[发明专利]固态成像器件、用于驱动固态成像器件的方法和电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像器件、用于驱动固态成像器件的方法和电子装置。

背景技术

在利用单元像素配置的固态成像器件中，该单元像素每个包括光电转换器、电荷-电压转换器、以及用于将由光电转换器累积的电荷传送到电荷-电压转换器的传输栅极部分，通常执行通过相关双采样的降噪处理以便移除重置操作中的噪声。以下，电荷-电压转换器将表示为FD(浮置扩散)部分。降噪处理的系统包括其中通过数字信号处理执行降噪的系统和其中通过模拟信号处理执行降噪的系统。

作为通过例如数字信号处理执行降噪处理的固态成像器件，已知配备有列并行模拟数字转换器(ADC：AD转换电路)的固态成像器件(例如参考日本专利申请公开No.2006-340044(以下称为专利文献1))。在该固态成像器件中，逐列布置ADC用于单元像素的矩阵排列。

在配备有列并行ADC的固态成像器件中，设置首先读出的重置电平V_rst作为AD转换电路的参考电压V_zr，并且重置电平V_rst和信号电平V_sig通过使用该参考电压V_zr来进行AD转换。具体地，通过使得参考电压V_zf与重置电平V_rst相等，即使重置电平V_rst由于噪声而变化，也可以允许基于信号电荷的像素输出的摆幅(swing)|V_sig-V_rst|稳定地落入AD转换电路的输入电压范围内。

通常，只能在远远窄于AD转换电路的输入电压范围的范围内调整AD转换电路的参考电压V_zr。因此，作为AD转换电路的参考电压V_zr，其变化宽度被稳定限制的信号(如重置电平V_rst)是优选的。相反，其电压取决于入射光量而大大地摆动的信号(如信号电平V_sig)不适合作为AD转换电路的参考电压V_zr。

现有技术的固态成像器件(如上述配备有列并行ADC的固态成像器件)中的降噪处理基于这样的前提，即首先读出重置电平V_rst，并且紧接在该重置电平V_rst之后读出信号电平V_sig。相反，在其中不能紧接在信号电平V_sig之前读出重置电平V_rst的固态成像器件中，在特定单元像素的信号电平V_sig的AD转换之前，不能从相同像素获取参考电压V_zr。

其中不能紧接在信号电平V_sig之前读出重置电平V_rst的固态成像器件的示例包括互补金属氧化物半导体，即，具有全局曝光功能的CMOS图像传感器(例如参考日本专利公开No.2001-238132)。在该CMOS图像传感器中，为了实现所有像素的统一曝光，在所有像素中同时将在光电转换器中生成的电荷传送到FD部分，并且从信号电荷保持在该FD部分中的状态顺序执行读出操作。

此外，其中不能紧接在信号电平V_sig之前读出重置电平V_rst的固态成像器件的示例包括这样的CMOS图像传感器，其具有用于保持与电荷-电压转换器分开的、从光电转换器传送的光电荷的存储器部分(例如参考日本专利公开No.2009-020172)。此外，示例包括其中在PN节处生成的光电荷通过放大晶体管直接读出的CMOS图像传感器(例如，参考“128×128CMOSPHOTODIODE-TYPE ACTIVE PIXEL，SENSOR WITH ON-CHIP TIMING，CONTROL AND SIGNAL CHAINELECTRONICS”SPIE，vol.2415，Charge-Coupled Devices and Solid State Optical Sensors V，paper no.34(1995))，以及使用有机光电转换膜的图像传感器(例如，参考日本专利公开No.2008-228265)。