光电变换设备、成像系统和移动体技术方案

本公开内容涉及光电变换设备、成像系统和移动体。一种光电变换设备包括：具有布置为形成多行多列的像素的像素单元，每个像素包括把光电变换器中的电荷传输到输出单元的传输晶体管；和控制所述像素的像素控制单元。所述像素控制单元被配置成按照为像素单元的像素块单独定义的曝光时段，向每个像素块的像素供给控制信号，从每个像素读出在光电变换器处于复位状态时获得的第一信号、和基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的第二信号。除曝光时段和第二信号的读出时段这两者之外的时段对应于光电变换器的复位时段。在第一信号和第二信号的读出时段中，传输晶体管关断。

Photoelectric conversion equipment, imaging system and mobile body

【技术实现步骤摘要】
光电变换设备、成像系统和移动体
本专利技术涉及光电变换设备、成像系统和移动体。
技术介绍
在诸如CMOS图像传感器之类的固态成像设备中，提出了通过合成在不同捕捉条件下获得的两个图像信号，生成具有高动态范围的图像信号的技术。日本专利申请公开No.2012-151847公开一种固态成像设备，其中可基于像素块设定不同的曝光时间，以便获取在不同捕捉条件下获得的两个图像信号。此外，日本专利申请公开No.2012-151847公开在除曝光时段外的时段内，使光电变换器保持在复位状态，以防止光电变换器在除曝光时段以外的时段内产生的电荷泄漏到相邻像素，从而抑制由光晕引起的图像质量恶化。在固态成像设备中，广泛使用的操作之一是读取累积电荷和读出噪声，从基于累积电荷的信号中减去噪声信号，从而除去叠加在基于累积电荷的信号上的噪声分量。然而，当在读出累积电荷的时间和读出噪声的时间之间，像素电路的传输门的状态不同时，这会导致叠加在累积电荷上的噪声量与读出的噪声量之间存在大的差异。结果，不能从基于累积电荷的信号中适当除去噪声分量，并且图像质量可能恶化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供其中可以基于像素块设定不同的曝光时间、并且可以从基于累积电荷的信号中适当除去噪声分量的光电变换设备和成像系统。按照本专利技术的一个方面，提供了一种光电变换设备，所述光电变换设备包括：像素单元，在所述像素单元中多个像素布置为形成多行和多列，所述多个像素中的每一个包括通过光电变换产生电荷的光电变换器、输出根据电荷量的信号的输出单元、和把光电变换器中的电荷传输到输出单元的传输晶体管；以及像素控制单元，所述像素控制单元控制所述多个像素的操作，其中，所述像素单元包括多个像素块，每个像素块包括所述像素中的一个或多个，其中，所述像素控制单元包括分别与所述多个像素块关联的选择电路，每个选择电路被配置成选择将供给对应像素块的像素的控制信号，其中，所述像素控制单元被配置成根据针对所述多个像素块单独定义的曝光时段，向所述多个像素块中的每一个的像素供给控制信号，其中，所述像素控制单元被配置成从所述多个像素中的每一个读出在光电变换器处于复位状态时获得的第一信号、和基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的第二信号，其中，除曝光时段和正在读出第二信号的时段这两者之外的时段对应于光电变换器的复位时段，在所述复位时段中光电变换器处于复位状态，以及其中，在读出第一信号的时段和读出第二信号的时段中，传输晶体管处于关断状态。此外，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种光电变换设备，所述光电变换设备包括：像素单元，在所述像素单元中多个像素布置为形成多行和多列，所述多个像素中的每一个包括通过光电变换产生电荷的光电变换器、输出根据电荷量的信号的输出单元、和把光电变换器中的电荷传输到输出单元的传输晶体管；以及像素控制单元，所述像素控制单元控制所述多个像素的操作，其中，所述像素单元包括多个像素块，每个像素块包括所述像素中的一个或多个，其中，所述像素控制单元包括分别与所述多个像素块关联的选择电路，每个选择电路被配置成选择将供给对应像素块的像素的控制信号，其中，所述像素控制单元被配置成根据针对所述多个像素块单独定义的曝光时段，向所述多个像素块中的每一个的像素供给控制信号，其中，除曝光时段和正在读出基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的信号的时段这两者之外的时段对应于光电变换器的复位时段，在所述复位时段中光电变换器处于复位状态，以及其中，每个选择电路包括至少两个信号电平保持单元，每个信号电平保持单元被配置成生成提供给属于对应像素块的像素的传输晶体管的控制信号。参考附图，根据示例性实施例的以下说明，本专利技术的其他特征将变得清晰。附图说明图1是图解说明按照本专利技术的第一实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。图2是图解说明按照本专利技术的第一实施例的光电变换设备中的像素单元的配置例子的示意图。图3是图解说明按照本专利技术的第一实施例的光电变换设备中的像素的配置例子的电路图。图4是图解说明按照本专利技术的第一实施例的光电变换设备中的像素控制单元的配置例子的方框图。图5是图解说明每个像素块的曝光时段的长度的设定例子的示意图。图6A和6B是图解说明按照本专利技术的第一实施例的光电变换设备的驱动例子的示意图。图7是图解说明按照本专利技术的第一实施例的光电变换设备中的信号线的布局例子的方框图。图8是图解说明按照本专利技术的第一实施例的光电变换设备的另一个驱动例子的定时图。图9是图解说明按照本专利技术的第二实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。图10是图解说明按照本专利技术的第二实施例的光电变换设备中的基板之间的电气连接关系的方框图。图11是图解说明按照本专利技术的第三实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。图12A和12B是图解说明按照本专利技术的第四实施例的光电变换设备的驱动例子的示意图。图13是图解说明按照本专利技术的第四实施例的光电变换设备的另一个驱动例子的定时图。图14是图解说明按照本专利技术的第四实施例的光电变换设备中的像素控制单元的配置例子的方框图。图15是图解说明按照本专利技术的第四实施例的光电变换设备中的选择电路的配置例子的方框图。图16、图17和图18是图解说明按照本专利技术的第四实施例的光电变换设备的驱动例子的定时图。图19是图解说明按照本专利技术的第五实施例的光电变换设备中的像素控制单元的配置例子的方框图。图20是图解说明按照本专利技术的第五实施例的光电变换设备中的选择电路的配置例子的方框图。图21、图22和图23是图解说明按照本专利技术的第五实施例的光电变换设备的驱动例子的定时图。图24是图解说明按照本专利技术的第六实施例的成像系统的一般配置的方框图。图25A是图解说明按照本专利技术的第七实施例的成像系统的配置例子的示图。图25B是图解说明按照本专利技术的第七实施例的移动体的配置例子的示图。具体实施方式[第一实施例]将参考图1-图8说明按照本专利技术的第一实施例的光电变换设备及其驱动方法。首先将利用图1-图4说明按照本实施例的光电变换设备的一般配置。图1是图解说明按照本实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。图2是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的像素单元的配置例子的示意图。图3是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的像素的配置例子的电路图。图4是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的像素控制单元的配置例子的方框图。如图1中图解所示，按照本实施例的光电变换设备100包括像素单元101、像素控制单元102和信号输出单元105。像素控制单元102通过包括多条像素控制线的像素控制线组103连接到像素单元101。像素单元101通过包括多条像素输出线的像素输出线组104连接到信号输出单元105。在像素单元101中，设置在多行多列上布置成矩阵的多个像素。图1中，在像素单元101中描绘的每个矩形块对应于一个像素。注意，尽管图1图解说明布置为15行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电变换设备，其特征在于，包括：/n像素单元，在所述像素单元中多个像素布置为形成多行和多列，所述多个像素中的每一个包括通过光电变换产生电荷的光电变换器、输出根据电荷量的信号的输出单元、和把光电变换器中的电荷传输到输出单元的传输晶体管；以及/n像素控制单元，所述像素控制单元控制所述多个像素的操作，/n其中，所述像素单元包括多个像素块，每个像素块包括所述像素中的一个或多个，/n其中，所述像素控制单元包括分别与所述多个像素块关联的选择电路，每个选择电路被配置成选择将供给对应像素块的像素的控制信号，/n其中，所述像素控制单元被配置成根据针对所述多个像素块单独定义的曝光时段，向所述多个像素块中的每一个的像素供给控制信号，/n其中，所述像素控制单元被配置成从所述多个像素中的每一个读出在光电变换器处于复位状态时获得的第一信号、和基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的第二信号，/n其中，除曝光时段和正在读出第二信号的时段这两者之外的时段对应于光电变换器的复位时段，在所述复位时段中光电变换器处于复位状态，以及/n其中，在读出第一信号的时段和读出第二信号的时段中，传输晶体管处于关断状态。/n

【技术特征摘要】
20181114 JP 2018-2139891.一种光电变换设备，其特征在于，包括：
像素单元，在所述像素单元中多个像素布置为形成多行和多列，所述多个像素中的每一个包括通过光电变换产生电荷的光电变换器、输出根据电荷量的信号的输出单元、和把光电变换器中的电荷传输到输出单元的传输晶体管；以及
像素控制单元，所述像素控制单元控制所述多个像素的操作，
其中，所述像素单元包括多个像素块，每个像素块包括所述像素中的一个或多个，
其中，所述像素控制单元包括分别与所述多个像素块关联的选择电路，每个选择电路被配置成选择将供给对应像素块的像素的控制信号，
其中，所述像素控制单元被配置成根据针对所述多个像素块单独定义的曝光时段，向所述多个像素块中的每一个的像素供给控制信号，
其中，所述像素控制单元被配置成从所述多个像素中的每一个读出在光电变换器处于复位状态时获得的第一信号、和基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的第二信号，
其中，除曝光时段和正在读出第二信号的时段这两者之外的时段对应于光电变换器的复位时段，在所述复位时段中光电变换器处于复位状态，以及
其中，在读出第一信号的时段和读出第二信号的时段中，传输晶体管处于关断状态。


2.根据权利要求1所述的光电变换设备，其中，每个选择电路包括至少两个信号电平保持单元，每个信号电平保持单元被配置成生成提供给属于对应像素块的像素的传输晶体管的控制信号。


3.根据权利要求2所述的光电变换设备，其中，包含在选择电路中的所述两个信号电平保持单元之中的布置在前级的第一信号电平保持单元在从指示读取定时的控制信号的上升沿到指示有效复位定时的控制信号的上升沿的时段期间，将输出信号的电平保持在高电平。


4.根据权利要求3所述的光电变换设备，其中，包含在选择电路中的所述两个信号电平保持单元之中的布置在后级的第二信号电平保持单元根据第一信号电平保持单元的输出信号、和指示光电变换器的复位时段的开始定时的定时控制信号，将输出信号的电平保持在高电平。


5.根据权利要求4所述的光电变换设备，其中，定时控制信号被共同输入到所有选择电路。


6.根据权利要求1-5任意之一所述的光电变换设备，进一步包括：
上面至少设置像素单元的第一基板；以及
上面至少设置选择电路的第二基板，
其中，第一基板和第二基板相互堆叠。


7.根据权利要求6所述的光电变换设备，其中，将像素控制单元和像素单元彼此连接的多条像素控制线中的每一条在第一基板与第二基板之间的边界处经由一个连接节点连接，并连接到公共信号线，所述公共信号线连接布置在第一基板上的同一像素块的同一行上的多个像素。


8.根据权利要求1-5任意之一所述的光电变换设备，其中，在平面视图中，其中设置像素单元的区域和其中设置选择电路的区域彼此不重叠。


9.根据权利要求1-5任意之一所述的光电变换设备，其中，将控制信号从像素控制单元提供给像素的传输晶体管的所有信号线的长度相同。


10.根据权利要求1-5任意之一所述的光电变换设备，其中，所述多个像素块布置在所述像素单元中以便形成多行和多列。


11.一种成像系统，其特征在于，包括：
根据权利要求1-10任意之一所述的光电变换设备；以及
信号处理单元，所述信号处理单元处理从所述光电变换设备的像素输出的信号。


12.根据权利要求11所述的成像系统，其中，所述信号处理单元基于从具有不同长度的曝光时段的像素块获取的信号，合成高动态范围图像。


13.一种移动体，其特征在于，包括：
根据权利要求1-10任意之一所述的光电变换设备；
距离信息获取单元，所述距离信息获取单...

【专利技术属性】
技术研发人员：五十嵐真弥，识名纪之，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP