信号处理装置和方法、成像元件以及成像设备制造方法及图纸

这里描述了信号处理装置和信号处理方法。通过示例方式，信号处理方法包括选择单元，构成为基于模拟信号与确定电压的第一比较，选择要与模拟信号比较的所选基准电压，该所选基准电压是从多个基准电压中选出的。所述多个基准电压至少包括第一基准电压和第二基准电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】信号处理装置和方法、成像元件以及成像设备
本技术涉及信号处理装置和方法、成像元件以及成像设备。更具体地说，本技术涉及可以抑制或至少降低在模数(A/D)转换中发生误差的信号处理装置和方法、成像元件以及成像设备。
技术介绍
在现有技术的普通图像传感器中，光接收部分(或光电二极管)中累积的电荷被读作信号电压，并经历A/D转换(例如参见日本未审查专利公开No.2011-41091，以下为“PTL1”)。在PTL1中公开的A/D转换方法中，为了提高分级精度并减少转换时间，将两个A/D转换电路连接到同一像素输出信号，并将具有不同斜度(slope)的两个基准电压Vref1和Vref2从基准电压生成单元分别输入到A/D转换电路，以两个不同级别(level)的分级精度执行A/D转换。然而，在这种方法中，电路面积和功耗可能增加一倍。因此，在PTL1中公开的另一种方法中，使用一个A/D转换电路并且还配备了确定单元。确定单元确定像素输出信号的幅度，并根据确定的像素输出信号的幅度选择具有不同斜度的两个基准电压(即基准电压Vref1和Vref2)中的一个，以根据像素输出信号的幅度应用不同级别的转换精度。
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在现有技术的A/D转换方法(诸如PTL1中公开的方法中)难以足够地抑制在A/D转换中发生误差。例如，可能难以提高分级精度并减少转换时间或抑制图像质量上的劣化。因此，期望抑制或至少降低在A/D转换中发生误差。解决问题的方案本文中说明了信号处理装置和信号处理方法。通过示例方式，信号处理装置包括：选择单元，构成为基于模拟信号与确定电压的第一比较，选择要与模拟信号比较的所选基准电压，所选基准电压是从多个基准电压中选出的。多个基准电压至少包括第一基准电压和第二基准电压。此外，通过示例方式，信号处理方法包括步骤：基于模拟信号与确定电压的第一比较，选择要与模拟信号比较的所选基准电压，所选基准电压是从多个基准电压中选出的。多个基准电压至少包括第一基准电压和第二基准电压。附图说明图1是图示列A/D转换单元的主要结构的示例的示图。图2是图示A/D转换的示例的时序图。图3是图示A/D转换中分级精度的示例的示图。图4是图示A/D转换的另一个示例的时序图。图5是图示CMOS图像传感器的主要结构的示例的示图。图6A是图示选择单元的主要结构的示例的示图。图6B是选择单元中使用的表。图7是图示单位像素的主要结构的示例的示图。图8是图示比较单元的主要结构的示例的示图。图9是图示A/D转换的示例的时序图。图10是图示A/D转换的示例的时序图。图11是图示A/D转换的示例的时序图。图12是图示A/D转换的示例的时序图。图13是图示A/D转换的示例的时序图。图14是图示A/D转换的示例的时序图。图15A是图示选择单元的主要结构的示例的示图。图15B是图示选择单元的时序图。图16是图示A/D转换的示例的时序图。图17是图示A/D转换的示例的时序图。图18是图示CMOS图像传感器的一部分主要结构的示例的示图。图19是图示A/D转换的示例的时序图。图20是图示CMOS图像传感器的一部分主要结构的示例的示图。图21是图示分布常数电路的示例的示图。图22是图示分布常数电路的示例的示图。图23是图示A/D转换的示例的时序图。图24是图示分布常数电路的示例的示图。图25是图示A/D转换的示例的时序图。图26是图示切换单元的主要结构的示例的示图。图27是图示分布常数电路的示例的示图。图28是图示A/D转换的示例的时序图。图29是图示电容器的主要结构的示例的示图。图30是图示电容器的主要结构的另一个示例的示图。图31是图示电容器的主要结构的再一个示例的示图。图32是图示CMOS图像传感器的主要结构的示例图。图33A是说明耦合和串扰(crosstalk)的示例的示图。图33B是说明在入射光强度较低时串扰的示例的示图。图33C是说明在入射光强度较高时串扰的示例的示图。图34A是说明基准电压中不足斜度会聚的示例的示图。图34B是说明基准电压中不足斜度会聚的示例的示图。图35是图示A/D转换的示例的时序图。图36是图示A/D转换的示例的时序图。图37是图示A/D转换的示例的时序图。图38是图示A/D转换的示例的时序图。图39是图示A/D转换的示例的时序图。图40是图示A/D转换的示例的时序图。图41是图示成像设备的主要结构的示例图。图42是图示计算机的主要结构的示例的框图。具体实施方式本技术的实施例提供信号处理装置，包括：比较单元，构成为将来自单位像素的模拟信号输出与某一电压进行比较；选择单元，构成为根据比较单元在模拟信号和至少一个或多个预定确定值之间比较的比较结果，选择具有不同级别的分级精度的多个基准电压中的一个；切换单元，构成为根据选择单元获得的选择结果，切换要提供给比较单元的基准电压；以及测量单元，构成为在切换单元的切换控制下，测量由比较单元在模拟信号和提供给比较单元的基准电压之间比较的比较结果的改变的定时。可以从构成为在多个基准电压之中提供具有高级别的分级精度的基准电压的基准电压生成单元提供预定确定值。选择单元在确定为模拟信号小于预定确定值作为由比较单元进行的比较结果时，可以在多个基准电压之中选择具有高级别的分级精度的基准电压，而在确定为模拟信号大于预定确定值时，在多个基准电压之中选择具有低级别的分级精度的基准电压。切换单元可以促使将选择单元所选基准电压提供给比较单元。比较单元可以将每一个第一模拟信号和第二模拟信号与提供给比较单元的基准电压比较，第一模拟信号是单位像素的噪声信号，第二模拟信号是包括单位像素的数据的信号。测量单元可以确定由比较单元在第一模拟信号和基准电压之间比较的比较结果的改变的所测定时，与由比较单元在第二模拟信号和基准电压之间比较的比较结果的改变的所测定时之间的差。选择单元可以依次选择用于第一模拟信号的基准电压，切换单元可以促使将选择单元所选基准电压提供给比较单元，并且比较单元可以根据切换单元的控制，将第一模拟信号与每一个基准电压依次比较。选择单元可以根据比较单元在第二模拟信号和至少一个或多个预定确定值之间比较的比较结果，选择用于第二模拟信号的多个基准电压中的一个，切换单元可以促使将选择单元所选基准电压提供给比较单元，并且比较单元可以根据切换单元的控制，将第二模拟信号与选择单元所选基准电压比较。测量单元可以确定在第二模拟信号和由选择单元所选基准电压之间比较的比较结果的改变的所测定时，与在第一模拟信号和由选择单元所选基准电压之间比较的比较结果的改变的所测定时之间的差。信号处理装置还包括构成为提供多个基准电压的基准电压提供单元。基准电压提供单元可以提供多个基准电压，以使预定范围中的电压与第一模拟信号和第二模拟信号在第一比较方向或第二比较方向上比较，第一比较方向是电压从低到高增加的方向，第二比较方向是电压从高到低下降的方向。基准电压提供单元可以提供多个基准电压，以多个基准电压中的每一个在与前一基准电压的比较方向相反的比较方向上与第一模拟信号比较的方式，按分级精度的顺序将多个基准电压与第一模拟信号比较。基准电压提供单元可以提供由选择单元所选基准电压，以使基准电压在作为基准电压与第一模拟信号比较的比较方向的相同比较方向上，与第二模拟信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理装置，包括：选择单元，构成为基于模拟信号与确定电压的第一比较，选择要与所述模拟信号比较的所选基准电压，所述所选基准电压是从多个基准电压中选出的，其中所述多个基准电压至少包括第一基准电压和第二基准电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.31 JP 2012-1242131.一种信号处理装置，包括：比较电路，构成为进行噪声信号与多个基准电压的第一比较、图像数据信号与确定电压的第二比较以及所述图像数据信号与所选基准电压的第三比较；以及选择电路，构成为基于所述第二比较，从多个基准电压中选择所述所选基准电压，其中由图像传感器检测所述噪声信号和所述图像数据信号，并且所述多个基准电压至少包括第一基准电压和第二基准电压，其中，以使多个基准电压中的每一个在与前一基准电压的比较方向相反的比较方向上与噪声信号比较的方式，按分级精度的顺序将多个基准电压与噪声信号比较。2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中由第一基准电压生成电路生成所述第一基准电压，和由第二基准电压生成电路生成所述第二基准电压。3.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中以第一分级精度的级阶扫描所述第一基准电压，以第二分级精度的级阶扫描所述第二基准电压，和所述第一分级精度高于所述第二分级精度。4.根据权利要求1所述的信号处理装置，还包括：切换电路，构成为基于所述选择电路的第一选择结果输出，从要提供给所述比较电路的多个基准电压中切换所述所选基准电压，所述第一选择结果输出基于所述图像数据信号与所述确定电压的所述第二比较。5.根据权利要求1所述的信号处理装置，还包括：时间测量电路，构成为测量所述第三比较的时间段，所述时间测量电路包括计数器，所述计数器构成为在所述比较电路开始所述第三比较至第三比较结果改变时开始计数，由所述比较电路输出所述第三比较结果。6.根据权利要求1所述的信号处理装置，还包括：时间测量电路，构成为测量所述第一比较的时间段，所述时间测量电路包括计数器，所述计数器构成为在所述比较电路开始所述第一比较至所述比较电路完成所述第一比较时开始计数。7.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中由确定电压生成电路生成所述确定电压。8.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中在第一扫描方向上扫描所述第一基准电压，在第二扫描方向上扫描所述第二基准电压，和所述第一扫描方向与所述第二扫描方向相反。9.根据权利要求8所述的信号处理装置，其中所述第一扫描方向是电压从低到高增加的方向，和所述第二扫描方向是电压从高到低下降的方向。10.根据权利要求8所述的信号处理装置，其中所述第一扫描方向是电压从高到低下降的方向，和所述第二扫描方向是电压从低到高增加的方向。11.根据权利要求3所述的信号处理装置，其中在确定为所述图像数据信号小于所述确定电压的情况下，从多个基准电压中选择所述第一基准电压作为所述所选基准电压。12.根据权利要求3所述的信号处理装置，其中在确定为所述图像数据信号大于所述确定电压的情况下，从多个基准电压中选择所述第二基准电压作为所述所选基准电压。13.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中所述第一基准电压扫描第一基准电压范围，所述第二基准电压扫描第二基准电压范围，并且所述第一基准电压范围不同于所述第二基准电压范围。14.根据权利要求4所述的信号处理装置，其中所述切换电路构成为将从多个基准电压中未选择的基准电压连接到第一负载电容器，所述未选择的基准电压为多个基准电压中不是所述所选基准电压的那一个。15.根据权利要求14所述的信号处理装置，其中所述负载电容器包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，所述切换电路构成为将所述未选择的基准电压连接到所述第一电容器的第一电极，所述第一电容器的第二电极连接到所述第二电容器的第一电极，所述第二电容器的第二电极连接到地，并且所述第三电容器的第一电极连接到所述第一电容器的所述第二电极，所述第三电极的第二电极连接到所述地。16.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中在所述第一比较时段，扫描所述第一基准电压，同时扫描所述第二基准电压。17.根据权利要求16所述的信号处理装置，其中在第一扫描方向上扫描所述第一基准电压，在第二扫描方向上扫描所述第二基准电压，和所述第一扫描方向和所述第二扫描方向会聚。18.根据权利要求17所述的信号处理装置，其中所述第一基准电压和所述第二基准电压足够地会聚，以至于获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：大池佑辅，佐藤守，榊原雅树，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP