CN110537367B - 固态成像捕捉装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及一种固态图像捕捉装置和电子装置，其能够提高电荷经由传输门从电荷累积单元传输到电荷电压转换单元的效率。本技术的一个方面提供了一种固态图像捕捉装置，其被配置为使得：在用于获取信号电平的A/D转换操作之前，切换单元切换到LG状态至少一次，并且切换到HG状态至少一次；当切换单元已经切换到LG状态和当切换单元已经切换到HG状态时，所述传输单元将电荷累积单元中累积的电荷转移到电荷/电压转换单元至少两次；并且所述电荷/电压转换单元将当切换单元已经切换到LG状态时转移的电荷和当切换单元已经切换到HG状态时转移的电荷相加，并将所得电荷转换成电压信号。例如，本技术可以应用于CMOS图像传感器。

Description

固态成像捕捉装置和电子装置
技术领域
本技术涉及一种固态成像装置和一种电子装置，尤其涉及一种固态成像装置和一种电子装置，用于能够提高电荷经由传输门从电荷存储单元传输到电荷-电压转换单元的效率。
背景技术
传统上，在由互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器表示的固态成像装置中，将额外电容连接到作为电荷-电压转换单元的浮动扩散(FD)或从浮动扩散(FD)断开的配置称为在确保每个像素的饱和信号量的同时改善低照度特性的方法(例如，参见专利文献1)。
在将额外电容连接到FD的情况下，可存储在电荷-电压转换单元中的电荷量增加，因此，可以提高像素值的动态范围。在这种情况下，电荷-电压转换单元的转换效率降低，因此，额外电容连接到FD的状态称为低增益(LG)状态。
同时，在额外电容与FD断开的情况下，电荷-电压转换单元的转换效率变高，并且转换后的电压幅度变大，即使电荷量很小。因此，可以提高低照度下的灵敏度。额外电容与FD断开的状态称为高增益(HG)状态。
在专利文献1中描述的配置中，在以低转换效率驱动像素的情况下，状态固定到LG状态，并且在以高转换效率驱动像素的情况下，状态固定到HG状态。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号2015-142114
发明内容
本发明要解决的问题
就电荷从电荷存储单元转移到电荷-电压转换单元的效率而言，在具有像素转换效率差异的LG状态和HG状态之间，LG状态与HG状态相比处于劣势。
鉴于上述情况，构成本技术，并且能够提高电荷经由传输门(transfergate)从电荷存储单元转移到电荷-电压转换单元的效率。
问题的解决方案
根据本技术的第一方面的固态成像装置包括：电荷存储单元，其被配置为存储通过光电转换生成的电荷；电荷-电压转换单元，其被配置为将从电荷存储单元转移的电荷转换成电压信号；传输单元，其被配置为将存储在电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元；以及切换单元，其被配置为增大或减小电荷-电压转换单元的电容，以将状态切换到低增益(LG)状态或高增益(HG)状态，其中，在用于获取信号电平的A/D转换操作之前，所述切换单元被配置为将状态切换到LG状态至少一次并且将状态切换到HG状态至少一次，所述传输单元被配置为在所述状态切换到LG状态时和所述状态切换到HG状态时将存储在所述电荷存储单元中的电荷转移到所述电荷-电压转换单元至少两次，并且所述电荷-电压转换单元被配置为将当状态切换到LG状态时转移的电荷和当状态切换到HG状态时转移的电荷相加，并将相加的电荷转换成电压信号。
在本技术的第一方面中，在用于获取信号电平的A/D转换操作之前，将状态切换到LG状态至少一次并且将状态切换到HG状态至少一次，在所述状态切换到LG状态时和所述状态切换到HG状态时将存储在所述电荷存储单元中的电荷转移到所述电荷-电压转换单元至少两次，并且将当状态切换到LG状态时转移的电荷和当状态切换到HG状态时转移的电荷相加，并将相加的电荷转换成电压信号。
根据本技术的第二方面的固态成像装置包括：共享数量的电荷存储单元，其被配置为存储由光电转换生成的电荷；电荷-电压转换单元，其被配置为将从共享数量的电荷存储单元转移的电荷转换成电压信号；共享数量的传输单元，其被配置为将存储在共享数量的电荷存储单元中的相应电荷转移到电荷-电压转换单元；以及切换单元，其被配置为增大或减小电荷-电压转换单元的电容，以将状态切换到低增益(LG)状态或高增益(HG)状态，其中，当复位共享数量的电荷存储单元时，所述切换单元被配置为将状态切换到LG状态，所述共享数量的传输单元被配置为同时将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元，并且当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，所述切换单元被配置为将状态切换到HG状态，并且所述共享数量的传输单元被配置为将存储在相应电荷存储单元中的电荷依次转移到电荷-电压转换单元。
在本技术的第二方面中，当复位共享数量的电荷存储单元时，将状态切换到LG状态，所述共享数量的传输单元同时将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。此外，当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，将状态切换到HG状态，并且所述共享数量的传输单元将存储在相应电荷存储单元中的电荷依次转移到电荷-电压转换单元。
根据本技术的第三方面的固态成像装置包括：共享数量的电荷存储单元，其被配置为存储由光电转换生成的电荷；电荷-电压转换单元，其被配置为将从共享数量的电荷存储单元转移的电荷转换成电压信号；以及共享数量的传输单元，其被配置为将存储在共享数量的电荷存储单元中的相应电荷转移到电荷-电压转换单元，其中，所述共享数量的传输单元被配置为当复位共享数量的电荷存储单元时，依次将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元，并且当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，依次将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。
在本技术的第三方面，当复位共享数量的电荷存储单元时，所述共享数量的传输单元依次将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。此外，当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，依次将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。
本发明的效果
根据本技术的第一至第三方面，可以提高电荷经由传输单元从电荷存储单元转移到电荷-电压转换单元的效率。
注意，本文描述的效果不一定受限，并且可以显示本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是示出应用本技术的固态成像装置的像素单元的配置实例的等效电路图；
图2是示出传统驱动时间的示图；
图3是示出对应于图2中的驱动序列的电势的示图；
图4是示出应用本技术的第一驱动序列的示图；
图5是示出对应于图4的电势的示图；
图6是示出图1中示出的像素单元的配置实例的修改的等效电路图；
图7是示出像素单元的第一具体实例的等效电路图；
图8是示出像素单元的第二具体实例的等效电路图；
图9是示出像素单元的第三具体实例的等效电路图；
图10是示出像素单元的第四具体实例的等效电路图；
图11是示出像素单元的第五具体实例的等效电路图；
图12是示出像素单元的第六具体实例的等效电路图；
图13是示出像素单元的第七具体实例的等效电路图；
图14是示出像素单元的第八具体实例的等效电路图；
图15是示出应用本技术的固态成像装置的配置实例的框图；
图16是示出应用本技术的第二驱动序列的示图；
图17是示出应用本技术的第三驱动序列的示图；
图18是用于描述在第二驱动序列中可能发生的针对减速的第一对策的示图；
图19是用于描述在第二驱动序列中可能发生的针对减速的第二对策的示图；
图20是示出可以在共享像素单元中假设的传统驱动序列的实例的示图；
图21是示出对应于图20中的驱动序列的电势的示图；
图22是示出根据像素单元的第四具体实例的驱动序列的示图；
图23是示出对应于图22中的驱动序列的电势的示图；
图24是示出像素单元的第四具体实例的第一修改的等效电路图；
图25是示出像素单元的第四具体实例的第二修改的等效电路图；
图26是示出像素单元的第四具体实例的第三修改的等效电路图；
图27是通过从像素单元的第四具体实例中去除额外电容而获得的等效电路图；
图28是示出图27中的共享像素单元的第一驱动序列的示图；
图29是示出对应于图28中的第一驱动序列的电势的示图；
图30是示出用于执行图28中的第一驱动序列的控制布线的配置实例的示图；
图31是示出用于执行图28中的第一驱动序列的控制布线的另一配置实例的示图；
图32是示出图27中的共享像素单元的第二驱动序列的示图；
图33是示出图27中的共享像素单元的第三驱动序列的示图；
图34是示出用于执行图33中的第三驱动序列的控制布线的配置实例的示图；
图35是示出应用本技术的电子装置的使用实例的示图；
图36是示出体内信息获取系统的示意性配置的实例的框图；
图37是示出内窥镜手术系统的示意性配置的实例的示图；
图38是示出摄像头和CCU的功能配置的实例的框图；
图39是示出车辆控制系统的示意性配置的实例的框图；
图40是示出车辆外部信息检测单元和成像单元的安装位置的实例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述用于实现本技术的最佳模式(以下称为实施方式)。注意，将按以下顺序给出描述。
<根据本技术实施方式的固态成像装置中的像素单元的配置实例>
图1是示出作为本技术实施方式的固态成像装置中的像素单元的配置实例的等效电路图。
像素单元10包括电荷存储单元21、传输晶体管22、作为电荷-电压转换单元的FD23、FD电容切换单元24和A/D转换单元27。
电荷存储单元21对应于通过光电转换将入射光转换成电荷并保持电荷的PD或者临时保持由PD生成的电荷的存储单元。当传输晶体管22的栅极(以下称为TRG)接通时，传输晶体管22在随后的阶段将存储在电荷存储单元21中的电荷传输到FD 23。作为传输晶体管22，可以采用例如垂直晶体管。
FD 23保持经由TRG传输的电荷。此外，FD 23将保持的电荷转换成电压信号，作为电荷-电压转换单元，并将该电压信号输出到下一级的A/D转换单元27。注意，实际上，放大晶体管32、选择晶体管33和垂直信号线35(都在图7中示出)设置在FD 23和A/D转换单元27之间。
FD电容切换单元24包括FD晶体管25和额外电容26。在下文中，FD晶体管25也称为FDG，并且额外电容26也称为FD 2。注意，FD电容切换单元24和FD晶体管25对应于本技术的第一方面中的切换单元和连接晶体管。
FD电容切换单元24可以通过接通FDG来将FD 2连接到FD 23。在这种情况下，电荷-电压转换单元进入LG状态。
此外，FD电容切换单元24可以通过断开FDG来将FD 2与FD 23断开。在这种情况下，电荷-电压转换单元进入HG状态。
在此处，将描述在LG状态和HG状态下从电荷存储单元21传输到电荷-电压转换单元的效率。
在下文中，FD 23的电容是CFD，额外电容26(FD 2)的电容是CFD2，传输晶体管22和FD23之间的电容是C1，TRG的电压变化量是ΔTRG。
图2示出了像素单元10的传统驱动时间。换言之，图2示出了将像素单元10固定到LG状态以低转换效率驱动像素单元10的情况和将像素单元10固定到HG状态以高转换效率驱动像素单元10的情况的驱动时间。图3示出了对应于图2所示的驱动时间的电荷存储单元21、TRG、FD 23、FDG和FD 2的电势。
如图2的上侧所示，在将像素单元10固定到HG状态以高转换效率驱动像素单元10的情况下，当TRG接通时，FDG在电荷传输时断开，因此电荷存储单元的总电容是CFD。因此，FD23的升压电压ΔV如以下表达式(1)中所述。
ΔV＝ΔTRG×C1/CFD...(1)
同时，如图2中的下侧所示，在将像素单元10固定到LG状态以低转换效率驱动像素单元10的情况下，包括TRG接通时的电荷传输时间，FDG稳定接通，因此电荷存储单元的总电容是(CFD+CFD2)。因此，FD 23的升压电压ΔV如以下表达式(2)中所述。
ΔV＝ΔTRG×C1/(CFD+CFD2)...(2)
从表达式(1)和(2)以及图3可以清楚地看出，因为LG状态具有比HG状态更小的FD23的升压电压ΔV，所以从电荷存储单元21到FD 23的传输梯度变小，并且可能出现存储在电荷存储单元21中的电荷的传输残余。因此，发现在LG状态下电荷从电荷存储单元21到FD23的传输效率与HG状态相比处于劣势。
此外，在需要降低固态成像装置中的功耗的情况下，这种情况变得严重。换言之，为了降低功耗，固态成像装置需要以低像素电压工作。然而，如果像素电压降低，FD的复位电压也降低。因此，从电荷存储单元21到FD 23的传输梯度变得更小，并且传输效率变得更差。
因此，在以低转换效率驱动的情况下，应用本技术的像素单元10不固定到LG状态，而是使用HG状态，从而提高电荷从电荷存储单元21传输到FD 23的效率。
<应用本技术的第一驱动序列>
图4示出了在以低转换效率驱动和操作像素单元10的情况下应用本技术的第一驱动序列。图5示出了对应于图4所示的驱动时间中的时间t1至t6的电势。
首先，为了执行用于获取复位电平的A/D转换操作，接通FDG，以设置LG状态，断开TRG，接通选择晶体管(SEL)33，并且接通和断开复位晶体管(RST)34(图7)，以向下一级输出FD 23和FD 2的复位电平。
在用于获取复位电平的A/D转换操作之后和用于获取信号电平的A/D转换操作之前，TRG在时间t1接通，TRG在时间t2断开。在此期间，存储在电荷存储单元21中的电荷经由TRG传输到FD 23和FD 2。注意，由于该传输处于LG状态，传输梯度小，并且电荷不能充分传输到FD 23和FD 2，因此电荷传输残余出现在电荷存储单元21中。
接下来，在时间t3断开FDG，以设置HG状态，在时间t4再次接通TRG，并且在时间t5断开TRG。在此期间，电荷存储单元21中剩余的电荷经由TRG传输到FD 23。由于这种传输处于HG状态，所以传输梯度很大，电荷可以充分传输到FD 23。
接下来，在时间t6，接通FDG，以设置LG状态。换言之，FD 23和FD 2连接，并且分别保持在FD 23和FD 2中的电荷相加。此后，将相加的电荷读出到下一级，并且执行用于获取信号电平的A/D转换操作。
如上所述，在第一驱动序列中，在用于获取信号电平的A/D转换操作之前，执行在LG状态下从电荷存储单元21到电荷-电压转换单元(FD 23和FD 2)的电荷转移和在HG状态下从电荷存储单元21到电荷-电压转换单元(FD 23)的电荷转移。因此，在以低转换效率驱动像素单元10的情况下，可以提高电荷从电荷存储单元21传输到电荷-电压转换单元的效率。
此外，在第一驱动序列中，用于获取复位电平的A/D转换操作和用于获取信号电平的A/D转换操作都在LG状态下执行。因此，通过获取在像素单元10的下一级中用于获取复位电平的A/D转换操作中获得的数据和用于获取信号电平的A/D转换操作中获得的数据之间的差值，则可以正确地获取LG状态下的信号量。
此外，与在LG状态下执行从电荷存储单元21到电荷-电压转换单元(FD 23和FD 2)的电荷转移之后执行A/D转换和在HG状态下执行从电荷存储单元21到电荷-电压转换单元(FD 23)的电荷转移之后执行A/D转换、并在下一级中添加两种电荷的驱动序列相比，第一驱动序列具有更少的A/D转换次数。因此，就帧速率和功耗而言，第一驱动序列优于上述驱动时间。
注意，在第一驱动序列中，在用于获取信号电平的A/D转换操作之前，在LG状态下从电荷存储单元21到电荷-电压转换单元(FD 23和FD 2)的电荷转移和在HG状态下从电荷存储单元21到电荷-电压转换单元(FD23)的电荷转移都在用于获取信号电平的A/D转换操作之前执行一次。然而，这些操作可以执行一次或多次。
<像素单元10的配置实例的修改>
接下来，图6示出了图1所示的像素单元10的配置实例的修改。尽管在图1所示的配置实例中，A/D转换单元27设置在像素单元10中，但是A/D转换单元27可以设置在像素单元10外部，如图6所示的修改中那样。在这种情况下，A/D转换单元27可以由多个像素单元10共享。
<像素单元10的特定配置实例(具体实例)>
接下来，将描述图6所示的像素单元10的修改的特定配置实例(具体实例)。
图7是示出像素单元10的第一具体实例的等效电路图。第一具体实例具有包括光电二极管(PD)31的电荷存储单元21并且FD电容切换单元24与复位晶体管34串联设置的配置。
换言之，在第一具体实例中，传输晶体管22的源极连接到作为电荷存储单元21的PD 31的阴极，传输晶体管22的漏极连接到FD 23。
FD 23连接到放大器晶体管32的栅极。放大器晶体管32的漏极连接到VDD(负电源电压)，放大器晶体管32的源极连接到选择晶体管33的漏极。选择晶体管33的源极连接到垂直信号线35。
复位晶体管34的漏极连接到VDD，复位晶体管34的源极连接到FD电容切换单元24的一端。FD电容切换单元24的另一端连接到FD 23。
接下来，图8是示出像素单元10的第二具体实例的等效电路图。第二具体实例具有包括PD 31的电荷存储单元21并且FD电容切换单元24与复位晶体管34并联设置的配置。注意，在第二具体实例的配置元件中，适当地省略了对第一具体实例共有的那些元件的描述。
换言之，在第二具体实例中，复位晶体管34的漏极连接到VDD，复位晶体管34的源极连接到FD 23。FD电容切换单元24的一端连接到FD23。
接下来，图9是示出像素单元10的第三具体实例的等效电路图。第三具体实例具有FD 23等由多个像素共享的配置。在图9的情况下，共享FD 23等的像素数量(以下称为共享数量)是四个，但是共享数量不限于四个并且是任意的。在第三具体实例中，电荷存储单元21包括多个PD 31(在图9的情况下，PD 311至314)。PD 31分别设有相应的传输晶体管22。
换言之，在第三具体实例中，分别对应于多个PD 311至314的多个传输晶体管221至224的源极连接到相应PD 31的阴极，并且多个传输晶体管221至224的漏极连接到FD 23。由于其他配置元件类似于第一具体实例中的配置元件，所以省略了对其他配置元件的描述。
接下来，图10是示出像素单元10的第四具体实例的等效电路图。类似于第三具体实例，第四具体实例具有FD 23等由多个像素共享的配置。在图10的情况下，共享数量是4，但是共享数量不限于4，并且是任意的。
此外，在第四具体实例中，作为电荷存储单元21的存储单元411至414和存储传输门421至424(TRX1至TRX4)设置在PD 311至314和分别对应于PD 311至314的传输晶体管221至224之间。
换言之，在第四具体实例中，PD 31的阴极连接到相应的存储单元41。存储器传输晶体管42的源极连接到相应的存储单元41，并且存储器传输晶体管42的漏极连接到相应的传输晶体管22的源极。传输晶体管22的漏极连接到FD 23。由于其他配置元件基本上类似于第二具体实例中的配置元件，所以省略了对其他配置元件的描述。
在第四具体实例中，由于存储单元41提供给PD 31，所以可以实现PD 31的快门时间匹配的全局快门。
接下来，图11是示出像素单元10的第五具体实例的等效电路图。第五具体实例包括作为电荷存储单元21的存储单元51和用于PD 31和传输晶体管22之间的存储单元51的传输门(TRX)52。
换言之，在第五具体实例中，PD 31的阴极连接到存储单元51。此外，PD 31的阴极经由溢漏(OFG)53连接到溢漏(OFD)。传输门52的源极连接到存储单元51，传输门52的漏极连接到相应的传输晶体管22的源极。传输晶体管22的漏极连接到FD 23。由于其他配置元件基本上类似于第二具体实例中的配置元件，所以省略了对其他配置元件的描述。
接下来，图12是示出像素单元10的第六具体实例的等效电路图。通过对第五具体实例中的存储单元51的传输门52进行多相处理而获得第六具体实例。由于其他配置元件基本上类似于第五具体实例中的配置元件，所以省略了对其他配置元件的描述。
接下来，图13是示出像素单元10的第七具体实例的等效电路图。第七具体实例具有如下配置，其中，从第二具体实例中省略了放大器晶体管32、选择晶体管33和复位晶体管34，并且FD 23的输出有线连接，以在下一级中直接提供给A/D转换单元27中的比较器61。由于其他配置元件基本上类似于第五具体实例中的配置元件，所以省略了对其他配置元件的描述。
接下来，图14是示出像素单元10的第八具体实例的等效电路图。与第七具体实例类似，第八具体实例具有如下配置，其中，FD 23的输出有线连接，以在下一级中直接提供给A/D转换单元27中的比较器61。此外，在第八具体实例中，提供了用于将比较器61的输出反馈到FD 23的开关62。由于其他配置元件基本上类似于第七具体实例中的配置元件，所以省略了对其他配置元件的描述。
换言之，在第八具体实例中，FD 23的复位电平也可以用作比较器61的初始化电平(自动归零电平)。在这种情况下，从电源电压下降比较器61中晶体管的阈值的电势成为FD23的复位电平。换言之，因为在LG状态下从电荷存储单元21到FD 23的转移梯度变小，所以可以进一步获得通过上述第一驱动序列的传输效率的改善效果。
<作为本技术实施方式的固态成像装置的配置实例>
接下来，图15示出了作为本技术实施方式的固态成像装置的配置实例，包括上述像素单元10。注意，图15中示出的配置实例对应于图6中示出的像素单元10的修改(其中，A/D转换单元27设置在像素单元10外部的配置)，并且对于每一列，A/D转换单元27设置在像素单元10外部。然而，A/D转换单元27可以设置在每个像素单元10中。
固态成像装置包括为每行像素单元提供的像素阵列100、控制时间生成单元111、像素驱动单元112、水平驱动单元113、数模转换器(DAC)121、计数器控制单元122和A/D转换单元27。
像素阵列100被配置为使得图6所示的像素单元10以矩阵方式排列。
此外，在像素阵列100中，相对于以矩阵方式的像素阵列，在图15中的左右方向(像素行的像素阵列方向)上为每行形成像素驱动线112，在图15中的上下方向(像素列的像素阵列方向)上为每列形成垂直信号线35。
像素驱动单元112包括移位寄存器、地址解码器等，并且经由控制布线101将用于驱动像素阵列100的像素单元10的驱动脉冲同时以行为单位、以像素为单位等提供给像素单元10。
由像素驱动单元112选择性扫描的像素行的每个像素单元10输出的像素信号(电压信号)经由垂直信号线35提供给A/D转换单元27。A/D转换单元27针对像素阵列100的每个像素列，对经由垂直信号线35从所选行的每个像素单元10提供的像素信号执行预定信号处理，以执行A/D转换，并将A/D转换后的像素信号提供给水平扫描单元113。
水平扫描单元113由移位寄存器、地址解码器等构成，并且依次选择对应于A/D转换单元27的像素列的单元电路。通过水平扫描单元113的选择性扫描，由A/D转换单元27进行A/D转换的像素信号依次输出到下一级。
A/D转换单元27包括比较器131和计数器132，并且对经由垂直信号线35提供的来自像素单元10的像素信号执行A/D转换。
DAC 121向每个A/D转换单元27的比较器131提供参考电压。计数器控制单元122控制每个A/D转换单元27的计数器132。
在A/D转换单元27中，在比较器131中开始参考电压的扫描，同时，计数器132的计数操作开始。然后，在参考电压下降到低于像素信号(电压信号)的时刻，比较器131的输出信号从高电平反转到低电平，并且计数器132的计数操作在该下降沿停止。作为10比特的像素信号的A/D转换的结果，将该计数值提供给水平扫描单元113。
<应用本技术的第二驱动序列>
图16示出了在以低转换效率驱动和操作像素单元10的情况下应用本技术的第二驱动序列。可以应用该第二驱动序列来代替图4所示的第一驱动序列。
注意，图16所示的第二驱动序列中的时间t1至t6的驱动与第一驱动序列中的时间t1至t6的驱动相同。换言之，第二驱动序列是通过将在时间t1之前断开和接通FDG的时间t7和t8加到第一驱动序列上而获得的。
在第一驱动序列中，在时间t3，LG状态转变为HG状态。因此，由于FDG和FD 23之间的寄生电容C2(图18)，FD 23下降，并且转移裕度减小。
相反，在第二传输序列中，为了消除传输裕度的减小，在用于获取复位电平的A/D转换操作之前，在复位晶体管34接通的时间t7，FDG断开，以从LG状态转换到HG状态。此外，在复位晶体管34断开之后的时间t8，FDG接通，以从HG状态转变到LG状态。结果，通过FDG和FD 23之间的寄生电容C2引起的电压变化量来使FD 23升压，可以取消在时间t3的降压量，并且可以确保传输裕度。
<应用当前技术的第三驱动序列>
图17示出了在以低转换效率驱动和操作像素单元10的情况下应用本技术的第三驱动序列。通过重复第二驱动序列两次而获得该第三驱动序列，并且可以代替第一或第二驱动序列而应用。
在第三驱动序列的情况下，除了类似于第二驱动序列的效果之外，还可以获得通过多次采样的降噪效果。
<第二驱动序列中可能出现的减速对策>
顺便说一下，图16所示的第二驱动序列在传输裕度方面优于第一驱动序列。然而，由于FDG的开和关的次数大于第一驱动序列的次数，所以存在速度降低的担忧。
图18是用于描述针对可能在第二驱动序列中出现的减速的第一对策的示图。
为了抑制在第二驱动序列中可能出现的速度降低，TRG和FD 23之间的寄生电容C1需要被配置为大于FDG和FD 23之间的寄生电容C2。
具体地，形成TRG的传输晶体管22的WL乘积(换言之，栅极面积)只需要比形成FDG的晶体管的WL乘积大。在此处，W是晶体管的沟道宽度，L是沟道长度。
图19是用于描述针对可能发生在第二驱动序列中的减速的第二对策的示图。
为了抑制在第二驱动序列中可能发生的速度降低，在时间t3提供的断开FDG的电压可以被设置为高于VDD的L电平并且低于VDD的H电平(VDDL)的中间电压电平(VDDM)，以使得在时间t3的FDG的电压变化小。
<根据像素单元10的第四具体实例的全局快门问题>
接下来，将描述在图10中示出的像素单元10的第四具体实例的情况下的问题，换言之，描述多个像素共享FD 23的配置和随后的配置元件实现了像素的快门时间匹配的全局快门。在下文中，共享FD 23的多个像素和后续配置元件将称为共享像素单元。
在共享像素单元中执行全局快门的情况下，像素的存储单元411至414同时复位。然后，已知一种分两步同时复位存储单元411至414的方法。
图20示出了包括两个可以针对共享像素单元假设的存储器复位的传统驱动序列的实例。然而，在这个驱动序列中，假设FDG总是断开。
在该驱动序列中，随着第一存储器复位，TRG1至TRG4同时接通和断开，并且复位晶体管34也接通和断开，以经由相应的传输晶体管22和复位晶体管34将存储单元41连接到VDD，从而复位存储单元41。此时，FD 23也复位。
接下来，当第二存储器复位时，在复位晶体管34断开的状态下，TRG1至TRG4同时接通，以升压FD 23，从而将存储单元41中剩余的电荷完全转移到FD 23。
接下来，在TRG1至TRG4同时断开之后，存储器传输晶体管42(TRX1至TRX4)同时接通，以将PD 31的电荷传输到相应的存储单元41。此后，TRG1至TRG4依次接通和断开，以依次将存储单元411至414的电荷传输到FD 23(执行滚动读取)。
图21示出了图20所示的驱动序列中的电势。注意，图21中的A示出了第二存储器复位时的电势，图21中的B示出了滚动读取时的电势。
在图21的A所示的第二存储器复位时，共享数量(在这种情况下为4)的TRG同时被接通，因此FD 23的升压电压ΔV变得如下面的表达式(3)所示。
ΔV＝ΔTRG×C1×共享数量/CFD...(3)
相反，在图21中的B所示的滚动读取时，共享数量的TRG依次接通，并且只有一个TRG是有影响的。因此，FD 23的升压电压ΔV变得如以下表达式(4)所示。
ΔV＝ΔTRG×C1/CFD...(4)
从表达式(3)和(4)以及图21可以清楚地看出，FD 23的升压电压ΔV在第二存储器复位时间和滚动读取时间之间是不同的。因此，在第二存储器复位时，可以读取滚动读取时不可读范围内的电荷，相反，在滚动读取时，不能读取第二存储器复位时可读范围内的电荷。问题是这种传输性能的差异可能成为变暗(darkening)等因素。将在下文描述针对这一问题的措施。
<针对图21所示的问题的第一对策>
图22示出了根据像素单元10的第四具体实例的驱动序列，作为针对图21所示的问题的第一对策。
在该驱动序列中，当第一存储器复位时，TRG1至TRG4同时接通和断开，并且复位晶体管34和FDG接通和断开，以经由相应的传输晶体管22和复位晶体管34将存储单元41连接到VDD，从而复位存储单元41。此时，FD 23和FD 2也复位。
接下来，当第二存储器复位时，在复位晶体管34断开的状态下，TRG1至TRG4和FDG同时接通，以升压FD 23和FD 2，从而将存储单元41中剩余的电荷完全传输到FD 23。
接下来，在TRG1至TRG4和FDG同时断开之后，存储器传输晶体管42(TRX1至TRX4)同时接通，以将PD 31的电荷传输到相应的存储单元41。此后，TRG1至TRG4依次接通和断开，以依次将存储单元411至414的电荷传输到FD 23(执行滚动读取)。
在该驱动序列中，在第二存储器复位时，共享数量(在这种情况下为4)的TRG1至TRG4同时接通，因此FD 23的升压电压ΔV变得如下面的表达式(5)所示。
ΔV＝ΔTRG×C1×共享数量/(CFD+CFD2)...(5)
相反，在滚动读取时，共享数量的TRG1至TRG4依次接通，并且只有一个TRG是起作用的。因此，FD 23的升压电压ΔV变得如以下表达式(6)所示。
ΔV＝ΔTRG×C1/CFD...(6)
在此处，如以下表达式(7)所示，作为FD 2的电容的CFD2被设置为FD 23的电容CFD的(共享数量-1)倍。
CFD2＝CFD×(共享数量-1)...(7)
在这种情况下，表达式(5)变得如下表达式(8)所示。
ΔV＝ΔTRG×C1×共享数量/(CFD+CFD2)...(5)
＝ΔTRG×C1×共享数量/(CFD+CFD×(共享数量-1))
＝ΔTRG×C1×共享数量/(共享数量×CFD)
＝ΔTRG×C1/CFD...(8)
从表达式(6)和(8)的比较可以清楚地看出，通过在第二存储器复位时接通FDG将FD 23和FD 2连接，FD 23的升压ΔV可以与滚动读取时的升压ΔV相匹配。
图23示出了图21所示的驱动序列中的电势，对应于CFD2＝CFD×(共享数量-1)的情况。换言之，图29中的A示出了第二存储器复位时的电势，而图29中的B示出了滚动读取时的电势。
从图23可以清楚地看出，在CFD2＝CFD×(共享数量-1)的情况下，FD 23的升压电压ΔV在第二存储器复位时间和滚动读取时间之间匹配。因此，由于消除了第二存储器复位时间和滚动读取时间之间的传输能力差异，所以可以抑制暗化等的发生。
此外，由于消除了第二存储器复位时间和滚动读取时间之间的传输能力的差异，例如，使用单独的电源改变电势的形状等措施变得不必要。此外，例如，不必设计电势，以消除第二存储器复位时间和滚动读取时间等之间的传输能力的差异。
<像素单元10的第四具体实例的修改>
图24示出了图10中示出的像素单元10的第四具体实例的第一修改。
类似于图7所示的像素单元10的第一具体实例，该第一修改是FD电容切换单元24的位置与复位晶体管34串联连接的修改。因为其他配置元件对于第四具体实例中的配置元件是共同的，所以省略了对其他配置元件的描述。
接下来，图25示出了图10中示出的像素单元10的第四具体实例的第二修改。
第二修改是在属于光学黑(OPB)区域151的另一共享像素单元(其中，TRG未被驱动)中使用FD 23的修改，而不是在共享像素单元内部设置额外电容26(FD 2)。换言之，属于OPB区域151的另一共享像素单元的FD 23可经由FDG连接到共享像素单元的FD 23。因为其他配置元件对于第四具体实例中的配置元件是共同的，所以省略了对其他配置元件的描述。
在第二修改中，在接通FDG以将FD 2连接到FD 23的情况下，在第二存储器复位时FD 23的升压电压ΔV变得如以下表达式(9)所示。
ΔV＝ΔTRG×C1×共享数量/2×CFD...(9)
同时，在第二修改中滚动读取时FD 23的升压电压ΔV保持如表达式(6)所示。从表达式(6)和(9)的比较可以清楚地看出，在第二存储器复位时FD 23的升压电压ΔV与滚动读取时FD 23的升压电压ΔV有差异。然而，在表达式(9)的情况下，从滚动读取时间开始的传输能力的差异小于表达式(5)的情况下的差异。因此，可以预期在某种程度上抑制暗化等发生的效果。注意，这种效果将随着共享数量的增加而减弱。
接下来，图25示出了图10中示出的像素单元10的第四具体实例的第三修改。
第三修改是额外电容26(FD 2)在多个(在图25的情况下为两个)相邻共享像素单元中共享的修改。因为其他配置元件对于第四具体实例中的配置元件是共同的，所以省略了对其他配置元件的描述。
在第三修改中，与参考图23描述的效果类似的效果可以通过共享额外电容26(FD2)的多个共享像素单元来显示，其在不同的时间执行图22所示的驱动序列的第二存储器复位。
<针对图21所示的问题的第二对策>
如上所述，图21所示的问题可以通过以图22所示的驱动序列作为第一对策来操作像素单元10的第四具体实例来解决。
注意，图21所示的问题可以通过利用下面将要描述的驱动序列操作从像素单元10的第四具体实例中去除FD电容切换单元24的配置来解决。
图27示出了从像素单元10的第四具体实例中去除FD电容切换单元24的配置实例。在下文中，该配置实例称为共享像素单元200。由于除了去除了FD电容切换单元24之外，与像素单元10的第四具体实例类似地配置共享像素单元200，所以省略了对共享像素单元200的描述。
图28示出了共享像素单元200的第一驱动序列。在第一驱动序列中，存储器复位分两步执行。第一存储器复位由四个像素同时执行。第二存储器复位由四个像素依次执行，这与滚动读取相同。
换言之，在第一驱动序列中，随着第一存储器复位，TRG1至TRG4同时接通和断开，并且复位晶体管34接通和断开，以经由相应的传输晶体管22和复位晶体管34将存储单元41连接到VDD，从而复位存储单元41。此时，FD 23也复位。
接下来，当第二存储器复位时，在复位晶体管34断开的状态下，TRG1至TRG4以TRG1、TRG2、TRG3和TRG4的顺序接通和断开，以升压FD 23，从而将存储单元41中剩余的电荷传输到FD 23。接下来，存储器传输晶体管42(TRX1至TRX4)同时接通，以将PD 31的电荷传输到相应的存储单元41。此后，以TRG1、TRG2、TRG3和TRG4的顺序接通和断开TRG1至TRG4，以依次将存储单元411至414的电荷传输到FD 23(执行滚动读取)。
图29示出了图28所示的第一驱动序列中的电势。换言之，图29中的A示出了第二存储器复位时的电势，图29中的B示出了滚动读取时的电势。
从图29可以清楚地看出，FD 23的升压电压ΔV在共享像素单元200中的第二存储器复位时间和滚动读取时间之间匹配。因此，由于消除了第二存储器复位时间和滚动读取时间之间的传输能力差异，所以可以抑制暗化等的发生。
此外，由于消除了第二存储器复位时间和滚动读取时间之间的传输能力的差异，因此例如，不需要使用单独的电源改变电势的形状等措施。此外，例如，不必设计电势，以消除第二存储器复位时间和滚动读取时间等之间的传输能力差异。
接下来，图30示出了利用图28所示的第一驱动序列操作图27所示的共享像素单元200的驱动脉冲中用于驱动TRG1至TRG4的驱动脉冲以及用于传输驱动脉冲的控制布线的配置实例。注意，控制布线设置在图15所示的像素驱动单元112内部。
在图30所示的控制布线的配置实例中同时驱动TRG1至TRG4的情况下，从控制布线112G提供驱动脉冲，并且经由控制布线101提供给TRG1至TRG4。在驱动TRG1的情况下，驱动脉冲从控制布线1121提供，并经由控制布线101提供给TRG1。在驱动TRG2的情况下，驱动脉冲从控制布线1122提供，并经由控制布线101提供给TRG2。类似地执行驱动TRG3和TRG4。
接下来，图31示出了利用图28所示的第一驱动序列操作图27所示的共享像素单元200的驱动脉冲中用于驱动TRG1至TRG4的驱动脉冲以及用于传输驱动脉冲的控制布线的另一配置实例。注意，控制布线设置在图15所示的像素驱动单元112内部。
在图31所示的控制布线的配置实例中，同时驱动TRG1至TRG4的情况下，从控制布线112G提供用于选择所有TRG1至TRG4的地址选择信号，并且经由控制布线1120提供驱动脉冲。因此，驱动脉冲经由控制布线101提供给TRG1至TRG4。在驱动TRG1的情况下，从控制布线1121提供用于选择TRG1的地址选择信号，并且经由控制布线1120提供驱动脉冲。因此，驱动脉冲经由控制布线101提供给TRG1。在驱动TRG2的情况下，从控制布线1122提供用于选择TRG2的地址选择信号，并且经由控制布线1120提供驱动脉冲。因此，驱动脉冲经由控制布线101提供给TRG2。类似地执行驱动TRG3和TRG4。
接下来，图32示出了共享像素单元200的第二驱动序列。即使在第二驱动序列中，存储器复位也分两步执行。第一存储器复位由四个像素同时执行。第二存储器复位由四个像素依次执行，这不同于滚动读取。
换言之，在第二驱动序列中，随着第一存储器复位，TRG1至TRG4同时接通和断开，并且复位晶体管34接通和断开，以经由相应的传输晶体管22和复位晶体管34将存储单元41连接到VDD，从而复位存储单元41。此时，FD 23也复位。
接下来，当第二存储器复位时，在复位晶体管34断开的状态下，TRG1至TRG4以TRG4、TRG3、TRG2和TRG1的顺序接通和断开，以升压FD 23，从而将存储单元41中剩余的电荷传输到FD 23。接下来，存储器传输晶体管42(TRX1至TRX4)同时接通，以将PD 31的电荷传输到相应的存储单元41。此后，以TRG1、TRG2、TRG3和TRG4的顺序接通和断开TRG1至TRG4，以依次将存储单元411至414的电荷传输到FD 23(执行滚动读取)。
注意，在第二存储器复位时，接通和断开TRG1至TRG4的顺序和在滚动读取时接通和断开TRG1至TRG4的顺序彼此相反。这些顺序不限于第一或第二驱动序列，并且可以任意设置，只要多个TRG一个接一个地接通和断开，而不是以同时的方式。
接下来，图33示出了共享像素单元200的第三驱动序列。即使在第三驱动序列中，存储器复位也分两步执行。第一存储器复位由四个像素同时执行。第二存储器复位和滚动读取同时由四个像素中的两个像素一次执行。
换言之，在第三驱动序列中，随着第一存储器复位，TRG1至TRG4同时接通和断开，并且复位晶体管34接通和断开，以经由相应的传输晶体管22和复位晶体管34将存储单元41连接到VDD，从而复位存储单元41。此时，FD 23也复位。
接下来，当第二存储器复位时，在复位晶体管34断开的状态下，TRG1和TRG2同时接通和断开，以升压FD 23，从而将存储单元411和412中剩余的电荷传输到FD 23。接下来，TRG3和TRG4同时接通和断开，以升压FD 23，从而将存储单元413和414中剩余的电荷传输到FD23。
接下来，存储器传输晶体管42(TRX1至TRX4)同时接通，以将PD31的电荷传输到相应的存储单元41。此后，TRG1和TRG2同时接通和断开，以将存储单元411和412的电荷传输到FD 23。接下来，TRG3和TRG4同时接通和断开，以将存储单元413和414的电荷传输到FD 23(一次针对两个像素执行滚动读取)。
注意，组合和顺序不限于上述实例，并且可以任意设置，只要在第二存储器复位时同时传输电荷的像素数和在滚动读取时同时传输电荷的像素数匹配即可。
接下来，图34示出了用于以第三驱动序列操作图27所示的共享像素单元200的控制布线的用于驱动TRG1至TRG4的驱动脉冲以及用于传输驱动脉冲的控制布线的配置实例。注意，控制布线设置在图15所示的像素驱动单元112内部。
在图34所示的控制布线的配置实例中同时驱动TRG1至TRG4的情况下，驱动脉冲从控制布线112G提供，并且经由控制布线101提供给TRG1至TRG4。在同时驱动TRG1和TRG2的情况下，驱动脉冲从控制布线1122提供，并经由控制布线101提供给TRG1和TRG2。此外，在同时驱动TRG3和TRG4的情况下，驱动脉冲从控制布线1124提供，并且经由控制布线101提供给TRG3和TRG4。
注意，尽管即使利用图30或31所示的控制布线的配置实例也可以执行第三驱动序列，但是与图30或31所示的控制布线的配置实例相比，在图34所示的控制布线的配置实例中可以减少控制布线的数量。
<根据本技术实施方式的固态成像装置的使用实例>
接下来，图35是示出使用上述固态成像装置的使用实例的示图。
上述固态成像装置可以用于各种情况，用于感测光，例如，可见光、红外光、紫外光和x光，如下所述。
-捕捉供欣赏的图像的装置，例如，数码相机和具有相机功能的便携式装置；
-针对交通而设置的装置，例如，捕捉车辆前部、后部、周边、内部等的车载传感器，用于安全驾驶，例如，自动停车、识别驾驶员的状态等、监控行驶车辆和道路的监控相机、测量车辆之间距离的距离测量传感器等；
-为电视机、冰箱、空调等家用电器提供的装置。用于捕捉用户的手势并根据手势执行装置操作；
-医疗保健装置，例如，内窥镜、通过接收红外光进行血管造影术的装置等；
-安全装置，例如，用于预防犯罪的监控相机和用于个人认证的相机；
-美容装置，例如，采集皮肤的皮肤测量仪器和采集头皮的显微镜；
-运动等装置，例如，运动用的动作相机和可穿戴相机；
-农业装置，例如，用于监测田地和作物状况的相机；
<体内信息获取系统的应用实例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图36是示出使用胶囊内窥镜的患者的体内信息获取系统的示意性配置的实例的框图，根据本公开的技术(本技术)可应用于该系统。
体内信息获取系统10001包括胶囊内窥镜10100和外部控制装置10200。
患者在检查时吞咽胶囊内窥镜10100。胶囊内窥镜10100具有成像功能和无线通信功能，并且在通过蠕动等在诸如胃和肠等器官内部移动的同时，以预定间隔依次捕捉器官内部的图像(下文中也称为体内图像)，直到患者自然地排出胶囊内窥镜10100，并且依次将体内图像的信息无线传输到体外的外部控制装置10200。
外部控制装置10200全面控制体内信息获取系统10001的操作。此外，外部控制装置10200接收从胶囊内窥镜10100发送的关于体内图像的信息，并且基于关于接收的体内图像的信息，将用于显示体内图像的图像数据发送到显示装置(未示出)。
如上所述，体内信息获取系统10001可以在从吞咽胶囊内窥镜10100到排出胶囊内窥镜10100的时间段期间，不时地获取通过对患者体内成像而获得的体内图像。
将更详细地描述胶囊内窥镜10100和外部控制装置10200的配置和功能。
胶囊内窥镜10100具有胶囊形壳体10101，并且光源单元10111、成像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、馈电单元10115、电源单元10116和控制单元10117容纳在壳体10101内部。
光源单元10111包括例如诸如发光二极管(LED)等光源，并且用光照射成像单元10112的成像场。
成像单元10112包括光学系统，该光学系统包括成像元件和设置在成像元件前面的多个镜头。照射在作为观察目标的身体组织上的光的反射光(以下称为观察光)被光学系统收集并进入成像元件。成像单元10112对已经进入成像元件的观察光进行光电转换，以生成对应于观察光的图像信号。成像单元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包括诸如中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)等处理器，并且对成像单元10112生成的图像信号执行各种类型的信号处理。图像处理单元10113将已经应用了信号处理的图像信号作为原始数据提供给无线通信单元10114。
无线通信单元10114对图像处理单元10113已经应用了信号处理的图像信号执行预定处理，例如，调制处理，并且经由天线10114A将图像信号发送到外部控制装置10200。此外，无线通信单元10114经由天线10114A从外部控制装置10200接收与胶囊内窥镜10100的驱动控制相关的控制信号。无线通信单元10114将从外部控制装置10200接收的控制信号提供给控制单元10117。
馈电单元10115包括用于电力接收的天线线圈、用于从天线线圈中生成的电流再生电力的电力再生电路、升压电路等。馈电单元10115使用所谓的非接触充电原理来发电。
电源单元10116包括二次电池，并且存储由馈电单元10115生成的电力。在图36中，省略了指示来自电源单元10116的电力的供应目的地的箭头等的图示，以避免附图的复杂化。然而，存储在电源单元10116中的电力提供给光源单元10111、成像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和控制单元10117，并且可以用于驱动这些单元。
控制单元10117包括处理器，例如，CPU，并且利用从外部控制装置10200发送的控制信号适当地控制光源单元10111、成像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和馈电单元10115的驱动。
外部控制装置10200包括例如，CPU和GPU的处理器、处理器和存储元件(例如，存储器)混合的微型计算机、控制板等。外部控制装置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，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号来改变光源单元10111中的光相对于观察目标的照射条件。此外，成像条件(例如，成像单元10112中的帧率、曝光值等)可以根据来自外部控制装置10200的控制信号而改变。此外，图像处理单元10113中的处理内容以及无线通信单元10114发送图像信号的条件(例如，发送间隔、发送图像的数量等)可以根据来自外部控制装置10200的控制信号而改变。
此外，外部控制装置10200对从胶囊内窥镜10100发送的图像信号应用各种类型的图像处理，以生成用于在显示装置上显示捕捉的体内图像的图像数据。作为图像处理，可以执行各种类型的信号处理，例如，显影处理(去马赛克处理)、高图像质量处理(例如，带增强处理、超分辨率处理、降噪(NR)处理和/或相机抖动校正处理)和/或放大处理(例如，电子变焦处理)。外部控制装置10200控制显示装置的驱动，并显示基于生成的图像数据捕捉的体内图像。或者，外部控制装置10200可以使得记录装置(未示出)记录所生成的图像数据，或者使得打印装置(未示出)打印出所生成的图像数据。
已经描述了根据本公开的技术可应用的体内信息获取系统的实例。根据本公开的技术可应用于上述配置的成像单元10112。
<内窥镜手术系统的应用实例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图37是示出根据本公开的技术(本技术)适用的内窥镜手术系统的示意性配置的实例的示图。
图37示出了操作者(外科医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132执行手术的状态。如图37所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量治疗工具11112等其他手术器械11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括镜筒11101和摄像头11102。从镜筒11101的远端开始具有预定长度的区域插入到患者11132的体腔中。摄像头11102连接到镜筒11101的近端。图37示出了内窥镜11100，其被配置为所谓的包括硬镜筒11101的硬内窥镜。然而，内窥镜11100可以被配置为所谓的包括软镜筒的软内窥镜。
物镜安装在其中的开口部分设置在镜筒11101的远端。光源装置11203连接到内窥镜11100，并且光源装置11203生成的光通过在镜筒11101内部延伸的光导引导到镜筒11101的远端，并且患者11132体腔中的观察目标被通过物镜的光照射。注意，内窥镜11100可以是前视内窥镜，可以是斜视内窥镜，或者可以是侧视内窥镜。
光学系统和成像元件设置在摄像头11102内部，并且来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统会聚到成像元件。观察光被成像元件光电转换，并且生成对应于观察光的电信号，即，对应于观察图像的图像信号。图像信号作为原始数据传输到相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且通常控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201从摄像头11102接收图像信号，并且对图像信号应用各种类型的图像处理，用于基于图像信号显示图像，例如，显影处理(去马赛克处理)等。
显示装置11202通过CCU 11201的控制，基于已经由CCU 11201应用了图像处理的图像信号来显示图像。
光源装置11203包括例如光源，例如，发光二极管(LED)，并且在捕捉操作部分等时向内窥镜11100提供照射光。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以通过输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种类型的信息和指令。例如，用户通过内窥镜11100等输入改变成像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)的指令。
治疗工具控制装置11205控制能量治疗工具11112的驱动，用于烧灼或切割组织、密封血管等。气腹装置11206通过气腹管11111将气体送入患者11132的体腔，以扩张体腔，从而确保内窥镜11100的视野和操作者的工作空间。记录器11207是能够记录关于手术的各种类型的信息的装置。打印机11208是能够以诸如测试、图像和图表等各种格式打印关于手术的各种类型的信息的装置。
注意，例如，在捕捉操作部分时向内窥镜11100提供照射光的光源装置11203可以由LED、激光光源或LED和激光光源的组合配置成的白色光源配置成。在白光光源由RGB激光光源的组合配置成的情况下，可以高精度地控制相应颜色(波长)的输出强度和输出时间。因此，可以在光源装置11203中执行捕捉图像的白平衡的调整。此外，在这种情况下，以时分方式用来自每个RGB激光源的激光照射观察目标，并且与照射时间同步地控制摄像头11102的成像元件的驱动，使得可以以时分方式捕捉分别对应于RGB的图像。根据该方法，可以在不向成像元件提供滤色器的情况下获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203的驱动，以每隔预定时间改变要输出的光的强度。与光强度的改变时间同步地控制摄像头11102的成像元件的驱动，以时分方式获取图像，并且合成图像，从而可以生成没有剪裁的黑色和张开的高光的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以被配置为能够提供对应于特殊光观察的预定波长带中的光。例如，在特殊光观察中，通过在正常观察时照射比照射光(换言之，白光)更窄带的光，利用身体组织中光吸收的波长依赖性，以高对比度捕捉粘膜表面层中的预定组织，例如，血管，来执行所谓的窄带成像。或者，在特殊光观察中，可以执行荧光成像，以通过激发光的照射生成的荧光获得图像。在荧光成像中，例如，可以用激发光照射身体组织，以从身体组织获得荧光(自荧光观察)，或者将试剂(例如，吲哚菁绿(ICG))注射到身体组织中，并用对应于试剂的荧光波长的激发光照射身体组织，以获得荧光图像。光源装置11203可以被配置为能够提供对应于这种特殊光观察的窄带光和/或激发光。
图38是示出图37中示出的摄像头11102和CCU 11201的功能配置的实例的框图。
摄像头11102包括镜头单元11401、成像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元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彼此通信连接。
镜头单元11401是设置在摄像头11102和镜头筒11101之间的连接部分中的光学系统。通过镜筒11101的远端获得的观察光引导至摄像头11102，并进入镜头单元11401。镜头单元11401由包括变焦镜头和聚焦镜头的多个镜头的组合构成。
成像单元11402由成像元件配置。配置成像单元11402的成像元件可以是一个成像元件(所谓的单个成像元件)或者可以是多个成像元件(所谓的多个成像元件)。例如，在成像单元11402由多个成像元件配置的情况下，可以通过由成像元件生成分别对应于RGB的图像信号并合成图像信号来获得彩色图像。或者，成像单元11402可以由一对成像元件配置，用于分别获得对应于三维(3D)显示的右眼和左眼的图像信号。利用3D显示，操作者11131可以更准确地掌握操作部分中生物组织的深度。注意，在成像单元11402由多个成像元件配置的情况下，可以对应于成像元件设置镜头单元11401的多个系统。
此外，成像单元11402可以不必设置在摄像头11102中。例如，成像单元11402可以紧接在镜筒11101内的物镜之后设置。
驱动单元11403由致动器配置，并且通过摄像头控制单元11405的控制，将镜头单元11401的变焦镜头和聚焦镜头沿着光轴移动预定距离。随着移动，可以适当地调整成像单元11402捕捉的图像的放大率和焦点。
通信单元11404由通信装置配置，用于向CCU 11201发送各种类型的信息或从CCU11201接收各种类型的信息。通信单元11404通过传输电缆11400将从成像单元11402获得的图像信号作为原始数据传输到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，并将该控制信号提供给摄像头控制单元11405。控制信号包括关于成像条件的信息，例如，用于指定捕捉的图像的帧速率的信息、用于指定成像时曝光值的信息和/或用于指定捕捉的图像的放大率和焦点的信息。
注意，诸如帧率、曝光值、放大率和焦点等成像条件可以由用户适当指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于获取的图像信号自动设置。在后一种情况下，所谓的自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能包含在内窥镜11100中。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404从CCU 11201接收的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411由用于向摄像头11102发送各种类型的信息或从摄像头11102接收各种类型的信息的通信装置配置成。通信单元11411通过传输电缆11400接收从摄像头11102传输的图像信号。
此外，通信单元11411向摄像头11102发送用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。图像信号和控制信号可以通过电信、光通信等传输。
图像处理单元11412对作为从摄像头11102发送的原始数据的图像信号应用各种类型的图像处理。
控制单元11413执行关于内窥镜11100对操作部分等的成像以及通过对操作部分等的成像获得的捕捉图像的显示的各种类型的控制。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基于图像处理单元11412已经应用了图像处理的图像信号，在显示装置11202中显示操作部分等的捕捉图像。此时，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别捕捉图像中的各种对象。例如，控制单元11413可以通过检测捕捉图像中包括的对象的边缘形状、颜色等来识别外科器械，例如，镊子、特定活体部分、血液、使用能量处理工具11112时的薄雾等。在显示装置11202中显示捕捉的图像时，控制单元11413可以在操作部分的图像上叠加和显示各种类型的手术支持信息。手术支持信息的叠加和显示以及向操作者11131的呈现可以减轻操作者11131的负担，并且使得操作者11131能够可靠地继续操作。
连接摄像头11102和CCU 11201的传输电缆11400是对应于电信号通信的电信号电缆、对应于光通信的光纤或其复合电缆。
在此处，在图示的实例中，已经使用传输电缆11400以有线方式执行了通信。然而，可以无线执行摄像头11102和CCU 11201之间的通信。
已经描述了根据本公开的技术可应用于的内窥镜手术系统的实例。根据本公开的技术可应用于上述配置的成像单元10402。
<移动主体的应用实例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在任何类型的移动主体上的装置，包括汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动性、飞机、无人驾驶飞机、轮船、机器人等。
图39是示出作为可应用根据本公开的技术的移动主体控制系统的实例的车辆控制系统的示意性配置实例的框图。
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图39所示的实例中，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、车辆外部信息检测单元12030、车辆内部信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能配置，示出了微型计算机12051、声像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制关于车辆驱动系统的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作用于生成车辆驱动力的驱动力生成装置(例如，内燃机或驱动马达)、用于将驱动力传输到车轮的驱动力传输机构、调节车辆转向角的转向机构、生成车辆制动力的制动装置等的控制装置。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制装配在车身中的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、自动车窗装置以及各种灯(例如，前照灯、后灯、刹车灯、转向灯和雾灯)的控制装置。在这种情况下，可以将从移动装置发送的无线电波输入到身体系统控制单元12020，该无线电波替代各种开关的按键或信号。车身系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁装置、自动车窗装置、灯等。
车辆外部信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，成像单元12031连接到车辆外部信息检测单元12030。车辆外部信息检测单元12030使成像单元12031对车辆外部的图像进行成像，并接收成像的图像。车辆外部信息检测单元12030可以基于接收到的图像对人、车辆、障碍物、标志、路面上的字母等执行对象检测处理或距离检测处理。
成像单元12031是接收光并根据接收的光量输出电信号的光学传感器。成像单元12031可以输出电信号，作为图像，并且可以输出电信号，作为距离测量的信息。此外，成像单元12031接收的光可以是可见光或者可以是不可见光，例如，红外光。
车辆内部信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接到车辆内部信息检测单元12040。驾驶员状态检测单元12041包括例如捕捉驾驶员的相机，并且车辆内部信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或集中程度，或者可以基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息来确定驾驶员是否睡着。
微型计算机12051基于在车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040中获取的车辆外部和内部信息来计算驱动发电装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行协作控制，以实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能，包括车辆的防撞或减震、基于车间距离的跟随行驶、车辆速度保持行驶、车辆的碰撞警告、车辆的车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051基于在车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040中获取的车辆附近的信息来控制驱动力生成装置、转向机构、制动装置等，以执行协作控制，用于自主行驶的自动驾驶，而不依赖于驾驶员等的操作。
此外，微型计算机12051可以基于在车辆外部信息检测单元12030中获取的车辆外部信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以为了实现非眩光的目的而执行协作控制，例如，通过根据车辆外部信息检测单元12030中检测到的前方车辆或迎面而来的车辆的位置来控制前照灯，并且将远光灯切换到近光灯。
声像输出单元12052将声音或图像中的至少一个的输出信号发送到输出装置，该输出装置可以视觉和听觉地向车辆的乘客或车辆外部通知信息。在图39的实例中，作为输出装置，示例性地示出了音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063。显示单元12062可以包括例如车载显示器或平视显示器中的至少一个。
图40是示出成像单元12031的安装位置的实例的示图。
在图40中，车辆12100包括成像单元12101、12102、12103、12104和12105，作为成像单元12031。
成像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在例如车辆12100内部的位置，例如，前鼻、侧镜、后保险杠或后门以及挡风玻璃的上部。设置在前鼻处的成像单元12101和设置在车辆内部挡风玻璃的上部的成像单元12105主要获取车辆12100的前方图像。设置在侧镜处的成像单元12102和12103主要获取车辆12100的侧图像。设置在后保险杠或后门处的成像单元12104主要获取车辆12100的后图像。在成像单元12101和12105中获取的前方图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志、车道等。
注意，图40示出了成像单元12101至12104的成像范围的实例。成像范围12111表示设置在前鼻处的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113分别表示设置在侧镜处的成像单元12102和12103的成像范围，成像范围12114表示设置在后保险杠或后门处的成像单元12104的成像范围。例如，可以通过叠加由成像单元12101至12104捕捉的图像数据来获得从上方观看的车辆12100的鸟瞰图像。
成像单元12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。
例如，微型计算机12051基于从成像单元12101至12104获得的距离信息，获得到成像范围12111至12114中的三维对象的距离和距离的时间变化(到车辆12100的相对速度)，从而特别提取在行驶道路上最靠近车辆12100并且在与作为前方车辆的车辆12100基本相同的方向上以预定速度(例如，0km/h或更高)行驶的三维对象。此外，微型计算机12051可以预先设置要确保与前方车辆的车间距离，并执行自动制动控制(包括跟随停止控制)和自动加速控制(包括跟随启动控制)等。以这种方式，可以执行用于自主行驶的自动驾驶的协同控制，而不依赖于驾驶员等的操作。
例如，微型计算机12051基于从成像单元12101至12104获得的距离信息，将关于三维对象的三维对象数据分类为两轮车辆、普通汽车、大型车辆、行人和其他三维对象，例如，要提取的电线杆，并且可以使用该数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员视觉上可识别的障碍物和驾驶员视觉上不可识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定指示与每个障碍物碰撞的风险的碰撞风险，并且在碰撞风险为设定值或更大并且存在碰撞可能性的情况下，通过音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶员输出警告，并且通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或避免转向，可以执行用于碰撞避免的驾驶辅助。
成像单元12101至12104中的至少一个可以是检测红外光的红外相机。例如，微型计算机12051确定在成像单元12101至12104的成像图像中是否存在行人，从而识别行人。通过提取成像单元12101至12104(例如，作为红外相机)的成像图像中的特征点的过程并且通过对指示对象的轮廓的一系列特征点执行模式匹配处理并辨别对象是否是行人的过程，来执行行人的识别。当微型计算机12051确定在成像单元12101至12104的成像图像中存在行人并识别该行人时，声像输出单元12052使显示单元12062叠加并显示正方形轮廓线，以强调识别的行人。此外，声像输出单元12052可以使显示单元12062在期望的位置显示表示行人的图标等。
已经描述了根据本公开的技术可应用的车辆控制系统的实例。根据本公开的技术可应用于上述配置的成像单元12031。
注意，本技术的实施方式不限于上述实施方式，并且在不脱离本技术的主旨的情况下，可以进行各种修改。
本技术还可以具有以下配置。
(1)一种固态成像装置，包括：
电荷存储单元，其被配置为存储通过光电转换生成的电荷；
电荷-电压转换单元，其被配置为将从电荷存储单元转移的电荷转换成电压信号；
传输单元，其被配置为将存储在电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元；以及
切换单元，其被配置为增大或减小电荷-电压转换单元的电容，以将状态切换到低增益(LG)状态或高增益(HG)状态，其中，
在用于获取信号电平的A/D转换操作之前，
所述切换单元被配置为将状态切换到LG状态至少一次并且将状态切换到HG状态至少一次，
所述传输单元被配置为在所述状态切换到LG状态时和所述状态切换到HG状态时将存储在所述电荷存储单元中的电荷转移到所述电荷-电压转换单元至少两次，并且
所述电荷-电压转换单元被配置为将当状态切换到LG状态时转移的电荷和当状态切换到HG状态时转移的电荷相加，并将相加的电荷转换成电压信号。
(2)根据(1)所述的固态成像装置，其中，
所述切换单元包括额外电容和连接晶体管，其相对于电荷-电压转换单元连接或断开额外电容。
(3)根据(1)或(2)所述的固态成像装置，其中，
在用于获取复位电平的A/D转换操作之前，
所述切换单元被配置为将状态切换到HG状态至少一次，并且
所述传输单元被配置为当状态切换到HG状态时，将存储在电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述传输单元由传输晶体管配置，并且
所述传输晶体管的栅极和所述电荷-电压转换单元之间的寄生电容大于所述连接晶体管的栅极和所述电荷-电压转换单元之间的寄生电容。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述传输单元包括传输晶体管，并且
所述传输晶体管的栅极面积大于所述连接晶体管的栅极面积。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元的输出被配置为直接输入到比较器。
(7)根据(6)所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元的复位电平被配置为也用作比较器的初始化电平。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述传输单元由垂直晶体管配置成。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元是执行光电转换的光电二极管(PD)。
(10)根据(1)至(8)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元是存储由执行光电转换的光电二极管(PD)生成的电荷的存储单元。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述电荷-电压转换单元由多个电荷存储单元共享，并且
所述传输单元分别设置在多个电荷存储单元和电荷-电压转换单元之间。
(12)一种电子装置，其中，
安装根据(1)至(11)中任一项所述的固态成像装置。
(13)一种固态成像装置，包括：
共享数量的电荷存储单元，其被配置为存储由光电转换生成的电荷；
电荷-电压转换单元，其被配置为将从共享数量的电荷存储单元转移的电荷转换成电压信号；
共享数量的传输单元，其被配置为将存储在共享数量的电荷存储单元中的相应电荷转移到电荷-电压转换单元；以及
切换单元，其被配置为增大或减小电荷-电压转换单元的电容，以将状态切换到低增益(LG)状态或高增益(HG)状态，其中，
当复位共享数量的电荷存储单元时，
所述切换单元被配置为将状态切换到LG状态，
所述共享数量的传输单元被配置为同时将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元，并且
当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，
所述切换单元被配置为将状态切换到HG状态，并且
所述共享数量的传输单元被配置为将存储在相应电荷存储单元中的电荷依次转移到电荷-电压转换单元。
(14)根据(13)所述的固态成像装置，其中，
所述切换单元包括额外电容和连接晶体管，所述连接晶体管相对于电荷-电压转换单元连接或断开额外电容。
(15)根据(13)或(14)所述的固态成像装置，其中，
所述额外电容的电容CFD2是充电-电压转换单元的电容CFD的(共享数量-1)倍。
(16)根据(13)至(15)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元是存储由执行光电转换的光电二极管(PD)生成的电荷的存储单元。
(17)一种电子装置，其中，
安装根据(13)至(16)中任一项所述的固态成像装置。
(18)一种固态成像装置，包括：
共享数量的电荷存储单元，其被配置为存储由光电转换生成的电荷；
电荷-电压转换单元，其被配置为将从共享数量的电荷存储单元转移的电荷转换成电压信号；以及
共享数量的传输单元，其被配置为将存储在共享数量的电荷存储单元中的相应电荷转移到电荷-电压转换单元，其中，
所述共享数量的传输单元被配置为
当复位共享数量的电荷存储单元时，依次将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元，并且
当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，依次将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。
(19)根据(18)所述的固态成像装置，其中，
所述共享数量的传输单元被配置为
当复位共享数量的电荷存储单元时，以任意顺序将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元，并且
当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，以任意顺序将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。
(20)一种电子装置，其中，
安装根据(18)或(19)所述的固态成像装置。
附图标记列表
10 像素单元
21 电荷存储单元
22 传输晶体管
23 FD
24 FD电容切换单元
25 FD晶体管
26 额外电容
27 A/D转换单元
31 PD
32 放大器晶体管
33 选择晶体管
34 复位晶体管
35 垂直信号线
41 存储单元
42 传输门
51 存储单元
52 传输门
61 比较器
62 开关
100 像素阵列
101 控制布线
112 像素驱动单元
113 水平扫描单元
111 控制时间生成单元
121 DAC
122 计数器控制单元
131 比较器
132 计数器
151 OPB区域
200 共享像素单元

Claims (20)

1.一种固态成像装置，包括：
电荷存储单元，被配置为存储通过光电转换生成的电荷；
电荷-电压转换单元，被配置为将从电荷存储单元转移的电荷转换成电压信号；
传输单元，被配置为将存储在电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元；以及
切换单元，被配置为增大或减小电荷-电压转换单元的电容，以将状态切换到低增益LG状态或高增益HG状态，其中，
在用于获取信号电平的A/D转换操作之前，
所述切换单元被配置为将状态切换到LG状态至少一次并且将状态切换到HG状态至少一次，
所述传输单元被配置为在所述状态切换到LG状态时和所述状态切换到HG状态时将存储在所述电荷存储单元中的电荷转移到所述电荷-电压转换单元至少两次，并且
所述电荷-电压转换单元被配置为将当状态切换到LG状态时转移的电荷和当状态切换到HG状态时转移的电荷相加，并将相加的电荷转换成电压信号。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述切换单元包括额外电容和连接晶体管，所述连接晶体管相对于电荷-电压转换单元连接或断开额外电容。
3.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中，
在用于获取复位电平的A/D转换操作之前，
所述切换单元被配置为将状态切换到HG状态至少一次，并且
所述传输单元被配置为当状态切换到HG状态时，将存储在电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。
4.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中，
所述传输单元由传输晶体管构成，并且
所述传输晶体管的栅极和所述电荷-电压转换单元之间的寄生电容大于所述连接晶体管的栅极和所述电荷-电压转换单元之间的寄生电容。
5.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中，
所述传输单元包括传输晶体管，并且
所述传输晶体管的栅极面积大于所述连接晶体管的栅极面积。
6.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元的输出被配置为直接输入到比较器。
7.根据权利要求6所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元的复位电平被配置为也用作比较器的初始化电平。
8.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述传输单元由垂直晶体管构成。
9.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元是执行光电转换的光电二极管PD。
10.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元是存储由执行光电转换的光电二极管PD生成的电荷的存储单元。
11.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述电荷-电压转换单元由多个电荷存储单元共享，并且
所述传输单元分别设置在多个电荷存储单元和电荷-电压转换单元之间。
12.一种电子装置，其中，
安装根据权利要求1所述的固态成像装置。
13.一种固态成像装置，包括：
共享数量的电荷存储单元，被配置为存储由光电转换生成的电荷；
电荷-电压转换单元，被配置为将从共享数量的电荷存储单元转移的电荷转换成电压信号；
共享数量的传输单元，被配置为将存储在共享数量的电荷存储单元中的相应电荷转移到电荷-电压转换单元；以及
切换单元，被配置为增大或减小电荷-电压转换单元的电容，以将状态切换到低增益LG状态或高增益HG状态，其中，
当复位共享数量的电荷存储单元时，
所述切换单元被配置为将状态切换到LG状态，
所述共享数量的传输单元被配置为同时将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元，并且
当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，
所述切换单元被配置为将状态切换到HG状态，并且
所述共享数量的传输单元被配置为将存储在相应电荷存储单元中的电荷依次转移到电荷-电压转换单元。
14.根据权利要求13所述的固态成像装置，其中，
所述切换单元包括额外电容和连接晶体管，所述连接晶体管相对于电荷-电压转换单元连接或断开额外电容。
15.根据权利要求14所述的固态成像装置，其中，
所述额外电容的电容CFD2是充电-电压转换单元的电容CFD的(共享数量-1)倍。
16.根据权利要求13所述的固态成像装置，其中，
所述电荷存储单元是存储由执行光电转换的光电二极管PD生成的电荷的存储单元。
17.一种电子装置，其中，
安装根据权利要求13所述的固态成像装置。
18.一种固态成像装置，包括：
共享数量的电荷存储单元，被配置为存储由光电转换生成的电荷；
电荷-电压转换单元，被配置为将从共享数量的电荷存储单元转移的电荷转换成电压信号；以及
共享数量的传输单元，被配置为将存储在共享数量的电荷存储单元中的相应电荷转移到电荷-电压转换单元，其中，
所述共享数量的传输单元被配置为
当复位共享数量的电荷存储单元时，依次将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元，并且
当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，依次将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。
19.根据权利要求18所述的固态成像装置，其中，
所述共享数量的传输单元被配置为
当复位共享数量的电荷存储单元时，以任意顺序将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元，并且
当从共享数量的电荷存储单元读取电荷时，以任意顺序将存储在相应电荷存储单元中的电荷转移到电荷-电压转换单元。
20.一种电子装置，其中，
安装根据权利要求18所述的固态成像装置。
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