JP2016015758A5 - - Google Patents

Description

本発明の撮像素子は、光電変換を行って電荷を生成する光電変換部と、アナログデジタル変換部と、ビットシフト部とを有し、前記アナログデジタル変換部は、比較回路と、選択回路とを有し、前記比較回路は、前記電荷に基づく信号と所定のしきい値との比較を行うとともに当該比較の結果を示す第１の比較結果信号を前記選択回路に出力し、前記選択回路は、前記第１の比較結果信号が、前記電荷に基づく信号が前記所定のしきい値よりも小さいことを示す場合には、第１の時間変化率で電位が変化する第１のランプ信号を前記比較回路に出力し、前記選択回路は、前記第１の比較結果信号が、前記電荷に基づく信号が前記所定のしきい値よりも大きいことを示す場合には、前記第１の時間変化率よりも大きい第２の時間変化率で電位が変化する第２のランプ信号を前記比較回路に出力し、前記比較回路は、前記選択回路が前記第１の比較結果信号に基づいて出力する前記第１のランプ信号と前記第２のランプ信号のいずれかと、前記電荷に基づく信号との比較を行うとともに当該比較の結果を示す第２の比較結果信号を出力し、前記アナログデジタル変換部は、前記第２の比較結果信号の信号レベルが変化するタイミングに基づいて、前記電荷に基づく信号に対応するデジタル信号を生成し、前記アナログデジタル変換部は、前記比較回路が前記電荷に基づく信号との比較を、前記第１のランプ信号と前記第２のランプ信号とのいずれを用いて行ったかを示す情報と、前記電荷に基づく信号に基づくデジタル信号とを前記ビットシフト部に出力し、前記ビットシフト部は、前記電荷に基づく信号との比較を、前記第１のランプ信号を用いた場合に生成した前記デジタル信号と、前記電荷に基づく信号との比較を、前記第２のランプ信号を用いた場合に生成した前記デジタル信号との一方をビットシフトする動作を、前記情報に基づいて行うことを特徴とする。

Claims (14)

1. 光電変換を行って電荷を生成する光電変換部と、
   アナログデジタル変換部と、
   ビットシフト部とを有し、
   前記アナログデジタル変換部は、比較回路と、選択回路とを有し、
   前記比較回路は、前記電荷に基づく信号と所定のしきい値との比較を行うとともに当該比較の結果を示す第１の比較結果信号を前記選択回路に出力し、
   前記選択回路は、前記第１の比較結果信号が、前記電荷に基づく信号が前記所定のしきい値よりも小さいことを示す場合には、第１の時間変化率で電位が変化する第１のランプ信号を前記比較回路に出力し、
   前記選択回路は、前記第１の比較結果信号が、前記電荷に基づく信号が前記所定のしきい値よりも大きいことを示す場合には、前記第１の時間変化率よりも大きい第２の時間変化率で電位が変化する第２のランプ信号を前記比較回路に出力し、
   前記比較回路は、前記選択回路が前記第１の比較結果信号に基づいて出力する前記第１のランプ信号と前記第２のランプ信号のいずれかと、前記電荷に基づく信号との比較を行うとともに当該比較の結果を示す第２の比較結果信号を出力し、
   前記アナログデジタル変換部は、前記第２の比較結果信号の信号レベルが変化するタイミングに基づいて、前記電荷に基づく信号に対応するデジタル信号を生成し、
   前記アナログデジタル変換部は、前記比較回路が前記電荷に基づく信号との比較を、前記第１のランプ信号と前記第２のランプ信号とのいずれを用いて行ったかを示す情報と、前記電荷に基づく信号に基づくデジタル信号とを前記ビットシフト部に出力し、
   前記ビットシフト部は、
   前記電荷に基づく信号との比較を、前記第１のランプ信号を用いた場合に生成した前記デジタル信号と、
   前記電荷に基づく信号との比較を、前記第２のランプ信号を用いた場合に生成した前記デジタル信号との一方をビットシフトする動作を、前記情報に基づいて行うことを特徴とする撮像素子。
2. 前記比較回路は、ノイズ信号と前記第１の時間変化率の参照信号との比較をさらに行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
3. 前記光電変換部を有する画素を有し、
   前記ノイズ信号は、前記画素のノイズを含む信号であることを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
4. 前記光電変換部を有する画素と、
   前記画素が出力する信号を増幅した信号を出力する増幅回路とを有し、
   前記比較回路に入力される前記電荷に基づく信号は、前記増幅回路が出力する信号であり、
   前記ノイズ信号が、前記増幅回路が出力するノイズを含む信号であることを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
5. 各々が前記光電変換部を有し、行列状に配された複数の画素と、
   前記複数の画素の各列に対応して各々が配された複数の前記比較回路と、
   複数の前記選択回路とを有し、
   前記複数の選択回路の各々が、前記複数の比較回路の各々に対応して配されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像素子。
6. クロックを計数することによって計数値を生成するカウンタ部を有し、
   前記電荷に基づく前記デジタル信号として、前記第２の比較結果信号の信号レベルが変化した時の前記計数値が生成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像素子。
7. 複数のアナログデジタル変換部を有し、
   前記カウンタ部は、各々が前記計数値を生成する複数のカウンタ回路を有し、
   前記複数のアナログデジタル変換部の各々は、
   前記比較回路と、前記複数のカウンタ回路の各々とを有することを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。
8. 前記情報が、前記比較回路が前記電荷に基づく信号との比較を、前記第１のランプ信号と前記第２のランプ信号とのいずれを用いて行ったかを示すフラグであることを特徴とする請求項７に記載の撮像素子。
9. 前記情報が、前記第１の比較結果信号であることを特徴とする請求項７に記載の撮像素子。
10. 前記電荷に基づく信号との比較を、前記第１のランプ信号を用いた場合に生成した前記計数値と、
    前記電荷に基づく信号との比較を、前記第２のランプ信号を用いた場合に生成した前記計数値との一方をビットシフトするビットシフト部をさらに有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の撮像素子。
11. 前記ビットシフト部は、前記情報によって、前記ビットシフトを行うか否かを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
12. 前記ビットシフト部によりビットシフトされたデータのビット数を減らすビット数調整部をさらに有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の撮像素子。
13. 前記第２のランプ信号を前記選択回路に出力するランプ信号供給部をさらに有し、
    前記選択回路は、前記ランプ信号供給部により供給された前記第２の時間変化率のランプ信号を減衰させることにより前記第１の時間変化率のランプ信号を生成することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の撮像素子。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の撮像素子と、
    前記撮像素子が出力する信号を処理することによって画像データを生成する信号処理部とを有することを特徴とする撮像装置。