JP6529352B2 - 撮像装置及び撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及び撮像システムに関する。

画素から読み出されたアナログ信号と参照信号（ランプ信号）との比較を行うことにより、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ(Analog-to-Digital)変換回路が各画素列に対応して設けられた撮像装置が知られている。このような撮像装置において、ランプ信号の傾きを変えることによりＡＤ変換後のデジタル信号の値を可変とする技術も知られている。

特許文献１には、ランプ信号線の配線長に起因するランプ信号の傾きの相違を、画素信号又はランプ信号のゲインを調整することにより補正し、出力画像に生じるシェーディングを抑制する技術が開示されている。

特開２００９−１３０８２８号公報

特許文献１の撮像装置において、増幅回路内の抵抗値及び容量値には製造バラツキが存在するため、ゲイン調整の精度向上には限界がある。また、特許文献１にはランプ信号の傾きを可変とする技術を採用した場合において傾きの相異を補正することについては開示がない。

また、傾きが異なる複数のランプ信号を用いてＡＤ変換を行う場合、容量分割によってランプ信号の傾きを変化させる構成が考えられるが、容量値の製造バラツキ等により各列回路に供給されるランプ信号の傾きにバラツキが生じることがある。これによりＡＤ変換後の信号レベルに列ごとのバラツキが生じ、出力画像に対し縦縞などのノイズが発生する要因となり得る。

本発明は、上述の課題の少なくとも１つに鑑みてなされたものであり、ＡＤ変換の精度を向上させることにより、より高精度な撮像が可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、行列状に配置された複数の画素を有する画素アレイと、前記画素アレイの一部の列の画素に対応して設けられ、対応する画素の各々から出力されるアナログ信号を、所定の変化率で電位が変化する第１の参照信号と比較することによって、前記アナログ信号をデジタル信号にＡＤ変換する第１のＡＤ変換部と、前記画素アレイの他の列の画素に対応して設けられ、対応する画素の各々から出力されるアナログ信号を、所定の変化率で電位が変化する第２の参照信号と比較することによって、前記アナログ信号をデジタル信号にＡＤ変換する第２のＡＤ変換部と、第１の変化率を有する参照信号と、前記第１の変化率よりも小さい第２の変化率を有する参照信号との少なくとも一方を前記第１のＡＤ変換部に前記第１の参照信号として供給する第１の参照信号供給部と、第３の変化率を有する参照信号と、前記第３の変化率よりも小さい第４の変化率を有する参照信号との少なくとも一方を前記第２のＡＤ変換部に前記第２の参照信号として供給する第２の参照信号供給部と、前記第１の変化率と前記第３の変化率との間の変化率の差、及び前記第２の変化率と前記第４の変化率との間の変化率の差の少なくとも一方を低減させるように、前記第１乃至前記第４の変化率の少なくとも１つを調整する調整手段とを有することを特徴とする撮像装置が提供される。

本発明によれば、ＡＤ変換の精度を向上させることにより、より高精度な撮像が可能な撮像装置が提供される。

第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る画素の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る撮像装置の１水平期間における動作を説明するタイミングチャートである。 （ａ）は、第１の実施形態に係る参照信号切替回路の構成を示す図である。（ｂ）は、参照信号の傾きの差について説明する図である。 第２の実施形態に係る参照信号切替回路の構成を示す図である。 （ａ）は、第３の実施形態に係る参照信号切替回路の構成を示す図である。（ｂ）は、参照信号の傾きの差について説明する図である。 第１乃至３の実施形態における撮像装置の変形構成を示す図である。 第４の実施形態に係る撮像システムの構成を示す図である。

（第１の実施形態）
本発明を実施するための好適な形態について図面を用いて説明する。各図面を通じて同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化することもある。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。撮像装置１００は、画素アレイ１０、タイミングジェネレータ（ＴＧ）４０、垂直走査回路６０及び読み出し回路８０ａ、８０ｂを有する。

画素アレイ１０は、ｍ行×ｎ列を有する行列状に配置された複数の画素１１を有する。画素アレイ１０には、行ごとに配された行制御線Ｈ−１、Ｈ−２、…、Ｈ−ｍ及び列ごとに配された垂直信号線Ｖ−１、Ｖ−２、…、Ｖ−ｎが設けられている。垂直走査回路６０は、行制御線Ｈ−１、Ｈ−２、…、Ｈ−ｍを介して行ごとに各画素１１に制御信号を供給する。各画素１１は、入射された光を光電変換して得たアナログ信号を、各画素１１が接続されている垂直信号線に出力する。なお、行制御線Ｈ−１、Ｈ−２、…、Ｈ−ｍの各々は、１本の配線として図示されているが、実際には複数の制御信号を伝送するための複数の配線により構成され得る。

奇数番目の列の画素１１に接続された垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−（ｎ−１）は、読み出し回路８０ａに接続され、偶数番目の列の画素１１に接続された垂直信号線Ｖ−２、…、Ｖ−ｎは、読み出し回路８０ｂに接続される。しかしながら、上述のように各列の画素１１が読み出し回路８０ａと読み出し回路８０ｂに交互に接続されていることは必須ではない。画素アレイ１０の一部の列の画素１１が読み出し回路８０ａに接続され、他の列の画素１１が読み出し回路８０ｂに接続されていればよい。

読み出し回路８０ａは、電流源部２０ａ、カウンタ３４ａ、ＡＤ変換部３５ａ、参照信号供給部３８ａ、水平走査回路５０ａ及び出力回路７０ａを有する。ＡＤ変換部３５ａは、比較部３０ａ及びメモリ部３３ａを有する。比較部３０ａは差動入力型の複数の比較器３６ａを有し、メモリ部３３ａは複数のメモリ３７ａを有する。参照信号供給部３８ａは、参照信号生成回路３１ａ及び参照信号切替回路３２ａを有する。

電流源部２０ａは、垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−（ｎ−１）に電流を供給する。垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−（ｎ−１）の各々は、複数の比較器３６ａの各々の入力端子の一方に入力される。参照信号生成回路３１ａは、電圧が時間経過とともに所定の時間変化率で変化する参照信号を出力する。参照信号は、例えば、電圧が経過時間に対し線形に変化するランプ信号とすることができる。参照信号切替回路３２ａは、参照信号生成回路３１ａから出力される参照信号の時間変化率を切り替える。すなわち、参照信号切替回路３２ａは、複数の時間変化率の中から１つの値を選択し、入力された参照信号の時間変化率を選択された値に変更して出力する回路である。参照信号切替回路３２ａから出力された参照信号は、複数の比較器３６ａの各々の入力端子の他方に入力される。各比較器３６ａは、垂直信号線の電圧と参照信号の電圧とを比較して、その大小関係を示す信号を出力する。

なお、図１に示す回路では参照信号供給部３８ａは、参照信号生成回路３１ａと参照信号切替回路３２ａとの２つに分離されているが、このように機能が分離されていることは必須ではない。すなわち、参照信号供給部３８ａは、複数の時間変化率の中から１つの時間変化率を有する参照信号をＡＤ変換部３５ａに選択的に供給する機能を有していればよい。例えば１つの回路でこの機能を実現してもよく、３つ以上の回路でこの機能を実現してもよい。

カウンタ３４ａは、メモリ部３３ａにクロックパルスをカウントして得たカウント値を出力する。各比較器３６ａから出力される信号のレベルが変化すると、その時点のカウント値が、各比較器３６ａに対応するメモリ３７ａにデジタルデータとして保持される。これにより、画素１１から出力されたアナログ信号がＡＤ変換される。メモリ部３３ａに記憶されたデジタルデータは水平走査回路５０ａから出力される制御信号に応じて列ごとに出力回路７０ａに順次転送される。出力回路７０ａは、入力されたデジタルデータに対し演算処理を行って読み出し回路８０ａの外部に出力する。このようにして、読み出し回路８０ａは、画素アレイ１０内の奇数列に配された画素１１への入射光に基づく信号を出力する。

読み出し回路８０ｂは、読み出し回路８０ａと同様の構成を有しているため、説明を省略する。読み出し回路８０ａと同様にして、読み出し回路８０ｂは、画素アレイ１０の偶数列に配された画素１１への入射光に基づく信号を出力する。

ＴＧ４０は、参照信号生成回路３１ａ、３１ｂ、参照信号切替回路３２ａ、３２ｂ、カウンタ３４ａ、３４ｂ、水平走査回路５０ａ、５０ｂ及び垂直走査回路６０などの各動作に必要なクロック信号又はタイミング信号を生成し、供給する。

図２は、第１の実施形態に係る画素の構成を示す図である。以下の説明では１列目の画素に着目してその構成を説明するが、他の画素も同様の構成を有する。画素１１は、フォトダイオード（ＰＤ）２０１、転送トランジスタ２０２、増幅トランジスタ２０３、リセットトランジスタ２０４及び選択トランジスタ２０５を有する。各トランジスタはＭＯＳトランジスタにより構成される。以下、ＮＭＯＳトランジスタとして説明するが、ＰＭＯＳトランジスタであってもよい。転送トランジスタ２０２、リセットトランジスタ２０４及び選択トランジスタ２０５のゲートには、それぞれ制御信号ＰＴＸ、ＰＲＥＳ、ＰＳＥＬが入力される。

ＰＤ２０１は光電変換により入射光に応じた電荷を生成する光電変換素子である。ＰＤ２０１のアノードは接地されており、カソードは、転送トランジスタ２０２のソースに接続される。転送トランジスタ２０２のドレインは、増幅トランジスタ２０３のゲートノードであるフローティングディフュージョン（ＦＤ）２０６に接続される。リセットトランジスタ２０４のソースはＦＤ２０６に接続され、ドレインには電源電圧が入力される。増幅トランジスタ２０３のドレインには電源電圧が入力され、ソースは選択トランジスタ２０５のドレインに接続される。選択トランジスタ２０５のソースは垂直信号線Ｖ−１に接続される。垂直信号線Ｖ−１には、電流源部２０ａに設けられた電流源２０８が接続される。電流源２０８は、増幅トランジスタ２０３にバイアス電流を供給する。これにより、増幅トランジスタ２０３と電流源２０８とによるソースフォロアアンプが構成される。すなわち、垂直信号線Ｖ−１にはＦＤ２０６の電位に基づく電圧が出力される。

画素１１は、リセットトランジスタ２０４を接続状態にして、ＦＤ２０６をリセットすることにより、リセット信号Ｖｎを垂直信号線Ｖ−１に出力させることができる。さらに、画素１１は、転送トランジスタ２０２を接続状態にして、ＰＤ２０１に蓄積された電荷をＦＤ２０６に転送することができる。このとき、リセット信号に光電変換信号が重畳された信号である画素信号Ｖｓが垂直信号線Ｖ−１に出力される。選択トランジスタ２０５は増幅トランジスタ２０３と垂直信号線Ｖ−１との間の電気的導通を制御することで、信号を出力させる行を選択する機能を有する。

図３は、第１の実施形態に係る撮像装置の１水平期間（画素行１行分）における動作を説明するタイミングチャートである。図３には、水平期間の開始タイミングを示す制御信号ＨＤと、画素１１の動作を列ごとに制御する制御信号ＰＳＥＬ、ＰＲＥＳ、ＰＴＸの動作タイミングが示されている。図３にはさらに、垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−ｎに出力される電圧と、参照信号切替回路３２ａ、３２ｂから出力される参照信号の電圧と、カウンタクロックと、デジタル出力とが示されている。

まず時刻ｔ１において、制御信号ＰＲＥＳがハイレベルになり、リセットトランジスタ２０４を導通状態にしてＦＤ２０６をリセットする。その後、制御信号ＰＳＥＬがハイレベルとなり、選択トランジスタ２０５が導通状態となり、ＦＤ２０６の電位に基づく電圧が垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−ｎに出力されるようになる。

時刻ｔ２において、制御信号ＰＲＥＳがローレベルになり、リセットトランジスタ２０４を非導通状態にする。これにより増幅トランジスタ２０３を介して、リセット信号Ｖｎに対応するが垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−ｎに出力される。

時刻ｔ３以降の期間において、リセット信号Ｖｎに対して、第１のＡＤ変換（Ｎ変換）が行われる。すなわち、垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−ｎに読み出されたリセット信号Ｖｎの電圧は比較器３６ａ、３６ｂに入力され、参照信号の電圧と比較される。本実施形態では、ＡＤ変換時の参照信号の電圧は振幅Ｓｇ１又はＳｇ２で時間に対して減少するランプ信号である。すなわち、参照信号の電圧の時間変化率は振幅Ｓｇ１又はＳｇ２により定まる。リセット信号Ｖｎの電圧と参照信号の電圧との大小関係が反転する時、比較器３６ａ、３６ｂの出力がＨｉｇｈからＬｏｗ、あるいはＬｏｗからＨｉｇｈに遷移する。例えば、参照信号の振幅がＳｇ１の場合、この比較器３６ａ、３６ｂの出力が変化するタイミングで、カウンタ３４ａ、３４ｂから出力されているカウンタ値Ｎ１が第１のデジタルデータとしてメモリ部３３ａ、３３ｂに記憶される。

続いて、画素信号に対する第２のＡＤ変換が行われる。時刻ｔ４において、制御信号ＰＴＸがハイレベルになり、転送トランジスタ２０２が導通状態になる。その後時刻ｔ５において、制御信号ＰＴＸがローレベルになり、転送トランジスタ２０２が非導通状態になる。これにより、ＰＤ２０１に蓄えられた電荷がＦＤ２０６に転送され、リセット信号Ｖｎに転送された電荷に基づく信号が重畳され、その信号が垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−ｎに画素信号Ｖｓとして出力される。

リセット信号Ｖｎに対する第１のＡＤ変換の場合と同様に、画素信号Ｖｓに対する第２のＡＤ変換（Ｓ変換）が行われる。例えば、ランプ信号の振幅がＳｇ１の場合、この比較器３６ａ、３６ｂの出力電位が反転するタイミングで、カウンタ３４ａ、３４ｂから出力されているカウンタ値Ｓ１が第２のデジタルデータとしてメモリ部３３ａ、３３ｂに記憶される。

各列のメモリ部３３ａ、３３ｂに記憶された第１及び第２のデジタルデータは、水平走査回路５０ａ、５０ｂにより順次出力回路７０ａ、７０ｂに転送される。出力回路７０ａ、７０ｂは第１のデジタルデータと第２のデジタルデータとの差分を取得する演算処理を行う。これにより、画素を構成するトランジスタの特性バラツキ及び比較器３６ａ、３６ｂの列ごとの特性バラツキに起因するノイズの影響を低減することができる。なお、出力回路７０ａ、７０ｂでは差分を取得する演算処理を行わず、撮像装置１００の外部の信号処理部で同様の処理を行うように変形してもよい。

上述の第１及び第２のＡＤ変換において取得されるデジタルデータの値は画素から出力される信号と、参照信号の傾きにより決定される。ここで、例えば参照信号の振幅を０．５倍にして振幅をＳｇ１からＳｇ２（＝０．５×Ｓｇ１）へと変化させると、参照信号の傾きは０．５倍になる。このようにして得られた参照信号の振幅がＳｇ２の参照信号を用いてＡＤ変換を行うと、得られるデジタルデータは、Ｎ２＝２×Ｎ１、Ｓ２＝２×Ｓ１のように２倍の値となる。これはゲインが２倍となったことに相当するので、参照信号の振幅を変えることによりＡＤ変換時のゲインアップを行うことができる。

図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る参照信号供給部３８ａ、３８ｂの構成を示す図である。本実施形態において、読み出し回路８０ａに設けられた参照信号切替回路３２ａは、バッファ３０１と、入力容量Ｃｉｎとゲイン切替用容量Ｃ１、Ｃ２と、可変容量Ｃｐ１と、スイッチｓｗ１、ｓｗ２、ｓｗｐとを有する。各スイッチはゲートに入力される制御信号に応じて接続又は非接続となるＮＭＯＳトランジスタとするがこれに限定されない。可変容量Ｃｐ１は制御信号Ｐｓｅｌ＿Ｃに応じて容量値が変化する素子である。

入力容量Ｃｉｎは参照信号生成回路３１ａとバッファ３０１の入力端子との間に接続される。入力容量Ｃｉｎとバッファ３０１の入力端子との間のノードには、さらにゲイン切替用容量Ｃ１、Ｃ２及び可変容量Ｃｐ１の一端が接続される。ゲイン切替用容量Ｃ１、Ｃ２の他端は、それぞれスイッチｓｗ１、ｓｗ２のドレインに接続される。可変容量Ｃｐ１の他端は、スイッチｓｗｐのドレインに接続される。スイッチｓｗ１、ｓｗ２、ｓｗｐのソースは接地される。バッファ３０１の出力端子は、比較部３０ａに含まれる複数の比較器３６ａの２つの入力端子のうちの一方に接続される。

入力容量Ｃｉｎに入力された参照信号は、入力容量Ｃｉｎを介してバッファ３０１の入力端子に入力される。この参照信号の電圧をＶｒｍｐとすると、バッファ３０１に入力される電圧は、入力容量Ｃｉｎとゲイン切替用容量Ｃ１又はゲイン切替用容量Ｃ２との容量分割により決定される。したがって、スイッチｓｗ１、ｓｗ２の接続又は非接続を制御して容量分割比を変更することにより、比較器３６ａに入力される電圧を切り替えることができる。なお、以下の説明ではバッファ３０１から出力される電圧は入力電圧と同一（すなわちゲイン１）とするが、バッファ３０１は、１以外のゲインを与える増幅回路に置き換えてもよく、負のゲインを与える反転増幅回路に置き換えてもよい。

例えば、入力容量Ｃｉｎ及びゲイン切替用容量Ｃ１の容量値がいずれも容量値Ｃである場合、スイッチｓｗ１、ｓｗ２、ｓｗｐをすべて非接続状態にすることでゲイン１倍に対応する振幅Ｓｇ１が得られる。また、スイッチｓｗ１を接続状態、スイッチｓｗ２、ｓｗｐを非接続状態にすることでゲイン２倍に対応する振幅Ｓｇ２が得られる。すなわち、参照信号供給部３８ａは、振幅Ｓｇ１に対応する第１の時間変化率を有する参照信号又は振幅Ｓｇ２に対応する第２の時間変化率を有する参照信号を選択的に出力可能である。これらの振幅Ｓｇ１、Ｓｇ２は次式で表される。
Ｓｇ１＝Ｖｒｍｐ （１）
Ｓｇ２＝Ｖｒｍｐ×（Ｃｉｎ/（Ｃｉｎ＋Ｃ１））＝Ｖｒｍｐ×（１/２） （２）

このようにスイッチｓｗ１、ｓｗ２、ｓｗｐの制御により参照信号の振幅をＳｇ１からＳｇ２と変えることで、参照信号の傾きは０．５倍になり、ＡＤ変換により得られるデジタルデータの値は２倍となる。この場合において、Ｓ変換で得られるデータと、Ｎ変換で得られるデータの双方が２倍となる。

参照信号切替回路３２ｂも同様の回路構成を有しているが、参照信号切替回路３２ｂ内の各構成要素の符号には「’」を付加して表記する。参照信号切替回路３２ｂから出力される参照信号の振幅について、ゲイン１倍に対応する振幅をＳｇ１’、ゲイン２倍に対応する振幅をＳｇ２’とそれぞれ表記すると、これらは式（１）、式（２）と同様に次式で表される。
Ｓｇ１’＝Ｖｒｍｐ （３）
Ｓｇ２’＝Ｖｒｍｐ×（Ｃｉｎ’/（Ｃｉｎ’＋Ｃ１’）） （４）

すなわち、参照信号供給部３８ｂは、振幅Ｓｇ１’に対応する第３の時間変化率を有する参照信号又は振幅Ｓｇ２’に対応する第４の時間変化率を有する参照信号を選択的に出力可能である。

入力容量Ｃｉｎと入力容量Ｃｉｎ’が同一の値であり、かつゲイン切替用容量Ｃ１と、ゲイン切替用容量Ｃ１’が同一の値であればＳｇ２とＳｇ２’は同一の値となる。しかしながら、以下の要因によりこれらは同一の値とならないことがある。

本実施形態の撮像装置１００は半導体基板上に半導体プロセス技術を用いて形成される。入力容量Ｃｉｎとゲイン切替用容量Ｃ１は読み出し回路８０ａに含まれ、入力容量Ｃｉｎ’とゲイン切替用容量Ｃ１’は読み出し回路８０ｂに含まれる。半導体基板上に撮像装置１００を形成する際には、読み出し回路８０ａと読み出し回路８０ｂは画素アレイ１０を挟んで離れた位置に配置されることが多い。そのため、読み出し回路８０ａと読み出し回路８０ｂの間で配線の形状、誘電体層の厚さなどの各容量素子の容量値を決定するパラメータのバラツキが大きくなりやすい。また、読み出し回路８０ａと読み出し回路８０ｂの位置が離れていると、周辺の回路を含めた素子配置の違いにより各容量素子の容量値に差異が生じることもある。

これらの要因により、入力容量Ｃｉｎと入力容量Ｃｉｎ’との間に大きな差が生じる場合がある。また、ゲイン切替用容量Ｃ１と、ゲイン切替用容量Ｃ１’との間に大きな差が生じる場合もある。

ここで一例として、ゲイン切替用容量Ｃ１とゲイン切替用容量Ｃ１’とが異なる容量値（Ｃ１＞Ｃ１’）であり、入力容量Ｃｉｎと入力容量Ｃｉｎ’とは同じ容量値である場合を考える。このとき、式（２）と式（４）より、Ｓｇ２≠Ｓｇ２’となり、図４（ｂ）に示されるように、参照信号切替回路３２ａから出力される参照信号と参照信号切替回路３２ｂから出力される参照信号との傾きが互いに異なる値となる。よって、参照信号の傾きには列ごとにバラツキが生じる。このため、ＡＤ変換により出力されるデジタルデータにも列ごとにバラツキが発生し、画像に縦縞などのノイズが生じることがある。

本実施形態の構成によればこのような要因により生じるデジタルデータのバラツキを低減することができる。例えば、スイッチｓｗｐ’を接続状態にして、読み出し回路８０ｂの可変容量Ｃｐ１’を接続し、さらに可変容量Ｃｐ１’の容量値を調整することにより、参照信号の傾きのバラツキを補正することができる。この補正方法について説明する。

スイッチｓｗｐ’を接続状態として、可変容量Ｃｐ１’をバッファ３０１’の入力端子のノードに接続すると、Ｓｇ２’は以下の式（５）により表される。
Ｓｇ２’＝Ｖｒｍｐ×（Ｃｉｎ’/（Ｃｉｎ’＋Ｃ１’＋Ｃｐ１’）） （５）

このとき、式（５）の可変容量Ｃｐ１’の容量値を、制御信号Ｐｓｅｌ＿Ｃ’により以下の式（６）を満足するように選択すると、Ｓｇ２≒Ｓｇ２’となる。
Ｃｐ１’≒Ｃ１−Ｃ１’ （６）

これにより、出力されるデジタルデータのバラツキが低減され、画像のノイズも低減される。したがって、本実施形態によれば、ＡＤ変換の精度を向上させることができ、より高精度な撮像が可能な撮像装置が提供される。

上述の例とは逆に、ゲイン切替用容量Ｃ１’がゲイン切替用容量Ｃ１より大きい場合（Ｃ１’＞Ｃ１）であっても本実施形態による補正方法は適用可能である。具体的には、スイッチｓｗｐを接続状態にして、読み出し回路８０ａの可変容量Ｃｐ１を接続し、さらに可変容量Ｃｐ１の容量値を調整することにより、参照信号の傾きのバラツキを補正することができる。

以上により、可変容量Ｃｐ１及びスイッチｓｗｐ、又は可変容量Ｃｐ１’及びスイッチｓｗｐ’はＳｇ２とＳｇ２’の値の差を低減させる調整手段として機能している。

なお、上述の２つの場合において、可変容量Ｃｐ１と可変容量Ｃｐ１’の両方を用いて調整を行ってもよい。

上述の説明ではゲインを１倍と２倍から選択する場合について述べたが、さらなる高ゲインを選択する場合においても、参照信号の傾きのバラツキを補正することができる。例えば、ゲイン切替用容量Ｃ２の容量値を２Ｃとし、ゲイン切替用容量Ｃ１とゲイン切替用容量Ｃ２とを合成容量として利用すれば、参照信号の電圧Ｖｒｍｐの傾きは１／４になり、ゲインを４倍とすることができる。この場合であっても上述と同様に可変容量Ｃｐ１と可変容量Ｃｐ１’の少なくとも一方を用いて参照信号の傾きのバラツキを補正することができる。

また、例えば参照信号生成回路３１ａと参照信号生成回路３１ｂの製造バラツキなどの要因により、低ゲイン側に対応する参照信号の振幅がＳｇ１≠Ｓｇ１’となった場合であっても同様にして参照信号の傾きのバラツキを補正することができる。これにより、同様にＳｇ１とＳｇ１’の値の差を低減させることもできる。

なお、上述の説明では、ゲイン切替用容量Ｃ１とゲイン切替用容量Ｃ１’とが異なる容量値であり、入力容量Ｃｉｎと入力容量Ｃｉｎ’とは同じ容量値である場合について述べたが、これに限られない。例えば、ゲイン切替用容量Ｃ１とゲイン切替用容量Ｃ１’とが同じ容量値であり、入力容量Ｃｉｎと入力容量Ｃｉｎ’とが異なる容量値である場合であっても本実施形態の調整方法が適用可能である。また、ゲイン切替用容量Ｃ１とゲイン切替用容量Ｃ１’とが異なる容量値であり、かつ入力容量Ｃｉｎと入力容量Ｃｉｎ’とも異なる容量値である場合であっても本実施形態の調整方法が適用可能である。

次に、上述の調整方法において、可変容量Ｃｐ１、Ｃｐ１’の具体的な容量値を決定する方法の一例について述べる。まず、垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−ｎに所定の電圧（信号値）を供給する（以下、第１のアナログ信号と呼ぶ）。この第１のアナログ信号を振幅Ｓｇ１に対応する参照信号を用いてＡＤ変換部３５ａでＡＤ変換し、第１のデジタル信号を得る。次に、参照信号を振幅Ｓｇ２に対応するものに切り替えてＡＤ変換部３５ａでＡＤ変換し、第２のデジタル信号を得る。

さらに、この第１のアナログ信号を振幅Ｓｇ１’に対応する参照信号を用いてＡＤ変換部３５ｂでＡＤ変換し、第３のデジタル信号を得る。次に、参照信号を振幅Ｓｇ２’に対応するものに切り替えてＡＤ変換部３５ｂでＡＤ変換し、第４のデジタル信号を得る。このようにして、１つのアナログ信号に対し、第１乃至第４のデジタル信号を得ることができる。

ここで、振幅Ｓｇ１と振幅Ｓｇ１’が同一であれば理想的には第１のデジタル信号と第３のデジタル信号は同一となるはずであるが、振幅Ｓｇ１と振幅Ｓｇ１’に差がある場合、第１のデジタル信号と第３のデジタル信号は異なる値となる。そこで、第１のデジタル信号と第３のデジタル信号に基づいてこれらの差が低減されるように、より好ましくは同一となるように、可変容量Ｃｐ１、Ｃｐ１’の少なくとも１つを調整する。これにより、振幅Ｓｇ１と振幅Ｓｇ１’の差を低減させることができる。振幅Ｓｇ２と振幅Ｓｇ２’についても同様に第２のデジタル信号と第４のデジタル信号に基づいて調整することができる。

この調整方法はあくまでも一例であり、これに限られない。例えば、参照信号の傾き、各容量の容量値、プロセス検査用素子の特性等を実測して、それらのいずれかに基づいて調整を行ってもよい。撮像装置１００又はこれを含む撮像システムを用いて撮影された画像に基づいて調整を行ってもよい。

また、参照信号切替回路３２ａは、各列の比較器３６ａに対応して各列に設けられていても良い。この場合には、参照信号生成回路３１ａが第１の時間変化率の参照信号および第１の時間変化率よりも小さい第２の時間変化率の参照信号を各列の参照信号切替回路３２ａに同時に出力する。そして、各列の参照信号切替回路３２ａが、対応する比較器３６ａに供給する参照信号を、第１の時間変化率の参照信号と第２の時間変化率の参照信号の一方とすればよい。

また、参照信号切替回路３２ｂもまた、各列の比較器３６ｂに対応して各列に設けられていても良い。この場合には、参照信号生成回路３１ｂが第３の時間変化率の参照信号および第３の時間変化率よりも小さい第４の時間変化率の参照信号を各列の参照信号切替回路３２ｂに同時に出力する。そして、各列の参照信号切替回路３２ｂが、対応する比較器３６ｂに供給する参照信号を、第３の時間変化率の参照信号と第４の時間変化率の参照信号の一方とすればよい。

このように、各列の比較器３６ａ、３６ｂに対応して参照信号切替回路３２ａ、３２ｂが設けられている場合、Ｓ変換を行う前に、各列の比較器３６ａ、３６ｂは対応する垂直信号線Ｖ−ｎに出力された画素信号Ｖｓと所定の閾値との比較を行う。この比較の結果が、画素信号Ｖｓが所定の閾値よりも大きいことを示す場合には、各列の参照信号切替回路３２ａ、３２ｂは、第１の時間変化率あるいは第３の時間変化率の参照信号を対応する比較器３６ａ、３６ｂに出力する。一方、比較の結果が、画素信号Ｖｓが所定の閾値よりも小さいことを示す場合には、各列の参照信号切替回路３２ａ、３２ｂは、第２の時間変化率あるいは第４の時間変化率の参照信号を対応する比較器３６ａ、３６ｂに出力する。これにより、Ｓ変換において、各列の比較器３６ａ、３６ｂは、対応する垂直信号線Ｖ−ｎに出力された画素信号Ｖｓの振幅に対応した参照信号と比較を行うことができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る参照信号供給部３８ａ、３８ｂの構成を示す図である。

本実施形態において第１の実施形態と異なる点は、参照信号供給部３８ａのゲイン切替用容量Ｃ１、Ｃ２に並列接続され得る可変容量Ｃｐ１に代えて、可変容量Ｃｐ２が入力容量Ｃｉｎに並列に接続され得る構成となっている点である。すなわち、参照信号切替回路３２ａは、入力容量Ｃｉｎの一端にスイッチｓｗｐのドレインが接続され、スイッチｓｗｐのソースには可変容量Ｃｐ２の一端が接続される。可変容量Ｃｐ２の他端は、入力容量Ｃｉｎの他端が接続される。

スイッチｓｗｐが非接続状態、すなわち、可変容量Ｃｐ２が入力容量Ｃｉｎに並列接続されない場合の振幅Ｓｇ１、Ｓｇ１’、Ｓｇ２、Ｓｇ２’は、第１の実施形態の式（１）乃至（４）と同様であるため、説明を省略する。

ここで、第１の実施形態と同様の要因により、入力容量Ｃｉｎと、入力容量Ｃｉｎ’とが異なる容量値（Ｃｉｎ＜Ｃｉｎ’）であり、ゲイン切替用容量Ｃ１とゲイン切替用容量Ｃ１’とが同じ容量値（Ｃ１＝Ｃ１’）である場合を考える。この場合、式（２）、式（４）より、Ｓｇ２≠Ｓｇ２’となる。この場合の補正方法について説明する。

スイッチｓｗｐを接続状態として、可変容量Ｃｐ１をバッファ３０１の入力端子のノードに接続すると、Ｓｇ２’とＳｇ２は以下の式（７）と式（８）で表される。
Ｓｇ２’＝Ｖｒｍｐ×（Ｃｉｎ’/（Ｃｉｎ’＋Ｃ１’））＝Ｖｒｍｐ×（１/２）（７）
Ｓｇ２＝Ｖｒｍｐ×（Ｃｉｎ＋Ｃｐ２）/（Ｃｉｎ＋Ｃｐ２＋Ｃ１）） （８）

このとき、式（８）の可変容量Ｃｐ２の容量値を、制御信号Ｐｓｅｌ＿Ｃにより以下の式（９）を満足するように選択すると、Ｓｇ２≒Ｓｇ２’となる。これにより、出力されるデジタルデータのバラツキが低減され、画像のノイズも低減される。よって、本実施形態の構成においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
Ｃｐ２≒Ｃｉｎ’−Ｃｉｎ （９）

本実施形態では参照信号生成回路３１ａにのみ可変容量Ｃｐ２を接続させて参照信号の傾きのバラツキを補正しているが、可変容量Ｃｐ２と可変容量Ｃｐ２’の両方を用いて調整を行ってもよい。

また、例えば参照信号生成回路３１ａと参照信号生成回路３１ｂの製造バラツキなどの要因により、低ゲイン側に対応する参照信号の振幅がＳｇ１≠Ｓｇ１’となった場合であっても同様にして参照信号の傾きのバラツキを補正することができる。

入力容量ＣｉｎとＣｉｎ’、ゲイン切替用容量Ｃ１とＣ１’、ゲイン切替用容量Ｃ２とＣ２’の各々はいずれもバラツキが生じうる。したがって、第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせて可変容量Ｃｐ１、Ｃｐ１’及び可変容量Ｃｐ２、Ｃｐ２’の両方を備えるように撮像装置１００を構成することにより、さらに容易に参照信号の傾きのバラツキを補正することができる。

（第３の実施形態）
図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る参照信号供給部３８ａ、３８ｂの構成を示す図である。本実施形態の参照信号供給部３８ａ、３８ｂでは、第１及び第２の実施形態で述べた参照信号生成回路３１ａ、３１ｂの機能と参照信号切替回路３２ａ、３２ｂの機能とが一体となっている。

本実施形態において第１の実施形態と異なる点は、参照信号生成回路３１ａ、３１ｂ及び入力容量Ｃｉｎ、Ｃｉｎ’に代えて、電流源３０４、３０４’がそれぞれ設けられており、さらにスイッチｓｗ３、ｓｗ３’が追加されている点である。電流源３０４、３０４’はバッファ３０１、３０１’の入力端子にそれぞれ接続される。スイッチｓｗ３、ｓｗ３’はバッファ３０１、３０１’の入力端子のノードの電圧をグラウンド電圧にリセットするために用いられる。したがって、ＡＤ変換を行う期間においてスイッチｓｗ３、ｓｗ３’は非接続とするため、以下の説明ではスイッチｓｗ３、ｓｗ３’は非接続であるものとする。

参照信号供給部３８ａについて説明する。電流源３０４は、一定値の充電電流Ｉをゲイン切替用容量Ｃ１、Ｃ２等の容量に供給して、これらの容量に電荷を蓄積させる。これにより、充電時間に応じて変化する参照信号が生成される。各容量素子の容量値を合計した容量値をＣ、参照信号の電圧をＶ、充電電流をＩとすると、参照信号の傾き（時間変化率）ａは以下の式（１０）で表される。
ａ＝ｄＶ/ｄｔ＝Ｉ/Ｃ （１０）

すなわち、参照信号の傾きａは、充電電流Ｉに比例し、容量値Ｃに反比例する。例えば、ゲイン切替用容量Ｃ１、Ｃ２の容量値がＣ１＝Ｃ２の関係を有している場合を考える。スイッチｓｗ１が接続状態であり、スイッチｓｗ２、ｓｗｐが非接続状態であるときの、参照信号供給部３８ａから出力される参照信号の傾きをａ１とする。スイッチｓｗ１、ｓｗ２が接続状態であり、スイッチｓｗｐが非接続状態であるとき、参照信号供給部３８ａから出力される参照信号の傾きをａ２とする。このとき、参照信号供給部３８ａから出力される参照信号の傾きａ１、ａ２、すなわちゲインａ１、ａ２は以下の式（１１）、式（１２）で表される。
ａ１＝（Ｉ/Ｃ１） （１１）
ａ２＝（Ｉ/（Ｃ１＋Ｃ２））＝ａ１×（１/２） （１２）

よって、充電電流Ｉを一定にして、ゲイン切替用容量Ｃ１、Ｃ２の接続関係を制御することで参照信号の傾きをａ１又はａ２に切り替えることができる。例えば、参照信号の傾きをａ１からａ２へと変えることで、ＡＤ変換により得られるデジタルデータは２倍となる。この場合において、Ｓ変換で得られるデータと、Ｎ変換で得られるデータの双方が２倍となる。

参照信号供給部３８ｂも同様の回路構成を有しているが、参照信号供給部３８ｂ内の各構成要素の符号には「’」を付加して表記する。参照信号供給部３８ｂに接続される電流源３０４’から供給される充電電流をＩ’とすると、参照信号供給部３８ｂから出力される参照信号の傾きａ１’、ａ２’、すなわちゲインａ１’とａ２’は以下の式（１３）、式（１４）で表される。
ａ１’＝（Ｉ’/Ｃ１’） （１３）
ａ２’＝（Ｉ’/（Ｃ１’＋Ｃ２’））＝ａ１’×（１/２） （１４）

ここで、第１の実施形態と同様の要因により、ゲイン切替用容量Ｃ１、Ｃ１’が異なる容量値（Ｃ１＜Ｃ１’）となっている場合を考える。この場合、式（１１）、式（１３）、及び式（１２）、式（１４）より、傾きはａ１≠ａ１’、ａ２≠ａ２’となる。この場合の補正方法の一例として、ａ１≒ａ１’とする方法について説明する。

スイッチｓｗｐを接続状態として、可変容量Ｃｐ３をバッファ３０１の入力端子のノードに接続すると、ａ１は以下の式（１５）で表される。
ａ１＝（Ｉ/（Ｃ１＋Ｃｐ３）） （１５）

このとき、式（１５）の可変容量Ｃｐ３の容量値を、制御信号Ｐｓｅｌ＿Ｃにより以下の式（１６）を満足するように選択すると、ａ１≒ａ１’となる。これにより、出力されるデジタルデータのバラツキが低減され、画像のノイズも低減される。よって、本実施形態の構成においても第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
Ｃｐ３＝Ｃ１’−Ｃ１ （１６）

本実施形態では参照信号供給部３８ａにのみ可変容量Ｃｐ３を接続させてバラツキを参照信号の傾きを補正しているが、可変容量Ｃｐ３’を用いて調整を行ってもよく、可変容量Ｃｐ３と可変容量Ｃｐ３’の両方を用いて調整を行ってもよい。

また、高ゲイン側に対応する参照信号の傾きａ２、ａ２’に対しても同様にして参照信号の傾きのバラツキを補正することができる。

また、上述の説明では可変容量Ｃｐ３、Ｃｐ３’により参照信号の傾きのバラツキを補正しているが、電流源３０４、３０４’が出力する充電電流Ｉ、Ｉ’の値の少なくとも一方を変化させて、参照信号の傾きのバラツキを補正するように変形してもよい。

第１乃至第３の実施形態において、奇数番目の列の画素１１に接続された垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−（ｎ−１）は、読み出し回路８０ａに接続され、偶数番目の列の画素１１に接続された垂直信号線Ｖ−２、…、Ｖ−ｎは、読み出し回路８０ｂに接続される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、図７に示されるように、画素アレイ１０を１列目からｋ列目まで（左側領域）とｋ＋１列目からｎ列目まで（右側領域）の２つに分割する。すなわち、左側領域、右側領域はいずれも画素アレイ１０内の連続する複数の列を含む。このとき、左側領域の画素１１に接続された垂直信号線Ｖ−１、…、Ｖ−ｋは、読み出し回路８０ａに接続され、右側領域の画素１１に接続された垂直信号線Ｖ−（ｋ＋１）、…、Ｖ−ｎは、読み出し回路８０ｂに接続されるように構成してもよい。

（第４の実施形態）
上述の各実施形態の撮像装置は、種々の撮像システムに適用可能である。撮像システムの一例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラなどがあげられる。図８に、第４の実施形態に係る撮像システムの一例としてデジタルスチルカメラに、上述した実施形態のいずれかの撮像装置を適用した撮像システムのブロック図を示す。

図８に例示した撮像システムは、撮像装置１００、レンズ１５２の保護のためのバリア１５１、被写体の光学像を撮像装置１００に結像させるレンズ１５２、及びレンズ１５２を通過する光量を可変にするための絞り１５３を有する。レンズ１５２及び絞り１５３は撮像装置１００に光を導く光学系である。撮像装置１００は、上述した実施形態のいずれかの撮像装置１００である。また、図８に例示した撮像システムは、撮像装置１００より出力される出力信号の処理を行う信号処理部１５５を有する。信号処理部１５５は、撮像装置１００が出力する信号に基づいて画像を生成する。具体的には、信号処理部１５５は、その他、必要に応じて、各種の補正及び圧縮を行って、画像データを出力する。また、信号処理部１５５は、撮像装置１００が出力する信号を用いて、焦点検出を行う機能をさらに有していてもよい。

図８に例示した撮像システムは、さらに、画像データを一時的に記憶するためのバッファメモリ部１５６、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）１５７を有する。さらに、撮像システムは、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体１５９、記録媒体１５９に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）１５８を有する。なお、記録媒体１５９は、撮像システムに内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。

さらに、撮像システムは、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する制御・演算部１５１０、撮像装置１００と信号処理部１５５に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部１５１１を有する。ここで、タイミング信号などは、外部から入力されてもよく、撮像システムは少なくとも撮像装置１００と、撮像装置１００から出力された出力信号を処理する信号処理部１５５とを有すればよい。

以上のように、本実施形態の撮像システムは、撮像装置１００を適用して撮像動作を行うことが可能である。

本発明が適用される実施形態は、上述の第１乃至第４の実施形態に限られるものではなく種々の変形が可能である。例えば、第１乃至第４の実施形態に示した構成を任意に２つ以上選択して組み合わせてもよい。

また、第４の実施形態に示した撮像システムは、本発明の撮像装置を適用しうる撮像システムの一例を示したものであり、本発明の撮像装置を適用可能な撮像システムは図８に示した構成に限定されるものではない。

上述の各実施形態は、本発明を適用しうる幾つかの態様を例示したものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜修正や変形を行うことを妨げるものではない。

１０ 画素アレイ
１１ 画素
３５ａ （第１の）ＡＤ変換部
３５ｂ （第２の）ＡＤ変換部
３８ａ （第１の）参照信号供給部
３８ｂ （第２の）参照信号供給部
Ｃｐ１、Ｃｐ１’ 可変容量（調整手段）

Claims (12)

1. 行列状に配置された複数の画素を有する画素アレイと、
   前記画素アレイの一部の列の画素に対応して設けられ、対応する画素の各々から出力されるアナログ信号を、所定の変化率で電位が変化する第１の参照信号と比較することによって、前記アナログ信号をデジタル信号にＡＤ変換する第１のＡＤ変換部と、
   前記画素アレイの他の列の画素に対応して設けられ、対応する画素の各々から出力されるアナログ信号を、所定の変化率で電位が変化する第２の参照信号と比較することによって、前記アナログ信号をデジタル信号にＡＤ変換する第２のＡＤ変換部と、
   第１の変化率を有する参照信号と、前記第１の変化率よりも小さい第２の変化率を有する参照信号との少なくとも一方を前記第１のＡＤ変換部に前記第１の参照信号として供給する第１の参照信号供給部と、
   第３の変化率を有する参照信号と、前記第３の変化率よりも小さい第４の変化率を有する参照信号との少なくとも一方を前記第２のＡＤ変換部に前記第２の参照信号として供給する第２の参照信号供給部と、
   前記第１の変化率と前記第３の変化率との間の変化率の差、及び前記第２の変化率と前記第４の変化率との間の変化率の差の少なくとも一方を低減させるように、前記第１乃至前記第４の変化率の少なくとも１つを調整する調整手段と
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の変化率と前記第３の変化率との間の変化率の差、及び前記第２の変化率と前記第４の変化率との間の変化率の差は、前記第１及び前記第２の参照信号供給部の製造バラツキ又は素子配置の違いに起因する差であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の参照信号供給部は、供給する前記第１の参照信号の変化率を選択することにより、前記第１のＡＤ変換部におけるＡＤ変換のゲインを変化させ、
   前記第２の参照信号供給部は、供給する前記第２の参照信号の変化率を選択することにより、前記第２のＡＤ変換部におけるＡＤ変換のゲインを変化させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記第１のＡＤ変換部に対応する前記画素アレイの前記一部の列は、前記画素アレイの奇数番目の列であり、
   前記第２のＡＤ変換部に対応する前記画素アレイの前記他の列は、前記画素アレイの偶数番目の列である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記第１のＡＤ変換部に対応する前記画素アレイの前記一部の列、及び前記第２のＡＤ変換部に対応する前記画素アレイの前記他の列の各々は、前記画素アレイに含まれる連続する複数の列であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記第１の参照信号供給部及び前記第２の参照信号供給部の各々は、各々が供給する参照信号の変化率を容量分割により変化させる第１の容量及び第２の容量を備え、
   前記調整手段は、前記第１の容量又は前記第２の容量に並列接続される可変容量を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記第１の参照信号供給部及び前記第２の参照信号供給部の各々は、
   第１の容量及び第２の容量と、
   前記第１の容量及び前記第２の容量に電流を供給して、前記第１の容量及び前記第２の容量に充電時間に応じて変化する電圧を生じさせる電流源と
   を備え、
   前記調整手段は、前記第１の容量又は前記第２の容量に並列接続される可変容量を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記第１の参照信号供給部及び前記第２の参照信号供給部の各々は、
   第１の容量と、
   第２の容量と、
   前記第１の容量及び前記第２の容量に電流を供給することにより、前記第１の容量及び前記第２の容量に充電時間に応じて変化する電圧を生じさせる電流源と
   を備え、
   前記電流源は、前記第１の参照信号供給部の電流源又は前記第２の参照信号供給部の電流源が供給する電流の値を変化させることができる可変電流源であり、
   前記調整手段は前記電流源を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記第１のＡＤ変換部は、
   前記第１の参照信号供給部から供給される前記第１の変化率を有する参照信号を用いて、所定の信号値を有する第１のアナログ信号をＡＤ変換して第１のデジタル信号を生成し、かつ
   前記第１の参照信号供給部から供給される前記第２の変化率を有する参照信号を用いて、前記第１のアナログ信号をＡＤ変換して第２のデジタル信号を生成する
   ように構成され、
   前記第２のＡＤ変換部は、
   前記第２の参照信号供給部から供給される前記第３の変化率を有する参照信号を用いて、前記第１のアナログ信号をＡＤ変換して第３のデジタル信号を生成し、かつ
   前記第２の参照信号供給部から供給される前記第４の変化率を有する参照信号を用いて、前記第１のアナログ信号をＡＤ変換して第４のデジタル信号を生成する
   ように構成され、
   前記調整手段は、前記第１乃至第４のデジタル信号に基づいて、前記第１乃至前記第４の変化率の少なくとも１つを調整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。
10. 前記調整手段は、前記第１のデジタル信号と前記第３のデジタル信号との間の信号値の差、及び前記第２のデジタル信号と前記第４のデジタル信号との間の信号値の差の少なくとも一方を低減させるように、前記第１乃至前記第４の変化率の少なくとも１つを調整することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 第１の切替回路と、第２の切替回路とを有し、
    前記第１の参照信号供給部は前記第１の切替回路に前記第１の変化率の参照信号と前記第２の変化率の参照信号とを供給し、
    前記第２の参照信号供給部は前記第２の切替回路に前記第３の変化率の参照信号と前記第４の変化率の参照信号とを供給し、
    前記第１のＡＤ変換部と前記第２のＡＤ変換部のそれぞれは、対応する画素から出力される前記アナログ信号と所定の閾値とを比較し、
    前記第１の切替回路は、前記第１のＡＤ変換部による前記アナログ信号と所定の閾値との比較の結果が、前記アナログ信号が前記所定の閾値よりも振幅が大きいことを示す場合には、前記第１の変化率の参照信号を前記第１のＡＤ変換部に供給し、
    前記第１の切替回路は、前記第１のＡＤ変換部による前記アナログ信号と所定の閾値との比較の結果が、前記アナログ信号が前記所定の閾値よりも振幅が小さいことを示す場合には、前記第２の変化率の参照信号を前記第１のＡＤ変換部に供給し、
    前記第２の切替回路は、前記第２のＡＤ変換部による前記アナログ信号と所定の閾値との比較の結果が、前記アナログ信号が前記所定の閾値よりも振幅が大きいことを示す場合には、前記第３の変化率の参照信号を前記第２のＡＤ変換部に供給し、
    前記第２の切替回路は、前記第２のＡＤ変換部による前記アナログ信号と所定の閾値との比較の結果が、前記アナログ信号が前記所定の閾値よりも振幅が小さいことを示す場合には、前記第４の変化率の参照信号を前記第２のＡＤ変換部に供給することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 請求項１乃至１１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に基づいて画像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システム。

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