JPWO2017163485A1 - アナログ／ディジタル変換装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

レベルの異なるアナログ信号について異なるアナログ／ディジタル変換回路を用いてアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換装置およびその制御方法を提供する。アナログ信号（Ｖsig）がしきい値より高い場合には，第１の切替スイッチ（15）の出力端子Ｓ１がオンとされる。アナログ信号（Ｖsig）がシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路（11）においてディジタル・データに変換される。アナログ信号（Ｖsig）がしきい値より低い場合には，第１の切替スイッチ（15）の出力端子（Ｓ２）がオンとされる。しきい値より高いアナログ信号（Ｖsig）をディジタル・データに変換する精度がシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路の精度よりも低いハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路（12）において，アナログ信号（Ｖsig）が，ディジタル・データに変換される。

Description

この発明は，アナログ／ディジタル変換装置およびその制御方法に関する。

一定の明るさ以上の被写体を撮像すると，被写体が真っ白に撮像されてしまうことがあるので，撮像により得られる映像信号が小さくなるように撮像する方法がある。また，映像信号が小さくなるように撮像すると，階調が悪くなり被写体像のうち低照度の部分がつぶれてしまうことがある。階調を良くするとデータ量が増えるので，アナログ／ディジタル変換した場合に，その時間が長くなってしまう。

さらに，低照度撮像時は１ビット出力モードで動作し，高照度撮像時は多ビット解像度出力モードで動作するＡＤ変換装置（特許文献１），通常動作と高速動作とで切り替わるＡＤ変換器（特許文献２），逐次比較方式とランプ比較方式との２つを組み合わせたＡＤ変換方式のＡＤ変換器（特許文献３）なども考えられている。

特開2013-90139号公報 特開2012-23466号公報 特開2015-162751号公報

しかしながら，特許文献１から３のいずれにおいても，アナログ信号のレベルに着目してアナログ／ディジタル変換が行われていない。このため，低いレベルのアナログ信号について高精度のアナログ／ディジタル変換が要求されていない場合であっても，高いレベルのアナログ信号と同様の精度をもつアナログ／ディジタル変換回路によってアナログ／ディジタル変換が行われてしまう。

この発明は，レベルの異なるアナログ信号について精度の異なるアナログ／ディジタル変換回路を用いてアナログ／ディジタル変換することを目的とする。

この発明によるアナログ／ディジタル変換装置は，入力するアナログ信号をディジタル・データに変換する第１のアナログ／ディジタル変換回路，しきい値より高いアナログ信号をディジタル・データに変換する精度が第１のアナログ／ディジタル変換回路の精度よりも低い第２のアナログ／ディジタル変換回路，およびディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より高い場合にはアナログ信号を第１のアナログ／ディジタル変換回路に与え，ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より低い場合にはアナログ信号を第２のアナログ／ディジタル変換回路に与える第１の切り替え手段を備えていることを特徴とする。

この発明は，アナログ／ディジタル変換装置の制御方法も提供している。すなわち，この方法は，第１のアナログ／ディジタル変換回路が，入力するアナログ信号をディジタル・データに変換し，しきい値より高いアナログ信号をディジタル・データに変換する精度が上記第１のアナログ／ディジタル変換回路の精度よりも低い第２のアナログ／ディジタル変換回路が，入力するアナログ信号をディジタル・データに変換し，切り替え手段が，ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より高い場合にはアナログ信号を第１のアナログ／ディジタル変換回路に与え，ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より低い場合にはアナログ信号を第２のアナログ／ディジタル変換回路に与えるものである。

たとえば，第１のアナログ／ディジタル変換回路におけるディジタル・データへの変換時間は，第２のアナログ／ディジタル変換回路におけるディジタル・データへの変換時間よりも長い。

第２のアナログ／ディジタル変換回路は，たとえば，入力するアナログ信号をディジタル・データに変換する第３のアナログ／ディジタル変換回路，ディジタル・データへの変換精度が第３のアナログ／ディジタル変換回路におけるディジタル・データへの変換精度よりも高い第４のアナログ／ディジタル変換回路，および第３のアナログ／ディジタル変換回路と第４のアナログ／ディジタル変換回路とを切り替えて，入力するアナログ信号を第３のアナログ／ディジタル変換回路に与えた後に第４のアナログ／ディジタル変換回路に与える第２の切り替え手段を備えている。

第１のアナログ／ディジタル変換回路または第２のアナログ／ディジタル変換回路によって変換されたディジタル・データを，設定されたガンマ補正曲線にしたがってガンマ補正するガンマ補正回路をさらに備えてもよい。

第１の切り替え手段は，たとえば，ガンマ補正回路に設定されたガンマ補正曲線が高照度重視の場合には，アナログ信号を第１のアナログ／ディジタル変換回路に与え，ガンマ補正回路に設定されたガンマ補正曲線が低照度重視の場合には，アナログ信号を第２のアナログ／ディジタル変換回路に与える。

第２の切り替え手段は，たとえば，低照度重視のガンマ補正曲線よりも高照度重視のガンマ補正曲線ほど第３のアナログ／ディジタル変換回路から第４のアナログ／ディジタル変換回路に切り替えるタイミングが早い。

第１のアナログ／ディジタル変換回路と第４のアナログ／ディジタル変換回路とは同一タイプのアナログ／ディジタル変換回路でもよい。

第１のアナログ／ディジタル変換回路と第４のアナログ／ディジタル変換回路とは，たとえば，シングル・スロープ・アナログ／ディジタル変換回路でもよいし，二重積分型アナログ／ディジタル変換回路でもよい。

また，第３のアナログ／ディジタル変換回路は，たとえば，逐次比較アナログ／ディジタル変換回路である。

さらに，第４のアナログ／ディジタル変換回路は，たとえば，シングル・スロープ・アナログ／ディジタル変換回路である。

この発明によると，第１のアナログ／ディジタル変換回路と第２のアナログ／ディジタル変換回路とが含まれている。第２のアナログ／ディジタル変換回路は，アナログ信号がしきい値より高い場合にはディジタル・データに変換する精度が第１のアナログ／ディジタル変換回路の精度よりも低い。アナログ信号がしきい値より高い場合には精度の高い第１のアナログ／ディジタル変換回路にアナログ信号が与えられ，アナログ信号がしきい値より低い場合には精度の低い第２のアナログ／ディジタル変換回路に与えられる。２つのアナログ／ディジタル変換回路を有効に利用できる。一般的には，第２のアナログ／ディジタル変換回路における変換時間は，第１のアナログ／ディジタル変換回路における変換時間よりも短い。アナログ信号のレベルにかかわらず，第１のアナログ／ディジタル変換回路においてアナログ／ディジタル変換した場合に比べてアナログ／ディジタル変換にかかる時間を短縮できる。しかも，しきい値より高いレベルのアナログ信号については，第２のアナログ／ディジタル変換回路の精度よりも精度の高い第１のアナログ／ディジタル変換回路を用いてアナログ／ディジタル変換が行われるから，高いレベルのアナログ信号によって表される部分の精度を高く維持できる。

ディジタル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。 シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路のアナログ／ディジタル変換の様子を示している。 逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路のアナログ／ディジタル変換の様子を示している。 ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路のアナログ／ディジタル変換の様子を示している。 アナログ／ディジタル変換装置の処理手順を示すフローチャートである。 アナログ／ディジタル変換装置の処理手順を示すフローチャートである。 高照度重視画像の一例である。 低照度重視画像の一例である。 アナログ／ディジタル変換装置の処理手順を示すフローチャートである。 ガンマ補正曲線の一例である。 ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路のアナログ／ディジタル変換の様子を示している。 ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路のアナログ／ディジタル変換の様子を示している。

図１は，この発明の実施例を示すもので，ディジタル・カメラ１の電気的構成を示すブロック図である。

ディジタル・カメラ１の全体の動作は，制御装置２によって統括される。

ディジタル・カメラ１には，ガンマ補正曲線設定スイッチ３，モード設定ボタン４，シャッタ・ボタン５などの様々なスイッチ等が含まれている。ディジタル・カメラ１には，様々なガンマ補正曲線を設定可能なガンマ補正回路21が含まれている。ガンマ補正回路21に設定可能なガンマ補正曲線のうち，ユーザが所望のガンマ補正曲線を設定する場合に利用されるのがガンマ補正曲線設定スイッチ３である。モード設定ボタン４は，様々な撮像モードのうち，所望の撮像モードをユーザが設定する場合にユーザによって操作される。これらのガンマ補正曲線設定スイッチ３，モード設定ボタン４およびシャッタ・ボタン５からの出力信号は，制御装置２に入力する。

撮像素子６によって被写体が撮像されると被写体像を表すアナログ信号Ｖsigが撮像素子６から出力する。撮像素子６から出力したアナログ信号Ｖsigは，アナログ／ディジタル変換装置10に入力し，ディジタル・データに変換される。アナログ／ディジタル変換装置10におけるアナログ／ディジタル変換処理について詳しくは後述する。撮像素子６から出力したアナログ信号Ｖsigは，制御装置２にも入力する。

アナログ／ディジタル変換装置10から出力したディジタル・データは，ガンマ補正回路21に入力する。ガンマ補正回路21に設定されているガンマ補正曲線にしたがって，ディジタル・データがガンマ補正される。ガンマ補正回路21から出力されたディジタル・データは，信号処理回路22に入力し，所定の信号処理が行われる。

信号処理回路22から出力したディジタル・データは，表示制御回路23に入力する。表示制御回路23によって表示装置24が制御され，撮像した被写体像が表示装置24の表示画面に表示される。

シャッタ・ボタン５が押されると，上述のようにして信号処理回路22から出力したディジタル・データは，記録制御回路25に入力する。記録制御回路25によって被写体像を表すディジタル・データがメモリ・カード26に記録される。

アナログ／ディジタル変換装置10には，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11（第１のアナログ／ディジタル変換回路）およびハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12（第２のアナログ／ディジタル変換回路）が含まれている。シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11におけるディジタル・データへの変換時間は，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12におけるディジタル・データへの変換時間よりも長い。

アナログ／ディジタル変換装置10には，第１の切替スイッチ15が含まれている。撮像素子６から出力されたアナログ信号Ｖsigは，第１の切替スイッチ15の入力端子に与えられる。第１の切替スイッチ15の一方の出力端子Ｓ１には，シングル／スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11が接続されている。第１の切替スイッチ15の他方の出力端子Ｓ２には，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12が接続されている。第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ１がオンすることにより，アナログ／ディジタル変換装置10に入力したアナログ信号Ｖsigは，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11に入力し，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11によってアナログ／ディジタル変換が行われる。第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２がオンすることにより，アナログ／ディジタル変換装置10に入力したアナログ信号Ｖsigは，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に入力し，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12によってアナログ／ディジタル変換が行われる。シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11またはハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12の出力がアナログ／ディジタル変換装置10の出力となり，上述のようにガンマ補正回路21に入力する。

ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12には，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13（第３のアナログ／ディジタル変換回路）とシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14（第４のアナログ／ディジタル変換回路）とが含まれている。

ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12には，第２の切替スイッチ16が含まれている。第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２は，第２の切替スイッチ16の入力端子に接続されており，第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２がオンとなると，第１の切替スイッチ15を通ったアナログ信号Ｖsigは，第２の切替スイッチ16の入力端子に与えられる。第２の切替スイッチ16の一方の出力端子Ｓ１には，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13が接続されている。第２の切替スイッチ16の他方の出力端子Ｓ２には，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14が接続されている。第２の切替スイッチ16の出力端子Ｓ１がオンすることにより，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に入力したアナログ信号Ｖsigは，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13に入力し，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13によってアナログ／ディジタル変換が行われる。第２の切替スイッチ16の出力端子Ｓ２がオンすることにより，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に入力したアナログ信号Ｖsigは，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14に入力し，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14によってアナログ／ディジタル変換が行われる。逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13またはシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14の出力がハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12の出力となる。

図２は，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11（シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14も同じである）におけるアナログ／ディジタル変換の様子を示している。

シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11におけるアナログ／ディジタル変換においては，徐々に減少（増加でもよい）していく基準信号Ｖrefがアナログ信号Ｖsigと一致するまでの間，カウンタ（図示略）によって計数される。カウンタによって得られた計数値がアナログ信号Ｖsigのディジタル・データに対応する。

シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11（シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14）におけるアナログ／ディジタル変換においては，ディジタル・データへの変換に時間がかかるが，アナログ信号をディジタル・データに変換する精度が高いという特徴がある。

図３は，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13におけるアナログ／ディジタル変換の様子を示している。

逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13におけるアナログ／ディジタル変換においては，基準信号Ｖrefが利用され，ディジタル・データの最上位ビットから順にアナログ／ディジタル変換が行われる。変換後のディジタル・データが12ビットであるとすると，12ビット目から順にアナログ／ディジタル変換が行われる。たとえば，時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に12ビット目のディジタル・データが得られ，時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に11ビット目のディジタル・データが得られ，時刻ｔ３から時刻ｔ４の間に10ビット目のディジタル・データが得られ，時刻ｔ４から時刻ｔ５の間に９ビット目のディジタル・データが得られる。その他のディジタル・データについても同様である。

逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13におけるアナログ／ディジタル変換においては，アナログ信号をディジタル・データに変換する精度は低いが，ディジタル・データへの変換に比較的時間がかからないという特徴がある。逐次型アナログ／ディジタル変換回路13においては，特に，しきい値より低いアナログ信号をディジタル・データに変換する精度が低い。図１に示したように撮像素子６から出力されるアナログ信号Ｖsigをアナログ／ディジタル変換する場合，低照度の画像を表すアナログ信号Ｖsigほどアナログ／ディジタル変換の精度が低い。

図４は，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12におけるアナログ／ディジタル変換の様子を示している。

ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12におけるアナログ／ディジタル変換においては，上位ビットのディジタル・データの変換については逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13が用いられ，上位ビット以外のディジタル・データの変換についてはシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14が用いられる。ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12を用いてアナログ／ディジタル変換が行われることにより，上位ビットについては迅速にディジタル・データが得られる。上位ビット以外のディジタル・データについてはシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14を用いてアナログ／ディジタル変換が行われるので，精度の高いディジタル・データが得られる。このことは，低照度の画像を表すアナログ信号Ｖsigなど，しきい値より低いアナログ信号については精度の高いディジタル・データが得られることを意味する。

図５は，アナログ／ディジタル変換装置10の処理手順を示すフローチャートである。

アナログ／ディジタル変換装置10に入力するアナログ信号Ｖsigのレベルが所定のしきい値より高いかどうかが制御装置２によって判断される（ステップ31）。アナログ信号Ｖsigのレベルが所定のしきい値より高いかどうかは，アナログ信号Ｖsigの平均レベルが所定のしきい値より高いかどうかで判断してもよいし，アナログ信号Ｖsigの最小レベルまたは最大レベルが所定のしきい値より高いかどうかで判断してもよいし，アナログ信号Ｖsigによって表される画像を複数のブロックに分けた場合に，ブロックごとに平均値を算出し，算出された平均値のすべてまたは少なくとも一つが所定のしきい値より高いかどうかで判断してもよい。所定のしきい値は，アナログ信号Ｖsigがとり得る最小値と最大値の平均値でもよいし，早朝，昼間，夜間などでの撮像，晴天，曇天，雨天など異なる天気などでの撮像などにより得られるアナログ信号Ｖsigの平均値などでもよい。もっとも，夜間における撮影，曇天における撮影，雨天における撮影など，比較的暗い被写体を撮影する場合に得られるアナログ信号Ｖsigの平均値を用いてもよいし，平均値を用いなくともよい。

アナログ信号Ｖsigのレベルが所定のしきい値より高い場合には（ステップ31でＹＥＳ），第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ１が制御装置２によってオンとされる（ステップ32）。第１の切替スイッチ15によって，ディジタル・データに変換するアナログ信号Ｖsigがしきい値より高い場合にはアナログ信号Ｖsigがシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11（第１のアナログ／ディジタル変換回路）に与えられることとなる。アナログ信号Ｖsigのレベルが所定のしきい値以下（所定のしきい値より低い）の場合には（ステップ31でＮＯ），第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２が制御装置２によってオンとされる（ステップ33）。第１の切替スイッチ15（第１の切替手段）によって，ディジタル・データに変換するアナログ信号Ｖsigが所定のしきい値以下（所定のしきい値より低い）の場合には，アナログ信号Ｖsigがハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12（第２のアナログ／ディジタル変換回路）に与えられることとなる。アナログ／ディジタル変換の精度は，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12よりもシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11の方が高い。しきい値より高いアナログ信号Ｖsigについては，精度の高いシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11においてアナログ／ディジタル変換が行われることとなる。高精度のディジタル・データが得られる。また，しきい値以下（しきい値より低い）のアナログ信号Ｖsigについては，アナログ／ディジタル変換に係る時間がシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11よりも短いハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12において行われることとなる。比較的短時間でアナログ／ディジタル変換を行うことができる。しかも，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12は，しきい値より高いアナログ信号Ｖsigについてのアナログ／ディジタル変換の精度が，しきい値より低いアナログ信号Ｖsigについてのアナログ／ディジタル変換の精度に比べて，あまり低くないから比較的高精度のディジタル・データが得られる。

第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２がオンとされると，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に含まれている第２の切替スイッチ16の出力端子Ｓ３が制御装置２によってオンとされる（ステップ34）。アナログ信号Ｖsigは，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13（第３のアナログ／ディジタル変換回路）に与えられることとなる。逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13において，所定の上位ビット（たとえば，最上位ビットを含む３ビット）のディジタル・データが得られると（ステップ35），第２の切替スイッチ16は制御装置２によって出力端子Ｓ４がオンとされる（ステップ36）。第２の切替スイッチ16（第２の切替手段）によって，アナログ信号Ｖsigは，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13に与えられた後に，ディジタル・データへの変換精度が逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13よりも低いシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14（第４のアナログ／ディジタル変換回路）に与えられることとなる。このように，第２の切替スイッチ16により，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に含まれる逐次型アナログ／ディジタル変換回路13とシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14とを切り替えて，アナログ信号Ｖsigを逐次型アナログ／ディジタル変換回路13に与えた後にシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14に与えることとなる。

アナログ／ディジタル変換装置10から出力したディジタル・データは，上述したように，ガンマ補正回路21においてガンマ補正される。

図６は，他の実施例を示すもので，アナログ／ディジタル変換装置10の処理手順を示すフローチャートである。

ユーザは，ガンマ補正曲線設定スイッチ３を用いてガンマ補正回路21のガンマ補正曲線を設定する（ステップ41）。設定されたガンマ補正曲線が高照度重視であるか，低照度重視であるかが制御装置２によって判断される（ステップ42，44）。高照度重視のガンマ補正曲線であるか，低照度重視のガンマ補正曲線であるかは，ガンマ補正曲線ごとに，あらかじめ定められている。高照度重視（高レベル重視）のガンマ補正曲線とは，高照度(高レベル)の入力データについてのガンマ補正後のデータの圧縮の割合が小さいものをいう。また，低照度重視(低レベル重視)のガンマ補正曲線とは，低照度(低レベル)の入力データについてのガンマ補正後のデータの圧縮の割合が小さいものをいう。どの程度であれば，高照度(高レベル)または低照度(低レベル)の入力データについてのガンマ補正後のデータの圧縮の割合が小さいか，大きいか，ということは対象となる被写体，撮影状況などに応じて定められる。また，複数のガンマ補正曲線が存在する場合，相対的に高照度重視のガンマ補正曲線か，低照度重視のガンマ補正曲線かが決定されることとなろう。たとえば，第１のガンマ補正曲線が，第２のガンマ補正曲線よりも高照度(高レベル)の入力データについてガンマ補正後のデータの圧縮の割合が小さければ，第１のガンマ補正曲線は高照度重視のガンマ補正曲線となる。第２のガンマ補正曲線が，第１のガンマ補正曲線よりも低照度(低レベル)の入力データについてガンマ補正後のデータの圧縮の割合が小さければ第２のガンマ補正曲線は低照度重視のガンマ補正曲線となる。さらに，低照度か高照度かも相対的に決定される。

図７は，高照度重視画像50の一例である。図８は，低照度重視画像60の一例である。図７に示す高照度重視画像50および図８に示す低照度重視画像60はいずれも同一の撮像シーンで得られたものである。

図７に示す高照度重視画像50には，太陽の画像51および人物の画像52が含まれている。高照度重視画像50においては，高照度（高輝度）の部分がつぶれないような階調となっている。

図８に示す低照度重視画像60には，輝度が高くつぶれている部分61（ハッチングで示す）と人物の画像62が含まれている。つぶれている部分61は，図７に示す高照度重視画像50に現れている太陽の画像51に対応する。低照度重視画像では，高照度部分を重視していないので高照度部分についてはつぶれてしまうことがある。

一般には，明るい被写体を撮像する場合には高照度重視のガンマ補正曲線が設定され，暗い被写体を撮像する場合には低照度重視のガンマ補正曲線が設定される。

図６に戻って，ユーザによってガンマ補正回路21に設定されたガンマ補正曲線が高照度重視の場合には（ステップ42でＹＥＳ），アナログ信号Ｖsigが高照度の画像を表す場合とされ，アナログ第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ１がオンとされる（ステップ43）。第１の切替スイッチ15によってアナログ信号Ｖsigが，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11に与えられることとなる。シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11は，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に比べて精度の高いアナログ／ディジタル変換を行うことができる。

ユーザによってガンマ補正回路21に設定されたガンマ補正曲線が低照度重視の場合には（高照度重視では無い場合には）（ステップ42でＮＯ，ステップ44でＹＥＳ），アナログ信号Ｖsigが低照度の画像を表す場合として，第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２がオンされる(ステップ45)。第１の切替スイッチ15によってアナログ信号Ｖsigが，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に与えられることとなる。ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12は，低照度のアナログ信号Ｖsigのアナログ／ディジタル変換の精度は，高照度のアナログ信号Ｖsigのアナログ／ディジタル変換の精度と比べて高いので，比較的高い精度のディジタル・データが得られる。しかも，アナログ／ディジタル変換にかかる時間が短いので，迅速にディジタル・データが得られる。

第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２がオンとされると，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に含まれている第２の切替スイッチ16は出力端子Ｓ３がオンとされる(ステップ46)。所定の上位ビットについて，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13においてアナログ信号Ｖsigのアナログ／ディジタル変換が行われる。逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13に入力したアナログ信号Ｖsigについて所定の上位ビットのディジタル・データが得られると(ステップ47でＹＥＳ)，第２の切替スイッチ16の出力端子Ｓ４がオンとなる(ステップ47)。シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14においてアナログ信号Ｖsigのアナログ／ディジタル変換が行われる。所定の上位ビット以外のビット(下位ビット)は低照度(低レベル)を表しているので，低照度のアナログ信号Ｖsigについて高精度のアナログ／ディジタル変換が行われる。

設定されたガンマ補正曲線に応じて，アナログ／ディジタル変換に利用されるアナログ／ディジタル変換回路が選択される。

図９から図13は，さらに他の実施例を示している。

図９は，アナログ／ディジタル変換装置10の処理手順を示すフローチャートである。

図６に示す処理と同様に，ユーザによってガンマ補正回路21において利用されるガンマ補正曲線が設定される(ステップ71)。

撮像素子６から出力されるアナログ信号Ｖsigが所定のしきい値より高いかどうかが制御装置２によって判断される(ステップ72)。

アナログ信号Ｖsigが所定のしきい値より高ければ(ステップ72でＹＥＳ)，第１の切替スイッチ15は出力端子Ｓ１がオンとなる(ステップ73)。アナログ信号Ｖsigは，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11においてアナログ／ディジタル変換される。

アナログ信号Ｖsigが所定のしきい値以下であれば(しきい値より小さければ)(ステップ72でＮＯ)，第１の切替スイッチ15は出力端子Ｓ２がオンとなる(ステップ74)。アナログ信号Ｖsigは，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12においてアナログ／ディジタル変換される。ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に含まれる第２の切替スイッチ16は，出力端子Ｓ３がオンとなり，アナログ信号は逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13に与えられる。逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13においてアナログ／ディジタル変換が行われることにより，ユーザによって設定されたガンマ補正曲線から規定される上位ビットのディジタル・データが得られたかどうかが制御装置２において判断される(ステップ76)。

図10は，ガンマ補正回路21に設定可能なガンマ補正曲線81および82の一例である。図10においては，ガンマ補正回路21の入力が横軸に，ガンマ補正回路21の出力が縦軸に規定されている。

ガンマ補正においては，入力するデータが圧縮されて出力される。例えば，入力データが12ビットの場合に８ビットのデータに補正されて出力される。もちろん，そのほかの割合で圧縮されるようにしてもよい。ガンマ補正曲線81は，ガンマ補正曲線82に比べて，比較的高い入力レベルよりも比較的低い入力レベルの方がガンマ補正後のデータの圧縮の割合が低い。低照度(低輝度)についての画像の階調が高いことを意味する。ガンマ補正曲線81は，低照度重視画像を得る場合に選択される。これに対してガンマ補正曲線82は，ガンマ補正曲線81と比べて，比較的高い入力レベルであってもガンマ補正後のデータの圧縮の割合は高くない。低照度だけでなく，高照度(高輝度)についての画像の階調も維持されることを意味する。ガンマ補正曲線82は，高照度重視画像を得る場合に選択される。ガンマ補正曲線81が低照度重視のガンマ補正曲線であり，ガンマ補正曲線82が高照度重視のガンマ補正曲線である。

この実施例においては，ユーザによってガンマ補正回路21に設定されたガンマ補正曲線が高照度重視か低照度重視かに応じて，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13においてアナログ／ディジタル変換が行われる上位ビットのビット数が変わる。このことは，ユーザによってガンマ補正回路21に設定されたガンマ補正曲線が高照度重視か低照度重視かに応じて，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12における逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13からシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14への切り替えタイミングが変わることを意味する。ガンマ補正回路21に設定されたガンマ補正曲線が高照度重視のガンマ補正曲線ほど，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13においてアナログ／ディジタル変換が行われる上位ビットのビット数が少なくなり，ガンマ補正回路21に設定されたガンマ補正曲線が低照度重視のガンマ補正曲線ほど，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13においてアナログ／ディジタル変換が行われる上位ビットのビット数が多くなる。したがって，ガンマ補正回路21に設定されたガンマ補正曲線が低度重視のガンマ補正曲線よりも高照度重視のガンマ補正曲線ほど，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13からシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14への切り替えタイミングが早い。

図11は，低照度重視のガンマ補正曲線81が設定された場合のハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12におけるアナログ／ディジタル変換の様子を示している。図12は，高照度重視のガンマ補正曲線82が設定された場合のハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12におけるアナログ／ディジタル変換の様子を示している。

図11を参照して，低照度重視のガンマ補正曲線81が設定された場合には，10ビット目から12ビット目までの上位３ビットについて逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13を用いてアナログ／ディジタル変換が行われ，その残りの下位９ビットについてシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14を用いてアナログ／ディジタル変換が行われるように制御装置２によって制御される。

これに対して，図12を参照して，高照度重視のガンマ補正曲線82が設定された場合には，11ビット目および12ビット目の上位２ビットについて逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13を用いてアナログ／ディジタル変換が行われ，その残りの下位10ビットについてシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14を用いてアナログ／ディジタル変換が行われるように制御装置２によって制御される。

低照度のガンマ補正曲線81がガンマ補正回路21に設定された場合には，図11に示すように12ビット目から10ビット目までのディジタル・データについて逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13を用いてアナログ／ディジタル変換が行われるのに対し，高照度のガンマ補正曲線82がガンマ補正回路21に設定された場合には，図12に示すように12ビット目および11ビット目までのディジタル・データについて逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13を用いてアナログ／ディジタル変換が行われる。低照度のガンマ補正曲線81がガンマ補正回路21に設定された場合には，高照度の部分を表す12ビット目から10ビット目までのディジタル・データについてはアナログ／ディジタル変換の時間が短い逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13を用いてアナログ信号Ｖsigがアナログ／ディジタル変換されるので，比較的早くディジタル・データが得られる。相対的に低照度の部分を表す９ビット目から１ビット目までのディジタル・データについてはシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14を用いてアナログ／ディジタル変換が行われるので，低照度の部分を表すディジタル・データについては精度ものが得られる。これに対し，高照度のガンマ補正曲線82がガンマ補正回路21に設定された場合には，10ビット目のディジタル・データ(９ビット目から１ビット目までのディジタル・データも)は，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14を用いてアナログ／ディジタル変換されるので，精度の高いディジタル・データが得られる。10ビット目のディジタル・データもシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14においてアナログ／ディジタル変換が行われるので，10ビット目のディジタル・データの精度も高くなる。10ビット目のディジタル・データは，入力データとして512から1024までの値であり，相対的に高照度の部分を表すと考えると，高照度の部分を表す入力データ512から1024について精度の高いディジタル・データが得られるということができる。

上述の実施例においては，ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より高い場合にはアナログ信号をシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11に与え，ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より低い場合にはアナログ信号をハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12に与えているが，必ずしもシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11とハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12を利用しなくともよい。ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より高い場合には，第１のアナログ／ディジタル変換回路を用いてアナログ／ディジタル変換を行い，ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より低い場合には，しきい値より高いアナログ信号をディジタル・データに変換する精度が第１のアナログ／ディジタル変換回路よりも低い第２のアナログ／ディジタル変換回路を用いればよい。例えば，第１のアナログ／ディジタル変換回路として，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11の代わりに二重積分型アナログ／ディジタル変換回路を用いることもできる。また，第４のアナログ／ディジタル変換回路として，二重積分型アナログ／ディジタル変換回路を用いることもできる。

また，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12は，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13とシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14とから構成されており，第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ１がオンとなりアナログ信号Ｖsigが与えられるシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11と第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２がオンとなり，かつ出力端子Ｓ４がオンとなりアナログ信号Ｖsigが与えられるシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路13とは同じタイプのアナログ／ディジタル変換回路が用いられているが，必ずしも同じタイプのアナログ／ディジタル変換回路が用いられなくともよい。たとえば，第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ１がオンとなりアナログ信号Ｖsigが与えられるアナログ／ディジタル変換回路は，シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路11とし，第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２がオンとなり，かつ第２の切替スイッチ16の出力端子Ｓ２がオンとなりアナログ信号Ｖsigが与えられるアナログ／ディジタル変換回路を二重積分型アナログ／ディジタル変換回路としてもよい。

さらに，ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路12は，逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13とシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14とから構成されているが，かならずしも逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路13とシングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路14とを用いる必要は無い。第１の切替スイッチ15の出力端子Ｓ２がオンとなっている場合に，第２の切替スイッチ16の出力端子Ｓ３がオンとなると第３のアナログ／ディジタル変換回路にアナログ信号Ｖsigが与えられ，その後第２の切替スイッチ16の出力端子Ｓ４がオンとなることにより，入力するアナログ信号を，ディジタル・データに変換する精度が第３のアナログ／ディジタル変換回路におけるディジタル・データへの変換精度よりも高い第４のアナログ／ディジタル変換回路に与えればよい。

１ カメラ，２ 制御装置，３ ガンマ補正曲線設定スイッチ，４ モード設定ボタン，５ シャッタ・ボタン，６ 撮像素子，10 アナログ／ディジタル変換装置，11 シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路，12 ハイブリッド型アナログ／ディジタル変換回路，13 逐次比較型アナログ／ディジタル変換回路，14 シングル・スロープ型アナログ／ディジタル変換回路，15 第１の切替スイッチ，16 第２の切替スイッチ，21 ガンマ補正回路，22 信号処理回路，23 表示制御回路，24 表示装置，25 記録制御回路，26 メモリ・カード，50 高照度重視画像，51 太陽の画像，52 人物の画像，60 低照度重視画像，61 輝度が高くつぶれている部分，62 人物の画像，81 ガンマ補正曲線， 82 ガンマ補正曲線，Ｓ１−Ｓ４ 出力端子，Ｖref 基準信号，Ｖsig アナログ信号

Claims (9)

1. 入力するアナログ信号をディジタル・データに変換する第１のアナログ／ディジタル変換回路，
   しきい値より高いアナログ信号をディジタル・データに変換する精度が上記第１のアナログ／ディジタル変換回路の精度よりも低い第２のアナログ／ディジタル変換回路，および
   ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より高い場合にはアナログ信号を上記第１のアナログ／ディジタル変換回路に与え，ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より低い場合にはアナログ信号を上記第２のアナログ／ディジタル変換回路に与える第１の切り替え手段，
   を備えたアナログ／ディジタル変換装置。
2. 上記第１のアナログ／ディジタル変換回路におけるディジタル・データへの変換時間は，上記第２のアナログ／ディジタル変換回路におけるディジタル・データへの変換時間よりも長い，
   請求項１に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
3. 上記第２のアナログ／ディジタル変換回路は，
   入力するアナログ信号をディジタル・データに変換する第３のアナログ／ディジタル変換回路，
   ディジタル・データへの変換精度が上記第３のアナログ／ディジタル変換回路におけるディジタル・データへの変換精度よりも高い第４のアナログ／ディジタル変換回路，および
   上記第３のアナログ／ディジタル変換回路と上記第４のアナログ／ディジタル変換回路とを切り替えて，入力するアナログ信号を上記第３のアナログ／ディジタル変換回路に与えた後に上記第４のアナログ／ディジタル変換回路に与える第２の切り替え手段，
   を備えた請求項１または２に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
4. 上記第１のアナログ／ディジタル変換回路または上記第２のアナログ／ディジタル変換回路によって変換されたディジタル・データを，設定されたガンマ補正曲線にしたがってガンマ補正するガンマ補正回路，
   をさらに備えた請求項３に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
5. 上記第１の切り替え手段は，
   上記ガンマ補正回路に設定されたガンマ補正曲線が高照度重視の場合には，アナログ信号を第１のアナログ／ディジタル変換回路に与え，
   上記ガンマ補正回路に設定されたガンマ補正曲線が低照度重視の場合には，アナログ信号を第２のアナログ／ディジタル変換回路に与える，
   請求項４に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
6. 上記第２の切り替え手段は，
   低照度重視のガンマ補正曲線よりも高照度重視のガンマ補正曲線ほど上記第３のアナログ／ディジタル変換回路から上記第４のアナログ／ディジタル変換回路に切り替えるタイミングが早い，
   請求項３または４に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
7. 上記第１のアナログ／ディジタル変換回路および上記第４のアナログ／ディジタル変換回路は，シングル・スロープ・アナログ／ディジタル変換回路または二重積分型アナログ／ディジタル変換回路である，
   請求項３から６のうち，いずれか一項に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
8. 上記第３のアナログ／ディジタル変換回路は，逐次比較アナログ／ディジタル変換回路であり，
   上記第４のアナログ／ディジタル変換回路は，シングル・スロープ・アナログ／ディジタル変換回路である，
   請求項３から６のうち，いずれか一項に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
9. 第１のアナログ／ディジタル変換回路が，入力するアナログ信号をディジタル・データに変換し，
   しきい値より高いアナログ信号をディジタル・データに変換する精度が上記第１のアナログ／ディジタル変換回路の精度よりも低い第２のアナログ／ディジタル変換回路が，入力するアナログ信号をディジタル・データに変換し，
   切り替え手段が，ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より高い場合にはアナログ信号を上記第１のアナログ／ディジタル変換回路に与え，ディジタル・データに変換するアナログ信号がしきい値より低い場合にはアナログ信号を上記第２のアナログ／ディジタル変換回路に与える，
   アナログ／ディジタル変換装置の制御方法。

Images