固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备制造方法及图纸

提供一种固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备。读出部在第一复位期间PR1中，将全部像素中的复位晶体管保持为导通状态，执行第一转换增益复位读出处理HCGRRD，将针对第一读出复位信号HCGVRST的AD转换码存储到存储器部后，在传输期PT1中，执行全局快门动作，将全部像素中的传输晶体管保持为导通状态，将光电二极管PD1的蓄积电荷传输至FD1，将溢出的电荷存储到蓄积电容器CS1。读出部在按行进行读出的情况下，依次执行第一转换增益信号读出处理、第二转换增益信号读出处理以及第二转换增益复位读出处理。由此，能够以小的像素间距实现具备全局快门功能的数字像素。

【技术实现步骤摘要】
固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备关联申请的引用本专利技术包含与2017年11月20日向日本专利局递交的日本专利申请JP2017-217067相关的主题，在此引用其完整内容作为参考。
本专利技术涉及固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备。
技术介绍
作为使用了对光进行检测而产生电荷的光电转换元件的固体摄像装置(图像传感器)，在实际中使用了CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器。CMOS图像传感器广泛应用为数码相机、摄影机、监视摄像头、医疗用内窥镜、个人计算机(PC)、便携电话等便携终端装置(移动设备)等各种电子设备的一部分。CMOS图像传感器按每个像素具有FD放大器，该FD放大器具有光电二极管(光电转换元件)以及浮置扩散层(FD：FloatingDiffusion)，对于其读出而言，以选择像素阵列中的某一行并同时将它们向列(column)输出方向读出这样的列并行输出型为主流。另外，关于列并行输出型CMOS图像传感器的像素信号读出(输出)电路，已提出了各种电路。其中，最先进的电路之一是按照各列(column)而具备模拟-数字转换器(ADC(Analogdigitalconverter))、并将像素信号作为数字信号取出的电路(例如参考专利文献1、2)。在该列并行ADC搭载CMOS图像传感器(列AD方式CMOS图像传感器)中，比较器(comparator)进行所谓的RAMP波与像素信号的比较，利用后级的计数器进行数字CDS，由此进行AD转换。然而，这种CMOS图像传感器虽然能够进行信号的高速传输，但存在无法实现全局快门读出这样的缺点。对此，提出了还能够实现全局快门的数字像素(pixel)传感器，按照各像素来配置包含比较器的ADC(进而存储器部)，对像素阵列部中的全部像素在相同的定时执行曝光开始和曝光结束(例如参考专利文献3、4)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-278135号公报专利文献2：日本特开2005-295346号公报专利文献3：US7164114B2FIG.4专利文献4：US2010/0181464A1专利文献5：日本特开2008-70817号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在上述现有的具备数字像素传感器的CMOS图像传感器中，虽然能够实现全局快门功能，但与电荷模式的全局快门像素以及电压模式的全局快门像素的图像传感器相比，需要在像素内安装比较器(comparator)以及数字存储器的多个晶体管，因此一般难以减小像素间距。但是，在开拓与VR(VirtualReality：虚拟现实)以及AR(AugmentedReality：增强现实)应用对应的头戴式显示器(HMD)、先进驾驶辅助系统(ADAS：Advanceddriver-assistancesystems)等新的机器视觉市场中，强烈要求具备全局快门功能的CMOS图像传感器的像素间距的微细化。已知一种能够佩戴于用户的头部通过配置于眼前的显示器等向用户个人提示图像的头戴式显示器(HMD)(例如，参照专利文献5)。近年来，与VR(VirtualReality：虚拟现实)以及AR(AugmentedReality：增强现实)应用对应的HMD也正在普及。数字像素能够同时实现宽动态范围、高灵敏度、低噪声、高帧频，因此在能够利用先进的工艺技术时，有望作为用于全局快门技术的像素架构。因此，本专利技术的目的在于提供一种能够以小的像素间距实现具备全局快门功能的数字像素的固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备。用于解决课题的手段本专利技术的第一观点的固体摄像装置具有：像素部，配置有进行光电转换的像素；以及读出部，进行从所述像素部读出像素信号，所述像素包含：光电转换元件，在蓄积期间蓄积通过光电转换而生成的电荷；传输元件，能够在所述蓄积期间后的传输期间对蓄积于所述光电转换元件的电荷进行传输；输出节点，通过所述传输元件传输由所述光电转换元件蓄积的电荷；蓄积元件，与所述输出节点连接；蓄积电容元件，经由所述蓄积元件蓄积所述输出节点的电荷；复位元件，在复位期间将所述输出节点复位为规定的电位；输出缓冲部，将所述输出节点的电荷以与电荷量对应的增益转换成电压信号，并输出转换后的电压信号；比较器，进行AD转换处理，在该AD转换处理中，将所述输出缓冲部的电压信号与参考电压进行比较，输出数字化后的比较结果信号，所述AD表示模拟数字；以及存储器部，存储与所述比较器的比较结果信号对应的数据，所述读出部能够进行第一转换增益复位读出处理、第一转换增益信号读出处理、第二转换增益信号读出处理和第二转换增益复位读出处理，在所述第一转换增益复位读出处理中，在第一复位期间从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的第一电荷量对应的第一转换增益进行转换得到的第一读出复位信号，并通过所述比较器进行针对该第一读出复位信号的所述AD转换处理，在所述第一转换增益信号读出处理中，在继所述第一复位期间后的所述传输期间之后的读出期间，从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的第一电荷量对应的第一转换增益进行转换得到的第一读出信号，并通过所述比较器进行针对该第一读出信号的所述AD转换处理，在所述第二转换增益信号读出处理中，从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的电荷共享所述蓄积电容元件的电荷后的第二电荷量对应的第二转换增益进行转换得到的第二读出信号，并通过所述比较器进行针对该第二读出信号的所述AD转换处理，在所述第二转换增益复位读出处理中，在第二复位期间从所述输出缓冲部读出以与所述第二电荷量对应的第二转换增益进行转换得到的第二读出复位信号，并通过所述比较器进行针对该第二读出复位信号的所述AD转换处理，在所述存储器部存储所述第一转换增益复位读出处理中的所述比较器的AD转换处理后的数据。本专利技术的第二观点的固体摄像装置的驱动方法，所述固体摄像装置具有：像素部，配置有进行光电转换的像素；以及读出部，进行从所述像素部读出像素信号，所述像素包含：光电转换元件，在蓄积期间蓄积通过光电转换而生成的电荷；传输元件，能够在所述蓄积期间后的传输期间对蓄积于所述光电转换元件的电荷进行传输；输出节点，通过所述传输元件传输由所述光电转换元件蓄积的电荷；蓄积元件，与所述输出节点连接；蓄积电容元件，经由所述蓄积元件蓄积所述输出节点的电荷；复位元件，在复位期间将所述输出节点复位为规定的电位；输出缓冲部，将所述输出节点的电荷以与电荷量对应的增益转换成电压信号，并输出转换后的电压信号；比较器，进行AD转换处理，在该AD转换处理中，将所述输出缓冲部的电压信号与参考电压进行比较，输出数字化后的比较结果信号，所述AD表示模拟数字；以及存储器部，存储与所述比较器的比较结果信号对应的数据，在所述固体摄像装置的驱动方法中，在所述读出部的控制下进行第一转换增益复位读出处理、第一转换增益信号读出处理、第二转换增益信号读出处理和第二转换增益复位读出处理，在所述第一转换增益复位读出处理中，在第一复位期间从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的第一电荷量对应的第一转换增益进行转换得到的第一读出复位信号，并通过所述比较器进行针对该第一读出复位信号的所述AD转换处理，在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体摄像装置，具有：像素部，配置有进行光电转换的像素；以及读出部，进行从所述像素部读出像素信号，所述像素包含：光电转换元件，在蓄积期间蓄积通过光电转换而生成的电荷；传输元件，能够在所述蓄积期间后的传输期间对蓄积于所述光电转换元件的电荷进行传输；输出节点，通过所述传输元件传输由所述光电转换元件蓄积的电荷；蓄积元件，与所述输出节点连接；蓄积电容元件，经由所述蓄积元件蓄积所述输出节点的电荷；复位元件，在复位期间将所述输出节点复位为规定的电位；输出缓冲部，将所述输出节点的电荷以与电荷量对应的增益转换成电压信号，并输出转换后的电压信号；比较器，进行AD转换处理，在该AD转换处理中，将所述输出缓冲部的电压信号与参考电压进行比较，输出数字化后的比较结果信号，所述AD表示模拟数字；以及存储器部，存储与所述比较器的比较结果信号对应的数据，所述读出部能够进行第一转换增益复位读出处理、第一转换增益信号读出处理、第二转换增益信号读出处理和第二转换增益复位读出处理，在所述第一转换增益复位读出处理中，在第一复位期间从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的第一电荷量对应的第一转换增益进行转换得到的第一读出复位信号，并通过所述比较器进行针对该第一读出复位信号的所述AD转换处理，在所述第一转换增益信号读出处理中，在继所述第一复位期间后的所述传输期间之后的读出期间，从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的第一电荷量对应的第一转换增益进行转换得到的第一读出信号，并通过所述比较器进行针对该第一读出信号的所述AD转换处理，在所述第二转换增益信号读出处理中，从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的电荷共享所述蓄积电容元件的电荷后的第二电荷量对应的第二转换增益进行转换得到的第二读出信号，并通过所述比较器进行针对该第二读出信号的所述AD转换处理，在所述第二转换增益复位读出处理中，在第二复位期间从所述输出缓冲部读出以与所述第二电荷量对应的第二转换增益进行转换得到的第二读出复位信号，并通过所述比较器进行针对该第二读出复位信号的所述AD转换处理，在所述存储器部存储所述第一转换增益复位读出处理中的所述比较器的AD转换处理后的数据。...

【技术特征摘要】
2017.11.10 JP 2017-2170671.一种固体摄像装置，具有：像素部，配置有进行光电转换的像素；以及读出部，进行从所述像素部读出像素信号，所述像素包含：光电转换元件，在蓄积期间蓄积通过光电转换而生成的电荷；传输元件，能够在所述蓄积期间后的传输期间对蓄积于所述光电转换元件的电荷进行传输；输出节点，通过所述传输元件传输由所述光电转换元件蓄积的电荷；蓄积元件，与所述输出节点连接；蓄积电容元件，经由所述蓄积元件蓄积所述输出节点的电荷；复位元件，在复位期间将所述输出节点复位为规定的电位；输出缓冲部，将所述输出节点的电荷以与电荷量对应的增益转换成电压信号，并输出转换后的电压信号；比较器，进行AD转换处理，在该AD转换处理中，将所述输出缓冲部的电压信号与参考电压进行比较，输出数字化后的比较结果信号，所述AD表示模拟数字；以及存储器部，存储与所述比较器的比较结果信号对应的数据，所述读出部能够进行第一转换增益复位读出处理、第一转换增益信号读出处理、第二转换增益信号读出处理和第二转换增益复位读出处理，在所述第一转换增益复位读出处理中，在第一复位期间从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的第一电荷量对应的第一转换增益进行转换得到的第一读出复位信号，并通过所述比较器进行针对该第一读出复位信号的所述AD转换处理，在所述第一转换增益信号读出处理中，在继所述第一复位期间后的所述传输期间之后的读出期间，从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的第一电荷量对应的第一转换增益进行转换得到的第一读出信号，并通过所述比较器进行针对该第一读出信号的所述AD转换处理，在所述第二转换增益信号读出处理中，从所述输出缓冲部读出以与所述输出节点的电荷共享所述蓄积电容元件的电荷后的第二电荷量对应的第二转换增益进行转换得到的第二读出信号，并通过所述比较器进行针对该第二读出信号的所述AD转换处理，在所述第二转换增益复位读出处理中，在第二复位期间从所述输出缓冲部读出以与所述第二电荷量对应的第二转换增益进行转换得到的第二读出复位信号，并通过所述比较器进行针对该第二读出复位信号的所述AD转换处理，在所述存储器部存储所述第一转换增益复位读出处理中的所述比较器的AD转换处理后的数据。2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述像素部以矩阵状配置所述像素，所述读出部，在所述第一复位期间中，将全部像素中的所述复位元件保持为导通状态而执行所述第一转换增益复位读出处理，将针对所述第一读出复位信号的AD转换码存储于所述存储器部之后，在所述传输期间中，执行全局快门动作，在所述全局快门动作中，将全部像素中的所述传输元件保持为导通状态，将蓄积在所述光电转换元件的电荷传输到所述输出节点，将溢出的电荷蓄积到所述蓄积电容元件，在按行进行读出的情况下，依次执行所述第一转换增益信号读出处理、所述第二转换增益信号读出处理以及所述第二转换增益复位读出处理。3.根据权利要求2所述的固体摄像装置，其中，所述读出部，将所述蓄积元件保持为非导通状态，使所述输出节点的电荷与所述蓄积电容元件的电荷分离来执行所述第一转换增益信号读出处理，将所述蓄积元件保持为导通状态，使所述输出节点的电荷和所述蓄积电容元件的电荷共享来执行所述第二转换增益信号读出处理，将所述复位元件及所述蓄积元件保持为导通状态，清除所述输出节点的电荷和所述蓄积电容元件的电荷来执行所述第二转换增益复位读出处理。4.根据权利要求2所述的固体摄像装置，其中，所述读出部，能够为了下一帧用而将所述第二转换增益复位读出处理的针对所述第二读出复位信号的AD转换码存储到所述存储器部。5.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述像素包含作为所述输出节点的浮置扩散层，所述输出缓冲部包含：源极跟随元件，将所述浮置扩散层的电荷转换成与电荷量对应的电压信号，并输出转换后的信号；电流源，与所述源极跟随元件的源极连接；以及读出节点，由所述源极跟随元件的源极与所述电流源的连接部形成，并与所述比较器的一个输入端子连接。6.根据权利要求5所述的固体摄像装置，其中，所述比较器，在第一输入端子连接所述输出缓冲部的所述读出节点，并且被供给所述输出缓冲部的所述电压信号，并且在第二输入端子被供给所述参考电压，在所述输出缓冲部的所述读出节点与所述比较器的所述第一输入端子之间连接有耦合电容器。7.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，一个所述比较器由多个共享像素共享。8.根据权利要求7所述的固体摄像装置，其中，所述读出部，在所述第一复位期间中，将全部像素中的所述复位元件保持为导通状态，按行依次执行所述第一转换增益复位读出处理，将针对所述第一读出复位信号的AD转换码分别存储于所述存储器部之后，在所述传输期间中，执行全局快门动作，在所述全局快门动作中，将全部像素中的所述传输元件保持为导通状态，将蓄积于所述光电转换元件的电荷传输到所述输出节点，将溢出的电荷蓄积于所述蓄积电容元件。9.根据权利要求7所述的固体摄像装置，其中，所述读出部，在所述第一复位期间中，将全部像素中的所述复位元件保持为导通状态，在所有行同时并行地执行所述第一转换增益复位读出处理，将针对所述第一读出复位信号的AD转换码存储于所述存储器部之后，在所述传输期间中，执行全局快门动作，在所述全局快门动作中，将全部像素中的所述传输元件保持为导通状态，将蓄积于所述光电转换元件的电荷传输到所述输出节点，将溢出的电荷蓄积于所述蓄积电容元件。10.根据权利要求7所述的固体摄像装置，其中，所述比较器，在第一输入端子连接所述输出缓冲部的所述读出节点，并且被供给所述输出缓冲部的所述电压信号，在第二输入端子被供给所述参考电压，各所述共享像素包含作为所述输出节点的浮置扩散层，所述输出缓冲部包含：源极跟随元件，将所述浮置扩散层的电荷转换成与电荷量对应的电压信号，并输出转换后的信号；电流源，与所述源极跟随元件的源极连接；读出节点，由所述源极跟随元件的源极与所述电流源的连接部形成，并且与所述比较器的一个输入端子连接；耦合电容器，与所述输出缓冲部的所述读出节点连接；以及开关元件，连接在所述耦合电容器与所述比较器的所述第一输入端子之间。11.根据权利要求7所述的固体摄像装置，其中，在所述比较器的输出侧，与所述共享像素对应地并联连接有多个存储器部。12.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述像素部以矩阵状配置所述像素，所述比较器的输出，与以列为单位进行布线的信号线连接，所述存储器部以列为单位配置，并与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：大高俊德，
申请(专利权)人：普里露尼库斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY