JP2013058930A5 - 撮像装置、撮像システム及び撮像装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、撮像システム及び撮像装置の駆動方法に関する。

本発明の目的は、回路規模の増大を抑制しつつアナログデジタル変換の精度を向上させることができる撮像装置、撮像システム及び撮像装置の駆動方法を提供することである。

本発明の一の態様である撮像装置は、光電変換により信号を生成する画素と、時間に対して第１の変化率で電位が変化する基準信号用参照信号と、時間に対して前記第１の変化率よりも大きい第２の変化率で電位が変化する有効信号用参照信号とをそれぞれ生成する参照信号生成回路と、前記基準信号用参照信号と前記有効信号用参照信号との一方を供給する選択回路と、前記画素のリセット状態における前記画素に基づく基準信号と、前記選択回路から供給される前記基準信号用参照信号との比較である第１の比較と、前記画素の非リセット状態における前記画素に基づく有効信号と、前記選択回路から供給される前記有効信号用参照信号との比較である第２の比較とを行う比較回路と、前記第１の比較において、前記第１の比較の開始から前記基準信号と前記基準信号用参照信号との大小関係が逆転するまでの期間をカウントすることによって、前記基準信号に基づくデジタル信号の第１のカウント値を生成し、前記第２の比較において、前記第２の比較の開始から前記有効信号と前記有効信号用参照信号との大小関係が逆転するまでの期間をカウントすることによって、前記有効信号に基づくデジタル信号の第２のカウント値を生成するカウンタ回路と、前記第１の変化率と前記第２の変化率との違いに対応する前記第１のカウント値及び前記第２のカウント値の分解能の違いを補正し、前記補正した第１のカウント値及び第２のカウント値の差分を出力する補正部とを有することを特徴とする。

Claims (10)

1. 光電変換により信号を生成する画素と、
   時間に対して第１の変化率で電位が変化する基準信号用参照信号と、時間に対して前記第１の変化率よりも大きい第２の変化率で電位が変化する有効信号用参照信号とをそれぞれ生成する参照信号生成回路と、
   前記基準信号用参照信号と前記有効信号用参照信号との一方を供給する選択回路と、
   前記画素のリセット状態における前記画素に基づく基準信号と、前記選択回路から供給される前記基準信号用参照信号との比較である第１の比較と、前記画素の非リセット状態における前記画素に基づく有効信号と、前記選択回路から供給される前記有効信号用参照信号との比較である第２の比較とを行う比較回路と、
   前記第１の比較において、前記第１の比較の開始から前記基準信号と前記基準信号用参照信号との大小関係が逆転するまでの期間をカウントすることによって、前記基準信号に基づくデジタル信号の第１のカウント値を生成し、前記第２の比較において、前記第２の比較の開始から前記有効信号と前記有効信号用参照信号との大小関係が逆転するまでの期間をカウントすることによって、前記有効信号に基づくデジタル信号の第２のカウント値を生成するカウンタ回路と、
   前記第１の変化率と前記第２の変化率との違いに対応する前記第１のカウント値及び前記第２のカウント値の分解能の違いを補正し、前記補正した第１のカウント値及び第２のカウント値の差分を出力する補正部と
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記補正部は、前記第２のカウント値をビットシフトすることにより、前記分解能の違いを補正することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記カウンタ回路は、前記第１のカウント値をダウンカウント又はアップカウントし、前記第１のカウント値のアップダウン方向と逆方向になるように前記第２のカウント値をカウントすることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
4. 前記選択回路は、前記画素に基づく有効信号のレベルが比較電圧より大きいときには第１の参照信号を前記有効信号用参照信号として選択し、前記画素に基づく有効信号のレベルが前記比較電圧より小さいときには前記第１の参照信号より時間に対する変化率が小さい第２の参照信号を前記有効信号用参照信号として選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記比較電圧は、前記第２の参照信号の最終到達電圧より低いことを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
6. 前記基準信号用参照信号は、前記第２の参照信号に対して、時間に対する変化率が同じであることを特徴とする請求項４又は５記載の撮像装置。
7. 前記比較回路が、前記第１の比較を行った後、前記第２の比較を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 光電変換により信号を生成する画素と、
   時間に対して第１の変化率で電位が変化する基準信号用参照信号と、時間に対して前記第１の変化率よりも大きい第２の変化率で電位が変化する有効信号用参照信号とをそれぞれ生成する参照信号生成回路と、
   前記基準信号用参照信号と前記有効信号用参照信号との一方を供給する選択回路と、
   前記画素のリセット状態における前記画素に基づく基準信号と、前記選択回路から供給される前記基準信号用参照信号との比較である第１の比較と、前記画素の非リセット状態における前記画素に基づく有効信号と、前記選択回路から供給される前記有効信号用参照信号との比較である第２の比較とを行う比較回路と、
   前記第１の比較において、前記第１の比較の開始から前記基準信号と前記基準信号用参照信号との大小関係が逆転するまでの期間をカウントすることによって、前記基準信号に基づくデジタル信号の第１のカウント値を生成し、前記第２の比較において、前記第２の比較の開始から前記有効信号と前記有効信号用参照信号との大小関係が逆転するまでの期間をカウントすることによって、前記有効信号に基づくデジタル信号の第２のカウント値を生成するカウンタ回路とを有する撮像装置と、
   前記第１の変化率と前記第２の変化率との違いに対応する前記第１のカウント値及び前記第２のカウント値の分解能の違いを補正する補正部と、
   前記補正した第１のカウント値及び第２のカウント値の差分を出力する出力部と
   を有することを特徴とする撮像システム。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置が出力する信号を用いて画像を生成する信号処理回路部と
   を有することを特徴とする撮像システム。
10. 光電変換により信号を生成する画素と、比較回路とを有する撮像装置の駆動方法であって、
    時間に対して第１の変化率で電位が変化する基準信号用参照信号と、時間に対して前記第１の変化率よりも大きい第２の変化率で電位が変化する有効信号用参照信号とをそれぞれ生成し、
    前記基準信号用参照信号と前記有効信号用参照信号との一方を選択して、前記比較回路に供給し、
    前記比較回路は、
    前記画素のリセット状態における前記画素に基づく基準信号と、前記基準信号用参照信号との比較である第１の比較と、
    前記画素の非リセット状態における前記画素に基づく有効信号と、前記有効信号用参照信号との比較である第２の比較とを行い、
    前記第１の比較において、前記第１の比較の開始から前記基準信号と前記基準信号用参照信号との大小関係が逆転するまでの期間をカウントすることによって、前記基準信号に基づくデジタル信号の第１のカウント値を生成し、前記第２の比較において、前記第２の比較の開始から前記有効信号と前記有効信号用参照信号との大小関係が逆転するまでの期間をカウントすることによって、前記有効信号に基づくデジタル信号の第２のカウント値を生成し、
    前記第１の変化率と前記第２の変化率との違いに対応する前記第１のカウント値及び前記第２のカウント値の分解能の違いを補正し、前記補正した第１のカウント値及び第２のカウント値の差分を出力することを特徴とする撮像装置の駆動方法。