固态图像拍摄装置、其驱动方法以及电子设备制造方法及图纸

公开了固态图像拍摄装置、其驱动方法以及电子设备。固态图像拍摄装置包括：单位像素，单位像素包括将电荷传送到扩散层的传送门，电荷是由光电转换部执行的光电转换获得的；信号线，从单位像素输出的信号被读出到信号线；电流源，电流源连接到信号线；以及驱动器，驱动器在传送门的传送时段中从电气上切断单位像素与信号线之间以及信号线与电流源之间的连接。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及固态图像拍摄装置、其驱动方法和电子设备。
技术介绍
固态图像拍摄装置被用作数字静止相机和视频相机，并且还被用作包括具有图像拍摄功能的移动信息终端(例如移动电话)在内的电子设备中的图像拍摄部(或图像摄取部)。固态图像拍摄装置可被宽泛分类成以CCD (电荷耦合器件)图像传感器为代表的电荷传送型固态图像拍摄装置，和以CMOS (互补金属氧化物半导体)图像传感器为代表的放大型固态图像拍摄装置。电荷传送型固态图像拍摄装置基本上具有如下配置:S卩，由光电转换部执行的光电转换得到的电荷以分组中继方式被直接传送，并且输出级将电荷转换成电信号。放大型固态图像拍摄装置基本上具有如下配置:即，由光电转换部执行的光电转换得到的电荷作为各个像素的电信号被输出到信号线。一些放大型固态图像拍摄装置，例如CMOS图像传感器，对于各个像素列，即以列并行方式对模拟信号执行模拟到数字转换(以下称为“AD转换”)，其中模拟信号是对于每个像素行从各个像素输出的(例如参见2005-278135号日本未实审专利申请公布)。
技术实现思路
近年来，伴随着固态图像拍摄装置的帧速率的增大和像素数目的增大，对于从像素中读取信号的更高读出速度和固态图像拍摄装置的更低功率消耗有了高需求。在诸如CMOS图像传感器之类的放大型固态图像拍摄装置中，一些方法可用于实现更高的读出速度。这种方法的示例包括对于倾斜型(slope-typeMD转换器，增大倾斜的梯度以增大用于计时的计数器的频率从而减短转换时间的方法，以及增大供电路使用的电流量并且减短在倾斜开始之前用于使输入信号稳定化的稳定时间(settling time)(瞬态响应时间)的方法。然而，这些方法引起功率消耗的增大，从而不适于降低功率消耗。因此，希望提供一种能够在不增大功率消耗的情况下增大读出速度的固态图像拍摄装置、用于该固态图像拍摄装置的驱动方法以及以该固态图像拍摄装置作为图像拍摄部(图像摄取部)的电子设备。根据本公开的一个实施例，提供了一种固态图像拍摄装置。该固态图像拍摄装置具有:单位像素，单位像素包括将电荷传送到扩散层的传送门，这些电荷是由光电转换部执行的光电转换获得的；信号线，从单位像素输出的信号被读出到信号线；以及电流源，电流源连接到信号线。在该固态图像拍摄装置中，在传送门的传送时段中从电气上切断单位像素与信号线之间以及信号线与电流源之间的连接。这里公开的固态图像拍摄装置可被用作数字静止相机或视频相机或者用作诸如具有图像拍摄功能的移动信息终端(例如移动电话)之类的电子设备中的图像拍摄部(或图像摄取部)。传送脉冲被施加到传送门的栅电极以使得操作时段进入传送时段，在传送时段中由光电转换部获得的电荷被传送到扩散层。在传送时段中，由寄生在栅电极和扩散层之间的寄生电容引起的耦合使得扩散层的电势变动。扩散层的电势的变动也引起信号线的电势变动。因此，在将信号从单位像素读出到信号线期间直到信号线的电势被稳定化为止的稳定时间(瞬态响应时间)增长了。因此，在传送时段中，单位像素与信号线之间的连接和信号线与电流源之间的连接被从电气上切断。利用此布置，信号线进入高阻抗状态。从而，即使当在传送时段中耦合使得扩散层的电势变动时，信号线的电势也不会变动。结果，可以减短在将信号从单位像素读出到信号线期间垂直信号线的电势的稳定时间。另外，由于电流源的电流量不增大，所以功率消耗也不增大。根据本公开，由于可以在不增大电流源的电流量的情况下减短信号线的电势的稳定时间，所以可以在功率消耗不增大的情况下提高读出速度。附图说明图1是示出应用了本技术的具有列并行AD转换电路的CMOS图像传感器的系统配置的一个示例的框图；图2是示出每个单位像素的像素电路的示例性配置的电路图；图3是示出具有列并行AD转换电路的CMOS图像传感器中的列处理器的基本电路操作的定时波形图；图4是示出信号的读出期间垂直信号线的电势的稳定时间(瞬态响应时间)的定时波形图；图5是示出根据第一实施例的CMOS图像传感器中的单位像素和读出电流源部的配置的电路图；图6是示出第一实施例中的电路操作的操作图；图7是示出第一实施例中的电路操作的定时波形图；图8是示出根据第二实施例的CMOS图像传感器中的单位像素和读出电流源部的配置的电路图；图9是示出第二实施例中的电路操作的操作图；图10是示出垂直信号线的电势的变动的定时波形图，该变动依从于光量；图11是根据第三实施例的驱动器的功能框图；并且图12是示出根据本公开的一个实施例的固态图像拍摄装置的示例性配置的框图。具体实施例方式以下将参考附图详细描述实现这里公开的技术的模式(以下称为“实施例”)。本公开不限于以下描述的实施例。在以下描述中，具有相同或相似功能的相同或相似的一个或多个元件由相同的标号标示，并且以下不给出冗余描述。以下的描述将按如下顺序给出:1.根据本公开的实施例的固态图像拍摄装置、其驱动方法和电子设备的概要2.实施例2-1.系统配置2-2.像素电路的示例性配置2-3.列处理器的基本电路操作2-4.由于垂直信号线的电势的非充分稳定时段引起的问题2-5.第一实施例2-6.第二实施例2-7.第三实施例3.应用例4.电子设备(图像拍摄装置)5.本公开中的配置〈1.根据本公开的实施例的固态图像拍摄装置、其驱动方法和电子设备的概要>这里公开的固态图像拍摄装置针对的是具有如下配置的以CMOS图像传感器为代表的放大型固态图像拍摄装置:即，由光电转换部执行的光电转换得到的电荷作为各个像素的电信号被输出到信号线。这里公开的固态图像拍摄装置具有单位像素(以下可简称为“像素”)，每个单位像素至少包括将通过光电转换部执行的光电转换获得的电荷传送到扩散层的传送门。扩散层将传送门传送来的电荷转换成电压。这里公开的固态图像拍摄装置中的每个单位像素还可包括放大被扩散层转换成电压的信号的放大晶体管和选择输出由放大晶体管执行的放大得到的信号的单位像素的选择晶体管。被扩散层转换成电压的信号可被放大晶体管放大，并且放大的信号可从由选择晶体管选择的像素输出到相应的信号线。优选地，电流源连接到信号线，并且通过信号线连同放大晶体管构成源跟随器电路。在每个单位像素中，传送脉冲可被施加到传送门的栅电极以使得操作时段进入传送时段，在传送时段中由光电转换部获得的电荷被传送到扩散层。这里公开的固态图像拍摄装置可具有驱动器，该驱动器在传送门传送电荷的传送时段中将单位像素与信号线之间的连接和信号线与电流源之间的连接从电气上切断。根据入射在光电转换部上的光量，驱动器可判定是否要从电气上切断单位像素与信号线之间的连接和信号线与电流源之间的连接。优选，当入射在光电转换部上的光量大于预定量时，驱动器不执行电气切断，而当入射在光电转换部上的光量小于或等于预定量时，驱动器执行电气切断。驱动器可执行驱动，以使得单位像素与信号线之间的连接和信号线与电流源之间的连接在传送时段中被从电气上切断。因此，信号线进入高阻抗状态。从而，即使当由于寄生在栅电极和扩散层之间的寄生电容引起的耦合使得扩散层的电势变动时，信号线的电势也不会变动。结果，可以减短在将信号从单位像素读出到信号线期间直到信号线的电势被稳定化为止的稳定时间(瞬态响应时间)。在每个单位像素中，选择晶体管可被驱动器驱动以使得选择晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态图像拍摄装置，包括：单位像素，所述单位像素包括将电荷传送到扩散层的传送门，所述电荷是由光电转换部执行的光电转换获得的；信号线，从所述单位像素输出的信号被读出到所述信号线；电流源，所述电流源连接到所述信号线；以及驱动器，所述驱动器在所述传送门的传送时段中从电气上切断所述单位像素与所述信号线之间以及所述信号线与所述电流源之间的连接。

【技术特征摘要】
2011.12.09 JP 2011-2702821.一种固态图像拍摄装置，包括: 单位像素，所述单位像素包括将电荷传送到扩散层的传送门，所述电荷是由光电转换部执行的光电转换获得的； 信号线，从所述单位像素输出的信号被读出到所述信号线； 电流源，所述电流源连接到所述信号线；以及 驱动器，所述驱动器在所述传送门的传送时段中从电气上切断所述单位像素与所述信号线之间以及所述信号线与所述电流源之间的连接。2.根据权利要求1所述的固态图像拍摄装置，其中，每个单位像素包括放大晶体管，所述放大晶体管放大被所述扩散层转换成电压的信号；以及 选择晶体管，所述选择晶体管选择输出由所述放大晶体管执行的放大得到的信号的单位像素；并且 所述选择晶体管被所述驱动器驱动以从电气上切断所述单位像素与所述信号线之间的连接。3.根据权利要求2所述的固态图像拍摄装置，其中，所述选择晶体管连接在所述放大晶体管与所述信号线之间。4.根据权利要求1所述的固态图像拍摄装置， 其中，开关元件连接在所述信号线与所述电流源之间，并且 所述开关元件被所述 驱动器驱动以从电气上切断所述信号线与所述电流源之间的连接。5.根据权利要求1所述的固态图像拍摄装置，还包括电流提供部，所述电流提供部在所述信号线与所述电流源之间的连接被从电气上切断时向所述电流源提供电流。6.根据权利要求1所述的固态图像拍摄装置，其中，根据入射在所述光电转换部上的光量，所述驱动器判定是否要从电气上切断所述单位像素与所述信号线之间的连接以及所述信号线与所述电流源之间的连接。7.根据权利要求6所述的固态图像拍摄装置，其中，当入射在所述光电转换部上的光量大于预定量时，所述驱动器不执行电气上的切断，而当入射在所述光电转换部上的光量小于或等于所述预定量时，所述驱动器执行电气上的切断。8.根据权利要求1所述的固态图像拍摄装置，还包括用于各条信号线的模拟到数字转换电...

【专利技术属性】
技术研发人员：永野川晴久，松本静德，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：