TW202402036A - 固態影像擷取裝置以及影像擷取設備 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光偵測裝置，其包含：一光電轉換單元，其回應於接收光而產生電荷；一第一節點，其連接至該光電轉換單元；一比較器，其回應於偵測到該第一節點之一電位係至少一預定電位而輸出一第一信號；一重設單元，其回應於偵測到該第一信號而將該第一節點重設為一重設電位；一計數單元，其計數該第一信號由該比較器輸出之一次數；及一放大單元，其連接至該第一節點且輸出一第一類比信號。

Description

固態影像擷取裝置以及影像擷取設備

本發明係關於一種固態影像擷取裝置及一種影像擷取設備。

一種用於擴展一固態影像擷取裝置之動態範圍之方法係眾所周知的，不管在一光電轉換單元中累積一電荷之累積電容如何。在用於擴展動態範圍之此方法中，動態範圍藉由計數藉由光電轉換獲得之一電荷量超過一臨限值之次數來擴展。然而，未超過臨限值之一電荷未被偵測為一信號電荷，且因此信號隨照度降低而劣化。 [引用列表] [專利文獻]

[PTL 1] JP 2021-114742A

[技術問題]

因此，本發明提供一種固態影像擷取裝置及一種影像擷取設備，其等擴展動態範圍且亦能夠將藉由光電轉換獲得之少量電荷轉換成影像信號。 [問題之解決方案]

為解決上述問題，根據本發明，一種光偵測裝置包括： 一光電轉換單元，其回應於接收光而產生電荷； 一第一節點，其連接至該光電轉換單元； 一比較器，其回應於偵測到該第一節點之一電位係至少一預定電位而輸出一第一信號； 一重設單元，其回應於偵測到該第一信號而將該第一節點重設為一重設電位； 一計數單元，其計數該第一信號由該比較器輸出之一次數；及 一放大單元，其連接至該第一節點且輸出一第一類比信號。

可進一步包含： 一類比轉數位轉換單元，其基於該第一類比信號產生一數位信號；及 一信號處理單元，其基於以下來產生一影像信號： 該第一信號自該比較器輸出之該次數；及 該數位信號。

可進一步包含連接於該第一節點與該光電轉換單元之間的一第一電晶體。

該重設單元可在該放大單元輸出該第一類比信號之後重設該第一節點， 該放大單元可在該重設單元重設該第一節點之後放大該第一節點之該電位，且將一第二類比信號輸出至該類比轉數位轉換單元，且 該類比轉數位轉換單元可基於該第一類比信號及該第二類比信號產生該數位信號。

該放大單元可在其中將該第一電晶體設定為一導電狀態且接著設定為一非導電狀態之一序列之後輸出該第一類比信號。

可進一步包含經由該第一節點連接至該光電轉換單元之一第一電荷保持單元及連接至該第一節點、與該第一電荷保持單元並聯之一第二電荷保持單元。

該第一電荷保持單元可經由一第二電晶體連接至該第一節點，且 該第二電晶體在一第一時期中可設定為一導電狀態且可在不同於該第一時期之一第二時期中設定為一非導電狀態。

在該第二時期中，該放大單元可輸出一第三類比信號且在該第一電晶體設定為該導電狀態之後輸出一第四類比信號。

在該第一時期中，該放大單元可在該第一電晶體設定為該導電狀態之後輸出該第一類比信號且在該第一節點設定為一重設電位之後輸出該第二類比信號，且 該類比轉數位轉換單元可基於該第一、第二、第三及第四類比信號產生該數位信號。

可進一步包含經由一第三電晶體連接至該第一節點之一第三電荷保持單元。

該放大單元可在將該第二電晶體及該第三電晶體設定為一導電狀態期間輸出一第五類比信號，且在該第一電晶體設定為該導電狀態之後輸出一第六類比信號，且 該類比轉數位轉換單元可基於該第一、第二、第三、第四、第五及第六類比信號產生該數位信號。

該放大單元可在將該第二電晶體及該第三電晶體設定為一導電狀態期間輸出一第五類比信號，且在該第一節點設定為一重設電位之後輸出一第六類比信號，且 該類比轉數位轉換單元可基於該第一、第二、第三、第四、第五及第六類比信號產生該數位信號。

該重設單元可由連接於該第一節點與一電源單元之間的一第四電晶體組態， 呈一非導電狀態之該第二電晶體之一通道電位可大於呈一非導電狀態之該第三電晶體之通道電位，且 呈一非導電狀態之該第四電晶體之一通道電位可大於呈一非導電狀態之該第二電晶體之通道電位。

一第一累積電容可由一金屬-絕緣體-金屬電容組態且連接至該第一節點。

該光電轉換單元可安置於一第一基板中，且 該計數單元可安置於堆疊至該第一基板之一第二基板中。

一放大單元可包括一第一放大電晶體及一選擇電晶體， 該第一放大電晶體可安置於該第一基板中，且 該選擇電晶體可安置於該第二基板中。

該比較器可包括一第二放大電晶體及一電流鏡， 該第二放大電晶體可安置於該第一基板中，且 該電流鏡可安置於該第二基板中。

該光電轉換單元可具有用於累積電荷之一預定電容，且 該等電荷可在超過該預定電容時溢流至該第一節點。

該重設單元可由連接於該第一節點與一電源單元之間的一第四電晶體組態。

為解決上述問題，根據本發明，提供一種影像擷取設備，其包含 該光偵測裝置；及 一光學系統。

相關申請案之交叉參考 本申請案主張2022年6月15日申請之日本優先專利申請案JP 2022-096866之權利，該案之全部內容以引用方式併入本文中。

下文將參考附圖來描述一固態影像擷取裝置及一影像擷取設備之實施例。儘管下文將主要描述固態影像擷取裝置及影像擷取設備之主要組態部分，但可存在未繪示或描述之固態影像擷取裝置及影像擷取設備之組態部分及功能。以下描述不排除未繪示或描述之組態部分及功能。

(第一實施例) 圖1係繪示根據本發明之一第一實施例之一影像擷取設備1之一組態實例的一方塊圖。此影像擷取設備1係用於擷取影像資料之一設備且包含一光學單元110、一固態影像擷取裝置200及一DSP (數位信號處理)電路120。影像擷取設備1進一步包含一顯示單元130、一操作單元140、一匯流排150、圖框記憶體160、一儲存單元170及一電源單元180。影像擷取設備1被認為是安裝於一智慧型電話中之一攝影機、一車載攝影機或其類似者。

光學單元110自一主體收集光且將收集光引導至固態影像擷取裝置200。固態影像擷取裝置200藉由光電轉換來產生影像資料。固態影像擷取裝置200經由一信號線209將所產生之影像資料供應至DSP電路120。光學單元110由(例如)複數個透鏡組態且構成一光學系統。

DSP電路120使影像資料經受預定信號處理。DSP電路120經由匯流排150將處理之後的影像資料輸出至圖框記憶體160等。

顯示單元130顯示影像資料。例如，一液晶面板或一有機EL (電致發光)面板被認為是顯示單元130。操作單元140根據使用者操作產生操作信號。

匯流排150係使光學單元110、固態影像擷取裝置200、DSP電路120、顯示單元130、操作單元140、圖框記憶體160、儲存單元170及電源單元180彼此交換資料之一共同路徑。

圖框記憶體160保存影像資料。儲存單元170儲存各種類型之資料，諸如影像資料等。電源單元180將電源供應至固態影像擷取裝置200、DSP電路120、顯示單元130等。

[固態影像擷取裝置之組態實例] 圖2係繪示根據本實施例之固態影像擷取裝置200之一組態實例的一方塊圖。圖3係示意性繪示像素電路及一處理電路之連接的一圖式。

如圖2及圖3中所繪示，固態影像擷取裝置200包含一垂直掃描電路210、一時序控制單元220、一DAC (數位轉類比轉換器) 230、一像素陣列單元240、一讀取電路260、一水平掃描電路270及一信號處理單元280。複數個像素電路250在像素陣列單元240中排列成二維網格。

垂直掃描電路210循序選擇且驅動像素陣列單元240中之列。時序控制單元220使用垂直同步信號VSYNC來同步控制垂直掃描電路210、DAC 230、讀取電路260及水平掃描電路270之操作時序。

DAC 230產生鋸齒狀斜坡信號，其等作為參考信號供應至讀取電路260。

像素電路250係在垂直掃描電路210之控制下執行光電轉換之電路。像素電路250計數藉由光電轉換獲得之一電荷量超過一臨限值之次數，且經由一水平信號線Lsh將包含計數數目之數位信號輸出至信號處理單元280。此外，像素100經由一垂直信號線Lsv將與剩餘電荷相關之類比剩餘電荷信號作為類比信號輸出至讀取電路260。

一ADC (參閱圖3)針對像素電路250之各行安置於讀取電路260中。各ADC將對應行之像素信號轉換成數位信號，其等在水平掃描電路270之控制下輸出至信號處理單元280。水平掃描電路270控制讀取電路260循序輸出數位信號。應注意，在本實施例中，讀取電路260亦可作為讀出電路260被寫入。

信號處理單元280使用來自像素陣列單元240內之像素100之計數器值及自讀取電路260供應之像素100之剩餘信號值來產生像素100之各者之影像信號。信號處理單元280將像素100之影像信號值輸出至DSP電路120。

[像素電路之組態實例] 將參考圖4及圖5描述根據本實施例之像素電路250之一組態實例。圖4係繪示像素電路250之一組態實例的一方塊圖。像素電路250包含一光電轉換單元101、一第一累積單元102、一判定單元103、一重設單元104、一計數機構單元105及一放大單元106。此外，信號處理單元280包含記憶體282及一運算單元284。

光電轉換單元101根據所接收之光產生一電荷。光電轉換單元101具有一預定電容器。第一累積單元102累積超過光電轉換單元101之預定電容器之電容之電荷。應注意，根據本實施例之第一累積單元102對應於一第一電荷保持單元。

判定單元103判定第一累積單元102之電位是否達到一預定值且在達到預定值時將一第一信號輸出至重設單元104及計數機構單元105。重設單元104根據第一信號重設第一累積單元102且釋放第一累積單元102中之累積電荷。

計數機構單元105計數輸入第一信號之次數且輸出至信號處理單元280之記憶體282。記憶體282將計數器數目儲存於對應於像素電路250之座標之儲存區域中。應注意，在重設之後計數機構單元105之初始值係0。

放大單元106根據未被重設留在第一累積單元102中之剩餘電荷來將類比剩餘電荷信號輸出至讀取電路260。

因此，由光電轉換單元101產生之電荷累積於第一累積單元102中，且在判定單元103判定此係一預定電位之後，執行第一累積單元102之一重設動作。計數機構單元105將此計數為一次計數。第一累積單元102再次開始累積。此處理在一累積期中重複。

在累積期結束之後，放大單元106根據在第一累積單元102中累積之剩餘電荷將一類比剩餘電荷信號輸出至讀取電路260。讀取電路260根據類比剩餘電荷將一數位信號Sa輸出至信號處理單元280之記憶體282。記憶體282將數位信號Sa儲存於對應於像素電路250之各者之座標之一儲存區域中。

預先使在重設時累積於第一累積單元102中之電位與累積電荷量相關。因此，在累積期期間產生之電荷量係[第一累積單元中之累積電荷量]×[重設次數]。此外，根據在讀取期期間在第一累積單元處之剩餘電荷之一像素信號輸出至讀取電路260。因此，最終產生之電荷量係[第一累積單元中之累積電荷量]×[重設次數]+[剩餘電荷量]。

信號處理單元280之一運算單元284將對應於[第一累積單元中之累積電荷量]×[重設次數]之一第一影像信號運算為K1×[重設次數]，且將對應於[剩餘電荷量]之一第二影像信號運算為K2×[數位信號Sa之值]。即，信號處理單元280之運算單元284針對像素電路250之一影像信號G(x, y)運算K1×[重設次數]+K2×[數位信號Sa之值]，且輸出至記憶體282。K1及K2係用於匹配維度之選用係數。座標(x, y)係對應於像素陣列單元240之讀取列及讀取之行像素電路250之位置座標。

記憶體282將影像信號G(x, y)儲存於對應於各像素電路250之座標(x, y)之一儲存區域中。記憶體282接著將對應於各像素電路250之座標之影像信號G(x, y)作為影像資料輸出至DSP電路120。

圖5係繪示像素電路250之一電路組態實例的一圖式。光電轉換單元101經組態為包含一光電轉換元件101a，且第一累積單元102由(例如)一電容器組態。例如，第一累積單元102係一浮動擴散區(FD)。

此外，判定單元103經組態為包含一比較器103a，重設單元104經組態為包含一重設電晶體104a，且計數機構單元105經組態為包含一計數器105a。再者，放大單元106具有一放大電晶體106a及一選擇電晶體106b。即，如圖5中所展示，像素電路250具有光電轉換元件101a、第一累積單元102、比較器103a、重設電晶體104a、計數器105a、放大電晶體106a、選擇電晶體106b、一轉移電晶體107及一計數器重設電路108。

重設電晶體104a、放大電晶體106a、選擇電晶體106b及轉移電晶體107由(例如) N通道MOS電晶體組態。驅動信號TG、RST及SEL接著供應至其閘極電極。此等驅動信號係在處於一高位準狀態時呈一作用狀態(接通狀態)及在處於一低位準狀態時呈一非作用狀態(切斷狀態)之脈衝信號。

如圖5中所繪示，光電轉換元件101a由(例如)一PN接面光二極體製成，自一主體接收光，且根據自其接收之光量藉由光電轉換來產生一電荷，且儲存電荷。

轉移電晶體107經由一節點n10連接於光電轉換元件101a與第一累積單元102之間。累積於光電轉換元件101a中之剩餘電荷根據施加至轉移電晶體107之閘極電極之驅動信號TG來轉移至第一累積單元102。應注意，在本實施例中，驅動信號TG在累積電荷時以一低位準狀態驅動，且累積電荷經由轉移電晶體107作為一洩漏電荷累積於第一累積單元102中。

比較器103a之一輸入端子連接至節點n10，且一輸出端子經由一節點n12連接至重設電晶體104a之一閘極端子。當節點n10之電位穿過一預定臨限值電位Vth至下側時，比較器103a輸出一第一信號。此第一信號係一高位準信號，但在第一累積單元102重設時變為一低位準信號，且因此變成一脈衝信號。

重設電晶體104a係適當初始化(重設)第一累積單元102之一裝置，其中汲極連接至電源電位VDD之一電源且源極經由節點n10連接至第一累積單元102。第一信號作為驅動信號RST施加至重設電晶體104a之閘極電極。在施加驅動信號RST之後，重設電晶體104a呈一導電狀態，且節點n10之電位經重設為電源電位VDD之位準。

計數器105a之一輸入端子經由節點n12連接至比較器103a之輸出端子，且一輸出端子連接至信號處理單元280。每當第一信號輸入時，計數器105a使計數器加1，且輸出至信號處理單元280。

放大電晶體106a之一閘極電極經由節點n10連接至第一累積單元102，汲極連接至電源電位VDD之電源且係讀取第一累積單元102及光電轉換單元101之剩餘電荷之一源極隨耦器電路之一輸入部分。即，放大電晶體106a藉由其源極經由選擇電晶體106b連接至垂直信號線Lsv來與連接至垂直信號線Lsv之一端之一恆定電流源106c構成一源極隨耦器電路。

選擇電晶體106b連接於放大電晶體106a之源極與垂直信號線之間，且驅動信號SEL作為一選擇信號供應至選擇電晶體106b之閘極電極。當驅動信號SEL呈一作用狀態時，選擇電晶體106b變為一導電狀態，且關於其來提供選擇電晶體106b之像素呈一選定狀態。當像素呈一選定狀態時，自放大電晶體106a輸出之信號由讀取電路260經由垂直信號線讀取。

計數器重設電路108將一初始化信號SHT供應至節點n12。在計數器105a接收初始化信號SHT之後，計數器值初始化為0。此外，在像素電路250之各者處，例如，針對各像素列放置複數個驅動線。驅動信號TG、RST、SEL及SHT透過充當像素驅動線之複數個驅動線自垂直掃描電路210供應至像素中。應注意，儘管在本實施例中採用其中針對各像素電路250提供計數器105a及讀取電路260之一組態，此不是限制。例如，複數個光電轉換單元101可並聯連接至節點n10，其中計數器105a及讀取電路260以由像素共用之增量提供。在一些實施例中，當一電晶體之一臨限電壓被施加至電晶體之端子之電壓超過時，電晶體可呈導電狀態。例如，當閘極端子與源極端子之間的差超過一臨限值(例如一n通道電晶體之一正電壓臨限值或一p通道電晶體之一負電壓臨限值)時，一金屬氧化物半導體(MOS)場效電晶體(FET)可呈導電狀態。在一些實施例中，當一電晶體之臨限電壓未被施加至電晶體之端子之電壓超過時，電晶體可呈非導電狀態。然而，應瞭解，呈非導電狀態之一電晶體仍可傳導洩漏電流之寄生量。

[行信號處理單元之組態實例] 圖6係繪示根據本發明之第一實施例之讀取電路260之一組態實例的一方塊圖。此讀取電路260具有針對各行安置之一比較器300、一計數器261及一鎖存器262。在其中行數係N (N係一整數)之一情況中，各安置N個比較器300、計數器261及鎖存器262。應注意，根據本實施例之一組比較器300、計數器261及鎖存器262對應於一ADC。

比較器300比較來自DAC 230之參考信號與來自對應行之像素信號。下文中之參考信號之電位係參考電位V _RMP，且下文中傳輸像素信號之一垂直信號線259之電位係輸入電位V _VSL。此比較器300將指示比較結果之輸出信號VCO供應至對應行之計數器261。

此外，當像素電路250初始化時，像素信號之位準(即，輸入電位V _VSL)將指稱(例如)「Vr位準」，且當累積於光電轉換元件101a中之剩餘電荷轉移至節點n10時，像素信號之位準將指稱(例如)「Vs位準」。即，在本實施例中，存在其中作為比較參考之位準將指稱「Vr位準」且作為比較目標之位準將指稱「Vs位準」之情況。應注意，在本實施例中，存在其中一第一「Vr1位準」被視為比較參考且不同於Vr1位準之一第二「Vr2位準」被視為比較目標之情況。依相同方式，存在其中一第一「Vs1位準」被視為比較參考且不同於Vs1位準之一第二「Vs2位準」被視為比較目標之情況。

此外，存在其中一情況(其中與剩餘電荷(對應於類比影像信號)相關之資訊包含於充當比較參考之位準及作為比較目標之位準兩者中)將指稱CDS (相關雙重取樣)驅動之情況。同時，存在其中一情況(其中與剩餘電荷(對應於類比影像信號)相關之資訊不包含於充當比較參考之位準及作為比較目標之位準之至少一者中)將指稱DDS (雙重資料取樣)驅動之情況之驅動實例。一般而言，與DDS驅動相比，CDS驅動趨向於在數位轉換之後在數位信號中展現一更佳SN比。

計數器261在輸出信號VCO反轉以前之一時期內計數一計數值。例如，此計數器261在輸出信號VCO反轉以前之一時期內倒數對應於重設位準，及在輸出信號VCO反轉以前之一時期內正數對應於信號位準。例如，此實現找到Vr位準與Vs位準之間的差之處理。

計數器261接著使鎖存器262保持指示計數值之一數位信號。比較器300及計數器261實現將類比像素信號轉換成數位信號之AD轉換處理。即，比較器300及計數器261充當一ADC。使用一比較器及一計數器之此一ADC一般指稱一單斜率型ADC。鎖存器262用於保持數位信號。鎖存器262在水平掃描電路270之控制下輸出保持於其中之數位信號。

圖7係根據本實施例之一處理實例之一時序圖。圖A係高輻射下之一狀態實例且因此計數器105a計數一或多次，且圖B係低輻射下之一狀態實例且因此計數器105a不計數。橫軸表示時間，且縱軸表示驅動信號EXP、RST、TG、光電轉換元件101a之累積電荷L10及第一累積單元102之電位L16。線L10指示光電轉換元件101a之電容內之電荷。線L12指示光電轉換元件101a之產生電荷量，且線L14表示藉由自線L12減去在重設時未累積於第一累積單元102中之電荷來獲得之電荷量。驅動信號EXP表示處於高位準時之電荷累積期且表示處於低位準時之讀取期。

如圖A中所繪示，在一高輻射狀態中，驅動信號RST及TG在時間t0變為高位準且光電轉換元件101a及第一累積單元102經初始化。即，節點n10之電位係電源電位VDD。

接著在時間t1，驅動信號RST及TG變為低位準且驅動信號EXP變為高位準。因此，由光電轉換元件101a產生之電荷超過電容且累積於第一累積單元102處。接著在時間t1，第一累積單元102之節點n10處之電位開始下降。接著在時間t2，第一次達到比較器103a之臨限值電位Vth。因此，比較器103a輸出第一信號且計數器105a使計數值遞增1。同時，作為驅動信號RST之第一信號處於高位準，且因此重設電晶體104a變為一導電狀態，且第一累積單元102之節點n10之電位重設為電源電位VDD。

重複此處理，且在時間t6，驅動信號EXP變為低位準且開始讀取期。接著在時間t7，驅動信號TG變為高位準，光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第一累積單元102，且節點n10之電位對應於剩餘電荷之電位。接著在時間t8，驅動信號RST變為高位準且第一累積單元102之節點n10之電位重設為電源電位VDD。

此外，在時間t7至t8之間，對應於剩餘電荷之一類比信號電位作為Vs位準輸出至讀取電路260。相反地，在時間t8至t9之間，對應於暗電流之一類比信號電位作為Vr位準輸出至讀取電路260。因此，讀取電路260將對應於Vs位準之電位與對應於Vr位準之電位之間的差轉換成數位信號Sa且輸出至信號處理單元280。

信號處理單元280之運算單元284接著將K1×[重設次數：2次]+K2×[數位信號Sa之值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)且輸出至記憶體282。記憶體282將影像信號G(x, y)儲存於對應於各像素電路250之座標(x, y)之儲存區域中。記憶體282接著將對應於各像素電路250之座標(x, y)之影像信號G(x, y)作為影像資料輸出至DSP電路120。

相反地，如圖B中所繪示，在一低輻射狀態中，驅動信號RST及TG在時間t0變為高位準且光電轉換元件101a及第一累積單元102經初始化。即，節點n10之電位係電源電位VDD。

隨後在時間t1，驅動信號RST及TG變為低位準且驅動信號EXP變為高位準。因此，一電荷在光電轉換元件101a處產生且電荷量L18不斷增加，但在光電轉換元件101a內之電容中產生之電荷量維持不變。

在時間t6，驅動信號EXP變為低位準且讀取期開始。隨後在時間t7，驅動信號TG變為高位準，光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第一累積單元102，且節點n10之電位對應於剩餘電荷之電位。接著在時間t8，驅動信號RST變為高且第一累積單元102之節點n10之電位重設為電源電位VDD。

此外，對應於剩餘電荷之類比信號電位在時間t7至t8之間作為Vs位準輸出至讀取電路260。此外，對應於暗電流之類比信號電位在時間t8至t9之間作為Vr位準輸出至讀取電路260。因此，讀取電路260將對應於Vs位準之電位與對應於Vr位準之電位之間的差轉換成數位信號Sa且輸出至信號處理單元280。

信號處理單元280之運算單元284接著將K1×[重設次數：0次]+K2×[數位信號Sa之值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)且輸出至記憶體282。記憶體282將影像信號G(x, y)儲存於對應於各像素電路250之座標(x, y)之儲存區域中。記憶體282接著將對應於各像素電路250之座標(x, y)之影像信號G(x, y)作為影像資料輸出至DSP電路120。

如上文所描述，根據本實施例，在光電轉換元件101a處產生之電荷累積於第一累積單元102中，每當比較器103a達到預定臨限值電位Vth時，輸出第一信號，重設第一累積單元102，且計數器105a使計數值遞增1。因此，即使在其中在光電轉換元件101a處產生之電荷超過第一累積單元102之電容器之一情況中，電荷可繼續累積至第一累積單元102，且在光電轉換元件101a處產生之電荷量可自計數值計算。此外，光電轉換元件101a及第一累積單元102之剩餘電荷作為類比電位由放大單元106讀出至讀取電路260且轉換成一數位值。因此，即使在高輻射下，包含剩餘電荷之影像信號可在動態範圍不飽和之情況下產生。

此外，即使在低輻射且第一累積單元102之電容甚至未被超過一次之一情況中，光電轉換元件101a及第一累積單元102之剩餘電荷作為類比電位由放大單元106讀出至讀取電路260且轉換成一數位值。因此，即使在其中第一累積單元102之電容甚至未被超過一次之低輻射之一情況中，可產生包含剩餘電荷之影像信號。

(第一實施例之修改方案1) 根據第一實施例之修改方案1之一固態影像擷取裝置200與根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：進一步啟用CDS (相關雙重取樣)驅動。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

圖8係根據第一實施例之修改方案1之一處理實例之一時序圖。圖A係高輻射下之一狀態實例且因此計數器105a計數一或多次，且圖B係低輻射下之一狀態實例且因此計數器105a不計數。此與根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：Vr位準在時間t6至t7之間讀出且Vs位準在時間t7至t8之間讀出。

圖9係概念性描述圖8中之Vr、Vs、Vs及Vr位準處之讀取電位的一圖式。縱軸表示相對於電位VDD之差之絕對值。如圖8中所展示，時間t6至t7之間的Vr位準之電位係驅動信號TG變為高位準之前的電位。即，此對應於光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第一累積單元102之前的電位。電位V10係第一累積單元102之電位，且電位V12係雜訊分量。

時間t7至t8之間的Vs位準之電位對應於驅動信號TG變為高位準且光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第一累積單元102之後的電位。此等電位之差係電位V14，其對應於光電轉換元件101a之累積電荷減去雜訊分量之電位V12。光電轉換元件101a之電容器及第一累積單元102之電容器係已知的，且因此第一累積單元102之電位V10亦可基於對應於光電轉換元件101a之累積電荷之電位V14來運算。此外，時間t9之後的Vr位準之電位係驅動信號TG變為高位準且光電轉換元件101a之累積電荷重設之後的雜訊分量之電位V16。

因此，信號處理單元280之運算單元284能夠自第一次執行之AD轉換之結果運算對應於剩餘電荷之一數位信號Sb。即，數位信號Sa之一信號值S可藉由使第一次執行之AD轉換中之數位信號Sb之信號值乘以一係數K3來獲得。因此，運算單元284將K1×[重設次數：2次]+K2×K3×[數位信號Sb之信號值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)且輸出至記憶體282。記憶體282將影像信號G(x, y)儲存於對應於各像素電路250之座標(x, y)之儲存區域中。記憶體282接著將對應於各像素電路250之座標(x, y)之影像信號G(x, y)作為影像資料輸出至DSP電路120。

如上文所描述，根據本實施例，進一步實現執行CDS (相關雙重取樣)驅動，且可在抑制雜訊之情況下產生對應於剩餘電荷之數位信號。

[第一實施例之修改方案2] 根據第一實施例之修改方案2之一固態影像擷取裝置200與根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：第一累積單元102經組態為一MIM (金屬-絕緣體-金屬)電容。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。將第一累積單元102組態為一MIM (金屬-絕緣體-金屬)電容使電容值能夠藉由改變絕緣膜之類型來容易地提高。可抑制隨著第一累積單元102變大而由判定單元103作出之判定差異。此外，結合小型化，一高縱橫比凸凹結構、圓柱體結構或簡單堆疊結構可用於第一累積單元102以獲得小面積之高電容。

(第二實施例) 根據一第二實施例之一固態影像擷取裝置200與根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：進一步包含一第二累積單元109。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

[像素電路之組態實例] 將參考圖10及圖11描述根據本實施例之像素電路250之一組態實例。圖10係繪示根據第二實施例之一像素電路250之一組態實例的一方塊圖。像素電路250與根據第一實施例之像素電路250之不同點在於：進一步包含第二累積單元109。第二累積單元109之電容器電容經組態為小於第一累積單元102之電容器電容。

第二累積單元109在累積電荷時並聯連接至第一累積單元102。因此，可在累積電荷時增大用於累積電荷之電容器電容。應注意，根據本實施例之第二累積單元109對應於一第二電荷保持單元。

相反地，當讀出剩餘電荷時，第一累積單元102及第二累積單元109未電連接，且光電轉換單元101之電荷僅轉移至第二累積單元109。因此，對應於第二累積單元109中之剩餘電荷之一類比剩餘電荷信號輸出至讀出電路260。此時，第二累積單元109之電容器電容小於第一累積單元102之電容器電容，且已知對應於第二累積單元109之類比剩餘電荷信號之SN比好於對應於第一累積單元102之類比剩餘電荷信號之SN比。

圖11係繪示根據第二實施例之像素電路250之一電路組態實例的一圖式。一第二電容器109a連接至節點n10。第二電容器109a係(例如)一浮動擴散區。一電容連接電晶體110連接於節點n10與一節點n16之間，第一累積單元102連接至節點n16。

電容連接電晶體110由(例如)一N通道MOS電晶體組態。一驅動信號FDG供應至閘極電極。此驅動信號係在處於一高位準狀態時呈一作用狀態(接通狀態)及在處於一低位準狀態時呈一非作用狀態(切斷狀態)之一脈衝信號。

電容連接電晶體110在累積電荷時被供應高位準驅動信號FDG且呈一作用狀態(接通狀態)。因此，第一累積單元102及第二電容器109a呈並聯連接之一狀態。

相反地，低位準驅動信號FDG在讀取剩餘電荷時供應且呈一非作用狀態(切斷狀態)。因此，第一累積單元102及第二電容器109a未電連接。

[操作實例] 圖12係根據第二實施例之一操作實例之一時序圖。圖A係高輻射下之一狀態實例且因此計數器105a計數一或多次，且圖B係低輻射下之一狀態實例且因此計數器105a不計數。

橫軸表示時間，且縱軸表示驅動信號EXP、RST、TG、FDG、光電轉換元件101a之累積電荷L10及L18、第一累積單元102之電位L16及L20及第二累積單元109之電位L22及L24。

如圖A中所展示，在一高輻射狀態中，驅動信號RST、TG及FDG在時間t0變為高位準且光電轉換元件101a、第一累積單元102及第二累積單元109經初始化。即，節點n10之電位係電源電位VDD。此時，驅動信號FDG處於高位準且因此第一累積單元102及第二累積單元109並聯連接且處於節點n10之電位。

接著在時間t1，驅動信號RST及TG變為低位準且驅動信號EXP變為高位準。因此，由光電轉換元件101a產生之電荷累積於第一累積單元102及第二累積單元109處且第一累積單元102及第二累積單元109之節點n10處之電位開始下降。接著在時間t2，第一次達到比較器103a之臨限值電位Vth。因此，比較器103a輸出第一信號且計數器105a使計數值遞增1。同時，作為驅動信號RST之第一信號處於高位準且因此重設電晶體104a變為一導電狀態，且第一累積單元102之節點n10之電位重設為電源電位VDD。

重複此處理，且在時間t6，驅動信號EXP變為低位準且開始讀取期。接著在時間t7，驅動信號FDG變為低位準且第一累積單元102與第二累積單元109之間呈一非電連接狀態。

隨後在時間t8，驅動信號TG變為高位準，光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第二累積單元109，且節點n10之電位對應於剩餘電荷之電位。接著在時間t9，驅動信號TG變為低位準且光電轉換元件101a與第二累積單元109之間呈一非電連接狀態。

接著在時間t10，驅動信號FDG及TG變為高位準，光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第一累積單元102及第二累積單元109，在時間t11，驅動信號TG變為低位準，且光電轉換元件101a、第一累積單元102及第二累積單元109彼此呈一非電連接狀態。

接著在時間t12，驅動信號RST變為高位準且第一累積單元102及第二累積單元109經重設且變為電源電位VDD。接著在時間t13，驅動信號RST變為低位準，且在時間t14，驅動信號FDG變為低位準。

此外，在時間t7至t8之間，第二累積單元109之一類比剩餘電荷信號作為Vr位準輸出至讀出電路260。此外，在時間t9至t10之間，光電轉換元件101a之累積電荷已添加至其之第二累積單元109之一類比剩餘電荷信號作為Vs位準輸出至讀出電路260。因此，讀出電路260將對應於Vs位準之電位與對應於Vr位準之電位之間的差轉換成一數位剩餘電荷信號Sa1且輸出至信號處理單元280。即，數位剩餘電荷信號Sa1係對應於光電轉換元件101a之剩餘電荷之一信號。光電轉換元件101a之電容及第一累積單元102及第二累積單元109之電容係已知的，且因此對應於累積期結束時之全部剩餘電荷之一值可自數位剩餘電荷信號Sa1運算。

信號處理單元280之運算單元284接著將K1×[重設次數：2次]+K4×[數位剩餘電荷信號Sa1之信號值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)且輸出至記憶體282。記憶體282將影像信號儲存於對應於各像素電路250之座標之儲存區域中。記憶體282接著將對應於各像素電路250之座標之影像信號G(x, y)作為影像資料輸出至DSP電路120。K4係一係數。

此外，在時間t11至t12之間，對應於全部剩餘電荷之一類比剩餘電荷信號(藉由將光電轉換元件101a之剩餘電荷添加至第一累積單元102及第二累積單元109之剩餘電荷來獲得)作為Vs位準輸出至讀出電路260。此外，在時間t13至t14之間，對應於重設之後的第一累積單元102及第二累積單元109之累積電荷之一類比剩餘電荷信號作為Vr位準輸出至讀出電路260。因此，讀出電路260將對應於Vs位準之電位與對應於Vr位準之電位之間的差轉換成一數位剩餘電荷信號Sa2且輸出至信號處理單元280。即，數位剩餘電荷信號Sa2係對應於全部剩餘電荷之一信號。信號處理單元280之運算單元284能夠將K1×[重設次數：2次]+K5×[數位剩餘電荷信號Sa2之信號值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)。K5係一係數。然而，應注意，第一次由Vs位準及Vr位準之位準信號運算之影像信號G(x, y)具有一較佳SN比，如早前所描述。

相反地，如圖B中所展示，在一低輻射狀態中，驅動信號RST、TG及FDG在時間t0變為高位準且光電轉換元件101a、第一累積單元102及第二累積單元109經初始化。即，節點n10之電位係電源電位VDD。此時，驅動信號FDG處於高位準且因此第一累積單元102及第二累積單元109並聯連接且處於節點n10之電位。

隨後在時間t1，驅動信號RST及TG變為低位準且驅動信號EXP變為高位準。因此，一電荷在光電轉換元件101a處產生且電荷量L18不斷增加，但在光電轉換元件101a內之電容中產生之電荷量維持不變。因此，第一累積單元102及第二累積單元109之電位L20及L24各維持在初始電位VDD。

在時間t6，驅動信號EXP變為低位準且開始讀取期。隨後在時間t7，驅動信號FGD變為低位準且第一累積單元102與第二累積單元109之間呈一非電連接狀態。

隨後在時間t8，驅動信號TG變為高位準，光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第二累積單元109，且節點n10之電位對應於剩餘電荷之電位。接著在時間t9，驅動信號TG變為低位準且光電轉換元件101a與第二累積單元109之間呈一非電連接狀態。

接著在時間t10，驅動信號FDG及TG變為高位準，光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第一累積單元102及第二累積單元109，在時間t11，驅動信號TG變為低位準且光電轉換元件101a、第一累積單元102及第二累積單元109彼此呈一非電連接狀態。

接著在時間t12，驅動信號RST變為高位準且第一累積單元102及第二累積單元109經重設且變為電源電位VDD。接著在時間t13，驅動信號RST變為低位準，且在時間t14，驅動信號FDG變為低位準。

此外，在時間t7至t8之間，第二累積單元109之類比剩餘電荷信號作為Vr位準輸出至讀出電路260。此外，在時間t9至t10之間，光電轉換元件101a之累積電荷已添加至其之第二累積單元109之一類比剩餘電荷信號作為Vs位準輸出至讀出電路260。因此，讀出電路260將對應於Vs位準之電位與對應於Vr位準之電位之間的差轉換成一數位剩餘電荷信號Sa1且輸出至信號處理單元280。即，數位剩餘電荷信號Sa1係對應於光電轉換元件101a之剩餘電荷之一信號。光電轉換元件101a之電容及第一累積單元102及第二累積單元109之電容係已知的，且因此對應於累積期結束時之全部剩餘電荷之一值可自數位剩餘電荷信號Sa1運算。

信號處理單元280之運算單元284接著將K1×[重設次數：0次]+K4×[數位剩餘電荷信號Sa1之信號值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)且輸出至記憶體282。記憶體282將影像信號儲存於對應於各像素電路250之座標之儲存區域中。記憶體282接著將對應於各像素電路250之座標之影像信號G(x, y)作為影像資料輸出至DSP電路120。K4係一係數。

此外，在時間t11至t12之間，對應於全部剩餘電荷之一類比剩餘電荷信號(藉由將光電轉換元件101a之剩餘電荷添加至第一累積單元102及第二累積單元109之剩餘電荷來獲得)作為Vs位準輸出至讀出電路260。此外，在時間t13至t14之間，對應於重設之後的第一累積單元102及第二累積單元109之累積電荷之一類比剩餘電荷信號作為Vr位準輸出至讀出電路260。因此，讀出電路260將對應於Vs位準之電位與對應於Vr位準之電位之間的差轉換成一數位剩餘電荷信號Sa2且輸出至信號處理單元280。即，數位剩餘電荷信號Sa2係對應於全部剩餘電荷之一信號。信號處理單元280之運算單元284能夠將K1×[重設次數：0次]+K5×[數位剩餘電荷信號Sa2之信號值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)。K5係一係數。然而，應注意，第一次由Vs位準及Vr位準之位準信號運算之影像信號G(x, y)具有一較佳SN比，如早前所描述。

如上文所描述，根據本實施例，在光電轉換元件101a處產生之電荷累積於第一累積單元102及第二累積單元109中，每當比較器103a達到預定臨限值電位Vth時，輸出第一信號，重設第一累積單元102及第二累積單元109，且計數器105a使計數值遞增1。因此，即使在其中在光電轉換元件101a處產生之電荷超過第一累積單元102及第二累積單元109之電容之一情況中，電荷可繼續累積至第一累積單元102及第二累積單元109，且在光電轉換元件101a處產生之電荷量可自計數值計算。此外，光電轉換元件101a及第二累積單元109之剩餘電荷作為一類比剩餘電荷信號由放大單元106讀出至讀出電路260且轉換成一數位值。在此情況中，第二累積單元109之電容小於第一累積單元102之電容且因此抑制類比剩餘電荷信號之SN比之劣化。相反地，電荷在電荷累積期間累積於第一累積單元102及第二累積單元109中，藉此使重設次數能夠減少，且可抑制重設時之電荷損失。

此外，即使在低輻射及第一累積單元102之電容甚至未被超過一次之一情況中，光電轉換元件101a及第二累積單元109之剩餘電荷作為一類比剩餘電荷信號由放大單元106讀出至讀出電路260且轉換成一數位值。因此，即使在其中第一累積單元102之電容甚至未被超過一次之低輻射之一情況中，可產生包含剩餘電荷之影像信號。亦在此情況中，第二累積單元109之電容小於第一累積單元102之電容且因此抑制類比剩餘電荷信號之SN比之劣化。

(第二實施例之修改方案) 根據第二實施例之一修改方案之一固態影像擷取裝置200與根據第二實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：依不同時序添加Vr位準及Vs位準之讀取。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

圖13係根據第二實施例之修改方案之一處理實例之一時序圖。圖A係高輻射下之一狀態實例且因此計數器105a計數一或多次，且圖B係低輻射下之一狀態實例且因此計數器105a不計數。在時間t6至t7之間讀取Vr1位準及在時間t7至t8之間讀取Vs位準之一點不同於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200。

歸因於驅動信號FDG處於高位準，第一次處於Vr1位準之讀出電位對應於第一累積單元102及第二累積單元109之剩餘電荷。因此，對應於第一累積單元102及第二累積單元109之剩餘電荷之電位可被讀出。

歸因於驅動信號FDG處於低位準，第一次處於Vr2位準之讀出電位對應於第二累積單元109之剩餘電荷。因此，對應於第二累積單元109之剩餘電荷之電位可被讀出。

歸因於在驅動信號TG變為高位準之後，第一次處於Vs1位準之讀出電位對應於光電轉換元件101a及第二累積單元109之剩餘電荷。因此，對應於光電轉換元件101a及第二累積單元109之剩餘電荷之電位可被讀出。

歸因於驅動信號FDG處於高位準且在驅動信號TG再次變為高位準之後，第二次處於Vs2位準之讀出電位對應於光電轉換元件101a、第一累積單元102及第二累積單元109之剩餘電荷。因此，對應於光電轉換元件101a、第一累積單元102及第二累積單元109之剩餘電荷之電位可被讀出。

歸因於驅動信號FDG處於高位準且在驅動信號RST變為高位準之後，第三次處於Vr3位準之讀出電位對應於重設之後的第一累積單元102及第二累積單元109之電荷。因此，對應於重設之後的第一累積單元102及第二累積單元109之電荷之電位可被讀出。

因此，在進入讀取期之後，由第一累積單元102之剩餘電荷決定之Vr1位準經取樣為一偏移位準。接著，當電容連接電晶體110呈一非連接狀態(切斷)時，第二累積單元109之偏移位準(在電容減小之一狀態中)經取樣為Vr2位準。隨後，當轉移電晶體107呈一連接狀態(接通)時，光電轉換元件101a之電荷藉由CDS驅動來轉移且讀出為Vs1位準。隨後，當電容連接電晶體110呈一連接狀態(接通)時，在其中電容增大且光電轉換元件101a中之全部電荷可被讀出之一狀態中，位準藉由CDS驅動來讀出為Vs2位準。隨後，當重設電晶體104a呈一連接狀態(接通)時，第一累積單元102及第二累積單元109藉由DDS驅動來讀出為作為重設位準之Vr3位準。

自此可見，藉由比較Vr1位準與Vr2位準、比較Vr2位準與Vs1位準、比較Vs1位準與Vs2位準及比較Vs2位準與Vr3位準，可產生對應於光電轉換元件101a、第一累積單元102及第二累積單元109之各者中之剩餘電荷之數位信號。此外，在根據第二實施例之修改方案之固態影像擷取裝置200中，對應於所有光電轉換元件101a中之剩餘電荷之信號可藉由CDS驅動來讀出，且特定而言，具有甚至更低雜訊及更高SN比之影像信號可以低照度及中照度獲得。

(第三實施例) 根據一第三實施例之一固態影像擷取裝置200與根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：進一步包含一第三累積單元。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

[像素電路之組態實例] 將參考圖14及圖15描述根據本實施例之一像素電路250之一組態實例。圖14係繪示根據第三實施例之像素電路250之一組態實例的一方塊圖。像素電路250與根據第一實施例之像素電路250之不同點在於：進一步包含一第三累積單元111。

第三累積單元111能夠並聯連接至第一累積單元102及第二累積單元109。

圖15係繪示根據第三實施例之像素電路250之一電路組態實例的一圖式。第三累積單元111經由一第二轉移電晶體112連接至節點n10。第三累積單元111係(例如)一浮動擴散區。第二轉移電晶體112由(例如)一N通道MOS電晶體組態。一驅動信號TCG供應至閘極電極。此驅動信號TCG係在處於一高位準狀態時呈一作用狀態(接通狀態)及在處於一低位準狀態時呈一非作用狀態(切斷狀態)之一脈衝信號。

一OR (「或」)閘114連接至第二轉移電晶體112之閘極電極，且一NOT (「反」)閘113連接至OR閘114。一信號xEXP係在累積期期間變為0且在讀取期期間變為1之一信號。因此，驅動信號TCG在累積期中在驅動信號RST係一高位準時處於高位準且在讀取期期間一直處於高位準。

一第二電容連接電晶體115連接於節點n10與節點n16之間。第二電容連接電晶體115由(例如)一N通道MOS電晶體組態。一驅動信號FCG供應至閘極電極。此驅動信號FCG係在處於一高位準狀態時呈一作用狀態(接通狀態)及在處於一低位準狀態時呈一非作用狀態(切斷狀態)之一脈衝信號。

[操作實例] 圖16係根據第三實施例之一操作實例之一時序圖。圖A係高輻射下之一狀態實例且因此計數器105a計數一或多次，且圖B係低輻射下之一狀態實例且因此計數器105a不計數。

橫軸表示時間，且縱軸表示驅動信號EXP、RST、TG、FCG、TCG、光電轉換元件101a之累積電荷L10及L18、第一累積單元102之電位L16及L20、第二累積單元109之電位L22及L24及第三累積單元111之電位L26及L28。線L10指示光電轉換元件101a之累積電荷，且線L12指示光電轉換元件101a之產生電荷量。驅動信號EXP在處於高位準時表示電荷累積期及在處於低位準時表示讀取期。呈一非作用狀態(呈切斷狀態)時之電晶體之通道電位依序為電晶體112＜電晶體115＜電晶體104a。

如圖A中所展示，在一高輻射狀態中，驅動信號RST、TG、FCG及TCG在時間t0變為高位準且光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111經初始化。即，節點n10之電位係電源電位VDD。

接著在時間t1，驅動信號RST、TG、FCG及TCG變為低位準，且驅動信號EXP變為高位準。因此，一電荷產生於光電轉換元件101a處，超過光電轉換元件101a之電容之電荷累積於第二累積單元109處，且第二累積單元109之節點n10處之電位L22開始下降。接著在時間t2，電荷累積至第二累積單元109之電容之上限。因此，已超過第二累積單元109之電容之電荷累積於第一累積單元102中，且第一累積單元102之電位L16開始下降。

接著在時間t3，第一次達到比較器103a之臨限值電位Vth。因此，比較器103a輸出第一信號，且計數器105a使計數值遞增1。同時，作為驅動信號RST之第一信號處於高位準且因此重設電晶體104a變為一導電狀態，且第一累積單元102之節點n10之電位經重設為電源電位VDD。

此外，驅動信號TCG與驅動信號RST同步變為高位準，且第二轉移電晶體112呈一導電狀態。因此，在第一累積單元102之重設期期間在光電轉換元件101a處產生之電荷累積於第三累積單元111處，且電位L26自初始電位VDD下降。

接著在時間t4，驅動信號RST變為低位準且驅動信號TCG亦同時變為低位準，且在光電轉換元件101a處產生之電荷再次累積於第一累積單元102中。重複此處理，且在時間t7，驅動信號EXP變為低位準且開始讀取期，且驅動信號TCG及FCG變為高位準且第二轉移電晶體112及第二電容連接電晶體115呈一導電狀態。

隨後在時間t8，驅動信號TG變為高位準，光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111，且節點n10之電位對應於光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之剩餘電荷之電位。接著在時間t9，驅動信號TG變為低位準且光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111彼此呈一非電連接狀態。

接著在時間t10，驅動信號RST變為高位準且第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111經重設為初始電位VDD。隨後在時間t10，驅動信號RST變為低位準且驅動信號FCG及TCG變為低位準。

此外，在時間t7至t8之間，第二累積單元109之一類比剩餘電荷信號作為Vr位準輸出至讀出電路260。此外，在時間t9至t10之間，光電轉換元件101a之累積電荷已添加至其之第二累積單元109之一類比剩餘電荷信號作為Vs位準輸出至讀出電路260。

因此，讀出電路260將對應於Vs位準之電位與對應於Vr位準之電位之間的差轉換成一數位剩餘電荷信號Sa3且輸出至信號處理單元280。即，數位剩餘電荷信號Sa3係對應於光電轉換元件101a之剩餘電荷之一信號。光電轉換元件101a之電容及第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之電容係已知的，且因此對應於累積期結束時之全部剩餘電荷之一值可自數位剩餘電荷信號Sa3運算。

信號處理單元280之運算單元284接著將K1×[重設次數：2次]+K6×[數位剩餘電荷信號Sa3之信號值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)且輸出至記憶體282。記憶體282將影像信號儲存於對應於各像素電路250之座標之儲存區域中。記憶體282接著將對應於各像素電路250之座標之影像信號G(x, y)作為影像資料輸出至DSP電路120。K6係一係數。

此外，在時間t9至t10之間，光電轉換元件101a之累積電荷添加至其之第二累積單元109之一類比剩餘電荷信號作為Vs位準輸出至讀出電路260。此外，在時間t11至t12之間，對應於重設之後的第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之累積電荷之一類比剩餘電荷信號作為Vr位準輸出至讀出電路260。因此，讀出電路260將對應於Vs位準之位準與對應於Vr位準之位準之間的差轉換成一數位剩餘電荷信號Sa4且輸出至信號處理單元280。即，數位剩餘電荷信號Sa4係對應於全部剩餘電荷之一信號。信號處理單元280之運算單元284能夠將K1×[重設次數：2次]+K7×[數位剩餘電荷信號Sa4之信號值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)。K7係一係數。然而，應注意，第一次由Vs位準及Vr位準之位準信號運算之影像信號G(x, y)具有一較佳SN比，如早前所描述。

相反地，如圖B中所展示，在一低輻射狀態中，驅動信號RST、TG、FCG及TCG在時間t0變為高位準且光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111經初始化。即，節點n10之電位係電源電位VDD。

隨後在時間t1，驅動信號RST、TG、FCG及TCG變為低位準且驅動信號EXP變為高位準。因此，一電荷產生於光電轉換元件101a處且累積於光電轉換元件101a之電容中。電荷量L18不斷增加，但在光電轉換元件101a內之電容中產生之電荷量維持不變。因此，第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之電位L20、L24及L28各維持在初始電位VDD。

接著在時間t7，驅動信號EXP變為低位準且開始讀取期，且驅動信號TCG及FCG變為高位準，且第二轉移電晶體112及第二電容連接電晶體115呈一導電狀態。此外，隨後在時間t8，驅動信號TG變為高位準，光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111，且節點n10之電位對應於光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之剩餘電荷之電位。接著在時間t9，驅動信號TG變為低位準且光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111彼此呈一非電連接狀態。

接著在時間t10，驅動信號RST變為高位準且第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111經重設為初始電位VDD。接著在時間t10，驅動信號RST變為低位準且驅動信號FCG及TCG變為低位準。

此外，在時間t7至t8之間，第二累積單元109之類比剩餘電荷信號作為Vr位準輸出至讀出電路260。此外，在時間t9至t10之間，光電轉換元件101a之累積電荷已添加至其之第二累積單元109之一類比剩餘電荷信號作為Vs位準輸出至讀出電路260。因此，讀出電路260將對應於Vs位準之電位與對應於Vr位準之電位之間的差轉換成數位剩餘電荷信號Sa3且輸出至信號處理單元280。即，數位剩餘電荷信號Sa3係對應於光電轉換元件101a之剩餘電荷之一信號。光電轉換元件101a之電容及第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之電容係已知的，且因此對應於累積期結束時之全部剩餘電荷之一值可自數位剩餘電荷信號Sa3運算。

信號處理單元280之運算單元284接著將K1×[重設次數：0次]+K6×[數位剩餘電荷信號Sa3之信號值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)且輸出至記憶體282。記憶體282將影像信號儲存於對應於各像素電路250之座標之儲存區域中。記憶體282接著將對應於各像素電路250之座標之影像信號G(x, y)作為影像資料輸出至DSP電路120。K6係一係數。

此外，在時間t9至t10之間，光電轉換元件101a之剩餘電荷已添加至其之第二累積單元109之類比剩餘電荷信號作為Vs位準輸出至讀出電路260。此外，在時間t11至t12之間，對應於重設之後的第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之累積電荷之一類比剩餘電荷信號作為Vr位準輸出至讀出電路260。因此，讀出電路260將Vs位準與Vr位準之間的差轉換成一數位剩餘電荷信號Sa4且輸出至信號處理單元280。即，數位剩餘電荷信號Sa4係對應於全部剩餘電荷之一信號。信號處理單元280之運算單元284能夠將K1×[重設次數：0次]+K7×[數位剩餘電荷信號Sa4之信號值]運算為像素電路250之影像信號G(x, y)。K7係一係數。然而，應注意，第一次由Vs位準及Vr位準之位準信號運算之影像信號G(x, y)具有一較佳SN比，如早前所描述。

如上文所描述，根據本實施例，在光電轉換元件101a處產生之電荷累積於第一累積單元102及第二累積單元109中，每當比較器103a達到預定臨限值電位Vth時，輸出第一信號，重設第一累積單元102，且此外計數器105a使計數值遞增1。因此，即使在其中在光電轉換元件101a處產生之電荷超過第一累積單元102之電容之一情況中，電荷可繼續累積至第一累積單元102，且在光電轉換元件101a處產生之電荷量亦可自計數值計算。此外，重設時之第一累積單元102之電荷可累積於第三累積單元111處。

因此，光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111處之剩餘電荷作為一類比剩餘電荷信號由放大單元106讀出至讀出電路260且轉換成一數位值。此剩餘電荷亦包含在第一累積單元102之重設期期間在光電轉換元件101a處產生之電荷，且因此在光電轉換元件101a處產生之全部電荷可作為一影像信號G(x, y)產生。因此，即使在高輻射下，包含重設時之剩餘電荷之影像信號可在動態範圍不飽和之情況下產生。

此外，即使在低輻射且第一累積單元102之電容甚至未被超過一次之一情況中，光電轉換元件101a及第二累積單元109之剩餘電荷作為一類比剩餘電荷信號由放大單元106讀出至讀出電路260且轉換成一數位值。因此，即使在其中第一累積單元102之電容甚至未被超過一次之低輻射之一情況中，可產生包含剩餘電荷之影像信號。

(第三實施例之修改方案1) 根據第三實施例之修改方案1之一固態影像擷取裝置200與根據第三實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：進一步包含電容連接電晶體110。下文將描述相對於根據第三實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

[像素電路之組態實例] 圖17係繪示根據第三實施例之修改方案1之一像素電路250之一電路組態實例的一圖式。電容連接電晶體110連接於節點n10與一節點n20之間。

[操作實例] 圖18係根據第三實施例之修改方案1之一操作實例之一時序圖。圖A係高輻射下之一狀態實例且因此計數器105a計數一或多次，且圖B係低輻射下之一狀態實例且因此計數器105a不計數。

橫軸表示時間，且縱軸表示驅動信號EXP、RST、TG、FDG、FCG、TCG、光電轉換元件101a之累積電荷L10及L18、第一累積單元102之電位L16及L20、第二累積單元109之電位L22及L24及第三累積單元111之電位L26及L28。線L10指示光電轉換元件101a之累積電荷，且線L12指示光電轉換元件101a之產生電荷量。驅動信號EXP在處於高位準時表示電荷累積期且在處於低位準時表示讀取期。呈非作用狀態(呈切斷狀態)時之電晶體之通道電位依序為電晶體112＜電晶體115＜電晶體104a。

如圖A中所展示，在一高輻射狀態中，驅動信號RST、TG、FDG、FCG及TCG在時間t0變為高位準且光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111經初始化。即，節點n10之電位係電源電位VDD。

接著在時間t1，驅動信號RST、TG、FCG及TCG變為低位準且驅動信號EXP變為高位準。因此，一電荷產生於光電轉換元件101a處，且超過光電轉換元件101a之電容之電荷累積於第二累積單元109處，且第二累積單元109之節點n10處之電位L22開始下降。接著在時間t2，電荷累積至第二累積單元109之電容之上限。因此，已超過第二累積單元109之電容之電荷累積於第一累積單元102中且第一累積單元102之電位L16開始下降。

接著在時間t3，第一次達到比較器103a之臨限值電位Vth。因此，比較器103a輸出第一信號且計數器105a使計數值遞增1。同時，作為驅動信號RST之第一信號處於高位準且因此重設電晶體104a變為一導電狀態，且第一累積單元102之節點n10之電位經重設為電源電位VDD。

此外，驅動信號TCG與驅動信號RST同步變為高位準且第二轉移電晶體112呈一導電狀態。因此，在第一累積單元102之重設期期間在光電轉換元件101a處產生之電荷累積於第三累積單元111處且電位L26自初始電位VDD下降。

接著在時間t4，驅動信號RST變為低位準且驅動信號TCG亦同時變為低位準，且在光電轉換元件101a處產生之電荷再次累積於第一累積單元102中。重複此處理，且在時間t7，驅動信號EXP變為低位準且開始讀取期，且驅動信號TCG及FCG變為高位準且第二轉移電晶體112及第二電容連接電晶體115呈一導電狀態。

隨後在時間t8，驅動信號FDG變為低位準且第二累積單元109、第一累積單元102及第三累積單元111呈一非電連接狀態。隨後在時間t9，驅動信號TG變為高位準，光電轉換元件101a之累積電荷轉移至第二累積單元109，且節點n10之電位對應於光電轉換元件101a及第二累積單元109之剩餘電荷之電位。接著在時間t10，驅動信號TG變為低位準且光電轉換元件101a與第二累積單元109之間呈一非電連接狀態。

隨後在時間t11，驅動信號TG及FDG變為高位準，光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111呈一非電連接狀態，且節點n10之電位對應於光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之剩餘電荷之電位。

隨後在時間t12，驅動信號TG變為低位準，在時間t13，驅動信號RST變為高位準，且第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111經重設為初始電位VDD。隨後在時間t14，驅動信號RST變為低位準且驅動信號FDG、FCG及TCG變為低位準。

此外，在時間t7至t8之間，第二累積單元109之類比剩餘電荷信號作為Vr1位準輸出至讀出電路260。對應於第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之累積電荷之一類比剩餘電荷信號輸出至讀出電路260。

在時間t8至t9之間，對應於第二累積單元109之累積電荷之一類比剩餘電荷信號作為Vr2位準輸出至讀出電路260。此外，在時間t10至t11之間，對應於第二累積單元109之累積電荷之一類比剩餘電荷信號作為Vs1位準輸出至讀出電路260。此外，其中光電轉換元件101a之累積電荷添加至第二累積單元109之累積電荷之對應於一累積電荷之一類比剩餘電荷信號輸出至讀出電路260。

此外，在時間t12至t13之間，其中光電轉換元件101a之累積電荷添加至第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之累積電荷之對應於一累積電荷之一類比剩餘電荷信號作為Vs2位準兩次輸出至讀出電路260。接著在時間t14至t15之間，對應於第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之重設電荷之一類比剩餘電荷信號作為Vr3位準輸出至讀出電路260。

如可自上文理解，對應於光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之各者之剩餘電荷之數位信號可藉由比較信號位準之各者來產生。

相反地，如圖B中所展示，在一低輻射狀態中，驅動信號RST、TG、FDG、FCG及TCG在時間t0變為高位準且光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111經初始化。即，節點n10之電位係電源電位VDD。

隨後在時間t1，驅動信號RST、TG、FCG及TCG變為低位準且驅動信號EXP變為高位準。因此，一電荷產生於光電轉換元件101a處且累積於光電轉換元件101a之電容中。電荷量L18不斷增加，但在光電轉換元件101a內之電容中產生之電荷量維持不變。因此，第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之電位L20、L24及L28各維持在初始電位VDD。

依相同於高輻射位準之方式處理讀取。

如上文所描述，根據本修改方案1，除相同於第三實施例之處理效應之處理效應之外，對應於光電轉換元件101a、第一累積單元102、第二累積單元109及第三累積單元111之各者之剩餘電荷之數位信號可藉由比較信號位準之各者來產生。

(第三實施例之修改方案2) 根據第三實施例之修改方案2之一固態影像擷取裝置200與根據第三實施例之修改方案1之固態影像擷取裝置200之不同點在於：第三累積單元111無需通過電容連接電晶體110來連接至光電轉換元件101a。下文將描述相對於根據第三實施例之修改方案1之固態影像擷取裝置200之不同點。

[像素電路之組態實例] 圖19係繪示根據第三實施例之修改方案2之一像素電路250之一電路組態實例的一圖式。此與根據第三實施例之修改方案1之固態影像擷取裝置200之不同點在於：第二轉移電晶體112之一端連接至光電轉換元件101a。此外，根據此連接，第二電容連接電晶體115連接於第三累積單元111之一端與節點n16之間。因此，電荷透過一個電晶體而非透過兩個電晶體轉移，且因此，除第三實施例之修改方案1之效應之外，亦可獲得進一步提高轉移效率之效應。

(第四實施例) 根據一第四實施例之一固態影像擷取裝置200與根據第一實施例至第三實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：一像素電路250由兩個基板組態。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

圖20係繪示根據第一實施例之修改方案3之像素電路250之一組態實例的一圖式。製作沿一線L190分成一第一基板及一第二基板之一組態。已知信號轉換時之SN比隨著第一累積單元102之電容變為低電容而提高。此外，進行連接，使得連接至比較器103a內之一放大電晶體(AMP)之一擴散層位於第一基板上。依相同方式，進行連接，使得連接至放大電晶體(AMP)之比較器103a內之一MOS電晶體之一多晶矽(POLY)閘極亦位於第一基板上。比較器103a具有包含兩個電晶體(PTR1、PTR2)之一電流鏡。電流鏡安置於第二基板上。

圖21係繪示一第一基板及一第二基板之一組態實例的一圖式。一第一基板200a及一第二基板200b藉由(例如) Cu-Cu互連件連接。連接可藉由連接諸如通路、凸塊等之部分來進行。圖22係繪示其中圖11中所繪示之像素電路250由兩個基板組態之一組態實例的一圖式。製作沿線L192分成第一基板200a及第二基板200b之一組態。圖23係繪示其中圖15中所繪示之像素電路250由兩個基板組態之一組態實例的一圖式。製作沿線L194分成第一基板200a及第二基板200b之一組態。圖24係繪示圖19中所繪示之像素電路250之一組態實例的一圖式。製作沿線L196分成第一基板200a及第二基板200b之一組態。固態影像擷取裝置200之大小可藉由此等組態來進一步減小。

(第五實施例) 根據一第五實施例之一固態影像擷取裝置200與根據第一實施例至第三實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：一像素電路250由兩個基板或三個基板組態。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

圖25係繪示第一基板200a、第二基板200b及一第三基板200c之一組態實例的一圖式。第一基板200a、第二基板200b及第三基板200c藉由Cu-Cu互連件來互連。

圖26係繪示其中圖4中所繪示之像素電路250由兩個基板組態之一組態實例的一圖式。製作沿線L200分成第一基板(參閱圖25)及第二基板(參閱圖25)之一組態。圖27係繪示其中圖10中所繪示之像素電路250由三個基板組態之一組態實例的一圖式。製作沿線L202及204分成第一基板(參閱圖25)、第二基板(參閱圖25)及第三基板(參閱圖25)之一組態。圖28係繪示其中圖14中所繪示之像素電路250由兩個基板組態之一組態實例的一圖式。製作沿線L206及208分成第一基板(參閱圖25)及第二基板(參閱圖25)之一組態。圖29係繪示其中圖14中所繪示之像素電路250由三個基板組態之一組態實例的一圖式。製作沿線L210及220分成第一基板(參閱圖25)、第二基板(參閱圖25)及第三基板(參閱圖25)之一組態。固態影像擷取裝置200之大小可藉由此等組態來進一步減小。

(第六實施例) 根據一第六實施例之一固態影像擷取裝置200與根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：比較器300、計數器261及鎖存器在一行信號處理單元160內針對各像素電路250組態。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

圖30係示意性繪示影像擷取裝置200之部分的一圖式。如圖30中所繪示，比較器300、計數器261及鎖存器在行信號處理單元160內針對各像素電路250組態。此外，比較器300可作為比較器103a (參閱圖5)共用。此能夠減小電路尺度且實現面積減小。

(第七實施例) 根據一第七實施例之一固態影像擷取裝置200與根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：具有一正常拍攝模式及一校準模式。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

正常拍攝模式(參閱圖7)具有累積期及讀取期且係其中執行正常拍攝之一模式。相反地，校準模式係用於獲取在正常拍攝之前執行各像素電路之性質差異之校準之資訊之一模式。

歸因於判定單元103中之電晶體製造差異，像素之間存在反轉臨限值差異，且因此在本實施例中使用校準模式來求出其臨限值。根據經由操作單元(140)輸入之指令來設定各模式。在各模式中，根據模式改變經由垂直掃描電路210供應至各像素電路250之驅動信號。

[校準模式之操作實例] 圖31係根據本實施例之校準模式中之一操作實例之一時序圖。橫軸表示時間，且縱軸表示驅動信號EXP及RST、一可變電壓電源VRS之電位L18及第一累積單元102之電位L20。應注意，在根據第七實施例之固態影像擷取裝置200中，可變電壓電源VRS連接至重設電晶體104a之汲極(參閱圖5)。可變電壓電源VRS在正常拍攝模式(參閱圖7)中將固定電位VDD供應至重設電晶體104a之汲極(參閱圖5)，且在校準模式中將依時間序列變化之電位L18供應至重設電晶體104a之汲極(參閱圖5)。應注意，根據本實施例之可變電壓電源VRS之電位對應於重設電位。

如上文所描述，比較器103a以低位準輸出第一信號，直至節點n10 (參閱圖5)之電位穿過臨限值電位Vth至下側，且在穿過臨限值電位Vth至下側之後以高位準輸出第一信號。此外，在其中第一信號處於高位準之一情況中，重設電晶體104a輸出高位準信號。應注意，節點n10 (參閱圖5)之電位對應於第一累積單元102。

如圖31中所展示，在時間t0，可變電壓電源VRS之電位L18開始增大。節點n10之電位在開始時呈穿過臨限值電位Vth至下側之一狀態，且因此第一信號係高位準，且驅動信號RST係高位準。歸因於驅動信號RST處於高位準，重設電晶體104a維持導電狀態。

隨著可變電壓電源VRS之電位L18進一步不斷增大，節點n10之電位在時間t1呈穿過臨限值電位Vth至上側之一狀態。因此，第一信號變為低位準且驅動信號RST變為低位準。因此，重設電晶體104a變為一非導電狀態。此後，可變電壓電源VRS之電位L18不斷增大，但重設電晶體104a呈一非導電狀態，且因此節點n10之電位維持在臨限值電位Vth之狀態。

接著在時間t2，讀取期到達。在讀取期中，可變電壓電源VRS之電位L18維持在電源電位VDD。接著在時間t3，驅動信號RST歸因於自計數器重設電路108 (參閱圖5)輸出之初始化信號SHT而變為一高位準信號，且節點n10 (參閱圖5)之電位經初始化為電源電位VDD。

此時，在時間t2至t3之間，對應於臨限值電位Vth之節點n10之電位作為Vs位準讀出至讀取電路260。相反地，在時間t4至t5之間，對應於電源電位VDD之節點n10之電位作為Vr位準讀出至讀取電路260。因此，Vs位準電位與Vr位準電位之間的差作為此像素電路250之臨限值電位Vth產生。記憶體282針對各像素電路250之座標(x, y)儲存臨限值電位Vth。第一累積單元102之電容係已知的，且因此對應於計數器105a之一次計數之剩餘電荷量可自臨限值電位Vth之資訊及第一累積單元102之電容準確計算。因此，係數K1經校準且儲存為各像素電路250之座標(x, y)之K1(x, y)。即，像素電路250之影像信號G(x, y)可更準確運算為K1(x, y)×[重設次數]+K2×[數位信號Sa之值]。

如上文所描述，根據本實施例，可變電壓電源VRS之電位L18在校準模式中自臨限值電位Vth之下側增大。因此，藉由不斷增大可變電壓電源VRS之電位L18，節點n10之電位達到穿過臨限值電位Vth至上側之一狀態，重設電晶體104a變為一非導電狀態，且節點n10之電位維持在臨限值電位Vth之狀態。因此，可針對各像素電路250獲得臨限值電位Vth之資訊，係數K1可經校準且儲存為各像素電路250之座標(x, y)之K1(x, y)。因此，像素電路250之影像信號G(x, y)可更準確運算為K1(x, y)×[重設次數]+K2×[數位信號Sa之值]。

(第八實施例) 根據一第八實施例之一固態影像擷取裝置200與根據第七實施例之固態影像擷取裝置200之不同點在於：執行校準模式，同時複數次改變可變電壓電源VRS之電位變化斜率。下文將描述相對於根據第一實施例之固態影像擷取裝置200之不同點。

[校準模式之操作實例] 圖32係根據本實施例之校準模式之一操作實例之一時序圖。橫軸表示時間，且縱軸表示驅動信號EXP及RST、可變電壓電源VRS之電位L22及L24及第一累積單元102之電位L26及L28。電位L22及電位L26展現電位變化斜率大於電位L24及電位L28之一狀態。

存在其中判定臨限值歸因於諸如比較器103a之操作延遲等之性質而在第一累積單元102之電位變化斜率改變時改變之情況。為此，在一校準資料獲取模式中，在改變可變電壓電源VRS之掃描斜率時複數次獲取校準資料。

在其中計數器105a之計數值較小之一情況中，照度較低且第一累積單元處之電位變化斜率應較小，因此具有較小傾斜之一值亦可用作校準資料。相反地，在其中計數值較大之一情況中，照度較高，因此具有較大傾斜之一值可用作校準資料。因此，可跟隨歸因於第一累積單元102之電位之斜率變化之判定臨限值之波動。

＜＜4.應用實例＞＞ 根據本發明之技術可應用於各種產品。例如，根據本發明之技術可實現為安裝於任何類型之移動體中之一裝置，諸如汽車、電動車、混合電動車、機車、自行車、個人行動裝置、飛機、無人機、船舶、機器人、工程機械、農業機械(拖拉機)等。

圖33係繪示一車輛控制系統7000之一示意組態實例的一方塊圖，車輛控制系統7000係根據本發明之技術可應用於其之一移動體控制系統之一實例。車輛控制系統7000包含經由一通信網路7010連接之複數個電子控制單元。在圖33中所繪示之實例中，車輛控制系統7000包含一驅動系統控制單元7100、一車身系統控制單元7200、一電池控制單元7300、一外部資訊偵測單元7400、一內部資訊偵測單元7500及一整合控制單元7600。連接此等複數個控制單元之通信網絡7010可為(例如)符合諸如CAN (控制器區域網路)、LIN (區域互連網路)、LAN (區域網路)、FlexRay (註冊商標)或其類似者之一選用標準之一車載通信網路。

控制單元之各者包含根據各種類型之程式執行運算處理之一微電腦、儲存由微電腦執行之程式及用於各種類型之運算之參數等之一儲存單元及驅動作為控制目標之各種類型之裝置之一驅動電路。控制單元各包含用於執行經由通信網路7010與其他控制單元通信之一網路介面及用於執行藉由有線通信及無線通信與內部及外部裝置、感測器等通信之一通信介面。在圖33中，一微電腦7610、一通用通信介面7620、一專用通信介面7630、一定位單元7640、一信標接收單元7650、一板載設備介面7660、一音訊及影像輸出單元7670、一車載網路介面7680及一儲存單元7690經繪示為整合控制單元7600之功能組件。依相同方式，其他控制單元亦包含微電腦、通信介面、儲存單元等。

驅動系統控制單元7100根據各種類型之程式控制與車輛之驅動系統相關之裝置之操作。例如，驅動系統控制單元7100充當以下之一控制裝置：在車輛中產生驅動力之一驅動力產生裝置(諸如內燃機、一牽引馬達或其類似者)、用於將驅動力傳輸至車輪之一驅動力傳輸機構、調整車輛之轉向角之一轉向機構、產生車輛之制動力之一制動裝置等。驅動系統控制單元7100亦可充當ABS (防鎖死制動系統)、ESC (電子穩定控制)或其類似者之一控制裝置。

一車輛狀態偵測單元7110連接至驅動系統控制單元7100。車輛狀態偵測單元7110之實例包含以下之至少一者：偵測車身之軸向旋轉運動之角速度之一陀螺儀、偵測車輛之加速度之一加速度感測器及用於偵測一油門踏板之操作量、一刹車踏板之操作量、一方向盤之轉向角、引擎轉數、車輪轉速等之感測器。驅動系統控制單元7100使用自車輛狀態偵測單元7110輸入之信號執行運算處理，且控制一內燃機、一牽引馬達、一電動轉向裝置、一制動裝置等。

車身系統控制單元7200根據各種類型之程式控制安裝於車身上之各種類型之裝置之操作。例如，車身系統控制單元7200充當一無鑰匙進入系統、一智慧鑰匙系統、一電動車窗裝置及諸如頭燈、尾燈、刹車燈、轉向指示燈、霧燈等之各種類型之燈之一控制裝置。在此情況中，車身系統控制單元7200能夠接收自替代一鑰匙之一可攜式裝置發射之無線電波之輸入及來自各種類型之開關之信號。車身系統控制單元7200接受此等無線電波及信號之輸入且控制車輛之門鎖裝置、電動車窗裝置、燈等。

電池控制單元7300根據各種類型之程式控制作為牽引馬達之一電力供應源之二次電池7310。例如，諸如電池溫度、電池輸出電位、電池充電狀態等之資訊自包含二次電池7310之一電池裝置輸入至電池控制單元7300。電池控制單元7300使用此等信號來執行運算處理，且執行諸如二次電池7310之溫度調節控制、包含於電池裝置中之一冷卻裝置之控制等之控制。

外部資訊偵測單元7400偵測其中安裝車輛控制系統7000之車輛外之外部資訊。例如，一影像擷取單元7410及一外部資訊偵測部分7420之至少一者連接至外部資訊偵測單元7400。影像擷取單元7410包含一ToF (飛行時間)攝影機、一立體攝影機、一單目攝影機、一紅外攝影機及其他攝影機之至少一者。外部資訊偵測部分7420包含(例如)以下之至少一者：用於偵測當前天氣或大氣狀況之一環境感測器及用於偵測其中安裝車輛控制系統7000之車輛周圍之其他車輛、障礙物、行人等之一周圍資訊偵測感測器。

環境感測器可為(例如)以下之至少一者：用於偵測雨天之一雨滴感測器、用於偵測霧之一霧感測器、用於偵測陽光強度之一陽光感測器及用於偵測降雪之一雪感測器。周圍資訊偵測感測器可為以下之至少一者：一超音波感測器、一雷達裝置及一LIDAR (光偵測及測距、雷射成像偵測及測距)裝置。影像擷取單元7410及外部資訊偵測部分7420可各設置為獨立感測器或裝置，或可設置為其中整合複數個感測器或裝置之一裝置。

現在，圖34繪示影像擷取單元7410及外部資訊偵測部分7420之安裝位置之一實例。影像擷取單元7910、7912、7914、7916及7918設置至(例如)一車輛7900之一前鼻、側視鏡、一後保險槓、一後備廂及一車廂內擋風玻璃之頂部之至少一個位置。設置至前鼻之影像擷取單元7910及設置至車廂內擋風玻璃之頂部之影像擷取單元7918主要獲取車輛7900前方之影像。設置至側視鏡之影像擷取單元7912及7914主要獲取車輛7900兩側之影像。設置至後保險槓或後備廂之影像擷取單元7916主要獲取車輛7900後方之影像。設置至車廂內擋風玻璃之頂部之影像擷取單元7918主要用於偵測前方行駛車輛、行人、障礙物、信號燈、交通標誌、車道分界線等。

應注意，圖34繪示影像擷取單元7910、7912、7914及7916之各自拍攝範圍之一實例。一影像擷取範圍a指示設置至前鼻之影像擷取單元7910之影像擷取範圍，影像擷取範圍b及c指示設置至各自側視鏡之影像擷取單元7912及7914之影像擷取範圍，且一影像擷取範圍d指示設置至後保險槓或後備廂之影像擷取單元7916之影像擷取範圍。例如，重疊由影像擷取單元7910、7912、7914及7916影像擷取之影像資料產生自上方觀看之車輛7900之一鳥瞰影像。

設置至車輛7900之前面、後面、兩側、轉角及車廂內擋風玻璃之頂部之外部資訊偵測部分7920、7922、7924、7926、7928及7930可為(例如)超音波感測器或雷達裝置。設置至車輛7900之前鼻、後保險槓、後備廂及車廂內擋風玻璃之頂部之外部資訊偵測部分7920、7926及7930可為(例如) LIDAR裝置。此等外部資訊偵測部分7920至7930主要用於偵測前方行駛車輛、行人、障礙物等。

返回至圖33繼續描述，外部資訊偵測單元7400引起影像擷取單元7410執行車外影像之影像擷取，且接收已被影像擷取之影像資料。外部資訊偵測單元7400亦自連接至其之外部資訊偵測部分7420接收偵測到之資訊。在其中外部資訊偵測部分7420係一超音波感測器、一雷達裝置或一LIDAR裝置之一情況中，外部資訊偵測單元7400發射超音波、電磁波或其類似者且接收所接收之反射波之資訊。外部資訊偵測單元7400可基於所接收之資訊執行關於人、汽車、障礙物、標誌、路面上字元等之物件偵測處理或距離偵測處理。外部資訊偵測單元7400可基於所接收之資訊執行用於辨識降雨、霧、路面狀況等之環境辨識處理。外部資訊偵測單元7400可基於所接收之資訊計算至一車外物件之距離。

此外，外部資訊偵測單元7400可基於所接收之影像資料執行用於辨識人、汽車、障礙物、標誌、路面上字元等之影像辨識處理或距離偵測處理。外部資訊偵測單元7400可對所接收之影像資料及由不同影像擷取單元7410影像擷取之合成影像資料執行諸如失真校正、定位等之處理以產生一鳥瞰影像或一全景影像。外部資訊偵測單元7400可使用由不同影像擷取單元7410影像擷取之影像資料來執行視點變換處理。

內部資訊偵測單元7500偵測車內資訊。偵測駕駛員之狀態之一駕駛員狀態偵測單元7510連接至(例如)內部資訊偵測單元7500。駕駛員狀態偵測單元7510可包含執行駕駛員之影像擷取之一攝影機、偵測駕駛員之生物資訊之一生物感測器、執行車廂內語音之聲音收集之一麥克風等。生物感測器設置至(例如)一座面、一方向盤或其類似者且偵測坐在車座上之一乘客或握住方向盤之駕駛員之生物資訊。內部資訊偵測單元7500可基於自駕駛員狀態偵測單元7510輸入之偵測資訊來計算駕駛員之疲勞度或專注度或區分駕駛員是否睡著。內部資訊偵測單元7500可使所收集之語音信號經受諸如雜訊消除處理或其類似者之處理。

整合控制單元7600根據各種類型之程式大體上控制車輛控制系統7000內之操作。一輸入單元7800連接至整合控制單元7600。輸入單元7800由可供一乘客操作輸入之一裝置實現，諸如(例如)一觸控面板、一按鈕、一麥克風、一開關、一操縱桿等。藉由對由麥克風輸入之語音執行語音辨識來獲得之資料可輸入至整合控制單元7600。輸入單元7800可為(例如)使用紅外線或其他無線電波之一遠端控制裝置，或可為與車輛控制系統7000之操作相容之諸如一行動電話或一PDA (個人數位助理)或其類似者之外部連接設備。輸入單元7800可為(例如)一攝影機，且在此情況中，一乘客可藉由手勢輸入資訊。替代地，可輸入藉由偵測乘客配備之一可穿戴裝置之移動來獲得之資料。此外，例如，輸入單元7800可包含基於由乘客或其類似者使用前述輸入單元7800輸入之資訊來產生輸入信號之一輸入控制電路或其類似者，且輸出至整合控制單元7600。乘客或其類似者藉由操作此輸入單元7800來向車輛控制系統7000輸入各種類型之資料、指示處理操作等。

儲存單元7690可包含儲存由微電腦執行之各種類型之程式之ROM (唯讀記憶體)及儲存各種類型之參數、運算結果、感測器值等之RAM (隨機存取記憶體)。儲存單元7690亦可由諸如一HDD (硬碟機)或其類似者之一磁性儲存裝置、一半導體儲存裝置、一光學儲存裝置、一磁光儲存裝置或其類似者實現。

通用通信介面7620係在存在於一外部環境7750中之各種類型之設備之間中繼通信之一通用通信介面。通用通信介面7620可由諸如GSM (註冊商標)(全球行動通信系統)、WiMAX (註冊商標)、LTE (註冊商標)(長期演進)、LTE-A (先進LTE)或其類似者之一蜂巢式通信協定或諸如無線LAN (亦指稱Wi-Fi (註冊商標))、Bluetooth (註冊商標)或其類似者之另一無線通信協定實施。通用通信介面7620可(例如)經由一基地台或一存取點連接至存在於一外部網路(例如網際網路、一雲端網路或一企業運營商特定網路)上之設備(例如一應用伺服器或控制伺服器)。此外，通用通信介面7620可使用(例如) P2P (同級間)技術連接至存在於車輛附近之一終端機(例如駕駛員、一行人或一商店之一終端機或一MTC (機器型通信)終端機)。

專用通信介面7630係支援以在車輛中用作一物件開發之通信協定之一通信介面。專用通信介面7630可(例如)實施WAVE (無線存取車輛環境)(其係低層IEEE 802.11p及高層IEEE 1609之一組合)、DSRC (專用短距離通信)或一標準協定(諸如一蜂巢式通信協定)。專用通信介面7630通常執行V2X通信，其係包含車輛與車輛(車輛-車輛)通信、道路與車輛(車輛與基礎設施)通信、車輛與家(車輛-家)通信及行人與車輛(車輛-行人)通信之一或多者之一概念。

定位單元7640自一GNSS (全球導航衛星系統)衛星接收(例如) GNSS信號(例如來自一GPS (全球定位系統)衛星之GPS信號)且執行定位，且產生包含車輛之緯度、經度及海拔之位置資訊。應注意，定位單元7640可藉由與一無線存取點交換信號來識別當前位置，或可自諸如一行動電話、PHS、智慧型電話或其類似者之具有定位功能之一終端機獲取位置資訊。

信標接收單元7650接收(例如)自安裝於道路上之一無線電台或其類似者發射之無線電波或電磁波，且獲取諸如當前位置、交通擁堵、道路封閉、所需時間等之資訊。應注意，信標接收單元7650之功能可包含於上述專用通信介面7630中。

板載設備介面7660係在微電腦7610與存在於車輛中之各種類型之板載設備7760之間中繼連接之一通信介面。板載設備介面7660可使用諸如無線LAN、Bluetooth (註冊商標)、NFC (近場通信)、WUSB (無線USB)等之一無線通信協定來建立無線連接。板載設備介面7660亦可經由自繪圖省略之一連接終端機(及電纜(若需要))建立有線連接，諸如USB (通用串列匯流排)、HDMI (註冊商標)(高清晰度多媒體介面)、MHL (行動高清晰度鏈接)等。板載設備7760可包含(例如)一乘客具有之行動設備或可穿戴設備或裝載至或附接至車輛之資訊設備之至少一者。板載設備7760亦可包含執行一選用目的地之路線搜尋之一汽車導航裝置。板載設備介面7660與此板載設備7760交換控制信號或資料信號。

車載網路介面7680係在微電腦7610與通信網路7010之間中繼通信之一介面。車載網路介面7680根據由通信網路7010支援之一預定協定傳輸及接收信號等。

整合控制單元7600之微電腦7610基於經由通用通信介面7620、專用通信介面7630、定位單元7640、信標接收單元7650、板載設備介面7660及車載網路介面7680之至少一者獲取之資訊，根據各種類型之程式控制車輛控制系統7000。例如，微電腦7610可基於關於車內外獲取之資訊來運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之一控制目標值，且向驅動系統控制單元7100輸出一控制命令。例如，微電腦7610可執行協作控制以實現ADAS (先進駕駛輔助系統)之功能，包含防車輛碰撞或撞擊緩衝、基於車輛間距離之跟車行駛、車輛勻速行駛、車輛碰撞警告、車輛偏離車道警告等。此外，微電腦7610可藉由基於關於車輛周圍之資訊控制驅動力產生裝置、轉向機構、制動裝置等來執行協作控制以在無需駕駛員操作之情況下執行自主行使之自動駕駛或其類似者。

微電腦7610可基於經由通用通信介面7620、專用通信介面7630、定位單元7640、信標接收單元7650、板載設備介面7660及車載網路介面7680之至少一者獲取之資訊來產生車輛與附近物件(諸如結構、人等)之間的三維距離資訊，且創建包含關於車輛之當前位置之附近資訊之本地地圖資訊。微電腦7610亦可基於所獲取之資訊來預測諸如車輛碰撞、行人或其類似者接近、進入禁止車輛通行之道路等之危險，且產生一警告信號。例如，警告信號可為用於產生一警告聲音、亮起一警示燈或其類似者之一信號。

音訊及影像輸出單元7670將音訊及影像之輸出信號之至少一者傳輸至能夠在視覺或聽覺上向車輛之乘客或車外人員通知資訊之一輸出裝置。在圖33之實例中，一音訊揚聲器7710、一顯示單元7720及一儀表板7730經例示為輸出裝置。顯示單元7720可包含(例如)一板載顯示器及一抬頭顯示器之至少一者。顯示單元7720可具有AR (擴增實境)顯示功能。輸出裝置可為除此等裝置之外的一裝置，諸如耳機、由一乘客穿戴之諸如一眼鏡式顯示器或其類似者之一可穿戴裝置、一投影儀、一燈等。在其中輸出裝置係一顯示裝置之一情況中，顯示裝置依諸如文字、影像、表、圖形等之各種格式視覺顯示藉由微電腦7610執行各種類型之處理來獲得之結果或自另一控制單元接收之資訊。此外，在其中輸出裝置係一音訊輸出裝置之一情況中，音訊輸出裝置將由已被再現之音訊資料、聲音資料或其類似者組成之音訊信號轉換成類比信號且聽覺輸出。

應注意，在圖33中所繪示之實例中，經由通信網路7010連接之至少兩個控制單元可整合成一單一控制單元。替代地，個別控制單元可由複數個控制單元組態。此外，車輛控制系統7000可包含未繪示之另一控制單元。此外，在以上描述中，由某一控制單元承擔之部分或全部功能可由另一控制單元承擔。即，只要資訊經由通信網路7010傳輸及接收，則可進行其中控制單元之任一者執行預定運算處理之一配置。依相同方式，可進行其中連接至控制單元之任一者之一感測器或裝置連接至另一控制單元之一配置，且複數個控制單元亦經由通信網路7010相互傳輸及接收偵測資訊。

應注意，用於實現根據參考圖1所描述之第一實施例之影像擷取設備1之功能之一電腦程式可安裝於控制單元或其類似者之任一者中。此外，可提供其中儲存此一電腦程式之一電腦可讀記錄媒體。記錄媒體係(例如)一磁碟、一光碟、一磁光碟、快閃記憶體或其類似者。此外，電腦程式可經由(例如)一網路分佈，無需使用一記錄媒體。

在上述車輛控制系統7000中，根據參考圖1所描述之第一實施例之影像擷取設備1可應用於圖33中所繪示之應用實例中之整合控制單元7600。例如，影像擷取設備1對應於影像擷取單元7410。例如，可擴大影像擷取單元7410之動態範圍。

應注意，本發明可呈現以下組態。 (1) 一種光偵測裝置，其包括： 一光電轉換單元，其回應於接收光而產生電荷； 一第一節點，其連接至該光電轉換單元； 一比較器，其回應於偵測到該第一節點之一電位係至少一預定電位而輸出一第一信號； 一重設單元，其回應於偵測到該第一信號而將該第一節點重設為一重設電位； 一計數單元，其計數該第一信號由該比較器輸出之一次數；及 一放大單元，其連接至該第一節點且輸出一第一類比信號。

(2) 如(1)之光偵測裝置，其進一步包括： 一類比轉數位轉換單元，其基於該第一類比信號產生一數位信號；及 一信號處理單元，其基於以下來產生一影像信號： 該第一信號自該比較器輸出之該次數；及 該數位信號。

(3) 如(1)或(2)之光偵測裝置，其進一步包括： 一第一電晶體，其連接於該第一節點與該光電轉換單元之間。

(4) 如(2)或(3)之光偵測裝置，其中 該重設單元在該放大單元輸出該第一類比信號之後重設該第一節點， 該放大單元在該重設單元重設該第一節點之後放大該第一節點之該電位，且將一第二類比信號輸出至該類比轉數位轉換單元，且 該類比轉數位轉換單元基於該第一類比信號及該第二類比信號產生該數位信號。

(5) 如(4)之光偵測裝置，其中 該放大單元在其中該第一電晶體經設定為一導電狀態且接著設定為一非導電狀態之一序列之後輸出該第一類比信號。

(6) 如(3)至(5)中任一者之光偵測裝置，其進一步包括： 一第一電荷保持單元，其經由該第一節點連接至該光電轉換單元，及 一第二電荷保持單元，其連接至該第一節點，與該第一電荷保持單元並聯。

(7) 如(6)之光偵測裝置，其中 該第一電荷保持單元經由一第二電晶體連接至該第一節點，且 在一第一時期中，該第二電晶體經設定為一導電狀態，且在不同於該第一時期之一第二時期中設定為一非導電狀態。

(8) 如(7)之光偵測裝置，其中 在該第二時期中，該放大單元輸出一第三類比信號且在該第一電晶體經設定為該導電狀態之後輸出一第四類比信號。

(9) 如(8)之光偵測裝置，其中 在該第一時期中，該放大單元在該第一電晶體經設定為該導電狀態之後輸出該第一類比信號且在該第一節點經設定為一重設電位之後輸出該第二類比信號，且 該類比轉數位轉換單元基於該第一、第二、第三及第四類比信號產生該數位信號。

(10) 如(9)之光偵測裝置，其進一步包括： 一第三電荷保持單元，其經由一第三電晶體連接至該第一節點。

(11) 如(10)之光偵測裝置，其中 該放大單元在將該第二電晶體及該第三電晶體設定為一導電狀態期間輸出一第五類比信號，且在該第一電晶體經設定為該導電狀態之後輸出一第六類比信號，且 該類比轉數位轉換單元基於該第一、第二、第三、第四、第五及第六類比信號產生該數位信號。

(12) 如(10)之光偵測裝置，其中 該放大單元在將該第二電晶體及該第三電晶體設定為一導電狀態期間輸出一第五類比信號，且在該第一節點經設定為一重設電位之後輸出一第六類比信號，且 該類比轉數位轉換單元基於該第一、第二、第三、第四、第五及第六類比信號產生該數位信號。

(13) 如(12)之光偵測裝置，其中 該重設單元由連接於該第一節點與一電源單元之間的一第四電晶體組態， 呈一非導電狀態之該第二電晶體之一通道電位大於呈一非導電狀態之該第三電晶體之通道電位，且 呈一非導電狀態之該第四電晶體之一通道電位大於呈一非導電狀態之該第二電晶體之通道電位。

(14) 如(1)至(13)中任一者之光偵測裝置，其中 一第一累積電容由一金屬-絕緣體-金屬電容組態且連接至該第一節點。

(15) 如(1)至(14)中任一者之光偵測裝置，其中 該光電轉換單元安置於一第一基板中，且 該計數單元安置於堆疊至該第一基板之一第二基板中。

(16) 如(15)之光偵測裝置，其中 該放大單元包括一第一放大電晶體及一選擇電晶體， 該第一放大電晶體安置於該第一基板中，且 該選擇電晶體安置於該第二基板中。

(17) 如(15)或(16)之光偵測裝置，其中 該比較器包括一第二放大電晶體及一電流鏡， 該第二放大電晶體安置於該第一基板中，且 該電流鏡安置於該第二基板中。

(18) 如(1)至(17)中任一者之光偵測裝置，其中 該光電轉換單元具有用於累積電荷之一預定電容，且 該等電荷在超過該預定電容時溢流至該第一節點。

(19) 如(1)至(18)中任一者之光偵測裝置，其中 該重設單元由連接於該第一節點與一電源單元之間的一第四電晶體組態。

(20) 一種電子設備，其包括： 一光學系統；及 一光偵測裝置， 該光偵測裝置包括： 一光電轉換單元，其回應於接收光而產生電荷； 一第一節點，其連接至該光電轉換單元； 一比較器，其回應於偵測到該第一節點之一電位係至少一預定電位而輸出一第一信號； 一重設單元，其回應於偵測到該第一信號而將該第一節點重設為一重設電位； 一計數單元，其計數該第一信號由該比較器輸出之一次數；及 一放大單元，其連接至該第一節點且輸出一第一類比信號。

(21) 一種影像感測器，其包括： 一光電轉換單元，其回應於接收光而產生電荷； 一第一節點，其連接至該光電轉換單元； 一比較器，其回應於偵測到該第一節點之一電位係至少一預定電位而輸出一第一信號； 一重設單元，其回應於偵測到該第一信號而將該第一節點重設為一重設電位； 一計數單元，其計數該第一信號由該比較器輸出之一次數；及 一放大單元，其連接至該第一節點且輸出一第一類比信號。

本發明之態樣不限於上述個別實施例，而是可包含熟習技術者可想到之各種修改方案。本發明之效應亦不限於上述內容。即，可在不背離自申請專利範圍及其等效物中所規定之內容衍生之本發明之概念精神及實質之情況下進行各種新增、修改及部分刪除。

1:影像擷取設備 100:像素 101:光電轉換單元 101a:光電轉換元件 102:第一累積單元 103:判定單元 103a:比較器 104:重設單元 104a:重設電晶體 105:計數機構單元 105a:計數器 106:放大單元 106a:放大電晶體 106b:選擇電晶體 106c:恆定電流源 107:轉移電晶體 108:計數器重設電路 109:第二累積單元 109a:第二電容器 110:光學單元/電容連接電晶體 111:第三累積單元 112:第二轉移電晶體 113:NOT閘 114:OR閘 115:第二電容連接電晶體 120:數位信號處理(DSP)電路 130:顯示單元 140:操作單元 150:匯流排 160:圖框記憶體/行信號處理單元 170:儲存單元 180:電源單元 200:固態影像擷取裝置 200a:第一基板 200b:第二基板 200c:第三基板 209:信號線 210:垂直掃描電路 220:時序控制單元 230:數位轉類比轉換器(DAC) 240:像素陣列單元 250:像素電路 259:垂直信號線 260:讀取電路/讀出電路 261:計數器 262:鎖存器 270:水平掃描電路 280:信號處理單元 282:記憶體 284:運算單元 300:比較器 7000:車輛控制系統 7010:通信網路 7100:驅動系統控制單元 7110:車輛狀態偵測單元 7200:車身系統控制單元 7300:電池控制單元 7310:二次電池 7400:外部資訊偵測單元 7410:影像擷取單元 7420:外部資訊偵測部分 7500:內部資訊偵測單元 7510:駕駛員狀態偵測單元 7600:整合控制單元 7610:微電腦 7620:通用通信介面 7630:專用通信介面 7640:定位單元 7650:信標接收單元 7660:板載設備介面 7670:音訊及影像輸出單元 7680:車載網路介面 7690:儲存單元 7710:音訊揚聲器 7720:顯示單元 7730:儀表板 7750:外部環境 7760:板載設備 7800:輸入單元 7900:車輛 7910:影像擷取單元 7912:影像擷取單元 7914:影像擷取單元 7916:影像擷取單元 7918:影像擷取單元 7920:外部資訊偵測部分 7922:外部資訊偵測部分 7924:外部資訊偵測部分 7926:外部資訊偵測部分 7928:外部資訊偵測部分 7930:外部資訊偵測部分 EXP:驅動信號 FCG:驅動信號 FDG:驅動信號 L10:累積電荷 L12:線 L14:線 L16:電位 L18:電荷量 L20:電位 L22:電位 L24:電位 L26:電位 L28:電位 L190:線 L192:線 L194:線 L196:線 L200:線 L202:線 L204:線 L206:線 L208:線 L210:線 L220:線 Lsh:水平信號線 Lsv:垂直信號線 n10:節點 n12:節點 n16:節點 n20:節點 RST:驅動信號 S:信號值 Sa:數位信號 Sa1:數位剩餘電荷信號 Sa2:數位剩餘電荷信號 Sa3:數位剩餘電荷信號 Sa4:數位剩餘電荷信號 Sb:數位信號 SEL:驅動信號 SHT:初始化信號/驅動信號 TCG:驅動信號 TG:驅動信號 V10:電位 V12:電位 V14:電位 V16:電位 VCO:輸出信號 VDD:電源電位 V _RMP:參考電位 VRS:可變電壓電源 VSYNC:垂直同步信號 Vth:預定臨限值電位 V _VSL:輸入電位 xEXP:信號

圖1係繪示根據一第一實施例之一影像擷取設備1之一組態實例的一方塊圖。 圖2係繪示根據本實施例之一固態影像擷取裝置200之一組態實例的一方塊圖。 圖3係示意性繪示像素電路及一處理電路之連接的一圖式。 圖4係繪示一像素電路250之一組態實例的一方塊圖。 圖5係繪示像素電路250之一電路組態實例的一圖式。 圖6係繪示根據本發明之第一實施例之一讀取電路260之一組態實例的一方塊圖。 圖7係根據本實施例之一處理實例之一時序圖。 圖8係根據第一實施例之修改方案1之一處理實例之一時序圖。 圖9係概念性描述圖8中之Vr、Vs、Vs及Vr位準處之讀取電位的一圖式。 圖10係繪示根據一第二實施例之一像素電路250之一組態實例的一方塊圖。 圖11係繪示根據第二實施例之像素電路250之一電路組態實例的一圖式。 圖12係根據第二實施例之一操作實例之一時序圖。 圖13係根據第二實施例之一修改方案之一處理實例之一時序圖。 圖14係繪示根據一第三實施例之一像素電路250之一組態實例的一方塊圖。 圖15係繪示根據第三實施例之像素電路250之一電路組態實例的一圖式。 圖16係根據第三實施例之一操作實例之一時序圖。 圖17係繪示根據第三實施例之修改方案1之一像素電路250之一電路組態實例的一圖式。 圖18係根據第三實施例之修改方案1之一操作實例之一時序圖。 圖19係繪示根據第三實施例之修改方案2之一像素電路250之一電路組態實例的一圖式。 圖20係繪示根據第一實施例之修改方案3之一像素電路250之一組態實例的一圖式。 圖21係繪示一第一基板及一第二基板之一組態實例的一圖式。 圖22係繪示其中圖11中所繪示之像素電路250由兩個基板組態之一組態實例的一圖式。 圖23係繪示其中圖15中所繪示之像素電路250由兩個基板組態之一組態實例的一圖式。 圖24係繪示圖19中所繪示之像素電路250之一組態實例的一圖式。 圖25係繪示一第一基板、一第二基板及一第三基板之一組態實例的一圖式。 圖26係繪示其中圖4中所繪示之像素電路250由兩個基板組態之一組態實例的一圖式。 圖27係繪示其中圖10中所繪示之像素電路250由三個基板組態之一組態實例的一圖式。 圖28係繪示其中圖14中所繪示之像素電路250由兩個基板組態之一組態實例的一圖式。 圖29係繪示其中圖14中所繪示之像素電路250由三個基板組態之一組態實例的一圖式。 圖30係示意性繪示影像擷取裝置200之部分的一圖式。 圖31係校準模式中之一操作實例之一時序圖。 圖32係校準模式中之一操作實例之一時序圖。 圖33係繪示一車輛控制系統之一示意組態之一實例的一方塊圖。 圖34係繪示一外部資訊偵測部分及一影像擷取單元之佈局位置之一實例的一說明圖。

101:光電轉換單元

102:第一累積單元

103:判定單元

104:重設單元

105:計數機構單元

106:放大單元

250:像素電路

260:讀取電路/讀出電路

280:信號處理單元

282:記憶體

284:運算單元

Claims (20)

1. 一種光偵測裝置，其包括： 一光電轉換單元，其回應於接收光而產生電荷； 一第一節點，其連接至該光電轉換單元； 一比較器，其回應於偵測到該第一節點之一電位係至少一預定電位而輸出一第一信號； 一重設單元，其回應於偵測到該第一信號而將該第一節點重設為一重設電位； 一計數單元，其計數該第一信號由該比較器輸出之一次數；及 一放大單元，其連接至該第一節點且輸出一第一類比信號。
2. 如請求項1之光偵測裝置，其進一步包括： 一類比轉數位轉換單元，其基於該第一類比信號產生一數位信號；及 一信號處理單元，其基於以下來產生一影像信號： 該第一信號自該比較器輸出之該次數；及 該數位信號。
3. 如請求項2之光偵測裝置，其進一步包括： 一第一電晶體，其連接於該第一節點與該光電轉換單元之間。
4. 如請求項3之光偵測裝置，其中 該重設單元在該放大單元輸出該第一類比信號之後重設該第一節點， 該放大單元在該重設單元重設該第一節點之後放大該第一節點之該電位，且將一第二類比信號輸出至該類比轉數位轉換單元，且 該類比轉數位轉換單元基於該第一類比信號及該第二類比信號產生該數位信號。
5. 如請求項4之光偵測裝置，其中 該放大單元在其中該第一電晶體經設定為一導電狀態且接著設定為一非導電狀態之一序列之後輸出該第一類比信號。
6. 如請求項3之光偵測裝置，其進一步包括： 一第一電荷保持單元，其經由該第一節點連接至該光電轉換單元，及 一第二電荷保持單元，其連接至該第一節點，與該第一電荷保持單元並聯。
7. 如請求項6之光偵測裝置，其中 該第一電荷保持單元經由一第二電晶體連接至該第一節點，且 在一第一時期中，該第二電晶體經設定為一導電狀態，且在不同於該第一時期之一第二時期中設定為一非導電狀態。
8. 如請求項7之光偵測裝置，其中 在該第二時期中，該放大單元輸出一第三類比信號且在該第一電晶體經設定為該導電狀態之後輸出一第四類比信號。
9. 如請求項8之光偵測裝置，其中 在該第一時期中，該放大單元在該第一電晶體經設定為該導電狀態之後輸出該第一類比信號且在該第一節點經設定為一重設電位之後輸出該第二類比信號，且 該類比轉數位轉換單元基於該第一、第二、第三及第四類比信號產生該數位信號。
10. 如請求項9之光偵測裝置，其進一步包括： 一第三電荷保持單元，其經由一第三電晶體連接至該第一節點。
11. 如請求項10之光偵測裝置，其中 該放大單元在將該第二電晶體及該第三電晶體設定為一導電狀態期間輸出一第五類比信號，且在該第一電晶體經設定為該導電狀態之後輸出一第六類比信號，且 該類比轉數位轉換單元基於該第一、第二、第三、第四、第五及第六類比信號產生該數位信號。
12. 如請求項10之光偵測裝置，其中 該放大單元在將該第二電晶體及該第三電晶體設定為一導電狀態期間輸出一第五類比信號，且在該第一節點經設定為一重設電位之後輸出一第六類比信號，且 該類比轉數位轉換單元基於該第一、第二、第三、第四、第五及第六類比信號產生該數位信號。
13. 如請求項12之光偵測裝置，其中 該重設單元由連接於該第一節點與一電源單元之間的一第四電晶體組態， 呈一非導電狀態之該第二電晶體之一通道電位大於呈一非導電狀態之該第三電晶體之通道電位，且 呈一非導電狀態之該第四電晶體之一通道電位大於呈一非導電狀態之該第二電晶體之通道電位。
14. 如請求項1之光偵測裝置，其中 一第一累積電容由一金屬-絕緣體-金屬電容組態且連接至該第一節點。
15. 如請求項1之光偵測裝置，其中 該光電轉換單元安置於一第一基板中，且 該計數單元安置於堆疊至該第一基板之一第二基板中。
16. 如請求項15之光偵測裝置，其中 該放大單元包括一第一放大電晶體及一選擇電晶體， 該第一放大電晶體安置於該第一基板中，且 該選擇電晶體安置於該第二基板中。
17. 如請求項15之光偵測裝置，其中 該比較器包括一第二放大電晶體及一電流鏡， 該第二放大電晶體安置於該第一基板中，且 該電流鏡安置於該第二基板中。
18. 如請求項1之光偵測裝置，其中 該光電轉換單元具有用於累積電荷之一預定電容，且 該等電荷在超過該預定電容時溢流至該第一節點。
19. 如請求項1之光偵測裝置，其中 該重設單元由連接於該第一節點與一電源單元之間的一第四電晶體組態。
20. 一種電子設備，其包括： 一光學系統；及 一光偵測裝置， 該光偵測裝置包括： 一光電轉換單元，其回應於接收光而產生電荷； 一第一節點，其連接至該光電轉換單元； 一比較器，其回應於偵測到該第一節點之一電位係至少一預定電位而輸出一第一信號； 一重設單元，其回應於偵測到該第一信號而將該第一節點重設為一重設電位； 一計數單元，其計數該第一信號由該比較器輸出之一次數；及 一放大單元，其連接至該第一節點且輸出一第一類比信號。