[发明专利]固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照相机

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照相机，特别是 构造为实现暗信号水平降低的固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照 相机。

背景技术

在照相机例如数字静态照相机或者监控摄像机中，已经广泛采用线间传 输系统的CCD(电荷藕荷器件)型图像传感器。

图3是图解线间传输系统的CCD型图像传感器的示意图。在图3所示 的示例中，CCD型图像传感器101包括排列成矩阵的多个光敏单元102、与 每个光敏单元邻近设置且构造为利用光敏单元读出信号电荷输入的读出栅 103、与读出栅邻近设置且构造为在垂直方向上传输利用读出栅读出的信号 电荷的垂直传输单元104、构造为在水平方向上传输从垂直传输单元传输的 信号电荷的水平传输单元105以及设置在光敏单元的读出栅的相对侧且构造 为减少颜色混合的信道停止区(channel stop area)(图3中未示出)(例如， 见日本专利提前公开No.10-144907)。已经利用水平传输单元105在水平方 向上传输的信号电荷被传输到结合在输出单元中的浮动传播(FD，floating diffusion)单元106。采用MOS晶体管检测FD单元的电位变化，并且转换 为电信号。然后，放大该电信号，并且输出为视频图像信号Vout。

如上所述构造的线间传输系统的CCD型图像传感器的操作分成[1]采用 光敏单元(光电二极管)102执行的光电转换和信号电荷存储，[2]信号电荷 从光敏单元102到垂直传输单元104的传输(场移动)，[3]采用垂直传输单 元104执行的信号电荷传输(垂直传输)，[4]信号电荷从垂直传输单元104 到水平传输单元105的传输(线移动)，[5]采用水平传输单元105执行的信 号电荷传输(水平传输)以及[6]采用FD单元106执行的信号电荷检测和放 大。接下来，将详细描述上述操作。

[1]采用光敏单元(光电二极管)执行的光电转换和信号电荷存储

已经通过设置在CCD型图像传感器101的前表面侧的成像透镜成像的 光学图像采用光敏单元102转换成电荷图像。就是说，在每个光敏单元102 中，根据接收光的强度和接收到光的时间来存储信号电荷。

[2]场移动

存储在各光敏单元102中的信号电荷以预定的时间同时读出到垂直传输 单元104，这称为“场移动”。

具体地讲，首先，在奇数场中，垂直排列的奇数像素(光敏单元102) 的信号电荷加到垂直排列的偶数像素(光敏单元102)的信号电荷以被读出。 在下一偶数场中，通过改变加到一起的像素的组合，垂直排列的偶数像素(光 敏单元102)的信号电荷和垂直排列的奇数像素(光敏单元102)的信号电 荷加到一起且被读出。就是说，两个垂直相邻的像素采用垂直传输单元104 加到一起以形成一个场，然后通过改变加到一起的像素的组合来形成另一个 场，这样就完成了一帧。附带地，如上所述的该读出方法称为“场读出”技 术，其广泛地应用于摄像机领域中，以便不在后面留下帧残留影像。

[3]垂直传输

然后，已经场移动到垂直传输单元104的信号电荷采用垂直传输单元 104垂直传输。在采用垂直传输单元104的传输中，各线的信号电荷以线为 单元并行向下(朝着水平传输单元105)传输。

[4]线移动

然后，已经传输到垂直传输单元104的最下游的一个线的信号电荷并行 传输到灯中的水平传输单元105，这称为“线移动”。

[5]水平传输

然后，已经线移动到水平传输单元105的一个线的信号电荷采用水平传 输单元105水平传输。当水平传输单元105在完成一个线的信号电荷的水平 传输而改变为其中没有留下信号电荷的空态时，下一个线的信号电荷从垂直 传输单元104线移动到水平传输单元105。

[6]信号电荷检测和放大

已经水平传输到水平传输单元105的左端(终止端)的信号电荷采用 FD单元106按电压逐个像素地检测并放大，然后从其输出端输出。