[發明專利]固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子設備

有效

• 申請號: 201880045056.5
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN110832844B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 盛一也;高柳功;田中俊介;大高俊德;安田直人
• 申請（專利權）人: 普里露尼庫斯新加坡私人有限公司
• 主分類號: H04N5/355
• 分類號: H04N5/355;H01L27/146;H04N5/3745
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 孫芬

像素PXL的結構包含飽和電容比及靈敏度比不同的第一光電二極管PDSL及第二光電二極管PSLS、將各光電二極管的積累電荷傳輸至浮置擴散層FD的傳輸晶體管TGSL?Tr、TGLS?Tr、以及可根據電容變更信號而變更浮置擴散層的電容的電容可變部80。第一光電二極管PDSL的第一飽和電容小于第二光電二極管PDLS的第二飽和電容，第一光電二極管PDSL的第一靈敏度大于第二光電二極管PDLS的第二靈敏度。根據該結構，能夠實現大動態范圍化并防止讀取噪聲的影響，進而可提高畫質。

技術領域

本發明涉及一種固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子設備。

背景技術

互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)圖像傳感器已作為使用有光電轉換元件的固態攝像裝置(圖像傳感器)而被實際運用，該光電轉換元件檢測光并產生電荷。

CMOS圖像傳感器已廣泛用作數碼相機、攝像機、監控相機、醫療用內窺鏡、個人電腦(PC)、手機等便攜終端裝置(移動設備)等各種電子設備的一部分。

CMOS圖像傳感器在每個像素中帶有包括光電二極管(光電轉換元件)及浮動擴散層(FD：Floating Diffusion，浮置擴散層)的FD放大器，該CMOS圖像傳感器的主流讀取類型為列并聯輸出型，即，選擇像素陣列中的某一行，同時向列(column)方向對這些行進行讀取。

而且，為了提高特性，已提出了實現具有大動態范圍的高畫質的CMOS圖像傳感器的各種方法(例如參照專利文獻1)。

在專利文獻1中公開有如下大動態范圍化技術，其分割為短曝光時間的對應于高照度側的攝像與長曝光時間的對應于低照度的攝像的不同的兩次以上的曝光時間。

另外，在專利文獻1中公開了使浮置擴散層FD的電容可變的大動態范圍化技術。

但是，專利文獻1所公開的大動態范圍化技術因為在不同的時刻(期間)進行低照度的攝像與高照度的攝像，所以會使用通過多次曝光獲得的信號，因此，存在如下缺點：圖像會產生偏離，產生動態物體失真，影響動態圖像的畫質。

因此，已提出了如下固態攝像裝置，其通過在各像素中配置靈敏度不同的兩個光電二極管(PD)，獲得靈敏度不同的兩個圖像數據(例如參照非專利文獻1)。

圖1是表示非專利文獻1所記載的CMOS圖像傳感器的像素的結構的圖。

圖2是表示圖1的像素的讀取時序的圖。

圖1的像素包括靈敏度、飽和電容小的小型光電二極管(光電轉換元件)SPD及靈敏度、飽和電容大的大型光電二極管LPD。

對應于小型光電二極管SPD而設置有小型用傳輸晶體管TGS、小型用浮置擴散層(浮動擴散層)FDS，對應于大型光電二極管LPD而設置有大型用傳輸晶體管TGL、大型用浮置擴散層FDL。

小型用浮置擴散層FDS與大型用浮置擴散層FDL之間由連接切換晶體管TDFD連接。

在小型用浮置擴散層FDS與復位電位vrfd之間連接有復位晶體管TRST。

而且，源極跟隨晶體管TSF與選擇晶體管TSEL串聯地連接在電源線VDD與垂直信號線vpix之間，源極跟隨晶體管TSF的柵極連接著大型用浮置擴散層FDL。

在圖1的像素中，通過將連接切換晶體管TDFD設為導通狀態而獲得低轉換增益(LCG)。在此情況下，源極跟隨晶體管TSF的柵極的等效電容增加。通過將連接切換晶體管TDFD設為非導通狀態而獲得高轉換增益(HCG)。

在圖1的像素中，大型光電二極管LPD能夠用于低轉換增益(LCG)及高轉換增益(HCG)這兩者的讀取，小型光電二極管SPD僅可進行低轉換增益(LCG)的讀取。