成像装置的制作方法

本公开涉及一种成像装置。

背景技术：

1、在成像装置中，可以使用具有简单配置的单斜率模拟数字转换器(adc)来执行ad转换。这种类型的adc利用计数器对光电转换的像素信号与锯齿状的斜坡波信号相交之前的时间进行计数，并基于计数值生成数字信号(参见专利文献1)。

2、引用列表

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利申请公开第2020-136935号。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题

2、最近的相机、智能电话等可以配备有高动态范围(hdr)功能以便增大捕获图像的动态范围。hdr是一种用于在改变灵敏度和增益的同时组合通过执行多次成像而获得的图像的技术，并且在可以抑制捕获图像中的曝光过度亮点的同时，还消除了阻挡的阴影。在hdr中，为了防止在合成图像时模糊，期望不对要组合的每个图像执行曝光，而是通过改变灵敏度和增益来读取在一次曝光中获取的信号。

3、为了使用传统的单斜率adc实现单曝光hdr功能，需要为每列设置多个adc，或者在复位一次后执行改变灵敏度和增益的处理，这导致电路配置的复杂化和噪声的增大。

4、因此，本公开提供一种能够在不增大噪声的情况下通过简单的电路配置实现单曝光hdr功能的成像装置。

5、问题的解决方案

6、为了解决上述问题，根据本公开，提供了一种成像装置，包括：

7、第一比较电路，输出根据第一输入信号与对应于第一增益的第一参考信号的信号电平之间的比较结果的第一信号；

8、第二比较电路，输出根据第二输入信号与对应于具有与第一增益的增益量不同的增益量的第二增益的第二参考信号之间的比较结果的第二信号；以及

9、第三比较电路，在彼此不同的定时输出根据第一信号与第一输入信号的信号电平之间的比较结果的第三信号以及根据第二信号与第二输入信号之间的比较结果的第四信号。

10、第一参考信号可以包括信号电平根据时间的流逝以第一斜率变化的信号周期；

11、第二参考信号可以包括信号电平根据时间的流逝以与第一斜率不同的第二斜率变化的信号周期，

12、当第一参考信号和第一输入信号的信号电平彼此一致时，第一比较电路可以使第一信号的信号电平转变；并且

13、当第二参考信号和第二输入信号的信号电平彼此一致时，第二比较电路可以使第二信号的信号电平转变。

14、第一参考信号可以包括第一信号周期和第二信号周期，在第一信号周期中，信号电平以与复位电平对应的第一斜率变化，在第二信号周期中，信号电平以与信号电平对应的第一斜率变化；并且

15、第二参考信号可以包括第三信号周期和第四信号周期，在第三信号周期中，信号电平以与复位电平对应的第二斜率变化，在第四信号周期中，信号电平以与信号电平对应的第二斜率变化。

16、第二增益可以具有比第一增益的增益量大的增益量，并且

17、第一参考信号的每单位时间的信号变化量可以大于第二参考信号的每单位时间的信号变化量。

18、第一比较电路可以在相应不同的定时输出根据第一输入信号与对应于复位电平的第一参考信号之间的比较结果的第一信号以及根据第一输入信号与对应于信号电平的第一参考信号之间的比较结果的第一信号，以及

19、第二比较电路可以在相应不同的定时输出根据第二输入信号与对应于复位电平的第二参考信号之间的比较结果的第二信号以及根据第二输入信号与对应于信号电平的第二参考信号之间的比较结果的第二信号。

20、可以包括生成第一参考信号和第二参考信号的参考信号生成电路，其中，

21、从第一比较电路输出的第一信号和从第二比较电路输出的第二信号可以经由公共信号线输入到第三比较电路。

22、参考信号生成电路可以依次输出用于复位电平的第一参考信号、用于复位电平的第二参考信号、用于信号电平的第二参考信号和用于信号电平的第一参考信号。

23、参考信号生成电路可以依次输出用于复位电平的第二参考信号、用于复位电平的第一参考信号、用于信号电平的第一参考信号和用于信号电平的第二参考信号。

24、第一比较电路可以在参考信号生成电路输出第一参考信号的时段期间执行与第一输入信号的比较处理并输出第一信号，并且在参考信号生成电路输出第二参考信号的时段期间停止输出第一信号，以及

25、第二比较电路可以在参考信号生成电路输出第二参考信号的时段期间执行与第二输入信号的比较处理并输出第二信号，并且在参考信号生成电路输出第一参考信号的时段期间停止输出第二信号。

26、第一比较电路可以包括：

27、第一晶体管，包括提供第一输入信号的源极以及提供根据第一参考信号的电压的栅极；

28、第一电容器，连接到第一晶体管的栅极并且保持根据第一参考信号的初始电压的电荷；

29、第一开关，切换是否使第一晶体管的栅极和漏极之间短路；以及

30、第二开关，切换是否将第一晶体管的漏极电压提供给第三比较电路，以及

31、第二比较电路可以包括：

32、第二晶体管，包括提供第二输入信号的源极以及提供根据第二参考信号的电压的栅极；

33、第二电容器，连接到第二晶体管的栅极并且保持根据第二参考信号的初始电压的电荷；

34、第三开关，切换是否使第二晶体管的栅极和漏极短路之间短路；以及

35、第四开关，切换是否将第二晶体管的漏极电压提供给第三比较电路。

36、第二开关可以在第一参考信号和第一输入信号被输入到第一比较电路的时段期间将第一晶体管的漏极电压提供给第三比较电路，并且在第二参考信号和第二输入信号被输入到第二比较电路的时段期间切断第一晶体管的漏极与第三比较电路之间的连接路径，以及

37、第四开关可以在第二参考信号和第二输入信号被输入到第二比较电路的时段期间将第二晶体管的漏极电压提供给第三比较电路，并且在第一参考信号和第一输入信号被输入到第一比较电路的时段期间切断第二晶体管的漏极与第三比较电路之间的连接路径。

38、第一比较电路可以包括：

39、第五开关，切换是否将第一参考信号提供给第一电容器的一端；以及

40、第六开关，切换是否将预定电压电平的标准电压提供给第一电容器的一端；

41、第二比较电路可以包括：

42、第七开关，切换是否将第二参考信号提供给第二电容器的一端；以及

43、第八开关，切换是否将标准电压提供给第二电容器的一端；并且

44、在第一比较电路执行第一参考信号与第一输入信号的信号电平之间的比较处理的时段期间，第五开关可以将第一参考信号提供给第一电容器的一端，第六开关可以不将标准电压提供给第一电容器的一端，第七开关可以不将第二参考信号提供给第二电容器的一端，并且第八开关可以将标准电压提供给第二电容器的一端，并且

45、在第二比较电路执行第二参考信号与第二输入信号的信号电平之间的比较处理的时间段期间，第五开关可以不将第一参考信号提供给第一电容器的一端，第六开关可以将标准电压提供给第一电容器的一端，第七开关可以将第二参考信号提供给第二电容器的一端，并且第八开关可以不将标准电压提供给第二电容器的一端。

46、第一比较电路可以包括第三电容器，该第三电容器连接在第一电容器与第一晶体管的栅极之间的连接节点与标准电压节点之间；

47、第二比较电路可以包括第四电容器，该第四电容器连接在第二电容器与第二晶体管的栅极之间的连接节点与标准电压节点之间，并且

48、第一电容器、第二电容器、第三电容器和第四电容器的电容可以是可变的。

49、第一比较电路可以包括第一缓冲器，该第一缓冲器缓冲第一参考信号并将第一参考信号提供给第一电容器的一端；并且

50、第二比较电路可以包括第二缓冲器，该第二缓冲器缓冲第二参考信号并将第二参考信号提供给第二电容器的一端。

51、一个参考信号线可以包括在相应不同的定时发送第一参考信号和第二参考信号，并且

52、参考信号线可以连接到第一电容器的一端和第二电容器的一端。

53、可以包括：

54、第一参考信号线，将第一参考信号提供给第一电容器的一端；以及

55、第二参考信号线，将第二参考信号提供给第二电容器的一端。

56、可以进一步包括第四比较电路，该第四比较电路输出根据第三输入信号与对应于具有与第一增益和第二增益的增益量不同的增益量的第三增益的第三参考信号之间的比较结果的第五信号，其中，

57、第三比较电路可以在相应不同的定时输出根据第一信号与第一输入信号的信号电平之间的比较结果的第三信号、根据第二信号与第二输入信号之间的比较结果的第四信号、以及根据第五信号与第三输入信号之间的比较结果的第六信号。

58、可以包括：

59、多个像素，被布置在第一方向和第二方向上，并且每个像素包括执行光电转换的像素电路；以及

60、模拟数字转换器，基于由布置在第一方向上的两个或更多个像素光电转换的信号将输入信号转换为数字信号的，其中，

61、模拟数字转换器可以针对布置在第一方向上的两个或更多个像素中的每一个包括第一比较电路、第二比较电路和第三比较电路。

62、像素电路可以包括：

63、转换效率切换电路，与第一比较电路和第二比较电路的比较处理同步地切换光电转换效率，并且

64、转换效率切换电路可以使第二比较电路执行比较处理的时段期间的光电转换效率高于第一比较电路执行比较处理的时段期间的光电转换效率。

65、可以在第二方向上针对每个像素布置：

66、第一区域，其中设置有第一电容器，该第一电容器保持根据第一比较电路中的第一参考信号的初始电压的电荷，

67、第二区域，其中设置有除第一比较电路中的第一电容器之外的电路元件，

68、第三区域，其中设置有第二电容器，该第二电容器保持根据第二比较电路中的第二参考信号的初始电压的电荷，

69、第四区域，其中设置有除第二比较电路中的第二电容器之外的电路元件，以及

70、第五区域，其中设置有第三比较电路，

71、第一区域和第二区域可以沿着第一方向彼此相邻布置，并且

72、第三区域和第四区域可以沿着第一方向彼此相邻布置。