[发明专利]固态成像装置、信号读取方法以及电子装置

说明书

技术领域

本公开涉及固态成像装置、信号读取方法以及电子装置，尤其是涉及可以执行照度检测和运动检测的固态成像装置、信号读取方法以及电子装置。

背景技术

在现有技术中，尽管在读取图像传感器的信号时会需要高分辨率和高帧率，但是存在不是特别需要低功耗、高S/N（信噪比）以及宽动态范围的情况，相反，尽管要求非常低的功耗、高S/N和宽动态范围，但是存在高分辨率和高帧率被允许在某些值的情况。

通常，通过安装有图像传感器的成像装置，当对摄影对象成像时，会要求前者。

另一方面，近年来的图像传感器也包括检测摄影对象的运动的运动检测功能，以及检测摄影环境照度的照度检测功能，并且当执行照度检测和运动检测时，会要求后者。

例如，作为包括照度检测功能的图像传感器，已经提供了通过同时读取像素阵列所有像素的像素值来检测照度的图像传感器（例如，US2009/0084943A）。

发明内容

在图像传感器中存在运动检测功能的的情况下，像素阵列被分为多个区域，并且读取每个区域的像素值是必要的。进一步地，在图像传感器中存在照度检测功能的的情况下，由于会被要求非常宽的动态范围，期望读取通过将像素阵列分为多个区域获得的每个部分区域的像素值，而不是对所有的像素集中读取，以及执行每个部分区域的值是否是饱和的判定。

在一般的照度计中，即使存在摄影环境中的照度分布的情况下，通过被放置在光电二极管前面的光扩散板，平均光进入光电二极管。另一方面，透镜被放置在照相机模块中的光电二极管的前面，其中所述照相机模块通过组合图像传感器和透镜形成。在这样的照相机模块中，例如，使用固定焦距透镜的照相机模块，例如被包括在移动电话中的所谓子相机（也被称为内置相机），在所述照相机模块距离光源几十厘米或以上时被聚焦。因此，光进入像素阵列的照度会有很大的分布，在这样的图像传感器中被求非常宽的动态范围。

不过，在从像素的复位晶体管读取信号的系统中，例如在美国专利申请2009/0084943A的技术中，在像素阵列被分为多个区域的情况下，从最外围以外的部分区域读取信号将是困难的，实际上，将所述像素阵列分为3x3以上的部分区域是不可能的。就是说，在现有技术中，不能进行成像区域的每个部分区域的照度和运动的检测，并且不能执行更加精确的照度检测。

进一步地，在上述配置的情况下，包括用于将像素的复位晶体管的电源设定为悬浮状态的开关是必要的。不利之处在于，当这个开关被做得较大时，表面面积增加并且芯片尺寸变得更大，而当开关被做得较小时，电源线的阻抗增加并且图像质量恶化。

考虑到这样的情况完成了本公开，并且可以执行更加精确的照度检测和运动检测。

根据本技术的第一实施方式，其提供了固态成像装置，所述固态成像装置包括多个单位像素被二维布置的像素阵列。每个像素包括光电转换元件，将在光电转换元件中蓄积电荷转移到浮置扩散部的转移晶体管，将浮置扩散部的电荷复位的复位晶体管，以及输出浮置扩散部的电荷的输出晶体管。多个单位像素中的至少一个的浮置扩散部通过输出晶体管被电气连接。

固态成像装置可以进一步包括加算节点，其加算所述多个单位像素中至少一个的输出晶体管的电荷，以及加算信号读取电路，其读取在加算节点中加算的电荷作为加算信号。

加算节点可以加算像素阵列中的所有单位像素的输出晶体管输出的电荷。

可以为每个像素块提供加算节点，所述每个像素块是像素阵列的每个区域中单位像素的集合，并且加算节点加算被包括在像素块中的单位像素的输出晶体管输出的电荷。

每个单位像素可以进一步包括放大晶体管，其输出对应于浮置扩散部的电荷的信号。对于每个像素块，被包括在像素块中的规定单位像素的放大晶体管可以向加算信号读取电路输出加算信号。

对于固态成像装置，可以为单位像素的每个列提供垂直信号线。对于每个像素块，被包括在像素块中的规定的单位像素的放大晶体管可以通过垂直信号线向加算信号读取电路输出加算信号。

每个单位像素可以进一步包括选择晶体管，选择晶体管向垂直信号线提供放大晶体管的输出。对于每个像素块，包括选择晶体管的单位像素的放大晶体管可以通过垂直信号线向加算信号读取电路输出加算信号，其中所述选择晶体管可以由被供应给单位像素的每行的驱动信号选择。

加算信号读取电路可以包括：被连接到垂直信号线的A/D转换器，其中每个像素块的加算信号被输出给垂直信号线，以及被连接到垂直信号线的假负载，其中所述每个像素块的加算信号未被输出给垂直信号线。