[发明专利]固态成像装置、驱动固态成像装置的方法以及电子装置

说明书

根据实施例的固态成像装置设置有：光电转换单元；电荷传输单元，用于传输在光电转换单元中存储的电荷；第一电荷调制单元，电荷通过电荷传输单元从光电转换单元传输到第一电荷调制单元；第二电荷调制单元；电荷存储单元，用于在存储周期期间存储从光电转换单元溢出的电荷；调制开关单元，用于将第一电荷调制单元和第二电荷调制单元耦接或分离；以及电容连接单元，用于耦接或分离第二电荷调制单元和电荷存储单元。在第一电荷调制单元独立以及在第一电荷调制单元与第二电荷调制单元通过调制开关单元耦接的状态下，将在光电转换单元中存储的电荷调制为电压信号，并且连续读取具有不同转换效率的电压信号。将在存储周期期间在光电转换单元中存储的电荷和从光电转换单元溢出的电荷调制为电压信号，并且在通过耦接第一电荷调制单元、第二电荷调制单元和电荷存储单元而获得的电容处读取电压信号。

技术领域

本公开涉及固态成像装置、驱动固态成像装置的方法以及电子装置。

背景技术

在车载图像传感器中，已经突出了称为“LED闪烁”的问题，其中，不能根据闪烁时序对诸如LED光源的闪烁对象对象进行成像。因此该LED闪烁是由于传统的图像传感器具有低的动态范围并且需要调整每个对象的曝光时间而发生的缺陷。

顺便提及，为了应对具有各种照度的对象，针对低照度对象将曝光时间设置为长，并且针对高照度对象将曝光时间设置为短。以这种方式，图像传感器被设计为即使在低动态范围中也能够应对各种对象。

另一方面，与曝光时间无关，读取速度恒定。因此，在以短于读出时间的单位设定曝光时间的情况下，在除曝光时间之外的时序入射在光电二极管上的光被光电转换为电荷，但是在电荷-电压转换之后不被读出并被丢弃。因此，即使LED光源在除了曝光时间之外的无效时间段内闪烁，LED光源也不会被成像并且发生LED闪烁。

为了应对LED闪烁，需要扩大动态范围。已知各种动态范围扩展技术，并且其示例包括时分方法(例如，参见专利文献1)、空分方法(例如，参见专利文献2)以及在像素中设置存储器以直接增加处理的电荷量的方法(例如，参见专利文献3)。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利号4973115

专利文献2：日本专利号3071891

专利文献3：日本专利申请公开号2006-253876

专利文献4：日本专利号4317115

专利文献5：日本专利号5066704

发明内容

本发明要解决的问题

例如，图像合成对于确保例如120dB的动态范围是必要的，但是在时分方法中不能避免运动对象的伪影。在不使用时分法的情况下，使用灵敏度差和电容差，但是由于像素的小型化，仅通过灵敏度差和电容差难以获得足够的动态范围。

此外，即使在通过在像素中设置存储器以增加电荷处理量扩大在高照度侧的动态范围的情况下(例如，参见专利文献4和5)，也需要同时要求低照度特性，但是为了提高转换效率和确保低照度特性，需要尽可能地减小浮置扩散的容量。然而，如果浮置扩散的电容减小，则累积在光电二极管中的光电荷不能被完全接收。此时，不能完全接收的光电荷与累积在像素内电容中的光电荷结合并被读出。然而，由于通过增量数据采样执行从像素内电容的信号读取，所以信号容易受到kTC噪声和由界面状态引起的白电流和暗电流的影响，并且浪费了累积在光电二极管中并且通过相关双采样可以最初读出的光电荷。

本发明是鉴于上述情况而完成的，并且本发明的目的是在低照度特性方面提供优异并且能够扩展动态范围的固态成像装置、驱动固态成像装置的方法以及电子装置。

问题的解决方案