(57)【要約】【課題】列毎にＡＤ変換回路を備える撮像装置において、画質に影響を与えることなく低消費電力が可能な撮像装置を提供すること。【解決手段】光電変換素子を含む単位画素が行列状に複数配置された画素部と、画素列に対応して配置される画素信号を伝達する複数の垂直信号線と、時刻と共に変化しない第１の参照信号と、時刻と共に所定の傾きで電圧が変化する第２の参照信号を生成可能な参照信号生成部と、前記垂直信号線に対応して配置される、前記画素からの信号と前記第２の参照電圧との比較を行ってデジタル信号に変換する複数のＡＤ変換回路を有し、前記光電変換素子に入射した光量に応じて変化する信号を第１の画素信号とした時、前記ＡＤ変換回路は第１の参照信号と第１の画素信号との比較を行う判定動作を行い、判定動作の結果に応じて、前記第２の参照信号を用いたＡＤ変換を行うか否かを切り替えることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を含む単位画素が行列状に複数配置された画素部と、
画素列に対応して配置される画素信号を伝達する複数の垂直信号線と、
時刻と共に変化しない第１の参照信号と、時刻と共に所定の傾きで電圧が変化する第２の参照信号を生成可能な参照信号生成部と、
前記垂直信号線に対応して配置される、前記画素からの信号と前記第２の参照電圧との比較を行ってデジタル信号に変換する複数のＡＤ変換回路を有し、
前記光電変換素子に入射した光量に応じて変化する信号を第１の画素信号とした時、前記ＡＤ変換回路は第１の参照信号と第１の画素信号との比較を行う判定動作を行い、判定動作の結果に応じて、前記第２の参照信号を用いたＡＤ変換を行うか否かを切り替えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置は前記デジタル信号に対して、デジタルゲインを掛けることが可能な信号処理回路を更に有し、
前記第１の参照信号のレベルは前記デジタルゲインに応じて変えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記判定動作において、前記第１の画素信号が前記第１の参照信号より大きい時、前記ＡＤ変換回路の少なくとも一部の動作を止める、もしくは電力の供給を停止し、出力するデジタル信号を任意の値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置は撮像素子の温度を検出可能な温度検出素子を更に有し、
前記第１の参照信号のレベルは前記温度検出素子によって検出された温度に応じてレベルを変えることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像装置は露光制御手段を更に有し、
前記第１の参照信号のレベルは前記露光制御手段によって制御される露光時間に応じてレベルを変えることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項６】
光電変換素子を含む単位画素から成り、入射した光が単位画素に入光する構成の画素から成る第１の画素群と、
光電変換素子を含む単位画素から成り、入射した光が単位画素に入光しないよう遮光される構成の画素から成る第２の画素群と、
光電変換素子を含まない単位画素から成る第３の画素群で構成される前記画素部であり、
前記第１の参照信号のレベルは前記第２の画素群の出力と前記第３の画素群の出力の差に応じてレベルを変えることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラ及びデジタルスチルカメラなどの撮像装置は、一般にバッテリーから電力が供給されており、撮像装置での長時間撮影を実現するために、撮像装置に搭載される電子部品は低消費電力であることが望まれている。撮像装置に搭載される主要な電子部品として、光を電気信号に変換する撮像素子が挙げられる。代表的な撮像素子として、ＣＭＯＳイメージセンサ―が知られている。近年のＣＭＯＳイメージセンサ―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列毎に設けられたＡＤ変換回路にてＡＤ変換を行う構成が一般的である。
【０００３】
ＡＤ変換回路の一例として、比較器とカウンタ回路から成る列毎に配置されるＡＤ変換回路と、時刻と共にある一定の傾きで変化する参照信号を生成する参照信号生成回路の構成が考えられる。ＡＤ変換期間では上記比較器に画素信号と参照信号が入力されると同時にカウンタがカウントを始める。画素信号と時刻と共に変化していく参照信号が一致したタイミングで比較器は反転信号を出力し、カウンタ回路は比較器の反転信号を受けて、カウント動作をストップさせる。この時のカウント値をデジタル信号として扱う。
【０００４】
このようなＡＤ変換回路を搭載したＣＭＯＳイメージセンサ―における消費電力の低減に関して、以下の様な提案がなされている。
【０００５】
１つは各列のＡＤ変換回路の少なくとも一部を独立に電力供給の停止もしくは低減させるパワーセーブ（以下、ＰＳＡＶＥ）することが可能な回路を有し、ＡＤ変換を行う期間の中で、画素信号と参照信号が一致したタイミング以降、その列のＡＤ変換回路をＰＳＡＶＥする、という提案がされている（特許文献１）。
【０００６】
また、ＡＤ変換には１つの信号において、第１の参照信号で第１のＡＤ変換を行った後、第１のＡＤ変換にて得られた信号近傍において、第１の参照信号より精度良い第２の参照信号を用いて第２のＡＤ変換を行う方式がある。
【０００７】
この駆動における消費電力の低減として、ＪＰＥＧ化する際のガンマカーブを考慮して、黒レベル以下、もしくはガンマカーブの傾きが十分に小さい飽和近傍は第２のＡＤ変換を行わずに第２のＡＤ変換期間中はＡＤ変換回路の少なくとも一部のＰＳＡＶＥを行う駆動が提案されている（特許文献２）。
【０００８】
ここで黒レベルから飽和レベルに向かって変化する参照信号を用いたＡＤ変換を考えた場合、飽和信号はＡＤ変換期間中、カウンタが動作し続けることになるため、消費電力において不利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１５９２７１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３８３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の駆動では、例えば飽和信号を多く含む画像を取得した場合、消費電力の低減がほとんど行われない。また、特許文献２に記載の駆動では、ＪＰＥＧ記録においては問題ないが、ＲＡＷ画像が記録可能な機能を持つカメラでは、取得したＲＡＷ画像に対して、ユーザーが任意のガンマカーブでＪＰＥＧ現像可能なため、その際のガンマカーブ次第では黒レベル近傍もしくは飽和近傍の諧調が粗くなり、ユーザーとって好ましくない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、画質に影響を与えることなく、低消費電力な駆動が可能な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
光電変換素子を含む単位画素が行列状に複数配置された画素部と、画素列に対応して配置される画素信号を伝達する複数の垂直信号線と、時刻と共に変化しない第１の参照信号と、時刻と共に所定の傾きで電圧が変化する第２の参照信号を生成可能な参照信号生成部と、前記垂直信号線に対応して配置される、前記画素からの信号と前記第２の参照電圧との比較を行ってデジタル信号に変換する複数のＡＤ変換回路を有し、前記光電変換素子に入射した光量に応じて変化する信号を第１の画素信号とした時、前記ＡＤ変換回路は第１の参照信号と第１の画素信号との比較を行う判定動作を行い、判定動作の結果に応じて、前記第２の参照信号を用いたＡＤ変換を行うか否かを切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、列毎にＡＤ変換回路を備える撮像装置において、不要な撮像素子の回路の電力を削減することで、画質に影響を与えることなく効率的に消費電力の低減が可能な撮像装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】撮像装置の概略構成図
【図２】撮像素子の等価回路図
【図３】撮像素子画素部の等価回路図
【図４】実施例１におけるＳ信号電位が閾電位より高い場合の駆動方法の説明図
【図５】実施例１におけるＳ信号電位が閾電位より低い場合の駆動方法の説明図
【図６】実施例１における閾電位の決定方法の説明図
【図７】実施例２における撮像素子の簡易図
【図８】実施例２における閾電位の決定方法の説明図
【図９】実施例３における閾電位の決定方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
（撮像システム）
図１は本発明における撮像システムの１例を示すブロック図である。図１において、１０１は被写体の光学像を撮像素子１０５に結像させるレンズ部で、レンズ駆動装置１０２によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などがおこなわれる。１０３はメカニカルシャッターでシャッター制御手段１０４によって制御される。１０５はレンズ部１０１により結像された被写体を画像信号として取り込むための撮像素子であり、１０６は撮像素子１０５の温度を検出する温度検知素子である。
【００１７】
１０７は撮像素子１０５より出力される画像信号に対して、後述する遮光画素を用いて黒レベルを決めるＯＢクランプ処理やゲインアップの為のデジタルゲイン処理、各種補正、データ圧縮などを行う撮像信号処理回路である。１０８は撮像素子１０５、撮像信号処理回路１０７に各種タイミング信号を出力する駆動手段であるタイミング発生回路、１１０は各種演算と撮像装置全体を制御する制御回路、１０９は画像データを一時的に記憶する為のメモリである。１１１は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース、１１２は画像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、１１３は各種情報や撮影画像を表示する表示部である。
【００１８】
次に、前述の構成における撮影時のデジタルカメラの動作について説明する。
【００１９】
メイン電源がオンされると、コントロール系の電源がオンし、更に撮像信号処理回路１０７などの撮像系回路の電源がオンされる。
【００２０】
それから、図示しないレリーズボタンが押されると、撮影動作が開始される。撮影動作が終了すると、撮像素子１０５から出力された画像信号は撮影信号処理回路１０７で撮像素子出力の補正や画像処理をされ、制御回路１１０の指示によりメモリに書き込まれる。メモリ１０９に蓄積されたデータは、制御回路１１０の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１１１を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１１２に記録される。
【００２１】
また、図示しない外部Ｉ／Ｆ部を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【実施例１】
【００２２】
（撮像素子等価回路図）
次に実施例１における撮像素子１０５の構成について図２を用いて詳細な説明を行う。図２は撮像素子の等価回路図を示している。図２では簡単の為、１つの単位画素と単位画素に関連する読み出し回路のみを記載しているが、本来は単位画素が行列にマトリクス状に構成され、各単位画素列に読み出し回路が構成される。各単位画素列に構成される読み出し回路を破線で示し、今後列回路と呼ぶ。
【００２３】
２０１は単位画素を表しており、マイクロレンズ（以下、ＭＬ）やフォトダイオード（以下、ＰＤ）、フローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）などから成る。単位画素の詳細な構成については後述する。
【００２４】
垂直走査回路２０２は行単位で各画素に駆動信号（ＰＲＥＳ、ＰＴＸ、ＰＳＥＬ）を供給する。
【００２５】
各画素の信号は単位画素列毎に配置される垂直信号線２０３を介して、後段の回路へ伝達され、各垂直信号線２０３には定電流回路２０４が図のように接続される。
【００２６】
垂直信号線２０３は列アンプ２０５が接続される。列アンプ２０５は垂直信号線２０３に伝達された信号を増幅する機能を持つが、必ずしも必要ではなく、なくともよい。また、複数のアナログゲインを掛けることが可能なゲインアンプとして機能させても良い。
【００２７】
２０６は各列に対応して設けられる比較器であり、画素信号とＤＡＣ回路２０７より供給されるある傾きを以て変動するランプ信号ＶＲＡＭＰが入力され、この２信号を比較する。比較器２０６は、画素信号の電圧がランプ信号ＶＲＡＭＰより低い時はＬｏｗレベルを、高い時はＨｉレベルを出力する機能を持つ。また、２０８はカウンタであり、入力される基準クロックＣＬＫを基にＡＤ変換期間中カウント動作を行い、比較器２１２の出力信号がＬｏｗからＨｉになったタイミングでカウント動作を停止し、値を保持する。カウンタ２０８で保持した値は出力回路２１０より出力する。出力回路２１０の出力信号は図１で示した撮像信号処理回路１０６に入力される。
【００２８】
また、２０９はＰＳＡＶＥ回路であり、比較器２０６の出力信号とタイミング発生部１０８より入力される外部信号ＰＪが入力される。信号ＰＪが立下るタイミングで比較器２０６の出力信号がＬｏｗの時、ＰＳＡＶＥ回路２０９はカウンタ２０８のカウント値を飽和値にリセットすると共に、それ以降の期間、カウンタ２０８のカウント動作を停止させ、比較器２０６をＰＳＡＶＥ状態にさせる機能を持つ。ＰＳＡＶＥされた比較器はタイミング発生部１０８により次の行の読み出し開始時に入力される信号によってＰＳＡＶＥから復帰する。
【００２９】
（単位画素部等価回路図）
次に、図３を用いて単位画素の詳細な説明を行う。
【００３０】
単位画素は図示しない１つのＭＬと、１つのＰＤ、１つのＦＤ、４つのトランジスタから構成される。
【００３１】
３０１はＰＤを示しており、光電変換を行う。トランジスタ３０２は転送スイッチであり、ＰＤ３０１で光電変換される電荷をＦＤ３０３に転送する。ＦＤ３０３は転送される電荷を電位に変換する機能を持つ。トランジスタ３０４は垂直信号線に接続される定電流源と共にソースフォロワアンプを形成する。トランジスタ３０２は信号ＰＴＸによって駆動する。ＦＤ３０３は信号ＰＲＥＳによって駆動するトランジスタ３０６を介して電位ＶＤＤに接続され、ＰＲＥＳがＨｉになることで、ＦＤは電位ＶＤＤにリセットされる。トランジスタ３０５は信号ＰＳＥＬによって駆動され、トランジスタ３０４の出力を垂直信号線に伝達するスイッチの役割を果たす。
【００３２】
（Ｓ信号電位が閾電位より高い（Ｓ信号が閾信号より低い）場合の駆動方法）
次に、上記回路構成における撮像素子の読み出し駆動方法について説明する。
【００３３】
図４は所定の期間露光した後に各画素の信号を読み出す際のタイミングチャート、列アンプ２０５の出力電位ＶＣとＤＡＣ２０７から出力される電位ＶＲＡＭＰを示すグラフ、カウンタのカウント値を示すグラフをそれぞれ示している。
【００３４】
読み出し駆動に先立ち、全画素を一括してリセットを行い、所定の期間蓄積を行う。その後、ＰＳＥＬをＨｉとし、選択される行の信号が垂直信号線２０３に出力される状態とする。またＰＲＥＳをＨｉとし、電位ＶＤＤによってＦＤ３０３のリセットを行う。次に時刻ｔ４０１でＰＲＥＳをＬｏｗとし、ＦＤ３０３のリセットを解除する。この時の信号はリセットの度に異なる値となり、ノイズとなる。これをリセットノイズと呼ぶ。リセットノイズは画質へ影響を与えるため、リセット解除後のＶＣ電位（以下、Ｎ信号）は後に相関２重サンプリングを行うために、読み出す必要がある。時刻ｔ４０２からｔ４０３の期間でＤＡＣ２０７はＲＡＭＰ信号を出力し、Ｎ信号のＡＤ変換を行う。カウンタ２０８はＡＤ変換を開始したタイミングからＶＣとＶＲＡＭＰが一致し、比較器２１２の出力信号が反転するまでの間ダウンカウントを行い、比較器２１２の出力信号が反転した時点でカウント動作を停止し、その時の値を保持する。
【００３５】
次いで、時刻ｔ４０４からｔ４０５の期間で信号ＰＴＸがＨｉとなり、リセットノイズが保持されているＦＤに加えて、ＰＤに蓄積された電荷が転送される。この時の信号をＳ信号とする。
【００３６】
次いで、時刻ｔ４０６からｔ４０７の期間でＳ信号に応じた電位ＶＣが、ある閾電位（Ｖｔｈ）より低いか否かの判定を行う。時刻ｔ４０６からｔ４０７の期間において、信号ＰＪはＨｉとなる。また、ＤＡＣ２０７により制御されるＶＲＡＭＰはＶｔｈとなり、ＶＣとＶｔｈを比較する。ここではＳ信号に応じた電位ＶＣがＶｔｈより高い場合を示す。比較した結果、電位ＶＣはＶｔｈより高いため、比較器出力はＨｉとなる。信号ＰＪの立下りタイミングでは比較器出力がＨｉのため、ＰＳＡＶＥ回路２０９は機能しない。
【００３７】
次いで、時刻ｔ４０８からｔ４０９の期間でＤＡＣ２０７はＲＡＭＰ信号を出力し、Ｓ信号に応じた電位ＶＣのＡＤ変換を行う。カウンタ２０８はＡＤ変換を開始したタイミングからＶＣとＶＲＡＭＰが一致し、比較器２１２の出力信号が反転するまでの間アップカウントを行い、比較器２１２の出力信号が反転した時点でカウント動作を停止し、その時の値を保持する。ＶＲＡＭＰが閾電位Ｖｔｈに到達した時点でＡＤ変換が終了となる。この時、Ｎ信号はダウンカウント、Ｓ信号に応じた電位ＶＣはアップカウントでそれぞれＡＤ変換をしている為、Ｓ信号のＡＤ変換で得られるカウント値はリセット信号が除かれた信号となり、リセットノイズが取り除かれた信号（以下、Ｓ−Ｎ信号）となる。
【００３８】
（Ｓ信号電位が閾電位より低い（Ｓ信号が閾信号より高い）場合の駆動方法）
図４を用いて説明した読み出し駆動方法はＳ信号の電位ＶＣが閾電位Ｖｔｈより高い場合であったが、ここでは図５を用いてＳ信号の電位ＶＣが閾電位Ｖｔｈより低い場合の説明をする。
【００３９】
図５における時刻ｔ５０１からｔ５０５までは図４における時刻ｔ４０１からｔ４０５と同様の駆動のため、説明を割愛する。
【００４０】
次いで、時刻ｔ５０６からｔ５０７の期間でＳ信号の電位ＶＣが、ある閾電位（Ｖｔｈ）より低いか否かの判定を行う。時刻ｔ５０６からｔ５０７の期間において、信号ＰＪはＨｉとなる。また、ＤＡＣ２０７により制御されるＶＲＡＭＰはＶｔｈとなり、ＶＣとＶｔｈを比較する。ここではＳ信号の電位ＶＣがＶｔｈより低い場合を示す。比較した結果、電位ＶＣはＶｔｈより低いため、比較器出力はＬｏｗとなる。信号ＰＪの立下りタイミングでは比較器出力がＬｏｗとなるため、ＰＳＡＶＥ回路２０９が機能する。具体的にはＰＳＡＶＥ回路２０９は、カウンタ２０８のカウント値を飽和値にリセットすると共に、カウンタ２０８のカウント動作を停止させ、比較器２０６をＰＳＡＶＥ状態にさせる機能を持つ。
【００４１】
これにより、時刻ｔ５０７以降において、カウンタ２０８のカウント動作による消費電力と比較器による消費電力を低減しつつ、飽和値を得ることが出来る。
【００４２】
以上、Ｓ信号の電位ＶＣと閾電位Ｖｔｈの関係に応じて、図４、図５で説明した読み出し駆動方法を行順次に行うことで、全ての画素信号の読み出しを行うことが出来る。
【００４３】
（閾電位Ｖｔｈについて）
ここでは図４、図５を用いて説明した駆動方法における閾電位Ｖｔｈの決め方の概念について図６を用いて説明する。
【００４４】
図６はＡＤ変換レンジと画像信号レンジの関係を示している。例えばカメラにおいて、ＩＳＯ感度に代表される感度アップや各種補正の為に撮像素子１０５より出力される画像信号に対して、デジタルゲインをかけるシーンがある。このデジタルゲインをＮ倍とする。また、撮像素子で行うＡＤ変換レンジを１０ｂｉｔ、カメラが出力するＲＡＷ画像の信号レンジを同じく１０ｂｉｔとする。ここで、撮像素子に強い光が当たり、ＡＤ変換レンジにおいて飽和となる信号を考える。デジタルゲインＮを２倍とすると、撮像素子において１０ｂｉｔのＡＤ変換を行っても、これに対してデジタルゲイン２倍かかる為、ＡＤ変換レンジの上位半分が飽和に突き当たり、情報が用いられないことになる。これはＳ信号のＡＤ変換にかかる消費電力の内、半分程度が無駄になっていることを表す。本実施例では閾電位ＶｔｈをＡＤ変換レンジの１／Ｎに設定することで、Ｓ信号のＡＤ変換を行う前にデジタルゲイン後に飽和するかどうかを判定可能となり、画質に影響を与えることなく消費電力の低減が可能となる。
【００４５】
本実施例では各列にカウンタを設け、Ｎ信号のＡＤ変換をダウンカウント、Ｓ信号のＡＤ変換をアップカウントとする構成で記載したが、これに限らない。例えば、列毎にデジタルメモリを有し、Ｎ信号とＳ信号のＡＤ変換結果をそれぞれデジタルメモリに格納した後に減算することで相関２重サンプリングを行い、Ｓ−Ｎ信号を得る構成としても良い。また、カウンタを各列共通とし、各列にはラッチ回路を設けて、比較器が反転したタイミングのカウント値をラッチする構成としても良い。その際は飽和判定された列はラッチ回路と比較器の少なくとも一方のＰＳＡＶＥを行うこととする。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【実施例２】
【００４７】
実施例１では閾電位ＶｔｈをＡＤ変換後にかかるデジタルゲインに応じて変える例を示した。実施例２ではデジタルゲインに加え、ＰＤで発生する暗電流量に応じて閾電位Ｖｔｈを変える例を説明する。ここでは実施例１との差分である閾電位Ｖｔｈの決め方とより詳細に説明が必要な部分のみを記載する。
【００４８】
（撮像素子の構成）
図７は実施例２における撮像素子１０１の構成を示す図である。撮像素子１０１は７０１に示す開口画素部、７０２に示すＯＢ画素部、７０３に示すＮＵＬＬ画素部で構成される。開口画素部７０１は図３で示した構成であり、撮像素子に入射する光量に応じた信号を出力する。ＯＢ画素部７０２は開口画素部７０１と同様の画素構成となるが、ＰＤは配線金属によって遮光され、入射する光量に依らず常に暗時の出力となり、黒レベルの基準として用いられる。ＮＵＬＬ画素部７０３は開口画素部７０１、ＯＢ画素部７０２と異なり、ＰＤを有さない画素構造となる。それ以外のトランジスタ等は他の画素部と同様である。ＮＵＬＬ画素部７０３はＰＤを有さない為、入射する光量によって信号が変化しないことはもちろん、ＰＤで発生する暗電流も発生しない。その為、ＯＢ画素部７０２の出力とＮＵＬＬ画素部７０３の出力の差分よりＰＤで発生した暗電流量が分かる。
【００４９】
また、撮像素子の読み出しはＮＵＬＬ画素部から開口画素部へ行順次に行う。
【００５０】
（閾電位Ｖｔｈについて）
図８は各信号についての内訳と信号処理の流れを示している。縦軸は信号量を示している。Ｎ信号は上述した通り、リセットノイズである。Ｓ信号はリセットノイズに加え、ＰＤで発生する暗電流とＰＤに入射した光量によって発生した信号（以下、光信号）で構成される。Ｓ−Ｎ信号は相関２重サンプリングによってリセットノイズが除かれた、暗電流と光信号から成る。光信号は撮像信号処理回路１０７によってＯＢクランプが行われる。ＯＢクランプはＯＢ画素部７０２の信号を黒レベル（０）とする処理であり、これによって暗電流成分が除かれる。ＯＢクランプ後は光信号のみとなり、これに対してデジタルゲインがかかり、画像信号となる。
【００５１】
この時、ＡＤ変換はＳ信号に対して行われるが、Ｓ信号には暗電流が含まれる。暗電流は温度や蓄積時間に依存して大きくなる為、高温環境下や蓄積時間が長い場合、閾電位Ｖｔｈは画像信号レンジをデジタルゲインで除算した値に暗電流を加算した値とする必要がある。
【００５２】
この時、暗電流は開口画素部７０１より先に読み出されるＯＢ画素部７０２とＮＵＬＬ画素部７０３の差とする。
【００５３】
この駆動を行うことで、撮影条件や温度環境下に依らず、画質に影響のない、低消費電力駆動が可能となる。
【００５４】
尚、暗電流はＯＢ画素部７０２とＮＵＬＬ画素部７０３から求めることに限定されず、例えば予め温度や蓄積時間、若しくはその両方における暗電流量のテーブルを持っておき、蓄積時間や温度検出素子１０６より検出される温度によって閾電位Ｖｔｈを変えても良い。また、温度や蓄積時間、もしくはその組み合わせに応じて本実施例で示したデジタルゲインと暗電流に応じて閾電位を変化させる駆動と実施例１で示したデジタルゲインに応じて閾電位を変化させる駆動、もしくは従来駆動とを切り替える、としても良い。
【実施例３】
【００５５】
実施例１、２ではＳ信号のＡＤ変換を行う前に画像信号において飽和するか否かの判定を行い、画像信号において飽和すると判定した場合はＳ信号のＡＤ変換を行わない例を説明した。本実施例では広ダイナミックレンジを得るための手法の一つである、異なる露出の２枚の画像を合成することで、ダイナミックレンジの広い画像を取得するモード（以下、ＨＤＲモード）における適用例を説明する。
【００５６】
ここでは蓄積時間を変えることで露出を異ならせる例を示すが、これに限らず、例えば低感度画素と高感度画素からなる撮像素子によって実現するＨＤＲモードについて適用しても良い。
【００５７】
図９は撮像素子のダイナミックレンジと被写体の明るさについての関係を示した図である。縦軸を撮像素子の出力、横軸を被写体の明るさとして、９０１で示した線が蓄積時間を相対的に長くした場合の出力、９０２で示した線が蓄積時間を相対的に短くした場合の出力をそれぞれ示している。ここで、例えば撮影者がある被写体に対して、９０１の蓄積時間で被写体を撮影した場合、高輝度側が飽和で突き当たる、いわゆる白とびが発生してしまう。
【００５８】
そこで、９０１で飽和してしまう明るさの諧調を得るために、９０２で示す９０１より短い蓄積時間を用いて撮影を行い、９０１と９０２で得られる画像を合成することで広いダイナミックレンジを持った画像を得ることが出来る。
【００５９】
ここで９０２が合成画像に用いられる信号領域について考えた時、９０１の蓄積時間において飽和する信号（Ｌｔｈ）より大きい信号領域である。すなわち、９０２の画像信号においてＬｔｈより小さい信号領域は画像合成には用いられない為、正しい信号を出力する必要がない。本実施例ではここに着目し、高輝度側の諧調を得るための画像におけるＡＤ変換において、閾電位をＬｔｈに相当する電位ＶＬｔｈとし、ＶＬｔｈとＳ信号の電位ＶＣとの比較において、電位ＶＣが閾電位ＶＬｔｈより大きい場合（Ｓ信号が信号Ｌｔｈより小さい場合）はカウンタ２０８のカウント値を０にリセットすると共に、それ以降の期間、カウンタ２０８のカウント動作を停止させ、比較器２０６をＰＳＡＶＥ状態にさせる。この駆動によって、画像に用いられない領域におけるＡＤ変換回路の消費電力を低減させることが可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
１０１  レンズ部、１０２  レンズ駆動装置、
１０３  メカニカルシャッター、１０４  シャッター制御手段、
１０５  撮像素子１０６  温度検知素子、１０７  撮像信号処理回路、
１０８  タイミング発生回路、１０９  メモリ、１１０  制御回路、
１１１  インターフェース、１１２  記録媒体、１１３  表示部
【図１】
2020057883.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020057883.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020057883.tif 000008
【図７】
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【図８】
2020057883.tif 000010
【図９】
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