本發(fā)明涉及信號(hào)處理裝置、信號(hào)處理方法、攝像元件和電子設(shè)備，并且更具體地，涉及能夠抑制成本增大的信號(hào)處理裝置、信號(hào)處理方法、攝像元件和電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

已知如下這樣的斜坡式a/d轉(zhuǎn)換器：其通過(guò)使用比較器比較圖像信號(hào)與具有斜坡波形(rampwaveform)的參考電壓并且計(jì)算直到來(lái)自該比較器的輸出反轉(zhuǎn)為止的時(shí)間，來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像傳感器的a/d轉(zhuǎn)換。該斜坡式a/d轉(zhuǎn)換器在線形性和噪聲特性方面表現(xiàn)優(yōu)異。而且，還存在著如下這樣的的列a/d轉(zhuǎn)換器：其包括針對(duì)于各像素列而設(shè)置的多個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器以同時(shí)實(shí)現(xiàn)各像素列的a/d轉(zhuǎn)換。該列a/d轉(zhuǎn)換器通過(guò)降低每一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器的操作頻率而實(shí)現(xiàn)了速度提升，并且通過(guò)設(shè)置由各個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器共用的參考電壓生成器而提高了面積效率和電力消耗效率。因此，跟其他類型的a/d轉(zhuǎn)換方式相比而言，列a/d轉(zhuǎn)換器更能夠與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos：complementarymetaloxidesemiconductor)圖像傳感器兼容。

曾經(jīng)考慮了前述斜坡式a/d轉(zhuǎn)換的如下方法：該方法基于像素信號(hào)的電平判定來(lái)從具有不同斜度(inclination)的斜坡參考信號(hào)中選擇一個(gè)斜坡參考信號(hào)，以便獲得與通過(guò)使用列并行a/d轉(zhuǎn)換電路時(shí)同樣的效果(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2)。

另一方面，曾經(jīng)考慮了前述列a/d轉(zhuǎn)換的如下方法：該方法通過(guò)使用針對(duì)多個(gè)列中的各列而設(shè)置的格雷碼計(jì)數(shù)器(graycodecounter)和鎖存器來(lái)獲得低位，并且通過(guò)使用針對(duì)所述多個(gè)列中的各列而設(shè)置的二進(jìn)制脈動(dòng)計(jì)數(shù)器(binaryripplecounter)來(lái)獲得高位，以便降低電力消耗(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4)。

順便提及地，關(guān)于圖像傳感器的像素信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換，目前存在著通過(guò)使用相關(guān)雙采樣(cds：correlateddoublesampling)來(lái)減少像素信號(hào)中所包含的ktc噪聲等以防止所攝圖像的圖像質(zhì)量降低的方法。

引用文獻(xiàn)列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_第2011-41091號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_第2013-251677號(hào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_第2011-234326號(hào)

專利文獻(xiàn)4：日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_第2011-250395號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

然而，在通過(guò)使用上述這些方法來(lái)實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換的cds的情況下，當(dāng)使用專利文獻(xiàn)1所說(shuō)明的方法時(shí)是難以執(zhí)行數(shù)字cds的。于是，采用模擬cds來(lái)代替數(shù)字cds。與數(shù)字cds相比，模擬cds不能完全去除固定模式噪聲，并因此降低了噪聲特性，在這種情況下，所攝圖像的圖像質(zhì)量可能劣化。

另一方面，專利文獻(xiàn)2至專利文獻(xiàn)4所說(shuō)明的方法允許使用數(shù)字cds。然而，專利文獻(xiàn)2所說(shuō)明的方法必需允許用計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)操作的多個(gè)塊。這種必需性使計(jì)數(shù)器面積加倍，并且可能會(huì)增加成本。此外，專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4所說(shuō)明的方法中的每個(gè)方法都采用如下這樣的混合型計(jì)數(shù)器：該混合型計(jì)數(shù)器使用用于高位的二進(jìn)制碼和用于低位的格雷碼。在這種情況下，二進(jìn)制碼和格雷碼各者都必需黑電平保持部和選擇裝置。這種必需性使計(jì)數(shù)器面積加倍，并且可能會(huì)增加成本。

本發(fā)明是鑒于前述情形而被提出的。本發(fā)明的目的是抑制成本增大。

解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明一方面的信號(hào)處理裝置包括測(cè)量部，所述測(cè)量部執(zhí)行如下操作：對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量，保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值，基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

所述測(cè)量部可以通過(guò)對(duì)預(yù)定時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)執(zhí)行所述周期長(zhǎng)度的測(cè)量，并且將所獲得的計(jì)數(shù)值保持為所述測(cè)量值。

所述測(cè)量部可以多次執(zhí)行第一信號(hào)的所述測(cè)量，基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的與不同于所述第一信號(hào)的第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行不同于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的第三信號(hào)的所述測(cè)量。

所述第一信號(hào)可以是從單位像素讀取的復(fù)位信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。

所述參考信號(hào)可以針對(duì)每次測(cè)量具有不同的斜坡斜度。

所述第二信號(hào)可以是從單位像素讀取的像素信號(hào)的信號(hào)電平與預(yù)定參考電壓的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。

所述第三信號(hào)可以是從單位像素讀取的像素信號(hào)的信號(hào)電平與具有跟所述第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的斜坡斜度的參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。

所述測(cè)量部可以以二進(jìn)制碼的方式獲得所述測(cè)量的各個(gè)所述測(cè)量值的所有位。所述測(cè)量部可以將表明與所述第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的所述測(cè)量值的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將反轉(zhuǎn)后的所述數(shù)據(jù)設(shè)定成所述初始值。

所述測(cè)量部可以以二進(jìn)制碼的方式獲得所述測(cè)量的各個(gè)所述測(cè)量值的高位，且以格雷碼的方式獲得各個(gè)所述測(cè)量值的低位。所述測(cè)量部可以將跟所述第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的所述測(cè)量值的低位格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，將轉(zhuǎn)換后的低位二進(jìn)制碼添加至高位二進(jìn)制碼，將表明所獲得的所述測(cè)量值的所有位的二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將反轉(zhuǎn)后的所述數(shù)據(jù)設(shè)定成所述初始值。

所述測(cè)量部可以以格雷碼的方式獲得所述測(cè)量的各個(gè)所述測(cè)量值的所有位。所述測(cè)量部可以將跟所述第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的所述測(cè)量值的所述格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，將表明所獲得的所述測(cè)量值的所述二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將反轉(zhuǎn)后的所述數(shù)據(jù)設(shè)定成所述初始值。

所述測(cè)量部可以執(zhí)行第一測(cè)量，所述第一測(cè)量基于從單位像素讀取的復(fù)位信號(hào)的信號(hào)電平與具有第一斜度的斜坡的第一參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)測(cè)量從開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度。所述測(cè)量部可以保持通過(guò)所述第一測(cè)量獲得的第一測(cè)量值。所述測(cè)量部可以執(zhí)行第二測(cè)量，所述第二測(cè)量基于所述復(fù)位信號(hào)的信號(hào)電平與具有第二斜度的斜坡的第二參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)測(cè)量從開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度。所述測(cè)量部可以保持通過(guò)所述第二測(cè)量獲得的第二測(cè)量值。所述測(cè)量部可以根據(jù)從單位像素讀取的像素信號(hào)與預(yù)定參考電壓之間的比較結(jié)果且基于所述第一測(cè)量值或所述第二測(cè)量值來(lái)設(shè)定初始值。所述測(cè)量部可以執(zhí)行第三測(cè)量，所述第三測(cè)量通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值、且基于所述像素信號(hào)的信號(hào)電平與跟所述像素信號(hào)與所述參考電壓之間的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的所述第一參考信號(hào)或所述第二參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果，來(lái)測(cè)量從開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度。所述測(cè)量部可以輸出通過(guò)所述第三測(cè)量獲得的第三測(cè)量值。

當(dāng)所述像素信號(hào)的信號(hào)電平低于所述參考電壓時(shí)，所述測(cè)量部可以基于所述第一測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值且基于所述像素信號(hào)的信號(hào)電平與所述第一參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行所述第三測(cè)量。當(dāng)所述像素信號(hào)的信號(hào)電平高于所述參考電壓時(shí)，所述測(cè)量部可以基于所述第二測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值且基于所述像素信號(hào)的信號(hào)電平與所述第二參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行所述第三測(cè)量。

所述測(cè)量部可以包括在數(shù)量上與各個(gè)所述測(cè)量值的位長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器電路，并且這些觸發(fā)器電路彼此串聯(lián)連接，各個(gè)所述觸發(fā)器電路保持多個(gè)值。

所述信號(hào)處理裝置還可以包括比較部，所述比較部執(zhí)行從單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平的比較。所述測(cè)量部可以基于表明由所述比較部執(zhí)行的所述比較的結(jié)果的信號(hào)來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

此外，根據(jù)本發(fā)明一方面的信號(hào)處理方法包括：對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量；保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值；基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值；并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

根據(jù)本發(fā)明另一方面的攝像元件包括：像素陣列，其包括以矩陣的方式布置的多個(gè)單位像素；以及測(cè)量部，其執(zhí)行以下操作：對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量，所述信號(hào)表明從所述像素陣列的單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果；保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值；基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值；并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

根據(jù)本發(fā)明又一方面的電子設(shè)備包括：攝像部，其對(duì)被攝體進(jìn)行攝像；以及圖像處理部，其對(duì)通過(guò)所述攝像部攝取的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理。所述攝像部包括像素陣列和測(cè)量部，所述像素陣列包括以矩陣的方式布置的多個(gè)單位像素，所述測(cè)量部執(zhí)行以下操作：對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量，所述信號(hào)表明從所述像素陣列的單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果；保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值；基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值；并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

根據(jù)本發(fā)明再一方面的信號(hào)處理裝置包括：一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器，各個(gè)所述第一鎖存器保持輸入進(jìn)來(lái)的信號(hào)并且輸出所保持的信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)第二鎖存器，各個(gè)所述第二鎖存器獲得保持在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器中的信號(hào)并且保持所獲得的信號(hào)，并且各個(gè)所述第二鎖存器還將所保持的信號(hào)提供給所述第一鎖存器以使所述第一鎖存器能夠保持提供過(guò)來(lái)的信號(hào)；以及傳送控制部，其控制所述信號(hào)在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器與所述一個(gè)或多個(gè)第二鎖存器之間的傳送。

所述信號(hào)處理裝置還可以包括反轉(zhuǎn)控制部，所述反轉(zhuǎn)控制部控制保持在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器中的所述信號(hào)的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明另外一方面的信號(hào)處理裝置包括：多個(gè)鎖存器，所述多個(gè)鎖存器彼此串聯(lián)連接，并且各個(gè)所述鎖存器保持信號(hào)；以及控制部，所述控制部控制所述信號(hào)在所述鎖存器之間的傳送，并且在輸出所述信號(hào)的時(shí)候，將保持在所期望的鎖存器中的所述信號(hào)傳送到終極鎖存器、且將所述信號(hào)從所述終極鎖存器輸出。

根據(jù)上述本發(fā)明的一方面，對(duì)從信號(hào)的輸入開始到該信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量。保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值?；谒３值亩鄠€(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值。通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

根據(jù)上述本發(fā)明的另一方面，多個(gè)單位像素以矩陣的方式布置者從而構(gòu)成像素陣列。對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量，所述信號(hào)表明從所述像素陣列的單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值?；谒３值亩鄠€(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值。通過(guò)利用所設(shè)定的所述初始值，來(lái)執(zhí)行從所述信號(hào)(該信號(hào)表明從所述像素陣列的所述單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與所述參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的所述周期長(zhǎng)度的所述測(cè)量。

根據(jù)上述本發(fā)明的又一方面，在電子設(shè)備中，攝像元件包括多個(gè)單位像素，該多個(gè)單位像素以矩陣的方式布置著從而構(gòu)成像素陣列。對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量，所述信號(hào)表明從所述像素陣列的單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值。基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值。通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值，來(lái)執(zhí)行從所述信號(hào)(該信號(hào)表明從所述像素陣列的所述單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與所述參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度的測(cè)量。

根據(jù)上述本發(fā)明的再一方面，對(duì)于信號(hào)在一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器與一個(gè)或多個(gè)第二鎖存器之間的傳送進(jìn)行控制，各個(gè)所述第一鎖存器保持輸入信號(hào)并且輸出所保持的信號(hào)，各個(gè)所述第二鎖存器獲得保持在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器中的所述信號(hào)且保持所獲得的信號(hào)，并且各個(gè)所述第二鎖存器還將所保持的信號(hào)提供給所述第一鎖存器以使所述第一鎖存器能夠保持提供過(guò)來(lái)的所述信號(hào)。

根據(jù)上述本發(fā)明的另外一方面，對(duì)于信號(hào)在多個(gè)鎖存器之間的傳送進(jìn)行控制，所述多個(gè)鎖存器彼此串聯(lián)連接，并且各個(gè)所述鎖存器保持信號(hào)。保持在所期望的鎖存器中的信號(hào)被傳送到終極鎖存器，且從所述終極鎖存器被輸出。

本發(fā)明的技術(shù)效果

根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)抑制成本增大。

附圖說(shuō)明

圖1是圖示了圖像傳感器的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖2是圖示了像素陣列的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖3是圖示了單位像素的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖4是圖示了列并行處理部的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖5是圖示了列a/d轉(zhuǎn)換部的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖6是圖示了計(jì)數(shù)器的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖7是圖示了觸發(fā)器的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖8是示出了控制信號(hào)的示例的圖。

圖9是示出了a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例的流程圖。

圖10是示出了a/d轉(zhuǎn)換的變化的示例的時(shí)序圖。

圖11是示出了a/d轉(zhuǎn)換的變化的另一個(gè)示例的時(shí)序圖。

圖12是圖示了列并行處理部的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖13是圖示了列a/d轉(zhuǎn)換部的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖14是圖示了低位格雷碼鎖存器的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖15是圖示了鎖存器的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖16是圖示了標(biāo)志鎖存器(flaglatch)的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖17是示出了a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例的流程圖。

圖18是繼續(xù)圖17的流程圖而示出了a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例的流程圖。

圖19是示出了a/d轉(zhuǎn)換的變化的示例的時(shí)序圖。

圖20是示出了a/d轉(zhuǎn)換的變化的另一個(gè)示例的時(shí)序圖。

圖21是圖示了列a/d轉(zhuǎn)換部的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖22是圖示了格雷碼鎖存器的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖23是示出了a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例的流程圖。

圖24是繼續(xù)圖23的流程圖而示出了a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例的流程圖。

圖25是示出了a/d轉(zhuǎn)換的變化的示例的時(shí)序圖。

圖26是示出了a/d轉(zhuǎn)換的變化的另一個(gè)示例的時(shí)序圖。

圖27是圖示了觸發(fā)器的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖28是示出了控制信號(hào)的示例的圖。

圖29是圖示了鎖存器的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖30是示出了a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例的流程圖。

圖31是繼續(xù)圖30的流程圖而示出了a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例的流程圖。

圖32是繼續(xù)圖31的流程圖而示出了a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例的流程圖。

圖33是示出了a/d轉(zhuǎn)換的變化的示例的時(shí)序圖。

圖34是示出了a/d轉(zhuǎn)換的變化的另一個(gè)示例的時(shí)序圖。

圖35是示出了a/d轉(zhuǎn)換的變化的又一個(gè)示例的時(shí)序圖。

圖36是圖示了圖像傳感器的物理構(gòu)造的示例的圖。

圖37是圖示了像素陣列的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖38是圖示了圖像傳感器的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖39是圖示了區(qū)域并行處理部的主要構(gòu)造的示例的圖。

圖40是圖示了區(qū)域并行處理部的構(gòu)造的另一個(gè)示例的圖。

圖41是圖示了圖像傳感器的物理構(gòu)造的示例的圖。

圖42是圖示了圖像傳感器的物理構(gòu)造的另一個(gè)示例的圖。

圖43是圖示了攝像裝置的主要構(gòu)造的示例的圖。

具體實(shí)施方式

在下面將會(huì)說(shuō)明用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的方式(在下文中，稱為實(shí)施例)。需要注意的是，將按照下列順序給出說(shuō)明。

1.第一實(shí)施例(圖像傳感器、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器)

2.第二實(shí)施例(圖像傳感器、混合型計(jì)數(shù)器)

3.第三實(shí)施例(圖像傳感器、格雷碼計(jì)數(shù)器)

4.第四實(shí)施例(圖像傳感器、三種斜坡)

5.第五實(shí)施例(圖像傳感器、物理構(gòu)造)

6.第六實(shí)施例(圖像傳感器、區(qū)域并行處理)

7.第七實(shí)施例(攝像裝置)

1.第一實(shí)施例

相關(guān)雙采樣

已知如下這樣的斜坡式a/d轉(zhuǎn)換：其通過(guò)使用比較器比較圖像信號(hào)與具有斜坡波形的參考電壓并且計(jì)算直到來(lái)自該比較器的輸出反轉(zhuǎn)為止的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像傳感器的a/d轉(zhuǎn)換。該斜坡式a/d轉(zhuǎn)換具有優(yōu)異的線形性和噪聲特性。

順便提及地，關(guān)于圖像傳感器的像素信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換，存在著通過(guò)使用相關(guān)雙采樣(cds)來(lái)減少像素信號(hào)中所包含的ktc噪聲等以防止所攝圖像的圖像質(zhì)量降低的方法。

然而，根據(jù)專利文獻(xiàn)1所說(shuō)明的方法，采用模擬cds來(lái)代替難以利用專利文獻(xiàn)1的方法而予以執(zhí)行的數(shù)字cds。與數(shù)字cds相比，模擬cds不能完全去除固定模式噪聲，并因此降低了噪聲特性，在這種情況下，所攝圖像的圖像質(zhì)量可能會(huì)劣化。

另一方面，專利文獻(xiàn)2至專利文獻(xiàn)4所說(shuō)明的方法允許使用數(shù)字cds。然而，專利文獻(xiàn)2所說(shuō)明的方法必需允許利用計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)操作的多個(gè)塊。這種必需性使計(jì)數(shù)器面積加倍，并且可能增加成本。此外，專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4所說(shuō)明的方法中的每個(gè)方法采用如下這樣的混合型計(jì)數(shù)器：該混合型計(jì)數(shù)器使用用于高位的二進(jìn)制碼和用于低位的格雷碼。在這種情況下，二進(jìn)制碼和格雷碼中的各者都必需黑電平保持部和選擇裝置。這種必需性使計(jì)數(shù)器面積加倍，并且可能增加成本。

計(jì)數(shù)器內(nèi)的相關(guān)雙采樣

因此，對(duì)從信號(hào)的輸入開始到該信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量。保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值。隨后，基于所保持的多個(gè)測(cè)量值之中的任一者來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值。通過(guò)使用該初始值來(lái)執(zhí)行從所述信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度的所述測(cè)量。

例如，信號(hào)處理裝置包括如下這樣的測(cè)量部：該測(cè)量部對(duì)從信號(hào)的輸入開始到該信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量、保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值、基于所保持的多個(gè)測(cè)量值之中的任一者來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值、并且通過(guò)使用該初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

在這種情況下，可以在不會(huì)引起測(cè)量部的電路規(guī)模(面積)的不必要增大的前提下(即，在防止了測(cè)量部的面積增加的同時(shí))，在計(jì)數(shù)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字cds。因此，可以實(shí)現(xiàn)抑制成本增大。換言之，可以在抑制成本增大的同時(shí)，避免噪聲成分的增加。因此，例如在圖像傳感器的情況下，抑制了所攝圖像的圖像質(zhì)量的降低。

需要注意的是，所述測(cè)量部可以通過(guò)對(duì)預(yù)定時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)執(zhí)行所述周期長(zhǎng)度的所述測(cè)量，并且保持所獲得的計(jì)數(shù)值作為測(cè)量值。換言之，所述測(cè)量部可以由對(duì)時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器構(gòu)成。當(dāng)使用這個(gè)計(jì)數(shù)器時(shí)，容易獲得作為數(shù)字值的周期長(zhǎng)度。

此外，所述測(cè)量部可以多次執(zhí)行第一信號(hào)的周期長(zhǎng)度的測(cè)量，基于所保持的多個(gè)測(cè)量值之中的與不同于第一信號(hào)的第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的初始值來(lái)執(zhí)行不同于第一信號(hào)和第二信號(hào)的第三信號(hào)的周期長(zhǎng)度的測(cè)量。

在這種情況下，所述第一信號(hào)可以是從單位像素讀取的復(fù)位信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。

此外，所述參考信號(hào)可以針對(duì)所述第一信號(hào)的每次測(cè)量具有不同的斜坡斜度。

另外，所述第二信號(hào)可以是從單位像素讀取的像素信號(hào)的信號(hào)電平與預(yù)定參考電壓的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。

此外，所述第三信號(hào)可以是從單位像素讀取的像素信號(hào)的信號(hào)電平與具有跟第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的斜坡斜度的參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。

另外，所述測(cè)量部可以以二進(jìn)制碼的方式獲得所述周期長(zhǎng)度的所述測(cè)量的各個(gè)測(cè)量值的所有位。在這種情況下，所述測(cè)量部可以將表明二進(jìn)制碼的測(cè)量值中所包含的、且跟第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的測(cè)量值的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且所述測(cè)量部可以將反轉(zhuǎn)后的該數(shù)據(jù)設(shè)定為所述第三信號(hào)的所述周期長(zhǎng)度的所述測(cè)量的初始值。

需要注意的是，所述測(cè)量部可以執(zhí)行第一測(cè)量，所述第一測(cè)量基于從單位像素讀取的復(fù)位信號(hào)的信號(hào)電平與具有第一斜度的斜坡的第一參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)測(cè)量從開始到信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度。所述測(cè)量部可以保持通過(guò)所述第一測(cè)量獲得的第一測(cè)量值。所述測(cè)量部可以執(zhí)行第二測(cè)量，所述第二測(cè)量基于復(fù)位信號(hào)的信號(hào)電平與具有第二斜度的斜坡的第二參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)測(cè)量從開始到信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度。所述測(cè)量部可以保持通過(guò)所述第二測(cè)量獲得的第二測(cè)量值。所述測(cè)量部可以根據(jù)從單位像素讀取的像素信號(hào)與預(yù)定參考電壓之間的比較結(jié)果且基于所述第一測(cè)量值或所述第二測(cè)量值來(lái)設(shè)定初始值。所述測(cè)量部可以執(zhí)行第三測(cè)量，所述第三測(cè)量通過(guò)使用所設(shè)定的初始值且基于所述像素信號(hào)的信號(hào)電平與跟所述像素信號(hào)與所述參考電壓之間的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的所述第一參考信號(hào)或所述第二參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)測(cè)量從開始到信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度。所述測(cè)量部可以輸出通過(guò)所述第三測(cè)量獲得的第三測(cè)量值。

例如，當(dāng)像素信號(hào)的信號(hào)電平低于參考電壓時(shí)，所述測(cè)量部可以基于第一測(cè)量值來(lái)設(shè)定初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的初始值且基于像素信號(hào)的信號(hào)電平與第一參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行第三測(cè)量。此外，例如，當(dāng)像素信號(hào)的信號(hào)電平高于參考電壓時(shí)，所述測(cè)量部可以基于第二測(cè)量值來(lái)設(shè)定初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的初始值且基于像素信號(hào)的信號(hào)電平與第二參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行第三測(cè)量。

在這種情況下，所述測(cè)量部能夠基于具有與像素信號(hào)的信號(hào)電平更合適的斜坡斜度的參考信號(hào)來(lái)執(zhí)行第三測(cè)量。因此，通過(guò)使用如上所述配置而成的測(cè)量部，可以在抑制幀速率(framerate)下降的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。換言之，可以在抑制成本增大的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高速的和高動(dòng)態(tài)范圍的更準(zhǔn)確a/d轉(zhuǎn)換。

需要注意的是，所述測(cè)量部可以包括在數(shù)量上與各個(gè)測(cè)量值的位長(zhǎng)度(bitlength)對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器電路，并且這些觸發(fā)器電路彼此串聯(lián)連接，各個(gè)觸發(fā)器電路保持多個(gè)值。

此外，還可以設(shè)置有比較部：其執(zhí)行從單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平的比較。在這種情況下，所述測(cè)量部基于表明由比較部執(zhí)行的比較的結(jié)果的信號(hào)來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

另外，諸如觸發(fā)器等信號(hào)處理裝置可以包括：一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器，各個(gè)所述第一鎖存器保持輸入的信號(hào)并且輸出所保持的信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)第二鎖存器，各個(gè)所述第二鎖存器獲得保持在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器中的信號(hào)且保持所獲得的信號(hào)，并且還將所保持的信號(hào)提供給所述第一鎖存器以使所述第一鎖存器能夠保持提供過(guò)來(lái)的信號(hào)；以及傳送控制部，其對(duì)信號(hào)在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器與所述一個(gè)或多個(gè)第二鎖存器之間的傳送進(jìn)行控制。在這種情況下，所述信號(hào)處理裝置能夠保持多個(gè)值、從所保持的值中選擇一個(gè)期望值、并且輸出所選擇的值。

需要注意的是，所述信號(hào)處理裝置還可以包括反轉(zhuǎn)控制部，該反轉(zhuǎn)控制部控制保持在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器中的信號(hào)的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。在這種情況下，所述信號(hào)處理裝置能夠輸出所保持的值，并且能夠輸出數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)之后的值。

圖像傳感器

圖1圖示了根據(jù)應(yīng)用上述本發(fā)明的攝像元件的實(shí)施例的圖像傳感器的主要構(gòu)造的示例。圖1所示的圖像傳感器100是如下這樣的器件：其對(duì)從被攝體接收的光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并且輸出通過(guò)該光電轉(zhuǎn)換而獲得的圖像數(shù)據(jù)。例如，圖像傳感器100構(gòu)成了包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)的cmos圖像傳感器或包括電荷耦合器件(ccd：chargecoupleddevice)的ccd圖像傳感器等。

如圖1所示，圖像傳感器100包括像素陣列101、列并行處理部102、傳送部103、控制部111、行掃描部112和列掃描部113。

像素陣列101是如下的像素區(qū)域：在該像素區(qū)域中，像素構(gòu)件(單位像素)以平坦形狀或彎曲形狀布置著，各個(gè)像素構(gòu)件均包括諸如光電二極管等光電轉(zhuǎn)換元件。在下文中進(jìn)行如下假設(shè)：?jiǎn)挝幌袼卦谙袼仃嚵?01上以m行n列(m、n：任意自然數(shù))的陣列布置著。將在下面說(shuō)明像素陣列101的詳細(xì)構(gòu)造。

從各個(gè)單位像素讀取的各個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)由垂直信號(hào)線121-1至121-n中的任意一條相應(yīng)垂直信號(hào)線而被傳送至列并行處理部102。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分垂直信號(hào)線121-1至121-n時(shí)，各個(gè)垂直信號(hào)線121-1至121-n統(tǒng)稱為垂直信號(hào)線121。

列并行處理部102針對(duì)各個(gè)單位像素列對(duì)從像素陣列101經(jīng)由垂直信號(hào)線121中的一條垂直信號(hào)線傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，這使得各個(gè)信號(hào)是針對(duì)各個(gè)單位像素列而被獨(dú)立處理的。例如，列并行處理部102執(zhí)行將從像素陣列101讀取的各列的模擬信號(hào)(諸如復(fù)位信號(hào)和像素信號(hào))轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換。列并行處理部102將所獲得的各信號(hào)的處理結(jié)果(諸如通過(guò)各個(gè)信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換而獲得的各個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))經(jīng)由信號(hào)線122-1至122-n中的任意一條信號(hào)線輸出至傳送部103。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分信號(hào)線122-1至122-n時(shí)，各信號(hào)線122-1至122-n統(tǒng)稱為信號(hào)線122。

傳送部103將從列并行處理部102經(jīng)由信號(hào)線122提供過(guò)來(lái)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)由信號(hào)線123傳送至例如圖像傳感器100的外部。

控制部111通過(guò)經(jīng)由控制線131提供控制信號(hào)來(lái)控制列并行處理部102?？刂撇?11還通過(guò)經(jīng)由控制線132提供控制信號(hào)來(lái)控制傳送部103?？刂撇?11還通過(guò)經(jīng)由控制線133提供控制信號(hào)來(lái)控制行掃描部112?？刂撇?11還通過(guò)經(jīng)由控制線134提供控制信號(hào)來(lái)控制列掃描部113。因此，控制部111通過(guò)控制圖像傳感器100的各部件來(lái)控制圖像傳感器100的全體操作(各部件的操作)。

需要注意的是，盡管前述控制線131至134中的各者在圖1中均由一條虛線(虛線箭頭)表示，但是這些控制線中的各控制線可以由多條控制線構(gòu)成。

行掃描部112在控制部111的控制下通過(guò)經(jīng)由控制線125-1至125-m提供控制信號(hào)來(lái)控制像素陣列101的各個(gè)單位像素的晶體管的操作。需要注意的是，在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分控制線125-1至125-m時(shí)，各控制線125-1至125-m統(tǒng)稱為控制線125。

列掃描部113在控制部111的控制下通過(guò)經(jīng)由控制線126-1至126-n提供控制信號(hào)從而針對(duì)各列來(lái)控制列并行處理部102的操作。需要注意的是，在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分控制線126-1至126-n時(shí)，各控制線126-1至126-n統(tǒng)稱為控制線126。

像素陣列

圖2圖示了像素陣列101的主要構(gòu)造的示例。如上所述，多個(gè)單位像素在像素區(qū)域(像素陣列101)上以平面形狀布置著。根據(jù)圖2所示的示例，m×n個(gè)單位像素141(單位像素141-11至141-mn)以m行n列的矩陣形狀(陣列形狀)布置著。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分單位像141-11至141-mn時(shí)，各單位像素141-11至141-mn統(tǒng)稱為單位像素141。單位像素141能夠以任意的方式布置著。例如，單位像素141可以以不同于矩陣形狀的方式布置著，例如被布置成所謂的蜂窩結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，垂直信號(hào)線121中的各者(垂直信號(hào)線121-1至121-n)是針對(duì)單位像素141的列(在下文中，也稱為單位像素列)中的相應(yīng)一列設(shè)置的。在這種情況下，垂直信號(hào)線121中的各者被連接至與相應(yīng)垂直信號(hào)線121相關(guān)的那列(單位像素列)的各單位像素，以便將從各單位像素讀取的信號(hào)傳送至列并行處理部102。此外，如圖2所示，控制線125中的各者(控制線125-1至125-m)是針對(duì)單位像素141的行(在下文中，也稱為單位像素行)中的相應(yīng)一行設(shè)置的。在這種情況下，控制線125中的各者被連接至與相應(yīng)控制線125相關(guān)的單位像素行的各單位像素，以便將從行掃描部112提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)傳送至相應(yīng)的各個(gè)單位像素。

因此，單位像素141中的各者被連接至已分配給相應(yīng)單位像素141所屬列(單位像素列)的垂直信號(hào)線121和已分配給相應(yīng)單位像素141所屬單位像素行的控制線125。單位像素141中的各者根據(jù)經(jīng)由相應(yīng)控制線125提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)，并且將由相應(yīng)單位像素141獲得的電信號(hào)經(jīng)由相應(yīng)垂直信號(hào)線121提供給列并行處理部102。

需要注意的是，圖2中的由單條線所示的各行中的各個(gè)控制線125可以由多條控制線構(gòu)成。

單位像素的構(gòu)造

圖3是圖示了各個(gè)單位像素141的主要電路構(gòu)造的示例的圖。如圖3所示，單位像素141包括光電二極管(pd)151、傳送晶體管152、復(fù)位晶體管153、放大晶體管154和選擇晶體管155。

光電二極管(pd)151執(zhí)行用于將所接收的光轉(zhuǎn)換成與光量對(duì)應(yīng)的光電荷(在這個(gè)示例中，光電子)的光電轉(zhuǎn)換，并且積累這些光電荷。積累的光電荷以預(yù)定時(shí)序被讀取。在光電二極管(pd)151的陰極電極經(jīng)由傳送晶體管152而被連接至浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd：floatingdiffusion)時(shí)，光電二極管(pd)151的陽(yáng)極電極被連接至像素區(qū)域的接地(像素接地)。毋庸置疑，在光電二極管(pd)151的陽(yáng)極電極可以經(jīng)由傳送晶體管152而被連接至浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)時(shí)，光電二極管(pd)151的陰極電極可以被連接至像素區(qū)域的電源(像素電源)。在這個(gè)方式中，光電荷被讀取為光空穴(photohole)。

傳送晶體管152控制著來(lái)自光電二極管(pd)151的光電荷的讀取。在傳送晶體管152的源極電極被連接至光電二極管(pd)151的陰極電極時(shí)，傳送晶體管152的漏極電極被連接至浮動(dòng)擴(kuò)散部。此外，用于傳輸從行掃描部112提供過(guò)來(lái)的傳送控制信號(hào)的傳送控制線(trg)被連接至傳送晶體管152的柵極電極。因此，傳送控制線(trg)被包括在圖2所示的控制線125中。

當(dāng)傳送控制線(trg)的信號(hào)(即，傳送晶體管152的柵極電位)處于截止?fàn)顟B(tài)(off-state)時(shí)，光電荷不會(huì)從光電二極管(pd)151傳送(光電荷被積累在光電二極管(pd)151中)。另一方面，當(dāng)傳送控制線(trg)的信號(hào)處于導(dǎo)通狀態(tài)(on-state)時(shí)，積累在光電二極管(pd)151中的光電荷被傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)。

復(fù)位晶體管153使浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)的電位復(fù)位。在復(fù)位晶體管153的源極電極被連接至浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)時(shí)，復(fù)位晶體管153的漏極電極被連接至電源電位。此外，用于傳輸從行掃描部112提供過(guò)來(lái)的復(fù)位控制信號(hào)的復(fù)位控制線(rst)被連接至復(fù)位晶體管153的柵極電極。因此，復(fù)位控制線(rst)被包括在圖2所示的控制線125中。

當(dāng)復(fù)位控制線(rst)的信號(hào)(即，復(fù)位晶體管153的柵極電位)處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)與電源電位是隔離的。另一方面，當(dāng)復(fù)位控制線(rst)的信號(hào)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)的電荷被排出到電源電位，以使浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)復(fù)位。

放大晶體管154放大浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)的電位變化，并且將放大后的電位變化作為電信號(hào)(模擬信號(hào))而輸出。放大晶體管154的柵極電極被連接至浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)，放大晶體管154的漏極電極被連接至源極跟隨器電源電壓，并且放大晶體管154的源極電極被連接至選擇晶體管155的漏極電極。

例如，放大晶體管154將通過(guò)復(fù)位晶體管153復(fù)位的浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)的電位作為復(fù)位信號(hào)(復(fù)位電平)而輸出到選擇晶體管155。此外，放大晶體管154將具有所接收到的從傳送晶體管152傳送過(guò)來(lái)的光電荷的浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)的電位作為光積累信號(hào)(信號(hào)電平)而輸出到選擇晶體管155。

選擇晶體管155控制著從放大晶體管154接收到的電信號(hào)向垂直信號(hào)線(vsl)121(即，列并行處理部102)的輸出。在選擇晶體管155的源極電極被連接至垂直信號(hào)線121時(shí)，選擇晶體管155的漏極電極被連接至放大晶體管154的源極電極。此外，用于傳輸從行掃描部112提供過(guò)來(lái)的選擇控制信號(hào)的選擇控制線(sel)被連接至選擇晶體管155的柵極電極。因此，選擇控制線(sel)被包括在圖2所示的控制線125中。

當(dāng)選擇控制線(sel)的信號(hào)(即，選擇晶體管155的柵極電位)處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，放大晶體管154和垂直信號(hào)線121是彼此電隔離的。因此，在這種狀態(tài)下，復(fù)位信號(hào)或像素信號(hào)等不會(huì)從相應(yīng)單位像素141輸出。另一方面，當(dāng)選擇控制線(sel)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)單位像素141進(jìn)入選擇狀態(tài)。更具體地，放大晶體管154和垂直信號(hào)線121是電連接的，在這種情況下，從放大晶體管154輸出的信號(hào)作為相應(yīng)單位像素141的像素信號(hào)而被提供給垂直信號(hào)線121。換言之，復(fù)位信號(hào)或像素信號(hào)等從相應(yīng)單位像素141被讀取。

需要注意的是，單位像素141的構(gòu)造不局限于圖3所示的示例，而是可以是任意的構(gòu)造。例如，可以采用五晶體管類型、浮動(dòng)擴(kuò)散部被共用類型或其他各種類型的構(gòu)造。

列并行處理部

在下文中，將參照?qǐng)D4說(shuō)明列并行處理部102(圖1)的構(gòu)造示例。如圖4所示，列并行處理部102包括參考信號(hào)生成部171、參考信號(hào)生成部172和a/d轉(zhuǎn)換部173。

參考信號(hào)生成部171生成與用于由a/d轉(zhuǎn)換部173執(zhí)行的a/d轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)信號(hào)對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)(也稱為參考電壓)。這個(gè)參考信號(hào)的波形可以是任意波形。例如，該參考信號(hào)可以是具有斜波(rampwave)(鋸齒波)的信號(hào)。下面討論的參考信號(hào)是具有斜波(ramp)的信號(hào)的示例。參考信號(hào)生成部171包括例如d/a轉(zhuǎn)換部，以便通過(guò)使用該d/a轉(zhuǎn)換部來(lái)生成參考信號(hào)(ramp)。參考信號(hào)(ramp)經(jīng)由參考信號(hào)線171a且經(jīng)由參考信號(hào)線171b-1至參考信號(hào)線171b-n中的一條參考信號(hào)線而被提供給a/d轉(zhuǎn)換部173。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分參考信號(hào)線171b-1至171b-n，各參考信號(hào)線171b-1至171b-n統(tǒng)稱為參考信號(hào)線171b。

參考信號(hào)生成部172是與參考信號(hào)生成部171相似的處理部，并且生成與用于由a/d轉(zhuǎn)換部173執(zhí)行的a/d轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)信號(hào)對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)(也稱為參考電壓)。由參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)(ramp)經(jīng)由參考信號(hào)線172a且經(jīng)由參考信號(hào)線172b-1至參考信號(hào)線172b-n中的一條參考信號(hào)線而被提供給a/d轉(zhuǎn)換部173。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分參考信號(hào)線172b-1至172b-n時(shí)，各參考信號(hào)線172b-1至172b-n統(tǒng)稱為參考信號(hào)線172b。

由參考信號(hào)生成部171生成的參考信號(hào)(ramp)的斜坡斜度不同于由參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)(ramp)的斜坡斜度。參考信號(hào)生成部171生成的參考信號(hào)(ramp)具有比由參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)(ramp)的斜坡斜度小的斜坡斜度。

a/d轉(zhuǎn)換部173基于由參考信號(hào)生成部171生成的參考信號(hào)(ramp)或由參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)(ramp)而對(duì)從像素陣列101經(jīng)由一條垂直信號(hào)線121提供過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)(復(fù)位信號(hào)或像素信號(hào)等)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。在這種情況下，a/d轉(zhuǎn)換部173被準(zhǔn)許執(zhí)行數(shù)字cds。此外，a/d轉(zhuǎn)換部173在這個(gè)數(shù)字cds的復(fù)位周期(在下文中，也稱為p相)的期間內(nèi)、針對(duì)由參考信號(hào)生成部171生成的參考信號(hào)(ramp)和由參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)(ramp)中的各者來(lái)執(zhí)行復(fù)位信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換，并且在這個(gè)數(shù)字cds的信號(hào)讀取周期(在下文中，也稱為d相)的期間內(nèi)、基于由參考信號(hào)生成部171生成的參考信號(hào)(ramp)或由參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)(ramp)之中的跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)來(lái)執(zhí)行像素信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換。

因此，a/d轉(zhuǎn)換部173能夠基于具有與像素信號(hào)的信號(hào)電平更合適的斜坡斜度的參考信號(hào)來(lái)執(zhí)行像素信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換。換言之，a/d轉(zhuǎn)換部173能夠以高速且以高的動(dòng)態(tài)范圍實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的a/d轉(zhuǎn)換。

a/d轉(zhuǎn)換部173將通過(guò)上述方式的a/d轉(zhuǎn)換而獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(該a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果)經(jīng)由信號(hào)線122輸出到傳送部103。

參考信號(hào)生成部171、參考信號(hào)生成部172和a/d轉(zhuǎn)換部173中的各者根據(jù)從控制部111經(jīng)由控制線131提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)控制部111的控制)進(jìn)行操作。此外，a/d轉(zhuǎn)換部173基于從列掃描部113經(jīng)由控制線126提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)列掃描部113的控制)而針對(duì)各列執(zhí)行上述的a/d轉(zhuǎn)換。

如圖4所示，a/d轉(zhuǎn)換部173包括列a/d轉(zhuǎn)換部181-1至181-n。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分列a/d轉(zhuǎn)換部181-1至181-n時(shí)，各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部181-1至181-n統(tǒng)稱為列a/d轉(zhuǎn)換部181。列a/d轉(zhuǎn)換部181中的各者是針對(duì)像素陣列101的列(單位像素列)中的相應(yīng)一列設(shè)置的。

在這種情況下，如圖4所示，列a/d轉(zhuǎn)換部181中的各者(列a/d轉(zhuǎn)換部181-1至181-n)被配置成與如下列中的垂直信號(hào)線121(垂直信號(hào)線121-1至121-n中的一條垂直信號(hào)線)、參考信號(hào)線171b和參考信號(hào)線172b連接：該列與相應(yīng)的列a/d轉(zhuǎn)換部181相關(guān)。列a/d轉(zhuǎn)換部181中的各者基于從參考信號(hào)生成部171經(jīng)由參考信號(hào)線171a和參考信號(hào)線171b提供過(guò)來(lái)的參考信號(hào)或從參考信號(hào)生成部172經(jīng)由參考信號(hào)線172a和參考信號(hào)線172b提供過(guò)來(lái)的參考信號(hào)而對(duì)從與相應(yīng)的列a/d轉(zhuǎn)換部181相關(guān)的列中的單位像素141讀取的、并經(jīng)由相應(yīng)列的垂直信號(hào)線121提供過(guò)來(lái)的信號(hào)(諸如復(fù)位信號(hào)和像素信號(hào))執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

而且，如圖4所示，列a/d轉(zhuǎn)換部181中的各者被配置成與如下列中的信號(hào)線122(信號(hào)線122-1至122-n中的一條信號(hào)線)連接：該列與相應(yīng)的列a/d轉(zhuǎn)換部181相關(guān)。各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部181將由此獲得的a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果經(jīng)由與相應(yīng)的列a/d轉(zhuǎn)換部181相關(guān)的信號(hào)線122提供給傳送部103。

此外，列a/d轉(zhuǎn)換部181中的各者(列a/d轉(zhuǎn)換部181-1至181-n)被配置成與如下列中的控制線126(控制線126-1至126-n中的一條控制線)連接：該列與相應(yīng)的列a/d轉(zhuǎn)換部181相關(guān)。列a/d轉(zhuǎn)換部181中的各者根據(jù)從列掃描部113經(jīng)由相應(yīng)控制線126提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)列掃描部113的控制)而被驅(qū)動(dòng)。需要注意的是，如圖4所示的在各列中由單條線構(gòu)成的控制線126各者可以由多條控制線構(gòu)成。

根據(jù)上述示例，列a/d轉(zhuǎn)換部181中的各者是針對(duì)像素陣列101的單位像素列中的相應(yīng)一個(gè)單位像素列設(shè)置的。然而，a/d轉(zhuǎn)換部173中所包括的列a/d轉(zhuǎn)換部181的數(shù)量可以是任意數(shù)量，例如：與像素陣列101的單位像素列的數(shù)量相同的數(shù)量；或者比單位像素列的數(shù)量大或小的數(shù)量。例如，列a/d轉(zhuǎn)換部181中的各者可以是針對(duì)多個(gè)單位像素列的集合而設(shè)置的。

列a/d轉(zhuǎn)換部

在下文中，將參照?qǐng)D5說(shuō)明列a/d轉(zhuǎn)換部181(圖4)的構(gòu)造示例。如圖5所示，列a/d轉(zhuǎn)換部181包括選擇器191、比較部192和計(jì)數(shù)器193。

雙輸入單輸出的選擇器191被配置成：選擇器191的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)輸入端子被連接至參考信號(hào)線171b、另一個(gè)輸入端子被連接至參考信號(hào)線172b、并且選擇器191的輸出端子經(jīng)由信號(hào)線201被連接至比較部192的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)輸入端子。選擇器191選擇要被提供給比較部192的參考信號(hào)。

更具體地，選擇器191根據(jù)從列掃描部113經(jīng)由控制線126a提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)列掃描部113的控制)來(lái)選擇由參考信號(hào)生成部171生成的參考信號(hào)或由參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)。

雙輸入單輸出的比較部192被配置成：比較部192的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)輸入端子被連接至與該比較部192相關(guān)的列的垂直信號(hào)線121、另一個(gè)輸入端子經(jīng)由信號(hào)線201而被連接至選擇器191的輸出端子、并且比較部192的輸出端子經(jīng)由信號(hào)線202而被連接至計(jì)數(shù)器193的輸入端子。比較部192比較被輸入到它的兩個(gè)輸入端子的信號(hào)的信號(hào)電平。

更具體地，比較部192根據(jù)從列掃描部113經(jīng)由控制線126b提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)列掃描部113的控制)來(lái)比較經(jīng)由垂直信號(hào)線121提供過(guò)來(lái)的輸入信號(hào)(諸如從單位像素141讀取的模擬信號(hào))與經(jīng)由信號(hào)線201提供過(guò)來(lái)的參考信號(hào)(對(duì)信號(hào)電平進(jìn)行比較)，并且將由此獲得的比較結(jié)果經(jīng)由信號(hào)線202輸出到計(jì)數(shù)器193。換言之，比較部192將表明輸入信號(hào)和參考信號(hào)中哪一個(gè)具有較高信號(hào)電平的信號(hào)提供給計(jì)數(shù)器193。

例如，表明比較結(jié)果的信號(hào)由1位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)構(gòu)成。例如，當(dāng)參考信號(hào)的信號(hào)電平高于輸入信號(hào)的信號(hào)電平時(shí)，表明這個(gè)比較結(jié)果的信號(hào)的值變?yōu)椤?”。另一方面，在相反的情況下，這個(gè)值變?yōu)椤?”。毋庸置疑，這個(gè)信號(hào)的值可以以相反的方式來(lái)確定。此外，表明比較結(jié)果的信號(hào)的位長(zhǎng)度可以是任意長(zhǎng)度。該信號(hào)可以是由多位構(gòu)成的信息。

計(jì)數(shù)器193被配置成：計(jì)數(shù)器193的輸入端子經(jīng)由信號(hào)線202而被連接至比較部192的輸出端子、并且計(jì)數(shù)器193的輸出端子被連接至與該計(jì)數(shù)器193相關(guān)的列的信號(hào)線122。計(jì)數(shù)器193從比較部192接收比較結(jié)果。計(jì)數(shù)器193根據(jù)從列掃描部113經(jīng)由控制線126c提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)列掃描部113的控制)來(lái)測(cè)量從計(jì)數(shù)開始直到比較結(jié)果發(fā)生反轉(zhuǎn)(來(lái)自比較部192的輸出信號(hào)的信號(hào)電平發(fā)生變化)的時(shí)間(例如，對(duì)預(yù)定時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù))。隨后，計(jì)數(shù)器193將直到比較結(jié)果發(fā)生反轉(zhuǎn)的時(shí)間為止的計(jì)數(shù)值作為被輸入到比較部192的輸入信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果(即，表明從單位像素141讀取的信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))而經(jīng)由信號(hào)線122輸出到傳送部103。

上述的控制線126a至126c被包括在圖4所示的控制線126中。

在cds的p相內(nèi)，例如，列掃描部113使得選擇器191能夠依次選擇各參考信號(hào)，使得比較部192能夠依次比較復(fù)位信號(hào)與所選擇的參考信號(hào)，并且使得計(jì)數(shù)器193能夠針對(duì)各個(gè)比較結(jié)果而測(cè)量從計(jì)數(shù)開始直到比較結(jié)果的值發(fā)生變化的時(shí)間。換言之，復(fù)位信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換是基于各所述參考信號(hào)而被執(zhí)行的。

而且，在cds的d相內(nèi)，例如，列掃描部113使得選擇器191能夠選擇跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)，使得比較部192能夠比較像素信號(hào)與所選擇的參考信號(hào)，并且使得計(jì)數(shù)器193能夠針對(duì)各個(gè)比較結(jié)果而測(cè)量從計(jì)數(shù)開始直到比較結(jié)果的值發(fā)生變化的時(shí)間。換言之，像素信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換是基于跟該像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)(例如，具有跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的斜坡斜度的參考信號(hào))而被執(zhí)行的。

因此，a/d轉(zhuǎn)換部173能夠在d相內(nèi)基于與像素信號(hào)的信號(hào)電平更合適的參考信號(hào)(諸如具有更合適的斜坡斜度的參考信號(hào))來(lái)執(zhí)行像素信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換。更具體地，a/d轉(zhuǎn)換部173省去了在d相內(nèi)基于不必要的參考信號(hào)而實(shí)施的a/d轉(zhuǎn)換，從而以高速和高的動(dòng)態(tài)范圍實(shí)現(xiàn)了更準(zhǔn)確的a/d轉(zhuǎn)換。

計(jì)數(shù)器

例如，計(jì)數(shù)器193可以以二進(jìn)制碼的方式獲得從計(jì)數(shù)開始到比較結(jié)果發(fā)生反轉(zhuǎn)的時(shí)間的測(cè)量值(諸如時(shí)鐘數(shù)的計(jì)數(shù)值)的所有位。換言之，計(jì)數(shù)器193可以僅由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。

圖6圖示了由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器193的主要構(gòu)造的示例。在這種情況下，計(jì)數(shù)器193包括如圖6所示的示例中那樣配置而成的與門(andgate)211、d觸發(fā)器212-1至212-l(l：任意自然數(shù))以及標(biāo)志鎖存器213。d觸發(fā)器212-1至212-l中的各者由具有相似構(gòu)造的d觸發(fā)器電路構(gòu)成。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分d觸發(fā)器212-1至212-l時(shí)，d觸發(fā)器212-1至212-l統(tǒng)稱為d觸發(fā)器212。

在這種情況下，計(jì)數(shù)器193輸出具有位長(zhǎng)度l的計(jì)數(shù)值。更具體地，計(jì)數(shù)器193的d觸發(fā)器212中的各個(gè)d觸發(fā)器212包括在數(shù)量上與計(jì)數(shù)值的位數(shù)相同的、且串行連接的脈動(dòng)計(jì)數(shù)器，以便通過(guò)使用這些脈動(dòng)計(jì)數(shù)器來(lái)執(zhí)行計(jì)數(shù)。

計(jì)算出輸入時(shí)鐘clkin和比較部192的輸出cmout的邏輯積(and)，以控制計(jì)數(shù)周期。此外，跟d相與參考電壓之間的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的標(biāo)志信號(hào)(f)和共用的cmout一起被輸入。標(biāo)志鎖存器213存儲(chǔ)著標(biāo)志信號(hào)(f)。保持在標(biāo)志鎖存器213中的標(biāo)志信號(hào)(f)被用來(lái)控制各個(gè)d觸發(fā)器212內(nèi)的保存鎖存器(savelatch)的操作。

d觸發(fā)器

圖7圖示了各個(gè)d觸發(fā)器212的主要構(gòu)造的示例。d觸發(fā)器212包括如圖7所示的示例中那樣配置而成的非門(notgate)221、與非門(nandgate)222、非門223、開關(guān)224、非門225、非門226、開關(guān)227、非門228和非門229。

如圖7所示，非門225和非門226構(gòu)成一個(gè)鎖存器。相似地，非門228和非門229構(gòu)成一個(gè)鎖存器。由非門228和非門229構(gòu)成的鎖存器充當(dāng)保存鎖存器。開關(guān)227根據(jù)控制信號(hào)s1的值來(lái)控制向這個(gè)保存鎖存器的信號(hào)輸入和從這個(gè)保存鎖存器的信號(hào)輸出。

用于控制非門223和開關(guān)224的控制信號(hào)clk以及用于控制非門221和非門226且與控制信號(hào)clk的反轉(zhuǎn)值對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)xclk是通過(guò)使用由如圖8中的a所示的與門231、或門(norgate)232和非門233構(gòu)成的邏輯電路而從控制信號(hào)ckh、控制信號(hào)xckl和cin[n]生成的。

另一方面，用于控制開關(guān)227的控制信號(hào)s1和用于控制非門225的控制信號(hào)s3是通過(guò)使用由如圖8中的b所示的與門234和與門235構(gòu)成的邏輯電路而從控制信號(hào)sp1、控制信號(hào)fsp和控制信號(hào)sp3生成的。

圖8中的c示出了各個(gè)控制信號(hào)的時(shí)序圖的示例。

在d觸發(fā)器212(圖7)中，例如，通過(guò)根據(jù)控制信號(hào)s1使開關(guān)227進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)(on)而將保持在cout[n]處的信號(hào)傳送到保存鎖存器(其是由非門228和非門229構(gòu)成的鎖存器)。另一方面，通過(guò)根據(jù)控制信號(hào)s1使開關(guān)227進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)(off)而將新信號(hào)和保持在該保存鎖存器中的先前信號(hào)一起保持在cout[n]處。當(dāng)開關(guān)227根據(jù)控制信號(hào)s1再次進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)(on)時(shí)，保持在該保存鎖存器(其是由非門228和非門229構(gòu)成的鎖存器)中的信號(hào)被復(fù)原(restore)到cout[n]中。

因此，d觸發(fā)器212包括第一鎖存器、第二鎖存器和傳送控制部，所述第一鎖存器能夠保持輸入的信號(hào)并且輸出保持在所述第一鎖存器中的信號(hào)，所述第二鎖存器能夠獲得保持在所述第一鎖存器中的信號(hào)且保持所獲得的信號(hào)，并且能夠?qū)⒈３衷谒龅诙i存器中的信號(hào)提供給所述第一鎖存器以使得所述第一鎖存器能夠保持該信號(hào)，所述傳送控制部用來(lái)控制信號(hào)在所述第一鎖存器與所述第二鎖存器之間的傳送。

通過(guò)使用上述保存鎖存器來(lái)保持信號(hào)的d觸發(fā)器212能夠保持多個(gè)信號(hào)，并且能夠選擇各信號(hào)中的一個(gè)期望信號(hào)且輸出所選的該信號(hào)。

通過(guò)使用d觸發(fā)器212而如圖6的示例中那樣實(shí)現(xiàn)的計(jì)數(shù)器193能夠保持多個(gè)計(jì)數(shù)值(計(jì)數(shù)值的各個(gè)位)。因此，在數(shù)字cds的期間內(nèi)，計(jì)數(shù)器193既保持著基于由p相的參考信號(hào)生成部171生成的參考信號(hào)的比較結(jié)果的計(jì)數(shù)值、又保持著基于由p相的參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)的比較結(jié)果的計(jì)數(shù)值，并且在d相內(nèi)選擇這些計(jì)數(shù)值中的一個(gè)期望計(jì)數(shù)值且使用所選的計(jì)數(shù)值。例如，計(jì)數(shù)器193選擇跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的那個(gè)計(jì)數(shù)值并輸出所選的計(jì)數(shù)值。因此，列a/d轉(zhuǎn)換部181能夠在數(shù)字cds的d相中的計(jì)數(shù)操作期間內(nèi)設(shè)定跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的初始值。更具體地，列a/d轉(zhuǎn)換部181設(shè)定了當(dāng)在d相內(nèi)基于跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)而進(jìn)行像素信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換時(shí)的更合適的初始值。換言之，列a/d轉(zhuǎn)換部181以上述方式更準(zhǔn)確地執(zhí)行高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。

此外，如圖8中的c所示，通過(guò)將控制信號(hào)xckl切換到l(低)并且在鎖定d觸發(fā)器212的同時(shí)將控制信號(hào)ckh切換到h(高)，來(lái)使cout[n]的值反轉(zhuǎn)。因此，允許d觸發(fā)器212進(jìn)一步包括反轉(zhuǎn)控制部，該反轉(zhuǎn)控制部用來(lái)控制保持在第一鎖存器中的信號(hào)的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

計(jì)數(shù)器193內(nèi)的數(shù)字cds是通過(guò)將反轉(zhuǎn)后的p相的值設(shè)定為d相計(jì)數(shù)的初始值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。換言之，列a/d轉(zhuǎn)換部181以上述方式更準(zhǔn)確地執(zhí)行高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。

此外，數(shù)字cds只是通過(guò)在d觸發(fā)器212中稍微添加了前述構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此計(jì)數(shù)器193的電路規(guī)模(安裝所需的面積)不會(huì)增大。如果計(jì)數(shù)器193的電路規(guī)模增大，那么圖像傳感器100的電路規(guī)模也類似地增大。如果圖像傳感器100的安裝所需的面積增加，那么在安裝圖像傳感器100時(shí)所需的半導(dǎo)體基板的尺寸也類似地增大。在這種情況下，制造成本可能會(huì)增大。即使當(dāng)允許在不增大半導(dǎo)體基板的情況下安裝圖像傳感器100時(shí)，也可能需要更困難的設(shè)計(jì)。在這種情況下，開發(fā)成本可能增大。

包含了根據(jù)本發(fā)明的d觸發(fā)器212(計(jì)數(shù)器193)的列a/d轉(zhuǎn)換部181(即，a/d轉(zhuǎn)換部173)能夠抑制電路規(guī)模的增大。因此，能夠在抑制成本增大的同時(shí)，更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。換言之，圖像傳感器100能夠通過(guò)使用應(yīng)用了本發(fā)明的列a/d轉(zhuǎn)換部181(即，a/d轉(zhuǎn)換部173)來(lái)抑制成本增大。

a/d轉(zhuǎn)換處理的流程

將參照?qǐng)D9所示的流程圖說(shuō)明通過(guò)圖像傳感器100的列a/d轉(zhuǎn)換部181實(shí)施的a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例。

響應(yīng)于a/d轉(zhuǎn)換處理的開始，在步驟s101中，列a/d轉(zhuǎn)換部181使計(jì)數(shù)器193復(fù)位(初始化)并且為各個(gè)d觸發(fā)器212設(shè)定預(yù)定的初始值(諸如“0”)。

在步驟s102中，列a/d轉(zhuǎn)換部181在第一復(fù)位周期(第一p相)內(nèi)基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有平緩斜坡)對(duì)從單位像素141讀取的復(fù)位信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。計(jì)數(shù)器193獲得與該a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))對(duì)應(yīng)的第一復(fù)位信號(hào)(p1)。

在步驟s103中，列a/d轉(zhuǎn)換部181使計(jì)數(shù)器193的各個(gè)d觸發(fā)器212的開關(guān)227進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，并且將第一復(fù)位信號(hào)(p1)傳送到保存鎖存器(由非門228和非門229構(gòu)成的鎖存器)，并且使該保存鎖存器能夠保持第一復(fù)位信號(hào)(p1)。

在步驟s104中，列a/d轉(zhuǎn)換部181使計(jì)數(shù)器193的各個(gè)d觸發(fā)器212的開關(guān)227進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。隨后，列a/d轉(zhuǎn)換部181使計(jì)數(shù)器193復(fù)位(初始化)，并且為各個(gè)d觸發(fā)器212設(shè)定預(yù)定的初始值(諸如“0”)。

在步驟s105中，列a/d轉(zhuǎn)換部181在第二復(fù)位周期(第二p相)內(nèi)基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有陡峭斜坡)對(duì)從單位像素141讀取的復(fù)位信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。計(jì)數(shù)器193獲得與該a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))對(duì)應(yīng)的第二復(fù)位信號(hào)(p2)。

在這種狀態(tài)下，計(jì)數(shù)器193既保持第一復(fù)位信號(hào)(p1)又保持第二復(fù)位信號(hào)(p2)。更具體地，各個(gè)d觸發(fā)器212既保持著表明第一復(fù)位信號(hào)(p1)且與相應(yīng)的d觸發(fā)器212相關(guān)的位的值、又保持著表明第二復(fù)位信號(hào)(p2)且與相應(yīng)的d觸發(fā)器212相關(guān)的位的值。

在步驟s106中，列a/d轉(zhuǎn)換部181的比較部192在判定周期內(nèi)比較從單位像素141讀取的像素信號(hào)與預(yù)定參考電壓，并且獲得該比較的結(jié)果作為標(biāo)志信號(hào)(f)。

在步驟s107中，列a/d轉(zhuǎn)換部181判定標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平是否為l。當(dāng)基于標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平為l的判定而判定像素信號(hào)具有低照度時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s108。

在步驟s108中，列a/d轉(zhuǎn)換部181使計(jì)數(shù)器193的各個(gè)d觸發(fā)器212的開關(guān)227進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，以復(fù)原保持在保存鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)。

在步驟s109中，通過(guò)將控制信號(hào)xckl切換到l并且在鎖定d觸發(fā)器212的同時(shí)將控制信號(hào)ckh切換到h，列a/d轉(zhuǎn)換部181的計(jì)數(shù)器193的各個(gè)d觸發(fā)器212將表明復(fù)原后的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。更具體地，為計(jì)數(shù)器193(各個(gè)d觸發(fā)器212)設(shè)定了初始值“-p1”。

在步驟s110中，列a/d轉(zhuǎn)換部181在信號(hào)讀取周期(d相)內(nèi)通過(guò)使用該初始值“-p1”且基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有平緩斜坡的參考信號(hào))來(lái)對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

通過(guò)這個(gè)a/d轉(zhuǎn)換而獲得了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)。如上所述，初始值已被設(shè)定為“-p1”，因此計(jì)數(shù)器193獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)。

在步驟s111中，列a/d轉(zhuǎn)換部181輸出經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)。

在步驟s111中的處理完成之后，該a/d轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。

另一方面，當(dāng)基于步驟s107中的標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平為h的判定而判定像素信號(hào)具有高照度時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s112。

在步驟s112中，通過(guò)將控制信號(hào)xckl切換到l并且在鎖定d觸發(fā)器212的同時(shí)將控制信號(hào)ckh切換到h，列a/d轉(zhuǎn)換部181的計(jì)數(shù)器193的各個(gè)d觸發(fā)器212將表明第二復(fù)位信號(hào)(p2)的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。更具體地，為計(jì)數(shù)器193(各個(gè)d觸發(fā)器212)設(shè)定了初始值“-p2”。

在步驟s113中，列a/d轉(zhuǎn)換部181在信號(hào)讀取周期(d相)內(nèi)通過(guò)使用作為初始值的“-p2”且基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有陡峭斜坡的參考信號(hào))來(lái)對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

通過(guò)這個(gè)a/d轉(zhuǎn)換而獲得了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)。如上所述，初始值已被設(shè)定為“-p2”，因此計(jì)數(shù)器193獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)。

在步驟s114中，列a/d轉(zhuǎn)換部181輸出經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)。

在步驟s114中的處理完成之后，該a/d轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。

圖10是示出了當(dāng)基于上述a/d轉(zhuǎn)換處理中的標(biāo)志信號(hào)(f)的判定而判定d相內(nèi)的低照度時(shí)的時(shí)序圖的示例的圖。在周期(rst)內(nèi)使計(jì)數(shù)器193復(fù)位之后，在周期(第一p相)內(nèi)獲得第一復(fù)位信號(hào)(p1)。在隨后的周期(保存)內(nèi)，第一復(fù)位信號(hào)(p1)被傳送到保存鎖存器。在計(jì)數(shù)器193復(fù)位之后，在周期(第二p相)內(nèi)獲得第二復(fù)位信號(hào)(p2)。在隨后的周期(判定)內(nèi)，通過(guò)比較部192獲得標(biāo)志信號(hào)(f)，并且將標(biāo)志信號(hào)(f)存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器193的標(biāo)志鎖存器213中。標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平被判定為l，因此在周期(復(fù)原)內(nèi)，保存鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)在控制信號(hào)sp1的時(shí)序下復(fù)原。將表明復(fù)原后的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，然后將該反轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)設(shè)定為d相的初始值。在隨后的周期(d相)內(nèi)，獲得像素信號(hào)(d)，借此獲得了經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)。

圖11是示出了當(dāng)基于上述a/d轉(zhuǎn)換處理中的標(biāo)志信號(hào)(f)的判定而判定d相內(nèi)的高照度時(shí)的時(shí)序圖的示例的圖。在直到第二p相為止的期間內(nèi)，圖10所示的示例都適用于圖11的示例。標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平被判定為h。在這種情況下，在周期(復(fù)原)內(nèi)，控制信號(hào)sp1和控制信號(hào)sp3被控制信號(hào)fsp屏蔽。不對(duì)第一復(fù)位信號(hào)(p1)執(zhí)行復(fù)原操作。因此，將表明第二復(fù)位信號(hào)(p2)的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將該反轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)設(shè)定成d相內(nèi)的初始值。在隨后的周期(d相)內(nèi)，獲得像素信號(hào)(d)，借此獲得了經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)。

每當(dāng)與處理對(duì)象對(duì)應(yīng)的單位像素改變時(shí)，各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部181就執(zhí)行上述的a/d轉(zhuǎn)換處理。

如上所述，實(shí)施a/d轉(zhuǎn)換處理的各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部181(即，a/d轉(zhuǎn)換部173)能夠在抑制成本增大的同時(shí)更準(zhǔn)確地執(zhí)行高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。換言之，圖像傳感器100能夠通過(guò)使用應(yīng)用了本發(fā)明的列a/d轉(zhuǎn)換部181(即，a/d轉(zhuǎn)換部173)來(lái)抑制成本增大。

2.第二實(shí)施例

混合型計(jì)數(shù)器

需要注意的是，根據(jù)前述說(shuō)明，測(cè)量部在測(cè)量從信號(hào)輸入開始到信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度時(shí)以二進(jìn)制碼的方式獲得測(cè)量值的所有位。然而，可以以除了二進(jìn)制碼以外的形式來(lái)獲得測(cè)量值。例如，測(cè)量部可以在前述測(cè)量中以二進(jìn)制碼的方式獲得測(cè)量值的高位，并且以格雷碼的方式獲得低位。換言之，測(cè)量部可以由如下的混合型計(jì)數(shù)器構(gòu)成：該混合型計(jì)數(shù)器既包括以格雷碼計(jì)數(shù)的格雷碼計(jì)數(shù)器又包括以二進(jìn)制碼計(jì)數(shù)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

在這種情況下，混合型計(jì)數(shù)器可以將跟第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的測(cè)量值的低位格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，將轉(zhuǎn)換后的低位二進(jìn)制碼添加至高位二進(jìn)制碼，將表明所獲得的測(cè)量值的所有位的二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將反轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)設(shè)定成初始值。

例如，混合型計(jì)數(shù)器可以將跟在p相內(nèi)通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換而獲得的標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼以獲得低位二進(jìn)制碼，將轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制碼添加至高位二進(jìn)制碼，將表明所有位的二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將由此獲得的值設(shè)定成在d相的a/d轉(zhuǎn)換中的計(jì)數(shù)器的初始值。

而且，各個(gè)諸如鎖存器等信號(hào)處理裝置可以包括多個(gè)鎖存器和控制部。所述多個(gè)鎖存器彼此串聯(lián)連接并且各個(gè)鎖存器保持著信號(hào)。所述控制部控制著各個(gè)鎖存器之間的信號(hào)傳送，并且在輸出所述信號(hào)的時(shí)候，所述控制部將保持在所期望的鎖存器中的信號(hào)傳送到終級(jí)鎖存器、且使所述終級(jí)鎖存器能夠輸出所述信號(hào)。在這種情況下，所述信號(hào)處理裝置能夠保持多個(gè)值、從所保持的值中選擇期望值、并且輸出所選擇的值。

列并行處理部

圖12圖示了如此配置而成的列并行處理部102的主要構(gòu)造的示例。如圖12所示，如此配置而成的列并行處理部102包括a/d轉(zhuǎn)換部241以代替在圖4的示例中的a/d轉(zhuǎn)換部173。

除了設(shè)置有列a/d轉(zhuǎn)換部253-1至253-n以代替在圖4的示例中的列a/d轉(zhuǎn)換部181這一點(diǎn)以外，a/d轉(zhuǎn)換部241是與a/d轉(zhuǎn)換部173相似的處理部。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分列a/d轉(zhuǎn)換部253-1至253-n時(shí)，各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253-1至253-n統(tǒng)稱為列a/d轉(zhuǎn)換部253。

與列a/d轉(zhuǎn)換部181相似地，各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253基于由參考信號(hào)生成部171生成的參考信號(hào)和由參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)而對(duì)從與相應(yīng)的列a/d轉(zhuǎn)換部253相關(guān)的列的單位像素141讀取的信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

如由虛線250-1至250-k(k：任意自然數(shù))所示，a/d轉(zhuǎn)換部241還包括針對(duì)所述多個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253中的每一者(即，針對(duì)多個(gè)列中的每一列)而設(shè)置的格雷碼計(jì)數(shù)器(格雷碼計(jì)數(shù)器252-1至252-k中的一者)。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分格雷碼計(jì)數(shù)器252-1至252-k時(shí)，各個(gè)格雷碼計(jì)數(shù)器252-1至252-k統(tǒng)稱為格雷碼計(jì)數(shù)器252。

a/d轉(zhuǎn)換部241還包括基準(zhǔn)時(shí)鐘生成部251?；鶞?zhǔn)時(shí)鐘生成部251生成預(yù)定時(shí)鐘信號(hào)(基準(zhǔn)時(shí)鐘)，并且將所生成的時(shí)鐘信號(hào)提供給各個(gè)格雷碼計(jì)數(shù)器252。各個(gè)格雷碼計(jì)數(shù)器252根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘的時(shí)序而生成具有預(yù)定位數(shù)(1位或多位)的格雷碼時(shí)鐘，并且將所生成的格雷碼時(shí)鐘提供給各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253。例如，格雷碼計(jì)數(shù)器252生成5位的格雷碼時(shí)鐘，并且將所生成的該格雷碼時(shí)鐘提供給列a/d轉(zhuǎn)換部253。

各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253基于從相應(yīng)的格雷碼計(jì)數(shù)器252提供過(guò)來(lái)的格雷碼時(shí)鐘而生成a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果(計(jì)數(shù)值)的低位。此外，與列a/d轉(zhuǎn)換部181相似地，各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253基于二進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)生成a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果(計(jì)數(shù)值)的高位。

列a/d轉(zhuǎn)換部

圖13圖示了各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253的主要構(gòu)造的示例。如圖13所示，列a/d轉(zhuǎn)換部253包括選擇器191、比較部192、低位格雷碼鎖存器261和高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262。

由格雷碼計(jì)數(shù)器252生成的格雷碼時(shí)鐘(g[0]至g[4])被提供給低位格雷碼鎖存器261。低位格雷碼鎖存器261基于格雷碼時(shí)鐘(g[0]至g[4])生成格雷碼，并且將該格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼以生成低5位的二進(jìn)制碼。低位格雷碼鎖存器261將所生成的該二進(jìn)制碼(低5位)經(jīng)由信號(hào)線263提供給高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262。低位格雷碼鎖存器261還將與g[4]時(shí)鐘同步的進(jìn)位信號(hào)(carrysignal)經(jīng)由信號(hào)線263提供給高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262。需要注意的是，低位格雷碼鎖存器261是根據(jù)從列掃描部113經(jīng)由控制線126d提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)列掃描部113的控制)而被驅(qū)動(dòng)的。

高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262具有與計(jì)數(shù)器193(圖6)的構(gòu)造相似的構(gòu)造，并且基于從低位格雷碼鎖存器261提供過(guò)來(lái)的進(jìn)位信號(hào)來(lái)執(zhí)行與計(jì)數(shù)器193(圖6)的處理相似的處理，從而生成剩余高位的二進(jìn)制碼。高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262計(jì)算所生成的高位二進(jìn)制碼和從低位格雷碼鎖存器261提供過(guò)來(lái)的低5位二進(jìn)制碼的和，并且生成和輸出所有位的二進(jìn)制碼。需要注意的是，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262是根據(jù)從列掃描部113經(jīng)由控制線126e提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)列掃描部113的控制)而被驅(qū)動(dòng)的。

低位格雷碼鎖存器

圖14圖示了低位格雷碼鎖存器261的主要構(gòu)造的示例。如圖14所示，低位格雷碼鎖存器261包括鎖存器271-1至271-5、格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部(graybinaryconversionunit)272、選擇器273、低位二進(jìn)制加法部274、開關(guān)275、標(biāo)志鎖存器276和亞穩(wěn)態(tài)對(duì)策鎖存器277。

鎖存器271-1至271-5中的各個(gè)鎖存器由相似的處理部構(gòu)成并且具有相似的構(gòu)造。當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分鎖存器271-1至271-5時(shí)，各個(gè)鎖存器271-1至271-5統(tǒng)稱為鎖存器271。從格雷碼計(jì)數(shù)器252提供過(guò)來(lái)的格雷碼時(shí)鐘(g[0]至g[4])中的各位被提供給相應(yīng)的鎖存器271。因此，設(shè)置有與格雷碼時(shí)鐘的位數(shù)相同數(shù)量的鎖存器271。各個(gè)鎖存器271在來(lái)自比較部192的輸出cmout發(fā)生反轉(zhuǎn)的時(shí)候鎖存格雷碼。

需要注意的是，g[4]時(shí)鐘被提供給亞穩(wěn)態(tài)對(duì)策鎖存器277。亞穩(wěn)態(tài)對(duì)策鎖存器277將進(jìn)位信號(hào)以與亞穩(wěn)態(tài)屏蔽周期同步的方式作為高位中的最低位的輸入時(shí)鐘經(jīng)由開關(guān)275提供給高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262。進(jìn)位信號(hào)需要針對(duì)位不一致性(亞穩(wěn)態(tài))的對(duì)策。在上下文中，位不一致性指的是：例如當(dāng)進(jìn)位信號(hào)的邊緣和來(lái)自比較部192的輸出的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)的時(shí)機(jī)彼此接近時(shí)，即使在格雷碼側(cè)上沒(méi)有進(jìn)位的狀態(tài)下也會(huì)由二進(jìn)制碼側(cè)上的bc[5]的進(jìn)位而引起的32lsb的數(shù)據(jù)缺失。如上所述，位不一致性的產(chǎn)生可以通過(guò)設(shè)置亞穩(wěn)態(tài)對(duì)策鎖存器277從而確保邊緣時(shí)機(jī)的屏蔽周期來(lái)得到避免。

在這種情況下，鎖存在鎖存器271中的格雷碼的各個(gè)位被提供給格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272。

如圖14所示，格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272包括異或門(xorgate)281-1至281-4。當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分異或門281-1至281-4時(shí)，各個(gè)異或門281-1至281-4統(tǒng)稱為異或門281。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272通過(guò)使用如圖14所示的由在數(shù)量上比格雷碼的位數(shù)(諸如5位)少1的異或門281構(gòu)成的邏輯電路，將從鎖存器271提供過(guò)來(lái)的格雷碼轉(zhuǎn)換成與格雷碼的位數(shù)(諸如5位)相同位數(shù)的二進(jìn)制碼(bc[0]至bc[4])。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272將轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制碼(bc[0]至bc[4])經(jīng)由選擇器273提供給低位二進(jìn)制加法部274。

選擇器273以對(duì)應(yīng)于輸入進(jìn)來(lái)的控制信號(hào)的時(shí)序?qū)⒍M(jìn)制碼(bc[0]至bc[4])提供給低位二進(jìn)制加法部274。

低位二進(jìn)制加法部274對(duì)低位執(zhí)行數(shù)字cds。

另一方面，從比較部192提供過(guò)來(lái)的標(biāo)志信號(hào)(f)被存儲(chǔ)并保持在標(biāo)志鎖存器276中。保持在標(biāo)志鎖存器276中的標(biāo)志信號(hào)(f)與標(biāo)志使能周期進(jìn)行“邏輯與”運(yùn)算，并作為信號(hào)fsgp被提供給各鎖存器271。此外，保持在標(biāo)志鎖存器276中的標(biāo)志信號(hào)(f)作為信號(hào)fsp被提供給高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262。

鎖存器

圖15中的a是圖示了鎖存器271的主要構(gòu)造的示例的圖。如圖15中的a所示，鎖存器271包括如圖15中的a所示那樣配置而成的非門291至296。根據(jù)圖15中的a的示例，非門292和293構(gòu)成一個(gè)鎖存器。相似地，非門295和296構(gòu)成一個(gè)鎖存器。因此，在鎖存器271中有多個(gè)鎖存器串聯(lián)連接著(設(shè)置有多級(jí)鎖存器)。

需要注意的是，用于控制非門294和非門296的控制信號(hào)gp是通過(guò)使用如圖15中的b所示的由與門301構(gòu)成的邏輯電路而從控制信號(hào)fsgp和控制信號(hào)gtp生成的。

提供給鎖存器271的格雷碼時(shí)鐘(g[n])被輸入到第一級(jí)鎖存器(由非門292和293構(gòu)成的鎖存器)。第一級(jí)鎖存器在用于控制非門291和293的控制信號(hào)cken的h的期間內(nèi)切換，以便在控制信號(hào)cken反轉(zhuǎn)到l的時(shí)候保持格雷碼。當(dāng)控制信號(hào)gp在預(yù)定時(shí)序下(例如，在獲得第一復(fù)位信號(hào)(p1)之后)變?yōu)閔時(shí)，保持在第一級(jí)鎖存器中的格雷碼(諸如第一復(fù)位信號(hào)(p1)的格雷碼)被傳送到第二級(jí)鎖存器(由非門295和296構(gòu)成的鎖存器)。這個(gè)格雷碼是通過(guò)使控制信號(hào)gp改變成l而被保持在第二級(jí)鎖存器中的。

在格雷碼(諸如第一復(fù)位信號(hào)(p1)的格雷碼)如上所述地被保持在第二級(jí)鎖存器中的狀態(tài)下，新格雷碼(諸如第二復(fù)位信號(hào)(p2)的格雷碼)以類似的方式被保持在第一級(jí)鎖存器中。

而且，當(dāng)標(biāo)志信號(hào)(f)是h(高照度判定)時(shí)，第二復(fù)位信號(hào)(p2)被設(shè)定成d相的初始值。因此，第二復(fù)位信號(hào)(p2)的格雷碼從鎖存器271輸出。更具體地，當(dāng)控制信號(hào)gp變?yōu)閔時(shí)，保持在第一級(jí)鎖存器中的格雷碼(諸如第二復(fù)位信號(hào)(p2)的格雷碼)被傳送到第二級(jí)鎖存器(第二復(fù)位信號(hào)(p2)的格雷碼被覆寫在第二級(jí)鎖存器的值上)。然后，該格雷碼從第二級(jí)鎖存器輸出到格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272。

另一方面，當(dāng)標(biāo)志信號(hào)(f)是l(低照度判定)時(shí)，第一復(fù)位信號(hào)(p1)被設(shè)定成d相的初始值。在這種情況下，即使當(dāng)控制信號(hào)gtp變?yōu)閔時(shí)，也能夠通過(guò)用控制信號(hào)fsgp屏蔽該控制信號(hào)gtp來(lái)省掉從第一級(jí)鎖存器到第二級(jí)鎖存器的傳送。然后，保持在第二級(jí)鎖存器中的格雷碼(諸如第一復(fù)位信號(hào)(p1)的格雷碼)被輸出到格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272。

標(biāo)志鎖存器

圖16中的a圖示了標(biāo)志鎖存器276的主要構(gòu)造的示例。例如，標(biāo)志鎖存器276包括如圖16中的a所示那樣配置而成的非門311至313以及與非門314和315。非門312和313構(gòu)成一個(gè)鎖存器。標(biāo)志信號(hào)(f)被存儲(chǔ)并保持在這個(gè)鎖存器中。

標(biāo)志鎖存器276根據(jù)標(biāo)志提取脈沖(flagfetchpulse)或標(biāo)志使能信號(hào)、通過(guò)使用這個(gè)邏輯電路來(lái)保持標(biāo)志信號(hào)(f)，并且將所保持的標(biāo)志信號(hào)(f)作為控制信號(hào)fsgp或控制信號(hào)fsp而輸出。

圖16中的b示出了標(biāo)志使能、標(biāo)志信號(hào)(f)、控制信號(hào)fsgp和控制信號(hào)fsp的對(duì)應(yīng)表。

鎖存器271通過(guò)基于由標(biāo)志鎖存器276生成的控制信號(hào)fsgp來(lái)驅(qū)動(dòng)前述的多級(jí)鎖存器271，由此保持多個(gè)值、從所保持的值中選擇期望值、并且輸出所選擇的值。因此，在數(shù)字cds時(shí)，包括上述鎖存器271的低位格雷碼鎖存器261既保持著基于由p相的參考信號(hào)生成部171生成的參考信號(hào)的比較結(jié)果的計(jì)數(shù)值、又保持著基于由p相的參考信號(hào)生成部172生成的參考信號(hào)的比較結(jié)果的計(jì)數(shù)值，并且在d相內(nèi)選擇并使用這些值中的一個(gè)期望值。例如，低位格雷碼鎖存器261選擇并輸出跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的值。

與上述計(jì)數(shù)器193相似地，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262設(shè)定跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的、用于在數(shù)字cds的d相內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)操作的初始值。

因此，列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的、用于在數(shù)字cds的d相內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)操作的初始值。更具體地，列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定了當(dāng)在d相內(nèi)基于跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)而進(jìn)行像素信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換時(shí)的更合適的初始值。因此，列a/d轉(zhuǎn)換部253能夠以上述方式更準(zhǔn)確地執(zhí)行高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。

此外，上述a/d轉(zhuǎn)換是通過(guò)鎖存器271和標(biāo)志鎖存器276的輕微變化而實(shí)現(xiàn)的，因此可以避免列a/d轉(zhuǎn)換部253的電路規(guī)模(安裝所需面積)的增大。如果列a/d轉(zhuǎn)換部253的電路規(guī)模增大，那么圖像傳感器100的電路規(guī)模相似地增大。具有前述構(gòu)造的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)抑制了電路規(guī)模的增大。在這種情況下，可以在抑制成本增大的同時(shí)更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。因此，即使當(dāng)計(jì)數(shù)器由混合型計(jì)數(shù)器構(gòu)成時(shí)，包括根據(jù)本發(fā)明的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)的圖像傳感器100也能夠?qū)崿F(xiàn)抑制成本增大。

a/d轉(zhuǎn)換處理的流程

現(xiàn)在，參照?qǐng)D17和圖18所示的流程圖說(shuō)明由圖像傳感器100的具有前述構(gòu)造的列a/d轉(zhuǎn)換部253實(shí)施的a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例。

響應(yīng)于a/d轉(zhuǎn)換處理的開始，在圖17的步驟s201中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262復(fù)位(初始化)，并且為各個(gè)d觸發(fā)器212設(shè)定預(yù)定初始值(諸如“0”)。

在步驟s202中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在第一復(fù)位周期(第一p相)內(nèi)基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有平緩斜坡)對(duì)從單位像素141讀取的復(fù)位信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。低位格雷碼鎖存器261和高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262中的各者獲得與該a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))對(duì)應(yīng)的第一復(fù)位信號(hào)(p1)。在這種情況下，低位格雷碼鎖存器261以格雷碼的方式獲得第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位(5位)。另一方面，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262以二進(jìn)制碼的方式獲得第一復(fù)位信號(hào)(p1)的剩余高位。

列a/d轉(zhuǎn)換部253使低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271中的第一級(jí)鎖存器能夠保持所獲得的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位(5位)的格雷碼。另一方面，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的鎖存器能夠保持所獲得的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的剩余高位的二進(jìn)制碼。

在步驟s203中，針對(duì)低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271，列a/d轉(zhuǎn)換部253將保持在第一級(jí)鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位格雷碼傳送到第二級(jí)鎖存器，并且使該第二級(jí)鎖存器能夠保持這些格雷碼。

而且，在步驟s204中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212的開關(guān)227進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)、將保持在高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼傳送到保存鎖存器、并且使該保存鎖存器能夠保持這些二進(jìn)制碼。

在步驟s205中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212的開關(guān)227進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。隨后，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262復(fù)位(初始化)，并且為各個(gè)d觸發(fā)器212設(shè)定預(yù)定初始值(諸如“0”)。

在步驟s206中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在第二復(fù)位周期(第二p相)內(nèi)基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有陡峭斜坡)對(duì)從單位像素141讀取的復(fù)位信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262獲得與該a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))對(duì)應(yīng)的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼。

列a/d轉(zhuǎn)換部253使低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271中的第一級(jí)鎖存器能夠保持所獲得的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位(5位)的格雷碼。另一方面，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的鎖存器能夠保持所獲得的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的剩余高位的二進(jìn)制碼。

在這種狀態(tài)下，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262既保持著第一復(fù)位信號(hào)(p1)又保持著第二復(fù)位信號(hào)(p2)(第一復(fù)位信號(hào)p1和第二復(fù)位信號(hào)p2二者的高位二進(jìn)制碼)。更具體地，各個(gè)d觸發(fā)器212既保持著表明第一復(fù)位信號(hào)(p1)且與相應(yīng)的d觸發(fā)器212相關(guān)的位的值、又保持著表明第二復(fù)位信號(hào)(p2)且與相應(yīng)的d觸發(fā)器212相關(guān)的位的值。

相似地，在這種狀態(tài)下，低位格雷碼鎖存器261既保持著第一復(fù)位信號(hào)(p1)又保持著第二復(fù)位信號(hào)(p2)(第一復(fù)位信號(hào)p1和第二復(fù)位信號(hào)p2二者的低位格雷碼)。更具體地，低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271既保持著第一復(fù)位信號(hào)(p1)中的與相應(yīng)的鎖存器271相關(guān)的位的值、又保持著第二復(fù)位信號(hào)(p2)中的與相應(yīng)的鎖存器271相關(guān)的位的值。

在步驟s207中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的比較部192在判定周期內(nèi)比較從單位像素141讀取的像素信號(hào)與預(yù)定參考電壓，并且獲得比較結(jié)果作為標(biāo)志信號(hào)(f)。

在步驟s207中的處理完成之后，處理前進(jìn)到圖18。

在圖18的步驟s211中，列a/d轉(zhuǎn)換部253判定標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平是否為l。當(dāng)基于標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平為l的判定而判定像素信號(hào)具有低照度時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s212。

在步驟s212中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212的開關(guān)227進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，以復(fù)原保持在保存鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼。

在步驟s213中，列a/d轉(zhuǎn)換部253從鎖存器271讀取保持在第二級(jí)鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位格雷碼。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272將這些格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。

在步驟s214中，通過(guò)將控制信號(hào)xckl切換到l并且在鎖定d觸發(fā)器212的同時(shí)將控制信號(hào)ckh切換到h，列a/d轉(zhuǎn)換部253的高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212將表明復(fù)原后的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。另一方面，列a/d轉(zhuǎn)換部253的低位格雷碼鎖存器261的低位二進(jìn)制加法部274將表明通過(guò)格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換而獲得的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。更具體地，為列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定初始值“-p1”。

在步驟s215中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在信號(hào)讀取周期(d相)內(nèi)通過(guò)使用初始值“-p1”且基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有平緩斜坡的參考信號(hào))來(lái)對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

作為這個(gè)a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果，低位格雷碼鎖存器261獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位，而高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262獲得像素信號(hào)(d)的剩余高位。

在步驟s216中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼。低位二進(jìn)制加法部274將初始值“-p1”添加至所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼，從而獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的低5位二進(jìn)制碼。

另一方面，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262將初始值“-p1”添加至像素信號(hào)(d)的剩余高位的二進(jìn)制碼，從而獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的高位二進(jìn)制碼。列a/d轉(zhuǎn)換部253計(jì)算經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的低5位二進(jìn)制碼和經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的高位二進(jìn)制碼的和，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的所有位的二進(jìn)制碼。

在步驟s217中，列a/d轉(zhuǎn)換部253輸出經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)。

在步驟s217中的處理完成之后，a/d轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。

另一方面，當(dāng)基于在圖18的步驟s211中的標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平為h的判定而判定像素信號(hào)具有高照度時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s221。

在步驟s221中，針對(duì)低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271，列a/d轉(zhuǎn)換部253將保持在第一級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位格雷碼傳送到第二級(jí)鎖存器，并且使該第二級(jí)鎖存器能夠保持這些格雷碼。

在步驟s222中，列a/d轉(zhuǎn)換部253從鎖存器271讀取保持在第二級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位格雷碼。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272將這些格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。

在步驟s223中，通過(guò)將控制信號(hào)xckl切換到l并且在鎖定d觸發(fā)器212的同時(shí)將控制信號(hào)ckh切換到h，列a/d轉(zhuǎn)換部253的高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212將表明第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。此外，列a/d轉(zhuǎn)換部253的低位格雷碼鎖存器261的低位二進(jìn)制加法部274將表明通過(guò)格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換而獲得的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。更具體地，為列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定初始值“-p2”。

在步驟s224中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在信號(hào)讀取周期(d相)內(nèi)通過(guò)使用初始值“-p2”且基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有陡峭斜坡的參考信號(hào))來(lái)對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

作為這個(gè)a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果，低位格雷碼鎖存器261獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位，同時(shí)高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262獲得像素信號(hào)(d)的剩余高位。

在步驟s225中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼。低位二進(jìn)制加法部274將初始值“-p2”添加至所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的低5位二進(jìn)制碼。

另一方面，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262將初始值“-p2”添加至像素信號(hào)(d)的剩余高位的二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的高位二進(jìn)制碼。列a/d轉(zhuǎn)換部253計(jì)算經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的低5位二進(jìn)制碼和經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的高位二進(jìn)制碼的和，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的所有位的二進(jìn)制碼。

在步驟s226中，列a/d轉(zhuǎn)換部253輸出經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)。

在步驟s226中的處理完成之后，a/d轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。

圖19是示出了當(dāng)在上述a/d轉(zhuǎn)換處理中基于標(biāo)志信號(hào)(f)的判定而判定d相內(nèi)的低照度時(shí)的時(shí)序圖的示例的圖。在周期(rst)的期間內(nèi)使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262復(fù)位之后，在周期(第一p相)內(nèi)獲得第一復(fù)位信號(hào)(p1)。在隨后的周期(保存)內(nèi)，第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼被傳送到d觸發(fā)器212的保存鎖存器。另一方面，低位格雷碼被傳送到鎖存器271的第二級(jí)鎖存器。在使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262復(fù)位之后，在周期(第二p相)內(nèi)獲得第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼和低位格雷碼。

在周期(判定)內(nèi)，通過(guò)比較部192獲得標(biāo)志信號(hào)(f)，并且將標(biāo)志信號(hào)(f)存儲(chǔ)在高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的標(biāo)志鎖存器213中。標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平被判定為l。因此，在周期(復(fù)原)內(nèi)，控制信號(hào)gtp被屏蔽，在這種情況下，執(zhí)行保持在鎖存器271的第二級(jí)鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位格雷碼的格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。此外，d觸發(fā)器212復(fù)原第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼，并且使數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

更具體地，為d相設(shè)定初始值“-p1”。隨后，在周期(d相)內(nèi)，基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有平緩斜坡的參考信號(hào))對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換，以獲得像素信號(hào)(d)。更具體地，獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)。

圖20是示出了當(dāng)在上述a/d轉(zhuǎn)換處理中基于標(biāo)志信號(hào)(f)的判定而判定d相內(nèi)的高照度時(shí)的時(shí)序圖的示例的圖。在直到周期(第二p相)的周期內(nèi)，圖19所示的示例都適用于圖20的示例。標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平在周期(判定)內(nèi)被判定為h，在這種情況下，保持在鎖存器271的第一級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位格雷碼在周期(復(fù)原)內(nèi)被傳送到第二級(jí)鎖存器并被保持在第二級(jí)鎖存器中。執(zhí)行所傳送的格雷碼的格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。此外，d觸發(fā)器212將表明第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

更具體地，為d相設(shè)定初始值“-p2”。隨后，在周期(d相)內(nèi)，基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有陡峭斜坡的參考信號(hào))對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換，以獲得像素信號(hào)(d)。更具體地，獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)。

每當(dāng)與處理對(duì)象對(duì)應(yīng)的單位像素改變時(shí)，各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253就實(shí)施上述的a/d轉(zhuǎn)換處理。

實(shí)施a/d轉(zhuǎn)換處理的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)能夠在抑制成本增大的同時(shí)更準(zhǔn)確地執(zhí)行高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。因此，包括應(yīng)用了本發(fā)明的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)的圖像傳感器100能夠抑制成本增大。

3.第三實(shí)施例

格雷碼計(jì)數(shù)器

需要注意的是，測(cè)量部可以在上述測(cè)量中以格雷碼的方式獲得測(cè)量值的所有位。在這種情況下，測(cè)量部可以將跟所獲得的第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的測(cè)量值的格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，將表明所獲得的測(cè)量值的二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將所得到的二進(jìn)制碼設(shè)定成初始值。

列a/d轉(zhuǎn)換部253

如此配置而成的列并行處理部102具有與圖12所示的示例的構(gòu)造相似的構(gòu)造。圖21圖示了如此配置而成的列a/d轉(zhuǎn)換部253的主要構(gòu)造的示例。

在這種情況下，如圖21所示，列a/d轉(zhuǎn)換部253包括格雷碼鎖存器321以代替圖13的示例中所包括的低位格雷碼鎖存器261和高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262。

由(n+1)位構(gòu)成并且由格雷碼計(jì)數(shù)器252生成的格雷碼時(shí)鐘(g[0]至g[n])被提供給格雷碼鎖存器321。格雷碼鎖存器321從格雷碼時(shí)鐘(g[0]至g[n])生成格雷碼，并且將所生成的格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。格雷碼鎖存器321將所生成二進(jìn)制碼(諸如(n+1)位)經(jīng)由信號(hào)線122提供給列a/d轉(zhuǎn)換部253的外部(諸如傳送部103)。需要注意的是，格雷碼鎖存器321是根據(jù)從列掃描部113經(jīng)由控制線126f傳輸過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)列掃描部113的控制)而被驅(qū)動(dòng)的。

格雷碼鎖存器

圖22圖示了格雷碼鎖存器321的主要構(gòu)造的示例。如圖22所示，格雷碼鎖存器321具有與低位格雷碼鎖存器261的構(gòu)造相似的基本構(gòu)造。然而，格雷碼鎖存器321包括(n+1)個(gè)鎖存器271(鎖存器271-1至271-(n+1))。

此外，格雷碼鎖存器321包括格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部331以代替圖14的示例中所包括的格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272。如圖22所示，格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部331包括n個(gè)異或門281(異或門281-1至281-n)。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部331通過(guò)使用這個(gè)邏輯電路而將(n+1)位的格雷碼(g[0]至g[n])轉(zhuǎn)換成(n+1)位的二進(jìn)制碼(bc[0]至bc[n])。

格雷碼鎖存器321包括選擇器332以代替圖14的示例中所包括的選擇器273。選擇器332以對(duì)應(yīng)于輸入進(jìn)來(lái)的控制信號(hào)的時(shí)序?qū)⒍M(jìn)制碼(bc[0]至bc[n])提供給二進(jìn)制加法部333。更具體地，格雷碼鎖存器321包括二進(jìn)制加法部333以代替圖14的示例中所包括的低位二進(jìn)制加法部274。

二進(jìn)制加法部333執(zhí)行數(shù)字cds。

格雷碼鎖存器321還包括標(biāo)志鎖存器334。與圖14的標(biāo)志鎖存器276相似地，標(biāo)志鎖存器334存儲(chǔ)并保持從比較部192提供過(guò)來(lái)的標(biāo)志信號(hào)(f)。標(biāo)志鎖存器334可以具有與標(biāo)志鎖存器276的構(gòu)造相似的構(gòu)造。然而，標(biāo)志鎖存器334將標(biāo)志信號(hào)(f)僅作為信號(hào)fsgp而不作為信號(hào)fsp提供給各個(gè)鎖存器271。

而且，在圖22所示的示例的情況下，省掉了高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262。因此，省掉了從格雷碼鎖存器321到高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的進(jìn)位信號(hào)的供給。更具體地，從格雷碼鎖存器321中省掉了被包括在圖14的示例中的開關(guān)275和亞穩(wěn)態(tài)對(duì)策鎖存器277。

與圖14的示例相似地，圖22的示例中的格雷碼鎖存器321包括鎖存器271，因此列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的、用來(lái)在數(shù)字cds的d相內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)操作的初始值。更具體地，列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定了當(dāng)在d相內(nèi)基于跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)而進(jìn)行像素信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換時(shí)的更合適的初始值。因此，列a/d轉(zhuǎn)換部253能夠以上述方式更準(zhǔn)確地執(zhí)行高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。

而且，根據(jù)這個(gè)示例，相似地，上述a/d轉(zhuǎn)換可以通過(guò)鎖存器271和標(biāo)志鎖存器334的輕微變化而實(shí)現(xiàn)，因此可以避免列a/d轉(zhuǎn)換部253的電路規(guī)模(安裝所需面積)的增大。如果列a/d轉(zhuǎn)換部253的電路規(guī)模增大，那么圖像傳感器100的電路規(guī)模相似地增大。具有前述構(gòu)造的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)抑制了電路規(guī)模的增大。在這種情況下，可以在抑制成本增大的同時(shí)更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。因此，即使當(dāng)計(jì)數(shù)器由格雷碼計(jì)數(shù)器構(gòu)成時(shí)，包括根據(jù)本發(fā)明的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)的圖像傳感器100也能夠?qū)崿F(xiàn)抑制成本增大。

a/d轉(zhuǎn)換處理的流程

現(xiàn)在，參照?qǐng)D23和圖24所示的流程圖說(shuō)明由圖像傳感器100的具有前述構(gòu)造的列a/d轉(zhuǎn)換部253實(shí)施的a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例。

響應(yīng)于a/d轉(zhuǎn)換處理的開始，在圖23的步驟s301中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使格雷碼鎖存器321復(fù)位(初始化)，并且為二進(jìn)制加法部333設(shè)定預(yù)定初始值(諸如“0”)。

在步驟s302中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在第一復(fù)位周期(第一p相)內(nèi)基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有平緩斜坡)對(duì)從單位像素141讀取的復(fù)位信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。格雷碼鎖存器321獲得與該a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))對(duì)應(yīng)的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的格雷碼。

列a/d轉(zhuǎn)換部253使格雷碼鎖存器321的各個(gè)鎖存器271中的第一級(jí)鎖存器能夠保持所獲得的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的格雷碼。

在步驟s303中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷碼鎖存器321的各個(gè)鎖存器271將保持在第一級(jí)鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的格雷碼傳送到第二級(jí)鎖存器，并且使第二級(jí)鎖存器能夠保持該格雷碼。

而且，在步驟s304中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使格雷碼鎖存器321復(fù)位(初始化)，并且為二進(jìn)制加法部333設(shè)定預(yù)定初始值(諸如“0”)。

在步驟s305中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在第二復(fù)位周期(第二p相)內(nèi)基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有陡峭斜坡)對(duì)從單位像素141讀取的復(fù)位信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換，以便獲得第二復(fù)位信號(hào)(p2)的格雷碼。列a/d轉(zhuǎn)換部253使格雷碼鎖存器321的各個(gè)鎖存器271中的第一級(jí)鎖存器能夠保持所獲得的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的格雷碼。

在這種狀態(tài)下，格雷碼鎖存器321既保持著第一復(fù)位信號(hào)(p1)又保持著第二復(fù)位信號(hào)(p2)(這兩者的格雷碼)。更具體地，格雷碼鎖存器321的各個(gè)鎖存器271既保持著第一復(fù)位信號(hào)(p1)中所包含的與相應(yīng)的鎖存器271相關(guān)的位的值、又保持著第二復(fù)位信號(hào)(p2)中所包含的與相應(yīng)的鎖存器271相關(guān)的位的值。

在步驟s306中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的比較部192比較從單位像素141讀取的像素信號(hào)與預(yù)定參考電壓，并且獲得比較結(jié)果作為標(biāo)志信號(hào)(f)。

在步驟s306中的處理完成之后，處理前進(jìn)到圖24。

在圖24的步驟s311中，列a/d轉(zhuǎn)換部253判定標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平是否為l。當(dāng)基于標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平為l的判定而判定像素信號(hào)具有低照度時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s312。

在步驟s312中，列a/d轉(zhuǎn)換部253從各個(gè)鎖存器271讀取保持在第二級(jí)鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位格雷碼。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部331將該格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。

在步驟s313中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷碼鎖存器321的二進(jìn)制加法部333將表明通過(guò)格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換而獲得的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。更具體地，為列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定初始值“-p1”。

在步驟s314中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在信號(hào)讀取周期(d相)內(nèi)通過(guò)使用初始值“-p1”且基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有平緩斜坡的參考信號(hào))來(lái)對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

格雷碼鎖存器321通過(guò)這個(gè)a/d轉(zhuǎn)換而獲得了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的格雷碼。

在步驟s315中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部331對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換以獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的二進(jìn)制碼。二進(jìn)制加法部333將初始值“-p1”添加至所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的二進(jìn)制碼。

在步驟s316中，列a/d轉(zhuǎn)換部253輸出經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)。

在步驟s316中的處理完成之后，a/d轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。

另一方面，當(dāng)基于在圖24的s311中的標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平為h的判定而判定像素信號(hào)具有高照度時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s321。

在步驟s321中，列a/d轉(zhuǎn)換部253將保持在格雷碼鎖存器321的各個(gè)鎖存器271的第一級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的格雷碼傳送到第二級(jí)鎖存器，并且使第二級(jí)鎖存器能夠保持該格雷碼。

在步驟s322中，列a/d轉(zhuǎn)換部253從鎖存器271讀取保持在第二級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位格雷碼。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部331將這些格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。

在步驟s323中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷碼鎖存器321的二進(jìn)制加法部333將表明通過(guò)格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換而獲得的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。更具體地，為列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定初始值“-p2”。

在步驟s324中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在信號(hào)讀取周期(d相)內(nèi)通過(guò)使用作為初始值的“-p2”且基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有陡峭斜坡的參考信號(hào))來(lái)對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。格雷碼鎖存器321通過(guò)這個(gè)a/d轉(zhuǎn)換而獲得了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)。

在步驟s325中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部331對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換以獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的二進(jìn)制碼。二進(jìn)制加法部333將初始值“-p2”添加至所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的二進(jìn)制碼。

在步驟s326中，列a/d轉(zhuǎn)換部253輸出經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)。

在步驟s326中的處理完成之后，a/d轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。

圖25是示出了當(dāng)基于上述a/d轉(zhuǎn)換處理中的標(biāo)志信號(hào)(f)的判定而判定d相內(nèi)的低照度時(shí)的時(shí)序圖的示例的圖。在周期(rst)的期間內(nèi)使格雷碼鎖存器321復(fù)位之后，在周期(第一p相)內(nèi)獲得第一復(fù)位信號(hào)(p1)的格雷碼。在周期(保存)內(nèi)，第一復(fù)位信號(hào)(p1)的格雷碼被傳送到鎖存器271的第二級(jí)鎖存器。在使格雷碼鎖存器321復(fù)位之后，在周期(第二p相)內(nèi)獲得第二復(fù)位信號(hào)(p2)的格雷碼。

在周期(判定)內(nèi)，通過(guò)比較部192獲得標(biāo)志信號(hào)(f)。標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平被判定為l。因此，在周期(復(fù)原)內(nèi)，控制信號(hào)gtp被屏蔽，在這種情況下，對(duì)保持在鎖存器271的第二級(jí)鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

更具體地，為d相設(shè)定初始值“-p1”。隨后，在周期(d相)內(nèi)，基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有平緩斜坡的參考信號(hào))對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換以獲得像素信號(hào)(d)。更具體地，獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)。

圖26是示出了當(dāng)在上述a/d轉(zhuǎn)換處理中基于標(biāo)志信號(hào)(f)的判定而判定d相內(nèi)的高照度時(shí)的時(shí)序圖的示例的圖。在直到第二p相的周期內(nèi)，圖25所示的示例都適用于圖26的示例。在周期(判定)內(nèi)，標(biāo)志信號(hào)(f)的信號(hào)電平被判定為h。因此，在周期(復(fù)原)內(nèi)，保持在鎖存器271的第一級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的格雷碼被傳送到第二級(jí)鎖存器并保持在第二級(jí)鎖存器中。隨后，針對(duì)該格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

更具體地，為d相設(shè)定初始值“-p2”。隨后，在周期(d相)內(nèi)，基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有陡峭斜坡的參考信號(hào))對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換以獲得像素信號(hào)(d)。更具體地，獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)。

每當(dāng)與處理對(duì)象對(duì)應(yīng)的單位像素改變時(shí)，各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253就實(shí)施上述的a/d轉(zhuǎn)換處理。

實(shí)施a/d轉(zhuǎn)換處理的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)能夠在抑制成本增大的同時(shí)更準(zhǔn)確地執(zhí)行高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。因此，包括應(yīng)用了本發(fā)明的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)的圖像傳感器100能夠抑制成本增大。

4.第四實(shí)施例

用于3組以上數(shù)據(jù)的鎖存器

需要注意的是，諸如觸發(fā)器等信號(hào)處理裝置可以包括：第一鎖存器，其保持輸入信號(hào)并輸出所保持的信號(hào)；多個(gè)第二鎖存器，該多個(gè)第二鎖存器中的各個(gè)第二鎖存器獲得保持在第一鎖存器中的信號(hào)并保持所獲得的信號(hào)，并且還將所保持的信號(hào)提供給第一鎖存器以使第一鎖存器能夠保持提供過(guò)來(lái)的該信號(hào)；以及傳送控制部，其控制信號(hào)在第一鎖存器與第二鎖存器之間的傳送。如此配置而成的信號(hào)處理裝置能夠保持三個(gè)以上的值，從所保持的值中選擇一個(gè)期望值，并且輸出所選擇的值。

此外，諸如鎖存器等信號(hào)處理裝置可以包括三個(gè)以上的鎖存器，各個(gè)鎖存器例如串聯(lián)連接并且保持信號(hào)。在這種情況下，信號(hào)處理裝置還可以包括控制部，該控制部將保持在所期望的鎖存器中的信號(hào)傳送到終極鎖存器并且從該終極鎖存器輸出所述信號(hào)。如此配置而成的信號(hào)處理裝置能夠保持三個(gè)以上的值，從所保持的值中選擇一個(gè)期望值，并且輸出所選擇的值。

d觸發(fā)器

例如，在僅使用二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的情況下，如上所述，各個(gè)d觸發(fā)器212可以被配置成保持三個(gè)以上的信號(hào)。圖27圖示了如此配置而成的d觸發(fā)器212的主要構(gòu)造的示例。如圖27所示，如此配置而成的d觸發(fā)器212包括：第一保存鎖存器，其由非門342和343構(gòu)成；開關(guān)341，其根據(jù)控制信號(hào)s11的值來(lái)控制通向第一保存鎖存器的信號(hào)的傳送；第二保存鎖存器，其由非門345和346構(gòu)成；以及開關(guān)344，其根據(jù)控制信號(hào)s21的值來(lái)控制通向第二保存鎖存器的信號(hào)的傳送。

用于控制非門223和開關(guān)224的控制信號(hào)clk以及與控制信號(hào)clk的反轉(zhuǎn)值對(duì)應(yīng)的并且用于控制非門221和226的控制信號(hào)xclk是通過(guò)使用圖28中的a所示的由與門231、或門(orgate)232和非門233構(gòu)成的邏輯電路而從控制信號(hào)ckh、控制信號(hào)xckl和cin[n]生成的。

另一方面，用于控制開關(guān)341的控制信號(hào)s11、用于控制開關(guān)344的控制信號(hào)s21和用于控制非門225的控制信號(hào)s3是通過(guò)圖28中的b所示的由與門351和352、或門353以及與門354構(gòu)成的邏輯電路而從控制信號(hào)sp11、控制信號(hào)fsp1、控制信號(hào)sp21、控制信號(hào)fsp2和控制信號(hào)sp3生成的。

例如，d觸發(fā)器212(圖27)在控制信號(hào)s11的控制下將保持在cout[n]中的信號(hào)傳送到第一保存鎖存器(由非門342和343構(gòu)成的鎖存器)，并且使第一保存鎖存器能夠保持傳送過(guò)來(lái)的該信號(hào)。相似地，例如，d觸發(fā)器212(圖27)在控制信號(hào)s21的控制下將保持在cout[n]中的信號(hào)傳送到第二保存鎖存器(由非門345和346構(gòu)成的鎖存器)，并且使第二保存鎖存器能夠保持傳送過(guò)來(lái)的該信號(hào)。

換言之，d觸發(fā)器212(圖27)保持三個(gè)信號(hào)，并因此d觸發(fā)器212(圖27)能夠從這三個(gè)信號(hào)中選擇任意的信號(hào)，并且從cout[n]輸出所選擇的信號(hào)。

包括如此配置而成的d觸發(fā)器212的計(jì)數(shù)器193允許保持三個(gè)以上的計(jì)數(shù)值(計(jì)數(shù)值的各個(gè)位)。因此，包括如此配置而成的計(jì)數(shù)器193的列a/d轉(zhuǎn)換部181能夠在d相內(nèi)從三個(gè)以上的參考信號(hào)中選擇跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)，并且基于所選擇的參考信號(hào)對(duì)像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。此外，列a/d轉(zhuǎn)換部181能夠設(shè)定在a/d轉(zhuǎn)換時(shí)的更合適的初始值。因此，列a/d轉(zhuǎn)換部181能夠以這種方式高速、更準(zhǔn)確地執(zhí)行高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。

此外，相似地，如此配置而成的d觸發(fā)器212能夠?qū)⒈砻鞅３衷诘谝绘i存器中的信號(hào)的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。因此，如此配置而成的列a/d轉(zhuǎn)換部181能夠高速、更準(zhǔn)確地執(zhí)行高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。

另外，與上述示例相似地，在這個(gè)構(gòu)造中僅需要對(duì)d觸發(fā)器212的少量添加。因此，圖像傳感器100能夠抑制成本增大。

鎖存器

在使用格雷碼計(jì)數(shù)器的情況下，如上所述，例如，各個(gè)鎖存器271可以被配置成保持三個(gè)以上的信號(hào)。圖29圖示了如此配置而成的鎖存器271的主要構(gòu)造的示例。如圖29中的a所示，如此配置而成的鎖存器271包括如圖29中的a所示那樣配置而成的非門291至293以及非門361至366。

如上所述，圖15所示的示例的鎖存器271包括串聯(lián)連接的兩個(gè)鎖存器。然而，圖29中的a所示的示例的鎖存器271包括串聯(lián)連接的三個(gè)以上的鎖存器。在圖29的a中，圖29中的a所示的示例的鎖存器271包括由非門292和293構(gòu)成的第一級(jí)鎖存器、由非門362和363構(gòu)成的第二級(jí)鎖存器以及由非門365和366構(gòu)成的第三級(jí)鎖存器。

需要注意的是，用于控制非門361和363的控制信號(hào)gp1以及用于控制非門364和366的控制信號(hào)gp2是通過(guò)使用如圖29中的b所示的由與門371和與門372構(gòu)成的邏輯電路而從控制信號(hào)fsgp1、控制信號(hào)gtp1、控制信號(hào)fsgp2和控制信號(hào)gtp2生成的。

包括如此配置而成的鎖存器271的低位格雷碼鎖存器261和格雷碼鎖存器321中的各者允許包括三個(gè)以上的計(jì)數(shù)值(計(jì)數(shù)值的各個(gè)位)。更具體地，包括如此配置而成的鎖存器271的列a/d轉(zhuǎn)換部253能夠在d相內(nèi)從三個(gè)以上的參考信號(hào)中選擇跟像素信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)，并且基于所選擇的參考信號(hào)對(duì)像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。此外，列a/d轉(zhuǎn)換部253能夠設(shè)定在a/d轉(zhuǎn)換時(shí)的更合適的初始值。因此，列a/d轉(zhuǎn)換部253能夠以這種方式高速、更準(zhǔn)確地執(zhí)行高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。

此外，上述a/d轉(zhuǎn)換可以通過(guò)鎖存器271和標(biāo)志鎖存器276的輕微變化而實(shí)現(xiàn)，因此可以避免列a/d轉(zhuǎn)換部253的電路規(guī)模(安裝所需面積)的增大。因此，圖像傳感器100能夠抑制成本增大。

a/d轉(zhuǎn)換處理的流程

現(xiàn)在，參照?qǐng)D30至圖32所示的流程圖說(shuō)明由圖像傳感器100的如此配置而成的列a/d轉(zhuǎn)換部253實(shí)施的a/d轉(zhuǎn)換處理的流程的示例。

響應(yīng)于a/d轉(zhuǎn)換處理的開始，在圖30的步驟s401中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262等復(fù)位(初始化)，并且為各個(gè)d觸發(fā)器212設(shè)定預(yù)定初始值(諸如“0”)。

在步驟s402中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在第一復(fù)位周期(第一p相)內(nèi)基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有平緩斜坡)對(duì)從單位像素141讀取的復(fù)位信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。低位格雷碼鎖存器261和高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262中的各者獲得與該a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))對(duì)應(yīng)的第一復(fù)位信號(hào)(p1)。

列a/d轉(zhuǎn)換部253使低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271中的第一級(jí)鎖存器能夠保持所獲得的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位(5位)的格雷碼。另一方面，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的鎖存器能夠保持所獲得的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的剩余高位的二進(jìn)制碼。

在步驟s403中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271將保持在第一級(jí)鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位格雷碼傳送到第三級(jí)鎖存器，并且使第三級(jí)鎖存器能夠保持該格雷碼。

而且，在步驟s404中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212的開關(guān)341進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。隨后，列a/d轉(zhuǎn)換部253將保持在高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼傳送到第一保存鎖存器，并且使第一保存鎖存器能夠保持該二進(jìn)制碼。

在步驟s405中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262復(fù)位(初始化)，并且為各個(gè)d觸發(fā)器212設(shè)定預(yù)定初始值(諸如“0”)。

在步驟s406中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在第二復(fù)位周期(第二p相)內(nèi)基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有陡峭斜坡)對(duì)從單位像素141讀取的復(fù)位信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。低位格雷碼鎖存器261和高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262中的各者獲得與該a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))對(duì)應(yīng)的第二復(fù)位信號(hào)(p2)。

列a/d轉(zhuǎn)換部253使低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271中的第一級(jí)鎖存器能夠保持所獲得的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位(5位)的格雷碼。另一方面，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的鎖存器能夠保持所獲得的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的剩余高位的二進(jìn)制碼。

在步驟s407中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271將保持在第一級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位格雷碼傳送到第二級(jí)鎖存器，并且使第二級(jí)鎖存器能夠保持該格雷碼。

而且，在步驟s408中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212將保持在高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼傳送到第二保存鎖存器，并且使第二保存鎖存器能夠保持該二進(jìn)制碼。

在步驟s409中，列a/d轉(zhuǎn)換部253使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262等復(fù)位(初始化)，并且為各個(gè)觸發(fā)器212設(shè)定預(yù)定初始值(諸如“0”)。

在步驟s410中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在第三復(fù)位周期(第三p相)內(nèi)基于第三斜坡參考信號(hào)(例如，具有更陡峭的斜坡)對(duì)從單位像素141讀取的復(fù)位信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。低位格雷碼鎖存器261和高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262中的各者獲得與該a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))對(duì)應(yīng)的第三復(fù)位信號(hào)(p3)。

列a/d轉(zhuǎn)換部253使低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271中的第一級(jí)鎖存器能夠保持所獲得的第三復(fù)位信號(hào)(p3)的低位(5位)的格雷碼。列a/d轉(zhuǎn)換部253還使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的鎖存器能夠保持所獲得的第三復(fù)位信號(hào)(p3)的剩余高位的二進(jìn)制碼。

在這種狀態(tài)下，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262保持第一復(fù)位信號(hào)(p1)至第三復(fù)位信號(hào)(p3)(第一復(fù)位信號(hào)(p1)至第三復(fù)位信號(hào)(p3)這三者的高位二進(jìn)制碼)。更具體地，各個(gè)d觸發(fā)器212保持著與第一復(fù)位信號(hào)(p1)對(duì)應(yīng)的且與相應(yīng)的d觸發(fā)器212相關(guān)的位的值、與第二復(fù)位信號(hào)(p2)對(duì)應(yīng)的且與相應(yīng)的d觸發(fā)器212相關(guān)的位的值、以及與第三復(fù)位信號(hào)(p3)對(duì)應(yīng)的且與相應(yīng)的d觸發(fā)器212相關(guān)的位的值這三者。

相似地，在這種狀態(tài)下，低位格雷碼鎖存器261保持第一復(fù)位信號(hào)(p1)至第三復(fù)位信號(hào)(p3)(第一復(fù)位信號(hào)(p1)至第三復(fù)位信號(hào)(p3)這三者的低位格雷碼)。更具體地，低位格雷碼鎖存器261的各個(gè)鎖存器271保持著與第一復(fù)位信號(hào)(p1)至第三復(fù)位信號(hào)(p3)對(duì)應(yīng)的并且與相應(yīng)的鎖存器271相關(guān)的位的值這三者。

在步驟s411中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的比較部192比較從單位像素141讀取的像素信號(hào)與預(yù)定參考電壓，并且獲得比較結(jié)果作為標(biāo)志信號(hào)(f1)。

在步驟s411中的處理完成之后，處理前進(jìn)到圖31。

在圖31的步驟s421中，列a/d轉(zhuǎn)換部253判定標(biāo)志信號(hào)(f1)的信號(hào)電平是否為l。當(dāng)基于標(biāo)志信號(hào)(f1)的信號(hào)電平為l的判定而判定像素信號(hào)具有低照度時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s422。

在步驟s422中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212復(fù)原保持在第一保存鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼。

在步驟s423中，列a/d轉(zhuǎn)換部253從鎖存器271讀取保持在第三級(jí)鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位格雷碼。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272將該格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。

在步驟s424中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212將表明復(fù)原后的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。另一方面，列a/d轉(zhuǎn)換部253的低位格雷碼鎖存器261的低位二進(jìn)制加法部274將表明通過(guò)格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換而獲得的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。更具體地，為列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定初始值“-p1”。

在步驟s425中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在信號(hào)讀取周期(d相)內(nèi)通過(guò)使用初始值“-p1”且基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有最平緩斜坡斜度的參考信號(hào))來(lái)對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

作為這個(gè)a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果，低位格雷碼鎖存器261獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位，同時(shí)高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262獲得像素信號(hào)(d)的剩余高位。

在步驟s426中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼。低位二進(jìn)制加法部274將初始值“-p1”添加至所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的低5位二進(jìn)制碼。

另一方面，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262將初始值“-p1”添加至像素信號(hào)(d)的剩余高位的二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的高位二進(jìn)制碼。列a/d轉(zhuǎn)換部253計(jì)算經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的低5位二進(jìn)制碼與經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的高位二進(jìn)制碼的和，以便獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)的所有位的二進(jìn)制碼。

在步驟s427中，列a/d轉(zhuǎn)換部253輸出經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)。

在步驟s427中的處理完成之后，a/d轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。

另一方面，當(dāng)基于圖31的步驟s421中的標(biāo)志信號(hào)(f1)的信號(hào)電平為h的判定而判定像素信號(hào)不是低照度信號(hào)時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s431。

在步驟s431中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的比較部192比較從單位像素141讀取的像素信號(hào)與預(yù)定參考信號(hào)，并且獲得比較結(jié)果作為標(biāo)志信號(hào)(f2)。

在步驟s431中的處理完成之后，處理前進(jìn)到圖32。

在圖32的步驟s441中，列a/d轉(zhuǎn)換部253判定標(biāo)志信號(hào)(f2)的信號(hào)電平是否為l。當(dāng)基于標(biāo)志信號(hào)(f2)的信號(hào)電平為l的判定而判定像素信號(hào)是中等照度的信號(hào)時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s442。

在步驟s442中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212復(fù)原保持在第二保存鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼。

在步驟s443中，列a/d轉(zhuǎn)換部253將保持在鎖存器271的第二級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位格雷碼傳送到第三級(jí)鎖存器，并且使鎖存器271的第三級(jí)鎖存器能夠保持該格雷碼。

在步驟s444中，列a/d轉(zhuǎn)換部253從鎖存器271讀取保持在第三級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位格雷碼。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272將該格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。

在步驟s445中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212將表明復(fù)原后的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。此外，列a/d轉(zhuǎn)換部253的低位格雷碼鎖存器261的低位二進(jìn)制加法部274將表明通過(guò)格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換而獲得的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。更具體地，為列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定初始值“-p2”。

在步驟s446中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在信號(hào)讀取周期(d相)內(nèi)通過(guò)使用初始值“-p2”且基于第二斜坡參考信號(hào)(例如，具有中間斜坡斜度的參考信號(hào))來(lái)對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

作為這個(gè)a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果，低位格雷碼鎖存器261獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位，同時(shí)高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262獲得像素信號(hào)(d)的剩余高位。

在步驟s447中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼。低位二進(jìn)制加法部274將初始值“-p2”添加至所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的低5位二進(jìn)制碼。

另一方面，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262將初始值“-p2”添加至像素信號(hào)(d)的剩余高位的二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的高位二進(jìn)制碼。列a/d轉(zhuǎn)換部253計(jì)算經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的低5位二進(jìn)制碼與經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的高位二進(jìn)制碼的和，以便獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)的所有位的二進(jìn)制碼。

在步驟s448中，列a/d轉(zhuǎn)換部253輸出經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)。

在步驟s448中的處理完成之后，a/d轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。

另一方面，當(dāng)基于圖32的步驟s441中的標(biāo)志信號(hào)(f2)的信號(hào)電平為h的判定而判定像素信號(hào)是高照度信號(hào)時(shí)，處理前進(jìn)到步驟s451。

在步驟s451中，列a/d轉(zhuǎn)換部253將保持在鎖存器271的第一級(jí)鎖存器中的第三復(fù)位信號(hào)(p3)的低位格雷碼傳送到對(duì)應(yīng)鎖存器271的第三級(jí)鎖存器，并且使第三級(jí)鎖存器能夠保持該格雷碼。

在步驟s452中，列a/d轉(zhuǎn)換部253從各個(gè)鎖存器271讀取保持在第三級(jí)鎖存器中的第三復(fù)位信號(hào)(p3)的低位格雷碼。格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272將該格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。

在步驟s453中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262的各個(gè)d觸發(fā)器212將表明保持在鎖存器中的第三復(fù)位信號(hào)(p3)的高位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。此外，列a/d轉(zhuǎn)換部253的低位格雷碼鎖存器261的低位二進(jìn)制加法部274將表明通過(guò)格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換而獲得的第三復(fù)位信號(hào)(p3)的低位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。更具體地，為列a/d轉(zhuǎn)換部253設(shè)定初始值“-p3”。

在步驟s454中，列a/d轉(zhuǎn)換部253在信號(hào)讀取周期(d相)內(nèi)通過(guò)使用初始值“-p3”且基于第三斜坡參考信號(hào)(例如，具有最陡峭斜坡的參考信號(hào))來(lái)對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

作為這個(gè)a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果，低位格雷碼鎖存器261獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位，同時(shí)高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262獲得像素信號(hào)(d)的剩余高位。

在步驟s455中，列a/d轉(zhuǎn)換部253的格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部272對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼。低位二進(jìn)制加法部274將初始值“-p3”添加至所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素信號(hào)(d)的低5位二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p3)的低5位二進(jìn)制碼。

另一方面，高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262將初始值“-p3”添加至像素信號(hào)(d)的剩余高位的二進(jìn)制碼，以獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p3)的高位二進(jìn)制碼。列a/d轉(zhuǎn)換部253計(jì)算經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p3)的低5位二進(jìn)制碼與經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p3)的高位二進(jìn)制碼的和，以便獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p3)的所有位的二進(jìn)制碼。

在步驟s456中，列a/d轉(zhuǎn)換部253輸出經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p3)。

在步驟s456中的處理完成之后，a/d轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。

圖33是示出了當(dāng)基于上述a/d轉(zhuǎn)換處理中的標(biāo)志信號(hào)(f)的判定而判定d相的低照度時(shí)的時(shí)序圖的示例的圖。圖34是示出了當(dāng)基于上述a/d轉(zhuǎn)換處理中的標(biāo)志信號(hào)(f)的判定而判定d相的中等照度時(shí)的時(shí)序圖的示例的圖。圖35是示出了當(dāng)基于上述a/d轉(zhuǎn)換處理中的標(biāo)志信號(hào)(f)的判定而判定d相的高照度時(shí)的時(shí)序圖的示例的圖。

在周期(rst)的期間內(nèi)使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262復(fù)位之后，在周期(第一p相)內(nèi)獲得第一復(fù)位信號(hào)(p1)。在隨后的周期(保存1)內(nèi)，在第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位格雷碼被傳送到鎖存器271的第三級(jí)鎖存器的同時(shí)，第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼被傳送到d觸發(fā)器212的第一保存鎖存器。在使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262復(fù)位之后，在周期(第二p相)內(nèi)獲得第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼和低位格雷碼。在隨后的周期(保存2)內(nèi)，在第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位格雷碼被傳送到鎖存器271的第二級(jí)鎖存器的同時(shí)，第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼被傳送到d觸發(fā)器212的第二保存鎖存器。在使高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器262復(fù)位之后，在周期(第三p相)內(nèi)獲得第三復(fù)位信號(hào)(p3)的高位二進(jìn)制碼和低位格雷碼。

當(dāng)在周期(判定)內(nèi)判定標(biāo)志信號(hào)(f1)的信號(hào)電平是l時(shí)，在周期(復(fù)原)內(nèi)對(duì)保持在鎖存器271的第三級(jí)鎖存器中的第一復(fù)位信號(hào)(p1)的低位格雷碼執(zhí)行格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。此外，d觸發(fā)器212復(fù)原第一復(fù)位信號(hào)(p1)的高位二進(jìn)制碼，并且使數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

更具體地，為d相設(shè)定初始值“-p1”。在隨后的周期(d相)內(nèi)，基于第一斜坡參考信號(hào)(例如，具有最平緩斜坡的參考信號(hào))對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換以獲得像素信號(hào)(d)。更具體地，獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p1)。

另一方面，當(dāng)在周期(判定)內(nèi)判定標(biāo)志信號(hào)(f1)的信號(hào)電平是h并且標(biāo)志信號(hào)(f2)的信號(hào)電平是l時(shí)，在周期(復(fù)原)內(nèi)將保持在鎖存器271的第二級(jí)鎖存器中的第二復(fù)位信號(hào)(p2)的低位格雷碼傳送到第三級(jí)鎖存器。隨后，從第三級(jí)鎖存器讀取格雷碼，并且使該格雷碼經(jīng)過(guò)格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。另一方面，d觸發(fā)器212復(fù)原第二復(fù)位信號(hào)(p2)的高位二進(jìn)制碼，并且使數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

更具體地，為d相設(shè)定初始值“-p2”。在隨后的周期(d相)內(nèi)，基于第二斜坡參考信號(hào)(具有中間斜坡斜度的參考信號(hào))對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換以獲得像素信號(hào)(d)。更具體地，獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p2)。

另一方面，當(dāng)在周期(判定)內(nèi)判定標(biāo)志信號(hào)(f2)的信號(hào)電平是h時(shí)，在周期(復(fù)原)內(nèi)將保持在鎖存器271的第一級(jí)鎖存器中的第三復(fù)位信號(hào)(p3)的低位格雷碼傳送到第三級(jí)鎖存器。隨后，從第三級(jí)鎖存器讀取格雷碼，并且使該格雷碼經(jīng)過(guò)格雷-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。另一方面，d觸發(fā)器212將表明第三復(fù)位信號(hào)(p3)的高位二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

更具體地，為d相設(shè)定初始值“-p3”。在周期(d相)內(nèi)，基于第三斜坡參考信號(hào)(具有陡峭斜坡斜度的參考信號(hào))對(duì)從單位像素141讀取的像素信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換以獲得像素信號(hào)(d)。更具體地，獲得經(jīng)過(guò)數(shù)字cds后的像素信號(hào)(d-p3)。

每當(dāng)與處理對(duì)象對(duì)應(yīng)的單位像素改變時(shí)，各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部253就實(shí)施上述的a/d轉(zhuǎn)換處理。

實(shí)施a/d轉(zhuǎn)換處理的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)能夠在抑制成本增大的同時(shí)更準(zhǔn)確地執(zhí)行高速和高動(dòng)態(tài)范圍的a/d轉(zhuǎn)換。因此，包括應(yīng)用了本發(fā)明的列a/d轉(zhuǎn)換部253(即，a/d轉(zhuǎn)換部241)的圖像傳感器100能夠抑制成本增大。

5.第五實(shí)施例

圖像傳感器的物理構(gòu)造

需要注意的是，應(yīng)用本發(fā)明的攝像元件可以以內(nèi)部密封著半導(dǎo)體基板的封裝件(芯片)、在電路基板上包括該封裝件(芯片)的模塊等的形式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)攝像元件以例如封裝件(芯片)的形式實(shí)現(xiàn)時(shí)，該封裝件(芯片)的攝像元件可以由單個(gè)半導(dǎo)體基板構(gòu)成，或由彼此重疊的多個(gè)基板構(gòu)成。

圖36是圖示了構(gòu)成應(yīng)用本發(fā)明的攝像元件的圖像傳感器100的物理構(gòu)造的示例的圖。

根據(jù)圖36中的a所示的示例，參照?qǐng)D1等所說(shuō)明的圖像傳感器100的所有電路構(gòu)造被形成在單個(gè)半導(dǎo)體基板上。根據(jù)圖36中的a所示的示例，輸出部404-1至404-4以環(huán)繞像素及模擬處理部401、數(shù)字處理部402和幀存儲(chǔ)器403的方式布置著。像素及模擬處理部401是形成有諸如像素陣列101和列并行處理部102等模擬構(gòu)造的區(qū)域。數(shù)字處理部402是形成有諸如列并行處理部102、控制部111、行掃描部112和列掃描部113等數(shù)字構(gòu)造的區(qū)域。幀存儲(chǔ)器403是形成有存儲(chǔ)部的區(qū)域。該存儲(chǔ)部存儲(chǔ)從像素陣列101讀取的圖像數(shù)據(jù)、經(jīng)過(guò)信號(hào)處理和圖像處理的圖像數(shù)據(jù)以及用于信號(hào)處理和圖像處理的各種類型的信息等。輸出部404-1至404-4中的各者是布置有i/o(輸入/輸出)單元等構(gòu)造的區(qū)域。

毋庸置疑，圖36中的a所示的構(gòu)造示例僅是通過(guò)示例的方式而呈現(xiàn)的。各處理部的構(gòu)造的位置可以任意地確定。

根據(jù)圖36中的b所示的示例，參照?qǐng)D1等所說(shuō)明的圖像傳感器100的電路構(gòu)造形成在彼此重疊的兩個(gè)半導(dǎo)體基板(層疊基板(像素基板411和電路基板412))中的各基板中。

像素基板411是形成有像素及模擬處理部401、數(shù)字處理部402以及輸出部404-1和404-2的區(qū)域。輸出部404-1和404-2中的各者是布置有i/o單元等構(gòu)造的區(qū)域。

另一方面，電路基板412是形成有幀存儲(chǔ)器403的區(qū)域。

如上所述，彼此重疊的像素基板411和電路基板412構(gòu)成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)(層疊結(jié)構(gòu))。形成在像素基板411上的像素及模擬處理部401和形成在電路基板412上的幀存儲(chǔ)器403經(jīng)由例如穿透通道(via)而彼此電連接，這些穿透通道(via)形成在通道區(qū)域(via)413-1和414-1上。相似地，形成在像素基板411上的數(shù)字處理部402和形成在電路基板412上的幀存儲(chǔ)器403經(jīng)由例如穿透通道(via)而彼此電連接，這些穿透通道(via)形成在通道區(qū)域(via)413-2和414-2上。

本發(fā)明還可以應(yīng)用到具有這種層疊結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。需要注意的是，半導(dǎo)體基板(層疊芯片)的數(shù)量(層數(shù))可以是任意數(shù)量，例如，如圖36中的c所示的三層或更多層。

根據(jù)圖36中的c所示的示例，圖像傳感器100包括半導(dǎo)體基板421、半導(dǎo)體基板422和半導(dǎo)體基板423。半導(dǎo)體基板421至423彼此重疊而構(gòu)成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)(層疊結(jié)構(gòu))。半導(dǎo)體基板421包括像素及模擬處理部401。半導(dǎo)體基板422包括數(shù)字處理部402以及輸出部404-1和404-2。半導(dǎo)體基板423包括幀存儲(chǔ)器403。各個(gè)半導(dǎo)體基板上的各處理部經(jīng)由例如穿透通道(via)而彼此電連接，該穿透通道(via)形成在通道區(qū)域(via)424-1、425-1和426-1以及通道區(qū)域(via)424-2、425-2和426-2上。

本發(fā)明還可以應(yīng)用到具有這種層疊結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。毋庸置疑，形成在各個(gè)半導(dǎo)體基板上的處理部不局限于圖36的示例中所包括的部件，而是可以是任意部件。

6.第六實(shí)施例

區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部

根據(jù)上述示例，例如，各個(gè)a/d轉(zhuǎn)換部(列a/d轉(zhuǎn)換部181)是針對(duì)a/d轉(zhuǎn)換部173的單位像素列中的相應(yīng)一列設(shè)置的，這使得各個(gè)列a/d轉(zhuǎn)換部181對(duì)從相應(yīng)單位像素列的各個(gè)單位像素讀取的信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。然而，a/d轉(zhuǎn)換部173的構(gòu)造不局限于這種構(gòu)造示例。

例如，如圖37所示，像素單元500可以針對(duì)像素陣列101中的各預(yù)定數(shù)量的單位像素141設(shè)置。圖37圖示了像素陣列101中的單位像素141的陣列的布置。在該圖中，單位像素141在水平方向上的布置表示行，同時(shí)在垂直方向上的布置表示列。

像素單元500構(gòu)成單位像素組，該單位像素組包含以這種方式布置的多個(gè)單位像素(例如，y行x列(x、y：任意自然數(shù)))。更具體地，像素單元500構(gòu)成形成在如下局部區(qū)域中的單位像素組：該局部區(qū)域?qū)?yīng)于與像素陣列101對(duì)應(yīng)的像素區(qū)域的多個(gè)分區(qū)中的一個(gè)分區(qū)。像素單元500的尺寸(像素單元500中所包含的單位像素141的數(shù)量)和像素單元500的形狀可以任意地確定。需要注意的是，針對(duì)各個(gè)像素單元500，各個(gè)像素單元500的尺寸(單位像素141的數(shù)量)和形狀不需要是相等的。

此外，圖37所示的示例的像素單元500由4×4(4行4列)的單位像素141構(gòu)成。然而，單位像素的行數(shù)和單位像素的列數(shù)可以是任意數(shù)量。例如，單位像素的布置可以是1行8列、2行2列、2行4列、4行2列、4行8列、8行4列、8行8列、8行1列或16行16列，或可以是其他布置示例。

而且，盡管在圖37中僅圖示了單個(gè)像素單元500，但是在實(shí)際情況下，在整個(gè)像素陣列101上都設(shè)置有像素單元500。因此，各個(gè)單位像素141屬于像素單元500中的任意一個(gè)像素單元500。

并且，盡管在圖37中各個(gè)單位像素141由具有相同尺寸的正方形表示，但是各個(gè)單位像素141的尺寸和形狀可以任意地確定。各個(gè)單位像素141不需要具有正方形形狀，或相同尺寸和形狀。

如果像素陣列具有除了圖37所示的構(gòu)造以外的形狀，那么列并行處理部中所包括的a/d轉(zhuǎn)換部(區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部)可以針對(duì)各個(gè)像素單元500設(shè)置，這種設(shè)置使得各個(gè)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部能夠?qū)膶儆诜峙浣o相應(yīng)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部的像素單元的各個(gè)單位像素讀取的信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

圖38圖示了如此配置而成的圖像傳感器100的主要構(gòu)造的示例。根據(jù)圖38所示的示例，圖像傳感器100包括區(qū)域并行處理部502以代替圖1的示例中所包括的列并行處理部102。此外，根據(jù)圖38所示的示例的圖像傳感器100包括代替圖1的示例中所包括的行掃描部112的區(qū)域掃描部512以及代替圖1的示例中的列掃描部113的區(qū)域掃描部513。

區(qū)域掃描部512根據(jù)從控制部111經(jīng)由控制線133提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，根據(jù)控制部111的控制)而針對(duì)像素陣列101的各個(gè)像素單元500選擇與處理對(duì)象對(duì)應(yīng)的單位像素141，并且從所選擇的單位像素141中的一個(gè)單位像素讀取信號(hào)(復(fù)位信號(hào)或像素信號(hào))。例如，當(dāng)像素陣列101包括n個(gè)(n：任意自然數(shù))像素單元500，區(qū)域掃描部512經(jīng)由n條控制線125(125-1至125-n)將控制信號(hào)提供給各個(gè)像素單元500，每條控制線125被連接至彼此不同的像素單元500中的相應(yīng)一個(gè)像素單元500。

像素陣列101中的各個(gè)像素單元500包括用來(lái)選擇單位像素141的構(gòu)造(諸如開關(guān))。在這種情況下，各個(gè)像素單元500根據(jù)來(lái)自用來(lái)選擇單位像素141的構(gòu)造的控制信號(hào)(即，在區(qū)域掃描部512的控制下)而從屬于相應(yīng)像素單元500的單位像素組中選擇與處理對(duì)象對(duì)應(yīng)的單位像素141，從所選擇的單位像素141讀取信號(hào)(復(fù)位信號(hào)和像素信號(hào))，并且經(jīng)由垂直信號(hào)線121(垂直信號(hào)線121-1至121-n)將讀取的信號(hào)傳送到區(qū)域并行處理部502。

更具體地，信號(hào)從各個(gè)像素單元500被提供給區(qū)域并行處理部502。當(dāng)信號(hào)從像素陣列101中的各個(gè)像素單元500被提供過(guò)來(lái)時(shí)，區(qū)域掃描部513根據(jù)從控制部111經(jīng)由控制線134提供過(guò)來(lái)的控制信號(hào)(即，在控制部111的控制下)而使區(qū)域并行處理部502能夠并行地處理信號(hào)。例如，區(qū)域掃描部513使區(qū)域并行處理部502能夠?qū)Ω餍盘?hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。當(dāng)像素陣列101包括例如n個(gè)像素單元500時(shí)，區(qū)域掃描部513經(jīng)由與相應(yīng)的像素單元500相關(guān)的n條控制線126(控制線126-1至126-n)將控制信號(hào)提供給區(qū)域并行處理部502，該控制信號(hào)控制與相應(yīng)的像素單元500相關(guān)的信號(hào)的處理。

區(qū)域并行處理部502根據(jù)前述的各控制信號(hào)(即，在區(qū)域掃描部513的控制下)而對(duì)從各個(gè)像素單元(屬于像素單元的單位像素141)讀取的信號(hào)(復(fù)位信號(hào)或像素信號(hào))執(zhí)行處理(諸如a/d轉(zhuǎn)換)。區(qū)域并行處理部502根據(jù)各控制信號(hào)(即，在區(qū)域掃描部513的控制下)而經(jīng)由信號(hào)線122將各個(gè)信號(hào)的處理結(jié)果(諸如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))提供給傳送部103。

當(dāng)用于a/d轉(zhuǎn)換的計(jì)數(shù)器與圖4的示例相似地僅由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成時(shí)，如圖39所示，區(qū)域并行處理部502包括例如區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541-1至541-n以代替圖4所示的列a/d轉(zhuǎn)換部181。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541-1至541-n時(shí)，各個(gè)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541-1至541-n統(tǒng)稱為區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541。

與列a/d轉(zhuǎn)換部181相似地，各個(gè)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541對(duì)從與相應(yīng)的區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541相關(guān)的像素單元500的單位像素141讀取并經(jīng)由相應(yīng)的像素單元500的垂直信號(hào)線121中的一條相應(yīng)垂直信號(hào)線121提供過(guò)來(lái)的信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。各個(gè)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541在區(qū)域掃描部513的控制下基于從參考信號(hào)生成部171經(jīng)由參考信號(hào)線171a和171b或從參考信號(hào)生成部172經(jīng)由參考信號(hào)線172a和172b提供過(guò)來(lái)的參考信號(hào)而對(duì)信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541的內(nèi)部構(gòu)造和操作與上述列a/d轉(zhuǎn)換部181的內(nèi)部構(gòu)造和操作相似。更具體地，除了與處理對(duì)象對(duì)應(yīng)的信號(hào)的供給源不是列而是像素單元500這一點(diǎn)以外，各個(gè)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541與列a/d轉(zhuǎn)換部181相似。因此，不重復(fù)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541的詳細(xì)說(shuō)明。

a/d轉(zhuǎn)換部173中所包括的區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541的數(shù)量可以是任意數(shù)量。區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541的數(shù)量可以是與像素單元500的數(shù)量相等的數(shù)量(n)，或可以比像素單元500的數(shù)量大或小。當(dāng)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541的數(shù)量小于像素單元500的數(shù)量時(shí)，從多個(gè)像素單元500延伸的垂直信號(hào)線121可以與區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541的一部分或全部連接以對(duì)從像素單元500的單位像素141讀取的信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

當(dāng)用于a/d轉(zhuǎn)換的計(jì)數(shù)器與圖12的示例相似地僅由格雷碼計(jì)數(shù)器構(gòu)成時(shí)，如圖40所示，區(qū)域并行處理部502包括例如區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561-1至561-n以代替圖12所示的列a/d轉(zhuǎn)換部253。在下面的說(shuō)明中，當(dāng)在說(shuō)明中不需要區(qū)分區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561-1至561-n時(shí)，各個(gè)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561-1至561-n統(tǒng)稱為區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561。

與列a/d轉(zhuǎn)換部253相似地，各個(gè)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561對(duì)從與相應(yīng)的區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561相關(guān)的像素單元500的單位像素141讀取并經(jīng)由相應(yīng)的像素單元500的垂直信號(hào)線121中的一條相應(yīng)垂直信號(hào)線121提供過(guò)來(lái)的信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。各個(gè)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561在區(qū)域掃描部513的控制下基于從參考信號(hào)生成部171經(jīng)由參考信號(hào)線171a和171b或從參考信號(hào)生成部172經(jīng)由參考信號(hào)線172a和172b提供過(guò)來(lái)的參考信號(hào)并且基于從格雷碼計(jì)數(shù)器252提供過(guò)來(lái)的格雷碼而對(duì)信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換。

區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561的內(nèi)部構(gòu)造和操作與上述列a/d轉(zhuǎn)換部253的內(nèi)部構(gòu)造和操作相似。更具體地，除了與處理對(duì)象對(duì)應(yīng)的信號(hào)的供給源不是列而是像素單元500這一點(diǎn)以外，各個(gè)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561與列a/d轉(zhuǎn)換部253相似。因此，不重復(fù)區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561的詳細(xì)說(shuō)明。

與圖39所示的區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541相似地，a/d轉(zhuǎn)換部241中所包括的區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部561的數(shù)量可以是任意數(shù)量。

當(dāng)針對(duì)如上所述的各個(gè)像素單元500處理信號(hào)時(shí)，像素單元500和區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部可以形成在相同的半導(dǎo)體基板上。根據(jù)僅由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成用于a/d轉(zhuǎn)換的計(jì)數(shù)器的示例，如圖41的示例所示，像素單元500-1至500-3以及分別與像素單元500-1至500-3相關(guān)的區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541-1至541-3可以形成在相同的半導(dǎo)體基板上。毋庸置疑，像素單元500和區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541中的各者的數(shù)量可以是任意數(shù)量。

而且，圖像傳感器100的構(gòu)造可以形成在多個(gè)半導(dǎo)體基板上。例如，如圖42所示，圖像傳感器100可以包括彼此重疊的兩個(gè)半導(dǎo)體基板(層疊芯片(像素基板581和電路基板582)。

根據(jù)僅由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成用于a/d轉(zhuǎn)換的計(jì)數(shù)器的示例，如圖42所示，可以采用如下構(gòu)造：該構(gòu)造將像素區(qū)域(即，像素陣列101)的n個(gè)像素單元500(像素單元500-1至500-n)安置在像素基板581上，并且將與像素單元500對(duì)應(yīng)的區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541安置在電路基板582上的與相應(yīng)的像素單元500重疊的位置處。例如，用來(lái)對(duì)從像素單元500-k的單位像素讀取的信號(hào)執(zhí)行a/d轉(zhuǎn)換的區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部541-k可以形成在電路基板582上的與像素基板581上的像素單元500-k的位置相同的位置(與像素單元500-k重疊的位置)處。

毋庸置疑，如此配置而成的圖像傳感器100的半導(dǎo)體基板的數(shù)量(層數(shù))可以是任意數(shù)量，例如，三個(gè)或更多個(gè)。

7.第七實(shí)施例

攝像裝置

需要注意的是，本發(fā)明具有除了攝像元件以外的應(yīng)用范圍。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用到包括攝像元件的裝置(電子設(shè)備等)，例如攝像裝置。圖43是圖示了作為應(yīng)用本發(fā)明的電子設(shè)備而呈現(xiàn)的攝像裝置的主要構(gòu)造的示例的框圖。圖43所示的攝像裝置600是對(duì)被攝體進(jìn)行攝像并且將被攝體的圖像作為電子信號(hào)輸出的裝置。

如圖43所示，攝像裝置600包括光學(xué)部611、cmos圖像傳感器612、圖像處理部613、顯示部614、編解碼處理部615、存儲(chǔ)部616、輸出部617、通信部618、控制部621、操作部622和驅(qū)動(dòng)器623。

光學(xué)部611由鏡頭、光圈和快門等構(gòu)成，所述鏡頭控制著被攝體的聚焦并且會(huì)聚來(lái)自聚焦位置的光，所述光圈用來(lái)控制曝光，所述快門用來(lái)控制攝像時(shí)序。光學(xué)部611傳輸來(lái)自被攝體的光(入射光)，并且將光提供給cmos圖像傳感器612。

cmos圖像傳感器612執(zhí)行入射光的光電轉(zhuǎn)換、由此獲得的各像素的信號(hào)(像素信號(hào))的a/d轉(zhuǎn)換、以及諸如相關(guān)雙采樣(cds)等用于信號(hào)的信號(hào)處理，并且在處理之后將所攝圖像數(shù)據(jù)提供給圖像處理部613。

圖像處理部613處理通過(guò)cmos圖像傳感器612攝取的圖像數(shù)據(jù)。更具體地，圖像處理部613對(duì)從cmos圖像傳感器612提供過(guò)來(lái)的所攝圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種類型的圖像處理，例如，混色校正、黑電平校正、白平衡控制、去馬賽克處理、矩陣處理、伽馬校正和yc轉(zhuǎn)換。圖像處理部613將經(jīng)過(guò)圖像處理的所攝圖像數(shù)據(jù)提供給顯示部614。

顯示部614由例如液晶顯示器構(gòu)成，并且顯示從圖像處理部613提供過(guò)來(lái)的所攝圖像數(shù)據(jù)的圖像(諸如被攝體圖像)。

在必要時(shí)，圖像處理部613還將經(jīng)過(guò)圖像處理的所攝圖像數(shù)據(jù)提供給編解碼處理部615。

編解碼處理部615以預(yù)定方式對(duì)從圖像處理部613提供過(guò)來(lái)的所攝圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼，并且將所獲得的編碼數(shù)據(jù)提供給存儲(chǔ)部616。編解碼處理部615還讀取記錄在存儲(chǔ)部616中的編碼數(shù)據(jù)，對(duì)編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼以產(chǎn)生解碼圖像數(shù)據(jù)，并且將解碼圖像數(shù)據(jù)提供給圖像處理部613。

圖像處理部613對(duì)從編解碼處理部615提供過(guò)來(lái)的解碼圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定圖像處理。圖像處理部613將經(jīng)過(guò)圖像處理的該解碼圖像數(shù)據(jù)提供給顯示部614。顯示部614由例如液晶顯示器構(gòu)成，并且顯示從圖像處理部613提供過(guò)來(lái)的解碼圖像數(shù)據(jù)的圖像。

此外，編解碼處理部615可以將從圖像處理部613提供過(guò)來(lái)的由所攝圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)或由從存儲(chǔ)部616讀取的所攝圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)提供給輸出部617，以將提供過(guò)來(lái)的編碼數(shù)據(jù)從輸出部617輸出至攝像裝置600的外部。編解碼處理部615還可以將編碼前的所攝圖像數(shù)據(jù)或由從存儲(chǔ)部616讀取的編碼數(shù)據(jù)產(chǎn)生的解碼圖像數(shù)據(jù)提供給輸出部617，以將所攝圖像數(shù)據(jù)或解碼圖像數(shù)據(jù)從輸出部617輸出至攝像裝置600的外部。

而且，編解碼處理部615可以將所攝圖像數(shù)據(jù)、由所攝圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)或解碼圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由通信部618傳送到其他裝置。此外，編解碼處理部615可以經(jīng)由通信部618獲得所攝圖像數(shù)據(jù)或由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)。例如，編解碼處理部615適當(dāng)?shù)貙?duì)經(jīng)由通信部618獲得的所攝圖像數(shù)據(jù)或由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼和解碼。如上所述，編解碼處理部615可以將所獲得的圖像數(shù)據(jù)或編碼數(shù)據(jù)提供給圖像處理部613，或?qū)⑺@得的圖像數(shù)據(jù)或編碼數(shù)據(jù)輸出至存儲(chǔ)部616、輸出部617和通信部618。

存儲(chǔ)部616存儲(chǔ)從編解碼處理部615提供過(guò)來(lái)的編碼數(shù)據(jù)等。必要時(shí)，編解碼處理部615讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部616中的編碼數(shù)據(jù)并對(duì)該編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。通過(guò)解碼獲得的所攝圖像數(shù)據(jù)被提供給顯示部614，以便顯示與所攝圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的所攝圖像。

輸出部617包括諸如外部輸出端子等外部輸出接口，并且經(jīng)由外部輸出接口將經(jīng)由編解碼處理部615提供過(guò)來(lái)的各種類型的數(shù)據(jù)輸出至攝像裝置600的外部。

通信部618將諸如從編解碼處理部615接收到的圖像數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)等各種類型的信息提供給與預(yù)定通信(有線通信或無(wú)線通信)的通信伙伴對(duì)應(yīng)的其他裝置。通信部618還從與預(yù)定通信(有線通信或無(wú)線通信)的通信伙伴對(duì)應(yīng)的其他裝置獲得諸如圖像數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)等各種類型的信息，并且將所獲得的信息提供給編解碼處理部615。

控制部621控制攝像裝置600的各處理部(虛線620內(nèi)所示的處理部、操作部622和驅(qū)動(dòng)器623)的操作。

操作部622由諸如jogdial(商標(biāo))、鍵、按鈕和觸摸面板等任意的輸入器件構(gòu)成。操作部622接收來(lái)自用戶等的操作輸入，并且將與接收到的操作輸入對(duì)應(yīng)的信號(hào)提供給控制部621。

驅(qū)動(dòng)器623讀取存儲(chǔ)在可移除介質(zhì)624中的信息，可移除介質(zhì)624由磁盤、光盤、磁光盤或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等構(gòu)成并且連接至驅(qū)動(dòng)器623。驅(qū)動(dòng)器623從可移除介質(zhì)624讀取諸如程序和數(shù)據(jù)等各種類型的信息，并且將所讀取的信息提供給控制部621。當(dāng)可寫可移除介質(zhì)624連接至驅(qū)動(dòng)器623時(shí)，驅(qū)動(dòng)器623還將經(jīng)由控制部621提供過(guò)來(lái)的諸如圖像數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)等各種類型的信息存儲(chǔ)在可移除介質(zhì)624中。

各實(shí)施例中所說(shuō)明的本發(fā)明可以應(yīng)用到如上配置而成的攝像裝置600的cmos圖像傳感器612。換言之，cmos圖像傳感器612由上述圖像傳感器100構(gòu)成。在這種情況下，cmos圖像傳感器612能夠抑制成本增大。因此，攝像裝置60實(shí)現(xiàn)了抑制成本增大。更具體地，cmos圖像傳感器612能夠在抑制半導(dǎo)體基板的面積增大的同時(shí)增大像素陣列101的面積或添加用于圖像處理和信號(hào)處理的新電路。換言之，cmos圖像傳感器612在抑制成本增大的同時(shí)防止所攝圖像的圖像質(zhì)量下降。因此，攝像裝置600能夠通過(guò)對(duì)被攝體進(jìn)行攝像而獲得具有較高圖像質(zhì)量的所攝圖像。

上述的一系列處理可以通過(guò)硬件或通過(guò)軟件實(shí)施。當(dāng)上述的一系列處理通過(guò)軟件實(shí)施時(shí)，構(gòu)成該軟件的程序是從網(wǎng)絡(luò)或記錄介質(zhì)安裝的。

例如，這個(gè)記錄介質(zhì)由如圖43所示的上面記錄有程序的可移除介質(zhì)624構(gòu)成?？梢瞥橘|(zhì)624與裝置主體分離地設(shè)置著，并且配發(fā)給用戶以遞送程序。可移除介質(zhì)624包括磁盤(諸如軟盤)和光盤(諸如cd-rom(只讀光盤存儲(chǔ)器)和dvd(數(shù)字多功能光盤))。可移除介質(zhì)624還包括磁光盤(諸如迷你盤(md：minidisc))和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等。

在這種情況下，程序從連接至驅(qū)動(dòng)器623的可移除介質(zhì)624被安裝到存儲(chǔ)部616中。

可替代地，可以經(jīng)由諸如局域網(wǎng)、因特網(wǎng)和數(shù)字衛(wèi)星廣播等有線或無(wú)線傳輸介質(zhì)來(lái)提供程序。在這種情況下，程序通過(guò)通信部618接收，并且被安裝到存儲(chǔ)部616中。

或者，程序可以預(yù)先安裝在只讀存儲(chǔ)器(rom：readonlymemory)等中，只讀存儲(chǔ)器等設(shè)置在存儲(chǔ)部616或控制部621內(nèi)。

需要注意的是，由計(jì)算機(jī)實(shí)施的程序可以是如下程序：在該程序下，按照本說(shuō)明書中所說(shuō)明的順序以時(shí)間序列實(shí)施處理，或并行地或在必要時(shí)序時(shí)(諸如在呼叫時(shí))實(shí)施處理。

而且，說(shuō)明記錄在記錄介質(zhì)中的程序的步驟不僅包含按照在本文中討論的順序以時(shí)間序列實(shí)施的處理，而且包含并行地或單獨(dú)地實(shí)施而不是以時(shí)間序列實(shí)施的處理。

此外，在上述各步驟中的處理可以由上述各裝置實(shí)施，或可以由除了上述各裝置以外的任意裝置實(shí)施。在這種情況下，實(shí)施處理的裝置被配置成執(zhí)行實(shí)施處理所需的功能(功能塊等)。實(shí)施處理的裝置還被配置成接收處理所需的信息的傳輸。

另外，根據(jù)本說(shuō)明書，系統(tǒng)指的是多個(gè)構(gòu)件(諸如裝置和模塊(部件))的集合，并且包括兩種情況：一種情況是所有的構(gòu)件被容納在同一殼體中，另一種情況是一些構(gòu)件沒(méi)有容納在同一殼體中。因此，容納在分離的殼體中并經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)裝置以及包括容納在一個(gè)殼體內(nèi)的多個(gè)模塊的一個(gè)裝置都被視為系統(tǒng)。

根據(jù)前述說(shuō)明，作為一個(gè)裝置(或處理部)討論的構(gòu)造可以被劃分成多個(gè)裝置(或處理部)。相反，作為多個(gè)裝置(或處理部)討論的構(gòu)造可以被組合成一個(gè)裝置(或處理部)。毋庸置疑，在本文中沒(méi)有討論的構(gòu)造可以被添加到各個(gè)裝置(或各個(gè)處理部)的構(gòu)造中。此外，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)造和操作基本上相同時(shí)，特定裝置(或處理部)的構(gòu)造的一部分可以被并入到另一個(gè)裝置(或另一個(gè)處理部)的構(gòu)造中。

盡管已經(jīng)參照附圖詳細(xì)說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明的技術(shù)范圍不局限于這些示例。顯然，在權(quán)利要求所說(shuō)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，具有本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域中的普通知識(shí)的技術(shù)人員可以鑒于本發(fā)明而提出變化和修改的各種示例。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些變化和修改當(dāng)然也落入本發(fā)明的技術(shù)范圍中。

例如，本發(fā)明可以應(yīng)用到云計(jì)算系統(tǒng)，在云計(jì)算系統(tǒng)中，一個(gè)功能由多個(gè)裝置共用并且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)彼此協(xié)作處理。

而且，參照前述流程圖討論的各步驟可以由多個(gè)裝置共同分擔(dān)并實(shí)施，而不是由一個(gè)裝置實(shí)施。

此外，當(dāng)一個(gè)步驟中包含多個(gè)處理時(shí)，該一個(gè)步驟中所包含的所述多個(gè)處理可以由多個(gè)裝置共同分擔(dān)并且實(shí)施，而不是由一個(gè)裝置實(shí)施。

另外，本發(fā)明可以通過(guò)安裝在前述裝置或用于構(gòu)成前述系統(tǒng)的裝置上的任何構(gòu)造而被實(shí)施，所述構(gòu)造例如是用作系統(tǒng)大規(guī)模集成電路(lsi：largescaleintegration)的處理器、包括多個(gè)處理器的模塊、包括多個(gè)模塊的單元、以及用于向單元中添加其他功能的組件(即，裝置的一部分的構(gòu)造)。

需要注意的是，本發(fā)明可以具有下列構(gòu)造。

(1)一種信號(hào)處理裝置，其包括測(cè)量部，所述測(cè)量部對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量，保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值，基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

(2)根據(jù)(1)所述的信號(hào)處理裝置，其中，所述測(cè)量部通過(guò)對(duì)預(yù)定時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)執(zhí)行所述周期長(zhǎng)度的測(cè)量，并且將所獲得的計(jì)數(shù)值保持為所述測(cè)量值。

(3)根據(jù)(1)或(2)所述的信號(hào)處理裝置，其中，所述測(cè)量部多次執(zhí)行第一信號(hào)的所述測(cè)量，基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的與不同于所述第一信號(hào)的第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行不同于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的第三信號(hào)的所述測(cè)量。

(4)根據(jù)(3)所述的信號(hào)處理裝置，其中，所述第一信號(hào)是從單位像素讀取的復(fù)位信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。

(5)根據(jù)(4)所述的信號(hào)處理裝置，其中，所述參考信號(hào)針對(duì)每次測(cè)量具有不同的斜坡斜度。

(6)根據(jù)(3)至(5)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，所述第二信號(hào)是從單位像素讀取的像素信號(hào)的信號(hào)電平與預(yù)定參考電壓的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。

(7)根據(jù)(3)至(6)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，所述第三信號(hào)是從單位像素讀取的像素信號(hào)的信號(hào)電平與具有跟所述第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的斜坡斜度的參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果。

(8)根據(jù)(1)至(7)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中

所述測(cè)量部以二進(jìn)制碼的方式獲得所述測(cè)量的各個(gè)所述測(cè)量值的所有位，并且

所述測(cè)量部將表明與所述第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的所述測(cè)量值的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將反轉(zhuǎn)后的所述數(shù)據(jù)設(shè)定成所述初始值。

(9)根據(jù)(1)至(8)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中

所述測(cè)量部以二進(jìn)制碼的方式獲得所述測(cè)量的各個(gè)所述測(cè)量值的高位，并且以格雷碼的方式獲得各個(gè)所述測(cè)量值的低位，并且

所述測(cè)量部將跟所述第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的所述測(cè)量值的低位格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，將轉(zhuǎn)換后的低位二進(jìn)制碼添加至高位二進(jìn)制碼，將表明所獲得的所述測(cè)量值的所有位的二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將反轉(zhuǎn)后的所述數(shù)據(jù)設(shè)定成所述初始值。

(10)根據(jù)(1)至(9)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中

所述測(cè)量部以格雷碼的方式獲得所述測(cè)量的各個(gè)所述測(cè)量值的所有位，并且

所述測(cè)量部將跟所述第二信號(hào)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的所述測(cè)量值的所述格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，將表明所獲得的所述測(cè)量值的所述二進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，并且將反轉(zhuǎn)后的所述數(shù)據(jù)設(shè)定成所述初始值。

(11)根據(jù)(1)至(10)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中

所述測(cè)量部執(zhí)行第一測(cè)量，所述第一測(cè)量基于從單位像素讀取的復(fù)位信號(hào)的信號(hào)電平與具有第一斜度的斜坡的第一參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)測(cè)量從開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度，

所述測(cè)量部保持通過(guò)所述第一測(cè)量獲得的第一測(cè)量值，

所述測(cè)量部執(zhí)行第二測(cè)量，所述第二測(cè)量基于所述復(fù)位信號(hào)的信號(hào)電平與具有第二斜度的斜坡的第二參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)測(cè)量從開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度，

所述測(cè)量部保持通過(guò)所述第二測(cè)量獲得的第二測(cè)量值，

所述測(cè)量部根據(jù)從單位像素讀取的像素信號(hào)與預(yù)定參考電壓之間的比較結(jié)果且基于所述第一測(cè)量值或所述第二測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述初始值，

所述測(cè)量部執(zhí)行第三測(cè)量，所述第三測(cè)量通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值、且基于所述像素信號(hào)的信號(hào)電平與跟所述像素信號(hào)與所述參考電壓之間的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的所述第一參考信號(hào)或所述第二參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果，來(lái)測(cè)量從開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度，并且

所述測(cè)量部輸出通過(guò)所述第三測(cè)量獲得的第三測(cè)量值。

(12)根據(jù)(11)所述的信號(hào)處理裝置，其中

當(dāng)所述像素信號(hào)的信號(hào)電平低于所述參考電壓時(shí)，所述測(cè)量部基于所述第一測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值且基于所述像素信號(hào)的信號(hào)電平與所述第一參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行所述第三測(cè)量，而且

當(dāng)所述像素信號(hào)的信號(hào)電平高于所述參考電壓時(shí)，所述測(cè)量部基于所述第二測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述初始值，并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值且基于所述像素信號(hào)的信號(hào)電平與所述第二參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行所述第三測(cè)量。

(13)根據(jù)(1)至(12)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，所述測(cè)量部包括在數(shù)量上與各個(gè)所述測(cè)量值的位長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器電路，并且這些觸發(fā)器電路彼此串聯(lián)連接，各個(gè)所述觸發(fā)器電路保持多個(gè)值。

(14)根據(jù)(1)至(13)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其還包括比較部，所述比較部執(zhí)行從單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平的比較，其中，所述測(cè)量部基于表明由所述比較部執(zhí)行的所述比較的結(jié)果的信號(hào)來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

(15)一種信號(hào)處理方法，其包括：

對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量；

保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值；

基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值；以及

通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

(16)一種攝像元件，其包括：

像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣的方式布置的多個(gè)單位像素；以及

測(cè)量部，所述測(cè)量部執(zhí)行以下操作：對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量，所述信號(hào)表明從所述像素陣列的所述單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果；保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值；基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值；并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

(17)一種電子設(shè)備，其包括：

攝像部，所述攝像部對(duì)被攝體進(jìn)行攝像；以及

圖像處理部，所述圖像處理部對(duì)由所述攝像部攝取的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理，

其中所述攝像部包括：

像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣的方式布置的多個(gè)單位像素；以及

測(cè)量部，所述測(cè)量部執(zhí)行以下操作：對(duì)從信號(hào)的輸入開始到所述信號(hào)的值發(fā)生變化的周期長(zhǎng)度多次執(zhí)行測(cè)量，所述信號(hào)表明從所述像素陣列的所述單位像素讀取的信號(hào)的信號(hào)電平與參考信號(hào)的信號(hào)電平之間的比較結(jié)果；保持通過(guò)多次執(zhí)行的所述測(cè)量而獲得的測(cè)量值；基于所保持的多個(gè)所述測(cè)量值之中的任一個(gè)測(cè)量值來(lái)設(shè)定所述測(cè)量的初始值；并且通過(guò)使用所設(shè)定的所述初始值來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。

(18)一種信號(hào)處理裝置，其包括：

一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器，各個(gè)所述第一鎖存器保持輸入進(jìn)來(lái)的信號(hào)并且輸出所保持的信號(hào)；

一個(gè)或多個(gè)第二鎖存器，各個(gè)所述第二鎖存器獲得保持在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器中的信號(hào)并且保持所獲得的信號(hào)，并且各個(gè)所述第二鎖存器將所保持的信號(hào)提供給所述第一鎖存器以使所述第一鎖存器能夠保持提供過(guò)來(lái)的所述信號(hào)；以及

傳送控制部，所述傳送控制部控制所述信號(hào)在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器與所述一個(gè)或多個(gè)第二鎖存器之間的傳送。

(19)根據(jù)(18)所述的信號(hào)處理裝置，其還包括反轉(zhuǎn)控制部，所述反轉(zhuǎn)控制部控制保持在所述一個(gè)或多個(gè)第一鎖存器中的所述信號(hào)的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

(20)一種信號(hào)處理裝置，其包括：

多個(gè)鎖存器，所述多個(gè)鎖存器彼此串聯(lián)連接，并且各個(gè)所述鎖存器保持信號(hào)；以及

控制部，所述控制部控制所述信號(hào)在所述鎖存器之間的傳送，并且在輸出所述信號(hào)的時(shí)候，所述控制部將保持在所期望的鎖存器中的所述信號(hào)傳送到終極鎖存器、且將所述信號(hào)從所述終極鎖存器輸出。

附圖標(biāo)記列表

100圖像傳感器

101像素陣列

102列并行處理部

103傳送部

111控制部

112行掃描部

113列掃描部

121垂直信號(hào)線

122、123信號(hào)線

125、126控制線

131至134控制線

141單位像素

171、172參考信號(hào)生成部

171a、172a、171b、172b參考信號(hào)線

173a/d轉(zhuǎn)換部

181列a/d轉(zhuǎn)換部

191選擇器

192比較部

193計(jì)數(shù)器

211與門

212d觸發(fā)器

213標(biāo)志鎖存器

221非門

222與非門

223非門

224開關(guān)

225、226非門

227開關(guān)

228、229非門

231與門

232或門

233非門

234、235與門

241a/d轉(zhuǎn)換部

251基準(zhǔn)時(shí)鐘生成部

252格雷碼計(jì)數(shù)器

253列a/d轉(zhuǎn)換部

261低位格雷碼鎖存器

262高位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

271鎖存器

272格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部

273選擇器

274低位二進(jìn)制加法部

275開關(guān)

276標(biāo)志鎖存器

277亞穩(wěn)態(tài)對(duì)策鎖存器

281異或門

291至296非門

301與門

311至313非門

314、315與非門

321格雷碼鎖存器

331格雷二進(jìn)制轉(zhuǎn)換部

332選擇器

333二進(jìn)制加法部

334標(biāo)志鎖存器

341開關(guān)

342、343非門

344開關(guān)

345、346非門

351、352與門

353或門

354與門

361至366非門

371、372與門

401像素及模擬處理部

402數(shù)字處理部

403幀存儲(chǔ)器

404輸出部

411像素基板

412電路基板

421至423半導(dǎo)體基板

500像素單元

512、513區(qū)域掃描部

541、561區(qū)域a/d轉(zhuǎn)換部

581像素基板

582電路基板

600攝像裝置

612cmos圖像傳感器