号Dcont2和Dcont4不被供应有电源电压Vdd的情况下，用于较高位的10比特数据Da4到Dal3的输出缓冲器输出10比特数据Da4到Dal3。另一方面，在用于较低2比特数据DaO和Dal的输出缓冲器通过控制信号Dcont2不被供应有电源电压Vdd的情况下，用于较高位的12比特数据Da2到Dal3的输出缓冲器输出12比特数据Da2到Dal3。因此，14、12和10比特AD转换数据中的任意一个可以被输出。比特数调整单元根据控制信号Dcont2和Dcont4减少已经通过图6中的比特移位单元经受比特移位的数据的比特的数量。AD转换数据的利用比特的数量和功率消耗可以通过控制信号Dcont2和Dcont4来控制。因此控制利用比特的数量，由此发挥降低成像装置100的功率消耗和图10中的成像系统的图像信号处理的功率消耗的有利的效果。利用比特的数量可以根据图10中的成像系统的灵敏度设定和放大单元20的增益中的一个来被控制。
[0057](第四实施例)
[0058]图10是示出根据本发明第四实施例的成像系统的配置的示例的图。成像系统800包括例如光学单元810、成像装置100、视频信号处理电路单元830、记录和通信单元840、定时控制电路单元850、系统控制电路单元860以及再现和显示单元870。成像设备820包括成像装置100和视频信号处理电路单元830。在这里使用的成像装置100是实施例中示出的相同的装置。
[0059]作为光学系统(例如透镜)的光学单元810在成像装置100的其中像素被二维地布置的像素单元10(图1)上形成来自被摄物的光的图像，以便形成被摄物图像。成像装置100在基于来自定时控制电路单元850的信号的定时处输出根据在像素单元10上形成的光的信号。从成像装置100输出的信号被输入到作为视频信号处理器的视频信号处理电路单元830中。视频信号处理电路单元830根据由程序限定的方法对输入信号执行信号处理，例如图6中的比特移位处理。通过视频信号处理电路单元830中的处理获得的信号作为图像数据被发送到记录和通信单元840。记录和通信单元840将用于形成图像的信号发送到再现和显示单元870，由此使得再现和显示单元870再现和显示运动图像和静态图像中的任何一个。记录和通信单元840从视频信号处理电路单元830接收信号，与系统控制电路单元860通信，并且执行将用于形成图像的信号记录在记录介质(未示出)上的操作。
[0060]系统控制电路单元860以集成的方式控制成像系统的操作，并且控制光学单元810、定时控制电路单元850、记录和通信单元840以及再现和显示单元870的驱动。系统控制电路单元860包括存储装置，其例如是记录介质并且未示出。为控制成像系统的操作所需的程序被记录在该介质中。系统控制电路单元860为成像系统提供例如响应于用户的操作来切换驱动模式的信号。具体的示例包括改变用于读取和复位的行、根据电子变焦改变视角、以及对于电子防振的视角的移动。定时控制电路单元850基于由作为控制单元的系统控制电路单元860的控制来控制成像装置100和视频信号处理电路单元830的驱动定时。
[0061]因此，第一到第四实施例确定要被AD转换的信号是具有大的振幅还是小的振幅，并且使用具有适合于确定的信号的斜度的斜坡信号执行比较处理，由此获取AD转换的数据，以及根据图6中的比特移位处理实现多比特配置。在暗成像环境之下，在某些曝光条件中，S信号容易变为小振幅信号。因此，用于提高灵敏度的S信号的放大可以被考虑。在第一实施例中，放大电路20-1放大信号，由此允许灵敏度被改善。在不放大的情况下将来自像素单元10的信号输入到比较电路30-1中的情况下，斜坡信号的斜度可以改变，结果由此改善灵敏度。实施例不唯一地确定斜坡信号的斜度。作为替代，斜坡信号的斜度可以根据需要的灵敏度的提高而改变。例如，在灵敏度的两倍的提高的情况下，斜度可以被控制到一半。
[0062]任何实施例仅仅描述本发明的具体实现方式的一个示例。本发明的技术范围不应该根据实施例以限制的方式来解释。也就是说，在不脱离技术想法和主要特性的情况下能够以各种形式实现本发明。例如，已经描述了其电平相对于时间线性地变化的斜坡信号作为参考信号。然而，该信号可以具有阶梯状变化的斜度。
[0063]虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。
【主权项】
1.一种成像设备，包括: 用于通过光电转换产生信号的像素； 比较电路，用于将基于像素的信号与时间相关的参考信号进行比较； 计数器电路，执行计数操作直到基于像素的信号与时间相关的参考信号之间的大小关系反转；以及 选择电路，用于根据基于像素的信号的信号电平来设定参考信号的时间相关的变化率。2.根据权利要求1所述的成像设备，还包括 放大电路，用于放大从像素输出的信号，以及 由放大器放大的信号被输入到比较电路。3.根据权利要求1所述的成像设备，其中 比较电路将基于像素的信号的信号电平与比较信号的信号电平进行比较，以及， 选择电路基于比较的结果来设定参考信号的时间相关的变化率。4.根据权利要求1所述的成像设备，还包括 用于确定基于像素的信号的电平的信号电平确定电路，其中， 基于由信号电平确定电路确定的结果，选择电路设定参考信号的时间相关的变化率。5.根据权利要求3所述的成像设备，其中 在基于像素的信号大于比较信号时选择电路设定第一参考信号，而在基于像素的信号小于比较信号时选择电路设定第二参考信号，第二参考信号的时间相关的变化率小于第一参考信号的时间相关的变化率。6.根据权利要求1-5中任何一个所述的成像设备，还包括 参考信号产生电路，用于产生参考信号，以及 衰减器，用于衰减由参考信号产生电路产生的参考信号。7.根据权利要求1-5中任何一个所述的成像设备，其中 像素、选择电路、比较电路和计数器电路被布置在成像装置内，以及成像装置具有比特移位单元，所述比特移位单元用于至少比特移位在计数器电路的计数值之中的与具有最大的时间相关的变化率的参考信号对应的计数值。8.根据权利要求1-5中任何一个所述的成像设备，其中 像素、选择电路、比较电路和计数器电路被布置在成像装置内，以及成像设备在成像装置外还包括比特移位单元，所述比特移位单元用于至少比特移位在计数器电路的计数值之中的与具有最大的时间相关的变化率的参考信号对应的计数值。9.根据权利要求7所述的成像设备，还包括 比特数调整单元，用于减少由比特移位单元比特移位后的数据的比特数。10.根据权利要求1-5中任何一个所述的成像设备，其中 计数器电路的计数值与指示基于像素的信号的电平的标志一起被输出。11.根据权利要求1-5中任何一个所述的成像设备，其中 以矩阵方式布置的多个所述像素被设置，以及 比较电路与所述多个所述像素中的每一列对应地被布置。12.—种驱动成像设备的方法，所述成像设备具有用于通过光电转换产生信号的多个像素，所述方法包括: 确定步骤，用于确定基于像素的信号的电平； 设定步骤，用于根据确定步骤的结果来设定参考信号； 比较步骤，用于将参考信号与基于像素的信号进行比较；以及计数步骤，用于执行计数操作直到基于像素的信号与时间相关的参考信号之间的大小关系反转。13.根据权利要求12所述的方法，还包括: 输出步骤，用于基于多个像素中的每个像素输出两个信号； 确定步骤、设定步骤、比较步骤和计数步骤针对所述两个信号中的每一个信号执行；其中 所述两个信号中的一个信号为偏移信号而所述两个信号中的另一个信号为基于到像素的入射光的信号；此外其中 针对偏移信号设定的时间相关的参考信号的时间相关的变化率低于针对基于到像素的入射光的信号的时间相关的变化率。
【专利摘要】本发明涉及成像设备及其驱动方法。提供了可以产生高分辨率像素信号的数字数据的成像设备及其驱动方法。该成像设备包括：用于通过光电转换产生信号的像素(10-1)；比较电路(30-1)，用于将基于像素的信号与时间相关的参考信号进行比较；计数器电路(40-1)，执行计数操作直到基于像素的信号与时间相关的参考信号之间的大小关系反转；以及选择电路(30-2)，用于根据基于像素的信号的信号电平来设定参考信号的时间相关的变化率。
【IPC分类】H04N5/378, H04N5/357
【公开号】CN105338267
【申请号】CN201510760579
【发明人】桥本诚二, 松野靖司
【申请人】佳能株式会社
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2012年6月18日
【公告号】CN102843528A, CN102843528B, EP2538664A2, EP2538664A3, US9019141, US9247161, US20120327279, US20150124142, US20160065877