[发明专利]固态成像元件、成像设备和电子器械

说明书

本技术涉及一种固态图像传感器、图像捕获设备和电子设备，其能够将施加到垂直传输线的参考电压设置为与浮动扩散部部分的复位电压大体上相同。一种被配置成产生参考电压的参考电压产生电路包括与像素电路中的复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管相同的电路，并且在传输光学信号和复位信号之前立即将其施加到垂直传输线。这允许与紧接在将复位信号施加到浮动扩散部之后的电压相同的参考电压被施加到垂直传输线。本技术适用于CMOS图像传感器。

技术领域

本技术涉及固态图像传感器、图像捕获设备和电子设备。更具体来说，本技术涉及一种固态图像传感器、一种图像捕获设备和一种电子设备，其能够实现适当的模拟增益，而不会不必要地增加模拟/数字(AD)转换的范围，或不会增加电路规模。

背景技术

在全像素顺序传输操作中，可以在读取复位信号之后读取光学信号，因此可能通过将复位信号设置为参考来执行用于读取光学信号的模拟相关双采样(CDS)。然而，在全像素顺序传输操作中将发生滚动失真。

因此，已经开发了在原则上不发生失真的全像素同时传输操作。

全像素同时传输操作大致分为两种模式。在作为两者中的一个的第一模式中，存储器(MEM)被布置在像素电路内部，并且光学信号从所有像素同时从光电二极管(PD)传输到MEM。然后，使用上述全像素顺序传输操作从MEM读取光学信号。

然而，第一模式的实施需要增加像素电路的数量，因此像素电路的数量的增加将导致用于接收入射在PD上的光的区域的减小。

因此，作为第二模式，开发了FD累积型全像素同时传输操作，其中电荷同时累积在浮动扩散部(FD)而不是MEM中，并且通过全像素顺序传输操作从FD读取光学信号。

此外，FD累积型全像素同时传输操作具有两种类型的模式。

在第一模式中，在复位FD之后，不读取复位信号，光学信号被集体传输，读取光学信号，通过将读取的光学信号设置为参考将相同的像素再次复位，并且读取与复位信号的差。

在该第一模式中，可以执行模拟CDS。然而，原则上，像素的kTC噪声(改变每个复位的噪声并且其值与kTC的平方根成比例，其中k是波兹曼常数，T是温度，并且C是电容)不能被去除，因此不同的噪声信号将叠加在光学信号和复位信号上。

另外，在第二模式中，所有像素的复位信号被读取，被存储在帧存储器中，并被曝光。电荷由PD使用光电转换累积，然后同时从PD传输到FD。通过全像素顺序传输操作从FD读取光学信号。

在该第二模式中，尽管帧存储器是必需的，但是可以执行模拟CDS，并且在复位信号和光学信号的每个中都包括相同的kTC噪声，因此与第一模式相比，可能通过模拟CDS来消除kTC噪声。

然而，在全像素顺序传输操作中，在读取光学信号之后读取用作参考的复位信号。因此，在上述配置中，在列放大器中用作参考的操作点未被确定，并且适当的像素信号可能不能被输出。

因此，开发了提供产生参考电压的电路的技术(参见专利文献1)。在该技术中，在图像捕获期间使用全像素顺序传输操作并且在自动曝光(AE)或自动对焦(AF)期间使用FD累积型全像素同时传输操作在相同的传感器中执行图像捕获，这是基于从电路输出的参考电压。

换句话说，在FD累积型全像素同时传输操作中，在读取光学信号之后读取在复位时作为参考的信号。因此，在专利文献1的描述中，可以通过使用执行自动归零(AZ)操作的电路输出固定的参考电压来实现列放大器操作。引文列表

专利文献

专利文献1：JP 2014-161080A

发明内容

技术问题