CN111066248B - 电压转换电路、固体摄像元件及电压转换电路的控制方法 - Google Patents

电压转换电路、固体摄像元件及电压转换电路的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明减少了用于转换电压的电路中的噪声。该电压转换电路包括：转换晶体管、电流源晶体管和控制电路。在该电压转换电路中，所述转换晶体管利用预定电流对输入信号的电位进行转换，并且将转换后的信号作为输出信号输出，其中所述输入信号的所述电位能够从相互不同的两个电位中的一个电位改变为另一电位。此外，所述电流源晶体管供应所述预定电流。而且，在所述输入信号的所述电位改变为所述另一电位的情况下，所述控制电路停止所述预定电流的供应。

Description

电压转换电路、固体摄像元件及电压转换电路的控制方法
技术领域
本技术涉及电压转换电路、固体摄像元件以及电压转换电路的控制方法。更具体地，本技术涉及适于对来自比较器的信号的电压进行转换的电压转换电路、固体摄像元件以及电压转换电路的控制方法。
背景技术
传统上，在固体摄像元件等中，已经使用模数转换器(ADC：Analog to DigitalConverter)来将模拟像素信号转换为数字信号。在该ADC内，从减小电力和安装面积的角度来看，可能存在着设置有用于转换电压的电压转换电路的情况。例如，曾经提出了一种布置有两级反相器(inverter)的电压转换电路(例如，参考专利文献1)。这些反相器每一者均包括与低电压电源串联连接的pMOS(p沟道金属氧化物半导体：p-channel metal-oxide-semiconductor)晶体管和nMOS(n沟道MOS：n-channel MOS)晶体管。在该构造中，因为在第一级反相器中接收的是高电压信号，因此，必须布置一种在第一级中的阈值电压高于在第二级中的阈值电压的高击穿电压晶体管。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开第04-37217号
发明内容
本发明要解决的问题
在上述现有技术中，可以通过两级反相器在无需改变信号的逻辑值的前提下执行对电压的转换。然而，当低电压侧的电源电压太低时，可能存在如下情况：当接收到低电平信号时，第一级的pMOS晶体管的栅极-源极间电压会变得小于阈值电压，并且pMOS晶体管不会切换为接通(ON)状态。此外，当信号被反转时，直通电流(through current)有可能会流过反相器，并且由于该直通电流，电源电位和接地电位会发生波动。由于这些MOS晶体管的故障和电源电位等的这种波动，当信号发生变化时，有可能引起被称为glitch(一种短时脉冲干扰；亦称为毛刺)的瞬时电流。当该瞬时电流流到电阻器时，会产生噪声。通过使用包括nMOS晶体管和电阻器的源极接地电路(source-grounded circuit)来代替反相器，能够抑制glitch(瞬时电流)，但是存在的问题在于：当信号变为高电平时，电流会不断地从电源流出，并且电力消耗会增加。因此，在上述现有技术中，难以减小由glitch引起的噪声。
本技术就是鉴于上述情况而作出的，并且本技术旨在减少用于转换电压的电路中的噪声。
解决问题的技术方案
本技术是为了解决上述问题而做出的，并且根据本技术的第一方面，提供了电压转换电路及其控制方法，所述电压转换电路包括：转换晶体管，其利用预定电流对输入信号的电位进行转换，并且将转换后的信号作为输出信号输出，其中所述输入信号的所述电位能够从相互不同的两个电位中的一个电位改变为另一电位；电流源晶体管，其供应所述预定电流；以及控制电路，在所述输入信号的所述电位改变为所述另一电位的情况下，所述控制电路停止所述预定电流的供应。利用这种构造，实现了在输入信号的电位改变的情况下停止电流供应的功能效果。
此外，在该第一方面中，所述输入信号是其电位从相互不同的两个电源电位中的较高电位改变为比所述两个电源电位低的基准电位的信号，并且所述控制电路可以利用停止信号来停止所述预定电流的供应，所述停止信号具有所述两个电源电位中的较低电位。利用这种构造，实现了降低输入信号的电位的功能效果。
此外，在该第一方面中，所述转换晶体管可以是nMOS晶体管，所述电流源晶体管可以是具有比所述nMOS晶体管的击穿电压低的击穿电压的pMOS晶体管。利用这种构造，实现了在具有低击穿电压的pMOS晶体管中接收具有较低电位的停止信号的功能效果。
此外，在第一方面中，所述电流源晶体管在初始状态下供应所述预定电流，并且所述控制电路可以在接收到预定的复位信号的情况下，将所述电流源晶体管切换到所述初始状态。利用这种构造，实现了通过复位信号使电流源晶体管初始化的功能效果。
此外，在第一方面中，可以进一步设置有使能控制晶体管(enable controltransistor)，在接收到预定的使能信号的情况下，所述使能控制晶体管对所述转换晶体管进行操作。利用这种构造，实现了通过使能信号来控制转换操作的功能效果。
此外，在第一方面中，可以进一步设置有电流控制晶体管，所述电流控制晶体管将所述预定电流限制为小于预定值的值。利用这种构造，实现了将电流限制为小于预定值的值的功能效果。
此外，在第一方面中，可以进一步设置有：电容器，其***在所述电流源晶体管的栅极与电源电位之间；一对pMOS晶体管，它们以串联的方式连接在所述电流源晶体管的栅极与所述电源电位之间；以及开关，在接收到预定的复位信号的情况下，所述开关将预定的偏置电位供应给所述电流源晶体管的栅极。这里，所述一对pMOS晶体管中的一个晶体管的栅极可以接收所述复位信号，并且所述一对pMOS晶体管中的另一个晶体管的栅极可以连接到所述电流源晶体管与所述转换晶体管之间的连接节点。利用这种构造，实现了在接收到复位信号的情况下供应偏置电位的功能效果。
此外，根据本技术的第二方面，提供了一种固体摄像元件，所述固体摄像元件包括：比较器，其将像素信号与预定的参考信号进行比较，并基于比较结果生成输入信号，所述输入信号的电位能够从相互不同的两个电位中的一个电位改变为另一电位；转换晶体管，其利用预定电流对所述输入信号的所述电位进行转换，并且将转换后的信号作为输出信号输出；电流源晶体管，其在接收到预定的停止信号之前的期间内供应所述预定电流；以及控制电路，在所述输入信号的所述电位改变为所述另一电位的情况下，所述控制电路停止所述预定电流的供应。利用这种构造，实现了在来自比较器的输入信号的电位改变的情况下停止电流供应的功能效果。
此外，在第二方面中，所述比较器可以设置在预定基板上，并且所述转换晶体管、所述电流源晶体管和所述控制电路可以设置在与所述预定基板不同的基板上。利用这种构造，实现了如下功能效果：一方是比较器；另一方是转换晶体管、电流源晶体管和控制电路，这两方以分布到两个基板上的方式布置着。
此外，在第二方面中，所述比较器和所述转换晶体管可以设置在预定基板上，并且所述电流源晶体管和所述控制电路可以设置在与所述预定基板不同的基板上。利用这种构造，实现了如下功能效果：一方是比较器和转换晶体管；另一方是电流源晶体管和控制电路，这两方以分布到两个基板上的方式布置着。
此外，在第二方面中，可以进一步设置有像素电路，所述像素电路产生所述像素信号，所述像素电路可以设置在预定基板上，并且所述比较器、所述转换晶体管、所述电流源晶体管和所述控制电路可以设置在与所述预定基板不同的基板上。利用这种构造，实现了如下功能效果：一方是像素电路；另一方是比较器、转换晶体管、电流源晶体管和控制电路，这两方以分布到两个基板上的方式布置着。
此外，在第二方面中，可以进一步设置有像素电路，所述像素电路产生所述像素信号，所述像素电路可以设置在第一基板上，所述比较器可以设置在与所述第一基板不同的第二基板上，并且所述转换晶体管、所述电流源晶体管和所述控制电路可以设置在与所述第一基板及所述第二基板不同的第三基板上。利用这种构造，实现了如下功能效果：一方是像素电路；另一方是比较器；又一方是转换晶体管、电流源晶体管和控制电路，这三方以分布到三个基板上的方式布置着。
此外，在第二方面中，可以进一步设置有像素电路，所述像素电路产生所述像素信号，所述像素电路可以设置在第一基板上，所述比较器和所述转换晶体管可以设置在与所述第一基板不同的第二基板上，并且所述电流源晶体管和所述控制电路可以设置在与所述第一基板及所述第二基板不同的第三基板上。利用这种构造，实现了如下功能效果：一方是像素电路；另一方是比较器和转换晶体管；又一方是电流源晶体管和控制电路，这三方以分布到三个基板上的方式布置着。
本发明的有益效果
根据本技术，可以提供如下的优异效果，即：能够减少用于转换电压的电路中的噪声。注意，这里列举的效果不一定是限制性的，而可以是本公开中列举的任何一种效果。
附图说明
图1是示出了根据本技术的第一实施例的摄像装置的示例性构造的框图。
图2是示出了根据本技术的第一实施例的固体摄像元件的示例性层叠结构的图。
图3是示出了根据本技术的第一实施例的固体摄像元件的示例性构造的框图。
图4是示出了根据本技术的第一实施例的像素电路的示例性构造的电路图。
图5是示出了根据本技术的第一实施例的比较单元的示例性构造的框图。
图6是示出了根据本技术的第一实施例的比较器的示例性构造的电路图。
图7是示出了根据本技术的第一实施例的电压转换单元的示例性构造的框图。
图8是示出了根据本技术的第一实施例的电压转换电路的示例性构造的电路图。
图9是示出了根据本技术的第一实施例的电压转换电路的示例性操作的图。
图10是示出了根据本技术的第一实施例的逻辑电路的示例性构造的电路图。
图11是示出了根据本技术的第一实施例的计数单元的示例性构造的框图。
图12是示出了根据本技术的第一实施例的固体摄像元件整体的示例性构造的图。
图13提供了示出了本技术的第一实施例和比较例各者中的比较结果信号和时钟信号的示例性波动的时序图。
图14是示出了根据本技术的第一实施例的固体摄像元件的示例性操作的流程图。
图15是示出了根据本技术的第二实施例的电压转换电路的示例性构造的电路图。
图16是示出了根据本技术的第二实施例的其中对于晶体管的顺序进行了交换的电压转换电路的示例性构造的电路图。
图17是示出了根据本技术的第三实施例的电压转换电路的示例性构造的电路图。
图18是示出了根据本技术的第三实施例的变形例的电压转换电路的示例性构造的电路图。
图19是示出了根据本技术的第四实施例的分别设置在上侧基板和下侧基板上的示例性电路的电路图。
图20是示出了根据本技术的第五实施例的分别设置在上侧基板和下侧基板上的示例性电路的电路图。
图21是示出了根据本技术的第六实施例的分别设置在上侧基板、中间基板和下侧基板上的示例性电路的电路图。
图22是示出了根据本技术的第七实施例的分别设置在中间基板和下侧基板上的示例性电路的电路图。
图23是示出了车辆控制***的示例示意性构造的框图。
图24是示出了摄像单元的示例性安装位置的说明图。
具体实施方式
在下文中，将说明用于实现本技术的方式(以下称为“实施例”)。将按以下顺序进行说明。
1.第一实施例(当信号被反转时停止电流供应的示例)
2.第二实施例(对使能信号进行控制，使得当信号被反转时停止电流供应的示例)
3.第三实施例(对电流进行限制，使得当信号被反转时停止电流供应的示例)
4.第四实施例(将电压转换电路的一部分布置在上侧基板上，并且当信号被反转时停止电流供应的示例)
5.第五实施例(将比较单元布置在下侧基板上，并且当信号被反转时停止电流供应的示例)
6.第六实施例(将电路以分布在三个基板上的方式布置着，并且当信号被反转时停止电流供应的示例)
7.第七实施例(将电压转换电路的一部分布置在中间基板上，并且当信号被反转时停止电流供应的示例)
8.移动体的应用例
<1.第一实施例>
[摄像装置的示例性构造]
图1是示出根据本技术的实施例的摄像装置100的示例性构造的框图。摄像装置100包括摄像镜头110、固体摄像元件200、记录单元120和摄像控制单元130。假设将智能手机、物联网(IoT：internet of things)相机、或车载相机等作为摄像装置100。
摄像镜头110收集入射光，并且将收集到的光引导至固体摄像元件200。固体摄像元件200对入射光进行光电转换以摄取图像数据。固体摄像元件200将摄取到的图像数据通过信号线209输出到记录单元120。
记录单元120记录图像数据。摄像控制单元130经由信号线139控制固体摄像元件200从而摄取图像数据。
[固体摄像元件的示例性构造]
图2是示出根据本技术的第一实施例的固体摄像元件200的示例性层叠结构的图。固体摄像元件200包括下侧基板203和层叠于下侧基板203上的上侧基板201。在将从基板朝向摄像镜头110的方向设为向上方向的同时，上侧基板201被布置在下侧基板203上方。
图3是示出根据本技术的第一实施例的固体摄像元件200的示例性构造的框图。上侧基板201包括垂直扫描电路211、参考电压源212、像素阵列单元215和比较单元230。下侧基板203包括时序控制单元213、电压转换单元260、逻辑电路285、计数单元290和水平扫描电路214。
像素阵列单元215具有以二维格子形式布置的多个像素电路220。在下文中，在预定方向(水平方向等)上排列的像素电路220的集合将被称为“行”，在与行垂直的方向上排列的像素电路220的集合将被称为“列”。
垂直扫描电路211根据时序控制单元213的控制而顺序地选择并驱动各行。每个像素电路220对入射光进行光电转换，并产生模拟像素信号。像素电路220将所产生的像素信号供应给比较单元230。
参考电压源212通过对来自时序控制单元213的控制信号进行数模(DA：Digitalto Analog)转换等生成预定的参考信号，并且将该参考信号供应给比较单元230。作为参考信号，例如使用了斜坡信号，并且所述斜坡信号的电位随时间的流逝逐渐上升。
针对每列，比较单元230将该列的像素信号与参考信号进行比较。比较单元230把表示各列的比较结果的比较结果信号供应给电压转换单元260。
时序控制单元213根据摄像控制单元130的控制来控制固体摄像元件200内的各个电路的操作时序。
针对每列，电压转换单元260对比较结果信号的电压进行转换。这里，上侧基板201使用的电压高于下侧基板203内的电路的电压。由于这个原因，电压转换单元260把来自上侧基板201的高电压比较结果信号降压，然后将该比较结果信号供应给逻辑电路285。
针对每列，逻辑电路285对比较结果信号和来自时序控制单元213的时钟信号执行逻辑运算。逻辑电路285通过逻辑运算生成用于计数的时钟信号，并且将该时钟信号供应给计数单元290。
针对每列，计数单元290与时钟信号同步地对计数值进行计数。计数单元290根据水平扫描电路214的控制将表示计数值的数据作为像素数据输出到记录单元120。通过排列各个像素电路220的像素数据来生成图像数据。此外，通过对每列进行计数，将模拟像素信号转换为数字像素数据。即，针对每列并行地执行AD转换。
水平扫描电路214根据时序控制单元213的控制而顺序地选择各列并输出像素数据。
注意，垂直扫描电路211、参考电压源212、像素阵列单元215和比较单元230都布置在上侧基板201上，剩余的电路都布置在下侧基板203上，但是各个基板上的电路的布置不限于这一构造。
[像素电路的示例性构造]
图4是示出根据本技术的第一实施例的一个像素电路220的示例性构造的电路图。像素电路220包括光电二极管221、传输晶体管222、复位晶体管223、浮动扩散层224、放大晶体管225和选择晶体管226。
光电二极管221对入射光进行光电转换，并产生电荷。传输晶体管222根据来自垂直扫描电路211的传输信号TRG，将电荷从光电二极管221传输到浮动扩散层224。
复位晶体管223根据来自垂直扫描电路211的复位信号RSTp，通过从浮动扩散层224提取电荷来使电荷量初始化。浮动扩散层224累积电荷，并产生与所累积的电荷量对应的电压。
放大晶体管225对浮动扩散层224的电压进行放大。选择晶体管226根据来自垂直扫描电路211的选择信号SEL，将放大的电压信号作为像素信号SIG供应给比较单元230。
注意，像素电路220的电路构造就不限于图4所示的构造，只要能够通过光电转换生成像素信号即可。
[比较单元的示例性构造]
图5是示出根据本技术的第一实施例的比较单元230的示例性构造的框图。比较单元230包括对应于每列的比较器240。每个比较器240接收：来自对应列的像素信号SIG；以及来自参考电压源212的参考信号REF。
比较器240将像素信号SIG与参考信号REF进行比较。比较器240产生表示比较结果的比较结果信号COMPH，并且将比较结果信号供应给电压转换单元260。此外，通过来自时序控制单元213的复位信号，在预定的时序下使比较器240初始化。
图6是示出根据本技术的第一实施例的比较器240的示例性构造的电路图。比较器240包括差分放大器电路241和反转电路251。
差分放大器电路241包括pMOS晶体管242和243、开关244和245、电容器246和249、nMOS晶体管247和248、以及恒电流源250。
pMOS晶体管242和nMOS晶体管247串联连接在电源电位VDDH与恒电流源250之间。此外，pMOS晶体管242与nMOS晶体管247之间的连接点连接到反转电路251。
pMOS晶体管243和nMOS晶体管248串联连接在电源电位VDDH与恒电流源250之间。此外，pMOS晶体管242的栅极和pMOS晶体管243的栅极共同连接到pMOS晶体管243的漏极。
在电容器246的一端处接收参考信号REF，并且电容器246的另一端连接到开关244和nMOS晶体管247的栅极。在电容器249的一端处接收像素信号SIG，并且电容器249的另一端连接到开关245和nMOS晶体管248的栅极。
开关244根据来自时序控制单元213的复位信号RSTc1，打开/关闭nMOS晶体管247的栅极跟pMOS晶体管242与nMOS晶体管247之间的连接点之间的通路。
开关245根据来自时序控制单元213的复位信号RSTc1，打开/关闭nMOS晶体管248的栅极跟pMOS晶体管243与nMOS晶体管248之间的连接点之间的通路。恒电流源250供应恒定的电流。
利用上述电路构造，差分放大器电路241放大像素信号SIG与参考信号REF之间的差分，并且将放大后的信号输出到反转电路251。此外，通过复位信号RSTc1使差分放大器电路241初始化。
反转电路251包括pMOS晶体管252、开关253、电容器254和nMOS晶体管255。
pMOS晶体管252和nMOS晶体管255串联连接在电源电位VDDH与基准电位GND1之间。此外，pMOS晶体管252与nMOS晶体管255之间的连接点连接到电压转换单元260。这里，基准电位GND1是低于电源电位VDDH的电位，例如，接地电位或0伏(V)用作基准电位GND1。
电容器254的一端连接到基准电位GND1的端子，另一端连接到开关253和nMOS晶体管255的栅极。
开关253根据来自时序控制单元213的复位信号RSTc2，打开/关闭nMOS晶体管255的栅极跟pMOS晶体管252与nMOS晶体管255之间的连接点之间的通路。
利用上述电路构造，反转电路251对来自差分放大器电路241的信号进行反转，并且将反转后的信号作为比较结果信号COMPH输出。在像素信号SIG的电位高于参考信号REF的电位的情况下，输出具有低电平(GND1)的比较结果信号COMPH。另一方面，在像素信号SIG的电位低于或等于参考信号REF的电位的情况下，输出具有高电平(VDDH)的比较结果信号COMPH。在此，参考信号REF的电位从基准电位GND1逐渐上升。因此，比较结果信号COMPH在初始状态下具有低电平，并且在此后当参考信号REF变得高于像素信号SIG的时刻，比较结果信号被反转且变得具有高电平。
[电压转换单元的示例性构造]
图7是示出根据本技术的第一实施例的电压转换单元260的示例性构造的框图。电压转换单元260包括对应于每列的电压转换电路270。
电压转换电路270把来自对应的列的比较结果信号COMPH的电压降压，然后将作为COMPL的比较结果信号供应给逻辑电路285。此外，在计数单元290开始计数之前，通过来自时序控制单元213的复位信号RSTL来使电压转换电路270初始化。
图8是示出根据本技术的第一实施例的电压转换电路270的示例性构造的电路图。电压转换电路270包括电流源晶体管271、转换晶体管273以及或非门(NOR门)275。例如，把pMOS晶体管用作电流源晶体管271，并且例如，把nMOS晶体管用作转换晶体管273。
电流源晶体管271和转换晶体管273串联连接在电源电位VDDL与基准电位GND2之间。在此，电源电位VDDL的电位低于电源电位VDDH的电位。此外，基准电位GND2的电位低于电源电位VDDL的电位，例如，把接地电位或0伏(V)用作基准电位GND2。
此外，例如，将上侧基板201的基准电位GND1和下侧基板203的基准电位GND2设定为大致相同。注意，这两个基准电位也可以具有不同的值。即使在这种情况下，电源电位VDDH与基准电位GND1之间的电压也高于电源电位VDDL与基准电位GND2之间的电压。
在转换晶体管273的栅极处接收比较结果信号COMPH。转换晶体管273利用来自电流源晶体管271的电流将比较结果信号COMPH的逻辑(VDDH或GND1)反转为另一逻辑(GND2或VDDL)，然后从漏极输出该比较结果信号。注意，比较结果信号COMPH是权利要求中描述的输入信号的实例。
在电流源晶体管271的栅极处接收预定的停止信号STP。电流源晶体管271在接收到停止信号STP之前的期间内将预定电流供应给转换晶体管273。
NOR门275输出来自转换晶体管273的输出信号与来自时序控制单元213的复位信号RSTL之间的或非运算。该或非运算的信号具有电源电位VDDL的电位或基准电位GND2的电位。NOR门275将上述信号作为比较结果信号COMPL供应给逻辑电路285。此外，NOR门275将或非运算的高电平(电源电位VDDL)信号作为停止信号STP发送到电流源晶体管271的栅极。
注意，电压转换电路270把信号的电压降压，但是也能够把电压升压。在这种情况下，例如，可以用pMOS替换转换晶体管273，可以用nMOS替换电流源晶体管271，可以用或门(OR门)替换NOR门275。此时，在转换晶体管273中接收到这样的信号：该信号的电位从较低的电源电位VDDL和基准电位GND2中的一者改变为它们中的另一者。此外，由于用nMOS替换了电流源晶体管271，因此，在电流源晶体管271处接收到具有基准电位GND2的停止信号STP。另外，电压转换电路270被布置在摄像装置100的内部，但是如果其中必须进行电压转换，则设置有电压转换电路270的装置或设备不限于摄像装置100。
图9是示出根据本技术的第一实施例的电压转换电路270的示例性操作的图。时序控制单元213在计数单元290开始计数之前使比较器240初始化，以将比较结果信号COMPH固定在低电平，并且时序控制单元213还通过高电平复位信号RSTL使电压转换电路270初始化。
在此，优选地，在使比较器240初始化之后，使电压转换电路270初始化。原因是：在当比较结果信号COMPH具有高电平时使电压转换电路270初始化的情况下，电流源晶体管271和转换晶体管273都被接通，并且直通电流从电源电位VDDL流向基准电位GND2。
当接收到高电平复位信号RSTL时，NOR门275输出低电平的比较结果信号COMPL，并且使电流源晶体管271初始化且接通。切换为接通状态的电流源晶体管271开始供应预定电流。
然后，时序控制单元213在开始计数的时刻将复位信号RSTL设置为低电平。比较结果信号COMPH在开始计数的时刻具有低电平(GND1)，并且在与光量对应的时刻被反转以具有高电平(VDDH)。
在将比较结果信号COMPH反转之前，NOR门275输出具有低电平(GND2)的比较结果信号COMPL。另一方面，在将比较结果信号COMPH反转之后，转换晶体管273从关断状态转变为接通状态，并且NOR门275输出具有高电平(VDDL)的比较结果信号COMPL。电流源晶体管271接收到作为停止信号STP的比较结果信号COMPL，并且电流源晶体管271被关断且停止电流供应。此外，从电流停止到下一次初始化，比较结果信号COMPL在具有高电平的同时被固定(换句话说，被锁存)。注意，NOR门275是权利要求中描述的控制电路的实例。
如上所述，在电流源晶体管271中和处于NOR门275内的晶体管中接收到具有比电源电位VDDH低的电位(VDDL)的信号。这就是将击穿电压比转换晶体管273的击穿电压低的晶体管用作电流源晶体管271等的原因。
在许多情况下，在高电压与低电压之间的电源边界处，在输入侧电路中，为了允许宽电压范围内的输入，使用了适合于高电压的高击穿电压晶体管，并且以高电压驱动该高击穿电压晶体管。另一方面，在输出侧电路中，使用了适合于高密度封装的低击穿电压晶体管，并以低电压驱动该低击穿电压晶体管。利用该构造，能够实现最佳面积和最佳电力。存在如下情况：其中，晶体管加工变得越微细，那么高击穿电压晶体管的阈值电压比低击穿电压晶体管的驱动电压(VDDL等)增大得越多。因此，如果以代替电压转换电路270的方式布置了含有高击穿电压晶体管的反相器，则存在以下情况：当接收到低电平的比较结果信号COMPH时，pMOS晶体管不接通；并且信号的逻辑无法正确地传送。
然而，在电压转换电路270中，仅将转换晶体管273设置为高击穿电压晶体管，而其他晶体管都是低击穿电压晶体管。利用该构造，即使在如上所述的电压条件下，也能够执行所期望的信号传送。
此外，为了实现高速转换性能，对固体摄像元件200中的每列并行地执行AD转换。此外，比较结果信号COMPH的信号转变比普通的逻辑电路的信号转变慢，另外，把电压转换电路270布置在每列中，用于每列的AD转换。要求这些电压转换电路270在共用同一个电源和同一个地的同时进行操作。由于此原因，强烈要求防止通过将信号传送到某一列的电压转换电路270而产生的电流流入另一列的电压转换电路270，并且强烈要求避免在该另一列的电压转换电路中发生两次以上的转变(glitch)。在上述的电压转换电路270中，没有直流(DC：direct current)电流流动，并且仅有在信号转变时的瞬时电流流动。另外，由于仅通过以输出侧的电源电位VDDL进行驱动的逻辑信号来控制电流源晶体管271的向关断(OFF)状态的切换，因此，与以代替电压转换电路270的方式设置有反相器的构造中相比，能够使瞬时电流的流动时间更短。因此，能够极大地抑制由信号转变引起的电源电位的波动和基准电位的波动。利用该构造，能够抑制由电源电位等的波动的影响而引起的glitch。
在输出侧的电源电压(即，VDDH与GND2之间的电压)低于输入侧的转换晶体管273的阈值电压的情况下，上述的glitch抑制效果是尤其有效的。
此外，也可以构想出用于代替电压转换电路270的、使用了包括nMOS晶体管和电阻器的源极接地电路的构造，但是这种构造是不太理想的。在该源极接地电路中，当比较结果信号COMPH具有高电平时，电流不断地流动，并且电力消耗大大地增加了。另一方面，由于在电压转换电路270中NOR门275在反转之后控制电流源晶体管271并且切断电流，因此能够抑制电力消耗的增加。
[逻辑电路的示例性构造]
图10是示出根据本技术的第一实施例的逻辑电路285的示例性构造的电路图。逻辑电路285包括对应于每列的与门(AND门)286。
AND门286将来自时序控制单元213的基准时钟CLKs与来自电压转换单元260的比较结果信号COMPL的反转值的逻辑积(logical product)作为门控时钟CLKg输出到计数单元290。
[计数单元的示例性构造]
图11是示出根据本技术的第一实施例的计数单元290的示例性构造的框图。计数单元290包括对应于每列的计数器291和存储器292。
计数器291与来自逻辑电路285的门控时钟CLKg同步地对计数值进行计数。计数器291使存储器292把表示计数值的数据作为像素数据保持着。利用上述构造，模拟像素信号被AD转换为数字像素数据。此外，在AD转换开始时，时序控制单元213通过复位信号RSTc3来使计数值初始化。
存储器292保持着像素数据。存储器292根据水平扫描电路214的控制将像素数据输出到记录单元120。
注意，除了执行AD转换之外，固体摄像元件200还执行诸如相关双采样(CDS：Correlated Double Sampling)处理、黑电平校正处理等各种各样的信号处理，但是用于执行这些信号处理的电路被省略了而未示出。
图12是示出根据本技术的第一实施例的固体摄像元件200整体的示例性构造的图。对于每列，像素电路220产生像素信号SIG，并且差分放大器电路241对像素信号SIG与参考信号REF之间的差分进行放大，然后将放大后的差分输出。然后，反转电路251将来自差分放大器电路241的信号反转，并且将反转后的信号作为比较结果信号COMPH输出，电压转换电路270将比较结果信号COMPH降压，并且将降压后的信号作为COMPL输出。AND门286根据比较结果信号COMPL和基准时钟CLKs来产生门控时钟CLKg，并且计数器291与门控时钟CLKg同步地对计数值进行计数。
由于反转电路251和电压转换电路270位于电源电位VDDH与VDDL之间的边界处，因此这些电路能够被当作电源边界电路295来予以处理。
图13提供了示出本技术的第一实施例和比较例各者中的比较结果信号和时钟信号的示例性波动的时序图。在该图中，“a”表示示出固体摄像元件200中的比较结果信号和时钟信号各者的示例性波动的时序图。另一方面，该图中的“b”表示示出了以代替电压转换电路270的方式设置有反相器的比较例中的比较结果信号和时钟信号各者的示例性波动的时序图。
在固体摄像元件200中，比较结果信号COMPL在初始状态下具有低电平，并且与光量对应地在时刻T0反转为高电平。AND门286根据来自时序控制单元213的基准时钟CLKs和比较结果信号COMPL来产生门控时钟CLKg。门控时钟CLKg是在直到时刻T0为止的期间内被输出的，并且在该期间内与门控时钟CLKg同步地对计数值进行计数。
另一方面，在比较例中，当比较结果信号COMPL被反转时，在反相器中会流过直通电流。可能存在以下情况：某一列中产生的电流会引起电源电位VDDL的波动和基准电位GND的波动；并且由于其影响，在该同一列中会发生两次以上的转变(glitch)。例如，在比较结果信号COMPL在时刻T0时转变为高电平之后，该比较结果信号在时刻T1和时刻T2再次被反转。结果，紧接于时刻T2之前产生了不必要的门控时钟CLKg，并且计数值出现了误差。
相比而言，在固体摄像元件200中，如上所述，由于在反转时使电流源晶体管271转变为关断状态以便防止DC电流流过，因此，能够在减小电源电位VDDL的波动和基准电位GND的波动的同时还能抑制glitch。
[固体摄像元件的示例性操作]
图14是示出根据本技术的第一实施例的固体摄像元件200的示例性操作的流程图。例如，当执行用于摄取图像数据的预定应用时，该操作就开始。固体摄像元件200内部的时序控制单元213使电压转换电路270等初始化(步骤S901)。然后，电压转换电路270进行电压转换，并且比较器240和计数器291开始AD转换(步骤S902)。固体摄像元件200判断比较器的输出是否被反转(步骤S903)。在输出未被反转的情况下(步骤S903：否)，固体摄像元件200重复步骤S903。
另一方面，在输出被反转的情况下(步骤S903：是)，固体摄像元件200停止相关列的AD转换，并且该列的电流源晶体管271停止电流供应(步骤S904)。步骤S902至S904是针对每列并行地执行的。
固体摄像元件200执行诸如CDS处理等信号处理，并且用于摄取图像数据的操作结束。当与垂直同步信号同步地连续摄取图像数据时，步骤S901至S905与垂直同步信号同步地被重复执行。
因此，根据本技术的第一实施例，当比较结果信号被反转时，NOR门275通过使用停止信号STP停止电流供应，因此，可以抑制由于电流引起的电源电位的波动和接地电位的波动。因此，能够抑制由电源电位等的波动引起的glitch(瞬时电流)。
<2.第二实施例>
在上述第一实施例中，时序控制单元213在开始计数之前使比较器240和电压转换电路270初始化。然而，如果电压转换电路270的初始化在比较器240的初始化之前，那么电流源晶体管271和转换晶体管273可能都会接通，并且直通电流可能流过。根据第二实施例的固体摄像元件200与第一实施例的固体摄像元件200的不同之处在于，添加了使能控制晶体管，该使能控制晶体管用于控制电压转换电路270使其启用或禁用，以便给初始化的时序赋予灵活性。
图15是示出根据本技术的第二实施例的电压转换电路270的示例性构造的电路图。第二实施例的电压转换电路270与第一实施例的电压转换电路270的不同之处在于，布置有使能控制晶体管274。
例如，使用nMOS晶体管作为使能控制晶体管274。使能控制晶体管274***在转换晶体管273与基准电位GND之间，并且在使能控制晶体管的栅极处接收来自时序控制单元213的使能信号ENL。
使能信号ENL是用于控制是否启用电压转换电路270的转换操作的信号。例如，在将转换操作启用的情况下，使能信号ENL被设定为具有高电平，并且在将转换操作禁用的情况下，使能信号ENL被设定为具有低电平。在禁用了转换操作的情况下，转换晶体管273停止电压转换。
注意，尽管在图15中使能控制晶体管274被布置在基准电位GND侧，但是，如图16所示，使能控制晶体管274也能够被布置在转换晶体管273与电流源晶体管271之间。
通过添加使能控制晶体管274，时序控制单元213能够为比较器240和电压转换电路270各者的初始化时序赋予灵活性。例如，在通过使能信号ENL禁用了电压转换电路270的转换操作的状态下，时序控制单元213使比较器240和电压转换电路270各者初始化。无论哪一者具有较早的初始化时序，由于使能控制晶体管274处于关断状态，所以都没有直通电流流动。
因此，根据本技术的第二实施例，能够通过使能控制晶体管274来启用或禁用电压转换电路270，因此，能够提高初始化时序的灵活性。
<3.第三实施例>
在上述第二实施例中，虽然电流源晶体管271根据电源电位VDDL与基准电位GND2之间的差来供应恒定的电流，但是COMPH转变时的直通电流不会受限。第三实施例的电压转换电路270与第二实施例的电压转换电路270的不同之处在于，通过添加用于将电流限制在一定水平以下的电流控制晶体管，来减少电力消耗。
图17是示出根据本技术的第三实施例的电压转换电路270的示例性构造的电路图。第三实施例的电压转换电路270与第二实施例的电压转换电路270的不同之处在于，布置有电流控制晶体管272。
例如，使用pMOS晶体管作为电流控制晶体管272。电流控制晶体管272***在电流源晶体管271与转换晶体管273之间，并且低于电源电位VDDL的偏置电位Vb被施加到该电流控制晶体管的栅极。电流控制晶体管272根据偏置电位Vb将供应的电流限制为小于预定值的值。
因此，根据本技术的第三实施例，电流控制晶体管272根据偏置电位将电流限制为小于预定值的值，因此，能够通过调节偏置电位来减少COMPH转变时的瞬时电力消耗。
[变形例]
在上述的第三实施例中，在复位期间以外的时间不能将偏置电位Vb停止。
图18是示出根据本技术的第三实施例的变形例的电压转换电路270的示例性构造的电路图。第三实施例的变形例的电压转换电路270不包括电流控制晶体管272和NOR门275，而是包括电容器276、pMOS晶体管277、278和281、nMOS晶体管280、以及反相器279和282。
电容器276的一端连接到电流源晶体管271的栅极，另一端连接到电源电位VDDL的端子。pMOS晶体管277和278以串联的方式***在电源电位VDDL的端子与电流源晶体管271的栅极之间。pMOS晶体管278的栅极连接到电流源晶体管271与转换晶体管273之间的连接节点。反相器279对来自转换晶体管273的信号进行反转，并且将反转后的信号作为比较结果信号COMPL输出至逻辑电路285。
nMOS晶体管280和pMOS晶体管281并联地连接在电流源晶体管271的栅极与偏置电位Vb的端子之间。在nMOS晶体管280的栅极和pMOS晶体管277的栅极处接收来自时序控制单元213的复位信号RSTL。反相器282将复位信号RSTL进行反转，并且将反转后的信号输出至pMOS晶体管281的栅极。
nMOS晶体管280、pMOS晶体管281和反相器282起到开关的作用，该开关用于打开/关闭电流源晶体管271的栅极与偏置电位Vb的端子之间的通路。复位时，该开关切换到接通(ON)状态，并且将偏置电位Vb供应到电流源晶体管271。此时，pMOS晶体管277切换到关断状态，并且从电源电位VDDL到电流源晶体管271的栅极的通路被切断。另一方面，在将比较结果信号从低电平反转为高电平的情况下，通过用pMOS晶体管278把累积于电容器276中的电荷放电，能够使电流源晶体管271关断。注意，包括电容器276以及pMOS晶体管277和278的电路是权利要求中所述的控制电路的示例。
因此，根据本技术的第三实施例的变形例，通过布置例如包括nMOS晶体管280、pMOS晶体管281和反相器282的开关等，在复位期间以外的时间能够停止偏置电位Vb的供应。
<4.第四实施例>
在上述的第三实施例中，虽然电压转换电路270全体被布置在下侧基板203上，但是随着像素数量的增加，下侧基板203的电路规模会增大。第四实施例的固体摄像元件200与第三实施例的固体摄像元件200的不同之处在于，电压转换电路270的一部分被布置在上侧基板201上。
图19是示出根据本技术的第四实施例的分别设置在上侧基板201和下侧基板203上的示例性电路的电路图。在第四实施例的上侧基板201上还布置有转换晶体管273和使能控制晶体管274。另一方面，在下侧基板203上布置有电流源晶体管271、电流控制晶体管272和NOR门275。
因此，根据本技术的第四实施例，由于转换晶体管273和使能控制晶体管274设置在上侧基板201上，因此，能够把下侧基板203的电路规模削减这些晶体管的量。
<5.第五实施例>
在上述的第三实施例中，虽然垂直扫描电路211、参考电压源212和比较单元230都布置在上侧基板201上，但是随着像素数量的增加，上侧基板201的电路规模会增大。第五实施例的固体摄像元件200与第三实施例的固体摄像元件200的不同之处在于，把垂直扫描电路211、参考电压源212和比较单元230布置在下侧基板203上。
图20是示出根据本技术的第五实施例的分别设置在上侧基板201和下侧基板203上的示例性电路的电路图。在第五实施例的上侧基板201上仅布置了像素阵列单元215。另一方面，在下侧基板203上还布置了垂直扫描电路211、参考电压源212和比较单元230。
因此，根据本技术的第五实施例，由于垂直扫描电路211、参考电压源212和比较单元230都设置在下侧基板203上，因此，能够将上侧基板201的电路规模削减这些电路的量。
<6.第六实施例>
在上述的第三实施例中，虽然固体摄像元件200中的电路以分布在包括上侧基板201和下侧基板203的两个基板上的方式布置着，但是随着像素数量的增加，安装面积会增大。根据第六实施例的固体摄像元件200与第三实施例的固体摄像元件200的不同之处在于，将电路以分布在三个基板上的方式布置着。
图21是示出根据本技术的第六实施例的分别设置在上侧基板201、中间基板202和下侧基板203上的示例性电路的电路图。在第六实施例的固体摄像元件200中，在上侧基板201和下侧基板203之间进一步设置有中间基板202。
此外，在上侧基板201上仅布置有像素阵列单元215。在中间基板202上布置有垂直扫描电路211、参考电压源212和比较单元230。在下侧基板203上布置有与第三实施例中的电路相同的电路。
注意，上侧基板201是权利要求中所述的第一基板的示例。中间基板202是权利要求中所述的第二基板的示例。下侧基板203是权利要求中所述的第三基板的示例。
因此，根据本技术的第六实施例，由于电路以分布在包括上侧基板201、中间基板202和下侧基板203的三个基板上的方式布置着，因此，与将电路以分布在上侧基板201和下侧基板203上的方式布置着的情况相比，能够更多地削减安装面积。
<7.第七实施例>
在上述的第六实施例中，电压转换电路270全体被布置在下侧基板203上，但是随着像素数量的增加，下侧基板203的电路规模会增大。根据第七实施例的固体摄像元件200与第六实施例的固体摄像元件200的不同之处在于，将电压转换电路270的一部分布置在中间基板202上。
图22是示出本技术的第七实施例中分别设置在中间基板202和下侧基板203上的示例性电路的电路图。在第七实施例的中间基板202上还布置有转换晶体管273和使能控制晶体管274。另一方面，在下侧基板203上布置有电流源晶体管271、电流控制晶体管272和NOR门275。
因此，根据本技术的第七实施例，由于转换晶体管273和使能控制晶体管274设置在中间基板202上，因此，能够将下侧基板203的电路规模削减这些晶体管的量。
<8.移动体的应用例>
根据本发明的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以被实现为安装在下列任何类型的移动体上的装置，这些移动体例如是：汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人机动设备、飞机、无人机、船舶和机器人等。
图23是示出作为能够应用根据本发明的技术的移动体控制***示例的车辆控制***的示意示例性构造示例的框图。
车辆控制***12000包括通过通信网络12001连接起来的多个电子控制单元。在图23所示的示例中，车辆控制***12000包括：驱动***控制单元12010、车身***控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040以及集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能构造，示出了微型计算机12051、声音图像输出单元12052以及车载网络接口(I/F)12053。
驱动***控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动***有关的设备的操作。例如，驱动***控制单元12010起到下述各设备的控制装置的作用，这些设备是：用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备，例如内燃机或驱动电机等；用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；以及用于产生车辆的制动力的制动设备等。
车身***控制单元12020根据各种程序来控制安装在车体上的各种设备的操作。例如，车身***控制单元12020起到下述各设备的控制装置的作用，这些设备是：无钥匙进入***；智能钥匙***；电动车窗装置；或诸如前灯、尾灯、刹车灯、转向指示灯和雾灯等各种灯。在这种情况下，车身***控制单元12020能够接收从代替钥匙的便携式设备发送的无线电波或各种开关的信号。车身***控制单元12020接收到这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、和灯等。
车外信息检测单元12030检测在内部配备有车辆控制***12000的车辆的外部信息。例如，车外信息检测单元12030连接到摄像单元12031。车外信息检测单元12030使摄像单元12031拍摄车辆外部的图像，并且接收所拍摄的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以对行人、车辆、障碍物、标志、或路面上的文字等执行物体检测处理或距离检测处理。
摄像单元12031是用于接收光并且输出与接收到的光量对应的电气信号的光学传感器。摄像单元12031能够将该电气信号作为图像输出，并且还能够将该电气信号作为测距信息输出。此外，由摄像单元12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外光等非可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆的内部信息。例如，车内信息检测单元12040连接到用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041。例如，驾驶员状态检测单元12041包括用于拍摄驾驶员的图像的相机，并且车内信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测单元12041接收到的检测信息来计算驾驶员的疲劳程度或专注程度，或者可以判断驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的关于车外或车内的信息，来计算驱动力产生设备、转向机构、或制动设备的控制目标值，并且能够向驱动***控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051能够执行用于实现高级驾驶员辅助***(ADAS：advanced driver assistance system)功能的协同控制，所述高级驾驶员辅助***功能包括：车辆的碰撞避免或撞击减轻；基于车辆间距离的自适应巡航；恒速巡航；车辆碰撞警告；或车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的与车辆周围相关的信息来控制驱动力产生设备、转向机构、或制动设备等，从而实现为了不依赖驾驶员的操作而自主行驶的自动巡航等目的的协同控制。
此外，微型计算机12051能够基于在车外信息检测单元12030中获取的车外信息，向车身***控制单元12020输出控制指令。例如，微型计算机12051根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或对面来车的位置来控制前灯，并能够执行为了例如将远光灯切换到近光灯等防眩目的的协同控制。
声音图像输出单元12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到如下输出设备：该输出设备能够向车上的乘客或车辆外部提供视觉或听觉信息的通知。在图23的示例中，作为输出设备，例举了音频扬声器12061、显示单元12062和仪表面板12063。例如，显示单元12062可以包括板上显示器(on-board display)和平视显示器(head-up display)中的至少一者。
图24是示出摄像单元12031的示例性安装位置的图。
在图24中，包括作为摄像单元12031的摄像单元12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像单元12101、12102、12103、12104和12105被设置在如下位置：例如，车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠、后备箱门、以及车厢内的前挡风玻璃的上部等。设置于前鼻处的摄像单元12101和设置于车厢内的前挡风玻璃的上部处的摄像单元12105主要获取车辆12100前方的图像。设置于侧视镜处的摄像单元12102和12103主要获取车辆12100侧方的图像。设置于后保险杠或后备箱门处的摄像单元12104主要获取车辆12100后方的图像。设置于车厢内的前挡风玻璃的上部处的摄像单元12105主要用于检测前车、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志、或车道等。
注意，图24示出了摄像单元12101～12104的示例性摄像范围。摄像范围12111表示设置于前鼻处的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113表示分别设置于侧视镜处的摄像单元12102和12103的摄像范围，摄像范围12114表示设置于后保险杠或后备箱门处的摄像单元12104的摄像范围。例如，通过把由摄像单元12101～12104摄取到的各条图像数据叠加起来，能够获得车辆12100的从上方观看的俯瞰图像。
摄像单元12101～12104中的至少一者可以具有用于获取距离信息的功能。例如，摄像单元12101～12104中的至少一者可以是包括多个摄像元件的立体相机，或者可以是包括用于检测相位差的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051基于从摄像单元12101～12104获得的距离信息，来求出与摄像范围12111～12114内的每个三维物体相距的距离、以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，结果，微型计算机12051能够将如下三维物体作为前车提取出来：特别地，所述三维物体是在车辆12100的行驶路线上最靠近的三维物体，并且所述三维物体在与车辆12100几乎相同的方向上以预定速度(例如，大于或等于0km/h)行驶。此外，微型计算机12051能够设定与前车在前方空间要预先确保的车辆间距离，并且能够执行自动制动控制(也包括自适应巡航停止控制)和自动加速控制(也包括自适应巡航起动控制)等。因此，能够执行为了在不依赖驾驶员的操作而自主行驶的自动巡航等目的的协同控制。
例如，微型计算机12051基于从摄像单元12101～12104获得的距离信息，将与三维物体相关的三维物体数据以分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、和诸如电线杆等其他三维物体的方式进行提取，并且能够使用上述数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够看见的障碍物或难以看见的障碍物。然后，微型计算机12051判定用于表示与各个障碍物发生碰撞的危险度的碰撞风险，并且当碰撞风险在设定值以上且存在碰撞可能性时，微型计算机12051能够通过音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告，或者通过驱动***控制单元12010执行强制减速或避让转向，来提供用于避免碰撞的驾驶辅助。
摄像单元12101～12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判定摄像单元12101～12104的所拍摄图像中是否包括行人来识别行人。例如，这种行人识别是通过以下几个步骤来进行的：从用作红外相机的摄像单元12101～12104的所拍摄图像中提取特征点的步骤；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判别该物体是否是行人的步骤。当微型计算机12051判定摄像单元12101～12104的所拍摄图像中包括行人并识别出该行人时，声音图像输出单元12052控制显示单元12062，使其在识别出的行人上以叠加的方式显示用于强调的矩形轮廓线。此外，声音图像输出单元12052也可以控制显示单元12062，使其在所期望的位置处显示用于表示行人的图标等。
上面已经说明了能够应用根据本发明的技术的示例性车辆控制***。根据本发明的技术能够应用于上述构造中的摄像单元12031。具体地，图1例示的摄像装置100能够应用于摄像单元12031等。通过将根据本发明的技术应用于摄像单元12031，能够抑制glitch，并且所拍摄的图像具有更清晰的视图，因此，能够减轻驾驶员的疲劳。
注意，将上述实施例作为用于体现本技术的示例进行了说明，并且实施例中记载的内容和权利要求中记载的指定本发明的内容分别具有对应的关系。类似地，在权利要求中指定本发明的内容和本技术的实施例中用相同名称表示的内容分别具有对应的关系。然而，注意，本技术不限于上述实施例，并且在不脱离本技术的要旨的情况下，能够通过对实施例进行各种变形来体现本技术。
此外，以上实施例中说明的处理步骤可以被视为具有一系列步骤的方法，还可以被视为使计算机执行上述一系列步骤的程序，或者被视为用于存储该程序的记录介质。例如，能够使用光盘(CD)、迷你盘(MD)、数字多功能盘(DVD)、存储卡、或蓝光光盘(Blu-ray(注册商标)光盘)等作为记录介质。
注意，本说明书中描述的效果仅仅是示例，但是并不限于此，并且还可以提供其他的附加效果。
注意，本技术还能够采用以下构造。
(1)一种电压转换电路，包括：
转换晶体管，其利用预定电流对输入信号的电位进行转换，并且将转换后的信号作为输出信号输出，其中所述输入信号的所述电位能够从相互不同的两个电位中的一个电位改变为另一电位；
电流源晶体管，其向所述转换晶体管供应所述预定电流；以及
控制电路，在所述输入信号的所述电位改变为所述另一电位的情况下，所述控制电路停止所述预定电流的供应。
(2)根据上述(1)中记载的电压转换电路，其中，
所述输入信号是其电位从相互不同的两个电源电位中的较高电位改变为比所述两个电源电位低的基准电位的信号，并且
所述控制电路利用停止信号来停止所述预定电流的供应，所述停止信号具有所述两个电源电位中的较低电位。
(3)根据上述(2)中记载的电压转换电路，其中，
所述转换晶体管是nMOS晶体管，并且
所述电流源晶体管是具有比所述nMOS晶体管的击穿电压低的击穿电压的pMOS晶体管。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项记载的电压转换电路，其中，
所述电流源晶体管在初始状态下供应所述预定电流，并且
在接收到预定的复位信号的情况下，所述控制电路将所述电流源晶体管切换到所述初始状态。
(5)根据上述(1)至(4)中任一项记载的电压转换电路，还包括：
使能控制晶体管，在接收到预定的使能信号的情况下，所述使能控制晶体管对所述转换晶体管进行操作。
(6)根据上述(1)至(5)中任一项记载的电压转换电路，还包括：
电流控制晶体管，其将所述预定电流限制为小于预定值的值。
(7)根据上述(1)至(5)中任一项记载的电压转换电路，还包括：
电容器，其***在所述电流源晶体管的栅极与电源电位之间；
一对pMOS晶体管，它们以串联的方式连接在所述电流源晶体管的栅极与所述电源电位之间；以及
开关，其被构造成：在接收到预定的复位信号的情况下，所述开关将预定的偏置电位供应给所述电流源晶体管的栅极，
其中，所述一对pMOS晶体管中的一个晶体管的栅极接收所述复位信号，并且所述一对pMOS晶体管中的另一个晶体管的栅极连接到所述电流源晶体管与所述转换晶体管之间的连接节点。
(8)固体摄像元件，包括：
比较器，其将像素信号与预定的参考信号进行比较，并且基于比较结果生成输入信号，所述输入信号的电位能够从相互不同的两个电位中的一个电位改变为另一电位；
转换晶体管，其利用预定电流对所述输入信号的所述电位进行转换，并且将转换后的信号作为输出信号输出；
电流源晶体管，其在接收到预定的停止信号之前的期间内向所述转换晶体管供应所述预定电流；以及
控制电路，在所述输入信号的所述电位改变为所述另一电位的情况下，所述控制电路停止所述预定电流的供应。
(9)根据上述(8)中记载的固体摄像元件，其中，
所述比较器设置在预定基板上，并且
所述转换晶体管、所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述预定基板不同的基板上。
(10)根据上述(8)中记载的固体摄像元件，其中，
所述比较器和所述转换晶体管设置在预定基板上，并且
所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述预定基板不同的基板上。
(11)根据上述(8)中记载的固体摄像元件，还包括：
像素电路，其产生所述像素信号，
其中，所述像素电路设置在预定基板上，并且，
所述比较器、所述转换晶体管、所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述预定基板不同的基板上。
(12)根据上述(8)中记载的固体摄像元件，还包括：
像素电路，其产生所述像素信号，
其中，所述像素电路设置在第一基板上，
所述比较器设置在与所述第一基板不同的第二基板上，并且
所述转换晶体管、所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述第一基板及所述第二基板不同的第三基板上。
(13)根据上述(8)中记载的固体摄像元件，还包括：
像素电路，其产生所述像素信号，
其中，所述像素电路设置在第一基板上，
所述比较器和所述转换晶体管设置在与所述第一基板不同的第二基板上，并且
所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述第一基板及所述第二基板不同的第三基板上。
(14)电压转换电路的控制方法，包括：
转换过程：通过转换晶体管，利用预定电流对输入信号的电位进行转换，并且将转换后的信号作为输出信号输出，其中所述输入信号的所述电位能够从相互不同的两个电位中的一个电位改变为另一电位；
电流供应过程：通过电流源晶体管，向所述转换晶体管供应所述预定电流；以及
控制过程：通过控制电路，在所述输入信号的所述电位改变为所述另一电位的情况下，停止所述预定电流的供应。
附图标记列表
100 摄像装置
110 摄像镜头
120 记录单元
130 摄像控制单元
200 固体摄像元件
201 上侧基板
202 中间基板
203 下侧基板
211 垂直扫描电路
212 参考电压源
213 时序控制单元
214 水平扫描电路
215 像素阵列单元
220 像素电路
221 光电二极管
222 传输晶体管
223 复位晶体管
224 浮动扩散层
225 放大晶体管
226 选择晶体管
230 比较单元
240 比较器
241 差分放大器电路
242,243,252,277,278,281 pMOS晶体管
244,245,253 开关
246,249,254,276 电容器
247,248,255,280 nMOS晶体管
250 恒电流源
251 反转电路
260 电压转换单元
270 电压转换电路
271 电流源晶体管
272 电流控制晶体管
273 转换晶体管
274 使能控制晶体管
275 NOR门(或非门)
279,282 反相器
285 逻辑电路
286 AND门(与门)
290 计数单元
291 计数器
292 存储器
295 电源边界电路
12031 摄像单元

Claims (13)

1.电压转换电路，包括：
转换晶体管，其被构造成：利用预定电流对输入信号的电位进行转换，并且将转换后的信号作为输出信号输出，其中所述输入信号的所述电位能够从相互不同的两个电位中的一个电位改变为另一电位；
使能控制晶体管，其被构造成：在接收到预定的使能信号的情况下，所述使能控制晶体管对所述转换晶体管进行操作；
电流源晶体管，其被构造成供应所述预定电流；以及
控制电路，其被构造成：在所述输入信号的所述电位改变为所述另一电位的情况下，所述控制电路停止所述预定电流的供应。
2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其中，
所述输入信号是其电位从相互不同的两个电源电位中的较高电位改变为比所述两个电源电位低的基准电位的信号，并且
所述控制电路利用停止信号来停止所述预定电流的供应，所述停止信号具有所述两个电源电位中的较低电位。
3.根据权利要求2所述的电压转换电路，其中，
所述转换晶体管是nMOS晶体管，并且
所述电流源晶体管是具有比所述nMOS晶体管的击穿电压低的击穿电压的pMOS晶体管。
4.根据权利要求1所述的电压转换电路，其中，
所述电流源晶体管在初始状态下供应所述预定电流，并且
在接收到预定的复位信号的情况下，所述控制电路将所述电流源晶体管切换到所述初始状态。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电压转换电路，还包括：
电流控制晶体管，其被构造成将所述预定电流限制为小于预定值的值。
6.根据权利要求1或4所述的电压转换电路，还包括：
电容器，其***在所述电流源晶体管的栅极与电源电位之间；
一对pMOS晶体管，它们以串联的方式连接在所述电流源晶体管的栅极与所述电源电位之间；以及
开关，其被构造成：在接收到预定的复位信号的情况下，所述开关将预定的偏置电位供应给所述电流源晶体管的栅极，
其中，所述一对pMOS晶体管中的一个晶体管的栅极接收所述复位信号，并且所述一对pMOS晶体管中的另一个晶体管的栅极连接到所述电流源晶体管与所述转换晶体管之间的连接节点。
7.固体摄像元件，包括：
根据权利要求1至6中任一项所述的电压转换电路；以及
比较器，其被构造成：将像素信号与预定的参考信号进行比较，并且基于比较结果生成所述输入信号，
其中所述电流源晶体管在接收到预定的停止信号之前的期间内供应所述预定电流。
8.根据权利要求7所述的固体摄像元件，其中，
所述比较器设置在预定基板上，并且
所述转换晶体管、所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述预定基板不同的基板上。
9.根据权利要求7所述的固体摄像元件，其中，
所述比较器和所述转换晶体管设置在预定基板上，并且
所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述预定基板不同的基板上。
10.根据权利要求7所述的固体摄像元件，还包括：
像素电路，其被构造成产生所述像素信号，
其中，所述像素电路设置在预定基板上，并且
所述比较器、所述转换晶体管、所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述预定基板不同的基板上。
11.根据权利要求7所述的固体摄像元件，还包括：
像素电路，其被构造成产生所述像素信号，
其中，所述像素电路设置在第一基板上，
所述比较器设置在与所述第一基板不同的第二基板上，并且
所述转换晶体管、所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述第一基板及所述第二基板不同的第三基板上。
12.根据权利要求7所述的固体摄像元件，还包括：
像素电路，其被构造成产生所述像素信号，
其中，所述像素电路设置在第一基板上，
所述比较器和所述转换晶体管设置在与所述第一基板不同的第二基板上，并且
所述电流源晶体管和所述控制电路设置在与所述第一基板及所述第二基板不同的第三基板上。
13.电压转换电路的控制方法，包括：
通过转换晶体管，利用预定电流对输入信号的电位进行转换，并且将转换后的信号作为输出信号输出，其中所述输入信号的所述电位能够从相互不同的两个电位中的一个电位改变为另一电位；
通过使能控制晶体管，在接收到预定的使能信号的情况下，对所述转换晶体管进行操作；
通过电流源晶体管，向所述转换晶体管供应所述预定电流；以及
通过控制电路，在所述输入信号的所述电位改变为所述另一电位的情况下，停止所述预定电流的供应。
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