固體攝像器件、其驅動方法及應用它的相機的製作方法
2023-05-26 03:35:26 4
專利名稱：固體攝像器件、其驅動方法及應用它的相機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於數字相機等中的MOS型固體攝像器件，尤其涉及擁有沿垂直方向及水平方向二維地排列著的多個像素且多個像素中與垂直方向或者水平方向相鄰的像素又具有顏色各異的濾色器的固體攝像器件。
背景技術：
(第一個現有例)近年來，例如如
圖10所示的固體攝像器件已為眾人所知(參考專利文獻1)。
下面，參考圖10，說明專利文獻1中所示的第一個現有例所涉及的固體攝像器件。
在圖10中，201表示行列狀地排列著的多個像素的集合，202表示由排列成2行及2列的4個像素構成的像素單元，203表示由構成第一像素混合區域的多個像素構成的第一像素混合單元，204表示由構成第二像素混合區域的多個像素構成的第二像素混合單元，205表示由構成第三像素混合區域的多個像素構成的第三像素混合單元。而且，在圖10中，206表示垂直移位寄存器，207表示從垂直移位寄存器206輸出的信號的路徑。
以下，為簡化說明，對構成像素單元202的4個像素中用加了斜線的□及○表示的兩種像素的動作加以說明。
在第一像素混合單元203中，電荷信號被混合起來的像素為由加了斜線的□表示的9個像素。在垂直移位寄存器206從第一行順序掃描到第五行的那一時刻，得到了成為像素混合對象的用加了斜線的□表示的9個像素的電荷信號，之後進行像素混合。
在這一時刻，垂直移位寄存器206掃描到第5行，掃描到第4行時，構成第二像素混合單元204的用加了斜線的○表示的3個像素的信號也輸出來了，因此就有必要保持這些信號。
其次，若垂直移位寄存器206從第6行掃描到第8行，就會在位於第6行及第8行、成為像素混合對象的、用加了斜線的○表示的6個像素的信號、和已經保持了的信號的第4行的3個像素的信號之間進行像素混合。而且，位於第7行構成第三像素混合單元205的用加了斜線的□表示的3個像素的信號得到了保持。
(第二個現有例)下面，參考圖11，說明第二個現有例，即利用了記載在專利文獻2中的驅動電路的固體攝像器件。
如圖11所示，固體攝像器件擁有擁有行列狀地排列著的多個像素部分3011、3012、3013、…的攝像部分301、將列選擇信號供到列選擇信號線302的驅動電路303、將行選擇信號供到行選擇信號線308的驅動電路307。
圖12示出了驅動電路303的方框結構。如圖12所示，若掃描脈衝309輸入到驅動寄存器3031中，且施加時鐘脈衝305，則驅動寄存器3031的輸出信號310就輸入到選擇電路3041中。選擇電路3041根據控制信號306將驅動寄存器3031的輸出輸出到驅動寄存器3032或者驅動寄存器3033中。換句話說，在輸入表示順序掃描的控制信號306時，每一個驅動寄存器象驅動寄存器3031、3032、3033、3034、…那樣依次輸出列選擇信號。這樣一來，例如就象像素部分3011、3012、3013、3014…那樣進行了像素的順序掃描。
還有，在輸入表示跳躍掃描的控制信號306時，是象驅動寄存器3031、3033、3035、…那樣隔一個驅動寄存器輸出列選擇信號列選擇信號線302。這樣一來，例如就象像素部分3011、3013、3015、…那樣隔一列像素進行跳躍掃描。
(專利文獻1)特開2001-292453號公報(專利文獻2)特開2002-314882號公報(圖1)
發明內容
-發明所欲解決的問題-(第一個現有例)話又說回來，所述第一個現有例所涉及的固體攝像器件，要求在進行垂直方向的掃描時，不馬上將位於下一級的像素混合單元(像素混合區域的基本單元)的一行的信號輸出，而是將它保持好這樣的操作。
這樣一來，在現有的固體攝像器件中，在沿垂直方向對固體攝像器件掃描的過程中，需要保持構成下一級的像素混合單元的一行的像素的信號，故操作及電路結構就複雜起來了。這是第一個問題。
(第二個現有例)還有，近年來，不斷地要求固體攝像器件不僅要能夠用來進行靜止畫攝影，還要能夠用來進行活動圖像攝影。例如，在數字相機中安裝在其中的固體攝像器件就用於將螢幕圖像顯示在液晶面板中而輸出活動圖像。
然而，所述第二現有例所涉及的固體攝像器件能夠通過跳躍掃描來適應活動圖像的要求，但是因為像素在進行跳躍掃描的時候被去掉了一部分而造成像素信息有一定的失落，這樣就容易出現顯示圖像中的顏色就不自然的現象，即所謂的偽色現象，致使圖像質量下降。這是第二個問題。
為解決上述第一個問題，本發明的第一個目的，在於提供一種不需要保持構成下一級的像素混合單元的像素這樣的操作的固體攝像器件。
為解決上述第二個問題，本發明的第二個目的，在於防止在進行活動圖像的攝製時由於像素信息的欠缺而出現偽色。
為達成上述第一個目的，本發明所涉及的第一固體攝像器件，為一擁有沿垂直方向及水平方向二維地排列著的多個像素，所述多個像素中與垂直方向或者水平方向相鄰的像素具有顏色互不相同的濾色器的固體攝像器件。擁有在規定的時間段內，依次輸出從多個像素中擁有同一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號的信號輸出元件。
根據第一固體攝像器件，因為信號輸出元件在規定的時間段內依次輸出從多個像素中擁有同一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號，所以在輸出從具有同一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號之時，就沒有必要輸出從具有另一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號了。這樣一來，就不需要保持從擁有另一種顏色的濾色器的像素輸出的信號的操作了，因此也就不需要保持構成下一級的像素混合單元的像素的操作了。
在第一固體攝像器件中，最好是，信號輸出元件擁有在規定的時間段內，依次輸出從多個像素中排列在水平方向上且擁有同一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號的元件。
這樣一來，在輸出從沿水平方向排列的像素組中擁有一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號之時，就沒有必要輸出從沿水平方向排列的像素組中擁有另一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號，因此也就不用保持從具有另一種顏色的濾色器的像素輸出的信號的操作了。
在第一固體攝像器件中，最好是，信號輸出元件擁有在規定的時間段內，依次輸出從多個像素中排列在垂直方向上且擁有同一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號的元件。
這樣一來，在輸出從沿垂直方向排列的像素組中擁有一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號之時，就沒有必要輸出從沿垂直方向排列的像素組中擁有另一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號，因此也就不用保持從具有另一種顏色的濾色器的像素輸出的信號的操作了。
在第一固體攝像器件中，最好是，信號輸出元件擁有對多個像素中排列在垂直方向或者水平方向的像素進行順序掃描的第一移位寄存器、和對多個像素中排列在垂直方向或者水平方向且擁有同一種顏色的濾色器的像素進行順序掃描的第二移位寄存器。
這樣一來，通過選擇第一移位寄存器及第二移位寄存器中之一個移位寄存器，就能在對沿垂直方向或者水平方向排列的像素進行順序掃描的一般操作和對擁有同一種顏色的像素進行順序掃描的混合操作之間進行選擇。
在第一固體攝像器件中，最好是，信號輸出元件擁有對多個像素中排列在垂直方向或者水平方向的所有的像素進行順序掃描的移位寄存器、和在將從移位寄存器接收的電荷信號依次輸出給沿垂直方向或者水平方向排列的每一個像素的第一輸出方式及將從移位寄存器接收的電荷信號依次輸出給具有同一種顏色的濾色器的每一個像素的第二輸出方式之間進行切換的輸出元件。
這樣一來，通過在第一輸出方式和第二輸出方式之間進行切換，就能藉助一個移位寄存器在依次輸出沿垂直方向或者水平方向排列的所有像素的一般操作和依次輸出沿垂直方向或者水平方向排列的像素中擁有同一種顏色的濾色器的像素的信號的混合操作之間進行選擇。
為達成所述第二個目的，本發明所涉及的第二固體攝像器件，包括沿行方向及列方向二維地排列著的多個像素；對應於多個像素的排列中沿行方向或者列方向排列著的像素列輸出多個選擇信號的傳感部分；讓傳感部分對像素列一列一列地輸出選擇信號的第一驅動電路；以及讓傳感部分對像素列幾列幾列地輸出選擇信號的第二驅動電路。
根據第二固體攝像器件，在進行為靜止圖像模式的一般操作時，由第一驅動電路將選擇信號輸出給一列一列的像素列，在進行為活動圖像模式的高速操作時，由第二驅動電路將選擇信號輸出給集合起來的幾列幾列的的像素列。於是，因在進行高速操作時將選擇信號供到集合起的幾列幾列的像素列，所以若將從接收了多個選擇信號的多個像素列輸出的像素信號平均化，再生成以平均化了的像素信號為新的像素單位的縮小像素，就能得到無像素丟失了的像素。故可防止在活動圖像模式中出現偽色，而提高活動圖像的質量。
第二固體攝像器件，最好是，還包括選擇對應於像素列中的每一列從第一驅動電路依次輸出的第一驅動信號和對應於像素列中的多列從第二驅動電路依次輸出的第二驅動信號中之一，再將所選擇的驅動信號輸出給傳感部分的選擇電路。
這樣一來，通過設置選擇電路，就很容易且可靠地進行靜止圖像模式和活動圖像模式的切換。
在第二固體攝像器件中，最好是，選擇電路，擁有讓所述傳感部分將第一驅動信號輸出給所述像素列中的每一列的第一電晶體組、和讓所述傳感部分將第二驅動信號輸出給像素列的集合起來的多列的第二電晶體組。
這時，最好是第一電晶體組和第二電晶體組由CMOS電晶體構成。
這時，最好是第一電晶體組和第二電晶體組由NMOS電晶體構成。
本發明所涉及的固體攝像器件的驅動方法，是一以沿行方向及列方向二維地排列著的多個像素、和對應於多個像素的排列中沿行方向或者列方向排列著的像素列輸出多個選擇信號的傳感部分，具有攝製靜止圖像的靜止圖像模式和攝製活動圖像的活動圖像模式的固體攝像器件的驅動方法，包括在選擇了靜止圖像模式的情況下，讓傳感部分對像素列一列一列地輸出選擇信號的第一步驟；和在選擇了活動圖像模式的情況下，讓傳感部分對像素列幾列幾列地輸出選擇信號的第二步驟。
根據本發明的固體攝像器件的驅動方法，因為在選擇了活動圖像模式的情況下，讓傳感部分對像素列幾列幾列地輸出選擇信號，所以若將從接收了多個選擇信號的多個像素列輸出的像素信號平均化，再生成以平均化了的像素信號為新的像素單位的縮小像素，就能得到無像素丟失了的像素。故可防止在活動圖像模式中出現偽色，而提高活動圖像的質量。
本發明所涉及的相機，擁有本發明的第一或者第二固體攝像器件。
根據本發明的相機，可防止活動圖像出現偽色，而提高活動圖像的質量。
發明的效果根據本發明的第一固體攝像器件，在輸出從具有同一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號之時，就沒有必要輸出從具有另一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號了。這樣一來，就不需要保持從擁有另一種顏色的濾色器的像素輸出的信號的操作了，因此也就不需要保持構成下一級的像素混合單元的像素的操作了。
根據本發明的第二固體攝像器件，在活動圖像的攝製模式下，可防止由於圖像信息的丟失而發生偽色，而提高活動圖像的質量。
附圖的簡單說明圖1示出了本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件的結構。
圖2示出了本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件中的第一信號傳達方式的第一個例子。
圖3示出了本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件中的第一信號傳達方式的第二個例子。
圖4示出了本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件中的第二信號傳達方式的第一個例子。
圖5示出了本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件中的第二信號傳達方式的第二個例子。
圖6示出了本發明的第二個實施例所涉及的固體攝像器件的結構。
圖7為表示本發明的第二個實施例所涉及的固體攝像器件中的列驅動電路的方框圖。
圖8為表示本發明的第二個實施例所涉及的固體攝像器件中的構成列驅動電路的選擇電路的電路圖。
圖9為表示第三個實施例所涉及的固體攝像器件中的構成列驅動電路的選擇電路的電路圖。
圖10示出了第一個現有例所涉及的固體攝像器件的結構。
圖11示出了第二個現有例所涉及的固體攝像器件的結構。
圖12為表示第二個現有例所涉及的固體攝像器件中的驅動電路的方框圖。
符號說明1 在行方向及列方向上二維地排列著的多個像素的集合2 由排列成2行且2列的四個像素構成的像素單元3 由排列成5行且5列的九個像素構成的像素混合單元5 水平移位寄存器6 垂直移位寄存器10 傳感部分中的一列像素組11 第一垂直移位寄存器11a 第一掃描開始端子12 第二垂直移位寄存器12a 第二掃描開始端子15 傳感部分中的一列像素組16 第一垂直移位寄存器16a 第一掃描開始端子17 第二垂直移位寄存器17a 第二掃描開始端子20 傳感部分中的一列像素組
21 垂直移位寄存器22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36 電晶體25 傳感部分中的一列像素組26 垂直移位寄存器40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67 電晶體101 攝像部分102 列選擇信號線103 列驅動電路105 檢測信號線1011、1012、1013、1014、1015 像素部分107 行驅動電路108 行選擇信號線110 傳感部分111、112、113、114、115、116、117、118、119 列選擇信號線120 選擇電路121 第一方塊121a、121b、121c 驅動信號122 第二方塊122a、122b、122c 驅動信號123 第三方塊123a、123b、123c 驅動信號130 第一驅動電路131 第一方塊131a、131b、131c 第一驅動信號132 第一方塊132a、132b、132c 第一驅動信號133 第三方塊133a、133b、133c 第一驅動信號
131am、131bm、131cm 主信號131as、131bs、131cs 奴隸信號140 第二驅動電路141 第一方塊141a 第二驅動信號142 第二方塊142a 第二驅動信號143 第三方塊143a 第二驅動信號141am 主信號141as 奴隸信號160 第一選擇信號線161 第二選擇信號線162a、162b、162c、162d、162e、162f N型MOS電晶體163a、163b、163c、163d、163e、163f P型MOS電晶體164a、164b、164c、164d、164e、164f 反相器165a、165b、165c、165d 第一NMOS電晶體166a、166b、166c、166d、166e、166f 第二NMOS電晶體167a、167b、167c、167d 電容器168a、168b、168c、168d 第三NMOS電晶體169a、169b、169c、169d 第四NMOS電晶體具體實施方式
(第一個實施例)下面，參考附圖1～圖5，說明本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件。
(第一個實施例所涉及的固體攝像器件的排列及掃描方法)圖1示出了第一個實施例所涉及的固體攝像器件的排列及掃描方法。在該固體攝像器件中，擁有光電變換元件及設在該光電元件前面的濾色器的多個像素沿行方向(垂直方向)及列方向(水平方向)二維地排列著，濾色器的顏色以2行及2列為一個單元二維地重複地排列著。
在圖1中，o表示擁有一種顏色的濾色器的像素，□表示擁有與一種顏色不同的另一種顏色的濾色器的像素。需提一下，由□表示的像素中，存在著擁有同一種顏色的濾色器的像素和擁有不同的顏色的濾色器的像素。由圖1可知，擁有同一種顏色的濾色器的像素(用○表示的像素)在行方向及列方向中之任一個方向上都不相鄰。換句話說，多個像素中與垂直方向或者水平方向相鄰的像素擁有顏色互不相同的濾色器。
還有，在圖1中，1表示在行方向及列方向上二維地排列著的多個像素的集合；2表示由排列成2行且2列的4個像素構成的像素單元；3表示由排列成5行且5列中的25個像素構成的像素混合單元。在本實施例中，在規定時間段內，依次輸出從構成一個像素混合單元3的多個像素中擁有一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號。5表示對沿列方向(水平方向)排列的像素加以掃描的水平移位寄存器，6表示對沿行方向(垂直方向)排列的像素加以掃描的垂直移位寄存器。此外，如圖1所示，在本實施例中，水平移位寄存器5的輸出1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11分別接到像素列2、1、3、5、4、6、8、7、9、11、10上；垂直移位寄存器6的輸出1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11分別接到像素行2、1、3、5、4、6、8、7、9、11、10上。
若水平移位寄存器5順序掃描，則水平方向的信號就按像素列2、1、3、5、4、6、8、7、9、11、10這樣的順序輸出，如水平移位寄存器5下方所示，列號1、3、5的像素(用○表示的像素)和列號7、9、11的像素(用○表示的像素)分別連續輸出。換句話說，在規定的時間段，構成像素混合單元3的列號1、3、5的像素的信號連續輸出且被混合起來。
若垂直移位寄存器6順序掃描，則垂直方向的信號就按像素行2、1、3、5、4、6、8、7、9、11、10這樣的順序輸出，如垂直移位寄存器6下方所示，行號1、3、5的像素(用○表示的像素)和行號7、9、11的像素(用○表示的像素)分別連續輸出。換句話說，在規定的時間段，構成像素混合單元3的行號1、3、5的像素的信號連續輸出且被混合起來。
(第一個實施例所涉及的固體攝像器件的第一信號傳達方式)圖2示出了本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件的第一信號傳達方式的第一例。
在圖2中，10表示傳感部分中沿列方向排列著的一列像素組，11表示沿垂直方向對構成一列像素組10的所有像素順序掃描的第一垂直移位寄存器，12表示對構成一列像素組10的像素中含在一個像素混合單元中且具有同一種顏色的濾色器的像素順序掃描的第二垂直移位寄存器。需提一下，在圖2中，11a表示第一垂直移位寄存器11的第一掃描開始端子，12a表示第二垂直移位寄存器12的第二掃描開始端子，將掃描開始信號加到第一掃描開始端子11a或者第二掃描開始端子12a中之一個端子上以後，就選擇了第一垂直移位寄存器11或者第二垂直移位寄存器12。
下面，說明圖2中所示的第一信號傳達方式的第一例中的操作。
在進行一般的掃描的情況下，將掃描開始信號加到第一掃描開始信號端子11a上以後，第一垂直移位寄存器11就開始掃描。因為此時第一垂直移位寄存器11對構成一列像素組10的所有像素順序掃描，所以固體攝像器件進行一般的操作。
另一方面，在對像素進行混合的情況下，將掃描開始信號加到第二掃描開始信號端子12a上以後，第二垂直移位寄存器12就開始掃描。因為此時第二垂直移位寄存器12對構成一列像素組10的像素中含在一個像素混合單元中且具有同一種顏色的濾色器的像素順序掃描，所以固體攝像器件進行像素混合操作。
圖3示出了本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件的第一信號傳達方式的第二例。
在圖3中，15表示傳感部分中沿列方向排列著的一列像素組，16表示沿垂直方向對構成一列像素組15的所有像素順序掃描的第一垂直移位寄存器，17表示對構成一列像素組15的像素中含在一個像素混合單元中且具有同一種顏色的濾色器的像素順序掃描的第二垂直移位寄存器。需提一下，在圖3中，16a表示第一垂直移位寄存器16的第一掃描開始端子，17a表示第二垂直移位寄存器17的第二掃描開始端子，將掃描開始信號加到第一掃描開始端子16a或者第二掃描開始端子17a中之一個端子上以後，就選出了第一垂直移位寄存器16或者第二垂直移位寄存器17。
下面，說明圖3中所示的第一信號傳達方式的第二例中的操作。
在進行一般的掃描的情況下，將掃描開始信號加到第一掃描開始信號端子16a上以後，第一垂直移位寄存器16就開始掃描。因為此時第一垂直移位寄存器16對構成一列像素組15的所有像素順序掃描，所以固體攝像器件進行一般的操作。
另一方面，在對像素進行混合的情況下，將掃描開始信號加到第二掃描開始信號端子17a上以後，第二垂直移位寄存器17就開始掃描。因為此時第二垂直移位寄存器17對構成一列像素組15的像素中含在一個像素混合單元中且具有同一種顏色的濾色器的像素順序掃描，故固體攝像器件進行像素混合操作。
(第一個實施例所涉及的固體攝像器件的第二信號傳達方式)圖4示出了本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件的第二信號傳達方式的第一例。
在圖4中，20表示傳感部分沿列方向排列著的一列像素組，21表示沿垂直方向對構成一列像素組20的所有像素順序掃描的第一垂直移位寄存器。在圖4中，22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35及36分別表示電晶體，電晶體22、27、31中的每一個柵極接在柵極信號線VA上，電晶體23、25、28、30、33、35中的每一個柵極接在柵極信號線VB上，電晶體24、26、29、32、34、36中的每一個柵極接在柵極信號線VC上。
如圖4所示，垂直移位寄存器21的輸出1經由電晶體22接在傳感部分1上；垂直移位寄存器21的輸出2經由電晶體23接在傳感部分2上，同時還經由電晶體24接在傳感部分3上；垂直移位寄存器21的輸出3經由電晶體26接在傳感部分2上，同時還經由電晶體25接在傳感部分3上；和輸出1～3一樣，垂直移位寄存器21的輸出4～9經由電晶體27～電晶體接在傳感部分4～9上。
下面，說明圖4中所示的第二信號傳達方式的第一例中的操作。
在進行一般的掃描的情況下，將柵極信號線VA及柵極信號線VB設定在高電平上，同時將柵極信號線VC設定在低電平上。這樣一來就因為垂直移位寄存器21依次輸出構成一列像素組20的所有的像素的信號，故固體攝像器件進行一般的操作。
另一方面，在對像素進行混合的情況下，將柵極信號線VA及柵極信號線VC設定在高電平上，同時將柵極信號線VB設定在低電平上。這樣一來就因為垂直移位寄存器21在規定的時間段將來自構成一列像素組20的像素中含在一個像素混合單元中且具有同一種顏色的濾色器的像素的信號輸出，所以固體攝像器件進行像素混合操作。
如上所述，通過選擇加在柵極信號線VA、VB、VC上的信號的種類，就能用一個垂直移位寄存器2 1在順序掃描方式和像素混合掃描方式之間進行切換。
圖5示出了本發明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件的第二信號傳達方式的第二例。
在圖5中，25表示傳感部分中沿列方向排列著的一列像素組，26表示沿垂直方向對構成一列像素組25的所有像素順序掃描的垂直移位寄存器。還有，在圖5中，40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66及67分別表示電晶體，電晶體40、49、58、61中的每一個柵極接在柵極信號線VA上，電晶體41、42、45、46、50、51、54、55、59、60、63、64中的每一個柵極接在柵極信號線VB上，電晶體43、44、47、48、52、53、56、57、61、62、65、66中的每一個柵極接在柵極信號線VC上。
下面，說明圖5中所示的第二信號傳達方式的第二例中的操作。
在進行一般的掃描的情況下，將柵極信號線VA及柵極信號線VB設定在高電平上，同時將柵極信號線VC設定在低電平上。這樣一來就因為垂直移位寄存器26依次輸出構成一列像素組25的所有的像素的信號，故固體攝像器件進行一般的操作。
另一方面，在對像素進行混合的情況下，將柵極信號線VA及柵極信號線VC設定在高電平上，同時將柵極信號線VB設定在低電平上。這樣一來就因為垂直移位寄存器26在規定的時間段將來自構成一列像素組25的像素中含在一個像素混合單元中且具有同一種顏色的濾色器的像素的信號輸出，所以固體攝像器件進行像素混合操作。
如上所述，藉助選擇加在柵極信號線VA、VB、VC上的信號的種類，就能用一個垂直移位寄存器26在順序掃描方式和像素混合掃描方式之間進行切換。
(第二個實施例)下面，參考附圖，說明本發明的第二個實施例。
圖6為顯示本發明的第二個實施例所涉及的固體攝像器件的主要部分的結構的方框圖。如圖6所示，第二個實施例所涉及的固體攝像器件擁有有行列狀地排列著的多個像素部分1011、1012、1013、…的攝像部分101、將列選擇信號供到列選擇信號線102的列驅動電路103以及將行選擇信號供到行選擇信號線108的行驅動電路107。
圖7示出了列驅動電路103的方框結構。如圖7所示，列驅動電路103由傳感部分110、選擇電路120、第一驅動電路130及第二驅動電路140構成。
傳感部分110中含有由分別接到圖6所示的列選擇信號線102上的列選擇信號線111、112、113、…、用於讀出的多個MOS電晶體構成的開關電晶體SW。各自的漏極分別接到列選擇信號線111、112、113、…上的每一個開關電晶體SW，各自的源極接在檢測信號線105上，由各自的柵極接收來自選擇電路120的驅動信號121a～121c、122a～122c、123a～123c。
選擇電路120分割為第一方塊121、第二方塊122及第三方塊123，第一方塊121接收來自第一驅動電路130的第一驅動信號131a～131c和來自第二驅動電路140的第二驅動信號141a；第二方塊122接收來自第一驅動電路130的第一驅動信號132a～132c和來自第二驅動電路140的第二驅動信號142a；第三方塊123接收來自第一驅動電路130的第一驅動信號133a～133c和來自第二驅動電路140的第二驅動信號143a。
因此，選擇電路120就選擇來自第一驅動電路130的第一驅動信號131a～133c及來自第二驅動電路140的第二驅動信號141a、142a及143a中之一，並將它作為所述的驅動信號121a～123c輸出。
每一個開關電晶體SW，通過各自的柵極接收由選擇電路120選出的驅動信號121a～123c而導通，並將在所對應的像素列中選出的像素行的像素信號輸出到檢測信號線105中。
更具體地講，在為由來自外部的指示而變更了的攝像模式，也就是進行靜止圖像攝影的靜止圖像模式下，選擇電路120便選擇來自第一驅動電路130的第一驅動信號，而在進行活動圖像攝影的活動圖像模式下，選擇電路120則選擇第二驅動電路140的第二驅動信號。此時，在選擇了來自第一驅動電路130的第一驅動信號的情況下，選擇電路120進行順序掃描，在選擇了來自第二驅動電路140的第二驅動信號的情況下，則不是進行跳躍掃描，而是同時選出多列的驅動信號並將其輸出，在本實施例中，為三列驅動信號121a～121c等。
第一驅動電路130，輸出數量和攝像部分101的像素列一樣的第一驅動信號131a～131c、132a～132c及133a～133c，其中第一驅動信號131a～131c由第一方塊131輸出，第一驅動信號132a～132c由第二方塊132輸出，第三驅動信號133a～133c由第三方塊133輸出。
第二驅動電路140，輸出數量為攝像部分101的像素列的三分之一的第二驅動信號141a、142a及143a，其中第二驅動信號141a由第一方塊141輸出，第二驅動信號142a由第二方塊142輸出，第三驅動信號143a由第三方塊143輸出。
按上述結構，依次從第一驅動電路130輸出的第一驅動信號131a～131c、132a～132c及133a～133c通過選擇電路120依次施加到接在列選擇信號線111～119上的開關電晶體SW的各個柵極上。這樣一來，依次讀到列選擇信號線111～119上的像素信號便作為檢測信號經由開關電晶體SW輸出到檢測信號線105中。
與此相對，從第二驅動電路140的例如第一方塊141輸出的第二驅動信號141a自選擇電路120作為三個驅動信號121a、121b及121c輸出到列選擇信號線111～113的開關電晶體SW的柵極上。結果，來自列選擇信號線111～113的檢測信號同時輸出到檢測信號線105中。同樣，從第二方塊142輸出的第二驅動信號142a自選擇電路120作為三個驅動信號122a、122b及122c同時輸出。結果，來自列選擇信號線114～116的檢測信號同時輸出到檢測信號線105中；從第三方塊143輸出的第二驅動信號143a自選擇電路120作為三個驅動信號123a、123b及123c同時輸出。結果，來自列選擇信號線117～119的檢測信號同時輸出到檢測信號線105中。在這種情況下，來自例如列選擇信號線111～113的三個檢測信號的電壓值被平均並被輸出到檢測信號線105中。
圖8示出了使用了CMOS電晶體的選擇電路120的結構。這裡，僅示出了選擇電路120中的第一方塊121，其它的方塊122、123的結構和第一方塊121相同，圖示就省略了。如圖8所示，來自第一驅動電路130的第一驅動信號131a經由由相互並聯的N型MOS電晶體162a和P型MOS電晶體163a構成的CMOS電晶體作為驅動信號121a輸出。
同樣，來自第一驅動電路130的第一驅動信號131b經由由相互並聯的N型MOS電晶體162b和P型MOS電晶體163b構成的CMOS電晶體作為驅動信號121b輸出；來自第一驅動電路130的第一驅動信號131c經由由相互並聯的N型MOS電晶體162c和P型MOS電晶體163c構成的CMOS電晶體作為驅動信號121c輸出。
來自第二驅動電路140的第二驅動信號141a，經由由分別相互並聯的N型MOS電晶體162d、162e及162f和P型MOS電晶體163d、163e及163f構成的CMOS電晶體作為每一個驅動信號121a、121b及121c輸出。
N型MOS電晶體162a、162b及162c的每一個柵極和第一選擇信號線160連接，P型MOS電晶體163a、163b及163c的每一個柵極分別經由反相器164a、164b及164c和第一選擇信號線160連接。
N型MOS電晶體162d、162e及162f的每一個柵極和第二選擇信號線161連接，P型MOS電晶體163d、163e及163f的每一個柵極分別經由反相器164d、164e及164f和第二選擇信號線161連接。
在該結構下，在為第一選擇信號線160為高電平且第二選擇信號線161為低電平的靜止圖像模式的情況下，因為和第一選擇信號線160連接的CMOS電晶體為導通狀態，而和第二選擇信號線161連接的CMOS電晶體為非導通狀態，所以來自例如第一驅動電路130的第一驅動信號131a便作為驅動信號121a輸出。
相反，在為第一選擇信號線160為低電平且第二選擇信號線161為低高電平的活動圖像模式的情況下，和第一選擇信號線160連接的CMOS電晶體為非導通狀態，而和第二選擇信號線161連接的CMOS電晶體為導通狀態，所以來自例如第二驅動電路140的第二驅動信號141a便作為驅動信號121a、121b及121c輸出到傳感部分110。這樣一來，如圖7所示，來自列選擇信號線111、112及113的3個檢測信號便同時輸出到檢測信號線105中。
如上所述，根據第二個實施例所涉及的固體攝像器件，因為在活動圖像模式下，也可不進行現有那樣的跳躍掃描，而是代替它同時將來自多個像素列的檢測信號同時平均化並將其檢測出來，所以像素信息就不會丟失，而可防止出現偽色現象。結果是，能提高活動圖像的質量。
(第三個實施例)下面，參考附圖，說明本發明的第三個實施例。
第三個實施例所涉及的固體攝像器件，其主要部分和圖6所示的第二個實施例一樣，二者的不同之處有二，其一為在該實施例中，選擇電路120中使用了NMOS電晶體代替了第二個實施例中的CMOS電晶體，其二為在該實施例中，讓第一驅動電路130及第二驅動電路140都進行主/奴隸(master/slave)操作。
圖9僅示出了使用了NMOS電晶體的選擇電路120、第一驅動電路130及第二驅動電路140中這幾個電路中的各自的第一方塊121、131及141。
如圖9所示，在第一驅動電路130中的第一方塊131中，第一驅動信號131a分為主信號131am和奴隸信號131as。同樣，第一驅動信號131b分為主信號131bm和奴隸信號131bs；第一驅動信號131c分為主信號131cm和奴隸信號131cs。
在第二驅動電路140的第一方塊141中，第二驅動信號141a分為主信號141am和奴隸信號141as。
在選擇電路120的第一方塊12 1中，擁有每一個柵極接收來自第一驅動電路130的第一方塊131的主信號131am、131bm、131cm、每一個漏極與選擇信號線162連接的第一NMOS電晶體165a、165b及165c；和每一個柵極和第一NMOS電晶體165a等的各個源極連接，每一個漏極分別輸出驅動信號121a、121b及121c的第二NMOS電晶體166a、166b及166c。
第一方塊121中，還擁有柵極接收來自第二驅動電路140的第一方塊141的主信號141am、漏極與選擇信號線162連接的第一NMOS電晶體165d；與各自的柵極與第一NMOS電晶體165d的源極連接，每一個漏極分別輸出驅動信號121a、121b及121c的第二NMOS電晶體166d、166e及166f。
在第一NMOS電晶體165a等的源極和第二NMOS電晶體166a等的源極之間，連接著在兩個源極之間產生一定的電位差即第二NMOS電晶體166a等的驅動電壓的電容器167a～167d。而且，第一NMOS電晶體165a等的源極和第二NMOS電晶體166a等的源極上，分別連接著將該源極接地，將每一電容器167a等的電荷釋放出去的第三NMOS電晶體168a～168d及第四NMOS電晶體169a～169d。
第三NMOS電晶體168a及第四NMOS電晶體169a的共有柵極，接收來自第一驅動電路130的第一方塊131的第一驅動信號的主信號131bm。同樣，第三NMOS電晶體168b及第四NMOS電晶體169b的共有柵極接收來自第一方塊131的第一驅動信號的主信號131cm。而且，雖然未圖示，第三NMOS電晶體168c及第四NMOS電晶體169c的共有柵極接收來自第一驅動電路130的第二方塊132的第一驅動信號的主信號。第三NMOS電晶體168d及第四NMOS電晶體169d的共有柵極接收來自第二驅動電路140的第二方塊142的第二驅動信號的主信號。
下面，對按上述構成的選擇電路120(第一方塊121)的操作加以說明。
首先，在為第一驅動電路130(第一方塊131)工作而第二驅動電路140(第一方塊141)不工作的靜止圖像模式的情況下，若來自第一驅動電路130的第一驅動信號的主信號131am的電位遷移到高電平，第一NMOS電晶體165a的柵極成為高電平，該第一NMOS電晶體165a就成為導通狀態，電容器167a的位於第一NMOS電晶體165a的源極一側的第一端子的電壓就因選擇信號線162而成為高電平。此時，因為來自第一驅動電路130的奴隸信號131as的電壓為接地電平，所以電容器167a的位於第二NMOS電晶體166a的源極一側的第二端子也成為接地電位。結果是電容器167a的第一端子的電位變高。於是第二NMOS電晶體166a的柵極電位成為高電平，該第二NMOS電晶體166a成為導通狀態。
接著，若來自第一驅動電路130的主信號131am遷移到低電位且奴隸信號131as遷移到高電平，該電位的變化傳達到第二NMOS電晶體166a的源極。於是，處於導通狀態的第二NMOS電晶體166a的漏極就成為高電平，列選擇信號線121a的電位也因此而成為高電平。因此，來自列選擇信號線111的檢測信號便輸出到圖7所示的檢測信號線105中。
接著，若來自第一驅動電路130的主信號131bm成為高電平且奴隸信號131as成為低電平，這回則是第二NMOS電晶體166b成為導通狀態。此時，因為第三NMOS電晶體168a及第四NMOS電晶體169a的共有柵極遷移到高電平，故充電到電容器167a中的電荷被放電。
這樣一來，第一驅動電路130就按從第一方塊131到第二方塊132及第三方塊133這樣的順序進行順序掃描，驅動信號121a、121b、…、123c依次遷移到高電平以後，便從列選擇信號線111～119將檢測信號依次輸出到檢測信號線105中。
與此相對，在為第一驅動電路130(第一方塊131)不工作而第二驅動電路140(第一方塊141)工作的活動圖像模式的情況下，若來自第二驅動電路140的主信號141am的電位遷移到高電平，這一高電平加到第一NMOS電晶體165d的柵極上以後，則該第一NMOS電晶體165d成為導通狀態，電容器167d中的第一NMOS電晶體165d的源極一側的第一端子的電位就由於選擇信號線162而成為高電平。此時，因為來自第二驅動電路140的奴隸信號141as的電壓為接地電平，所以電容器167d的位於第二NMOS電晶體166d～166f的源極一側的第二端子也成為接地電平，故電容器167d的第一端子的電位就反而變高了。換句話說，第二NMOS電晶體166d～166f的每一個柵極電位成為高電平，該各第二NMOS電晶體166d～166f都成為導通狀態。
接著，若來自第二驅動電路140的主信號141am遷移到低電位且奴隸信號141as遷移到高電平，該電位的變化傳達到第二NMOS電晶體166d～166f的各自的源極，處於導通狀態的第二NMOS電晶體166d～166f的各自的漏極就成為高電平，驅動信號121a、121b及121c的電位同時成為高電平，來自列選擇信號線111、112及113的檢測信號便輸出到圖7所示的檢測信號線105中。
這樣一來，第二驅動電路140按從第一方塊141到第二方塊142及第三方塊143這樣的順序進行順序掃描，都是三條的列選擇信號線121a～121c、122a～122c、123a～123c依次遷移到高電平以後，來自列選擇信號線121a～121c的各為3列的像素列的檢測信號被平均化並被輸出到檢測信號線105中。
如上所述，根據第三個實施例所涉及的固體攝像器件，因為在活動圖像模式下，也可不進行現有那樣的跳躍掃描，而是代替它同時將來自多個像素列的檢測信號同時平均化並將其檢測出來，所以像素信息就不會丟失，而可防止出現偽色現象。結果是，能提高活動圖像的質量。
需提一下，在第二及第三個實施例中，是以由第二驅動電路140將多個像素列中的3列的檢測信號同時輸出的結構為例進行說明的，不僅如此，還可為這樣的結構，即通過改變選擇電路120的電路結構，而將來自2列或者4列以上的像素列的檢測信號同時輸出。
在第二及第三個實施例中，說明的是選擇沿行方向及列方向排列著的像素中排列在列方向的像素列的列選擇信號，不僅如此，本發明也適用選擇排列在行方向的像素列的行選擇信號。
還有，使用第一個到第三個實施例中所涉及的固體攝像器件構成相機以後，在活動圖像的攝像模式下也能防止由於像素信息的丟失而出現的偽色，從而實現質量下降較少的相機。
產業上的可利用性本發明適用用於數字相機等的MOS型固體攝像器件，具體而言，適用內裝在手機內的相機、接在數字相機及信號處理設備上的照相單元等。
權利要求
1.一種固體攝像器件，擁有沿垂直方向及水平方向二維地排列著的多個像素，所述多個像素中與垂直方向或者水平方向相鄰的像素具有顏色互不相同的濾色器，其特徵在於擁有在規定的時間段內，依次輸出從所述多個像素中擁有同一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號的信號輸出元件。
2.根據權利要求1所述的固體攝像器件，其特徵在於所述信號輸出元件，擁有在所述規定的時間段內，依次輸出從所述多個像素中排列在水平方向上且擁有同一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號的元件。
3.根據權利要求1所述的固體攝像器件，其特徵在於所述信號輸出元件，擁有在所述規定的時間段內，依次輸出從所述多個像素中排列在垂直方向上且擁有同一種顏色的濾色器的像素接收的電荷信號的元件。
4.根據權利要求1所述的固體攝像器件，其特徵在於所述信號輸出元件，擁有對所述多個像素中排列在垂直方向或者水平方向的像素進行順序掃描的第一移位寄存器、和對所述多個像素中排列在垂直方向或者水平方向且擁有同一種顏色的濾色器的像素進行順序掃描的第二移位寄存器。
5.根據權利要求1所示的固體攝像器件，其特徵在於所述信號輸出元件，擁有對所述多個像素中在垂直方向或者水平方向排列著的像素進行順序掃描的移位寄存器、在將從所述移位寄存器接收的電荷信號依次輸出給沿垂直方向或者水平方向排列的每一個像素的第一輸出方式和將從所述移位寄存器接收的電荷信號依次輸出給具有同一種顏色的濾色器的每一個像素的第二輸出方式之間進行切換的輸出元件。
6.一種固體攝像器件，其特徵在於包括沿行方向及列方向二維地排列著的多個像素；對應於所述多個像素的排列中沿行方向或者列方向排列著的像素列輸出多個選擇信號的傳感部分；讓所述傳感部分對所述像素列一列一列地輸出所述選擇信號的第一驅動電路；以及讓所述傳感部分對所述像素列幾列幾列地輸出所述選擇信號的第二驅動電路。
7.根據權利要求6所述的固體攝像器件，其特徵在於還包括選擇對應於所述像素列中的每一列從所述第一驅動電路依次輸出的第一驅動信號和對應於所述像素列中的多列從所述第二驅動電路依次輸出的第二驅動信號中之一，再將所選擇的驅動信號輸出給所述傳感部分的選擇電路。
8.根據權利要求7所述的固體攝像器件，其特徵在於所述選擇電路，擁有讓所述傳感部分將所述第一驅動信號輸出給所述像素列中的每一列的第一電晶體組和讓所述傳感部分將所述第二驅動信號輸出給所述像素列的每一個多列的第二電晶體組。
9.根據權利要求8所述的固體攝像器件，其特徵在於所述第一電晶體組及第二電晶體組由CMOS電晶體構成。
10.根據權利要求8所述的固體攝像器件，其特徵在於所述第一電晶體組及第二電晶體組由NMOS電晶體構成。
11.一種固體攝像器件的驅動方法，該固體攝像器件擁有沿行方向及列方向二維地排列著的多個像素和對應於所述多個像素的排列中沿行方向或者列方向排列著的像素列輸出多個選擇信號的傳感部分，具有攝製靜止圖像的靜止圖像模式和攝製活動圖像的活動圖像模式，其特徵在於在選擇了所述靜止圖像模式的情況下，讓所述傳感部分對所述像素列一列一列地輸出所述選擇信號的第一步驟；在選擇了所述活動圖像模式的情況下，讓所述傳感部分對所述像素列幾列幾列地輸出所述選擇信號的第二步驟。
12.一種相機，其特徵在於擁有所述權利要求1～10中之任一項權利要求所述的固體攝像器件。
全文摘要
本發明公開了一種固體攝像器件，其目的在於提供一種可以不要保持構成下一級的像素混合單元的光電變換元件的操作的固體攝像器件。固體攝像器件，擁有沿垂直方向及水平方向二維排列的多個像素，這多個像素中與垂直方向或者水平方向相鄰的像素擁有顏色互不相同的濾色器。在規定的期間內，依次輸出來自沿垂直方向或者水平方向排列的多個像素中擁有同一種顏色的濾色器的像素(用○表示的像素)的信號。
文檔編號H04N5/345GK1518344SQ20041000136
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月7日 優先權日2003年1月28日
發明者村田隆彥, 山口琢己, 己, 哉, 藤井俊哉, 孝, 春日繁孝 申請人:松下電器產業株式會社