攝像器件、攝像方法和電子設(shè)備技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及攝像器件、攝像方法和電子設(shè)備。所述攝像器件包括像素單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述像素單元包含布置于平面內(nèi)的像素。所述像素包括：用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于該物理量的電荷的累積部；用于傳輸來自所述累積部的電荷的傳輸部；用于將所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓的轉(zhuǎn)換部；用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換成的所述電壓的信號(hào)的輸出部；用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的電位進(jìn)行復(fù)位的復(fù)位部；以及與所述轉(zhuǎn)換部連接的連接部。所述驅(qū)動(dòng)單元用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)給出傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)控制所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接。所述驅(qū)動(dòng)單元在使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下使所述電荷進(jìn)行傳輸。本發(fā)明專利技術(shù)能夠獲得具有優(yōu)良S/N和寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
攝像器件、攝像方法和電子設(shè)備相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)包含與2011年8月31日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2011-188993所公開的內(nèi)容相關(guān)的主題，因此將該日本優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
本專利技術(shù)涉及攝像器件、攝像方法和電子設(shè)備，具體涉及能夠獲得具有優(yōu)良信噪比（S/N）和寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)的攝像器件、攝像方法和電子設(shè)備。
技術(shù)介紹
在相關(guān)技術(shù)中，諸如電荷耦合器件（ChargeCoupledDevice；CCD）或互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體（ComplementaryMetalOxideSemiconductor；CMOS）傳感器等固體攝像器件中的各像素的光電二極管（PD）根據(jù)該P(yáng)D接收到的光來生成電荷。許多固體攝像器件被構(gòu)造為使得PD的電荷被傳輸至浮動(dòng)擴(kuò)散部（FloatingDiffusion；FD）并且通過測(cè)量FD的電位來取出與PD中所生成的電荷對(duì)應(yīng)的電壓的信號(hào)。在這樣的固體攝像器件中，在FD具有低電容的情況下，在利用FD將電荷轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益增大，并且從像素輸出的信號(hào)中所含有的噪聲相對(duì)減少，因此獲得了圖像信號(hào)的更佳S/N（信噪比）。然而，低電容的FD減少了像素中能夠處理的電荷量，并且例如使圖像信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍變窄。另一方面，當(dāng)FD具有高電容時(shí)，像素中能夠處理的電荷量增大，并且例如能夠加寬圖像信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。然而，高電容的FD減小了在利用FD將電荷轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)的增益，并且當(dāng)圖像信號(hào)在后續(xù)階段中的電路中被放大時(shí)噪聲也被放大，因此導(dǎo)致了圖像信號(hào)的S/N的劣化。因此，目前期望的固體攝像器件能夠獲得具有優(yōu)良S/N和寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像信號(hào)。例如，日本專利特開第2009-505498號(hào)公報(bào)（下文中稱為專利文獻(xiàn)1）提出了這樣的固體攝像元件：其中，F(xiàn)D是由兩個(gè)電容形成的，并且當(dāng)PD生成了少量電荷時(shí)就用一個(gè)電容來測(cè)量信號(hào)，而當(dāng)PD生成了大量電荷時(shí)就用兩個(gè)電容來測(cè)量信號(hào)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
然而，在專利文獻(xiàn)1中披露的固體攝像元件中，由兩個(gè)電容形成的FD具有較大的面積，因此PD的面積較小，這就導(dǎo)致了PD的靈敏度及飽和電荷量的降低。因此，期望固體攝像元件能夠在避免增大FD的面積的同時(shí)，獲得具有優(yōu)良S/N和寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像信號(hào)。本專利技術(shù)就是鑒于上述這樣的情況而做出的，并且目的在于能夠獲得具有優(yōu)良S/N和寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)。本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例提供了一種攝像器件，所述攝像器件包括像素單元，所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括：累積部，所述累積部被設(shè)置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷；傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來自所述累積部的所述電荷；轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過來的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位；輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)；復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接。所述攝像器件還包括驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn)換部傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接。所述驅(qū)動(dòng)單元在所述轉(zhuǎn)換部根據(jù)所述連接信號(hào)而被彼此連接的狀態(tài)下，使所述電荷根據(jù)所述傳輸信號(hào)而被傳輸。本專利技術(shù)另一實(shí)施例提供了一種由攝像器件進(jìn)行的攝像方法，所述攝像器件包括像素單元，所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括：累積部，所述累積部被設(shè)置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷；傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來自所述累積部的所述電荷；轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過來的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位；輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)；復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接。所述攝像器件還包括驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn)換部傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接。所述攝像方法包括如下步驟：所述驅(qū)動(dòng)單元在使所述轉(zhuǎn)換部根據(jù)所述連接信號(hào)而被彼此連接的狀態(tài)下，使所述電荷根據(jù)所述傳輸信號(hào)而被傳輸。本專利技術(shù)又一實(shí)施例的電子設(shè)備包括上述攝像器件。在本專利技術(shù)的各實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)換部根據(jù)連接信號(hào)而被彼此連接的狀態(tài)下，電荷根據(jù)傳輸信號(hào)而被傳輸。根據(jù)本專利技術(shù)的各實(shí)施例，能夠獲得具有優(yōu)良S/N和寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)。附圖說明圖1是示出了應(yīng)用了本專利技術(shù)的固體攝像器件的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的框圖；圖2是示出了像素單元的第一結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖3A和圖3B示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第一驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖4示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第二驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖5示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第三驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖6示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第四驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖7示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第五驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖8是示出了作為第二結(jié)構(gòu)示例的像素單元的電路圖；圖9示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第六驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖10示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第七驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；圖11是示出了作為第三結(jié)構(gòu)示例的像素單元的電路圖；圖12示出了當(dāng)讀出像素的信號(hào)時(shí)的第八驅(qū)動(dòng)例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；以及圖13是示出了電子設(shè)備中所包含的攝像裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。具體實(shí)施方式下面將參照附圖來詳細(xì)說明應(yīng)用了本專利技術(shù)的具體實(shí)施例。圖1是示出了應(yīng)用了本專利技術(shù)的固體攝像器件的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的框圖。圖1所示的固體攝像器件11包括像素單元12、垂直驅(qū)動(dòng)電路13、列處理電路14、輸出電路15和控制電路16。像素單元12具有以矩陣形式排列的多個(gè)像素（例如圖2中稍后將要說明的像素21）。這些像素各自輸出復(fù)位電平信號(hào)和對(duì)應(yīng)于入射光量的電平信號(hào)。垂直驅(qū)動(dòng)電路13輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)（例如選擇信號(hào)Sel、復(fù)位信號(hào)Rst、傳輸信號(hào)Trf和連接信號(hào)Cnt）從而對(duì)像素單元12中所含的各個(gè)像素行進(jìn)行掃描，并由此驅(qū)動(dòng)各像素。列處理電路14并行地接收從像素單元12所包含的各像素輸出的信號(hào)。列處理電路14通過計(jì)算復(fù)位電平信號(hào)與對(duì)應(yīng)于入射光量的電平信號(hào)之間的差分來獲得圖像信號(hào)。隨后，列處理電路14將數(shù)字值的圖像信號(hào)提供給輸出電路15，所述數(shù)字值的圖像信號(hào)是通過對(duì)所得到的圖像信號(hào)進(jìn)行A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換而獲得的。輸出電路15對(duì)從列處理電路14提供的圖像信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)整和缺陷修正等，然后將該圖像信號(hào)提供至圖1中未圖示的后續(xù)階段中的外部電路（例如圖13中的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)54）。控制電路16將控制信號(hào)發(fā)送至用于形成固體攝像器件11的各組成部分，從而控制固體攝像器件11的操作。圖2是示出了圖1中的像素單元12的第一結(jié)構(gòu)示例的電路圖。如圖2中所示，像素單元12中的每本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種攝像器件，所述攝像器件包括像素單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括：累積部，所述累積部被設(shè)置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷；傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來自所述累積部的所述電荷；轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過來的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位；輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)；復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接，并且所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn)換部傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下，根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸。

【技術(shù)特征摘要】
2011.08.31 JP 2011-1889931.一種攝像器件，所述攝像器件包括像素單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述像素單元包括布置于平面內(nèi)的像素，所述像素包括：累積部，所述累積部被設(shè)置用于檢測(cè)物理量并累積對(duì)應(yīng)于所述物理量的電荷；傳輸部，所述傳輸部被設(shè)置用于傳輸來自所述累積部的所述電荷；轉(zhuǎn)換部，所述轉(zhuǎn)換部被設(shè)置用于將經(jīng)由所述傳輸部從所述累積部傳輸過來的所述電荷轉(zhuǎn)換為電壓，所述電壓對(duì)應(yīng)于由所述電荷生成的電位；輸出部，所述輸出部被設(shè)置用于輸出由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換得到的所述電壓的信號(hào)；復(fù)位部，所述復(fù)位部被設(shè)置用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換部的所述電位進(jìn)行復(fù)位；以及連接部，所述連接部與所述轉(zhuǎn)換部連接，并且所述驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置用于輸出傳輸信號(hào)和連接信號(hào)，所述傳輸信號(hào)用于給出從作為信號(hào)讀出對(duì)象的所述像素的所述累積部向所述轉(zhuǎn)換部傳輸所述電荷的指令，所述連接信號(hào)用于控制作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部與跟作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中含有的所述像素相鄰的行中含有的所述像素的所述轉(zhuǎn)換部之間的連接和非連接，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下，根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像器件，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元還輸出選擇信號(hào)，所述選擇信號(hào)用于給出選擇作為信號(hào)讀出對(duì)象的那一行中的所述像素并且從所述輸出部輸出所述信號(hào)的指令，并且所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下，根據(jù)所述選擇信號(hào)使所述信號(hào)進(jìn)行輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像器件，其特征在于，在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下使所述信號(hào)進(jìn)行輸出之后，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部相互斷開連接的狀態(tài)下使所述信號(hào)進(jìn)行輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像器件，其特征在于，在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部相互斷開連接的狀態(tài)下根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸、并且根據(jù)所述選擇信號(hào)使所述信號(hào)進(jìn)行輸出之后，所述驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)所述連接信號(hào)使所述轉(zhuǎn)換部彼此連接的狀態(tài)下根據(jù)所述傳輸信號(hào)使所述電荷進(jìn)行傳輸，并且所述驅(qū)動(dòng)單元在所述轉(zhuǎn)換...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬渕圭司，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：索尼公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：