[发明专利]固态摄像元件、其驱动方法以及摄像设备

说明书

技术领域

本发明涉及固态摄像元件、其驱动方法及控制程序，并且更具体地说，涉及一种CMOS固态摄像元件、其驱动方法及控制程序。

背景技术

近来，摄像元件的像素越来越多，伴随该发展，读出时间的高速化也成为问题。

可以列举多通道化作为用于摄像元件的高速读出的公知技术之一。多通道化是这样的技术：即设置多个输出端子，例如使得多组垂直输出线分别地向不同的输出端子并行地输出信号，由此使得能够进行高速读出。

然而，在摄像元件的驱动方法中，这种多通道化只是缩短水平传送所需的时间。因此，难以针对需要在水平传送之前执行的、所谓的水平消隐期中的操作而缩短该时间。这种操作例如是这样的：将信号电荷从光电转换元件传送到浮动扩散层部，将垂直输出线上出现的信号电位传送到以列为单位布置的用作信号存储单元的电容器等。

另一方面，除了多通道化以外，还已知一种用于高速读出的技术，其通过同时地进行要在水平消隐期中进行的操作的一部分和水平传送来实现。

根据日本特开专利申请第2010-206653号(专利文献1)的官方公报，公开了一种能够实现这样的技术的摄像元件的构造及驱动方法。即，公开了一种摄像元件，其包括：二维地布置的多个像素；在所述多个像素的各列中各隔预定行布置的多个像素分别地连接到的多个垂直输出线；用于积聚通过所述多个垂直输出线从所述像素传送的像素信号的第一信号存储单元；用于积聚从所述第一信号存储单元传送的像素信号的第二信号存储单元；以及用于水平地传送所述第二信号存储单元中所积聚的像素信号的水平传送单元，其中，在所述多个垂直输出线将像素信号从所述像素传送到所述第一信号存储单元的同时，所述水平传送单元将所述第二信号存储单元中已经积聚的像素信号水平地传送。

根据以上专利文献，由于将像素信号从像素传送到第一信号存储单元的时间段(即，覆盖水平消隐期的预定部分的时段)，以及水平传送时段可以同时地并行，因此能够进行高速读出。下文中将“覆盖预定部分的时段”称作“第一水平消隐期”。

然而，根据以上专利文献，并未公开像素信号从第一信号存储单元到第二信号存储单元的传送，并且该传送不能与水平传送和到第一信号存储单元的传送中的任一个相并行。因此，即使使用以上专利文献的技术，通过从现有技术中的水平消隐期减去第一水平消隐期而获得的时段(下文中将这样的时段称作“第二水平消隐期”，并且其与像素信号从第一信号存储单元到第二信号存储单元的传送时段相一致)仍保持为针对垂直线的数量而简单地相加的读出时间。

另一方面，还提出了用于缩短水平消隐期自身的技术。根据日本特开专利申请第2004-134867号(专利文献2)的官方公报，公开了能够实现这种技术的摄像元件的驱动方法。即，公开了一种固态摄像设备，其通过布置分别具有多个光电转换元件和一个放大元件的多个单位单元(cell)来构造，各光电转换元件用于将光信号转换成要积聚的信号电荷，并且放大元件接收所述各光电转换元件的信号电荷并输出与该信号电荷相对应的信号，其中，所述固态摄像设备具有连接到所述放大元件的输出线并通过该输出线输入从所述单位单元输出的信号的读出电路系统，并且所述读出电路系统具有输入第一信号、第二信号以及第三信号并且获得所述三个输入信号中的任意两个的多个组合之间的差分的差分单元，其中，所述第一信号与所述放大元件的输入单元的复位电平相对应，通过将与所述多个光电转换元件中的至少一个光电转换元件中所积聚的信号电荷相对应的信号加到所述第一信号来提供所述第二信号，并且通过将与所述多个光电转换元件中的至少一个光电转换元件中所积聚的信号电荷相对应的信号加到所述第二信号来提供所述第三信号。

根据以上专利文献，由于所述放大元件的输入单元由多个光电转换元件共用，因此不需在每次传送与各个元件的信号电荷相对应的信号时都对该放大元件的输入单元进行复位，并且还能够公共地使用与复位电平相对应的信号。因此，获得了这样的优点：用于将放大元件的输入单元复位的时间以及用于在复位之后传送与复位电平相对应的信号的时段能够减少与(共用放大元件的输入单元的光电转换元件的数量-1)所得的数量相对应的时间。

然而，根据以上专利文献，关于时间完全地分离了水平消隐期和水平传送时段，而未提供如专利文献1中所公开的能够将它们并行化这样的构造。因此，关于实现高速读出这一点，其效果仅在于缩短水平消隐期的范围内。