摄像元件、驱动方法和电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及能够更快速地获取高质量图像的成像设备、驱动方法、以及电子装置。在固态成像设备的像素中，对入射光执行光电转换的光电转换单元被布置。电荷/电压转换单元将通过光电转换所获取的电荷转换为电压信号。信号比较器对所供应的参考信号与由电荷/电压转换单元所获取的电压信号进行比较，并且输出比较的结果。存储单元存储根据基于从信号比较器输出的比较的结果所获取的控制信号，来改变电荷/电压转换单元的转换效率。本发明专利技术可以被应用到固态成像设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摄像元件、驱动方法和电子装置
本专利技术涉及成像设备、驱动方法和电子装置，并且更具体地，涉及能够更快速地获取高质量图像的成像设备、驱动方法和电子装置。
技术介绍
通常，已知固态成像设备通过下述操作来获取图像：接收从对象入射到每个像素的光，对接收到的光执行光电转换，并且从每个像素中读取作为光电转换的结果所获取的电荷。在使用这类固态成像设备捕获图像的情形中，当高亮度区域和低亮度区域一起存在于作为成像目标的对象中时，存在下述这样的情形：在所捕获的图像中发生所谓的曝光过度或曝光不足。因此，已经提出了一种技术，其中，第一电荷累积单元和第二电荷累积单元被布置在固态成像设备的像素内，并且使得第二电荷累积单元用作电容器，该电容器接收无法在第一电荷累积单元中累积的电荷，换言之，溢出信号(例如，参见专利文件1)。在这类固态成像设备中，在低亮度时电荷仅被累积在第一电荷累积单元中，并且在高亮度时电荷被累积在第一电荷累积单元和第二电荷累积单元这二者中，从而实现图像的动态范围的增加。换言之，曝光过度或曝光不足被抑制。引用列表专利文件专利文件1：日本专利申请公开No.2013-21533
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，根据上面所述的技术，尽管动态范围被保证，并且可以获取高质量图像，但是针对高亮度的信号和针对低亮度的信号之一被选择，并且因此，读取由成像处理所获取的信号要花费时间。换言之，由于对复位电平的读取和对信号电平的读取中的每一者被执行两次，因此图像无法被快速地获取。本专利技术鉴于这类情况并且能够实现更快速地获取高质量图像。问题的解决方案本专利技术的第一方面的成像设备包括：光电转换单元，该光电转换单元对入射光执行光电转换；电荷/电压转换单元，该电荷/电压转换单元利用预定转换效率将通过光电转换所获取的电荷的一部分或全部转换为电压信号；以及信号比较单元，该信号比较单元对电压信号与具有预定电压的参考信号进行比较，其中，转换效率根据由信号比较单元所执行的比较的结果被改变。可以配置为使得成像设备包括多个像素，并且每个像素包括光电转换单元和电荷/电压转换单元。成像设备还可以包括存储单元，该存储单元存储基于比较的结果所确定的控制信号，并且基于所存储的控制信号来改变转换效率。可以配置为使得成像设备还包括电容器，该电容器对光电转换单元中溢出的电荷进行累积，并且存储单元基于控制信号通过将电容器连接到电荷/电压转换单元来改变转换效率。可以配置为使得信号比较单元在光电转换单元的曝光之后，在从光电转换单元转移的电荷被累积在电荷/电压转换单元中的状态下，对电压信号与参考信号进行比较，并且存储单元在曝光之后，在与电荷/电压转换单元中累积的电荷相对应的电压信号作为信号电平被获取之前改变转换效率。可以配置为使得还包括接纳单元，该接纳单元基于电压信号和斜坡形状的参考信号之间的比较的结果来获取信号电平的数字值，并且信号比较单元在转换效率被改变之后，在从光电转换单元转移的电荷被累积在电荷/电压转换单元中的状态下，对电压信号与斜坡形状的参考信号进行比较。接纳单元可以基于比较的结果通过接纳从外部供应的计数信号来获取信号电平的数字值。可以配置为使得信号比较单元，在电荷/电压转换单元被复位到预定电压的复位状态下，对电压信号与斜坡形状的参考信号进行比较，并且接纳单元还基于复位状态下的比较的结果来获取复位电平的数字值。可以配置为使得接纳单元输出针对多个互不相同的转换效率所获取的复位电平的数字值和信号电平的数字值，并且存储单元输出表示根据控制信号确定的变化之后的转换效率的确定信号。可以配置为使得成像设备包括多个像素，并且每个像素包括光电转换单元、电荷/电压转换单元、以及信号比较单元。可以配置为使得成像设备包括多个像素，并且每个像素包括光电转换单元、电荷/电压转换单元、信号比较单元、以及存储单元。可以配置为使得成像设备包括多个像素，并且每个像素包括光电转换单元、电荷/电压转换单元、信号比较单元、以及存储单元，输出处于从光电转换单元转移的电荷被累积在电荷/电压转换单元中的状态的电压信号的模拟值，并且输出针对多个互不相同的转换效率中的每个转换效率所获取的处于电荷/电压转换单元被复位到预定电压的复位状态的电压信号的模拟值，并且存储单元输出表示根据控制信号确定的变化之后的转换效率的确定信号。在成像设备中，将从光电转换单元转移的电荷保持到电荷/电压转换单元的电荷保持单元还可以被包括在光电转换单元和电荷/电压转换单元之间，可以配置为使得信号比较单元紧随在将电荷从光电转换单元转移到电荷/电压转换单元之后对电压信号与参考信号进行比较，并且存储单元在将电荷转移到电荷/电压转换单元之后，在与电荷/电压转换单元中累积的电荷相对应的电压信号作为信号电平被获取之前改变转换效率。存储单元可以基于控制信号通过将电容器连接到电荷/电压转换单元来改变转换效率。信号比较单元和存储单元可以被布置在成像设备的像素外部。成像设备还可以包括像素信号计算单元，该像素信号计算单元在转换效率被改变之后，通过基于在从光电转换单元转移的电荷被累积在电荷/电压转换单元中的状态下对电压信号与斜坡形状的参考信号进行比较所获取的比较的结果获取信号电平、以及在电荷/电压转换单元被复位到预定电压的复位状态下对电压信号与斜坡形状的参考信号进行比较所获取的比较的结果来获取复位电平来计算由信号电平和复位电平所形成的像素信号。像素信号计算单元可以通过使用根据控制信号在针对多个互不相同的转换效率所获取的复位电平中指定的复位电平和信号电平来计算像素信号。本专利技术的第一方面的驱动方法是一种驱动成像设备的方法，该成像设备包括：光电转换单元，该光电转换单元对入射光执行光电转换；电荷/电压转换单元，该电荷/电压转换单元利用预定转换效率将通过光电转换所获取的电荷的一部分或全部转换为电压信号；以及信号比较单元，该信号比较单元对电压信号与具有预定电压的参考信号进行比较，该方法包括：通过使用电荷/电压转换单元来将从光电转换单元转移的电荷转换为电压信号；通过使用信号比较单元来对电压信号与参考信号进行比较；以及根据使用信号比较单元的比较的结果来改变转换效率。根据本专利技术的第一方面，在成像设备中，该成像设备包括：光电转换单元，该光电转换单元对入射光执行光电转换；电荷/电压转换单元，该电荷/电压转换单元利用预定转换效率将通过光电转换所获取的电荷的一部分或全部转换为电压信号；以及信号比较单元，该信号比较单元对电压信号与具有预定电压的参考信号进行比较，从光电转换单元转移的电荷由电荷/电压转换单元转换为电压信号，电压信号与参考信号被互相比较，并且转换效率根据比较的结果被改变。根据本专利技术的第二方面的电子装置包括：光电转换单元，该光电转换单元对入射光执行光电转换；电荷/电压转换单元，该电荷/电压转换单元利用预定转换效率将通过光电转换所获取的电荷的一部分或全部转换为电压信号；以及信号比较单元，该信号比较单元对电压信号与具有预定电压的参考信号进行比较，其中，转换效率根据由信号比较单元所执行的比较的结果被改变。根据本专利技术的第二方面，在电子装置中，该电子装置包括：光电转换单元，该光电转换单元对入射光执行光电转换；电荷/电压转换单元，该电荷/电压转换单元利用预定转换效率将通过光电转换所获取的电荷的一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像设备，包括：光电转换单元，所述光电转换单元对入射光执行光电转换；电荷/电压转换单元，所述电荷/电压转换单元利用预定转换效率将通过所述光电转换所获取的电荷的一部分或全部转换为电压信号；以及信号比较单元，所述信号比较单元将所述电压信号与具有预定电压的参考信号进行比较，其中，所述转换效率根据由所述信号比较单元所执行的所述比较的结果进行改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.07 JP 2014-2266951.一种成像设备，包括：光电转换单元，所述光电转换单元对入射光执行光电转换；电荷/电压转换单元，所述电荷/电压转换单元利用预定转换效率将通过所述光电转换所获取的电荷的一部分或全部转换为电压信号；以及信号比较单元，所述信号比较单元将所述电压信号与具有预定电压的参考信号进行比较，其中，所述转换效率根据由所述信号比较单元所执行的所述比较的结果进行改变。2.如权利要求1所述的成像设备，其中，所述成像设备包括多个像素，并且所述像素中的每个像素包括所述光电转换单元和所述电荷/电压转换单元。3.如权利要求1所述的成像设备，还包括存储单元，所述存储单元存储基于所述比较的结果所确定的控制信号，并且基于所存储的所述控制信号来改变所述转换效率。4.如权利要求3所述的成像设备，还包括电容器，所述电容器对所述光电转换单元中溢出的电荷进行累积，其中，所述存储单元基于所述控制信号通过将所述电容器连接到所述电荷/电压转换单元来改变所述转换效率。5.如权利要求3所述的成像设备，其中，所述信号比较单元在所述光电转换单元的曝光之后，在从所述光电转换单元转移的电荷被累积在所述电荷/电压转换单元中的状态下，将所述电压信号与所述参考信号进行比较，并且所述存储单元在所述曝光之后，在与所述电荷/电压转换单元中累积的电荷相对应的所述电压信号作为信号电平被获取之前改变所述转换效率。6.如权利要求5所述的成像设备，还包括接纳单元，所述接纳单元基于所述电压信号和斜坡形状的所述参考信号之间的所述比较的结果来获取所述信号电平的数字值，其中，所述信号比较单元在所述转换效率被改变之后，在从所述光电转换单元转移的电荷被累积在所述电荷/电压转换单元中的状态下，对所述电压信号与所述斜坡形状的所述参考信号进行比较。7.如权利要求6所述的成像设备，其中，所述接纳单元基于所述比较的结果通过接纳从外部供应的计数信号来获取所述信号电平的数字值。8.如权利要求6所述的成像设备，其中，所述信号比较单元，在所述电荷/电压转换单元被复位到预定电压的复位状态下，对所述电压信号与所述斜坡形状的所述参考信号进行比较，并且所述接纳单元还基于所述复位状态下的所述比较的结果来获取复位电平的数字值。9.如权利要求8所述的成像设备，其中，所述接纳单元输出所述信号电平的数字值和针对多个互不相同的转换效率所获取的所述复位电平的数字值，并且所述存储单元输出表示根据所述控制信号确定的变化之后的所述转换效率的确定信号。10.如权利要求1所述的成像设备，其中，所述成像设备包括多个像素，并且所述像素中的每个像素包括所述光电转换单元、所述电荷/电压转换单元、以及所述信号比较单元。11.如权利要求3所述的成像设备，其中，所述成像设备包括多个像素，并且所述多个像素中的每个像素包括所述光电转换单元、所述电荷/电压转换单元、所述信号比较单元、以及所述存储单元。12.如权利要求3所述的成像设备，其中，所述成像设备包括多个像素，并且所述像素中的每个像素包括所述光电转换单元、所述电荷/电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：榊原雅树，坂野赖人，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP