[go: up one dir, main page]

CN113099140B - 摄像元件及电子相机 - Google Patents

摄像元件及电子相机 Download PDF

Info

Publication number
CN113099140B
CN113099140B CN202110348058.5A CN202110348058A CN113099140B CN 113099140 B CN113099140 B CN 113099140B CN 202110348058 A CN202110348058 A CN 202110348058A CN 113099140 B CN113099140 B CN 113099140B
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
transmission signal
imaging element
element according
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110348058.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113099140A (zh
Inventor
猿渡修
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of CN113099140A publication Critical patent/CN113099140A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113099140B publication Critical patent/CN113099140B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • H04N25/58—Control of the dynamic range involving two or more exposures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
    • G01N21/6458—Fluorescence microscopy
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G02B21/08—Condensers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/53—Control of the integration time
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/616—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/709—Circuitry for control of the power supply
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/7795—Circuitry for generating timing or clock signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/79—Arrangements of circuitry being divided between different or multiple substrates, chips or circuit boards, e.g. stacked image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/809—Constructional details of image sensors of hybrid image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/811—Interconnections
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8887—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/182—Colour image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/199—Back-illuminated image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/805—Coatings
    • H10F39/8053—Colour filters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
    • H10F39/8063—Microlenses

Landscapes

  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Cameras In General (AREA)
  • Cameras Adapted For Combination With Other Photographic Or Optical Apparatuses (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)

Abstract

本发明提供一种摄像元件及电子相机，摄像元件具有供给第1电压的第1电压源和被供给上述第1电压的多个像素，上述像素具有：对入射光进行光电转换的光电转换部；被传输通过上述光电转换部而光电转换得到的电荷并对其进行蓄存的蓄存部；从上述光电转换部将上述电荷向上述蓄存部传输的传输部；供给第2电压的第2电压源；和将基于由上述第1电压源产生的上述第1电压及由上述第2电压源产生的上述第2电压中的某一个电压得到的传输信号向上述传输部供给的供给部。

Description

摄像元件及电子相机
本发明申请是国际申请日为2016年9月27日、国际申请号为PCT/JP2016/078523、进入中国国家阶段的国家申请号为201680057179.1、发明名称为“摄像元件及电子相机”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及摄像元件及电子相机。
背景技术
以往已知一种能够按每帧控制曝光时间的摄像元件(例如专利文献1)。在以往的摄像元件中为了按每个像素控制曝光时间，而必须对各像素配置供给负电压的电源和供给正电压的电源，具有开口率降低这一问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2006-180111号公报
发明内容
根据第1方式，提供一种摄像元件，具有供给第1电压的第1电压源和被供给上述第1电压的多个像素，上述像素具有：对入射光进行光电转换的光电转换部；被传输通过上述光电转换部而光电转换得到的电荷并对其进行蓄存的蓄存部；从上述光电转换部将上述电荷向上述蓄存部传输的传输部；供给第2电压的第2电压源；和将基于由上述第1电压源产生的第1电压及由上述第2电压源产生的第2电压中的某一个电压得到的传输信号向上述传输部供给的供给部。
附图说明
图1是示意地表示摄像装置的结构的剖视图。
图2是摄像元件的剖视图。
图3是示意地表示像素的结构的框图。
图4是模拟电路图及像素驱动部的电路图。
图5是表示使用了摄像元件的拍摄时序的时间图。
图6是摄像元件的剖视图。
图7是示意地表示摄像元件的结构的框图。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1是示意地表示使用了第1实施方式的摄像元件的摄像装置的结构的剖视图。摄像装置1具有摄像光学系统2、摄像元件3、控制部4、透镜驱动部5及显示部6。
摄像光学系统2使被摄体像成像到摄像元件3的摄像面。摄像光学系统2由透镜2a、聚焦透镜2b及透镜2c构成。聚焦透镜2b是用于进行摄像光学系统2的焦点调节的透镜。聚焦透镜2b构成为能够沿光轴O方向驱动。
透镜驱动部5具有未图示的致动器。透镜驱动部5通过该致动器而在光轴O方向上以所期望的量驱动聚焦透镜2b。摄像元件3对被摄体像进行拍摄来输出图像。控制部4控制摄像元件3等的各部分。控制部4对由摄像元件3输出的图像信号实施图像处理等，并将其记录到未图示的记录介质中，或将图像显示到显示部6。显示部6为具有例如液晶面板等显示部件的显示装置。
图2是摄像元件3的剖视图。此外在图2中，仅示出摄像元件3整体中的一部分的截面。摄像元件3是所谓背面照射型的摄像元件。摄像元件3对来自纸面上方的入射光进行光电转换。摄像元件3具有第1半导体衬底7和第2半导体衬底8。
第1半导体衬底7具有PD层71和布线层72。PD层71配置在布线层72的背面侧。在PD层71呈二维状配置有作为嵌入式光电二极管的多个光电二极管31。因此，PD层71的布线层72侧的表面(即与入射光的入射侧相反的一侧的面)为与PD层71相反的导电型。例如，若PD层71为N型的半导体层，则在布线层72侧的表面配置有浓度高且厚度薄的P型的半导体层。对第1半导体衬底7作为衬底电压而施加有接地电压(GND)。在第2半导体衬底8上配置有用于从光电二极管31读出信号的各种电路。具体地说，后述的A/D转换部302、采样部303、像素值保持部304及运算部305、和像素驱动部307的一部分(后述的处理电压Vneg的传输信号供给部307a和第2重置信号供给部307c)配置于第2半导体衬底8。
摄像元件3具有向各个像素30供给第1电压即电压Vneg的作为第1电压源的电源部94。电压Vneg为比第1半导体衬底7的衬底电压低的电压。在本实施方式中，第1半导体衬底7的衬底电压为接地电压。因此，电压Vneg为比接地电压低的负电压。电源部94不是相对于各个像素30单独地设置，而是相对于多个像素30公共地设有一个。
在对每个像素30单独地配置了向各像素30供给比第1半导体衬底7的衬底电压低的电压Vneg的电源部的情况下，在摄像元件中需要复杂的电路。因此，摄像元件的成品率有可能会恶化。本实施方式的摄像元件3能够如后述那样以简单结构从像素30的外部向各像素30供给电压Vneg，消除了这样的担心。
此外，详细情况将在后叙述，但要求比第1半导体衬底7的衬底电压低的电压Vneg是为了避免在传输晶体管Tx截止时从光电二极管31向浮置扩散单元(floatingdiffusion)FD传输电荷。
供给电压Vneg的电源部94在本实施方式中设于第1半导体衬底7。此外，也可以将电源部94设在第1半导体衬底7以外的场所。例如也可以将电源部94设于第2半导体衬底8，经由凸块向第1半导体衬底7供给电压Vneg，而与各像素30电连接。
在PD层71中的入射光的入射侧设有分别与多个光电二极管31相对应的多个彩色滤光片73。彩色滤光片73中存在例如供分别与红(R)、绿(G)、蓝(B)相对应的波长区域透射的多个种类。彩色滤光片73的例如与红(R)、绿(G)、蓝(B)相对应的三个种类以形成拜耳阵列的方式排列。
在彩色滤光片73中的入射光的入射侧设有分别与多个彩色滤光片73相对应的多个微透镜74。微透镜74朝向相对应的光电二极管31而会聚入射光。从微透镜74通过了的入射光通过彩色滤光片73而仅一部分的波长区域被过滤，向光电二极管31入射。光电二极管31对入射光进行光电转换来生成电荷。
在布线层72的表面上配置有多个凸块75。在第2半导体衬底8的与布线层72相对的面上，配置有与多个凸块75相对应的多个凸块76。多个凸块75和多个凸块76相互接合。第1半导体衬底7和第2半导体衬底8经由多个凸块75和多个凸块76而电连接。
详细情况将在后叙述，但摄像元件3具有多个像素30。一个像素30包含设于第1半导体衬底7的第1像素30x、和设于第2半导体衬底8上的第2像素30y。在一个第1像素30x中包含一个微透镜74、一个彩色滤光片73、一个光电二极管31等。除此以外在第1像素30x中还包含供给第2电压即电压V1的作为第2电压源的单独电源部341等、设于第1半导体衬底7的各种电路(后述)。在第2像素30y中包含设于第2半导体衬底8的各种电路(后述)。
图3是示意地表示像素30的结构的框图。像素30具有模拟电路部301、A/D转换部302、采样部303、像素值保持部304、像素驱动部307、单独像素控制部306及运算部305。
模拟电路部301将对入射光进行光电转换的结果作为模拟信号向A/D转换部302输出。A/D转换部302对模拟电路部301输出的模拟信号进行采样，输出以规定的增益加倍了的数字信号。A/D转换部302对像素重置信号和像素信号重复进行采样，将像素重置信号的采样结果和像素信号的采样结果作为数字信号分别单独地输出。
采样部303对像素重置信号的采样结果和像素信号的采样结果的积分值进行运算并保持。采样部303具有像素重置信号用的第1加法器308及第1存储器309、和像素信号用的第2加法器310及第2存储器311。
采样部303通过第1加法器308将由A/D转换部302输出的像素重置信号的采样结果和保持在第1存储器309中的过去的采样结果的积分值相加。采样部303将该相加结果存储在第1存储器309中。采样部303在每次由A/D转换部302输出像素重置信号的采样结果时，均会更新存储在第1存储器309中的值。
采样部303通过第2加法器310将由A/D转换部302输出的像素信号的采样结果和保持在第2存储器311中的过去的采样结果的积分值相加。采样部303将该相加结果存储在第2存储器311中。采样部303在每次由A/D转换部302输出像素信号的采样结果时，均会更新存储在第2存储器311中的值。
如以上那样，A/D转换部302及采样部303执行对像素重置信号和像素信号重复进行采样并对采样结果进行积分的处理。该处理为所谓相关多重采样处理。
当由单独像素控制部306预先确定的次数的采样完成后，采样部303将基于存储在第1存储器309中的值和存储在第2存储器311中的值的数字值向像素值保持部304输出。像素值保持部304将该数字值作为基于像素30得到的光电转换结果而存储。像素值保持部304与信号线340连接。存储在像素值保持部304中的数字值能够从外部经由信号线340读出。
运算部305基于从外部指示的曝光时间、保持在像素值保持部304中的前次的光电转换结果，对相关多重采样处理中的重复次数、曝光时间、增益等进行运算。单独像素控制部306将由运算部305运算出的重复次数及增益向A/D转换部302输出。单独像素控制部306将由运算部305运算出的曝光时间及增益向像素驱动部307输出。像素驱动部307将驱动模拟电路部301的各部分的各种驱动信号(后述)向模拟电路部301输出。
图4是模拟电路部301、单独像素控制部306及像素驱动部307的电路图。此外，在图4中，为方便起见，仅图示单独像素控制部306及像素驱动部307的一部分。对单独像素控制部306的一部分如306a、306b那样标注附图标记，对像素驱动部307的一部分如307a、307b那样标注附图标记。
模拟电路部301具有光电二极管31、传输晶体管Tx、浮置扩散单元FD、第1重置晶体管RST1、第2重置晶体管RST2、放大晶体管AMI、选择晶体管SEL、电容扩张晶体管FDS及电容C1。
光电二极管31是对入射光进行光电转换来生成与入射光的光量相应的量的电荷的光电转换部。传输晶体管Tx是基于从后述的传输信号供给部307a供给的传输信号来将光电二极管31所生成的电荷向浮置扩散单元FD传输的传输部。浮置扩散单元FD是蓄存由传输晶体管Tx传输的电荷的蓄存部。放大晶体管AMI输出与蓄存在浮置扩散单元FD中的电荷的量相应的信号。当选择晶体管SEL导通时，由放大晶体管AMI输出的信号被向A/D转换部302输入。
模拟电路部301具有第1重置晶体管RST1及第2重置晶体管RST2这两个重置晶体管。第1重置晶体管RST1在重置浮置扩散单元FD时，从后述的第1重置信号供给部307b接受第1重置信号的供给。后述的第1重置信号供给部307b将电压VDD的信号作为第1重置信号供给。第1重置晶体管RST1基于该第1重置信号而重置浮置扩散单元FD。第2重置晶体管RST2在重置光电二极管31时从后述的第2重置信号供给部307c接受第2重置信号的供给。后述的第2重置信号供给部307c将电压VDD的信号作为第2重置信号供给。第2重置晶体管RST2基于该第2重置信号来重置光电二极管31。
电容扩张晶体管FDS基于从后述的电容扩张信号供给部307d供给的电容扩张信号来切换浮置扩散单元FD与电容C1的连接。例如在向光电二极管31的入射光量大、浮置扩散单元FD饱和的情况下，将电容扩张晶体管FDS导通，由此将浮置扩散单元FD和电容C1连接。由此，浮置扩散单元FD的电容能够与电容C1相应地实质增加而应对更大的光量。
第1重置信号供给部307b是由pMOS晶体管Tr7及nMOS晶体管Tr8构成的CMOS电路。第1重置信号供给部307b基于第1重置控制部306b的输出信号，将电压VDD(规定的电源电压。以下相同)和接地电压(GND)中的某一个电压作为第1重置信号而向第1重置晶体管RST1的栅极供给。如上述那样，第1重置控制部306b为单独像素控制部306的一部分，第1重置信号供给部307b为像素驱动部307的一部分。此外，在进行加速(overdrive)时，第1重置控制部306b只要代替电压VDD而向第1重置晶体管RST1的栅极供给比电压VDD高的电压VRST1H即可。
电容扩张信号供给部307d是由pMOS晶体管Tr11及nMOS晶体管Tr12构成的CMOS电路。电容扩张信号供给部307d基于电容扩张控制部306d的输出信号，将电压VDD和接地电压(GND)中的某一个电压作为电容扩张信号而向电容扩张晶体管FDS的栅极供给。如上述那样，电容扩张控制部306d为单独像素控制部306的一部分，电容扩张信号供给部307d为像素驱动部307的一部分。
传输信号供给部307a具有缓冲器340、电阻R1及电阻R2。通过传输控制部306a对缓冲器340供给传输控制信号。传输控制部306a将规定的高电平的电压(例如电压VDD)和低电平的电压(例如第1半导体衬底7的衬底电压即接地电压)中的某一个作为传输控制信号向缓冲器340输出。缓冲器340在传输控制信号为高电平的电压的情况下输出从像素30内的单独电源部341供给的电压V1，在为低电平的电压的情况下输出第1半导体衬底7的衬底电压即接地电压。电压V1为比第1半导体衬底7的衬底电压高的电压。在本实施方式中，第1半导体衬底7的衬底电压为接地电压。因此，电压V1是比接地电压高的正电压。
缓冲器340的输出端子经由电阻R2而与传输晶体管Tx的栅极连接。在电阻R2与传输晶体管Tx之间经由电阻R1而由电源部94供给电压Vneg。也就是说，当从传输晶体管Tx观察时，栅电极前方的布线分支成两条，在一条上经由电阻R1而连接有电源部94，在另一条上经由电阻R2而连接有缓冲器340。
在缓冲器340输出电压V1时，对传输晶体管Tx的栅极施加有通过下式(1)确定的电压Vg1。此外，在下式(1)中，r1为电阻R1的电阻值，r2为电阻R2的电阻值。
Vg1＝(Vneg×r2+V1×r1)/(r1+r2)…(1)
例如若设Vneg等于-2V、V1等于8V、r1等于r2，则电压Vg1成为3V。也就是说在缓冲器340输出电压V1时，对传输晶体管Tx的栅极施加3V的正电压，传输晶体管Tx成为导通状态。换言之，在传输控制信号为高电平的电压的情况下，传输晶体管Tx将由光电二极管31生成的电荷向浮置扩散单元FD传输。
另一方面，在缓冲器340输出接地电压时，对传输晶体管Tx的栅极施加有通过下式(2)确定的电压Vg2。
Vg2＝(Vneg×r2)/(r1+r2)…(2)
例如若设Vneg等于-2V、r1等于r2，则电压Vg2成为-1V。也就是说在缓冲器340输出第1半导体衬底7的衬底电压即接地电压时，对传输晶体管Tx的栅极施加比第1半导体衬底7的衬底电压低的-1V的负电压，传输晶体管Tx成为截止状态。换言之，在传输控制信号为低电平的电压的情况下，传输晶体管Tx不将由光电二极管31生成的电荷向浮置扩散单元FD传输。
如以上那样构成的传输信号供给部307a基于传输控制部306a的输出信号，将正电压和比第1半导体衬底7的衬底电压低的电压(在本实施方式中为负电压)中的某一个电压作为传输信号向传输晶体管Tx的栅极供给。如上所述，传输控制部306a为单独像素控制部306的一部分，传输信号供给部307a为像素驱动部307的一部分。此外，对传输晶体管Tx的栅极施加比第1半导体衬底7的衬底电压低的电压是为了避免在传输晶体管Tx截止时从光电二极管31向浮置扩散单元FD传输电荷。
第2重置信号供给部307c具有缓冲器350、电阻R3及电阻R4。第2重置信号供给部307c基于第2重置控制部306c的输出信号，将正电压和比第1半导体衬底7的衬底电压低的电压(在本实施方式中为负电压)中的某一个电压作为第2重置信号向第2重置晶体管RST2的栅极供给。第2重置信号供给部307c的结构与传输信号供给部307a相同，因此省略说明。如上所述，第2重置控制部306c为单独像素控制部306的一部分，第2重置信号供给部307c为像素驱动部307的一部分。
接下来，说明图3及图4所示的各部分向半导体衬底的布局。在第1半导体衬底7上配置有图3及图4所示的各部分中的模拟电路部301、传输驱动部307a和单独电源部341(图4)。在第2半导体衬底8上配置有图3及图4所示的各部分中的除此以外的各部分。
像这样布局是为了尽可能增大光电二极管31。在本实施方式中，将像素30所具有的各部分尽可能地配置在第2半导体衬底8上，因此能够增大光电二极管31的面积，能够期待提高入射光的利用效率和提高饱和电子数。
图5是表示使用了摄像元件3的拍摄时序的时间图。摄像元件3能够选择性地执行多重曝光和相关多重采样。首先，使用图5的(a)来说明多重曝光控制。
图5的(a)是进行按每个像素30的多重曝光的情况下的时间图。图5的(a)的横轴是时间，时间朝向右方推进。图5的(a)的写有“Dark”的四边形示出A/D转换部302进行像素重置信号的采样的定时。图5的(a)的写有“Sig”的四边形示出A/D转换部302进行像素信号的采样的定时。图5的(a)的写有“Out”的四边形示出将像素值保持部304存储的数字值(光电转换结果)经由信号线340向周边电路输出的定时。在图5的(a)中，根据入射光量的多少将像素30分类成像素30a～像素30d这四个而进行多重曝光。
在曝光期间T1的开始时刻t0重置光电二极管31及浮置扩散单元FD的动作对所有的像素30都是相同的。然后，在入射光量极少的像素30a中，在时刻t3，重置浮置扩散单元FD，进行像素重置信号的采样。时刻t3是从曝光期间T1的结束时刻t4减去了浮置扩散单元FD的重置和像素重置信号的采样所需的时间而得到的时刻。在曝光期间T1的结束时刻t4，将在时刻t0～t4生成的蓄存在光电二极管31中的电荷向浮置扩散单元FD传输，进行像素信号的采样。然后，在时刻t5，向像素值保持部304存储光电转换结果。
在入射光量稍少的像素30b中，将从外部指定的曝光期间T1等分成期间T2和期间T3这两个期间，进行两次上述的动作。具体地说，在时刻t1和时刻t3，重置浮置扩散单元FD，进行像素重置信号的采样。时刻t1是从期间T2的结束时刻t2减去了浮置扩散单元FD的重置和像素重置信号的采样所需的时间而得到的时刻。然后，在时刻t2，将蓄存在光电二极管31中的电荷向浮置扩散单元FD传输，进行像素信号的采样。时刻t3～t5的动作与像素30a的情况相同。
在入射光量稍多的像素30c中，将从外部指定的曝光期间T1四等分，进行四次上述的动作。在入射光量极多的像素30d中，将从外部指定的曝光期间T1八等分，进行八次上述的动作。
如以上那样，根据多重曝光控制，能够在入射光量多的像素30和入射光量少的像素30中使曝光时间单独地变化而进行拍摄。在通常的拍摄中即使是在入射光量多到浮置扩散单元FD饱和的情况下，通过将曝光时间划分得细而重复进行拍摄，也能够使动态范围扩大。
接下来，使用图5的(b)来说明相关多重采样控制。图5的(b)是按每个像素30进行相关多重采样控制的情况下的时间图。图5的(b)的横轴是时间，时间朝向右方推进。图5的(b)的写有“Dark”的四边形示出A/D转换部302进行像素重置信号的采样的定时。图5的(b)的写有“Sig”的四边形示出A/D转换部302进行像素信号的采样的定时。图5的(b)的写有“Out”的四边形示出A/D转换部302朝向采样部303输出采样结果的定时。在图5的(b)中，根据入射光量的多少将像素30分类成像素30a～像素30d这四个而进行相关多重采样。
像素30a的曝光时间最长，像素30d的曝光时间最短。在相关多重采样控制中，越是曝光时间长的像素30则越是在较早的定时重置浮置扩散单元FD。越是曝光时间长的像素30则越是在重置浮置扩散单元FD之后到对像素信号进行采样为止之间空出有时间。在该期间对像素重置信号进行重复采样。
例如在图5的(b)中，像素30a的曝光时间最长。在比像素30a的曝光时间T4的结束时刻t6靠前期间T5的时刻t7重置浮置扩散单元FD。其结果为，在时刻t6之前对像素重置信号进行四次采样。在曝光时间T4结束后且下一曝光时间T6结束之前的期间，本次对像素信号重复进行采样。
曝光时间长意味着入射光量少，意味着像素信号中的放大晶体管AMI、选择晶体管SEL及A/D转换部302的噪声的影响大。也就是说越是上述的噪声的影响大的像素30，则越是以更多的次数对像素重置信号和像素信号进行采样，能够以更高的感光度进行拍摄。
摄像元件3针对各个像素30并行地执行以上的动作。即，各个像素30并行地进行从基于光电二极管31的光电转换到数字值向像素值保持部304的存储为止的动作。从像素值保持部304读出拍摄结果是按每个像素30依次进行的。
如以上那样，本实施方式的摄像元件3能够按每个像素控制曝光时间。为了按每个像素控制曝光时间而必须按每次像素控制传输晶体管Tx的导通截止的定时。即，必须按每个像素控制向传输晶体管Tx的栅极供给的电压(在本实施方式中为基于电压V1及电压Vneg的电压Vg1及电压Vg2)。也就是说，必须按每个像素设置供给电压Vneg的第1电源部、和供给电压V1的第2电源部。第1半导体衬底7处理的电压与电压Vneg和电压V1不同，因此若将第1电源部及第2电源部设于像素30内，则第1电源部及第2电源部会占据大幅的面积。尤其是由于第1电源部处理比衬底电压低的电压Vneg，所以为了避免相对于衬底而成为正偏压，需要三阱(triple well)构造。因此，第1电源部需要特别大的面积。其结果为，光电二极管31占据像素30的面积会大幅减小。也就是说，光电二极管31的开口率会大幅降低，而难以将摄像元件微细化。在本实施方式中，通过将作为第1电源部的电源部94作为所有像素中共通的电源而设在像素的外部，能够不在第1半导体衬底7的光电二极管31附近单独地设置第1电源部及第2电源部地(不使光电二极管31的开口率降低地)按每个像素控制曝光时间。另外，能够将摄像元件微细化。
根据上述的实施方式，得到如下的作用效果。
(1)摄像元件3具有供给负电压的电源部94和多个像素30。多个像素30分别具有：对入射光进行光电转换的光电二极管31；蓄存通过光电二极管31而光电转换得到的电荷的浮置扩散单元FD；基于传输信号将通过光电二极管31而光电转换得到的电荷向浮置扩散单元FD传输的传输晶体管Tx；供给正电压的单独电源部341；和基于由电源部94供给的负电压及由单独电源部341供给的正电压而将比接地电压低的第1电压及比接地电压高的第2电压中的某一个作为传输信号向传输晶体管Tx供给的传输信号供给部307a。由于这样构成，所以能够不对各像素30设置供给负电压的电源地进行按每个像素的并行读出。
(2)在第1半导体衬底7上设有光电二极管31、传输晶体管Tx、浮置扩散单元FD、传输信号供给部307a和单独电源部341。在第2半导体衬底8上设有A/D转换部302和采样部303。像这样，将处理负电源的电路设于第2半导体衬底8而使其不存在于第1半导体衬底7，因此无需在第1半导体衬底7上设置用于处理负电源的扩散层等，能够提高光电二极管31的开口率。
(3)在传输信号供给部307a中输入有由接地电压和正电压构成的传输控制信号。传输信号供给部307a将传输控制信号转换成由负电压和正电压构成的传输信号而输出。由于这样构成，所以能够不导入用于处理负电压的特殊电路元件地供给包含负电压的传输信号。
(4)多个像素30分别具有将一端与电源部94连接且将另一端与传输晶体管Tx连接的电阻R1、和从一端输入传输信号且将另一端与传输晶体管Tx连接的电阻R2。由于这样构成，所以能够通过基于电阻R1和电阻R2的电阻值组合的电位分割电路而容易地控制向传输晶体管Tx供给的电压的大小。
(第2实施方式)
第2实施方式的摄像元件3与第1实施方式的摄像元件3不同，不具有第2半导体衬底8，仅具有一张半导体衬底70。以下，关于第2实施方式的摄像元件3，以与第1实施方式的摄像元件3的差异为中心来进行说明。此外，关于与第1实施方式相同的部位，标注与第1实施方式相同的附图标记，并省略说明。
图6是摄像元件3的剖视图。此外在图6中，仅示出摄像元件3整体中的一部分的截面。摄像元件3为所谓背面照射型的摄像元件。摄像元件3对来自纸面上方的入射光进行光电转换。
摄像元件3具有多个像素30。一个像素30包含图6中图示的微透镜74及彩色滤光片73。除此以外在像素30中还包含图4中图示的模拟电路部301、A/D转换部302、采样部303、像素值保持部304、运算部305、单独像素控制部306及像素驱动部307。这些区域设于区域710。此外，附图标记720为布线层。
图7是示意地表示摄像元件3的结构的框图。在半导体衬底70上设有呈二维状排列的多个像素30。此外在图7中，仅图示设于半导体衬底70的多个像素30中的三行三列共九个像素30。
半导体衬底70具有向各个像素30供给第1电压即电压Vneg的作为第1电压源的电源部94。电压Vneg是比第1半导体衬底7的衬底电压低的电压。在本实施方式中，第1半导体衬底7的衬底电压为接地电压。因此，电压Vneg是比接地电压低的负电压。电源部94不是相对于各个像素30单独地设置，而是相对于多个像素30共通地设有一个。
多个像素30分别具有供给规定的电压V1的单独电源部341。单独电源部341按每个像素30设置。单独电源部341供给的电压V1是比第1半导体衬底7的衬底电压高的电压。在本实施方式中，第1半导体衬底7的衬底电压为接地电压。因此，电压V1是比接地电压高的正电压。
根据上述的实施方式，除在第1实施方式中说明了的作用效果以外，还得到如下的作用效果。
(5)在单一的半导体衬底70上设置了构成像素30的所有部位。由于这样构成，所以能够降低摄像元件3的制造成本。另外，能够省略将多个半导体衬底重合的工序，从而能够简化制造工序。
如下那样的变形也在本发明的范围内，也能够将变形例中的一个或多个与上述的实施方式组合。
(变形例1)
也可以在电源部94与多个像素30之间设置将电源部94与多个像素30之间的电连接接通断开的开关。当断开该开关时，从多个像素30朝向电源部94的电流被切断。通过设置该开关，在不进行拍摄动作的情况下，在电源部94与传输信号供给部307a之间不会有电流流动，而能够减少消耗电力。此外，若对所有的像素30在相同的定时接通断开与电源部94之间的电连接，则只要在电源部94的近前仅设置一个开关即可。另外，电源部94也可以内置上述的开关。
(变形例2)
在上述的各实施方式中，也可以代替电阻R1而配置电容器、线圈等。从缓冲器340输出的信号是具有固定频率的信号，能够将电容器、线圈等任意的阻抗组合来构成电位分割电路。
(变形例3)
在第1实施方式中，也可以使电阻R1为将第1半导体衬底7和第2半导体衬底连接的硅贯穿电极。通过这样构成，容易使电阻R1的电阻值成为所期望的值。
在上述中，说明了各种实施方式及变形例，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内能够想到的其他方式也包含在本发明的范围内。
上述的实施方式及变形例也包含以下那样的摄像元件及电子相机中。
(1)一种摄像元件，具有供给第1电压的第1电压源和被供给上述第1电压的多个像素，上述像素具有：对入射光进行光电转换的光电转换部；被传输通过上述光电转换部而光电转换得到的电荷并对其进行蓄存的蓄存部；从上述光电转换部将上述电荷向上述蓄存部传输的传输部；供给第2电压的第2电压源；和将基于由上述第1电压源产生的上述第1电压及由上述第2电压源产生的上述第2电压中的某一个电压得到的传输信号向上述传输部供给的供给部。
(2)在(1)那样的摄像元件中，上述供给部具有配置在上述第1电压源与上述传输部之间的第1电阻、和配置在上述第2电压源与上述传输部之间的第2电阻。
(3)在(2)那样的摄像元件中，上述摄像元件被施加衬底电压，上述第1电压源供给比上述衬底电压低的电压，上述第2电压源供给比上述衬底电压高的电压。
(4)在(3)那样的摄像元件中，上述传输部使上述光电转换部与上述蓄存部之间电导通而将由上述光电转换部生成的电荷向上述蓄存部传输，上述供给部将用于使上述光电转换部与上述蓄存部之间电导通或非导通的传输信号向上述传输部供给。
(5)在(3)或(4)那样的摄像元件中，具有：设有上述多个像素的第1半导体衬底、和按上述多个像素的每一个设有A/D转换部的第2半导体衬底，该A/D转换部输出基于蓄存在上述蓄存部中的电荷的量的数字信号。
(6)在(5)那样的摄像元件中，上述第1电压源设于上述第2半导体衬底，上述第1电阻至少包含将上述第1半导体衬底和上述第2半导体衬底连接的电极。
(7)在(3)～(5)那样的摄像元件中，上述供给部具有配置在上述第1电压源与上述传输部之间的电容。
(8)在(3)～(7)那样的摄像元件中，多个上述供给部中的一部分的上述供给部使在第1期间上述光电转换部生成的电荷向上述蓄存部传输，另一部分的上述供给部使在长度与上述第1期间不同的第2期间上述光电转换部生成的电荷向上述蓄存部传输。
(9)在(3)～(8)那样的摄像元件中，上述光电转换部为嵌入式光电二极管，上述传输部在上述传输信号为基于由上述第1电压源供给的电压的第1电压时将通过上述光电转换部而光电转换得到的电荷向上述蓄存部传输，在上述传输信号为基于由第1电压源供给的电压的第2电压时不将通过上述光电转换部而光电转换得到的电荷向上述蓄存部传输。
(10)在(3)～(9)那样的摄像元件中，在上述供给部中输入有上述衬底电压以上的第3电压和上述衬底电压以上且比上述第3电压高的第4电压中的某一个，上述供给部在输入了上述第3电压时输出作为上述第1电压的上述传输信号，在输入了上述第4电压时供给作为上述第2电压的上述传输信号。
(11)在(1)～(10)那样的摄像元件中，上述多个像素分别具有使上述供给部与上述第1电压源之间电导通或非导通的切换部。
(12)一种电子相机，具有(1)～(11)那样的摄像元件。
另外，上述的实施方式及变形例也包含以下那样的摄像元件。
(1)一种摄像元件，具有供给负电压的负电压电源部、和多个像素，该多个像素分别具有：对入射光进行光电转换的光电转换部；蓄存通过上述光电转换部而光电转换得到的电荷的蓄存部；基于传输信号将通过上述光电转换部而光电转换得到的电荷向上述蓄存部传输的传输部；供给正电压的正电压电源部；和基于由上述负电压电源部供给的负电压及由上述正电压电源部供给的正电压而将比接地电压低的第1电压及比接地电压高的第2电压中的某一个作为上述传输信号向上述传输部供给的传输信号供给部。
(2)在(1)那样的摄像元件中，具有：设有上述多个像素的第1半导体衬底、和按上述多个像素的每一个设有A/D转换部的第2半导体衬底，该A/D转换部输出基于蓄存在上述蓄存部中的电荷的量的数字信号。
(3)在(2)那样的摄像元件中，上述传输信号供给部具有：将一端与上述负电压电源部连接且将另一端与上述传输部连接的第1电阻、和从一端输入上述传输信号且将另一端与上述传输部连接的第2电阻。
(4)在(3)那样的摄像元件中，上述负电压电源部设于上述第2半导体衬底，上述第1电阻至少包含将上述第1半导体衬底和上述第2半导体衬底连接的电极。
(5)在(1)或(2)那样的摄像元件中，上述传输信号供给部具有将一端与上述负电压电源部连接、将另一端与上述传输部连接的电容。
(6)在(1)～(5)那样的摄像元件中，多个上述传输信号供给部中的一部分的上述传输信号供给部使在第1期间上述光电转换部生成的电荷向上述蓄存部传输，另一部分的上述传输信号供给部使在长度与上述第1期间不同的第2期间上述光电转换部生成的电荷向上述蓄存部传输。
(7)在(1)～(6)那样的摄像元件中，上述光电转换部为嵌入式光电二极管，上述传输部在上述传输信号为上述第1电压时将通过上述光电转换部而光电转换得到的电荷向上述蓄存部传输，在上述传输信号为上述第2电压时不将通过上述光电转换部而光电转换得到的电荷向上述蓄存部传输。
(8)在(1)～(7)那样的摄像元件中，在上述传输信号供给部中作为驱动信号而输入有接地电压以上的第3电压和接地电压以上且比上述第3电压高的第4电压中的某一个，上述传输信号供给部在上述驱动信号为上述第3电压时输出作为上述第1电压的上述传输信号，在上述驱动信号为上述第4电压时输出作为上述第2电压的上述传输信号。
(9)在(1)～(8)那样的摄像元件中，上述多个像素分别具有将上述传输信号供给部与上述负电压电源部之间的电连接接通断开的切换部。
下面的作为优先权基础的申请的公开内容作为引用文而组入于此。
日本国专利申请2015年第195283号(2015年9月30日提出申请)
附图标记说明
3…摄像元件、7…第1半导体衬底、8…第2半导体衬底、30…像素、31…光电二极管、70…半导体衬底、301…模拟电路图、302…A/D转换部、303…采样部、306…单独像素控制部、307…像素驱动部。

Claims (48)

1.一种摄像元件，其特征在于，具有：
第1光电转换部，其将光转换为电荷；
第2光电转换部，其是将光转换为电荷的光电转换部，且在第1方向上与所述第1光电转换部排列配置；
第3光电转换部，其是将光转换为电荷的光电转换部，且在与所述第1方向交叉的第2方向上与所述第1光电转换部排列配置；
第1传输部，其传输由所述第1光电转换部转换得到的电荷；
第2传输部，其传输由所述第2光电转换部转换得到的电荷；
第3传输部，其传输由所述第3光电转换部转换得到的电荷；
第1传输信号供给部，其用于控制所述第1传输部；
第2传输信号供给部，其用于控制所述第2传输部；和
第3传输信号供给部，其用于控制所述第3传输部，
所述第1传输部、所述第2传输部及所述第3传输部配置于第1半导体衬底，
所述第1传输信号供给部将具有比所述第1半导体衬底的接地电压低的电压的第1传输信号向所述第1传输部供给，
所述第2传输信号供给部将具有比所述第1半导体衬底的接地电压低的电压的第2传输信号向所述第2传输部供给，
所述第3传输信号供给部将具有比所述第1半导体衬底的接地电压低的电压的第3传输信号向所述第3传输部供给。
2.如权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
具备控制部，所述控制部以使从所述第1传输信号供给部输出所述第1传输信号的定时与从所述第2传输信号供给部输出所述第2传输信号的定时成为不同定时的方式进行控制。
3.如权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述控制部以使从所述第1传输信号供给部输出所述第1传输信号的定时与从所述第3传输信号供给部输出所述第3传输信号的定时成为不同定时的方式进行控制。
4.如权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1传输信号供给部将具有比所述第1传输信号的电压高的电压的第4传输信号向所述第1传输部供给，
所述第2传输信号供给部将具有比所述第2传输信号的电压高的电压的第5传输信号向所述第2传输部供给，
所述控制部以使从所述第1传输信号供给部输出所述第4传输信号的定时与从所述第2传输信号供给部输出所述第5传输信号的定时成为不同定时的方式进行控制。
5.如权利要求4所述的摄像元件，其特征在于，
所述第3传输信号供给部将具有比所述第3传输信号的电压高的电压的第6传输信号向所述第3传输部供给，
所述控制部以使从所述第1传输信号供给部输出所述第4传输信号的定时与从所述第3传输信号供给部输出所述第6传输信号的定时成为不同定时的方式进行控制。
6.如权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1传输信号供给部将具有比所述第1传输信号的电压高的电压的第4传输信号向所述第1传输部供给，
所述第2传输信号供给部将具有比所述第2传输信号的电压高的电压的第5传输信号向所述第2传输部供给，
所述第3传输信号供给部将具有比所述第3传输信号的电压高的电压的第6传输信号向所述第3传输部供给。
7.如权利要求6所述的摄像元件，其特征在于，
具备控制部，所述控制部以使从所述第1传输信号供给部输出所述第4传输信号的定时与从所述第2传输信号供给部输出所述第5传输信号的定时成为不同定时的方式进行控制。
8.如权利要求7所述的摄像元件，其特征在于，
所述控制部以使从所述第1传输信号供给部输出所述第4传输信号的定时与从所述第3传输信号供给部输出所述第6传输信号的定时成为不同定时的方式进行控制。
9.如权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
具备电源部，所述电源部将比所述第1半导体衬底的接地电压低的电压向所述第1传输信号供给部供给。
10.如权利要求9所述的摄像元件，其特征在于，
所述电源部将比所述第1半导体衬底的接地电压低的电压向所述第2传输信号供给部供给。
11.如权利要求10所述的摄像元件，其特征在于，
所述电源部将比所述第1半导体衬底的接地电压低的电压向所述第3传输信号供给部供给。
12.如权利要求9所述的摄像元件，其特征在于，
所述电源部配置于所述第1半导体衬底。
13.如权利要求9所述的摄像元件，其特征在于，
所述电源部配置于与所述第1半导体衬底不同的半导体衬底。
14.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，具备：
第1浮置扩散单元，其被传输由所述第1光电转换部转换得到的电荷；
第2浮置扩散单元，其被传输由所述第2光电转换部转换得到的电荷；
第3浮置扩散单元，其被传输由所述第3光电转换部转换得到的电荷；
第1重置部，其将所述第1浮置扩散单元的电位重置；
第2重置部，其将所述第2浮置扩散单元的电位重置；
第3重置部，其将所述第3浮置扩散单元的电位重置；
第1重置信号供给部，其将用于控制所述第1重置部的第1重置信号向所述第1重置部供给；
第2重置信号供给部，其将用于控制所述第2重置部的第2重置信号向所述第2重置部供给；以及
第3重置信号供给部，其将用于控制所述第3重置部的第3重置信号向所述第3重置部供给。
15.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，具备：
第1浮置扩散单元，其被传输由所述第1光电转换部转换得到的电荷；
第2浮置扩散单元，其被传输由所述第2光电转换部转换得到的电荷；
第3浮置扩散单元，其被传输由所述第3光电转换部转换得到的电荷；
第1晶体管，其将所述第1浮置扩散单元与第1电容电连接；
第2晶体管，其将所述第2浮置扩散单元与第2电容电连接；
第3晶体管，其将所述第3浮置扩散单元与第3电容电连接；
第1电容扩张信号供给部，其将用于控制所述第1晶体管的第1电容扩张信号向所述第1晶体管供给；
第2电容扩张信号供给部，其将用于控制所述第2晶体管的第2电容扩张信号向所述第2晶体管供给；和
第3电容扩张信号供给部，其将用于控制所述第3晶体管的第3电容扩张信号向所述第3晶体管供给。
16.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，
所述第2光电转换部在所述第1方向上配置在所述第1光电转换部的相邻位置。
17.如权利要求16所述的摄像元件，其特征在于，
所述第3光电转换部在所述第2方向上配置在所述第1光电转换部的相邻位置。
18.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，
所述第3光电转换部在所述第2方向上配置在所述第1光电转换部的相邻位置。
19.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1传输信号供给部、所述第2传输信号供给部及所述第3传输信号供给部配置于与所述第1半导体衬底一起层叠的第2半导体衬底。
20.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，具备：
第1转换部，其将基于由所述第1光电转换部转换得到的电荷形成的第1信号转换为数字信号；
第2转换部，其将基于由所述第2光电转换部转换得到的电荷形成的第2信号转换为数字信号；和
第3转换部，其将基于由所述第3光电转换部转换得到的电荷形成的第3信号转换为数字信号。
21.如权利要求20所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1转换部、所述第2转换部及所述第3转换部配置于与所述第1半导体衬底一起层叠的第2半导体衬底。
22.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，具备：
第1相加处理部，其对基于由所述第1光电转换部转换得到的电荷形成的第1信号进行相加处理；
第2相加处理部，其对基于由所述第2光电转换部转换得到的电荷形成的第2信号进行相加处理；和
第3相加处理部，其对基于由所述第3光电转换部转换得到的电荷形成的第3信号进行相加处理。
23.如权利要求22所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1相加处理部、所述第2相加处理部及所述第3相加处理部配置于与所述第1半导体衬底一起层叠的第2半导体衬底。
24.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，具备：
第1运算部，其运算所述第1光电转换部的曝光时间；
第2运算部，其运算所述第2光电转换部的曝光时间；和
第3运算部，其运算所述第3光电转换部的曝光时间。
25.如权利要求24所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1传输信号供给部基于由所述第1运算部运算出的曝光时间向所述第1传输部供给所述第1传输信号，
所述第2传输信号供给部基于由所述第2运算部运算出的曝光时间向所述第2传输部供给所述第2传输信号，
所述第3传输信号供给部基于由所述第3运算部运算出的曝光时间向所述第3传输部供给所述第3传输信号。
26.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，具备：
第1重置晶体管，其将所述第1光电转换部的电位重置；
第2重置晶体管，其将所述第2光电转换部的电位重置；和
第3重置晶体管，其将所述第3光电转换部的电位重置。
27.如权利要求26所述的摄像元件，其特征在于，具备：
第1控制信号供给部，其将用于控制所述第1重置晶体管的第1控制信号向所述第1重置晶体管供给；
第2控制信号供给部，其将用于控制所述第2重置晶体管的第2控制信号向所述第2重置晶体管供给；和
第3控制信号供给部，其将用于控制所述第3重置晶体管的第3控制信号向所述第3重置晶体管供给。
28.如权利要求27所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1控制信号供给部将具有比所述第1半导体衬底的接地电压低的电压的所述第1控制信号向所述第1重置晶体管供给，
所述第2控制信号供给部将具有比所述第1半导体衬底的接地电压低的电压的所述第2控制信号向所述第2重置晶体管供给，
所述第3控制信号供给部将具有比所述第1半导体衬底的接地电压低的电压的所述第3控制信号向所述第3重置晶体管供给。
29.如权利要求28所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1控制信号供给部将具有比所述第1控制信号高的电压的第4控制信号向所述第1重置晶体管供给，
所述第2控制信号供给部将具有比所述第2控制信号高的电压的第5控制信号向所述第2重置晶体管供给，
所述第3控制信号供给部将具有比所述第3控制信号高的电压的第6控制信号向所述第3重置晶体管供给。
30.如权利要求1至13中任一项所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1传输信号供给部、所述第2传输信号供给部及所述第3传输信号供给部分别具有缓冲电路和多个电阻元件。
31.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求1至13中任一项所述的摄像元件。
32.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求14所述的摄像元件。
33.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求15所述的摄像元件。
34.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求16所述的摄像元件。
35.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求17所述的摄像元件。
36.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求18所述的摄像元件。
37.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求19所述的摄像元件。
38.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求20所述的摄像元件。
39.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求21所述的摄像元件。
40.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求22所述的摄像元件。
41.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求23所述的摄像元件。
42.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求24所述的摄像元件。
43.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求25所述的摄像元件。
44.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求26所述的摄像元件。
45.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求27所述的摄像元件。
46.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求28所述的摄像元件。
47.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求29所述的摄像元件。
48.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求30所述的摄像元件。
CN202110348058.5A 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及电子相机 Active CN113099140B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015195283 2015-09-30
JP2015-195283 2015-09-30
CN201680057179.1A CN108141555B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及电子相机
PCT/JP2016/078523 WO2017057398A1 (ja) 2015-09-30 2016-09-27 撮像素子および電子カメラ

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680057179.1A Division CN108141555B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及电子相机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113099140A CN113099140A (zh) 2021-07-09
CN113099140B true CN113099140B (zh) 2024-12-06

Family

ID=58427646

Family Applications (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110347236.2A Active CN113099139B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及电子相机
CN202110348106.0A Active CN113099141B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件
CN201680057179.1A Active CN108141555B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及电子相机
CN202411152726.7A Pending CN119052666A (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及摄像装置
CN202110348058.5A Active CN113099140B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及电子相机

Family Applications Before (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110347236.2A Active CN113099139B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及电子相机
CN202110348106.0A Active CN113099141B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件
CN201680057179.1A Active CN108141555B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及电子相机
CN202411152726.7A Pending CN119052666A (zh) 2015-09-30 2016-09-27 摄像元件及摄像装置

Country Status (7)

Country Link
US (5) US10455173B2 (zh)
EP (1) EP3358831B1 (zh)
JP (4) JP6635123B2 (zh)
KR (5) KR102114629B1 (zh)
CN (5) CN113099139B (zh)
TW (3) TWI767382B (zh)
WO (1) WO2017057398A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113099139B (zh) * 2015-09-30 2024-06-21 株式会社尼康 摄像元件及电子相机

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013033852A (ja) * 2011-08-02 2013-02-14 Panasonic Corp 撮像装置

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1492334B1 (en) * 2002-04-04 2011-08-17 Sony Corporation Solid-state image pickup device
JP3585898B2 (ja) 2002-04-22 2004-11-04 株式会社日立製作所 Ｃｃｄ型固体撮像素子を用いたカメラ
JP2006121151A (ja) 2004-10-19 2006-05-11 Sony Corp 信号処理方法および信号処理装置並びに物理情報取得装置
JP2006180111A (ja) 2004-12-21 2006-07-06 Fuji Photo Film Co Ltd 撮像装置
JP4459064B2 (ja) * 2005-01-14 2010-04-28 キヤノン株式会社 固体撮像装置、その制御方法及びカメラ
JP4621048B2 (ja) * 2005-03-25 2011-01-26 富士通セミコンダクター株式会社 固体撮像素子
JP4620544B2 (ja) * 2005-08-10 2011-01-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
US7829832B2 (en) * 2005-08-30 2010-11-09 Aptina Imaging Corporation Method for operating a pixel cell using multiple pulses to a transistor transfer gate
US7812301B2 (en) * 2005-10-28 2010-10-12 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of driving solid-state imaging device and imaging apparatus
JP4862473B2 (ja) 2005-10-28 2012-01-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
CN101079967B (zh) * 2006-02-24 2013-07-10 索尼株式会社 固态成像装置及其制造方法、以及摄像机
JP4992446B2 (ja) 2006-02-24 2012-08-08 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその製造方法、並びにカメラ
KR100889483B1 (ko) 2006-10-20 2009-03-19 한국전자통신연구원 저전압 동작 특성 향상을 위한 이미지 센서
JP5266884B2 (ja) 2008-05-30 2013-08-21 ソニー株式会社 固体撮像装置、撮像装置、画素駆動方法
JP5262512B2 (ja) * 2008-09-25 2013-08-14 ソニー株式会社 撮像素子およびその制御方法並びにカメラ
JP5359315B2 (ja) * 2009-01-28 2013-12-04 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
JP5478905B2 (ja) * 2009-01-30 2014-04-23 キヤノン株式会社 固体撮像装置
US20100232318A1 (en) * 2009-03-10 2010-09-16 Qualcomm Incorporated Random access channel (rach) optimization for a self-organizing network (son)
JP4941490B2 (ja) 2009-03-24 2012-05-30 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
JP5251736B2 (ja) 2009-06-05 2013-07-31 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子機器
JP5570377B2 (ja) 2010-09-30 2014-08-13 キヤノン株式会社 固体撮像装置
US20120120300A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-17 Tiejun Dai Image Sensor with Two Transfer Gate Off Voltage Lines
JP5637384B2 (ja) * 2010-12-15 2014-12-10 ソニー株式会社 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器
JP5448207B2 (ja) * 2011-12-13 2014-03-19 国立大学法人東北大学 固体撮像装置
JP5448208B2 (ja) * 2011-12-13 2014-03-19 国立大学法人東北大学 固体撮像装置
JP6052511B2 (ja) * 2011-12-16 2016-12-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置及び撮像装置
WO2013157423A1 (ja) * 2012-04-19 2013-10-24 国立大学法人東北大学 固体撮像装置
KR20140047494A (ko) * 2012-10-12 2014-04-22 삼성전자주식회사 서브픽셀, 이를 포함하는 이미지 센서, 및 이미지 센싱 시스템
KR102125673B1 (ko) * 2012-10-19 2020-06-23 가부시키가이샤 니콘 고체 촬상 소자
CN104737290B (zh) * 2012-10-26 2017-09-19 奥林巴斯株式会社 固体摄像装置、摄像装置以及信号读出方法
US8969774B2 (en) * 2012-12-27 2015-03-03 Omnivision Technologies, Inc. Conversion circuitry for reducing pixel array readout time
KR102007277B1 (ko) * 2013-03-11 2019-08-05 삼성전자주식회사 3차원 이미지 센서의 거리 픽셀 및 이를 포함하는 3차원 이미지 센서
JP5874670B2 (ja) * 2013-03-28 2016-03-02 ソニー株式会社 撮像装置および撮像表示システム
KR102102702B1 (ko) * 2013-06-19 2020-04-21 삼성전자주식회사 이미지 센서의 단위 픽셀 및 이를 포함하는 이미지 센서
KR20150068219A (ko) * 2013-12-11 2015-06-19 삼성전자주식회사 이미지 센서, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 이미지 처리 시스템
JP6494263B2 (ja) * 2014-02-19 2019-04-03 キヤノン株式会社 撮像素子及び電子機器
JP6094511B2 (ja) * 2014-02-25 2017-03-15 ソニー株式会社 撮像素子および撮像装置
JP6171997B2 (ja) * 2014-03-14 2017-08-02 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその駆動方法、並びに電子機器
JP6480768B2 (ja) * 2015-03-17 2019-03-13 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
WO2017057396A1 (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社ニコン 撮像素子および電子カメラ
CN113099139B (zh) * 2015-09-30 2024-06-21 株式会社尼康 摄像元件及电子相机
CN107888807B (zh) * 2016-09-29 2020-07-24 普里露尼库斯股份有限公司 固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备
KR20210156467A (ko) * 2020-06-18 2021-12-27 삼성전자주식회사 이미지 센서

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013033852A (ja) * 2011-08-02 2013-02-14 Panasonic Corp 撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108141555A (zh) 2018-06-08
TW201721848A (zh) 2017-06-16
EP3358831B1 (en) 2023-12-20
TWI704684B (zh) 2020-09-11
KR102114629B1 (ko) 2020-05-25
US20240377628A1 (en) 2024-11-14
CN119052666A (zh) 2024-11-29
KR102654993B1 (ko) 2024-04-04
US20200014870A1 (en) 2020-01-09
KR20210152031A (ko) 2021-12-14
TW202111935A (zh) 2021-03-16
KR20200057796A (ko) 2020-05-26
KR20220124830A (ko) 2022-09-14
KR20180044956A (ko) 2018-05-03
JP6977758B2 (ja) 2021-12-08
US11044430B2 (en) 2021-06-22
TWI712163B (zh) 2020-12-01
US20230011109A1 (en) 2023-01-12
CN108141555B (zh) 2021-04-20
EP3358831A4 (en) 2019-05-08
JP2021177669A (ja) 2021-11-11
JP2023072018A (ja) 2023-05-23
JP7248061B2 (ja) 2023-03-29
EP3358831A1 (en) 2018-08-08
US11539904B2 (en) 2022-12-27
KR102548551B1 (ko) 2023-06-28
JP6635123B2 (ja) 2020-01-22
TW201921658A (zh) 2019-06-01
KR102444980B1 (ko) 2022-09-19
US20180278873A1 (en) 2018-09-27
KR20230098371A (ko) 2023-07-03
TWI767382B (zh) 2022-06-11
JPWO2017057398A1 (ja) 2018-07-12
WO2017057398A1 (ja) 2017-04-06
US20210243396A1 (en) 2021-08-05
CN113099139B (zh) 2024-06-21
US12081886B2 (en) 2024-09-03
CN113099141A (zh) 2021-07-09
KR102352340B1 (ko) 2022-01-17
JP2020058065A (ja) 2020-04-09
CN113099139A (zh) 2021-07-09
CN113099141B (zh) 2024-06-11
CN113099140A (zh) 2021-07-09
US10455173B2 (en) 2019-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023099128A (ja) 撮像素子及び撮像装置
JP7248061B2 (ja) 撮像素子、および電子カメラ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant