[發明專利]固態攝像元件和攝像裝置

在審

• 申請號: 201980021857.2
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN111971952A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 米本和也
• 申請（專利權）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: H04N5/355
• 分類號: H04N5/355;H01L27/146;H04N5/3745;H04N5/378
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 房嶺梅;姚鵬

提供一種將電荷存儲在電荷存儲單元上的固態攝像元件，其中，電荷轉換為電壓的轉換效率得到提高。高靈敏度側傳輸晶體管將電荷從高靈敏度光電二極管傳輸到第一電荷存儲單元，所述高靈敏度光電二極管的靈敏度高于預定靈敏度。低靈敏度側傳輸晶體管將電荷從低靈敏度光電二極管傳輸到第二電荷存儲單元，所述低靈敏度光電二極管的靈敏度低于所述預定靈敏度。放大晶體管對第一電荷存儲單元的電壓進行放大。第一轉化效率控制晶體管被構造成通過打開/關閉第一電荷存儲單元與第二電荷存儲單元之間的通路來控制將電荷轉換為電壓的轉換效率。第二轉化效率控制晶體管被構造成通過打開/關閉第二電荷存儲單元與第三電荷存儲單元之間的通路來控制轉換效率。

技術領域

本技術涉及固態攝像元件和攝像裝置。更具體地，本技術涉及獲取具有擴展的動態范圍的圖像數據的固態攝像元件和攝像裝置。

背景技術

過去，在每個像素中設置有具有不同靈敏度的兩個光電二極管的固態攝像元件已經被用于獲取具有高動態范圍的圖像。例如，已經提出了如下的固態攝像元件：其中，針對每個像素，設置有具有不同靈敏度的兩個光電二極管、兩個傳輸晶體管、兩個開關晶體管、放大晶體管、復位晶體管和選擇晶體管(例如，參見專利文獻1)。

在固態攝像元件中，存儲電荷的浮動擴散部分為三個區域。在這三個區域中，兩個區域分別連接到不同的傳輸晶體管，并且這些傳輸晶體管傳輸分別來自不同的光電二極管的電荷。另外，通過分別使上述兩個開關晶體管打開和閉合三個區域之間的兩條路徑，能夠在三個階段中改變將電荷轉換為電壓的轉換效率。換句話說，如果在兩個開關晶體管中只有一個開關晶體管導通，則電荷存儲在三個區域中的兩個區域中，并且轉換效率適中。如果兩個開關晶體管都導通，則電荷存儲在所有的三個區域中，并且轉換效率最小化。如果兩個開關晶體管都關斷，則電荷僅存儲在三個區域中的一者中，并且轉換效率最大化。

引用文獻列表

專利文獻

專利文獻1:WO 2017/169216 A

發明內容

本發明要解決的問題

在上述現有技術中，通過三個階段的轉換效率生成多個像素信號，并且通過組合這些像素信號，能夠擴展圖像數據的動態范圍。然而，在上述固態攝像元件中，當傳輸來自低靈敏度光電二極管的電荷時，由于連接結構的緣故，必須接通兩個開關晶體管，因此存在此時的轉換效率被鎖定在最小值的問題。

本技術是鑒于上述情況而設計的，并且本技術的目的是為了在將電荷存儲在電荷存儲單元中的固態攝像元件中提高將電荷轉換為電壓的轉換效率。

解決問題的技術方案

為了解決上述問題，提供了本技術，并且本技術的第一方面是固態攝像元件，所述固態攝像元件包括：高靈敏度側傳輸晶體管，其被構造成將電荷從高靈敏度光電二極管傳輸到第一電荷存儲單元，所述高靈敏度光電二極管的靈敏度高于預定靈敏度；低靈敏度側傳輸晶體管，其被構造成將電荷從低靈敏度光電二極管傳輸到第二電荷存儲單元，所述低靈敏度光電二極管的靈敏度低于所述預定靈敏度；放大晶體管，其被構造成對所述第一電荷存儲單元的電壓進行放大；第一轉化效率控制晶體管，其被構造成通過打開和關閉所述第一電荷存儲單元與所述第二電荷存儲單元之間的通路來控制將所述電荷轉換為所述電壓的轉換效率；以及第二轉化效率控制晶體管，其被構造成通過打開和關閉所述第二電荷存儲單元和第三電荷存儲單元之間的通路來控制所述轉換效率。這種布置實現了如下效果：轉換效率由第一轉化效率控制晶體管和第二轉化效率控制晶體管來控制。

此外，在第一方面，還可以包括：選擇晶體管，其被構造成輸出所放大的電壓的信號；以及驅動電路，其被構造成驅動所述高靈敏度側傳輸晶體管、所述低靈敏度側傳輸晶體管、所述第一轉化效率控制晶體管和所述第二轉化效率控制晶體管、以及所述選擇晶體管中的各者。這種布置實現了如下效果：通過驅動控制電路來驅動選擇晶體管等。