专利名称：摄像器件、摄像方法和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄像器件、摄像方法和电子设备，具体涉及能够获得具有优良信噪比(S/N)和宽动态范围的信号的摄像器件、摄像方法和电子设备。
背景技术：
在相关技术中，诸如电荷稱合器件(Charge Coupled Device ;CO))或互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor ;CM0S)传感器等固体摄像器件中的各像素的光电二极管(PD)根据该H)接收到的光来生成电荷。许多固体摄像器件被构造为使得H)的电荷被传输至浮动扩散部(Floating Diffusion ;FD)并且通过测量FD的电位来取出与H)中所生成的电荷对应的电压的信号。在这样的固体摄像器件中，在FD具有低电容的情况下，在利用FD将电荷转换为电压时的增益增大，并且从像素输出的信号中所含有的噪声相对减少，因此获得了图像信号的更佳S/N (信噪比)。然而，低电容的FD减少了像素中能够处理的电荷量，并且例如使图像信号的动态范围变窄。另一方面，当FD具有高电容时，像素中能够处理的电荷量增大，并且例如能够加宽图像信号的动态范围。然而，高电容的FD减小了在利用FD将电荷转换为电压时的增益，并且当图像信号在后续阶段中的电路中被放大时噪声也被放大，因此导致了图像信号的S/N的劣化。因此，目前期望的固体摄像器件能够获得具有优良S/N和宽动态范围的图像信号。例如，日本专利特开第2009-505498号公报(下文中称为专利文献I)提出了这样的固体摄像元件其中，FD是由两个电容形成的，并且当ro生成了少量电荷时就用一个电容来测量信号，而当ro生成了大量电荷时就用两个电容来测量信号。
发明内容
然而，在专利文献I中披露的固体摄像元件中，由两个电容形成的FD具有较大的面积，因此ro的面积较小，这就导致了 ro的灵敏度及饱和电荷量的降低。因此，期望固体摄像元件能够在避免增大FD的面积的同时，获得具有优良s/n和宽动态范围的图像信号。本发明就是鉴于上述这样的情况而做出的，并且目的在于能够获得具有优良S/N和宽动态范围的信号。本发明一个实施例提供了一种摄像器件，所述摄像器件包括像素单元，所述像素单元包括布置于平面内的像素，所述像素包括累积部，所述累积部被设置用于检测物理量并累积对应于所述物理量的电荷；传输部，所述传输部被设置用于传输来自所述累积部的所述电荷；转换部，所述转换部被设置用于将经由所述传输部从所述累积部传输过来的所述电荷转换为电压，所述电压对应于由所述电荷生成的电位；输出部，所述输出部被设置用于输出由所述转换部转换得到的所述电压的信号；复位部，所述复位部被设置用于对所述转换部的所述电位进行复位；以及连接部，所述连接部与所述转换部连接。所述摄像器件还包括驱动单元，所述驱动单元被设置用于输出传输信号和连接信号，所述传输信号用于给出从作为信号读出对象的所述像素的所述累积部向所述转换部传输所述电荷的指令，所述连接信号用于控制作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素的所述转换部与跟作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素相邻的行中含有的所述像素的所述转换部之间的连接和非连接。所述驱动单元在所述转换部根据所述连接信号而被彼此连接的状态下，使所述电荷根据所述传输信号而被传输。本发明另一实施例提供了一种由摄像器件进行的摄像方法，所述摄像器件包括像素单元，所述像素单元包括布置于平面内的像素，所述像素包括累积部，所述累积部被设 置用于检测物理量并累积对应于所述物理量的电荷；传输部，所述传输部被设置用于传输来自所述累积部的所述电荷；转换部，所述转换部被设置用于将经由所述传输部从所述累积部传输过来的所述电荷转换为电压，所述电压对应于由所述电荷生成的电位；输出部，所述输出部被设置用于输出由所述转换部转换得到的所述电压的信号；复位部，所述复位部被设置用于对所述转换部的所述电位进行复位；以及连接部，所述连接部与所述转换部连接。所述摄像器件还包括驱动单元，所述驱动单元被设置用于输出传输信号和连接信号，所述传输信号用于给出从作为信号读出对象的所述像素的所述累积部向所述转换部传输所述电荷的指令，所述连接信号用于控制作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素的所述转换部与跟作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素相邻的行中含有的所述像素的所述转换部之间的连接和非连接。所述摄像方法包括如下步骤所述驱动单元在使所述转换部根据所述连接信号而被彼此连接的状态下，使所述电荷根据所述传输信号而被传输。本发明又一实施例的电子设备包括上述摄像器件。在本发明的各实施例中，在转换部根据连接信号而被彼此连接的状态下，电荷根据传输信号而被传输。根据本发明的各实施例，能够获得具有优良S/N和宽动态范围的信号。
图I是示出了应用了本发明的固体摄像器件的实施例的结构示例的框图；图2是示出了像素单元的第一结构示例的电路图；图3A和图3B示出了当读出像素的信号时的第一驱动例的驱动时序；图4示出了当读出像素的信号时的第二驱动例的驱动时序；图5示出了当读出像素的信号时的第三驱动例的驱动时序；图6示出了当读出像素的信号时的第四驱动例的驱动时序；图7示出了当读出像素的信号时的第五驱动例的驱动时序；
图8是示出了作为第二结构示例的像素单元的电路图；图9示出了当读出像素的信号时的第六驱动例的驱动时序；图10示出了当读出像素的信号时的第七驱动例的驱动时序；图11是示出了作为第三结构示例的像素单元的电路图；图12示出了当读出像素的信号时的第八驱动例的驱动时序；以及图13是示出了电子设备中所包含的摄像装置的结构示例的框图。
具体实施例方式下面将参照附图来详细说明应用了本发明的具体实施例。
图I是示出了应用了本发明的固体摄像器件的实施例的结构示例的框图。图I所示的固体摄像器件11包括像素单元12、垂直驱动电路13、列处理电路14、输出电路15和控制电路16。像素单元12具有以矩阵形式排列的多个像素(例如图2中稍后将要说明的像素21)。这些像素各自输出复位电平信号和对应于入射光量的电平信号。垂直驱动电路13输出驱动信号(例如选择信号Sel、复位信号Rst、传输信号Trf和连接信号Cnt)从而对像素单元12中所含的各个像素行进行扫描，并由此驱动各像素。列处理电路14并行地接收从像素单元12所包含的各像素输出的信号。列处理电路14通过计算复位电平信号与对应于入射光量的电平信号之间的差分来获得图像信号。随后，列处理电路14将数字值的图像信号提供给输出电路15，所述数字值的图像信号是通过对所得到的图像信号进行A/D (模拟/数字)转换而获得的。输出电路15对从列处理电路14提供的图像信号进行增益调整和缺陷修正等，然后将该图像信号提供至图I中未图示的后续阶段中的外部电路(例如图13中的DSP(数字信号处理器)54)。控制电路16将控制信号发送至用于形成固体摄像器件11的各组成部分，从而控制固体摄像器件11的操作。图2是示出了图I中的像素单元12的第一结构示例的电路图。如图2中所示，像素单元12中的每一列像素21与对应于每一列设置着的垂直信号线31相连。从像素21输出的信号经由垂直信号线31被提供至图I中的列处理电路14。在图2中，根据信号读出顺序示出了在第(η-l)行中的像素21(n_l)和在第(η)行中的像素21(η)。顺便提及地，像素21(η)和像素21(η_1)具有相似的构造，并且下文中将对一个像素的构造中的相似部分进行说明，并且将会省略对另一像素的构造中的这些相似部分的说明。像素21 (η)包括TO22 (η)、传输晶体管23 (n)、FD24 (η)、放大晶体管25 (η)、选择晶体管26 (η)、复位晶体管27 (η)和连接晶体管28 (η).PD22(n)具有接地的阳极，并且具有与传输晶体管23 (η)的源极相连的阴极。PD22(n)是生成与所接收到的光量对应的电荷(对光进行探测)并且储存上述电荷的光电转换元件。传输晶体管23(n)具有经由水平信号线(未图示)与图I中的垂直驱动电路13相连的栅极，并且具有与Η)22(η)的阴极相连的源极。传输晶体管23 (η)具有与放大晶体管25 (η)的栅极及复位晶体管27 (η)的源极相连的漏极。传输晶体管23 (η)的漏极与放大晶体管25(η)的栅极之间的连接点形成了 FD24(n)。传输晶体管23 (η)根据从垂直驱动电路13提供的传输信号Trf (η)将TO22 (η)中所生成的电荷传输至FD24 (η)。FD24(n)处于电浮动状态。FD24(n)接收经由传输晶体管23 (η)从Η)22 (η)传输过来的电荷，并且储存该电荷。另外，根据FD24(n)的电容来确定在利用FD24(n)将电荷转换为电压时的增益。放大晶体管25 (η)具有与FD24(n)连接的栅极，具有与电源电压Vdd连接的漏极，并且具有与选择晶体管26 (η)的漏极连接的源极。放大晶体管25 (η)输出与FD24(n)的电位相对应的电平信号。例如，当FD24(n)被复位时，放大晶体管25 (η)输出FD24(n)的复位电平信号。当电荷从Η)22(η)被传输至FD24(n)时，放大晶体管25(n)输出与FD24(n)的电位(该电位是由上述电荷产生的)相对应的电平信号，即，通过将上述电荷转换为电压而获得的信号。选择晶体管26(n)具有经由水平信号线(未图示)与图I中的垂直驱动电路13连 接的栅极，具有经由垂直信号线31与图I中的列处理电路14连接的源极，并且具有与放大晶体管25(n)的源极连接的漏极。选择晶体管26 (η)根据从垂直驱动电路13提供的选择信号Sel (η)将放大晶体管25 (η)连接至垂直信号线31。当选择晶体管26 (η)处于导通时，从放大晶体管25 (η)输出的信号经由垂直信号线31被提供至列处理电路14。复位晶体管27 (η)具有经由水平信号线(未图示)与图I中的垂直驱动电路13相连的栅极，具有与FD24(n)相连的源极，并且具有与电源电压Vdd相连的漏极。复位晶体管
27(η)根据从垂直驱动电路13提供的复位信号Rst (η)，通过将累积于FD24 (η)中的电荷排出至电源配线来使FD24(n)复位。连接晶体管28(n)具有经由水平信号线(未图示)与图I中的垂直驱动电路13相连的栅极，具有与FD24(n)相连的源极，并且具有与像素21 (η-l)的FD24(n_l)相连的漏极。连接晶体管28 (η)根据从垂直驱动电路13提供的连接信号Cnt (η)将FD24(n)与FD24(n_l)相互连接起来。也就是说，在像素单元12中，像素21 (η)的FD24(n)和像素21(n_l)的FD24(n_l)能够通过连接晶体管28 (η)而彼此相连。同样地，像素21 (η)的FD24(n)能够通过第(n+1)行中的像素(图2中未图示)的连接晶体管28 (n+1)与第(n+1)行中的像素所含有的FD相连接。另外，像素21(n-l)的FD24(n-l)能够通过连接晶体管28 (n_l)与第(n_2)行中的像素(图2中未图示)所含有的FD相连接。顺便提及地，像素单元12中的Η)22(η)的电容被设计为高于FD24(n)的电容，使得Η)22(η)的饱和电荷量大约是FD24(n)能够储存的电荷量的两倍以上。在这样形成的像素单元12中，当连接晶体管28(n)根据连接信号Cnt(n)而导通时，FD24(n)与FD24(n-l)彼此连接起来从而起到了具有通过将FD24(n)的电容与FD24(n-l)的电容相加而获得的高电容的浮动扩散部的功能。因此，当在FD24(n)与FD24(n-l)彼此连接起来的状态下使传输晶体管23 (η)导通时，电荷就从Η)22(η)被传输至FD24 (η)和FD24 (η-1)。随后，放大晶体管25 (η)输出通过将储存在FD24 (η)和FD24 (η-1)中的电荷转换为电压而获得的信号。在此情况下，固体摄像器件11能够根据作为摄像对象的被摄体的明亮度，在FD24(η)与FD24(n-l)连接、FD24(n)与FD24(n_l)非连接这两种状态之间切换。例如，当被摄体比预定的明亮度更明亮时，在FD24(n)与FD24(n-l)彼此连接的状态下进行摄像。当被摄体比预定的明亮度更暗时，在FD24(η)与FD24(n-l)未相互连接的状态下进行摄像。顺便提及地，在固体摄像器件11中，输出电路15基于从由像素单元12输出的信号获得的图像信号来判定被摄体的明亮度，并且将判定结果报告给控制电路16。然后，控制电路16对垂直驱动电路13进行是否将FD24(n)与FD24(n_l)彼此连接起来的控制。
下面将参照图3A和图3B来说明在具有图2所示像素单元12的固体摄像器件11中当读出像素21 (η)的信号时的第一驱动例。图3Α示出了在被摄体较暗的情况下当读出像素21 (η)的信号时的驱动时序。图3Β示出了在被摄体明亮的情况下当读出像素21 (η)的信号时的驱动时序。如图3Α中所示，在被摄体较暗的情况下，驱动操作是在连接信号Cnt (η)保持为关闭的状态下进行的。首先，当到达了像素21 (η)的信号读出的开始时刻时，垂直驱动电路13开启选择信号Sel (η)。因此，放大晶体管25 (η)经由选择晶体管26 (η)而被连接至垂直信号线31，并且放大晶体管25 (η)开始输出与FD24(n)的电位对应的信号。接着，垂直驱动电路13通过输出用于开启复位信号Rst (η)的复位脉冲来对FD24(n)进行复位。在FD24(n)被复位后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号作为复位电平信号。此后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的传输脉冲。于是,PD22 (η)中所生成的电荷经由传输晶体管23(η)被传输至FD24(n)。在将电荷从Η)22(η)传输至FD24(n)之后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号，即在该电荷传输操作之后与FD24(n)的电位对应的电平信号。列处理电路14通过计算复位电平信号和在该电荷传输操作之后与FD24(n)的电位对应的电平信号之间的差分,获得与从PD22 (η)传输至FD24(n)的电荷对应的电压的图像信号。然后，当到达了像素21 (η)的信号读出的结束时刻时，垂直驱动电路13关闭选择信号 Sel (η)。因此，在被摄体较暗的情况下，从Η)22 (η)传输过来的电荷仅仅是由FD24 (η)的电容(即，比通过将FD24(n)和FD24(n-l)各自的电容加在一起而获得的电容低的电容)来处理的。如上所述，在低电容的FD的情况下，在利用该FD将电荷转换为电压时的增益增大。因此，可以说在被摄体较暗的情况下，摄像是以高增益进行的。然后，在读出了像素21 (η)的信号之后，同样地读出像素21 (n+1)的信号，并且继续对下一行中的像素读出信号。顺便提及地，通过在该信号读出操作之后的电子快门操作，对在Η)22(η)将电荷传输至FD24(n)之后残留于Η)22(η)中的电荷进行复位。另一方面，如图3Β中所示，在被摄体明亮的情况下，连接信号Cnt (η)在与选择信号Sel (η)处于开启状态的期间大体上相同的期间内处于开启状态。首先，当到达了像素21 (η)的信号读出的开始时刻时，垂直驱动电路13开启选择信号Sel (η)和连接信号Cnt (η)。于是，FD24(n)和FD24(n_l)通过连接晶体管28(n)而被彼此连接起来。因此，在此情况下，放大晶体管25 (η)开始输出与通过将FD24(n)的电容和FD24(η-1)的电容加在一起而获得的电容的电位相对应的信号。
接着，垂直驱动电路13通过输出用于开启复位信号Rst(n)的复位脉冲，将FD24(η)和FD24(n-l)复位。在FD24(n)和FD24(n_l)被复位之后，列处理电路14获得由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号作为复位电平信号。然后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的传输脉冲。于是,PD22 (η)中所生成的电荷经由传输晶体管23(η)被传输至FD24(n)和FD24(n_l)。因此，利用通过将FD24(n)的电容和FD24(n-l)的电容加在一起而获得的电容，来储存Η)22 (η)中所生成的电荷。在将电荷从Η)22(η)传输至FD24(n)和FD24(n_l)之后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号，即在该电荷传输操作之后与FD24(n)和FD24(n-l)的电位对应的电平信号。列处理电路14通过计算复位电平信号和在该电荷传输操作之后与FD24 (η)和FD24 (η-1)的电位对应的电平信号之间的差分，获得与从Η)22 (η)传输至FD24(n)和FD24(n-l)的电荷对应的电压的图像信号。
然后，当到达了像素21 (η)的信号读出的结束时刻时，垂直驱动电路13关闭选择信号Sel (η)和连接信号Cnt (η)。因此，在被摄体明亮的情况下，从Η)22 (η)传输过来的电荷是由通过将FD24 (η)的电容和FD24(n-l)的电容加在一起而获得的电容(即，比仅利用FD24 (η)的电容时高的电容)来处理的。如上所述，在高电容的FD的情况下，在利用这些FD将电荷转换为电压时的增益降低。因此，可以说在被摄体明亮的情况下，摄像是以低增益进行的。如上所述，根据作为摄像对象的被摄体的明亮度，固体摄像器件11在被摄体较暗的情况下以FD24(n)与FD24(n-l)相互断开连接的状态进行摄像，而在被摄体明亮的情况下以FD24(n)与FD24(n-l)相互连接的状态进行摄像。因此，例如，在被摄体较暗的情况下，能够增大当电荷在FD24 (η)中被转换为电压时的增益，并且能够增大图像信号的S/N。也就是说，在电荷被转换为电压时的增益较低的情况下，需要在后续阶段中的列处理电路14中将图像信号放大。此时，因选择晶体管26 (η)而导致的噪声被放大。另一方面，在电荷被转换为电压时的高增益能够抑制由后续阶段中的电路使噪声放大的不良影响。因此，在被摄体较暗的情况下，提高了从固体摄像器件11输出的图像信号的S/N。此外，在此情况下，能够降低列处理电路14的能耗。另一方面,例如，在被摄体明亮的情况下，能够利用彼此连接起来的FD24(n)和FD24(n-l)的高电容来处理从Η)22 (η)传输过来的电荷，从而增大了饱和电子数，并且能够获得更明亮的图像。也就是说，能够加宽图像信号的动态范围。因此，固体摄像器件11能够获得低照度下S/N良好并且具有宽动态范围的图像信号。此外，与上述专利文献I的固体摄像元件不同的是，FD不是由两个电容形成的，从而能够避免FD的面积增大。因此，能够防止H)的灵敏度和饱和电荷量的降低。另外，在本驱动例中，首先读出复位电平，稍后读出在电荷传输操作之后的电平，从而能够更准确地获得从PD22 (η)传输的电荷。在此情况下，关于复位晶体管27 (η)，期望用升高的电压来向复位晶体管27 (η)的栅极施加高电平，使得能够将FD24(n)复位至电源电压Vdd。另外，可以采用耗尽型(depletion type)作为复位晶体管27 (η)。另外，关于连接晶体管28 (η)，期望用升高的电压来向连接晶体管28 (η)的栅极施加高电平，使得即使在有电源电压Vdd的情况下也能使FD24(n)与FD24(n_l)导通。另外，可以采用耗尽型作为连接晶体管28 (η)。顺便提及地，已经说明的是其中将FD24(n)和FD24(n_l)这两者通过连接晶体管28 (η)彼此连接的示例。然而，可以根据Η)22(η)的饱和电荷量使三个以上的FD24相互连接。例如，当Η)22(η)的饱和电荷量大约为FD24(n)所能储存的电荷量的三倍时，可以通过连接晶体管28(n-l)进一步连接第(n-2)行中的像素(未图示)所含的FD。在此情况下，从PD22 (η)传输的电荷被储存在像素21 (η)所含的FD、像素21 (η-1)所含的FD和第(η_2)行中的像素所含的FD中。此外，在FD24(n)与第(n+1)行中的像素(未图示)所含的FD通过连接晶体管
28(n+1)彼此相连的状态下，可以通过FD24(n)与第(n+1)行中的像素所含的FD的组合来储存从Η)22(η)传输的电荷。然而，假定当储存于第(n+1)行中的像素(在该像素中电荷将会紧跟在Η)22(η)之后被读出)的FD处的电荷超过饱和电荷量时，电荷会从第(n+1)行中 的像素的H)溢出至FD。如果电荷从第(n+1)行中的像素的H)溢出，那么通过FD24(n)与第(n+1)行中的像素所含的FD的组合就不能准确地读出由第(n+1)行中的像素的H)所生成的电荷。另一方面，PD22(n-l)的电荷在紧接于Η)22 (η)之前被读出，因此Η)22 (η_1)刚被排空。于是，当以FD24(n)和FD24(n-l)的组合来读取Η)22(η)中所生成的电荷时，从PD22(n-l)溢出电荷的可能性较小。也就是说，当采用FD24(n)和FD24(n_l)的组合时，能够比当采用FD24(n)和第(n+1)行中的像素的FD的组合时更加准确地读取Η)22 (η)中所生成的电荷。顺便提及地，图3Β中所示的开启连接信号Cnt(n)的时刻可以与开启选择信号Sel(n)的时刻不同。对于连接信号Cnt(n)而言，至少在关闭用于开启复位信号Rst (η)的复位脉冲的时刻之前被置于开启状态就足够了。另外，关闭连接信号Cnt (η)的时刻可以与关闭选择信号Sel (η)的时刻不同。对于连接信号Cnt(n)而言，在会影响下一步的信号读出过程之前被关闭就足够了。下面将参照图4来说明在具有图2中所示像素单元12的固体摄像器件11中当读出像素21 (η)的信号时的第二驱动例。首先，当到达了像素21 (η)的信号读出的开始时刻时，垂直驱动电路13开启选择信号Sel (η)。因此，放大晶体管25 (η)经由选择晶体管26 (η)被连接至垂直信号线31，并且放大晶体管25 (η)开始输出与FD24(n)的电位对应的信号。接着，垂直驱动电路13通过输出用来开启复位信号Rst (η)的第一复位脉冲对FD24(n)进行复位。在FD24(n)被复位后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号作为第一复位电平信号。此后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的第一传输脉冲。于是，PD22 (η)中所生成的电荷经由传输晶体管23 (η)被传输至FD24(n)。此时，当存在大量的光并且Η)22(η)中累积有大量电荷时，根据FD24(η)的电容而在Η)22(η)中残留有电荷。在电荷从Η)22 (η)被传输至FD24 (η)之后，列处理电路14获得在该电荷传输操作之后与FD24(n)的电位对应的电平信号。列处理电路14通过计算第一复位电平信号与在该电荷传输操作之后跟FD24(n)的电位对应的电平信号之间的差分,获得与从Η)22 (η)传输至FD24(n)的电荷对应的电压的图像信号。该图像信号对应于仅被FD24(n)的电容(低电容)转换为电压的电荷，并且因此该图像信号是通过以高增益拍摄低照度部分而获得的图像信号(下文中视情况将会称之为低照度信号)。由于在电荷被转换为电压时的高增益，因此该低照度信号是低噪声图像信号。然后，垂直驱动电路13开启连接信号Cnt (η)。于是，FD24 (η)和FD24(n_l)经由连接晶体管28 (η)彼此连接起来。因此，在此情况下，放大晶体管25 (η)开始输出与通过将FD24(n)的电容和FD24(n-l)的电容加在一起而获得的高电容的电位相对应的信号。接着，垂直驱动电路13通过输出用于开启复位信号Rst (η)的第二复位脉冲将FD24(η)和FD24(n-l)复位。在FD24(n)和FD24(n_l)被复位之后，列处理电路14获得由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号作为第二复位电平信号。
然后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的第二传输脉冲。此时,在根据第一传输脉冲传输电荷时残留于Η)22 (η)中的电荷就经由传输晶体管23 (η)被传输至FD24(n)和FD24(n-l)。也就是说，当存在大量的光并且在根据第一传输脉冲传输电荷时有电荷残留于Η)22(η)中时，该电荷从Η)22(η)被传输至FD24(n)和FD24(n_l)。列处理电路14计算第二复位电平信号和与在根据第二传输脉冲将电荷从PD22 (η)传输至FD24(n)和FD24(n_l)之后的电位对应的电平信号之间的差分。于是，列处理电路14获得了图像信号，该图像信号对应于在根据第一传输脉冲传输电荷时残留于PD22 (η)中的电荷。该图像信号对应于被彼此连接起来的FD24 (η)和FD24(n_l)的高电容转换为电压的电荷，因此该图像信号是通过以低增益拍摄高照度部分而获得的图像信号(下文中视情况将会称之为高照度信号)。该高照度信号对应于由高电容转换为电压的电荷，因此是具有宽动态范围的图像信号。然后，当到达了像素21 (η)的信号读出的结束时刻时，垂直驱动电路13关闭选择信号Sel (η)和连接信号Cnt (η)。因此，在读出像素21 (η)的信号时的第二驱动例中，列处理电路14获得了两种图像信号，即低照度信号和高照度信号，并且将该两种图像信号输出至输出电路15。例如，当低照度信号小于预定的规定值时，输出电路15输出低照度信号作为图像信号。另一方面，当低照度信号等于或大于上述预定的规定值时，输出电路15使低照度信号的增益与高照度信号的增益相同，然后将低照度信号与高照度信号加在一起，并输出所获得的结果作为与Η)22(η)中所生成的总电荷相对应的电压的图像信号。因此，固体摄像器件11能够获得具有宽动态范围并且低照度下S/N良好的图像信号。下面将参照图5来说明在具有图2所示像素单元12的固体摄像器件11中当读出像素21 (η)的信号时的第三驱动例。首先，当到达了像素21 (η)的信号读出的开始时刻时，垂直驱动电路13开启选择信号Sel (η)和连接信号Cnt (η)。因此，FD24(n)和FD24(n_l)经由连接晶体管28 (η)被彼此连接起来。因此，在此情况下，放大晶体管25 (η)开始输出与通过将FD24(n)的电容和FD24(n-l)的电容加在一起而获得的高电容的电位相对应的信号。接着，在连接信号Cnt (η)处于开启的状态下，垂直驱动电路13通过输出用于开启复位信号Rst (η)的复位脉冲将FD24(n)和FD24(n_l)复位。在FD24(n)和FD24(n_l)被复位之后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号作为复位电平信号。在列处理电路14获取复位电平信号之后，垂直驱动电路13关闭连接信号Cnt (η)。此后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的第一传输脉冲。于是，PD22 (η)中所生成的电荷经由传输晶体管23 (η)被传输至FD24(n)。此时，当存在大量的光并且Η)22(η)中累积有大量电荷时，根据FD24(η)的电容而在Η)22(η)中残留有电荷。在电荷从Η)22 (η)被传输至FD24 (η)之后，列处理电路14获得在该电荷传输操作之后与FD24(n)的电位对应的电平信号。列处理电路14通过计算复位电平信号与在该电荷传输操作之后对应于FD24(n)的电位的电平信号之间的差分,获得了低照度信号，该低照度信号是通过以高增益拍摄低照度部分而获得的图像信号。然后，在通过开启连接信号Cnt (η)而将FD24(n)和FD24(n_l)彼此连接的状态下，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的第二传输脉冲。于是，在根据第一 传输脉冲传输电荷时残留于FO22 (η)中的电荷经由传输晶体管23 (η)被传输至FD24(n)和FD24(n-l)。这时,在根据第一传输脉冲传输电荷时被传输至FD24 (η)的电荷以及在根据第二传输脉冲传输电荷时被传输至FD24(η)和FD24(n-l)的电荷被加在一起，并储存在FD24(n)和FD24(n-l)中。也就是说，PD22 (η)中所生成的总电荷以分配给FD24 (η)和FD24(n-l)的状态被储存。之后，垂直驱动电路13关闭连接信号Cnt (η)。FD24(n)储存着TO22 (η)中所生成的总电荷的一半。也就是说，当FD24(n)将Η)22(η)中所生成的电荷转换为电压时的增益实质上变为1/2。列处理电路14获取具有与FD24 (η)的电位(其对应于作为Η)22 (η)中所生成的总电荷的一半的电荷)对应的电平的信号，并且计算该信号与复位电平信号之间的差分。列处理电路14由此获得高照度信号，该高照度信号是通过以低增益拍摄高照度部分而获得的图像信号。然后，当到达了像素21 (η)的信号读出的结束时刻时，垂直驱动电路13关闭选择信号 Sel (η)。因此，在读出像素21 (η)的信号时的第三驱动例中，列处理电路14获得了两种图像信号，即低照度信号和高照度信号，并且将这两种图像信号输出至输出电路15。例如，当低照度信号小于预定的规定值时，输出电路15输出低照度信号作为图像信号。另一方面，当低照度信号等于或大于上述预定的规定值时，输出电路15输出高照度信号作为图像信号。在第三驱动不例中，根据第一传输脉冲而被传输至FD24(η)的电荷与根据第二传输脉冲而被传输至FD24(n)和FD24(n-l)的电荷在根据第二传输脉冲进行电荷传输时被加在一起。因此，在第三驱动例中，与第二驱动例不同的是，低照度信号与高照度信号未被加在一起。另外，由于高照度信号是与作为Η)22 (η)中所生成的总电荷的一半的电荷相对应的电平信号，所以高照度信号在输出电路15中被放大两倍后再被输出。因此，固体摄像器件11能够获得具有宽动态范围并且低照度下S/N良好的图像信号。下面将参照图6来说明在具有图2所示像素单元12的固体摄像器件11中当读出像素21 (η)的信号时的第四驱动例。在第四驱动例中，与参照图5说明的第三驱动例中一样，开启选择信号Sel (η)和连接信号Cnt (η)，并且在连接信号Cnt (η)被开启的状态下开启复位信号Rst (η)。然后，关闭连接信号Cnt (η),并且输出用于开启传输信号Trf (η)的第一传输脉冲。列处理电路14由此获得低照度信号。然后，垂直驱动电路13再次开启连接信号Cnt (η)，使得FD24(n)和FD24(n_l)经由连接晶体管28(n)而被彼此连接，并且此后，输出用于开启传输信号Trf(n)的第二传输脉冲。于是，在根据第一传输脉冲传输电荷时残留于FO22 (η)中的电荷经由传输晶体管23 (η)被传输至 FD24 (η)和 FD24 (η-1)。此时，在根据第一传输脉冲传输电荷时被传输至FD24 (η)的电荷以及在根据第二传输脉冲传输电荷时被传输至FD24(η)和FD24(n-l)的电荷被加在一起，并储存在FD24(η)和FD24(n-l)中。然后，从放大晶体管25 (η)输出与将电荷从Η)22 (η)传输至FD24(n)和 FD24(n-l)之后的电位对应的电平信号，并且列处理电路14获得该电平信号。此后，垂直驱动电路13在连接信号Cnt (η)保持开启的状态下(也就是说，在FD24(n)与FD24(n-l)相互连接的状态下)输出用于开启复位信号Rst (η)的第二复位信号。于是，FD24(n)和FD24(n-l)被复位，并且列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号作为第二复位电平信号。该第二复位电平信号表示了在FD24(n)与FD24(n-l)相互连接的状态下的复位电平。列处理电路14计算第二复位电平信号与跟根据第二传输脉冲将电荷从TO22 (η)传输至FD24(n)和FD24(n_l)之后的电位对应的电平信号之间的差分。列处理电路14由此获得了高照度信号，该高照度信号是通过以低增益拍摄高照度部分而获得的图像信号。然后，当到达了像素21 (η)的信号读出的结束时刻时，垂直驱动电路13关闭选择信号Sel (η)和连接信号Cnt (η)。因此，在读出像素21 (η)的信号时的第四驱动例中，列处理电路14获得了两种图像信号，即低照度信号和高照度信号，并且将这两种图像信号输出至输出电路15。例如，当低照度信号小于预定的规定值时，输出电路15输出低照度信号作为图像信号。另一方面，当低照度信号等于或大于上述预定的规定值时，输出电路15输出高照度信号作为图像信号。因此，固体摄像器件11能够获得具有宽动态范围并且低照度下S/N良好的图像信号。顺便提及地，与第三驱动例不同的是，第四驱动例能够消除当连接晶体管28被关断时由沟道电荷分布导致的分布噪声对高照度信号的影响。然而，在第四驱动例中，高照度信号受到了由根据第二复位脉冲进行的复位操作导致的复位噪声的影响。下面将参照图7来说明在具有图2所示像素单元12的固体摄像器件11中当读出像素21 (η)的信号时的第五驱动例。首先，当到达了像素21 (η)的信号读出的开始时刻时，垂直驱动电路13开启选择信号Sel (η)和连接信号Cnt (η)。于是，放大晶体管25 (η)经由选择晶体管26 (η)连接至垂直信号线31，并且放大晶体管25 (η)开始输出与FD24(n)和FD24(n_l)的电位对应的信号。
接着，在连接信号Cnt (η)开启的状态下，垂直驱动电路13输出用于开启复位信号Rst (η)的复位脉冲将FD24(n)和FD24(n_l)复位。在FD24(n)和FD24(n_l)被复位之后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号作为第一复位电平信号。该第一复位电平信号表不在FD24(η)与FD24(n-l)彼此连接的状态下的复位电平。在列处理电路14获得第一复位电平信号之后，垂直驱动电路13关闭连接信号Cnt (η)。列处理电路14获取与FD24(n)的电位对应的信号作为第二复位电平信号。该第二复位电平信号表示与FD24(n-l)断开连接的FD24(n)的复位电平。此后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的第一传输脉冲。于是，PD22 (η)中所生成的电荷经由传输晶体管23 (η)被传输至FD24(n)。在此时，当存在大量的光并且Η)22(η)中累积有大量电荷时，电荷根据FD24(η)的电容而在Η)22(η)中残留有电荷。
在电荷被传输至FD24(n)之后，从放大晶体管25 (η)输出与将电荷从Η)22 (η)传输至FD24(n)之后的电位对应的电平信号，并且该电平信号被列处理电路14获取。列处理电路14通过计算第二复位电平信号与跟电荷从TO22 (η)被传输至FD24(n)之后的电位对应的电平信号之间的差分，获得了低照度信号，该低照度信号是通过以高增益拍摄低照度部分而获得的图像信号。接着，垂直驱动电路13再次开启连接信号Cnt (η)，并且在FD24(η)和FD24(n_l)彼此连接的状态下输出用于开启传输信号Trf (η)的第二传输脉冲。于是，在FD24(n)与FD24(n-l)经由连接晶体管28 (η)彼此连接的状态下，在根据第一传输脉冲传输电荷时残留于Η)22(η)中的电荷经由传输晶体管23(n)被传输至FD24(n)和FD24(n_l)。在此时，根据第一传输脉冲而传输至FD24 (η)的电荷和根据第二传输脉冲而传输至FD24 (η)及FD24(n-l)的电荷被加在一起，并且Η)22 (η)中所生成的总电荷被储存在FD24(n)及FD24(n-l)中。列处理电路14计算第一复位电平信号与跟根据第二传输脉冲将电荷从TO22 (η)传输至FD24(n)及FD24(n-l)之后的电位对应的电平信号之间的差分。由此，列处理电路14获得高照度信号，该高照度信号是通过以低增益拍摄高照度部分而获得的图像信号。然后，当到达了像素21 (η)的信号读出的结束时刻时，垂直驱动电路13关闭选择信号Sel (η)和连接信号Cnt (η)。因此，在读出像素21 (η)的信号时的第五驱动例中，列处理电路14获得了两种图像信号，即低照度信号和高照度信号，并且将这两种图像信号输出至输出电路15。例如，当低照度信号小于预定的规定值时，输出电路15输出低照度信号作为图像信号。另一方面，当低照度信号等于或大于上述预定的规定值时，输出电路15输出高照度信号作为图像信号。因此，固体摄像器件11能够获得具有宽动态范围并且低照度下S/N良好的图像信号。另外，第五驱动例能够消除如上所述的分布噪声和复位噪声的影响。图8是示出了作为图I中的像素单元12的第二结构示例的像素单元12Α的电路图。如图8中所示，像素单元12Α与图2中的像素单元12的不同之处在于像素单元12Α具有对应于每一列像素21而设置的两条垂直信号线31-1和31-2。顺便提及地，像素21 (η)和像素21(η-1)具有与图2中的像素21 (η)和像素21(η_1)相同的结构，因此将省略对它们的详细说明。在像素单元12Α中，例如，偶数行的像素21与垂直信号线31_1连接，而奇数行的像素21与垂直信号线31-2连接。在图8的示例中，像素21 (η-i)与垂直信号线31_1连接，像素21 (η)与垂直信号线31-2连接。下面将参照图9来说明在具有图8所示像素单元12Α的固体摄像器件11中当读出像素21 (η)的信号时的第六驱动例。在第六驱动例中，偶数行中的像素21 (η)的信号的读出时序以及奇数行中的像素21(η+1)的信号的读出时序分别与第二驱动例(图4)中的读出时序相同。但是，在第六驱动例中，偶数行中的像素21 (η)的信号的读出时序的操作期间的一半与奇数行中的像素21(η+1)的信号的读出时序的操作期间的一半重合。
具体地，在第二驱动例(图4)中，在操作期间的前半期间中读出与被FD24(n)的电容转换为电压的电荷对应的低照度信号，并且在操作期间的后半期间中读出与被FD24(n)和FD24(n-l)的电容转换为电压的电荷对应的高照度信号。因此，在第六驱动例中，例如，在第η行中的像素21 (η)的操作期间的前半期间内经由垂直信号线31-2读出低照度信号，该低照度信号对应于被FD24(n)的电容转换为电压的电荷。与该操作并行地，在第(η-i)行中的像素21(n-l)的操作期间的后半期间内经由垂直信号线31-1读出高照度信号，该高照度信号对应于被通过将FD24(n-l)和FD24(n_2)彼此连接而获得的电容转换为电压的电荷。然后，在第(η)行中的像素21 (η)的操作期间的后半期间内经由垂直信号线31_2读出高照度信号，该高照度信号对应于被通过将FD24(n)和FD24(n-l)彼此连接而获得的电容转换为电压的电荷。与该操作并行地，在第(n+1)行中的像素21(n+l)的操作期间的前半期间内经由垂直信号线31-1读出低照度信号，该低照度信号对应于被FD24(n+1)的电容转换为电压的电荷。然后，在第(n+1)行中的像素21(n+l)的操作期间的后半期间内经由垂直信号线31-1读出高照度信号，该高照度信号对应于被通过将FD24(n+1)和FD24(n)彼此连接而获得的电容转换为电压的电荷。与该操作并行地，在第(n+2)行中的像素21(n+2)的操作期间的前半期间内经由垂直信号线31-2读出低照度信号，该低照度信号对应于被FD24(n+2)的电容转换为电压的电荷。因此，在读出像素21 (η)的信号时的第六驱动例中，与例如前面的第二驱动例一样，能够获得具有宽动态范围并且低照度下S/N良好的图像信号。此外，在第六驱动例中，利用两条垂直信号线31-1和31-2使两行中的像素21的读出操作相互并行地进行，由此能够将像素信号的读出速度提高大约两倍。下面将参照图10来说明在具有图8所示像素单元12Α的固体摄像器件11中当读出像素21 (η)的信号时的第七驱动例。首先，当到达了像素21 (η)的信号读出的开始时刻时，垂直驱动电路13开启选择信号Sel(n)和选择信号Sel(n-l)。垂直驱动电路13还通过利用连接信号Cnt (η)向连接晶体管28 (η)的栅极施加中间电压(例如IV)来控制连接晶体管28 (η)，从而使其处于半开启状态。于是，FD24(η)和24(η-1)在FD24(n)与FD24(n_l)之间设置有位垒(potentialbarrier)的情况下彼此连接。接着，垂直驱动电路13通过输出用于开启复位信号Rst (η)和复位信号Rst (η_1)的复位脉冲将FD24(n)和FD24(n-l)复位。在FD24(n)和FD24(n_l)被复位之后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31-2的信号作为FD24 (η)的复位电平信号。另外，此时，列处理电路14获取由放大晶体管25(η-1)输出至垂直信号线31-1的信号作为FD24(n-l)的复位电平信号。此后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的第一传输脉冲。由此，PD22 (η)中所生成的电荷经由传输晶体管23(η)被传输至 FD24(n)。在此时，当存在少量的光时，PD22(n)中所生成的电荷仅保留在FD24(η)中。另一方面，当存在大量的光并且PD22 (η)中累积有大量电荷时，电荷溢出连接晶体管28 (η)处的位垒，并且从FD24 (η)溢出至FD24 (η-i)，从而使得电荷也储存在FD24 (η-1)中。在从Η)22(η)传输电荷之后，列处理电路14经由垂直信号线31_2获得在该电荷传输操作之后与FD24(n)的电位对应的电平信号。与此同时，列处理电路14经由垂直信号线31-1获得在该电荷传输操作之后与FD24(n-l)的电位对应的电平信号。列处理电路14通过计算FD24(n)的复位电平信号与在上述电荷传输操作之后对应于FD24(n)的电位的电平信号之间的差分，获得了低照度信号，该低照度信号是通过以高增益拍摄低照度部分而获得的图像信号。另外，列处理电路14通过计算FD24(n-l)的复位电平信号与在上述电荷传输操作之后对应于FD24(n-l)的电位的电平信号之间的差分并且将该差分加至所述低照度信号上，获得了高照度信号，该高照度信号是通过以低增益拍摄高照度部分而获得的图像信号。然后，当到达了像素21 (η)的信号读出的结束时刻时，垂直驱动电路13关闭选择信号Sel (η)、选择信号Sel (η-1)和连接信号Cnt (η)。因此，在读出像素21 (η)的信号时的第七驱动例中，能够获得具有宽动态范围并且低照度下S/N良好的图像信号。此外，在第七驱动例中，利用两条垂直信号线31-1和31-2来同时进行像素21的读出操作，由此能够使像素信号的读出速度比例如第二驱动例提高大约两倍。图11是示出了作为图I中的像素单元12的第三结构示例的像素单元12Β的电路图。在图I中的像素单元12中，一列中的所有FD24都通过连接晶体管28相互连接。如图11中所示,在像素单元12Β中，在由两个像素21组成的每个单元中，FD24通过连接晶体管28彼此连接。像素21 (η) ’和像素21 (η-i) ’具有这样的结构其中，像素21 (η) ’的FD24(n)与像素21(n-l)’的FD24(n-l)通过连接晶体管28 (η)和连接晶体管28 (η_1)彼此连接。另夕卜，复位晶体管27 (η)与连接晶体管28(η)的共用节点相连接。这能够减少与FD24 (η)及FD24(n-l)的节点相连接的晶体管的数量，并且能够减小一个FD24(n)的电容。另外，当FD24 (η)和FD24(n-l)彼此连接时，FD24 (η)和FD24(n_l)是通过两个连接晶体管28 (η)和28(η-1)相连的。因此，能够增大连接时的电容。下面将参照图12来说明在具有图11所示像素单元12Β的固体摄像器件11中当读出像素21 (η) ’和像素21 (η-i) ’的信号时的第八驱动例。
首先，当到达了像素21 (η) ’的信号读出的开始时刻时，垂直驱动电路13开启选择信号Sel (η)。于是，放大晶体管25 (η)经由选择晶体管26 (η)与垂直信号线31相连，并且放大晶体管25(η)开始输出对应于FD24(n)的电位的信号。接着，垂直驱动电路13通过输出用于开启复位信号Rst (η)的第一复位脉冲并且输出用于开启连接信号Cnt (η)的脉冲将FD24(n)复位。此后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号作为第一复位电平信号。该第一复位电平信号表示FD24(n)的在与FD24(n-l)断开连接的状态下的复位电平。在列处理电路14获得第一复位电平信号之后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的第一传输脉冲。于是，PD22(n)中所生成的电荷经由传输晶体管23 (η)被传输至FD24 (η)。在此时，当存在大量的光并且Η)22 (η)中累积有大量电荷时，根据FD24 (η)的电容而在Η)22(η)中残留有电荷。在电荷被传输至FD24(n)之后,从放大晶体管25 (η)输出与根据第一传输脉冲传输电荷时被传输至FD24(n)的电荷相对应的电平信号，并且该电平信号被列处理电路14获得。列处理电路14通过计算第一复位电平信号与根据第一传输脉冲传输电荷之后对应于FD24(n)的电位的电平信号之间的差分，获得了低照度信号作为像素21(n)’的图像信号，该图像信号是通过以高增益拍摄低照度部分而获得的。接着，垂直驱动电路13开启连接信号Cnt (η)和连接信号Cnt (η_1)，并且输出用于开启复位信号Rst (η)的第二复位脉冲。然后，当FD24(n)和FD24(n_l)在相互连接的状态下被复位之后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η)输出至垂直信号线31的信号作为第二复位电平号。此后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η)的第二传输脉冲。在此时，在根据第一传输脉冲传输电荷时残留于FO22 (η)中的电荷经由传输晶体管23 (η)被传输至 FD24(n)和FD24(n-l)。也就是说，当存在大量的光并且在根据第一传输脉冲传输电荷时在PD22 (η)中残留有电荷时，该电荷从Η)22 (η)被传输至FD24(n)和FD24(n_l)。列处理电路14计算第二复位电平信号与对应于根据第二传输脉冲将电荷从PD22 (η)传输至FD24(n)和FD24(n_l)之后的电位的电平信号之间的差分。由此，列处理电路14获得高照度信号作为像素21 (η) ’的图像信号，该图像信号是通过以低增益拍摄高照度部分而获得的。然后，当到达了像素21 (η) ’的信号读出的结束时刻时，垂直驱动电路13关闭选择信号Sel (η)、连接信号Cnt (η)和连接信号Cnt (η-1)。接着，开始读出像素21 (η-i)’的信号，并且垂直驱动电路13开启选择信号Sel (η-i)。于是，放大晶体管25 (η-1)经由选择晶体管26 (η_1)与垂直信号线31相连，并且放大晶体管25(η-1)开始输出对应于FD24(n-l)的电位的信号。接着，垂直驱动电路13通过输出用于开启复位信号Rst (η)的第三复位脉冲并且输出用于开启连接信号Cnt (η-i)的脉冲将FD24(n-l)复位。此后，列处理电路14获取由放大晶体管25(n-l)输出至垂直信号线31的信号作为第三复位电平信号。该第三复位电平信号表示FD24(n-l)的在与FD24(n)断开连接的状态下的复位电平。在列处理电路14获得第三复位电平信号之后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η-i)的第三传输脉冲。于是，Η)22(η-1)中所生成的电荷经由传输晶体管23(η-1)被传输至FD24(n-l)。在此时，当存在大量的光并且Η)22 (n_l)中累积有大量电荷时，根据FD24(n-l)的电容而在Η)22 (n_l)中残留有电荷。在电荷被传输至FD24(n_l)之后,从放大晶体管25 (n_l)输出与在根据第三传输脉冲传输电荷时被传输至FD24(n-l)的电荷相对应的电平信号，并且该电平信号被列处理电路14获得。列处理电路14通过计算第三复位电平信号与在根据第三传输脉冲传输电荷之后对应于FD24(n-l)的电位的电平信号之间的差分，获得了低照度信号作为像素21 (η-i)’的图像信号，该图像信号是通过以高增益拍摄低照度部分而获得的。接着，垂直驱动电路13开启连接信号Cnt (η)和连接信号Cnt (η_1)，并且输出用于开启复位信号Rst (η)的第四复位脉冲。然后，当FD24(n)和FD24(n_l)在相互连接的状态 下被复位之后，列处理电路14获取由放大晶体管25 (η-i)输出至垂直信号线31的信号作为第四复位电平信号。此后，垂直驱动电路13输出用于开启传输信号Trf (η-i)的第四传输脉冲。在此时，在根据第三传输脉冲传输电荷时残留于Η)22(η-1)中的电荷经由传输晶体管23 (η-1)被传输至FD24(n)和FD24(n-l)。也就是说，当存在大量的光并且在根据第三传输脉冲传输电荷时Η)22(η-1)中残留有电荷时，该电荷从Η)22 (η-1)被传输至FD24(n)和FD24(n_l)。列处理电路14计算第四复位电平信号与对应于根据第四传输脉冲将电荷从PD22(n-l)传输至FD24(n)和FD24(n_l)之后的电位的电平信号之间的差分。由此，列处理电路14获得高照度信号作为像素21 (η-i)’的图像信号，该图像信号是通过以低增益拍摄高照度部分而获得的。然后，当到达了像素21 (η-i)’的信号读出的结束时刻时，垂直驱动电路13关闭选择信号Sel (η-i)、连接信号Cnt (η)和连接信号Cnt (η-i)。因此，在像素单元12Β中，从第η行的像素21 (η)’和第(n+1)行的像素21(n_l)’
中交替读出像素信号。与例如前述的第二驱动例中一样，能够获得具有宽动态范围并且低照度下S/N良好的图像信号。另外，在像素单元12B中，与像素单元12和像素单元12A相比能够减少与FD24 (η)连接的晶体管数量，并且能够减小FD24 (η)的电容。这使得能够进一步增大当FD24 (η)将电荷转换为电压时的增益，并且获得甚至更好的S/N。图13是示出了电子设备中所包含的摄像装置的结构示例的框图。如图13中所示，摄像装置51包括光学系统52、固体摄像元件53、DSP54、显示装置55、存储器56、电源系统57、操作系统58和CPU (中央处理器)59。摄像装置51能够拍摄静止图像和运动图像。光学系统52包括一个或多个透镜。光学系统52把来自被拍摄物的图像光(入射光)引导至固体摄像元件53，并且在固体摄像元件53的受光面(传感器部)上形成图像。采用上述结构示例的固体摄像器件11作为固体摄像元件53。根据通过光学系统52而在受光面上形成的图像，在一定期间内将信号电荷累积在固体摄像元件53中。随后，根据从DSP54提供的驱动信号(时序信号)，对累积于固体摄像元件53中的信号电荷进行传输。DSP54通过输出用于控制固体摄像元件53的传输操作的驱动信号，对固体摄像元件53进行驱动。DSP54还对从固体摄像元件53输出的信号电荷进行各种各样的信号处理。经过DSP54的信号处理而获得的图像(图像数据)被提供至具有液晶面板等的显示装置55并显示在显示装置55上，或者被提供至存储器56并存储(记录)在存储器56中。电源系统57向摄像装置51的各部分提供电源。例如，电源系统57包括电池。操作系统58包括由用户操作的按钮、控制杆和触摸屏等。CPU59根据对操作系统进行的用户操作来控制摄像装置51的各部分，从而使摄像装置51进行摄像。在这样构造而成的摄像装置51中，采用如上所述能够获得具有宽动态范围并且低照度下S/N良好的图像信号的固体摄像器件11作为固体摄像元件53。因此，能够获得更高图像质量的图像。也就是说，摄像装置51能够在低照度下以高增益获得S/N良好的图像，并且在高照度下获得直到大量的光仍不会饱和因而具有宽动态范围的图像。另外，固体摄像元件53所具有的FD不是由多个电容形成的，从而能够避免ro的面积的减小，并且能够提高ro的灵敏度和饱和电荷量。另外，未使用高介电常数膜或者层叠型电容来提高ro的灵敏度，因此能够避免当使用高介电常数膜和层叠型电容时预期会出现的成本增加。 顺便提及地，摄像装置51不仅可以是利用可见光进行摄像的装置，也可以是将诸如X射线或粒子流等物理量转换为电荷并且检测其分布的装置。此外，固体摄像器件11能够采用如下的结构(所谓的像素共用):该结构中，多个像素21共用FD 24，并且上、下行中的像素21的FD 24通过连接晶体管28相互连接。另外，能够适当地调整用于驱动固体摄像器件11的电压等。另外，除了公知的驱动操作之外，可以添加其他的驱动操作，例如从像素21读出信号并且在从下一行中的像素21进行读出之前将F1D 22复位的操作。另外，已经说明了在一个信号读出操作中从H) 22向FD 24传输两次电荷的示例。然而，可以进行两次或更多次的传输。例如，可以从TO22向单个FD 24传输电荷，也可以通过连接晶体管28将四个FD 24相互连接起来从而向四个FD 24传输电荷，或者还可以通过连接晶体管28将十六个FD 24相互连接起来从而向十六个FD 24传输电荷。这可以增大FD所能够处理的电荷量,并进一步加宽动态范围。顺便提及地，存在着这样的担忧本申请人在先提交的日本专利申请特开第2006-41866号公报中披露的摄像兀件可能被理解为也米用了如同固体摄像器件11中一样的其中将FD相互连接起来的构造。然而，该摄像元件被构造成从ro在两个方向传输电荷，因此与其中从ro在一个方向传输电荷的固体摄像器件11相比在构思上是不同的。另外，由于在该摄像元件中ro连接于FD之间，所以该摄像元件不能以与固体摄像器件11中相同的原理进行操作。顺便提及地，本发明还能够采用如下技术方案。(I) 一种摄像器件，所述摄像器件包括像素单元和驱动单元，所述像素单元包括布置于平面内的像素，所述像素包括累积部，所述累积部被设置用于检测物理量并累积对应于所述物理量的电荷；传输部，所述传输部被设置用于传输来自所述累积部的所述电荷；转换部，所述转换部被设置用于将经由所述传输部从所述累积部传输过来的所述电荷转换为电压，所述电压对应于由所述电荷生成的电位；输出部，所述输出部被设置用于输出由所述转换部转换得到的所述电压的信号；
复位部，所述复位部被设置用于对所述转换部的所述电位进行复位；以及连接部，所述连接部与所述转换部连接，并且所述驱动单元被设置用于输出传输信号和连接信号，所述传输信号用于给出从作为信号读出对象的所述像素的所述累积部向所述转换部传输所述电荷的指令，所述连接信号用于控制作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素的所述转换部与跟作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素相邻的行中含有的所述像素的所述转换部之间的连接和非连接，其特征在于，所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下，根据所述传输信号使所述电荷进行传输。
(2)根据上面(I)所述的摄像器件，其特征在于，所述驱动单元还输出选择信号，所述选择信号用于给出选择作为信号读出对象的那一行中的所述像素并且从所述输出部输出所述信号的指令，并且所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下，根据所述选择信号使所述信号进行输出。(3)根据上面(I)或(2)所述的摄像器件，其特征在于，在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下使所述信号进行输出之后，所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部相互断开连接的状态下使所述信号进行输出。(4)根据上面(I)至(3)中任一项所述的摄像器件，其特征在于，在根据所述连接信号使所述转换部相互断开连接的状态下根据所述传输信号使所述电荷进行传输、并且根据所述选择信号使所述信号进行输出之后，所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下根据所述传输信号使所述电荷进行传输，并且所述驱动单元在所述转换部彼此连接的状态下或者在所述转换部相互断开连接的状态下根据所述选择信号使所述信号进行输出。(5)根据上面(4)所述的摄像器件，其特征在于，所述像素单元具有与所述像素的每一列对应的多条信号线，并且多行中的所述信号的输出操作期间彼此部分地重叠，使得所述多行中的所述信号相互并行地读出。(6)根据上面(4)所述的摄像器件，其特征在于，所述像素单元具有与所述像素的每一列对应的多条信号线，并且在允许所述电荷溢出的电压的所述连接信号被提供至所述连接部的状态下，所述电荷从所述累积部被传输至多个所述转换部，并且所述信号从所述多条信号线中相互并行地输出。(7)根据上面(I)至(4)任一项所述的摄像器件，其特征在于，各所述连接部从不同的多个像素的所述转换部连接至同一节点，并且所述复位部进行的复位和所述连接部进行的连接都是经由所述节点来进行的，从所述不同的多个像素中交替地读出信号。(8)—种由摄像器件进行的摄像方法，所述摄像器件包括像素单元和驱动单元，所述像素单元包括布置于平面内的像素，所述像素包括累积部，所述累积部被设置用于检测物理量并累积对应于所述物理量的电荷；传输部，所述传输部被设置用于传输来自所述累积部的所述电荷；转换部，所述转换部被设置用于将经由所述传输部从所述累积部传输过来的所述电荷转换为电压，所述电压对应于由所述电荷生成的电位；输出部，所述输出部被设置用于输出由所述转换部转换得到的所述电压的信号；复位部，所述复位部被设置用于对所述转换部的所述电位进行复位；以及连接部，所述连接部与所述转换部连接，并且所述驱动单元被设置用于输出传输信号和连接信号，所述传输信号用于给出从作为信号读出对象的所述像素的所述累积部向所述转 换部传输所述电荷的指令，所述连接信号用于控制作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素的所述转换部与跟作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素相邻的行中含有的所述像素的所述转换部之间的连接和非连接，所述摄像方法包括如下步骤所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下，根据所述传输信号使所述电荷进行传输。(9) 一种电子设备，所述电子设备包括如上面(I)至(7)任一项所述的摄像器件。请注意，本发明的实施例不限于上述实施例，并且能够在本发明的精神的范围内进行各种变化。
权利要求
1.一种摄像器件，所述摄像器件包括像素单元和驱动单元，所述像素单元包括布置于平面内的像素，所述像素包括 累积部，所述累积部被设置用于检测物理量并累积对应于所述物理量的电荷； 传输部，所述传输部被设置用于传输来自所述累积部的所述电荷； 转换部，所述转换部被设置用于将经由所述传输部从所述累积部传输过来的所述电荷转换为电压，所述电压对应于由所述电荷生成的电位； 输出部，所述输出部被设置用于输出由所述转换部转换得到的所述电压的信号； 复位部，所述复位部被设置用于对所述转换部的所述电位进行复位；以及 连接部，所述连接部与所述转换部连接， 并且所述驱动单元被设置用于输出传输信号和连接信号， 所述传输信号用于给出从作为信号读出对象的所述像素的所述累积部向所述转换部传输所述电荷的指令， 所述连接信号用于控制作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素的所述转换部与跟作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素相邻的行中含有的所述像素的所述转换部之间的连接和非连接， 其特征在于，所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下，根据所述传输信号使所述电荷进行传输。
2.根据权利要求I所述的摄像器件，其特征在于， 所述驱动单元还输出选择信号，所述选择信号用于给出选择作为信号读出对象的那一行中的所述像素并且从所述输出部输出所述信号的指令，并且 所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下，根据所述选择信号使所述信号进行输出。
3.根据权利要求2所述的摄像器件，其特征在于，在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下使所述信号进行输出之后，所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部相互断开连接的状态下使所述信号进行输出。
4.根据权利要求2所述的摄像器件，其特征在于， 在根据所述连接信号使所述转换部相互断开连接的状态下根据所述传输信号使所述电荷进行传输、并且根据所述选择信号使所述信号进行输出之后，所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下根据所述传输信号使所述电荷进行传输，并且所述驱动单元在所述转换部彼此连接的状态下或者在所述转换部相互断开连接的状态下根据所述选择信号使所述信号进行输出。
5.根据权利要求4所述的摄像器件，其特征在于，所述像素单元具有与所述像素的每一列对应的多条信号线，并且多行中的所述信号的输出操作期间彼此部分地重叠，使得所述多行中的所述信号相互并行地读出。
6.根据权利要求4所述的摄像器件，其特征在于，所述像素单元具有与所述像素的每一列对应的多条信号线，并且在允许所述电荷溢出的电压的所述连接信号被提供至所述连接部的状态下，所述电荷从所述累积部被传输至多个所述转换部，并且所述信号从所述多条信号线中相互并行地输出。
7.根据权利要求I至4中任一项所述的摄像器件，其特征在于，各所述连接部从不同的多个像素的所述转换部连接至同一节点，并且所述复位部进行的复位和所述连接部进行的连接都是经由所述节点来进行的，从所述不同的多个像素中交替地读出信号。
8.一种由摄像器件进行的摄像方法，所述摄像器件包括像素单元和驱动单元， 所述像素单元包括布置于平面内的像素，所述像素包括 累积部，所述累积部被设置用于检测物理量并累积对应于所述物理量的电荷； 传输部，所述传输部被设置用于传输来自所述累积部的所述电荷； 转换部，所述转换部被设置用于将经由所述传输部从所述累积部传输过来的所述电荷转换为电压，所述电压对应于由所述电荷生成的电位； 输出部，所述输出部被设置用于输出由所述转换部转换得到的所述电压的信号； 复位部，所述复位部被设置用于对所述转换部的所述电位进行复位；以及 连接部，所述连接部与所述转换部连接， 并且所述驱动单元被设置用于输出传输信号和连接信号， 所述传输信号用于给出从作为信号读出对象的所述像素的所述累积部向所述转换部传输所述电荷的指令， 所述连接信号用于控制作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素的所述转换部与跟作为信号读出对象的那一行中含有的所述像素相邻的行中含有的所述像素的所述转换部之间的连接和非连接， 所述摄像方法包括如下步骤所述驱动单元在根据所述连接信号使所述转换部彼此连接的状态下，根据所述传输信号使所述电荷进行传输。
9.一种电子设备，所述电子设备包括如权利要求I至7中任一项所述的摄像器件。
全文摘要
本发明涉及摄像器件、摄像方法和电子设备。所述摄像器件包括像素单元和驱动单元，所述像素单元包含布置于平面内的像素。所述像素包括用于检测物理量并累积对应于该物理量的电荷的累积部；用于传输来自所述累积部的电荷的传输部；用于将所述电荷转换为电压的转换部；用于输出由所述转换部转换成的所述电压的信号的输出部；用于对所述转换部的电位进行复位的复位部；以及与所述转换部连接的连接部。所述驱动单元用于输出传输信号和连接信号，所述传输信号给出传输所述电荷的指令，所述连接信号控制所述转换部之间的连接和非连接。所述驱动单元在使所述转换部彼此连接的状态下使所述电荷进行传输。本发明能够获得具有优良S/N和宽动态范围的信号。
文档编号H04N5/355GK102970494SQ20121030549
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月24日 优先权日2011年8月31日
发明者马渕圭司 申请人:索尼公司