TW202040994A - 固態攝像元件及攝像裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明於設置有比較參考信號與像素信號之比較器之固態攝像元件中，使圖像資料之畫質提高。 分壓電路供給所輸入之輸入電壓與特定之參考電壓之分壓。輸入側差動電晶體輸出與輸入至閘極之分壓與特定之源極電壓之間之閘極-源極間電壓相應之汲極電流。輸出側差動電晶體輸出與汲極電流相應之電壓作為輸入電壓與參考電壓之比較結果。控制電晶體於輸入電壓為特定範圍外之值之情形時使閘極-源極間電壓降低。

Description

固態攝像元件及攝像裝置
本技術係關於一種固態攝像元件及攝像裝置。詳細而言係關於一種設置有單斜型ADC之固態攝像元件及攝像裝置。
先前以來，因其構成簡單，故藉由比較器及計數器將類比信號轉換為數位信號之單斜型ADC(Analog to Digital Converter：數位類比轉換器)使用於固態攝像元件等。例如，提案有一種將包含一對差動電晶體之差動放大電路、與將參考信號及像素信號之分壓供給至一對差動電晶體之一者之分壓電路配置於比較器內之ADC(例如，參照專利文獻1)。 [先前專利技術] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2018-148541號公報
[發明所欲解決之問題]
於上述先前技術，藉由追加分壓電路，而使動作所需之電源電壓降低，謀求消耗電力之減少。然而，於像素信號之重設位準與信號位準之差非常大之情形時，有差動電晶體之閘極-源極間電壓增大，且因該增大導致差動電晶體之寄生電容變大之虞。存在因該寄生電容之增大，導致於參考信號與像素信號之比較結果之反轉時序產生誤差，且因該誤差導致圖像資料之畫質降低之問題。
本技術係鑒於此種狀況而產生者，其目的在於，於設置有比較參考信號與像素信號之比較器之固態攝像元件中，使圖像資料之畫質提高。 [解決問題之技術手段]
本技術係為了消除上述問題點而完成者，其第1態樣係一種固態攝像元件，其具備：分壓電路，其供給所輸入之輸入電壓與特定之參考電壓之分壓；輸入側差動電晶體，其輸出與輸入至閘極之上述分壓與特定之源極電壓之間之閘極-源極間電壓相應之汲極電流；輸出側差動電晶體，其輸出與上述汲極電流相應之電壓作為上述輸入電壓與上述參考電壓之比較結果；及控制電晶體，其於上述輸入電壓為特定範圍外之值之情形時使上述閘極-源極間電壓降低。藉此，帶來差動電晶體之閘極-源極間電壓降低之作用。
又，於該第1態樣中，亦可為，進而具備：尾電流源，其共通地連接於上述輸入側差動電晶體之源極與上述輸出側差動電晶體之源極；輸入側電流鏡電晶體，其自身之汲極及閘極連接於上述輸入側差動電晶體之汲極；及輸出側電流鏡電晶體，其自身之汲極連接於上述輸出側差動電晶體之汲極，且自身之閘極連接於上述輸入側電流鏡電晶體之閘極；且上述控制電晶體之閘極連接於上述分壓電路之輸出節點，源極連接於上述輸入側差動電晶體及上述輸入側電流鏡電晶體之連接點。藉此，帶來於配置二極體連接之電晶體之比較器中，差動電晶體之閘極-源極間電壓降低之作用。
又，於該第1態樣中，亦可為，進而具備：尾電流源，其共通地連接於上述輸入側差動電晶體之源極與上述輸出側差動電晶體之源極；輸入側電阻，其一端連接於上述輸入側差動電晶體之汲極；及輸出側電阻，其一端連接於上述輸出側差動電晶體之汲極；且上述控制電晶體之閘極連接於上述分壓電路之輸出節點，源極連接於上述輸入側差動電晶體及上述輸入側電阻之連接點。藉此，帶來於電晶體僅為N型或P型之比較器中，差動電晶體之閘極-源極間電壓降低之作用。
又，於該第1態樣中，亦可進而具備：輸入側電流鏡電晶體，其上述輸入側差動電晶體及上述輸入側電阻之連接點連接於閘極，上述輸入側電阻之另一端連接於汲極；及輸出側電流鏡電晶體，其自身之汲極連接於上述輸出側電阻之另一端，且自身之閘極連接於上述輸入側電流鏡電晶體之閘極。藉此，帶來削減消耗電力之作用。
又，於該第1態樣中，亦可為，上述輸入側差動電晶體、上述輸出側差動電晶體及上述控制電晶體為P型電晶體，且上述控制電晶體於上述輸入電壓低於特定值之情形時使上述輸入側差動電晶體之汲極電壓降低。藉此，帶來於輸入低於重設位準之信號位準之情形時差動電晶體之閘極-源極間電壓降低之作用。
又，於該第1態樣中，亦可為，上述輸入側差動電晶體、上述輸出側差動電晶體及上述控制電晶體為N型電晶體，且上述控制電晶體於上述輸入電壓高於特定值之情形時提高上述輸入側差動電晶體之汲極電壓。藉此，帶來於輸入高於重設位準之信號位準之情形時差動電晶體之閘極-源極間電壓降低之作用。
又，於該第1態樣中，上述分壓電路亦可根據控制信號變更上述輸入電壓與上述參考電壓之分壓比。藉此，帶來於分壓比可變之比較器中，差動電晶體之閘極-源極間電壓降低之作用。
又，本技術之第2態樣係一種攝像裝置，其具備：分壓電路，其供給所輸入之輸入電壓與特定之參考電壓之分壓；輸入側差動電晶體，其將與輸入至閘極之上述分壓與特定之源極電壓之間之閘極-源極間電壓相應之汲極電流輸出；輸出側差動電晶體，其輸出與上述汲極電流相應之電壓作為上述輸入電壓與上述參考電壓之比較結果；控制電晶體，其於上述輸入電壓為特定範圍外之值之情形時使上述閘極-源極間電壓降低；及計數器，其基於上述比較結果而計數計數值。藉此，帶來差動電晶體之閘極-源極間電壓降低，且圖像資料之畫質提高之作用。
以下，對用於實施本技術之形態(以下，稱為實施形態)進行說明。說明藉由以下順序進行。 1.第1實施形態(使差動電晶體之閘極-源極間電壓降低之例) 2.第2實施形態(使連接電阻之差動電晶體之閘極-源極間電壓降低之例) 3.第3實施形態(使差動電晶體之閘極-源極間電壓降低，於與電流鏡電路之間插入電阻之例) 4.第4實施形態(使N型差動電晶體之閘極-源極間電壓降低之例) 5.對內視鏡手術系統之應用例 6.對移動體之應用例
＜1.第1實施形態＞ [攝像裝置之構成例] 圖1係顯示本技術之第1實施形態之攝像裝置100之一構成例之方塊圖。該攝像裝置100係用於拍攝圖像資料之裝置，且具備光學部110、固態攝像元件200及DSP（Digital Signal Processing：數位信號處理）電路120。進而攝像裝置100具備顯示部130、操作部140、匯流排150、訊框記憶體160、記憶部170及電源部180。作為攝像裝置100，例如除數位靜態相機等數位相機以外，設想具有攝像功能之智慧型手機或個人電腦、車載相機等。
光學部110係將來自被攝體之光聚光並導入固態攝像元件200者。固態攝像元件200係與垂直同步信號VSYNC同步，並藉由光電轉換而產生圖像資料者。此處，垂直同步信號VSYNC係顯示攝像之時序之特定頻率之週期信號。固態攝像元件200將產生之圖像資料經由信號線209供給至DSP電路120。
DSP電路120係對來自固態攝像元件200之圖像資料執行特定之圖像處理者。該DSP電路120將處理後之圖像資料經由匯流排150輸出至訊框記憶體160等。
顯示部130係顯示圖像資料者。作為顯示部130，例如設想液晶面板或有機EL(Electro Luminescence：致電發光)面板。操作部140係根據使用者之操作產生操作信號者。
匯流排150係用於光學部110、固態攝像元件200、DSP電路120、顯示部130、操作部140、訊框記憶體160、記憶部170及電源部180彼此交換資料之共通之路徑。
訊框記憶體160係保持圖像資料者。記憶部170係記憶圖像資料等各種資料者。電源部180係對固態攝像元件200、DSP電路120或顯示部130等供給電源者。
[固態攝像元件之構成例] 圖2係顯示本技術之第1實施形態之固態攝像元件200之積層構造之一例之圖。該固態攝像元件200具備電路晶片202、與積層於其電路晶片202之受光晶片201。該等晶片經由通道等連接部而電性連接。另，除通道以外，亦可藉由Cu-Cu接合或凸塊而連接。
圖3係顯示本技術之第1實施形態之固態攝像元件200之一構成例之方塊圖。該固態攝像元件200具備列選擇部211、DAC(Digital to Analog Converter：類比數位轉換器)212、及像素陣列部213。又，固態攝像元件200進而具備時序控制部214、恆定電流源部230、類比數位轉換部300、水平傳送掃描部215及信號處理部216。
例如，像素陣列部213配置於受光晶片201，除此以外之電路(列選擇部211等)配置於電路晶片202。另，配置於受光晶片201及電路晶片202之各者之電路不限定於該構成。例如，亦可配置於受光晶片201直至類比數位轉換部300內之比較器為止，且將其後段配置於電路晶片202。
複數個像素220二維格子狀排列於像素陣列部213。以下，將排列於水平方向之像素220之集合稱為「列」，將排列於垂直於列之方向之像素220之集合稱為「行」。將該等行數設為N(N為整數)。又，於像素陣列部213，於每行配線垂直信號線229n (n為1至N之整數)。
像素220係藉由光電轉換產生類比之像素信號，並經由對應之垂直信號線229n 供給至類比數位轉換部300者。
列選擇部211係依序選擇並驅動列，使像素信號輸出者。DAC212係產生特定之參考信號並供給至類比數位轉換部300者。作為參考信號，例如產生鋸齒狀之燈信號。
時序控制部214係與垂直同步信號VSYNC同步並控制列選擇部211、類比數位轉換部300及水平傳送掃描部215之各者之動作時序者。
於恆定電流源部230，於每行配置恆定電流源。各者之恆定電流源連接於對應之行之垂直信號線。
類比數位轉換部300係於每行，將該行之像素信號轉換為數位信號者。該類比數位轉換部300將每行之數位信號輸出至信號處理部216。
水平傳送掃描部215係控制類比數位轉換部300並使列內之像素信號依序輸出者。
信號處理部216係對數位信號進行暗電流修正或去馬賽克處理等特定之信號處理者。該信號處理部216將包含處理後之信號之圖像資料經由信號線209供給至DSP電路120。
[像素之構成例] 圖4係顯示本技術之第1實施形態之像素220之一構成例之電路圖。該像素220具備光電轉換元件221、傳送電晶體222、重設電晶體223、浮動擴散層224、放大電晶體225及選擇電晶體226。
又，於恆定電流源部230，於每行設置恆定電流源231。恆定電流源231係將特定之電流供給至對應之垂直信號線229n 者。
光電轉換元件221係對入射光進行光電轉換並產生電荷者。傳送電晶體222係根據來自列選擇部211之驅動信號TRG，自光電轉換元件221向浮動擴散層224傳送電荷者。
重設電晶體223係根據來自列選擇部211之驅動信號RST，自浮動擴散層224取出電荷並初始化者。
浮動擴散層224係蓄積電荷，並產生與電荷量相應之電壓者。放大電晶體225係放大浮動擴散層224之電壓者。
選擇電晶體226係根據來自列選擇部211之驅動信號SEL，輸出放大之電壓之信號作為像素信號者。像素信號經由對應之垂直信號線229n 向類比數位轉換部300供給。
[類比數位轉換部之構成例] 圖5係顯示本技術之第1實施形態之類比數位轉換部300之一構成例之電路圖。於該類比數位轉換部300，配置複數個比較器330、複數個計數器310、及複數個閂鎖320。該等比較器330、計數器310及閂鎖320設置於每行。
比較器330係比較參考信號RMP、與來自對應之行之像素信號Vin者。該比較器330將比較結果Vout供給至對應之計數器310。
計數器310係根據時序控制部214之控制，跨及直至比較結果Vout反轉為止之期間計算計數值者。該計數器310使顯示計數值之數位信號輸出並保持於對應之閂鎖320。
閂鎖320係保持對應之行之數位信號者。該閂鎖320根據水平傳送掃描部215之控制將數位信號輸出至信號處理部216。
藉由上述比較器330及計數器310，將類比之像素信號轉換為數位信號。即，比較器330及計數器310作為ADC發揮功能。如此包含比較器及計數器之簡單之構成之ADC稱為單斜型ADC。
又，類比數位轉換部300除AD轉換以外，於每行進行求得重設位準與信號位準之差量之CDS(Correlated Double Sampling：相關雙重取樣)處理。此處，重設位準係像素220初始化時之像素信號之位準，信號位準係曝光結束時之像素信號之位準。例如於重設位準轉換時計數器310進行朝下計數及朝上計數之一者，於信號位準轉換時，計數器310進行朝下計數及朝上計數之另一者，藉此實現CDS處理。另，亦可於其後段追加進行CDS處理之電路，作為計數器310僅進行朝上計數、或朝下計數之構成。
[比較器之構成例] 圖6係顯示本技術之第1實施形態之比較器330之一構成例之電路圖。該比較器330具備尾電流源331、差動電晶體332及333、自動歸零開關334及335、及控制電晶體336。又，比較器330進而具備電流鏡電晶體337及338、電容器339、及分壓電路340。作為差動電晶體332、差動電晶體333及控制電晶體336，例如使用pMOS(p-type MOS：p型MOS)電晶體。又，作為電流鏡電晶體337及338，例如使用nMOS(n-type MOS：n型MOS)電晶體。
分壓電路340係將參考信號RMP與像素信號Vin分壓，並供給該分壓者。該分壓電路340具備電容器341及342。
電容器341插入傳送像素信號Vin之垂直信號線229n 、與差動電晶體332之閘極之間，成為對像素信號Vin之輸入電容。另一方面，電容器342插入供給參考信號RMP之DAC212與差動電晶體332之閘極之間，成為對參考信號RMP之輸入電容。
藉由基於該等電容器341及342之各者之電容決定之分壓比，而分壓像素信號Vin之電壓、與參考信號RMP之參考電壓。像素信號Vin與參考信號RMP之分壓作為閘極電壓V1，供給至差動電晶體332及控制電晶體336之閘極。
差動電晶體332及333之源極經由尾電流源331連接於電源電壓VDD之端子。又，差動電晶體332之汲極連接於控制電晶體336之源極與電流鏡電晶體337之汲極。另一方面，差動電晶體333之汲極連接於電流鏡電晶體338之汲極。又，差動電晶體333之汲極之電壓作為比較器330之比較結果Vout而向計數器310輸出。
另，差動電晶體332為專利請求範圍所記載之輸入側差動電晶體之一例。差動電晶體333為專利請求範圍所記載之輸出側差動電晶體之一例。
電流鏡電晶體337之閘極及汲極短路。又，電流鏡電晶體337之源極連接於特定之基準電位(接地電位等)之端子。另一方面，電流鏡電晶體338之閘極連接於電流鏡電晶體337之閘極，源極連接於基準電位之端子。又，控制電晶體336之汲極連接於基準電位之端子。
另，電流鏡電晶體337為專利請求範圍所記載之輸入側電流鏡電晶體之一例。電流鏡電晶體338為專利請求範圍所記載之輸出側電流鏡電晶體之一例。
自動歸零開關334係根據來自時序控制部214之控制信號AZSW使差動電晶體332之閘極與汲極之間短路者。自動歸零開關335係根據來自時序控制部214之控制信號AZSW使差動電晶體333之閘極與汲極之間短路者。電容器339插入差動電晶體333之閘極與基準電位之端子之間，並對差動電晶體333之閘極，施加特定之電壓VSH。
例如，時序控制部214於重設位準之轉換期間與信號位準之轉換期間之各者之前之時序中，將自動歸零開關334控制為關閉狀態，進行自動歸零動作。
藉由上述之構成，電流鏡電晶體337及338構成電流鏡電路。又，包含該電流鏡電路、尾電流源331、差動電晶體332及333之電路構成差動放大電路。
於差動放大電路中，差動電晶體332供給與閘極電壓V1、與源極電壓Vtail之間之閘極-源極間電壓相應之汲極電流。又，自差動電晶體333之汲極將與該汲極電流相應之電壓輸出為參考信號RMP與像素信號Vin之比較結果Vout。
又，控制電晶體336之導通電阻係設為小於二極體連接之電流鏡電晶體337之導通電阻者。因此，若控制電晶體336轉變為導通狀態，則差動電晶體332之汲極電壓V2降低。根據該汲極電壓V2之降低，差動電晶體332之源極電壓Vtail亦降低。由於該源極電壓Vtail之降低，而使差動電晶體332之閘極-源極間電壓降低。
此處，為了對設置控制電晶體336之效果進行說明，而設想無控制電晶體336之構成作為比較例。
圖7係用於說明比較例之尾影之產生原因之圖。於像素220蓄積電子作為電荷之情形時，入射光之照度越高，則像素信號Vin之信號位準越成為相對於重設位準較低之值。換言之，照度越高，則自重設位準變化為信號位準時之振幅越大。
某行之像素信號Vin1之振幅非常大，其他行之像素信號Vin2之振幅較小。將該振幅較大之行設為侵佔行，將較小之行設為受侵行。
又，參考信號RMP跨及AD轉換期間而慢慢變大。該參考信號RMP最小時(即，AD轉換開始時)之閘極電壓V1係振幅越大則越低，其閘極電壓V1越低則差動電晶體332之閘極-源極間電壓越大。即，振幅越大，則差動電晶體332之閘極-源極間電壓越大。
若振幅非常大，則藉由差動電晶體332之閘極-源極間電壓之增大，而使尾電流源331之尾電流之大部分流向差動電晶體332側。若如此，則為差動對，且差動電晶體332幾乎如源極跟隨器般動作。換言之，若於該狀態下閘極電壓V1變化，則汲極電壓V2幾乎無變化，另一方面，源極電壓Vtail與閘極電壓V1大致連動。因源極電壓Vtail與閘極電壓V1大致連動，故不會引起差動電晶體332之閘極-源極間之寄生電容之充放電。因此，可認為自DAC212觀察之差動電晶體332之實效之電容為差動電晶體332之閘極-汲極間之寄生電容。
圖8係顯示本技術之第1實施形態之MOS電晶體之特性之一例之圖表。該圖之縱軸係電容，橫軸係閘極-源極間電壓Vgs 。又，該圖之實線顯示MOS電晶體之閘極-汲極間之寄生電容Cgd 之特性，一點鏈線顯示MOS電晶體之閘極-源極間之寄生電容Cgs 之特性。
若閘極-源極間電壓Vgs 超過MOS電晶體之閾值電壓VTH ，則MOS電晶體轉變為稱為飽和狀態之狀態，且寄生電容Cgs 增大。隨著閾值電壓VTH 之增大，寄生電容Cgs 飽和。且，若閘極-源極間電壓Vgs 超過汲極電壓VD 及閾值電壓VTH 之和，則MOS電晶體轉變為稱為3極間狀態之狀態。於轉變為該3極間狀態時，寄生電容Cgs 減少，另一方面，寄生電容Cgd 增大。
如上所述，差動電晶體332之實效之電容為差動電晶體332之閘極-汲極間之寄生電容Cgd 。因此，若侵佔行之振幅非常大，且差動電晶體332轉變為3極間狀態，則自DAC212觀察之差動電晶體332之實效之電容(寄生電容Cgd )增大。
圖9係顯示比較例之參考信號RMP之變動之一例之時序圖。參考信號RMP跨及時序T0至T1之重設位準之轉換期間，自初始值慢慢增大。又，跨及時序T2至T3之信號位準之轉換期間，自初始值慢慢增大。
比較例中，若差動電晶體332轉變為3極間狀態，且自DAC212觀察之電容(寄生電容Cgd )增大，則DAC212之負荷之時常數增大。藉此，參考信號RMP之上升速度如該圖之一點鏈線般變慢，直至各行之信號位準之比較結果Vout反轉為止之時間變遲。信號位準之反轉時序變遲，另一方面重設位準之反轉時序無變化，故CDS處理後之數位信號產生誤差，且圖像資料之畫質降低。
侵佔行所產生之寄生電容之增大所致之反轉時序之延遲不僅產生於侵佔行，亦產生於受侵行。因此例如於比較例中，於照度較高時，產生泛白之尾影。為了抑制寄生電容之增大，雖只要縮小像素信號之振幅即可，但因動態範圍降低，故並非較佳。
此處，於像素信號Vin之振幅約為Ac-1 ･|Vthp |伏特 (V)時，發生轉變為3極間狀態之情況。惟嚴格而言，因汲極電壓V2上升，故較之略小。
上述Vthp 係P型差動電晶體332之閾值電壓。又，Ac係垂直信號線229n 面向閘極電壓V1之節點之傳遞增益(所謂自動歸零增益)。例如，於自動歸零增益為0分貝(dB)之情形時，且對像素信號Vin之輸入電容與對參考信號RMP之輸入電容大致一致之情形時，傳遞增益Ac為大約0.5。實際上藉由其他寄生電容而稍微衰減，因而認為於上述設定之情形時傳遞增益Ac縮小至0.4左右。
若直觀敘述，則使差動電晶體332轉移至3極管狀態時，只要對閘極電壓V1之節點，輸入約|Vthp |伏特(V)之信號即可。然而，若考慮分壓電路340之電容分壓，則需輸入補充該衰減之Ac-1 ･|Vthp |伏特(V)。
因此，於像素信號Vin之振幅超過Ac-1 ･|Vthp |伏特(V)之情形時，產生尾影。
因此，提案為了抑制該尾影之產生，而追加控制電晶體336之情況。要點在於，於決定比較器330之特性之自動歸零狀態下不進行動作且不賦予影響，以僅於像素信號Vin之振幅較大時使汲極電壓V2降低之方式進行動作，且較難進入3極管狀態。
於未設計控制電晶體336之比較例中，差動電晶體332之汲極-閘極間電壓Vdg 藉由以下之式表示。
Figure 02_image001
於上述式中，Vgsn 係輸入信號位準時之N型電流鏡電晶體337之閘極－源極間電壓。Vgs0 係自動歸零時之電流鏡電晶體337之閘極-源極間電壓。ΔVVSL 為像素信號Vin之振幅。VODn0 係電流鏡電晶體337之過度驅動電壓(換言之，為夾斷電壓)。
又，於式1中，於像素信號Vin之振幅非常大之情形時，設想於差動電晶體332，流通有自動歸零時之約2倍電流。因此，於以下之式成立之情形時，差動電晶體332轉變為3極管狀態，帶來電容變化。
Figure 02_image003
若式2變形，則獲得以下之式。
Figure 02_image005
對此，考慮追加控制電晶體336之情形。若像素信號Vin之振幅較大，且此時控制電晶體336之負荷電阻(導通電阻)足夠小於電流鏡電晶體337之導通電阻，則以下之式成立。
Figure 02_image007
於上述式中，Vsg3 為控制電晶體336之源極-閘極間電壓。VODp3 為控制電晶體336之過度驅動電壓。Vthp3 為控制電晶體336之閾值電壓。
根據式4，差動電晶體332未進入3極管狀態，而維持飽和狀態，故而只要滿足以下之式即可。
Figure 02_image009
若式5變形，則獲得以下之式。
Figure 02_image011
其中，因P型差動電晶體332之反向偏壓效果，導致Δ|Vthp |多次大於零，當然，過度驅動電壓VODp3 亦大於零。因此，無法完全防止進入3極管狀態。然而，即使如此，藉由使該等參數之兩者盡可能接近零，仍可於稍微進入3極管狀態之處停止。
具體而言，針對控制電晶體336，選定Δ|Vthp |盡可能小之元件或電晶體尺寸。或，藉由盡可能提高縱橫比等，而盡可能縮小過度驅動電壓VODp3 等。作為注意點，若追加該控制電晶體336，則該閘極電容使比較器330之自動歸零增益Ac降低，並使像素信號之電壓換算雜訊增大。因此，控制電晶體336之閘極面積與差動電晶體332相比應保留為足夠小之面積。同時，例如藉由使閘極寬度相等，而應以共有差動電晶體332與汲極及源極之方式佈局，並遏制寄生電容之增加為最小限度。
另，可期待因比較結果Vout反轉時之附近即自動歸零點之附近，控制電晶體336成斷開狀態，故幾乎無控制電晶體336所致之不良影響。又，因Δ|Vthp |為相同之pMOS電晶體間之閾值電壓之差，故對於nMOS電晶體與pMOS電晶體之不平衡等之轉折條件，亦可期待為某種程度之魯棒性。
圖10係顯示本技術之第1實施形態與比較例之振幅與節點電壓之關係之一例之圖表。同圖之a係顯示無控制電晶體336之比較例之振幅與節點電壓之關係之一例之圖表。同圖之b係顯示有控制電晶體336之第1實施形態之振幅與節點電壓之關係之一例之圖表。又，同圖之橫軸顯示像素信號Vin之振幅ΔVVSL 。振幅ΔVVSL 係像素信號Vin之重設位準Vinp、與信號位準Vind之差量。同圖之縱軸顯示節點電壓。實線顯示源極電壓Vtail之特性，且一點鏈線顯示汲極電壓V2之特性。
如同圖之a所例示，比較例中，隨著振幅ΔVVSL 之增大，源極電壓Vtail降低至接近於汲極電壓V2之特定值。另一方面，汲極電壓V2為特定。且，若振幅ΔVVSL 大於源極電壓Vtail成為特定值時之值，則差動電晶體332轉變為3極管狀態，致使寄生電容增大。
對此，於追加控制電晶體336之情形時，如同圖之b所例示，於源極電壓Vtail成為接近於汲極電壓V2之值時，控制電晶體336轉變為導通狀態。且，汲極電流流通於其控制電晶體336側，藉此振幅ΔVVSL 越為增大，則源極電壓Vtail及汲極電壓V2越為降低。因該源極電壓Vtail降低，差動電晶體332之閘極-源極間電壓降低，故差動電晶體332可維持飽和狀態。藉此，可抑制寄生電容增大所致之尾影。
總之，分壓電路供給所輸入之像素信號Vin之電壓與特定之參考信號RMP之電壓之分壓作為閘極電壓V1。差動電晶體332輸出和輸入至閘極之閘極電壓V1與特定之源極電壓Vtail之間之閘極-源極間電壓相應之汲極電流。又，差動電晶體333自汲極輸出與該汲極電流相應之電壓，作為像素信號與參考信號之比較結果Vout。
又，控制電晶體336於振幅ΔVVSL 大於源極電壓Vtail接近汲極電壓V2時之值之情形(換言之，像素信號之信號位準低於特定值之情形)時，使汲極電壓V2降低。藉此，差動電晶體332之閘極-源極間電壓降低，可抑制該電晶體之寄生電容增大。
另，雖使用pMOS電晶體作為控制電晶體336，但亦可如稍後所述般使用nMOS電晶體。於該情形時，於像素信號Vin之信號位準高於特定值之情形時，控制電晶體336提高汲極電壓V2，使差動電晶體332之閘極-源極間電壓降低。
若匯總控制電晶體336為nMOS電晶體之情形、與pMOS電晶體之情形，則於像素信號Vin為特定範圍外之情形時，控制電晶體336使差動電晶體332之閘極-源極間電壓降低。
如此，根據本技術之第1實施形態，因於像素信號Vin為特定範圍外之情形時差動電晶體336使差動電晶體332之閘極-源極間電壓降低，故可抑制差動電晶體332之寄生電容增大。藉此，可防止寄生電容增大所引起之尾影，使圖像資料之畫質提高。
＜2.第2實施形態＞ 於上述第1實施形態中，於比較器330內除P型差動電晶體332等以外，並設置有N型電流鏡電晶體337等。然而，於如此般pMOS電晶體與nMOS電晶體混雜之構成中，與配置僅任一者之情形比較，有製造成本增大之虞。該第2實施形態之比較器330配置有電阻以取代nMOS電晶體，此點與第1實施形態不同。
圖11係顯示本技術之第2實施形態之比較器330之一構成例之電路圖。該第2實施形態之比較器330配置有電阻351及352以取代電流鏡電晶體337及338，此點與第1實施形態不同。
電阻351將一端連接於差動電晶體332之汲極，電阻352將一端連接於差動電晶體333之汲極。電阻351及352之另一端連接於基準電位(接地電位等)之端子。另，電阻351為專利請求範圍所記載之輸入側電阻之一例，電阻352為專利請求範圍所記載之輸出側電阻之一例。
藉由削減N型電流鏡電晶體337及338，而僅為P型電晶體。因此，與pMOS電晶體與nMOS電晶體混雜之情形比較，可減少形成電晶體時之步驟數，並削減固態攝像元件200之製造成本。
如此，根據本技術之第2實施形態，因於差動電晶體332及333，連接電阻351及352，故可將比較器330內之電晶體僅設為pMOS電晶體。藉此，可減少形成電晶體時之步驟數，並削減製造成本。
＜3.第3實施形態＞ 於上述第1實施形態中，雖於差動電晶體332及333，直接連接有電流鏡電晶體337及338，但於該構成中，有無法充分減少消耗電力之情況。該第3實施形態之比較器330於藉由追加電阻而使可動作之最低限度之電源電壓降低並減少消耗電力之點，與第1實施形態不同。
圖12係顯示本技術之第3實施形態之比較器330之一構成例之電路圖。該第3實施形態之比較器330進而設置有電阻361及362之點，與第1實施形態不同。
電阻361之一端連接於差動電晶體332之汲極，另一端連接於電流鏡電晶體337之汲極。電阻362之一端連接於差動電晶體333之汲極，另一端連接於電流鏡電晶體338之汲極。另，電阻361為專利請求範圍所記載之輸入側電阻之一例，電阻362為專利請求範圍所記載之輸出側電阻之一例。
又，電流鏡電晶體337之閘極連接於電阻361及差動電晶體332之連接點。自動歸零開關334使差動電晶體332之閘極、與電阻361及電流鏡電晶體337之連接點短路。自動歸零開關335使差動電晶體333之閘極、與電阻362及電流鏡電晶體338之連接點短路。
又，控制電晶體336之源極連接於電阻361及電流鏡電晶體337之連接點。
於上述構成中，自動歸零開關334及335為關閉狀態時之電源電壓VDD1藉由以下之式表示。
Figure 02_image013
於上述式中，VdsT為藉由pMOS電晶體實現尾電流源331時之該電晶體之汲極-源極間電壓。VgsP為自動歸零動作時之P型差動電晶體332及333之閘極-源極間電壓。VgsN為N型電流鏡電晶體337及338之閘極-源極間電壓。VR為電阻361及362之各者之端子間電壓。
對此，於不設置電阻361及362之第1實施形態中，自動歸零開關334及335為關閉狀態時之電源電壓VDD1藉由以下之式表示。
Figure 02_image015
如式6及式7所例示，藉由設置電阻361及362，可使差動放大電路能夠正常動作之最低限度之電源電壓VDD1降低。藉此，可削減比較器330之消耗電力。
圖13係顯示本技術之第3實施形態之分壓電路340之一構成例之電路圖。該第3實施形態之分壓電路340具備電容器341至345、與開關346至349。
電容器341至345之一端共通地連接於差動電晶體332之閘極。電容器341之另一端連接於像素陣列部213，電容器345之另一端連接於DAC212。
開關346係根據時序控制部214之控制，開關電容器341之另一端、與電容器342之另一端之間之路徑者。開關347係根據時序控制部214之控制，開關電容器342之另一端、與電容器343之另一端之間之路徑者。開關348係根據時序控制部214之控制，開關電容器343之另一端、與電容器344之另一端之間之路徑者。開關349係根據時序控制部214之控制，開關電容器344之另一端、與電容器345之另一端之間之路徑者。
時序控制部214可控制開關346至349之各者，並變更垂直信號線側之輸入電容、與DAC212側之輸入電容之比例。藉此，可根據需要切換分壓比。
另，雖設置有電容器341至345之5個電容器，但電容器之個數不限定於5個。關於開關，亦同樣不限定於4個。又可於第2實施形態，應用第3實施形態之分壓電路340。
如此，根據本技術之第3實施形態，因於差動電晶體332及333與電流鏡電路之間插入電阻361及362，故可使所需最低限度之電源電壓VDD降低該等端子電壓之量。藉此，可削減比較器330之消耗電力。
＜4.第4實施形態＞ 於上述第1實施形態中，雖藉由設置有P型差動電晶體332及333之差動放大電路進行差動放大，但於該構成中，於像素信號之信號位準高於重設位準之情形時，無法進行差動放大。該第4實施形態之比較器330設置有N型差動電晶體之點，與第1實施形態不同。
圖14係顯示本技術之第4實施形態之比較器330之一構成例之電路圖。該第4實施形態之比較器330具備控制電晶體371、電流鏡電晶體372及373、自動歸零開關374及375、及差動電晶體376及377。又，該比較器330進而具備尾電流源378、電容器379及分壓電路340。
控制電晶體371使用nMOS電晶體作為差動電晶體376及差動電晶體377。又，使用pMOS電晶體作為電流鏡電晶體372及373。
控制電晶體371及電流鏡電晶體372並聯連接於電源電壓VDD之端子、與差動電晶體376之間。電流鏡電晶體372為二極體連接。電流鏡電晶體373及差動電晶體377串聯連接於電源電壓VDD之端子與尾電流源378之間。差動電晶體376及377之各者之源極共通地連接於尾電流源378。
又，控制電晶體371及差動電晶體376之閘極共通地連接於分壓電路340。電容器379插入差動電晶體377之閘極與基準電位之端子之間。
自動歸零開關374根據時序控制部214之控制，使差動電晶體376之閘極與汲極之間短路。另一方面，自動歸零開關375根據時序控制部214之控制，使差動電晶體377之閘極與汲極之間短路。
另，差動電晶體376為專利請求範圍所記載之輸入側差動電晶體之一例。差動電晶體377為專利請求範圍所記載之輸出側差動電晶體之一例。又，電流鏡電晶體372為專利請求範圍所記載之輸入側電流鏡電晶體之一例。電流鏡電晶體373為專利請求範圍所記載之輸出側電流鏡電晶體之一例。
於像素220蓄積正電荷之情形時，信號位準高於重設位準。於該情形時，於信號位準非常高(即，振幅較大)之情形時，差動電晶體376之閘極-源極間電壓變高。
又，於像素信號Vin之信號位準高於特定值之情形時，控制電晶體371使汲極電位V2提高，並使差動電晶體376之閘極-源極間電壓降低。藉此，可抑制差動電晶體376之寄生電容之增大。
另，亦可於第4實施形態之比較器330，應用第2實施形態或第3實施形態。
如此，根據本技術之第4實施形態，因N型控制電晶體371使差動電晶體376之閘極-源極間電壓降低，故即使於信號位準高於重設位準之情形時，亦可抑制寄生電容之增大。
＜5.對內視鏡手術系統之應用例＞ 本揭示之技術可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可應用於內視鏡手術系統。
圖15係顯示可應用本揭示之技術之內視鏡手術系統5000之概略構成之一例的圖。於圖15中，圖示有施術者(醫師)5067使用內視鏡手術系統5000，對病床5069上之患者5071進行手術之狀況。如圖所示，內視鏡手術系統5000由內視鏡5001、其他手術器械5017、支持內視鏡5001之支持臂裝置5027、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之台車5037構成。
於內視鏡手術中，將稱為套管針5025a～5025d之筒狀之開孔器具複數穿刺於腹壁以取代切開腹壁進行開腹之過程。且，內視鏡5001之筒鏡5003、或其他手術器械5017自套管針5025a～5025d插入患者5071之體腔內。於圖示之例中，氣腹管5019、能量處置器具5021及鉗子5023作為其他手術器械5017插入患者5071之體腔內。又，能量處置器具5021係藉由高頻率電流或超音波振動，進行組織之切開及剝離、或血管之密封等之處置具。其中，圖示之手術器械5017儘為一例，作為手術器械5017，亦可使用例如鑷子、牽引器等一般用於內視鏡下手術之各種手術器械。
藉由內視鏡5001攝影之患者5071之體腔內之手術部之圖像顯示於顯示裝置5041。施術者5067一面即時觀察顯示於顯示裝置5041之手術部之圖像，一面使用能量處置器具5021或鉗子5023，進行切除例如患部等之處置。另，雖省略圖示，但氣腹管5019、能量處置器具5021及鉗子5023於手術中藉由施術者5067或助手等支持。
(支持臂裝置) 支持臂裝置5027具備自基底部5029延伸之臂部5031。於圖示之例，臂部5031由關節部5033a、5033b、5033c、及連桿5035a、5035b構成，並藉由來自臂控制裝置5045之控制而驅動。藉由臂部5031支持內視鏡5001，而控制其位置及姿勢。藉此，可實現內視鏡5001之穩定之位置之固定。
(內視鏡) 內視鏡5001由將距前端特定長度之區域插入至患者5071之體腔內之鏡筒5003、及連接於鏡筒5003之基端之相機頭5005構成。於圖示之例中，圖示有作為具有硬性鏡筒5003之所謂硬性鏡構成之內視鏡5001，但內視鏡5001亦可作為具有軟性鏡筒5003之所謂軟性鏡構成。
於鏡筒5003之前端，設置有嵌入有對物透鏡之開口部。於內視鏡5001連接有光源裝置5043，由該光源裝置5043產生之光藉由於鏡筒5003內部延設之導光件而被導光至該鏡筒之前端，並經由對物透鏡向患者5071體腔內之觀察對象照射。再者，內視鏡5001可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。
於相機頭5005之內部設置有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而聚光於該攝像元件。藉由該攝像元件將觀察光進行光電轉換，產生對應於觀察光之電信號，即對應於觀察像之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料發送至相機控制單元(CCU：Camera Contral Unit)5039。另，於相機頭5005，搭載有藉由適當驅動該光學系統，而調整倍率及焦點距離之功能。
另，為了與例如立體觀察(3D顯示)等對應，亦可於相機頭5005設置複數個攝像元件。於該情形時，於鏡筒5003之內部，為了將觀察光導光至該等複數個攝像元件之各者，而系統設置有複數個中繼光學系統。
(搭載於台車之各種裝置) CCU5039由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU (Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等構成，且總括性控制內視鏡5001及顯示裝置5041之動作。具體而言，CCU5039對自相機頭5005接收之圖像信號實施例如顯影處理(去馬賽克處理)等之用以顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。CCU5039將實施該圖像處理之圖像信號提供至顯示裝置5041。又，CCU5039對相機頭5005發送控制信號，控制其驅動。於該控制信號，可包含倍率或焦點距離等關於攝像條件之資訊。
顯示裝置5041藉由來自CCU5039之控制，顯示基於由該CCU5039實施圖像處理後之圖像信號之圖像。於內視鏡5001為與例如4K(水平像素數3840×垂直像素數2160)或8K(水平像素數7680×垂直像素數4320)等高解析度之攝影對應者之情形、及/或為與3D顯示對應者之情形時，作為顯示裝置5041，可分別對應使用能夠顯示高解析度者、及/或能夠3D顯示者。於為與4K或8K等高解析度之攝影對應者之情形時，藉由作為顯示裝置5041使用55吋以上之尺寸者而獲得更深之投入感。又，亦可根據用途，設置有解析度、尺寸不同之複數個顯示裝置5041。
光源裝置5043由例如LED(light emitting diode：發光二極體)等光源構成，並將攝影手術部時之照射光供給至內視鏡5001。
臂控制裝置5045利用例如CPU等處理器構成，且根據特定之程式進行動作，藉此根據特定之控制方式控制支持臂裝置5027之臂部5031之驅動。
輸入裝置5047為針對內視鏡手術系統5000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置5047，對內視鏡手術系統5000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者經由輸入裝置5047，輸入患者之身體資訊、或關於手術之手術方式之資訊等關於手術之各種資訊。又，例如，使用者經由輸入裝置5047，輸入使臂部5031驅動之主旨之指示、或變更內視鏡5001之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦點距離等)之主旨之指示、及使能量處置器具5021驅動之主旨之指示等。
輸入裝置5047之種類並無限定，輸入裝置5047亦可為各種周知之輸入裝置。作為輸入裝置5047，可應用例如滑鼠、鍵盤、觸控面板、開關、腳踏開關5057及/或操縱桿等。於使用觸控面板作為輸入裝置5047之情形時，該觸控面板亦可設置於顯示裝置5041之顯示面上。
或，輸入裝置5047係例如眼鏡型之穿戴式器件或HMD(Head Mounted Display：頭戴式顯示器)等藉由使用者安裝之器件，且根據藉由該等器件檢測之使用者之姿勢或視線進行各種輸入。又，輸入裝置5047包含可檢測使用者之動作之相機，根據自藉由該相機拍攝之映像檢測之使用者之姿勢或視線進行各種輸入。進而，輸入裝置5047包含可將使用者之聲音收音之麥克風，並經由該麥克風且藉由聲音進行各種輸入。如此，輸入裝置5047構成為可通過非接觸輸入各種資訊，藉此尤其屬於清潔區域之使用者(例如施術者5067)可通過非接觸來操作屬於不清潔區域之機器。又，使用者可不放開所持之手術器械而操作機器，故使用者之便利性提高。
處置器具控制裝置5049控制用於組織之燒灼、切開或血管之密封等之能量處置器具5021之驅動。氣腹裝置5051基於確保內視鏡5001之視野及施術者之作業空間之目的，為了使患者5071之體腔鼓起，而經由氣腹管5019對該體腔內送入空氣。記錄器5053係可記錄手術相關之各種資訊之裝置。印表機5055係可以文字、圖像或圖表等各種形式印刷手術相關之各種資訊之裝置。
以下，對內視鏡手術系統5000中尤其特徵性構成，更詳細地進行說明。
(支持臂裝置) 支持臂裝置5027具備基台即基底部5029、與自基底部5029延伸之臂部5031。於圖示之例，臂部5031雖由複數個關節部5033a、5033b、5033c、與藉由關節部5033b連結之複數個連桿5035a、5035b構成，但於圖15中，為了簡單，而簡化並圖示臂部5031之構成。實際而言，為了臂部5031具有所期望之自由度，可適當設定關節部5033a～5033c及連桿5035a、5035b之形狀、數量及配置、以及關節部5033a～5033c之旋轉軸之方向等。例如，臂部5031可較佳構成為具有6個自由度以上之自由度。藉此，因於臂部5031之可動範圍內可使內視鏡5001自由移動，故可自所期望之方向將內視鏡5001之鏡筒5003插入患者5071之體腔內。
於關節部5033a～5033c設置有致動器，關節部5033a～5033c構成為藉由該致動器之驅動可繞特定之旋轉軸旋轉。該致動器之驅動藉由臂控制裝置5045控制，藉此控制關節部5033a～5033c之旋轉角度，並控制臂部5031之驅動。藉此，可實現內視鏡5001之位置及姿勢之控制。此時，臂控制裝置5045可藉由力控制或位置控制等各種周知之控制方式控制臂部5031之驅動。
例如，施術者5067亦可經由輸入裝置5047(包含腳踏開關5057)進行適當操作輸入，藉此根據該操作輸入藉由臂控制裝置5045適當控制臂部5031之驅動，並控制內視鏡5001之位置及姿勢。藉由該控制，可於使臂部5031之前端之內視鏡5001自任意之位置移動至任意之位置之後，於其移動後之位置固定地支持。另，臂部5031亦可以所謂主從方式操作。於該情形時，臂部5031可利用使用者經由設置於距手術室分離之場所之輸入裝置5047進行遠距離操作。
又，於應用力控制之情形時，臂控制裝置5045亦可以接受來自使用者之外力，且臂部5031隨著該外力順暢地移動之方式，進行使各關節部5033a～5033c之致動器驅動之所謂之動力輔助控制。藉此，於使用者一面直接與臂部5031接觸一面使臂部5031移動時，可以較輕之力使該臂部5031移動。因此，更直觀而言，可以更簡單之操作使內視鏡5001移動，並可提高使用者之便利性。
此處，一般而言，於內視鏡下手術中，藉由稱為內鏡師之醫師支持內視鏡5001。相對於此，因藉由使用支持臂裝置5027，可不論人手地更確實地固定內視鏡5001之位置，故可穩定地獲得手術部之圖像，並可順暢地進行手術。
另，臂控制裝置5045亦可不設置於台車5037。又，臂控制裝置5045亦可不為1個裝置。例如，臂控制裝置5045可分別設置於支持臂裝置5027之臂部5031之各關節部5033a～5033c，亦可藉由複數個臂控制裝置5045彼此協調動作，而實現臂部5031之驅動控制。
(光源裝置) 光源裝置5043對內視鏡5001供給攝影手術部時之照射光。光源裝置5043例如由LED、雷射光源或由該等之組合構成之白色光源而構成。此時，於藉由RGB雷射光源之組合構成白色光源之情形時，由於可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，故可於光源裝置5043中進行攝像圖像之白平衡之調整。又，於該情形時，亦可藉由分時對觀察對象照射來自RGB雷射光源各者之雷射光，與該照射時序同步控制相機頭5005之攝像元件之驅動，而分時拍攝對應於RGB各者之圖像。根據該方法，即便不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦可獲得彩色圖像。
又，光源裝置5043亦可以每隔特定時間變更輸出之光的強度之方式控制其驅動。與該光之強度之變更時序同步控制相機頭5005之攝像元件之驅動，且分時取得圖像，並合成該圖像，藉此可產生不存在所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置5043亦可構成為能夠供給對應於特殊光觀察之特定波長頻帶之光。於特殊光觀察中，例如利用身體組織之光吸收之波長依存性，照射與通常觀察時之照射光(即白色光)相比更窄頻帶之光，藉此進行以高對比度攝影黏膜表層之血管等特定組織之所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging)。或，於特殊光觀察中，亦可進行藉由因照射激發光產生之螢光而獲得圖像之螢光觀察。於螢光觀察中，可進行對身體組織照射激發光，觀察來自該身體組織之螢光(自螢光觀察)，或將吲哚青綠(ICG)等試劑局部注射於身體組織，且對該身體組織照射對應於該試劑之螢光波長之激發光，獲得螢光像等。光源裝置5043可構成為能供給對應於如此之特殊光觀察之窄頻帶光及/或激發光。
(相機頭及CCU) 參照圖16，對內視鏡5001之相機頭5005及CCU5039之功能更詳細地進行說明。圖16係顯示圖15所示之相機頭5005及CCU5039之功能構成之一例之方塊圖。
參照圖16，相機頭5005作為其功能，具有透鏡單元5007、攝像部5009、驅動部5011、通信部5013及相機頭控制部5015。又，CCU5039作為其功能，具有通信部5059、圖像處理部5061、及控制部5063。相機頭5005與CCU5039藉由傳送纜線5065可雙向通信地連接。
首先，對相機頭5005之功能構成進行說明。透鏡單元5007係設置於與鏡筒5003之連接部之光學系統。將自鏡筒5003之前端獲取之觀察光導光至相機頭5005，並入射至該透鏡單元5007。透鏡單元5007係組合包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡而構成。透鏡單元5007以將觀察光聚光於攝像部5009之攝像元件之受光面上之方式，調整其光學特性。又，變焦透鏡及聚焦透鏡為了調整攝像圖像之倍率及焦點，其光軸上之位置可移動地構成。
攝像部5009藉由攝像元件構成，配置於透鏡單元5007之後段。通過透鏡單元5007之觀察光聚光於該攝像元件之受光面，並藉由光電轉換，產生對應於觀察像之圖像信號。藉由攝像部5009產生之圖像信號被提供至通信部5013。
作為構成攝像部5009之攝像元件，使用例如CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)類型之影像感測器，即具有Bayer(拜耳)排列之可彩色攝影者。另，作為該攝像元件，亦可使用可與例如4K以上之高解析度之圖像之攝影對應者。藉由以高解析度獲得手術部之圖像，施術者5067可更詳細地掌握該手術部之狀況，並更順暢地進行手術。
又，構成攝像部5009之攝像元件亦可構成為具有用以分別取得對應於3D(Dimensional：維)顯示之右眼用及左眼用之圖像信號之1對攝像元件。藉由進行3D顯示，施術者5067可更準確地掌握手術部之身體組織之深度。另，於攝像部5009以多板式構成之情形時，亦可對應於各攝像元件，系統設置有複數個透鏡單元5007。
又，攝像部5009亦可不設置於相機頭5005。例如，攝像部5009亦可於鏡筒5003之內部設置於對物透鏡之正後方。
驅動部5011由致動器構成，且根據來自相機頭控制部5015之控制，使透鏡單元5007之變焦透鏡及聚焦透鏡沿光軸移動特定距離。藉此，可適當調整攝像部5009之攝像圖像之倍率及焦點。
通信部5013由用以與CCU5039之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部5013將自攝像部5009獲得之圖像信號作為RAW資料經由傳送纜線5065發送至CCU5039。此時，為了以低延遲時間顯示手術部之攝像圖像，該圖像信號較佳藉由光通信發送。這是因為於手術時，為供施術者5067利用攝像圖像一面觀察患部之狀態一面進行手術，為了進行更安全且確實之手術，而要求盡可能即時顯示手術部之動態圖像。於進行光通信之情形時，於通信部5013，設置將電信號轉換為光信號之光電轉換模組。圖像信號於藉由該光電轉換模組予以轉換為光信號之後，經由傳送纜線5065發送至CCU5039。
又，通信部5013自CCU5039接收用以控制相機頭5005之驅動的控制信號。該控制信號中包含例如指定攝像圖像之訊框率之主旨之資訊、指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨之資訊等攝像條件相關之資訊。通信部5013將接收到之控制信號提供給相機頭控制部5015。另，來自CCU5039之控制信號亦可藉由光通信傳送。於該情形時，於通信部5013，設置將光信號轉換為電信號之光電轉換模組，於控制信號藉由該光電轉換模組予以轉換為電信號之後，提供給相機頭控制部5015。
另，上述訊框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件係基於取得之圖像信號由CCU5039之控制部5063自動設定。即，將所謂之AE(Auto Exposure：自動曝光)功能、AF(Auto Focus：自動聚焦)功能、及AWB(Auto White Balance：自動白平衡)功能搭載於內視鏡5001。
相機頭控制部5015基於經由通信部5013接收到之來自CCU5039之控制信號，控制相機頭5005之驅動。例如，相機頭控制部5015基於指定攝像圖像之訊框率之主旨之資訊及/或指定攝像時之曝光之主旨之資訊，控制攝像部5009之攝像元件之驅動。又，例如相機頭控制部5015基於指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨之資訊，經由驅動部5011使透鏡單元5007之變焦透鏡及聚焦透鏡適當移動。相機頭控制部5015亦可進而具備記憶用於識別鏡筒5003或相機頭5005之資訊之功能。
另，藉由將透鏡單元5007、攝像部5009等構成配置於氣密性及防水性較高之密閉構造內，可使相機頭5005具有對高壓滅菌處理之抗耐性。
其次，對CCU5039之功能構成進行說明。通信部5059係由在用於與相機頭5005之間收發各種資訊之通信裝置而構成。通信部5059自相機頭5005接收經由傳送纜線5065發送之圖像信號。此時，如上所述，該圖像信號較佳可藉由光通信進行發送。於該情形時，對應於光通信，於通信部5059設置將光信號轉換為電信號之光電轉換模組。通信部5059將經轉換為電信號之圖像信號提供至圖像處理部5061。
又，通信部5059對相機頭5005發送用於控制相機頭5005之驅動之控制信號。該控制信號亦可藉由光通信而發送。
圖像處理部5061對自相機頭5005發送之RAW資料即圖像信號實施各種圖像處理。作為該圖像處理，包含例如顯影處理、高畫質化處理(頻帶強調處理、超解析處理、NR(Noise reduction：降噪)處理及/或手振修正處理等)、以及/或放大處理(電子變焦處理)等各種周知之信號處理。又，圖像處理部5061進行針對用於進行AE、AF及AWB之圖像信號之檢測波處理。
圖像處理部5061藉由CPU或GPU等處理器構成，該處理器根據特定之程式進行動作，藉此可進行上述圖像處理或檢測波處理。另，於圖像處理部5061藉由複數個GPU構成之情形時，圖像處理部5061適當分割圖像信號之資訊，並藉由該等複數個GPU並列地進行圖像處理。
控制部5063進行利用內視鏡5001之手術部之攝像、及該攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如，控制部5063產生用以控制相機頭5005之驅動之控制信號。此時，於攝像條件藉由使用者輸入之情形時，控制部5063基於該使用者之輸入產生控制信號。或，於在內視鏡5001搭載AE功能、AF功能及AWB功能之情形時，控制部5063根據圖像處理部5061之檢測波處理之結果，適當算出最佳之曝光值、焦點距離及白平衡，並產生控制信號。
又，控制部5063基於由圖像處理部5061實施圖像處理之圖像信號，使顯示裝置5041顯示手術部之圖像。此時，控制部5063使用各種圖像辨識技術辨識手術部圖像內之各種物體。例如，控制部5063可藉由檢測手術部圖像所含之物體之邊緣形狀或顏色等，而辨識鉗子等手術器械、特定之身體部位、出血、使用能量處置器具5021時之霧等。控制部5063於使顯示裝置5041顯示手術部之圖像時，亦可使用該辨識結果，使各種手術支援資訊與該手術部之圖像重疊顯示。可藉由重疊顯示手術支援資訊，並對施術者5067提示，而可更安全且確實地進行手術。
連接相機頭5005及CCU5039之傳送纜線5065為對應於電信號通信之電信號纜線、對應於光通信之光纜或該等之複合纜線。
此處，於圖示之例中，使用傳送纜線5065以有線進行通信，亦可以無線進行相機頭5005與CCU5039之間的通信。於兩者之間之通信以無線進行之情形時，因無需將傳送纜線5065鋪設於手術室內，故可消除由於該傳送纜線5065妨礙手術室內之醫療人員之移動之事態。
以上，對可應用本揭示之技術之內視鏡手術系統5000之一例進行說明。另，此處，雖作為一例對內視鏡手術系統5000進行說明，但可應用本揭示之技術之系統不限定於此例。例如，本揭示之技術亦可應用於檢查用軟性內視鏡系統或顯微鏡手術系統。
本揭示之技術可較佳地應用於以上說明之構成中之攝像部5009。具體而言，可將圖1之攝像裝置100應用於攝像部5009。藉由於攝像部5009應用本揭示之技術，而可抑制尾影，並獲得更鮮明之手術部圖像，故可更安全且更確實地進行手術。
＜6.對移動體之應用例＞ 本揭示之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合汽車、機車、腳踏車、個人移動載具、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種類之移動體之裝置而實現。
圖17係顯示可應用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖17所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及整合控制單元12050。又，作為整合控制單元12050之功能構成，圖示微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F (interface：介面)12053。
驅動系統控制單元12010根據各種程式控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等用以產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用以將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之控制裝置等控制裝置發揮功能。
車體系統控制單元12020根據各種程式控制車體所裝備之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為無鑰匙門禁系統、智慧型鑰匙系統、電動窗裝置、或頭燈、尾燈、剎車燈、方向燈或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。於該情形時，可對車體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之可攜帶式機器發送之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，並控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛的外部資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接受光並輸出與該光之受光量相應之電信號的光感測器。攝像部12031可將電信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031接受之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040連接有例如檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞程度或注意力集中程度，亦可判斷駕駛者是否正在打瞌睡。
微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含避免車輛碰撞或緩和衝擊、基於車輛距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道偏離警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦12051可藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍之資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而進行以不拘於駕駛者之操作而自動行駛之自動駕駛為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外之資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可根據由車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置控制頭燈，進行以謀求將遠光切換成近光等防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052將聲音及圖像中之至少一者之輸出信號發送向可對車輛之搭乘者或車外通知視覺性或聽覺性資訊之輸出裝置。於圖17之例中，作為輸出裝置，例示有音頻揚聲器12061、顯示部12062及儀錶板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖18係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖18中，作為攝像部12031，具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之前鼻、側視鏡、後保險桿、後門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。前鼻所具備之攝像部12101及車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要取得車輛12100前方之圖像。側視鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100側方之圖像。後保險桿或後門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100後方之圖像。車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要用於前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等之檢測。
另，於圖18顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111顯示設置於前鼻之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別顯示設置於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114顯示設置於後保險桿或後門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由使攝像部12101至12104所拍攝之圖像資料重疊，而獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少一者亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少一者可為包含複數個攝像元件之攝影機，亦可為具有相位差檢測用像素之攝像元件。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得攝像範圍12111至12114內之至各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此可擷取尤其於車輛12100之行進路上某最近之立體物且在與車輛12100大致相同之方向以特定速度(例如為0 km/h以上)行駛之立體物，作為前方車。進而，微電腦12051可設定前方車之近前應預先確保之車間距離，進行自動剎車控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨起動控制)等。可如此地進行以不拘於駕駛者之操作而自動行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051可基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊，將立體物相關之立體物資訊分類成二輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物並擷取，用於障礙物之自動避開。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛員可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷顯示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞危險性，於碰撞危險性為設定值以上，有可能碰撞之狀況時，經由音頻揚聲器12061或顯示部12062對駕駛員輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或避開轉向，藉此可進行用以避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少一者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判斷攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識係根據例如擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之順序、及對顯示物體輪廓之一連串特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之順序進行。若微電腦12051判斷攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人且辨識為行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經辨識之行人重疊顯示用以強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦可以將顯示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部12062。
以上，對可應用本揭示之技術之車輛控制系統之一例進行說明。本揭示之技術可應用於以上說明之構成中例如攝像部12031。具體而言可使圖1之攝像裝置100應用於攝像部12031。藉由於攝像部12031應用本揭示之技術，而可抑制尾影，並獲得更容易觀察之攝影圖像，故可減輕駕駛員之疲勞。
另，上述實施形態係顯示用於使本技術具體化之一例者，且實施形態之事項、專利請求範圍之發明特定事項分別具有對應關係。同樣地，專利請求範圍之發明特定事項、與賦予與此同一名稱之本技術之實施形態之事項分別具有對應關係。其中，本技術並非限定於實施形態者，可於不脫離其主旨之範圍內藉由於實施形態實施各種變化而具體化。
另，本技術亦可取得以下之構成。 (1)一種固態攝像元件，其具備： 分壓電路，其供給所輸入之輸入電壓與特定之參考電壓之分壓； 輸入側差動電晶體，其輸出與輸入至閘極之上述分壓與特定源極電壓之間之閘極-源極間電壓相應之汲極電流； 輸出側差動電晶體，其輸出與上述汲極電流相應之電壓作為上述輸入電壓與上述參考電壓之比較結果；及 控制電晶體，其於上述輸入電壓為特定範圍外之值之情形時使上述閘極-源極間電壓降低。 (2)如上述(1)記載之固態攝像元件，其進而具備： 尾電流源，其共通地連接於上述輸入側差動電晶體之源極與上述輸出側差動電晶體之源極； 輸入側電流鏡電晶體，其自身之汲極及閘極連接於上述輸入側差動電晶體之汲極；及 輸出側電流鏡電晶體，其自身之汲極連接於上述輸出側差動電晶體之汲極，且自身之閘極連接於上述輸入側電流鏡電晶體之閘極；且 上述控制電晶體之閘極連接於上述分壓電路之輸出節點，源極連接於上述輸入側差動電晶體及上述輸入側電流鏡電晶體之連接點。 (3)如上述(1)記載之固態攝像元件，其進而具備： 尾電流源，其共通地連接於上述輸入側差動電晶體之源極與上述輸出側差動電晶體之源極； 輸入側電阻，其一端連接於上述輸入側差動電晶體之汲極；及 輸出側電阻，其一端連接於上述輸出側差動電晶體之汲極；且 上述控制電晶體之閘極連接於上述分壓電路之輸出節點，源極連接於上述輸入側差動電晶體及上述輸入側電阻之連接點。 (4)如上述(3)記載之固態攝像元件，其進而具備： 輸入側電流鏡電晶體，其上述輸入側差動電晶體及上述輸入側電阻之連接點連接於閘極，上述輸入側電阻之另一端連接於汲極；及 輸出側電流鏡電晶體，其自身之汲極連接於上述輸出側電阻之另一端，且自身之閘極連接於上述輸入側電流鏡電晶體之閘極。 (5)如上述(1)至(4)中任一項記載之固態攝像元件，其中 上述輸入側差動電晶體、上述輸出側差動電晶體及上述控制電晶體為P型電晶體； 上述控制電晶體於上述輸入電壓低於特定值之情形時降低上述輸入側差動電晶體之汲極電壓。 (6)如上述(1)至(4)中任一項記載之固態攝像元件，其中 上述輸入側差動電晶體、上述輸出側差動電晶體及上述控制電晶體為N型電晶體； 上述控制電晶體於上述輸入電壓高於特定值之情形時提高上述輸入側差動電晶體之汲極電壓。 (7)如上述(1)至(6)中任一項記載之固態攝像元件，其中上述分壓電路根據控制信號變更上述輸入電壓與上述參考電壓之分壓比。 (8)一種攝像裝置，其具備： 分壓電路，其供給所輸入之輸入電壓與特定之參考電壓之分壓； 輸入側差動電晶體，其輸出與輸入至閘極之上述分壓與特定之源極電壓之間之閘極-源極間電壓相應之汲極電流； 輸出側差動電晶體，其輸出與上述汲極電流相應之電壓作為上述輸入電壓與上述參考電壓之比較結果； 控制電晶體，其於上述輸入電壓為特定範圍外之值之情形時使上述閘極-源極間電壓降低；及 計數器，其基於上述比較結果而計數計數值。
100:攝像裝置 110:光學部 120:DSP電路 130:顯示部 140:操作部 150:匯流排 160:訊框記憶體 170:記憶部 180:電源部 200:固態攝像元件 201:受光晶片 202:電路晶片 209:信號線 211:列選擇部 212:DAC 213:像素陣列部 214:時序控制部 215:水平傳送掃描部 216:信號處理部 220:複數個像素 221:光電轉換元件 222:傳送電晶體 223:重設電晶體 224:浮動擴散層 225:放大電晶體 226:選擇電晶體 2291:垂直信號線 2292:垂直信號線 229N:垂直信號線 229n:垂直信號線 230:恆定電流源部 231:恆定電流源 300:類比數位轉換部 310:計數器 320:閂鎖 330:比較器 331:尾電流源 332:差動電晶體 333:差動電晶體 334:自動歸零開關 335:自動歸零開關 336:控制電晶體 337:電流鏡電晶體 338:電流鏡電晶體 339:電容器 340:分壓電路 341:電容器 342:電容器 343:電容器 344:電容器 345:電容器 346:開關 347:開關 348:開關 349:開關 351:電阻 352:電阻 361:電阻 362:電阻 371:控制電晶體 372:電流鏡電晶體 373:電流鏡電晶體 374:自動歸零開關 375:自動歸零開關 376:差動電晶體 377:差動電晶體 378:尾電流源 379:電容器 340:分壓電路 341:電容器 342:電容器 5000:內視鏡手術系統 5001:內視鏡 5003:筒鏡 5005:相機頭 5007:透鏡單元 5009:攝像部 5011:驅動部 5013:通信部 5015:相機頭控制部 5017:手術器械 5019:氣腹管 5021:能量處置器具 5023:鉗子 5025a:套管針 5025b:套管針 5025c:套管針 5025d:套管針 5027:支持臂裝置 5029:基底部 5031:臂部 5033a:關節部 5033b:關節部 5033c:關節部 5035a:連桿 5035b:連桿 5037:台車 5039:CCU 5041:顯示裝置 5043:光源裝置 5045:臂控制裝置 5047:輸入裝置 5049:處置器具控制裝置 5051:氣腹裝置 5053:記錄器 5055:印表機 5057:腳踏開關 5059:通信部 5061:圖像處理部 5063:控制部 5065:傳送纜線 5067:施術者 5069:病床 5071:患者 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車體系統控制單元 12030:車外資訊檢測單元 12031:攝像部 12040:車內資訊檢測單元 12041:駕駛者狀態檢測部 12050:整合控制單元 12051:微電腦 12052:聲音圖像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:音頻揚聲器 12062:顯示部 12063:儀錶板 12100:車輛 12101:攝像部 12102:攝像部 12103:攝像部 12104:攝像部 12105:攝像部 12111:攝像範圍 12112:攝像範圍 12113:攝像範圍 12114:攝像範圍 Ac:傳遞增益 AZSW:控制信號 Cgd:寄生電容 Cgs:寄生電容 RMP:參考信號 RST:驅動信號 SEL:驅動信號 TRG:驅動信號 T0:時序 T1:時序 T2:時序 T3:時序 V1:閘極電壓 V2:汲極電壓 VD:汲極電壓 VDD:電源電壓 Vdg:汲極-閘極間電壓 VdsT:電壓 Vgs:電壓 Vgs0:閘極-源極間電壓 Vgsn:閘極-源極間電壓 VgsN:閘極-源極間電壓 VgsP:電壓 Vin:像素信號 Vind:信號位準 Vinp:重設位準 Vin1:像素信號 Vin2:像素信號 VODn0:過度驅動電壓 VODp3:過度驅動電壓 Vout:比較結果 VR:電壓 Vsg3:源極-閘極間電壓 VSH:電壓 VSYNC:垂直同步信號 Vtail:源極電壓 VTH:閾值電壓 Vthp:閾值電壓 Vthp3:閾值電壓 ΔVVSL:振幅
圖1係顯示本技術之第1實施形態之攝像裝置之一構成例之方塊圖。 圖2係顯示本技術之第1實施形態之固態攝像元件之積層構造之一例之圖。 圖3係顯示本技術之第1實施形態之固態攝像元件之一構成例之方塊圖。 圖4係顯示本技術之第1實施形態之像素之一構成例之電路圖。 圖5係顯示本技術之第1實施形態之類比數位轉換部之一構成例之方塊圖。 圖6係顯示本技術之第1實施形態之比較器之一構成例之電路圖。 圖7係用於說明比較例之尾影之產生原因之圖。 圖8係顯示本技術之第1實施形態中之MOS(Metal-Oxide-Semiconductor：金屬氧化物半導體)電晶體之特性之一例之圖表。 圖9係比較例之參考信號之變動之一例之時序圖。 圖10a、b係顯示本技術之第1實施形態與比較例之振幅與節點電壓之關係之一例之圖表。 圖11係顯示本技術之第2實施形態之比較器之一構成例之電路圖。 圖12係顯示本技術之第3實施形態之比較器之一構成例之電路圖。 圖13係顯示本技術之第3實施形態之分壓電路之一構成例之電路圖。 圖14係顯示本技術之第4實施形態之比較器之一構成例之電路圖。 圖15係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖16係顯示圖15所示之相機頭及CCU(Camera Control Unit：相機控制單元)之功能構成之一例之方塊圖。 圖17係顯示車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。 圖18係顯示攝像部之設置位置之一例之說明圖。
212:DAC
213:像素陣列部
214:時序控制部
229n:垂直信號線
310:計數器
330:比較器
331:尾電流源
332:差動電晶體
333:差動電晶體
334:自動歸零開關
335:自動歸零開關
336:控制電晶體
337:電流鏡電晶體
338:電流鏡電晶體
339:電容器
340:分壓電路
341:電容器
342:電容器
AZSW:控制信號
RMP:參考信號
VDD:電源電壓
Vin:像素信號
Vout:比較結果
VSH:電壓
Vtail:源極電壓
V1:閘極電壓
V2:汲極電壓

Claims (8)

  1. 一種固態攝像元件，其具備： 分壓電路，其供給所輸入之輸入電壓與特定之參考電壓之分壓； 輸入側差動電晶體，其輸出與輸入至閘極之上述分壓與特定之源極電壓之間之閘極-源極間電壓相應之汲極電流； 輸出側差動電晶體，其輸出與上述汲極電流相應之電壓作為上述輸入電壓與上述參考電壓之比較結果；及 控制電晶體，其於上述輸入電壓為特定範圍外之值之情形時使上述閘極-源極間電壓降低。
  2. 如請求項1之固態攝像元件，其進而具備： 尾電流源，其共通地連接於上述輸入側差動電晶體之源極與上述輸出側差動電晶體之源極； 輸入側電流鏡電晶體，其自身之汲極及閘極連接於上述輸入側差動電晶體之汲極；及 輸出側電流鏡電晶體，其自身之汲極連接於上述輸出側差動電晶體之汲極，且自身之閘極連接於上述輸入側電流鏡電晶體之閘極；且 上述控制電晶體之閘極連接於上述分壓電路之輸出節點，源極連接於上述輸入側差動電晶體及上述輸入側電流鏡電晶體之連接點。
  3. 如請求項1之固態攝像元件，其進而具備： 尾電流源，其共通地連接於上述輸入側差動電晶體之源極與上述輸出側差動電晶體之源極； 輸入側電阻，其一端連接於上述輸入側差動電晶體之汲極；及 輸出側電阻，其一端連接於上述輸出側差動電晶體之汲極；且 上述控制電晶體之閘極連接於上述分壓電路之輸出節點，源極連接於上述輸入側差動電晶體及上述輸入側電阻之連接點。
  4. 如請求項3之固態攝像元件，其進而具備： 輸入側電流鏡電晶體，其上述輸入側差動電晶體及上述輸入側電阻之連接點連接於閘極，上述輸入側電阻之另一端連接於汲極；及 輸出側電流鏡電晶體，其自身之汲極連接於上述輸出側電阻之另一端，且自身之閘極連接於上述輸入側電流鏡電晶體之閘極。
  5. 如請求項1之固態攝像元件，其中 上述輸入側差動電晶體、上述輸出側差動電晶體及上述控制電晶體為P型電晶體； 上述控制電晶體於上述輸入電壓低於特定值之情形時降低上述輸入側差動電晶體之汲極電壓。
  6. 如請求項1之固態攝像元件，其中 上述輸入側差動電晶體、上述輸出側差動電晶體及上述控制電晶體為N型電晶體； 上述控制電晶體於上述輸入電壓高於特定值之情形時提高上述輸入側差動電晶體之汲極電壓。
  7. 如請求項1之固態攝像元件，其中上述分壓電路根據控制信號變更上述輸入電壓與上述參考電壓之分壓比。
  8. 一種攝像裝置，其具備： 分壓電路，其供給所輸入之輸入電壓與特定之參考電壓之分壓； 輸入側差動電晶體，其輸出與輸入至閘極之上述分壓與特定之源極電壓之間之閘極-源極間電壓相應之汲極電流； 輸出側差動電晶體，其輸出與上述汲極電流相應之電壓作為上述輸入電壓與上述參考電壓之比較結果； 控制電晶體，其於上述輸入電壓為特定範圍外之值之情形時使上述閘極-源極間電壓降低；及 計數器，其基於上述比較結果而計數計數值。
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