[發明專利]光電轉換裝置、圖像捕獲系統和移動體

在審

• 申請號: 202110219472.6
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113329214A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 中村恒一
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N9/04
• 分類號: H04N9/04;H04N5/378;H04N5/353
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 宋巖

公開了光電轉換裝置、圖像捕獲系統和移動體。光電轉換裝置包括：像素、A/D轉換部和輸出電路。像素包括第一光電轉換部和第二光電轉換部以及被配置成在除光電轉換部以外的位置中累積信號電荷的累積部。A/D轉換部被配置成對基于在光電轉換中生成的信號電荷的信號執行A/D轉換。輸出電路讀出基于在電荷累積期間在第一光電轉換部和第二光電轉換部中累積的第一信號電荷和第二信號電荷的第一信號和第二信號，以及基于在第二光電轉換部中生成并在電荷累積期間累積在累積部中的第三信號電荷的第三信號。對第一信號、第二信號或第三信號中的至少兩個信號執行模數轉換的轉換時段具有不同的長度。

技術領域

實施例的一個公開方面涉及光電轉換裝置、圖像捕獲系統和移動體。

背景技術

近年來，需要具有寬動態范圍的光電轉換裝置。作為增大動態范圍的技術，2019年6月，IISW Dig.Tech.Papers第13頁的Manuel Innocent等人的“Pixel with nested photodiodes and 120dB single exposure dynamic range”討論了包括如下像素的圖像捕獲裝置，每個像素具有其中部署了具有大受光面積的光電二極管、具有小受光面積的光電二極管和溢出電容的構造。在“Pixel with nested photo diodes and 120dB singleexposure dynamic range”中討論的圖像捕獲裝置讀出三個信號，從而增大了動態范圍。首先，圖像捕獲裝置讀出通過由浮動擴散(下文中稱為“FD”)電容將由具有大受光面積的光電二極管光電轉換的電荷轉換成電壓而獲得的信號，并且還讀出通過由FD電容將具有小受光面積的光電二極管光電轉換的電荷轉換成電壓而獲得的信號。另外，圖像捕獲裝置讀出通過由FD電容和溢出電容的組合電容將已經由具有小受光面積的光電二極管進行了光電轉換并已經溢出的電荷轉換成電壓而獲得的信號。

在“Pixel with nested photo diodes and 120dB single exposure dynamicrange”中討論的圖像捕獲裝置中，來自具有大受光面積的光電二極管的信號、來自具有小受光面積的光電二極管的信號和累積在溢出電容中的信號被依次讀出。但是，該文獻沒有公開用于對三個信號執行模數轉換(下文中稱為“AD轉換”)的技術，并且未能公開或建議如何執行AD轉換。

這些信號覆蓋不同的信號范圍和不同的亮度范圍。每個信號可以采用的信號值的范圍取決于圖像捕獲裝置的電路配置或元件配置來確定，并且該范圍通常是共用的。但是，每個信號實際上可以采用信號值范圍的哪一部分用于圖像數據取決于由每個信號覆蓋的亮度范圍的設置而變化。例如，對于三個信號當中的一個信號，該信號可以采用的信號值范圍的僅一部分可以用于圖像數據。因而，如果對三個信號執行相同的AD轉換，那么取決于信號，會發生冗余操作。

鑒于上述情況提出了本公開的示例性實施例，并且其針對改善 AD轉換性能。

發明內容

如上面所提到的，在AD轉換中會發生冗余操作。例如，通過省略冗余操作或用另一個操作代替該操作，可以縮短AD轉換時段并且可以優化AD轉換的分辨率，這帶來AD轉換性能的改善。根據實施例的一方面，一種光電轉換裝置包括像素和模數轉換電路。像素包括第一光電轉換部、第二光電轉換部以及被配置成在除第一光電轉換部和第二光電轉換部以外的位置中累積信號電荷的累積部。模數轉換電路被配置成對基于在第一光電轉換部中生成的信號電荷的信號和基于在第二光電轉換部中生成的信號電荷的信號執行模數轉換。光電轉換裝置讀出：(1)基于在電荷累積時段期間累積在第一光電轉換部中的第一信號電荷的第一信號，(2)基于在電荷累積時段期間累積在第二光電轉換部中的第二信號電荷的第二信號，以及(3)基于第三信號電荷的第三信號。第三信號電荷是在第二光電轉換部中生成并在電荷累積時段期間累積在累積部中的。對第一、第二或第三信號中的至少兩個信號執行的模數轉換的轉換時段具有不同的長度。