CN102917182B

CN102917182B - 图像拾取设备

Info

Publication number: CN102917182B
Application number: CN201210269319.5A
Authority: CN
Inventors: 石桥浩二
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: JP5868065B2; EP2555509B1; EP2555509A1; CN102917182A; US9094629B2; US20130032695A1; JP2013038549A

Abstract

本发明涉及图像拾取设备。该图像拾取设备包括：通过光电转换产生信号的像素；比较器，将基于像素的信号与随时间变化的参考信号进行比较；计数器，执行计数直到所述比较器输出指示基于像素的信号与参考信号之间的大小关系逆转的信号；以及控制单元。所述比较器包括第一放大器，所述第一放大器在第一输入部分处接收参考信号并且在第二输入部分处接收基于像素的信号以便将基于像素的信号与参考信号进行比较。所述控制单元在参考信号以第一变化率变化时设定所述比较器的带宽为第一带宽，并且在参考信号以第二变化率变化时设定比较器的带宽为第二带宽。

Description

图像拾取设备

技术领域

本发明涉及图像拾取设备。

背景技术

提出了在其中列并行的模数（AD）转换器（对于每个像素列每个列并行的AD转换器包括一个AD转换器）被装载作为像素读出电路的图像传感器。列并行的AD转换器利用比较器将像素信号与斜坡参考信号进行比较，并且对从开始转换到来自比较器的输出反转的时间进行计数以便执行AD转换。每个列并行的AD转换器对于每个像素列具有低速AD转换器以便并行地执行AD转换。因此，可以减少构成列并行的AD转换器的比较器和放大器的带宽，使得列并行的AD转换器在信噪（S/N）比方面优于其它AD转换方法。为了减少列并行的AD转换器中的噪声，必须尽可能地减少列放大器和比较器的带宽以便抑制信号带宽外的白色噪声。特别地，由于模拟模块的下游的比较器的带宽可以被减少以便限制像素、列放大器和比较器的噪声带宽，因此可以有效地减少噪声。

日本公开专利No.2010-093641描述了通过使用晶体管的镜像效应限制带宽以便利用较小电容有效地减少包括两级放大器的比较器的第一级的带宽的方法。在该方法中，镜像效应被用来减少利用来自比较器的第一级的电流充电和放电的电容，由此减少比较器的反转延迟。然而，比较器中的反转延迟的量由比较器的带宽以及为电流的充电和放电所需的时间常数确定。因此，通过使用镜像效应仅仅减少充电和放电的电容实现反转延迟的有限的改善。另外，由于比较器中的反转延迟随输入的斜坡参考电压的倾斜度而变化，因此难以在固定地设定带宽限制电容的方法中施加适当的带宽限制。

日本公开专利No.2007-281540描述了允许通过使用比较器的第一级的输出信号线与电源之间的电容减轻由比较器的反转所引起的电源电压下降的影响以及通过比较器的第一级中的带宽限制减少噪声的技术。然而，如在日本公开专利No.2010-093641中那样，在固定地设定带宽限制电容的方法中在没有减少帧率的情况下难以实现适当的噪声减少效果，因为反转延迟的影响随斜坡参考电压的倾斜度而变化。

在列并行的AD转换器中，施加比较器的带宽限制的方法被有效地使用以便改善S/N比。然而，在使用固定电容的带宽限制中，当斜坡参考电压的倾斜度改变时，因为比较器的带宽太窄所以比较器中的反转延迟增大从而降低了帧率，或者因为比较器的带宽太宽所以不可能足够地减少噪声。因此，在使用列并行的AD转换器的图像拾取设备中必须根据斜坡参考电压的倾斜度的变化来改变比较器的带宽。

发明内容

本发明提供了一种图像拾取设备，其包括：被配置为通过光电转换产生信号的像素；比较器，被配置为将基于像素的信号与随时间变化的参考信号进行比较；计数器，被配置为执行计数直到所述比较器输出指示基于像素的信号与参考信号之间的大小关系逆转的信号；以及控制单元。所述比较器包括第一放大器，所述第一放大器在第一输入部分处接收参考信号并且在第二输入部分处接收基于像素的信号以便将基于像素的信号与参考信号进行比较。所述控制单元在参考信号以第一变化率随时间变化时设定所述比较器的带宽为第一带宽，并且在参考信号以比第一变化率小的第二变化率随时间变化时设定所述比较器的带宽为比第一带宽宽的第二带宽。

从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的图像拾取设备的配置的示例的框图。

图2是示出了其中装载有列并行的AD转换器的图像传感器的配置的示例的框图。

图3是示出了使用可变电容的列并行的AD转换器中的比较器的配置的示例的电路图。

图4示出了比较器中的反转延迟的示例。

图5示出了比较器中的反转延迟与斜坡参考信号的倾斜度之间的关系的示例。

图6是用于比较噪声特性的图示。

图7示出了其中装载有列并行的AD转换器的图像传感器中的每个像素的配置的示例。

图8是AD转换操作的时序图。

具体实施方式

图1是示出了根据本发明实施例的图像拾取设备的配置的示例的框图。参考图1，图像拾取设备是例如照相机系统，并且包括将入射光引导到其中装载有列并行的AD转换器的图像传感器110的像素区域中（形成对象的图像）的光学单元，例如，在成像面上形成入射光（图像光）的图像的透镜101。图像拾取设备包括其中装载有列并行的AD转换器的图像传感器110、对从图像传感器110供应的像素信号执行一定信号处理的图像处理单元108以及控制图像处理单元108的驱动的控制单元109。控制单元109包括产生用来驱动图像传感器110中的电路的各种定时信号（包括开始脉冲和时钟脉冲）的定时产生器，并且以一定的定时驱动图像传感器110。图像处理单元108将从像素输出的RGB信号转换到YCbCr颜色空间中并且执行一定的图像处理，诸如伽马校正。在图像处理单元108中处理后的图像信号被记录在记录介质（诸如存储器）上。存储在记录介质中的图像信息通过打印机等被硬拷贝。在图像处理单元108中处理后的图像信号作为电影被显示在监视器（诸如液晶显示器）上。图像传感器110包括像素阵列单元102和斜坡产生电路单元103，所述像素阵列单元102将由透镜101形成的图像的光转换成电信号，所述斜坡产生电路单元103产生在AD转换中用作参考信号的斜坡参考信号。斜坡参考信号是随时间变化的参考信号。图像传感器110还包括列并行的AD转换器单元104和产生AD转换中的控制脉冲的定时产生电路单元105，所述列并行的AD转换器单元104将从像素阵列单元102供应的模拟信号转换成数字信号。图像传感器110还包括对AD转换的输出结果执行处理（包括关联双采样（CDS））的信号处理单元106和外部接口（I/F）单元107（诸如低压差分信令（LVDS））。虽然图像拾取设备具有各种其它功能组件，但是仅仅描述了在本实施例中的特征组件。

图2是示出了图1中的其中装载有列并行的AD转换器的图像传感器（互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器）110的配置的示例的框图。图2中的像素阵列单元209与图1中的像素阵列单元102对应。图2中的列并行的AD转换器单元210与图1中的列并行的AD转换器单元104对应。图2中的斜坡产生电路单元（参考信号产生电路）208与图1中的斜坡产生电路单元103对应。图2中的定时产生电路单元207与图1中的定时产生电路单元105对应。图2中的信号处理单元206与图1中的信号处理单元106对应。其中装载有列并行的AD转换器的图像传感器110包括用作图像捕获单元的像素阵列单元209、信号处理单元206以及控制各种驱动脉冲的定时的定时产生电路单元207。像素阵列单元209包括以二维矩阵样式的方式排列的像素202以及垂直扫描单元201。图像传感器110还包括用作像素阵列单元209的读出单元的列并行的AD转换器单元210以及控制流过列放大器203、比较器204等的电流的偏置电路单元211。图像传感器110还包括产生斜坡参考信号的斜坡产生电路单元208。列并行的AD转换器单元210包括列放大器203、比较器204以及计数器205。每个计数器205对由定时产生电路单元207产生的时钟信号CLK的时钟数进行计数。在上述的组件之中，像素阵列单元209、垂直扫描单元201、列并行的AD转换器单元210、斜坡产生电路单元208以及偏置电路单元211是模拟电路，并且定时产生电路单元207以及信号处理单元206是数字电路。每个像素202包括光电二极管和像素内的放大器，并且通过光电转换产生信号。例如，各具有图7所示出的配置的像素202以矩阵样式的方式被布置。

图7示出了图像传感器110中的每个像素202的配置的示例。参考图7，像素202包括光电转换元件（例如，光电二极管）701、用作传送开关的传送晶体管706、使像素电平复位的复位晶体管703、放大晶体管704和选择晶体管705。光电二极管701将入射光光电转换成与入射光的光强对应的量的电荷（电子）。传送晶体管706连接在光电二极管701与用作光电二极管701的输出节点的浮置扩散部（FD）707之间。传送晶体管706经由传送控制线LTX在其栅极（传送栅极）处接收驱动信号TG，以便将光电二极管701中的经受光电转换的电荷传送到浮置扩散部707。复位晶体管703连接在电源线LVDD与浮置扩散部707之间。复位晶体管703经由复位控制线LRST在其栅极处接收复位信号RST，以便使浮置扩散部707的电位复位到电源线LVDD的电位。浮置扩散部707经由放大晶体管704连接到垂直信号线702。放大晶体管704与像素202外的恒流源一起构成源极跟随器。

控制信号（地址信号或者选择信号）SEL经由选择控制线LSEL被供应给选择晶体管705的栅极以便使选择晶体管705导通。响应于选择晶体管705的导通，放大晶体管704放大浮置扩散部707的电位并且将取决于浮置扩散部707的电位的电压供应给垂直信号线702。通过垂直信号线702从每个像素202输出的电压被供应给用作像素信号读出电路的列并行的AD转换器单元210。由于例如传送晶体管706、复位晶体管703和选择晶体管705的栅极针对每一行被连接，因此对于一行中的像素202同时执行上述操作。

在像素阵列单元209中布线的一组复位控制线LRST、传送控制线LTX和选择控制线LSEL针对像素202的阵列的每一行被布线。复位控制线LRST、传送控制线LTX和选择控制线LSEL由用作像素驱动单元的垂直扫描单元201驱动。参照回图2，定时产生电路单元207产生用于像素阵列单元209、垂直扫描单元201、信号处理单元206、列并行的AD转换器单元210和斜坡产生电路单元208中的信号处理的定时信号。像素阵列单元209通过使用线快门（lineshutter）的光子的蓄积和排放针对每个像素行来对视频或者屏幕图像进行光电转换，并且将模拟信号供应给列并行的AD转换器单元210。列并行的AD转换器单元210针对每一列将从像素阵列单元209输出的模拟信号与从斜坡产生电路单元208供应的斜坡参考信号进行比较，以便输出数字信号。

列并行的AD转换器单元210包括在其中排列的多个AD转换器。每个AD转换器包括比较器204，该比较器204将由参考信号变化成阶梯式形状或者坡形而得到的斜坡参考信号与从每一列中的像素202通过垂直信号线702供应并且通过列放大器203放大的模拟信号进行比较。每一列中的AD转换器还包括计数器205，该计数器205对比较时间进行计数并且锁存和保持计数的结果。当从列放大器203供应的像素信号的电压与斜坡参考信号的电压一致时，布置在每一列中的比较器204使来自比较器204的输出反转，并且停止由计数器205的计数，从而完成AD转换。虽然在上述配置中列放大器203被用于每一个像素列，但是垂直信号线702可以直接延伸到比较器204。在根据本实施例的列并行的AD转换器单元210中，放大器类型的比较器的带宽被限制以便减少像素中的噪声和/或比较器中的噪声。下面将描述每个比较器204的具体的配置和功能。

图3是示出了根据本实施例的比较器的配置的示例的电路图。图3中的控制器301与图1中的控制单元109对应。图3中的定时产生器302与图1中的定时产生电路单元105和图2中的定时产生电路单元207对应。图3中的比较器304与图2中的比较器204对应。比较器304具有包括第一放大器305和第二放大器306的多级结构。包括多个可切换的电容元件的电容303被连接在来自第一级的输出与到第二级中的输入之间。电容303被连接到例如电源对中的第一级放大器的输出线或者第二放大器的输入晶体管的源极或漏极，或者被接地。因此，负载电容303可以被切换以便改变比较器304的第一级的带宽。虽然多个电容元件在图3中的配置中的可变电容303中被彼此并联地连接，但是比较器304的配置不限于此。第一放大器电流源307与偏置电路单元211一起构成电流镜。偏置电压（偏置值）可以被改变，或者镜像比可以利用开关来被切换，从而改变比较器304的第一级的带宽。现在将详细描述具有本实施例的特征配置的比较器304的功能和配置。

比较器304包括第一放大器305和第二放大器306，并且第一放大器305包括允许改变比较器304的带宽的可切换的电容303。第一放大器305和第二放大器306彼此级联地连接。第一放大器305包括正沟道金属氧化物半导体（PMOS）晶体管PT301和PT302、负沟道金属氧化物半导体（NMOS）晶体管NT301到NT302、可变电容303以及第一放大器电流源307。PMOS晶体管PT301的源极和PMOS晶体管PT302的源极连接到恒定电位电源VDD的节点。PMOS晶体管PT301的栅极和PMOS晶体管PT302的栅极连接到PMOS晶体管PT301的漏极。PMOS晶体管PT301的漏极和PMOS晶体管PT302的漏极分别连接到NMOS晶体管NT301的漏极和NMOS晶体管NT302的漏极。PMOS晶体管PT302的漏极与NMOS晶体管NT302的漏极之间的互连点（第一放大器305的输出端子）ND301连接到可变电容303和PMOS晶体管PT303的栅极。从斜坡产生电路单元208供应的斜坡参考信号RAMP被输入到NMOS晶体管（第一晶体管）NT301的栅极中。从列放大器203供应并且基于像素的信号（像素信号）SIG被输入到NMOS晶体管（第二晶体管）NT302的栅极中。与NMOS晶体管NT302的源极连接的NMOS晶体管NT301的源极连接到第一放大器电流源307。第一放大器电流源307连接到比较器304外的偏置电路单元211以便构成电流镜。第一放大器电流源307可以改变电流镜的偏置电压（偏置值）或者可以改变镜像比，以便改变电流的量。虽然可变电容303被连接为被夹在信号线与电源之间，但是可变电容303可以被连接到第二级PMOS晶体管PT303的漏极以便利用镜像效应。可变电容303的开关连接到比较器304外的定时产生器302。在第一放大器305中，PMOS晶体管PT301和PT302构成自偏置的电流镜电路，并且NMOS晶体管NT301和NT302构成使用第一放大器电流源307作为电流源的差分比较器。第一放大器305将像素信号SIG与斜坡参考信号RAMP进行比较，并且将比较的结果供应给输出端子ND301。电容303连接到第一放大器305的输出端子ND301。

第二放大器306包括PMOS晶体管PT303和第二放大器电流源308。PMOS晶体管PT303的源极连接到恒定电位电源VDD的节点，并且其栅极连接到第一放大器305的输出端子ND301。PMOS晶体管PT303的漏极连接到第二放大器电流源308，并且输出信号OUT从PMOS晶体管PT303的漏极与第二放大器电流源308之间的连接点输出。第二放大器电流源308连接到比较器304外的偏置电路单元211。在具有上述配置的第二放大器306中，PMOS晶体管PT303构成输入和放大器电路。第二放大器306反转和放大来自第一放大器305的输出端子ND301的信号，以便输出输出信号OUT。当可变电容303连接在第一放大器305的输出端子ND301和PMOS晶体管PT303的漏极之间时，可变电容303相当于其中由于镜像效应的影响由可变电容303乘以与增益对应的量而得到的电容连接在输出端子ND301和恒定电位电源VDD的节点之间的情况。虽然在这里描述了其中差分对由NMOS晶体管构成的放大器类型的比较器，但是可以采用其中差分对由例如PMOS晶体管构成的其它放大器类型的比较器。

现在将参考图8中的时序图描述根据本实施例的比较器304的操作的示例。如图8所示，AD转换被执行两次，包括像素复位电平的AD转换和光信号电平的AD转换，以便执行用于去除像素噪声的CDS。由列放大器203中的像素信号的放大得到的信号SIG被输入到比较器304中的NMOS晶体管NT302的栅极中。虽然在这里使用列放大器203，但是垂直信号线702可以在不使用列放大器203的情况下直接连接到比较器304。斜坡参考信号RAMP被输入到比较器304中的NMOS晶体管NT301的栅极中。比较器304将基于像素202的像素信号SIG与随时间变化的斜坡参考信号RAMP进行比较。计数器205从斜坡参考信号RAMP开始增大时的时间t1和t3开始计数，并且继续计数直到像素信号SIG和斜坡参考信号RAMP之间的大小的相对关系逆转使得RAMP超过SIG并且来自比较器304的输出信号OUT被反转时的时间t2和t4。在开始AD转换时的时间t1之前，使得斜坡参考信号RAMP的电压值为恒定的。在像素复位电平（N信号）时，斜坡参考信号RAMP的电压值与开始AD转换时的时间t1同时地以斜坡的方式改变。在这时候的像素信号SIG处于其中像素电平由图7中的复位晶体管703复位的状态。在其中斜坡参考信号RAMP的电压电平和像素信号SIG的电压电平相对于彼此逆转的点处，来自比较器304的输出信号OUT被反转并且计数器205的计数操作被停止。在从开始AD转换时的时间t1到输出信号OUT反转时的时间t2的时段期间由计数器205计数的时钟信号CLK的时钟数被用作指示像素复位电平（N信号）的AD转换的结果的计数值。同样在对像素的光信号电平（S信号）执行AD转换的第二轮中的AD转换操作中，比较器304接收斜坡参考信号RAMP和像素信号SIG。在这时候的像素信号SIG处于其中像素电平不由图7中的复位晶体管703复位的状态。在开始AD转换时的时间t3处，斜坡参考信号RAMP以斜坡方式变化。比较器304在像素信号SIG和斜坡参考信号RAMP之间的大小关系被逆转时的时间t4处使输出信号OUT反转。计数器205在从斜坡参考信号RAMP的倾斜开始时的时间t3到输出信号OUT反转时的时间t4的时段期间对时钟信号CLK的时钟数进行计数作为计数值。在从时间t3到时间t4的时段期间计数的计数值指示AD转换的结果。信号处理单元206计算计数器205的从时间t3到时间t4的计数值（S信号）与计数器205的从时间t1到时间t2的计数值（N信号）之间的差，以便获取其中去除了像素复位电平的像素信号。现在将详细描述比较器304的操作。

图4示出了比较器304中的反转延迟的示例。斜坡参考信号RAMP和从列放大器203输出的像素信号SIG被输入到构成比较器304中的第一放大器305中的差分对的NMOS晶体管NT301和NT302中。当斜坡参考信号RAMP在AD转换开始时以斜坡方式变化到等于像素信号SIG时，第一放大器305的输出端子ND301的电压理想地被反转。由于带宽限制引起随机噪声被减少并且放大器类型的比较器中的S/N比被改善，因此使用用于带宽限制的电容。然而，在比较器304中使用高负载电容303引起如下的问题，即带宽被减少并且由于到电容303中的充电和从电容303的放电而引起压摆率（slew rate）被恶化，从而增大图4所示出的反转延迟。

图5示出了斜坡参考信号（电压）的倾斜度和比较器304中的反转延迟之间的关系的示例。参考图5，横轴表示斜坡参考信号RAMP的倾斜度并且纵轴表示比较器304中的反转延迟。横轴上的值利用被设定为“1”的标准倾斜度被归一化。纵轴上的值利用在倾斜度“1”处的反转延迟的量被归一化。如图5所示，反转时间与斜坡参考信号RAMP的倾斜度有相关性。具体地，存在如下的问题，即反转延迟随斜坡参考信号RAMP的倾斜度的减小而增大。如果比较器304中的反转延迟增大，则必须延长AD转换时间，并且结果，降低帧率。

为了解决上述问题，如图3所示，在本实施例中结合斜坡参考信号RAMP的倾斜度来控制放大器类型的比较器的带宽。具体地，控制列并行的AD转换器单元210的模式的控制器301经由定时产生器302将控制信号供应给斜坡产生电路单元208和可变电容303。在这时候，基于例如图像的照度来选择得到适当的斜坡参考信号RAMP的倾斜度的模式。与控制器301中的预先准备的斜坡参考信号RAMP的倾斜度对应的电容值被选作对于可变电容303设定的值，并且可变电容303中的开关根据该电容值而被切换。斜坡参考信号RAMP与可变电容303之间的对应关系可以被预先准备例如在表中，或者斜坡参考信号RAMP可以被顺序地与可变电容303关联。例如，可变电容303和斜坡参考信号RAMP的倾斜度具有以下关系。当斜坡参考信号RAMP的倾斜度较小、即反转延迟增大时，控制器301减少负载电容303。当斜坡参考信号RAMP的倾斜度较大、即反转延迟减少时，控制器301增大负载电容303以便例如减少整个AD转换器的噪声。

控制放大器类型的比较器的带宽的其它方法包括改变从用作第一可变电流源的第一放大器电流源307供应的电流的量的方法。具体地，控制列并行的AD转换器单元210的模式的控制器301经由定时产生器302将控制信号供应给斜坡产生电路单元208和偏置电路单元211。偏置电路单元211和第一放大器电流源307构成电流镜电路，并且偏置电路单元211的偏置值可以被改变以便改变流过第一放大器305的电流的量和第一放大器305的带宽。基于例如图像的照度来选择得到适当的斜坡参考信号RAMP的倾斜度的模式。与控制器301中的预先准备的斜坡参考信号RAMP的倾斜度对应的偏置值被选作对于偏置电路单元211设定的值，并且第一放大器电流源307的电流值根据该偏置值而被切换。斜坡参考信号RAMP与对于偏置电路单元211设定的值之间的对应关系可以被预先准备例如在表中，或者斜坡参考信号RAMP可以被顺序地与对于偏置电路单元211设定的值关联。第一放大器电流源307的配置不限于上面描述的那个配置，并且可以采用其它配置，只要在配置中可以改变电流的量即可。

虽然在这里例示了第一放大器电流源307，但是从用作第二可变电流源的第二放大器电流源308供应的电流的量可以被改变。可替代地，从第一放大器电流源307供应的电流的量和从第二放大器电流源308供应的电流的量两者可以被切换。可替代地，电流镜电路的偏置电压可以被改变以便改变从第一放大器电流源307和第二放大器电流源308供应的电流的量。

当斜坡参考信号RAMP以第一变化率随时间变化时，控制器301设定比较器304的带宽为第一带宽。当斜坡参考信号RAMP以小于第一变化率的第二变化率随时间变化时，控制器301设定比较器304的带宽为比第一带宽宽的第二带宽。例如，控制器301根据斜坡参考信号RAMP相对于时间的变化率（倾斜度）控制比较器304中的电容303。具体地，当斜坡参考信号RAMP相对于时间的变化率等于第一变化率时，控制器301设定比较器304中的电容303为第一电容值。当斜坡参考信号RAMP相对于时间的变化率等于比第一变化率小的第二变化率时，控制器301设定比较器304中的电容303为比第一电容值小的第二电容值。当斜坡参考信号RAMP相对于时间的变化率被设定为第一变化率时，控制器301设定电容303为第一电容值，并且当斜坡参考信号RAMP相对于时间的变化率被设定为第二变化率时，控制器301设定电容303为第二电容值。控制器301控制斜坡参考信号RAMP相对于时间的变化率。斜坡产生电路单元（参考信号产生电路）208以由控制器301控制的相对于时间的变化率来产生斜坡参考信号RAMP。

图6示出了在使得反转延迟低于或者等于一定值的约束之下的在电容被固定时的噪声特性602与根据斜坡参考信号RAMP的倾斜度控制可变电容303时的噪声特性601之间的关系的示例。参考图6，横轴表示斜坡参考信号RAMP的倾斜度并且横轴上的值利用被设定为“1”的标准倾斜度来被归一化。纵轴表示在来自比较器304的输出信号OUT中出现的噪声的量。噪声的量利用在斜坡参考信号RAMP的倾斜度等于“0.1”时的噪声特性602的噪声值被设定为“1”来被归一化。图6示出了在本实施例中的噪声特性601中当斜坡参考信号RAMP的倾斜度较大时噪声性能能够被很大程度上改善。可变电容303可以例如与斜坡参考信号RAMP被改变时的定时同步地或者与水平同步信号或垂直同步信号同步地被切换。然而，可变电容303被切换时的定时不限于上述那些。

上面描述的实施例仅仅是示例，并且将清楚本发明的技术范围不被限制性地解释。换句话说，在不脱离主要特征或技术范围的情况下本发明可以以各种模式被具体实现。例如，虽然在上述实施例中电容303中的多个电容元件的电容值利用开关来被切换，但是电容303的电容值可以利用可变电容元件来被改变。斜坡参考信号不限于其电平线性地随时间变化的那种斜坡参考信号，并且可以使用其电平以阶梯式的方式随时间变化的斜坡参考信号。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。

Claims

1.一种图像拾取设备，包括：

像素，被配置为通过光电转换产生信号；

比较器，被配置为将基于像素的信号与随时间变化的参考信号进行比较；

计数器，被配置为执行计数直到所述比较器输出指示基于像素的信号与参考信号之间的大小关系逆转的信号；以及

控制单元，

其中所述比较器包括第一放大器，所述第一放大器在第一输入部分处接收参考信号并且在第二输入部分处接收基于像素的信号以便将基于像素的信号与参考信号进行比较，以及

其中所述控制单元在参考信号以第一变化率随时间变化时设定所述比较器的带宽为第一带宽，并且在参考信号以比第一变化率小的第二变化率随时间变化时设定所述比较器的带宽为比第一带宽宽的第二带宽；

其中第一放大器包括输出端子和与所述输出端子连接的可变电容，并且

其中所述控制单元在所述比较器的带宽被设定为第一带宽时设定所述可变电容为第一值，并且在所述比较器的带宽被设定为第二带宽时设定所述可变电容为比第一值低的第二值。

2.根据权利要求1所述的图像拾取设备，

其中所述可变电容包括彼此并联连接的多个电容元件。

3.根据权利要求1到2中的任何一项所述的图像拾取设备，还包括：

第一可变电流源，布置为供应用于驱动第一放大器的电流。

4.根据权利要求3所述的图像拾取设备，

其中第一可变电流源包括彼此并联连接的多个电流源。

5.根据权利要求3所述的图像拾取设备，

其中第一可变电流源包括电流镜电路，并且改变要被供应给所述电流镜电路的偏置值以便改变从第一可变电流源供应的电流的量。

6.根据权利要求3所述的图像拾取设备，

其中所述控制单元使得在所述比较器的带宽被设定为第一带宽时从第一可变电流源供应的电流小于在所述比较器的带宽被设定为第二带宽时供应的电流。

7.根据权利要求1到2中的任何一项所述的图像拾取设备，

其中所述比较器包括放大从第一放大器输出的信号的第二放大器。

8.根据权利要求7所述的图像拾取设备，还包括：

第二可变电流源，布置为向第二放大器供应电流。

9.根据权利要求8所述的图像拾取设备，

其中第二可变电流源包括彼此并联连接的多个电流源。

10.根据权利要求8所述的图像拾取设备，

其中第二可变电流源包括电流镜电路，并且改变要被供应给电流镜电路的偏置值以便改变从第二可变电流源供应的电流的量。

11.根据权利要求8到10中的任何一项所述的图像拾取设备，

其中所述控制单元使得在所述比较器的带宽被设定为第一带宽时从第二可变电流源供应的电流小于在所述比较器的带宽被设定为第二带宽时供应的电流。

12.根据权利要求1到2中的任何一项所述的图像拾取设备，

其中所述控制单元控制参考信号相对于时间的变化率，并且所述图像拾取设备还包括：

参考信号产生电路，被配置为以由所述控制单元控制的相对于时间的变化率来产生参考信号。