M2的输入电容。换言之，使用图34示出的负载电容373，CMOS图像传感器100能够更有效地抑制A/D转换误差的产生。
[0317]图35示出了图34示出的负载电容373的示例的控制示例。如图35的示例所示，在各水平周期的开始或在各A/D转换周期(从时间T1至时间T2的周期和从时间T3至时间T4的周期)之前(或者在时间T1之前和在时间T4之前)，将开关晶体管Ml和开关晶体管M4导通(接通)，并且将开关晶体管M3断开(或切断)，使得电容器Caz和输入晶体管M2的浮动源极端子能够被初始化为固定电位。如图35的示例所示，在A/D转换周期期间，将开关晶体管Ml和开关晶体管M4断开(或切断)，并且将开关晶体管M3导通(接通)，使得在操作期间输入晶体管M2的源极电压能够跟随栅极电压。因此，能够更准确地再现输入晶体管M2的输入电容。换言之，使用图35中示出的负载电容373，CMOS图像传感器100能够更有效地抑制A/D转换误差的产生。
[0318]如图32至图34中所示的示例，在负载电容373中，设置有与比较单元162的输入晶体管相同的伪输入晶体管，并且使伪输入晶体管在与比较单元162的输入晶体管相同的操作区域中进行操作，使得负载电容373能够更准确地再现比较单元162的输入电容。因此，CMOS图像传感器100能够更有效地减小A/D转换误差的产生。
[0319]电容值的调节
[0320]通过更准确地再现比较单元162的输入晶体管M2的输入电容的另一种方法，可以修正比较单元162的输入晶体管M2的输入电容与负载电容373的电容值之间的差。
[0321]在这种情况下，图36中示出的切换单元380代替切换单元161 (图5)或切换单元361 (图26)而被使用在图5中示出的CMOS图像传感器100中。
[0322]如图36所示，切换单元380包括电容调节单元383和电容调节单元384以及开关371、开关372和负载电容373 (均在图26中示出)。
[0323]电容调节单元383连接至负载电容373，并调节(增加或降低)负载电容373的电容。电容调节单元384连接至比较单元162的一个输入端子(输入参考电压的输入端子)，并调节(增加或降低)比较单元162的输入电容。例如，电容调节单元383和电容调节单元384由CMOS图像传感器100 (图5)的A/D转换控制单元110控制。也就是说，A/D转换控制单元110设定电容调节单元383和电容调节单元384的电容。例如，A/D转换控制单元110根据比较单元162的输入晶体管M2的输入电容与负载电容373的电容值之间的差的大小来设定电容调节单元383和电容调节单元384的电容。
[0324]电容调节单元
[0325]例如，电容调节单元383可以具有图37示出的结构。在图37示出的实例中，电容调节单元383包括串联连接在负载电容(Cj) 373与预定固定电位之间的N(N为2以上的整数)个晶体管Ml至丽。
[0326]电容调节代码Adj〈l>至Adj〈N>被供给至各晶体管(晶体管Ml至MN)的栅极。电容调节代码Adj〈l>至Adj〈N>为从A/D转换控制单元110 (图5)供给的控制信息并控制电容。也就是说，A/D转换控制单元110 (图5)通过控制电容调节代码Adj〈l>至Adj〈N>的各个值来控制各晶体管的接通和切断。由此，能够调节负载电容373的电容值。
[0327]例如，在A/D转换控制单元110 (图5)将Adj〈l>至Adj〈3>设定为Vdd时，晶体管Ml至M3连接，并且相当于各晶体管的沟道和扩散层增加的电容的量起到调节值的作用。
[0328]如上所述，电容调节单元383能够使用从A/D转换控制单元110供给的数字代码来设定其自身的电容值，并且使用其自身电容值调节负载电容373的电容值。因此，能够提高对制造差异的耐性，并且负载电容373能够更准确地再现比较单元162的输入电容。因此，CMOS图像传感器100能够更有效地减小A/D转换误差的产生。
[0329]应当理解，晶体管(晶体管Ml至MN)各者可以具有任意的电容。例如，所有晶体管可以具有相同的电容，一些晶体管的电容可以与其它晶体管的电容不同，或者各晶体管可以具有彼此不同的电容。
[0330]可选地，例如，电容调节单元383可以具有图38示出的结构。在图38示出的实例中，电容调节单元383包括并联连接至负载电容(Cj)373的N(N为2以上的整数)个晶体管Ml至MNo
[0331]各晶体管(晶体管Ml至MN)的栅极输入连接至负载电容373，并且电容调节代码Adj〈l>至Adj〈N>被供给至各晶体管的源极和漏极。与图37示出的情况一样，电容调节代码Adj〈l>至Adj〈N>是从A/D转换控制单元110 (图5)供给的控制信息并控制电容。
[0332]也就是说，A/D转换控制单元110 (图5)能够通过控制电容调节代码Adj〈l>至Adj〈N>的各个值来控制负载电容373的电容值。因此，能够提高对制造差异的耐性，并且负载电容373能够更准确地再现比较单元162的输入电容。因此，CMOS图像传感器100能够更有效地抑制A/D转换误差的产生。
[0333]应当理解，在图38示出的情况下，晶体管(晶体管Ml至MN)各者还可以具有任意电容。例如，所有晶体管可以具有相同的电容，一些晶体管的电容可以与其它晶体管的电容不同，或者各晶体管可以具有彼此不同的电容。
[0334]例如，晶体管Ml至MN中各晶体管的大小可以为1倍、2倍、4倍、…、2~ (N-1)倍。以这种方式，能够使用N个调节代码获得2~N个电容调节解析度。在图38示出的结构的情况下，例如，使用N个调节代码获得N个电容调节解析度。
[0335]尽管以上对NM0S晶体管的示例进行了说明，但是取决于参考电压范围也可以使用PM0S晶体管。
[0336]上述图37和图38示出的示例结构可以应用至电容调节单元384。也就是说，例如，电容调节单元384可以具有图37示出的结构或图38示出的结构。
[0337]然而，在电容调节单元384的情况下，如图36所示，图37和图38示出的晶体管分别连接至比较单元162的输入端子而不是负载电容373。也就是说，通过调节其自身电容，电容调节单元384调节比较单元162的输入电容，以减小负载电容373与比较单元162的输入电容之间的差异。
[0338]简而言之，在电容调节单元383将负载电容373调节至接近比较单元162的输入电容的值的同时，电容调节单元384将比较单元162的输入电容调节至接近负载电容373的值。因此，相对而言获得相同的结果。
[0339]在电容调节单元384的情况下，与电容调节单元383的情况一样，能够增加对制造差异的耐性，并且负载电容373能够更准确地再现比较单元162的输入电容。因此，CMOS图像传感器100能够更有效地抑制A/D转换误差的产生。
[0340]电容调节单元383和电容调节单元384的结构可以进行任意设计，只要它们能够改变电容值。例如，可以使用具有可变电容的电容器代替图37和图38示出的晶体管组。
[0341]电容控制
[0342]下面，将对电容调节单元383 (或电容调节单元384)的电容的控制进行说明。如上所述，电容调节单元383 (或电容调节单元384)的电容是由电容调节代码控制的。为了校正制造差异等，各电容调节代码可以具有预定固定值，或者可以如上所述由A/D转换控制单元110适当地设定。
[0343]当A/D转换控制单元110设定电容调节代码时，例如，A/D转换控制单元110通过进行电容调节处理来设定电容调节代码。下面参照图39示出的流程图，对电容调节处理的示例流程进行说明。
[0344]当开始电容调节处理时，在步骤S101中，A/D转换控制单元110控制A/D转换单元112的所有列的列A/D转换单元151 (图5)，并且将各列的比较单元162的一个输入(输入参考电压的输入)连接至参考电压生成单元131 (参考电压Vrefl侧)，以获得在供给有参考电压Vrefl的状态下的黑电平。
[0345]在步骤S102中，A/D转换控制单元110控制A/D转换单元112的所有列的列A/D转换单元151 (图5)，将各偶数列的比较单元162的一个输入(输入参考电压的输入)连接至参考电压生成单元131 (参考电压Vrefl侧)，以供给有参考电压Vrefl，并将各奇数列的比较单元162的一个输入(输入参考电压的输入)连接至参考电压生成单元132 (参考电压Vref2侧)，以供给有参考电压Vref2。在该状态下，获得了黑电平。
[0346]在步骤S103中，A/D转换控制单元110计算在步骤S101中获得的黑电平和在步骤S102中获得的黑电平之间的差值。
[0347]在步骤S104中，A/D转换控制单元110确定在步骤S103中获得的差值是否等于或大于预定阈值。该阈值表示负载电容373和比较单元162的输入电容之间的误差的允许范围，并且可以任意地设定。该值可以是预定值，或者是基于某些信息计算的值。
[0348]如果在步骤S104中误差值确定等于或大于阈值(或者如果确定误差(差值)是不允许的)，那么处理进入至步骤S105。
[0349]在步骤S105中，A/D转换控制单元110基于差值计算电容代码值。也就是说，根据负载电容373与比较单元162的输入电容之间的差的大小或者以为了使这样的差减小或为零的方式来计算电容代码值。
[0350]在步骤S106中，A/D转换控制单元110向电容调节单元383 (或电容调节单元384)供给这样的电容代码值:该电容代码值是在步骤S105中计算的并且控制电容调节单元383(或电容调节单元384)的电容，使得负载电容373与比较单元162的输入电容之间的差减小或成为零。
[0351]在完成步骤S106中的处理之后，处理返回至步骤S101。在步骤S104中，如果确定差值小于阈值(或者如果确定误差(差值)在允许范围内)，那么不设定(更新)电容代码值，并且结束电容调节处理。
[0352]通过执行该处理，A/D转换控制单元110可以进行调节以减小比较单元162的输入电容与负载电容373之间的差异。因此，负载电容373可以更准确地再现比较单元162的输入电容。因此，CMOS图像传感器100能够更有效地抑制A/D转换误差的产生。
[0353]在以上说明中，在步骤S101中，将所有列的比较单元162连接至参考电压生成单元131(参考电压Vrefl侧)。然而，在这种情况下的连接模式不局限于此。例如，可以将所有列的比较单元162连接至参考电压生成单元132 (参考电压Vref 2侧)。
[0354]另外，在以上说明中，在步骤S102中，将偶数列的比较单元162连接至参考电压生成单元131 (Vrefl侧)，并将奇数列的比较单元162连接至参考电压生成单元132(Vref2侧)。然而，在步骤S102中，各列的比较单元162的连接模式可以为任意模式，只要其与步骤S101中的比较单元162的连接模式(在上述实例中，将所有列的比较单元162连接至电压产生单元131 (Vrefl侧)的模式)不同即可。例如，N个比较单元162中的一者可以连接至参考电压生成单元131 (Vrefl侧)，并且剩余的(N-1)个比较单元162可以连接至参考电压生成单元132 (Vref2侧)。
[0355]在步骤S101和S102中的黑电平获取可以在所有列中进行，或者可以仅在某些列(代表列)中进行。另外，在步骤S101和S102中的黑电平获取可以在所有行中进行，或者可以仅在某些行(代表行)(诸如在光学黑(0ΒΡ)区域中的行)中执行。
[0356]可以使用任意方法计算在步骤S101和S102中获取的黑电平。例如，可以通过任意适当计算方法对各单位像素的像素值的总量或平均值等进行计算作为黑电平。
[0357]可以以任意时序进行电容调节单元383 (或电容调节单元384)的电容值的上述控制(电容调节处理(图39))。例如，可以仅在CMOS图像传感器100开始成像之前(诸如紧接着CMOS图像传感器100的启动(电源启动)之后)的时序处进行一次控制。可替代地，在成像期间可以重复地进行控制。例如，可以在各帧中进行电容调节单元383 (或电容调节单元384)的电容值的控制，或每隔几帧进行这样的控制。由于电容调节处理以这种方式重复，所以能够减小因温度和电压的变化而造成的电容差异，并且CMOS图像传感器100能够更有效地抑制A/D转换误差的产生。
[0358]在针对将被处理的当前帧的电容调节处理中，可以基于已经在前一帧中进行的电容调节的结果(电容调节信息)来进行电容调节。例如，用于电容调节的黑电平可以是有关前一帧的信息。借此，能够稍后进行黑电平计算，并且能够以更高速度进行电容调节处理。
[0359]另外，可以以任意适当的时序进行电容调节处理。例如，电容调节处理可以在帧处理中最先(或在A/D转换开始之前)进行，或者可以在帧处理的最后(或在A/D转换结束之后)进行。如上所述，在成像周期(例如，A/D转换周期)以外的周期(诸如消隐周期或0ΡΒ区域等)内进行电容调节处理。因此，电容调节处理不会妨碍任何成像处理。借此，能够减小处理负载。
[0360]电容调节单元383和电容调节单元384的结构可以彼此相同，或者可以彼此不同。切换单元380可以包括电容调节单元383和电容调节单元384两者，或者可包括它们中的一者。在切换单元380包括电容调节单元383和电容调节单元384两者的情况下，A/D转换控制单元110可以为电容调节单元383和电容调节单元384均设定适当的电容代码值，并使得这两个调节单元均反映出电容代码值。因此，能够进一步增加对制造差异的耐性。
[0361]尽管图36示出了电容调节单元383和电容调节单元384，但是电容调节单元的数量可以任意地确定。例如，诸如电容调节单元383或电容调节单元384的电容调节单元可以连接至负载电容373，并且诸如电容调节单元383或the电容调节单元384的电容调节单元可以连接至比较单元162的输入。在这种情况下，所有电容调节单元可以具有相同的结构，或者一些电容调节单元的结构可以与其它的结构不同，或者各电容调节单元可以具有彼此不同的结构。连接至负载电容373的电容调节单元的数量和连接至比较单元162的输入的电容调节单元的数量可以相同，或者可以彼此不同。此外，图36示出的电容调节单元383和电容调节单元384可以被整体地形成(或者单个电容调节单元可以既连接至负载电容373又连接至比较单元162的输入)。
[0362]图36示出的切换单元380的负载电容373可以具有图32至图34示出的任意结构。如上所述，由于组合使用了应用有本技术的负载电容373和应用有本技术的电容调节单元，因此电容值得以准确地彼此调节，并且能够修正因操作条件的差异而造成的失配。因此，CMOS图像传感器100能够更有效地抑制A/D转换误差的产生。
[0363]CMOS图像传感器的另一个示例
[0364]图40是示出了 CMOS图像传感器的典型示例结构的图。图40示出的CMOS图像传感器400是与CMOS图像传感器100基本相同的图像传感器，其具有与CMOS图像传感器100相同的结构，并且进行与CMOS图像传感器100相同的处理。然而，在CMOS图像传感器400中，各列A/D转换单元151包括缓冲器411，并且列A/D转换单元151通过列共用线412互相连接。CMOS图像传感器400还包括代替切换单元161的切换单元361。
[0365]缓冲器411是设置在切换单元361的输入与参考电压生成单元131和132的各信号输出线之间的放大器。也就是说，参考电压Vref经由该缓冲器411供给至切换单元361。利用这种结构，能够防止在比较单元162中产生的噪声经由参考电压影响其它的列A/D转换单元151。
[0366]列共用线412将对应于相同的参考电压的各缓冲器411的输出互相连接。借此，能够对列A/D转换单元151的缓冲器411之间的偏移差异进行平滑。
[0367]然而，由于列A/D转换单元151通过列共用线412互相连接，因此，像上述CMOS图像传感器100那样，CMOS图像传感器400可能具有因分布常数的变化而造成的参考电压延迟偏差。
[0368]因此，在各列A/D转换单元151中使用切换单元361，使得能够减小参考电压延迟偏差。也就是说，能够抑制A/D转换误差的产生。
[0369]除此之外，可以通过模拟计算电路在早于比较单元162的输入的阶段进行第一模拟信号和第二模拟信号的减法，可以将计算结果或减去偏差分量的信号分量与预定确定值进行比较，并且可以选择阶梯精度(参考电压)。以这种方式，可以通过单个A/D转换操作获得数字值。在这种情况下，依然存在如下问题:参考电压延迟取决于在相同的信号电压下其它的像素信号选择哪个阶梯精度而变化，并且得到的数字值具有误差。使用切换单元361，能够减小参考电压延迟偏差。也就是说，能够抑制A/D转换误差的产生。
[0370]时序测量单元164还能够使用任意的适当测量方法。例如，时序测量单元可以使用计数器，并可以通过使用比较单元162的输出Vco停止计数器来进行测量。时序测量单元可以使用递增/递减计数器，并且在A/D转换周期内计算第一模拟信号与第二模拟信号之间的差。时序测量单元可以在比较结果Vco的时序处将计数值存储至锁存器电路中。另夕卜，可以使用除以上方法之外的方法，或者可以组合两种以上方法。例如，可以通过预定方法将待处理的对象划分为高位和低位，并且可以针对各个对象使用不同的方法。
[0371]由于负载电容如上所述地设置在切换单元中，因此能够更准确地再现比较单元162的输入电容，并且CMOS图像传感器400能够更有效地减少A/D转换误差的产生。
[0372]在CMOS图像传感器400的情况下，可以使用切换单元380代替切换单元361。借此，能够如上所述地调节负载电容和比较单元162的输入电容，能够增加对制造差异等的耐性，并且负载电容373能够更准确地再现比较单元162的输入电容。因此，CMOS图像传感器400能够更有效地抑制A/D转换误差的产生。
[0373]3.第三实施方式
[0374]成像设备
[0375]图41是示出了使用上述信号处理装置的成像设备的典型示例结构的框图。图41中示出的成像设备800是对物体进行成像并将物体的图像作为电信号输出的设备。
[0376]如图41所示，成像设备800包括光学单元811、CMOS传感器812、A/D转换器813、操作单元814、控制单元815、图像处理单元816、显示单元817、编解码处理单元818以及记录单元819ο
[0377]光学单元811包括用于调节物体的焦点并汇聚来自焦点位置的光的透镜、用于调节曝光的光圈以及用于控制成像时序的快门等。光学单元811将来自物体的光(入射光)透射至CMOS传感器812。
[0378]CMOS传感器812对入射光进行光电转换，并将各像素的信号(像素信号)供给至A/D转换器813。
[0379]A/D转换器813以预定时序将从CMOS传感器812供给的像素信号转换至数字数据(图像数据)，并以预定时序顺序地将数字数据供给至图像处理单元816。
[0380]操作单元814形成有Jog Dial (商标名)、键、按钮、触控面板等，接收来自使用者的操作输入，并且根据该操作输入将信号供给至控制单元815。
[0381]基于对应于来自操作单元814的使用者的操作输入的信号，控制单元815控制光学单元811、CMOS传感器812、A/D转换器813、图像处理单元816、显示单元817、编解码处理单元818以及记录单元819的驱动，并使得各部件进行与成像相关的处理。
[0382]图像处理单元816对从A/D转换器813提供的图像数据进行诸如混色校正、黑电平校正、白平衡调节、去马赛克、矩阵处理、伽马校正以及YC转换等各种类型的图像处理。接着，图像处理单元816将经过图像处理的图像数据供给至显示单元817和编解码处理单元 818。
[0383]例如，显示单元817被设计为液晶显示器，并且基于从图像处理单元816供给的图像数据显示物体的图像。
[0384]编解码处理单元818对从图像处理单元816供给的图像数据执行预定编码处理，并将所获得的编码数据供给至记录单元819。
[0385]记录单元819记录从编解码处理单元818供给的编码数据。记录在记录单元819中的编码数据被读取至图像处理单元816中，并根据需要被解码。接着，将通过解码处理获得的图像数据供给至显示单元817，并对相应的图像进行显示。
[0386]上述技术应用至包括具有以上结构的成像设备800的CMOS传感器812和A/D转换器813的处理单元。也就是说，在第一实施方式和第二实施方式中所述的CMOS图像传感器(诸如CMOS图像传感器100和CMOS图像传感器400等)中的一者被用作包括CMOS传感器812和A/D转换器813的处理单元。因此，包括CMOS传感器812和A/D转换器813的处理单元能够抑制A/D转换误差的产生。因此，成像设备800能够通过对物体进行成像而获得具有较高图像质量的图像。
[0387]应用了本技术的成像设备不一定具有上述结构，并且可以具有其它结构。例如，成像设备不仅可以是数码相机或录影机，还可以是诸如便携式电话设备、智能电话、平板型设备或个人计算机等具有成像功能的信息处理设备。可选地，成像设备可以是安装在另一个信息处理设备上使用(或作为内置装置安装于另一个信息处理设备)的相机模块。
[0388]4.第四实施方式
[0389]计算机
[0390]上述一系列处理(诸如在以上各实施方式中说明的A/D转换控制处理(例如，施加各种类型控制信号的处理))可以由硬件执行或者可以由软件执行。