[发明专利]成像元件、成像装置、电子设备、阈值计算装置和成像方法

说明书

技术领域

本技术涉及一种成像元件。具体地，本技术涉及一种用于检测微弱光的成像元件、成像装置、电子设备、用于检测微弱光的成像元件的阈值计算装置和成像方法。

背景技术

近年来，检测微弱光的装置已广泛引入主要是医疗领域和研究领域中。在这种装置中，在许多情况下，将比较昂贵的光电倍增管用作微弱光的检测单元。

另外，也提出了代替光电倍增管，使用能够以低成本进行制造的诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等成像元件来检测微弱光的装置(例如，参照专利文献1)。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开No.2011-97581

发明内容

发明所要解决的问题

在上述已知的技术中，对入射在CMOS图像传感器的各像素上的光子数进行计数(光子计数)以检测微弱光。

在上述已知的技术中，对光子是否入射进各像素中进行二元判定。例如，考虑到各像素的特性差和随机噪声等的影响来进行二元判定。因此，可以期待进一步减小二元判定的判断误差。

考虑到这些情况完成了本技术，并且其目的是提高对入射在像素上的光子的判定精度。

解决问题的方案

为了解决上述问题完成了本技术，并且其第一方面是成像元件、成像装置、电子设备和成像方法，包括：生成单元，所述生成单元用于基于由像素输出的信号生成表示在曝光期间中由入射在所述像素上的光子累积的电荷的量的数字值；和判定单元，所述判定单元用于把在将所述像素中累积的电荷的量转换成由所述生成单元生成的数字值时针对具有类似转换效率的各像素设定的阈值与所生成的数字值进行比较，并且对光子向输出所述信号的像素的入射进行判定。因此，其使得把在转换成数字值时针对具有类似转换效率的各像素设定的阈值与数字值进行比较以判定光子的入射的操作产生效果。

另外，第一方面还可以包括放大单元，所述放大单元用于以大于1的倍数放大所述信号，其中所述生成单元可以基于放大的信号进行生成。因此，其使得基于由以大于1的倍数放大信号的放大单元放大的信号生成数字值并且将生成的数字值与阈值进行比较以对光子的入射进行判定的操作产生效果。

另外，在第一方面中，所述放大单元可以设置到各像素上，以及所述判定单元可以将在放大所述信号时的倍数设定为所述转换效率，并且使用针对各像素设定的阈值来进行判定。因此，其使得基于由设置到各像素上的放大单元放大的信号生成数字值并且将生成的数字值与阈值进行比较以对光子的入射进行判定的操作产生效果。

另外，在第一方面中，所述放大单元可以包括设置到各像素上的共源放大晶体管。因此，其使得基于由设置到各像素上的共源放大晶体管放大的信号生成数字值并且将生成的数字值与阈值进行比较以对光子的入射进行判定的操作产生效果。

另外，在第一方面中，所述放大单元可以以列单位设置到以矩阵形式配置的所述像素上，以及所述判定单元可以将在放大所述信号时的倍数设定为所述转换效率，并且使用以列单位设定的阈值来进行判定。因此，其使得基于由设置到各列上的放大单元放大的信号生成数字值并且将生成的数字值与为各列设定的阈值进行比较以对光子的入射进行判定的操作产生效果。

另外，在第一方面中，所述放大单元可以包括运算放大器或CMOS(互补金属氧化物半导体)逆变器。因此，其使得设置包括运算放大器或CMOS(互补金属氧化物半导体)逆变器的放大单元的操作产生效果。

另外，在第一方面中，根据权利要求5所述的成像元件，其中所述放大单元包括用于将所述信号的电位反馈给输出所述信号的像素的浮动扩散的电位的反馈电路。因此，其使得设置包括反馈电路的放大单元的操作产生效果。

另外，第一方面还可以包括保持单元，所述保持单元用于针对具有类似转换效率的各像素保持阈值指定值，所述阈值指定值用比表示由所述生成单元生成的数字值所需位数少的位数指定所述阈值，其中所述判定单元可以获取输出转换成作为判定对象的数字值的信号的像素的阈值指定值、基于表示所述数字值和所述阈值指定值之间的关系的表将所获取的阈值指定值转换成所述数字值的灰度值以及设定所述阈值。因此，其使得将由保持单元保持的阈值指定值转换成数字值的灰度值以设定阈值的操作产生效果。

另外，在第一方面中，所述阈值可以基于从多个数字值算出的标准偏差和平均值来计算，所述多个数字值通过针对具有类似转换效率的各像素多次获取经由转换作为在其中光子没有累积电荷的状态下的信号的复位信号获得的数字值而获取。因此，其使得基于通过转换复位信号获得的数字值的标准偏差和平均值来计算阈值的操作产生效果。