[发明专利]成像设备、成像系统和移动体

说明书

本公开涉及成像设备、成像系统和移动体。成像设备执行全局电子快门操作。在用于获取一帧的曝光时段期间，成像设备将在第一时段中累积的电荷从光电转换部分转移到保持部分。当从第一时段的结束时刻起已经经过第二时段时，保持部分保持在第一时段中产生的电荷和在第二时段中产生的电荷两者。包括在成像设备中的多个像素包括第一像素和第二像素，它们各自具有包括在每个像素中的光电转换部分的不同饱和电荷量。

技术领域

本公开涉及成像设备、成像系统和移动体。

背景技术

近年来，已经提出了通过互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器进行的全局电子快门操作。在执行全局电子快门操作的成像设备中，用于获取一帧的光电转换中的电荷累积操作在像素之间同时开始和结束(曝光开始时刻在像素之间是相同的并且曝光结束时刻在像素之间也是相同的)。使用全局电子快门操作是有利的，因为即使在拍摄快速移动的被摄体时被摄体图像也不会失真。

日本专利申请公开No.2015-177349讨论了具有全局电子快门功能的成像设备。在日本专利申请公开No.2015-177349中讨论的成像设备中，在用于获取一帧的曝光时段中的曝光开始时刻开始的第一时段中，在第一时段中通过光电转换产生的电荷累积在光电转换部分中。在曝光开始时刻，保持部分保持在用于获取前一帧的曝光时段中累积的电荷。在第一时段中，针对每个像素顺序地执行用于读取电荷的操作。在第一时段结束时，在每个像素中电荷从光电转换部分转移到保持部分。在第一时段之后的第二时段中，通过光电转换部分或者通过光电转换部分和保持部分两者累积在第二时段中通过光电转换产生的电荷。

在日本专利申请公开No.2015-177349中讨论的成像设备中，在用于获取一帧的曝光时段期间，电荷以这种方式从光电转换部分转移到保持部分。该配置实现了全局电子快门操作，用于在防止图像质量的劣化的同时改善像素的饱和电荷量。

发明内容

根据本公开的一方面，一种成像设备包括：多个像素，每个像素包括：光电转换部分，被配置为累积由入射光产生的电荷；保持部分，被配置为保持电荷；放大部分，被配置为输出基于电荷的信号；第一转移开关，被配置为将电荷从光电转换部分转移到保持部分；和第二转移开关，被配置为将电荷从保持部分转移到放大部分。成像设备包括连接到多个像素的输出线。在第一时刻，多个像素的光电转换部分开始累积电荷。从第一时刻到第二时刻，多个像素中的至少一个像素的第一转移开关保持断开，并且多个像素中的该至少一个像素的光电转换部分累积在第一时段中产生的电荷，所述第一时段开始于第一时刻且结束于第二时刻。多个像素的第一转移开关被控制为最迟在第二时刻从断开转变到导通。在第二时刻之后的第三时刻，多个像素的保持部分保持在第一时段中在光电转换部分中产生的电荷和在第二时段中在光电转换部分中产生的电荷，所述第二时段开始于第二时刻且结束于第三时刻。多个像素包括第一像素和第二像素。第一像素的光电转换部分的饱和电荷量不同于第二像素的光电转换部分的饱和电荷量。

参考附图，根据示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出成像设备的配置的框图。

图2是示出成像设备的等效电路的图。

图3是示出成像设备的截面结构的示意图。

图4是示出第一驱动模式下的成像设备的驱动脉冲的时序图。

图5A至图5F是示出第一驱动模式下的成像设备的像素的每个部分的电位状态的示意图。

图6是示出第一驱动模式下的成像设备的驱动脉冲的图。

图7是示出第二驱动模式下的成像设备的驱动脉冲的图。

图8A至图8E是示出第二驱动模式下的成像设备的驱动脉冲和像素部分中的电荷量的示例的示意图。