JP5871531B2 - 撮像装置、撮像システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態による撮像素子100の概略構成図である。100はCMOSイメージセンサと呼称される撮像素子であり、受光した被写体像を光電変換し、その電気信号をデジタル信号として出力する。撮像素子100は、画素部10、垂直走査回路15、増幅部20、ランプ信号発生回路(参照信号発生回路)25、比較部30、カウンタ部40、メモリ部50、出力回路60、水平走査回路65、タイミング発生回路(TG)70を有する。画素部10は、2次元行列状に配置された複数の画素10−1を有する。画素10−1は、光電変換により画素信号を生成する。垂直走査回路15は、駆動パルスX−1,X−2,・・・を画素部10に出力する。増幅部20は、画素部10からの画素信号を増幅する。ランプ信号発生回路25は、画素信号との比較信号として、時間に対して変化するランプ信号(参照信号)を生成する。比較部30は、増幅部20により増幅された画素信号とランプ信号とを比較する。カウンタ部40は、比較部30が比較結果を出力するまでカウントする。メモリ部(補正部)50は、カウンタ部40のカウントデータを保持し、保持データのビットシフト及び演算を行う。水平走査回路65は、水平走査により、メモリ部50からのデータを出力回路60へ転送する。タイミング発生回路70は、上記回路ブロックをそれぞれタイミング制御する。
ΔVvl=−Q・Gsf/CFD ・・・(1)
Vct=VREF+Q・(Gsf/CFD)・(C0/Cf) ・・・(2)
図7は、本発明の第2の実施形態による撮像システムの構成例を示す図である。撮像システム800は、例えば、光学部810、撮像素子100、映像信号処理回路部830、記録・通信部840、タイミング制御回路部850、システムコントロール回路部860、及び再生・表示部870を含む。撮像装置820は、撮像素子100及び映像信号処理回路部830を有する。撮像素子100は、第1の実施形態で説明した撮像素子100が用いられる。
Claims (9)
- 光電変換により信号を生成する画素と、
第1の変化率で電位が変化する参照信号と、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参照信号とを生成する参照信号生成回路と、
前記画素が光電変換によって生成した信号に基づく有効信号と、前記参照信号との比較を行う比較回路と、
前記比較の開始から、前記有効信号と前記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を生成するカウンタ回路とを有し、
前記カウンタ回路は、第1のカウンタと第2のカウンタとを有し、
前記比較を前記第1の変化率の前記参照信号を用いて行う場合には、前記カウンタ回路は、前記第1のカウンタにクロックをカウントさせ、前記第2のカウンタに、前記第1のカウンタの出力をカウントさせることによって前記デジタル信号を生成し、
前記比較を前記第2の変化率の前記参照信号を用いて行う場合には、前記カウンタ回路は、前記第1のカウンタを非動作とし、前記第2のカウンタに前記クロックをカウントさせることによって前記デジタル信号を生成することを特徴とする撮像装置。 - 前記画素がリセットされたことによって基準信号が前記比較回路に入力され、
前記比較回路は、前記基準信号と、前記第1の変化率で変化する前記参照信号との比較である第2の比較を行い、
前記第2の比較において、前記カウンタ回路は、前記第1のカウンタに前記クロックをカウントさせ、前記第2のカウンタに前記第1のカウンタの出力をカウントさせることによって、前記基準信号に基づくデジタル信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第2の比較において、前記カウンタ回路は、前記第1のカウンタおよび前記第2のカウンタにアップカウントとダウンカウントの一方を行わせて前記基準信号に基づくデジタル信号を生成し、
前記比較を前記第1の変化率の前記参照信号を用いて行う場合には、前記カウンタ回路は、前記第1のカウンタおよび前記第2のカウンタにアップカウントとダウンカウントの他方を行わせて前記有効信号に基づくデジタル信号を生成し、
前記比較を前記第2の変化率の前記参照信号を用いて行う場合には、前記カウンタ回路は、前記第2のカウンタにアップカウントとダウンカウントの他方を行わせて前記有効信号に基づくデジタル信号を生成することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記比較を前記第2の変化率の前記参照信号を用いて行う場合には、前記有効信号に基づくデジタル信号を、
前記第2のカウンタにアップカウントとダウンカウントの他方を行わせて得たデジタル信号に対し、前記第2のカウンタにアップカウントとダウンカウントの他方を行わせて得たデジタル信号よりも下位のビットに前記基準信号に基づくデジタル信号を挿入して得ることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記第2のカウンタがカウントする前記第1のカウンタの出力が、前記第1のカウンタが生成するデジタル信号の桁上げを示す信号であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第2の変化率は、前記第1の変化率の2のn乗倍(nは1以上の自然数)であり、
前記第1のカウンタは、クロックをカウントすることによってnビットのデジタル信号を生成することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記比較回路が、比較電圧と前記有効信号との比較である第3の比較を行い、
前記第3の比較の結果が、前記比較電圧よりも前記有効信号の振幅が小さいことを示す場合には、前記比較回路は前記比較を、前記第1の変化率の前記参照信号を用いて行い、
前記第3の比較の結果が、前記比較電圧よりも前記有効信号の振幅が大きいことを示す場合には、前記比較回路は前記比較を、前記第2の変化率の前記参照信号を用いて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。 - 前記比較電圧は、前記比較における、前記第1の変化率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7に記載の撮像装置。
- 請求項1〜8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。
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