[发明专利]固态成像装置、其信号处理方法和成像设备

说明书

相关申请的交叉引用 

本发明包含涉及于2007年4月23日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-112651的主题，将其全部内容通过引用的方式合并在此。 

技术领域

本发明涉及固态成像装置、其信号处理方法和成像设备。 

背景技术

图31示出了固态成像装置的单元像素100的配置的示例。关于该示例，在具有用于传送在光电转换元件101中通过光电转换获得的信号电荷的传送晶体管的单元像素100中，使能够传送到单元像素的浮置扩散电容器(floating diffusion capacitor，FD)106的累积电荷的最大量Qfd.max充分大于作为光接收单元的光电转换元件101中的累积电荷的最大量Qpd.max。结果，通过在光电转换元件101中去除残余电荷，实现信号电荷从光电转换元件101到浮置扩散电容器106的完全传送。 

对于以上述方式在光电转换元件101中通过光电转换获得的信号电荷实现了完全传送，这使得可以防止在拍摄图像阶段的残余图像并且可以实现在入射光的亮度和传感器输出信号之间的满意线性度。关于这一点，该实施例的单元像素100除了传送晶体管102之外还包括复位晶体管103、放大晶体管104和像素选择晶体管105。 

然而，图31中所示的单元像素100包含以下问题。 

(1)由于累积电荷的最大量Qfd.max必须大于光电转换元件101中的累积电荷的最大量Qpd.max，所以存在用于提高电荷到电压转换效率的浮置扩散电容器106的电容减小的局限。 

(2)由于与上述相同的理由，用作用于浮置扩散电容器106的复位电压的电源电压Vdd的减小导致在浮置扩散电容器106中累积电荷的最大量Qfd.max的减小，存在降低电源电压Vdd的局限。 

然后，迄今为止，上述问题(1)和(2)以以下方式解决。也就是说，当由于用于提高电荷到电压转换效率的浮置扩散电容器106的电容的减小而使得累积电荷的最大量Qfd.max更小时，或者当由于降低复位电压(电源电压)Vdd而使得累积电荷的最大量Qfd.max更小时，在执行电荷传送、信号读和浮置扩散电容器106的复位之后，由于超出传送晶体管102可以传送的电荷而剩在光电转换元件101中的电荷被再次传送以便读出信号。结果，以多批次读出光电转换元件101中累积的所有电荷。例如，这项技术在日本专利公开No.2001-177775中描述。 

发明内容

然而，当如上述现有技术中的那样，通过光电转换在光电转换元件101中在累积时间段期间累积的电荷基于分段传送基础(分段传送(partitiontransfer))而传送，然后对于与由此传送的电荷相对应的模拟信号执行模数转换时，必须根据在分段传送基础中分段的数目执行多次模数转换处理。结果，难于加速模数转换处理，并且功耗也增大。 

根据前述，因此需要提供使用当所有累积电荷不能在一次读出操作中读出时用于以多批传送所有累积电荷并且基于分段传送基础输出信号电荷的配置、能够加速模数转换处理并且减小功耗的固态成像装置、用于所述固态成像装置的信号处理方法以及成像设备。 

为了达到上述目标，根据本发明的实施例，提供固态成像装置，包括： 

像素阵列单元，通过将单元像素以矩阵形式排列而构成，每一个所述单元像素包括被配置为将光信号转换为信号电荷的光电转换单元、被配置为传送在所述光电转换单元中通过光电转换而获得的信号电荷的传送元件以及被配置为输出由所述传送元件传送的信号电荷的输出部件； 

驱动部件，被配置为读出在所述光电转换单元中在一个单元的累积时间段期间累积的、通过所述输出部件由所述传送元件以多批传送的信号电荷作为多个输出信号；以及 

模数转换部件，被配置为使用不同的转换精度对以多批从所述单元像素读出的多个输出信号执行模数转换，其中在入射光的强度低的情况下，所述模数转换部件以比用于在不引起由所述传送元件的电荷传送时从所述单元像素输出的输出信号的转换精度高的用于在引起由所述传送元件的电荷传送时 从所述单元像素输出的输出信号的转换精度执行模数转换。 

根据本发明的另一个实施例，提供了用于固态成像装置的信号处理方法，包括： 

像素阵列单元，通过将单元像素以矩阵形式排列而构成，每一个所述单元像素包括被配置为将光信号转换为信号电荷的光电转换单元、被配置为传送在所述光电转换单元中通过光电转换而获得的信号电荷的传送元件以及被配置为输出由所述传送元件传送的信号电荷的输出部件；以及