[发明专利]固态摄像元件和电子器件

说明书

本公开涉及能够进一步提高性能的固态摄像元件和电子器件。像素至少包括光电转换单元、FD单元及放大晶体管，所述光电转换单元被构造为执行光电转换，在所述光电转换单元中产生的电荷被传输到所述FD单元，所述放大晶体管的栅极与所述FD单元连接。在对与由像素接收的光量一致的像素信号执行AD转换时所参考的参考信号被输入至第一MOS晶体管。然后，采用共用结构，在共用结构中，预定数量的像素共用AD转换器，所述AD转换器由差分对构成，所述差分对由所述第一MOS晶体管和所述放大晶体管组成。针对每个所述像素设置有选择晶体管，所述选择晶体管用于将所述像素选择为被执行所述像素信号的AD转换的像素。本技术可以应用于例如CMOS图像传感器。

技术领域

本公开涉及固态摄像元件和电子器件，尤其涉及能够进一步提高性能的固态摄像元件和电子器件。

背景技术

通常，在诸如数字静态照相机或数字摄像机等具有摄像功能的电子器件中，使用诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等固态摄像元件。例如，在CMOS图像传感器中，光电二极管中的由光电转换产生的电荷被传输到浮动扩散(FD)单元，并且对通过放大晶体管根据电荷量输出的像素信号执行模数(AD)转换。

此外，在CMOS图像传感器中，已经实现了其中以像素行为单位对像素信号并行地执行AD转换的构造以及其中以一个像素或多个像素为单位对像素信号并行地执行AD转换的构造。

例如，专利文献1公开了一种摄像元件，在该摄像元件的结构中包括与例如四个像素的四个光电二极管相对应的单独的传输晶体管，这些传输晶体管连接至公共FD单元，并且随后的晶体管等被共用。这种结构能够增加每单位像素面积的光电二极管面积。

引用列表

专利文献

专利文献1：公开号为2013-179313的日本专利申请

发明内容

技术问题

同时，在其中多个像素共用FD单元的结构中，如在上述专利文献1中公开的摄像元件中，无法同时将电荷从各个像素中的光电二极管传输到FD单元(全像素同时读取)。注意，在具有其中多个像素不共用FD单元的结构的摄像元件中，可以执行全像素同时读取，但是电路的尺寸会增加。

因此，在具有其中多个像素共用FD单元并且需要减小电路尺寸的结构的摄像元件中，实现在同一时刻执行所有像素的曝光的全局快门的性能需要改进。

本公开是鉴于这种情况做出的，并且能够进一步提高性能。

解决问题的方案

在本发明的一个方面中的固态摄像元件包括：像素，其至少包括光电转换单元、FD单元以及放大晶体管，所述光电转换单元被构造为执行光电转换，在所述光电转换单元中产生的电荷被传输到所述FD单元，所述放大晶体管的栅极与所述FD单元连接；以及第一MOS晶体管，在对与由所述像素接收的光量相对应的像素信号执行AD转换时所参考的参考信号被输入至所述第一MOS晶体管。采用共用结构，在所述共用结构中，预定数量的所述像素共用AD转换器，所述AD转换器由差分对构成，所述差分对由所述第一MOS晶体管和所述放大晶体管组成。每个所述像素设置有选择晶体管，所述选择晶体管用于将所述像素选择为被执行所述像素信号的AD转换的像素。