JP2016029753A - Imaging apparatus - Google Patents

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剛史 諏訪
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging element of a simple configuration having a digital gamma curve and also to provide an imaging apparatus.SOLUTION: In a CMOS image sensor equipped with an AD conversion part using a lamp wave and a converter for each column, the counting of N output and S output is performed separately, and the clock frequency of an AD conversion counter is made high on the low brightness side and made low on the high brightness side within a period of S output count.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、列毎にAD変換回路を備え、前記AD変換回路は列毎の出力値とランプ波形の参照電圧の比較を行い、両者の大小関係が反転するまでの時間をカウントする事で、デジタル値への変換を行う撮像素子および、前記撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。   The present invention includes an AD conversion circuit for each column, the AD conversion circuit compares the output value for each column and the reference voltage of the ramp waveform, and counts the time until the magnitude relationship between the two is inverted, The present invention relates to an image sensor that performs conversion into a digital value and an image pickup apparatus that uses the image sensor.

光を電気信号に変換する撮像素子は、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ及びファクシミリ等の種々の機器に使用されている。デジタルスチルカメラ及びデジタルビデオカメラに搭載される主要な電子部品として、撮像素子が挙げられる。   Imaging devices that convert light into electrical signals are used in various devices such as digital video cameras, digital still cameras, and facsimiles. An imaging device is an example of a main electronic component mounted on a digital still camera and a digital video camera.

上記撮像素子の代表的なものとして、CCD(Charge Copled Device)型撮像素子、及びCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)型撮像素子が知られている。この中で、CMOS型撮像素子は、行列状に配置された複数の画素から読み出した電気信号をAD(Analog Digital)変換部にてAD変換し、AD変換したデジタル信号を外部に出力する。   As a representative example of the image pickup device, a charge coupled device (CCD) type image pickup device and a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) type image pickup device are known. Among these, the CMOS type image sensor performs AD conversion on an electrical signal read from a plurality of pixels arranged in a matrix by an AD (Analog Digital) conversion unit, and outputs the AD signal to the outside.

図7は撮像素子の出力にかかるガンマ曲線の一例である。通常、撮像素子の画像処理前の信号であるRAW信号は、入射光量に比例する特性を有する。   FIG. 7 is an example of a gamma curve relating to the output of the image sensor. Usually, the RAW signal, which is a signal before image processing of the image sensor, has a characteristic proportional to the amount of incident light.

上記RAW信号をJPEGなどの画像に変換する際、短いビット長で広いダイナミックレンジを得るため、ガンマ曲線を使用する方法が一般に知られている。また、CMOS型の撮像素子では、画素ごとに暗電流成分にばらつきが出ることで、黒レベルの信号値にばらつきが出る。そこで、RAW信号では、黒レベルを0とせず、ダイナミックレンジに対して数パーセント程度浮かせる。具体例をあげると、フルレンジで0〜1023のRAW信号の出力値に対して、32を黒レベルとするなどしている。   In order to obtain a wide dynamic range with a short bit length when converting the RAW signal into an image such as JPEG, a method using a gamma curve is generally known. Further, in the CMOS type image pickup device, the black current signal value varies due to the variation in the dark current component for each pixel. Therefore, in the RAW signal, the black level is not set to 0, but floats about several percent with respect to the dynamic range. As a specific example, 32 is set to the black level for the output value of the RAW signal from 0 to 1023 in the full range.

図7で説明すると、黒レベルを表現しているのが、領域Aであり、ガンマ曲線を表現しているのが、領域Bおよび領域Cである。入力信号が黒レベル以下の領域AのJPEG出力は、黒つぶれしてしまい有効ビット長が短くとも画質に影響を与えない。領域Bでは、入力信号の変化量に対して、JPEG出力の変化量が大きい領域であるため、ビット長が長く、高階調でなければ画質低下を招く。領域Cでは、入力信号の変化量に対して、JPEG出力はほとんど変化しないため、有効ビット長が短く、低階調であっても画質に影響を与えない。   Referring to FIG. 7, the region A represents the black level, and the region B and the region C represent the gamma curve. The JPEG output in the area A where the input signal is below the black level is blacked out and does not affect the image quality even if the effective bit length is short. In the region B, since the change amount of the JPEG output is large with respect to the change amount of the input signal, the bit length is long and the image quality is deteriorated unless the gradation is high. In the area C, the JPEG output hardly changes with respect to the change amount of the input signal. Therefore, the effective bit length is short and the image quality is not affected even if the gradation is low.

画像表示装置においては、同じビット長のRAW信号を表示する際、駆動条件を変更することにより輝度ステップを最適化し、高階調と認識される表示を実現する方法が提案されている(特許文献1)。また、撮像装置では、N出力とS出力の検出を個別に行いその中からシグナル成分を抽出する方法が一般に知られている(特許文献2)。   In an image display device, when displaying a RAW signal having the same bit length, a method for optimizing a luminance step by changing a driving condition and realizing a display recognized as a high gradation has been proposed (Patent Document 1). ). In addition, in an imaging apparatus, a method is generally known in which N output and S output are individually detected and a signal component is extracted therefrom (Patent Document 2).

上記の概念を撮像装置に適用した場合の、撮像素子への入射光量と撮像素子の出力の関係は図8のようになる。図8(a)は、入射光量と撮像素子のS出力の関係を示したものである。S出力には、シグナル成分とノイズ成分が含まれており、点Oでの出力値がノイズ成分に当たる。この例では、撮像素子Aのノイズ成分は50LSB、撮像素子Bのノイズ成分は100LSBとばらつきがある。   When the above concept is applied to an imaging apparatus, the relationship between the amount of light incident on the imaging element and the output of the imaging element is as shown in FIG. FIG. 8A shows the relationship between the amount of incident light and the S output of the image sensor. The S output includes a signal component and a noise component, and the output value at the point O corresponds to the noise component. In this example, the noise component of the image sensor A varies as 50 LSB, and the noise component of the image sensor B varies as 100 LSB.

従来例では、ADCLKの周波数切り替わりポイントは一か所に決められており、撮像素子Aと撮像素子Bで、共通に200LSBで切り替わるとする。この場合、入射光量に対しては、撮像素子Aが点D、撮像素子Bが点Dと、各撮像素子で異なる入射光量で階調性の切り替わりポイントが設定される。以上のように、図8(a)においてはADCLK周波数を途中で遅くする事により、高輝度側の階調性を落とし、同じビット長でダイナミックレンジの拡大を実現できる。   In the conventional example, the frequency switching point of ADCLK is determined in one place, and the image sensor A and the image sensor B are commonly switched at 200 LSB. In this case, with respect to the incident light amount, the switching point of the gradation is set with the point D for the image sensor A and the point D for the image sensor B, and with different incident light amounts for the respective image sensors. As described above, in FIG. 8A, the ADCLK frequency is delayed in the middle, so that the gradation on the high luminance side can be reduced and the dynamic range can be expanded with the same bit length.

特許第4012118号公報Japanese Patent No. 4012118 特開2009−159271号公報JP 2009-159271 A

しかしながら、図8(a)においては、撮像素子のS出力は、撮像素子間でのN出力のばらつきの影響を受けて、点Aと、点Bのように階調性の切り替わりポイントがずれるという課題がある。また、点Cと点Dのように、飽和入射光量にも差が出るという課題がある。図8(b)は、入射光量と撮像素子のシグナル成分(S出力―N出力)の関係を示したものである。   However, in FIG. 8A, the S output of the image sensor is affected by the variation in the N output between the image sensors, and the gradation switching point is shifted like point A and point B. There are challenges. In addition, there is a problem that a difference in the amount of saturated incident light appears as in points C and D. FIG. 8B shows the relationship between the amount of incident light and the signal component of the image sensor (S output-N output).

ここで、点O’は入射光量が0の点であり、撮像素子のシグナル成分が0のポイントに相当する。撮像素子のシグナル成分は入射光量に比例するため、点O‘においては撮像素子Aと撮像素子BのS出力−N出力は一致する。ここで、撮像素子間でN出力に差があると、入射光量とS出力―N出力の特性曲線にばらつきが生じる。具体的には、撮像素子Aの屈曲点D’と撮像素子Bの屈曲点C’との位置がずれる。   Here, the point O ′ is a point where the amount of incident light is zero, and corresponds to a point where the signal component of the image sensor is zero. Since the signal component of the image sensor is proportional to the amount of incident light, the S output and the N output of the image sensor A and the image sensor B coincide at the point O ′. Here, if there is a difference in the N output between the image pickup devices, the incident light quantity and the S output-N output characteristic curve vary. Specifically, the positions of the bending point D ′ of the image sensor A and the bending point C ′ of the image sensor B are shifted.

このような場合、入射光量に対する信号値のばらつきを素子の特性に対応して補正する必要が生じる。このため、カウンタ周波数の切り替わりポイントのばらつきを補正する、補正データを撮像装置毎に持たせる必要がある。また同様なN出力のばらつきが、画素アレイの列間や、単位画素間で生じている場合、それらについても同様に撮像装置内に補正データを持つ必要がある。このため、上記撮像素子を用いた撮像装置は、簡易な構成とならない。   In such a case, it is necessary to correct the variation in signal value with respect to the amount of incident light in accordance with the characteristics of the element. For this reason, it is necessary to provide correction data for each imaging apparatus for correcting variations in counter frequency switching points. Further, when similar N output variations occur between the columns of the pixel array or between the unit pixels, it is necessary to have correction data in the imaging apparatus for these as well. For this reason, the imaging device using the imaging element does not have a simple configuration.

本発明では、ダイナミックレンジ拡大のため、デジタルでのガンマ曲線を有する、簡易な構成の撮像素子及び、撮像装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an image pickup device and an image pickup apparatus with a simple configuration having a digital gamma curve for expanding the dynamic range.

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、ランプ波とコンパレータを使用したAD変換部を列ごとに備えたCMOSイメージセンサで、N出力とS出力のカウントを別々におこない、S出力カウント期間内でAD変換のカウンタのクロック周波数を低輝度側で高く、高輝度側で低くすることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention is a CMOS image sensor provided with an AD conversion unit using a ramp wave and a comparator for each column, and separately counts N output and S output, and outputs S output. In the count period, the clock frequency of the AD conversion counter is high on the low luminance side and low on the high luminance side.

本発明によれば、列毎にAD変換回路を備え、前記AD変換回路は列毎の出力値とランプ波形の参照電圧の比較を行い、両者の大小関係が反転するまでの時間をカウントする事で、デジタル値への変換を行う撮像素子および、前記撮像素子を用いた撮像装置において、個体間の調整なしに最適な階調性を持たせ、ダイナミックレンジの拡大を実現する事が出来る。   According to the present invention, the AD converter circuit is provided for each column, and the AD converter circuit compares the output value for each column with the reference voltage of the ramp waveform, and counts the time until the magnitude relationship between the two is inverted. Thus, in an image sensor that performs conversion into a digital value and an image pickup apparatus that uses the image sensor, it is possible to provide an optimum gradation without adjustment between individuals and to realize an expansion of the dynamic range.

本発明の実施の形態1に係る撮像素子を搭載した撮像装置の構成を示す図。1 is a diagram showing a configuration of an image pickup apparatus equipped with an image pickup element according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る撮像素子の構成を示す図。1 is a diagram showing a configuration of an image sensor according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係るカウンタ部と分周部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the counter part which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a frequency division part. 本発明の実施の形態1に係るAD変換の動作を示すタイミングチャート。4 is a timing chart showing an AD conversion operation according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1,2に係る入射光量と出力信号特性を示す図。The figure which shows the incident light quantity and output signal characteristic which concern on Embodiment 1, 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るカウンタ部と分周部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the counter part and frequency divider which concern on Embodiment 2 of this invention. 撮像素子の出力にかかるガンマ曲線の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a gamma curve relating to an output of an image sensor. 従来の撮像素子への入射光量と撮像素子の出力の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the incident light quantity to the conventional image sensor, and the output of an image sensor.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
まず、図1〜図3を用いて各部の説明を行う。図1は、本発明の実施の形態1に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図1において、1001は、図示されていない鏡筒内に配置されたズームレンズや絞り機構等を含み、CMOS型撮像素子の受光部に被写体像を結像させる光学系である。光学系1001の各機構は、後述するCPU1004の制御により、各部を機械的に駆動してオートフォーカス等の制御を行う。
[First Embodiment]
First, each part will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1001 denotes an optical system that includes a zoom lens, a diaphragm mechanism, and the like disposed in a lens barrel (not shown) and forms a subject image on a light receiving portion of a CMOS image sensor. Each mechanism of the optical system 1001 performs control such as autofocus by mechanically driving each part under the control of a CPU 1004 described later.

1002は、CMOS型撮像素子を用いて被写体の撮像を行う撮像部である。上記CMOS型撮像素子は、OB(オプティカルブラック)クランプ、AD変換といった処理を行い、デジタル撮像信号を生成して出力する。撮像部1002は、DSP1007に撮像信号を出力する。1004は、システム全体の制御を行うCPUである。CPU1004は、後に説明するROM1005及びRAM1006を用いて本撮像装置の各部に指示を送る。1005は、撮像装置を駆動するためのファームウェアなどの情報を記憶するためのROMである。   Reference numeral 1002 denotes an image capturing unit that captures an image of a subject using a CMOS image sensor. The CMOS image sensor performs processing such as OB (optical black) clamping and AD conversion, and generates and outputs a digital imaging signal. The imaging unit 1002 outputs an imaging signal to the DSP 1007. Reference numeral 1004 denotes a CPU that controls the entire system. The CPU 1004 sends an instruction to each unit of the imaging apparatus using a ROM 1005 and a RAM 1006 described later. Reference numeral 1005 denotes a ROM for storing information such as firmware for driving the imaging apparatus.

1006は、撮像装置の制御情報を一時的に蓄えるためのRAMである。1007はDSPである。DSP1007は、撮像部1002からの撮像信号に対して各種の信号処理を行うことにより、所定のフォーマットによる静止画または動画の映像信号(例えばYUV信号等)を生成する。1008は外部インターフェースである。外部インターフェース1008には、各種エンコーダやD/A変換器が設けられ、外部要素(本例では、ディスプレイ1012、メモリ媒体1009、操作パネル1011)との間で、各種制御信号やデータをやり取りする。   Reference numeral 1006 denotes a RAM for temporarily storing control information of the imaging apparatus. Reference numeral 1007 denotes a DSP. The DSP 1007 performs various kinds of signal processing on the imaging signal from the imaging unit 1002 to generate a still image or moving image video signal (for example, a YUV signal) in a predetermined format. Reference numeral 1008 denotes an external interface. The external interface 1008 is provided with various encoders and D / A converters, and exchanges various control signals and data with external elements (in this example, the display 1012, the memory medium 1009, and the operation panel 1011).

1012は、本撮像装置に組み込まれた、撮像した画像を表示するディスプレイである。なお、撮像装置に組み込まれた表示装置に加えて、外部の表示装置に画像データを伝送し、表示できる構成とすることも勿論可能である。1009は、各種メモリカード等に撮影された画像を適宜保存しておけるメモリ媒体である。1010は、メモリ媒体1009を交換可能なメモリ媒体コントローラである。メモリ媒体1009としては、各種メモリカードの他に、磁気や光を用いたディスク媒体等を用いることができる。   Reference numeral 1012 denotes a display that displays a captured image incorporated in the imaging apparatus. In addition to the display device incorporated in the imaging device, it is of course possible to transmit the image data to an external display device for display. Reference numeral 1009 denotes a memory medium that can appropriately store images taken on various memory cards and the like. Reference numeral 1010 denotes a memory medium controller that can replace the memory medium 1009. As the memory medium 1009, in addition to various memory cards, a disk medium using magnetism or light can be used.

1011は、本撮像装置で撮影作業を行うに際し、ユーザが各種の指示を行うための入力キーを設けた操作パネルである。CPU1004は、この操作パネル1011からの入力信号を監視し、その入力内容に基づいて各種の動作制御を実行する。   Reference numeral 1011 denotes an operation panel provided with input keys for the user to give various instructions when performing a shooting operation with the imaging apparatus. The CPU 1004 monitors an input signal from the operation panel 1011 and executes various operation controls based on the input content.

図2は、本発明の実施の形態1に係る撮像素子の構成を示すブロック図である。図2に示す撮像素子は、CMOS型撮像素子であり、後述する画素アレイ2001と、垂直走査部2002と、出力信号線2015と、AD変換部2003と、参照電圧生成部2004と、水平走査部2005と、水平出力線2006と、タイミング制御部2007とを備える。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the image sensor according to Embodiment 1 of the present invention. The image sensor shown in FIG. 2 is a CMOS type image sensor, and will be described later, a pixel array 2001, a vertical scanning unit 2002, an output signal line 2015, an AD conversion unit 2003, a reference voltage generation unit 2004, and a horizontal scanning unit. 2005, a horizontal output line 2006, and a timing control unit 2007.

2001は、行列状に配置された複数の単位画素2008を備える画素アレイである。2002は、単位画素2008の行を順次選択する垂直走査を行う垂直走査部である。2003は、複数の列信号線に出力された信号電圧を、同時にデジタル信号に変換するAD変換部である。AD変換部2003は、後述する列信号線毎に設けられた複数のAD変換回路2013を備える。2004は、参照電圧RAMPを生成する参照電圧生成部である。参照電圧生成部2004から、各列に備えられたコンパレータ2009へ、参照電圧RAMPが供給される。   Reference numeral 2001 denotes a pixel array including a plurality of unit pixels 2008 arranged in a matrix. Reference numeral 2002 denotes a vertical scanning unit that performs vertical scanning for sequentially selecting rows of unit pixels 2008. Reference numeral 2003 denotes an AD converter that converts signal voltages output to a plurality of column signal lines into digital signals at the same time. The AD conversion unit 2003 includes a plurality of AD conversion circuits 2013 provided for each column signal line to be described later. Reference numeral 2004 denotes a reference voltage generator that generates a reference voltage RAMP. The reference voltage RAMP is supplied from the reference voltage generation unit 2004 to the comparator 2009 provided in each column.

2005は、単位画素2008の列を順次選択する水平走査を行う水平走査部である。2006は、AD変換部2003により変換されたデジタル信号を外部に出力する水平出力線である。2007は、垂直走査部2002、AD変換部2003、参照電圧生成部2004及び水平走査部2005の動作タイミングを制御するタイミング制御部である。タイミング制御部2007には、CPU1004より、タイミング制御用のクロックMCLKが供給される。   Reference numeral 2005 denotes a horizontal scanning unit that performs horizontal scanning for sequentially selecting columns of unit pixels 2008. Reference numeral 2006 denotes a horizontal output line for outputting the digital signal converted by the AD conversion unit 2003 to the outside. Reference numeral 2007 denotes a timing control unit that controls operation timings of the vertical scanning unit 2002, the AD conversion unit 2003, the reference voltage generation unit 2004, and the horizontal scanning unit 2005. A timing control clock MCLK is supplied from the CPU 1004 to the timing control unit 2007.

また、タイミング制御部2007からは、アップダウンカウンタ2011を動作させる為のクロックADCLKおよび、アップカウントとダウンカウントを切り替える為の信号Down selectが出力される。2008は、受光した光を信号電圧に変換し、変換した信号電圧を列毎に設けられた列信号線に出力する単位画素である。2009は、出力信号線2015の電圧と参照電圧(ランプ信号)RAMPとのうち何れが大きいかの比較を行うコンパレータである。   Further, the timing controller 2007 outputs a clock ADCLK for operating the up / down counter 2011 and a signal Down select for switching between the up count and the down count. Reference numeral 2008 denotes a unit pixel that converts received light into a signal voltage and outputs the converted signal voltage to a column signal line provided for each column. Reference numeral 2009 denotes a comparator that compares which of the voltage of the output signal line 2015 and the reference voltage (ramp signal) RAMP is larger.

2010は、ADCLKを受けて、アップダウンカウンタ2011に分周された複数種類のクロックを供給する、分周部である。2011は、分周部2010から供給されるクロックを用いてカウント値をカウントするアップダウンカウンタである。2012は、アップダウンカウンタ2011のカウント値を保持するメモリである。2013は、各列に設けられたAD変換回路である。AD変換回路2013は、コンパレータ2009、分周部2010、アップダウンカウンタ2011で構成される。2015は、単位画素2008の出力をAD変換部2003に電圧として出力する出力信号線である。   A frequency divider 2010 receives ADCLK and supplies a plurality of types of clocks divided to the up / down counter 2011. Reference numeral 2011 denotes an up / down counter that counts a count value using a clock supplied from the frequency divider 2010. 2012 is a memory for holding the count value of the up / down counter 2011. 2013 is an AD conversion circuit provided in each column. The AD conversion circuit 2013 includes a comparator 2009, a frequency divider 2010, and an up / down counter 2011. Reference numeral 2015 denotes an output signal line that outputs the output of the unit pixel 2008 to the AD conversion unit 2003 as a voltage.

図3は、本発明の実施の形態1に係るAD変換部2003の構成を示す図である。3001a〜3001cは、分周用フリップフロップである。ADCLKがいずれの分周フリップフロップにも入らない場合、アップダウンカウンタ2011に供給されるクロックは、ADCLKそのものとなる。ADCLKが3001cに入る場合、アップダウンカウンタ2011に供給されるクロックは、ADCLKの1/2の周波数となる。ADCLKが3001bに入る場合、アップダウンカウンタ2011に供給されるクロックは、ADCLKの1/4の周波数となる。   FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the AD conversion unit 2003 according to Embodiment 1 of the present invention. Reference numerals 3001a to 3001c denote frequency division flip-flops. When ADCLK does not enter any of the frequency division flip-flops, the clock supplied to the up / down counter 2011 is ADCLK itself. When ADCLK enters 3001c, the clock supplied to the up / down counter 2011 has a frequency half that of ADCLK. When ADCLK enters 3001b, the clock supplied to the up / down counter 2011 has a frequency that is 1/4 of ADCLK.

ADCLKが3001aに入る場合、アップダウンカウンタ2011に供給されるクロックは、ADCLKの1/8の周波数となる。3002a〜3002jは、カウント用フリップフロップである。なお、同様な構成が連続している部分については図を省略している。   When ADCLK enters 3001a, the clock supplied to the up / down counter 2011 has a frequency of 1/8 of ADCLK. 3002a to 3002j are count flip-flops. In addition, the figure is abbreviate | omitted about the part which the same structure continues.

上記各フリップフロップの出力Q0〜Q9は、アップダウンカウンタ2011の各桁の出力値にあたる。   The output Q0 to Q9 of each flip-flop corresponds to the output value of each digit of the up / down counter 2011.

本実施例では、2進数で10桁となっているが、これに限定されるものではない。   In this embodiment, the binary number is 10 digits, but is not limited to this.

上記のような10bitのカウンタ構成では、カウントの出力値の範囲は0〜1023LSBの1024階調となる。3003a〜3003iは、ダウンセレクト用AND回路である。なお、同様な構成が連続している部分については図を省略している。3004a〜3004iは、ダウンセレクト用AND回路である。なお、同様な構成が連続している部分については図を省略している。N出力のカウント時には、Down select信号がハイレベルとなり、3004a〜3004iの出力は常にロウレベル、3003a〜3003iは、図の左側のカウント用フリップフロップのハイロウに応じて変化する。   In the 10-bit counter configuration as described above, the range of the count output value is 1024 gradations from 0 to 1023 LSB. 3003a to 3003i are AND circuits for downselect. In addition, the figure is abbreviate | omitted about the part which the same structure continues. 3004a to 3004i are down-select AND circuits. In addition, the figure is abbreviate | omitted about the part which the same structure continues. When N outputs are counted, the Down select signal is at a high level, the outputs of 3004a to 3004i are always at a low level, and 3003a to 3003i change according to the high level of the counting flip-flop on the left side of the drawing.

N出力のカウント時には、Down select信号がロウレベルとなり、3004a〜3004iの出力は図の左側のカウント用フリップフロップのハイロウに応じて変化し、3003a〜3003iは、常にロウレベルとなる。   At the time of counting N outputs, the Down select signal becomes low level, the outputs of 3004a to 3004i change according to the high level of the counting flip-flop on the left side of the figure, and 3003a to 3003i are always low level.

上記をまとめると、アップダウンカウンタ2011は、Down select信号がハイレベルではダウンカウンタとして動作し、Down select信号がロウレベルではアップカウンタとして動作する。   In summary, the up / down counter 2011 operates as a down counter when the Down select signal is at a high level, and operates as an up counter when the Down select signal is at a low level.

3005a〜3005iは、OR回路である。なお、同様な構成が連続している部分については図を省略している。   3005a to 3005i are OR circuits. In addition, the figure is abbreviate | omitted about the part which the same structure continues.

図上で左側のカウント用フリップフロップの出力QまたはQ〜のどちらかを受ける為に使用する。3006は、カウント期間制御用AND回路である。カウント期間制御用AND回路3006の入力の一方は、コンパレータの出力に接続されており、コンパレータ出力がハイレベルの期間のみ、アップダウンカウンタ2011のカウントが、アップカウントまたはダウンカウントする。3007b,3007cは、分周比制御用OR回路である。   It is used to receive either the output Q or Q˜ of the left count flip-flop in the figure. Reference numeral 3006 denotes a count period control AND circuit. One of the inputs of the count period control AND circuit 3006 is connected to the output of the comparator, and the up / down counter 2011 counts up or down only during a period when the comparator output is at a high level. Reference numerals 3007b and 3007c denote frequency division ratio control OR circuits.

分周比制御用OR回路3007bは、アップダウンカウンタ2011の上位2ビット(Q8、Q9)のどちらかがハイレベルとなった場合にハイレベルとなる。これにより、ADCLKに代わって分周用フリップフロップ3001bの出力を分周用フリップフロップ3001cに供給するよう制御する。分周比制御用OR回路3007cは、アップダウンカウンタ2011の上位3ビット(Q7、Q8、Q9)の何れかがハイレベルとなった場合にハイレベルとなる。これにより、ADCLKに代わって分周用フリップフロップ3001cの出力を分周比制御用OR回路3010cに供給するよう制御する。   The division ratio control OR circuit 3007b becomes high level when either of the upper 2 bits (Q8, Q9) of the up / down counter 2011 becomes high level. Thus, the output of the frequency division flip-flop 3001b is controlled to be supplied to the frequency division flip-flop 3001c instead of ADCLK. The division ratio control OR circuit 3007c goes high when any of the upper 3 bits (Q7, Q8, Q9) of the up / down counter 2011 goes high. Thus, the output of the frequency division flip-flop 3001c is controlled to be supplied to the frequency division ratio control OR circuit 3010c instead of ADCLK.

なお、上位1ビット(Q9)がハイレベルとなった場合、ADCLKに代わって分周用フリップフロップ3001aの出力が、分周用フリップフロップ3001bに供給される。3008a〜3008cは、分周比制御用AND回路である。分周比制御用AND回路3008a〜3008cの各々は、図上ですぐ右に位置する分周比制御用フリップフロップにクロックを供給するか否かを制御する。3009a〜3009cは、分周比制御用AND回路である。分周比制御用AND回路3009a〜3009cは、ADLCKを分周比制御用OR回路3010a〜3010cに供給するか否かを制御する。   When the upper 1 bit (Q9) becomes high level, the output of the frequency division flip-flop 3001a is supplied to the frequency division flip-flop 3001b instead of ADCLK. Reference numerals 3008a to 3008c denote frequency division ratio control AND circuits. Each of the frequency division ratio control AND circuits 3008a to 3008c controls whether or not to supply a clock to the frequency division ratio control flip-flop located on the right side in the drawing. Reference numerals 3009a to 3009c denote frequency division ratio control AND circuits. The division ratio control AND circuits 3009a to 3009c control whether or not ADLCK is supplied to the division ratio control OR circuits 3010a to 3010c.

3010a〜3010cは、分周比制御用OR回路である。分周比制御用OR回路3010a〜3009cは、ADCLKまたは分周用フリップフロップ3001a〜3001cの出力を選択的に出力する。   Reference numerals 3010a to 3010c denote OR circuits for frequency division ratio control. The division ratio control OR circuits 3010a to 3009c selectively output ADCLK or the output of the frequency division flip-flops 3001a to 3001c.

次に本実施例の駆動チャートについて説明する。図4は、本発明の実施の形態1に係るAD変換部の通常出力領域の動作を示すタイミングチャートである。   Next, the driving chart of this embodiment will be described. FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the normal output region of the AD converter according to Embodiment 1 of the present invention.

時刻t1以前で、アップダウンカウンタ2011のカウント値は、0より大きい初期値に設定する。ここでは、32LSBとする。また、出力信号線2015に単位画素2008のN出力を読み出す。時刻t1で、N出力のカウントをダウンカウントで開始する。コンパレ―タ2009の出力はハイレベルとなる。時刻t2では、RAMPと画素出力の大小関係が逆転し、コンパレータの出力はロウレベルとなる。この結果、初段のカウント用のフリップフロップ3002aにカウント用のクロックが供給されなくなり、ダウンカウントを停止する。   Prior to time t1, the count value of the up / down counter 2011 is set to an initial value greater than zero. Here, it is 32LSB. Further, the N output of the unit pixel 2008 is read out to the output signal line 2015. At time t1, counting of N output is started by down-counting. The output of the comparator 2009 becomes high level. At time t2, the magnitude relationship between RAMP and pixel output is reversed, and the output of the comparator becomes low level. As a result, the counting clock is not supplied to the first-stage counting flip-flop 3002a, and the down-counting is stopped.

時刻t3で、N出力のカウント期間が終了する。なお、本構成では、アップダウンカウンタ2011のカウント値が0を下回ると、カウント用フリップフロップ3002a〜3002jすべてのビットが1になってしまう為、分周部2010が分周したクロックをアップダウンカウンタ2011に供給する。   At time t3, the N output count period ends. In this configuration, when the count value of the up / down counter 2011 is less than 0, all the bits of the count flip-flops 3002a to 3002j become 1, so that the clock divided by the frequency divider 2010 is the up / down counter. 2011.

上記状態では、所望の分周動作が不能となる。上記のように、カウンタの値が0を下回ると分周部2010が正常動作しなくなるため、N出力のカウント期間は、オフセット量(本実施例では32カウント)以下に設定する必要がある。   In the above state, the desired frequency dividing operation is disabled. As described above, when the counter value falls below 0, the frequency divider 2010 does not operate normally. Therefore, the N output count period must be set to be equal to or less than the offset amount (32 counts in this embodiment).

つぎに、時刻t4〜時刻t5の期間で、出力信号線2015に単位画素2008のS出力を読み出す。時刻t6では、S出力のカウントが開始される。この際、Down selectがロウレベルになる事で、アップカウントになる。時刻t7では、アップダウンカウンタ2011のカウント値は初期値(32LSB)に戻る。   Next, the S output of the unit pixel 2008 is read out to the output signal line 2015 during the period from time t4 to time t5. At time t6, counting of the S output is started. At this time, when Down select becomes low level, the up-counting is performed. At time t7, the count value of the up / down counter 2011 returns to the initial value (32LSB).

このように、カウンタ内でS−N動作を行う事で、N出力の値によらず、入射光量0の黒レベルを常に一定値に保つことが可能となる。更に入射光量0の黒レベルが初期値で一定に保たれることにより、撮像素子間、画素アレイ2001内の列間、単位画素2008間のばらつきを相殺できる。   As described above, by performing the SN operation in the counter, the black level of the incident light amount 0 can always be kept constant regardless of the value of the N output. Furthermore, the black level of the incident light quantity 0 is kept constant at the initial value, so that variations between image sensors, between columns in the pixel array 2001, and between unit pixels 2008 can be offset.

これにより、S出力−N出力にあたる、アップダウンカウンタ2011のカウント値に対して、常に同じカウント値でクロック変更が行われる。時刻t8では、フリップフロップ3002hの出力Q7がハイレベルとなる。このとき、アップダウンカウンタ2011のカウント値は128LSBとなる。この結果、分周比制御用OR回路3007cの出力がハイレベルとなる。なお、分周比制御用OR回路3007cはQ7、Q8、Q9の何れかがハイレベルで、ハイレベルとなる。   Thus, the clock is always changed with the same count value with respect to the count value of the up / down counter 2011 corresponding to the S output-N output. At time t8, the output Q7 of the flip-flop 3002h becomes high level. At this time, the count value of the up / down counter 2011 is 128 LSB. As a result, the output of the frequency division ratio controlling OR circuit 3007c becomes high level. Note that any one of Q7, Q8, and Q9 is high level, and the frequency division ratio controlling OR circuit 3007c is high level.

この結果、3009b、3010bを介して、分周比制御用AND回路3008cからADCLKに相当するクロックが出力される。分周比制御用OR回路3007cがハイレベルになると、分周比制御用AND回路3009cの出力はロウレベルとなる。この結果、分周比制御用OR回路3010cからは、分周用フリップフロップ3001cを介してADCLKを1/2に分周したクロックが出力され、前記分周後のクロックがアップダウンカウンタ2011に供給される。以下も同様な原理でクロックの分周を進めてゆく。   As a result, a clock corresponding to ADCLK is output from the frequency division ratio control AND circuit 3008c via 3009b and 3010b. When the division ratio control OR circuit 3007c becomes high level, the output of the division ratio control AND circuit 3009c becomes low level. As a result, the division ratio control OR circuit 3010c outputs a clock obtained by dividing ADCLK by half through the frequency division flip-flop 3001c, and supplies the divided clock to the up / down counter 2011. Is done. In the following, the clock division is advanced by the same principle.

本実施例の特徴としては、このようにアップダウンカウンタ2011のカウント値をもとに、分周比を決定する事が挙げられる。時刻t9では、フリップフロップ3002iの出力Q8がハイレベルとなる。このとき、カウンタのカウント値は256LSBとなる。
この結果、分周比制御用OR回路3007bの出力がハイレベルとなる。なお、分周比制御用OR回路3007bはQ8、Q9の何れかがハイレベルで、ハイレベルとなる。
As a feature of the present embodiment, the division ratio is determined based on the count value of the up / down counter 2011 as described above. At time t9, the output Q8 of the flip-flop 3002i becomes high level. At this time, the count value of the counter is 256LSB.
As a result, the output of the frequency division ratio control OR circuit 3007b becomes high level. The frequency division ratio control OR circuit 3007b is at a high level when either Q8 or Q9 is at a high level.

この結果、3009a、3010aを介して、分周比制御用AND回路3008bからADCLKに相当するクロックが出力される。分周比制御用OR回路3007bがハイレベルになると、分周比制御用AND回路3009bの出力はロウレベルとなり、分周比制御用OR回路3010bには、分周用フリップフロップ3001bを介してADCLKを1/2 に分周したクロックが供給される。この結果、分周比制御用OR回路3010cからはADCLKを1/4に分周したクロックが出力され、前記分周後のクロックがアップダウンカウンタ2011に供給される。   As a result, a clock corresponding to ADCLK is output from the frequency division ratio control AND circuit 3008b via 3009a and 3010a. When the dividing ratio control OR circuit 3007b becomes high level, the output of the dividing ratio control AND circuit 3009b becomes low level, and ADCLK is supplied to the dividing ratio control OR circuit 3010b via the dividing flip-flop 3001b. A clock divided by 1/2 is supplied. As a result, the division ratio control OR circuit 3010c outputs a clock obtained by dividing ADCLK by 1/4, and the divided clock is supplied to the up / down counter 2011.

時刻t10では、RAMPと画素出力の大小関係が逆転し、コンパレータ2009の出力はロウレベルとなる。この結果、初段のカウント用のフリップフロップ3002aにカウント用のクロックが供給されなくなり、アップカウントを停止する。なお、S出力の値により、このアップカウントの停止位置は時刻t7〜時刻t12の間で前後する。画素の出力がさらに大きく、アップダウンカウンタ2011のカウントがさらに進んだ場合、時刻t11で、フリップフロップ3002jの出力Q9がハイレベルとなる。時刻t11で、アップダウンカウンタ2011のカウント値は512LSBとなる。   At time t10, the magnitude relationship between RAMP and the pixel output is reversed, and the output of the comparator 2009 is at a low level. As a result, the counting clock is not supplied to the first-stage counting flip-flop 3002a, and the up-counting is stopped. Depending on the value of the S output, the stop position of this upcount moves back and forth between time t7 and time t12. When the output of the pixel is larger and the count of the up / down counter 2011 is further advanced, the output Q9 of the flip-flop 3002j becomes high level at time t11. At time t11, the count value of the up / down counter 2011 becomes 512LSB.

この結果、分周比制御用AND回路3008aからADCLKに相当するクロックが出力される。Q9がハイレベルになると、分周比制御用AND回路3009aの出力はロウレベルとなり、分周比制御用OR回路3010aには、分周用フリップフロップ3001aを介して1/2 に分周されたADCLKが供給される。この結果、分周比制御用OR回路3010cからはADCLKを1/8に分周したクロックが出力され、前記分周後のクロックがアップダウンカウンタ2011に供給される。時刻t12では、S出力のカウント期間が終了する。このときのカウント値は、最大値の1023LSBである。   As a result, a clock corresponding to ADCLK is output from the frequency division ratio control AND circuit 3008a. When Q9 becomes high level, the output of the frequency division ratio control AND circuit 3009a becomes low level, and the frequency division ratio control OR circuit 3010a receives ADCLK frequency divided by 1/2 via the frequency division flip-flop 3001a. Is supplied. As a result, a clock obtained by dividing ADCLK by 1/8 is output from the dividing ratio control OR circuit 3010c, and the divided clock is supplied to the up / down counter 2011. At time t12, the S output count period ends. The count value at this time is the maximum value of 1023LSB.

アップダウンカウンタ2011のカウント値は、メモリ2012に記録され、水平出力線2006を介して撮像素子から出力される。   The count value of the up / down counter 2011 is recorded in the memory 2012 and is output from the image sensor via the horizontal output line 2006.

図5は、本発明の実施の形態1に係る入射光量と出力信号特性である。図5を用いて、輝度毎に階調性を変える事の定量的な効果と、従来例に比して本実施例がどのような効果があるかを説明する。図5の横軸は、単位画素2008に入射する光量を正規化したものである。縦軸は、S出力−N出力(シグナル成分)である。   FIG. 5 shows the amount of incident light and output signal characteristics according to Embodiment 1 of the present invention. With reference to FIG. 5, the quantitative effect of changing the gradation property for each luminance and the effect of the present embodiment compared to the conventional example will be described. The horizontal axis in FIG. 5 is obtained by normalizing the amount of light incident on the unit pixel 2008. The vertical axis represents S output-N output (signal component).

ここで、実施例1および実施例2のマーカーは、各曲線の屈曲点を表わしている。画像処理時はDSP1007にて、黒レベルのオフセットを除去した状態でJPEGへの変換を行う。   Here, the marker of Example 1 and Example 2 represents the bending point of each curve. During image processing, the DSP 1007 performs conversion to JPEG with the black level offset removed.

本実施例では、画像処理時には、撮像素子の出力値から黒レベル分の32LSBを減算する。まず、クロック変更を行わない従来の直線では、ある入射光量レンジを表現するために4096の階調が必要となる。上記従来の直線に対し、本実施例では1024の階調で同じ入射光量レンジを表現できる。本実施例では10ビットの構成としたが、従来の12ビット以上の階調性を有したデータを出力する事が出来る。また、分周を開始するカウント値や、分周比は本実施例のパターンに固定されるものではない。   In this embodiment, 32LSB corresponding to the black level is subtracted from the output value of the image sensor during image processing. First, in the conventional straight line in which the clock is not changed, 4096 gradations are required to express a certain incident light amount range. In the present embodiment, the same incident light amount range can be expressed with 1024 gradations with respect to the conventional straight line. In this embodiment, a 10-bit configuration is used, but conventional data having a gradation of 12 bits or more can be output. Further, the count value for starting the frequency division and the frequency division ratio are not fixed to the pattern of this embodiment.

たとえば、より小さなカウント値で分周を開始してもよく、この場合、より少ないビット数で従来同等の階調性を有したデータを出力できる。同様に、より分周比を高める事によっても、より少ないビット数で従来同等の階調性を有したデータを出力できる。逆に、より大きなカウント値で分周を開始する場合や、分周比を低くする場合では、同じ光量レンジに対して、階調性を調節したデータを出力できる。   For example, frequency division may be started with a smaller count value, and in this case, data having the same gradation can be output with a smaller number of bits. Similarly, by increasing the frequency division ratio, it is possible to output data having the same gradation as that of the prior art with a smaller number of bits. Conversely, when frequency division is started with a larger count value or when the frequency division ratio is lowered, data with adjusted gradation can be output for the same light quantity range.

さらに、クロック変更ポイントのずれたている従来例では、N出力のばらつきに起因する、撮像素子の個体間や、画素アレイ2001の列間や、単位画素2008間でのクロック変更ポイントの補正を、撮像装置側で行う必要があり、撮像装置の構成が複雑になる。   Further, in the conventional example in which the clock change point is shifted, correction of the clock change point between the individual image sensors, between the columns of the pixel array 2001, and between the unit pixels 2008 due to variations in N output is performed. This must be performed on the imaging device side, and the configuration of the imaging device is complicated.

上記ばらつきに対し、本実施例では、黒レベルにオフセットを持たせ、さらにN出力をダウンカウント、S出力をアップカウントとする事で、黒レベルに対するN出力のばらつきを打ち消し、クロック周波数の変更ポイントをそろえる事が可能となる。このため、クロック変更ポイントの補正が不要となり。簡易な撮像装置を提供することが可能となる。   In this embodiment, the black level is offset, the N output is down-counted, and the S output is up-counted in order to cancel the variation of the N output with respect to the black level, and to change the clock frequency. Can be arranged. This eliminates the need to correct the clock change point. A simple imaging device can be provided.

なお、以上の構成において、システムの構成要素となる単位デバイスや単位モジュールの組み合わせ方、セットの規模等については、製品化の実情等に基づいて適宜選択することが可能であり、本発明の撮像装置は、種々の変形を幅広く含むものとする。   In the above configuration, unit devices and unit modules as system components, a combination method, a set size, and the like can be appropriately selected based on the actual state of commercialization and the like. The device shall include a wide variety of variations.

上記のように、N出力をダウンカウントでカウントし、S出力をアップカウントでカウントすることにより、光入力量に対して初期値をそろえる事が可能となる。上記により、ダイナミックレンジ拡大のため、AD変換中にカウンタのクロック周波数を変化させる撮像装置において、個体ごとの調整が不要な撮像素子及び、撮像装置を提供することが可能となる。   As described above, by counting the N output by down-counting and counting the S output by up-counting, it is possible to align the initial values with respect to the light input amount. As described above, it is possible to provide an imaging device and an imaging device that do not require adjustment for each individual in an imaging device that changes the clock frequency of the counter during AD conversion in order to expand the dynamic range.

[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態について説明する。図6は本発明の実施の形態2に係るカウンタ部2011と分周部2010の構成例である。ここでは、実施例1との差分のみを説明する。3011b、3011cおよび、3012a〜3012cは、ガンマ制御用AND回路である。ガンマ制御用AND回路3011b、3011cおよび、3012a〜3012cは、gamma select信号を受けて、分周部2010の分周比を制御することでガンマ曲線の形状を変更する。まず、gamma selectをハイレベルで撮像素子を駆動した場合の分周の挙動を説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 6 is a configuration example of the counter unit 2011 and the frequency dividing unit 2010 according to Embodiment 2 of the present invention. Here, only differences from the first embodiment will be described. Reference numerals 3011b, 3011c, and 3012a to 3012c are gamma control AND circuits. The AND circuits for gamma control 3011b, 3011c, and 3012a to 3012c change the shape of the gamma curve by receiving the gamma select signal and controlling the frequency division ratio of the frequency divider 2010. First, the behavior of frequency division when the image sensor is driven at a high level of gamma select will be described.

分周比制御用OR回路3007bは、アップダウンカウンタ2011の上位2ビット(Q8、Q9)のどちらかがハイレベルとなった場合にハイレベルとなる。これにより、ADCLKに代わって分周用フリップフロップ3001bの出力を分周用フリップフロップ3001cに供給するよう制御する。分周比制御用OR回路3007cは、アップダウンカウンタ2011の上位3ビット(Q7、Q8、Q9)の何れかがハイレベルとなった場合にハイレベルとなる。   The division ratio control OR circuit 3007b becomes high level when either of the upper 2 bits (Q8, Q9) of the up / down counter 2011 becomes high level. Thus, the output of the frequency division flip-flop 3001b is controlled to be supplied to the frequency division flip-flop 3001c instead of ADCLK. The division ratio control OR circuit 3007c goes high when any of the upper 3 bits (Q7, Q8, Q9) of the up / down counter 2011 goes high.

これにより、ADCLKに代わって分周用フリップフロップ3001cの出力を分周比制御用OR回路3010cに供給するよう制御する。なお、上位1ビット(Q9)がハイレベル(512LSB以上)となった場合、ADCLKに代わって分周用フリップフロップ3001aの出力が分周用フリップフロップ3001bに供給される。   Thus, the output of the frequency division flip-flop 3001c is controlled to be supplied to the frequency division ratio control OR circuit 3010c instead of ADCLK. When the upper 1 bit (Q9) becomes high level (512LSB or more), the output of the frequency division flip-flop 3001a is supplied to the frequency division flip-flop 3001b instead of ADCLK.

上記のような構成をとることで、gamma selectがハイレベルの際は、アップダウンカウンタ2011の上位3ビット(Q7、Q8、Q9)に対する分周部2010の挙動は、実施例1と等しくなる。このため、gamma selectがハイレベルの際は、実施例1と同様の、128LSB,256LSB,512LSBの3カ所で傾きの変化するガンマ曲線を描く。   By adopting the configuration as described above, the behavior of the frequency divider 2010 with respect to the upper 3 bits (Q7, Q8, Q9) of the up / down counter 2011 is equal to that in the first embodiment when the gamma select is at a high level. For this reason, when the gamma select is at the high level, the same gamma curve as in the first embodiment, in which the slope changes at three positions 128LSB, 256LSB, and 512LSB, is drawn.

次に、gamma selectをロウレベルで撮像素子を駆動した場合の分周の挙動を説明する。分周比制御用OR回路3007bは、アップダウンカウンタ2011の上位1ビット(Q9)がハイレベルとなった場合にハイレベルとなる。   Next, the behavior of frequency division when the image sensor is driven with gamma select at a low level will be described. The division ratio controlling OR circuit 3007b becomes high level when the upper 1 bit (Q9) of the up / down counter 2011 becomes high level.

これにより、ADCLKに代わって分周用フリップフロップ3001cの出力を分周比制御用OR回路3010cに供給するよう制御する。分周比制御用OR回路3007cは、アップダウンカウンタ2011の上位2ビット(Q8、Q9)の何れかがハイレベルとなった場合にハイレベルとなる。これにより、ADCLKに代わって分周用フリップフロップ3001bの出力を周用フリップフロップ3001cに供給するよう制御する。   Thus, the output of the frequency division flip-flop 3001c is controlled to be supplied to the frequency division ratio control OR circuit 3010c instead of ADCLK. The division ratio control OR circuit 3007c goes high when any of the upper 2 bits (Q8, Q9) of the up / down counter 2011 goes high. Thus, the output of the frequency division flip-flop 3001b is controlled to be supplied to the frequency flip-flop 3001c instead of ADCLK.

この結果、gamma selectがロウレベルの際は、256LSBと、512LSBの2回のタイミングで分周比の変更が行われ、前記2カ所で傾きの変化するガンマ曲線を描く。   As a result, when the gamma select is at the low level, the division ratio is changed at two timings of 256LSB and 512LSB, and a gamma curve in which the slope changes at the two positions is drawn.

図5に示すように、実施例2では、分周比の変更タイミングを複数種類持つことで、実施例1と同様のガンマ曲線や、実施例1とは異なる形状の、複数種類のガンマ曲線を実現することが可能となる。このように、gamma selectの与え方と、その際の回路構成で任意のガンマ曲線を実現することが可能となる。   As shown in FIG. 5, in the second embodiment, by having a plurality of types of timings for changing the frequency division ratio, a gamma curve similar to that in the first embodiment or a plurality of types of gamma curves having a different shape from the first embodiment can be obtained. It can be realized. In this way, an arbitrary gamma curve can be realized by giving a gamma select and a circuit configuration at that time.

上記により、被写体や撮影シーンに応じたダイナミックレンジの拡大を行うことが可能となる。   As described above, the dynamic range can be expanded in accordance with the subject and the shooting scene.

なお、以上の構成において、システムの構成要素となる単位デバイスや単位モジュールの組み合わせ方、セットの規模等については、製品化の実情等に基づいて適宜選択することが可能であり、本発明の撮像装置は、種々の変形を幅広く含むものとする。   In the above configuration, unit devices and unit modules as system components, a combination method, a set size, and the like can be appropriately selected based on the actual state of commercialization and the like. The device shall include a wide variety of variations.

上記により、ダイナミックレンジ拡大のため、AD変換中にカウンタのクロック周波数を変化させる撮像装置において、複数種類のガンマ曲線を実現した、個体ごとの調整が不要な撮像素子及び、撮像装置を提供することが可能となる。   As described above, an imaging device that realizes a plurality of types of gamma curves and does not require adjustment for each individual, and an imaging device in an imaging device that changes a counter clock frequency during AD conversion in order to expand a dynamic range. Is possible.

1001 光学系、1002 撮像部、1004 CPU、1005 ROM、
1006 RAM、1007 DSP、1008 外部インターフェース、
1009 メモリ媒体、1010 メモリ媒体コントローラ、1011 操作パネル、
1012 ディスプレイ、2001 画素アレイ、2002 垂直走査部、
2003 AD変換部、2004 参照電圧生成部、2005 水平走査部、
2006 水平出力線、2007 タイミング制御部、2008 単位画素、
2009 コンパレータ、2010 分周部、2011 アップダウンカウンタ、
2012 メモリ、2013 AD変換回路、2015 出力信号線、
2017 AD変換部、3001a〜3001c 分周用フリップフロップ、
3002a〜3002j カウント用フリップフロップ、
3003a〜3003i ダウンセレクト用AND回路、
3004a〜3004i ダウンセレクト用AND回路、
3005a〜3005i OR回路、3006 カウント期間制御用AND回路、
3007b,3007c 分周比制御用OR回路、
3008a〜3008c 分周比制御用AND回路、
3009a〜3009c 分周比制御用AND回路、
3010a〜3010c 分周比制御用OR回路、
3011b,3011c ガンマ制御用AND回路、
3012a〜3012c ガンマ制御用AND回路
1001 optical system, 1002 imaging unit, 1004 CPU, 1005 ROM,
1006 RAM, 1007 DSP, 1008 External interface,
1009 memory medium, 1010 memory medium controller, 1011 operation panel,
1012 display, 2001 pixel array, 2002 vertical scanning unit,
2003 AD conversion unit, 2004 reference voltage generation unit, 2005 horizontal scanning unit,
2006 horizontal output line, 2007 timing control unit, 2008 unit pixel,
2009 comparator, 2010 divider, 2011 up / down counter,
2012 memory, 2013 AD converter circuit, 2015 output signal line,
2017 AD converter, 3001a to 3001c frequency division flip-flop,
3002a to 3002j counting flip-flops,
3003a to 3003i AND circuit for down select,
3004a to 3004i AND circuit for down select,
3005a to 3005i OR circuit, 3006 AND circuit for count period control,
3007b, 3007c OR circuit for dividing ratio control,
3008a to 3008c AND circuit for dividing ratio control,
3009a to 3009c AND circuit for dividing ratio control,
3010a-3010c dividing ratio control OR circuit,
3011b, 3011c AND circuit for gamma control,
3012a-3012c AND circuit for gamma control

Claims (7)

ランプ波とコンパレータを使用したAD変換部を列ごとに備えたCMOSイメージセンサで、N出力とS出力のカウントを別々におこない、S出力カウント期間内でAD変換のカウンタのクロック周波数を低輝度側で高く、高輝度側で低くすることを特徴とする撮像装置。 A CMOS image sensor equipped with an AD converter using a ramp wave and a comparator for each column. N outputs and S outputs are counted separately, and the clock frequency of the AD conversion counter is set to the low luminance side within the S output count period. The image pickup apparatus is characterized in that it is high and low on the high luminance side. S出力カウント前に、N出力のカウントを行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, wherein N outputs are counted before S outputs are counted. N出力のカウントをダウンカウントとし、S出力のカウントをアップカウントすることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 2, wherein the count of N output is down-counted and the count of S output is up-counted. N出力のカウント中は、カウンタのクロック周波数を変更しないことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の撮像装置。 4. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the clock frequency of the counter is not changed during counting of N outputs. カウンタのクロック周波数の変更点は、各列のAD変換回路で、出力が黒レベルに到達したときを基準に設定することを特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか一項に記載の撮像装置。 The change point of the clock frequency of the counter is set on the basis of the time when the output reaches the black level in the AD converter circuit of each column. Imaging device. AD変換時のカウンタの初期値は、0よりも大きな値であることを特徴とする請求項2乃至請求項5の何れか一項に記載の撮像装置。 6. The imaging apparatus according to claim 2, wherein an initial value of the counter at the time of AD conversion is a value larger than zero. AD変換のカウンタのクロック周波数の変更タイミングを複数有することを特徴とする請求項2乃至請求項6の何れか一項に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 2, wherein the imaging apparatus has a plurality of timings for changing the clock frequency of the AD conversion counter.
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