[发明专利]固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法和电子设备

说明书

本发明的目的是为了抑制在固态摄像装置中从线性读取到对数读取的切换时刻的变化，并执行高精度读取。第一光电转换单元在第一区域中将入射光光电转换为电荷并存储电荷。第二光电转换单元在第二区域中将入射光光电转换为电荷并存储电荷，第二区域的面积小于第一区域的面积。电荷‑电压转换单元存储通过第一光电转换单元和第二光电转换单元进行光电转换得到的电荷，以将电荷转换为电压。第一电荷传输单元和第二电荷传输单元分别将第一光电转换单元中累积的电荷和第二光电转换单元中累积的电荷传输到电荷‑电压转换单元。电荷复位单元复位存储在电荷‑电压转换单元中的电荷。第一放电单元释放存储在第一光电转换单元中的电荷。

技术领域

本技术涉及固态摄像装置。具体地，本技术涉及在超过饱和水平的高照度下减少信号变化的固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法和电子设备。

背景技术

在典型的金属氧化物半导体(MOS：metal oxide semiconductor)型图像传感器(其通过MOS晶体管读取根据入射光量在光电转换单元中累积的电荷)中，其饱和水平根据能够累积在光电转换单元中的电荷量受到限制。换句话说，在超过光电转换单元的饱和水平的范围内不能正确地检测光量。因此，传统上使用如下操作，其中，使累积在光电转换单元中的电荷从传输栅极溢出到电荷-电压转换单元、电荷复位单元和漏极电源，并且检测此时的电荷-电压转换单元的电压作为信号电压(以下称为对数读取)。此时检测到的电压是与入射光量的对数对应的信号。利用这种构造，也能够检测超过饱和水平的光量。

在与通过累积的普通读取(以下称为线性读取)一起执行这种对数读取的情况下，存在的问题是，从线性读取到对数读取的切换时刻的差异因像素而异。这是因为，光电转换单元的饱和水平以及用于确定开始溢出的水平的传输栅极和电荷复位单元的晶体管的阈值因像素而异。因此，在传统技术中，在获取对数读取的信号之前，从漏极电源向光电转换单元和电荷-电压转换单元注入电荷，直到饱和水平，然后将电荷复位单元复位在高电平与低电平之间的中间电平处。这减小了电荷复位单元的差异，并减小了像素间的电荷-电压转换单元的差异。此外，在这种情况下，传输栅极导通，从而将光电转换单元的信号(饱和电平)传输到电荷-电压转换单元，并且开始光接收，使得像素间的光电转换单元和传输栅极的差异减小。当读取噪声时，传输栅极导通，其中光电转换单元和电荷-电压转换单元充满电荷，并且使电荷复位单元再次处于中间电平，并且读出累积在电荷-电压转换单元中的电荷。这些操作减小了像素间的差异，并减少了从线性读取到对数读取的切换时刻的变化(例如，参见专利文献1)。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.2014-060658

发明内容

本发明要解决的问题

在上述传统技术中，当在一个像素中执行线性读取和对数读取时，减小了像素间的差异，并且减少了从线性读取到对数读取的切换时刻的差异。在这方面，在通过对数读取读取高照度的光量的情况下，需要使电荷从光电转换单元溢出直到漏极电源。因此，小的光电转换单元是有利的。另一方面，在光电转换单元的尺寸减小的情况下，灵敏度不足以通过线性读取读取低照度的光量。此外，在上述传统技术中，在用于减小差异的操作中，光电转换单元在读取噪声时也接收光。在照度高的情况下，存在以下可能：电荷从传输栅极溢出并且在以中间电平复位后立即混入电荷-电压转换单元中。

本技术是鉴于上述情况而产生的，并且本技术的目的是减少从线性读取到对数读取的切换时刻的变化，并在固态摄像装置中以高精度执行读取。

解决问题的方案