[发明专利]固态成像装置、输出成像信号的方法和电子装置

说明书

技术领域

本技术涉及固态成像装置、输出成像信号的方法和电子装置，更具体地，涉及CMOS图像传感器。

背景技术

过去，如下技术是众所周知的：通过以高增益对固态成像装置的像素信号的暗部进行细量化而以低增益对亮部进行粗量化来放大动态范围。例如，JP 2008-124842A公开了如下技术：通过时间分割来生成具有小倾斜的模拟参考信号和具有大倾斜的模拟参考信号，将每个模拟参考信号的电平与模拟像素信号的电平进行比较，并且获得数字像素信号。

发明内容

在JP 2008-124842 A中所讨论的技术中，需要用于临时存储使用两个模拟参考信号而生成的数字像素信号的两个线路存储器，因而，电路尺寸增大。另外，由于采用了时间分割，因此上述技术对于提高AD转换(模数转换)的速度而言而不是最佳的。

本技术旨在减小电路尺寸并实现高速操作和低功耗。

根据本公开内容的实施例，提供了一种固态成像装置，包括：第一模数转换单元，将具有第一倾斜的模拟参考信号的电平与从像素阵列单元输出的模拟像素信号的电平进行比较，并且将模拟像素信号转换成第一数字像素信号；第二模数转换单元，将倾斜不同于具有第一倾斜的模拟参考信号的、具有第二倾斜的模拟参考信号的电平与模拟像素信号的电平进行比较，并且将模拟像素信号转换成第二数字像素信号；以及数字合成单元，将第一数字像素信号与第二数字像素信号进行合成，并且输出合成结果。

在本技术中，第一模数转换单元将具有第一倾斜的模拟参考信号的电平与从像素阵列单元输出的模拟像素信号的电平进行比较，并且将模拟像素信号转换成第一数字像素信号。另外，第二模数转换单元将具有第二倾斜的模拟参考信号的电平与模拟像素信号的电平进行比较，并且将模拟像素信号转换成第二数字像素信号。这里，具有第二倾斜的模拟参考信号的倾斜不同于具有第一倾斜的模拟参考信号的倾斜。另外，数字合成单元将第一数字像素信号与第二数字像素信号进行合成，并且输出合成结果。

如上所述，在本技术中，第一模数转换单元和第二模数转换单元同时获得第一数字像素信号和第二数字像素信号。因此，由于不需要临时存储第一数字像素信号和第二数字像素信号的线路存储器，因此可以减小电路尺寸，并且可以降低产品成本。另外，没有通过时间分割来获得第一数字像素信号和第二数字像素信号，可以缩短AD转换时间，并且可以实现高速操作和低功耗。

另外，数字合成单元可包括：确定单元，在第一数字像素信号和第二数字像素信号之中，将使用具有小倾斜的模拟参考信号来转换的数字像素信号当作一个数字像素信号，将使用具有大倾斜的模拟参考信号所转换的数字像素信号当作另一数字像素信号，将这一个数字像素信号与预定阈值进行比较以确定大小关系，并且获得选择信号；选择单元，在基于选择信号确定这一个数字像素信号小于预定阈值时提取这一个数字像素信号，并且在确定这一个数字像素信号等于或大于预定阈值时提取另一数字像素信号；以及组合单元，将所提取的数字像素信号与选择信号进行组合，并且输出组合信号。与要输出第一数字像素信号和第二数字像素信号两者的情况相比，在这种情况下，可以抑制输出带宽并减少外部电路中的处理负荷。固态成像装置还可包括信号处理单元，该信号处理单元接收数字合成单元的输出信号，并且基于与数字像素信号组合的选择信号来对数字像素信号执行倍率校正。

另外，数字合成单元可将第一数字像素信号与第二数字像素信号进行组合以合成为位宽大的信号并输出合成结果，或者对第一数字像素信号和第二数字像素信号进行交织和合成并输出合成结果。在这种情况下，固态成像装置还可包括对数字合成单元的输出信号进行处理的信号处理单元。信号处理单元可包括：确定单元，在第一数字像素信号和第二数字像素信号之中，将使用具有小倾斜的模拟参考信号所转换的数字像素信号当作一个数字像素信号，将使用具有大倾斜的模拟参考信号所转换的数字像素信号当作另一数字像素信号，将这一个数字像素信号与预定阈值进行比较以确定大小关系，并且获得选择信号；选择单元，在基于选择信号确定这一个数字像素信号小于预定阈值时提取这一个数字像素信号，而在确定这一个数字像素信号等于或大于预定阈值时提取另一数字像素信号；以及信号处理单元，基于选择信号来对所提取的数字像素信号执行倍率校正。

另外，数字合成单元还可以包括估计单元，该估计单元计算用于准确地执行倍率校正的校正信息。

另外，第一倾斜和第二倾斜可以均是基于像素信号的噪声特性而获得的倾斜。这样的倾斜使得参考信号生成器能够由简单的积分器构成并且简单地实现。