JP2014146849A - 撮像装置、その駆動方法、及び撮像システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置は、複数の画素が複数の行及び複数の列を形成するように配された画素アレイと、前記画素アレイからの信号に対して第1のアナログデジタル変換を行う第1のADコンバータと、前記画素アレイからの前記信号に対して第2のアナログデジタル変換を、前記第1のADコンバータによる前記第1のアナログデジタル変換と並列に行う第2のADコンバータと、前記第1のADコンバータにおける前記第1のアナログデジタル変換により得られた第1の結果、および前記第2のADコンバータにおける前記第2のアナログデジタル変換により得られた第2の結果のうちの一方を出力する第1の出力部と、前記第1の出力部が前記第1の結果および前記第2の結果のいずれを出力したかを示す情報を出力する第2の出力部と、を備える。
【選択図】図1
Description
図1乃至7を参照しながら、第1実施形態の撮像装置I1を説明する。図1は、撮像装置I1の構成を示している。撮像装置I1は、画素アレイ101、ADコンバータ201(第1のADコンバータ)、ADコンバータ202(第2のADコンバータ)、出力部U1(第1の出力部)、および出力部U2(第2の出力部)を備える。また、撮像装置I1は、タイミングジェネレータ118、垂直走査回路103、水平走査回路115、信号出力部108および信号出力部109を備えうる。
図8乃至10を参照しながら、第2実施形態の撮像装置I2を説明する。本実施形態は、AD変換を行うための構成が第1実施形態と異なる。撮像装置I2は、図8に例示されるように、定電圧源602(第1のユニット)および積分回路601(第2のユニット)を備えうる。定電圧源602は、例えば、画素アレイ101からの信号а0(例えば、正の電圧)とは極性が異なる一定の信号(例えば、負の電圧)を出力すればよい。
図11乃至13を参照しながら、第3実施形態の撮像装置I3を説明する。本実施形態は、図11に示されるように、AD変換を行うための構成が第1実施形態および第2実施形態と異なる。撮像装置I3においては、ADコンバータ201は、レジスタ901(第1のレジスタ)、DAコンバータ903(第1のDAコンバータ)、およびコンパレータ203(第1のコンパレータ)を含みうる。DAコンバータ903は、参照信号Vref1を基準電位として、レジスタ901の値をアナログ信号a1(第1のアナログ信号)に変換する。コンパレータ203は、画素アレイ101からの信号a0と、アナログ信号a1との比較を行う。
図14乃至16を参照しながら、第4実施形態の撮像装置I4を説明する。以上の第1ないし第3実施形態では、画素アレイ101における複数の列のそれぞれに2つのADコンバータ(ADコンバータ201および202)が設けられた構成を述べたが、本実施形態では、動作モードに応じて構成を変更する。
以上の実施形態は、カメラ等に代表される撮像システムに含まれる撮像装置について述べた。撮像システムの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も含まれる。撮像システムは、上記の実施形態として例示された本発明に係る撮像装置と、この撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。この処理部は、例えば、A/D変換器、および、このA/D変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
Claims (15)
- 複数の画素が複数の行及び複数の列を形成するように配された画素アレイと、
前記画素アレイからの信号に対して第1のアナログデジタル変換を行う第1のADコンバータと、
前記画素アレイからの前記信号に対して第2のアナログデジタル変換を、前記第1のADコンバータによる前記第1のアナログデジタル変換と並列に行う第2のADコンバータと、
前記第1のADコンバータにおける前記第1のアナログデジタル変換により得られた第1の結果、および前記第2のADコンバータにおける前記第2のアナログデジタル変換により得られた第2の結果のうちの一方を出力する第1の出力部と、
前記第1の出力部が前記第1の結果および前記第2の結果のいずれを出力したかを示す情報を出力する第2の出力部と、を備える、
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記第1のADコンバータは、前記画素アレイからの前記信号と第1の参照信号との比較を行うことによって前記第1のアナログデジタル変換を行い、
前記第2のADコンバータは、前記画素アレイからの前記信号と、前記第1の参照信号とは異なる第2の参照信号との比較を行うことによって前記第2のアナログデジタル変換を行い、
前記第1の参照信号は、前記画素アレイからの信号のダイナミックレンジにおける第1の範囲および第2の範囲のうちの一方に含まれる信号との比較に用いられ、前記第2の参照信号は、前記第1の範囲および前記第2の範囲のうちの他方に含まれる信号との比較に用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1の参照信号および前記第2の参照信号はともにランプ信号であり、
前記第2の参照信号は、前記第1の参照信号と同じ傾きを有し、前記第1の参照信号に対してオフセット成分を有する、
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 信号出力部および容量をさらに備え、
前記信号出力部は、前記容量の充電を行った後に前記ランプ信号を出力することによって、当該ランプ信号を前記第1の参照信号として使用し、前記充電によって生じた前記容量の電圧を前記第1の参照信号に対する前記オフセット成分とする前記第2の参照信号として使用する、
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記第1の参照信号および前記第2の参照信号はともにランプ信号であり、
前記第1の範囲と前記第2の範囲とは互いに異なるレンジ幅を有しており、前記第1の参照信号と前記第2の参照信号との傾きの比は、前記第1の範囲と前記第2の範囲とのレンジ幅の比にしたがう、
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第1のADコンバータは、カウントアップおよびカウントダウンの少なくとも一方を行って、前記画素アレイからの前記信号と前記第1の参照信号との大小関係が逆転するまでの時間を計測するカウンタを含み、
前記第2のADコンバータは、カウントアップおよびカウントダウンの少なくとも一方を行って、前記画素アレイからの前記信号と前記第2の参照信号との大小関係が逆転するまでの時間を計測するカウンタを含む、
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記画素アレイからの前記信号とは極性が異なる一定の信号を出力する第1のユニットと、前記第1のユニットまたは前記画素アレイに接続され、前記画素アレイからの前記信号の積分を行った後に前記第1のユニットからの信号の積分を行う第2のユニットと、をさらに備え、
前記第1のADコンバータは、前記第2のユニットからの出力信号と第1の参照信号との比較を行うことによって前記第1のアナログデジタル変換を行い、
前記第2のADコンバータは、前記第2のユニットからの前記出力信号と、前記第1の参照信号とは異なる第2の参照信号との比較を行うことによって前記第2のアナログデジタル変換を行い、
前記第1の参照信号は、前記第2のユニットからの出力信号のダイナミックレンジにおける第1の範囲および第2の範囲のうちの一方に含まれる信号との比較に用いられ、前記第2の参照信号は、前記第1の範囲および前記第2の範囲のうちの他方に含まれる信号との比較に用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1のADコンバータは、第1のレジスタ、前記第1のレジスタの値を第1の参照信号に基づいて第1のアナログ信号に変換する第1のDAコンバータ、および前記画素アレイからの前記信号と前記第1のアナログ信号とを比較する第1のコンパレータを含み、
前記第2のADコンバータは、第2のレジスタ、前記第2のレジスタの値を第2の参照信号に基づいて第2のアナログ信号に変換する第2のDAコンバータ、および前記画素アレイからの前記信号と前記第2のアナログ信号とを比較する第2のコンパレータを含み、
前記第1のアナログ信号は、前記画素アレイからの信号のダイナミックレンジにおける第1の範囲および第2の範囲のうちの一方に含まれる信号との比較に用いられ、前記第2のアナログ信号は、前記第1の範囲および前記第2の範囲のうちの他方に含まれる信号との比較に用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1の出力部からの前記第1の結果および前記第2の結果の一方と、前記第2の出力部からの前記情報とを、当該情報を1ビットのヘッダとして含むデジタル信号で出力する、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第1のADコンバータは、前記複数の画素の前記複数の列のそれぞれに対応してそれぞれ配されており、前記第2のADコンバータは、前記複数の列のそれぞれに対応してそれぞれ配されている、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。 - スイッチ部をさらに備えており、
前記画素アレイの前記複数の列のそれぞれから信号を読み出す第1モードと、当該複数の列のうちの第1群のそれぞれから信号を読み出す第2モードとを動作モードとして含み、
前記スイッチ部により、前記第1モードにおいては、前記第1のADコンバータが前記第1群のうちの1列に対応し、前記第2のADコンバータが前記第1群とは異なる第2群のうちの1列に対応し、前記第2モードにおいては、前記第1のADコンバータが前記第1群のうちの1列に対応し、前記第2のADコンバータが当該1列に対応する、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第1の出力部は、前記第1のADコンバータの出力に基づいて、前記第1の結果および前記第2の結果のうちの一方を選択するセレクタを含む、
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第1の出力部は、前記第1のADコンバータからの前記出力を保持するラッチをさらに含む、
ことを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。 - 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。 - 複数の画素が複数の行及び複数の列を形成するように配された画素アレイを備える撮像装置の駆動方法であって、
前記画素アレイからの信号に対して第1のアナログデジタル変換を行う第1の変換工程と、
前記第1の変換工程と並列に、前記画素アレイからの前記信号に対して第2のアナログデジタル変換を行う第2の変換工程と、
前記第1の変換工程により得られた第1の結果および前記第2の変換工程により得られた第2の結果のうちの一方を出力する第1の出力工程と、
前記第1の出力工程において、前記第1の結果および前記第2の結果のいずれが出力されたかを示す情報を出力する第2の出力工程と、を含む、
ことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
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