CN111713100B

CN111713100B - 摄像器件和电子设备

Info

Publication number: CN111713100B
Application number: CN201980013413.4A
Authority: CN
Inventors: 冈田千丈; 西谷泰昭
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2023-09-19
Anticipated expiration: 2039-02-20
Also published as: US20200412987A1; US11252357B2; WO2019171946A1; CN111713100A

Abstract

本技术涉及能够降低kTC噪声的摄像器件和电子设备。本技术包括：采样保持单元，所述采样保持单元执行像素信号的采样和保持；模数(AD)转换单元，所述AD转换单元执行所述像素信号的AD转换；以及设定单元，所述设定单元将所述采样保持单元中含有的运算放大器的跨导设定为使kTC噪声变得最小的跨导。可替代地，本技术包括：采样保持单元，所述采样保持单元执行像素信号的采样和保持；kTC消除单元，所述kTC消除单元降低所述采样保持单元中的kTC噪声；模数(AD)转换单元，所述AD转换单元执行所述像素信号的AD转换；以及设定单元，所述设定单元将所述kTC消除单元中含有的电容器的电容值设定为使kTC噪声变得最小的电容值。本技术例如能够应用于CMOS图像传感器。

Description

摄像器件和电子设备

技术领域

本发明涉及摄像器件和电子设备，例如涉及能够抑制噪声的摄像器件和电子设备。

背景技术

通常，在诸如数码相机或数字摄像机之类的具有摄像功能的电子设备中，例如，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)图像传感器之类的摄像器件。

摄像器件具有其中把进行光电转换的光电二极管(PD：photodiode)和多个晶体管组合的像素，并且基于从以平面方式布置的多个像素输出的像素信号来构建图像。另外，从像素输出的像素信号通过例如针对像素的每列布置的多个模数(AD：analog-to-digital)转换器并行地进行AD转换，并且被输出。

作为对每个像素执行包括kTC噪声的消除的方法，专利文件1提议了在曝光开始之前和之后进行两次读取。在该提议中，首先，在曝光开始之前执行复位，然后针对所有的有效像素获取每个像素的复位信号，并将其作为数字数据保存在存储器等中。通过从在曝光完成后获取的累积信号中减去那些复位信号来执行CDS(相关双采样)。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本申请专利特开第2004-140149号

发明内容

本发明要解决的问题

由于噪声产生量可能由于诸如温度等环境的变化而变化，因此期望能够执行与噪声产生量的变化相对应的噪声消除，并且期望能够以较高的精度进行噪声消除。

本技术是鉴于上述情形而做出的，并且本技术旨在能够以更高的精度执行用于消除噪声的处理。

解决问题的技术方案

本技术的一方面的第一摄像器件包括：采样保持单元，所述采样保持单元执行像素信号的采样和保持；模数(AD)转换单元，所述AD转换单元执行所述像素信号的AD转换；以及设定单元，所述设定单元将所述采样保持单元中含有的运算放大器的跨导设定为使kTC噪声变得最小的跨导。

本技术的一方面的第二摄像器件包括：采样保持单元，所述采样保持单元执行像素信号的采样和保持；kTC消除单元，所述kTC消除单元降低所述采样保持单元中的kTC噪声；模数(AD)转换单元，所述AD转换单元执行所述像素信号的AD转换；以及设定单元，所述设定单元将所述kTC消除单元中含有的电容器的电容值设定为使kTC噪声变得最小的电容值。

本技术的一方面的第一电子设备包括：摄像器件；以及信号处理单元，所述信号处理单元对从所述摄像器件输出的信号进行处理。这里，所述摄像器件包括：采样保持单元，所述采样保持单元执行像素信号的采样和保持；模数(AD)转换单元，所述AD转换单元执行所述像素信号的AD转换；以及设定单元，所述设定单元将所述采样保持单元中含有的运算放大器的跨导设定为使kTC噪声变得最小的跨导。

本技术的一方面的第二电子设备包括：摄像器件；以及信号处理单元，所述信号处理单元对从所述摄像器件输出的信号进行处理。这里，所述摄像器件包括：采样保持单元，所述采样保持单元执行像素信号的采样和保持；kTC消除单元，所述kTC消除单元降低所述采样保持单元中的kTC噪声；模数(AD)转换单元，所述AD转换单元执行所述像素信号的AD转换；以及设定单元，所述设定单元将所述kTC消除单元中含有的电容器的电容值设定为使kTC噪声变得最小的电容值。

本技术的一个方面的第一摄像器件执行像素信号的采样和保持，执行像素信号的AD转换，并将运算放大器的跨导设定为使kTC噪声变得最小的跨导。

本技术的一个方面的第二摄像器件执行像素信号的采样和保持，降低kTC噪声，执行像素信号的AD转换，并且将电容器的电容值设定为使kTC噪声变得最小的电容值。

本技术的一个方面的第一电子设备包括上述第一摄像器件。

本技术的一个方面的第二电子设备包括上述第二摄像器件。

应当注意，摄像器件可以是独立的装置，或者是用于构成一个装置的内部模块。

本发明的有益效果

根据本技术的一个方面，能够以更高的精度进行用于消除噪声的处理。

应当注意，这里记载的效果不一定是限制性的，并且可以是本公开中所记载的任何效果。

附图说明

图1是示出摄像装置的构造示例的图。

图2是示出摄像器件的构造示例的图。

图3是像素的电路图。

图4是示出读取单元的构造示例的图。

图5是示出采样保持(S/H)单元的构造示例的图。

图6是用于说明S/H单元的操作的图。

图7是用于说明S/H单元的操作的图。

图8是用于说明S/H单元的操作的图。

图9是用于说明S/H单元的操作的图。

图10是用于说明S/H单元的操作的图。

图11是用于说明S/H单元的操作的图。

图12是示出本技术适用的读取单元的实施例的构造的图。

图13是示出在利用电流值执行控制的情况下读取单元的构造示例的图。

图14是用于说明在计算中使用的像素阵列单元的行的图。

图15是用于说明信号处理单元的操作的流程图。

图16是用于说明信号处理单元的操作的流程图。

图17是用于说明如何求出最优值的图表。

图18是示出S/H单元的另一构造示例的图。

图19是示出S/H单元的又一构造示例的图。

图20是示出S/H单元的再一构造示例的图。

图21是示出层叠型固态摄像装置的构造示例的概要的图。

图22是示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。

图23是示出摄像头和CCU(相机控制单元)的功能构造的示例的框图。

图24是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。

图25是示出车外信息检测单元和摄像单元的安装位置的示例的说明图。

具体实施方式

在下文中，将说明本技术的实施例(下文中，称为实施例)。

<摄像装置的构造>

由于本技术能够适用于摄像装置，因此以将本技术应用于摄像装置为例给出以下说明。应当注意，尽管本文将会以摄像装置为例继续说明，但是本技术不限于应用到摄像装置，而是可以适用于例如下列之类的在图像摄取单元(光电转换单元)中使用摄像装置的全部电子设备：诸如数码相机和摄影机等摄像装置；诸如移动电话等带有摄像功能的移动终端设备；以及在图像读取部中使用摄像装置的复印机，等等。应当注意，在某些情况下，要被安装在电子设备上的模块状形式(即，相机模块)可以被假设为摄像装置。

图1是示出作为本公开的电子设备的一个示例的摄像装置的构造示例的框图。如图1所示，摄像装置10具有：包括透镜系统11等的光学系统；摄像器件12；作为相机信号处理单元的DSP(数字信号处理器)电路13；帧存储器14；显示单元15；记录单元16；操作系统17；以及电源系统18等。

然后，DSP电路13、帧存储器14、显示单元15、记录单元16、操作系统17和电源系统18经由总线19彼此连接。CPU(中央处理单元)20控制摄像装置10中的各个单元。

透镜系统11获取来自被摄体的入射光(像光)，并且在摄像器件12的摄像表面上成像。摄像器件12把由透镜系统11在摄像表面上成像的入射光的光量以像素为单位转换为电气信号，并且将该电气信号作为像素信号输出。作为摄像器件12，可以使用包括稍后所述的像素的摄像器件(图像传感器)。

显示单元15包括诸如液晶显示单元或有机电致发光(EL：electro luminescence)显示单元等面板型显示单元，并且显示出由摄像器件12拍摄的运动图像或静止图像。记录单元16将由摄像器件12拍摄的运动图像或静止图像记录在诸如录像带或数字多功能盘(DVD：Digital Versatile Disk)等记录介质上。

操作系统17在用户的操作下发出用于本摄像装置的各种功能的操作命令。电源系统18把作为DSP电路13、帧存储器14、显示单元15、记录单元16和操作系统17的操作电源的各种电源适宜地提供至这些供应对象。

<摄像器件的构造>

图2是示出摄像器件12的构造示例的框图。摄像器件12可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。摄像器件12具有像素阵列单元51、作为像素驱动单元的行选择单元52、以及读取单元53。

在像素阵列单元51中，多个像素50(图3)以M行×N列的二维形状(矩阵)排列着。在被布线给像素阵列单元51的控制线54中，以像素阵列的行为单位来布线一组传输线、复位线和行选择线。设置了传输线的M条控制线、复位线的M条控制线和行选择线的M条控制线。传输线、复位线和行选择线由行选择单元52驱动。

行选择单元52控制着在像素阵列单元51中的任意行中布置的像素的操作。行选择单元52通过控制线54控制像素单元。读取单元53经由垂直信号线55接收由行选择单元52读取和控制的像素行的数据，并将该数据传送到下一级的信号处理单元。恒定电流单元和读取单元53连接到垂直信号线55。

<像素的构造>

图3是布置在像素阵列单元51(图2)中的像素50的电路图。

像素50包括光电二极管(PD)71、传输晶体管72、浮动扩散部(FD：floatingdiffusion)73、复位晶体管74、放大晶体管75和选择晶体管76。

PD71起到光电转换组件的作用，该光电转换组件产生与所接收的光的光量对应的电荷(信号电荷)并且累积该电荷。PD71的阳极端子接地，其阴极端子经由传输晶体管72连接到FD73。

当通过传输信号TR使传输晶体管72接通时，传输晶体管72读取由PD71产生的电荷并将其传输至FD73。FD73保持从PD71读取的电荷。当通过复位信号RST使复位晶体管74接通时，复位晶体管74通过将FD73中累积的电荷排出到漏极(恒定电压源Vdd)来使FD73的电位复位。

放大晶体管75根据FD73的电位输出像素信号。即，放大晶体管75与经由垂直信号线55而被连接的作为恒定电流源的负载MOS(未图示)一起构成源极跟随器电路，并且把表示与FD73中累积的电荷对应的电平的像素信号从放大晶体管75经由选择晶体管76和垂直信号线55输出到读取单元53(图2)。

当通过选择信号SEL来选择像素50时，选择晶体管76被接通，并且将像素50的像素信号通过垂直信号线55输出到读取单元53。用于传送传输信号TR、选择信号SEL和复位信号RST的各条信号线对应于图2中的控制线54。

像素50可以如上所述而被构造出来，但是不限于该构造，并且可以采用其他构造。

<读取单元的构造>

图4是示出了读取单元53的构造示例的图。读取单元53包括采样保持单元(S/H单元：sample-hold unit)111、模数转换器(ADC)112和转换传输单元113。

针对每条垂直信号线55(图3)都设置有S/H单元111和ADC112。S/H单元111具有对像素50的光电转换量进行采样并将其保持为采样值的功能。由S/H单元111保持的信号被提供给ADC112。被提供给ADC112的信号是模拟信号，并且ADC112将提供过来的模拟信号转换为数字信号。

由ADC112转换为数字信号的信号(下文中，视情况称为像素值)被提供给转换传输单元113。转换传输单元113具有将并行数据转换为串行数据且将该串行数据传输到下一级的信号处理单元(未示出)的功能。由于分别从多个ADC112将像素值提供给转换传输单元113，因此多个像素值被转换为串行数据并且被输出。

图5是示出了S/H单元111的构造示例的图。图5所示的S/H单元111包括用于执行采样和保持的电路(下文中，视情况称为S/H电路)以及用于消除所产生的噪声的部分(下文中，视情况称为消除电路)。

S/H电路包括运算放大器131、开关SW1、开关PH1、开关PH2和电容器C1。消除电路包括电容器Cint、电容器Chold、电容器Cfb和开关SW2。

S/H电路具有电容器C1，该电容器C1的一端连接到运算放大器131的反相输入端子IN(图中的“-”)。通过接通(闭合)开关PH1，能够将电容器C1的一端的电位设定为运算放大器131的输出端子Vout的电位V。当在开关PH1接通的状态下将开关SW1接通且将电容器C1的另一端连接到采样电压输入端子VIN(图中的“Vpix”)时，电容器C1被充电与向Vin的输入电位对应的电荷。

当在采样时间tS断开开关PH1和SW1时，电容器C1保持已充电的电荷，并且电容器C1的另一端的电位保持在时间tS时的输入电位VH。通过接通开关PH2，将电容器C1的另一端的电位VH取出作为输出Vout的输出值。

当执行这样的采样和保持时，可能会产生称为kTC噪声的噪声，从而可能会导致输出值出现误差。然后，为了降低这种噪声，图5所示的S/H单元111具有消除电路。消除电路被构造为：对于所产生的噪声，利用电容器Cint进行一定时间段的积分，并且把利用电容器Cint进行积分的结果在将开关SW2短时间接通和将采样电容的噪声消除的方向上反馈。

下面将参照图6至图11说明包括消除电路的S/H单元111的操作。图6至图11在左图中示出了时序图，并且在右图中示出了在预定时刻下的S/H单元111的状态。

另外，时序图的上部示出了S/H单元111中的一个周期的处理，而时序图的下部示出了在预定时刻下运算放大器131的输入电压和输出电压的状态。另外，上部所示的一个周期的时序图示出了图6至图11中共同的图。

图6示出了S/H单元111在时段T1中的状态，在该时段T1中，S/H单元111中的各个组件都被初始化。在时段T1中，开关PH1接通，开关PH2断开，开关SW1接通，开关SW2接通。

在时段T1中，由于开关SW1处于接通状态(闭合状态)，因此来自像素50的像素输出值Vpix处于正被累积到电容器C1中的状态。利用电容器C1的采样电容，在接地基准(下文中，称为GND基准)处对像素输出值Vpix进行采样。GND基准意味着：由于运算放大器131的+侧端子是接地的，因此将接地用作基准。

输入到运算放大器131的-侧端子的输入值被称为gm输入电压。另外，来自运算放大器131的输出值被表示为gm输出电压。在时段T1中，将gm输入电压和gm输出电压设定为GND基准。

在时间t1，开关PH1和开关SW2均处于断开状态。此时的状态如图7所示。从时间t1到时间t2的时段被称为时段T2。在该时段T2中，各个开关的状态是如下状态：开关PH1断开，开关PH2断开，开关SW1接通，开关SW2断开。

在时间t1，当在开关SW1处于接通状态的情况下将开关PH1断开时，从开关PH1断开的那一瞬间起产生了kTC噪声。在图7的右图中，在运算放大器131的-侧端子与电容器C1之间(在电容器Cfb与电容器C1之间)产生噪声电荷。该噪声电荷是正电荷。

由于噪声电荷的产生，运算放大器131的gm输入电压稳定在从GND基准偏移的值。如图7的左下图所示，gm输入电压稳定在从GND基准向上偏移的值。

在时间t1及其之后(时段T2)，gm输出电压也发生变化。参照图8，将说明在时段T2中gm输出电压的变化。在时段T2中，开关PH1处于断开状态(打开状态)并且处于开环状态，因此，运算放大器131的gm输入电压例如如参照图7所述那样稳定在从GND基准向上偏移的值。

当gm输入电压变为高于GND基准的值时，负电荷流入电容器Cint，并且gm输出电压逐渐降低。将电容器Cint的电容设计为大的电容，以使得gm输出电压呈线性变化。

在时段T2中，发生了如下改变：其中，在电容器C1中产生的噪声在电容器Cint中被放大并且被积分。即，电容器Cint累积与由于kTC噪声导致的S/H电路的输出电压变化相对应的电荷。

在时间t2，开关SW2接通。此时的状态如图9所示。时间t2的状态是：开关PH1断开，开关PH2断开，开关SW1接通，开关SW2接通(从断开切换到接通的状态)。

当开关SW2接通时，负电荷从电容器Cint移动到电容器Cfb和电容器Chold。随着负电荷的移动，gm输出电压开始上升。因此，当gm输出电压上升时，如图10所示，gm输入电压开始下降。

图10是示出时段T3中的状态的图。与图9所示的状态类似，图10所示的状态是：开关PH1断开，开关PH2断开，开关SW1接通，开关SW2接通。

开关SW2接通的时段T3是短时间段。在该时段T3中，负电荷从电容器Cint移动到电容器Cfb，从而引起如下变化：电容器Cfb的两端(电容器Cfb的连接到电容器Chold的一端和电容器Cfb的连接到电容器C1的一端)具有相同的电荷。即，电容器Cfb起到如下电容器的作用：其将与由于电容器Cint中累积的kTC噪声导致的S/H电路的输出电压变化相对应的电荷反馈到运算放大器131侧。

结果，电容器Cfb的正电荷增加，并且负电荷移动到电容器C1。这种电荷移动的发生降低了由于kTC噪声产生的电容器C1中的正电荷。因此，如图10的左下图所示，gm输入电压在时段T3中减小，并在接近GND基准的方向上变化。

即，当以消除与GND基准的偏差的方式发生电荷移动时，gm输入电压在接近GND基准的方向上变化。换句话说，gm输入电压返回到GND基准。

在时间t3，开关SW2返回到断开状态。将参考图11说明在时间t3及其之后(时段T4)的状态。在时段T4中的状态是：开关PH1断开，开关PH2接通，开关SW1断开，开关SW2断开。

在时间t3，开关SW2从接通状态切换到断开状态。另外，在开关SW2切换了之后，开关SW1从接通状态切换到断开状态。此外，在开关SW1切换了之后(从时间t3经过了预定时间段之后)，开关PH2从断开状态切换到接通状态。

当开关SW2断开时，gm输入电压返回到GND基准。由于在时间t3将开关SW1从接通切换为断开，因此直到时刻t3为止，像素输出Vpix可能已经利用GND基准而被进行了正确采样。然后，当在时间t3将开关SW1断开时，能够以GND基准将像素输出Vpix保持在电容器C1中。

最后，当开关PH2接通时，电容器C1两端的电压处于保持状态，因此，关于要从S/H单元111输出的输出电压Vout，把以无误差地保持着的像素输出Vpix输出。即，运算放大器131的输入电压返回到开关PH1即将从接通变为断开之前的电位，从而消除了由于开关PH1从接通切换为断开产生的kTC噪声、电荷注入和时钟馈通(clock feedthrough)。

因此，通过将S/H单元111不仅与S/H电路结合而且还与消除电路结合，可以获得已消除了噪声等的输出。

然而，由消除电路进行的噪声消除处理可能无法准确地消除偏差。下面将会说明一种S/H单元111的构造，在该S/H单元111中为了进一步提高噪声去除(校正)的精度而进一步添加了使校正量最优化的功能。

<添加了信号处理单元的构造>

图12示出了读取单元53的构造示例，该读取单元53包括以更高的精度消除噪声的机构。在图12所示的构造示例中，添加了信号处理单元201，该信号处理单元201使用由读取单元53读取的像素值来计算噪声量并且计算与该噪声量相对应的设定值。

另外，添加了附件单元202，该附件单元202根据信号处理单元201计算出的设定值来进行处理，例如进行电流值的控制。附件单元202通过用于将控制信号输出到设置于读取单元53中的各个S/H单元111的信号线与各个S/H单元111连接。S/H单元111通过在附件单元202的控制下执行包括用于降低噪声的处理在内的处理，来生成像素信号。

信号处理单元201可以包含于读取单元53中，或者可以设置在与读取单元53不同的部分中。此外，类似地，附件单元202可以包含于读取单元53中，或者可以设置在与读取单元53不同的部分中。

如稍后将会参考图13及其以后的图所述的，从读取单元53提供给信号处理单元201的数据是数字数据，因此可以认为，即使读取单元53和信号处理单元201形成在彼此分离的位置处，它们也不太可能受到噪声的影响，并且它们受到读取单元53和信号处理单元201的布置位置的影响也较小。

另外，附件单元202被配置成包括例如可变电流源，但是附件单元202被配置成部件数量很少且噪声产生因素很少。

因此，新添加的信号处理单元201和附件单元202不会产生噪声，并且通过执行以下说明的处理，能够更高精度地消除S/H单元111中的噪声。

为了消除S/H单元111中的噪声，只要在消除电路中生成电荷并减去所产生的噪声就足够了。在执行这种噪声消除的情况下，S/H单元111满足下列等式(1)。

[等式1]

在等式(1)中，β表示配置于电容器C1、电容器Chold和电容器Cfb中的反馈系数。另外，在等式(1)中，g_m表示运算放大器131的跨导，T_int表示电荷在电容器Cint中累积的时间，在上面的示例中，其表示与时段T2相对应的值。另外，在等式(1)中，C_int表示电容器Cint的电容(电流积分用电容)。

通过以满足等式(1)的方式设定β、g_m、T_int和C_int，能够在S/H单元111中消除噪声。

信号处理单元201和附件单元202控制S/H单元111，使得S/H单元111起到用于设定能够以高精度消除噪声的β、g_m、T_int或C_int的设定单元的作用，并且使得S/H单元111基于该设定来执行采样和保持。在下文中，在设定β的情况下、设定g_m的情况下、设定T_int的情况下和设定C_int的情况下，将参考读取单元53、信号处理单元201和附件单元202的构造示例进行说明。

<用g_m进行调整的情况>

图13示出了当通过调整运算放大器131的跨导g_m来降低S/H单元111中的噪声时的构造示例。图13示出了对像素阵列单元51的一列执行读取的读取单元53，并且示出了S/H单元111和ADC112的一组作为示例。

在通过调整运算放大器131的跨导g_m来改善噪声消除性能的情况下，连接到运算放大器131的电流源是可变电流源231，并且可变电流源231的电流值由附件单元202中的可变电流源221进行控制(调整)。流过附件单元202的可变电流源221的电流是由信号处理单元201设定的值。

尽管现在将会以附件单元202中的可变电流源221对与运算放大器131连接的可变电流源231进行控制的情况为例继续进行说明，但是也可以构造成这样：不设置附件单元202中的可变电流源221，并且附件单元202基于由信号处理单元201设定的值直接地控制可变电流源231。

另外，尽管将会以附件单元202基于由信号处理单元201设定的值来控制可变电流源221的情况为例继续说明，但是也可以构造成这样：不设置附件单元202，并且信号处理单元201直接地控制可变电流源231。

现在，将参考图15至图16的流程图来说明信号处理单元201的处理。应当注意，作为前提，如图14所示，将会以使用像素阵列单元51的两行的像素值进行处理的情况为例进行说明。

参考图14，像素50以阵列的方式布置在像素阵列单元51中。在像素阵列单元51中，在一行中布置有多个像素，并且设置了多个布置有这种像素的行。像素阵列单元51的预定行，例如，图14中位于上部的第一行和第二行被遮光并且不接收光。这两行的像素值被用来执行由信号处理单元201实施的处理。

应当注意，现在将会以通过使用两行的像素值来执行处理的情况为例进行说明，但是也可以构造成例如通过使用一行的像素值来执行处理，或者可以构造成通过使用两行以上的行的像素值来执行处理。另外，如图14所示，尽管将会以通过使用像素阵列单元51上部的两行进行处理的情况为例继续说明，但是这些行的位置不限于上部的两行，例如上部的一行和下部的一行可以分别用作遮光行，并且可以使用这两行进行处理。

将参考图15至图16所示的流程图来说明信号处理单元201中的处理。

在步骤S11中，设定初始电流调整值。在信号处理单元201中预先设定了多个电流调整值。该电流调整值是本身被设定为S/H单元111的跨导g_m的电流的值或者是与跨导g_m的电流相关联的值。例如，在电流调整值是与跨导g_m的电流相关联的值的情况下，由信号处理单元201设定的电流调整值被提供给附件单元202，并且附件单元202控制S/H单元111的跨导g_m的电流，以使其成为与所提供的电流调整值相关联的跨导g_m的电流。

在此，将会在假设已经设定了i个电流调整值的情况下继续说明。在步骤S11中，设定了i个电流调整值之中的一个电流调整值(电流调整值i1)。由信号处理单元201设定的电流调整值i1被提供给附件单元202，并且附件单元202开始控制，以使得S/H单元111的运算放大器131的跨导g_m的电流变为电流调整值i1(与电流调整值i1相关联的电流值)。

在步骤S12中，信号处理单元201输入来自读取单元53的第一行数据。输入的数据是当通过电流调整值i1调整S/H单元111的运算放大器131的跨导g_m的电流时获得的数据。在此，使第一行数据为数据Xn。n对应于第一行中布置的像素数。

在步骤S13中，判定第一行数据的输入是否已经完成。直到在步骤S13中判定出第一行数据的输入已经完成之前，处理都返回到步骤S12，并且继续第一行数据的输入。需要注意的是，输入的数据被保存在诸如随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)等存储设备中。

另一方面，如果在步骤S13中判定出第一行数据的输入已经完成，则处理进入步骤S14。在步骤S14中，计算第一行数据的平均值。这里，将会以要计算出的第一行数据的平均值为平均值Xave继续说明。

在步骤S15中，开始第二行数据的输入。这里，让第二行数据为数据X’n。当第二行数据被输入时，在步骤S16中计算并保存与第一行数据的差。在步骤S16中，计算出了数据Xn与数据X’n之间的差(Xn-X’n)。

在步骤S17中，判定第二行数据的输入是否已经完成。直到在步骤S17中判定出第二行数据的输入已经完成之前，处理都返回到步骤S15，并且继续第二行数据的输入以及第二行数据与第一行数据之间的差的计算。

另一方面，如果在步骤S17中判定出第二行数据的输入已经完成，则处理进入步骤S18。在步骤S18中，计算第二行数据的平均值。这里，将会以要计算出的第二行数据的平均值为平均值X'ave继续说明。

在步骤S19中，计算出平均差D。平均差D是通过计算出平均差D＝平均值Xave-平均值X’ave而被计算出的。

在步骤S20(图16)中，读取差数据(Xn-X’n)。由于该差是在步骤S16中被计算并被保存的，因此所保存的差数据针对布置于一行中的像素数而被读取出来。

在步骤S21中，计算已被读取出来的差数据与在步骤S19中计算出的平均差D之间的差，并计算绝对值。即，在步骤S21中，计算出|(Xn-X’n)-D|。

在步骤S22中，判定针对一行的计算是否已经完成。如果在一行中布置有n个像素，则将步骤S20和步骤S21中的计算重复n次。

如果在步骤S22中判定了针对一行的计算已经完成，则处理进入步骤S23，并且一个循环的数据被保存下来。通过执行步骤S11至S23的处理，获得了当设定一个电流调整值i时的噪声指标。换句话说，通过执行步骤S11至S23的处理，测量出了在利用所设定的电流调整值i进行摄像时产生的噪声量。

通过执行步骤S11至S23的处理，来执行基于下列等式(2)的计算。

[等式2]

在等式(2)中，X_n是从第一行上的预定像素读取的像素值，并且X_ave是第一行上的像素值的平均值。在等式(2)中，X’_n是从第二行上的预定像素读取的像素值，并且X’_ave是第二行上的像素值的平均值。

当噪声较小时，通过等式(2)得到的计算结果变为较小的值，而当噪声较大时，通过等式(2)得到的计算结果变为较大的值。因此，它可以用作噪声指标。在此，它被表示为噪声指标n，并且在电流调整值i处获得的噪声指标n被表示为噪声指标ni。

由于噪声指标ni是针对每个电流调整值i而被计算出来的，因此在例如设定了10个电流调整值i的情况下，将步骤S12至S23的处理重复十次，以计算出10个噪声指标ni。

返回到图16的流程图的说明，当在步骤S23中保存了一个循环的数据时，处理进入步骤S24，在步骤S24中，判定是否已经设定了所有电流调整值以及是否计算出了噪声指标。

如果在步骤S24中判定出存在尚未设定的电流调整值i，则处理进入步骤S25。在步骤S25中，将电流调整值设定为如下的电流调整值i：该电流调整值i是在此时已设定的电流调整值i的下一个被设定的。利用这一新设定的电流调整值i，执行步骤S12(图15)及其之后的处理。

另一方面，如果在步骤S24中判定已经设定了所有电流调整值i，则处理进入步骤S26。在步骤S26中，探索最小值。通过直到步骤S25为止的处理，计算出了当设定多个电流调整值i中的各者时的噪声指标值ni。接着，探索出了噪声指标值ni的最小值。

图17示出了用曲线图表示例如在直到步骤S25为止的处理中获得的噪声指标值ni的情况的示例。在图17所示的曲线图中，纵轴表示噪声指标值ni，横轴表示电流调整值i。在获得了如图17所示的二次函数曲线图的情况下，在步骤S26中探索出当噪声指标值ni成为最小值(在图17中被表示为最优值的值)时的电流调整值i。

应当注意，图17所示的曲线图是示例，并且存在着例如获得了按一次函数增加或减小的曲线图的情况。另外，作为表示噪声指标值ni与电流调整值i之间的关系的示例，才示出了如图17所示的曲线图，但是当执行步骤S26中的处理时并非必须绘制该曲线图，而仅需要探索当噪声指标值ni成为最小值时的电流调整值i。

因此，设定了电流调整值i。通过用电流调整值i调整运算放大器131的跨导g_m的电流，能够实施被抑制了噪声的S/H单元111中的处理。

应当注意，现在以按照预先设定的电流调整值i的数量来重复步骤S12至S25中的处理并且计算出噪声指标ni的情况为例进行说明，但是也可以这样构造：例如，当在步骤S23的处理中计算出噪声指标ni并且噪声指标ni的值成为0或接近0的值(等于或小于预定阈值)时，处理结束，并且将此时所设定的电流调整值i设定为在摄像时使用的电流调整值i。

返回图16的流程图的处理，当在步骤S27中设定了成为最小值时的电流调整值时，处理进入步骤S28。在步骤S28中，判定帧周期处理是否被开启。

例如，当正在拍摄运动图像时，仅要求不对每帧都执行电流调整值的设定，而是每隔几帧执行电流调整值的设定。每隔几帧进行电流调整值的设定的模式和对每帧都进行电流调整值的设定的模式是可以由用户来设定的，或者可以设定某种条件，并且当满足该条件时就可以切换模式。

另外，例如，当正在拍摄运动图像时可以开启帧周期处理，而当正在拍摄静止图像时可以关闭帧周期处理。

如果在步骤S28中判定了帧周期处理是开启的，则处理进入步骤S29。在步骤S29中，让处理跳过预定的帧数，并且在该跳过已结束之后，处理返回至步骤S12(图15)，并且重复步骤S12和后续步骤中的处理。

另一方面，如果在步骤S28中判定了帧周期处理未被开启，则基于图15和图16所示的流程图的处理就结束了。

因此，信号处理单元201依次切换预先设定的多个电流调整值，对所设定的电流调整值下的噪声进行测量，并计算出使噪声变得最小的电流调整值。由于利用所计算出的电流调整值来控制S/H单元111中的运算放大器131的电流值，因此就能够执行诸如kTC噪声等噪声被降低了的处理。

应当注意，如图5所示，S/H单元111具有用于消除噪声的消除电路。能够通过该消除电路来消除噪声，此外，通过如上所述地设定电流调整值，就能够进行微调以进一步抑制噪声。另外，尽管噪声产生量可能根据诸如温度和湿度等使用环境而变化，但是通过执行上述处理，能够执行与由于这种使用环境的变化而导致的噪声量的变化相对应的噪声消除处理。

应当注意，如图5所示，S/H单元111具有用于消除噪声的消除电路，但是在含有图5所示的S/H单元111的图13所示的读取单元53的构造中，如上所述地对运算放大器131的跨导g_m进行了调整，因此本技术能够适用于不包括消除电路的S/H单元111的构造。

换句话说，在通过调整运算放大器131的跨导g_m来降低在S/H单元111中产生的kTC噪声的情况下，本技术甚至能够适用于仅包括S/H电路的S/H单元111。在这种情况下，同样地，能够通过调整运算放大器131的跨导g_m来降低在S/H电路中产生的kTC噪声。

<用电容器Cint的电容值进行调整的情况>

如上所述，用于消除噪声的调整仅需要设定各项以满足等式(1)，首先，在上述示例中，已经说明了调整运算放大器131的跨导g_m的情况。接下来，将说明通过调整包含于S/H单元111中的电容器Cint的电容值来进一步减小噪声的情况。

图18是示出当通过调整运算放大器131的电容器Cint的电容值(电流积分用电容)来减小S/H单元111的噪声时的构造示例的图。

在通过调整运算放大器131的电容器Cint的电容值(电流积分用电容)来改善噪声消除性能的情况下，电容器Cint包括可变电容的电容器，并且该可变电容由附件单元202的电容值控制器301进行控制(调整)。

附件单元202包括电容值控制器301，并且将电容器Cint的电容调整为由信号处理单元201设定的值。

尽管现在将会以附件单元202中的电容值控制器301对电容器Cint的电容进行控制的情况为例继续说明，但是也可以构造成：不设置附件单元202，并且信号处理单元201直接地控制电容器Cint的电容。

由于图18所示的构造中的信号处理单元201基于图15和图16所示的流程图执行处理，因此将省略其说明。在上述说明中，能够通过将电流调整值替换为电容值，来执行图18所示的信号处理单元201的处理。

在这种情况下，信号处理单元201设定预先设定的多个电容值之中的一个电容值，并且附件单元202的电容值控制器301控制S/H单元111中的电容器Cint的电容以获得由信号处理单元201设定的该电容值。

这样被控制的像素值用来计算噪声指标值ni。针对预先设定的多个电容值之中的每一者都计算这样的噪声指标值ni，并且探索当获得最小噪声指标值ni时的电容值。由于利用以这种方式探索到的电容值来控制运算放大器131的电容器Cint的电容，因此可以执行用于降低诸如kTC噪声等噪声的处理。

因此，在调整电容器Cint的电容值的情况下，同样地，也能够通过S/H单元111中包括的消除电路来消除噪声，此外，通过如上所述地设定电容值，可以进行微调以进一步抑制噪声。另外，尽管噪声产生量可能根据诸如温度和湿度等使用环境而变化，但是通过执行上述处理，能够执行与由于这种使用环境的变化而导致的噪声量的变化相对应的噪声消除处理。

<用反馈系数β进行调整的情况>

接下来，将说明通过调整包含于S/H单元111中的电容器Cfb的反馈系数β来进一步减小噪声的情况。

图19是示出通过调整运算放大器131的电容器Cfb的反馈系数β来降低S/H单元111的噪声时的构造示例的图。

反馈系数β是满足下列等式的值。

β＝Cfb/(C1+Cfb)

在该等式中，Cfb表示电容器Cfb的电容，C1表示电容器C1的电容。

该等式表明了反馈系数β是在电容器C1的电容固定的情况下由电容器Cfb的电容设定的值。然后，现在将会以通过调整反馈系数β(换句话说，通过调整电容器Cfb的电容)来降低S/H单元111的噪声的情况为例给出说明。

另外，一般地，在将负反馈构造应用于运算放大器的情况下，通过将运算放大器的输出乘以预定系数并且将其返回至输入侧，来执行噪声降低处理，并且此时反馈系数β与预定系数有关。因此，在与反馈有关的系数和用于调整电容器Cfb的电容的值的意义上，使用反馈系数β的表示。

在通过调整运算放大器131的电容器Cfb的反馈系数β来改善噪声消除性能的情况下，电容器Cfb包括可变电容的电容器，并且该可变电容由附件单元206中的反馈系数控制器401进行控制(调整)。

附件单元206包括反馈系数控制器401，并且将电容器Cfb的电容调整为由信号处理单元201设定的值。

尽管现在将会以附件单元206中的反馈系数控制器401对电容器Cfb的电容进控制的情况为例继续说明，但是也可以构造成：不设置附件单元206，并且信号处理单元201直接地控制电容器Cfb的电容。

由于图19所示的构造中的信号处理单元201基于图15和图16所示的流程图执行处理，因此将省略其说明。在上述说明中，能够通过将电流调整值替换为反馈系数，来进行图19所示的信号处理单元201的处理。

在这种情况下，信号处理单元201设定预先设定的多个反馈系数之中的一个反馈系数，并且附件单元206的反馈系数控制器401控制S/H单元111中的电容器Cfb的电容以获得由信号处理单元201设定的该反馈系数。

这样被控制的像素值用来计算噪声指标值ni。针对预先设定的多个反馈系数中的每一者都计算这样的噪声指标值ni，并且探索当获得最小噪声指标值ni时的反馈系数。由于利用以这种方式探索到的反馈系数来控制运算放大器131的电容器Cfb的电容，因此可以执行用于降低诸如kTC噪声等噪声的处理。

因此，在调整反馈系数β的情况下，同样地，也能够通过S/H单元111中包括的消除电路来消除噪声，此外，通过如上所述地设定反馈系数β，可以进行微调以进一步抑制噪声。另外，尽管噪声产生量可能根据诸如温度和湿度等使用环境而变化，但是通过执行上述处理，可以执行与由于这种使用环境的变化而导致的噪声量的变化相对应的噪声消除处理。

<用连接时间进行调整的情况>

接下来，将说明通过调整S/H单元111中包括的电容器Cint和运算放大器131相连接的连接时间Tint来进一步降低噪声的情况。

图20是示出当通过调整运算放大器131的电容器Cint与运算放大器131相连接的连接时间Tint来降低S/H单元111的噪声时的构造示例的图。

在通过调整运算放大器131的电容器Cint与运算放大器131相连接的连接时间Tint来改善噪声消除性能的情况下，在电容器Cint与运算放大器131之间设置了开关502，然后该开关502接通的时间(连接时间Tint)由附件单元206中的连接时间控制器501进行控制(调整)。

附件单元206包括连接时间控制器501，并且将开关502的连接时间调整为由信号处理单元201设定的值。通过控制该开关502的连接时间，来控制电荷在电容器Cint中累积的时间。

尽管现在将会以附件单元206中的连接时间控制器501对开关502的连接时间进行控制的情况为例继续说明，但是也可以构造成：不设置附件单元206，并且信号处理单元201直接地控制开关502的连接时间。

由于图20所示的构造中的信号处理单元201基于图15和图16所示的流程图执行处理，因此将省略其说明。在以上说明中，能够通过将电流调整值替换为连接时间，来执行图20所示的信号处理单元201的处理。

在这种情况下，信号处理单元201设定预先设定的多个连接时间之中的一个连接时间，并且附件单元206的连接时间控制器501控制S/H单元111中的开关502的连接时间，从而获得由信号处理单元201设定的该连接时间。

这样被控制的像素值用来计算噪声指标值ni。针对预先设定的多个连接时间中的每一者都计算这样的噪声指标值ni，并且探索当获得最小噪声指标值ni时的连接时间。由于利用以这种方式探索到的连接时间来控制电荷在运算放大器131的电容器Cint中累积的时间，因此可以执行用于降低诸如kTC噪声等噪声的处理。

因此，在调整开关502的连接时间的情况下，同样地，也能够通过S/H单元111中包括的消除电路来消除噪声，此外，通过如上所述地设定连接时间，可以进行微调以进一步抑制噪声。另外，尽管噪声产生量可能根据诸如温度和湿度等使用环境而变化，但是通过执行上述处理，能够执行与由于这种使用环境的变化而导致的噪声量的变化相对应的噪声消除处理。

应当注意，在上述实施例中，以通过调整运算放大器131的跨导g_m、电容器Cint的电容值、电容器Cfb的反馈系数β和开关502的连接时间来降低噪声的情况为例进行了说明。

上述这些能够单独地予以实施，但也能够组合地予以实施。例如，可以通过跨导g_m和电容器Cint的电容值的组合来降低噪声。

应当注意，尽管在上述实施例中，以在摄像装置中的用于读取像素值的读取单元中包含的S/H单元为例给出了说明，但是本技术适用的S/H单元还能够应用于摄像装置以外的设备，并且能够应用于执行采样和保持的部分。

<根据本公开的技术能够适用的层叠型摄像装置的构造示例>

图21是示出了根据本公开的技术能够适用的层叠型固态摄像装置的构造示例的概要的图。

图21的A示出了非层叠型固态摄像装置的示意性构造示例的图。如图21的A所示，固态摄像装置510包括一个裸片(die)(半导体基板)511。裸片511安装有：像素区域512，其中以阵列形式布置有像素；控制电路513，其驱动像素并执行其他的各种控制；以及逻辑电路514，其执行信号处理。

上述实施例中的信号处理单元201和附件单元202可以布置在设置有控制电路513和逻辑电路514的区域中。

图21的B和C示出了层叠型固态摄像装置的示意性构造示例。如图21的B和C所示，固态摄像装置520被配置为一个半导体芯片，在该半导体芯片中，传感器裸片521和逻辑裸片524这两个裸片层叠着并且电气连接着。

在图21的B中，在传感器裸片521上安装有像素区域512和控制电路513，并且在逻辑裸片524上安装有包括用于进行信号处理的信号处理电路的逻辑电路514。

在图21的C中，在传感器裸片521上安装有像素区域512，并且在逻辑裸片524上安装有控制电路513和逻辑电路514。

<内窥镜手术系统的应用示例>

根据本公开的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如，本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。

图22是示出根据本公开的技术(本技术)能够适用的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。

图22示出了手术人员(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进行手术的场景。如图所示，内窥镜手术系统11000包括：内窥镜11100；诸如气腹管(insufflationtube)11111和能量处置工具11112等其他手术器械11110；支撑着内窥镜11100的支撑臂装置11120；以及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，该镜筒11101的从前端起预定长度的区域被插入到患者11132的体腔中；以及摄像头11102，其连接到镜筒11101的底端。虽然在所示的示例中，内窥镜11100被构造为具有刚性镜筒11101的所谓的刚性内窥镜，但是内窥镜11100也可以被构造为具有柔性镜筒的所谓的柔性内窥镜。

镜筒11101的前端设置有用于安装物镜的开口。光源装置11203连接到内窥镜11100，并且由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导体被引导至该镜筒的前端，并且该光经由上述物镜照射到患者11132的体腔中的观察对象上。应当注意，内窥镜11100可以是前视内窥镜(forward-viewing endoscope)、斜视内窥镜(oblique-viewing endoscope)、或侧视内窥镜(side-viewing endoscope)。

在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像器件，并且来自观察对象的反射光(观察光)通过该光学系统被收集到该摄像器件上。通过该摄像器件对观察光进行光电转换，并且产生与观察光相对应的电气信号，即，产生与观察图像相对应的图像信号。该图像信号作为原始(RAW)数据被发送到相机控制单元(CCU：camera control unit)11201。

CCU 11201包括中央处理单元(CPU：central processing unit)和图形处理单元(GPU：graphics processing unit)等，并且CCU 11201在整体上控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且对该图像信号进行诸如显像处理(去马赛克处理)等用于显示出基于该图像信号的图像的各种图像处理。

在CCU 11201的控制下，显示装置11202显示出基于由CCU 11201进行了图像处理的图像信号的图像。

光源装置11203例如包括诸如发光二极管(LED)之类的光源，并且在拍摄手术部位等的图像时将照射光提供给内窥镜11100。

输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户能够通过输入装置11204将各种信息和指令输入到内窥镜手术系统11000。例如，用户可以输入用于改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、倍率、和焦距等)的指令等。

处置工具控制装置11205控制用于组织烧灼、切开和血管封止等的能量处置工具11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体送入患者11132的体腔中，从而使体腔膨胀，以便确保通过内窥镜11100看到的视野以及确保手术人员的作业空间。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够把与手术有关的各种信息以诸如文本、图像、或图表等各种形式印刷出来的装置。

应当注意，当拍摄手术部位的图像时向内窥镜11100提供照射光的光源装置11203可以包括白光源，该白光源例如包括LED、或激光光源、或LED和激光光源的组合。在白光源包括RGB激光光源的组合的情况下，能够以高精度控制各种颜色(各种波长)的输出强度和输出时序，因此能够在光源装置11203中调整所拍摄图像的白平衡。另外，在这种情况下，通过用来自相应的RGB激光光源的激光以时分方式(time division manner)照射观察对象，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像器件的驱动，从而能够以时分方式拍摄出分别对应于RGB的图像。根据该方法，在摄像器件中没有设置彩色滤光片的情况下，也能够获得彩色图像。

另外，可以控制光源装置11203的驱动，从而使要输出的光的强度以预定的时间间隔变化。通过与光强度变化的时序同步地控制摄像头11102的摄像器件的驱动并以时分方式(time division manner)获取图像，然后合成这些图像，可以产生没有遮蔽阴影(blocked-up shadow)和溢出高光(blown-out highlight)的高动态范围图像。

另外，光源装置11203能够提供与特殊光观察相对应的预定波长带域的光。在特殊光观察中，例如，执行如下的所谓窄带域成像(Narrow Band Imaging)：其中，利用人体组织中的光吸收的波长依赖性，通过照射比普通观察时的照射光(即，白光)更窄的带域的光，以高对比度拍摄诸如黏膜表层中的血管等预定组织的图像。可替代地，在特殊光观察中，可以执行如下的荧光观察：其中，通过照射激发光而产生的荧光来获得图像。在荧光观察中，可以通过利用激发光照射人体组织来观察来自该人体组织的荧光(自发荧光观察)，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG：indocyanine green)等试剂局部注射到人体组织中并且利用与该试剂的荧光波长对应的激发光照射该人体组织来获得荧光图像等。光源装置11203能够提供与这种特殊光观察对应的窄带域光和/或激发光。

图23是示出图22所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。

摄像头11102具有透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201具有通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU 11201经由传输电缆11400彼此可通信地连接。

透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接部处的光学系统。从镜筒11101的前端获取的观察光被引导至摄像头11102并进入透镜单元11401。透镜单元11401是通过组合多个透镜(包括变焦透镜和聚焦透镜)而构成的。

构成摄像单元11402的摄像器件的数量可以是一个(所谓的单板型)，或者可以是多个(所谓的多板型)。在摄像单元11402被构造为多板型的情况下，例如，各个摄像器件可以分别产生与RGB相对应的图像信号，并且可以通过组合这些图像信号来获得彩色图像。可替代地，摄像单元11402可以具有一对摄像器件，用于分别获取与3D(三维)显示相对应的右眼用图像信号和左眼用图像信号。进行3D显示使得手术人员11131能够更准确地掌握手术部位中的身体组织的深度。应当注意，在摄像单元11402被构造为多板型的情况下，也能够与各个摄像器件对应地设定多个透镜单元11401系统。

另外，摄像单元11402并非必须设置在摄像头11102中。例如，摄像单元11402可以设置在镜筒11101内且紧跟在物镜的后方。

驱动单元11403由致动器构成，并且在摄像头控制单元11405的控制下，驱动单元11403将透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调整通过摄像单元11402拍摄的图像的倍率和焦点。

通信单元11404由用于向CCU 11201发送各种信息和从CCU 11201接收各种信息的通信装置构成。通信单元11404将从摄像单元11402获得的图像信号作为原始数据通过传输线缆11400发送到CCU 11201。

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。例如，控制信号包括如下的与摄像条件相关的信息：例如，规定所拍摄图像的帧速率的信息、规定摄像时的曝光值的信息、和/或规定所拍摄图像的倍率和焦点的信息。

注意，诸如上述的帧速率、曝光值、倍率、和焦点等摄像条件可以由用户适当地指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于所获取的图像信号来自动地设定。在后一种情况下，在内窥镜11100上安装有所谓的自动曝光(AE：auto exposure)功能、自动聚焦(AF：auto focus)功能和自动白平衡(AWB：auto white balance)功能。

摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU 11201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发送各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信装置构成。通信单元11411接收通过传输线缆11400从摄像头11102发送过来的图像信号。

另外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头11102。上述图像信号和上述控制信号可以通过电通信、或光通信等进行传输。

图像处理单元11412对从摄像头11102发送来的作为原始数据的图像信号进行各种图像处理。

控制单元11413执行与由内窥镜11100对手术部位等的摄像以及通过对手术部位等的摄像而获得的拍摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制单元11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。

此外，基于已经由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号，控制单元11413使显示装置11202显示出手术部位等的所拍摄图像。此时，控制单元11413可以利用各种图像识别技术来识别所拍摄图像中的各种物体。例如，通过检测所拍摄图像中包括的物体的边缘的形状、或颜色等，控制单元11413能够识别出诸如镊子等手术工具、特定生体部位、出血、以及在使用能量处置工具11112时的薄雾等。当控制单元11413致使显示装置11202显示出所拍摄图像时，控制单元11413可以利用上述识别结果在手术部位的图像上叠加地显示各种手术辅助信息。通过叠加地显示手术辅助信息并将其呈现给手术人员11131，能够减轻手术人员11131的负担，并且使手术人员11131能够稳妥地进行手术。

把摄像头11102和CCU 11201连接起来的传输线缆11400是与电气信号通信对应的电气信号线缆、与光通信对应的光纤、或者它们的复合线缆。

这里，尽管在所示的示例中，使用传输线缆11400以有线的方式执行通信，但是也可以以无线的方式执行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。

<移动体的应用示例>

根据本公开的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在以下任何类型的移动体上的装置，所述移动体例如是：汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、轮船、和机器人。

图24是示出车辆控制系统的示意性构造示例的框图，该车辆控制系统是能够应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例。

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24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以及集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能构造，示出了微型计算机12051、声音图像输出单元12052以及车载网络接口(I/F)12053。

驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作诸如下列之类的设备的控制装置，这些设备例如是：诸如内燃机或驱动电机等用于产生车辆驱动力的驱动力产生设备；用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构；用于调整车辆的转向角的转向机构；以及用于产生车辆的制动力的制动设备等。

车身系统控制单元12020根据各种程序来控制安装在车体上的各种设备的操作。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、电动车窗装置，或者用作诸如前灯、后灯、刹车灯、信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，车身系统控制单元12020能够接收从代替钥匙的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号，并且控制车辆门锁装置、电动车窗装置、和灯等。

车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，摄像单元12031连接到车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使摄像单元12031拍摄车辆外部的图像，并且接收所拍摄的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以对行人、车辆、障碍物、标志、或路面上的文字等执行物体检测处理或距离检测处理。

摄像单元12031是用于接收光并且输出与所接收的光量对应的电气信号的光学传感器。摄像单元12031能够将该电气信号作为图像输出，或者能够将该电气信号作为距离测量信息输出。此外，由摄像单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等非可见光。

车内信息检测单元12040检测与车辆内部相关的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接。例如，驾驶员状态检测单元12041包括用于拍摄驾驶员的图像的相机，并且基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或专注程度，或者可以判断驾驶员是否在打瞌睡。

基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车外和车内的信息，微型计算机12051能够计算驱动力产生设备、转向机构、或制动设备的控制目标值，并且能够向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051能够执行用于实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：advanced driver assistance system)功能的协同控制，所述高级驾驶员辅助系统功能包括：车辆的碰撞规避或撞击缓冲、基于车间距离的跟随行驶、车速保持行驶、车辆碰撞警告、或车辆偏离车道警告等。

此外，通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的与车辆周围环境有关的信息来控制驱动力产生设备、转向机构、或制动设备等，微型计算机12051能够执行用于实现不依赖驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。

此外，基于由车外信息检测单元12030获取的车外信息，微型计算机12051能够向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051能够根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或对面来车的位置来控制前灯，并且能够执行例如将远光灯切换到近光灯等用于防眩光的协同控制。

声音图像输出单元12052将声音或图像中的至少一者的输出信号发送到输出设备，该输出设备能够在视觉上或在听觉上向车上的乘客或车辆外部通知信息。作为输出设备，图24给出了音频扬声器12061、显示单元12062和仪器面板12063的示例。例如，显示单元12062可以包括板载显示器(on-board display)或平视显示器(head-up display)中的至少一者。

图25是示出摄像单元12031的安装位置的示例的图。

在图25中，摄像单元12031具有摄像单元12101、12102、12103、12104和12105。

例如，摄像单元12101、12102、12103、12104和12105被设置在车辆12100中的如下位置：例如，前鼻、后视镜、后保险杠、后门以及车内的挡风玻璃上部。设置于前鼻处的摄像单元12101和设置于车内的挡风玻璃上部处的摄像单元12105主要获取车辆12100的前方图像。设置于后视镜处的摄像单元12102和12103主要获取车辆12100两侧的图像。设置于后保险杠或后门处的摄像单元12104主要获取车辆12100的后方图像。设置于车内的挡风玻璃上部处的摄像单元12105主要用于检测前车、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志、或车道等。

应当注意，图25示出了摄像单元12101～12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置于前鼻处的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113分别表示设置于后视镜处的摄像单元12102和12103的摄像范围，并且摄像范围12114表示设置于后保险杠或后门处的摄像单元12104的摄像范围。例如，将由摄像单元12101～12104拍摄的图像数据叠加，从而获得了从上方看到的车辆12100的俯瞰图像。

摄像单元12101～12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像单元12101～12104中的至少一者可以是包括多个摄像器件的立体相机，或者可以是具有相位差检测用像素的摄像器件。

例如，通过基于从摄像单元12101～12104获得的距离信息来获得距摄像范围12111～12114内的各个三维物体的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，微型计算机12051能够将如下三维物体提取为前车：所述三维物体在与车辆12100几乎相同的方向上以预定速度(例如，大于或等于0km/h)行驶，特别地，所述三维物体在行驶道路上最靠近车辆12100。此外，微型计算机12051能够预先设定本车与前车之间要保持的车间距离，并且能够执行自动制动控制(包括跟随停止控制)和自动加速控制(包括跟随起动控制)等。因此，可以执行用于实现不依赖驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。

例如，基于从摄像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051能够将与三维物体相关的三维物体数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、和诸如电线杆等其他三维物体并且提取与三维物体相关的三维物体数据，并且能够使用这些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的驾驶员在视觉上可以识别的障碍物和在视觉上难以识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断用于表示与各个障碍物发生碰撞的风险的碰撞风险，并且当碰撞风险大于或等于设定值且存在碰撞可能性时，微型计算机12051能够通过音频扬声器12061或显示单元12062提醒驾驶员，或者通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或避让转向，来提供用于避免碰撞的驾驶辅助。

摄像单元12101～12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判定摄像单元12101～12104的所拍摄图像中是否存在行人来识别该行人。例如，通过以下过程来执行这种行人的识别：提取作为红外相机的摄像单元12101～12104的所拍摄图像中的特征点；以及通过对表示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判定该物体是否是行人。当微型计算机12051判定摄像单元12101～12104的所拍摄图像中存在行人并识别出该行人时，声音图像输出单元12052控制显示单元12062，使其叠加地显示出用于强调所识别出的行人的矩形轮廓线。此外，声音图像输出单元12052可以控制显示单元12062，使其在所期望的位置处显示出用于表示行人的图标等。

应当注意，本说明书中所描述的效果仅是示例性的而并不限于此，并且可以存在其他效果。

应当注意，本技术的实施例不限于上述实施例，并且可以在不脱离本技术的主旨的范围内进行各种变形。

应当注意，本技术能够具有以下构造。

(1)一种摄像器件，包括：

采样保持单元，所述采样保持单元执行像素信号的采样和保持；

模数(AD)转换单元，所述AD转换单元执行所述像素信号的AD转换；和

设定单元，所述设定单元将所述采样保持单元中含有的运算放大器的跨导设定为使kTC噪声变得最小的跨导。

(2)根据(1)所述的摄像器件，其中，

所述设定单元设定多个跨导，每次设定时都通过使用来自所述AD转换单元的像素信号来计算出kTC噪声，并且将当计算值成为最小值时的跨导设定为所述运算放大器的跨导。

(3)根据(1)或(2)所述的摄像器件，还包括：

kTC消除单元，所述kTC消除单元通过累积与由于kTC噪声导致的所述采样保持单元的输出电压变化相对应的电荷，且将所述电荷反馈到所述采样保持单元，来降低kTC噪声。

(4)一种摄像器件，包括：

kTC消除单元，所述kTC消除单元降低所述采样保持单元中的kTC噪声；

设定单元，所述设定单元将所述kTC消除单元中含有的电容器的电容值设定为使kTC噪声变得最小的电容值。

(5)根据(4)所述的摄像器件，其中，

所述设定单元设定多个电容值，每次设定时都通过使用来自所述AD转换单元的像素信号来计算出kTC噪声，并且将当计算值成为最小值时的电容值设定为所述kTC消除单元中含有的所述电容器的电容值。

(6)根据(4)或(5)所述的摄像器件，其中，

所述kTC消除单元包括如下的电容器：其累积与由于kTC噪声导致的所述采样保持单元的输出电压变化相对应的电荷，并且，

所述设定单元设定该电容器的电容值。

(7)根据(4)至(6)中任一项所述的摄像器件，其中，

所述kTC消除单元包括如下的电容器：其累积与由于kTC噪声导致的所述采样保持单元的输出电压变化相对应的电荷，且将所述电荷反馈给所述采样保持单元，并且

所述设定单元设定该电容器的电容值。

(8)根据(4)至(7)中任一项所述的摄像器件，其中，

所述kTC消除单元包括如下的电容器：其累积与由于kTC噪声导致的所述采样保持单元的输出电压变化相对应的电荷，

设有开关，所述开关接通或断开所述采样保持单元与该电容器之间的连接，并且，

所述设定单元设定所述开关的连接时间。

(9)一种电子设备，包括：

摄像器件；以及

信号处理单元，所述信号处理单元对从所述摄像器件输出的信号进行处理，

其中，所述摄像器件包括：

(10)一种电子设备，包括：

摄像器件；以及

其中，所述摄像器件包括：

附图标记列表

10 摄像装置

11 透镜系统

12 摄像器件

13 DSP电路(数字信号处理器电路)

14 帧存储器

15 显示单元

16 记录单元

17 操作系统

18 电源系统

19 总线

20 CPU(中央处理单元)

50 像素

51 像素阵列单元

52 行选择单元

53 读取单元

54 控制线

55 垂直信号线

72 传输晶体管

74 复位晶体管

75 放大晶体管

76 选择晶体管

111 S/H单元(采样保持单元)

113 转换传输单元

131 运算放大器

201 信号处理单元

202 附件单元

221 可变电流源

231 可变电流源

301 电容值控制器

401 反馈系数控制器

501 连接时间控制器

502 开关

Claims

1.一种摄像器件，包括：

设定单元，所述设定单元将所述采样保持单元中含有的运算放大器的跨导设定为使kTC噪声变得最小的跨导，

其中，所述设定单元设定多个跨导，每次设定时都通过使用来自所述AD转换单元的像素信号来计算出kTC噪声，并且将当计算值成为最小值时的跨导设定为所述运算放大器的跨导。

2.根据权利要求1所述的摄像器件，还包括：

3.一种摄像器件，包括：

设定单元，所述设定单元将所述kTC消除单元中含有的电容器的电容值设定为使kTC噪声变得最小的电容值，

其中，所述设定单元设定多个电容值，每次设定时都通过使用来自所述AD转换单元的像素信号来计算出kTC噪声，并且将当计算值成为最小值时的电容值设定为所述kTC消除单元中含有的所述电容器的电容值。

4.根据权利要求3所述的摄像器件，其中，

所述设定单元设定该电容器的电容值。

5.根据权利要求3所述的摄像器件，其中，

所述设定单元设定该电容器的电容值。

6.根据权利要求3所述的摄像器件，其中，

所述设定单元设定所述开关的连接时间。

7.一种电子设备，包括：

根据权利要求1或2所述的摄像器件；以及

信号处理单元，所述信号处理单元对从所述摄像器件输出的信号进行处理。

8.一种电子设备，包括：

根据权利要求3至6中任一项所述的摄像器件；以及