成像装置、成像系统和移动体的制作方法

实施例的方面涉及成像装置、成像系统和移动体。

背景技术：

已经使用了具有包括比较单元的模拟/数字(ad)转换单元的成像装置。

日本专利特开no.2013-251677公开了一种成像装置，该成像装置包括：第一线，其发送具有以每单位时间改变第一改变量的电势的斜坡信号；以及第二线，其发送具有以每单位时间改变第二改变量的电势的斜坡信号，该第二改变量比第一改变量大。该成像装置被配置为使得第一线和第二线中的一个被选择性地连接到比较单元。

技术实现要素：

根据本公开的一方面，装置包括：供给单元，被配置为供给第一斜坡信号和第二斜坡信号，所述第一斜坡信号具有以每单位时间改变第一改变量的电势，所述第二斜坡信号具有以每单位时间改变第二改变量的电势，所述第二改变量大于所述第一改变量；第一线，被配置为发送所述第一斜坡信号；第二线，被配置为发送所述第二斜坡信号；和模拟/数字转换单元，每个模拟/数字转换单元被配置为连接到所述第一线和第二线，所述模拟/数字转换单元包括输出第一斜坡信号和第二斜坡信号中的一个的选择单元以及执行从所述选择单元输出的斜坡信号和模拟信号之间的第一比较的比较单元，并且所述模拟/数字转换单元通过所述第一比较获得与所述模拟信号对应的数字信号。从所述供给单元通过所述第一线延伸到所述选择单元的电路径的第一电容大于从所述供给单元通过所述第二线延伸到所述选择单元的电路径的第二电容。

参考附图，根据示例性实施例的以下描述，本公开的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出了成像装置的配置的图。

图2是示出了由成像装置执行的ad转换操作的图。

图3是示出了由成像装置执行的ad转换操作的图。

图4a和图4b是示意性地示出了像素阵列中的入射光量的图。

图5是示出了成像装置的配置的图。

图6是示出了斜坡发生器的配置的图。

图7是示出了成像装置的配置的图。

图8是示出了成像系统的配置的图。

图9a和图9b是示出了整个移动体的图。

图10是示出了移动体的控制的流程图。

具体实施方式

在日本专利特开no.2013-251677中公开的成像装置中，没有讨论第一线的电容和第二线的电容。因此，存在使用具有以第一改变量改变的电势的斜坡信号提高ad转换的精度的空间。

将参考附图描述成像装置的实施例。注意，除非另有说明，否则在下面的描述中晶体管是指n型晶体管。然而，以下实施例不限于n型晶体管，并且可以适当地使用p型晶体管。在这种情况下，晶体管的栅极、源极和漏极的电势可以相对于实施例中的描述而被适当地改变。在晶体管作为开关操作的情况下，例如，要供给到栅极的电势的低电平和高电平相对于实施例中的描述是相反的。

第一实施例

成像装置的概述

图1是示意性地示出了根据第一实施例的成像装置的图。

成像装置包括：像素阵列110，像素阵列110包括被布置成多个行和列的像素100；以及垂直扫描电路120，垂直扫描电路120扫描每行的像素100。像素100中的每个包括未示出的光电转换单元。光电转换单元生成根据入射在像素100上的光量的电荷。成像装置还包括被布置成以便对应于像素100的列的垂直信号线130，和被布置成以便对应于像素100的列的列ad转换器140(ad转换器)。成像装置还包括斜坡发生器150(斜坡信号供给单元)和电容器元件155。

列ad转换器140中的每个包括比较器160(比较单元)、选择单元170、列控制器200和存储器单元250。选择单元170包括开关180和190。

列控制器200包括存储器210、nand门220和230以及inv门240。存储器单元250包括脉冲发生器260、选择器265、存储器270、280和290以及选择器300。成像装置还包括计数器310、水平扫描电路320和输出电路330，计数器310将通过对时钟进行计数获得的计数信号cnt输出到各列中的列ad转换器140，水平扫描电路320通过扫描各列中的列ad转换器140从各列中的列ad转换器140读取信号。斜坡发生器150将具有以每单位时间改变第一改变量的电势的斜坡信号rampl(第一斜坡信号)输出到第一线151。斜坡发生器150将斜坡信号ramph(第二斜坡信号)输出到第二线152，斜坡信号ramph具有以每单位时间改变比第一改变量大的第二改变量的电势。

此外，未示出的定时发生器(控制器)将控制信号s1、s2和s3供给到列控制器200。

在图1中，示出了电容器元件155与第一线151的连接位置。具体地，电容器元件155被连接到多个列ad转换器140中的到斜坡发生器150具有最短电路径的一个(图1中的左端的列ad转换器140)和斜坡发生器150之间的电路径。

成像装置的操作

将参考图2描述列ad转换器140中的每个的操作。该实施例的列ad转换器140中的每个基于从像素100输出的基于入射光的信号的幅度(magnitude)选择斜坡信号rampl和ramph中的一个以在ad转换中使用。这里假设这里描述的操作对应于对从低亮度的光入射的像素100输出的信号进行ad转换。具体地，例如，操作对应于使用斜坡信号rampl对从像素100输出的基于入射光的信号执行的ad转换。

此外，在图2中，像素100的光电转换单元存储基于光的电子。具体地，随着入射在像素100上的光量增加，从像素100输出的信号的电势降低。此外，在本实施例中，在适当时使用术语“幅度”。术语“幅度”指示从某个参考电势的改变量。具体地，随着入射在像素100上的光量增加，从像素100输出的信号的电势降低并且信号的幅度增加。

在时间点t0，控制信号s2处于低电平并且控制信号s3处于高电平。因此，在选择单元170中，开关180处于接通(on)状态，并且开关190处于关断(off)状态。因此，第一线151被连接到比较器160的非反相输入节点，并且斜坡信号rampl被供给到非反相输入节点。

此外，垂直信号线130的电势处于像素100的复位电平。在这种情况下，比较器160的非反相输入节点的电压大于反相输入节点的电压，并因此，比较器160的输出处于高电平。

在从时间点t0到时间点t2的时间段中，斜坡发生器150以第一改变量降低斜坡信号rampl的电势。在下文中，斜坡信号rampl和ramph的复位电势被称为“斜坡复位电势”。此外，斜坡信号rampl和ramph的电势的改变开始的定时被称为“斜坡开始定时”。此外，当信号rampl和ramph中的一个的电势的改变开始时，计数器310开始计数信号cnt的累加计数。这里，当斜坡信号rampl的电势的改变开始时，计数器310开始计数信号cnt的累加计数。在下文中，计数器310开始累加计数的定时被称为计数开始定时。理想地，斜坡开始定时和计数开始定时彼此一致。

在时间点t1，斜坡信号rampl的电势变得低于垂直信号线130的电势。因此，比较器160的输出从高电平变为低电平。脉冲发生器260根据比较器160的输出的改变生成仅在预定时间段中处于高电平的脉冲(单触发脉冲)。预定时间段通常对应于几个时钟周期的长度。选择器265将脉冲供给到存储器270。通过该操作，计数信号cnt在时间点t1被写入到存储器270中。这是使用斜坡信号rampl相对于复位电平进行ad转换的结果而获得的数字信号。

在时间点t2，斜坡发生器150将斜坡信号rampl的电势复位为斜坡开始定时的电势。由此，比较器160的输出电平从低电平返回到高电平。此外，计数器310将计数信号cnt复位为计数开始定时的值。

此后，在时间点t3，未示出的定时发生器使控制信号s3进入低电平。由此，在选择单元170中，开关180关断并且开关190接通。因此，第二线152被连接到比较器160的非反相输入节点，并且斜坡信号ramph被供给到非反相输入节点。

在从时间点t3到时间点t5的时间段中，斜坡发生器150以第二改变量降低斜坡信号ramph的电势，该第二改变量大于第一改变量。此外，计数器310在斜坡信号ramph的电势的改变开始时对计数信号cnt进行累加计数。

在时间点t4，斜坡信号ramph的电势变得低于垂直信号线130的电势。因此，比较器160的输出电平从高电平变为低电平。脉冲发生器260根据比较器160的输出的改变生成仅在预定时间段中处于高电平的脉冲(单触发脉冲)。选择器265将脉冲供给到存储器280。通过该操作，计数信号cnt在时间点t4被写入到存储器280中。这是使用斜坡信号ramph相对于复位电平进行ad转换的结果而获得的数字信号。

在时间点t5，斜坡信号ramph和计数信号cnt被复位。比较器160的输出电平从低电平返回到高电平。此外，由于控制信号s3返回到高电平，所以斜坡信号rampl被再次输入到比较器160的非反相输入端。

在从时间点t5到时间点t6的时间段中，像素100开始将基于光的信号(光学信号)输出到垂直信号线130。因此，垂直信号线130的电势进入与光学信号(基于光学信号的模拟信号的示例)对应的电平。虽然未示出，但是可以在相对于比较器160的前级中设置相关双采样(cds)电路。在这种情况下，通过从光学信号中减去像素100的噪声信号来获得基于光学信号的信号。此外，可以在相对于比较器160的前级中设置放大器。在这种情况下，通过放大光学信号来获得基于光学信号的信号。

在时间点t6，斜坡发生器150将斜坡信号rampl的电势降低到确定阈值的电平。比较器160将确定阈值与基于光学信号的信号进行比较。

如上所述，在图2中示出了接收低亮度的光的像素100对要输出的信号执行ad转换的情况。因此，垂直信号线130的电势变得大于斜坡信号rampl的电势。至于幅度，垂直信号线130的幅度小于斜坡信号rampl的确定阈值的幅度。因此，比较器160的输出变为低电平。此时，控制信号s1在从时间点t6到时间点t7的时段中变为高电平，使得作为确定结果的关于低电平的信息被写入存储器210。

在时间点t8，斜坡发生器150将斜坡信号rampl的电势返回到斜坡开始定时的电势。由此，比较器160的输出电平返回到高电平。

此后，在时间点t9，未示出的定时发生器使控制信号s2进入高电平。由此，写入存储器210中的确定结果被反映在选择单元170中的开关的连接状态中。

由于关于低电平的信息被写入存储器210中，所以选择单元170中的开关180处于接通状态，并且开关190处于关断状态。因此，第一线151被连接到比较器160的非反相输入节点，并且斜坡信号rampl被供给到非反相输入节点。

在时间点t9之后，斜坡发生器150以第一改变量降低斜坡信号rampl的电势。此外，计数器310对计数信号cnt进行累加计数。在时间点t10，比较器160的输出变为低电平。由此，基于光学信号的使用斜坡信号rampl的ad转换的结果被写入存储器290中。

在时间点t11，斜坡信号rampl和计数信号cnt被复位。在图2所示的示例中，根据写入存储器210中的确定结果选择写入存储器270中的ad转换的结果并从选择器300输出。具体地，从选择器300输出使用如下的斜坡信号生成的复位电平的ad转换的结果，该斜坡信号具有以每单位时间改变一改变量的的电势，该改变量与在对基于光学信号的信号执行的ad转换中使用的斜坡信号的改变量相同。

在时间点t11之后，写入存储器210、270和290中的确定结果和ad转换结果通过水平扫描电路320被水平传送。在输出电路330中，在使用存储器270和290的ad转换结果执行sn处理等之后执行信号输出。在这种情况下，根据由存储器210执行的确定结果来执行不同的处理。下面将描述该处理。如上所述，当垂直信号线130的信号电平对应于低亮度时，选择并使用每单位时间具有较小电势改变量的斜坡信号rampl。由此，可以在减少由量化误差引起的随机噪声的同时以高分辨率和高精度执行ad转换。

接下来，参考图3描述接收高亮度的光的像素100输出的信号经受ad转换的情况。执行与图2相同的处理直到时间点t6。

在图3中，垂直信号线130的电势减小量(幅度)在时间点t6处为大，并因此，比较器160的输出的高电平保持不变。因此，关于高电平的信息被写入存储器210中。

具体地，根据垂直信号线130的信号电平与确定阈值之间的比较结果来改变写入存储器210中的结果。

因此，第一线152被连接到比较器160的非反相输入节点，并且斜坡信号ramph在时间点t9之后被供给到非反相输入节点。

在时间点t10，使用斜坡信号ramph相对于信号电平的ad转换的结果被写入存储器290中。在图3所示的示例中，根据写入存储器210中的确定结果来选择写入存储器280的ad转换的结果并从选择器300输出。在时间点t11之后，写入存储器210、280和290中的确定结果和ad转换结果通过水平扫描电路320被水平地传送。这里，输出电路330执行如下处理：除了在未输出信号之前的sn处理之外，根据写入存储器210中的确定结果，将与斜坡信号rampl的倾斜度和斜坡信号ramph的倾斜度的比率相对应的增益应用于ad转换结果等。

上面的描述是在假设斜坡开始定时和计数开始定时彼此一致的情况下进行的。当斜坡开始定时和计数开始定时彼此偏移时，可以修改ad转换结果，使得由偏移引起的ad转换误差减小。此外，输出电路330可以校正由斜坡信号rampl和ramph的斜率操作开始定时之间的偏移或者传输延迟之间的偏移引起的偏移差。如上所述，当垂直信号线130的信号电平对应于高亮度时，选择并使用具有较大倾斜度的斜坡信号ramph。由此，虽然由量化误差等引起的列ad转换器140的随机噪声增加，但是出现在垂直信号线130中的光学散粒噪声是主要的，并因此，可以在对随机噪声总影响小的同时减少读取时间。

连接到第一线151的电容器元件155的影响

在该实施例中，电容器元件155被添加到发送斜坡信号rampl的第一线151。由此，可以实现ad转换的精度的提高。在下文中，将描述该效果。

斜坡信号rampl和ramph包括噪声(通常是随机噪声)。当噪声被输入到比较器160时，图2和图3中所示的比较器160的输出改变时的定时从作为比较器160的输出改变的原始定时的时间点t1和t4移位。因此，ad转换的结果变得与要获得的原始结果不同。这在连接到第一线151和第二线152两者的列ad转换器140中共同发生。因此，在本实施例中未示出并且被设置在成像装置外部的信号处理器使用ad转换的结果生成图像的情况下，在图像中可能出现横向条纹(横向条纹噪声)。关于横向条纹噪声在图像中是否明显的确定的结果依赖于各个像素中的噪声的变化幅度。具体地，当各个像素中的噪声的变化大时，由ad转换的结果中包括的斜坡信号引起的噪声相对小，并因此，横向条纹噪声不太明显。另一方面，当各个像素中的噪声的变化小时，由ad转换的结果中包括的斜坡信号引起的噪声相对大，并因此，横向条纹噪声明显。

根据入射光量的增加，光学散粒噪声在像素的噪声中变为主要的。这里，在实现主要光学散粒噪声的光量的情况下，各个像素中的噪声的幅度关系对应于光学散粒噪声的幅度关系。因此，在实现主要光学散粒噪声的光量的区域中，各个像素中的噪声取决于光量。

在图1中，斜坡信号ramph被用于对从像素100输出的光学信号进行ad转换，在各个像素中具有大的噪声变化的高亮度的光入射在该像素100上。因此，在ad转换的结果中包括的噪声中，光学散粒噪声相对于斜坡信号ramph的噪声是主要的，并因此，横向条纹噪声在图像中不太明显。因此，斜坡信号ramph中包括的噪声的影响可以被忽略。

另一方面，当低亮度的光入射的像素100的光学信号将经受ad转换时，在ad转换的结果中包括的噪声中光学散粒噪声的贡献小，并因此，斜坡信号rampl的贡献变得相对较大。因此，横向条纹噪声在图像中显著。为了减小横向条纹噪声，重要的是抑制用于ad转换的斜坡信号rampl的噪声。

根据本公开，电容器元件155被添加到发送斜坡信号rampl的第一线151，以便抑制斜坡信号rampl的噪声。以这种方式，可以抑制斜坡信号rampl的噪声。

可以将电容器元件分配给斜坡信号ramph，并且在这种情况下，将分配给斜坡信号rampl的电容器元件的电容值设置为大于分配给斜坡信号ramph的电容器元件的电容值。在一个实施例中，当电容器元件未被分配给斜坡信号ramph并且电容器元件仅被分配给斜坡信号rampl时，可以获得减小的芯片面积，因为可以省略分配给斜坡信号ramph的电容器元件。因此，还可以实现抑制成像装置的制造成本的效果。

注意，没有特别指定电容器元件155的配置。具有金属-绝缘体-金属(mim)结构的电容器元件可以用作电容器元件155。可替代地，具有金属-氧化物-半导体(mos)结构的电容器元件可以用作电容器元件155。

斜坡发生器的配置和操作

图6是示出了斜坡发生器150的等效电路的示例的图。斜坡发生器150包括电阻器370、380和390以及斜率电流发生器395。斜率电流发生器395包括多个电流源420、多个开关400和多个开关410。单个开关400和单个开关410被连接到单个电流源420。换句话说，各自包括单个电流源420、单个开关400和单个开关410的多个组被并联布置。

在斜坡开始定时处(例如，图2的时间点t0)，所有开关400都处于接通状态，并且所有开关410都处于关断状态。在这种情况下，所有电流源420的电流被供给到电阻器370，并且斜坡信号rampl和斜坡信号ramph二者都具有等同于电源电压的斜坡复位电势。此后，每当从未示出的定时发生器供给的时钟信号clk的值改变时，开关400和开关410的接通状态和关断状态以组为基础改变。由此，随着时钟信号clk的值改变，供给到电阻器380和390的电流增加。具体地，斜率电流发生器395操作为数字/模拟转换器。这样，斜坡信号rampl和ramph二者的电势都降低。在这种情况下，斜坡信号rampl的电势由于电阻器380的压降而降低，而斜坡信号ramph的电势由于两个电阻器380和390的压降而降低。因此，每单位时间的斜坡信号ramph的电势改变量大于斜坡信号rampl的电势改变量。

电容器元件155的进一步效果

当斜坡发生器150具有图6中所示的配置时，可以通过由图1中所示的电容器元件155执行的频带限制来减小电阻器380的热噪声和电流源420的电流噪声。另外，可以获得将要混合到成像装置的电源输入端子中的芯片外部的电流噪声减小的效果。

此外，由于设置了电容器元件155，因此除了上述横向条纹噪声减小的效果之外，还可以减小由图像图案引起的阶差(step)的影响。参考图4a和图4b来描述该过程。

图4a和图4b是示意性地示出了像素阵列的图。

首先，在图4b中，高亮度的光入射在区域(1)中的像素100的所有列上。此外，高亮度的光入射在区域(2)中的多个像素100上，并且低亮度的光入射在其它像素100上。这里，例如，在区域(1)和(2)中高亮度区域的平均输出是5000lsb的情况下，由光学散粒噪声引起的随机噪声是5000lsb的平方根，即，70lsb以上。因此，即使在区域(1)中的高亮度区域和区域(2)中的高亮度区域之间生成由ad转换引起的1lsb的噪声阶差，该差由于随机噪声而不太明显。

另一方面，在图4a中，低亮度的光入射在区域(1)中的像素100的所有列上。低亮度的光在像素100的所有列中具有相同的光量。这里，在信号电平的ad转换时(图2中的时间点t10)，所有列中的列ad转换器140中的比较器160的输出同时改变。

另一方面，区域(2)包括其上入射高亮度的光的像素100。因此，多个列中的列ad转换器140中的比较器160的输出改变的定时和其它列中的列ad转换器140中的比较器160的输出改变的定时彼此不同。由于在区域(1)中同时改变的比较器160的输出数量与区域(2)中的输出数量不同，因此即使相同量的光入射在区域(1)中的低亮度的像素100和区域(2)中的低亮度的像素100上，在区域(1)和(2)中也可以获得不同的ad转换结果。在下文中，将描述这一点。

当比较器160的输出改变时，负载电容在比较器160的输出节点中被充电和放电。由此，可以在供给到比较器160的电源电压中生成过渡变化。该变化通过寄生电容改变斜坡信号rampl。此外，由比较器160的输出的改变引起的电压变化通过寄生电容改变比较器160的输入节点的电势。斜坡信号rampl也可以由于该因素而变化。因此，在所有列中的列ad转换器140的比较器160的输出同时改变的区域(1)中的ad转换中的斜坡信号rampl的变化大于区域(2)中的ad转换中的斜率信号rampl的变化。因此，即使相同量的光入射在区域(1)中的低亮度的像素100上和区域(2)中的低亮度的像素100上，也可以获得不同的ad转换结果。在这种情况下，可以在区域(1)和(2)之间的边界中的图像中生成亮度阶差。该阶差被生成为横向条纹，并因此，该阶差很可能被人眼视觉地识别为图像质量的劣化。

该实施例的电容器元件155具有在图像中较少生成亮度阶差的效果。电容器元件155可以抑制由比较器160的输出的改变引起的斜坡信号rampl的变化。由此，即使在区域(1)和(2)中同时改变的比较器160的输出的数量彼此不同，也可以抑制斜坡信号rampl的变化。因此，获得了在图像中较少生成亮度阶差的效果。

如上所述，由于电容器元件155被添加到发送斜坡信号rampl的第一线151，所以第一线151的电容值变得大于发送斜坡信号ramph的第二线152的电容值。具体地，将从用作斜坡信号供给单元的斜坡发生器150通过第一线151到选择单元170的电路径的第一电容设置为大于从斜坡发生器150通过第二线152到选择单元170的电路径的第二电容。由此，可以抑制使用斜坡信号rampl获得的ad转换结果中包括的噪声。因此，可以提高包括使用斜坡信号rampl获得的ad转换结果的图像的图像质量。

将电容器元件155连接到第一线151的其它示例

电容器元件155和第一线151之间的连接的位置不限于图1中所示的位置，图1中所示的连接位置是示例。作为另一示例，多个电容器元件以分布的方式连接到第一线151。虽然即使在该分布的连接中也可以实现该实施例的效果，但是寻求图1中所示的连接。这是因为横向条纹噪声具有共同叠加在所有列中的列ad转换器140上的噪声分量，并因此，在斜坡发生器150附近抑制横向条纹噪声，使得可以增强减小横向条纹噪声的效果。

此外，随着距斜坡发生器150的电路径的长度增加，斜坡信号rampl的延迟量增加。优选地，就各个列ad转换器140中的斜坡信号rampl的延迟量之间的差而言，电容器元件155在斜坡发生器150附近的位置处被连接到第一线151。在电容器元件以分布的方式连接到第一线151的情况下，斜坡信号rampl的延迟量根据距斜坡发生器150的电路径的长度而进一步增加。由此，列之间的在图2中所示的时间点t1和t10的定时的差增加。因此，在一个实施例中，考虑到增加的量来执行驱动。因此，成像装置的高速处理是困难的。结果，就高速处理而言也寻求图1中所示的连接位置。

注意，成像装置可以被配置为使得包括设置在其上的像素100的第一基板和包括设置在其上的列ad转换器140的第二基板层叠。在这种情况下，电容器元件155可以仅设置在第一基板和第二基板中的一个上。作为另一个示例，电容器元件155可以被设置在与第一基板和第二基板不同的第三基板上。第三基板可包括设置在其上的斜坡发生器150。当要减少传播到电容器元件155的热量时，电容器元件155可以被设置在第三基板上，第三基板不同于包括设置在其上的像素100的第一基板和包括设置在其上的列ad转换器140的第二基板。

此外，该实施例不限于如图1中所示的设置在像素100的列中的ad转换单元。当ad转换单元被设置在上述第二基板上时，例如，多个ad转换单元可以被布置成多个行和多个列。在这种情况下，ad转换单元中的每个是像素阵列110的一部分的块，并且对从设置成多个行和多个列的像素100输出的信号执行ad转换。具体地，像素阵列110被划分为包括被布置为多个行和多个列的像素100的多个块，并且ad转换单元中的每个可以对从多个块中的对应一个块中的像素100输出的信号执行ad转换。

此外，如图5所示，电容器元件155可以通过开关360连接到第一线151。例如，在第一线151的复位速度比横向条纹噪声更重要的操作模式中，开关360被关断。以这种方式，可以根据所需条件切换电容器元件155与第一线151的连接和断开。

此外，多个电容器元件155可以被连接到第一线151的相对端。具体地，除了图1中所示的电容器元件155之外，另一个电容器元件155可以被设置在获得如下电路径的位置中：该电路径比从斜坡发生器150到列ad转换器140的最大电路径长。

此外，代替将电容器元件155连接到第一线151，可以设置厚度大于第二线152的厚度的第一线151。厚度可以是成像装置的平面图中的厚度(线宽)或线的粗细。具体地，第一线151的电容被设置为大于第二线152的电容。

此外，如图5所示，缓冲器350(第一缓冲器)和缓冲器351(第二缓冲器)可以被设置在选择单元170之前。源极跟随器电路或放大器可以用作缓冲器。由于设置了第一缓冲器和第二缓冲器，所以斜坡信号rampl由于比较器160的输出的改变而较小变化，并因此，可以进一步抑制斜坡信号rampl的变化。

此外，当列ad转换器140中的每个包括缓冲器350和351时，选择单元170被连接在相对于缓冲器350和351的后续级中。具体地，选择单元170将缓冲器350和351中的一个连接到比较器160的非反相输入节点。将描述该配置的效果。在图4a的区域(1)中，所有列中的列ad转换器140被连接到第一线151。另一方面，在区域(2)中，多个列中的列ad转换器140被连接到第一线151。因此，在区域(1)和(2)中，连接到第一线151的列ad转换器140的数量彼此不同。因此，在区域(1)中的连接到第一线151的比较器160的输入节点的寄生电容大于区域(2)中的连接到第一线151的比较器160的输入节点的寄生电容。随着连接到第一线151的列ad转换器140的数量增加，第一线151的电容增加。因此，随着连接到第一线151的列ad转换器140的数量增加，每单位时间的斜坡信号rampl的电势的电势变化量减小。因此，由于连接到第一线151的列ad转换器140的数量之间的差异，ad转换的精度可能劣化。

另一方面，在如图5所示的所有列中的列ad转换器140中的每个具有缓冲器350和351的情况下，所有列中的列ad转换器140的缓冲器350被连接到图4a的第一区域(1)和第二区域(2)二者中的第一线151。因此，可以抑制由连接到第一线151的列ad转换器140的数量之间的差异引起的ad转换精度的劣化。

然而，缓冲器350可能不会跟随的比较器160的输入节点的高频电势变化可以通过缓冲器350的输入/输出电容到达第一线151。因此，由于不仅设置缓冲器350，而且设置连接到第一线151的电容器元件155，可以更有效地抑制噪声。也就是说，从斜坡发生器150到第一缓冲器的电路径中的第一线151的电容大于从斜坡发生器150到第二缓冲器的电路径中的第二线152的电容。

第二实施例

将主要描述根据第二实施例的成像装置的与第一实施例不同的部分。

图7是示出了该实施例的成像装置的配置的图。在第一实施例的成像装置中，对于一个列中的像素100设置一个列ad转换器140。另一方面，在本实施例中，对于一个列中的像素100设置列ad转换器140-1(第一ad转换单元)和列ad转换器140-2(第二ad转换单元)。包括在第一ad转换单元中的比较器160被连接到第一线151，并且包括在第二ad转换单元中的比较器160被连接到第二线152。在第一实施例中，斜坡信号rampl和ramph中的一个根据基于像素100的光学信号的信号与确定阈值之间的比较结果被选择用作要在ad转换中使用的斜坡信号。另一方面，在该实施例中，第一ad转换单元的比较器160将基于像素100的光学信号的信号与斜坡信号rampl进行比较，并且第二ad转换单元的比较器160将基于像素100的光学信号的信号与斜坡信号ramph进行比较。

此外，列ad转换器140-1和140-2分别包括存储器单元250和251。存储器单元250和251中的每个包括脉冲发生器260、选择器265、存储器270和290。选择器265在复位电平的ad转换时将脉冲发生器260的脉冲输出到存储器270。此外，选择器265在对基于光学信号的信号进行ad转换时将脉冲发生器260的脉冲输出到存储器290。存储器270保持与复位电平对应的ad转换的结果。存储器290保持与基于光学信号的信号对应的ad转换的结果。

同样在该实施例中，电容器元件155被连接到第一线151。利用这种配置，从用作斜坡信号供给单元的斜坡发生器150通过第一线151到比较器160的电路径的第一电容被设置为大于从斜坡发生器150通过第二线152到比较器161的电路径的第二电容。通过本实施例的成像装置可以获得通过使用连接到第一线151的电容器元件155的第一实施例的成像装置获得的效果。

第三实施例

图8是示出了根据第三实施例的成像系统500的配置的框图。该实施例的成像系统500包括采用前述实施例中描述的成像装置的配置中的一个的成像装置2000。成像系统500的示例包括数字静态相机、数字便携式摄像机和监视相机。在图8中，示出了采用前述实施例中的成像装置中的一个作为成像装置2000的数字静态相机的配置的示例。

图8中所示的成像系统500包括成像装置2000、使用对象的光学图像在成像装置2000上形成图像的透镜5020、改变通过透镜5020的光量的光圈504以及用于保护透镜5020的镜筒506。透镜5020和光圈504是将光聚集到成像装置2000的光学系统。

成像系统500还包括信号处理器5080，其对从成像装置2000输出的信号执行处理。信号处理器5080在适当时执行对输入图像执行各种校正处理和压缩的信号处理的操作。信号处理器5080可以具有对从成像装置2000输出的信号执行ad转换处理的功能。在这种情况下，成像装置2000可以不包括ad转换电路。

成像系统500还包括临时存储图像数据的缓冲存储器单元510和用于与外部计算机等通信的外部接口单元(外部i/f单元)512。成像系统500还包括经受图像数据的记录和读取的诸如半导体存储器之类的记录介质514，以及用于执行对记录介质514的记录和读取的记录介质控制接口单元(记录介质控制i/f单元)516。注意，记录介质514可以包含在成像系统500中或者可以是可拆卸的。

成像系统500还包括执行各种计算并控制整个数字静态相机的整体控制/计算单元518以及向成像装置2000和信号处理器5080输出各种定时信号的定时生成单元520。这里，定时信号可以是外部输入的，并且成像系统500至少包括成像装置2000和信号处理器5080，信号处理器5080处理从成像装置2000输出的信号。整体控制/计算单元518和定时生成单元520可以执行成像装置2000的多个或所有控制功能。

成像装置2000将图像信号输出到信号处理器5080。信号处理器5080对从成像装置2000输出的图像信号执行预定的信号处理，并输出图像数据。此外，信号处理器5080使用图像信号生成图像。

使用根据前述实施例的成像装置中的一个实现了能够获得更高质量的图像的图像系统。

第四实施例

将参考图9a、图9b和图10来描述根据第四实施例的成像系统和移动体。

图9a和图9b是示出了根据该实施例的成像系统和移动体的配置的框图。图10是根据该实施例的成像系统的操作的流程图。

在该实施例中，将描述与车载相机相关联的成像系统的示例。在图9a和图9b中，示出了车辆系统的示例和在车辆系统中安装的成像系统的示例。成像系统701包括成像装置702、图像预处理单元715、集成电路703和光学系统714。光学系统714中的每个在成像装置702中形成对象的光学图像。成像装置702中的每个将由光学系统714形成的对象的光学图像转换成电信号。成像装置702中的每个是根据前述实施例的成像装置中的一个。图像预处理单元715对从成像装置702输出的信号执行预定的信号处理。图像预处理单元715的功能可以包含在成像装置702中。成像系统701包括光学系统714、成像装置702和图像预处理单元715的至少两个组，并且来自各组中的图像预处理单元715的输出被供给到集成电路703。

集成电路703适用于成像系统，并且包括包含存储器705的图像处理器704、光学测距单元706、视差计算单元707、对象识别单元708和异常检测单元709。图像处理器704对从图像预处理单元715输出的信号执行包括显影处理和缺陷校正的图像处理。存储器705用作所捕获的图像的主存储器并存储成像像素的缺陷位置。光学测距单元706执行相对于对象的聚焦和测距。视差计算单元707使用由多个成像装置702获得的多个图像数据来计算视差(视差图像之间的相位差)。对象识别单元708执行对象的识别，对象诸如是车辆、道路、标志牌或人。当检测到成像装置702中的一个的异常时，异常检测单元709将指示异常的警报发送到主控制器713。

集成电路703可以通过专用硬件、软件模块或专用硬件和软件模块的组合来实现。可替代地，集成电路703可以通过现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)或fpga和asic的组合来实现。

主控制器713集成并控制成像系统701、车辆传感器710、控制单元720等的操作。注意，可以不设置主控制器713，并且成像系统701、车辆传感器710和控制单元720可以具有相应的通信接口，以便通过通信网络(例如，can标准)单独地发送和接收控制信号。

集成电路703具有响应于从主控制器713供给的控制信号或在集成电路703的控制单元的控制下将控制信号和设置值发送到成像装置702的功能。例如，集成电路703发送用于使得包括在成像装置702中的电压开关执行脉冲驱动的设置，用于对于每帧切换电压开关的设置等。

成像系统701被连接到车辆传感器710，并且可以检测包括车辆速度、横摆率和舵角的自身车辆驾驶状态、本车外的环境以及其它车辆和障碍物的状态。车辆传感器710也是距离信息获得单元，其获得关于从视差图像到目标对象的距离的信息。此外，成像系统701被连接到驾驶辅助控制器711，其执行各种驾驶辅助，包括自动转向、自动循环和防撞功能。具体地，关于碰撞确定功能，基于由成像系统701和车辆传感器710执行的检测的结果，执行对另一车辆或障碍物的碰撞的估计以及关于是否已发生碰撞的确定。这样，在预期发生碰撞时执行避免控制和安全装置的激活。

此外，成像系统701还被连接到警报装置712，警报装置712基于由碰撞确定单元执行的确定结果来为驾驶员生成警报。例如，在作为由碰撞确定单元执行的确定结果而很可能要发生碰撞的情况下，主控制器713执行车辆控制以通过制动、减速、发动机输出的控制等来避免碰撞并减少损坏。警报装置712通过在汽车导航系统或仪表板的显示单元屏幕上显示警报信息，或者通过对座椅安全带或方向盘施加振动，来通过生成诸如声音之类的警报为用户执行警报。

在该实施例中，成像系统701对车辆周围的部分，即车辆的前侧或后侧进行成像。图9b是示出了当成像系统701对车辆的前方成像时成像系统701的安装的示例的图。

两个成像装置702被设置在车辆700的前侧。具体地，相对于车辆700的行进方向或外观(例如，车辆宽度)的中心线被设置为对称轴，并且两个成像装置702相对于对称轴被线对称地设置。该状态寻求获得关于车辆700与目标对象之间的距离的信息以及碰撞可能性的确定。此外，成像装置702可以被设置成当驾驶员观察车辆700外部的状态时不干扰驾驶员的视野。警报装置712可以被设置在驾驶员易于观察的位置。

接下来，将参考图10描述用于检测包括在成像系统701中的成像装置702中的每个的故障的异常检测操作。根据图10的步骤s810至步骤s880来对成像装置702执行异常检测操作。

在步骤s810中，执行成像装置702的启动设置。具体地，用于操作成像装置702的设置被从成像系统701的外部(例如，主控制器713)或成像系统701的内部发送，使得开始成像装置702的成像操作和异常检测操作。

在步骤s820中，从有效像素获得像素信号。在步骤s830中，获得来自被设置用于异常检测的异常检测像素的输出值。与有效像素类似，异常检测像素包括光电转换单元。预定电压被写入到光电转换单元中。异常检测像素输出与被写入光电转换单元中的电压对应的信号。注意，步骤s820和步骤s830可以彼此替换。

在步骤s840中，将异常检测像素的输出期望值和来自异常检测像素的实际输出值彼此进行比较。

作为步骤s840中的比较的结果，当输出期望值和实际输出值彼此一致时，处理前进到步骤s850，在步骤s850中确定成像操作被适当地执行，此后，处理前进到步骤s860。在步骤s860中，被扫描的行中的像素信号被发送到存储器705并主要存储在存储器705中。此后，处理返回到步骤s820并继续异常检测操作。

另一方面，作为步骤s840中的比较的结果，当输出期望值和实际输出值彼此不一致时，处理前进到步骤s870。在步骤s870中，确定在成像操作中已经发生了异常并且向主控制器713或警报装置712发送警报。警报装置712在显示单元中显示检测到异常。此后，在步骤s880中停止成像装置702，并且终止成像系统701的操作。

注意，虽然在该实施例中，作为示例，流程图对于每行循环，但是流程图可以每多行进行循环，或者可以对于每帧执行异常检测操作。

注意，步骤s870中的警报可以通过无线网络发送到车辆外部。

此外，虽然在该实施例中示出了被执行以便不与其它车辆碰撞的控制，但是本公开适用于通过跟随另一车辆的自动驾驶的控制以及自动驾驶以便不从行车道驶出的控制。此外，除了包括自身车辆的车辆之外，成像系统701还可应用于包括船、飞机和工业机器人的移动体(移动装置)。除了移动体之外，本公开可广泛适用于利用对象识别的装置，诸如智能传输系统(its)。

修改

在本公开中，除了前述实施例之外，还可以进行各种修改。

例如，一个实施例的配置的一部分被添加到其它实施例中的一个的情况和一个实施例的配置的一部分被其它实施例中的一个的配置的一部分替换的情况也包括在本公开中。

此外，前述实施例仅是本公开的具体示例，并且本公开的技术范围不受这些示例的限制。具体地，本公开可以在不脱离其技术范围和主要特征的情况下以各种模式实施。

根据本公开，可以提高使用具有以第一改变量改变的电势的斜坡信号的ad转换的精度。

虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应该理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以包含所有这些修改和等同的结构和功能。