固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法
阅读：425发布：2020-05-15
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1.一种固体摄像装置的控制方法，包括以下工序：
对由多个光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位；
将由所述光电二极管进行光电变换后的信号电荷、以分配给所述光电二极管的顺序、向所述电位被复位的所述浮动扩散区依次传送并蓄积；
每当完成从一个所述光电二极管向所述浮动扩散区的所述信号电荷的传送，就对与所述浮动扩散区的电位相应的电压信号进行采样；以及
基于连续采样的两个所述电压信号的差分，按每个所述光电二极管计算与向所述浮动扩散区传送了的所述信号电荷相应的所述电压信号。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置的控制方法，
还包括以下工序：
在所述浮动扩散区的电位被复位的情况下，对与复位电位相应的电压信号进行采样。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置的控制方法，
还包括以下工序：
在从共用所述浮动扩散区的全部的所述光电二极管向所述浮动扩散区传送了所述信号电荷的情况下，将所述浮动扩散区的电位进行复位。
4.如权利要求1所述的固体摄像装置的控制方法，
还包括以下工序：
在所述浮动扩散区由于所述信号电荷而饱和的情况下，进行向所述浮动扩散区传送所述信号电荷的所述光电二极管的顺序的变更。
5.如权利要求4所述的固体摄像装置的控制方法，
按以矩阵状排列的所述浮动扩散区的每一行，从所述光电二极管向所述浮动扩散区进行信号电荷的传送；
在所述浮动扩散区由于所述信号电荷而饱和了的所述浮动扩散区之行的下一行中向所述浮动扩散区传送信号电荷的情况下，变更传送所述信号电荷的所述光电二极管的顺序。
6.如权利要求1所述的固体摄像装置的控制方法，
将所述浮动扩散区的电位复位为电源电压的电位。
7.如权利要求2所述的固体摄像装置的控制方法，
还包括以下工序：
取得所述浮动扩散区的电位被复位的情况下的与所述复位电位相应的电压信号、与向所述电位被复位的所述浮动扩散区最初传送了信号电荷的情况下的所述电压信号的差分。
8.一种固体摄像装置的控制方法，包括以下工序：
对由第1光电二极管以及第2光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位；
将由所述第1光电二极管进行光电变换后的第1信号电荷向所述电位被复位的所述浮动扩散区传送并蓄积；
对与所述浮动扩散区中蓄积的所述第1信号电荷相应的电压信号进行采样；
将由所述第2光电二极管进行光电变换后的第2信号电荷向蓄积有所述第1信号电荷的所述浮动扩散区传送并蓄积；
对与所述浮动扩散区中蓄积的所述第1信号电荷和所述第2信号电荷相应的电压信号进行采样；以及
基于连续采样的两个所述电压信号的差分，计算与所述第2信号电荷相应的电压信号。
9.如权利要求8所述的固体摄像装置的控制方法，
还包括以下工序：在所述浮动扩散区的电位被复位的情况下，对与复位电位相应的电压信号进行采样。
10.如权利要求9所述的固体摄像装置的控制方法，
还包括以下工序：
取得所述浮动扩散区的电位被复位的情况下的与所述复位电位相应的电压信号、与向所述电位被复位的所述浮动扩散区传送了所述第1信号电荷的情况下的所述电压信号的差分。
11.如权利要求8所述的固体摄像装置的控制方法，
还包括以下工序：
在所述浮动扩散区由于所述第1信号电荷以及所述第2信号电荷而饱和的情况下，进行向所述浮动扩散区传送所述信号电荷的所述第1光电二极管以及所述第2光电二极管的顺序的变更。
12.如权利要求11所述的固体摄像装置的控制方法，
按以矩阵状排列的所述浮动扩散区的每一行，从所述第1光电二极管以及所述第2光电二极管向所述浮动扩散区传送所述第1信号电荷以及所述第2信号电荷；
在所述浮动扩散区由于所述第1信号电荷以及所述第2信号电荷而饱和的所述浮动扩散区之行的下一行中向所述浮动扩散区传送信号电荷的情况下，变更传送所述信号电荷的所述第1光电二极管以及所述第2光电二极管的顺序。
13.一种固体摄像装置，具备：
复位处理部，对由多个光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位；
传送处理部，将由所述光电二极管进行光电变换后的信号电荷、以分配给所述光电二极管的顺序、向所述电位被复位的所述浮动扩散区依次传送并蓄积；
采样处理部，每当完成从一个所述光电二极管向所述浮动扩散区的所述信号电荷的传送，就对与所述浮动扩散区的电位相应的电压信号进行采样；以及
计算处理部，基于连续采样的两个所述电压信号的差分，按每个所述光电二极管计算与向所述浮动扩散区传送的信号电荷相应的电压信号。
14.如权利要求13所述的固体摄像装置，
在所述浮动扩散区的电位被复位的情况下，所述采样处理电路对与复位电位相应的电压信号进行采样。
15.如权利要求13所述的固体摄像装置，
在从共用所述浮动扩散区的全部的所述光电二极管向所述浮动扩散区传送了所述信号电荷的情况下，所述复位处理部对所述浮动扩散区的电位进行复位。
16.如权利要求13所述的固体摄像装置，
具备检测部，该检测部在所述浮动扩散区通过所述信号电荷而饱和的情况下，进行向所述浮动扩散区传送所述信号电荷的所述光电二极管的顺序的变更。
17.如权利要求13所述的固体摄像装置，
所述复位处理部将所述浮动扩散区的电位复位为电源电压的电位。
18.如权利要求14所述的固体摄像装置，
所述计算处理部取得所述浮动扩散区的电位被复位的情况下的与所述复位电位相应的电压信号和向所述电位被复位的所述浮动扩散区最初传送了信号电荷的情况下的所述电压信号的差分。
固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法
[0001] 相关申请的交叉引用
技术领域
[0003] 本实施方式一般涉及固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法。
背景技术
[0004] 以往，有由多个光电二极管(以下，记为“PD”)共用一个浮动扩散区(以下，记为“FD”)的固体摄像装置。根据该固体摄像装置，与按每个PD设置FD的固体摄像装置相比，能够缩小FD的占有面积，因此相应地能够扩大各PD的受光面积。
[0006] 但是，在从各PD向FD传送信号电荷的情况下，若每次将FD的电位进行复位，则处理增加，针对全部的PD，到完成电压信号的读出为止，需要较长时间。发明内容
[0007] 本发明要解决的课题是提供能够实现电压信号的读出时间的缩短的固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法。
[0008] 一实施方式的固体摄像装置的控制方法，包括以下工序：对由多个光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位；将由所述光电二极管进行光电变换后的信号电荷、以分配给所述光电二极管的顺序、向所述电位被复位的所述浮动扩散区依次传送并蓄积；每当完成从一个所述光电二极管向所述浮动扩散区的所述信号电荷的传送，就对与所述浮动扩散区的电位相应的电压信号进行采样；以及基于连续采样的两个所述电压信号的差分，按每个所述光电二极管计算与向所述浮动扩散区传送的所述信号电荷相应的所述电压信号。
[0009] 其他实施方式的固体摄像装置的控制方法，包括以下工序：对由第1光电二极管以及第2光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位；将由所述第1光电二极管进行光电变换后的第1信号电荷向所述电位被复位的所述浮动扩散区传送并蓄积；对与所述浮动扩散区中蓄积的所述第1信号电荷相应的电压信号进行采样；将由所述第2光电二极管进行光电变换后的第2信号电荷向蓄积有所述第1信号电荷的所述浮动扩散区传送并蓄积；对与所述浮动扩散区中蓄积的所述第1信号电荷和所述第2信号电荷相应的电压信号进行采样；以及基于连续采样的两个所述电压信号的差分，计算与所述第2信号电荷相应的电压信号。
[0010] 另一其他实施方式的固体摄像装置，具备：复位处理部，对由多个光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位；传送处理部，将由所述光电二极管进行光电变换后的信号电荷、以分配给所述光电二极管的顺序、向所述电位被复位的所述浮动扩散区依次传送并蓄积；采样处理部，每当完成从一个所述光电二极管向所述浮动扩散区的所述信号电荷的传送，就对与所述浮动扩散区的电位相应的电压信号进行采样；以及计算处理部，基于连续采样的两个所述电压信号的差分，按每个所述光电二极管计算与向所述浮动扩散区传送的信号电荷相应的电压信号。
[0012] 图1是表示第1实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
[0014] 图3A～图3C是表示第1实施方式的将像素的像素信号读出的读出方法的概要的示意图。
[0015] 图4是表示第1实施方式的固体摄像装置所具备的像素的电路结构的一例的说明图。
[0016] 图5是表示图4所示的像素的动作时的各部的电压波形的时序图。
[0017] 图6是表示第1实施方式的固体摄像装置所执行的处理步骤的流程图。
[0018] 图7是表示第2实施方式的固体摄像装置所具备的像素阵列的光电二极管中蓄积的信号电荷的读出顺序的说明图。
[0019] 图8A～图8C是表示第3实施方式的固体摄像装置所具备的其他像素的结构例的说明图。
具体实施方式
[0020] 根据本实施方式，提供固体摄像装置的控制方法。对由多个光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位。将由光电二极管进行光电变换后的信号电荷、以分配给光电二极管的顺序、向电位被复位的浮动扩散区依次传送并蓄积。每当完成从光电二极管向浮动扩散区的信号电荷的传送，就将与浮动扩散区的电位相应的电压信号进行采样。基于连续采样的两个电压信号的差分，按每个光电二极管计算与向浮动扩散区传送的信号电荷相应的电压信号。
[0021] 以下参照附图，详细说明实施方式的固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法。但是，本发明并不限定于这些实施方式。
[0022] (第1实施方式)
[0023] 图1是表示第1实施方式的固体摄像装置10的概略结构的框图。如图1所示，固体摄像装置10具备像素阵列1、垂直扫描电路2、负载电路3、列ADC(Analog Digital Converter)电路4、水平扫描电路5、基准电压产生电路6、定时控制电路7以及后级处理部8。
[0024] 像素阵列1中，对入射光进行光电变换并蓄积的像素PC向水平方向(行方向)RD以及垂直方向(列方向)CD以二维阵列(矩阵)状配置。像素PC相当于像素阵列1中的摄像图像的1个像素。另外，关于像素PC的构造，参照图2在后面叙述。
[0025] 此外，在像素阵列1中，在水平方向RD上设有进行像素PC的读出控制的水平控制线Hlin，在垂直方向CD上设有传送从像素PC读出的电压信号的垂直信号线Vlin。
[0026] 垂直扫描电路2将作为读出对象的像素PC以行为单位依次选择。负载电路3从像素PC按每一列将电压信号读出到垂直信号线Vlin。列ADC电路4将各像素PC的电压信号通过CDS(Correlated Double Sampling)按每一列采样。
[0027] 水平扫描电路5将作为读出对象的像素PC以列为单位依次选择。基准电压产生电路6向列ADC电路4输出基准电压VREF。该基准电压VREF用于与经由垂直信号线Vlin向列ADC电路4输入的电压信号进行比较。
[0028] 定时控制电路7针对垂直扫描电路2控制各像素PC的电压信号的读出定时。后级处理部8基于被采样的电压信号来计算像素信号。
[0029] 该固体摄像装置10中，由垂直扫描电路2在垂直方向CD上按每一行选择像素PC，并且由水平扫描电路5在水平方向RD上按每一列选择像素PC。并且，负载电路3中，在与被选择的像素PC之间进行源极跟随动作，由此从像素PC读出的电压信号经由垂直信号线Vlin发送到列ADC电路4。
[0030] 接着，参照图2对像素PC的构造进行说明。本实施方式的像素PC具备两个光电二极管。具备该像素PC的固体摄像装置10具有通过将两个电压信号单独采样来求出相位差输出并检测像的焦点位置的功能、以及通过将这两个像素信号相加来输出摄像图像的各像素的功能。
[0031] 图2是图1的固体摄像装置10所具备的像素PC的俯视下的说明图。如图2所示，像素PC具备在电气上元件分离的两个光电二极管(光电变换元件)PD1、PD2。此外，像素PC在两个光电二极管PD1、PD2之间具备一个浮动扩散区FD。
[0033] 此外，在该半导体层上，在夹着浮动扩散区FD而与光电二极管PD1、PD2相反侧的区域，配置复位晶体管RST的栅极RG和放大晶体管AMP的栅极G。
[0034] 像这样，像素PC具备由两个光电二极管PD1、PD2共用浮动扩散区FD、复位晶体管RST、放大晶体管AMP的结构。
[0035] 此外，在该像素PC，设有使入射的光向各光电二极管PD1、PD2聚光的微透镜ML。微透镜ML被设置成覆盖光电二极管PD1的受光面和光电二极管PD2的受光面。
[0036] 这样的由多个光电二极管PD1、PD2共用一个浮动扩散区FD的像素PC中，通常采用将与各光电二极管PD1、PD2进行光电变换后的信号电荷相应的电压信号如以下这样进行采样的方法。
[0037] 首先，将浮动扩散区FD的电位进行复位之后，将光电二极管PD1中蓄积的信号电荷Q1向浮动扩散区FD传送。并且，固体摄像装置10对与蓄积有信号电荷Q1的浮动扩散区FD的电位相应的电压信号即像素信号S1进行采样。
[0038] 接着，在将光电二极管PD2中蓄积的信号电荷Q2向浮动扩散区FD传送之前，将浮动扩散区FD的电位进行复位。然后，将信号电荷Q2传送之后，对与蓄积有信号电荷Q2的浮动扩散区FD的电位相应的电压信号即像素信号S2进行采样。
[0039] 但是，若在将光电二极管PD1、PD2中蓄积的信号电荷Q1、Q2传送之前，每次将浮动扩散区FD的电位进行复位，则对全部的像素PC的像素信号S1、S2进行采样所需要的时间增加。
[0041] 因此，在将浮动扩散区FD的电位进行了复位的情况下，每次都需要对与复位噪声n相应的电压信号即复位噪声信号N进行采样，并从之后采样的像素信号S1、S2减去。
[0042] 因此，通过该复位噪声信号N的采样以及从像素信号S1、S2减去复位噪声信号N的信号处理，对全部的像素PC的像素信号S1、S2进行采样所需要的时间也会增加。结果，像素信号S1、S2的读出会需要较长时间。
[0043] 因此，本实施方式的固体摄像装置10中，通过研究像素PC的像素信号S1、S2的读出方法，缩短了像素PC的像素信号S1、S2的读出时间。接着参照图3A～图3C，说明本实施方式的将像素PC的像素信号S1、S2读出的读出方法的概要。
[0044] 图3A～图3C是表示第1实施方式的将像素PC的像素信号S1、S2读出的读出方法的概要的示意图。如图3A所示，固体摄像装置10处于如下状态，即：在像素PC设置的光电二极管PD1、PD2中蓄积了被光电变换后的信号电荷Q1、Q2。
[0045] 固体摄像装置10在光电二极管PD1、PD2中蓄积了信号电荷Q1、Q2的状态下将浮动扩散区FD的电位复位为电源电压的电位。此时，浮动扩散区FD中进入并蓄积保持有由复位晶体管RST的开关造成的噪声即复位噪声n。
[0046] 在此，固体摄像装置10在将信号电荷Q1向浮动扩散区FD传送之前，对与蓄积有复位噪声n的浮动扩散区FD的电位(复位电位)相应的电压信号即复位噪声信号N进行采样。另外，浮动扩散区FD的电位的复位以及复位噪声信号N的采样也可以在向光电二极管PD1、PD2蓄积信号电荷Q1、Q2之前进行。
[0047] 接着，如图3B所示，固体摄像装置10将光电二极管PD1的信号电荷Q1向蓄积有复位噪声n的浮动扩散区FD传送。并且，固体摄像装置10对与蓄积有复位噪声n和信号电荷Q1的浮动扩散区FD的电位相应的电压信号N+S1进行采样。该电压信号N+S1包含与复位噪声n对应的复位噪声信号N和与信号电荷Q1对应的像素信号S1这两个信号成分。
[0048] 并且，固体摄像装置10在对电压信号N+S1进行采样之后，取得电压信号N+S1与复位噪声信号N的差分，由此计算不包含复位噪声n成分的像素信号S1。
[0049] 接着，如图3C所示，固体摄像装置10不将浮动扩散区FD的电位进行复位而将光电二极管PD2中蓄积的信号电荷Q2向浮动扩散区FD传送。由此，浮动扩散区FD中蓄积并保持复位噪声n、信号电荷Q1以及信号电荷Q2。
[0050] 并且，固体摄像装置10对与在浮动扩散区FD中蓄积的复位噪声n、信号电荷Q1以及信号电荷Q2的总和相应的电压信号N+S1+S2进行采样。该电压信号N+S1+S2包含与复位噪声n对应的复位噪声信号N、与信号电荷Q1对应的像素信号S1、以及与信号电荷Q2对应的像素信号S2这三个信号成分。
[0051] 由此，固体摄像装置10在对电压信号N+S1+S2进行采样之后，取得电压信号N+S1+S2与复位噪声信号N的差分，从而能够计算不包含复位噪声n成分的像素信号S1+S2。进而，固体摄像装置10在计算像素信号S1+S2之后，取得像素信号S1+S2与像素信号S1的差分，从而能够计算像素信号S2。
[0052] 该固体摄像装置10在对电压信号N+S1进行采样之后，不将浮动扩散区FD的电位进行复位而将信号电荷Q2向浮动扩散区FD传送。
[0053] 像这样，固体摄像装置10在对电压信号N+S1进行采样之后，不将浮动扩散区FD的电位进行复位而将信号电荷Q2向浮动扩散区FD传送。因此，固体摄像装置10在将信号电荷Q2传送之前，不需要进行复位噪声信号N的采样。
[0054] 因此，根据固体摄像装置10，能够抑制浮动扩散区FD的电位的复位次数以及复位噪声信号N的采样次数，因此能够缩短像素阵列1中的像素PC的像素信号S1、S2的读出时间。
[0055] 此外，固体摄像装置10中，能够在计算像素信号S2之前计算与摄像图像的各像素对应的像素信号S1+S2，因此能够使摄像图像的输出提前。
[0056] 但是，该固体摄像装置10中，在通过复位动作进入浮动扩散区FD的复位噪声n是不对像素信号S1、S2带来影响的程度那样小的情况下，能够省略复位噪声信号N的采样。
[0057] 在该情况下也能够进一步抑制像素PC的采样处理，因此能够缩短像素阵列1中的像素PC的像素信号S1、S2的读出时间。
[0058] 接着，参照图4以及图5说明本实施方式的从像素PC读出像素信号S1、S2的具体的读出方法的一例。图4是表示第1实施方式的固体摄像装置10所具备的像素PC的电路结构的一例的说明图。图5是表示图4所示的像素PC的动作时的各部的电压波形的时序图。
[0059] 如图4所示，像素PC具备两个光电二极管PD1、PD2、两个传送晶体管TRS1、TRS2。进而，像素PC具备浮动扩散区FD、放大晶体管AMP、复位晶体管RST、地址晶体管ADR。另外，除了地址晶体管ADR以外，这些物理配置的一例如图2所示。
[0061] 对各传送晶体管TRS1、TRS2而言，若向栅极TG1、TG2输入传送信号READ1、READ2，则将通过光电二极管PD1、PD2光电变换后的信号电荷Q1、Q2向浮动扩散区FD传送。浮动扩散区FD与复位晶体管RST的源极连接。
[0062] 此外，复位晶体管RST的漏极连接于电源电压线VDD。对该复位晶体管RST而言，若向栅极RG输入复位信号RSG，则将浮动扩散区FD的电位复位为电源电压的电位。
[0063] 此外，浮动扩散区FD与放大晶体管AMP的栅极G连接。该放大晶体管AMP的源极连接于垂直信号线Vlin，漏极连接于地址晶体管ADR的源极。垂直信号线Vlin连接于电流源T。此外，地址晶体管ADR的漏极连接于电源电压线VDD。
[0064] 该像素PC按照图5所示的时序图进行动作。在此，从光电二极管PD1、PD2中蓄积有信号电荷Q1、Q2的状态起进行说明。此外，在此设为在时刻t1复位晶体管RST导通之后，在时刻t3传送晶体管TRS1导通，然后，在时刻t5传送晶体管TRS2导通，来说明像素PC的动作。时刻t1、t3、t5是基于规定的时钟的已知时刻。
[0065] 首先，像素PC中，如图5所示，若在时刻t1复位信号RSG上升，则复位信号RSG输入到复位晶体管RST的栅极RG，浮动扩散区FD的电位复位为电源电位的电位。
[0066] 并且，复位的情况下的浮动扩散区FD的电压施加到放大晶体管AMP的栅极G，与施加到栅极G的电压相应的电压信号VSIG经由垂直信号线Vlin输入到列ADC电路4。
[0067] 在此，如图5所示，复位的情况下的电压信号VSIG的电压波形与复位信号RSG的上升同时上升之后稳定。但是，稳定后的电压信号VSIG包含由复位晶体管RST的开关噪声引起的复位噪声n。
[0068] 并且，列ADC电路4对电压信号VSIG的电压波形与基准电压VREF的电压波形进行比较。在此，基准电压VREF的电压波形是为了对复位噪声信号N、电压信号N+S1、电压信号N+S1+S2进行采样而在各采样动作的前后预先设定了最大振幅值和最小振幅值的电压波形。
[0069] 也就是说，基准电压VREF是以信号电平在从时刻t1到时刻t2的期间、从时刻t2到时刻t3的期间、以及时刻t3以后的期间中从比电压信号VSIG高的状态向比电压信号VSIG低的状态推移的方式生成的信号。
[0070] 并且，在时刻t2基准电压VREF的电压波形与电压信号VSIG的电压波形交叉的情况下，列ADC电路4对与浮动扩散区FD中保持的复位噪声n相应的复位噪声信号N进行采样。
[0071] 像这样，列ADC电路4在从浮动扩散区FD的电位被复位的时刻t1起到传送晶体管TRS1导通为止的期间，进行复位噪声信号N的采样。并且，列ADC电路4将采样的复位噪声信号N向后级处理部8(参照图1)输出。
[0072] 接着，像素PC中，若在时刻t3传送信号READ1上升，则传送信号READ1输入到传送晶体管TRS1的传送栅极TG1，光电二极管PD1的信号电荷Q1传送到浮动扩散区FD。
[0073] 并且，传送了信号电荷Q1的情况下的浮动扩散区FD的电压施加到放大晶体管AMP的栅极G，与施加到栅极G的电压相应的电压信号VSIG经由垂直信号线Vlin输入到列ADC电路4。
[0074] 并且，列ADC电路4对传送了信号电荷Q1的情况下的电压信号VSIG的电压波形与基准电压VREF的电压波形进行比较。另外，如图5所示，传送了信号电荷Q1的情况下的电压信号VSIG的电压波形从因复位噪声n而下降的电压电平进一步下降与信号电荷Q1的电荷量相应的量后稳定。
[0075] 在时刻t4，基准电压VREF的电压波形与电压信号VSIG的电压波形交叉的情况下，列ADC电路4对与浮动扩散区FD中保持的复位噪声n和信号电荷Q1的总和相应的电压信号N+S1进行采样。
[0076] 并且，列ADC电路4将采样的电压信号N+S1向后级处理部8输出。由此，后级处理部8取得电压信号N+S1与复位噪声信号N的差分，由此能够计算不包含复位噪声n成分的像素信号S1。
[0077] 接着，像素PC中，如图5所示，若在时刻t5传送信号READ2上升，则传送信号READ2输入到传送晶体管TRS2的传送栅极TG2，光电二极管PD2的信号电荷Q2传送到浮动扩散区FD。
[0078] 并且，传送了信号电荷Q2的情况下的浮动扩散区FD的电压施加到放大晶体管AMP的栅极G，与施加到栅极G的电压相应的电压信号VSIG经由垂直信号线Vlin输入到列ADC电路4。
[0079] 像这样，像素PC中，将保持复位噪声n以及信号电荷Q1的浮动扩散区FD不进行复位而向浮动扩散区FD继续传送信号电荷Q2。
[0080] 并且，列ADC电路4对传送了信号电荷Q2的情况下的电压信号VSIG的电压波形与基准电压VREF的电压波形进行比较。另外，如图5所示，传送了信号电荷Q2的情况下的电压信号VSIG的电压波形从因信号电荷Q1而下降后的电压电平进一步下降与信号电荷Q2的电荷量相应的量后稳定。
[0081] 并且，如图5所示，在时刻t6基准电压VREF的电压波形与电压信号VSIG的电压波形交叉的情况下，列ADC电路4对与浮动扩散区FD中保持的复位噪声n及信号电荷Q1、Q2的总和相应的电压信号N+S1+S2进行采样。
[0082] 并且，列ADC电路4将采样的电压信号N+S1+S2向后级处理部8输入。由此，后级处理部8取得电压信号N+S1+S2与复位噪声信号N的差分，从而能够计算不包含复位噪声n成分的像素信号S1+S2。进而，后级处理部8取得计算出的像素信号S1+S2与之前计算出的像素信号S1的差分，从而能够计算像素信号S2。
[0083] 像这样，根据固体摄像装置10，虽然仅进行一次浮动扩散区FD的复位，但能够计算与信号电荷Q1、Q2、Q1+Q2分别相应的电压信号S1、S2、S1+S2。
[0084] 另外，上述的实施方式中，通过比较基准电压VREF的电压波形与电压信号VSIG的电压波形，来实现复位噪声信号N、电压信号N+S1、电压信号N+S1+S2的采样定时，但不限于该方法。
[0085] 作为实现采样定时的其他方法，例如有以下方法。由于使复位信号RSG以及传送信号READ1、READ2上升的定时是已知的，因此在表示这些定时的图表中新追加设定采样的定时。
[0086] 具体而言，在上述的时序图中，在刚要使传送信号READ1上升之前设定进行复位噪声信号N的采样的定时，在刚要使传送信号READ2上升之前设定进行电压信号N+S1的采样的定时。此外，进行电压信号N+S1+S2的采样的定时设定在刚要使下一个复位信号RSG上升之前。另外，该时序图例如存放在列ADC电路4所具备的存储器中。
[0087] 接着，参照图6说明本实施方式的固体摄像装置10所执行的处理步骤。图6是表示第1实施方式的固体摄像装置10所执行的处理步骤的流程图。
[0088] 如图6所示，固体摄像装置10首先对复位晶体管RST的栅极RG施加电压(步骤S101)。接着，固体摄像装置10进行与保持复位噪声n的浮动扩散区FD的电位相应的复位噪声信号N的采样(步骤S102)。
[0089] 该采样之后，固体摄像装置10对传送晶体管TRS1的传送栅极TG1施加电压(步骤S103)。接着，固体摄像装置10进行与保持复位噪声n和信号电荷Q1的浮动扩散区FD的电位相应的包含复位噪声信号N和像素信号S1的电压信号N+S1的采样(步骤S104)。
[0090] 该采样之后，固体摄像装置10通过取得电压信号N+S1与复位噪声信号N的差分，计算不包含复位噪声n成分的像素信号S1(步骤S105)。
[0091] 该计算之后，固体摄像装置10对传送晶体管TRS2的传送栅极TG2施加电压(步骤S106)。接着，固体摄像装置10进行与保持复位噪声n、信号电荷Q1以及信号电荷Q2的浮动扩散区FD的电位相应的包含复位噪声信号N、像素信号S1以及像素信号S2的电压信号N+S1+S2的采样(步骤S107)。
[0092] 该采样之后，固体摄像装置10通过取得电压信号N+S1+S2与复位噪声信号N的差分，计算不包含复位噪声n成分的像素信号S1+S2(步骤S108)。
[0093] 进而，该计算之后，固体摄像装置10取得像素信号S1+S2与像素信号S1的差分，由此计算像素信号S2(步骤S109)，并结束处理。
[0094] 像这样，固体摄像装置10在对电压信号N+S1进行采样之后，不将浮动扩散区FD的电位进行复位而将信号电荷Q2向浮动扩散区FD传送。因此，固体摄像装置10不需要在将信号电荷Q2传送之前进行复位噪声信号N的采样。
[0095] 因此，根据固体摄像装置10，能够抑制浮动扩散区FD的电位的复位次数以及复位噪声信号N的采样次数，因此能够缩短像素信号S1、S2的读出时间。
[0096] 此外，固体摄像装置10中，能够在计算像素信号S2之前计算与摄像图像的各像素对应的像素信号S1+S2，因此能够使摄像图像的输出提前。
[0097] 另外，该固体摄像装置10中，在通过复位动作进入到浮动扩散区FD的复位噪声n是不对像素信号S1、S2造成影响的程度那样小的情况下，能够省略复位噪声信号N的采样。
[0098] 在该情况下，也能够进一步抑制浮动扩散区FD的电位的复位次数以及复位噪声信号N的采样次数，因此能够缩短像素阵列1中的像素PC的像素信号S1、S2的读出时间。
[0099] (第2实施方式)
[0100] 接着对第2实施方式进行说明。第1实施方式的固体摄像装置10中，在将光电二极管PD1的信号电荷Q1向浮动扩散区FD传送之后，将光电二极管PD2的信号电荷Q2向浮动扩散区FD传送。
[0101] 该固体摄像装置10中，例如在设想外的强光向光电二极管PD1、PD2入射的情况下，若向保持有信号电荷Q1的浮动扩散区FD传送信号电荷Q2，则浮动扩散区FD有可能成为饱和状态。
[0102] 在该例外的状况的情况下，固体摄像装置10中，有可能信号电荷Q2的一部分从浮动扩散区FD溢出或不被传送而残存在PD2中，有可能无法得到具可靠性的像素信号S2。
[0103] 因此，在第2实施方式的固体摄像装置中，在像素阵列1中将光电二极管PD1、PD2中蓄积的信号电荷Q1、Q2的读出顺序按每一行替换而进行，从而选择并得到具可靠性的像素信号S1、S2。关于这样的读出顺序，参照图7进行说明。
[0104] 图7是表示第2实施方式的固体摄像装置所具备的像素阵列1中的光电二极管PD1、PD2中蓄积的信号电荷Q1、Q2的读出顺序的说明图。
[0105] 如图7所示，第2实施方式的固体摄像装置，例如首先在第一行的像素PC先进行光电二极管PD1的信号电荷Q1的读出，接着进行光电二极管PD2的信号电荷Q2的读出。
[0106] 在此，第2实施方式的固体摄像装置中，通过未图示的检测部判定浮动扩散区FD是否处于饱和状态。具体而言，在即使基准电压VREF的电压波形下降到最小振幅值、电压信号VSIG的电压波形也不反转的情况下，检测部判定为浮动扩散区FD处于饱和状态。
[0107] 并且，第2实施方式的固体摄像装置在通过检测部判定为浮动扩散区FD处于饱和状态的情况下，在第2行的像素PC中，先进行光电二极管PD2的信号电荷Q2的读出，接着进行光电二极管PD1的信号电荷Q1的读出。
[0108] 像这样，第2实施方式的固体摄像装置基于检测部的判定，变更进行信号电荷Q1、Q2的读出的光电二极管PD1、PD2的顺序，由此能够选择具可靠性的像素信号S1、S2来读出。
[0109] 由此，第2实施方式的固体摄像装置例如从第1行的像素PC读出具可靠性的像素信号S1，从第2行的像素PC读出具可靠性的像素信号S2，根据这些像素信号S1、S2之和能够计算具可靠性的输出像素。
[0110] (第3实施方式)
[0111] 接着对第3实施方式进行说明。第1实施方式的固体摄像装置10中，俯视下构成为在一个微透镜ML中配置有两个光电二极管PD1、PD2，但不限于该结构。关于其他像素的结构例，参照图8A～图8C进行说明。
[0112] 图8A～图8C是表示第3实施方式的固体摄像装置所具备的其他像素的结构例的说明图。另外，关于与图2所示的像素PC具有相同的功能的构成要素，赋予与图2所示的符号相同的符号，并且为了便于说明，省略关于该其他构成要素的说明。
[0113] 图8A所示的像素PCa构成为，在俯视下，以纵向配置有两个光电二极管PD1、PD2，针对各光电二极管PD1、PD2分别设有微透镜ML1、ML2。此外，像素PCa在以纵向排列的两个光电二极管PD1、PD2之间具备一个浮动扩散区FD。浮动扩散区FD由光电二极管PD1、PD2共用。
[0114] 该像素PCa夹着浮动扩散区FD而以纵向配置有光电二极管PD1、PD2，因此被用作纵向的相位差检测像素。
[0115] 在该像素PCa中，也以与第1实施方式的固体摄像装置10所执行的处理步骤相同的处理步骤依次进行复位噪声信号N的采样、电压信号N+S1的采样、电压信号N+S1+S2的采样。
[0116] 因此，像素PCa在读出纵向的相位差像素的情况下，也能够缩短像素信号S1、S2的读出时间。
[0117] 此外，图8B所示的像素PCb构成为，在俯视下以横向配置两个光电二极管PD1、PD2，针对各光电二极管PD1、PD2分别设有微透镜ML1、ML2。此外，像素PCb与以横向排列的两个光电二极管PD1、PD2相邻地具备一个浮动扩散区FD。浮动扩散区FD由光电二极管PD1、PD2共用。
[0118] 该像素PCb的构造是由两个光电二极管PD1、PD2共享一个浮动扩散区FD的2像素1单元构造。该像素PCb中，也以与第1实施方式的固体摄像装置10所执行的处理步骤相同的处理步骤，依次进行复位噪声信号N的采样、电压信号N+S1的采样、电压信号N+S1+S2的采样。
[0119] 因此，像素PCb在2像素1单元构造中也能够缩短像素信号S1、S2的读出时间。
[0120] 另外，像素PCb也可以为将各光电二极管PD1、PD2的受光面的一半用遮光膜覆盖而隐藏的结构。该像素PCb中，也能够检测由光电二极管PD1、PD2接受的光的相位差，并且能够缩短像素信号S1、S2的读出时间。
[0121] 如图8C所示的像素PCc是俯视下将一个浮动扩散区FD的周围用四个光电二极管PD1、PD2、PD3、PD4包围的结构。此外，像素PCc中，针对各光电二极管PD1、PD2、PD3、PD4分别设有微透镜ML1、ML2、ML3、ML4。
[0122] 该像素PCc的构造是由四个光电二极管PD1、PD2、PD3、PD4共享一个浮动扩散区FD2的4像素1单元构造。
[0123] 该像素PCc中，在进行复位噪声信号N的采样之后，将光电二极管PD1的信号电荷Q1向浮动扩散区FD传送。并且，像素PCc中，进行与包含复位噪声n和信号电荷Q1的浮动扩散区FD的电位相应的电压信号N+S1的采样。
[0124] 并且，像素PCc中，各光电二极管PD2、PD3、PD4中，也在将信号电荷传送之前不将浮动扩散区FD的电位进行复位，而同样依次进行信号电荷的传送以及电压信号的采样。
[0125] 因此，像素PCc在4像素1单元构造中也能够缩短像素信号S1、S2、S3、S4的读出时间。
[0126] 此外，像素PCc由于由四个光电二极管PD1、PD2、PD3、PD4共享一个浮动扩散区FD，因此能够使光电二极管的铺设区域变大。因此，像素PCc能够将各光电二极管PD1、PD2、PD3、PD4的受光面的面积设定得较大。
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