了在 根据本示例性实施例的光电转换装置中所使用的驱动信号的时序图。在图17中，示出了用 于第η行和第n+1行或总共两行的信号读出的驱动信号。
[0269] 与根据第三示例性实施例的驱动方法不同的是，电压信号Vd被供给到图16中所 示的节点C。在图17中，示出了电压信号Vd的时序图。电压信号Vd包括第一电压Vdl和 第二电压Vd2。第三示例性实施例中的电压信号Vs为第一电压Vsl的时段对应于本示例性 实施例中的电压信号Vd为第一电压Vdl的时段。第三示例性实施例中的电压信号Vs为第 二电压Vs2的时段对应于本示例性实施例中的电压信号Vd为第二电压Vd2的时段。
[0270] 其它驱动信号的时序图与图15中的时序图基本上相同。因此，在此将不再详细描 述。
[0271 ] 在本示例性实施例中，通过上述方式，实现了基于全局电子快门操作的信号读出。 另外，在本示例性实施例中，当驱动信号PGS保持在高电平时，可以供给图7中所示的驱动 信号。这使得能够实现以与第一示例性实施例中的方式类似的方式基于卷帘快门操作进行 信号读出。
[0272] 另外，在本示例性实施例中，第一电容器103与节点B连接。因此，可以实现噪声 减少效果。
[0273] 第五示例性实施例
[0274] 将描述另一个示例性实施例。本示例性实施例与第一示例性实施例到第四示例性 实施例的不同之处在于，每个像素包括与放大单元的下游连接的钳位电路。因此，仅描述与 第一示例性实施例到第四示例性实施例不同的部分。与第一示例性实施例到第四示例性实 施例中的任一个中的部分基本上相同的部分将不再描述。
[0275] 图18示意性地示出了根据本示例性实施例的光电转换装置的像素100的配置。在 图18中，示出了以两行两列布置的四个像素100。与图1A中的部分具有基本相同的功能的 部分被分配相同的附图标记。每个光电转换单元101均具有与第一示例性实施例到第四示 例性实施例中的结构相似的结构。因此，在图18中，未示出光电转换单元101的截面结构。
[0276] 在本示例性实施例中，每个像素100均包括两个放大单元。第一放大单元是包括 第一放大器晶体管611和电流源612的源极跟随器电路。第二放大单元包括第二放大器晶 体管631。第二放大器晶体管631经由选择晶体管105与输出线130连接。第二放大器晶 体管631和与输出线130连接的电流源160构成源极跟随器电路。
[0277] 每个像素100还包括用于实现全局电子快门的钳位电路。钳位电路包括钳位开关 621、钳位电容器622和钳位电压供给开关623。钳位开关621被设置在与第一电容器103 连接的节点B和像素100的第二放大单元的输入节点之间的电路径上。驱动信号pGS被供 给到钳位开关621。驱动信号pCL被供给到钳位电压供给开关623。
[0278] 钳位电路对从第一放大单元输出的噪声信号进行钳位。之后，第一放大单元输出 光学信号。因此，钳位电路能够去除诸如光学信号中所包括的复位噪声之类的噪声。这种 配置使得能够在去除诸如复位噪声之类的随机噪声的同时实现全局电子快门操作。
[0279] 接下来，将描述根据本示例性实施例的光电转换装置的驱动方法。图19示出了在 根据本示例性实施例的光电转换装置中所使用的驱动信号的时序图。在图19中，示出了用 于第η行和第n+1行或总共两行的信号读出的驱动信号。
[0280] 与根据第一示例性实施例的驱动方法不同的是，向开关501供给驱动信号pGS。在 图19中，示出了电压信号Vd的时序图。当驱动信号处于高电平时，相应的开关接通。当驱 动信号处于低电平时，相应的开关关断。
[0281] 在时刻tl，驱动信号pGS(n)和驱动信号pGS(n+l)上升到高电平。在时刻t2,驱 动信号pRES(n)和驱动信号pRES(n+l)上升到高电平。另外，在时刻t2,驱动信号pCL(n) 和驱动信号pCL(n+l)也上升到高电平。之后，在时刻t3,驱动信号pRES(n)和驱动信号 pRES(n+l)下降到低电平。在时刻t4,驱动信号pCL(n)和驱动信号pCL(n+l)下降到低电 平。因此，第η行和第n+1行中的像素100的钳位电路对噪声信号进行钳位。
[0282] 随后，在时刻t5到时刻t6的时段中，电压信号Vd (η)和电压信号Vd (n+1)为第二 电压Vd2。于是，所蓄积的信号电荷被传送。因为钳位开关621处于接通状态，所以在钳位 电容器622中产生与信号电荷的量对应的电压Vp。
[0283] 之后，在时刻t7,驱动信号pGS(n)和驱动信号pGS(n+l)下降到低电平。因此，像 素100的钳位电路与光电转换单元101电分离。
[0284] 在随后的操作中，逐行地读出光学信号。该操作与第三示例性实施例或第四示例 性实施例中的操作基本相同，在此不再描述。
[0285] 通过上述操作，实现了全局电子快门操作。另外，在本示例性实施例中，每个像素 100均包括钳位电路。这种配置使得能够减少诸如复位噪声之类的随机噪声。
[0286] 第六示例性实施例
[0287] 将描述另一个示例性实施例。本示例性实施例与第一示例性实施例到第五示例性 实施例的不同之处在于，每个像素包括与放大单元的下游连接的采样及保持电路。因此，仅 描述与第一示例性实施例到第五示例性实施例不同的部分。与第一示例性实施例到第五示 例性实施例中的任一个中的部分基本相同的部分将不再描述。
[0288] 图20示意性地示出了根据本示例性实施例的光电转换装置的像素100的配置。在 图20中，示出了以两行两列布置的四个像素100。与图1A或图18中的部分具有基本相同 的功能的部分被分配基本相同的附图标记。每个光电转换单元101均具有与第一示例性实 施例到第五示例性实施例中的任一个中的结构相似的结构。因此，在图20中，未示出光电 转换单元101的截面结构。
[0289] 在本示例性实施例中，每个像素100均包括两个放大单元。第一放大单元是包括 第一放大器晶体管611和电流源612的源极跟随器电路。第二放大单元包括第二放大器晶 体管631。第二放大器晶体管631经由选择晶体管105与输出线130连接。第二放大器晶 体管631和与输出线130连接的电流源160构成源极跟随器电路。
[0290] 每个像素100还包括用于实现全局电子快门的采样及保持电路（下文被称为"S/H 电路")。像素100包括噪声信号S/Η电路和光学信号S/Η电路。噪声信号S/Η电路保持从 第一放大单元输出的噪声信号。光学信号S/Η电路保持从第一放大单元输出的光学信号。 噪声信号S/Η电路包括电容器701、第一开关711和第二开关721。光学信号S/Η电路包括 电容器702、第一开关712和第二开关722。
[0291] 这种配置使得能够在去除诸如复位噪声之类的随机噪声的同时实现全局电子快 门操作。
[0292] 现在将描述根据本示例性实施例的驱动方法。这里将仅描述用于执行全局电子快 门操作的S/Η电路的驱动。
[0293] 首先，在第一放大单元的输入节点被复位的状态下，所有行中的像素100中的噪 声信号S/Η电路的第一开关711接通。因此，噪声信号被保持在电容器701中。然后，执行 信号电荷传送操作。该操作类似于第一示例性实施例到第四示例性实施例中的任一个中的 操作。然后，所有行中的像素100中的光学信号S/Η电路的第一开关712接通。因此，光学 信号被保持在电容器702中。之后，第二开关721和722逐行地接通。因此，来自像素100 的信号被逐行地读出。从像素100输出的信号以与第一示例性实施例中的方式类似的方式 被保持在列电路140中，并受到减法处理以去除噪声。
[0294] 通过上述操作，实现了全局电子快门操作。另外，在本示例性实施例中，每个像素 100均包括采样及保持电路。该配置使得能够减少诸如复位噪声之类的随机噪声。
[0295] 第七示例性实施例
[0296] 将描述根据本发明的示例性实施例的成像系统。成像系统的示例包括数字静物照 相机、数码摄像机、视频头、复印机、传真机、移动电话、车载照相机和观测卫星。图21是作 为成像系统的示例的数字静物照相机的框图。
[0297] 参考图21，数字静物照相机包括如下部件。挡板（barrier) 1001被配置为保护镜 头1002。镜头1002被配置为在光电转换装置（或成像装置）1004上形成被摄体的光学图 像。光圈1003能够改变穿过镜头1002的光的量。光电转换装置1004是之前示例性实施 例中所述的光电转换装置中的任一个，被配置为把由镜头1002形成的光学图像转换为图 像数据。以示例的方式，在光电转换装置1004的半导体衬底上形成有模数（AD)转换单元。 信号处理单元1007被配置为对从光电转换装置1004输出的成像数据执行各种校正并压缩 该数据。定时发生器1008向光电转换装置1004和信号处理单元1007输出各种定时信号。 总体控制单元（或总体控制/运算单元）1009被配置为对整个数字静物照相机进行控制。 帧存储器单元1010被配置为临时存储图像数据。记录介质控制接口（I/F)单元1011是用 于将数据记录在记录介质1012上或从记录介质1012读取数据的接口单元。记录介质1012 是诸如半导体存储器之类的可移除的记录介质，成像数据被记录在所述记录介质上或者被 从所述记录介质读取。外部接口（I/F)单元1013是被配置为与外部计算机或类似装置通 信的接口单元。可以从成像系统外部的装置输入定时信号等。成像系统至少包括光电转换 装置1004和用于对从光电转换装置1004输出的成像信号进行处理的信号处理单元1007， 这可能就足够了。
[0298] 在本示例性实施例中，已经描述了其中光电转换装置1004和AD转换单元被设置 在单独的半导体衬底上的配置。作为替代，光电转换装置1004和AD转换单元可以在同一 个半导体衬底上形成。光电转换装置1004和信号处理单元1007也可以在同一个半导体衬 底上形成。
[0299] 作为替代，每个像素100均可以被配置为包括第一光电转换单元101A和第二光电 转换单元101B。信号处理单元1007可以被配置为对基于由第一光电转换单元101A产生的 电荷的信号和基于由第二光电转换单元101B产生的电荷的信号进行处理，并获得关于从 光电转换装置1004到被摄体的距离的信息。
[0300] 在根据示例性实施例的成像系统中，以举例的方式，光电转换装置1004被实现为 根据第一示例性实施例的光电转换装置。以上述方式，通过应用本发明的示例性实施例，成 像系统可以获得噪声减少的图像。
[0301] 尽管已参考示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例 性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以便涵盖所有这种修改以及等同 结构和功能。
【主权项】
1. 一种光电转换装置，其特征在于，所述光电转换装置包括： 光电转换单元，包含第一电极、第二电极、设置在第一电极与第二电极之间的光电转换 层、以及设置在光电转换层与第二电极之间的绝缘层； 放大单元，与第二电极电连接并且被配置为输出通过光电转换单元产生的信号；以及 复位单元，被配置为将第二电极上的电压复位， 其中，光电转换单元根据第一电极与第二电极之间的电压交替执行用于在光电转换单 元中蓄积信号电荷的蓄积操作和从光电转换单元排出在蓄积操作中蓄积的信号电荷的排 出操作，以及 其中，在作为多次执行排出操作的结果获得的多个排出操作中的从第一排出操作到第 一排出操作之后的第二排出操作的时段中，复位单元执行用于复位第二电极上的电压的第 一复位操作和用于在第一复位操作之后复位第二电极上的电压的第二复位操作。2. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在开始在所述时段内执行的蓄积操作 之前，复位单元执行第一复位操作。3. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在开始了在所述时段内执行的蓄积操 作之后，复位单元执行第一复位操作。4. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在第二复位操作之后且第二排出操作 之前，放大单元输出第一信号，并且， 在第二排出操作之后且在复位第二电极上的电压之前，放大单元输出第二信号。5. 根据权利要求4所述的光电转换装置，还包括被配置为保持第一信号和第二信号的 保持单元。6. 根据权利要求4所述的光电转换装置，还包括被配置为输出第一信号与第二信号之 间的差值的信号处理单元。7. 根据权利要求4所述的光电转换装置，其中，在第一排出操作之后且在第一复位操 作之前，放大单元输出第三信号。8. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，光电转换单元响应于第一电极与第二 电极之间的电压被设定为第一电压而执行蓄积操作，并且， 光电转换单元响应于第一电极与第二电极之间的电压被设定为第二电压而执行排出 操作，所述第二电压具有与第一电压的极性相反的极性。9. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中， 光电转换单元响应于第一电压被供给到第一电极而执行蓄积操作， 光电转换单元响应于第二电压被供给到第一电极而执行排出操作，第二电压与第一电 压不同，并且， 复位单元将第二电极上的电压复位到第一电压与第二电压之间的电压。10. 根据权利要求9所述的光电转换装置，还包括与第二电极电连接的第一电容器， 其中，满足以下的关系：这里，Vsl表不第一电压，Vs2表不第二电压，C1表不第一电容器的电容值，C2表不由 第一电极与第二电极形成的第二电容器的电容值，Vres表示供给到第二电极的复位电压。11. 根据权利要求1所述的光电转换装置，还包括： 第一节点，被配置为包含第二电极或者通过开关与第二电极电连接；以及 第二节点，通过第一电容器与第一节点电容耦合， 其中，光电转换单元响应于第一电压被供给到第二节点而执行蓄积操作，并且， 光电转换单元响应于第二电压被供给到第二节点而执行排出操作，第二电压与第一电 压不同。12. 根据权利要求11所述的光电转换装置，其中，满足以下的关系：这里，Vs表示供给到第一电极的电压，Vdl表示第一电压，Vd2表示第二电压，C1表示 第一电容器的电容值，C2表不由第一电极和第二电极形成的第二电容器的电容值，Vres表 示供给到第二电极的复位电压。13. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在第二电极与放大单元的输入节点之 间的电路径中设置开关。14. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，第二电极包含于放大单元的输入节点 中。15. 根据权利要求1所述的光电转换装置，包括分别包含光电转换单元的多个像素， 其中，第一电极被设置为由所述多个像素共用，并且， 第二电极是对于所述多个像素中的每一个单独设置的。16. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，光电转换层包含量子点膜。17. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在第一复位操作与第二复位操作之间 的时段中，复位单元被设定为关状态。18. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在第一复位操作与第二复位操作之间 的时段中执行蓄积操作的至少一部分。19.一种成像系统，包括： 根据权利要求1所述的光电转换装置；以及 被配置为处理来自光电转换装置的信号的信号处理装置。20. 根据权利要求19所述的成像系统，其中， 对各像素设置分别包含所述光电转换单元的至少两个光电转换单元，并且， 信号处理装置处理基于通过所述至少两个光电转换单元产生的电荷的信号，并且，获 得关于从光电转换装置到被摄体的距离的信息。
【专利摘要】本发明涉及光电转换装置和成像系统。根据示例性实施例的光电转换装置包括包含光电转换单元、复位晶体管和输出来自光电转换单元的信号的放大器晶体管的像素。光电转换单元包含第一电极、第二电极、光电转换层和设置在光电转换层与第二电极之间的绝缘层。光电转换单元根据第一电极与第二电极之间的电压交替执行蓄积操作和排出操作。在多个排出操作之中的两个连续的排出操作之间的时段中，多次执行复位晶体管复位第二电极上的电压的复位操作。
【IPC分类】H04N5/363, H01L27/146
【公开号】CN105261624
【申请号】CN201510394130
【发明人】田代和昭, 海部纪之, 高桥秀和
【申请人】佳能株式会社
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月7日
【公告号】EP2966857A1, US20160014364