成像元件、增益控制方法、程序和电子设备技术

本发明专利技术涉及能够以更低的电力消耗拍摄具有高图像质量或高动态范围的图像的成像元件、增益控制方法、程序和电子设备。所述成像元件设置有模数转换单元和参考信号产生单元。模数转换单元对像素输出的像素信号进行模数转换，且参考信号产生单元产生当对所述像素信号进行模数转换时用作参考的参考信号。所述参考信号产生单元具有：作为电流镜电路的一部分的预定对数的晶体管；和切换单元，其切换与所述电流镜电路连接的晶体管的数量。当基于被摄图像的亮度将高增益用于所述模数转换单元对所述像素信号进行的模数转换时，控制所述切换单元以减小与所述电流镜电路连接的晶体管的数量。例如，本发明专利技术能够应用于CMOS图像传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及成像元件、增益控制方法、程序和电子设备，特别地涉及能够以更低的电力消耗拍摄具有高图像质量或高动态范围的图像的成像元件、增益控制方法、程序和电子设备。
技术介绍
常规地，在例如数码照相机或数码摄像机等具有成像功能的电子设备中，例如，使用CCD(Charge Coupled Device：电子耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器等固态成像元件。固态成像元件包括组合有进行光电转换的PD(photodiode：光电二极管)和多个晶体管的像素，且在从以平面方式布置的多个像素输出的像素信号的基础上构建图像。从像素输出的像素信号例如由分别为各像素列布置的多个AD(Analog to Digital：模拟至数字)转换器进行AD转换，并且被输出。例如，在专利文献1中，公开了包括有AD转换器的固态成像元件，该AD转换器被构造为包括计数器和将锯齿波状斜坡信号与像素信号进行比较的比较器。此外，在专利文献2中，公开了这样的固态成像元件：其中，在被称为单斜率积分型的AD转换系统中，能够通过改变供给至比较电路的参考信号的斜率来进行增益调整。引用列表专利文献专利文献1：特开第2005-328135号公报专利文献2：特开第2007-59991号公报
技术实现思路
技术问题为了在包括有单斜率积分型AD转换器的固态成像元件中拍摄具有高图像质量或高动态范围的图像，需要扩大增益或使斜坡信号的波形具有高振幅。为了实现宽增益或斜坡信号的波形的高振幅，需要包括这样的宽范围：在该范围内，用来产生斜坡信号的电流的量能够变化；并且，常规地使用改变每个恒流源流动的电流的量的方法。然而，在这样的方法中，难以对电流的量在其中能够变化的范围进行扩展；因此，需要增大电源电压，这导致增加了电力消耗。因此，已经期望能够在避免这样的电力消耗的增大的同时拍摄具有高图像质量或高动态范围的图像的固态成像元件。本专利技术是鉴于以上情况做出的，本专利技术能够以更低的电力消耗拍摄具有高图像质量或高动态范围的图像。技术问题的解决方案根据本专利技术的方面，提供了一种成像元件，其包括：AD转换单元，其被构造为对像素输出的像素信号进行AD转换；和参考信号产生单元，其被构造为产生当所述AD转换单元对所述像素信号进行AD转换时所参考的参考信号。所述参考信号产生单元包括：形成电流镜电路的预定对数的晶体管；和切换单元，被构造用来切换与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量。根据本专利技术的方面，提出了一种用于成像元件的增益控制方法或程序，所述成像元件包括：AD转换单元，其被构造为对像素输出的像素信号进行AD转换；和参考信号产生单元，其被构造为产生当所述AD转换单元对所述像素信号进行AD转换时所参考的参考信号，所述参考信号产生单元包括：形成电流镜电路的预定对数的晶体管；和切换单元，其被构造用来切换与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量，所述增益控制方法或程序包括下述步骤：获取被摄图像的亮度；和控制所述切换单元以在基于所述图像的所述亮度将所述AD转换单元对所述像素信号进行AD转换时的增益设置为高增益的时候，减小与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量。根据本专利技术的方面，提出一种包括有成像元件的电子设备，所述成像元件包括：AD转换单元，其被构造为对像素输出的像素信号进行AD转换；和参考信号产生单元，被构造为产生当所述AD转换单元对所述像素信号进行AD转换时所参考的参考信号，所述参考信号产生单元包括：形成电流镜电路的预定对数的晶体管；和切换单元，被构造用来切换与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量。在本专利技术的方面，成像元件包括：AD转换单元，其被构造为对像素输出的像素信号进行AD转换；和参考信号产生单元，其被构造为产生当所述AD转换单元对所述像素信号进行AD转换时所参考的参考信号，且所述参考信号产生单元包括：形成电流镜电路的预定对数的晶体管；和切换单元，被构造用来切换与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量。获取被摄图像的亮度，且控制所述切换单元以在基于所述图像的所述亮度将所述AD转换单元对所述像素信号进行AD转换时的增益设置为高增益的时候，减小与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量。本专利技术的有益效果根据本专利技术的方面，能够以更低的电力消耗拍摄具有高图像质量或高动态范围的图像。附图说明图1是示出了应用本专利技术的成像器件的实施例的构造例的框图。图2示出了成像元件的构造例。图3示出了列信号处理电路中包括的列处理单元的构造例。图4说明了斜坡信号的坡度与像素信号的增益之间的关系。图5示出了斜坡信号产生电路的构造例。图6示出了斜坡信号产生电路的构造例。图7是说明了列处理单元的增益模式的切换处理的流程图。图8示出了斜坡信号产生电路的变型例。具体实施方式以下，参照附图来详细地说明应用本专利技术的具体实施例。图1是示出了作为应用了本专利技术的电子设备的示例的成像装置的实施例的构造的示例的框图。如图1所示，成像装置11被构造为包括光学系统12、成像元件13、信号处理电路14、自动曝光处理电路15、显示单元16和存储单元17。成像装置11例如是能够拍摄静态图像和动态图像的电子设备，例如数码照相机或数码摄像机。光学系统12被构造为包括一个或多个透镜，并且将来自被摄体的图像光(入射光)引导到成像元件13以在成像元件13的受光面上形成图像。成像元件13包括以矩阵构造布置在用于接收光学系统12收集的光的受光面上的多个像素，并且将根据各像素接收的光量的像素信号供给到信号处理电路14。下文将参照图2来说明成像元件13的构造。信号处理电路14对成像元件13供给来的像素信号进行诸如白平衡校正和伽马(gamma)校正等各种信号处理以基于像素信号来构建图像(图像数据)，并且将图像供给到自动曝光处理电路15、显示单元16和存储单元17。自动曝光处理电路15进行自动曝光处理，其中，检测由成像元件13拍摄的图像的亮度且自动调整该图像的亮度，以获得以用户使用例如未被示出的输入单元输入的曝光值为依据的适当亮度。例如，自动曝光处理电路15求得成像元件13输出的所有像素信号的平均值以检测图像的亮度(以下，被适当地称为传感器输出电平)，并且将该传感器输出电平供给到成像元件13。因此，在成像元件13中，依据传感器输出电平来调整图像的亮度。显示单元16例如由液晶面板或有机电致发光(EL)面板等形成，并且显示从信号处理电路14供给来的图像。存储单元17例如由安装于成像装置11中的非易失性存储器或可附接至成像装置11且可从成像装置11拆卸的可移除媒介形成，并且存储信号处理电路14供给来的图像(图像数据)。在如此构造的成像装置11中，由成像元件13拍摄的图像显示在显示单元16上；且当对未被示出的快门按钮进行操控时，在此时拍摄的图像被存储于存储单元17中。自动曝光处理电路15控制成像元件13拍摄的图像的亮度。接着，在图2中，示出了成像元件13的构造的示例。如图2所示，成像元件13被构造为包括像素区域21、垂直驱动电路22、列信号处理电路23、水平驱动电路24、输出电路25、斜坡信号产生电路26和控制电路27。像素区域21是对图1的光学系统12收集的光进行接收的受光面。多个像素31以矩阵构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像元件，其包括：AD转换单元，所述AD转换单元被构造为对像素输出的像素信号进行AD(模数)转换；和参考信号产生单元，所述参考信号产生单元被构造为产生当在所述AD转换单元中对所述像素信号进行AD转换时所参考的参考信号，其中，所述参考信号产生单元包括：形成电流镜电路的预定对数的晶体管，和切换单元，所述切换单元被构造用来切换与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.16 JP 2014-0842891.一种成像元件，其包括：AD转换单元，所述AD转换单元被构造为对像素输出的像素信号进行AD(模数)转换；和参考信号产生单元，所述参考信号产生单元被构造为产生当在所述AD转换单元中对所述像素信号进行AD转换时所参考的参考信号，其中，所述参考信号产生单元包括：形成电流镜电路的预定对数的晶体管，和切换单元，所述切换单元被构造用来切换与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量。2.根据权利要求1所述的成像元件，还包括：控制单元，所述控制单元被构造为获取被摄图像的亮度，并且控制所述切换单元以在基于所述图像的所述亮度将所述AD转换单元对所述像素信号进行AD转换时的增益设置为高增益的时候，减小与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量。3.根据权利要求2所述的成像元件，其中，所述控制单元控制所述切换单元以减小与所述电流镜电路连接的所述晶体管的数量并且还减小所述电流镜电路的参考电流。4.一种用于成像元件的增益控制方法，所述成像元件包括：AD转换单元，所述AD转换单元被构造为对像素输出的像素信号进行AD(模数)转换，和参考信号产生单元，所述参考信号产生单元被构造为产生当所述AD转换单元对所述像素信号进行AD转换时所参考的参考信号，所述参考信号产生单元包括：形成电流镜电路的预定对数的晶体管，和切换单元，所述切换单元被构造用来切换与所述电流镜电路连接的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田千丈，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP