CN109716756B - 摄像装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及一种能够减少噪声的摄像装置和电子设备。提供了光电转换元件、配置为将来自所述光电转换元件的信号转换成数字信号的转换单元、以及配置为基于来自所述转换单元的输出信号控制流到模拟电路的电流的控制单元。所述转换单元通过使用斜率信号将来自所述光电转换元件的所述信号转换成数字信号，所述斜率信号具有随着时间流逝单调递减的电平。所述控制单元执行控制以在所述输出信号具有较大电平的情况下增大或减小流到所述模拟电路的电流。例如，本技术适用于摄像装置。

Description

摄像装置和电子设备
技术领域
本技术涉及一种摄像装置和电子设备，并且涉及一种能够自适应地改变噪声水平以便按照改进的图像质量拍摄图像的摄像装置和电子设备。
背景技术
例如，具有摄像功能的常规电子设备(诸如数码照相机和数码摄像机)包括图像传感器，诸如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
各个图像传感器包括被配置为执行光电转换的光电二极管(PD)与多个晶体管相结合的像素，并且基于从多个平面设置的像素输出的像素信号产生图像。此外，通过例如为相应像素列设置的多个模数(AD)转换器对从像素输出的像素信号并行地进行AD转换，并且输出。
专利文献1公开了一种旨在实现减少电耗和随机噪声的摄像装置。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开2007-151170号公报
发明内容
本发明要解决的问题
图像传感器的噪声水平由热噪声、1/f噪声和量化噪声限定。可以提高电路的gm以减少热噪声，但是这可能会导致模拟电路处消耗的电流的增加和电力增加。
此外，1/f噪声对电流是敏感的，但主要由面积和工艺确定，并且对它们的测量有可能会导致成本增加。量化噪声仅由AD转换器的分辨率确定，但在低照度下，由图像传感器的随机噪声和AD转换器的量化噪声确定，并且热噪声和1/f噪声(作为随机噪声)取决于模拟电路处消耗的电流量。
鉴于这种情况提出了本技术，并且本技术旨在通过基于AD转换之后的输出信号按照可变的方式自适应地调节在模拟电路处消耗的电流来在高照度下实现低电力而在低照度下实现低噪声。
问题的解决方案
根据本技术的一个方面的摄像装置包括：光电转换元件；转换单元，该转换单元配置为将来自光电转换元件的信号转换为数字信号；以及控制单元，该控制单元配置为基于来自转换单元的输出信号控制流到模拟电路的电流。
根据本技术的一个方面的电子设备包括摄像装置，该摄像装置包括：光电转换元件；转换单元，该转换单元配置为将来自光电转换元件的信号转换为数字信号；以及控制单元，该控制单元配置为基于来自转换单元的输出信号控制流到模拟电路的电流。
根据本技术的一个方面的摄像装置包括：光电转换元件；转换单元，该转换单元配置为将来自光电转换元件的信号转换为数字信号；以及控制单元，该控制单元配置为基于来自转换单元的输出信号控制流到模拟电路的电流。
根据本技术的一个方面的电子设备包括摄像装置。
注意，摄像装置和电子设备可以是独立的设备或者可以是包括在一个设备中的内部块。
发明效果
根据本技术的一个方面，可以通过基于AD转换之后的输出信号按照可变的方式自适应地调节在模拟电路处消耗的电流来在高照度下实现低电力而在低照度下实现低噪声。
注意，本文所描述的效果并非是限制性的，并且可以应用本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是图示了根据本公开的摄像装置的示意配置的示意图。
图2是图示了像素的详细示例性配置的框图。
图3是图示了比较电路的详细示例性配置的框图。
图4是描述像素电路的详细配置的示意图。
图5是描述像素操作的定时图。
图6是描述具有噪声的电路的配置的示意图。
图7是描述具有噪声的电路的配置的示意图。
图8是描述具有噪声的电路的配置的示意图。
图9是描述具有噪声的电路的配置的示意图。
图10是描述包括确定单元的电路的配置的示意图。
图11是描述确定单元的配置的示意图。
图12是描述偏置电路的配置的示意图。
图13是描述DAC的配置的示意图。
图14是描述从DAC输出的信号的波形的示意图。
图15是描述偏置电路和DAC的配置的示意图。
图16是描述控制定时的示意图。
图17是图示了在像素共享的情况下的比较电路的示例性配置的电路图。
图18是描述控制定时的示意图。
图19是通过堆叠两个半导体衬底来形成摄像装置的概念图。
图20是图示了在摄像装置包括两个半导体衬底的情况下的示例性电路配置的示意图。
图21是通过堆叠三个半导体衬底来形成摄像装置的概念图。
图22是图示了在摄像装置包括三个半导体衬底的情况下的示例性电路配置的示意图。
图23是描述包括确定单元的电路的另一配置的示意图。
图24是描述包括确定单元的电路的另一配置的示意图。
图25是描述包括确定单元的电路的另一配置的示意图。
图26是描述包括确定单元的电路的另一配置的示意图。
图27是图示了作为根据本公开的电子设备的摄像装置的示例性配置的框图。
图28是图示了内部信息获取系统的示例性示意配置的框图。
图29是图示了内窥镜手术系统的示例性示意配置的示意图。
图30是图示了摄像头和CCU的示例性功能配置的框图。
图31是图示了车辆控制系统的示例性示意配置的框图。
图32是图示了摄像单元的示例性安装位置的阐释图。
具体实施方式
在下文中，将描述用于实施本技术的方式(下文称为实施例)。
<摄像装置的示例性示意配置>
图1图示了根据本公开的摄像装置的示意配置。
图1中的摄像装置1包括像素阵列单元22，在该像素阵列单元22中，像素21以二维阵列的形式设置在包括诸如硅(Si)等半导体的半导体衬底11上。像素阵列单元22包括时间代码转发单元23，该时间代码转发单元23配置为将时间代码生成单元26生成的时间代码转发至各个像素21。然后，在半导体衬底11上的像素阵列单元22周围形成像素驱动电路24、D/A转换器(DAC)25、时间代码生成单元26、垂直驱动电路27、输出单元28、和定时生成电路29。
以二维阵列形式设置的各个像素21包括像素电路41和ADC 42，稍后参照图2将对其进行描述。像素21根据像素中的光接收元件(例如，光电二极管)接收到的光量生成电荷信号，将生成的信号转换成数字像素信号SIG，并且输出转换后的信号。
像素驱动电路24驱动各个像素21中的像素电路41(图2)。DAC 25用作被配置为生成参考信号(参考电压信号)REF作为具有随着时间流逝单调递减的电平(电压)的斜率信号的生成单元，并且将生成的参考信号(参考电压信号)REF提供给各个像素21。时间代码生成单元26生成在各个像素21处将模拟像素信号SIG转换(AD转换)成数字信号时使用的时间代码，并且将生成的时间代码提供给对应的时间代码转换单元23。
为像素阵列单元22设置多个时间代码生成单元26，并且在像素阵列单元22中设置数量与时间代码生成单元26的数量对应的时间代码转发单元23。因此，时间代码生成单元26对应转发由对应时间代码生成单元26生成的时间代码的相应时间代码转发单元23。
垂直驱动电路27执行控制以基于从定时生成电路29提供的定时信号按照预定顺序将在各个像素21中生成的数字像素信号SIG输出至输出单元28。通过输出单元28将从像素21输出的数字像素信号SIG从摄像装置1输出。若有必要，输出单元28对像素信号SIG执行预定数字信号处理，诸如校正暗电平的暗电平校正处理或者相关双采样(CDS)处理，之后向外部输出该信号。
定时生成电路29通过例如被配置为生成各种定时信号的定时生成器来实现，并且将生成的各种定时信号提供给像素驱动电路24、DAC 25、垂直驱动电路27等。
摄像装置1如上所述配置。注意，在图1中，摄像装置1中包括的所有电路都形成在单个半导体衬底11上(如上所述)，但它们也可以单独地设置在多个半导体衬底11上(稍后待述)。
<像素的详细示例性配置>
图2是图示了各个像素21的详细示例性配置的框图。
像素21包括像素电路41和AD转换器(ADC)42。
像素电路41根据接收到的光量将电荷信号输出至ADC 42，作为模拟像素信号SIG。ADC 42将从像素电路41提供的模拟像素信号SIG转换成数字信号。
ADC 42包括比较电路51和数据存储单元52。
比较电路51将像素信号SIG与从DAC 25提供的参考信号REF相比较，并且输出输出信号VCO作为指示该比较的结果的比较结果信号。当像素信号SIG与参考信号REF相同(具有与参考信号REF的电压相同的电压)时，比较电路51反转输出信号VCO。
比较电路51包括差分输入电路61、电压转换电路62、和正反馈(PFB)电路63。稍后将参照图3描述其细节。
数据存储单元52从比较电路51接收输出信号VCO，并且从垂直驱动电路27还向数据存储单元52另外提供有指示像素信号写入操作的WR信号、指示像素信号读取操作的RD信号、和来自垂直驱动电路27的控制在像素信号读取操作中从像素21读取的定时的WORD信号。此外，还通过时间代码转发单元23向数据存储单元52提供有时间代码生成单元26生成的时间代码。
数据存储单元52包括被配置为基于WR信号和RD信号控制时间代码写入和读取操作的锁存控制电路71、以及被配置为存储时间代码的锁存存储单元72。
当在时间代码写入操作中从比较电路51输入高(Hi)输出信号VCO时，锁存控制电路71将从时间代码转发单元23提供并且在各个单位时间处更新后的时间代码存储在锁存存储单元72中。
然后，当像素信号SIG已经变得与参考信号REF相同(具有与参考信号REF的电压相同的电压)并且已经将从比较电路51提供的输出信号VCO反转成Low(Lo)时，停止对所提供的时间代码的写入(更新)，并且通过锁存存储单元72来保持存储在锁存存储单元72中的时间代码。存储在锁存存储单元72中的时间代码指示像素信号SIG变得等于参考信号REF时的时间并且指示表示像素信号SIG在那时处于参考电压下(换言之，数字化光量值)的数据。
在参考信号REF的扫频结束并且将时间代码存储在像素阵列单元22中所有像素的锁存存储单元72中之后，将像素21的操作从写入操作变成读取操作。
在时间代码操作中，在各个像素21的读取定时处，锁存存储电路71基于控制读取定时的WORD信号将存储在锁存存储单元72中的时间代码(数字像素信号SIG)输出至时间代码转发单元23。时间代码转发单元23在列方向(垂直方向)上顺序地转发所提供的各个时间代码以将时间代码提供给输出单元28。
在下文中，指示像素信号SIG在那时处于参考电压下的数字化像素信号(其是当在时间代码读取操作中从锁存存储单元72读取的输出信号VCO被反转时的反转时间代码)也称为AD转换像素数据，以将数据与在时间代码写入操作中被写入锁存存储单元72中的时间代码区分开来。
<比较电路的第一示例性配置>
图3是图示了比较电路51中包括的差分输入电路61、电压转换电路62、和正反馈电路63的详细配置的电路图。
差分输入电路61将从像素21中的像素电路41输出的像素信号SIG与从DAC 25输出的参考信号REF相比较，并且当像素信号SIG高于参考信号REF时输出预定信号(电流)。
差分输入电路61包括差分晶体管对81和82、用作电流镜的晶体管83和84、作为被配置为根据输入偏置电流Vb提供电流Icm的恒流源的晶体管85、以及被配置为输出差分输入电路61的输出信号HVO的晶体管86。
晶体管81、82和85是负沟道MOS(NMOS)晶体管，并且晶体管83、84和86是正沟道MOS(PMOS)晶体管。
在差分晶体管对81和82中，将从DAC 25输出的参考信号REF输入至晶体管81的栅极，并且将从像素21中的像素电路41输出的像素信号SIG输入至晶体管82的栅极。晶体管81和82的源极与晶体管85的漏极连接，并且晶体管85的源极与预定电压VSS(VSS<VDD2<VDD1)连接。
晶体管81的漏极与用作电流镜的晶体管83和84的栅极和晶体管83的漏极连接，并且晶体管82的漏极与晶体管84的漏极和晶体管86的栅极连接。晶体管83、84和86的源极与第一电源电压VDD1连接。
电压转换电路62是，例如，NMOS晶体管91。晶体管91的漏极与差分输入电路61中的晶体管86的漏极连接，晶体管91的源极与正反馈电路63中的预定连接点连接，并且晶体管86的栅极与偏执电压VBIAS连接。
差分输入电路61中包括的晶体管81至86是被配置为在高达第一电源电压VDD1的高电压下操作的电路，并且正反馈电路63是被配置为在低于第一电源电压VDD1的第二电源电压VDD2下操作的电路。电压转换电路62将从差分输入电路61输入的输出信号HVO转换为处于正反馈电路63可以操作的低电压下的信号(转换信号)LVI，并且将信号LVI提供给正反馈电路63。
偏置电压VBIAS可以是执行转换成正反馈电路63的被配置为在恒定电压下操作的晶体管101至105不会出故障的电压的电压。例如，偏置电压VBIAS可以等于正反馈电路63的第二电源电压VDD2(VBIAS＝VDD2)。
正反馈电路63基于通过将来自差分输入电路61的输出信号HVO转换成与第二电源电压VDD2对应的信号而得到的转换信号LVI，来输出比较结果信号，该比较结果信号在像素信号SIG高于参考信号REF时被反转。此外，当作为比较结果信号输出的输出信号VCO被反转时，正反馈电路63提高传输速度。
正反馈电路63包括七个晶体管101至107。晶体管101、102、104和106是PMOS晶体管，并且晶体管103、105和107是NMOS晶体管。
作为电压转换电路62的输出端的晶体管91的源极与晶体管102和103的漏极和晶体管104和105的栅极连接。晶体管101的源极与第二电源电压VDD2连接，晶体管101的漏极与晶体管102的源极连接，并且晶体管102的栅极与作为正反馈电路63的输出端的晶体管104和105的漏极连接。
晶体管103、105和107的源极与预定电压VSS连接。向晶体管101和103的栅极提供有初始化信号INI。向晶体管106和107的栅极提供有作为第二输入的控制信号TERM，而不是作为第一输入的转换信号LVI。
晶体管106的源极与第二电源电压VDD2连接，并且晶体管106的漏极与晶体管104的源极连接。晶体管107的漏极与比较电路51的输出端连接，并且晶体管107的源极与预定电压VSS连接。
在如上配置的比较电路51中，可以不考虑差分输入电路61的状态，通过将作为第二输入的控制信号TERM设置成Hi，来将输出信号VCO设置成Lo。
例如，当由于亮度(例如，在摄像装置1的视角中拍摄的太阳的图像)高于预期亮度而使像素信号SIG的电压低于参考信号REF的最终电压时，该比较期间结束，而比较电路51的输出信号VCO处于Hi，因此由输出信号VCO控制的数据存储单元52无法确定出一个值，也无法实现AD转换功能。
为了防止出现这种状态，可以通过在参考信号REF的扫频的最后输入Hi脉冲的控制信号TERM，来强行反转有待反转的输出信号VCO。数据存储单元52恰好在强行反转之前存储(锁存)时间代码，因此，在采用图3所示的配置的情况下，ADC 42用作被配置为响应于输入等于或者高于某个亮度的亮度而固定输出值的AD转换器。
当将偏置电压VBIAS控制在Lo水平以切断晶体管91并且将初始化信号INI设置成Hi时，不考虑差部分输入电路61的状态，输出信号VCO变成Hi。因此，可以将上面描述的输出信号VCO的强行Hi输出和控制信号TERM的强行Lo输出相结合来将输出信号VCO设置成任意值，而不考虑在那以前的差分输入电路61的状态以及像素电路41和DAC 25的状态。
利用该功能，例如，独立于向摄像装置1进行光学输入，仅通过电信号输入即可测试像素21后面的电路。
<像素电路的详细示例性配置>
下面参照图4描述像素电路41的详细配置。除了图3所示的比较电路51的差分输入电路61之外，图4是还图示了像素电路41的细节的电路图。
像素电路41包括作为光电转换元件的光电二极管(PD)121、放电晶体管122、转发晶体管123、重置晶体管124、和浮动扩散层(FD)125。
放电晶体管122用于调节曝光时间。具体地，当在可选定时处导通放电晶体管122开始曝光时间时，使到目前为止累积在光电二极管121中的电荷放电。因此，当断开放电晶体管122时，开始曝光时间。
转发晶体管123将在光电二极管121处生成的电荷转发至FD 125。重置晶体管124重置FD 125所保持的电荷。FD 125与差分输入电路61中的晶体管82的栅极连接。利用该配置，差分输入电路61中的晶体管82用作像素电路41的放大晶体管。
重置晶体管124的源极与差分输入电路61中的晶体管82的栅极以及FD125连接，并且重置晶体管124的漏极与晶体管82的漏极连接。因此，在FD125处不存在用于重置电荷的固定重置电压。这是因为可以通过控制差分输入电路61的电路状态，通过使用参考信号REF，来可选地设置用于重置FD 125的重置电压，并且将电路的固定模式噪声存储在FD 125中以通过CDS操作消除噪声的组分。
<像素定时图>
以下参照图5所示的定时图描述图4所示的像素21的操作。
首先，在时间t1处，将待机电压Vstb下的参考信号REF设置成处于用于重置FD 125处的电荷的重置电压Vrst下以便导通重置晶体管124，从而重置FD 125处的电荷。此外，在时间t1处，将被提供给正反馈电路63中的晶体管101和103的栅极的初始化信号INI设置成Hi，这将正反馈电路63设置成初始状态。
在时间t2处，将参考信号REF提高到预定电压Vu，并且开始在参考信号REF与像素信号SIG之间的比较(参考信号REF的扫频)。在该阶段中，参考信号REF大于像素信号SIG，因此输出信号VCO处于Hi。
在确定参考信号REF和像素信号SIG已经变得相同的时间t3处，将输出信号VCO反转(转变为Low)。当将输出信号VCO反转时，通过上面描述的正反馈电路63来加快输出信号VCO的反转。此外，当输出信号VCO被反转时，数据存储单元52存储时间数据(N比特的DATA[1]至DATA[N])。
在信号写入期间和信号读取期间开始时的时间t4处，将被提供给比较电路51中的晶体管81的栅极的参考信号REF的电压降低到断开晶体管81的水平(待机电压Vstb)。这减少了在信号读取期间中在比较电路51处消耗的电流。
在时间t5处，控制读取定时的WORD信号变成Hi，并且从数据存储单元52的锁存控制电路71输出N比特的锁存的时间信号DATA[0]至DATA[N]。由此获取到的数据是相关双采样(CDS)处理中的重置电平的P相数据。
在时间t6处，将参考信号REF提高到预定电压Vu，并且将被提供给晶体管101和103的栅极的初始化信号INI设置成Hi，这再次将正反馈电路63设置成初始状态。
在时间t7处，通过处于Hi的转发信号TX导通像素电路41中的转发晶体管123以将在光电二极管121处生成的电荷转发至FD 125。
在使初始化信号INI回到Low之后，开始在参考信号REF与参考信号REF的像素信号SIG扫频之间的比较()。在该阶段中，参考信号REF大于像素信号SIG，因此输出信号VCO处于Hi。
然后，在确定参考信号REF和像素信号SIG已经变得相同的时间t8处，将输出信号VCO反转(转变为Low)。当将输出信号VCO反转时，通过正反馈电路63来加快输出信号VCO的反转。此外，当输出信号VCO被反转时，数据存储单元52存储时间数据(N比特的DATA[1]至DATA[N])。
在信号写入期间和信号读取期间开始时的时间t9处，将被提供给比较电路51中的晶体管81的栅极的参考信号REF的电压降低到断开晶体管81的水平(待机电压Vstb)。这减少了在信号读取期间中在比较电路51处消耗的电流。
在时间t10处，控制读取定时的WORD信号变成Hi，并且从数据存储单元52的锁存控制电路71输出N比特的锁存的时间信号DATA[0]至DATA[N]。由此获取到的数据是CDS处理中的信号电平的D相数据。在时间t11处的状态与上面描述的时间t1处的状态相同，并且对应下一个1V的驱动(1个垂直扫描期间)。
根据像素21的上述驱动，首先获取并且然后读取P相数据(重置电平)，随后获取并且读取D相数据(信号电平)。
通过上述操作，摄像装置1的像素阵列单元22的所有像素21可以执行同时重置所有像素和同时曝光所有像素的全局快门操作。由于可以同时曝光并且读取所有像素，所以不需要设置通常在各个像素中设置的并且被配置为保持电荷直到读取电荷为止的保持单元。此外，例如，像素21的配置不要求用于选择输出像素信号SIG的像素的选择晶体管，这在列并行读取的摄像装置中是需要的。
在参照图5描述的像素21的驱动中，恒定地将放电晶体管122控制为断开。然而，可以通过在所需时间处将放电信号OFG设置为Hi以暂时性地导通放电晶体管122并且然后断开放电晶体管122(如图5中的虚线所示)，来设置可选的曝光时间。
<噪声>
摄像装置1(图1)的噪声水平由热噪声、1/f噪声和量化噪声限定。可以提高电路的gm来减少热噪声，但是这会增加在模拟电路处消耗的电流，可能会增加电力。
此外，1/f噪声对电流是敏感的，但主要由面积和工艺决定，并且对它们的测量有可能会导致成本增加。量化噪声仅由ADC 42的分辨率确定，但在低照度下，由图像传感器的随机噪声(热噪声和/或1/f噪声)和ADC 42的量化噪声确定。热噪声和1/f噪声取决于模拟电路处消耗的电流量。
以下描述能够通过基于AD转换之后的输出信号(来自ADC 42的输出信号)按照可变的方式自适应地调节在模拟电路处消耗的电流来在高照度下实现低电力而在低照度下实现低噪声的摄像装置1。
在下文中，如下对噪声进行图示，并且对其进行描述。如图6所示，预定电路301是具有噪声的电路。噪声发生自电路301中的(例如)电阻器元件、电容器元件和晶体管元件。假设对包括有可能会生成噪声的元件的电路301进行了用于减少噪声的外部控制。
在这种情况下，通过执行等效地执行噪声的输入转换的描述来进行以下描述，输入预定量的噪声，并且如图7所示，电路302是无噪声的。在如图7所示的电路图中，电路302是不生成噪声的电路，在电路302外设置有加法单元303，并且将预定量的噪声输入至加法单元303。加法单元303与电路302连接，并且因此，将噪声提供给电路302。
再次参照图6所示的电路301，例如，当改变流至电路301中包括的晶体管元件的电流时，改变噪声量。换言之，可以通过控制流至晶体管元件的电流来控制噪声量。因此，可以通过控制流至图8所示的电路301'中的晶体管元件的电流来控制电路301'的噪声(带有'标记，以区别于图6所示的电路301)。
图9图示了对图7所示的无噪声电路302的该控制。具体地，如图9所示，可以通过控制被输入至无噪声电路302'的噪声量(被输入至加法单元303的噪声量)来控制电路302'的噪声。
如上所述，诸如热噪声、1/f噪声和量化噪声等噪声发生在成像装置1中。例如，成像装置1中的ADC 42包括如图3所示的多个晶体管元件。将对被配置为通过控制流至这些晶体管元件的电流来控制在ADC 42处生成的噪声量并且以提高的图像质量执行图像拍摄的摄像装置1进行描述。
<被配置为执行噪声控制的摄像装置的配置>
图10是图示了被配置为执行噪声控制的摄像装置的配置(具体地，具有用于控制在ADC 42和外围电路处生成的噪声量的配置的ADC 42的配置)的示意图。为了控制在ADC42处生成的噪声量，该配置包括确定单元401，该确定单元401被配置为基于来自ADC 42的输出执行稍后待述的确定。
由于确定单元401的确定，控制了被提供给ADC 42的噪声量。如稍后待述的，通过控制流至ADC 42中的预定晶体管元件的电流来控制噪声量。确定单元401用作被配置为控制在ADC 42中的电流的控制单元。
来自ADC 42的输出是重置数字数据和信号数字数据。当通过加法单元402计算在重置数字数据与信号数字数据之间的差值时，生成累积在像素电路41(在本文中是光电二极管121)中的电荷的信号，并且将其作为输出信号输出。
将输出信号输入至确定单元401，并且确定单元401确定所拍摄的图像的特性，诸如高照度或者低照度，并且根据稍后会详细描述的确定的结果来控制噪声量。
图11是图示了确定单元401的示例性配置的示意图。确定单元401包括确定值计算单元431、比较单元432、控制表参考单元433、和选择单元434。
将从ADC 42输出的像素信号提供给确定单元401的确定值计算单元431。所提供的像素信号可以是整个像素区的像素值、一个像素的像素值、代表至少一个像素的像素值等。
例如，该至少一个像素可以是设置在像素阵列单元的预定区域中的像素或者图像平面相位差像素。此外，这种像素可以是该像素周围区域中的像素的代表像素，并且相对于来自除了该代表像素之外的像素的信号，可以更早地读取来自代表像素的信号。然后，从代表像素读取的信号可以用于执行确定单元401进行的确定。
输入至确定值计算单元431的像素信号的单位可以等于控制的单位。例如，在以1个像素为单位执行控制的情况下，以1个像素为单位提供像素信号。
换言之，确定单元401进行的确定的准确度可以是整个像素区、以各个像素为单位、或者以多个像素为单位。
例如，输入至确定值计算单元431的像素信号的单位可以是各个像素、各个列、预定数量的像素的各个像素块、或者所有像素。
此外，例如，可以恒定地执行(在各个帧中执行)或者可以在各个预定数量的帧中执行控制定时(执行确定的定时)，诸如，将像素信号输入至确定值计算单元431的定时或者确定单元401执行确定的定时。
注意，确定单元401执行确定的定时可以与，例如，通过使用确定结果来控制电流值的定时(稍后待述)不同。在以下描述中，执行确定的定时是控制定时。
此外，在单个图像由多个帧(子帧)生成的情况下，可以在各个子帧中执行控制或者可以在这些子帧中的预定子帧中执行控制。
例如，在使用四个子帧生成一个帧的情况下，可以在各个子帧中执行控制或者可以在这四个子帧中的预定子帧(例如，第一子帧)中执行控制(在其它子帧中执行通过使用预定子帧的值进行的控制)。
例如，确定值计算单元431通过使用输入的像素信号计算指示画面中是否发生饱和的平均值、代表值、或者最大值。可以计算所有值，或者可以计算这些值中的至少一个。
注意，可以通过使用诸如缺陷校正等提前的处理所提供的像素信号来计算确定值计算单元431计算得到的确定值。
将来自确定值计算单元431的确定值提供给比较单元432。也向比较单元432提供确定阈值。可以从确定单元401外部提供确定阈值，或者可以通过比较单元432来保持或者生成确定阈值。确定阈值可以是固定值或者根据预定情况取不同值的可变值。
比较单元432将来自确定值计算单元431的确定值与确定阈值相比较，并且将比较的结果提供给控制表参考单元433。控制表参考单元433参考控制信号的表以便对模拟电路进行噪声控制，例如，电流值。例如，该表是将比较的结果与电流值相关联的表。
该表可以保持在控制表参考单元433中，或者可以保持在控制表参考单元433外。
向选择单元434提供有来自控制表参考单元433的参考值(例如，电流值)、强行控制值和模式选择信号。选择单元434基于模式选择信号确定是否要执行强行控制，并且由于该确定，选择来自控制表参考单元433的参考值或者强行控制值中的任何一个，并且将选择的结果提供给各个模拟电路，例如，ADC 42。
<控制差分输入电路中的电流的第一配置>
图12图示了在基于来自确定单元401的确定结果控制流至ADC 42中的晶体管元件的电流的情况下的ADC 42及其外围部件的示例性配置。图12仅图示了ADC 42中的差分输入电路61。被配置为控制流至差分输入电路61中的晶体管85的电流Icm的偏置电路501与晶体管85的栅极连接。
向偏置电路501提供有来自确定单元401的确定结果。偏置电路501包括多个晶体管511和电流源512。偏置电路501可以通过改变这些晶体管511中的使用的多个晶体管来改变所连接的差分输入电路61的电流值。
在用Ipixbias表示流至偏置电路501的电流，各个晶体管511的沟道长度L固定，用Wpixbias表示晶体管511的沟道宽度W(偏置的W大小)，并且用Wcmbias表示像素的电流源的W大小的情况下，如下给出流至晶体管85的电流Icm:Icm＝Ipixbias×(Wcmbias/Wpixbias)。
因此，通过使用每单位W的电流密度是恒定的特点，控制是可能的。当该电流值在差分输入电路61侧是[nA]数量级时，由于在稍后的阶段包括正反馈电路63的配置(正反馈配置)，所以操作是可能的。
按照这种方式，可以通过控制流至晶体管85的电流来控制在差分输入电路61中的晶体管(在本示例中是晶体管85)(包括晶体管85的整个电路)所生成的噪声。
例如，在拍摄到明亮的图像(高照度图像)的情况下，人们认为，当噪声较大时，噪声对图像质量的影响较小。此外，在拍摄到昏暗的图像(低照度图像)的情况下，人们认为，当噪声较大时，噪声对图像质量的影响较大。
此外，噪声还取决于流至晶体管的电流值，并且倾向于随着电流值增加而减少。
因此，当可以确定拍摄到高照度图像时，确定单元401将用于将差分输入电路61(在本文中是晶体管85)的电流值控制为低的确定值输出至偏置电路501，并且偏置电路501执行控制以减小差分输入电路61中的电流值。因此，当拍摄到高照度图像时，可以实现低电力消耗。
此外，当可以确定拍摄到低照度图像时，确定单元401将用于将差分输入电路61(在本文中是晶体管85)的电流值控制为高的确定值输出至偏置电路501，并且偏置电路501执行控制以增大差分输入电路61中的电流值。因此，当拍摄到低照度图像时，可以减少噪声。
<控制差分输入电路中的电流的第二配置>
图13图示了在基于来自确定单元401的确定结果控制流至ADC 42中的晶体管元件的电流的情况下的ADC 42及其外围部件的第二示例性配置。图13仅图示了ADC 42中的差分输入电路61。被配置为控制提供给差分输入电路61中的晶体管81的参考信号REF的DAC 25与晶体管81的栅极连接。
DAC 25生成参考信号(参考电压信号)REF作为具有随着时间流逝单调递减的电平(电压)的斜率信号，并且如上所述地将生成的参考信号REF提供给各个像素21。
向DAC 25提供有来自确定单元401的确定结果。DAC 25包括电阻器551和电流源552。例如，当电流源552包括多个电流源时，DAC 25通过执行控制以单独地导通和断开多个电流源，来控制来自电流源552的电流值。
DAC 25在接地(GND)处具有参考电位，并且DAC波形(参考信号REF的波形)由流至电阻器551的电流的IR降确定。通常，已知的是，随着电流增加，电流散粒噪声增加，并且DAC25的噪声降低。考虑到FD 125(图4)的电压范围，例如，在信号量较小的情况下，在如图14所示的DAC波形中，将电流整体减少了恒定的量。
在图14中，实线图示了正常操作中参考信号REF的波形，并且点线图示了当均匀地减少电流时参考信号REF的波形。按照这种方式，可以通过向参考信号REF提供偏移来减少在DAC 25处生成的噪声。
在本示例中，按照DC的方式进行描述，但是，例如，也可以根据增益(坡度)来执行利用偏移的均匀改变。此外，如图14中用点线图示的，可以减小FD 125的初始电压的DC值，因此可以减小FD 125的暗电流，并且可以减小FD 125的暗电流所导致的散粒噪声。因此，可以进一步减少随机噪声。
因此，在低照度信号(低信号电平)的情况下，可以进行控制以减小电流值并且将像素的FD 125的初始电压设置为低，从而减少暗电流散粒噪声。然而，在高照度信号(高信号电平)的情况下，可以进行控制以增大电流并且将FD 125的电压设置为高，从而可以获得高照度信号。
在这种情况下，暗电流散粒噪声可能会增加，但是由于高照度，所以不会表现得很明显。此外，单个DAC 25是针对所有像素设置的并且不会消耗如差分输入电路61那么多的电力，因此，差分输入电路61中的电流的减小引起低电力消耗。例如，在10M pix的像素的情况下，可以获得大10M倍的效果。
<控制差分输入电路中的电流的第三配置>
可以将图12所示的控制差分输入电路中的电流的第一配置和图13所示的控制差分输入电路中的电流的第二配置彼此组合。图15图示了在第一配置和第二配置的组合中的ADC 42及其外围部件的示例性配置。
在图15所示的ADC 42中，被配置为控制流至差分输入电路61中的晶体管85的电流的偏置电路501与晶体管85的栅极连接。此外，被配置为控制提供至差分输入电路61中的晶体管85的参考信号REF的DAC 25与晶体管81的栅极连接。
向偏置电路501和DAC 25都提供有来自确定单元401的确定结果。由偏置电路501和DAC 25执行的控制与上述情况中的控制相似。
具体地，在确定单元401确定信号值是需要克服噪声的低照度信号(具有低信号电平)的情况下，偏置电路501执行将电流值反馈到模拟电路(诸如ADC 42)，这引起噪声减少。在差分输入电路61的情况下，执行控制以增大在差分输入电路61中流动的电流Icm的电流值并且减少电路所生成的热噪声。
在DAC 25的情况下，执行控制以通过减小电流值并且向像素的FD 125设置低初始电压来减少暗电流散粒噪声。
在高照度下，偏置电路501执行控制以减小在差分输入电路61中的电流Icm的电流。在这种情况下，增加了噪声，但是实现了差分输入电路61的低电力消耗。与偏置电路501不同，DAC 25执行控制以增大电流并且向FD 125设置高电压以获取高照度信号。
利用这种配置，可以控制流至差分输入电路61的电流，来控制噪声。此外，可以通过单独地控制流至差分输入电路61中的多个晶体管的电流，来更恰当地控制噪声。
<控制应用定时>
如上所述，基于确定单元401进行的确定的结果来控制ADC 42中的噪声。以下描述输出确定单元401进行的确定的结果的定时和参照图16应用确定结果的定时。
像素21在预定定时处开始曝光。在参照图5描述的像素21的驱动中，恒定地将放电晶体管122控制为断开。然而，如图5中的虚线所示，可以通过将放电信号OFG设置为Hi以暂时性地导通放电晶体管122并且然后在所需时间处断开放电晶体管122来设置可选的曝光期间，并且例如，可以通过OFG(图5)的下降脉冲来限定曝光的开始。
曝光时间被限定为从曝光开始到转发信号TX(图5)的下降时间为止。在一个ADC42被一个像素使用的情况下，它们具有1:1的对应关系，但是在FD 125由多个像素共享以使用该一个ADC 42的情况下，可以单独地设置曝光时间(稍后将描述像素共享)。
曝光期间包括RST(重置)期间，在该RST期间中，执行FD 125的初始化和比较电路51(图2)的自动调零，并且执行用于开始在ADC 42处的处理的准备。之后，执行正反馈电路(PSB)63的初始化，并且同时设置DAC25的初始电压。
在重置期间之后的期间是P相获取期间(后文中简称为，例如，P相或者P相获取期间)，该P相获取期间是像素的重置电平的A/D转换的期间。逐渐降低DAC 25的电压，并且将数据写入锁存存储单元72(图2)中。当从像素电路41输入至差分输入电路61的信号和来自DAC 25的信号具有相同的值(相同的电压)时，将来自比较电路51的输出反转，并且将数据写入锁存存储单元72中。
注意，虽然上面描述了将正反馈电路63设置为用于加快响应的电路的示例，但被配置为实现相似功能(在预定时间处存储锁存数据)的任何其它电路都可适用。
在P相输出期间中从ADC 42输出在P相获取期间中获取的数据。
在P相输出期间之后设置D相获取期间(后文中简称为，例如，D相或者D相获取期间)，该D相获取期间是像素的信号电平的A/D转换的期间。在D相获取期间中，导通转发晶体管123(图4)，并且将来自光电二极管121的信号转发至FD 125。逐渐降低DAC 25的电压，并且将来自时间代码转发单元23的时间代码提供给锁存控制电路71(图2)。
当从像素电路41输入至差分输入电路61的信号和来自DAC 25的信号具有相同的值(相同的电压)时，将来自比较电路51的输出反转，并且将此时的时间代码写入锁存存储单元72中。
当将来自DAC 25的信号(斜率)降低至GND电平(使像素电流断开的电压)时，在像素21中的ADC 42处消耗的电力变成零状态，以实现待机状态。
然而，在D相输出期间中从ADC 42输出在D相获取期间中获取的数据。
被配置为处理来自ADC 42的信号的处理单元(未图示)通过执行P相数据和D相数据的CDS来执行固定模式噪声、FD 125的重置噪声、和电路的重置噪声的去除。
在这种情况下，最后余留的噪声是热噪声、1/f噪声、和随机电报信号(RTS)噪声，这些噪声由在操作中流经模拟电路的电流值确定。为了控制这些噪声，根据上述用于减少噪声的输出信号电平来控制电路(ADC 42)中的电流值。
例如，根据输出信号电平控制噪声的定时是如图16所示的定时。注意，在下文中，利用偏置电路501进行的噪声控制的示例来进行描述。
可以读取来自所有像素的信号，可以计算信号的平均值，并且可以从平均值计算流至ADC 42中的预定晶体管的电流量。此外，可以读取D相输出的部分，可以确定其亮度值，并且可以计算下一帧中的电流值(偏置值)。
在图16中，在D相输出期间中，确定单元401计算电流值Icm，并且在下一帧中开始曝光之后在重置期间之前将计算得到的电流值Icm提供到模拟电路(例如，ADC 42中的差分输入电路61)中。
注意，在P相输出期间中，可以计算电流值Icm，并且可以将计算得到的电流值Icm提供给相同帧的D相获取期间。然而，在这种情况下，在相同帧中的P相和D相中使用应用了不同电流值Icm的数据，并且有可能在P相数据和D相数据的CDS中无法恰当地去除噪声。
因此，如上所述，在D相输出期间中，计算电流值Icm，并且在下一帧中开始曝光之后在重置期间之前(换言之，在下一帧中的P相获取期间和D相获取期间中)应用计算得到的电流值Icm。
注意，可以在P相输出期间中计算电流值Icm，并且可以在下一帧中的P相获取期间和D相获取期间中应用计算得到的电流值Icm。
以下还描述了电流值Icm的计算。利用最大输出值为14比特(0至16383)的示例来进行描述。当针对八个帧在CDS之后的输出小于4096的情况下，确定处理目标(所拍摄的)图像较暗，执行驱动以增大电流值Icm的设置值，以便改善在低照度侧的噪声。
然而，在针对八个帧在CDS之后的输出大于4096的情况下，认为包括了大量高照度信号，确定图像是明亮的图像(可能会从该图像获取到以散粒噪声为主的图像)，并且执行驱动以减小电流值Icm的设置。
可以通过按照这种方式提供迟滞来实现画面在接近4096这个阈值时不会闪烁的配置。注意，上面的描述是针对具有八个帧的示例，但任何其它数量的帧也可适用。
<共享像素结构>
在上述实施例中，比较电路51具有一个ADC 42设置在一个像素21中的配置，但也可以具有一个ADC 42由多个像素21共享的配置。
图17是图示了在一个ADC 42由多个像素21共享的情况下的比较电路51的示例性配置的电路图。图17图示了在一个ADC 42由像素21A、像素21B、像素21C和像素21D这四个像素21共享的情况下的比较电路51的示例性配置。
在图17中，比较电路51中包括的差分输入电路61、电压转换电路62和正反馈电路63的配置与图2所示的配置相似。
在图17中，四个像素21A至21D设置有像素电路41A至41D，并且像素电路41A至41D分别设置有光电二极管121q、放电晶体管122q和转发晶体管123q。重置晶体管124'和FD125'由这四个像素21A至21D共享。
注意，在图17中，采用图2所示的电路配置作为比较电路51的电路配置，但是也可以采用任何其它电路配置。
按照这种方式，可以将图12、13或者15所示的配置应用到一个ADC 42由多个像素21共享的共享像素，从而控制ADC 42中的电流(ADC 42的噪声)。
在图17所示的四像素共享像素配置的情况下的差分输入电路61的配置与(例如)图12所示的无像素共享像素配置的情况下的差分输入电路61的配置相同。因此，例如，与图12所示的情况相似，可以将偏置电路501设置在图17所示的四像素共享像素配置中并且与差分输入电路61中的晶体管85的栅极连接。
利用该配置，与参照图12描述的情况一样，可以基于确定单元401进行的确定(例如，照度是高还是低的确定)来控制流至晶体管85的电流，从而控制在差分输入电路61(包括差分输入电路61的比较电路51)处生成的噪声。
此外，与参照图13描述的情况相似，在图17所示的四像素共享像素配置中，可以设置DAC 25并且可以将其与差分输入电路61中的晶体管81的栅极连接。
利用该配置，与参照图13描述的情况一样，可以基于确定单元401进行的确定(例如，照度是高还是低的确定)来控制流至晶体管81的参考信号REF，从而控制在差分输入电路61(包括差分输入电路61的比较电路51)处生成的噪声。
此外，与图15所示的情况相似，在图17所示的四像素共享像素配置中，可以设置偏置电路501和DAC 25，可以将偏置电路501与差分输入电路61中的晶体管85的栅极连接，并且可以将DAC 25与差分输入电路61中的晶体管81的栅极连接。
利用该配置，与参照图15描述的情况一样，可以基于确定单元401进行的确定(例如，照度是高还是低的确定)来控制流至晶体管85的电流，并且可以控制提供给晶体管81的参考信号REF，从而控制在差分输入电路61(包括差分输入电路61的比较电路51)处生成的噪声。
<共享像素中的控制定时的应用>
下面参照图18描述输出在共享像素中确定单元401进行的确定的结果的定时和应用该确定结果的定时。
在共享像素中，各个像素电路41执行的处理与参照图16描述的情况中的处理相似。具体地，各个像素电路41在重置期间、P相获取期间、P相输出期间、D相获取期间、D相输出期间中的每一个中执行对应的处理，这些期间都是在开始曝光之后设置的。
下面描述当导通放电晶体管122(OFG)时开始曝光的示例。在各个像素电路41处，曝光期间从设置到像素电路41的放电晶体管122的下降延长到转发晶体管123的下降。
当四个像素被单独地控制时，可以获得四个全局快门图像，这四个全局快门图像的空间分辨率彼此相差一个像素。通过单独地控制这四个图像的曝光时间(不设置成相同的曝光时间)，高动态范围(HDR)摄像是可能的。
例如，当Ta代表像素电路41A的曝光时间，Tb代表像素电路41B的曝光时间，Tc代表像素电路41C的曝光时间，Td代表像素电路41d的曝光时间，并且满足Ta:Tb:Tc:Td＝1:4:16:64的关系时，可以将动态范围增加成比曝光时间比例大64倍。
当通过1倍长曝光不会发生饱和时，可以防止通过64倍更长的曝光而饱和的图像发生晕光。
在这种驱动中，在最短曝光时间Ta中未实现饱和的情况下，图像整体较暗，例如，对于1个比特，值为64LSB或者更低，并且在曝光时间Td中获取该图像，在CDS之后的输出很有可能等于或者小于4096。在这种情况下，与参照图16描述的情况一样，例如，在继续八个帧之后，通过控制在差分输入电路61中的电流Icm和提供给差分输入电路61(在DAC 25处生成的)的参考信号Ref的电流来在最长曝光时间中减少读取时的噪声生成。
此外，在仅有曝光时间Ta的情况下，当由于散粒噪声等的影响而无法获得设置准确度时，可以执行控制以结合地使用曝光时间Tb和Tc中的信号来确定(例如)曝光时间Tb中的平均值是否超过256且曝光时间Tc中的平均值是否超过1024并且在某个数量的帧之后应用曝光时间Td中的设置。
此外，可以在预定帧中在曝光时间Td中执行计算，并且可以在该预定帧的下一帧中在曝光时间Ta、Tb、Tc和Td中应用计算得到的设置。根据这种控制，在执行HDR摄像时，可以通过仅在长时间曝光Td(在该长时间曝光Td中，输出为了避免噪声的影响最需要的暗图像)中执行该应用来优化电力消耗。
注意，虽然上面描述了按照P相和D相的顺序执行了输出4次的示例，但上面描述的本技术基本上也适用于D相和P相的逆序、P相和D相的综合读取、以及代替4次读取的2次或者16次读取。
注意，虽然上面描述了四像素共享的示例，但除了四像素共享之外，本技术也适用于(例如)两像素共享。
<多衬底配置>
在上面的描述中，摄像装置1形成在一个半导体衬底11上，但摄像装置1可以具有电路分别形成在多个半导体衬底11上的配置。
图19图示了通过堆叠上衬底11A和下衬底11C这两个半导体衬底11来形成摄像装置1的概念图。
至少，包括光电二极管121的像素电路41形成在上衬底11A上。至少，被配置为存储时间代码的数据存储单元52和时间代码转发单元23形成在下衬底11C上。通过例如Cu-Cu金属键合等将上衬底11A和下衬底11C彼此接合。
图20图示了形成在上衬底11A和下衬底11C中的每一个上的示例性电路配置。像素电路41、以及ADC 42中的差分输入电路61的晶体管81、82和85的电路形成在上衬底11A上。ADC 42的除了晶体管81、82和85之外的电路以及时间代码转发单元23形成在下衬底11C上。
上衬底11A可以是仅包括NMOS的像素晶片，并且下衬底11C可以是逻辑晶片，在该逻辑晶片上形成有在差分输入电路61中包括的PMOS之前的电路。利用该配置，与差分输入电路61的PMOS缓慢响应相比，可以在超过后一阶段的NOR阈值时，通过向恒定电压侧的PMOS反馈(正反馈)，来执行急速响应。
因此，最小化了直通电流的时间，并且同时，可以准确地锁存和存储从外部提供的数字信号(格雷码)。锁存的数据被输出至外部处理单元并且用在诸如CDS等处理中。
<多衬底配置2>
在图19和图20所示的示例中，摄像装置1包括两个半导体衬底11，但摄像装置1可以包括三个半导体衬底11。
图21图示了通过堆叠上衬底11A、中间衬底11B和下衬底11C这三个半导体衬底11来形成摄像装置1的概念图。
包括光电二极管121的像素电路41以及比较电路51的电路中的至少部分电路形成在上衬底11A中。至少，被配置为存储时间代码的数据存储单元52和时间代码转发单元23形成在下衬底11C上。比较电路51的未设置在上衬底11A上的剩余电路形成在中间衬底11B上。通过例如Cu-Cu金属键合等将上衬底11A和中间衬底11B、或者中间衬底11B和下衬底11C彼此接合。
图22图示了在摄像装置1包括这三个半导体衬底11的情况下各个半导体衬底11的示例性电路布置。
在图22所示的示例中，设置在上衬底11A上的电路与图20所示的上衬底11A上的电路相同，比较电路51的剩余电路设置在中间衬底11B上，并且数据存储单元52和时间代码转发单元23设置在下衬底11C上。
在图19至图20所示的示例中，确定单元401、偏置电路501、DAC 25等可以形成在下衬底11C上。此外，可以进一步提供堆叠在下衬底11C上的衬底，并且确定单元401、偏置电路501、DAC 25等可以形成在该衬底上。
此外，摄像装置1可以具有堆叠结构，并且ADC 42可以与各个像素连接。例如，第一层可以包括光电转换元件(光电二极管121)，并且转换单元(ADC 42)可以与各个光电转换元件连接并且可以形成在第一层下面的第二层上。
此外，可以提供两层或者更多层的多个图像传感器(摄像装置1)，并且例如，作为摄像装置1的这多个图像传感器可以检测不同类型的光，诸如辐射、红外光和环境光。
<其它配置>
本技术的应用范围不限于(例如)上面参照图10所描述的配置，相反，本技术适用于下面描述的配置。
图23是图示了ADC 42和应用本技术的外围电路的另一种配置的示意图。除了图10所示的配置之外，图23所示的配置包括在像素电路41与ADC 42(加法单元303)之间的源极跟随器602和CDS 604。此外，该配置包括被配置为控制在源极跟随器602处的噪声的加法单元601、和被配置为控制在CDS604处的噪声的加法单元603。
确定单元401根据来自ADC 42的输出控制在源极跟随器602、CDS 604和ADC 42处的噪声量。确定单元401控制在源极跟随器602、CDS 604或ADC 42中的至少一个处的噪声量。
虽然图23图示了将确定单元401进行的确定的结果提供给加法单元601、加法单元603和加法单元303的情况，但是，例如，也可以将该结果仅提供给源极跟随器602的加法单元601。替代地，可以将来自确定单元401的确定结果仅提供给CDS 604或者ADC 42。
此外，如图23所示，可以将确定单元401进行的确定的结果提供给加法单元601、加法单元603和加法单元303以分别控制在源极跟随器602、CDS604和ADC 42处的噪声量。在这种情况下，可以提供相同的确定结果，或者可以提供适合相应单元的不同确定结果。
在图23所示的配置中，例如，对来自源极跟随器602的电流源的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。此外，例如，对CDS 604中包括的模拟元件中的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。此外，如上所述那样对ADC 42中的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。
图24是图示了ADC 42和应用本技术的外围电路的另一种配置的示意图。除了图10所示的配置之外，图24所示的配置包括在像素电路41与ADC 42(加法单元303)之间的源极跟随器602。此外，该配置包括被配置为控制在源极跟随器602处的噪声的加法单元601。
图24所示的配置是将本技术应用于斜率型列ADC的配置。在这种配置中，可以控制在源极跟随器602和ADC 42中的仅一个处的噪声量。替代地，可以分别控制在源极跟随器602和ADC 42处的噪声量。
在可以分别控制在源极跟随器602和ADC 42处的噪声量的情况下，可以从确定单元401提供相同的确定结果或者不同的确定结果。
在图24所示的配置中，例如，对来自源极跟随器602的电流源的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。此外，如上所述那样对ADC 42中的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。
图25是图示了ADC 42和应用本技术的外围电路的另一种配置的示意图。除了图10所示的配置之外，图25所示的配置包括在像素电路41与ADC 42(加法单元303)之间的源极跟随器602。此外，该配置包括被配置为控制在源极跟随器602处的噪声的加法单元601。该配置还包括被配置为根据来自源极跟随器602的输出控制ADC 42的确定单元611。
图25所示的配置是将本技术应用于自适应增益多斜率型ADC的配置。在这种配置中，可以控制在源极跟随器602和ADC 42中的仅一个处的噪声量。替代地，可以分别控制在源极跟随器602和ADC 42处的噪声量。
在可以分别控制在源极跟随器602和ADC 42处的噪声量的情况下，可以从确定单元401提供相同的确定结果或者不同的确定结果。
在图25所示的配置中，例如，对来自源极跟随器602的电流源的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。此外，如上所述那样对ADC 42中的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。
图26是图示了ADC 42和应用本技术的外围电路的另一种配置的示意图。除了图10所示的配置之外，图26所示的配置包括在像素电路41与ADC 42(加法单元303)之间的源极跟随器602和增益放大器622。此外，该配置包括被配置为控制在源极跟随器602处的噪声的加法单元601、和被配置为控制在增益放大器622处的噪声的加法单元621。
确定单元401根据来自ADC 42的输出控制在源极跟随器602、增益放大器622和ADC42处的噪声量。确定单元401控制在源极跟随器622、增益放大器622或ADC 42中的至少一个处的噪声量。
确定单元401可以将相同的确定结果或者不同的确定结果提供给源极跟随器602、增益放大器622和ADC 42。
在图26所示的配置中，例如，对来自源极跟随器602的电流源的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。此外，例如，对增益放大器622中包括的模拟元件中的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。此外，如上所述那样对ADC 42中的电流进行控制，以实现噪声减少和低电力消耗。
本技术适用于这些配置中的任何配置，并且通过该应用，可以基于经过AD转换后的输出信号按照可变的方式自适应地调节在诸如源极跟随器、增益放大器、CDS或者ADC等模拟电路处消耗的电流，从而在高照度下实现低电力而在低照度下实现低噪声。
此外，参照图19至图22描述的各个堆叠结构适用于这些配置中的任何配置。
<在电子设备中的示例性应用>
本公开不限于应用到摄像装置中。具体地，本公开适用于包括摄像装置作为图像获取单元(光电转换单元)的任何电子设备，诸如：诸如数码照相机和摄像机等摄像装置、具有摄像功能的便携式终端设备、或者包括摄像装置作为图像读取单元的复印机。这种摄像装置可以形成为一个芯片或者模块，该模块整体包装有摄像单元和信号处理单元或者光学系统，并且具有摄像功能。
图27是图示了作为根据本公开的电子设备的摄像装置的示例性配置的框图。
图27所示的该摄像装置800包括：包括镜头单元等的光学单元801、采用摄像装置1的上述配置的摄像装置(摄像设备)802、和作为相机信号处理器的数字信号处理器(DSP)电路803。此外，摄像装置800包括帧存储器804、显示单元805、记录单元806、操作单元807、和电源单元808。DSP电路803、帧存储器804、显示单元805、记录单元806、操作单元807、和电源单元808通过总线809彼此连接。
光学单元801从物体获取入射光(图像光)并且在摄像装置802的成像平面上形成图像。摄像装置802将光学单元801在成像平面上成像的入射光量转换成各个像素的电信号，并且输出该电信号作为像素信号。
例如，显示单元805是诸如液晶面板或者有机电致发光(EL)面板等平板显示设备，并且显示摄像装置802拍摄的移动图像或者静止图像。记录单元806将摄像装置802拍摄的移动图像或者静止图像记录在诸如硬盘或者半导体存储器等记录介质中。
操作单元807根据用户的操作下发对摄像装置800的各种功能的操作命令。若恰当，电源单元808将作为DSP电路803、帧存储器804、显示单元805、记录单元806、和操作单元807的操作电源的各种电源提供给这些供电目标。
采用上述配置的摄像装置1可以被用作摄像装置802。
本公开不限于摄像装置，但可适用于包括任何其它半导体集成电路的通用半导体设备。
本公开的实施例不限于上述实施例，并且在不脱离本公开的主旨的情况下，各种修改都是可能的。
根据上述实施例的电路配置被描述为电荷是电子的电路配置，但本公开也适用于电荷是空穴的电路配置。此外，各个上述电路配置也适用于各个晶体管(NMOS晶体管或者PMOS晶体管)的极性被互换的电路配置。在这种情况下，将输入至晶体管的控制信号的Hi和Low反转。
在各个上述实施例中，参考信号REF是具有随着时间流逝单调递减的电平(电压)的斜率信号，但参考信号REF也可以是具有随着时间流逝单调递增的电平(电压)的斜率信号。
另外，可以采取将上述多个实施例中的所有或者部分相结合的形式。将在上述实施例中未描述的其它实施例恰当地结合的方式也是可能的。
<在体内信息获取系统中的示例性应用>
图28是图示了根据本公开的技术(本技术)可适用的并且被配置为通过使用胶囊内窥镜获取患者的体内信息的系统的示例性示意配置的框图。
体内信息获取系统10001包括胶囊内窥镜10100和外部控制设备10200。
胶囊内窥镜10100在检查时由患者服下。胶囊内窥镜10100具有摄像功能和无线通信功能，通过蠕动运动等在诸如胃或者肠等器官内部移动直到被患者自然排出，同时按照预定间隔顺序地拍摄该器官内部的图像(在下文也称为体内图像)并且按照无线的方式将这些体内图像的信息顺序地发送至在体外的外部控制设备10200。
外部控制设备10200控制体内信息获取系统10001的总体操作。此外，外部控制设备10200接收从胶囊内窥镜10100发来的体内图像的信息，并且基于接收到的体内图像信息生成图像数据，以将体内图像显示在显示设备(未图示)上。
按照这种方式，若需要，体内信息获取系统10001可以获得通过在服下胶囊内窥镜10100到排出胶囊内窥镜10100期间拍摄患者体内的情况而得到的体内图像。
下面更详细地描述胶囊内窥镜10100和外部控制设备10200的配置和功能。
胶囊内窥镜10100包括胶囊形状的外壳10101，并且外壳10101容纳有光源单元10111、摄像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、供电单元10115、电源单元10116、和控制单元10117。
光源单元10111由诸如发光二极管(LED)等光源实现，例如，并且用光照射摄像单元10112的成像视野。
摄像单元10112包括图像传感器、以及包括设置在该图像传感器前面的多个镜头的光学系统。通过光学系统凝聚用来照射作为观察目标的人体组织的光的反射光(在下文中也称为观察光)，并且该反射光入射在图像传感器上。在摄像单元10112中，图像传感器对入射在其上的观察光进行光电转换，并且生成与观察光对应的图像信号。将摄像单元10112生成的图像信号提供给图像处理单元10113。
图像处理单元10113由诸如中央处理单元(CPU)或者图形处理单元(GPU)等处理器实现，并且对摄像单元10112生成的图像信号执行多种信号处理。图像处理单元10113将经过信号处理的图像信号作为RAW数据提供给无线通信单元10114。
无线通信单元10114对经过图像处理单元10113进行的信号处理的图像信号执行预定处理(诸如调制处理)，并且通过天线10114A将图像信号发送至外部控制设备10200。此外，无线通信单元10114通过天线10114A从外部控制设备10200接收与胶囊内窥镜10100的驱动控制有关的控制信号。无线通信单元10114将从外部控制设备10200接收的控制信号提供给控制单元10117。
供电单元10115包括：例如，传入天线线圈、被配置为从该天线线圈处生成的电流恢复电力的电力再生电路、以及升压电路。供电单元10115生成由此称为非接触式充电原理的电力。
电源单元10116由二次电池实现，并且电气地存储由供电单元10115生成的电力。在图28中，为了简化附图，例如，未图示出指示来自电源单元10116的电力的供应目的地，但电源单元10116中存储的电力可以被供应至光源单元10111、摄像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、和控制单元10117，并且可以被用于驱动这些单元。
控制的单元10117由诸如CPU等处理器实现，并且若恰当，根据从外部控制设备10200传来的控制信号控制光源单元10111、摄像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、和供电单元10115的驱动。
外部控制设备10200由，例如，诸如CPU或者GPU等处理器、或者合并有处理器和诸如存储器等存储元件的控制衬底来实现。外部控制设备10200通过经由天线10200A向胶囊内窥镜10100的控制单元10117发送控制信号来控制胶囊内窥镜10100的操作。在胶囊内窥镜10100中，例如，可以通过来自外部控制设备10200的控制信号改变在光源单元10111处的观察目标的光照射条件。此外，可以通过来自外部控制设备10200的控制信号改变摄像条件(例如，帧速率、摄像单元10112的曝光值等)。此外，可以通过来自外部控制设备10200的控制信号改变在图像处理单元10113处的处理内容或者通过无线通信单元10114传输图像信号的条件(例如，传输间隔、所传输的图像的数量等)。
此外，外部控制设备10200为从胶囊内窥镜10100传来的图像信号提供各种图像处理，并且生成图像数据以便在显示设备上显示所拍摄的体内图像。该图像处理包括各种信号处理，诸如显影处理(去马赛克处理)、高图像质量处理(例如，频带突出处理、超分辨率处理、减噪(NR)处理、和/或图像模糊校正处理)、和/或放大处理(电子变焦处理)。外部控制设备10200基于所生成的图像数据控制驱动显示设备以显示拍摄的体内图像。可替代地，外部控制设备10200可以将所生成的图像数据记录在记录设备(未图示)中或者将所生成的图像数据输出至打印设备(未图示)进行打印。
上面描述了根据本公开的技术所适用的示例性体内信息获取系统。根据本公开的技术还适用于，例如，在上述配置中的光源单元10111到控制单元10117中的任何一种。具体地，包括例如图3所示ADC 42的摄像装置1适用于摄像单元10112。
<在内窥镜手术系统中的示例性应用>
图29是图示了根据本公开的技术(本技术)所适用的内窥镜手术系统的示例性示意配置的示意图。
图29图示了手术者(医生)11131适用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132执行手术的情形。如图29所示，内窥镜操作系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量治疗仪11112等其它手术仪器11110、支撑内窥镜11100的支撑臂设备11120、安装内窥镜手术所用的各种设备的手推车11200。
内窥镜11100包括镜筒11101以及与镜筒11101的基座端连接的摄像头11102，镜筒11101的从前端延伸了预定长度的区域被插入到患者11132的体腔中。在所图示的示例中，内窥镜11100是所谓的包括刚性镜筒11101的刚性镜，但内窥镜11100可以是包括柔性镜筒的柔性镜。
镜筒11101的前端设置有开口，物镜与该开适配。内窥镜11100与光源设备11203连接，并且光源设备11203所生成的光被在镜筒11101内部延伸的光导引导至镜筒的前端并且通过物镜射向在患者11132体腔中的观察目标。注意，内窥镜11100可以是直视镜、斜视镜、或者侧视镜。
光学系统和图像传感器设置在摄像头11102内部，并且通过光学系统将来自观察目标的反射光(观察光)凝聚到图像传感器上。图像传感器对观察光进行光电转换，并且生成与观察光对应的电信号，换言之，与观察图像对应的图像信号。将该图像信号作为RAW数据发送至相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201由(例如)中央处理单元(CPU)或者图形处理单元(GPU)实现，并且控制内窥镜11100和显示设备11202的整体操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且为该图像信号提供各种图像处理，诸如显影处理(去马赛克处理)，以基于图形信号显示图像。
显示设备11202在CCU 11201的控制下基于经过CCU 11201进行的图像处理的图像信号来显示图像。
例如，光源设备11203由诸如发光二极管(LED)等光源实现，并且例如在对手术部位进行摄像时向内窥镜11100供应照射光。
输入设备11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以通过输入设备11204将各种信息和指令输入至内窥镜手术系统11000。例如，用户输入改变内窥镜11100的摄像条件(例如，照射光的类型、放大率、或者焦距)的指令等。
治疗仪控制设备11205控制能量治疗仪11112的驱动，以便进行例如组织烧灼、切割或者血管封闭。为了获得内窥镜11100的视野和手术者所需的工作空间，气腹装置11206通过气腹管11111向患者11132的体腔送入气体以使体腔扩张。记录器11207是能够记录与手术有关的各种信息的设备。打印机11208是能够以文本、图像、图表等各种格式打印与手术有关的各种信息的设备。
注意，被配置为在对手术部位摄像时向内窥镜11100供应照射光的光源设备11203可以是白光源，该白光源由例如LED、激光光源、或者其组合实现。在白光源由RGB激光光源实现的情况下，可以非常准确地控制各种颜色(各种波长)的输出强度和输出定时，因此光源设备11203可以调节拍摄图像的白平衡。此外，在这种情况下，可以通过按照时分方式用来自相应RGB激光光源的激光束照射观察目标并且与照射定时同步地控制摄像头11102的图像传感器的驱动，来按照时分方式拍摄与RGB中的各种颜色对应的图像。根据该方法，在不向图像传感器设置滤色器的情况下，也可以获得彩色图像。
此外，可以控制光源设备11203的驱动，来改变输出光在各个预定时间处的强度。可以通过与光强度改变定时同步地控制摄像头11102的图像传感器的驱动以按照时分的方式获取图像并且对这些图像进行合成，来生成不具有所谓的黑缺陷和过度曝光的高动态范围图像。
此外，光源设备11203可以能够供应处于与特殊光观察对应的预定波长带中的光。例如，该特殊光观察涉及所谓的窄带光观察(窄带成像)，该窄带光观察通过利用光吸收在人体组织处的波长依赖性，通过发射处于比正常观察中的照射光(换言之，白光)更窄的频带中的光，在高对比度下，对预定组织(诸如粘膜表层中的血管)执行摄像。可替代地，特殊光观察可以涉及荧光观察，该荧光观察通过激发光照射导致的荧光来获得图像。在荧光观察中，例如，可以通过用激发光(自发荧光观察)照射人体组织来观察来自人体组织的荧光，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂局部注射到人体组织并且用于该试剂的荧光波长对应的激发光照射人体组织来获得荧光图像。光源设备11203可以能够供应与这种特殊光观察对应的窄带光和/或激发光。
图30是图示了图29所示的摄像头11102和CCU 11201的示例性功能配置的框图。
摄像头11102包括镜头单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404、和摄像头控制电源11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412、和控制单元11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输电缆11400彼此连接以在其间执行通信。
镜头单元11401是在连接部分设置有镜筒11101的光学系统。从镜筒11101的前端获取到的观察光被引导至摄像头11102并且入射在镜头单元11401上。镜头单元11401由包括变焦镜头和聚焦镜头在内的多个镜头的组合实现。
摄像单元11402可以包括一个图像传感器(称为单板式)或者多个图像传感器(称为多板式)。在摄像单元11402是多板式的情况下，例如，与RGB对应的图像信号分别由图像传感器生成并且被合成以获得彩色图像。可替代地，摄像单元11402可以包括用于分别获取用于右眼和左眼的图像信号以实现三维(3D)显示的一对图像传感器。当执行3D显示时，手术者11131可以更准确地识别在手术部位处的活体组织的深度。注意，在摄像单元11402是多板式的情况下，可以为相应的图像传感器设置多个镜头单元11401系统。
此外，摄像单元11402并不一定需要被设置到摄像头11102上。例如，摄像单元11402可以恰好设置在镜筒11101内部的物镜后面。
驱动单元11403由致动器实现并且，在摄像头控制单元11405的控制下，在光轴上将镜头单元11401的变焦镜头和聚焦镜头中的每一个移动预定距离。因此，若恰当，可以调节摄像单元11402所拍摄的图像的放大率和焦点位置。
通信单元11404由用于与CCU 11201传送各种信息的通信设备实现。通信单元11404通过传输电缆11400将从摄像单元11402获取到的图像信号作为RAW数据传输至CCU11201。
此外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并且将该控制信号供应至摄像头控制单元11405。例如，控制信号包括与摄像条件相关联的信息，诸如用于指定拍摄图像的帧速率的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息、和/或指定拍摄图像的放大率和焦点位置的信息。
注意，若恰当，诸如帧速率、曝光值、放大率和焦点位置等上述摄像条件可以由用户指定或者由CCU 11201的控制单元11413基于所获取的图像信息自动设置。在后一种情况下，内窥镜11100具有所谓的自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能、和自动白平衡(AWB)功能。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404从CCU 11201接收到的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411由用于与摄像头11102传送各种信息的通信设备实现。通信单元11411接收通过传输电缆11400从摄像头11102传来的图像信号。
此外，通信单元11411向摄像头11102传输用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。可以通过例如电气通信和光学通信来传输图像信号和控制信号。
图像处理单元11412为从摄像头11102传来的作为RAW数据的图像信号提供各种图像处理。
控制单元11413执行与内窥镜11100进行的对手术部位等的摄像以及通过对手术部位等的摄像而得到的拍摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制单元11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，控制单元11413基于经过图像处理单元11412进行的图像处理的图像信号，将包括手术部位等的拍摄图像显示在显示设备11202上。在这种情况下，控制单元11413可以通过使用各种图像识别技术来识别拍摄图像中的各种物体。例如，控制单元11413可以通过例如拍摄图像中包括的物体的边缘的形状或者颜色，来识别例如手术仪器(诸如，镊子)、特定活体部位、出血、或者在使用能量治疗仪11112时产生的起雾。当将拍摄图像显示在显示设备11202上时，控制单元11413可以使用识别结果，以叠加的方式，将各种手术支持信息显示在手术部位的图像上。当以叠加的方式显示并且向手术者11131呈现手术支持信息时，可以减轻手术者11131的工作量，并且手术者11131可以可靠地执行该手术。
将摄像头11102和CCU 11201连接起来的传输电缆11400是可与电信号通信兼容的电信号电缆、可与光学通信兼容的光纤、或者其复合电缆。
在图示的示例中，通过传输电缆11400执行有线通信，但是也可以按照无线的方式执行在摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
上面描述了根据本公开的技术所适用的示例性内窥镜手术系统。根据本公开的技术适用于在上述配置中的内窥镜11100、摄像头11102(其摄像单元11402)、CCU 11201(其图像处理单元11412)等。具体地，包括例如图3所示ADC 42的摄像装置1适用于摄像单元10402。
注意，上面描述了内窥镜手术系统的示例，但根据本公开的技术也适用于例如显微镜手术系统。
<在移动物体中的示例性应用>
根据本公开的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在任何类型的移动物体(诸如，汽车、电动车辆、混合电动车辆、自动两轮车辆、自行车、个人代步工具、飞机、无人机、船、或者机器人)上的设备。
图31是图示了作为根据本公开的技术所适用的示例性移动物体控制系统的车辆控制系统的示例性示意配置的框图。
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图31所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040、和集成控制单元12050。此外，微计算机12051、语音图像输出单元12052、和车载网络接口(I/F)12053被图示为集成控制单元12050的功能部件。
驱动系统控制单元12010根据各种计算机程序控制与车辆的驱动系统有关的设备操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下设备的控制设备：例如，被配置为生成车辆的驱动力的驱动力生成设备(诸如内燃机或者驱动马达)、被配置为将驱动力传递到车轮的驱动力传输机构、被配置为调节车辆的角度的转向机构、以及被配置为生成车辆的制动力的制动设备。
车身系统控制单元12020根据各种计算机程序控制安装在车身上的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020用作免钥匙门禁系统、智能钥匙系统、电动窗设备、以及车头灯、车尾灯、制动灯、指示灯和雾灯等各种车灯的控制设备。在这种情况下，车身系统控制单元12020可以接收作为备用钥匙的便携式设备发出的无线电波或者各种开关信号。车身系统控制单元12020接收无线电波或者信号的输入并且控制车辆的车门闭锁设备、电动窗设备、车灯等。
车外信息检测单元12030检测有关安装有车辆控制系统12000的车辆外面的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像单元12031连接。车外信息检测单元12030使摄像单元12031拍摄车外的图像，并且接收所拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像为(例如)人、车辆、障碍物、标志、或者路面上的文字执行物体检测处理或者距离检测处理。
摄像单元12031是被配置为接收光并且根据接收到的光量输出电信号的光传感器。摄像单元12031可以输出电信号作为图像或者作为距离测量信息。此外，摄像单元12031接收到的光可以是可见光或者不可见光(诸如红外光)。
车内信息检测单元12040检测有关车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与被配置为检测驾驶者的状态的驾驶者状态检测单元12041连接。例如，驾驶者状态检测单元12041包括被配置为拍摄驾驶者的图像的相机，并且车内信息检测单元12040可以基于从驾驶者状态检测单元12041输入的检测信息计算驾驶者的疲劳度或者专注度或者可以确定驾驶者是否睡着了。
微计算机12051可以基于车外信息检测单元12030或者车内信息检测单元12040所获取的车外或者车内信息来计算驱动力生成设备、转向机构或者制动设备的控制目标值，并且向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微计算机12051可以执行协同控制来实现高级驾驶者辅助系统(ADAS)的功能，诸如避免或者减少车辆碰撞的冲击、基于车辆间距离的跟随行驶、保持车速行驶和车辆碰撞警告、以及车道偏离警告。
此外，微计算机12051可以通过基于车外信息检测单元12030或者车内信息检测单元12040所获取的有关车辆周围的信息控制(例如)驱动力生成设备、转向机构或者制动设备，来执行协同控制以实现(例如)用于独立于驾驶者操作而自动行驶的自动驾驶。
此外，微计算机12051可以基于车外信息检测单元12030所获取的车外信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微计算机12051可以根据车外信息检测单元12030感测到的前方车辆或者迎面而来的车辆的位置来控制车头灯，从而执行协同控制以实现防眩操作，诸如将远光灯切换成近光灯。
语音图像输出单元12052将语音或者图像中的至少一种的输出信号传输至能够以视觉或者听觉的方式向车上的人或者车外的人提供信息通知的输出设备。在图31所示的示例中，输出设备是音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063。例如，显示单元12062可以包括车载显示器或者抬头显示器中的至少一种。
图32是图示了摄像单元12031的示例性安装位置的示意图。
在图32中，设置摄像单元12101、12102、12103、12104和12105作为摄像单元12031。
例如，摄像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠、后车门、车辆内部挡风玻璃上部等处。设置在车头的摄像单元12101和设置在车内挡风玻璃上部处的摄像单元12105主要获取车辆12100的前侧上的图像。设置在侧视镜处的摄像单元12102和12103主要获取在车辆12100的侧面上的图像。设置在后保险杠或者后车门处的摄像单元12104主要获取在车辆12100的后侧上的图像。设置在车辆内部前方玻璃上部处的摄像单元12105主要用于检测(例如)前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志和车道。
注意，图32图示了摄像单元12101至12104的示例性摄像范围。摄像范围12111指示设置在车头处的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113分别指示设置在侧视镜处的摄像单元12102和12103的摄像范围，并且摄像范围12114指示设置在后保险杠或者后车门处的摄像单元12104的摄像范围。例如，将摄像单元12101至12104所拍摄的图像数据重合以获得车辆12100的全景图(当从上方看时)。
摄像单元12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个图像传感器的立体相机，或者可以是包括用于相位差检测的像素的图像传感器。
例如，微计算机12051可以基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息计算与摄像范围12111至12114中的各个立体物体的距离和该距离的时间变化(相对于车辆12100的速度)，从而提取(例如)在车辆12100的行驶车道上位置最靠近的且在与车辆12100的方向基本上相同的方向上以预定速度(例如，每小时0千米或者更高的速度)行驶的立体物体，作为前方车辆。此外，微计算机12051可以在前方车辆后面设置要提前保持的车辆间距离并且执行，例如，自动制动控制(包括跟随停止控制)和自动加速度控制(包括跟随启动控制)。按照这种方式，可以执行协同控制以实现，例如，独立于驾驶者操作而自动行驶的自动驾驶。
例如，微计算机12051可以基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息将与立体物体有关的立体物体数据分类为两轮车辆、标准大小的车辆、大型车辆、行人、电线杆、和另一立体物体，提取立体物体数据，并且使用立体物体数据来进行自动障碍物避让。例如，微计算机12051将车辆12100周围的各个障碍物标识成能够被车辆12100的驾驶者目测识别的障碍物或者不能被目测识别的障碍物。然后，微计算机12051确定指示与障碍物碰撞可能性的碰撞风险，并且在碰撞风险等于或者高于设置值且碰撞可能发生时，可以执行操作支持以通过经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶者输出警示或者通过驾驶系统控制单元12010执行强制减速或者避碰操舵来避免碰撞。
摄像单元12101至12104中的至少一个可以是被配置为检测红外光的红外相机。例如，微计算机12051确定摄像单元12101至12104中的至少一个所拍摄的图像中是否包括行人，从而识别该行人。例如，通过提取作为红外相机的摄像单元12101至12104中的至少一个所拍摄的图像中的特征点的过程以及对指示物体的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理以确定是否包括行人的过程，来执行这种行人识别。当微计算机12051确定摄像单元12101至12104中的至少一个所拍摄的图像中包括行人并且识别出该行人时，语音图像输出单元12052控制显示单元12062以叠加的方式将方形的轮廓线显示在识别出的行人上，进行强调。此外，语音图像输出单元12052可以控制显示单元12062在期望位置处显示指示该行人的图标等。
上面描述了根据本公开的技术所适用的示例性车辆控制系统。例如，根据本公开的技术适用于在上述配置中的摄像单元12031等。具体地，包括例如图3所示ADC 42的摄像装置1适用于摄像单元12031。
注意，在本说明书中，系统是包括多个设备的整个设备。
要注意，本说明书中描述的效果仅仅是示例并且不旨在是限制性的，并且可以提供其它效果。
要注意，本技术的实施例不限于上述实施例，并且在不脱离本公开的主旨的情况下，各种修改都是可能的。
要注意，本公开可以如下配置。
(1)
一种摄像装置，其包括：
光电转换元件；
转换单元，所述转换单元配置为将来自所述光电转换元件的信号转换成数字信号；以及
控制单元，所述控制单元配置为基于来自所述转换单元的输出信号控制流到模拟电路的电流。
(2)
根据(1)的摄像装置，其中，所述转换单元通过使用斜率信号将来自所述光电转换元件的所述信号转换成数字信号，所述斜率信号具有随着时间流逝单调递减的电平。
(3)
根据(1)或(2)的摄像装置，其中，所述控制单元执行控制以在所述输出信号具有较大电平的情况下减小流到所述模拟电路的电流。
(4)
根据(1)至(3)中任一项的摄像装置，其中，所述控制单元执行控制以在所述输出信号具有较小电平的情况下增大流到所述模拟电路的电流。
(5)
根据(1)至(4)中任一项的摄像装置，其中，
所述模拟电路是源极跟随器，以及
所述控制单元控制流过所述源极跟随器的电流。
(6)
根据(1)至(5)中任一项的摄像装置，其中，
所述模拟电路是增益放大器，以及
所述控制单元控制流过所述增益放大器的电流。
(7)
根据(1)至(6)中任一项的摄像装置，其中，
所述模拟电路是包括在所述转换单元中的比较电路，以及
所述控制单元控制流过所述比较电路的电流。
(8)
根据(1)至(7)中任一项的摄像装置，其中，
所述模拟电路是参考信号生成单元，所述参考信号生成单元配置为生成提供到所述转换单元的参考信号，以及
所述控制单元控制流过所述参考信号生成单元的电流。
(9)
根据(1)至(8)中任一项的摄像装置，其中，所述控制单元针对所有像素、各个像素、各个列或者各个像素块执行控制。
(10)
根据(1)至(9)中任一项的摄像装置，其中，所述控制单元针对各个帧、生成一个帧的各个子帧、或者预定数量的帧执行控制。
(11)
根据(10)的摄像装置，其中，由所述控制单元执行的控制的更新具有滞后现象。
(12)
根据(1)至(11)中任一项的摄像装置，其中，所述控制单元在像素的复位电平的A/D转换期间和所述像素的信号电平的A/D转换期间执行相同的控制。
(13)
根据(1)至(12)中任一项的摄像装置，其中，在从多个子帧生成一个帧的情况下，所述控制单元将在预定子帧中计算得到的电流值作为流到所述模拟电路的电流应用到所述相同帧中的其它子帧。
(14)
根据(1)至(13)中任一项的摄像装置，其中，
所述输出信号是从表示预定像素区域附近的像素读取的信号，以及
所述控制单元基于读取的所述信号执行所述控制。
(15)
根据(14)的摄像装置，其中，表示所述像素区域附近的所述像素是图像平面相差像素。
(16)
根据(1)至(15)中任一项的摄像装置，所述摄像装置具有堆叠结构。
(17)
根据(1)至(16)中任一项的摄像装置，其中，所述光电转换元件包括在第一层中，并且所述转换单元包括在第二层中并且与各个光电转换元件连接。
(18)
根据(1)至(17)中任一项的摄像装置，其中，所述光电转换元件检测辐射、红外光和环境光中的任何一种。
(19)
根据(1)至(18)中任一项的摄像装置，其中，所述单个转换单元处理来自多个所述光电转换元件的输出信号。
(20)
一种电子设备，所述电子设备包括摄像装置，所述摄像装置包括：
光电转换元件；
转换单元，所述转换单元配置为将来自所述光电转换元件的信号转换成数字信号；以及
控制单元，所述控制单元配置为基于来自所述转换单元的输出信号控制流到模拟电路的电流。
附图标记列表
1 摄像装置
21 像素
22 像素阵列单元
23 时间码转发单元
25 DAC
26 时间码生成单元
28 输出单元
41 像素电路
42 ADC
51 比较电路
52 数据存储单元
61 差分输入电路
62 电压转换电路
63 正反馈电路
71 锁存控制电路
72 锁存存储单元
81至87、91 晶体管
101至105、111至113 晶体管
401 确定单元
501 偏置电路。

Claims (19)

1.一种摄像装置，其包括：
光电转换元件，所述光电转换元件配置为生成信号；
模拟电路，所述模拟电路配置为比较所述信号的电压和参考信号的电压，并基于所述信号的所述电压和所述参考信号的所述电压的比较结果生成输出信号；
转换单元，所述转换单元配置为基于所述模拟电路生成的所述输出信号将来自所述光电转换元件的所述信号转换成数字信号；以及
控制单元，所述控制单元配置为确定用于控制流到所述模拟电路的电流的确定值，并基于所述确定值控制流到所述模拟电路的电流，其中，所述确定值是基于从所述转换单元输出的所述数字信号确定的。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述转换单元通过使用斜率信号将来自所述光电转换元件的所述信号转换成数字信号，所述斜率信号具有随着时间流逝单调递减的电平。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述控制单元执行控制以在所述输出信号的电平大于阈值的情况下减小流到所述模拟电路的电流。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述控制单元执行控制以在所述输出信号的电平小于阈值的情况下增大流到所述模拟电路的电流。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述模拟电路是包括在所述转换单元中的比较电路，以及
所述控制单元控制流过所述比较电路的电流。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述控制单元针对各个像素、各个像素列或者各个像素块执行控制。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述控制单元针对各个帧、生成一个帧的各个子帧、或者预定数量的帧执行控制。
8.根据权利要求7所述的摄像装置，其中，由所述控制单元执行的控制的更新具有滞后现象。
9.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述控制单元在所述摄像装置中包含的像素的复位电平的A/D转换期间和所述像素的信号电平的A/D转换期间执行相同的控制。
10.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述控制单元从多个子帧生成一个帧，并将在预定子帧中计算得到的电流值作为流到所述模拟电路的电流应用到相同帧中的其它子帧。
11.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述输出信号是从表示预定像素区域附近的像素读取的信号，以及
所述控制单元基于读取的所述信号执行所述控制。
12.根据权利要求11所述的摄像装置，其中，表示所述像素区域附近的所述像素是图像平面相差像素。
13.根据权利要求1所述的摄像装置，所述摄像装置具有堆叠结构。
14.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述光电转换元件包括在第一层中，并且所述转换单元包括在第二层中并且与各个光电转换元件连接。
15.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述光电转换元件检测辐射光。
16.根据权利要求15所述的摄像装置，其中，所述辐射光为红外光。
17.根据权利要求15所述的摄像装置，其中，所述辐射光为环境光。
18.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，单个的所述转换单元处理来自多个所述光电转换元件的输出信号。
19.一种电子设备，所述电子设备包括根据权利要求1-18中任一项所述的摄像装置。
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