TWI840361B - 固態攝像元件、攝像裝置及固態攝像元件之控制方法 - Google Patents

固態攝像元件、攝像裝置及固態攝像元件之控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明係於使用參照信號進行AD轉換之固態攝像元件中，減少產生參照信號之電路之消耗電力。 像素部輸出基於入射光之光量之像素信號。參照信號供給部產生第一參照信號及第二參照信號。比較部包含被輸入像素信號及基於第一參照信號之信號的第一差動對電晶體、及被輸入第二參照信號之第二差動對電晶體。計數器部基於比較部之信號進行計數。

Description

固態攝像元件、攝像裝置及固態攝像元件之控制方法
本技術係關於固態攝像元件、攝像裝置及固態攝像元件之控制方法。詳細而言，其係關於使用比較器及計數器將類比信號轉換成數位信號之固態攝像元件、攝像裝置及固態攝像元件之控制方法。
先前以來，固態攝像元件由於其構造簡易，故廣泛使用單斜率方式之類比數位轉換器(ADC：Analog to Digital Converter)。該單斜率方式之ADC包含比較器及計數器，比較器比較轉換對象之輸入信號與特定之參照信號。又，該ADC內之計數器於直至比較器之比較結果反轉之期間計數計數值，且輸出表示該計數值之數位信號。作為參照信號，使用斜率信號等。該斜率信號之振幅越大，與由ADC之解析度規格決定之數位信號之範圍對應的輸入信號之全標度越大。例如，已有提出以下之固態攝像元件：按每一行配置ADC，且DAC(Digital to Analog Converter：數位類比轉換器)產生單端信號作為參照信號，而將該等供給至ADC(例如，參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-296423號公報
[發明所欲解決之問題]
於上述之先前技術中，可藉由每一行之ADC，將1列份之類比信號同時進行AD轉換。然而，難以降低用以產生參照信號之DAC之消耗電力。其理由在於：例如，因減小參照信號之振幅，DAC之輸出電壓之最大值亦減小，從而即便欲亦降低電源電壓來減少DAC之消耗電力，仍會因為維持DAC所輸出之參照信號之全標度與雜訊實效值之比(PSNR：Peak Signal-to-Noise Ratio：峰值信噪比)所需之消耗電流增加的部分而抵消減少電源電壓的效果。
本技術係鑒於此種狀況而完成者，其目的在於，於使用參照信號進行AD轉換之固態攝像元件中，減少產生參照信號之電路之消耗電力。 [解決問題之技術手段]
本技術係為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及其控制方法，該固態攝像元件具備：像素部，其輸出基於入射光之光量之像素信號；參照信號供給部，其產生第一參照信號及第二參照信號；比較部，其包含被輸入像素信號及基於上述第一參照信號之信號的第一差動對電晶體、及被輸入上述第二參照信號之第二差動對電晶體；及計數器部，其基於上述比較部之信號進行計數。藉此，具有自第一及第二參照信號與輸入信號產生比較結果的作用。
又，於該第1態樣中，上述比較部部可進而具備：輸入側分壓電路，其將對上述第一參照信號與上述像素信號之差分進行分壓後之信號作為比較對象信號，供給至上述第一差動對電晶體；且包含上述第一及第二差動對電晶體之差動放大器將上述比較對象信號與上述第二參照信號之差分放大而作為比較結果輸出至上述計數器部。藉此，具有將第一參照信號與像素信號之差分分壓後之信號與第二參照信號相比較之作用。
又，於該第1態樣中，上述比較部可進而具備參照側分壓電路，其將對上述第二參照信號與特定之固定電位之差分進行分壓後之信號供給至上述第二差動對電晶體；且上述差動放大器將上述比較對象信號與由上述參照側分壓電路分壓後之信號的差分放大。藉此，具有供給差動對稱性較高之第一及第二參照信號之作用。
又，於該第1態樣中，上述比較部可進而具備：輸出放大器，其將上述比較結果放大且輸出至上述計數器部。藉此，具有藉由經放大之信號驅動計數器以後之電路之作用。
又，於該第1態樣中，上述比較部可進而具備：振幅限制部，其限制上述比較結果之振幅且供給至上述輸出放大器。藉此，具有限制比較結果之振幅之作用。
又，於該第1態樣中，上述振幅限制部可具備：一對偏壓電壓供給部，其等供給互不相同之偏壓電壓；及一對二極體，其等串聯地插入於上述一對偏壓電壓供給部之間；且上述差動放大器之輸出端子與上述輸出放大器之輸入端子共通地連接於上述一對二極體的連接點。藉此，具有將振幅限制在上限值至下限值之範圍內之作用。
又，於該第1態樣中，上述振幅限制部可具備：串聯連接之P型電晶體及N型電晶體；及一對偏壓電壓供給部，其等將互不相同之偏壓電壓供給至上述P型電晶體及N型電晶體各者之閘極；且上述差動放大器之輸出端子與上述輸出放大器之輸入端子共通地連接於上述P型電晶體及上述N型電晶體的連接點。藉此，具有將振幅限制在上限值至下限值之範圍內之作用。
又，於該第1態樣中，上述振幅限制部可具備：電源側電流源，其連接於電源端子；閘極接地電晶體，其源極及汲極之一端連接於上述電源側電流源；偏壓電壓供給部，其將特定之偏壓電壓供給至上述閘極接地電晶體之閘極；及接地側電流源，其插入於上述閘極接地電晶體之源極及汲極之另一端與接地端子之間；且上述電源側電流源及上述接地側電流源之一者與上述閘極接地電晶體之源極的連接點連接於上述差動放大器之輸出端子，上述電源側電流源及上述接地側電流源之另一者與上述閘極接地電晶體之汲極的連接點連接於上述輸出放大器之輸入端子。藉此，具有將振幅限制在超過下限值之範圍內之作用。
又，於該第1態樣中，上述振幅限制部可進而具備：輸入側開關，其開閉上述電源側電流源及上述接地側電流源之一者與上述閘極接地電晶體之源極之連接點和上述差動放大器之輸出端子之間的路徑；及輸出側開關，其開閉上述電源側電流源及上述接地側電流源之另一者與上述閘極接地電晶體之汲極之連接點和上述接地端子之間的路徑；且於上述輸入側開關及上述輸出側開關之一者為開狀態之情形時，另一者轉變為閉狀態。藉此，具有於自動歸零動作中阻斷差動放大器之輸出之作用。
又，於該第1態樣中，上述參照信號供給部可具備：複數個選擇電路，其根據特定之選擇信號自第1及第2輸出端子之一者輸出特定電流；第1電阻，其一端共通地連接於上述複數個選擇電路各者之上述第1輸出端子；第2電阻，其一端共通地連接於上述複數個選擇電路各者之上述第2輸出端子；且自上述第1電阻之上述一端輸出上述第一參照信號，自上述第2電阻之上述一端輸出上述第二參照信號。藉此，具有根據選擇信號產生第一及第二參照信號之作用。
又，於該第1態樣中，上述選擇電路可具備：電流源，其供給上述特定電流；第1及第2選擇電晶體，其等共通地連接於上述電流源；轉換器，其使上述選擇信號反轉且供給至上述第1及第2選擇電晶體之一者之閘極；第1共射共基電晶體，其串聯地插入於上述第1選擇電晶體與上述第1輸出端子之間；及第2共射共基電晶體，其串聯地插入於上述第2選擇電晶體與上述第2輸出端子之間；且對上述第1及第2選擇電晶體之另一者之閘極輸入上述選擇信號，對上述第1及第2共射共基電晶體各者之閘極施加特定之偏壓電壓。藉此，具有提高DAC輸出之精度之作用。
又，於該第1態樣中，可進而具備：像素，其藉由光電轉換產生上述輸入信號；且上述像素配置於特定之受光基板，上述參照信號供給部、上述比較部及上述計數器部配置於積層於上述受光基板之特定的電路基板。藉此，具有削減每個基板之電路規模之作用。
又，本技術之第2態樣係一種攝像裝置，其具備：像素部，其輸出基於入射光之光量之像素信號；參照信號供給部，其產生第一參照信號及第二參照信號；比較部，其包含被輸入像素信號及基於上述第一參照信號之信號的第一差動對電晶體、及被輸入上述第二參照信號之第二差動對電晶體；計數器部，其基於上述比較部之信號計數；及信號處理部，其處理表示上述計數器之計數值之數位信號。藉此，具有自第一及第二參照信號與輸入信號產生比較結果，且處理自該比較結果產生之數位信號之作用。 [發明之效果]
根據本技術，於使用參照信號進行AD轉換之固態攝像元件中，可獲得能夠減少產生參照信號之電路之消耗電力的優異效果。另，此處記載之效果並非限定者，亦可為本揭示中記載之任一效果。
以下，對用以實施本技術之形態(以下稱為實施形態)進行說明，說明按以下之順序進行。 1. 第1實施形態(將一對參照信號供給至比較器之例) 2. 第2實施形態(於積層構造中將一對參照信號供給至比較器之例) 3. 第3實施形態(將一對參照信號供給至比較器，且於比較器內配置2級放大器之例) 4. 第4實施形態(將一對參照信號供給至比較器，並限制比較結果之振幅之例) 5. 第5實施形態(將一對參照信號供給至比較器，且於DAC內追加共射共基電晶體之例) 6. 第6實施形態(將差動對稱性較高之一對參照信號供給至比較器之例) 7. 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實施形態中之攝像裝置100之一構成例的方塊圖。該攝像裝置100為用以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：數位訊號處理)電路120。再者，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，設想搭載於產業用機器人之相機、車載相機等。
光學部110為將來自被攝體之光聚光並將其引導至固態攝像元件200者。固態攝像元件200為藉由光電轉換產生圖像資料者。該固態攝像元件200產生圖像資料且經由信號線209供給至DSP電路120。
DSP電路120為對圖像資料執行特定之信號處理者。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。另，DSP電路120為專利申請範圍記載之信號處理部之一例。
顯示部130為顯示圖像資料者。作為顯示部130，設想例如液晶面板或有機EL(Electro Luminescence：電致發光)面板。操作部140為根據使用者之操作產生操作信號者。
匯流排15為用以供光學部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相互交換資料之共通路徑。
訊框記憶體160為保持圖像資料者。記憶部170為記憶圖像資料等各種資料者。電源部180為將電源供給至固態攝像元件200、DSP電路120及顯示部130等者。
[固態攝像元件之構成例] 圖2係顯示本技術之第1實施形態中之固態攝像元件200之一構成例的方塊圖。該固態攝像元件200具備：列選擇部210、時序控制部220、DAC230、像素陣列部250、行信號處理部260及水平傳送掃描部270。該等電路配置於單一之半導體基板。於像素陣列部250二維格子狀地排列複數個像素251。以下，將沿水平方向排列之像素251之集合稱為「列」，將沿垂直方向排列之像素251之集合稱為「行」。又，於像素陣列部250內，於每一行沿垂直方向配線垂直信號線259。另，像素陣列部250為專利申請範圍記載之像素部之一例。
時序控制部220為與垂直同步信號VSYNC同步地控制列選擇部210、DAC230、行信號處理部260及水平傳送掃描部270各者之動作時序者。
列選擇部210為依序選擇驅動像素陣列部250內之列且輸出像素信號者。經選擇之列內之像素251各者經由對應之垂直信號線259將類比之像素信號輸出至行信號處理部260。
DAC230為產生隨著時間經過而變動之一對差動信號作為一對參照信號者。例如，作為參照信號，產生斜率信號。DAC230將產生之一對參照信號供給至行信號處理部260。另，DAC230為專利申請範圍記載之參照信號供給部之一例。
行信號處理部260為對像素信號逐行進行AD轉換、CDS(Correlated Double Sampling：相關雙重取樣)處理等之處理者。該行信號處理部260將由處理後之數位信號構成之圖像資料供給至DSP電路120。
水平傳送掃描部270為依序選擇行且使該行之數位信號自行信號處理部260輸出者。
[行信號處理部之構成例] 圖3係顯示本技術之第1實施形態中之行信號處理部260之一構成例的方塊圖。該行信號處理部260具備恆定電流源電路261及AD轉換部300。
於恆定電流源電路261中，逐行配置恆定電流源262。各個恆定電流源262連接於對應之行之垂直信號線259。
於AD轉換部300中，逐行地配置由ADC310及鎖存電路395構成之組。
ADC310為將經由對應之行之垂信號線259輸入之像素信號轉換成數位信號者。該ADC310將轉換後之數位信號輸出至鎖存電路395。
鎖存電路395為保持對應之行之數位信號者。該鎖存電路395根據水平傳送掃描部270之控制，向DSP電路120輸出所保持之數位信號。
[ADC之構成例] 圖4係顯示本技術之第1實施形態中之DAC230及ADC310之一構成例的方塊圖。ADC310具備比較器320及計數器390。
DAC230將一對差動信號中正側之信號作為參照信號RMPp輸出，將負側之信號作為參照信號RMPn輸出。作為該等參照信號，使用例如斜率信號。
比較器320係將與以參照信號RMPp為基準之像素信號Vvsl 之值對應之比較對象信號與參照信號RMPn進行比較者。例如，比較器320產生參照信號RMPp與像素信號Vvsl 之差分加以分壓後之信號作為比較對象信號，且與參照信號RMPn進行比較。接著，比較器320將比較結果CMP供給至計數器390。另，構成比較器320之電路為專利申請範圍記載之比較部之一例。
計數器390為於直至比較結果CMP反轉之期間，與來自時序控制部220之時脈信號CLK同步地計數計數值者。此處，列選擇部210於曝光結束前，將經選擇之列內之像素251所輸出之像素信號Vvsl之電位初始化為重設位準。又，列選擇部210於曝光結束後，使與曝光量對應之像素信號Vvsl 輸出至像素251。此時之像素信號Vvsl 之電位稱為信號位準。另，構成計數器390之電路為專利申請範圍記載之計數器之一例。
時序控制部220於重設位準輸出之前，根據重設信號RST使計數器390將計數值初始化。計數器390於直至比較結果CMP反轉之期間，與時脈信號CLK同步地計數計數值。藉此，將重設位準進行AD轉換。
且，時序控制部220於信號位準即將輸出之前，根據反轉信號INV使增量值之極性反轉。計數器390於直至比較結果CMP反轉之期間，與時脈信號CLK同步地計數計數值。藉此，將信號位準進行AD轉換。又，計數結束時之計數值表示重設位準與信號位準之差分。根據該等程序執行AD轉換及CDS處理。計數器390將表示計數值之數位信號Dout輸出至鎖存電路395。
另，計數器390於重設位準轉換時遞減計數，於信號位準轉換時遞增計數，但不限定於該構成。例如，計數器390亦可於重設位準轉換時遞增計數，於信號位準轉換時遞減計數。
又，1個DAC230產生參照信號RMPp及RMPn兩者，但亦可為配置一對DAC，由其中之一者產生參照信號RMPp，由另一者產生參照信號RMPn之構成。
[比較器之構成例] 圖5係顯示本技術之第1實施形態中之比較器320之一構成例的電路圖。該比較器320具備電容321、322、323及差動放大器330。
對電容321之一端輸入像素信號Vvsl ，另一端連接於差動放大器330之非反轉輸入端子(+)。對電容322之一端輸入參照信號RMPp，另一端與電容321共通地連接於差動放大器330之非反轉輸入端子(+)。藉由該連接構成，對差動放大器330之非反轉輸入端子(+)輸入將所輸入之像素信號Vvsl 與參照信號RMPp之差分加以分壓之信號。另，由電容321及電容322構成之電路為專利申請範圍記載之輸入側分壓電路之一例。
又，對電容323之一端輸入參照信號RMPn，另一端連接於差動放大器330之非反轉輸入端子(-)。
差動放大器330為將輸入至非反轉輸入端子(+)之信號與輸入至反轉輸入端子(-)之信號的差分放大者。該差動放大器330將放大之信號作為比較結果CMP輸出至計數器390。又，對差動放大器330輸入來自時序控制部220之自動歸零信號AZ1。
此處，設想DAC230將單端信號作為參照信號供給至電容322之比較例。若將全標度設為固定，則該比較例之DAC230之消耗電力與由DAC230供給一對差動信號之構成相比較大。其理由稍後敘述。
另，對電容322之一端輸入參照信號RMPp，對電容323之一端輸入參照信號RMPn，但不限定於該構成。例如，亦可對電容322之一端輸入參照信號RMPn，對電容323之一端輸入參照信號RMPp。
圖6係顯示本技術之第1實施形態中之差動放大器330之一構成例的電路圖。該差動放大器330具備：P型電晶體331及332、N型電晶體333至336、及電流源電晶體337。作為該等電晶體，使用例如MOS(Metal-Oxide-Semiconductor：金屬氧化物半導體)電晶體。作為電流源電晶體337，使用例如N型之MOS電晶體。
P型電晶體331及332之源極共通地連接於電源電位VDDCOM 之電源端子。又，P型電晶體331之閘極連接於自身之汲極與P型電晶體332之閘極。
N型電晶體335之汲極與P型電晶體331之汲極連接，閘極連接於電容321及322之連接點，源極連接於電流源電晶體337之汲極。N型電晶體336之汲極與P型電晶體332之汲極連接，閘極連接於電容323，源極連接於電流源電晶體337之汲極。又，自P型電晶體332及N型電晶體336之連接點輸出比較結果CMP。另，P型電晶體332為專利申請範圍記載之第一差動對電晶體之一例，N型電晶體336為專利申請範圍記載之第二差動對電晶體之一例。
對電流源電晶體337之閘極施加固定之偏壓電壓VbCOM ，源極連接於接地端子。該電流源電晶體337作為尾電流源發揮功能。
N型電晶體333根據自動歸零信號AZ1將N型電晶體335之閘極及汲極短路。N型電晶體334根據自動歸零信號AZ1將N型電晶體336之閘極及汲極短路。藉由該等電晶體，實現自動歸零。
藉由上述構成，產生將輸入至N型電晶體335及336各者之閘極之信號之差分放大後的信號，作為比較結果CMP。
另，差動放大器330將P型電晶體332及N型電晶體336之連接點之信號作為比較結果CMP輸出，但不限定於該構成。差動放大器330亦可如圖7所例示，將P型電晶體331及N型電晶體335之連接點作為比較結果CMP輸出。於該情形時，不將P型電晶體331之閘極與汲極連接，只要將P型電晶體332之閘極連接於其汲極、及P型電晶體331之閘極即可。
又，差動放大器330之構成只要可將輸入端子間之差分放大，則不限定於圖6或圖7所例示之電路。例如，如圖8所示，可代替N型電晶體335及336而配置P型電晶體335-1及336-2。於該情形時，代替P型電晶體331及332而配置N型電晶體331-1及332-2，代替N型之電流源電晶體337而配置P型之電流源電晶體337-1。又，於該構成中，只要將電流源電晶體337-1配置於電源側，將N型電晶體331-1及332-2配置於接地側即可。另，於圖6至圖8中，將N型電晶體333及334用作自動歸零時控制之開關，但對於該等，亦可代替N型電晶體而使用P型電晶體。
[DAC之構成例] 圖9係顯示本技術第1實施形態中之DAC230之一構成例之電路圖。該DAC230具備M(M為整數)個選擇電路240及電阻231至233。選擇電路240各自具備電流源241與開關243及245。M個電流源241並聯連接於電源電位VDDDAC 之電源端子。又，對DAC230輸入來自時序控制部220之M位元之控制信號CTL。將該控制信號CTL之第m(m為1至M-1之整數)位元作為選擇信號CTL_m輸入至第m個之選擇電路240。
電流源241為供給特定電流者。開關243及245根據對應之選擇信號CTL_m將來自電流源241之電流輸出至一對輸出端子之任一者。
選擇電路240各者之輸出端子之一者共通地連接於電阻231，另一者共通地連接於電阻232。又，電阻231及232共通地連接於電阻233之一端。電阻233之另一端連接於基準電位VSSDAC 之端子。
自電阻231與選擇電路240之連接點輸出參照信號RMPp，自電阻232與選擇電路240之連接點輸出參照信號RMPn。
藉由上述構成，選擇電路240各自根據控制信號CTL，將M個電流源241之合計電流IFS 分配給電阻231側與電阻232側。由於分流至電阻231與電阻232各者之電流再次相加且於電阻233流通，故電阻233之端子電位成為固定。若將分流比設為k(k為0至1之實數)，將電阻231、電阻232及電阻233之電阻值設為R1 、R2 及R3 ，則參照信號RMPp及RMPn各者之電壓VRMPp 及VRMPn 由下式表示。 VRMPp =VSSDAC +R3 ･IFS +R1 ･k･IFS ……式1 VRMPn =VSSDAC +R3 ･IFS +R2 ･(1-k)･IFS ……式2
此處，著眼於經由電容321至323將像素信號Vvsl 與參照信號RMPp及RMPn輸入至差動放大器330。只要將該等電容適當地初始化為初始電壓，則DAC230、像素251(包含恆定電流源262)及差動放大器330之直流電位可任意決定。因此，即便將基準電位VSSDAC 設為0伏(V)亦無問題。又，差動放大器330之非反轉輸入端子(+)之電位VCM p 根據電容321及322之分壓而決定。若將電容321及322之電容值設為C1 及C2 ，則差動放大器330之非反轉輸入端子(+)之電位VCM p 由下式表示。……式3
另一方面，差動放大器330之反轉輸入端子(-)之電壓VCMn 由下式表示。 VCMn =VR M P n ……式4
於電位VCMp 及VCMn 相等時，比較結果CMP反轉。若將此時之像素信號Vvsl 設為Vvsleq ，則可自式3及式4獲得下式。 VRMPn = Vvsleq ･C1 /(C1 +C2 ) +VRMPp ･C2 /(C1 +C2 )……式5
若將基準電位VSSDAC 設為0伏(V)，將式1及式2代入式5並加以變形，則可獲得下式。……式6
此處，作為比較器320可動作之信號範圍，係求出分流比k自0變化為1時之電位Vvsleq 之變化量。此係將DAC230之振幅之最大值即全標度換算成像素信號Vvsl 之振幅之最大值即全標度的值，將該值稱為實效全標度。根據式6，實效全標度VFS 由下式表示。……式7
此處，將DAC230將單端信號作為參照信號而供給之情形設想為比較例。於該比較例中，考慮如下2種構成：將差動放大器330之反轉輸入端子(-)側之電容323連接於接地端子的構成；及對差動放大器330之非反轉輸入端子(+)側輸入由電容321與電容322進行分壓而產生像素信號Vvsl之比較對象信號的構成。前者之實效全標度VFS 僅由式7右邊之第1項表示。後者之實效全標度VFS 僅由式7右邊之第2項表示。與將固定之目標值設定為實效全標度VFS 之情形時，與僅使用式7右邊之第1項及第2項之一者的比較例相比，使用第1項及第2項兩者之構成中，為實現該目標值，可將DAC230所輸出之電壓之最大值設計得較小。與此相應地，電源電壓VDDCOM 亦減小，藉此可將DAC230之消耗電力較比較例更為減低。
再者，於將固定之目標值設定為實效全標度VFS 之情形時，與僅使用式7右邊之第1項或第2項之一者之比較例相比，使用第1項及第2項兩者之構成，亦可能減少實現該目標值所需之電流IFS ，藉此，可將DAC230之消耗電力較比較例更為減低。
另，DAC230內之電路只要為可產生參照信號RMPp及RMPn者，則不限定於同圖所例示之電路。
圖10係顯示本技術之第1實施形態中之選擇電路240之一構成例的電路圖。該選擇電路240具備電流源電晶體242、選擇電晶體244及246、及轉換器247。作為電流源電晶體242、選擇電晶體244及選擇電晶體246、可使用例如P型之MOS電晶體。
電流源電晶體242之源極連接於電源端子，且於閘極被施加固定之偏壓電壓Vb1。Vb1控制為例如其與電源電壓VDDCOM 之差成為固定。
選擇電晶體244及246各自之源極共通地連接於電流源電晶體242之汲極。又，選擇電晶體244之汲極連接於電阻231。選擇電晶體246之汲極連接於電阻232。對閘極輸入選擇信號CTL_m。
轉換器247為將選擇信號CTL_m反轉而供給至選擇電晶體244之閘極者。
藉由上述構成，電流源電晶體242作為圖8之電流源241發揮功能，由轉換器247與選擇電晶體244及246構成之電路作為圖8之開關243及245發揮功能。
圖11係顯示本技術之第1實施形態中之參照信號之變動之一例的時序圖。同圖中之a為表示參照信號RPMp之變動之一例的時序，同圖中之b為表示參照信號RPMn之變動之一例的時序。同圖中之縱軸表示參照信號之電位，橫軸表示時間。又，同圖中之a之實線表示參照信號RPMp之波形，一點鏈線表示比較例之參照信號之波形。
於曝光即將結束前之時序T0至T1之期間，時序控制部22根據自動歸零信號AZ1使比較器320進行自動歸零動作。
接著，當輸出重設位準時，於時序T2至T3之期間，DAC230產生隨著時間之經過而增大之參照信號RMPp與隨著時間之經過而減少之參照信號RMPn。於該期間，進行重設位準之AD轉換。根據電容321、322及323各者之電容值，設定參照信號RMPp與參照信號RMPn之振幅。
又，當曝光結束而輸出信號位準時，於時序T4至T5之期間，DAC230再次產生參照信號RMPp與參照信號RMPn。於該期間，進行信號位準之AD轉換。
上述控制每當讀出列時重複執行。另，使參照信號RMPp斜坡狀變化之期間與使參照信號RMPn斜坡狀變化之期間一致，但不限定於該構成。例如，亦可為該等期間之至少一部分重疊之構成。
如同圖中之a所例示，於將單端信號用作參照信號之比較例中，為實現實效全標度VFS 之目標值所需之參照信號之振幅與使用差動信號之情形相比增大。因此，導致DAC之消耗電力增大。
[固態攝像元件之動作例] 圖12係顯示本技術之第1實施形態中之固態攝像元件200之動作之一例的流程圖。該動作例如於執行用以拍攝圖像資料之特定應用程式時開始。
列選擇部210選擇並驅動未選擇之列(步驟S901)。DAC230產生參照信號RPMp及RMPn(步驟S902)。ADC310將重設位準進行AD轉換(步驟S903)，將信號位準進行AD轉換(步驟S904)。
列選擇部210判斷所有列之讀出是否已完成(步驟S905)。於所有列之讀出未完成之情形時(步驟S905：否(No))，列選擇部210重複執行步驟S901以後之步驟。另一方面，於所有列之讀出已完成之情形時(步驟S905：是(Yes))，列選擇部210結束用以拍攝圖像資料之動作。於連續拍攝複數張圖像資料之情形時，與垂直同步信號VSYNC同步地重複執行步驟S901至S905。
如此，根據本技術之第1實施形態，由於將與以差動信號之一者(RMPp)為基準之輸入信號之值對應的信號與另一者(RMPn)進行比較，故與使用單端信號之情形相比，可減小參照信號之振幅。藉此，可減少供給參照信號之DAC230之消耗電力。
＜2.第2實施形態＞ 上述之第1實施形態中，將固態攝像元件200內之電路配置於單一之半導體基板，但像素數越多，半導體基板之電路規模越為增大。本第2實施形態之固態攝像元件與第1實施形態之不同點在於，將固態攝像元件200內之電路分散配置於積層之複數個基板。
圖13係顯示本技術之第2實施形態中之固態攝像元件200之積層構造之一例的圖。該固態攝像元件200具備受光基板201及電路基板202。該等基板經積層並電性連接而構成1個半導體晶片。
於受光基板201配置有像素陣列部250。又，於電路基板202配置列選擇部210、時序控制部220、DAC230、行信號處理部260及水平傳送掃描部270。
如此，根據本技術之第2實施形態，由於將固態攝像元件200內之電路分散配置於複數個基板，故可削減每個基板之電路規模。
＜3.第3實施形態＞ 上述之第1實施形態中，於比較器320內僅配置差動放大器330作為放大電路，但僅以差動放大器330，有計數器390以後之後級電路之驅動能力不足之虞。本第3實施形態之比較器320與第1實施形態之不同點在於：進而配置放大差動放大器330之輸出之輸出放大器。
圖14係顯示本技術之第3實施形態中之比較器320之一構成例的電路圖。該第3實施形態之比較器320與第1實施形態之不同點在於進而具備輸出放大器340。
輸出放大器340為藉由特定之增益將比較結果CMP放大者。該輸出放大器340將放大後之信號作為CMP'輸出至計數器390。又，對輸出放大器340輸入來自時序控制部220之自動歸零信號AZ2。
圖15係顯示本技術之第3實施形態中之差動放大器330及輸出放大器340之一構成例的電路圖。第3實施形態之差動放大器330與第1實施形態之不同點在於進而具備電容338。又，輸出放大器340具備P型電晶體341、N型電晶體342、開關343及電容344。作為P型電晶體341及N型電晶體342，可使用例如MOS電晶體。
電容338插入於P型電晶體332及N型電晶體336之連接點(即，差動放大器330之輸出端子)與電源端子之間。
P型電晶體341及N型電晶體342於電源端子與接地端子間串聯連接。又，P型電晶體341之閘極連接於差動放大器330之輸出端子，自P型電晶體341及N型電晶體342之連接點輸出比較結果CMP'。
電容344插入於N型電晶體342之閘極與接地端子之間。開關343根據自動歸零信號AZ2，開閉N型電晶體342之汲極與閘極間之路徑。
根據上述之構成，輸出放大器340進而將差動放大器330之輸出放大並輸出。又，輸出放大器340根據自動歸零信號AZ2進行自動歸零動作。
如此，根據本技術之第3實施形態，由於將差動放大器330之輸出進而放大之輸出放大器340追加至比較器320內，故可增大計數器390以後之後級電路之驅動力。
＜4.第4實施形態＞ 上述之第3實施形態中，進而配置輸出放大器340，但於該構成中，有產生條紋狀雜訊即條紋雜訊之虞。其係由於在將參照信號RMPn施加於差動放大器330之輸出側之N型電晶體336之閘極的構成中，若差動放大器330之輸出振幅較大，會再與該參照信號RMPn之間發生干擾之故。本第4實施形態之比較器320與第3實施形態之不同點在於限制差動放大器330之輸出振幅而抑制條紋雜訊。
圖16係顯示本技術之第4實施形態中之比較器320之一構成例的電路圖。該第4實施形態之比較器320與第3實施形態之不同點在於進而具備振幅限制部350。
振幅限制部350係將差動放大器330之輸出(比較結果CMP)之振幅限制在固定範圍內且供給至輸出放大器340者。
圖17係顯示將本技術之第4實施形態中之振幅顯示部350之一構成例的電路圖。該振幅限制部350具備偏壓電壓供給部351、電流源電晶體352、閘極接地電晶體353及電流源電晶體354。作為電流源電晶體352，可使用例如P型之MOS電晶體。作為電流源電晶體354，可使用例如N型之MOS電晶體。作為閘極接地電晶體353，可使用例如P型之MOS電晶體。
偏壓電壓供給部351係產生固定之偏壓電壓並供給至閘極接地電晶體353之閘極者。
電流源電晶體352、閘極接地電晶體353及電流源電晶體354於電源端子與接地端子間串聯連接。又，電流源電晶體352及閘極接地電晶體353之連接點連接於輸入側之差動放大器330之輸出端子。閘極接地電晶體353及電流源電晶體354之連接點連接於輸出側之輸出放大器340之輸入端子。
對電流源電晶體352之閘極施加固定之偏壓電壓VbLIM1 ，對電流源電晶體354之閘極施加固定之偏壓電壓VbLIM 2 。該等電晶體作為電流源發揮功能。另，電流源電晶體352為專利申請範圍記載之電源側電流源之一例，電流源電晶體354為專利申請範圍記載之接地側電流源之一例。
根據上述構成，將差動放大器330之輸出(比較結果CMP)限制在未達特定之上限值之範圍內，且輸出至輸出放大器340。
如此，根據本技術之第4實施形態，由於限制差動放大器330之輸出振幅，故可抑制該輸出與參照信號RMPn間之干擾。藉此，可抑制因該干擾引起之條紋雜訊。
[第1變化例] 上述第4實施形態中，即使於使差動放大器330進行自動歸零動作時，振幅限制部350仍連接於差動放大器330。於該構成中，由於自動歸零動作期間內，發生與電路構造或元件偏差、不匹配對應之電位之差動放大器330之輸出直接連接於預先決定電位之閘極接地電晶體353的源極，故有因異常電流流動而引起自動歸零特性惡化之虞。本第4實施形態之第1變化例之振幅限制部與第1實施形態之不同點在於，在自動歸零動作中阻斷差動放大器330之輸入。
圖18係顯示本技術之第4實施形態之第1變化例中之振幅限制部360之一構成例的電路圖。該第4實施形態之第1變化例中，代替振幅限制部350而配置振幅限制部360。
振幅限制部360與第4實施形態之不同點在於進而具備開關電晶體361及365。作為開關電晶體361使用例如P型之MOS電晶體，作為開關電晶體365使用例如N型之MOS電晶體，開關電晶體361與365之閘極皆由自動歸零信號AZ1驅動。又，偏壓電壓供給部351具備例如P型電晶體362、363及電流源電晶體364。
開關電晶體361係根據來自時序控制部220之自動歸零信號AZ1，開閉差動放大器330之輸出端子與電流源電晶體352及閘極接地電晶體353之連接點間的路徑者。另，開關電晶體361為專利申請範圍記載之輸入側開關之一例。
開關電晶體365係根據來自時序控制部220之自動歸零信號AZ1，開閉閘極接地電晶體353、電流源電晶體354及輸出放大器340之輸入端子之連接點與接地端子間的路徑者。另，開關電晶體365為專利申請範圍記載之輸出側開關之一例。
又，P型電晶體362及363與電流源電晶體364於電源端子與接地端子之間串聯連接。將P型電晶體362之閘極及汲極短路。又，閘極接地電晶體353之閘極連接於自身之汲極與P型電晶體363之閘極。作為該等電晶體，使用例如MOS電晶體。對電流源電晶體364之閘極施加固定之偏壓電壓VbLIM3 ，電流源電晶體364作為電流源發揮功能。作為電流源電晶體364，使用例如N型之MOS電晶體。
於自動歸零AZ1為高位準之情形時，差動放大器330進行自動歸零動作，其輸出產生自電源電位VDDCOM 僅降低N型電晶體331之閘極、源極電壓VGS 的電位。偏壓電壓供給部351係以閘極接地電晶體353之源極電位成為與自差動放大器330之自動歸零時之輸出即電源電位VDDCOM 僅降低N型電晶體331之閘極-源極電壓VGS 的電位大致相同電位之方式，輸出驅動閘極接地電晶體353之閘極的電位。輸入側開關電晶體361成為開狀態，輸出側之開關電晶體365成為閉狀態。振幅限制部360之輸出成為接地電位。
另一方面，於自動歸零信號AZ1為低位準之情形時，差動放大器330內之N型電晶體333及334成為斷開狀態，差動放大器330進行差動放大。又，振幅限制部360之輸入側之開關電晶體361成為閉狀態，輸出側之開關電晶體365成為開狀態。此處，於自動歸零信號AZ1為高位準時基於偏壓電壓供給部351之輸出而決定之閘極接地電晶體353之源極電位被設定為與差動放大器330之輸出大致相同之電位，因而於開關電晶體361轉變為閉狀態時之過渡現象時，異常電流亦不會於振幅限制部350內流動。
如此，根據本技術之第4實施形態之第1變化例，由於配置了在差動放大器330自動歸零動作中阻斷其輸出之開關電晶體361，故可防止振幅限制部350之異常電流發生與自動歸零特性之劣化。
[第2變化例] 上述第4實施形態中，將差動放大器330之輸出限制在未達上限值之範圍內，但期望亦設定下限值。本第4實施形態之第2變化例之振幅限制部與第4實施形態之不同點在於將差動放大器330之輸出限制在下限值至上限值之範圍內。
圖19係顯示本技術之第4實施形態之第2變化例中之振幅限制部370之一構成例的電路圖。該第4實施形態之第2變化例中，代替振幅限制部350而配置振幅限制部370。
振幅限制部370具備偏壓電壓供給部371及372、與二極體373及374。二極體373及374於偏壓電壓供給部371及372之間串聯連接。二極體373之陰極連接於偏壓電壓供給部372，二極體374之陽極連接於偏壓電壓供給部371。又，二極體373及374之連接點連接於差動放大器330之輸出端子與輸出放大器340之輸入端子。
偏壓電壓供給部371及372係供給互不相同之偏壓電壓V1 及V2 者。
根據上述構成，將差動放大器330之輸出(比較結果CMP)之電壓VCMP 限制在如下所示之限制範圍內。 V1 -VF ＜VCMP ＜V2 +VF 上式中，VF 為二極體373及374之順向電壓。
如此，根據本技術之第4實施形態之第2變化例，由於將差動放大器330之輸出限制在下限值至上限值之範圍內，故可充分地抑制其輸出與參照信號RMPn間之干擾。
[第3變化例] 上述第4實施形態中，將差動放大器330之輸出限制在未達上限值之範圍內，但期望亦設定下限值。本第4實施形態之第3變化例之振幅限制部與第4實施形態之不同點在於：將差動放大器330之輸出限制在下限值至上限值之範圍內。
圖20係顯示本技術之第4實施形態之第3變化例中之振幅限制部380之一構成例的電路圖。該第4實施形態之第3變化例中，代替振幅限制部350而配置振幅限制部380。
振幅限制部380具備N型電晶體381、P型電晶體382及偏壓電壓供給部383及384。
N型電晶體381及P型電晶體382於電源端子與接地端子之間串聯接連。又，N型電晶體381及P型電晶體382之連接點連接於差動放大器330之輸出端子與輸出放大器340之輸入端子。
偏壓電壓供給部383及384係供給互不相同之偏壓電壓V3 及V4 者。偏壓電壓V3 被施加於N型電晶體381之閘極，偏壓電壓V4 被施加於P型電晶體382之閘極。該等電壓之組合設定為不會使N型電晶體381及P型電晶體382同時成為接通狀態之值的組合。
根據上述構成，將差動放大器330之輸出(比較結果CMP)之電壓VCMP 限制在如下所示之限制範圍內。 V3 -VGSN ＜VCMP ＜V4 +VGSP 上式中，VGSN 為接通狀態之N型電晶體381之閘極-源極間電壓，VGSP 為接通狀態之P型電晶體382之閘極-源極間電壓。
如此，根據本技術之第4實施形態之第3變化例，由於將差動放大器330之輸出限制在下限值至上限值之範圍內，故可充分地抑制其輸出與參照信號RMPn間之干擾。
＜5.第5實施形態＞ 上述第1實施形態中，DAC230內，於每個選擇電路240配置電流源電晶體242而產生電流。然而，若因電源變動等引起該電晶體之汲極-源極間電壓變動，則汲極電流值根據電晶體固有之特性而變化，因而有DAC230之輸出精度劣化之虞。具體而言，例如，有全標度精度或直線性劣化之可能性。該第5實施形態之DAC230與第1實施形態之不同點在於：經由選擇電晶體244與246將共射共基電晶體連接於電流源電晶體242而確保線形性。
圖21係顯示本技術之第5實施形態中之選擇電路240之一構成例的電路圖。該選擇電路240與第1實施形態之不同點在於進而具備共射共基電晶體248及249。作為該等電晶體，使用例如P型之MOS電晶體。
共射共基電晶體248之源極連接於選擇電晶體244，汲極連接於電阻231與輸出參照信號RMPp之輸出端子。共射共基電晶體249之源極連接於選擇電晶體246，汲極連接於電阻232與輸出參照信號RMPn之輸出端子。又，對共射共基電晶體248及249之閘極，為使電流源電晶體242之汲極-源極間電壓穩定化，而施加偏壓電壓Vb2。
上述構成中，相對於電流源電晶體242與共射共基電晶體248或249內、基於選擇信號CTL_m之值成為接通之電晶體各者之汲極-源極間電壓的合計變動，電流源電晶體242之閘極-源極間電壓之變動與第1實施形態相比減小。藉此，與第1實施形態相比，可減小DAC230之輸出精度劣化。
如此，根據本技術之第5實施形態，由於將共射共基電晶體248及249經由選擇電晶體244及246串聯連接於電流源電晶體242，故相對於其等之汲極-源極間電壓之合計變動，電流源電晶體242之汲極-源極間電壓之變動減小。藉此，可提高DAC230之輸出精度。
＜6.第6實施形態＞ 上述之第1實施形態中，於差動放大器330之非反轉輸入端子具備由電容321、322構成之分壓電路，另一方面，於差動放大器330之反轉輸入端子則未構成分壓電路，故例如欲使差動放大器330之反轉及非反轉輸入端子之振幅平衡時，必須使參照信號RMPp之振幅大於參照信號RMPn，但基於抑制雜訊等之間之干擾的觀點，期望參照信號RMPp及參照信號RMPn之差動對稱性較高。本第6實施形態之固態攝像元件200與第1實施形態之不同點在於產生差動對稱性較高之參照信號RMPp及參照信號RMPn。
圖22係顯示本技術之第6實施形態中之比較器320之一構成例的電路圖。該比較器320與第1實施形態之不同點在於進而具備電容324。對電容324之一端輸入特定之固定電壓Vc，另一端與電容323共通地連接於差動放大器330之反轉輸入端子(-)。藉由該等電容323及324，將參照信號RMPn與固定電壓Vc之差分分壓。另，由電容323及324構成之電路為專利申請範圍記載之參照側分壓電路之一例。
差動放大器330之非反轉輸入端子(+)之電位VCMp 與第1實施形態同樣地由式3表示。另一方面，若將電容323及324之電容值設為C3 及C4 ，則差動放大器330之反轉輸入端子(-)之電位VCMn 由下式表示。……式10
於電位VCMp 及VCMn 相等時，比較結果CMP反轉。若將此時之像素信號Vvsl 設為Vvsleq ，則可由式3及式10獲得下式。……式11
若將基準電位VSSDAC 設為0伏(V)，將式1及式2代入式11並加以變形，則可獲得下式。 Vvsleq = Vc ･C4 (C1 +C2 )/{(C3 +C4 )C1 } +R3 ･IFS ･C3 (C1 +C2 )/{(C3 +C4 )C1 } -R3 ･IFS ･C2 /C1 +R2 ･IFS ･C3 (C1 +C2 )/{(C3 +C4 )C1 } -k･R1 ･IFS ･C2 /C1 -k･R2 ･IFS ･C3 (C1 +C2 )/{(C3 +C4 )C1 }……式12
根據式12，實效全標度VFS 由下式表示。……式13
另，為進一步提高差動對稱性，亦可將電阻值或電容值設定為滿足下式之值。……式14……式15
若將式14及式15應用於式12及式13，則可獲得下式。
圖23係顯示本技術之第6實施形態中之DAC230之一構成例的電路圖。該第6實施形態之DAC230與第1實施形態之不同點在於進而具備固定電壓產生部234。固定電壓產生部234係產生固定電壓Vc且供給至比較器320者。
另，將固定電壓產生部234配置於DAC230內，但亦可配置於DAC230之外部。
圖24係顯示本技術之第6實施形態中之參照信號之變動之一例的時序圖。同圖中之a係表示參照信號RMPp之變動之一例之時序圖，同圖中之b係表示參照信號RMPn之變動之一例之時序圖。同圖中之縱軸表示參照信號之電位，橫軸表示時間。如同圖所例示，參照信號RMPp及RMPn各者之波形之對稱性與第1實施形態相比提高。
如此，根據本技術之第6實施形態，於比較器320內，由於電容321及322、電容323及324各者進行分壓，故DAC230可供給差動對稱性較高之參照信號RMPp及RMPn。藉此，可抑制雜訊等與參照信號間之干擾。
＜7.對移動體之應用例＞ 本發明之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本發明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25係顯示可應用本發明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的方塊圖。
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25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中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，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之車輛外部之資訊。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，且接收拍攝到之圖像。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係接受光而輸出對應於該光之受光量之電氣信號的光感測器。攝像部12031可將電氣信號作為圖像輸出，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開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律地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檢測到之前方車或對向車之位置而控制頭燈，進行以將遠光切換成近光等謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052向可對車輛之搭乘者或車外視覺性或聽覺性地通知資訊之輸出裝置，發送聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。於圖25之例中，作為輸出裝置，例示有擴音器12061、顯示部12062及儀表板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26係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖26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主要使用於檢測前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等。
再者，於圖26顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前鼻之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別表示設置於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表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中之與各立體物之距離，與該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此可擷取尤其於車輛12100之行進路上某個最近之立體物、且為在與車輛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。再者，微電腦12051可設定前方車之近前側應預先確保之車間距離，進行自動剎車控制(亦包含停止追隨控制)或自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。如此般可進行以不拘於駕駛者之操作而自律地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051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而加以擷取，用於自動避開障礙物。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物識別為車輛12100之駕駛者可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷表示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞危險性，當遇到碰撞危險性為設定值以上且有可能碰撞之狀況時，經由擴音器12061或顯示部12062對駕駛者輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或避開轉向，藉此可進行用以避開碰撞之駕駛支援。
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可藉由判定攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。上述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步序、及對表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步序進行。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以對該經辨識出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亦可以將表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，已對可應用本發明之技術之車輛控制系統之一例進行說明。本發明之技術可應用於以上說明之構成中之攝像部12031等。具體而言，圖1之攝像裝置100可應用於攝像部12031。藉由將本發明之技術應用於攝像部12031，由於可減少攝像部12031之消耗電力，故可削減系統整體之消耗電力。
另，上述之實施形態係顯示用以將本技術具體化之一例者，實施形態中之事項、專利申請範圍中之發明特定事項各自具有對應關係。同樣地，專利申請範圍中之發明特定事項，和與其標註同一名稱之本技術之實施形態中之事項各自具有對應關係。惟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對實施形態實施各種變化而具體化。
另，本技術亦可採取如下之構成。 (1)一種固態攝像元件，其具備： 像素部，其輸出基於入射光之光量之像素信號； 參照信號供給部，其產生第一參照信號及第二參照信號； 比較部，其包含被輸入像素信號及基於上述第一參照信號之信號的第一差動對電晶體、及被輸入上述第二參照信號之第二差動對電晶體；及 計數器部，其基於上述比較部之信號進行計數。 (2)如上述(1)之固態攝像裝置，其中 上述比較部進而具備： 輸入側分壓電路，其將對上述第一參照信號與上述像素信號之差分進行分壓後之信號作為比較對象信號，供給至上述第一差動對電晶體；且 包含上述第一及第二差動對電晶體之差動放大器將上述比較對象信號與上述第二參照信號之差分放大而作為比較結果輸出至上述計數器部。 (3)如上述(2)之固態攝像裝置，其中 上述比較部進而具備參照側分壓電路，其將對上述第二參照信號與特定之固定電位之差分進行分壓後之信號供給至上述第二差動對電晶體；且 上述差動放大器將上述比較對象信號與由上述參照側分壓電路分壓後之信號的差分放大。 (4)如上述(2)或(3)之固態攝像裝置，其中 上述比較部進而具備：輸出放大器，其將上述比較結果放大且輸出至上述計數器部。 (5)如上述(4)之固態攝像裝置，其中 上述比較部進而具備：振幅限制部，其限制上述比較結果之振幅且供給至上述輸出放大器。 (6)如上述(5)之固態攝像裝置，其中 上述振幅限制部具備： 一對偏壓電壓供給部，其等供給互不相同之偏壓電壓；及 一對二極體，其等串聯地插入於上述一對偏壓電壓供給部之間；且 上述差動放大器之輸出端子與上述輸出放大器之輸入端子共通地連接於上述一對二極體的連接點。 (7)如上述(5)之固態攝像裝置，其中 上述振幅限制部具備： 串聯連接之P型電晶體及N型電晶體；及 一對偏壓電壓供給部，其等將互不相同之偏壓電壓供給至上述P型電晶體及N型電晶體各者之閘極；且 上述差動放大器之輸出端子與上述輸出放大器之輸入端子共通地連接於上述P型電晶體及上述N型電晶體的連接點。 (8)如上述(5)之固態攝像裝置，其中 上述振幅限制部具備： 電源側電流源，其連接於電源端子； 閘極接地電晶體，其源極及汲極之一端連接於上述電源側電流源； 偏壓電壓供給部，其將特定之偏壓電壓供給至上述閘極接地電晶體之閘極；及 接地側電流源，其插入於上述閘極接地電晶體之源極及汲極之另一端與接地端子之間；且 上述電源側電流源及上述接地側電流源之一者與上述閘極接地電晶體之源極的連接點連接於上述差動放大器之輸出端子，上述電源側電流源及上述接地側電流源之另一者與上述閘極接地電晶體之汲極的連接點連接於上述輸出放大器之輸入端子。 (9)如上述(8)之固態攝像裝置，其中 上述振幅限制部進而具備： 輸入側開關，其開閉上述電源側電流源及上述接地側電流源之一者與上述閘極接地電晶體之源極之連接點和上述差動放大器之輸出端子之間的路徑；及 輸出側開關，其開閉上述電源側電流源及上述接地側電流源之另一者與上述閘極接地電晶體之汲極之連接點和上述接地端子之間的路徑；且於上述輸入側開關及上述輸出側開關之一者為開狀態之情形時，另一者轉變為閉狀態。 (10)如上述(1)至(9)中任一項之固態攝像裝置，其中 上述參照信號供給部具備： 複數個選擇電路，其根據特定之選擇信號自第1及第2輸出端子之一者輸出特定電流； 第1電阻，其一端共通地連接於上述複數個選擇電路各者之上述第1輸出端子； 第2電阻，其一端共通地連接於上述複數個選擇電路各者之上述第2輸出端子；且 自上述第1電阻之上述一端輸出上述第一參照信號，自上述第2電阻之上述一端輸出上述第二參照信號。 (11)如上述(10)之固態攝像裝置，其中 上述選擇電路具備： 電流源，其供給上述特定電流； 第1及第2選擇電晶體，其等共通地連接於上述電流源； 轉換器，其使上述選擇信號反轉且供給至上述第1及第2選擇電晶體之一者之閘極； 第1共射共基電晶體，其串聯地插入於上述第1選擇電晶體與上述第1輸出端子之間；及 第2共射共基電晶體，其串聯地插入於上述第2選擇電晶體與上述第2輸出端子之間；且 對上述第1及第2選擇電晶體之另一者之閘極輸入上述選擇信號，對上述第1及第2共射共基電晶體各者之閘極施加特定之偏壓電壓。 (12)如上述(1)至(11)中任一項之固態攝像裝置，其進而具備： 像素，其藉由光電轉換產生上述輸入信號；且 上述像素配置於特定之受光基板， 上述參照信號供給部、上述比較部及上述計數器部配置於積層於上述受光基板之特定的電路基板。 (13)一種攝像裝置，其具備： 像素部，其輸出基於入射光之光量之像素信號； 參照信號供給部，其產生第一參照信號及第二參照信號； 比較部，其包含被輸入像素信號及基於上述第一參照信號之信號的第一差動對電晶體、及被輸入上述第二參照信號之第二差動對電晶體； 計數器部，其基於上述比較部之信號計數；及 信號處理部，其處理表示上述計數器之計數值之數位信號。 (14)一種固態攝像元件之控制方法，其具備： 參照信號供給步序，其產生第一參照信號及第二參照信號； 比較步序，其包含被輸入基於入射光之光量之像素信號及基於上述第一參照信號之信號的第一差動對電晶體、及被輸入上述第二參照信號之第二差動對電晶體；及 計數步序，其基於藉由上述比較步序產生之信號進行計數。
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‧‧‧受光基板 202‧‧‧電路基板 209‧‧‧信號線 210‧‧‧列選擇部 220‧‧‧時序控制部 230‧‧‧DAC 231‧‧‧電阻 232‧‧‧電阻 233‧‧‧電阻 234‧‧‧固定電壓產生部 240‧‧‧選擇電路 241‧‧‧電流源 242‧‧‧電流源電晶體 243‧‧‧開關 244‧‧‧選擇電晶體 245‧‧‧開關 246‧‧‧選擇電晶體 247‧‧‧轉換器 248‧‧‧共射共基電晶體 249‧‧‧共射共基電晶體 250‧‧‧像素陣列部 251‧‧‧像素 259‧‧‧垂直信號線 260‧‧‧行信號處理部 261‧‧‧恆定電流源電路 262‧‧‧很定電流源 270‧‧‧水平傳送掃描部 300‧‧‧AD轉換部 310‧‧‧ADC 320‧‧‧比較器 321‧‧‧電容 322‧‧‧電容 323‧‧‧電容 324‧‧‧電容 330‧‧‧差動放大器 331‧‧‧P型電晶體 331-1‧‧‧N型電晶體 332‧‧‧P型電晶體 332-2‧‧‧N型電晶體 333～336‧‧‧N型電晶體 335-1‧‧‧P型電晶體 336-1‧‧‧P型電晶體 337‧‧‧電流源電晶體 337-1‧‧‧電流源電晶體 338‧‧‧電容 340‧‧‧輸出放大器 341‧‧‧P型電晶體 342‧‧‧N型電晶體 343‧‧‧開關 344‧‧‧電容 350‧‧‧振幅限制部 351‧‧‧偏壓電壓供給部 352‧‧‧電流源電晶體 353‧‧‧閘極接地電晶體 354‧‧‧電流源電晶體 360‧‧‧振幅限制部 361‧‧‧開關電晶體 362‧‧‧P型電晶體 363‧‧‧P型電晶體 364‧‧‧電流源電晶體 365‧‧‧開關電晶體 370‧‧‧振幅限制部 371‧‧‧偏壓電壓供給部 372‧‧‧偏壓電壓供給部 373‧‧‧二極體 374‧‧‧二極體 380‧‧‧振幅限制部 381‧‧‧N型電晶體 382‧‧‧P型電晶體 383‧‧‧偏壓電壓供給部 384‧‧‧偏壓電壓供給部 390‧‧‧計數器 395‧‧‧鎖存電路 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‧‧‧擴音器 12062‧‧‧顯示部 12063‧‧‧儀表板 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 AZ1‧‧‧自動歸零信號 AZ2‧‧‧自動歸零信號 CLK‧‧‧時脈信號 CMP‧‧‧比較結果 CMP'‧‧‧比較結果 CTL‧‧‧控制信號 CTL_0‧‧‧選擇信號 CTL_m-1‧‧‧選擇信號 Dout‧‧‧數位信號 IFS‧‧‧電流 INV‧‧‧反轉信號 RMPn‧‧‧參照信號 RMPp‧‧‧參照信號 RST‧‧‧重設信號 (R1+R3)IFS‧‧‧R1與R3之合計電流 (R2+R3)IFS‧‧‧R2與R3之合計電流 R3IFS‧‧‧R3之電流 S901～S905‧‧‧步驟 T0～T5‧‧‧時序 Vb1‧‧‧偏壓電壓 Vb2‧‧‧偏壓電壓 VbCOM‧‧‧偏壓電壓 VbLIM1‧‧‧偏壓電壓 VbLIM2‧‧‧偏壓電壓 VbLIM3‧‧‧偏壓電壓 Vc‧‧‧固定電壓 VDDCOM‧‧‧電源電位 VDDDAC‧‧‧電源電位 VSYNC‧‧‧垂直同步信號 Vvsl‧‧‧像素信號
圖1係顯示本技術之第1實施形態中之攝像裝置之一構成例的方塊圖。 圖2係顯示本技術之第1實施形態中之固態攝像裝置之一構成例的方塊圖。 圖3係顯示本技術之第1實施形態中之行信號處理部之一構成例的方塊圖。 圖4係顯示本技術之第1實施形態中之DAC及ADC之一構成例的方塊圖。 圖5係顯示本技術之第1實施形態中之比較器之一構成例的電路圖。 圖6係顯示本技術之第1實施形態中之差動放大器之一構成例的電路圖。 圖7係顯示變更本技術之第1實施形態中之連接之差動放大器之一構成例的電路圖。 圖8係顯示變更本技術之第1實施形態中之電晶體之極性之差動放大器之一構成例的電路圖。 圖9係顯示本技術之第1實施形態中之DAC之一構成例之電路圖。 圖10係顯示本技術之第1實施形態中之選擇電路之一構成例的電路圖。 圖11係顯示本技術之第1實施形態中之參照信號之變動之一例的時序圖。 圖12係顯示本技術之第1實施形態中之固態攝像元件之動作之一例的流程圖。 圖13係顯示本技術之第2實施形態中之固態攝像元件之積層構造之一例的圖。 圖14係顯示本技術之第3實施形態中之比較器之一構成例之電路圖。 圖15係顯示本技術之第3實施形態中之差動放大器及輸出放大器之一構成例的電路圖。 圖16係顯示本技術之第4實施形態中之比較器之一構成例的電路圖。 圖17係顯示本技術之第4實施形態中之振幅限制部之一構成例的電路圖。 圖18係顯示本技術之第4實施形態之第1變化例中之振幅限制部之一構成例的電路圖。 圖19係顯示本技術之第4實施形態之第2變化例中之振幅限制部之一構成例的電路圖。 圖20係顯示本技術之第4實施形態之第3變化例中之振幅限制部之一構成例的電路圖。 圖21係顯示本技術之第5實施形態中之選擇電路之一構成例的電路圖。 圖22係顯示本技術之第6實施形態中之比較器之一構成例的電路圖。 圖23係顯示本技術之第6實施形態中之DAC之一構成例的電路圖。 圖24係顯示本技術之第6實施形態中之參照信號之變動之一例的時序圖。 圖25係顯示車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。 圖26係顯示攝像部之設置位置之一例的說明圖。
220‧‧‧時序控制部
230‧‧‧ADC
249‧‧‧共射共基電晶體
250‧‧‧像素陣列部
310‧‧‧ADC
320‧‧‧比較器
390‧‧‧計數器
395‧‧‧鎖存電路
AZ1‧‧‧自動歸零信號
CLK‧‧‧時脈信號
CMP‧‧‧比較結果
Dout‧‧‧數位信號
INV‧‧‧反轉信號
RMPn‧‧‧參照信號
RMPp‧‧‧參照信號
RST‧‧‧重設信號
Vvsl‧‧‧像素信號

Claims (15)

  1. 一種固態攝像元件，其具備：像素部，經組態以：接收入射光；及輸出基於上述入射光之光量之像素信號；參照信號供給部，其經組態以產生第一參照信號及第二參照信號；比較部，其包含：第一差動對電晶體；輸入側分壓電路，經組態以：對上述像素信號與上述第一參照信號之差分進行分壓以獲得比較對象信號；及供給上述比較對象信號至上述第一差動對電晶體，其中上述第一差動對電晶體經組態以接收上述比較對象信號；及第二差動對電晶體，其經組態以接收上述第二參照信號，其中上述比較部經組態以：比較上述比較對象信號及上述第二參照信號以獲得一比較結果；及輸出上述比較結果；及計數器部，其經組態以基於自上述比較部輸出之上述比較結果執行計數操作。
  2. 如請求項1之固態攝像元件，其中 上述比較部進而具備一差動放大器，其包含上述第一差動對電晶體及上述第二差動對電晶體，其中上述差動放大器經組態以：放大上述比較對象信號與上述第二參照信號之差分以產生一第一經放大信號；及輸出上述第一經放大信號至上述計數器部而作為上述比較結果。
  3. 如請求項2之固態攝像元件，其中上述比較部進而具備參照側分壓電路，上述參照側分壓電路經組態以：將對上述第二參照信號與固定電位之差分進行分壓以獲得一特定信號；且將上述特定信號供給至上述第二差動對電晶體，且上述差動放大器更經組態以放大上述比較對象信號與上述特定信號的差分。
  4. 如請求項2之固態攝像元件，其中上述比較部進而具備：輸出放大器，且上述輸出放大器經組態以：放大上述比較結果以產生一第二經放大信號；且輸出上述第二經放大信號至上述計數器部。
  5. 如請求項4之固態攝像元件，其中 上述比較部進而具備：振幅限制部，且上述振幅限制部經組態以：限制上述比較結果之振幅以產生一特定信號；且供給上述特定信號至上述輸出放大器。
  6. 如請求項5之固態攝像元件，其中上述振幅限制部具備：一對偏壓電壓供給部，其包括：一第一偏壓電壓供給部，其經組態以供給一第一偏壓電壓；及一第二偏壓電壓供給部，其經組態以供給不同於上述第一偏壓電壓之一第二偏壓電壓；及一對二極體，串聯地插入於上述一對偏壓電壓供給部之間；且上述差動放大器之輸出端子與上述輸出放大器之輸入端子共通地連接於上述一對二極體的連接點。
  7. 如請求項5之固態攝像元件，其中上述振幅限制部具備：P型電晶體；及串聯連接上述P型電晶體之N型電晶體；及一對偏壓電壓供給部，其包括：一第一偏壓電壓供給部，其經組態以供給一第一偏壓電壓至上述P型電晶體之閘極；及 一第二偏壓電壓供給部，其經組態以供給一第二偏壓電壓至上述N型電晶體之閘極，其中上述第二偏壓電壓不同於上述第一偏壓電壓；且上述差動放大器之輸出端子與上述輸出放大器之輸入端子共通地連接於上述P型電晶體及上述N型電晶體的連接點。
  8. 如請求項5之固態攝像元件，其中上述振幅限制部具備：電源側電流源，其連接於電源端子；閘極接地電晶體，其包括：源極，其連接於上述電源側電流源；及汲極，其連接於上述電源側電流源；偏壓電壓供給部，其經組態以將一偏壓電壓供給至上述閘極接地電晶體之閘極；及接地側電流源，其插入於上述閘極接地電晶體之源極及汲極之另一端與接地端子之間；上述閘極接地電晶體之源極與上述電源側電流源或上述接地側電流源之一者之間的一第一連接點連接於上述差動放大器之一輸出端子，及上述閘極接地電晶體之汲極與上述電源側電流源或上述接地側電流源之另一者之間的一第二連接點連接於上述輸出放大器之一輸入端子。
  9. 如請求項8之固態攝像元件，其中上述振幅限制部進而具備： 輸入側開關，其經組態以開啟或關閉上述差動放大器之輸出端子及上述第一連接點之間的路徑之其中一者；及輸出側開關，其經組態以開啟或關閉上述接地端子及上述第二連接點之間的路徑之其中一者；且於上述輸入側開關或上述輸出側開關之一者為開狀態之情形時，上述輸入側開關或上述輸出側開關之另一者經組態以轉變為閉狀態。
  10. 如請求項1之固態攝像元件，其中上述參照信號供給部具備：複數個選擇電路，其包括複數個第一輸出端子及複數個第二輸出端子，其中：上述複數個選擇電路之每一個選擇電路對應至上述複數個第一輸出端子之一各別第一輸出端子及上述複數個第二輸出端子之一各別第二輸出端子，及上述複數個選擇電路之每一個選擇電路經組態以根據一選擇信號自上述各別第一輸出端子或上述各別第二輸出端子之一者輸出一經判定電流；第一電阻，其包括一端共通地連接於上述複數個選擇電路之上述複數個第一輸出端子；第二電阻，其包括一端共通地連接於上述複數個選擇電路之上述複數個第二輸出端子；且上述第一電阻經組態以自上述第一電阻之上述端輸出上述第一參照信號，及 上述第二電阻經組態以自上述第二電阻之上述端輸出上述第二參照信號。
  11. 如請求項10之固態攝像元件，其中上述複數個選擇電路之每一個選擇電路具備：電流源，其經組態以供給上述經判定電流；第一選擇電晶體及第二選擇電晶體，其等共通地連接於上述電流源；轉換器，其經組態以反轉上述選擇信號；且供給上述經反轉選擇信號至上述第一選擇電晶體或上述第二選擇電晶體之一者之閘極；第一共射共基(cascode)電晶體，串聯地插入於上述第一選擇電晶體與上述各別第一輸出端子之間；及第二共射共基電晶體，串聯地插入於上述第二選擇電晶體與上述各別第二輸出端子之間；上述第一選擇電晶體或上述第二選擇電晶體之另一者之閘極經組態以接收上述選擇信號，及上述第一共射共基電晶體之閘極及上述第二共射共基電晶體之閘極之每一者經組態以接收一經判定偏壓電壓。
  12. 如請求項1之固態攝像元件，其進而具備：像素，其經組態以藉由光電轉換產生上述像素信號，其中 上述像素位於一受光基板上，上述參照信號供給部、上述比較部及上述計數器部位於一電路基板上；且上述電路基板位於上述受光基板上。
  13. 一種攝像裝置，其具備：像素部，其經組態以：接收入射光；及輸出基於上述入射光之光量之像素信號；參照信號供給部，其經組態以產生第一參照信號及第二參照信號；比較部，其包含：第一差動對電晶體；輸入側分壓電路，其經組態以：對上述像素信號與上述第一參照信號之差分進行分壓以獲得一比較對象信號；及供給上述比較對象信號至上述第一差動對電晶體，其中上述第一差動對電晶體經組態以接收上述比較對象信號；及第二差動對電晶體，其經組態以接收上述第二參照信號，其中上述比較部經組態以：比較上述比較對象信號及上述第二參照信號以獲得一比較結果；及輸出上述比較結果；計數器部，其經組態以基於自上述比較部輸出之上述比較結果進行 計數操作；及信號處理部，其經組態以處理表示上述計數器部之計數值之數位信號。
  14. 一種用於控制固態攝像元件之方法，其具備：產生第一參照信號及第二參照信號；對一像素信號與上述第一參照信號之差分進行分壓以獲得一比較對象信號；藉由一第一差動對電晶體接收上述比較對象信號；藉由一第二差動對電晶體接收上述第二參照信號；比較上述比較對象信號及上述第二參照信號以獲得一比較結果；及基於上述比較結果執行一計數操作。
  15. 一種固態攝像元件，其包括：像素部，其經組態以：接收入射光；及輸出基於上述入射光之光量之像素信號；參照信號供給部，其經組態以產生第一參照信號及第二參照信號；比較部，其包含：差動放大器，其包括第一差動對電晶體及第二差動對電晶體；及輸入側分壓電路，其經組態以：對上述像素信號與上述第一參照信號之差分進行分壓以獲得一比較對象信號；及 供給上述比較對象信號至上述第一差動對電晶體，其中上述第一差動對電晶體經組態以接收上述比較對象信號，上述第二差動對電晶體經組態以接收上述第二參照信號，且上述差動放大器經組態以：放大上述比較對象信號及上述第二參照信號之差分以產生一經放大信號；及輸出上述經放大信號作為一比較結果；及計數器部，其經組態以基於上述比較結果執行一計數操作。
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