CN101569180A - 固态图像拾取装置、驱动控制方法及图像拾取设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够在改变AD转换分辨率的情况下以更简化的配置仅执行对需要改变的脉冲的改变的固态图像拾取装置、驱动控制方法以及图像拾取设备。在AD转换分辨率的模式处于9位模式的情况下，解码器(102)仅操作H计数器(104)。在AD转换分辨率的模式是10位模式或12位模式的情况下，当H计数器(104)的计数值达到存储在寄存器(101)中的开始计数值时，解码器(102)停止H计数器(104)的计数操作并开始空闲计数器(106)的计数，以及当空闲计数器(106)的计数值达到存储在寄存器(101)中的计数数值时再次开始过H计数器(104)的计数。例如，本发明可应用于采用列AD转换方法的图像传感器。

Description

固态图像拾取装置、驱动控制方法及图像拾取设备
技术领域
本发明涉及固态图像拾取装置、驱动控制方法以及图像拾取设备，具体地，涉及在改变AD转换分辨率的情况下能够以更简化的配置仅对需要改变的脉冲执行改变的固态图像拾取装置、驱动控制方法以及图像拾取设备。
背景技术
作为固态图像拾取装置，已经提出了基于列平行AD转换方法(下文，被称作列AD转换方法)的CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器，其中，像素被二维排列成矩阵，并针对各列排列AD转换器(ADC(模数转换器))。
此外，近年来，还提出了基于已被改进以更适于高速图像拍摄的列AD转换方法的CMOS图像传感器。例如，在专利文献1中，提出了基于列AD转换方法的CMOS图像传感器，其中，通过使用递增/递减计数器(up/down counter)，可以获得更高的帧频(framerate)和更高的分辨率，而不用增大电路规模。
顺便提及，最近的数码相机(图像拾取设备)通常设置有拍摄静态图像的静态图像模式和拍摄运动图像的运动图像模式。此外，基于列AD转换方法的CMOS图像传感器通常执行处理，同时按照为静态图像模式设定12位分辨率、为运动图像模式设定10位分辨率以及为高速运动图像模式设定9位分辨率的这种方式根据上述模式来切换AD转换分辨率。
现在，在水平轴表示时间以及垂直轴表示电压值或电流值的情况下，AD转换分辨率包括水平轴上的“时间分辨率”和垂直轴上的“电压或电流分辨率”。在此描述中，AD转换分辨率或(简单地称为分辨率)是指“时间分辨率”。假设CMOS图像传感器根据最小H时钟进行操作(可以利用该最小H时钟驱动CMOS图像传感器)，那么增大AD转换分辨率意味着增加AD转换所必需的时间周期(H时钟的计数值)，并且每次计数的电压值或电流值(即，垂直轴上的分辨率)根据AD转换时间周期而增加。
因此，在根据模式的改变切换AD转换分辨率的情况下，基于列AD转换方法的CMOS图像传感器需要增大或减小比较时间周期，在该比较时间周期内，将从像素输出的像素信号与参考电压相互比较。由于CMOS图像传感器的系统控制装置(下文称作SCU(信号控制单元))控制用于控制比较时间周期的脉冲定时，所以可以实现比较时间周期的增大或减小。具体地，SCU通过根据每种模式改变确定用于控制比较时间周期的脉冲长度的寄存器来增大或减小比较时间周期。
通常，作为用于改变确定用于控制比较时间周期的脉冲长度的寄存器的控制，已经采用了以下方法中的任一种：1)根据分辨率统一地改变用于所有脉冲定时的寄存器的方法；或者2)根据分辨率选择性地改变需要改变的寄存器的方法。
例如，将通过实例说明将分辨率从10位改变为12位的情况。用于统一地改变寄存器的方法1)是用于改变用于所有脉冲定时的寄存器以具有为执行设定10位的当前值的4倍的值的方法，并具有不必为各个分辨率设置寄存器的优点。
专利文献1：日本未审查专利申请公开第2005-278135号。
发明内容
技术问题
然而，在方法1)中，不必扩展在CDS(相关双采样)处理中P相位(复位相位)周期和D相位(数据相位)周期之间的间隔，其中，在P相位期间测量作为各个像素的变化分量的复位分量，在D相位期间测量数据分量。因此，扩展CDS处理时间周期。如图1所示，当扩展CDS处理时间周期时，充分加宽了HPF(高通滤波器)的带宽。因此，存在白噪声(诸如热噪声)污染在AD转换时发生、在AD转换之后通过HPF的噪声的带宽增大以及S/N劣化的问题。
此外，方法1)存在另一问题：由于寄存器被统一改变，所以原先不希望扩展的其他脉冲(例如，诸如复位脉冲、读取脉冲、地址脉冲、快门脉冲、斜坡信号控制脉冲以及列内控制脉冲)同样以相关联的方式移动。
同时，方法2)存在以下问题：由于每当分辨率改变时必须执行所有相关寄存器的计算，所以SCU中的门电路的数量增加，由此电路规模增加。
考虑到这些情况作出了本发明。本发明能够在改变AD转换分辨率的情况下以更简化的配置对仅需要改变的脉冲执行改变。
技术方案
根据本发明的第一方面的固态图像拾取装置，用于通过改变将从像素输出的像素信号与参考电压相互比较的比较时间周期来执行在多个AD转换分辨率之间的切换，包括：第一计数器，用于对比较时间周期进行计数；第二计数器，对第一计数器停止计数的时间周期进行计数；存储装置，用于存储表示用于作为多个AD转换分辨率中最低分辨率的第一分辨率的比较时间周期与用于不同于第一分辨率的第二分辨率的比较时间周期之差的计数数值以及开始计数值，开始计数值是开始对计数数值进行计数时的第一计数器的计数值；以及计数器控制装置，用于当设定的AD转换分辨率是第二分辨率并且第一计数器的计数值达到开始计数值时，停止第一计数器的计数并开始第二计数器的计数，并且用于当第二计数器的计数值达到计数数值时再次开始第一计数器的计数。
根据本发明第一方面的用于固态图像拾取装置的驱动控制方法，其中，该固态图像拾取装置包括：第一计数器，用于对将从像素输出的像素信号与参考电压相互比较的比较时间周期进行计数；第二计数器，对第一计数器停止计数的时间周期进行计数；以及存储装置，用于存储表示用于作为多个AD转换分辨率中最低分辨率的第一分辨率的比较时间周期与用于不同于第一分辨率的第二分辨率的比较时间周期之差的计数数值以及开始计数值，开始计数值是开始对计数数值进行计数时的第一计数器的计数值，固态图像拾取装置通过改变比较时间周期来执行在多个AD转换分辨率之间的切换，该驱动控制方法包括以下步骤：当设定的AD转换分辨率是第二分辨率并且第一计数器的计数值达到开始计数值时，停止第一计数器的计数并开始第二计数器的计数，以及当第二计数器的计数值达到计数数值时再次开始第一计数器的计数。
在本发明的第一方面中，当设定的AD转换分辨率是不同于第一分辨率的第二分辨率并且第一计数器的计数值达到存储在存储装置中的开始计数值时，停止第一计数器的计数并开始第二计数器的计数；以及当第二计数器的计数值达到存储在存储装置中的计数数值时再次开始第一计数器的计数。
根据本发明的第二方面的图像拾取设备通过使用固态图像拾取装置来拍摄图像，该固态图像拾取装置用于通过改变将从像素输出的像素信号与参考电压相互比较的比较时间周期来执行在多个AD转换分辨率之间的切换。固态图像拾取装置包括：第一计数器，用于对比较时间周期进行计数；第二计数器，对第一计数器停止计数的时间周期进行计数；存储装置，用于存储表示用于作为多个AD转换分辨率中最低分辨率的第一分辨率的比较时间周期与用于不同于第一分辨率的第二分辨率的比较时间周期之差的计数数值以及开始计数值，开始计数值是开始对计数数值进行计数时的第一计数器的计数值；以及计数器控制装置，用于当设定的AD转换分辨率是第二分辨率并且第一计数器的计数值达到开始计数值时，停止第一计数器的计数并开始第二计数器的计数，并且用于当第二计数器的计数值达到计数数值时再次开始第一计数器的计数。
在本发明的第二方面中，在图像拾取设备中所包括的固态图像拾取装置中，当设定的AD转换分辨率是不同于第一分辨率的第二分辨率并且第一计数器的计数值达到存储在存储装置中的开始计数值时，停止第一计数器的计数并开始第二计数器的计数，并且当第二计数器的计数值达到存储在存储装置中的计数数值时再次开始第一计数器的计数。
有益效果
根据本发明的第一方面和第二方面，在改变AD转换分辨率的情况下，可以以更简化的配置对仅需要改变的脉冲执行改变。
附图说明
图1是用于说明由传统方法引起的问题的示图。
图2是示出应用本发明的固态图像拾取装置的实施例的配置实例的框图。
图3是示出逻辑控制电路的功能配置实例的框图。
图4是状态的状态转移图。
图5是示出与状态转变有关的寄存器中的数据实例的示图。
图6是用于说明9位模式下的操作的示图。
图7是用于说明10位模式下的操作的示图。
图8是用于说明模式改变处理的流程图。
图9是示出模式改变概念的示图。
图10是示出应用本发明的数码相机的实施例的配置实例的框图。
参考标号的说明
30图像传感器，31逻辑控制电路，101寄存器，102解码器，103与电路，104H计数器，105与电路，106空闲计数器，150数码相机，152图像传感器单元
具体实施方式
下文将参照附图说明本发明的实施例。
图2示出了应用本发明的固态图像拾取装置(图像传感器)的实施例的配置实例。
图2中的图像传感器30是采用列AD转换方法的X-Y地址型固态图像拾取装置(CMOS图像传感器)。图像传感器30由逻辑控制电路(SCU)31、PLL(锁相环)电路32、垂直扫描电路33、像素阵列34、参考电压供给电路35、列ADC(模数转换器)36、定时控制电路/通信IF(接口)37和水平扫描电路38构成。
逻辑控制电路31控制图像传感器30的每个单元。逻辑控制电路31基于输入至图像传感器30的主CLK(时钟)向PLL电路32、垂直扫描电路33等提供各种定时信号和控制信号。
例如，逻辑控制电路31根据主CLK生成H时钟信号，并向垂直扫描电路33提供H时钟信号。H时钟信号是用于控制时间周期(一个水平扫描时间周期)的时钟信号，在该时间周期期间，扫描在像素阵列34中二维排列成矩阵的各个像素41的一行中所排列的像素序列。
在逻辑控制电路31的控制下，PLL电路32以特定的分频比划分所输入主CLK的频率，并将分频后的定时信号提供给参考电压供给电路35和定时控制电路/通信IF 37等。
垂直扫描电路33设置有垂直方向解码器39和垂直方向驱动电路40。根据来自逻辑控制电路31的定时信号，垂直扫描电路33以特定定时顺序控制排列在像素阵列34的垂直方向上的像素41，并且使像素41输出像素信号。
例如，当执行像素阵列34中的各个像素41中特定行上的像素41的抽取并且其他行上的像素41输出像素信号时，垂直方向解码器39执行对用于选择输出像素信号的行的垂直方向驱动电路40的控制。
垂直方向驱动电路40向像素阵列34中的每个像素41提供用于驱动像素阵列34中的像素41的控制信号，即，稍后描述的用于使选择晶体管导通和截止的选择信号、用于使复位晶体管导通和截止的复位信号、用于使转移晶体管导通和截止的转移信号等。
像素阵列34由像素4111～41mn构成，水平像素和垂直像素的数量是m×n，n条行控制线421～42n以及m条垂直信号线431～43m。像素4111～41mn通过行控制线421～42n连接至垂直扫描电路33，并通过垂直信号线431～43m连接至列ADC 36。注意，在本说明书中，在不需要将像素阵列34中的各行和各列彼此区分开的情况下，将提供省略了下标的说明。
例如，根据Bayer图样，以接收3种颜色(R(红色)、G(绿色)和B(蓝色))的光的方式排列像素4111～41mn。像素4111～41mn根据从垂直扫描电路33通过行控制线421～42n提供的控制信号将像素信号输出至垂直信号线431～43m。
尽管未示出，但是可以使用具有三晶体管配置(包括光电转换元件(例如，光电二极管)、用于将在光电转换元件处获得的电荷转移至FD(浮置扩散)单元的转移晶体管、用于使FD单元电位复位的复位晶体管以及用于输出对应于FD单元电位的像素信号的放大晶体管)、具有还包括用于执行像素选择的选择晶体管的四晶体管配置等的像素41。
参考电压供给电路35包括DAC(数模转换器)35A。参考电压供给电路35向列ADC 36提供斜坡信号，斜坡信号是所谓的斜坡波形信号，其电平根据时间推移以斜坡形式改变。
列ADC 36由电压比较单元45、A/D转换单元46和灵敏度放大单元47构成。
电压比较单元45包括m个比较器481～48m。像素信号被分别从像素4111～41mn通过垂直信号线431～43m提供给比较器481～48m。此外，斜坡信号从参考电压供给电路35提供给比较器481～48m。
比较器481～48m将通过垂直信号线431～43m提供的像素信号与来自参考电压供给电路35的斜坡信号进行比较，并向A/D转换单元46提供表示比较结果的比较结果信号。
即，比较器481将从第一列上的像素4111～411n通过垂直信号线431顺序提供的像素信号与从参考电压供给电路35提供的斜坡信号进行比较，并向A/D转换单元46的A/D转换器491提供从比较结果获得的比较结果信号。与比较器481一样，比较器482向A/D转换单元46的A/D转换器492提供从在通过垂直信号线432提供的像素信号和斜坡信号之间的比较结果获得的比较结果信号。随后，以类似的方式，比较器48m向A/D转换单元46的A/D转换器49m提供从在通过垂直信号线43m提供的像素信号和斜坡信号之间的比较结果获得的比较结果信号。
A/D转换单元46包括m个A/D转换器491～49m。比较结果信号被分别从电压比较单元45的比较器481～48m提供给A/D转换器491～49m。
A/D转换器491～49m均由锁存器和13个TFF(反转触发器)构成。A/D转换器491～49m均能够输出达到13位的像素数据。
即，比较结果信号被从比较器481～48m提供给A/D转换器491～49m，并且特定定时信号被从定时控制电路/通信IF 37提供给A/D转换器491～49m。此外，通过根据来自定时控制电路/通信IF 37的定时信号对从比较器481～48m提供的比较结果信号进行计数，A/D转换器491～49m执行对从像素阵列34中的像素4111～41mn输出的模拟像素信号的AD转换，并输出从结果获得的像素数据。
灵敏度放大单元47包括13个放大器(amp)。灵敏度放大单元47对从A/D转换单元46输出的信号进行缓冲，并将这些信号提供给定时控制电路/通信IF 37。
定时控制电路/通信IF 37基于来自PLL电路32的定时信号，向参考电压供给电路35的DAC 35A和水平扫描电路38提供特定定时信号。此外，根据诸如LVDS(低电压差分信号传输)等的特定方法，定时控制电路/通信IF 37将从列ADC 36提供的数字像素数据输出至后级的信号处理电路。
水平扫描电路38包括水平方向解码器51和水平方向驱动电路52。水平扫描电路38根据来自定时控制电路/通信IF 37的定时信号顺序选择排列在列ADC 36的水平方向上的多个A/D转换器491～49m，并使A/D转换器491～49m输出像素数据。当执行对特定列上的像素41的抽选并且其他列上的像素41输出像素数据时，水平方向解码器51执行对用于选择输出像素数据的列的水平方向驱动电路52的控制。水平方向驱动电路52生成用于驱动特定列的控制信号。
如上所述配置的图像传感器30具有3种模式：以9位分辨率输出像素数据的9位模式、以10位分辨率输出像素数据的10位模式以及以12位分辨率输出像素数据的12位模式。图像传感器30能够根据来自外部的控制信号执行3种模式之间的切换，并以9位、10位或12位分辨率输出像素数据。
例如，在安装了图2中的图像传感器30的数码相机150(图10)的情况下，以适当的方式设定每种模式，例如以这种方式：在以15帧/秒根据全像素读取拍摄静态图像的情况下设定12位模式，在以60帧/秒拍摄运动图像的情况下设定10位模式，以及在监控光控制的情况下设定9位模式。
图3示出了涉及AD转换分辨率的切换的逻辑控制电路31的功能配置的实例。
逻辑控制电路31由寄存器101、解码器102、与电路103、H计数器104、与电路105和空闲计数器106构成。
寄存器101保持与从逻辑控制电路31输出的每个脉冲的上升定时和下降定时相对应的H计数值(H计数器104的计数值)。
解码器102监控H计数器104的计数值，以上升和下降发生在保持在寄存器101中的用于上升和下降的H计数值处的这种方式生成各种脉冲，并且将各种脉冲提供给垂直扫描电路33和其他电路。
这里，在每个像素41中，从解码器102输出并与AD转换相关的脉冲包括用于控制复位晶体管的复位脉冲(RST)、用于控制转移晶体管的转移脉冲(TR)、以及在CDS(相关双采样)处理中用于控制P相位(复位相位)周期(在该周期内，测量作为各个像素的变化分量的复位分量)的P相位AD启动脉冲和用于控制D相位(数据相位)周期(在该周期内，测量数据分量)的D相位AD启动脉冲。稍后，将参照图6描述各个脉冲的细节。
此外，如图4所示，假设将H计数器104进行操作(执行计数)而空闲计数器106不进行操作(保持在复位状态)的状态定义为状态1，以及将H计数器104处于保持状态(停止)而空闲计数器106进行操作的状态定义为状态2，则解码器102根据AD转换分辨率的模式是9位模式、10位模式还是12位模式、以适当的方式执行状态1和状态2之间的切换。注意，根据来自外部的控制信号可以识别AD转换分辨率的模式是9位模式、10位模式还是12位模式的确定。
具体地，在AD转换分辨率的模式是9位模式的情况下，解码器102仅保持状态1，并且不允许转变为状态2。同时，在AD转换分辨率的模式是10位模式或12位模式的情况下，当H计数器104的计数值达到特定计数值时，解码器102将状态从状态1变换为状态2。
如图5所示，状态被变换为状态2时的H计数器104的计数值被存储在寄存器101中。
图5示出了与状态转变有关的寄存器101中的数据的实例。
如上所述，为10位模式和12位模式中的每一种存储状态将变换为状态2时的H计数器104的计数值(即，将停止H计数器104并且将操作空闲计数器106时的H计数器104的计数值(下文中，必要时，也称作空闲开始计数值)、以及为了使状态返回至状态1而由空闲计数器106计数的计数数值(即，在AD转换分辨率的模式是10位模式或12位模式的情况下为了再次开始H计数器104而计数的计数数值)。
图5的数据实例示出了，在AD转换分辨率的模式是10位模式的情况下，当H计数值达到756和1556时停止H计数器104并且当空闲计数器106计数至512时再次开始H计数器104，以及在AD转换分辨率的模式是12位模式的情况下，当H计数值达到756和1556时停止H计数器104并且当空闲计数器106计数至3584时再次开始H计数器104。
尽管稍后将参照图7描述细节，但是H计数值756在A/D转换单元46执行递减计数的P相位周期内，以及H计数值1556在A/D转换单元46执行递增计数的D相位周期内。
注意，尽管用于10位模式和12位模式的空闲开始计数值在图5的实例中是相同的，但是这些计数值不是必定相同的。此外，在用于10位模式和12位模式的空闲开始计数值与图5中相同的情况下，可以共同参考一段数据。
再次参照图3，在状态是状态1的情况下，即，在操作H计数器104的情况下，解码器102向与电路103提供用于使H计数器104不进入保持状态的保持关闭(hold-off，解除保持)信号，并且向空闲计数器106提供用于使空闲计数器106进入保持状态的保持开启(hold-on，继续保持)信号。
同时，在状态是状态2的情况下，解码器102向与电路103提供用于使H计数器104进入保持状态的保持开启信号，并且向空闲计数器106提供用于使空闲计数器106进行操作的保持关闭信号。计数器104和空闲计数器106的计数值被提供给解码器102。
在逻辑控制电路31中生成的H时钟信号被输入至与电路103，并且来自解码器102的保持开启信号或保持关闭信号被输入至与电路103。在从解码器102提供保持关闭信号的情况下，与电路103将接收到的H时钟信号直接提供给H计数器104。同时，在从解码器102提供保持开启信号的情况下，与电路103不向H计数器104提供H时钟信号。
H计数器104(第一计数器)根据从与电路103提供的H时钟执行计数。当状态是状态2时，由于没有从与电路103提供H时钟，所以H计数器104进入空闲状态，并且计数值被保持。
如同与电路103一样，与电路105在从解码器102提供保持关闭信号的情况下直接向空闲计数器106提供接收到的H时钟信号。并且在从解码器102提供保持开启信号的情况下不向空闲计数器106提供H时钟信号。
空闲计数器106(第二计数器)根据从与电路105提供的H时钟执行计数。当一旦完成H时钟的提供时，就使空闲计数器106复位。因此，当接下来从与电路105提供H时钟时，计数从1开始。
接下来，将参照图6描述9位模式下的操作。
如上所述，在AD转换分辨率的模式是9位模式的情况下，状态仅是状态1，并且不被变换为状态2。在图6中，执行计数的周期由斜线表示(同样应用于稍后描述的图7)，并且H计数器104在整个周期内执行计数而不停止。
当获得存储在寄存器101中的特定计数值时，诸如复位脉冲(RST)和转移脉冲(TR)的各种脉冲被控制以输出。例如，以复位脉冲在H计数器104的H计数值达到300的时间t1处上升以及在H计数值达到400的时间t2处下降的这种方式输出复位脉冲(RST)。以转移脉冲在H计数器104的H计数值达到1100的时间t5处上升以及在H计数值达到1200的时间处下降的这种方式输出转移脉冲(TR)。以P相位AD启动脉冲在H计数器104的H计数值达到500的时间t3处上升以及在H计数值达到1012的时间t4处下降的这种方式输出P相位AD启动脉冲。以D相位AD启动脉冲在H计数器104的H计数值达到1300的时间t6处上升以及在H计数值达到1812的时间t7处下降的这种方式输出D相位AD启动脉冲。注意，用于使上述这些脉冲上升和下降的H计数值仅是实例，用于使这些脉冲上升和下降的H计数值并不限于图6所示的值。
当复位脉冲为Hi(高)时，用于使复位晶体管导通的复位信号被提供给像素41，并且垂直信号线43上的像素信号的电压增大到复位电平。然后，在P相位AD启动脉冲为Hi的P相位AD启动周期内，比较器48将对应于复位分量ΔV的像素信号与斜坡信号进行比较，并且根据复位分量ΔV，A/D转换器49进行计数，直到像素信号和斜坡信号的电压达到相同电平。
此外，在像素41导通中的转移晶体管之后，在D相位AD启动脉冲为Hi的D相位AD启动周期内，比较器48将对应于(信号分量Vsig+复位分量ΔV)的像素信号与斜坡信号进行比较，并且根据(信号分量Vsi+复位分量ΔV)，A/D转换器49进行计数，直到像素信号和斜坡信号的电压达到相同电平。
在P相位AD启动周期期间执行递减计数以及在D相位AD启动周期期间执行递增计数。因此，通过结合P相位AD启动周期和D相位AD启动周期，根据(信号分量Vsig+复位分量ΔV)-(复位分量ΔV)，可以仅输出信号分量Vsig。因此，实现了CDS处理。
P相位AD启动周期和D相位AD启动周期中的每一个均对应于将像素信号和斜坡信号(参考电压)相互比较的比较时间周期。在9位模式下，根据9位，每个周期是512个时钟的周期。
接下来，将参照图7说明10位模式下的操作。
根据参照图5说明的寄存器101中的数据，在10位模式下，当H计数值达到756和1556时停止H计数器104，并且当空闲计数器106计数至512时再次开始H计数器104。
因此，解码器102在H计数器104的计数值达到756的时间t15处将状态从状态1变换为状态2。即，在时间t15处，解码器102停止H计数器104，并开始空闲计数器106的计数。然后，在空闲计数器106的计数值达到512(其为存储在寄存器101中用于10位模式的计数数值)的时间t16处，解码器102将状态从状态2变换为状态1。即，解码器102再次开始H计数器104。
类似地，在H计数器104的计数值达到1556的时间t22处，解码器102将状态从状态1变换为状态2。即，在时间t22处，解码器102停止H计数器104，并开始空闲计数器106的计数。然后，在空闲计数器106的计数值达到512的时间t23处，解码器102将状态从状态2变换为状态1。即，解码器102再次开始H计数器104。
在空闲计数器106执行计数的状态2下，H计数器104的计数值不改变。因此，所有复位脉冲、转移脉冲、P相位AD启动脉冲和D相位AD启动脉冲保持紧接在转变为状态2之前的状态1下的状况。
P相位AD启动周期和D相位AD启动周期的每一个都是通过插入(扩展)512个时钟的周期(其对应于空闲计数器106的计数数值)而获得的。因此，P相位AD启动周期和D相位AD启动周期的每一个均对应于1024个时钟的周期(其对应于10位模式)。因此，可以执行10位AD转换。注意，此处，不一定要改变用于指定复位脉冲、转移脉冲、P相位AD启动脉冲和D相位AD启动脉冲的上升和下降的寄存器，并且P相位周期与D相位周期之间的间隔与9位模式下的相同。
接下来，将参照图8说明逻辑控制电路31的模式改变处理。图8是模式改变处理的流程图。
首先，在步骤S1中，解码器102确定当前模式是10位模式还是12位模式。在步骤S1中，重复执行处理操作，直到确定当前模式是10位模式或12位模式。在确定了当前模式是10位模式或12位模式的情况下，处理进行至步骤S2。
在步骤S2中，解码器102从寄存器101获取对应于当前模式的H计数值(空闲开始计数值)和计数数值。
在步骤S3中，解码器102监控H计数器104，并确定H计数值是否已达到从寄存器101获取的用于递减计数的H计数值(空闲开始计数值)。在步骤S3中，解码器102等待(继续监控)，直到H计数器104的H计数值达到用于递减计数的H计数值。
在步骤S3中确定了H计数器104的H计数值已达到用于递减计数的H计数值的情况下，解码器102在步骤S4和步骤S5中将状态变换至状态2。即，在步骤S4中，通过向与电路103提供用于使H计数器104进入保持状态的保持开启信号，解码器102停止H计数器104的计数。在步骤S5中，通过向空闲计数器106提供用于使空闲计数器106操作的保持关闭信号，解码器102开始空闲计数器106的计数。
在步骤S6中，解码器102确定空闲计数器106的计数值是否已达到特定的计数数值，即，空闲计数器106的计数值是否已达到从寄存器101获取的计数数值。重复执行步骤S6的处理操作，直到确定空闲计数器106的计数值已达到特定的计数数值。
在步骤S6中确定空闲计数器106的计数值已达到特定的计数数值的情况下，处理进行至步骤S7，其中，解码器102将状态变换至状态1。即，通过向与电路103提供用于使H计数器104不进入保持状态的保持关闭信号，解码器102再次开始H计数器104的计数。此外，通过向空闲计数器106提供用于使空闲计数器106进入保持状态的保持开启信号，解码器102复位并停止空闲计数器106的计数。
在步骤S8中，解码器102监控H计数器104，并确定H计数值是否已达到所获得的用于递增计数的H计数值(空闲开始计数值)。在步骤S8中，解码器102等待(继续监控)，直到H计数器104的H计数值已达到从寄存器101获取的用于递增计数的H计数值。
在步骤S8中确定H计数器104的H计数值已达到用于递增计数的H计数值的情况下，解码器102在步骤S9和步骤S10中将状态变换至状态2。处理操作类似于步骤S4和步骤S5的处理操作。
在步骤S11中，解码器102确定空闲计数器106的计数值是否已达到特定的计数数值，即，空闲计数器106的计数值是否已达到从寄存器101获取的计数数值。重复执行步骤S11的处理操作，直到确定空闲计数器106的计数值已达到特定的计数数值。
然后，如步骤S7一样，在步骤S11中确定空闲计数器106的计数值已达到特定的计数数值的情况下，解码器102在步骤S12中将状态变换至状态1。然后，处理结束。
图9是示出在该实施例中模式改变概念的示图。
在P相位AD启动周期或D相位AD启动周期内仅维持状态1的条件以及不发生向状态2的转变的情况下，图像传感器30在9位模式下进行操作。同时，在P相位AD启动周期和D相位AD启动周期内的特定定时处状态被变换为状态2并插入H计数器104处于空闲状态的空闲周期的情况下，可以实现10位模式或12位模式。
因此，根据通过逻辑控制电路31进行的模式改变处理，由于间隔周期对于模式改变不是必需的，因此存在不会使高速性能退化的优点。
此外，尽管作为图7所示的实例说明了在P相位AD启动周期和D相位AD启动周期的中点时间(H计数器值)处状态被变换为状态2的实例，但是可以在P相位AD启动周期和D相位AD启动周期内的任何定时处将状态变换为状态2。即，只有状态2的期间整体上对应于10位模式下的512个时钟和12位模式下的3584个时钟是必需的。
图9示出了在P相位AD启动周期或D相位AD启动周期的结束处插入状态2的周期的实例和以将周期划分为多个部分的这种方式插入状态2的周期的实例。因此，根据逻辑控制电路31进行的模式改变处理，可以根据存储在寄存器101中的值自由设定状态2的周期，并且可以控制对脉冲的调整(settling)。
如上所述，根据图2中的图像传感器30的逻辑控制电路31，由于设置了空闲计数器106，并且空闲开始计数值和计数数值被存储在寄存器101中，所以仅可以改变需要根据位模式的变化而改变的P相位AD启动脉冲和D相位AD启动脉冲。即，在改变AD转换分辨率的情况下，可以以更简单的配置执行对仅需要改变的脉冲的改变。此外，由于没有增大P相位AD启动周期和D相位AD启动周期之间的间隔，所以在每种模式下都不必加宽HPF的带宽。换句话说，减小了在AD转换之后通过HPF的噪声的带宽，并且可以避免S/N的劣化。
此外，在如传统方法1)统一一改变寄存器的情况下，在模式被改变时需要重写用于所有脉冲的各寄存器。然而，在该模式改变处理中，与传统方法2)相比，尽管必须存储与图5所示的状态转变相关的数据，但是寄存器的数量和门电路的数量没有显著增加。因此，还可以减小SCU的电路面积。
图10是示出采用图2中的图像传感器的数码相机(图像拾取设备)150的配置实例的框图。注意，数码相机150可以是数码照相机或数码摄像机。
数码相机150由包括变焦光学系统的透镜151、采用图1中的图像传感器30的图像传感器单元152、信号处理单元153、显示单元154、编解码器处理单元155、介质记录单元156、控制器157、主CLK生成单元158和操作输入单元159构成。
图像传感器单元152是能够通过执行上述的模式改变处理以9位、10位和12位的三种类型的AD转换分辨率输出像素数据的图像传感器。图像传感器单元152向信号处理单元153提供对应于设定的AD转换分辨率的图像拾取信号(对应于像素数据的信号)。
信号处理单元153对所提供的图像拾取信号执行特定的信号处理(例如，白平衡处理、伽玛校正处理和色分离处理)，并将经处理的图像拾取信号提供给显示单元154和编解码器处理单元155。注意，信号处理单元153能够对显示单元154和编解码器处理单元155单独执行信号处理。
例如，显示单元154由LCD(液晶显示器)等构成。显示单元154显示来自信号处理单元153的图像拾取信号作为图像。编解码器处理单元155根据特定的压缩方法对来自信号处理单元153的图像拾取信号进行压缩，并且将压缩后的图像拾取信号提供给介质记录单元156。在控制器157的控制下，介质记录单元156将来自信号处理单元153的图像拾取信号存储到记录介质(例如，诸如半导体存储器、磁盘、磁光盘或光盘)中。可以配置记录介质以可从数码相机150拆卸下来。
根据通过使用操作输入单元159键入的用户操作输入，控制器157控制图像传感器单元152、信号处理单元153、显示单元154、编解码器处理单元155、介质记录单元156和主CLK生成单元158。例如，控制器157向图像传感器单元152提供控制信号，该控制信号用于根据从操作输入单元159提供的表示运动图像模式或静态图像模式的操作信号执行10位模式与12位模式之间的切换。
主CLK生成单元158生成主CLK，并将主CLK提供给图像传感器单元152。例如，操作输入单元159由拨盘(jog dial)、键、控制杆、按钮和触摸面板以及用于发出指令以拍摄图像的快门按钮构成。主CLK生成单元158向控制器157提供对应于由用户进行的操作的操作信号。
在本说明书中，流程图中描述的步骤不仅包括根据写入的顺序按照时间序列执行的处理，还包括并行或独立执行的处理，处理不一定按照时间序列执行。
另外，尽管在此实施例中扩展了P相位AD启动脉冲和D相位AD启动脉冲，但是类似的控制可以应用于其他脉冲期望被扩展的情况。
本发明的实施例不限于上述实施例。在不背离本发明的主旨的情况下，可以对本发明进行各种修改。

Claims (3)

1.一种固态图像拾取装置，用于通过改变将从像素输出的像素信号与参考电压相互比较的比较时间周期来执行多个AD转换分辨率之间的切换，包括：
第一计数器，用于对所述比较时间周期进行计数；
第二计数器，对所述第一计数器停止计数的时间周期进行计数；
存储装置，用于存储表示用于作为多个AD转换分辨率中最低分辨率的第一分辨率的比较时间周期与用于不同于所述第一分辨率的第二分辨率的比较时间周期之差的计数数值以及开始计数值，所述开始计数值是开始对所述计数数值进行计数时的所述第一计数器的计数值；以及
计数器控制装置，用于当设定的AD转换分辨率是所述第二分辨率并且所述第一计数器的计数值达到所述开始计数值时，停止所述第一计数器的计数并开始所述第二计数器的计数，并且用于当所述第二计数器的计数值达到所述计数数值时再次开始所述第一计数器的计数。
2.一种用于固态图像拾取装置的驱动控制方法，其中，所述固态图像拾取装置包括：第一计数器，用于对将从像素输出的像素信号与参考电压相互比较的比较时间周期进行计数；第二计数器，对所述第一计数器停止计数的时间周期进行计数；以及存储装置，用于存储表示用于作为多个AD转换分辨率中最低分辨率的第一分辨率的比较时间周期与用于不同于所述第一分辨率的第二分辨率的比较时间周期之差的计数数值以及开始计数值，所述开始计数值是开始对所述计数数值进行计数时的所述第一计数器的计数值，所述固态图像拾取装置通过改变所述比较时间周期执行所述多个AD转换分辨率之间的切换，所述驱动控制方法包括以下步骤：
当设定的AD转换分辨率是所述第二分辨率并且所述第一计数器的计数值达到所述开始计数值时，停止所述第一计数器的计数并开始所述第二计数器的计数，并且当所述第二计数器的计数值达到所述计数数值时再次开始所述第一计数器的计数。
3.一种图像拾取设备，用于通过使用固态图像拾取装置来拍摄图像，所述固态图像拾取装置用于通过改变将从像素输出的像素信号与参考电压相互比较的比较时间周期来执行多个AD转换分辨率之间的切换，其中
所述固态图像拾取装置包括：
第一计数器，用于对所述比较时间周期进行计数，
第二计数器，对所述第一计数器停止计数的时间周期进行计数，
存储装置，用于存储表示用于作为多个AD转换分辨率中最低分辨率的第一分辨率的比较时间周期与用于不同于所述第一分辨率的第二分辨率的比较时间周期之差的计数数值以及开始计数值，所述开始计数值是开始对所述计数数值进行计数时的所述第一计数器的计数值，以及
计数器控制装置，用于当设定的AD转换分辨率是所述第二分辨率并且所述第一计数器的计数值达到所述开始计数值时，停止所述第一计数器的计数并开始所述第二计数器的计数，并且用于当所述第二计数器的计数值达到所述计数数值时再次开始所述第一计数器的计数。
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