[发明专利]固体摄像装置及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及MOS型固体摄像装置，特别涉及具备即使在外部光没有入射的黑暗时也能够判别是没有入射光还是故障的保障故障安全的机构的固体摄像装置及其驱动方法。

背景技术

图6是表示固体摄像装置1具备的像素区域(受光区域)2和信号处理区域4的结构的概略图。在像素区域2中，沿行方向及列方向排列有包括光电二极管的像素单元5。在信号处理区域4中，设有从像素单元5经由垂直信号线7读出的信号的处理电路，具备噪音去除电路6。在信号处理区域4中被处理后的图像信号经由水平信号线8被向外部输出。

像素区域2大体分为由内侧的虚线包围的有效像素区域3、和外侧的虚线与内侧的虚线之间的非有效像素区域20。非有效像素区域20是为了生成从构成有效像素区域3的像素单元5输出的图像信号水平的参照信号而设置的。有效像素区域3的像素单元5输出对应于入射到光电二极管中的光量的电信号，相对于此，非有效像素区域20的像素单元5为由遮光膜(通过实施阴影而表示)使光不入射到光电二极管中的构造，输出光学黑的信号。在有效像素区域3和非有效像素区域20中，除了遮光膜的有无以外，没有构造的差异。

图7表示图6所示的像素单元5的具体的电路图的一例。像素单元5具备光电二极管9、传送门极10、浮置扩散器(FD)11、具备复位门极12的复位晶体管13、具备放大门极14的放大晶体管15、以及电容器16。传送门极10连接在供给TRANS信号的TRANS信号线18上，复位门极12连接在供给RSCELL信号的RSCELL信号线17上。放大晶体管15连接在供给VDD电压的电源VDD线19与垂直信号线7之间。

该固体摄像装置如图8的时间图所示那样被驱动。即，在储存在光电二极管9中的图像数据的读出操作之前，通过在定时a时RSCELL信号变为High，复位晶体管13被控制为ON状态。由此，FD11的电位变为Ereset，成为读出准备状态。从该状态开始，如果在定时b对传送门极10施加TRANS信号电压High，则在光电二极管9中通过光电变换得到的光电子被传送给FD11。由此，FD11的电位降低到对应于储存在光电二极管9中的电荷量的大小，在定时c成为Esig。FD11的电位是施加在放大门极14上的电位。在垂直信号线7中，出现将电源电压VDD根据放大门极14的电位的大小而通过放大晶体管15变压的大小的电压信号。最后，在定时d，使电源电压VDD降低到Low水平，通过将复位晶体管13控制为ON状态，使FD11的电位降低到En，成为非选择状态。

近年来，使用CCD型或MOS型的固体摄像装置的产品应用领域扩大，搭载在汽车上、在车内外的监视用等中使用。这样的用于车载用途的固体摄像装置以及组装在该固体摄像装置中的照相机系统与以往的数字照相机或摄像机等的用于民生用途的情况相比，在故障时给生命带来危险的可能性较高。因此，对系统自身要求较高的可靠性，并且即使在万一发生故障的情况下也变得故障安全的机构是必须的。

另一方面，在特开2003-234966号公报中表示了通过将图6所示的固体摄像装置中的非有效像素区域20的、将来自外部的光截断的遮光膜的一部分以规定的排列图案成为多个开口、将对应于该多个开口排列图案的信息作为摄像信号的一部分输出的固体摄像装置。具体而言，每当从有效像素区域3的像素单元5的读出动作时，通过不仅是有效像素区域3、还读出来自该非有效像素区域20的像素单元5的对应于特定的排列图案的信号，能够总是使特定的排列图案的信息输出到各帧的摄像信号中。

特开2003-234966号公报的这样的结构的目的是，将由特定的排列图案产生的影像信号作为序列号码，通过在影像输出信号中包含该序列号码，进行固体摄像元件的分别的确定。因而，此情况下的特定的排列图案并不是设置成为故障安全那样的机构的意图。

在通常的照相机系统中，仅将对应于入射到形成在固体摄像装置的有效像素区域中的光电二极管中的光的量的信号向外部输出。因此，在因故障而来自图像传感器的信号什么都不输出的情况下，有不能区别它是故障带来的、还是没有向光电二极管的入射的黑暗时的状态的问题。因此，在故障的情况下不能检测到是故障，不能用于必须有故障安全机构的车载用途。