JP6053362B2 - 撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
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Description
以下に、第1実施形態を、添付の図面に基づいて説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る撮像素子を備えた撮像装置100の全体構成を示した図である。被写体からの光は、撮像レンズ101などで構成された結像光学系により撮像素子102に結像される。結像された被写体像はCMOSイメージセンサなどの撮像素子102で光電変換される。撮像素子102には、撮像素子102からのアナログ信号(画素信号)をデジタルデータに変換するアナログーデジタル変換回路(AD変換回路)が内蔵されている。デジタル信号処理回路DSP(Disital Signal Processer)103は、撮像素子102から出力されるデジタル画像信号に対する各種画像処理や圧縮・伸張処理などを行なう。
第1実施形態においては、第1のコンパレータ305を用いて画素信号と参照電圧Vmとの比較を行った。このため、ランプ信号との比較用の第2のコンパレータ307と合わせて、列毎に2つのコンパレータが必要であった。ここでは、参照電圧Vmとの比較用コンパレータをランプ信号との比較用コンパレータと兼用し、回路規模を抑えた構成について説明する。
上述の第1および第2実施形態においては、参照電圧Vmをフルスケール振幅(Nビット)のうちの(N−M)ビットに相当する電圧とし、例としてN=14,M=2として説明してきた。しかし、画質に対する量子化誤差の与える影響と、仕様から要求されるAD変換速度のバランスから、適用するシステムによっては、フルスケール振幅に対して1/(2のべき乗)が最適な参照電圧Vmになるとは限らない。
Claims (10)
- 複数の画素が行方向及び列方向に配置された画素領域と、
前記複数の画素から画素信号を読み出す手段と、
前記画素信号の信号レベルに応じて前記画素信号の振幅を制御する振幅制御手段と、前記振幅制御手段により振幅を制御された前記画素信号を時間の経過とともに一定方向に信号レベルが変化するランプ信号と比較する比較手段とを備えたAD変換手段と、を有する撮像素子であって、
前記AD変換手段に入力される前記画素信号のフルスケール振幅の1/Nに相当する電圧が参照電圧として設定され、
前記振幅制御手段は、前記画素信号の信号レベルが前記参照電圧未満である場合に前記画素信号の振幅を変更しないように制御し、前記画素信号の信号レベルが前記参照電圧以上である場合に前記画素信号の振幅が1/Nになるように制御することを特徴とする撮像素子。 - 前記AD変換手段は、前記複数の画素の列毎に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。
- 前記比較手段は、前記画素信号の信号レベルと前記参照電圧との比較及び前記振幅を制御された前記画素信号と前記ランプ信号との比較を時分割で行うことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像素子。
- 前記振幅制御手段は、前記画素信号が記憶される、直列に接続された複数の容量と、前記複数の容量の少なくとも1つの両端を短絡するスイッチ手段とを備え、
前記スイッチ手段によって前記少なくとも1つの容量の両端を短絡することによって前記画素信号の振幅を変更することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像素子。 - 前記AD変換手段は、さらに、AD変換されたデータの上位または下位に所定数のビットを付加するデータ拡張手段を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像素子。
- 前記データ拡張手段は、前記画素信号の信号レベルが前記参照電圧以上である場合に、前記AD変換されたデータの下位に前記所定数のビットを付加し、前記画素信号の信号レベルが前記参照電圧未満である場合に前記AD変換されたデータの上位に前記所定数のビットを付加することを特徴とする請求項5に記載の撮像素子。
- 前記データ拡張手段は、前記画素信号の信号レベルが前記参照電圧以上である場合に、前記AD変換されたデータの下位に‘0’および‘1’の少なくともいずれかからなる前記所定数のビットを付加し、前記画素信号の信号レベルが前記参照電圧未満である場合に前記AD変換されたデータの上位に‘0’からなる前記所定数のビットを付加することを特徴とする請求項5に記載の撮像素子。
- 前記データ拡張手段における前記AD変換されたデータの下位への前記所定数のビットの付加は、前記AD変換されたデータの乗算によることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の撮像素子。
- 前記データ拡張手段は、前記AD変換されたデータの下位へ前記所定数のビットが付加された場合に、前記所定数のビットが付加されたデータの一定のビット数以上をクリップする手段を含むことを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の撮像素子。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載された撮像素子と、
前記撮像素子へ光を結像する結像光学系と、
前記撮像素子からの出力を処理する信号処理回路と、
を有することを特徴とする撮像装置。
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