CN109891876B - 成像器件 - Google Patents

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Abstract

成像器件包括按行和列布置的多个像素。该多个像素包括第一像素和第二像素。第一信号线连接到第一像素。第二信号线连接到第二像素。成像器件包括第一比较器和在列方向上与第一比较器偏移的第二比较器。成像器件包括开关电路，该开关电路被构造为将第一信号线连接到第一比较器和第二比较器，并将第二信号线连接到第一比较器和第二比较器。

Description

成像器件
技术领域
本发明涉及一种固态成像器件、控制方法和电子装置，更具体地，涉及一种能够抑制在低功耗模式下画质劣化的固态成像器件、控制方法和电子装置。
相关申请的交叉参考
本申请主张享有于2016年11月7日提交的日本优先专利申请JP2016-217278的权益，并将该日本优先专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
背景技术
过去，在诸如数字照相机和数字摄像机等具有成像功能的电子装置中，已经使用诸如电荷耦合器件(CCD：charge coupled device)或互补金属氧化物半导体(CMOS：complementary metal oxide semiconductor)图像传感器等成像器件。
成像器件包括像素，每个像素包括用于光电转换的光电二极管(PD：photodiode)和多个晶体管的组合，并且成像器件根据从布置在像面上的各像素输出的图像信号产生图像，其中，在像面上形成有物体图像。此外，CMOS图像传感器包括例如列模数转换器(ADC：analog-to-digital converter)，列模数转换器在每列像素中并行地进行图像信号的AD转换。因此，CMOS图像传感器能够高速进行图像信号的AD转换。
近来，成像器件的功能性越来越多强，且开发了具有诸如高速成像模式和低功耗模式等各种功能的成像器件。
例如，专利文献1公开了一种这样的成像装置，该成像装置进行分别与用于实现动态范围扩展、降低噪声等的模式1，用于实现高速读取的模式2和用于实现低功耗的模式3对应的读取模式控制。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开第2013-55589号
发明内容
本发明要解决的技术问题
顺便地，上述专利文献1公开的成像器件被构造为在低功耗模式(模式3)下总是在停止使用两个列ADC中的一列ADC的情况下拍摄图像。由此，与使用所有列ADC拍摄图像相比，在低功耗模式下拍摄的图像中，列ADC特有的变化或噪声趋向于作为垂直线可见，且引起人们对画质劣化的担忧。
鉴于如上所述的情况做出本发明，其能够抑制低功耗模式下的画质劣化。
技术问题的解决方案
根据本发明的实施例，提出一种固态成像器件，其包括：预定数量的比较器，比较器设置在以矩阵布置的多个像素的各列中，且当图像信号经受模数(AD：analog-to-digital)转换时，比较器将各像素输出的图像信号与参考信号进行比较；和开关单元，该开关单元能够将各列的多个像素和所有的预定数量的比较器彼此连接，并且能够以两种连接配置在待被供给图像信号的比较器之间进行切换，所述两种连接配置为从布置在各列的多个像素输出的图像信号被并行地供给到预定数量的比较器的连接配置和图像信号被接连地供给到预定数量的比较器中的任一者的连接配置。
根据本发明的另一个实施例，提出一种固态成像器件的控制方法，该固态成像器件包括：预定数量的比较器，比较器设置在以矩阵布置的多个像素的各列中，且当图像信号经受模数(AD)转换时，比较器将各像素输出的图像信号与参考信号进行比较；和开关单元，开关单元能够将各列的多个像素和所有预定数量的比较器彼此连接，并且能够以两种连接配置在待被供给图像信号的比较器之间进行切换，所述两种连接配置为从布置在各列的多个像素输出的图像信号被并行地供给到预定数量的比较器的连接配置和图像信号被接连地供给到预定数量的比较器中的任一者的连接配置，该控制方法包括：控制开关单元在预定数量的比较器中的待被供给图像信号的比较器之间进行顺序地切换，以用于在图像信号相继经受AD转换的模式下的AD转换。
根据本发明的又一个实施例，提出一种电子装置，其包括固态成像器件，该固态成像器件包括：预定数量的比较器，比较器设置在以矩阵布置的多个像素的各列中，且当图像信号经受模数(AD)转换时，比较器将各像素输出的图像信号与参考信号进行比较；和开关单元，该开关单元能够将各列的多个像素和所有的预定数量的比较器彼此连接，并且能够以两种连接配置在待被供给图像信号的比较器之间进行切换，所述两种连接配置为从布置在各列的多个像素输出的图像信号被并行地供给到预定数量的比较器的连接配置和图像信号被接连地供给到预定数量的比较器中的任一者的连接配置。
在本发明的一个实施例中，当图像信号经受模数(AD)转换时，设置在以矩阵布置的多个像素的各列中的预定数量的比较器将各像素输出的图像信号与参考信号进行比较。此外，能够将各列的多个像素和所有的预定数量的比较器彼此连接的开关单元以两种连接配置在待被供给图像信号的比较器之间进行切换，所述两种连接配置为从布置在各列的多个像素输出的图像信号被并行地供给到预定数量的比较器的连接配置和图像信号被接连地供给到预定数量的比较器中的任一者的连接配置。
一些实施例涉及一种成像器件，其包括：按行和列布置的多个像素，多个像素包括第一像素和第二像素；连接到第一像素的第一信号线；连接到第二像素的第二信号线；第一比较器；在列方向上与第一比较器偏移的第二比较器；和开关电路，该开关电路被构造为将第一信号线连接到第一比较器和第二比较器，并将第二信号线连接到第一比较器和第二比较器。
第二像素可以与第一像素相邻。
第一像素可以包括多个光电转换元件。
第二像素可以包括多个光电转换元件。
第一像素、第二像素、第一比较器和第二比较器可以与成像器件的同一列相关联。
开关电路可以被构造为在第一模式下操作，在第一模式中，开关电路将第一信号线连接到第一比较器且将第二信号线连接到第二比较器，并且可以被构造为在第二模式下操作，在第二模式中，开关电路至少在将第一信号线连接到第一比较器和将第一信号线连接到第二比较器之间进行切换。
成像器件可以还包括第三比较器，其中，开关电路被构造为在第二模式下操作，在第二模式中，开关电路至少在将第一信号线连接到第一比较器、将第一信号线连接到第二比较器和将第一信号线连接到第三比较器之间进行切换。
成像器件可以还包括第三比较器，其中，第一像素、第二像素、第一比较器、第二比较器和第三比较器与成像器件的同一列相关联，其中，开关电路被构造为在第二模式下操作，在第二模式中，开关电路至少在将第一信号线连接到第一比较器和将第一信号线连接到第二比较器之间进行切换，且开关电路被构造为根据存储的关于第三比较器的检查信息而至少在开关电路在第二模式下操作时不将第一信号线连接到第三比较器。
开关电路可以被构造为在第二模式下操作，在第二模式中，开关电路至少在将第二信号线连接到第二比较器和将第二信号线连接到第一比较器之间进行切换。
第一模式可以是并行模式，且第二模式可以是顺序模式。
第一模式可以具有比第二模式高的速度，且第二模式可以具有比第一模式低的功耗。
第一比较器可以接收斜坡信号，且第二比较器可以接收斜坡信号。
成像器件可以还包括用于控制开关电路的控制电路。
第二比较器可以在列方向上挨着第一比较器。
本发明的有益效果
根据本发明的一个实施例，可以抑制低功耗模式下的画质劣化。
附图说明
图1是示意了应用本技术的成像器件的一个实施例的构造例的框图。
图2是示意了针对一列像素包括两个比较器的成像器件的构造例的框图。
图3A和3B是说明对低功耗模式下的图像信号的供给进行切换的图。
图4是示意了采用12-并行AD转换的成像器件的构造例的框图。
图5是示意了具有层压结构的成像器件的构造例的图。
图6A和6B是说明用于选择性使用比较器的构造的图。
图7是示意了成像装置的构造例的框图。
图8是示意了使用图像传感器的使用例的图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明应用本技术的具体实施例。
<成像器件的构造例>
图1是示意了应用本技术的成像器件的一个实施例的构造例的框图。
如图1所示，成像器件11包括像素阵列单元12、垂直驱动电路13、列信号处理电路14、水平驱动电路15、输出电路16、参考信号生成电路17和控制电路18。
像素阵列单元12是接收由光学系统(未示出)收集的光的光接收面。在像素阵列单元12中，多个像素21以矩阵布置。像素21逐行经由水平信号线22连接到垂直驱动电路13，并且也逐列经由垂直信号线23连接到列信号处理电路14。各像素21输出具有与接收的光量对应的电平的图像信号。根据这些图像信号，产生形成在像素阵列单元12上的被摄体图像。
垂直驱动电路13经由包括布置在像素阵列单元12中的像素21的各行中的水平信号线22将用于驱动(传输、选择、复位等)各像素21的驱动信号供给到像素21。
列信号处理电路14对经由垂直信号线23从多个像素21输出的图像信号进行相关双采样(CDS：correlated double sampling)，以此进行图像信号的AD转换并且也去除复位噪声。此外，列信号处理电路14包括在像素阵列单元12中以矩阵布置的多个像素21的各列的AD转换电路，且因此能够并行地对从各列的像素21输出的图像信号进行AD转换。
水平驱动电路15向列信号处理电路14供给驱动信号，该驱动信号用于使列信号处理电路14从数据输出信号线24输出布置在像素阵列单元12中的像素21的各列的图像信号。
输出电路16在根据水平驱动电路15的驱动信号的时序对经由数据输出信号线24从列信号处理电路14供给来的图像信号进行放大，并将得到的信号输出到后级的信号处理电路。
参考信号生成电路17生成当列信号处理电路14的比较器32(参照图2)对图像信号进行AD转换时被参考的参考信号。例如，参考信号生成电路17生成具有电势以恒定的梯度减小的锯齿波形(RAMP(斜坡)波形)的参考信号，且比较器32将图像信号的电势与参考信号的电势进行彼此比较。
控制电路18根据成像器件11的各模块的驱动周期来生成和供给例如时钟信号，且因此控制各模块的驱动。例如，如将在后面参照图2、3A和3B所述，在成像器件11处于低功耗模式的情况下，控制电路18控制开关单元31以在用于AD转换的比较器32之间进行顺序地切换，这些比较器是预定数量的比较器32中的待被供给图像信号的比较器。
此外，成像器件11具有下面的构造：开关单元31和比较器32(参照图2)被设置到列信号处理电路14的AD转换电路，而AD转换电路被设置到像素21的每列。
例如，成像器件11包括在像素阵列单元12中以矩阵布置的像素21的各列中的预定数量的比较器32，并且能够通过使用开关单元31改变像素21和比较器32之间的连接配置。这使得成像器件11能够增加成像速度或降低功耗。
例如，在从布置在一列中的像素21输出的图像信号被并行供给到预定数量的比较器32各者的连接配置中，成像器件11能够以高速成像模式拍摄图像，这是因为预定数量的比较器32被并行驱动。同时，在从布置在一列中的像素21输出的图像信号被接连地供给到预定数量的比较器32中的任一者的连接配置中，成像器件11能够以低功耗模式拍摄图像，这是因为以预定数量设置的比较器32未进行并行驱动，而是进行图像信号的顺序AD转换。
图2示意了针对一列像素21包括两个比较器32-1和32-2的成像器件11的构造例。
此外，图2示意了布置成一列的像素21中的四个像素21-1至21-4。例如，成像器件11可以采用两像素共享结构，在该共享结构中，两个像素21共享用于输出图像信号的元件，例如浮动扩散(FD：floating diffusion)单元和晶体管等。换言之，如图2所示，一对像素21-1、21-2和一对像素21-3、21-4均具有两像素共享结构。应注意，成像器件11可以采用包括两个或更多个像素的像素共享结构。
成像器件11包括两个垂直信号线23-1和23-2，使得图像信号能够被并行地供给到两个比较器32-1和32-2。例如，像素21-1和21-2连接到垂直信号线23-1，且像素21-3和21-4连接到垂直信号线23-2。因此，成像器件11具有这样的构造：像素21每两行交替地连接到垂直信号线23-1和23-2。
在成像器件11中，开关单元31布置在垂直信号线23-1和23-2与比较器32-1和32-2之间。开关单元31能够以两种连接配置将像素21-1至21-4与比较器32-1和32-2彼此连接，这两种连接配置为从像素21-1至21-4输出的图像信号被并行地供给到比较器32-1和32-2的连接配置和这些图像信号被接连地供给到比较器32-1或32-2的连接配置。
开关单元31包括四个开关41a至41d，这些开关连接为在待被供给从像素21-1至21-4输出的图像信号的比较器32之间进行切换。开关41a布置在垂直信号线23-1和比较器32-1之间，且开关41b布置在垂直信号线23-2和比较器32-1之间。此外，开关41c布置在垂直信号线23-1和比较器32-2之间，且开关41d布置在垂直信号线23-2和比较器32-2之间。因此，开关单元31能够将布置成一列的像素21-1至21-4与比较器32-1和32-2连接。
因此，在成像器件11中，图1的控制电路18控制开关单元31的开关41a至41d的接通/断开，使得从像素21-1至21-4输出的图像信号能够被供给到比较器32-1和32-2中的两者或一者。
例如，当成像器件11处于高速成像模式时，开关单元31提供这样的连接配置：经由垂直信号线23-1和23-2输出的图像信号被并行地供给到比较器32-1和32-2。因此，成像器件11使用处于并行启动状态的比较器32-1和32-2进行图像信号的AD转换，且因此能够将图像信号的AD转换所用的时间缩短大致一半。
与此同时，当成像器件11处于低功耗模式时，开关单元31提供这样的连接配置：经由垂直信号线23-1和23-2输出的图像信号被接连地供给到比较器32-1或32-2。因此，比较器32-1和32-2并非处于并行启动状态，且成像器件11能够将图像信号的AD转换所用的功耗降低处于待机状态的比较器32-1或32-2的功率量。
以此方式，当成像器件11处于低功耗模式时，比较器32-1和32-2中的一者进入启动状态，且另一者进入待机状态。
因此，如图3A所示，在低功耗模式下，接通开关41c，且经由垂直信号线23-1输出的图像信号被供给到比较器32-2。然后接通开关41d，且经由垂直信号线23-2输出的图像信号被供给到比较器32-2。以此方式，因为开关单元31的切换被控制成接连供给图像信号到比较器32-2，所以成像器件11能够进行这样的驱动：比较器32-2一直处于启动状态，且比较器32-1一直处于待机状态。
然而，如上所述，在低功耗模式时，在总将一个比较器32用于图像信号的AD转换的情况下，该比较器32特有的变化或噪声趋向于作为垂直线可见。在这种情况下，引起人们对画质劣化的担忧。
对此，在成像器件11中，开关单元31被控制成在低功耗模式下交替地使用用于图像信号的AD转换的比较器32-1和32-2，从而在比较器32-1和32-2的启动状态和待机状态之间进行交替地切换。
例如，如图3B所示，接通开关41a，且经由垂直信号线23-1输出的图像信号被供给到比较器32-1。然后接通开关41d，且经由垂直信号线23-2输出的图像信号被供给到比较器32-2。随后，接通开关41b，且经由垂直信号线23-2输出的图像信号被供给到比较器32-1。然后接通开关41c，且经由垂直信号线23-1输出的图像信号被供给到比较器32-2。
以此方式，成像器件11控制开关单元31以将图像信号交替地供给到比较器32-1和32-2，使得比较器32-1和32-2交替地重复进入启动状态和待机状态。换言之，在成像器件11中，比较器32-1和32-2能够(以时分方式)交替地重复图像信号的AD转换。
因此，即使比较器32-1和32-2具有特有的变化或噪声，成像器件11也提供如下图像：在该图像中，交替地布置被比较器32-1和32-2进行AD转换的图像信号。因此，在低功耗模式下，成像器件11能够避免使上述的垂直线可见(例如，能够使垂直线像点那样不太可见)且能够抑制画质的劣化。例如，除了复位噪声对图像造成的负面影响外，成像器件11还能够抑制由其他原理生成的噪声和由在各比较器32中生成的作为固定图案的垂直线施加于图像的负面影响。
<成像器件的另一个构造例>
图4是示意了采用12-并行AD转换的成像器件11的构造例的框图。
如图4所示，成像器件11在以矩阵布置的像素21的各列中包括12个比较器32。应注意，图4所示的像素21不采用像素共享结构，且12个像素21-1至21-12分别连接到12个垂直信号线23-1至23-12。此外，12个开关单元31-1至31-12布置在12个垂直信号线23-1至23-12与12个比较器32-1至32-12之间。
例如，开关单元31-1将垂直信号线23-1至23-12与比较器32-1连接，且开关单元31-2将垂直信号线23-1至23-12与比较器32-2连接。以下，类似地，开关单元31-12将垂直信号线23-1至23-12与比较器32-12连接。因此，开关单元31-1至31-12能够将布置成一列的像素21可选地与所有比较器32-1至32-12连接。
例如，当成像器件11处于高速成像模式时，开关单元31-1至31-12提供这样的连接配置：经由垂直信号线23-1至23-12输出的图像信号被并行地供给到比较器32-1至32-12。因此，成像器件11使用并行地处于启动状态的比较器32-1至32-12进行图像信号的AD转换，因此能够将图像信号的AD转换所用的时间缩短为大致十二分之一。
与此同时，当成像器件11处于低功耗模式时，开关单元31-1至31-12提供这样的连接配置：经由垂直信号线23-1至23-12输出的图像信号被接连地供给到比较器32-1至32-12中的任一者。因此，比较器32-1至32-12中的任一者进入启动状态以进行图像信号的AD转换，且成像器件11能够降低图像信号的AD转换所用的功耗。
在低功耗模式下，成像器件11能够顺序地重复使用用于图像信号的AD转换的比较器32-1至32-12中的任一者。因此，如上所述，成像器件11能够抑制低功耗模式下的画质劣化。
<具有层压结构的成像器件的构造例>
图5示意了具有层压结构的成像器件11的构造例。
如图5所示，成像器件11可以具有层压结构，其中，层压有传感器电路芯片101和逻辑电路芯片102。
在传感器电路芯片101中，上下芯片连接单元111至113与像素阵列单元12形成在一起，在像素阵列单元中，如图1所示，像素21以矩阵布置。上下芯片连接单元111至113设置有用于将传感器电路芯片101和逻辑电路芯片102彼此电连接的多个接触部。
例如，传感器电路芯片101能够经由分别设置在像素阵列单元12的上侧和下侧的上下芯片连接单元111和上下芯片连接单元112将来自像素阵列单元12的图像信号输出到逻辑电路芯片102。此外，传感器电路芯片101能够经由设置在像素阵列单元12的侧面的上下芯片连接单元113将来自逻辑电路芯片102的驱动信号供给到像素阵列单元12。
在逻辑电路芯片102中，形成有图1的垂直驱动电路13和参考信号生成电路17-1和17-2。此外，形成在逻辑电路芯片102中的像素放大器负载电路131-1和131-2、AD电路132-1和132-2和计数器电路133-1和133-2构成图1的列信号处理电路14。
此外，在逻辑电路芯片102中，上下芯片连接单元121至123形成在与传感器电路芯片101的上下芯片连接单元111至113对应的位置处，且对应的上下芯片连接单元之间对应的接触部进行金属接合。此外，逻辑电路芯片102包括图像信号处理单元141，图像信号处理单元对从像素阵列单元12输出的图像信号进行各种类型的信号处理。
在如此构造的成像器件11中，开关单元31和比较器32(参见上述的图2或图4)能够安装在可选的位置处，例如，分别安装在AD电路132-1和132-2处。非此即彼，开关单元31和比较器32可以安装到传感器电路芯片101。
在低功耗模式下，成像器件11经由开关单元31控制待被供给图像信号的比较器32的切换，因此能够避免使上述的垂直线可见，且能够抑制画质的劣化。
应注意，例如，成像器件11可以采用还层压有存储芯片(未示出)的三层结构，存储芯片在将图像输出到外部设备前临时保存这些高速拍摄的图像。
<比较器的选择使用>
将参照图6A和6B说明比较器32的选择使用。
如上所述，当成像器件11处于低功耗模式时，控制电路18进行控制以在用于AD转换的比较器32之间进行顺序地切换，这些比较器是预定数量的比较器32中的待被供给图像信号的比较器。此时，控制电路18不将所有的预定数量的比较器32用于图像信号的AD转换，而是控制电路18能够仅选择可选的比较器32用于AD转换。
例如，在制造成像器件11的检查步骤中，检查形成在列信号处理电路14中的所有比较器32的特性。因此，关于具有不良特性的比较器32的信息例如存储在一次性可编程只读存储器(OTP ROM：one-time programable read only memory)中。当成像器件11处于低功耗模式时，控制电路18不将被存储不良特性的信息的比较器32用于图像信号的AD转换，而是能够选择将先前被确定为具有良好特性的比较器32用于图像信号的AD转换。
例如，将参照图6A和6B说明四个比较器32-1至32-4中的比较器32-2具有不良特性的情况。
如图6A所示，四个比较器32-1至32-4都用于AD转换。当图像信号被顺序地供给到四个比较器32-1至32-4时，具有不良特性的比较器32-2每4行像素21地对图像信号进行AD转换。虽然在这种情况下，如上所述的垂直线在图像中不可见，但是在被比较器32-2进行AD转换的图像信号中产生的噪声作为虚线可见。
与上述相反，如图6B所示，在四个比较器32-1至32-4中，选择性地使用比较器32-1、比较器32-3和比较器32-4以此避免由比较器32-2进行图像信号的AD转换。因此，在这种情况下，图像信号中不产生如图6A所示的噪声，且因此，能够提高图像的画质。
以此方式，控制电路18选择性地将均具有良好特性的比较器32-1、比较器32-3和比较器32-4用于图像信号的AD转换。因此，成像器件11能够拍摄较高画质的图像。
应注意，如上所述的成像器件11能够应用于各种电子装置，各种电子装置例如包括诸如数字照相机和数字摄像机等成像系统、具有成像功能的移动电话和具有成像功能的其他设备。
<成像装置的构造例>
图7是示意了安装到电子装置的成像装置的构造例的框图。
如图7所示，成像装置201包括光学系统202、成像器件203、信号处理电路204、监视器205和存储器206，并且能够拍摄静态图像和动态图像。
光学系统202包括一个或多个透镜。光学系统202将来自被摄体的图像光(入射光)引导到成像器件203，并将图像形成在成像器件203的光接收面(传感器单元)上。
上述成像器件11应用于成像器件203。成像器件203根据经由光学系统202形成在光接收面上的图像在一定时间段内累积电子。与累积在成像器件203中的电子对应的信号被供给到信号处理电路204。
信号处理电路204对从成像器件203输出的图像信号进行各种类型的信号处理。当信号处理电路204进行信号处理时获得的图像(图像数据)被供给到监视器205以供显示，或被供给到存储器206以供存储(记录)。
上述成像器件11应用于如此构造的成像装置201，且因此可以抑制例如低功耗模式下的画质劣化，且可以拍摄较高画质的图像。
<图像传感器的使用例>
图8是示意了使用上述图像传感器的使用例的图。
上述图像传感器能够用于如下感测诸如可见光、红外光、紫外光和X射线等光的各种情况。
-拍摄鉴赏用图像的装置，诸如数字相机和配备相机的移动装置等
-交通目的用装置，诸如拍摄汽车前方/后方/周边/内部的车载传感器、监视行驶的车辆和道路的监视相机和测量车辆间的距离的测距传感器等，这些装置用于安全驾驶，安全驾驶包括自动停止、识别驾驶员的状态等
-诸如电视机(TV)、冰箱和空调等家用电器用的装置，这些装置用于拍摄用户的手势且根据该手势执行装置操作
-医疗和保健目的用装置，诸如内窥镜和通过接收红外光进行血管造影的装置等
-安全目的用装置，诸如用于预防犯罪目的的监视相机和用于个人认证目的的相机等
-美容目的用的装置，诸如拍摄皮肤的皮肤测量装置和拍摄头皮的显微镜等
-运动目的用的装置，诸如运动目的用的动作相机和可穿戴相机等
-农业目的用的装置，诸如用于检测农田和农作物状态的相机等
应注意，本技术能够具有下面的构造。
(1)一种固态成像器件，其包括
预定数量的比较器，所述预定数量的比较器设置在以矩阵布置的多个像素的各列中，且当图像信号经受模数(AD)转换时，所述预定数量的比较器将各所述像素输出的所述图像信号与参考信号进行比较；和
开关单元，所述开关单元能够将各列的所述多个像素和所有所述预定数量的比较器彼此连接，并且能够以两种连接配置在待被供给所述图像信号的比较器之间进行切换，所述两种连接配置为从布置在各列的所述多个像素输出的所述图像信号被并行地供给到所述预定数量的比较器的连接配置和所述图像信号被接连地供给到所述预定数量的比较器中的任一者的连接配置。
(2)根据(1)所述的固态成像器件，还包括
控制单元，所述控制单元控制所述开关单元在所述预定数量的比较器中的待被供给所述图像信号的比较器之间进行顺序地切换，以用于在所述图像信号接连地经受AD转换的模式下的AD转换。
(3)根据(2)所述的固态成像器件，其中
所述控制单元选择性地将所述预定数量的比较器中的被先前确定为具有良好特性的比较器用于所述图像信号的AD转换。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的固态成像器件，还包括
列并行AD转换处理单元，所述列并行AD转换处理单元对从各列的所述多个像素输出的所述图像信号并行地进行AD转换，所述列并行AD转换处理单元包括各列所述多个像素的所述预定数量的比较器和所述开关单元。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的固态成像器件，其中
所述多个像素具有像素共享结构，在所述像素共享结构中，所述多个像素共享用于输出所述图像信号的元件。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的固态成像器件，所述固态成像器件具有层压有传感器电路芯片和逻辑电路芯片的层压结构，所述传感器电路芯片包括所述多个像素，所述逻辑电路芯片包括用于驱动所述多个像素的电路。
(7)一种固态成像器件的控制方法，该固态成像器件包括
预定数量的比较器，所述预定数量的比较器设置在以矩阵布置的多个像素的各列中，且当图像信号经受模数(AD)转换时，所述预定数量的比较器将各所述像素输出的所述图像信号与参考信号进行比较；和
开关单元，所述开关单元能够将各列的所述多个像素和所有所述预定数量的比较器彼此连接，并且能够以两种连接配置在待被供给所述图像信号的比较器之间进行切换，所述两种连接配置为从布置在各列的所述多个像素输出的所述图像信号被并行地供给到所述预定数量的比较器的连接配置和所述图像信号被接连地供给到所述预定数量的比较器中的任一者的连接配置，所述控制方法包括
控制所述开关单元在所述预定数量的比较器中的待被供给所述图像信号的比较器之间进行顺序地切换，以用于在所述图像信号接连经受AD转换的模式下的AD转换。
(8)一种电子装置，其包括
固态成像器件，所述固态成像器件包括
预定数量的比较器，所述预定数量的比较器设置在以矩阵布置的多个像素的各列中，且当图像信号经受模数(AD)转换时，所述预定数量的比较器将各所述像素输出的所述图像信号与参考信号进行比较；和
开关单元，所述开关单元能够将各列的所述多个像素和所有所述预定数量的比较器彼此连接，并且能够以两种连接配置在待被供给所述图像信号的比较器之间进行切换，所述两种连接配置为从布置在各列的所述多个像素输出的所述图像信号被并行地供给到所述预定数量的比较器的连接配置和所述图像信号被接连地供给到所述预定数量的比较器中的任一者的连接配置。
(9)一种成像器件，其包括：
按行和列布置的多个像素，所述多个像素包括第一像素和第二像素；
连接到所述第一像素的第一信号线；
连接到所述第二像素的第二信号线；
第一比较器；
在列方向上与所述第一比较器偏移的第二比较器；和
开关电路，所述开关电路被构造为将所述第一信号线连接到所述第一比较器和所述第二比较器，并将所述第二信号线连接到所述第一比较器和所述第二比较器。
(10)根据(9)所述的成像器件，其中，所述第二像素与所述第一像素相邻。
(11)根据(9)所述的成像器件，其中，所述第一像素包括多个光电转换元件。
(12)根据(9)所述的成像器件，其中，所述第二像素包括多个光电转换元件。
(13)根据(9)所述的成像器件，其中，所述第一像素、所述第二像素、所述第一比较器和所述第二比较器与所述成像器件的同一列相关联。
(14)根据(9)所述的成像器件，其中，所述开关电路被构造为在第一模式下操作，在所述第一模式中，所述开关电路将所述第一信号线连接到所述第一比较器且将所述第二信号线连接到所述第二比较器，并且被构造为在第二模式下操作，在所述第二模式中，所述开关电路至少在将所述第一信号线连接到所述第一比较器和将所述第一信号线连接到所述第二比较器之间进行切换。
(15)根据(14)所述的成像器件，还包括第三比较器，其中，所述开关电路被构造为在所述第二模式下操作，在所述第二模式中，所述开关电路至少在将所述第一信号线连接到所述第一比较器、将所述第一信号线连接到所述第二比较器和将所述第一信号线连接到所述第三比较器之间进行切换。
(16)根据(14)所述的成像器件，还包括第三比较器，其中，所述第一像素、所述第二像素、所述第一比较器、所述第二比较器和所述第三比较器与所述成像器件的同一列相关联，其中，所述开关电路被构造为所述第二模式下操作，在所述第二模式中，开关电路至少在将所述第一信号线连接到所述第一比较器和将所述第一信号线连接到所述第二比较器之间进行切换，且所述开关电路被构造为根据存储的关于所述第三比较器的检查信息而至少在所述开关电路在所述第二模式下操作时不将所述第一信号线连接到所述第三比较器。
(17)如(14)所述的成像器件，其中，所述开关电路被构造为在所述第二模式下操作，在所述第二模式中，所述开关电路至少在将所述第二信号线连接到所述第二比较器和将所述第二信号线连接到所述第一比较器之间进行切换。
(18)如(14)所述的成像器件，其中，所述第一模式是并行模式，且所述第二模式是顺序模式。
(19)如(18)所述的成像器件，其中，所述第一模式具有比所述第二模式高的速度，且所述第二模式具有比所述第一模式低的功耗。
(20)如(9)所述的成像器件，其中，所述第一比较器接收斜坡信号，且所述第二比较器接收斜坡信号。
(21)如(9)所述的成像器件，还包括用于控制所述开关电路的控制电路。
(22)如(9)所述的成像器件，其中，所述第二比较器在所述列方向上挨着所述第一比较器。
应注意，本实施例不限于上述的实施例，并且能够在不偏离本技术的实质的情况下做出各种修改。
附图标记的列表
11 成像器件
12 像素阵列单元
13 垂直驱动电路
14 列信号处理电路
15 水平驱动电路
16 输出电路
17 参考信号生成电路
18 控制电路
21 像素
22 水平信号线
23 垂直信号线
24 数据输出信号线
31 开关单元
32 比较器
41a至41d 开关

Claims (13)

1.一种成像器件，其包括：
按行和列布置的多个像素，所述多个像素包括第一像素和第二像素；
连接到所述第一像素的第一信号线；
连接到所述第二像素的第二信号线；
第一比较器；
在列方向上与所述第一比较器偏移的第二比较器；和
开关电路，所述开关电路被构造为将所述第一信号线连接到所述第一比较器和所述第二比较器，并将所述第二信号线连接到所述第一比较器和所述第二比较器，
其中，所述开关电路被构造为能够在第一模式下操作，在所述第一模式中，所述开关电路将所述第一信号线连接到所述第一比较器且将所述第二信号线连接到所述第二比较器，并且所述开关电路被构造为能够在第二模式下操作，在所述第二模式中，所述开关电路至少在将所述第一信号线连接到所述第一比较器和将所述第一信号线连接到所述第二比较器之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的成像器件，其中，所述第二像素与所述第一像素相邻。
3.根据权利要求1所述的成像器件，其中，所述第一像素包括多个光电转换元件。
4.根据权利要求1所述的成像器件，其中，所述第二像素包括多个光电转换元件。
5.根据权利要求1所述的成像器件，其中，所述第一像素、所述第二像素、所述第一比较器和所述第二比较器与所述成像器件的同一列相关联。
6.根据权利要求1所述的成像器件，还包括第三比较器，其中，所述开关电路被构造为在所述第二模式下操作，在所述第二模式中，所述开关电路至少在将所述第一信号线连接到所述第一比较器、将所述第一信号线连接到所述第二比较器和将所述第一信号线连接到所述第三比较器之间进行切换。
7.如权利要求1所述的成像器件，还包括第三比较器，其中，所述第一像素、所述第二像素、所述第一比较器、所述第二比较器和所述第三比较器与所述成像器件的同一列相关联，其中，所述开关电路被构造为所述第二模式下操作，在所述第二模式中，所述开关电路至少在将所述第一信号线连接到所述第一比较器和将所述第一信号线连接到所述第二比较器之间进行切换，且所述开关电路被构造为根据存储的关于所述第三比较器的检查信息而至少在所述开关电路在所述第二模式下操作时不将所述第一信号线连接到所述第三比较器。
8.如权利要求1所述的成像器件，其中，所述开关电路被构造为在所述第二模式下操作，在所述第二模式中，所述开关电路至少在将所述第二信号线连接到所述第二比较器和将所述第二信号线连接到所述第一比较器之间进行切换。
9.如权利要求1所述的成像器件，其中，所述第一模式是并行模式，且所述第二模式是顺序模式。
10.如权利要求9所述的成像器件，其中，所述第一模式具有比所述第二模式高的速度，且所述第二模式具有比所述第一模式低的功耗。
11.如权利要求1所述的成像器件，其中，所述第一比较器接收斜坡信号，且所述第二比较器接收斜坡信号。
12.如权利要求1所述的成像器件，还包括用于控制所述开关电路的控制电路。
13.如权利要求1-12中任一项所述的成像器件，其中，所述第二比较器在所述列方向上挨着所述第一比较器。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6766095B2 (ja) * 2018-06-08 2020-10-07 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、移動体、および積層用の半導体基板

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101500096A (zh) * 2008-01-31 2009-08-05 艾勒博科技股份有限公司 图像传感器和光学指向系统
CN102811318A (zh) * 2011-06-03 2012-12-05 索尼公司 固态成像装置和相机系统
WO2015133323A1 (ja) * 2014-03-06 2015-09-11 ソニー株式会社 撮像素子、制御方法、並びに、撮像装置
WO2016076126A1 (ja) * 2014-11-12 2016-05-19 ソニー株式会社 固体撮像装置および電子機器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6787752B2 (en) * 2001-07-19 2004-09-07 Micron Technology, Inc. Pseudorandom assignment between elements of the image processor and the A/D converter cells
JP4107269B2 (ja) 2004-02-23 2008-06-25 ソニー株式会社 固体撮像装置
US8462240B2 (en) * 2010-09-15 2013-06-11 Aptina Imaging Corporation Imaging systems with column randomizing circuits
DE102010051438B4 (de) * 2010-11-15 2024-03-14 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Bildsensor
JP5862126B2 (ja) 2011-09-06 2016-02-16 ソニー株式会社 撮像素子および方法、並びに、撮像装置
JP6274788B2 (ja) * 2013-08-28 2018-02-07 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム及び撮像装置の駆動方法
EP3253047B1 (en) * 2015-01-28 2018-11-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solid-state imaging device and camera

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101500096A (zh) * 2008-01-31 2009-08-05 艾勒博科技股份有限公司 图像传感器和光学指向系统
CN102811318A (zh) * 2011-06-03 2012-12-05 索尼公司 固态成像装置和相机系统
WO2015133323A1 (ja) * 2014-03-06 2015-09-11 ソニー株式会社 撮像素子、制御方法、並びに、撮像装置
WO2016076126A1 (ja) * 2014-11-12 2016-05-19 ソニー株式会社 固体撮像装置および電子機器

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EP3535968A1 (en) 2019-09-11

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