圖像傳感器和攝像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種圖像傳感器和攝像系統(tǒng)。在圖像傳感器中，在行方向和列方向上排列多個(gè)像素，并且在所述多個(gè)像素的每一列上設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器。所述A/D轉(zhuǎn)換器從作為與來自像素的輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓的初始值開始進(jìn)行充電和放電中的一個(gè)，輸出與所述電壓變得高于或低于預(yù)定參考電壓所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的值作為所述輸出信號(hào)的數(shù)字值，并且根據(jù)所述輸出信號(hào)的可能值來改變每單位時(shí)間的充電量和放電量中的一個(gè)。
【專利說明】圖像傳感器和攝像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像傳感器和攝像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，通過將CMOS邏輯制造工藝與圖像傳感器制造工藝結(jié)合，而開發(fā)了包括復(fù)雜模擬電路、數(shù)字電路和信號(hào)處理電路的圖像傳感器。例如，已知在行和列方向上二維地排列多個(gè)像素并且包含模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)的圖像傳感器。
[0003]作為包括A/D轉(zhuǎn)換器的圖像傳感器，已知將A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)置在每個(gè)像素列上的配置(列并列型A/D轉(zhuǎn)換)。使用這種配置，能夠?qū)/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率降低到一行的讀出速率，由此與將A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)置在圖像傳感器外部的情況相比，降低了 A/D轉(zhuǎn)換器的工作速度。這可以減少電力消耗，并且還容易地提高了從圖像傳感器的讀出速率。
[0004]作為這種包括列并列型A/D轉(zhuǎn)換器的圖像傳感器，已知如下的圖像傳感器:通過在對(duì)像素的輸出電壓放電或者充電時(shí)，對(duì)直到達(dá)到參考電壓的時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，來將像素值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值(日本特開2005-348325)。
[0005]參考圖13和14描述這種傳統(tǒng)技術(shù)。圖13是示出包括列并列型A/D轉(zhuǎn)換器的圖像傳感器的電路配置的示例的電路圖。圖14是示出圖13所示的積分器1018的輸出水平的時(shí)間變化的時(shí)序圖。
[0006]參考圖13，像素1001包括光電轉(zhuǎn)換元件。從像素1001輸出的信號(hào)經(jīng)由相關(guān)雙采樣(CDS)電路1002、采樣/保持(S/Η)電路1003、列放大器1004和開關(guān)1016連接到積分器1018的輸出端子1008。從端子1006經(jīng)由開關(guān)1005、電阻1019和開關(guān)1017向積分器1018的輸入端子(_)施加固定電壓V_DE。從端子1007向積分器1018的另一輸入端子(+)施加參考電SV_REF。假設(shè)固定電壓V_DE比參考電壓V_REF低。
[0007]積分器1018具有基于電阻1019和電容器1020的時(shí)間常數(shù)。比較器1009將輸出端子1008的電壓與參考電壓V_REF進(jìn)行比較。比較器1009的觸發(fā)輸出1010經(jīng)由序列電路1011控制存儲(chǔ)器單元1012的數(shù)據(jù)加載定時(shí)。共用計(jì)數(shù)器1013的計(jì)數(shù)輸出連接到存儲(chǔ)器單元1012的輸入端子。
[0008]參考圖14所示的時(shí)序圖描述圖13所示的圖像傳感器的操作。接通開關(guān)1016，并且在時(shí)間to，來自列放大器1004的信號(hào)電壓Vsigl保持在積分器1018的輸出端子1008中。然后，開關(guān)1016關(guān)斷，而接通開關(guān)1005和1017。在接通開關(guān)1017時(shí)，共用計(jì)數(shù)器1013開始進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0009]經(jīng)由開關(guān)1005和1017對(duì)電阻1019施加低于參考電壓V_REF的固定電壓V_DE。其結(jié)果是，積分器1018開始以根據(jù)基于電阻1019和電容器1020的時(shí)間常數(shù)而確定的負(fù)斜率，向著作為放電結(jié)束電壓的固定電壓V_DE放電。在時(shí)間tl積分器1018的輸出端子1008的電壓變得低于參考電壓V_REF，并且比較器1009生成觸發(fā)輸出1010。這時(shí)，該觸發(fā)輸出選擇存儲(chǔ)器單元1012，并且將共用計(jì)數(shù)器1013的值加載到存儲(chǔ)器單元1012中。此外，觸發(fā)輸出1010使序列電路1011工作，并且開關(guān)1017關(guān)斷，由此終止放電。存儲(chǔ)器單元1012的輸出信號(hào)連接到共用水平輸出線1014。在選擇一個(gè)存儲(chǔ)器單元1012之后，選擇的存儲(chǔ)器單元1012的輸出信號(hào)經(jīng)由放大器1015數(shù)字地輸出到外部。提出了使得能夠通過根據(jù)像素信號(hào)的強(qiáng)度，改變對(duì)列并列型A/D轉(zhuǎn)換器施加的基準(zhǔn)電壓，來切換動(dòng)態(tài)范圍的技術(shù)(日本特開2001-346106)。
[0010]然而，在上述傳統(tǒng)技術(shù)中，隨著初始信號(hào)電壓越高，達(dá)到參考電壓花費(fèi)越長(zhǎng)的時(shí)間，由此延長(zhǎng)了 A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。參考圖14來對(duì)此進(jìn)行描述。如果信號(hào)電壓是Vsigl，則如粗點(diǎn)線所示，A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間是時(shí)間tl-tO。然而，如果信號(hào)電壓是比Vsigl高的VsigOJU A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間是長(zhǎng)t2-tl的t2-t0。
[0011]如果例如存在通過將像素信號(hào)相加來進(jìn)行讀出操作的模式，作為圖像傳感器的讀出模式，則該模式下的信號(hào)電壓高于在不將像素信號(hào)相加的情況下進(jìn)行讀出操作的模式下的信號(hào)電壓。因此，在通過將像素信號(hào)相加來進(jìn)行讀出操作的模式下，A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間比在不將像素信號(hào)相加的正常讀出模式下長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]考慮傳統(tǒng)技術(shù)的前述問題作出了本發(fā)明，本發(fā)明提供一種包括列并列型A/D轉(zhuǎn)換器的圖像傳感器，其中，即使如在將像素信號(hào)相加的情況下那樣，信號(hào)電壓變得更高，該圖像傳感器也抑制A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間增加。
[0013]本發(fā)明的第一方面提供一種圖像傳感器，在所述圖像傳感器中在行方向和列方向上排列有多個(gè)像素，并且在所述多個(gè)像素的每一列上設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換器，其中，所述A/D轉(zhuǎn)換器從作為與來自像素的輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓的初始值開始進(jìn)行充電和放電中的一個(gè)，輸出與所述電壓變得高于或低于預(yù)定參考電壓所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的值作為所述輸出信號(hào)的數(shù)字值，并且根據(jù)所述輸出信號(hào)的可能值來改變每單位時(shí)間的充電量和放電量中的一個(gè)。
[0014]本發(fā)明的第二方面提供一種攝像系統(tǒng)，包括:上述的圖像傳感器；以及控制單元，用于對(duì)所述圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，其中，所述控制單元對(duì)所述圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，使得隨著所述輸出信號(hào)的可能最大值增大，A/D轉(zhuǎn)換器中的每單位時(shí)間的充電量和放電量中的一個(gè)增大。
[0015]從以下對(duì)示例性實(shí)施例的描述(參考附圖)，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器的配置的電路圖；
[0017]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器的操作的示例的時(shí)序圖；
[0018]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的像素的配置的電路圖；
[0019]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像設(shè)備的系統(tǒng)配置的框圖；
[0020]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖像傳感器的配置的電路圖；
[0021]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖像傳感器的操作的示例的時(shí)序圖；
[0022]圖7是示出在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的每個(gè)感光度設(shè)置中使用的信號(hào)振幅范圍的時(shí)序圖；
[0023]圖8是示出在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的每個(gè)感光度設(shè)置中使用的信號(hào)振幅范圍的時(shí)序圖；
[0024]圖9是示出在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的每個(gè)感光度設(shè)置中使用的固定信號(hào)值和電阻值的表；
[0025]圖10是示出在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的每個(gè)感光度設(shè)置中使用的固定信號(hào)值和電阻值的表；
[0026]圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的圖像傳感器的配置的電路圖；
[0027]圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的圖像傳感器的操作的示例的時(shí)序圖；
[0028]圖13是示出根據(jù)傳統(tǒng)示例的圖像傳感器的配置的電路圖；以及
[0029]圖14是示出根據(jù)傳統(tǒng)示例的圖像傳感器的操作的示例的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]第一實(shí)施例
[0031]下面，參考附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。注意，在本實(shí)施例和后續(xù)實(shí)施例中，除非另外需要，否則將開關(guān)和工作放大器模型化。此外，除非另外需要，否則省略外圍操作所需的開關(guān)。當(dāng)然，本發(fā)明不限于下面描述的實(shí)施例。
[0032]圖4示出了使用圖像傳感器的攝像系統(tǒng)的概要。該攝像系統(tǒng)包括具有透鏡單元401、透鏡驅(qū)動(dòng)單元402、快門403、快門/光圈驅(qū)動(dòng)單元404和光圈405等的光學(xué)系統(tǒng)以及圖像傳感器406。圖像傳感器406包含用于進(jìn)行相關(guān)雙采樣、增益調(diào)整和A/D轉(zhuǎn)換的電路。此外，該攝像系統(tǒng)包括攝像信號(hào)處理電路407、定時(shí)生成單元408、存儲(chǔ)器單元1409、總體控制單元410、記錄介質(zhì)控制I/F單元411、顯示單元412、記錄介質(zhì)413、外部I/F單元414、存儲(chǔ)器單元II415和操作單元416。
[0033]在通過透鏡單元401之后，光圈405將被攝體圖像調(diào)整為適當(dāng)?shù)墓饬?，并且在圖像傳感器406上形成被攝體圖像。光作為被攝體圖像進(jìn)入圖像傳感器406，并且在圖像傳感器406中對(duì)其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在包含在圖像傳感器406中的CDS電路和A/D轉(zhuǎn)換電路中，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行相關(guān)雙采樣、增益調(diào)整、從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并且作為數(shù)字信號(hào)輸出到攝像信號(hào)處理電路407。攝像信號(hào)處理電路407執(zhí)行諸如用于降低噪聲的低通濾波處理、陰影校正、白平衡(WB)處理的各種圖像信號(hào)處理，并且還執(zhí)行各種校正操作、圖像數(shù)據(jù)壓縮等。
[0034]透鏡驅(qū)動(dòng)單元402對(duì)諸如變焦和聚焦的對(duì)透鏡單元401的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制?？扉T/光圈驅(qū)動(dòng)單元404對(duì)快門403和光圈405的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制。定時(shí)生成單元408基于來自總體控制單元410的控制信號(hào)，向圖像傳感器406和攝像信號(hào)處理電路407輸出用于圖像傳感器406的驅(qū)動(dòng)定時(shí)控制和增益設(shè)置的控制信號(hào)?？傮w控制單元410對(duì)整個(gè)攝像設(shè)備進(jìn)行控制，并且進(jìn)行各種計(jì)算操作。存儲(chǔ)器單元1409臨時(shí)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。記錄介質(zhì)控制I/F單元411將圖像數(shù)據(jù)記錄在記錄介質(zhì)413中，或者從記錄介質(zhì)413中讀出圖像數(shù)據(jù)。顯示單元412顯示圖像數(shù)據(jù)。記錄介質(zhì)413是用于記錄或者讀出圖像數(shù)據(jù)的諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的可拆卸存儲(chǔ)介質(zhì)。外部I/F單元414用作用于與外部計(jì)算機(jī)等進(jìn)行通信的接口。存儲(chǔ)器單元II415存儲(chǔ)總體控制單元410的計(jì)算結(jié)果。將關(guān)于用戶使用操作單元416設(shè)置的攝像設(shè)備驅(qū)動(dòng)條件的信息發(fā)送到總體控制單元410，然后總體控制單元410基于該信息對(duì)整個(gè)攝像設(shè)備進(jìn)行控制。[0035]圖3示出了圖像傳感器406的像素的結(jié)構(gòu)。光電二極管(PD) 301將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷。傳送開關(guān)302將由TO301生成的信號(hào)電荷傳送到浮置擴(kuò)散(FD)304，并且臨時(shí)累積在FD304中。FD304、放大器305和恒定電流源307構(gòu)成浮置擴(kuò)散放大器。將由對(duì)選擇開關(guān)306的柵極所施加的選擇脈沖選擇的累積在FD304中的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換為電壓，并且經(jīng)由信號(hào)輸出線、讀出電路和放大器輸出到CDS電路101。在行和列方向上排列的多個(gè)像素構(gòu)成圖像傳感器。
[0036]根據(jù)本實(shí)施例的圖像傳感器具有使得多個(gè)PD301能夠共享FD304的配置。在將像素信號(hào)相加的讀出 模式(像素相加讀出模式)下，通過由傳送開關(guān)302將來自多個(gè)TO301的電荷同時(shí)讀出到FD304中，能夠在FD304中將來自多個(gè)TO301的電荷相加。
[0037]參考圖1，描述圖像傳感器的⑶S電路的后級(jí)的配置。來自每個(gè)像素的信號(hào)經(jīng)由均設(shè)置在每一列上的CDS(相關(guān)雙采樣)電路101、采樣/保持(S/Η)電路102、列放大器103和開關(guān)117連接到積分器119的輸出端子109。通過切換開關(guān)122，從端子106或107經(jīng)由具有不同電阻值的電阻RO或Rl，向開關(guān)118施加固定電壓V_DE0或V_DEI。經(jīng)由開關(guān)118和電阻120向積分器119的輸入端子㈠輸入固定電壓V_DE0*V_DE1。從端子108向積分器119的另一輸入端子⑴施加參考電壓V_REF。固定電壓V_DE0和V_DE1具有低于積分器的參考電壓V_REF的電位，并且具有關(guān)系V_DE0 ( V_DE1。電阻RO和Rl具有關(guān)系RO≤Rl。注意，將V_DE0、V_DE1、RO和Rl設(shè)置為不滿足條件V_DE0=V_DE1且RO=Rl。
[0038]積分器119具有基于電阻RO或R1、電阻120和電容器121的時(shí)間常數(shù)。比較器110將積分器119的輸出端子109的電壓與參考電壓V_REF進(jìn)行比較。來自比較器110的觸發(fā)輸出111經(jīng)由序列電路112控制存儲(chǔ)器單元113的數(shù)據(jù)加載定時(shí)。共用計(jì)數(shù)器114的計(jì)數(shù)輸出連接到存儲(chǔ)器單元113的輸入。在生成觸發(fā)輸出111后，選擇存儲(chǔ)器單元113，并且將共用計(jì)數(shù)器114的計(jì)數(shù)值加載到所選擇的存儲(chǔ)器單元113中。
[0039]存儲(chǔ)器單元113的輸出信號(hào)連接到共用水平輸出線115。在選擇了一個(gè)存儲(chǔ)器單元之后，將所選擇的存儲(chǔ)器單元113的輸出經(jīng)由放大器116數(shù)字地輸出到外部。
[0040]存在用于將來自存儲(chǔ)器單元113的信號(hào)選擇性地輸出到共用水平輸出線115的各種實(shí)現(xiàn)方法。例如，在圖像傳感器側(cè)設(shè)置用于選擇存儲(chǔ)器單元的端子，并且從外部向要選擇的存儲(chǔ)器單元的端子發(fā)送ON (接通)信號(hào)?？蛇x地，為了減少用于選擇存儲(chǔ)器單元的端子的數(shù)量，向圖像傳感器串行發(fā)送編碼的選擇信號(hào)，并且圖像傳感器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解碼，以選擇存儲(chǔ)器單元。此外，從外部發(fā)送定時(shí)信號(hào)，并且將ON信號(hào)移位一列，由此選擇存儲(chǔ)器單元。
[0041]參考圖2描述根據(jù)圖1所示的實(shí)施例的操作。參考圖2，縱坐標(biāo)表示積分器119的輸出水平，并且橫坐標(biāo)表示時(shí)間。粗點(diǎn)線表示在不進(jìn)行像素相加的情況下進(jìn)行讀出操作的模式下(正常讀出模式)下的操作的示例。實(shí)線表示通過將兩個(gè)像素的像素信號(hào)相加來進(jìn)行讀出操作的像素相加讀出模式下的操作的示例。為了在像素相加讀出模式下將像素信號(hào)相加，F(xiàn)D304可以將由三個(gè)或更多個(gè)像素的TO301生成的電荷相加?；诟鶕?jù)從總體控制單元410向定時(shí)生成單元408發(fā)送的控制信號(hào)的、從定時(shí)生成單元408向圖像傳感器406發(fā)送的驅(qū)動(dòng)定時(shí)控制信號(hào)，進(jìn)行圖像傳感器406中的一系列A/D轉(zhuǎn)換操作。
[0042]首先說明在正常讀出模式下驅(qū)動(dòng)圖像傳感器406的情況。接通開關(guān)117，并且在時(shí)間t0保持像素的信號(hào)電壓Vsigl作為積分器119的輸出端子109中的初始值。然后，關(guān)斷開關(guān)117，開關(guān)122選擇端子105，并且開關(guān)118接通。在接通開關(guān)118時(shí)，共用計(jì)數(shù)器114開始計(jì)數(shù)，并且積分器119開始以負(fù)斜率向著固定電壓V_DE1放電。在時(shí)間tl，積分器119的輸出變得低于比較器110的參考電壓。這時(shí)，將共用計(jì)數(shù)器114的計(jì)數(shù)值加載到存儲(chǔ)器單元113中。在加載計(jì)數(shù)值之后，序列電路112的輸出使開關(guān)118關(guān)斷，由此終止放電。以這種方式，分別將以列并列方式進(jìn)行了 A/D轉(zhuǎn)換的值存儲(chǔ)在相應(yīng)的存儲(chǔ)器單元113中。之后，依次選擇存儲(chǔ)器單元113，從每個(gè)存儲(chǔ)器單元113中讀出像素中的數(shù)字信號(hào)。雖然描述了通過放電進(jìn)行的操作，但是可以以正斜率對(duì)負(fù)像素信號(hào)充電，直到超過參考電壓為止。
[0043]通過以兩個(gè)像素相加為例，來描述在像素相加讀出模式下驅(qū)動(dòng)圖像傳感器406的情況。在像素相加讀出模式下，通過一次接通圖3所示的兩個(gè)像素的傳送開關(guān)302，將兩個(gè)PD301中的電荷累積在FD304中，并且經(jīng)由放大器305輸出與累積的電荷相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。經(jīng)由⑶S電路101、采樣/保持電路102和列放大器103對(duì)開關(guān)117施加用于兩個(gè)像素的輸出信號(hào)電壓。如果這時(shí)開關(guān)117接通，則將時(shí)間t0的積分器119的輸出端子109的電壓，作為初始值保持在用于兩個(gè)像素的信號(hào)電壓VsigO。然后，開關(guān)117關(guān)斷，開關(guān)122選擇端子104，并且開關(guān)118接通。在接通開關(guān)118后，共用計(jì)數(shù)器114開始計(jì)數(shù)，并且積分器119開始以負(fù)斜率向著固定電壓V_DE0放電。在時(shí)間tl，積分器119的輸出變得低于比較器110的參考電壓。這時(shí)，將共用計(jì)數(shù)器114的計(jì)數(shù)值加載到存儲(chǔ)器單元113中，由此終止A/D轉(zhuǎn)換。在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，序列電路112的輸出使開關(guān)118關(guān)斷，由此終止放電。共用計(jì)數(shù)器114進(jìn)行計(jì)數(shù)，直到針對(duì)一行的A/D轉(zhuǎn)換完成為止，或者直到達(dá)到完全計(jì)數(shù)為止。
[0044]如果積分器的時(shí)間常數(shù)和作為由開關(guān)122選擇的放電結(jié)束電壓的固定電壓，在進(jìn)行像素相加的模式和不進(jìn)行像素相加的模式之間相同，則放電斜率也相同。因此，當(dāng)進(jìn)行像素相加時(shí)，放電在時(shí)間t2結(jié)束。然而，在該示例中，將基于電阻RO和120及電容器121的積分時(shí)間常數(shù)以及固定電壓V_DE0，設(shè)置為分別與基于電阻Rl和120及電容器121的時(shí)間常數(shù)以及固定電壓V_DE1不同。將像素相加讀出模式下的放電斜率設(shè)置為比在不進(jìn)行像素相加的模式下的放電斜率陡。即使在像素相加讀出模式下，與不進(jìn)行像素相加的正常讀出模式類似，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)間也可以為tl，A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間可以縮短t2-tl。計(jì)數(shù)值的權(quán)重在正常讀出模式和像素相加讀出模式之間不同。攝像信號(hào)處理電路按照需要，根據(jù)模式之間的切換，對(duì)從圖像傳感器輸出的數(shù)字值進(jìn)行校正。
[0045]如上所述，切換在積分電路中設(shè)置的時(shí)間常數(shù)電路的電阻值和固定電壓值，使得隨著在讀出操作中要相加的像素的數(shù)量增加，每單位時(shí)間充電或者放電的量變得越大。通過根據(jù)像素的輸出信號(hào)的電壓值的可能范圍，改變每單位時(shí)間充電或者放電的量，能夠縮短像素相加讀出模式中的A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。注意，在本實(shí)施例中，設(shè)置固定電壓V_DE0和V_DE1以及電阻RO和R1，使得在進(jìn)行像素相加的模式和在不進(jìn)行像素相加的模式之間，A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間變得相同。當(dāng)然，不總是需要進(jìn)行設(shè)置，使得在相同的時(shí)間內(nèi)完成A/D轉(zhuǎn)換。僅需要適當(dāng)?shù)卦O(shè)置固定電壓V_DE0和V_DE1以及電阻RO和R1，以在A/D轉(zhuǎn)換精度的容許范圍內(nèi)提高A/D轉(zhuǎn)換的速度。
[0046]第二實(shí)施例
[0047]描述在感光度可以改變的情況下進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的情況。作為改變感光度的方法，輸出在圖像傳感器中進(jìn)行了 A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，然后根據(jù)由隨后的階段的攝像信號(hào)處理電路407設(shè)置的感光度，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字放大。在這種情況下，隨著感光度提高，數(shù)字增益的增大程度變得越大?？紤]到數(shù)字處理可以處理的數(shù)字值的最大值，當(dāng)感光度提高時(shí)，需要減小從列放大器103輸出并且輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)的振幅。為此，根據(jù)感光度設(shè)置來改變要輸入到積分器的信號(hào)的振幅。用戶通過操作單元416來設(shè)置感光度，并且總體控制單元410經(jīng)由定時(shí)生成單元408向攝像信號(hào)處理電路407發(fā)送與所設(shè)置的感光度相對(duì)應(yīng)的設(shè)置信號(hào)，以對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。
[0048]圖7示出了從圖像傳感器的PD301獲得的信號(hào)的振幅范圍和感光度設(shè)置之間的關(guān)系?？v坐標(biāo)表不圖像傳感器中的信號(hào)輸出值，橫坐標(biāo)表不累積時(shí)間。設(shè)Ymax是Η)301的飽和輸出。在感光度設(shè)置I中，攝像信號(hào)處理電路407中的放大程度是α，并且信號(hào)的最大振幅值是Υ1。在這種情況下，在感光度設(shè)置2中，攝像信號(hào)處理電路407中的放大程度是2Χ α，并且信號(hào)的最大振幅值是作為值Yl的一半的Υ2。類似地，在感光度設(shè)置3中，攝像信號(hào)處理電路407中的放大程度是4Χ α，并且信號(hào)的最大振幅值是作為值Υ2的一半的Υ3。在感光度設(shè)置4中，攝像信號(hào)處理電路407中的放大程度是8 X α，并且信號(hào)的最大振幅值是作為值Υ3的一半的Υ4。隨著感光度設(shè)置的數(shù)量增加，信號(hào)的振幅范圍增加。因此，如果使用具有相同斜率的積分電路分別進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換操作，則A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間產(chǎn)生很大的變化。在本實(shí)施例中，參考圖5至10，描述不管使用的感光度設(shè)置如何，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間都不產(chǎn)生變化的A/D轉(zhuǎn)換的方法。注意，圖像傳感器的配置、攝像設(shè)備的系統(tǒng)配置等與第一實(shí)施例中的圖1至4所示的相同，并且省略其描述。
[0049]參考圖5，來自每個(gè)像素的信號(hào)經(jīng)由⑶S(相關(guān)雙采樣)電路501、采樣/保持(S/H)電路502、列放大器503和開關(guān)521，連接到積分器523的輸出端子513。通過切換開關(guān)526，從端子508、509、510或511經(jīng)由具有不同電阻值的電阻R2、R3、R4或R5向開關(guān)522，施加固定電壓V_DE2、V_DE3、V_DE4或V_DE5。當(dāng)開關(guān)522接通時(shí)，經(jīng)由電阻R2至R5之一和電阻524，對(duì)積分器523的輸入端子(-)施加固定電壓V_DE2至V_DE5中的一個(gè)。從端子512向積分器523的另一輸入端子(+)施加參考電壓V_REF。
[0050]固定電壓V_DE2、V_DE3、V_DE4和V_DE5具有低于積分器的參考電壓V_REF的電位的電位，并且具有V_DE2 ( V_DE3 ( V_DE4 ( V_DE5的關(guān)系。電阻R2、R3、R4和R5具有R5 ≤ R4 ≤ R3 ≤ R2 的關(guān)系。注意，V_DE2、V_DE3、V_DE4、V_DE5、R2、R3、R4 和 R5 被設(shè)置為不滿足條件 V_DE2=V_DE3=V_DE4=V_DE5 且 R2=R3=R4=R5。
[0051]積分器523具有基于電容器525的電容值以及固定電阻524與電阻R2至R5中的選擇的一個(gè)的總和的時(shí)間常數(shù)。比較器514將積分器523的輸出端子513的電壓與參考電&V_REF進(jìn)行比較。來自比較器514的觸發(fā)輸出515經(jīng)由序列電路516控制存儲(chǔ)器單元517的數(shù)據(jù)加載定時(shí)。共用計(jì)數(shù)器518的計(jì)數(shù)輸出連接到存儲(chǔ)器單元517的輸入端子。存儲(chǔ)器單元517的輸出信號(hào)連接到共用水平輸出線519。在選擇了一個(gè)存儲(chǔ)器單元之后，將所選擇的存儲(chǔ)器單元517的輸出經(jīng)由放大器520數(shù)字地輸出到外部。與在第一實(shí)施例中所描述的相同，可以使用各種方法，作為從存儲(chǔ)器單元517向共用水平輸出線519選擇性地輸出信號(hào)的方法。
[0052]結(jié)合圖6來描述圖5所不的電路的操作。在圖6中，縱坐標(biāo)表不積分器的輸出水平，橫坐標(biāo)表示時(shí)間。注意，基于根據(jù)從總體控制單元410向定時(shí)生成單元408發(fā)送的控制信號(hào)的、從定時(shí)生成單元408向圖像傳感器406發(fā)送的驅(qū)動(dòng)定時(shí)控制信號(hào)，進(jìn)行圖像傳感器406中的一系列A/D轉(zhuǎn)換操作。
[0053]如果將感光度設(shè)置為感光度設(shè)置1，則開關(guān)521接通，并且在時(shí)間t0，積分器523的輸出端子513保持在來自像素的信號(hào)電壓Vsig2。然后，開關(guān)521關(guān)斷，開關(guān)526選擇固定電壓V_DE2，并且開關(guān)522接通。在接通開關(guān)522后，共用計(jì)數(shù)器518開始計(jì)數(shù)。積分器523開始以由基于電阻R2和電阻524以及電容器525的時(shí)間常數(shù)確定的負(fù)斜率，向著固定電壓V_DE2放電。在時(shí)間tl，積分器523的輸出變得低于比較器514的參考電壓V_REF。這時(shí)，將共用計(jì)數(shù)器518的計(jì)數(shù)值加載到存儲(chǔ)器單元517中，由此終止A/D轉(zhuǎn)換。在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，序列電路516的輸出使開關(guān)522關(guān)斷，由此終止放電。
[0054]如果將感光度設(shè)置為感光度設(shè)置2，則開關(guān)521接通，并且在時(shí)間t0，積分器523的輸出端子513保持在來自像素的信號(hào)電壓Vsig3。然后，開關(guān)521關(guān)斷，開關(guān)526選擇固定電壓V_DE3。當(dāng)開關(guān)522接通時(shí)，對(duì)積分器523施加固定電壓V_DE3，并且共用計(jì)數(shù)器518開始計(jì)數(shù)。然后，積分器523開始以負(fù)斜率向著固定電壓V_DE3放電。在時(shí)間tl，積分器523的輸出變得低于比較器514的參考電壓V_REF。這時(shí)，將共用計(jì)數(shù)器518的計(jì)數(shù)值加載到存儲(chǔ)器單元517中，由此終止A/D轉(zhuǎn)換。在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，序列電路516的輸出使開關(guān)522關(guān)斷，由此終止放電。
[0055]類似地，如果將感光度設(shè)置為感光度設(shè)置3，則開關(guān)526選擇固定電壓V_DE4。如果將感光度設(shè)置為感光度設(shè)置4，則開關(guān)526選擇固定電壓V_DE5，以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。圖9示出了通過對(duì)開關(guān)526的操作而設(shè)置的針對(duì)感光度的電阻R2至R5和固定電壓之間的關(guān)系。通過根據(jù)所設(shè)置的感光度，來改變基于電阻R2至R5中的一個(gè)、電阻524和電容器525的時(shí)間常數(shù)以及固定電壓V_DE2至V_DE5中的相應(yīng)的一個(gè)，能夠根據(jù)感光度提高A/D轉(zhuǎn)換的速度。
[0056]如果在感光度設(shè)置1、2或3中，使用與在感光度設(shè)置4中相同的時(shí)間常數(shù)來進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，則A/D轉(zhuǎn)換在時(shí)間t4、t3或t2結(jié)束。在本實(shí)施例中，即使在攝像系統(tǒng)中設(shè)置的感光度低，與所設(shè)置的感光度高的情況類似，A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間也可以是tl-tO。這意味著能夠?qū)/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間縮短t2-tl、t3-tl或t4-tl。
[0057]在本實(shí)施例中，設(shè)置固定電壓V_DE2、V_DE3、V_DE4和V_DE5以及電阻R2、R3、R4和R5，使得A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間在不同的感光度設(shè)置之間變得相同。當(dāng)然，不總是需要進(jìn)行設(shè)置，使得在相同的時(shí)間內(nèi)完成A/D轉(zhuǎn)換。僅需要適當(dāng)?shù)卦O(shè)置固定電壓和電阻，以在A/D轉(zhuǎn)換精度的容許范圍內(nèi)提高A/D轉(zhuǎn)換的速度。
[0058]在本實(shí)施例中，在對(duì)來自圖像傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之后，后級(jí)的攝像信號(hào)處理電路407改變用于對(duì)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字放大的放大因數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)所設(shè)置的感光度。A/D轉(zhuǎn)換的前級(jí)的放大器、例如列放大器503可以對(duì)增益進(jìn)行控制，由此實(shí)現(xiàn)所設(shè)置的感光度。為了由列放大器503設(shè)置增益，總體控制單元410獲得用戶通過操作單元416設(shè)置的感光度，并且經(jīng)由定時(shí)生成單元408向圖像傳感器406中的列放大器503輸出設(shè)置值，以對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。
[0059]圖8示出了 A/D轉(zhuǎn)換的前級(jí)對(duì)增益進(jìn)行控制時(shí)的傳感器輸出和在每個(gè)感光度設(shè)置中使用的信號(hào)振幅范圍的示例。縱坐標(biāo)表示在圖像傳感器中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前的信號(hào)輸出值，橫坐標(biāo)表示累積時(shí)間。在感光度設(shè)置I中，β表示列放大器503中的放大程度，并且Yl表示信號(hào)的最大振幅值。在這種情況下，在感光度設(shè)置2中，列放大器503中的放大程度是2Χ β，并且信號(hào)的最大振幅值是作為值Yl的兩倍的Υ2。類似地，在感光度設(shè)置3中，列放大器503中的放大程度是4Χ β，并且信號(hào)的最大振幅值是作為值Υ2的兩倍的Υ3。在感光度設(shè)置4中，列放大器503中的放大程度是8X β，并且信號(hào)的最大振幅值是作為值Y3的兩倍的Υ4。
[0060]在這種情況下，與攝像信號(hào)處理電路407對(duì)來自圖像傳感器的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字放大以設(shè)置感光度的實(shí)施例類似，按照感光度設(shè)置4、感光度設(shè)置3、感光度設(shè)置2和感光度設(shè)置I的順序，設(shè)置的感光度變得更高。相對(duì)于前述實(shí)施例，按照感光度設(shè)置4、感光度設(shè)置
3、感光度設(shè)置2和感光度設(shè)置I的順序，要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)的振幅范圍變得更寬。在這種情況下，通過針對(duì)感光度設(shè)置4選擇V_DE2，針對(duì)感光度設(shè)置3選擇V_DE3，針對(duì)感光度設(shè)置2選擇V_DE4，并且針對(duì)感光度設(shè)置I選擇V_DE5，來進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。圖10示出了針對(duì)所設(shè)置的感光度的電阻R2至R5和固定電壓之間的關(guān)系。
[0061]如上所述，在本實(shí)施例中，即使在包括列并列型A/D轉(zhuǎn)換器的攝像系統(tǒng)中進(jìn)行不同的感光度設(shè)置，通過根據(jù)在攝像系統(tǒng)中設(shè)置的感光度而切換固定電壓和電阻，也能夠減小A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的改變。
[0062]第三實(shí)施例
[0063]在包括列并列型A/D轉(zhuǎn)換器的攝像系統(tǒng)中，通常在針對(duì)一個(gè)信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換所需的轉(zhuǎn)換時(shí)間和A/D轉(zhuǎn)換精度之間存在折衷。也就是說，隨著A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間越短，A/D轉(zhuǎn)換精度趨于降低。
[0064]在第一和第二實(shí)施例中，即使處理A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)振幅范圍寬，與信號(hào)振幅范圍窄的情況類似，也能夠以高速進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。然而，如果信號(hào)振幅范圍寬(輸出信號(hào)的最大電壓大或者感光度高)，則每單位時(shí)間的數(shù)字值(分辨率)大于正常狀態(tài)下的每單位時(shí)間的數(shù)字值，由此A/D轉(zhuǎn)換精度降低。為了解決該問題，在第三實(shí)施例中，說明如下的方法:即使信號(hào)振幅范圍寬，也以高速進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并且獲得與信號(hào)振幅范圍窄時(shí)相同的A/D轉(zhuǎn)換精度。在第三實(shí)施例中，與在第一實(shí)施例中相同，以在不進(jìn)行像素相加的模式下驅(qū)動(dòng)圖像傳感器的情況和在進(jìn)行二像素相加的模式下驅(qū)動(dòng)圖像傳感器的情況為例。注意，圖像傳感器的配置、攝像設(shè)備的系統(tǒng)配置等與第一實(shí)施例中的圖3和4所示的相同，并且省略其描述。
[0065]參考圖11，描述根據(jù)第三實(shí)施例的圖像傳感器的⑶S電路的后級(jí)的配置。參考圖11，來自每個(gè)像素的輸出經(jīng)由⑶S(相關(guān)雙采樣)電路701、采樣/保持(S/Η)電路702、列放大器703和開關(guān)724，連接到積分器721的輸出端子711。
[0066]通過切換開關(guān)723，從端子704、705或706經(jīng)由具有不同電阻值的電阻R6、R7或R8向開關(guān)720，施加固定電壓V_DE6、V_DE7*V_DE8。當(dāng)開關(guān)720接通時(shí)，經(jīng)由電阻R6至R8中的一個(gè)和電阻722，對(duì)積分器721的輸入端子(-)施加固定電壓V_DE6、V_DE7和V_DE8中的一個(gè)。從端子710向積分器721的另一輸入端子(+)施加參考電壓V_REF。固定電壓V_DE6和V_DE7分別被設(shè)置為低于積分器721的參考電壓V_REF的電位的電位。固定電壓V_DE8被設(shè)置為高于參考電壓V_REF的電位的電位。
[0067]積分器721具有基于電阻R6至R8中的一個(gè)、電阻722和電容器725的時(shí)間常數(shù)。比較器712將積分器721的輸出端子711的輸出電壓與參考電壓V_REF進(jìn)行比較。來自比較器712的觸發(fā)輸出713經(jīng)由序列電路714控制用于保持高η位的存儲(chǔ)器單元715或者用于保持低η位的存儲(chǔ)器單元719的數(shù)據(jù)加載定時(shí)。共用計(jì)數(shù)器716連接到每個(gè)存儲(chǔ)器單元的輸入。存儲(chǔ)器單元715和719的輸出信號(hào)連接到共用水平輸出線717。選擇的存儲(chǔ)器單元715和719的輸出經(jīng)由放大器718數(shù)字地輸出到外部。與在第一實(shí)施例中所描述的相同，能夠使用各種方法，作為從存儲(chǔ)器單元715和719向共用水平輸出線717選擇性地輸出信號(hào)的方法。
[0068]結(jié)合圖12來描述該電路的操作。在圖12中，縱坐標(biāo)表示積分器的輸出水平，橫坐標(biāo)表示時(shí)間。粗點(diǎn)線表示不進(jìn)行像素相加的模式下的操作的示例。實(shí)線表示二像素相加模式下的操作的示例。注意，基于根據(jù)從總體控制單元410向定時(shí)生成單元408發(fā)送的控制信號(hào)的、從定時(shí)生成單元408向圖像傳感器406發(fā)送的驅(qū)動(dòng)定時(shí)控制信號(hào)，進(jìn)行圖像傳感器406中的一系列A/D轉(zhuǎn)換操作。
[0069]首先，說明不進(jìn)行像素相加的模式。要針對(duì)高η位進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。開關(guān)724接通，并且在時(shí)間t0，積分器721的輸出端子711保持在像素的信號(hào)電壓Vsigl。然后，開關(guān)724關(guān)斷，開關(guān)723選擇端子705，并且開關(guān)720接通，由此經(jīng)由電阻R7、開關(guān)720和電阻722對(duì)積分器721的輸入端子(_)施加固定電壓V_DE7。在接通開關(guān)720后，共用計(jì)數(shù)器716開始計(jì)數(shù)。
[0070]如圖12中的粗點(diǎn)線所表示的，積分器721開始以負(fù)斜率向著固定電壓V_DE7放電。在時(shí)間t3，積分器的輸入(-)變得低于參考電壓V_REF。這時(shí)，將共用計(jì)數(shù)器716的計(jì)數(shù)值加載到存儲(chǔ)器單元715中。這使對(duì)高η位的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，序列電路714的輸出使開關(guān)720關(guān)斷，由此臨時(shí)中斷放電。由于根據(jù)離散時(shí)間(數(shù)字地設(shè)置的時(shí)間)對(duì)開關(guān)進(jìn)行控制，因此實(shí)際在時(shí)間t3之后的時(shí)間t4中斷放電。因此，在積分器的輸出和比較電壓之間存在電位差Λ V。
[0071]在接下來的步驟中，通過由積分器721對(duì)電位差A(yù)V充電，來進(jìn)行對(duì)低m位的轉(zhuǎn)換。更具體地，開關(guān)723選擇端子706，并且開關(guān)720接通，由此對(duì)積分器721施加固定電壓V_DE8。由于固定電壓V_DE8的電位比積分器721的參考電壓V_REF的電位高，因此相對(duì)于時(shí)間以正斜率進(jìn)行充電。在時(shí)間t5，比較器712的參考電壓與積分器721的輸出再次相交，積分器721生成輸出，向存儲(chǔ)器單元719發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，并且將共用計(jì)數(shù)器716的計(jì)數(shù)值加載到用于低m位的存儲(chǔ)器單元719中，由此終止對(duì)AV的A/D轉(zhuǎn)換。之后，依次選擇存儲(chǔ)器單元715和719，并且將高位信號(hào)和低位信號(hào)連接到共用水平輸出線717，并且經(jīng)由放大器718將其數(shù)字地輸出到外部。根據(jù)對(duì)AV進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換所需的A/D轉(zhuǎn)換精度，設(shè)計(jì)充電/放電的改變量的斜率和作為充電/放電結(jié)束電壓的固定電壓。
[0072]描述在像素相加讀出模式下驅(qū)動(dòng)圖像傳感器406的情況。通過一次接通兩個(gè)像素的傳送開關(guān)302，輸出兩個(gè)TO301的信號(hào)電壓。之后，通過與針對(duì)一個(gè)像素的控制相同的控制，積分器721的輸出端子711保持在用于兩個(gè)像素的信號(hào)電壓VsigO。在二像素相加模式下，開關(guān)723選擇固定電壓V_DE6,來開始放電。在時(shí)間tl,積分器的輸出變得低于參考電壓。這時(shí)，將共用計(jì)數(shù)器716的計(jì)數(shù)值加載到用于高η位的存儲(chǔ)器單元715中，由此終止對(duì)高η位的A/D轉(zhuǎn)換。由于根據(jù)離散時(shí)間(數(shù)字地設(shè)置的時(shí)間)對(duì)開關(guān)進(jìn)行控制，因此實(shí)際在時(shí)間tl之后的時(shí)間t2終止A/D轉(zhuǎn)換。積分器的輸出和比較電壓之間的差不為0，在其間存在電位差Λ V’。
[0073]在接下來的步驟中，通過由積分器721對(duì)電位差A(yù)V’充電，來進(jìn)行對(duì)低m位的轉(zhuǎn)換。與一個(gè)像素的情況類似，對(duì)積分器721施加固定電壓V_DE8。由于固定電壓V_DE8的電位比積分器721的參考電壓V_REF的電位高，因此相對(duì)于時(shí)間以正斜率進(jìn)行充電。在時(shí)間t5，比較器712的參考電壓與積分器721的輸出再次相交，向存儲(chǔ)器單元719發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，并且將共用計(jì)數(shù)器716的計(jì)數(shù)值加載到存儲(chǔ)器單元719中，由此終止對(duì)低m位的A/D轉(zhuǎn)換。之后，將存儲(chǔ)器單元715和719選擇性地連接到共用水平輸出線717，并且經(jīng)由放大器718將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的計(jì)數(shù)值數(shù)字地輸出到外部。描述了首先進(jìn)行放電的示例。然而，可以通過進(jìn)行充電和放電中的一個(gè)，然后進(jìn)行另一個(gè)，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0074]在進(jìn)行二像素相加的模式下，如果固定電&V_DE7和電阻R7連接到積分器721，則與不進(jìn)行像素相加的模式類似，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)間是時(shí)間t6。在本實(shí)施例中，通過連接固定電壓V_DE6和電阻R6，并且改變積分時(shí)間常數(shù)和充電/放電的改變量的斜率，能夠在時(shí)間t5完成A/D轉(zhuǎn)換。選擇固定電壓和電阻，使得即使在進(jìn)行像素相加的模式下，對(duì)低m位進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)的充電的改變量的斜率(從時(shí)間t2到t5或者時(shí)間t4到t5繪制的充電線)也變得與對(duì)一個(gè)像素進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)相同。這使得即使在進(jìn)行像素相加的模式下驅(qū)動(dòng)圖像傳感器，也能夠在保持與在不進(jìn)行像素相加的模式下相同的精度的同時(shí)，以高速完成A/D轉(zhuǎn)換。
[0075]在本實(shí)施例中，將對(duì)N位的轉(zhuǎn)換分割為對(duì)高η位的轉(zhuǎn)換和對(duì)低m位的轉(zhuǎn)換，其中，N=n+m。然而，例如，可以將轉(zhuǎn)換分割為包括對(duì)高位的轉(zhuǎn)換、對(duì)中間位的轉(zhuǎn)換和對(duì)低位的轉(zhuǎn)換的三個(gè)轉(zhuǎn)換操作，其中，N=l+n+m。在這種情況下，僅需要增加用于積分的新固定電壓，并且按照需要改變固定電壓和電阻。在上面的描述中，緊接在對(duì)高位的轉(zhuǎn)換結(jié)束之后，開始對(duì)低位的轉(zhuǎn)換。然而，A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間依據(jù)來自像素的信號(hào)電壓而變化。為了解決該問題，能夠通過改變?yōu)樵趯?duì)所有列的高位的轉(zhuǎn)換結(jié)束之后對(duì)低位進(jìn)行轉(zhuǎn)換，來同時(shí)開始對(duì)所有列的低位的轉(zhuǎn)換。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠與攝像設(shè)備中的諸如要相加的像素信號(hào)的數(shù)量的改變或者感光度設(shè)置的改變的驅(qū)動(dòng)模式的改變無關(guān)地，實(shí)現(xiàn)高精度、高速的A/D轉(zhuǎn)換。
[0076]在前述第一至第三實(shí)施例中，通過⑶S來去除像素的噪聲。然而，依據(jù)規(guī)范或者像素的類型，可能不需要該操作。在這種情況下，可以去除CDS電路。此外，存在各種CDS方法，可以使用它們中的任意一個(gè)。
[0077]雖然參考示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍符合最寬的解釋，以使其涵蓋所有這種變形、等同結(jié)構(gòu)及功能。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像傳感器，在所述圖像傳感器中在行方向和列方向上排列有多個(gè)像素，并且在所述多個(gè)像素的每一列上設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換器，其中，所述A/D轉(zhuǎn)換器從作為與來自像素的輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓的初始值開始進(jìn)行充電和放電中的一個(gè)，輸出與所述電壓變得高于或低于預(yù)定參考電壓所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的值作為所述輸出信號(hào)的數(shù)字值，并且根據(jù)所述輸出信號(hào)的可能值來改變每單位時(shí)間的充電量和放電量中的一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述A/D轉(zhuǎn)換器開始充電和放電中的一個(gè)，在所述電壓第一次變得高于或低于所述參考電壓之后進(jìn)行充電和放電中的另一個(gè)，然后進(jìn)一步輸出與所述電壓變得低于或高于所述參考電壓所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的值作為所述輸出信號(hào)的數(shù)字值。
3.—種攝像系統(tǒng)，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器；以及 控制單元，用于對(duì)所述圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制， 其中，所述控制單元對(duì)所述圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，使得隨著所述輸出信號(hào)的可能最大值增大，A/D轉(zhuǎn)換器中的每單位時(shí)間的充電量和放電量中的一個(gè)增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像系統(tǒng)，其中， 提供通過將像素相加來進(jìn)行讀出操作的模式和在不進(jìn)行像素相加的情況下進(jìn)行讀出操作的正常讀出模式，以及 在通過將像素相加來進(jìn)行讀出操作的模式下，所述控制單元進(jìn)行控制，使得每單位時(shí)間的充電量和放電量中的一個(gè)變得比在所述正常讀出模式下的大。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像系統(tǒng)，其中，所述控制單元進(jìn)行控制，使得隨著所述圖像傳感器的感光度越高，每單位時(shí)間的充電量和放電量中的一個(gè)變得越大。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像系統(tǒng)，其中，所述控制單元進(jìn)行控制，使得隨著用于對(duì)來自所述圖像傳感器的輸出進(jìn)行放大的增益增大，所述輸出信號(hào)的可能最大值變得更小。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像系統(tǒng)，其中，所述控制單元通過控制充電結(jié)束電壓和放電結(jié)束電壓中的一個(gè)的設(shè)置以及充電時(shí)間常數(shù)和放電時(shí)間常數(shù)中的一個(gè)的設(shè)置中的至少一個(gè)，來控制每單位時(shí)間的充電量和放電量中的一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中的任一項(xiàng)所述的攝像系統(tǒng)，其中，還包括: 光學(xué)系統(tǒng)，用于在所述圖像傳感器上對(duì)光進(jìn)行成像；以及 信號(hào)處理電路，用于對(duì)來自所述圖像傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理。
【文檔編號(hào)】H04N5/232GK103533264SQ201310281932
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】根岸典央 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社