摄像装置和电子设备的制作方法

1.本公开涉及摄像装置和电子设备。


背景技术：

2.已知一种对在沿着列方向布置的多个像素中经过光电转换的像素信号执行逐列ad转换的列ad摄像装置。在列ad摄像装置中，在将由光电二极管光电转换后的光电转换信号传输到浮动扩散部(以下称为fd)之后，通常在源极跟随器电路处将光电转换信号转换为电压信号，并且通过在列方向上延伸的信号线输入到ad转换器。
3.然而，由于源极跟随器电路需要较长的稳定时间，因此信号线的电压电平需要较长的时间才能稳定，并且难以执行高速读取。
4.为了执行高速读取，已经提出了一种在不使用源极跟随器电路的情况下读取光电转换信号并执行ad转换的方法(参见专利文献1)。
5.引用列表
6.专利文献
7.专利文献1：美国专利公开us2011/0043676a1


技术实现要素：

8.本发明要解决的问题
9.通过根据专利文献1的方法，放大传输到fd的光电转换信号的晶体管和输入有斜坡波电压的另一晶体管构成差分电路，并且基于与在这些晶体管中流动的电流之间的差相对应的信号来执行转换为电压信号的转换。
10.然而，像素中的晶体管特性和fd的电压电平随着每个像素而变化。因此，当在上述差分电路处产生电压信号时，其电压电平会发生波动，并且拍摄图像可能劣化。
11.因此，本公开旨在提供一种能够小型化以消耗更少电力，能够高速读取并且不会导致拍摄图像的劣化的摄像装置和电子设备。
12.解决问题的技术方案
13.为了解决上述问题，本公开提供了一种摄像装置，包括：像素，其输出与入射光量相对应的光电转换信号；和比较器，其将所述光电转换信号与参考信号进行比较，
14.所述比较器包括：
15.差分电路，其输出与所述光电转换信号和所述参考信号之间的信号差相对应的信号；和
16.差分控制电路，其在将所述光电转换信号与所述参考信号进行比较的操作开始之前的信号复位时段内设定所述差分电路的操作点。
17.所述比较器可以包括连接到所述差分电路的第一电流源，
18.所述像素可以包括第一晶体管，所述第一晶体管产生与所述光电转换信号相对应的电流，
19.所述差分电路可以包括第二晶体管，所述第二晶体管产生与所述参考信号相对应的电流，
20.所述差分电路可以输出与在所述第一晶体管中流动的电流和在所述第二晶体管中流动的电流之间的差相对应的信号，并且
21.所述第一电流源可以产生并施加通过将在所述第一晶体管中流动的电流与在所述第二晶体管中流动的电流相加而获得的电流。
22.所述差分电路可以包括第三晶体管，所述第三晶体管级联连接到所述第一晶体管并且当要读取的所述像素被读取时导通，并且
23.所述第一电流源可以产生并施加通过将在所述第一晶体管和所述第三晶体管中流动的电流与在所述第二晶体管中流动的电流相加而获得的电流。
24.所述差分控制电路可以包括串联连接在第一参考电压节点和第二参考电压节点之间的第二电流源和第三电流源，
25.所述第二电流源可以包括级联连接在所述第一参考电压节点和所述第三电流源的输入节点之间的第四晶体管和第五晶体管，并且
26.所述第四晶体管和所述第五晶体管之间的连接节点可以连接到所述第二晶体管。
27.所述差分控制电路可以包括输出节点，所述输出节点从所述第二电流源和所述第三电流源之间的连接节点输出与所述信号差相对应的信号，并且
28.所述差分控制电路可以在所述信号复位时段内对所述输出节点的电压电平执行负反馈控制。
29.所述比较器可以包括第六晶体管，所述第六晶体管切换是否使所述第二晶体管的栅极和所述输出节点短路，并且
30.所述第六晶体管可以在所述信号复位时段内导通，以使所述第二晶体管的栅极和所述输出节点短路。
31.可以进一步设置连接在所述第二晶体管的栅极和所述参考信号的输入节点之间的电容器，并且
32.当所述第六晶体管导通时，所述参考信号的所述输入节点可以被设定在预定电压电平。
33.可以调整所述第四晶体管和所述第五晶体管的栅极电压，以在所述信号复位时段内将所述输出节点的电压电平设定在预定电压电平。
34.在设定所述操作点之后，可以保持所述第四晶体管和所述第五晶体管的所述栅极电压的电压电平。
35.所述第四晶体管和所述第五晶体管的所述栅极电压可以被设定在所述第四晶体管和所述第五晶体管在饱和状态下操作的电压电平。
36.所述第四晶体管和所述第五晶体管中的各者可以是p型mos晶体管，并且
37.所述第五晶体管的栅极可以被设定在比所述第四晶体管的栅极的电压电平更低的电压电平。
38.可以进一步设置级联连接在所述第一参考电压节点和所述第二参考电压节点之间的第七晶体管和第八晶体管，
39.可以向所述第七晶体管的栅极提供预定偏置信号，并且
40.所述输出节点可以连接到所述第八晶体管的栅极。
41.可以进一步设置并联连接到所述第四晶体管并且级联连接到所述第二晶体管的第九晶体管。
42.当所述第一晶体管的栅极电压下降时，可以调整所述第九晶体管的栅极电压，以将与在所述第一晶体管的所述栅极电压下降之前流动的电流相同的电流施加到所述第一电流源。
43.可以进一步设置并联连接到所述第二晶体管的第十晶体管，并且
44.所述输出节点连接到所述第十晶体管的栅极。
45.所述差分电路可以将设置在多个所述像素中的多个所述第一晶体管中流动的电流之和与在所述第二晶体管中流动的电流进行比较，并且输出与所述信号差相对应的信号。
46.可以进一步设置选择器，该选择器选择设置在多个所述像素中的多个所述第一晶体管之中的至少一个第一晶体管，并且
47.所述差分电路将在由所述选择器选择的所述至少一个第一晶体管中流动的电流之和与在所述第二晶体管中流动的电流进行比较，并且输出与所述信号差相对应的信号。
48.所述摄像装置可以进一步包括：
49.第一基板，多个所述像素设置在所述第一基板中；和
50.第二基板，其堆叠在所述第一基板上，所述比较器设置在所述第二基板中。
51.一种摄像装置可以包括：
52.像素，其包括光电转换元件和放大晶体管；
53.差分电路，其由所述放大晶体管、接收参考信号的第一晶体管和第一电流源形成；
54.第二电流源和第三电流源，其串联连接在第一参考电压节点和第二参考电压节点之间；和
55.第二晶体管，其设置在所述第二电流源和所述第三电流源之间，
56.其中，所述第二电流源和所述第二晶体管之间的节点可以连接到所述第一晶体管。
57.本公开提供了一种电子设备，包括：
58.固态摄像装置，其输出在多个像素中经过光电转换的摄像像素信号；和
59.信号处理装置，其基于所述摄像像素信号执行信号处理，其中，
60.所述固态摄像装置包括：
61.比较器，其将光电转换信号与参考信号进行比较，并且
62.所述比较器包括：
63.差分电路，其输出与所述光电转换信号和所述参考信号之间的信号差相对应的信号；和
64.差分控制电路，其在将所述光电转换信号与所述参考信号进行比较的操作开始之前的信号复位时段内设定所述差分电路的操作点。
附图说明
65.图1是示出应用本技术的摄像装置的实施例的框图。
66.图2是示出设置在像素单元中的像素的示例内部配置的电路图。
67.图3是示出图1所示的每个比较器的示例内部配置的电路图。
68.图4是进一步包括用于初始化图3所示的输出节点n1的电压电平的初始化电路的比较器的电路图。
69.图5是图3所示的比较器的操作时序图。
70.图6是根据比较示例的比较器的电路图。
71.图7是图3所示的比较器的第一变形例的电路图。
72.图8是图3所示的比较器的第二变形例的电路图。
73.图9是图3所示的比较器的第三变形例的电路图。
74.图10是图3所示的比较器的第四变形例的电路图。
75.图11是包括图9所示的比较器的摄像装置的电路图。
76.图12a是第一基板的布局图。
77.图12b是第二基板的布局图。
78.图13是示出作为移动体控制系统示例的车辆控制系统的示意性配置示例的框图。
79.图14是示出摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
80.以下是参考附图对摄像装置和电子设备的实施例的描述。尽管以下将主要描述摄像装置和电子设备的主要部件，但是摄像装置和电子设备可以包括未图示或未描述的部件和功能。以下描述并不排除未图示或未描述的部件和功能。
81.《摄像装置的示例配置》
82.图1是示出应用本技术的摄像装置100的实施例的框图。
83.摄像装置100包括像素单元101、时序控制电路102、垂直扫描电路103、数模转换器(dac)104、模数转换器(adc)组105、水平传输扫描电路106、放大器电路107和信号处理电路108。
84.在像素单元101中，以矩阵状布置有单位像素(以下也简称为像素)，每个单位像素都包括光电转换元件，该光电转换元件将入射光光电转换为与其光量相对应的电荷量。稍后将参考图2描述单位像素的具体电路配置。此外，在像素单元101中，针对矩阵状的像素阵列，沿着图中的左右方向(像素行的像素阵列方向/水平方向)针对每一行设置像素驱动线109，并且沿着图中的上下方向(像素列的像素阵列方向/垂直方向)针对每一列设置垂直信号线110。每条像素驱动线109的一端连接到垂直扫描电路103的与对应的每一行相对应的输出端子。注意，在图1中，针对每个像素行示出了一条像素驱动线109。然而，可以针对每个像素行设置两条或更多条像素驱动线109。
85.时序控制电路102包括产生各种时序信号的时序发生器(未示出)。时序控制电路102根据时序发生器基于从外部提供的控制信号等产生的各种时序信号而对垂直扫描电路103、dac 104104、adc组105和水平传输扫描电路106等执行驱动控制。
86.垂直扫描电路103由移位寄存器和地址解码器等形成。尽管在该图中未示出具体配置，但是垂直扫描电路103包括读取扫描系统和清除扫描系统。
87.读取扫描系统对将要从中读取信号的单位像素逐行顺序地执行选择性扫描。同
时，清除扫描系统对将要由读取扫描系统执行读取扫描的读取行执行清除扫描，以在比读取扫描提前与快门速度相对应的时间从读取行中的单位像素的光电转换元件清除(复位)不必要的电荷。所谓的电子快门操作是通过清除扫描系统清除(复位)不必要的电荷来执行的。这里，电子快门操作是指丢弃光电转换元件的光电荷并重新开始曝光(开始累积光电荷)的操作。在由读取扫描系统执行的读取操作中读取的信号对应于在紧接在前的读取操作或电子快门操作之后进入的光量。此外，从紧接在前的读取操作中的读取时序或电子快门操作中的清除时序到当前读取操作中的读取时序的时段是单位像素中的光电荷累积持续时间(曝光持续时间)。
88.从垂直扫描电路103选择性扫描的像素行的每个单位像素输出的像素信号vsl经由每一列的垂直信号线110提供给adc组105。
89.dac 104产生作为线性增加斜坡波形的信号的参考信号ramp，并将参考信号ramp提供给adc组105。
90.adc组105包括比较器121-1至121-n、计数器122-1至122-n以及锁存器123-1至123-n。注意，以下，在不需要将比较器121-1至121-n彼此区分，计数器122-1至122-n彼此区分以及锁存器123-1至123-n彼此区分的情况下，将它们简称为比较器121、计数器122和锁存器123。
91.针对像素单元101中的每一列设置一个比较器121、一个计数器122和一个锁存器123，以构成adc。也就是说，adc组105针对像素单元101中的每一列设置有adc。
92.每个比较器121将从每个对应的像素输出的像素信号vsl与参考信号ramp进行比较，并将指示比较结果的输出信号提供给对应计数器122。
93.计数器122基于比较器121的输出信号，对直到经由电容将像素信号vsl和参考信号ramp相加而获得的信号超过预定参考电压为止的持续时间进行计数，以将模拟像素信号转换为由计数值表示的数字像素信号。计数器122将计数值提供给锁存器123。
94.锁存器123保持从计数器122提供的计数值。锁存器123还通过计算与信号电平的像素信号相对应的d相的计数值和与复位电平的像素信号相对应的p相的计数值之间的差来执行相关双采样(cds)。
95.水平传输扫描电路106由移位寄存器和地址解码器等形成，并且顺序地选择性扫描adc组105中的与像素列相对应的电路部分。当水平传输扫描电路106执行选择性扫描时，保持在锁存器123中的数字像素信号经由水平传输线111顺序地传输到放大器电路107。
96.放大器电路107放大从锁存器123提供的数字像素信号，并将放大后的数字像素信号提供给信号处理电路108。
97.信号处理电路108对从放大器电路107提供的数字像素信号执行预定信号处理，以产生二维图像数据。例如，信号处理电路108校正垂直线缺陷或点缺陷，箝位信号，或者执行诸如并串转换、压缩、编码、相加、平均和间歇操作等数字信号处理。信号处理电路108将产生的图像数据输出到下一级中的装置。
98.《像素的示例配置》
99.图2是示出设置在像素单元101中的像素150的示例内部配置的电路图。
100.像素150包括光电转换元件和读出电路。光电转换元件包括例如光电二极管151。读出电路包括例如传输晶体管152、放大晶体管154、选择晶体管155和复位晶体管156。图2
示出了这些晶体管由n型mos晶体管形成的示例。
101.光电二极管151将入射光光电转换为与入射光量相对应的量的电荷(在这种情况下为电子)。
102.传输晶体管152连接在光电二极管151和浮动扩散部(fd)153之间。当传输晶体管152通过从垂直扫描电路103提供的驱动信号tx导通时，其将累积在光电二极管151中的电荷传输到fd 153。
103.放大晶体管154的栅极连接到fd 153。放大晶体管154经由选择晶体管155连接到垂直信号线110，并且与像素单元101外部的电流源157一起构成源极跟随器电路。当选择晶体管155通过从垂直扫描电路103提供的驱动信号sel导通时，放大晶体管154放大fd 153的电位，并将指示与该电位相对应的电压的像素信号输出到垂直信号线110。从每个像素150输出的像素信号然后经由垂直信号线110提供给adc组105的每个对应的比较器121。
104.在本实施例中，如后所述，由于放大晶体管154和选择晶体管155被用作比较器121的一部分，因此不需要电流源157和源极跟随器电路。
105.复位晶体管156连接在电源vdd和fd 153之间。当复位晶体管156通过从垂直扫描电路103提供的驱动信号rst导通时，fd 153的电位被复位到电源vdd的电位。
106.《比较器的示例配置》
107.图3是示出图1所示的每个比较器121的示例内部配置的电路图。图3中的比较器121包括差分电路11和差分控制电路12。
108.差分电路11输出与光电转换信号和参考信号之间的信号差相对应的信号。光电转换信号是通过放大晶体管154放大fd 153的电位而获得的信号。稍后将详细描述差分电路11的电路配置。
109.差分控制电路12在将光电转换信号与参考信号进行比较的操作开始之前的信号复位时段内设定差分电路11的操作点。
110.差分电路11输出与在构成差分对的第一晶体管q1和第二晶体管q2中流动的电流之间的差相对应的信号。第一晶体管q1是像素150中的放大晶体管154。在普通像素150中，如图2所示，选择晶体管155(第三晶体管q3)级联连接到放大晶体管154。因此，差分电路11输出与在第一晶体管q1和第三晶体管q3中流动的电流和在第二晶体管q2中流动的电流之间的差相对应的信号。参考信号经由电容器c1提供给第二晶体管q2的栅极。
111.如上所述，根据本实施例的差分电路11将在像素150中的放大晶体管154和选择晶体管155中流动的电流与在栅极处被提供参考信号的第二晶体管q2中流动的电流直接进行比较。结果，与在第一晶体管q1中流动的电流被源极跟随器电路转换为电压信号，然后与参考信号进行比较的情况相比，可以使动态范围更宽，并且可以以更高的速度执行读取。稍后将详细描述这种效果。
112.图3中的比较器121包括连接到差分电路11的第一电流源13。通过将在第一晶体管q1中流动的电流与在第二晶体管q2中流动的电流相加而获得的电流在第一电流源13中流动。第一电流源13包括例如n型mos晶体管。偏置信号bias_n1被提供给该晶体管的栅极。控制偏置信号bias_n1的电压，从而可以调整在差分电路11中的第一晶体管q1和第二晶体管q2中流动的电流的总量。
113.差分控制电路12包括串联连接在电源电压节点(第一参考电压节点)vddh和接地
节点(第二参考电压节点)之间的第二电流源14和第三电流源15。第二电流源14包括级联连接在电源电压节点vddh和比较器121的输出节点n1之间的第四晶体管q4和第五晶体管q5。第四晶体管q4和第五晶体管q5例如是p型mos晶体管。偏置信号bias_p1被提供给第四晶体管q4的栅极，并且偏置信号bias_p2被提供给第五晶体管q5的栅极。
114.第四晶体管q4和第五晶体管q5之间的连接节点连接到第二晶体管q2的漏极。在考虑像素150的特性和像素150中的各个晶体管的变化等的情况下，确定在第二电流源14中流动的电流。在本实施例中，在信号复位时，比较器121的输出节点n1的信号电压受到负反馈控制，并且调整第四晶体管q4和第五晶体管q5的偏置信号bias_p1和bias_p2，使得比较器121的输出节点n1被设定在期望的电压电平。
115.此外，偏置信号bias_p1和bias_p2被设定在第四晶体管q4和第五晶体管q5在饱和状态下操作的电压电平。稍后将描述用于设定偏置信号bias_p1和bias_p2的方法。
116.在图3中，第二电流源14和第三电流源15之间的连接节点n1是比较器121的输出节点n1，但是用于增加增益的电路可以连接到第二电流源14和第三电流源15之间的连接节点n1，并且在某些情况下，连接节点n1可能不是比较器121的输出节点n1。注意，在本说明书中，有时将第二电流源14和第三电流之间的连接节点称为比较器121的输出节点n1。
117.第三电流源15包括例如n型mos晶体管。该晶体管连接在比较器121的输出节点n1和接地节点之间。偏置信号bias_n2被提供给该晶体管的栅极。
118.比较器121包括第六晶体管q6，第六晶体管q6切换是否使第二晶体管q2的栅极和比较器121的输出节点n1短路。第六晶体管q6例如是p型mos晶体管。azp信号被提供给第六晶体管q6的栅极。azp信号在信号复位时临时切换到低电位。当azp信号切换到低电位时，第六晶体管q6导通，并且第二晶体管q2的栅极和比较器121的输出节点n1短路。当第六晶体管q6导通时，执行设定差分电路11的操作点的操作。
119.根据本实施例的比较器121在不涉及光电转换的信号复位时执行将信号与参考信号进行比较的操作(p相操作)，然后执行将光电转换信号与参考信号进行比较的操作(d相操作)。
120.图4是比较器121的电路图，该比较器121进一步包括用于初始化图3中输出节点n1的电压电平的初始化电路20。例如，图4中的初始化电路20包括n型mos晶体管，初始化信号pac被提供给该晶体管的栅极。当初始化信号pac切换到高逻辑时，初始化电路20将输出节点n1的电压vou1设定为初始化电位。
121.图5是图3和图4所示的比较器121的操作时序图。在以下描述中，将参考图5说明图3和图4所示的比较器121的操作。首先，从时刻t1至时刻t3的时段是信号复位时段。在该时段期间，dac 104输出具有预定电压电平的参考信号。此外，如图2所示，在信号复位时段期间，像素150中的复位晶体管在导通之后截止，并且fd 153被固定到复位电位。
122.azp信号在从时刻t1至时刻t2的时段内切换到低电位。结果，第六晶体管q6导通，并且第二晶体管q2的栅极具有与比较器121的输出节点n1相同的电位。在从时刻t1至时刻t2的时段内设定差分电路11的操作点。更具体地，调整第四晶体管q4和第五晶体管q5的偏置信号bias_p1和bias_p2，使得比较器121的输出节点n1被设定在预定电压电平。以这种方式，执行负反馈控制。在该阶段中，调整偏置信号bias_p1和bias_p2，使得第四晶体管q4和第五晶体管q5在饱和区域中操作。结果，差分电路11的操作点被设定。与设定的操作点相对
应的偏置信号bias_p1和bias_p2的电压电平被保持在电容(未示出)中。在时刻t2之后，比较器121执行将光电转换信号与参考信号进行比较的操作。然而，当比较器121执行比较操作时，偏置信号bias_p1和bias_p2被保持在从时刻t1至时刻t2的时段内所设定的电压电平。
123.当azp信号在时刻t2切换到高电平时，第六晶体管q6截止。因此，在时刻t2之后，第二晶体管q2的栅极电压变为随着参考信号的电压电平而变化的电压。
124.在时刻t3，初始化信号pac切换到高逻辑，并且输出节点n1的电压vou1下降到初始化电位。此外，dac 104将参考信号升高到初始电压电平，并保持该电压电平直到时刻t4。结果，在差分电路11中，在第二晶体管q2中流动的电流变得大于在第一晶体管q1中流动的电流，并且比较器121的输出节点n1的电压下降。
125.dac 104在从时刻t4至时刻t6的时段期间连续地或逐步地降低参考信号的电压电平。在时刻t4和时刻t6之间，像素150还没有执行光电转换，并且fd 153保持复位电位。在从时刻t4至时刻t5的时段期间，参考信号的电压电平高于fd 153的复位电位。因此，在差分电路11中，在第二晶体管q2中流动的电流大于在第一晶体管q1中流动的电流，并且比较器121的输出节点n1保持低电位。由于参考信号的电压电平在时刻t5与复位电位交叉，因此在时刻t5之后，在差分电路11中的第一晶体管q1中流动的电流大于在第二晶体管q2中流动的电流。结果，比较器121的输出节点n1从低电位转变为高电位。
126.计数器122对从参考信号的电压电平开始下降的时刻t4至参考信号与fd 153的电位交叉的时刻t5的持续时间进行计数，并且计数器122的计数值由锁存器123保持。由锁存器123保持的计数值是p相计数值。
127.此后，在从时刻t6至时刻t7的时段期间，当图2所示的传输晶体管152由于光电二极管151光电转换后的电荷而导通时，fd 153降低到与入射光量相对应的电位。在从时刻t8至时刻t9的时段期间将参考信号升高到初始电压电平之后，dac 104在从时刻t9至时刻t10的时段期间连续地或逐步地降低参考信号的电压电平。当参考信号的电压电平高于fd 153的电压电平时(从时刻t9至时刻t10)，电流不在差分电路11中的第一晶体管q1中流动，而是在第二晶体管q2中流动。在参考信号的电压电平在时刻t10与fd 153的电压电平交叉之后，电流在差分电路11中的第一晶体管q1中流动，但是不在第二晶体管q2中流动。结果，比较器121的输出节点n1在从时刻t8至时刻t10的时段期间具有低电位，并且在从时刻t10至时刻t11的时段期间具有高电位。
128.计数器122对从参考信号的电压电平开始下降的时刻t9至参考信号与fd 153的电位交叉的时刻t10的持续时间进行计数，并且计数器122的计数值由锁存器123保持。由锁存器123保持的计数值是d相计数值。
129.锁存器123通过计算p相计数值和d相计数值之间的差来执行cds，并且产生ad转换信号。
130.图6是根据比较示例的比较器121z的电路图。图6中的比较器121z包括差分放大器16和电流源17。
131.差分放大器16包括晶体管q11至q17以及电容器c11和c12。晶体管q11至q13是n型mos晶体管，晶体管q14至q17是p型mos晶体管。晶体管q11和q12构成差分电路。晶体管q13是连接到晶体管q11和q12各自的源极的电流源。晶体管q14和q15构成电流镜电路，并连接到
晶体管q11和q12的漏极。晶体管q16切换是否使晶体管q11的栅极和漏极短路。晶体管q17切换是否使晶体管q12的栅极和漏极短路。晶体管q11的栅极经由电容器c11连接到像素150的输出节点和电流源18的输入节点。参考信号ramp经由电容器c12输入到晶体管q12的栅极。
132.电流源17包括n型mos晶体管q21至q23、电容器c13和恒定电流源18。电流源17连接到像素150中的选择晶体管155，并形成源极跟随器电路。
133.图6中的比较器121z的电路配置比图3所示的比较器121的电路配置更复杂。特别地，图6中的比较器121z包括与像素150中的放大晶体管154和选择晶体管155分开的晶体管q11，并输出与在晶体管q11中流动的电流和在晶体管q12中流动的电流之间的差相对应的信号，参考信号在栅极处输入到晶体管q12。图6中的比较器121z还包括连接到像素150的输出节点的电流源17。图3中的像素150中的放大晶体管154和选择晶体管155是源极跟随器电路，需要时间来稳定像素150的输出节点的电位。因此，在图6中的比较器121z中，需要在像素150的输出节点的电位稳定之后才能执行比较操作，并且高速操作是困难的。此外，图6中的比较器121z的电路配置比图3中的比较器121的电路配置更复杂。因此，不能减小电路面积，并且功耗增加。此外，在图6中的比较器121z中，连接到电源电压节点的晶体管q14和q15是p型mos晶体管，因此，动态范围窄。
134.如上所述，与图6中的比较器121z相比，图3中的比较器121可以以更高速度操作，可以小型化，并且可以实现更低功耗。可以对图3所示的比较器121的电路配置进行各种修改。
135.(比较器121的第一变形例)
136.图7是图3所示的比较器121的第一变形例的电路图。除了图3所示的比较器121的电路配置之外，图7中的比较器121a还包括输出放大器21。输出放大器21包括例如级联连接在电源电压节点vddh和接地节点之间的第七晶体管q7和第八晶体管q8。偏置信号bias_p3被提供给第七晶体管q7的栅极，并且第五晶体管q5的漏极连接到第八晶体管q8的栅极。输出放大器21是源极接地电路，并且可以增加从第五晶体管q5的漏极输出的信号的增益。当比较器121a的输出电压vout2被输入到作为数字电路(逻辑电路)的计数器122时，具有由输出放大器21增加的增益的信号被输出，使得具有数字电路(逻辑电路)允许的输入电平的信号可以输入到计数器122。
137.(比较器121的第二变形例)
138.在对在黑色背景上具有白色图案的被摄体等进行摄像的情况下，可以获得包括以下条纹的拍摄图像：该条纹是出现在黑色背景部分中的白线。
139.图8是图3所示的比较器121的第二变形例的电路图，并且示出了当对在黑色背景上具有白色图案的被摄体进行摄像时对条纹采取措施的电路配置。
140.除了图2所示的电路配置之外，图8中的比较器121b还包括第九晶体管q9。第九晶体管q9例如是n型mos晶体管。第九晶体管q9并联连接到第四晶体管q4，并且级联连接到第二晶体管q2。也就是说，第九晶体管q9和第二晶体管q2级联连接在电源电压节点和第一电流源13的输入节点n2之间。偏置信号bias_n3被提供给第九晶体管q9的栅极。
141.在对高亮度的像素150进行光电转换的情况下，当在信号复位之后开始d相光电转换时，fd 153的电位大幅下降，并且在图8中的比较器121b中的差分电路11的第一晶体管q1中流动的电流减少。差分电路11进行操作，使得在第一电流源13中流动的电流始终是恒定
的。因此，在第二晶体管q2中流动的电流增加了相当于在第一晶体管q1中流动的电流减少的量。然而，由于将要提供给第四晶体管q4和第五晶体管q5的栅极电压的偏置信号bias_p1和bias_p2的电压电平保持恒定，因此不能补偿在第一晶体管q1中流动的电流的减少，并且出现条纹。因此，新设置了第九晶体管q9，使得电流可以通过第九晶体管q9从电源电压节点流向第一电流源13。通过这种布置，可以使从电源电压节点流向第一电流源13的电流始终恒定，并且可以防止在对在黑色背景上具有白色图案的被摄体进行摄像时出现条纹。
142.(比较器121的第三变形例)
143.图9是图3所示的比较器121的第三变形例的电路图，并且示出了当对在白色背景上具有黑色图案的被摄体进行摄像时对条纹采取措施的电路配置。
144.除了图2所示的电路配置之外，图9中的比较器121c还包括第十晶体管q10。第十晶体管q10并联连接到第二晶体管q2。第十晶体管q10例如是n型mos晶体管。第十晶体管q10的漏极连接到第四晶体管q4和第五晶体管q5之间的连接节点n3。第十晶体管q10的源极连接到第一电流源13的输入节点n2。第十晶体管q10的栅极连接到比较器121c的输出节点n1(或第五晶体管q5的漏极)。
145.在当获取p相计数值的操作被切换到获取d相计数值的操作时fd 153的电位较高的情况下，大电流在第一晶体管q1侧流动。参考信号的电压电平随着时间而下降。当参考信号的电压电平变得低于fd 153的电位时，几乎没有电流在第二晶体管q2中流动，并且大部分电流在第一晶体管q1中流动。在这种情况下，像素150侧的电源电压节点的电压电平可能由于ir而导致电压降(以下称为ir降)。
146.由于图9中的比较器121c包括并联连接到第二晶体管q2的第十晶体管q10，因此第十晶体管q10可以补偿在第二晶体管q2中流动的电流的减少，从而可以减少在第一晶体管q1中流动的电流。因此，可以防止在像素150侧的电源电压节点处的ir降，并且可以防止在对在白色背景上具有黑色图案的被摄体进行摄像时出现条纹。
147.(比较器121的第四变形例)
148.尽管基本上针对列方向上的各个像素列设置根据本实施例的adc，但是可以采用其中针对多个像素列中的每一个像素列设置一个adc的变形例和其中在ad转换之前将在行方向上相邻的多个像素150相加的变形例等。
149.图10是图3所示的比较器121的第四变形例的电路图。图10中的比较器121d将布置在行方向上的多个像素150的至少一个光电转换信号与参考信号进行比较。图10中的比较器121d包括选择器22。选择器22连接在差分电路11中的第三晶体管q3(选择晶体管155)的源极和第一电流源13的输入节点之间。针对每个像素150，选择器22包括多个开关sw0和sw1，以用于切换是否将对应像素150中的第三晶体管q3的源极连接到第一电流源13的输入节点。通过这种布置，虽然可以将多个像素150中的任何一个像素150的光电转换信号与参考信号进行比较，但是也可以将通过将多个像素150中的任何两个或更多个像素150的光电转换信号相加而获得的信号与参考信号进行比较。
150.在图10中，虽然在列方向上仅示出了一个像素150，但是在列方向上可以设置多个像素150。由于如图10所示设置有选择器22，因此需要设置数量比列方向上的像素列的数量更少的比较器121d，并且可以减小摄像装置100的电路面积。
151.图11是包括图10所示的比较器121d的摄像装置100的电路图。图11中的摄像装置
100包括数量比列方向上的像素列的数量更少的比较器121d。在像素单元101中，在行方向上设置有在列方向上延伸的多个像素列。每个比较器121d都包括选择器(多路复用器)22，并且每个选择器22都可以在行方向上布置的多个像素列中选择任何一个、两个或更多个像素列。由每个选择器22选择的像素列中的光电转换信号在对应的比较器121d中与参考信号进行比较。
152.对于图11中的摄像装置100，每个选择器22都可以选择一个或多个像素列，并且可以针对各个选择器22适当地设定将要由选择器22选择的像素列的类型。通过这种布置，各个比较器121d将要执行的与参考信号进行比较的目标也可以随着每个比较器121d而变化。
153.(堆叠芯片)
154.根据本实施例的摄像装置100中的每个部件可以分别设置在多个基板上，并且这些基板可以堆叠。图12a是第一基板31的布局图，图12b是第二基板32的布局图。第一基板31和第二基板32堆叠以通过cu-cu接合、过孔、凸块或导电焊盘等传送和接收各种信号。
155.图12a中的第一基板31设置在光入射侧。在第一基板31中，设置有像素单元101和多个接合部33。在接合部33中，设置有用于在第一基板31和第二基板32之间传送和接收各种信号的cu-cu接合、过孔或凸块等。接合部33设置在像素单元101的周围。
156.在图12b中的第二基板32中，设置有时序控制电路102、垂直扫描电路103、dac 104、adc 105、水平传输扫描电路106、放大器电路107和信号处理电路108。adc 105包括比较器121、计数器122和锁存器123。此外，用于输出经过信号处理的信号并将信号从外部输入到第二基板32中的每个部件的接口单元(i/f)34设置在信号处理电路108附近。
157.此外，多个焊盘35沿着第一基板31和第二基板32的边缘布置。用于连接到各个基板中的各个部件的接合线连接到这些焊盘35。
158.图3所示的比较器121中的第一晶体管q1(放大晶体管154)和第三晶体管q3(选择晶体管155)设置在第一基板31中的像素单元101中，而其他晶体管设置在第二基板32中的虚线部分中。
159.注意，可以适当地确定在第一基板31和第二基板32中设置哪些部件，并且比较器121中的除了第一晶体管q1和第三晶体管q3之外的部件中的至少一者可以设置在第一基板31中。
160.(本实施例实现的效果)
161.如上所述，在根据本实施例的摄像装置100中，在将光电转换信号与参考信号进行比较的操作开始之前的信号复位时段内设定差分电路11的操作点，并且将电压电平基于操作点而变化的参考信号提供给差分电路11。更具体地，在信号复位时段内，在栅极处被提供参考信号的第二晶体管q2的栅极和比较器121的输出节点n1短路，输出节点的电压电平受到负反馈控制，并且调整和保持构成连接到输出节点的第二电流源14的第四晶体管q4和第五晶体管q5的偏置信号bias_p1和bias_p2。通过这种布置，当稍后开始光电转换操作时，可以在不依赖于像素150的特性和变化的情况下执行比较器121的比较操作，并且可以防止拍摄图像的质量劣化。
162.此外，每个比较器121输出与在像素150中的放大晶体管154(第一晶体管q1)中流动的电流和在栅极处被提供参考信号的第二晶体管q2中流动的电流之间的差相对应的信号。结果，可以高速进行比较器121的比较操作，并且可以高速读取光电转换信号。特别地，
在根据本公开的摄像装置100中，每个像素150中的源极跟随器电路的输出不输入到比较器121，并且将在放大晶体管154(第一晶体管q1)中流动的电流与在第二晶体管q2中流动的电流直接进行比较。因此，不会发生在源极跟随器电路的输出电压稳定之前不能执行比较操作的问题，并且可以执行高速操作。此外，常规的像素150包括连接到源极跟随器电路的电流源。然而，这种电流源也是不必要的。因此，可以使摄像装置100的内部配置比常规摄像装置的内部配置更简单，并且可以实现小型化和更低的功耗。
163.《移动体的示例应用》
164.根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在诸如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶或机器人等任何类型的移动体上的装置。
165.图13是示出作为能够应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性配置示例的框图。
166.车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图13所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，将微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(i/f)12053图示为集成控制单元12050的功能配置。
167.驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到以下装置的控制装置的作用：用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置，诸如内燃机或驱动电机等；用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆转向角的转向机构；和用于产生车辆制动力的制动装置等。
168.车身系统控制单元12020根据各种程序控制设置到车体上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020起到无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置的作用。在这种情况下，从替代钥匙的移动装置传输的无线电波或各种开关的信号可以输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动窗装置或灯等。
169.车外信息检测单元12030检测有关包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像并且接收拍摄图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行检测诸如人、车辆、障碍物、标识或路面上的文字等物体的处理，或者执行检测与上述物体相距的距离的处理。
170.摄像部12031是光学传感器，其接收光并且输出与接收到的光的光量相对应的电信号。摄像部12031能够将电信号作为图像输出，并且能够将电信号作为测距信息输出。此外，摄像部12031接收到的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
171.车内信息检测单元12040检测有关车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度，或者可以确定驾驶员是否正
在打瞌睡。
172.微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆外部或内部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(adas：advanced driver assistance system)的功能的协同控制，该功能包括车辆的碰撞规避或冲击缓和、基于车间距离的跟车驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告或车辆偏离车道警告等。
173.此外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆周围的信息，微型计算机12051能够通过控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等执行旨在不依赖于驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
174.此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030获得的有关车辆外部的信息而将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，根据例如由车外信息检测单元12030检测到的前行车辆或对向车辆的位置，微型计算机12051可以通过控制车头灯从远光变为近光来执行旨在防止眩光的协同控制。
175.声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号传输到输出装置，该输出装置能够将信息以视觉或听觉的方式通知到车辆的乘员或车辆的外部。在图13的示例中，将音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063图示为输出装置。显示部12062例如可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
176.图14是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。在图14中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
177.摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门以及车内挡风玻璃的上部的位置处。设置到前鼻的摄像部12101和设置到车内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置到侧视镜的摄像部12102和12103主要获得车辆12100侧面的图像。设置到后保险杠或后门的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置到车内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前行车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。
178.注意，图14示出了摄像部12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置到前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置到侧视镜的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置到后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如，通过将摄像部12101至12104摄像的图像数据进行叠加，可以获得从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。
179.摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件形成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素150的摄像元件。
180.例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101至12104获得的距离信息来确定与摄像范围12111至12114内的每个三维物体相距的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并由此提取如下的最近的三维物体作为前行车辆：该三维物体特别地存在于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0km/h)在与车辆12100大致相同的方向上行驶。此外，微型计算机12051能够预先设定与前行车辆要确保的
车间距离，并且能够进行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，可以执行旨在不依赖于驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
181.例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101至12104获得的距离信息将与三维物体有关的三维物体数据分类为两轮车、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并使用提取的三维物体数据来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够视觉识别的障碍物以及车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于指示与每个障碍物发生碰撞危险的碰撞风险。当碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞可能性时，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。微型计算机12051由此能够辅助驾驶以规避碰撞。
182.摄像部12101至12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。微型计算机12051能够例如通过确定摄像部12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过以下过程执行这种行人识别：对作为红外相机的摄像部12101至12104的拍摄图像中的特征点进行提取的过程；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来确定是否是行人的过程。当微型计算机12051确定摄像部12101至12104的拍摄图像中存在行人且识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得用于强调的方形轮廓线以叠加在识别出的行人上的方式显示。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得表示行人的图标等在期望的位置处显示。
183.以上已经描述了能够应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术能够应用于上述配置中的摄像部12031。由于根据本公开的技术应用于摄像部12031，因此可以实现具有优异显示质量的显示，并且可以获得更容易观看的拍摄图像。因此，可以减少驾驶员的疲劳。
184.注意，本技术还能够由如下所述的配置实现。
185.(1)一种摄像装置，包括：
186.像素，其输出与入射光量相对应的光电转换信号；和
187.比较器，其将所述光电转换信号与参考信号进行比较，其中，
188.所述比较器包括：
189.差分电路，其输出与所述光电转换信号和所述参考信号之间的信号差相对应的信号；和
190.差分控制电路，其在将所述光电转换信号与所述参考信号进行比较的操作开始之前的信号复位时段内设定所述差分电路的操作点。
191.(2)根据(1)所述的摄像装置，其中，
192.所述比较器包括连接到所述差分电路的第一电流源，
193.所述像素包括第一晶体管，所述第一晶体管产生与所述光电转换信号相对应的电流，
194.所述差分电路包括第二晶体管，所述第二晶体管产生与所述参考信号相对应的电流，
195.所述差分电路输出与在所述第一晶体管中流动的电流和在所述第二晶体管中流动的电流之间的差相对应的信号，并且
196.所述第一电流源产生并施加通过将在所述第一晶体管中流动的电流与在所述第二晶体管中流动的电流相加而获得的电流。
197.(3)根据(2)所述的摄像装置，其中，
198.所述差分电路包括第三晶体管，所述第三晶体管级联连接到所述第一晶体管并且当要读取的所述像素被读取时导通，并且
199.所述第一电流源产生并施加通过将在所述第一晶体管和所述第三晶体管中流动的电流与在所述第二晶体管中流动的电流相加而获得的电流。
200.(4)根据(2)或(3)所述的摄像装置，其中，
201.所述差分控制电路包括串联连接在第一参考电压节点和第二参考电压节点之间的第二电流源和第三电流源，
202.所述第二电流源包括级联连接在所述第一参考电压节点和所述第三电流源的输入节点之间的第四晶体管和第五晶体管，并且
203.所述第四晶体管和所述第五晶体管之间的连接节点连接到所述第二晶体管。
204.(5)根据(4)所述的摄像装置，其中，
205.所述差分控制电路包括输出节点，所述输出节点从所述第二电流源和所述第三电流源之间的连接节点输出与所述信号差相对应的信号，并且
206.所述差分控制电路在所述信号复位时段内对所述输出节点的电压电平执行负反馈控制。
207.(6)根据(5)所述的摄像装置，其中，
208.所述比较器包括第六晶体管，所述第六晶体管切换是否使所述第二晶体管的栅极和所述输出节点短路，并且
209.所述第六晶体管在所述信号复位时段内导通，以使所述第二晶体管的栅极和所述输出节点短路。
210.(7)根据(6)所述的摄像装置，进一步包括：
211.电容器，其连接在所述第二晶体管的栅极和所述参考信号的输入节点之间，并且
212.其中，当所述第六晶体管导通时，所述参考信号的所述输入节点被设定在预定电压电平。
213.(8)根据(5)至(7)中任一项所述的摄像装置，其中，调整所述第四晶体管和所述第五晶体管的栅极电压，以在所述信号复位时段内将所述输出节点的电压电平设定在预定电压电平。
214.(9)根据(8)所述的摄像装置，其中，在设定所述操作点之后，保持所述第四晶体管和所述第五晶体管的所述栅极电压的电压电平。
215.(10)根据(8)或(9)所述的摄像装置，其中，所述第四晶体管和所述第五晶体管的所述栅极电压被设定在所述第四晶体管和所述第五晶体管在饱和状态下操作的电压电平。
216.(11)根据(8)至(10)中任一项所述的摄像装置，其中，
217.所述第四晶体管和所述第五晶体管中的各者是p型mos晶体管，并且
218.所述第五晶体管的栅极被设定在比所述第四晶体管的栅极的电压电平更低的电
压电平。
219.(12)根据(5)至(11)中任一项所述的摄像装置，进一步包括：
220.级联连接在所述第一参考电压节点和所述第二参考电压节点之间的第七晶体管和第八晶体管，其中，
221.向所述第七晶体管的栅极提供预定偏置信号，并且
222.所述输出节点连接到所述第八晶体管的栅极。
223.(13)根据(5)至(11)中任一项所述的摄像装置，进一步包括第九晶体管，其并联连接到所述第四晶体管并且级联连接到所述第二晶体管。
224.(14)根据(13)所述的摄像装置，其中，当所述第一晶体管的栅极电压下降时，调整所述第九晶体管的栅极电压，以将与在所述第一晶体管的所述栅极电压下降之前流动的电流相同的电流施加到所述第一电流源。
225.(15)根据(5)至(14)中任一项所述的摄像装置，进一步包括：
226.并联连接到所述第二晶体管的第十晶体管，
227.其中，所述输出节点连接到所述第十晶体管的栅极。
228.(16)根据(2)至(15)中任一项所述的摄像装置，其中，
229.所述差分电路将设置在多个所述像素中的多个所述第一晶体管中流动的电流之和与在所述第二晶体管中流动的电流进行比较，并且输出与所述信号差相对应的信号。
230.(17)根据(2)至(15)中任一项所述的摄像装置，进一步包括：
231.选择器，其选择设置在多个所述像素中的多个所述第一晶体管之中的至少一个第一晶体管，
232.其中，所述差分电路将在由所述选择器选择的所述至少一个第一晶体管中流动的电流之和与在所述第二晶体管中流动的电流进行比较，并且输出与所述信号差相对应的信号。
233.(18)根据(1)所述的摄像装置，进一步包括：
234.第一基板，多个所述像素设置在所述第一基板中；和
235.第二基板，其堆叠在所述第一基板上，所述比较器设置在所述第二基板中。
236.(19)一种摄像装置，包括：
237.像素，其包括光电转换元件和放大晶体管；
238.差分电路，其由所述放大晶体管、接收参考信号的第一晶体管和第一电流源形成；
239.第二电流源和第三电流源，其串联连接在第一参考电压节点和第二参考电压节点之间；和
240.第二晶体管，其设置在所述第二电流源和所述第三电流源之间，
241.其中，所述第二电流源和所述第二晶体管之间的节点连接到所述第一晶体管。
242.(20)一种电子设备，包括：
243.固态摄像装置，其输出在多个像素中经过光电转换的摄像像素信号；和
244.信号处理装置，其基于所述摄像像素信号执行信号处理，其中，
245.所述固态摄像装置包括：
246.比较器，其将光电转换信号与参考信号进行比较，并且
247.所述比较器包括：
248.差分电路，其输出与所述光电转换信号和所述参考信号之间的信号差相对应的信号；和
249.差分控制电路，其在将所述光电转换信号与所述参考信号进行比较的操作开始之前的信号复位时段内设定所述差分电路的操作点。
250.本公开的实施方式不限于上述各个实施例，并且包括本领域技术人员可以想到的各种修改。此外，本公开的效果不限于上述效果。也就是说，在不偏离从权利要求中限定的内容及其等同物导出的本公开的概念性思想和精神的情况下，各种添加、修改和部分删除都是可能的。
251.附图标记列表
252.11 差分电路
253.12 差分控制电路
254.13 第一电流源
255.14 第二电流源
256.15 第三电流源
257.16 差分放大器
258.17 电流源
259.18 电流源
260.18 恒定电流源
261.21 输出放大器
262.22选择器(多路复用器)
263.31 第一基板
264.32 第二基板
265.33 接合部
266.34接口单元(i/f)
267.35 焊盘
268.100 摄像装置
269.101 像素单元
270.102 时序控制电路
271.103 垂直扫描电路
272.105 adc组
273.105模数转换器(组)
274.106 水平传输扫描电路
275.107 放大器电路
276.108 信号处理电路
277.109 像素驱动线
278.110 垂直信号线
279.111 水平传输线
280.121 比较器
281.121-1 比较器
282.121a比较器
283.121b比较器
284.121c比较器
285.121d比较器
286.121-n比较器
287.121z比较器
288.122 计数器
289.122-1 计数器
290.122-n 计数器
291.123 锁存器
292.123-1 锁存器
293.123-n 锁存器
294.150 像素
295.151 光电二极管
296.152 传输晶体管
297.154 放大晶体管
298.155选择晶体管(第三晶体管q3)
299.155 选择晶体管
300.156 复位晶体管
301.157 恒定电流源
302.12000 车辆控制系统
303.12001 通信网络
304.12010 驱动系统控制单元
305.12020 车身系统控制单元
306.12030 车外信息检测单元
307.12030 车身系统控制单元
308.12031 摄像部
309.12040 车内信息检测单元
310.12041 驾驶员状态检测部
311.12050 集成控制单元
312.12051 微型计算机
313.12052声音/图像输出部
314.12061 音频扬声器
315.12062 显示部
316.12063 仪表板
317.12100 车辆
318.12101 摄像部

技术特征：
1.一种摄像装置，包括：像素，其输出与入射光量相对应的光电转换信号；和比较器，其将所述光电转换信号与参考信号进行比较，其中，所述比较器包括：差分电路，其输出与所述光电转换信号和所述参考信号之间的信号差相对应的信号；和差分控制电路，其在将所述光电转换信号与所述参考信号进行比较的操作开始之前的信号复位时段内设定所述差分电路的操作点。2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述比较器包括连接到所述差分电路的第一电流源，所述像素包括第一晶体管，所述第一晶体管产生与所述光电转换信号相对应的电流，所述差分电路包括第二晶体管，所述第二晶体管产生与所述参考信号相对应的电流，所述差分电路输出与在所述第一晶体管中流动的电流和在所述第二晶体管中流动的电流之间的差相对应的信号，并且所述第一电流源产生并施加通过将在所述第一晶体管中流动的电流与在所述第二晶体管中流动的电流相加而获得的电流。3.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，所述差分电路包括第三晶体管，所述第三晶体管级联连接到所述第一晶体管并且当要读取的所述像素被读取时导通，并且所述第一电流源产生并施加通过将在所述第一晶体管和所述第三晶体管中流动的电流与在所述第二晶体管中流动的电流相加而获得的电流。4.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，所述差分控制电路包括串联连接在第一参考电压节点和第二参考电压节点之间的第二电流源和第三电流源，所述第二电流源包括级联连接在所述第一参考电压节点和所述第三电流源的输入节点之间的第四晶体管和第五晶体管，并且所述第四晶体管和所述第五晶体管之间的连接节点连接到所述第二晶体管。5.根据权利要求4所述的摄像装置，其中，所述差分控制电路包括输出节点，所述输出节点从所述第二电流源和所述第三电流源之间的连接节点输出与所述信号差相对应的信号，并且所述差分控制电路在所述信号复位时段内对所述输出节点的电压电平执行负反馈控制。6.根据权利要求5所述的摄像装置，其中，所述比较器包括第六晶体管，所述第六晶体管切换是否使所述第二晶体管的栅极和所述输出节点短路，并且所述第六晶体管在所述信号复位时段内导通，以使所述第二晶体管的栅极和所述输出节点短路。7.根据权利要求6所述的摄像装置，进一步包括：电容器，其连接在所述第二晶体管的栅极和所述参考信号的输入节点之间，并且
其中，当所述第六晶体管导通时，所述参考信号的所述输入节点被设定在预定电压电平。8.根据权利要求5所述的摄像装置，其中，调整所述第四晶体管和所述第五晶体管的栅极电压，以在所述信号复位时段内将所述输出节点的电压电平设定在预定电压电平。9.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，在设定所述操作点之后，保持所述第四晶体管和所述第五晶体管的所述栅极电压的电压电平。10.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，所述第四晶体管和所述第五晶体管的所述栅极电压被设定在所述第四晶体管和所述第五晶体管在饱和状态下操作的电压电平。11.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，所述第四晶体管和所述第五晶体管中的各者是p型mos晶体管，并且所述第五晶体管的栅极被设定在比所述第四晶体管的栅极的电压电平更低的电压电平。12.根据权利要求5所述的摄像装置，进一步包括：级联连接在所述第一参考电压节点和所述第二参考电压节点之间的第七晶体管和第八晶体管，其中，向所述第七晶体管的栅极提供预定偏置信号，并且所述输出节点连接到所述第八晶体管的栅极。13.根据权利要求5所述的摄像装置，进一步包括第九晶体管，其并联连接到所述第四晶体管并且级联连接到所述第二晶体管。14.根据权利要求13所述的摄像装置，其中，当所述第一晶体管的栅极电压下降时，调整所述第九晶体管的栅极电压，以将与在所述第一晶体管的所述栅极电压下降之前流动的电流相同的电流施加到所述第一电流源。15.根据权利要求5所述的摄像装置，进一步包括：并联连接到所述第二晶体管的第十晶体管，其中，所述输出节点连接到所述第十晶体管的栅极。16.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，所述差分电路将设置在多个所述像素中的多个所述第一晶体管中流动的电流之和与在所述第二晶体管中流动的电流进行比较，并且输出与所述信号差相对应的信号。17.根据权利要求2所述的摄像装置，进一步包括：选择器，其选择设置在多个所述像素中的多个所述第一晶体管之中的至少一个第一晶体管，其中，所述差分电路将在由所述选择器选择的所述至少一个第一晶体管中流动的电流之和与在所述第二晶体管中流动的电流进行比较，并且输出与所述信号差相对应的信号。18.根据权利要求1所述的摄像装置，进一步包括：第一基板，多个所述像素设置在所述第一基板中；和第二基板，其堆叠在所述第一基板上，所述比较器设置在所述第二基板中。19.一种摄像装置，包括：像素，其包括光电转换元件和放大晶体管；差分电路，其由所述放大晶体管、接收参考信号的第一晶体管和第一电流源形成；
第二电流源和第三电流源，其串联连接在第一参考电压节点和第二参考电压节点之间；和第二晶体管，其设置在所述第二电流源和所述第三电流源之间，其中，所述第二电流源和所述第二晶体管之间的节点连接到所述第一晶体管。20.一种电子设备，包括：固态摄像装置，其输出在多个像素中经过光电转换的摄像像素信号；和信号处理装置，其基于所述摄像像素信号执行信号处理，其中，所述固态摄像装置包括：比较器，其将光电转换信号与参考信号进行比较，并且所述比较器包括：差分电路，其输出与所述光电转换信号和所述参考信号之间的信号差相对应的信号；和差分控制电路，其在将所述光电转换信号与所述参考信号进行比较的操作开始之前的信号复位时段内设定所述差分电路的操作点。

技术总结
[问题]本公开提供一种能够小型化，能够高速读取，并且不会导致拍摄图像的劣化的摄像装置和电子设备。[解决方案]该摄像装置包括：像素，其输出与入射光量相对应的光电转换信号；和比较器，其将所述光电转换信号与参考信号进行比较。所述比较器包括：差分电路，其输出与所述光电转换信号和所述参考信号之间的信号差相对应的信号；和差分控制电路，其在将所述光电转换信号与所述参考信号进行比较的操作开始之前的信号复位时段内设定所述差分电路的操作点。操作点。操作点。


技术研发人员：塚本耕治 田中秀树
受保护的技术使用者：索尼半导体解决方案公司
技术研发日：2022.01.05
技术公布日：2023/9/16