CN104954707A - 图像传感器及其操作方法、摄像装置、摄像方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了图像传感器及其操作方法、摄像装置、摄像方法和电子设备。所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的ADC，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号。其包括：多个钳位运算单元，所述钳位运算单元分别被构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；和参考电压输出单元，所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。所述摄像装置和电子设备包含所述图像传感器。根据本发明，能够校正由多个列ADC构成的图像传感器中的ADC组之间的特性差异。

Description

图像传感器及其操作方法、摄像装置、摄像方法和电子设备
技术领域
本发明涉及图像传感器及图像传感器的操作方法、摄像装置及摄像方法和电子设备，特别地，本发明涉及在具有列模拟数字转换器(ADC)构造的图像传感器中，在存在多个ADC组的情况下能够校正ADC组之间的特性差异的图像传感器及图像传感器的操作方法、摄像装置及摄像方法和电子设备。
背景技术
在具有包括两个ADC组的列ADC构造的图像传感器中，存在着各个ADC组的寄生电容因图像传感器内的布局等而变化的情况，并且各个ADC组的特征发生变化，ADC组之间产生了特性的差异(特性差异)。
当通过使用具有如上所述的不同特性的多个ADC组将包含模拟信号的像素信号转换成数字信号时，即使将同一模拟信号转换成数字信号，该模拟信号也会被转换成不同的数字信号。因此，当将包含模拟信号的像素信号转换成数字信号时，将无法以适当的颜色进行显色，且因此，担心不能实现适当的显色。
于是，已经提出了校正ADC组的特性并且将模拟信号恰当地转换成数字信号的技术(例如，参照专利文献WO 2000057634A)。
发明内容
与此同时，在WO 2000057634A的技术中，尽管该技术在两个ADC组的情况下是有效的，但是存在着在四个或八个ADC组的情况下不能实施充分的校正的担心。
本发明是鉴于上述情况而进行的，且特别地，即使在使用两个以上ADC组的情况下，本发明也能够通过校正ADC组之间的特性差异来实现适当的数字模拟转换。
根据本发明实施例的一种图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号。所述图像传感器包括：多个钳位运算单元，所述钳位运算单元分别被构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；和参考电压输出单元，所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
当多个所述ADC组的各输出信号是遮光像素的输出信号时，所述钳位运算单元可以计算所述基准电平，并且所述参考电压输出单元可以将通过所述钳位运算单元计算出的基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
所述钳位运算单元可以计算所述多个ADC组的各自输出信号与应当是所述基准电平的输出信号之间的差作为偏移，并且计算与所述偏移相对应的基准电平。
所述图像传感器还可以包括特性差异存储单元，所述特性差异存储单元被构造用来测量并存储多个所述ADC组中的各者的输出信号的差作为特性差异。所述参考电压输出单元可以以用于校正由所述特性差异测量存储单元存储的所述特性差异的增益将参考电压输出至所述ADC。
在以规定的增益将所述参考电压供给至所有所述ADC组时，所述特性差异测量存储单元可以测量多个所述ADC组之间的输出信号的差作为特性差异。
根据本发明实施例的一种图像传感器的操作方法，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号，所述操作方法包括下述步骤：基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；并且将计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
根据本发明实施例的一种摄像装置，其包括图像传感器，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号。所述摄像装置包括：多个钳位运算单元，所述钳位运算单元分别被构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；和参考电压输出单元，所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
根据本发明实施例的摄像方法是摄像装置的摄像方法，所述摄像装置包括图像传感器，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号。所述摄像方法包括下述步骤：基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；并且将计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
根据本发明实施例的一种电子设备，其包括图像传感器，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号。所述电子设备包括：多个钳位运算单元，所述钳位运算单元被分别构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；和参考电压输出单元，所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
在本发明的实施例中，在图像传感器(该图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号)中，或在图像传感器和包含该图像传感器的摄像装置及电子设备中，多个钳位运算单元基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平，并且计算出的基准电平的数字信号被转换成包含模拟信号的参考电压，该参考电压被供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
根据本发明的实施例，能够校正由多个列ADC构成的图像传感器中的ADC组之间的特性差异。
附图说明
图1图示了下述电气构造：该构造示出了应用了本发明的图像传感器的第一实施例的构造示例；
图2说明了图1的图像传感器的像素区域和ADC的布局；
图3是说明ADC组的特性差异校正处理的流程图；
图4是说明特性差异存储处理的流程图；
图5说明了图1的图像传感器的像素区域和ADC的布局；
图6说明了图1的图像传感器的像素区域和ADC的布局；
图7图示了下述电气构造：该构造示出了应用了本发明的图像传感器的第二实施例的构造例；
图8说明了图7的图像传感器的像素区域和ADC的布局；并且
图9说明了图7的图像传感器的像素区域和ADC的布局。
具体实施方式
注意，将以下面的顺序进行说明。
1.第一实施例(使用四个ADC的情况下的构造示例)
2.第一实施例的变型例
3.第二实施例(使用八个ADC的情况下的构造示例)
4.第二实施例的变型例
1.第一实施例
(使用四个ADC的情况下的构造示例)
图1和图2图示了应用了本发明的图像传感器的实施例的构造示例。更加详细地，图1图示了图像传感器的电气构造，图2图示了图像传感器的像素区域和模拟数字转换器(ADC)的布局示例。
图1的图像传感器将包含模拟信号的像素信号(该像素信号由构成布置在像素区域的各像素的光电二极管根据入射光的量通过光电转换而生成的)转换成数字信号并输出数字信号，并且通过输出的像素信号来生成图像。这样的图像传感器例如用于照相机和摄像机等摄像装置，并且也用于以智能手机等为代表的便携式终端等电子设备。
更加具体地，图1和图2的图像传感器包括像素区域10、ADC 11-1至11-4、钳位运算(clamp operation)单元12-1和12-2、数字模拟转换器(DAC)13-1和13-2、特性差异存储单元14、并行串行转换单元15和输出电路41-1和41-2。注意，在图2的上部，图示了像素区域10和ADC 11-1至11-4设置在同一晶片31上的情况下的布局示例。此外，在图2的下部，图示了图2上部的像素区域10中的第一像素组T1和第二像素组T2中的各像素的均包含模拟信号的像素信号被供给至ADC 11-1至11-4中的哪一个。即，图2的下部图示了图2上部的像素区域10的放大图。
此外，当不特别必要区别时，ADC 11-1至11-4、钳位运算单元12-1和12-2以及DAC 13-1和13-2分别仅被称为ADC 11、钳位运算单元12和DAC 13，其它的部件也类似地称谓。
模拟数字转换器(ADC)11-1至11-4布置在与图2中的像素区域10垂直相邻的区域。更加详细地，在图2中的像素区域10的下方的相邻区域中，从更接近于像素区域10的区域起依次布置有ADC 11-1和11-3；且在像素区域10的上方的相邻区域中，从更接近于像素区域10的区域起依次布置有ADC 11-2和11-4。ADC 11-1至11-4将包含模拟信号的像素信号转换成根据参考电压和分辨率的量子化单位的数字信号，所述像素信号是从设置于像素区域10中的含有光电二极管的多个像素顺序地传输来的。ADC 11-1至11-4将被转换成数字信号的像素信号作为并行信号输出至钳位运算单元12-1和12-2、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
更加详细地，在图2所示的像素区域10中，第一像素组T1和第二像素组T2在垂直方向上邻近地重复布置，第一像素组T1和第二像素组T2均以包含拜耳(Bayer)阵列形式的R(红色)像素、Gr和Gb(绿色)像素和B(蓝色)像素这四个像素为单元。在这些像素中，第一像素组T1的Gr像素和Gb像素的包含模拟信号的像素信号以及第一像素组T1的R像素和B像素的包含模拟信号的像素信号分别被供给至ADC 11-1和ADC 11-2。此外，第二像素组T2的Gr像素和Gb像素的包含模拟信号的像素信号以及第二像素组T2的R像素和B像素的包含模拟信号的像素信号分别被供给至ADC 11-3和ADC 11-4。注意，在第一像素组T1和第二像素组T2的各者中的2个像素×2个像素的4像素拜耳阵列中，R(红色)像素布置在左上方、Gr(绿色)像素布置在右上方、Gb(绿色)布置在左下方且B(蓝色)像素布置在右下方。注意，所述拜耳阵列仅是一个示例，且像素排列可以是不同于该拜耳阵列的其它排列。各个像素信号分别以分时的方式经过处理从而顺序地被传输至ADC 11-1至11-4。
并行串行转换单元15将从ADC 11-1至11-4并行地提供来的并且被转换成数字信号的像素信号转换成串行信号，并从均含有未图示的电极部(PAD)的输出电路41-1和41-2中输出串行信号，输出电路41-1和41-2设置于在图2的水平方向上与像素区域10相邻的区域。
钳位运算单元12-1和12-2分别基于设置在像素区域10的周边部等中的未图示的遮光区域中的像素的被ADC 11-1至11-4转换成数字信号的像素信号，来计算基准电平。然后，钳位运算单元12-1和12-2分别将所述基准电平的平均值、最小值和最大值中的任一者作为校正电平输出至DAC 13-1和13-2。钳位运算单元12-1和12-2分别实时地重复同样的处理，并且反复地输出校正电平。
DAC 13-1和13-2分别将从钳位运算单元12-1和12-2供给来的校正电平的信号从数字信号转换成模拟信号，并分别将上述模拟信号作为参考电压(基准)供给至ADC 11-1、11-2和ADC 11-3、11-4。此时，在对增益进行控制以使得可以通过特性差异存储单元14校正相互的特性差异的状态下，DAC 13-1和13-2分别输出参考电压(基准)。
当图像传感器的电源关闭时，特性差异存储单元14使像素区域10的所有像素作为遮光像素进行成像，并且基于被ADC 11-1至11-14转换成数字信号的像素信号，存储它们的差作为特性差异。更加详细地，特性差异存储单元14计算ADC 11-1或11-2与ADC 11-3或11-4之间的输出差作为含有ADC 11-1和11-2的ADC组与含有ADC 11-3和11-4的ADC组之间的特性差异，并且存储该特性差异。然后，特性差异存储单元14控制DAC 13-1和13-2的增益以此消除存储的特性差异。
钳位运算单元12-1计算并输出用来控制第一ADC组的各参考电压(基准)的校正电平，第一ADC组包括输出第一像素组T1的Gr像素和Gb(绿色)像素的ADC 11-1和输出第一像素组T1的R(红色)像素和B(蓝色)像素的ADC 11-2。
类似地，钳位运算单元12-2计算并输出用来控制第二ADC组的各参考电压(基准)的校正电平，第二ADC组包括输出第二像素组T2的Gr像素和Gb(绿色)像素的ADC 11-3和输出第二像素组T2的R(红色)像素和B(蓝色)像素的ADC 11-4。
因此，几乎相同的参考电压(基准)将被供给至ADC 11-1和11-2。因而，第一像素组中的R像素、Gb像素、Gr像素和B像素的显色的平衡得到调节，并且实质上白平衡将得到调整且ADC 11-1和11-2的特性都将得到调节。同样，几乎相同的参考电压(基准)将被供给至ADC 11-3和11-4。因而，第二像素组中的R像素、Gb像素、Gr像素和B像素的显色平衡得到调节，并且实质上白平衡将得到调整且ADC 11-3和11-4的特性将得到调节。
然而，因为如图2所示ADC 11-1、11-2和ADC 11-3、11-4在晶片31上的布局不同，所以它们的寄生电容等是不同的，因而通常具有彼此不同的特性。因此，对于第一像素组和第二像素组而言，尽管在各区域中的像素之间调节了显色，但是含有ADC 11-1和11-2的第一ADC组的特性与含有ADC 11-3和11-4的第二ADC组的特性之间产生了差异。因此，第一像素组与第二像素组之间将产生微小的显色差异，并因此存在图像质量退化的担心。
那么，特性差异存储单元14通过在电源关闭前使所有像素处于遮光状态来摄取黑色图像，并且同时还通过将DAC 13-1和13-2的增益设定为最大值来测量并存储ADC 11-1或11-2与ADC 11-3或11-4之间的输出差作为特性差异。这个特性差异是含有ADC 11-1和11-2的第一ADC组与含有ADC 11-3和11-4的第二ADC组之间因为ADC组之间的特性差异而产生的差异。在通过稍后参照图4说明的特性差异存储处理而将特性差异进行存储之后，特性差异存储单元14调整DAC 13-1与13-2间的增益以使得这个存储的特性差异可以在稍后参照图3说明的特性差异校正处理中被校正，并且使DAC 13-1和13-2分别输出参考电压(基准)。
这就校正了ADC组之间的特性差异，使得能够在抑制像素区域10中的第一像素组T1与第二像素组T2之间产生的显色差异的同时，通过多个ADC实现高速处理。
注意，在这里提及的特性差异中，包括偏移分量和增益分量。偏移分量表示从ADC 11-1至11-4输出的且经过钳位运算单元12-1和12-2调整的数字信号的基准电平的偏差。此外，增益分量表示相对于从钳位运算单元12-1和12-2供给来的ADC 11-1、11-2和ADC 11-3、11-4的校正电平的线性度的偏差，并且该线性度的偏差受到钳位运算单元12-1和12-2的调整。
(ADC组特性差异校正处理)
接着，参照图3的流程图，将说明由图1和图2的图像传感器进行的ADC组之间的特性差异校正处理。注意，在此处理中，假设顺序地提供包含模拟信号的像素信号，且该像素信号是从构成像素区域10中的像素的光电二极管中通过光电转换而顺序地生成的。
在步骤S11中，ADC 11-1将第一像素组中的Gb像素的像素值(Gb像素值)或第一像素组中的Gr像素的像素值(Gr像素值)转换成数字信号，并将该数字信号输出至钳位运算单元12、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
在步骤S12中，ADC 11-2将第一像素组中的R像素的像素值(R像素值)或第一像素组中的B像素的像素值(B像素值)转换成数字信号，并将该数字信号输出至钳位运算单元12、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
在步骤S13中，钳位运算单元12-1判断当前的像素是否是设置于像素区域10的周边部中的遮光像素，并且在当前的像素是遮光像素时，处理进入步骤S14。
在步骤S14中，钳位运算单元12-1通过含有从ADC 11-1和11-2中输出的数字信号的像素信号来计算并存储基于基准电平的偏移，其中ADC 11-1和11-2是以第一像素组为目标的第一ADC组。即，从遮光像素供给来的像素值尽管应当被供给作为基准电平的信号，但可能由于ADC 11-1和11-2的特性而成为偏离于基准电平的像素值。那么，钳位运算单元12-1计算这个偏离量作为偏移，并相对于多个像素存储这个偏移。
在步骤S15中，钳位运算单元12-1通过将ADC 11-1和11-2的像素信号乘以存储的多个像素的偏移的平均值、最小值或最大值来设定校正电平，并将该校正电平输出至DAC 13-1。即，为了使遮光像素的像素值可以成为基准电平，钳位运算单元12-1以使来自DAC 13-1的参考电压(基准)偏离了存储的偏移量的方式设定校正电平，并将这样的校正电平输出至DAC 13-1。注意，在步骤S13中，当认为当前的像素不是遮光像素时，跳过步骤S14的处理。
在步骤S16中，DAC 13-1将从钳位运算单元12-1供给来的校正电平的数字信号转换成模拟信号，并将该模拟信号作为参考电压(基准)输出至ADC 11-1和11-2，ADC 11-1和11-2是以第一像素组为目标的第一ADC组。
在步骤S17中，ADC 11-3将第二像素组的Gb像素的像素值(Gb像素值)或第二像素组的Gr像素的像素值(Gr像素值)转化成数字信号，并将该数字信号输出至钳位运算单元12、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
在步骤S18中，ADC 11-4将第二像素组中的R像素的像素值(R像素值)或第二像素组中的B像素的像素值(B像素值)转化成数字信号，并将该数字信号输出至钳位运算单元12、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
在步骤S19中，钳位运算单元12-2判断当前的像素是否是设置于像素区域10的周边部中的遮光像素，并且在当前的像素是遮光像素时，处理前进至步骤S20。
在步骤S20中，通过含有从ADC 11-3和11-4(ADC 11-3和11-4是以第二像素组为目标的ADC组)输出的数字信号的像素信号，钳位运算单元12-2计算基于基准电平的偏移，并相对于多个像素存储该偏移。
在步骤S21中，钳位运算单元12-2通过将ADC 11-3和11-4的像素信号乘以存储的多个像素的偏移的平均值、最小值或最大值来设定校正电平，并将该校正电平输出至DAC 13-2。注意，在步骤S19中，当认为当前的像素不是遮光像素时，跳过步骤S20的处理。
在步骤S22中，DAC 13-2将从钳位运算单元12-2供给来的校正电平的数字信号转换成模拟信号，并将该模拟信号作为参考电压(基准)输出至ADC 11-3和11-4(ADC 11-3和11-4是以第二像素组为目标的第二ADC组)。此时，DAC 13-2乘以与存储于特性差异存储单元14中的特性差异(增益分量)相对应的增益以输出参考电压(基准)。
通过上面的处理，当供给遮光区域外部的像素信号时，基于存储在特性差异存储单元14中的ADC 11-3和11-4的相对于ADC 11-1和11-2的特性差异，对DAC 13-2的增益进行调整，并且输出参考电压，因此，将参考电压(基准)供给至ADC 11-3和11-4以使得可以吸收含有ADC11-1和11-2的第一ADC组与含有ADC 11-3和11-4的第二ADC组之间的特性差异的增益分量。此时，因为基于偏移而设定的校正电平被供给至DAC 13-1和13-2，所以也校正了特性差异的偏移分量。也即是，钳位运算单元12-1和12-2分别彼此独立地校正第一像素组T1和第二像素组T2中的特性差异的偏移分量。此外，基于由特性差异存储单元14计算的作为第一像素组T1与第二像素组T2之间的输出差的特性差异，相对地校正特性差异的增益分量。
因此，能够通过使不同的ADC组之间的特性差异可以被吸收的操作来实现适当的显色，这能够实现高的图像质量。此外，因为能够动态地校正特性差异(特别是偏移分量)，所以能够长期维持适当的显色，这使得能够长时间保证图像质量。此外，因为ADC组之间的特性差异响应于因布局而造成的寄生电容的变化，所以在ADC组的布局中对称性是基本的要求，且迄今已经通过其它的技术或试错法调整了布局，然而，因为能够使布局不受寄生电容的影响，所以能够提高ADC布局的灵活性。注意，稍后将参照图4说明特性差异存储处理。
此外，当供给遮光区域的像素信号时，计算并调整作为ADC 11-1至11-4的特性差异的偏移分量，并且动态地校正参考电压(基准)。
(特性差异存储处理)
接着，将参照图4的流程图说明特性差异存储处理。
在步骤S41中，未图示的控制单元(该控制单元控制像素区域10的操作)判断是否进行了关闭图像传感器的电源的操作，并将重复相同的处理直至判定电源已经被关闭。然后，在步骤S41中，当认为电源已经被关闭时，处理进入步骤S42。
在步骤S42中，对于像素区域10，在整个区域被遮光的状态下拍摄黑色图像。即，使所有像素成为遮光像素，从而即使在任何像素正在被读取的状态下，也能够作为遮光像素来实施处理。
在步骤S43中，特性差异存储单元14将DAC 13-1和13-2的增益设定为最大值，并将参考电压(基准)供给至ADC 11-1至11-4。
在步骤S44中，ADC 11-1将第一像素组的Gb像素的像素值(Gb像素值)或第一像素组的Gr像素的像素值(Gr像素值)转换成数字信号，并且将该数字信号输出至钳位运算单元12、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
在步骤S45中，ADC 11-2将第一像素组的R像素的像素值(R像素值)或第一像素组的B像素的像素值(B像素值)转换成数字信号，并且将该数字信号输出至钳位运算单元12、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
在步骤S46中，ADC 11-3将第二像素组的Gb像素的像素值(Gb像素值)或第二像素组的Gr像素的像素值(Gr像素值)转换成数字信号，并且将该数字信号输出至钳位运算单元12、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
在步骤S47中，ADC 11-4将第二像素组的R像素的像素值(R像素值)或第二像素组的B像素的像素值(B像素值)转换成数字信号，并且将该数字信号输出至钳位运算单元12、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
在步骤S48中，特性差异存储单元14存储第一像素组T1与第二像素组T2之间的Gr、Gb、R和B像素中的任一个的数字信号的差值作为特性差异。
通过上面的处理，每当电源被关闭时，在设定了最大值的状态下拍摄黑色图像，并将计算此时的特性差异(增益分量)，且在特性差异校正处理中，相对地调整DAC 13-1和13-2的增益以使得可以消除该特性差异(增益分量)。因此，因为能够实现适当的显色，所以能够长时间保证图像质量。
注意，在上文中，已经说明了为了可以吸收ADC组之间的特性差异，当将第一像素组设定为基准时，特性差异存储单元14(通过图3的步骤S22的处理)调整第二像素组的DAC 13-2的增益这样的示例，但是，可以通过调整DAC 13-1和13-2两者的增益来吸收特性差异。
此外，在上文中，已经说明了这样的示例：其中，在测量特性差异中，当拍摄黑色图像时，计算在增益被设定为最大值时像素信号之间的差作为特性差异，并且在特性差异校正处理中，吸收在增益被设定为最大值时的特性差异。然而，可以根据增益的大小来计算并使用特性差异。例如，就在电源被关闭前，拍摄增益变为最大值的黑色图像和增益变为最小值的黑色图像，并且根据分别计算出的特性差异的线性度可以存储与增益相对应的特性差异，并且在特性差异校正处理中，可以通过设定与该特性差异相对应的增益来消除该特性差异。
2.第一实施例的变型例
(变型例1)
在上述中，如图2所示，已经说明了如下的图像传感器示例：其中，ADC 11-2和11-4布置于像素区域10的上部且ADC 11-1和11-3布置于下部。然而，因为即使在ADC 11-1至11-4的寄生电容因布局而可能以任何方式变化的情况下仍能够实施校正，所以能够提高设计的灵活性而不需要意识到布局。
因此，例如，如图5所示，ADC 11-1至11-4可以以集中的方式布置于图中的像素区域10的上部。注意，尽管未图示，但是ADC 11-1至11-4当然可以以集中的方式布置于图中的像素区域10的下部。
(变型例2)
此外，如图6所示，图像传感器可以通过堆叠不同的晶片构成。例如，如图6的左上部所示，像素区域10可以布置在第一晶片31-1中，且如图6的左下部所示，ADC 11-2和11-4可以布置在第二晶片31-2的图中的像素区域10的上部且ADC 11-1和11-3可以布置在下部。
注意，在图6的左部，上部图示了第一晶片31-1且下部图示了第二晶片31-2。在第一晶片31-1上设置有电极(PAD)52-1和52-2。此外，在第一晶片31-1与第二晶片31-2之间，贯通电极(VIA)51-1和51-2分别与贯通电极51-3和51-4电连接。因此，像素区域10的各像素信号经由贯通电极51-1至51-4供给至ADC 11-1至11-4，并从输出电路41-1和41-2中输出。
(变型例3)
此外，类似地，例如，如图6的右上部所示，像素区域10可以布置在第一晶片31-1中，且如图6的右下部所示，ADC 11-1至11-4可以以集中的方式布置在第二晶片31-2的图中的上部。注意，ADC 11-1至11-4当然可以以集中的方式布置在第二晶片31-2的下部。
3.第二实施例
(当使用八个ADC时的构造示例)
在上文中，尽管已经说明了ADC 11的数量是四个的示例，但是只要采用的是能够调整ADC组之间的特性差异的构造，ADC 11的数量就可以是四个或以上。例如，如图7所示，ADC 11的数量可以是八个，即，ADC 11-1至11-8。
在这种情况下，钳位运算单元12的数量为四个，即，钳位运算单元12-1至12-4，类似地，DAC 13的数量也可以是四个，即，DAC 13-1至13-4。在这种情况下，如图8的左部所示，像素区域10中的含有拜耳阵列的Gr、Gb、R和B这四个像素的像素组将变为第一像素组T1至第四像素组T4这四个像素组。
因此，ADC组将是ADC 11-1和11-2、ADC 11-3和11-4、ADC 11-5和11-6以及ADC 11-7和11-8这四个ADC组。因此，特性差异存储单元14存储四个ADC组中的各者的增益分量的特性差异。然后，特性差异存储单元14使任一个像素组作为基准像素组，且使基准像素组的ADC11的输出值作为基准，并且存储该输出值与其它像素组的输出值之间的差作为特性差异。此外，对于基准像素组以外的像素组的DAC 13，增益被设定为以此来吸收基准像素组与基准像素组以外的像素组之间的特性差异，并将参考电压(基准)输出至各ADC 11。通过像这样的处理，能够通过增加ADC 11的数量来加速图像处理，并且能够通过吸收ADC组之间的特性差异来实现适当的显色。
4.第二实施例的变型例
(变型例5)
在上述中，已经说明了在使用ADC 11-1至11-8这八个ADC的情况下，ADC 11-2、11-4、11-6和11-8布置于像素区域10的上部且ADC 11-1、11-3、11-5和11-7布置于下部这样的示例，但是，ADC 11-1至11-8可以如图8的右部所示以集中的方式布置于像素区域10的上部。注意，ADC 11-1至11-8当然可以以集中的方式布置于像素区域10的下部。
(变型例6)
在不同的晶片上构成像素区域和八个ADC的示例
此外，如图9的左部所示，即使当ADC 11-1至11-8的数量是八个时，ADC 11-1至11-8也可以设置在与设置有像素区域10的晶片31-1不同的晶片31-2上。在图9的左部，图示了这样的示例：ADC 11-2、11-4、11-6和11-8布置于晶片31-2的上部且ADC 11-1、11-3、11-5和11-7布置于下部。
(变型例7)
此外，如图9的右部所示，在ADC 11-1至11-8的数量是八个的情况下，当ADC 11-1至11-8设置在与设置有像素区域10的晶片31-1不同的晶片31-2上时，ADC 11-1至11-8可以以集中的方式布置于晶片31-2的上部。注意，ADC 11-1至11-8当然可以以集中的方式布置于晶片31-2的下部。
注意，在上文中，尽管已经说明了两个ADC 11被认为是一组的情况的示例，但是除了两个以外的其它数量的ADC 11也可以被认为是一组。此外，在上文中，尽管已经说明了像素组的数量是两个或四个的情况，但是像素组的数量可以更多。
本发明的实施例不限于上述的实施例，且可以在不脱离本发明的范围的情况下做出各种变化和变型。
此外，能够由一个装置或通过分配多个装置来执行上述流程图所述的各个步骤。
此外，在一个步骤中包含有多个处理的情况下，能够由一个装置或通过共用多个装置来执行这一个步骤中包含的多个处理。
此外，本发明也可以构造如下。
(1)一种图像传感器，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号，所述图像传感器包括：
多个钳位运算单元，所述钳位运算单元分别被构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；和
参考电压输出单元，所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
(2)根据(1)所述的图像传感器，
其中，当所述多个ADC组的输出信号均是遮光像素的输出信号时，所述钳位运算单元计算所述基准电平，并且
其中，所述参考电压输出单元将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
(3)根据(1)或(2)所述的图像传感器，
其中，所述钳位运算单元计算多个所述ADC组的各输出信号与应当是所述基准电平的输出信号之间的差作为偏移，并且计算与所述偏移相对应的基准电平。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的图像传感器，还包括：
特性差异测量存储单元，所述特性差异测量存储单元被构造用来测量并存储多个所述ADC组中各组的输出信号的差作为特性差异，
其中，所述参考电压输出单元以用于校正由所述特性差异测量存储单元存储的所述特性差异的增益将参考电压输出至所述ADC。
(5)根据(4)所述的图像传感器，
其中，在以规定的增益将所述参考电压供给至所有所述ADC组的时候，所述特性差异测量存储单元测量多个所述ADC组之间的输出信号的差作为特性差异。
(6)一种图像传感器的操作方法，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号，所述操作方法包括下述步骤：
基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；并且
将计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
(7)一种摄像装置，所述摄像装置包括图像传感器，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号，所述摄像装置包括：
多个钳位运算单元，所述钳位运算单元分别被构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；和
参考电压输出单元，所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
(8)一种摄像装置的摄像方法，所述摄像装置包括图像传感器，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号，所述摄像方法包括下述步骤：
基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；并且
将计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
(9)一种电子设备，所述电子设备包括图像传感器，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC)，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号，所述电子设备包括：
多个钳位运算单元，所述钳位运算单元分别被构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；和
参考电压输出单元，所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
相关申请的交叉参考
本申请主张享有于2014年3月31日提交的日本优先权专利申请JP2014-073876的权益，并将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (9)

1.一种图像传感器，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的ADC，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号，所述图像传感器包括：
多个钳位运算单元，所述钳位运算单元分别被构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；和
参考电压输出单元，所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，当多个所述ADC组的输出信号均是遮光像素的输出信号时，所述钳位运算单元计算所述基准电平，并且
其中，所述参考电压输出单元将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，所述钳位运算单元计算多个所述ADC组的各输出信号与应当是所述基准电平的输出信号之间的差作为偏移，并且计算与所述偏移相对应的基准电平。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：
特性差异测量存储单元，所述特性差异测量存储单元被构造用来测量并存储多个所述ADC组中各组的输出信号的差作为特性差异，
其中，所述参考电压输出单元以用于校正由所述特性差异测量存储单元存储的所述特性差异的增益将参考电压输出至所述ADC。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，
其中，在以规定的增益将所述参考电压供给至所有所述ADC组的时候，所述特性差异测量存储单元测量多个所述ADC组之间的输出信号的差作为所述特性差异。
6.一种图像传感器的操作方法，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的ADC，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号，所述操作方法包括下述步骤：
基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；并且
将计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
7.一种摄像装置，所述摄像装置包括图像传感器，所述图像传感器是如权利要求1至5中任一项所述的图像传感器。
8.一种摄像装置的摄像方法，所述摄像装置包括图像传感器，所述图像传感器具有列ADC构造，所述列ADC构造包括针对每一个像素行的ADC，所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号，所述摄像方法包括下述步骤：
基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平；并且
将计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压，并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
9.一种电子设备，所述电子设备包括图像传感器，所述图像传感器是如权利要求1至5中任一项所述的图像传感器。
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