壓L就處于關閉狀態(tài)的晶體管的控制端11，執(zhí)行所述第二上限量限制動作時，所述傳輸部被給予所述中間電壓M₁₁，M₁₂

在此固體攝像元件1，1A，1B中，通過限制光電轉換部PD中被累積的電荷E的上限量，可直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路部P_N，P_OB中的輸出的變動本身。

此外，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，至少一個所述像素電路部P_N，P_OB被構成為通過所述第二傳輸部17將超過所述上限量的電荷E從所述電荷保存部MEM傳輸至所述浮置擴散部FD，并通過所述復位部13將從所述電荷保存部MEM被傳輸至所述浮置擴散部FD的電荷E排出，從而執(zhí)行所述第三上限量限制動作。

特別的，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，進一步包括將第一電壓H及第二電壓L之間的大小的中間電壓M₃₁，M₃₂生成為對應所述增益的大小的中間電壓生成部25。至少一個所述像素電路部P_N，P_OB中，所述第二傳輸部17構成被給予所述第一電壓H就處于開啟狀態(tài)且被給予所述第二電壓L就處于關閉狀態(tài)的晶體管的控制端，執(zhí)行所述第三上限量限制動作時，所述第二傳輸部17被給予所述中間電壓M₃₁，M₃₂。

在此固體攝像元件1，1A，1B中，通過限制電荷累積部MEM中被累積的電荷E的上限量，可直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路部P_N，P_OB的輸出變動本身。

此外，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，至少一個所述像素電路P_N，P_OB被構成為所述復位部將超過所述上限量的電荷E從所述浮置擴散部FD中排出，所述傳輸部11將所述光電轉換部PD所累積的電荷E傳輸至所述浮置擴散部FD，從而執(zhí)行上述第一上限量限制動作。

特別的，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，進一步包括將第一電壓H及第二電壓L之間的大小的中間電壓M₁，M₂，M₅₁，M₅₂生成為對應所述增益的大小的中間電壓生成部25。至少一個所述像素電路部P_N，P_OB中，所述復位部13包括控制端被給予所述第一電壓H就變?yōu)殚_啟狀態(tài)且所述控制端被給予所述第二電壓L就變?yōu)殛P閉狀態(tài)的晶體管13，執(zhí)行所述第一上限量限制動作時，所述復位部13所具備的所述晶體管的所述控制端被給予所述中間電壓M₁，M₂，M₅₁，M₅₂。

在此固體攝像元件1，1A，1B中，通過限制浮置擴散部FD中被保存的電荷E的上限量，可直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路部P_N，P_OB輸出的變動本身。

此外，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，至少一個所述像素電路部P_N，P_OB被構成為具備將所述光電轉換部PD累積的電荷E向外部排出的排出部15，所述排出部15通過將超過所述上限量的電荷E從所述光電轉換部PD中排出以執(zhí)行所述第二上限量限制動作。

特別的，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，進一步包括將第一電壓H及第二電壓L之間的大小的中間電壓M₂₁，M₂₂，M₄₁，M₄₂生成為對應所述增益的大小的中間電壓生成部25。至少一個所述像素電路部P_N，P_OB中，所述排出部15包括控制端被給予所述第一電壓H就變?yōu)殚_啟狀態(tài)且所述控制端被給予所述第二電壓L就變?yōu)殛P閉狀態(tài)的晶體管15，執(zhí)行所述第二上限量限制動作時，所述晶體管15的所述控制端被給予所述中間電壓M₂₁，M₂₂，M₄₁，M₄₂。

此外，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，通過限制光電轉換部PD中被累積的電荷量E的上限量，可直接抑制作為偽拖尾原因的屬于同一控制組的像素電路部P_N，P_OB的輸出變動本身。

此外，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，全部的所述晶體管(晶體管13，15，由傳輸門11構成柵極的晶體管，由第二傳輸門17構成柵極的晶體管)被構成為所述第一電壓H，所述中間電壓M₁，M₂，M₁₁，M₁₂～M₅₁，M₅₂和所述第二電壓L被選擇性地提供給所述控制端(晶體管13，15的柵極、傳輸門11、第二傳輸門17)。

此固體攝像元件1，1A，1B中，特別是晶體管的柵極(晶體管15的柵極，傳輸門11)下，可提高與光電轉換部PD中被累積的電荷極性相反的電荷的濃度。因此，可抑制由暗電流產生的電荷流入光電轉換部PD。

此外，在上述固體攝像元件1，1A，1B中，進一步包括偏移修正處理部28，所述偏移修正處理部28以所述A/D轉換部23對被遮光的所述像素電路部P_OB輸出的信號進行所述A/D轉換而得到的數據作為基準，將對被曝光的所述像素電路部P_N輸出的信號由所述A/D轉換部23進行所述A/D轉換而得到的數據進行偏移修正處理。

此固體攝像元件1，1A，1B中，通過限制從光電轉換部PD被傳輸至浮置擴散部FD并被保存的電荷的上限量，從而可經過偏移修正處理進一步減少和消除雖然已經減少但還有殘留的偽拖尾。

此外，在上述的固體攝像元件1，1A，1B中，所述晶體管的所述控制端(晶體管13、15的柵極，傳輸門11，第二傳輸門17)被給予所述第二電壓L的時間段，以及所述晶體管的所述控制端被給予所述中間電壓M₁，M₂，M₁₁，M₁₂～M₅₁，M₅₂的時間段二者合計的時間段中，所述晶體管的所述控制端(晶體管13，15的柵極，傳輸門11，第二傳輸門17)被給予所述第二電壓L的時間段占到9成以上。

此固體攝像元件1，1A，1B中，可將因代替第二電壓L使用中間電壓M₁，M₂，M₁₁，M₁₂～M₅₁，M₅₂而增加的暗電流抑制在十分之一以下。

此外，上述固體攝像元件1，1A，1B中，所述第二電壓L的極性與所述第一電壓H的極性不同。

此固體攝像元件1，1A，1B中，特別是在晶體管的柵極(晶體管15的柵極，傳輸門11)下，可提高與光電二極管PD中被累積的電荷呈相反極性的電荷的濃度。因此，可抑制由暗電流產生的電荷流入光電二極管PD。

此外，上述固體攝像元件1，1A，1B中，所述中間電壓生成部25對應所述增益的大小生成極性不同于所述第一電壓H的極性的所述中間電壓M₁，M₂，M₁₁，M₁₂～M₅₁，M₅₂。

此固體攝像元件1，1A，1B中，特別是在晶體管的柵極(晶體管15的柵極，傳輸門11)下，可提高與光電二極管PD中被累積的電荷呈相反極性的電荷的濃度。因此，可抑制由暗電流產生的電荷流入光電二極管PD。

此外，上述固體攝像元件1，1A，1B中，所述上限量為所述A/D轉換部23利用所述增益進行所述A/D轉換時得到的數據為最大值的電荷E的下限量以上且為該下限量的1.5倍以下。

此固體攝像元件1，1A，1B中，使A/D轉換后的數據可以取得最大值成為可能的同時，可有效抑制偽拖尾。

此外，本發(fā)明的實施方式相關的電子信息設備50具備上述固體攝像元件1、1A、1B。

產業(yè)上的利用可能性

本發(fā)明適用于以CMOS圖像傳感器等放大型圖像傳感器為代表的固體攝像元件和具備該固體攝像元件的電子信息設備。

符號說明

1，1A，1B 固體攝像元件

10 像素陣列

11 傳輸門(傳輸部)

12 輸出晶體管(輸出部)

13 復位晶體管(復位部)

14 選擇晶體管

15 排出晶體管(排出部)

15G 柵極

15D 漏極

16 第一傳輸門(第一傳輸部)

17 第二傳輸門(第二傳輸部)

21 垂直掃描電路

22 像素電源調節(jié)器

23 A/D轉換電路(A/D轉換部)

24 斜坡波生成電路

25 中間電壓生成電路(中間電壓生成部)

26 控制電路

27 水平掃描電路

28 偏移修正處理電路(偏移修正處理部)

29 負電壓生成電路

50 電子信息設備

51 攝像部

52 光學系統(tǒng)

53 數據處理部

54 幀存儲器

55 顯示部

56 記錄部

57 操作部

58 電源部

59 控制部

60 總線

P_N 有效像素電路(像素電路部)

P_OB OB像素電路(像素電路部)

PD 光電二極管(光電轉換部)

B 埋入區(qū)

FD 浮置擴散區(qū)域(浮置擴散部)

MEM 存儲區(qū)域(電荷保存部)

TX 傳輸控制線

TRX 第一傳輸控制線

TRG 第二傳輸控制線

RST 復位控制線

SEL 選擇控制線

OFG 排出控制線

VR 復位電源線

VD 共通電源線

VS 信號輸出線

S 基板

W 阱

X 柵極絕緣膜

H 高電壓(第一電壓)

L 低電壓(第二電壓)

M₁，M₂，M₁₁，M₁₂，M₂₁，M₂₂ 中間電壓

M₃₁，M₃₂，M₄₁，M₄₂，M₅₁，M₅₂ 中間電壓