固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法
【专利说明】固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请享受2014年7月11日提出的日本专利申请第2014 — 143596号的优先权利益，在本申请中援用该日本专利申请的全部内容。
技术领域
[0003]本实施方式一般涉及固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法。
【背景技术】
[0004]以往，有由多个光电二极管(以下，记为“PD”)共用一个浮动扩散区(以下，记为“FD”)的固体摄像装置。根据该固体摄像装置，与按每个设置FD的固体摄像装置相比，能够缩小FD的占有面积，因此相应地能够扩大各ro的受光面积。
[0005]此外，该固体摄像装置中，通常针对全部的ro依次反复以下一系列的信号处理，即:将FD的电位进行复位之后将蓄积在一个中的信号电荷向FD传送，读出与向FD传送的信号电荷相应的电压信号。
[0006]但是，在从各向FD传送信号电荷的情况下，若每次将FD的电位进行复位，则处理增加，针对全部的PD，到完成电压信号的读出为止，需要较长时间。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的课题是提供能够实现电压信号的读出时间的缩短的固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法。
[0008]—实施方式的固体摄像装置的控制方法，包括以下工序:对由多个光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位；将由所述光电二极管进行光电变换后的信号电荷、以分配给所述光电二极管的顺序、向所述电位被复位的所述浮动扩散区依次传送并蓄积；每当完成从一个所述光电二极管向所述浮动扩散区的所述信号电荷的传送，就对与所述浮动扩散区的电位相应的电压信号进行采样；以及基于连续采样的两个所述电压信号的差分，按每个所述光电二极管计算与向所述浮动扩散区传送的所述信号电荷相应的所述电压信号。
[0009]其他实施方式的固体摄像装置的控制方法，包括以下工序:对由第1光电二极管以及第2光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位；将由所述第1光电二极管进行光电变换后的第1信号电荷向所述电位被复位的所述浮动扩散区传送并蓄积；对与所述浮动扩散区中蓄积的所述第1信号电荷相应的电压信号进行采样；将由所述第2光电二极管进行光电变换后的第2信号电荷向蓄积有所述第1信号电荷的所述浮动扩散区传送并蓄积；对与所述浮动扩散区中蓄积的所述第1信号电荷和所述第2信号电荷相应的电压信号进行采样；以及基于连续采样的两个所述电压信号的差分，计算与所述第2信号电荷相应的电压信号。
[0010]另一其他实施方式的固体摄像装置，具备:复位处理部，对由多个光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位；传送处理部，将由所述光电二极管进行光电变换后的信号电荷、以分配给所述光电二极管的顺序、向所述电位被复位的所述浮动扩散区依次传送并蓄积；采样处理部，每当完成从一个所述光电二极管向所述浮动扩散区的所述信号电荷的传送，就对与所述浮动扩散区的电位相应的电压信号进行采样；以及计算处理部，基于连续采样的两个所述电压信号的差分，按每个所述光电二极管计算与向所述浮动扩散区传送的信号电荷相应的电压信号。
[0011]根据上述结构的固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法，能够实现电压信号的读出时间的缩短。
【附图说明】
[0012]图1是表示第1实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
[0013]图2是图1所示的固体摄像装置所具备的像素的俯视下的说明图。
[0014]图3A?图3C是表示第1实施方式的将像素的像素信号读出的读出方法的概要的示意图。
[0015]图4是表示第1实施方式的固体摄像装置所具备的像素的电路结构的一例的说明图。
[0016]图5是表示图4所示的像素的动作时的各部的电压波形的时序图。
[0017]图6是表示第1实施方式的固体摄像装置所执行的处理步骤的流程图。
[0018]图7是表示第2实施方式的固体摄像装置所具备的像素阵列的光电二极管中蓄积的信号电荷的读出顺序的说明图。
[0019]图8A?图8C是表示第3实施方式的固体摄像装置所具备的其他像素的结构例的说明图。
【具体实施方式】
[0020]根据本实施方式，提供固体摄像装置的控制方法。对由多个光电二极管共用的浮动扩散区的电位进行复位。将由光电二极管进行光电变换后的信号电荷、以分配给光电二极管的顺序、向电位被复位的浮动扩散区依次传送并蓄积。每当完成从光电二极管向浮动扩散区的信号电荷的传送，就将与浮动扩散区的电位相应的电压信号进行采样。基于连续采样的两个电压信号的差分，按每个光电二极管计算与向浮动扩散区传送的信号电荷相应的电压信号。
[0021]以下参照附图，详细说明实施方式的固体摄像装置以及固体摄像装置的控制方法。但是，本发明并不限定于这些实施方式。
[0022](第1实施方式)
[0023]图1是表示第1实施方式的固体摄像装置10的概略结构的框图。如图1所示，固体摄像装置10具备像素阵列1、垂直扫描电路2、负载电路3、列ADC(Analog DigitalConverter)电路4、水平扫描电路5、基准电压产生电路6、定时控制电路7以及后级处理部8。
[0024]像素阵列1中，对入射光进行光电变换并蓄积的像素PC向水平方向(行方向)RD以及垂直方向(列方向)CD以二维阵列(矩阵)状配置。像素PC相当于像素阵列1中的摄像图像的1个像素。另外，关于像素PC的构造，参照图2在后面叙述。
[0025]此外，在像素阵列1中，在水平方向RD上设有进行像素PC的读出控制的水平控制线Hlin，在垂直方向⑶上设有传送从像素PC读出的电压信号的垂直信号线Vlin。
[0026]垂直扫描电路2将作为读出对象的像素PC以行为单位依次选择。负载电路3从像素PC按每一列将电压信号读出到垂直信号线Vlin。列ADC电路4将各像素PC的电压信号通过 CDS (Correlated Double Sampling)按每一列米样。
[0027]水平扫描电路5将作为读出对象的像素PC以列为单位依次选择。基准电压产生电路6向列ADC电路4输出基准电压VREF。该基准电压VREF用于与经由垂直信号线Vlin向列ADC电路4输入的电压信号进行比较。
[0028]定时控制电路7针对垂直扫描电路2控制各像素PC的电压信号的读出定时。后级处理部8基于被采样的电压信号来计算像素信号。
[0029]该固体摄像装置10中，由垂直扫描电路2在垂直方向⑶上按每一行选择像素PC，并且由水平扫描电路5在水平方向RD上按每一列选择像素PC。并且，负载电路3中，在与被选择的像素PC之间进行源极跟随动作，由此从像素PC读出的电压信号经由垂直信号线Vlin发送到列ADC电路4。
[0030]接着，参照图2对像素PC的构造进行说明。本实施方式的像素PC具备两个光电二极管。具备该像素PC的固体摄像装置10具有通过将两个电压信号单独采样来求出相位差输出并检测像的焦点位置的功能、以及通过将这两个像素信号相加来输出摄像图像的各像素的功能。
[0031]图2是图1的固体摄像装置10所具备的像素PC的俯视下的说明图。如图2所示，像素PC具备在电气上元件分离的两个光电二极管(光电变换元件)PD1、TO2。此外，像素PC在两个光电二极管ro1、PD2之间具备一个浮动扩散区FD。
[0032]在各光电二极管PD1、PD2与浮动扩散区FD之间的半导体层上，分别配置传送晶体管TRS1、TRS2的传送栅极TG1、TG2。
[0033]此外，在该半导体层上，在夹着浮动扩散区FD而与光电二极管HH、PD2相反侧的区域，配置复位晶体管RST的栅极RG和放大晶体管AMP的栅极G。
[0034]像这样，像素PC具备由两个光电二极管PD1、PD2共用浮动扩散区FD、复位晶体管RST、放大晶体管AMP的结构。
[0035]此外，在该像素PC，设有使入射的光向各光电二极管HH、PD2聚光的微透镜ML。微透镜ML被设置成覆盖光电二极管Η)1的受光面和光电二极管Η)2的受光面。
[0036]这样的由多个光电二极管ro1、PD2共用一个浮动扩散区FD的像素PC中，通常采用将与各光电二极管H)1、PD2进行光电变换后的信号电荷相应的电压信号如以下这样进行采样的方法。
[0037]首先，将浮动扩散区FD的电位进行复位之后，将光电二极管中蓄积的信号电荷Q1向浮动扩散区FD传送。并且，固体摄像装置10对与蓄积有信号电荷Q1的浮动扩散区FD的电位相应的电压信号即像素信号S1进行采样。
[0038]接着，在将光电二极管PD2中蓄积的信号电荷Q2向浮动扩散区FD传送之前，将浮动扩散区FD的电位进行复位。然后，将信号电荷Q2传送之后，对与蓄积有信号电荷Q2的浮动扩散区FD的电位相应的电压信号即像素信号S2进行采样。
[0039]但是，若在将光电二极管PD1、PD2中蓄积的信号电荷Q1、Q2传送之前，每次将浮动扩散区FD的电位进行复位，则对全部的像素PC的像素信号Sl、S2进行采样所需要的时间增加。
[0040]此外，在将浮动扩散区FD的电位