(57)【要約】【課題】  同じ信号値のアナログ信号を、第１の参照信号と、第１の参照信号とは単位時間当たりの電位の変化量が異なる第２の参照信号と、のそれぞれで変換したデジタル信号間で信号値にオフセットが生じることがある。従来の撮像装置では、このオフセットを低減する検討がなされていなかった。【解決手段】  単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と、単位時間当たり第１の変化量よりも変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と、をそれぞれ用いて比較部の入力ノードの電位に基づくデジタル信号をそれぞれ生成し、それぞれのデジタル信号の信号値の差に基づく補正値を取得し、画素信号に基づくデジタル信号を、取得した補正値に基づいて補正することを特徴とする撮像装置である。【選択図】  図１
2014140152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素信号を出力する画素と、
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、を有する撮像装置の駆動方法であって、
前記ＡＤ変換部は、アナログ信号と、時間に依存して電位が変化する参照信号と、を比較した比較結果信号を出力する比較部を有し、
単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第１のデジタル信号を生成し、
前記第１の変化量よりも単位時間当たりの変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第２のデジタル信号を生成し、
前記比較部が前記第１の参照信号と前記第２の参照信号のいずれかと前記画素信号に基づく信号とを比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第３のデジタル信号を生成し、
前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて、前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
さらに、前記比較部が前記第１のアナログ信号とは異なる信号値の第２のアナログ信号と前記第１の参照信号とを比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第４のデジタル信号を生成し、
前記比較部が前記第２のアナログ信号と前記第２の参照信号とを比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第５のデジタル信号を生成し、
前記第１のデジタル信号と前記第４のデジタル信号との信号値の差と、前記第２のデジタル信号と前記第５のデジタル信号との信号値の差と、に基づいて、前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項３】
前記ＡＤ変換部が、
前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号を生成した後、
前記第４のデジタル信号と前記第５のデジタル信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項４】
前記第１のデジタル信号の信号値をＤＮ１、前記第２のデジタル信号の信号値をＤＮ２、前記第４のデジタル信号の信号値をＤＳ１、前記第５のデジタル信号の信号値をＤＳ２、前記第１の変化量に対する前記第２の変化量の比をＧとして、以下の式で求められる補正値αおよびβを用いて、前記第３のデジタル信号を補正することを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装置の駆動方法。
α＝ＤＳ１−Ｇ×β×ＤＳ２
【数１】
2014140152.tif 000004
【請求項５】
前記第１のデジタル信号の信号値をＤＮ１、前記第２のデジタル信号の信号値をＤＮ２、前記第１の変化量に対する前記第２の変化量の比をＧとして、以下の式で求められる補正値αを用いて、前記第３のデジタル信号を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
α＝ＤＮ１−Ｇ×ＤＮ２
【請求項６】
前記撮像装置は、複数行に設けられた複数の前記画素と、
前記複数の画素を走査する垂直走査回路と、を有し、
前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とを生成して前記補正値αを取得する動作を、垂直走査回路が前記画素の走査を行わない期間、あるいは、前記画素から前記比較部にノイズ信号が出力されている期間に行うことを特徴とする請求項４または５に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
前記ＡＤ変換部が前記第１のデジタル信号を生成した後、
前記画素信号に基づく信号の電位と閾値信号の電位とを前記比較部が比較し、前記第３のデジタル信号の生成に用いる前記参照信号を、前記閾値信号の電位の方が大きい場合には前記第１の参照信号とし、前記閾値信号の電位の方が小さい場合には前記第２の参照信号とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
前記撮像装置は、複数の前記画素と、複数の前記ＡＤ変換部と、を有し、
前記複数の画素は、前記画素が複数列設けられ、
前記複数のＡＤ変換部は、それぞれが、前記画素が設けられた列に対応して設けられ、前記複数のＡＤ変換部の各々の、前記第２のデジタル信号と前記第１のデジタル信号との差の信号値の平均値を得て、
前記平均値に基づいて、前記複数のＡＤ変換部の各々が生成した前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項９】
前記撮像装置は、複数の前記画素と、複数の前記ＡＤ変換部と、を有し、
前記複数の画素は、前記画素が複数列設けられ、
前記複数のＡＤ変換部は、それぞれが、前記画素が設けられた列に対応して設けられ、前記複数のＡＤ変換部の各々の前記第２のデジタル信号の平均値と各々の前記第１のデジタル信号の平均値との差に基づいて、前記複数のＡＤ変換部の各々が生成した前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記撮像装置はさらに増幅部を有し、
前記画素信号に基づく信号が、前記増幅部が前記画素信号を増幅して出力した信号であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記増幅部の入力ノードに前記画素信号が与えられ、
前記第１のアナログ信号が、前記増幅部の前記入力ノードのリセットされた電位に基づいて前記増幅部が出力する信号であることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記第１のアナログ信号が、前記画素の出力するノイズ信号に基づく信号であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１３】
ＡＤ変換部がアナログ信号をＡＤ変換して生成するデジタル信号の補正方法であって、前記ＡＤ変換部が、単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号との比較に基づいて第１のデジタル信号を生成し、
前記ＡＤ変換部が、前記第１の変化量よりも単位時間当たりの変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号との比較に基づいて第２のデジタル信号を生成し、
前記ＡＤ変換部が生成する前記デジタル信号を、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて補正することを特徴とするデジタル信号の補正方法。
【請求項１４】
画素信号を出力する画素と、
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、を有する撮像装置と、
前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と、を有する撮像システムの駆動方法であって、
前記ＡＤ変換部は、アナログ信号と時間に依存して電位が変化する参照信号とを比較した比較結果信号を出力する比較部を有し、
単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第１のデジタル信号を生成し、
単位時間当たり前記第１の変化量よりも変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第２のデジタル信号を生成し、
前記第１の参照信号と前記第２の参照信号のいずれかと前記画素信号に基づく信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第３のデジタル信号を生成し、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて、前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする撮像システムの駆動方法。
【請求項１５】
前記撮像装置がさらに補正演算部を有し、
前記信号処理部が、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて補正値を生成するとともに前記補正値を前記補正演算部に出力し、
前記補正演算部が、前記補正値に基づいて前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする請求項１４に記載の撮像システムの駆動方法。
【請求項１６】
前記信号処理部が、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて、前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする請求項１４に記載の撮像システムの駆動方法。
【請求項１７】
画素信号を出力する画素と、
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部に時間に依存して電位が変化する参照信号を供給する参照信号供給部と、を有する撮像装置であって、
前記ＡＤ変換部は、アナログ信号と前記参照信号とを比較した比較結果信号を出力する比較部と、メモリ部と、を有し、
単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第１のデジタル信号を保持し、
単位時間当たり前記第１の変化量よりも変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第２のデジタル信号を保持し、
前記第１の参照信号と前記第２の参照信号とのいずれかと前記画素信号に基づく信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第３のデジタル信号を保持し、
さらに前記撮像装置が、
前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて前記第３のデジタル信号の補正を行う補正部を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１８】
前記撮像装置は、前記比較部に電気的に接続されたテスト信号供給部をさらに有し、
前記第１のアナログ信号が、前記テスト信号供給部が前記比較部に出力する信号に基づく信号であることを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記撮像装置はさらに、前記画素と前記比較部との間の電気的経路に増幅部を有し、
前記画素信号に基づく信号が、前記増幅部が前記画素信号を増幅して出力した信号であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の撮像装置。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれかに記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と、を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項２１】
画素信号を出力する画素と、
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部に時間に依存して電位が変化する参照信号を供給する参照信号供給部と、を有する撮像装置と、
前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と、を有する撮像システムであって、
前記ＡＤ変換部は、アナログ信号と前記参照信号とを比較した比較結果信号を出力する比較部と、メモリ部と、を有し、
単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第１のデジタル信号を保持し、
単位時間当たり前記第１の変化量よりも変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第２のデジタル信号を保持し、
前記第１の参照信号と前記第２の参照信号とのいずれかと前記画素信号に基づく信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第３のデジタル信号を保持し、
さらに前記撮像システムが、
前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて、前記第３のデジタル信号の補正を行う補正部を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項２２】
前記撮像装置と前記補正部が同一の半導体基板に設けられており、
前記撮像システムは、前記半導体基板とは別の半導体基板に設けられた補正値取得部を有し、
前記補正値取得部が、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて補正値を生成するとともに前記補正値を前記補正部に出力し、
前記補正部が、前記補正値に基づいて前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする請求項２１に記載の撮像システム。
【請求項２３】
前記第１のアナログ信号とは異なる信号値の第２のアナログ信号と前記第１の参照信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第４のデジタル信号を保持し、
前記第２のアナログ信号と前記第２の参照信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第５のデジタル信号を保持し、
前記補正部が、
前記第１のデジタル信号と前記第４のデジタル信号との信号値の差と、前記第２のデジタル信号と前記第５のデジタル信号との信号値の差と、に基づいて、前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする請求項２１に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素が出力する画素信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部を有する撮像装置、撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画素が出力する画素信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部を有する撮像装置がある。特許文献１に記載のＡＤ変換部は、単位時間当たり第１の変化量で変化する第１の参照信号と、単位時間当たり第１の変化量よりも変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と、を出力する参照信号供給部を有する。さらに特許文献１に記載のＡＤ変換部は、画素信号と第１の参照信号との比較と、画素信号と第２の参照信号との比較と、をそれぞれ行う比較部を有する。さらに比較部は、ノイズ信号に基づく電位と第１の参照信号との比較と、ノイズ信号に基づく電位と第２の参照信号との比較と、をそれぞれ行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１１５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
同じ信号値のアナログ信号を、第１の参照信号と第２の参照信号とのそれぞれで変換したデジタル信号間で信号値にオフセットが生じることがある。特許文献１に記載の撮像装置では、このデジタル信号に含まれるオフセットを低減する検討がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、一の態様は、画素信号を出力する画素と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、を有する撮像装置の駆動方法であって、前記ＡＤ変換部は、アナログ信号と、時間に依存して電位が変化する参照信号と、を比較した比較結果信号を出力する比較部を有し、単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第１のデジタル信号を生成し、前記第１の変化量よりも単位時間当たりの変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第２のデジタル信号を生成し、前記比較部が前記第１の参照信号と前記第２の参照信号のいずれかと前記画素信号に基づく信号とを比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第３のデジタル信号を生成し、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて、前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする撮像装置の駆動方法である。
【０００６】
また、一の態様は、ＡＤ変換部がアナログ信号をＡＤ変換して生成するデジタル信号の補正方法であって、前記ＡＤ変換部が、単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号との比較に基づいて第１のデジタル信号を生成し、前記ＡＤ変換部が、前記第１の変化量よりも単位時間当たりの変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号との比較に基づいて第２のデジタル信号を生成し、前記ＡＤ変換部が生成する前記デジタル信号を、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて補正することを特徴とするデジタル信号の補正方法である。
【０００７】
また、一の態様は、画素信号を出力する画素と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、を有する撮像装置と、前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と、を有する撮像システムの駆動方法であって、前記ＡＤ変換部は、アナログ信号と時間に依存して電位が変化する参照信号とを比較した比較結果信号を出力する比較部を有し、単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第１のデジタル信号を生成し、単位時間当たり前記第１の変化量よりも変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第２のデジタル信号を生成し、前記第１の参照信号と前記第２の参照信号のいずれかと前記画素信号に基づく信号とを前記比較部が比較して出力する比較結果信号に基づいて、前記ＡＤ変換部が第３のデジタル信号を生成し、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて、前記第３のデジタル信号の補正を行うことを特徴とする撮像システムの駆動方法である。
【０００８】
また、一の態様は、画素信号を出力する画素と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部に時間に依存して電位が変化する参照信号を供給する参照信号供給部と、を有する撮像装置であって、前記ＡＤ変換部は、アナログ信号と前記参照信号とを比較した比較結果信号を出力する比較部と、メモリ部と、を有し、単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第１のデジタル信号を保持し、単位時間当たり前記第１の変化量よりも変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第２のデジタル信号を保持し、前記第１の参照信号と前記第２の参照信号とのいずれかと前記画素信号に基づく信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第３のデジタル信号を保持し、さらに前記撮像装置が、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて前記第３のデジタル信号の補正を行う補正部を有することを特徴とする撮像装置である。
【０００９】
また、一の態様は、画素信号を出力する画素と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部に時間に依存して電位が変化する参照信号を供給する参照信号供給部と、を有する撮像装置と、前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と、を有する撮像システムであって、前記ＡＤ変換部は、アナログ信号と前記参照信号とを比較した比較結果信号を出力する比較部と、メモリ部と、を有し、単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号と第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第１のデジタル信号を保持し、単位時間当たり前記第１の変化量よりも変化量の大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号と前記第１のアナログ信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第２のデジタル信号を保持し、前記第１の参照信号と前記第２の参照信号とのいずれかと前記画素信号に基づく信号とを前記比較部が比較して出力する前記比較結果信号に基づいて、前記メモリ部は第３のデジタル信号を保持し、さらに前記撮像システムが、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号との差に基づいて、前記第３のデジタル信号の補正を行う補正部を有することを特徴とする撮像システムである。
【発明の効果】
【００１０】
単位時間当たりの電位の変化量が互いに異なる複数の参照信号を用いた撮像装置において、デジタル信号に含まれるオフセットを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】撮像装置の構成の一例を示した図。
【図２】撮像装置の動作の一例を示した図。
【図３】デジタル信号のビットシフト動作の一例を示した図と、参照信号供給部とカウンタの動作の一例を示した図。
【図４】撮像装置の補正動作の一例を示した図。
【図５】撮像装置の構成の他の一例を示した図。
【図６】撮像装置の補正動作の他の一例を示した図。
【図７】撮像システムの一例を示した図。
【図８】撮像装置の構成の他の一例を示した図と、撮像装置の動作の他の一例を示した図。
【図９】撮像システムの他の一例を示した図と、撮像装置のＤＳＰの構成の他の一例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施例１）
以下、図面を参照しながら本実施例の撮像装置について説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、本実施例の撮像装置の模式図である。図１（ａ）に示す撮像装置１００は同一半導体基板上に構成されている。
【００１４】
撮像装置１００は、画素１が複数行、複数列並んで配された画素部１０を有している。画素１の各々は、垂直走査回路１５の走査によって画素信号を増幅部２０に出力する。画素１は入射光を光電変換する光電変換部を有する。画素信号とは、ノイズ信号と、入射光を光電変換して得た電荷に基づいて出力する光電変換信号と、を含む。垂直走査回路１５はタイミングジェネレータ（以下、ＴＧと表記する）７０から出力される信号に基づいて、画素１の行ごとの走査を行う。増幅部２０は、画素信号を増幅して比較部３０が有する比較回路３０１に出力する。増幅部２０は、比較部３０と画素１との間の電気的経路に設けられている。参照信号供給部２５は複数の参照信号を各列の選択回路３０２に出力する。比較回路３０１は増幅部２０の出力する信号と閾値信号とを比較した結果を示す比較結果信号に基づいて、スイッチ３０３を介して選択回路３０２に選択信号ＳＥＬを出力する。選択回路３０２は選択信号ＳＥＬに基づいて、複数の参照信号から比較回路３０１に出力する参照信号を選択する。比較回路３０１は、増幅部２０が出力する信号と参照信号とを比較した結果を示す比較結果信号をメモリ部５０と選択回路３０２に出力する。メモリ部５０はフラグメモリ５０１、第１メモリ５０２、第２メモリ５０３を有する。ＴＧ７０は、フラグメモリ５０１に信号Ｆ＿Ｅｎを出力する。カウンタ４０はクロック信号ＣＬＫを計数したカウント信号を、第１メモリ５０２、第２メモリ５０３に出力する。ＴＧ７０は、第１メモリ５０２、第２メモリ５０３にそれぞれＭ１＿Ｅｎ、Ｍ２＿Ｅｎを出力する。水平走査回路６０は各列のフラグメモリ５０１、第１メモリ５０２、第２メモリ５０３が保持したデジタル信号を順次ＤＳＰ８０に出力させる。ＤＳＰ８０は、各列のフラグメモリ５０１、第１メモリ５０２、第２メモリ５０３から出力された信号を処理し、出力回路９０に出力する。出力回路９０はＴＧ７０が出力する信号に基づいて、撮像装置の外部に信号を出力する。
【００１５】
図１（ａ）に示した撮像装置では、各列のＡＤ変換部１１０は、比較部３０、メモリ部５０を有している。また、ＡＤ変換部１１０の各列は、画素１の各列に対応して設けられている。
【００１６】
次に、図１（ｂ）を参照しながら、ＤＳＰ８０の構成について説明する。ＤＳＰ８０は、フラグメモリ５０１の信号値がＬレベルの時に第１メモリ５０２の信号の各ビットを２ビットずつ上位にシフトするレベルシフト部８０１を有する。そして、レベルシフト部８０１は、図４（ｂ）に示す補正動作を行う場合には、補正値取得部８０２に信号を出力する。さらに、補正値取得部８０２には、第２メモリ５０３から信号が出力される。補正値取得部８０２で生成した補正値は補正演算部８０３に出力される。補正演算部８０３は、レベルシフト部８０１が出力した信号を補正して、Ｓ−Ｎ部８０４に補正した信号を出力する。Ｓ−Ｎ部８０４は、補正演算部８０３が出力した信号と第２メモリ５０３から出力された信号との差を取得し、取得した信号を出力回路９０に出力する。ＤＳＰ８０は、本実施例の補正部である。
【００１７】
図２を参照しながら、図１（ａ）に示した撮像装置の動作について説明する。図２に示したＯｕｔ＿Ａｍｐは、増幅部２０の出力する信号を示している。Ｖｒ１、Ｖｒ２はそれぞれ、参照信号供給部２５が出力する参照信号である。参照信号Ｖｒ１は単位時間当たり第１の変化量で電位が変化する第１の参照信号である。また、参照信号Ｖｒ２は単位時間当たり第１の変化量よりも大きい第２の変化量で電位が変化する第２の参照信号である。Ｖｒ＿Ｃｍｐは、選択回路３０２が参照信号Ｖｒ１、Ｖｒ２のいずれかを選択して比較回路３０１に出力する参照信号である。ＣＭＰは、比較回路３０１がＯｕｔ＿Ａｍｐと参照信号Ｖｒ＿ＣＭＰとを比較した結果を示す比較結果信号である。Ｓ１はスイッチ３０３の導通を制御する信号であり、Ｈｉｇｈレベル（以下、Ｈレベルと表記する）でスイッチ３０３が導通状態となる。Ｆ＿ＥｎをＨレベルとすると、フラグメモリ５０１は比較結果信号ＣＭＰを保持する。第１メモリ５０２は、Ｍ１＿ＥｎがＨレベルの状態にあり、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化した時にカウント信号を保持する。第２メモリ５０３は、Ｍ２＿ＥｎがＨレベルの状態にあり、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化した時にカウント信号を保持する。
【００１８】
時刻ｔ１では、比較結果信号ＣＭＰ、信号Ｓ１、信号Ｆ＿Ｅｎ、Ｍ１＿Ｅｎ、Ｍ２＿ＥｎはＬｏｗレベル（以下、Ｌレベルと表記する）である。選択信号ＳＥＬはＨレベルである。
【００１９】
時刻ｔ２に、画素１からノイズ信号が出力される。増幅部２０はノイズ信号を増幅した信号を出力する。
【００２０】
時刻ｔ３に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を開始する。選択回路３０２は、信号ＳＥＬがＨレベルの時、参照信号Ｖｒ１，Ｖｒ２のうち参照信号Ｖｒ１を比較回路３０１に出力する。また、信号Ｍ２＿ＥｎをＨレベルとする。
【００２１】
時刻ｔ４に、増幅部２０の出力する信号と参照信号Ｖｒ＿ＣＭＰとの大小関係が逆転し、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化する。第２メモリ５０３は、この時のカウント信号を保持する。
【００２２】
時刻ｔ５に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を停止し、参照信号Ｖｒ１の電位を時刻ｔ３の時の電位とする。また、ＴＧ７０は信号Ｍ２＿ＥｎをＬレベルとする。
【００２３】
時刻ｔ６に、画素１は光電変換信号を出力する。増幅部２０は光電変換信号を増幅した信号を比較回路３０１に出力する。
【００２４】
時刻ｔ７に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位を閾値信号ＶＲＥＦとする。閾値信号ＶＲＥＦの電位は、後述する時刻ｔ１１の参照信号Ｖｒ１の電位としている。増幅部２０の出力する信号が閾値信号ＶＲＥＦよりも大きい場合には、比較回路３０１はＬレベルの比較結果信号を出力する。逆に、閾値信号ＶＲＥＦの方が増幅部２０の出力する信号よりも大きい場合には、比較回路３０１はＨレベルの信号を出力する。ここでは、比較回路３０１の出力する信号がＬレベルであるとして説明する。また、ＴＧ７０は信号Ｓ１をＨレベルとする。これにより、時刻ｔ７のＬレベルの比較結果信号ＣＭＰが選択信号ＳＥＬとして選択回路３０２に出力される。選択回路３０２は時刻ｔ９以降に比較回路３０１に出力する参照信号を、時刻ｔ７の選択信号ＳＥＬの信号値に基づいて選択する。時刻ｔ７〜時刻ｔ９の、選択回路３０２の動作と選択信号ＳＥＬの信号値の関係について説明する。時刻ｔ７に選択信号ＳＥＬがＬレベルとなっても、時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間、選択回路３０２は参照信号Ｖｒ１を比較回路３０１に出力し続ける。そして、時刻ｔ９以降に出力する参照信号を、選択信号ＳＥＬの信号値に基づいて選択する。また、時刻ｔ７に、ＴＧ７０は信号Ｆ＿ＥｎをＨレベルとする。これにより、フラグメモリ５０１は、時刻ｔ７の比較結果信号ＣＭＰ、つまり、Ｌレベルの比較結果信号ＣＭＰを保持する。
【００２５】
時刻ｔ８に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位を時刻ｔ３での電位とする。また、ＴＧ７０は信号Ｆ＿ＥｎをＬレベルとする。
【００２６】
時刻ｔ９に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１、Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を開始する。選択回路３０２は、Ｌレベルの選択信号ＳＥＬに基づいて、参照信号Ｖｒ２を比較回路３０１に出力する。ＴＧ７０は、信号Ｍ１＿ＥｎをＨレベルとする。
【００２７】
時刻ｔ１０に、増幅部２０の出力する信号と参照信号Ｖｒ＿ＣＭＰとの大小関係が逆転し、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化する。第１メモリ５０２は、この時のカウント信号を保持する。
【００２８】
時刻ｔ１１に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１、Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を停止し、参照信号Ｖｒ１の電位を時刻ｔ３の時の電位とする。ＴＧ７０は、信号Ｍ１＿ＥｎをＬレベルとする。
【００２９】
時刻ｔ１１の後、水平走査回路６０は各列のメモリ部５０を順次走査し、各列のフラグメモリ５０１、第１メモリ５０２、第２メモリ５０３の各々から、各々が保持したデジタル信号をＤＳＰ８０に出力させる。
【００３０】
次に図３（ａ）を参照しながら、ＤＳＰ８０のレベルシフト部８０１の動作について説明する。図３（ａ）でＤＮとして示したのは、第２メモリが保持したデジタル信号である。ＤＳ−１として示したのは、参照信号Ｖｒ１と増幅部２０の出力する信号との比較によって第１メモリ５０２が保持したデジタル信号である。ＤＳ−２として示したのは、参照信号Ｖｒ２と増幅部２０の出力する信号との比較によって、先のＤＳ−１のデジタル信号を保持した第１メモリとは異なる列の第１メモリが保持したデジタル信号である。第２メモリが保持したデジタル信号は１０ビット、第１メモリが保持したデジタル信号は１２ビットである。ここでは、参照信号Ｖｒ１の単位時間当たりの電位の変化量に対し、参照信号Ｖｒ２の単位時間当たりの電位の変化量が４倍である例を示している。従って、デジタル信号ＤＳ−２は、デジタル信号ＤＳ−１の４倍の信号値とする必要がある。Ｌｏｇ２４＝２であるため、デジタル信号ＤＳ−２の各ビットを上位に２ビットずつシフトした信号ＥＤ＿Ｓ−２を生成する。Ｓ−Ｎ部８０４は、デジタル信号ＤＳ−１からデジタル信号ＤＮを差し引く。そして、Ｄａｔａ１２、Ｄａｔａ１３の信号値を０として、１４ビットの信号として出力回路９０に出力する。また、Ｓ−Ｎ部８０４は、デジタル信号ＥＤ＿ＤＳ−２のＤａｔａ０、Ｄａｔａ１の信号値を０とした後、デジタル信号ＤＮを差し引く。これにより、ＤＳＰ８０から出力されるデジタル信号はＤａｔａ０からＤａｔａ１３の１４ビットの信号となる。尚、第１メモリ５０２が保持したデジタル信号が参照信号Ｖｒ１、Ｖｒ２のどちらの参照信号を用いて得たデジタル信号かは、フラグメモリ５０１が保持した信号によって判別できる。つまり、図２に示した動作では、フラグメモリ５０１が保持した信号がＨレベルであれば、第１メモリ５０２が保持した信号は参照信号Ｖｒ１を用いて得た信号である。同様に、フラグメモリ５０１が保持した信号がＬレベルであれば、第１メモリ５０２が保持した信号は参照信号Ｖｒ２を用いて得た信号である。
【００３１】
図３（ｂ）を参照しながら、参照信号供給部２５とカウンタ４０の動作についてさらに述べる。図３（ｂ）は、同じ信号値のＯｕｔ＿Ａｍｐを、参照信号Ｖｒ１，Ｖｒ２のそれぞれと比較した場合を示した模式図である。時刻ｔ２０に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１、Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を開始する。一方、カウンタ４０は、参照信号Ｖｒ１、Ｖｒ２の電位の変化の開始から遅れて、時刻ｔ２１にクロック信号の計数動作を開始するとする。
【００３２】
Ｏｕｔ＿Ａｍｐを参照信号Ｖｒ２と比較する場合には、時刻ｔ２２に比較結果信号が変化する。Ｏｕｔ＿Ａｍｐを参照信号Ｖｒ１と比較する場合には、時刻ｔ２３に比較結果信号が変化する。時刻ｔ２４に、参照信号Ｖｒ１、Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を停止する。また、カウンタ４０はクロック信号の計数動作を停止する。
【００３３】
ここで、第１メモリ５０２が保持したデジタル信号について説明する。まず、参照信号Ｖｒ１を用いた形態について説明する。参照信号Ｖｒ１が時間に依存した電位の変化を開始してから、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化するまでの期間Ｌ１は、
Ｌ１＝ｔ２３−ｔ２０    （１）
である。
カウンタ４０がクロック信号の計数動作を開始してから、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化するまでの期間ＬＳ１は、
ＬＳ１＝ｔ２３−ｔ２１    （２）
である。
さらに、参照信号Ｖｒ１が時間に依存した電位の変化を開始してから、カウンタ４０が動作を開始するまでの期間Ｌ０は、
Ｌ０＝ｔ２１−ｔ２０    （３）
である。
ＬＳ１をＬ１，Ｌ０を用いて表すと、
ＬＳ１＝Ｌ１−Ｌ０    （４）
である。
期間ＬＳ１に相当するカウント信号が、参照信号Ｖｒ１を用いて生成したデジタル信号である。
【００３４】
同様に、参照信号Ｖｒ２を用いた形態について説明する。参照信号Ｖｒ２が時間に依存した電位の変化を開始してから、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化するまでの期間Ｌ２は、
Ｌ２＝ｔ２２−ｔ２０    （４）
である。
カウンタ４０がクロック信号の計数動作を開始してから、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化するまでの期間ＬＳ２は、
ＬＳ２＝ｔ２２−ｔ２１    （５）
である。
ＬＳ２をＬ２，Ｌ０を用いて表すと、
ＬＳ２＝Ｌ２−Ｌ０    （６）
である。
期間ＬＳ２に相当するカウント信号が、参照信号Ｖｒ２を用いて生成したデジタル信号である。
【００３５】
ここでは、参照信号Ｖｒ１の単位時間当たりの電位の変化量に対し、参照信号Ｖｒ２の単位時間当たりの電位の変化量が４倍であるとする。この場合、Ｌ１とＬ２は、
Ｌ１＝４×Ｌ２    （７）
の関係が成り立つ。
そして、図３（ａ）に示したように、参照信号Ｖｒ２を用いて生成したデジタル信号の各ビットを２ビットずつ上位にシフトする。２ビット上位にシフトしたデジタル信号は期間ＬＳ２を４倍したカウント信号に相当する信号値を有する。４ＬＳ２をＬＳ１、Ｌ０を用いて表すと、
４ＬＳ２＝４Ｌ２−４Ｌ０＝Ｌ１−４Ｌ０＝ＬＳ１−３Ｌ０    （８）
図３（ｂ）では、同じ信号値の増幅部２０の出力する信号を参照信号Ｖｒ１，Ｖｒ２を用いてそれぞれデジタル信号に変換している。従って、参照信号Ｖｒ２を用いて得たデジタル信号を２ビット上位にシフトした信号の信号値は、理想的には参照信号Ｖｒ１を用いて得たデジタル信号の信号値と一致する。しかし、（８）式に示したように、参照信号Ｖｒ１、Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化の開始タイミングと、カウンタ４０のクロック信号の計数の開始タイミングとの差があると、３Ｌ０のオフセットが発生する。
【００３６】
このオフセットを、図４（ａ）を用いて説明する。図４（ａ）では、後述する本実施例の補正を行わない場合の、ＤＳＰ８０が出力するデジタル信号について説明する。図４（ａ）は、横軸に画素１の光電変換部への入射光の光量を示し、縦軸に、ＤＳＰ８０が出力するデジタル信号の信号値を取っている。（Ｘ）は、参照信号Ｖｒ１を用いてＡＤ変換を行った場合、（Ｙ）は、参照信号Ｖｒ２を用いてＡＤ変換を行った場合をそれぞれ示している。Ｉ−Ｌは、増幅部２０の出力する信号と比較する参照信号をＶｒ１とする領域である。Ｉ−Ｈは、増幅部２０の出力する信号と比較する参照信号をＶｒ２とする領域である。ＩＯはＩ−Ｌ、Ｉ−Ｈとの境界である。実線で示したグラフは、領域Ｉ−Ｌでは参照信号Ｖｒ１、領域Ｉ−Ｈでは、参照信号Ｖｒ２を用いてＡＤ変換を行って生成したデジタル信号と、入射光の光量値との関係を示している。破線で示したグラフは、領域Ｉ−Ｈにおいて、入射光の光量値と、参照信号Ｖｒ１を用いてＡＤ変換して生成したデジタル信号との関係を示している。領域Ｉ−Ｌと領域Ｉ−Ｈとの境界ＩＯの光量値において、３Ｌ０のオフセットが生じる。本実施例では、同一の入射光の光量値において、（Ｘ）と（Ｙ）との間で生じるデジタル信号の信号値の差を低減する補正動作を行う。
【００３７】
図４（ｂ）は、本実施例の補正動作を示す図である。図４（ｂ）に示した補正動作の期間、画素１はノイズ信号を出力している。
【００３８】
時刻ｔ３０において、選択信号ＳＥＬはＨレベル、信号Ｍ１＿Ｅｎ、Ｍ２＿ＥｎはＬレベルである。
【００３９】
時刻ｔ３１に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を開始する。また、ＴＧ７０は信号Ｍ２＿ＥｎをＨレベルとする。時刻ｔ３０から期間Ｌ０だけ遅れた時刻ｔ３２に、カウンタ４０はクロック信号の計数を開始する。
【００４０】
時刻ｔ３３に、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化する。第２メモリ５０３は、この時のカウント信号を保持する。この第２メモリ５０３が保持したデジタル信号をデジタル信号ＤＮ１として表す。デジタル信号ＤＮ１は、第１のアナログ信号と、第１の参照信号とを比較して比較部３０が出力する比較結果信号に基づいてＡＤ変換部１１０が生成した第１のデジタル信号である。
【００４１】
時刻ｔ３４に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を停止する。
【００４２】
時刻ｔ３４から時刻ｔ３５までの期間に、選択信号ＳＥＬがＨレベルからＬレベルに変化する。
【００４３】
時刻ｔ３５に、参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を開始する。また、ＴＧ７０は信号Ｍ１＿ＥｎをＨレベルとする。時刻ｔ３５から期間Ｌ０だけ遅れた時刻ｔ３６に、カウンタ４０はクロック信号の計数を開始する。
【００４４】
時刻ｔ３７に、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化する。第１メモリ５０２はこの時のカウント信号を保持する。この第１メモリ５０２が保持したデジタル信号を、デジタル信号ＤＮ２として表す。デジタル信号ＤＮ２は、第１のアナログ信号と、第２の参照信号とを比較して比較部３０が出力する比較結果信号に基づいてＡＤ変換部１１０が生成した第２のデジタル信号である。
【００４５】
時刻ｔ３８に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を停止する。
【００４６】
次に、補正値取得部８０２の動作について説明する。
【００４７】
レベルシフト部８０１で、第１メモリが保持したデジタル信号ＤＮ２は各ビットが２ビットずつ上位にシフトされる。そして、２ビットずつ上位にシフトされたデジタル信号ＤＮ２が、補正値取得部８０２に出力される。補正値取得部８０２は、補正値αを以下の（９）式で求める。
【００４８】
α＝ＤＮ１−４×ＤＮ２    （９）
ＤＮ１はデジタル信号ＤＮ１の信号値である。４×ＤＮ２は、デジタル信号ＤＮ２を２ビットずつ上位にビットシフトしたデジタル信号の信号値である。
【００４９】
補正値取得部８０２は、取得した補正値αを補正演算部８０３に出力する。フラグメモリ５０１がＬレベルの列の第１メモリ５０２が保持したデジタル信号は、レベルシフト部８０１によって、２ビットずつ上位にビットシフトされて補正演算部８０３に出力される。補正演算部８０３は、レベルシフト部８０１がビットシフトした信号に補正値αを加算する。尚、第１メモリ５０２が保持したデジタル信号は、画素信号に基づく第３のデジタル信号である。
【００５０】
一方、フラグメモリ５０１がＨレベルの列の第１メモリ５０２が保持したデジタル信号は、レベルシフト部８０１でのビットシフト動作と補正演算部８０３での補正値αの加算の動作は行わない。
【００５１】
本実施例の撮像装置は、補正値取得部８０２、補正演算部８０３を有する。これにより、参照信号の時間に依存した電位の変化の開始とカウンタのクロック信号の計数動作の開始とのタイミング差に起因する、デジタル信号に含まれるオフセットを低減できる。
【００５２】
本実施例では、参照信号の時間に依存した電位の変化を開始から遅れてカウンタ４０が計数動作を開始する形態を説明した。他の形態として、参照信号の時間に依存した電位の変化の開始に先立ってカウンタ４０が計数動作を開始する形態であっても、本実施例の補正動作を適用することができる。図４（ａ）で説明した（Ｘ）と（Ｙ）では、（Ｘ）−（Ｙ）とすると＋３Ｌ０のオフセットが生じていた。参照信号の時間に依存した電位の変化を開始に先立ってカウンタ４０が計数動作を開始する形態では、（Ｘ）−（Ｙ）では−３Ｌ０のオフセットが生じる。この形態でも、図４（ｂ）を参照しながら説明した補正動作を行うことにより、参照信号の時間に依存した電位の変化を開始に先立ってカウンタ４０が計数動作を開始することによって生じるオフセットを低減したデジタル信号を得ることができる。
【００５３】
尚、本実施例の補正値αを、各列のＡＤ変換部１１０毎に設ける形態であっても良い。また、複数列のＡＤ変換部１１０が出力するデジタル信号を用いて補正値αを求め、平均化した補正値を補正演算部８０３が用いる形態であっても良い。また、全列のＡＤ変換部１１０を複数のブロックに分割し、ブロックごとに補正値αの平均値を求める形態であっても良い。例えば、このブロックの分割は、複数列のＡＤ変換部１１０ごとに、カウント信号を中継するバッファが設けられている場合には、バッファごとにブロックを分割する形態としても良い。これは、バッファはカウント信号の遅延の発生原因となる事があるためである。さらに言えば、参照信号の時間に依存した電位の変化の開始と、メモリ部５０の各列へのカウント信号の入力タイミングとの差が、バッファを境に異なることがある為である。補正値αを求める際には、複数列のＡＤ変換部１１０の第１のデジタル信号と第２のデジタル信号をそれぞれ平均化し、平均化したそれぞれの第１のデジタル信号と第２のデジタル信号との差から、複数列のＡＤ変換部１１０で共通の補正値αを求めても良い。さらに、補正値αを複数のフレームのそれぞれで取得することで、複数の補正値αを得るようにしても良い。この場合には、複数の補正値αを平均化した値を、補正演算部８０３が用いるようにしてもよい。複数の補正値αを平均化することにより、補正値αに含まれるランダムノイズが低減できるので、補正演算部８０３は、入力されるデジタル信号からランダムノイズの影響を低減したデジタル信号を生成することができる。
【００５４】
また、本実施例の補正動作は、撮像装置の電源投入直後に行う形態であっても良い。他に、垂直走査回路１５が画素部１０の全行を走査した後、次に画素部１０の走査を開始するまでのブランキング期間に行う形態であっても良い。また本実施例の補正動作は、動画、静止画などの撮像モードを切り替えた時に行う形態であっても良い。
【００５５】
本実施例の図４（ｂ）では、画素１がノイズ信号を出力する形態を示した。ノイズ信号以外の形態として、増幅部２０の入力ノードの電位をリセットし、リセットされた電位に基づいて増幅部２０が出力した信号を用いる形態であっても良い。増幅部２０が容量帰還型の増幅回路の場合には、差動アンプの出力ノードから差動アンプの入力ノードへの帰還経路を導通させてリセットする形態とすることができる。ここでいう差動アンプの入力ノードが、増幅部２０の入力ノードである。増幅部２０の入力ノードの電位がリセットされている形態以外でも、比較回路３０１に入力される信号が時刻ｔ３１から時刻ｔ３４との間と、時刻ｔ３５と時刻ｔ３８との間とで略一定であれば良い。図４（ｂ）の補正動作で比較回路３０１に入力される信号が、増幅部２０のリセットされた入力ノードの電位に基づく信号の場合には、静止画撮影時の画素１が露光されている露光蓄積期間中に補正値αを求める補正動作を行う形態であっても良い。露光蓄積期間に行う場合は、垂直走査回路１５が画素部１０の画素１の垂直走査を行わない期間、あるいは、画素部１０からノイズ信号が出力されている期間に補正値αを求める補正動作を行うのが好適である。
【００５６】
また、本実施例では、参照信号Ｖｒ２の参照信号Ｖｒ１に対する単位時間当たりの電位の変化量の比を４倍として説明したが、他の倍率であっても好適に実施することができる。例えば、参照信号Ｖｒ２の参照信号Ｖｒ１に対する単位時間当たりの電位の変化量の比が８倍であったとする。レベルシフト部８０１は、フラグメモリ５０１がＬレベルの列の第１メモリ５０２が保持したデジタル信号を、３ビットずつ上位にシフトして補正演算部８０３に出力する。補正値取得部８０２は、補正値αを以下の（１０）式で求めればよい。
【００５７】
α＝ＤＮ１−８×ＤＮ２    （１０）
つまり、参照信号Ｖｒ２の参照信号Ｖｒ１に対する単位時間当たりの電位の変化量の比がＧとすると、補正値αを以下の（１１）式で求めればよい。
【００５８】
α＝ＤＮ１−Ｇ×ＤＮ２    （１１）
また、本実施例では、参照信号Ｖｒ２を用いて生成したデジタル信号を補正する形態について述べた。他の形態として、参照信号Ｖｒ１を用いて生成したデジタル信号を補正するようにしても良い。つまり、フラグメモリ５０１がＨレベルの列の第１メモリ５０２が保持したデジタル信号から（９）式で得た補正値αを差し引くようにしても良い。この形態であっても、単位時間当たりの電位の変化量が互いに異なる複数の参照信号を用いた撮像装置において、参照信号の時間に依存した電位の変化の開始とカウンタのクロック信号の計数動作の開始とのタイミング差に起因するオフセットを低減できる。また、本実施例では、補正値αを第１のデジタル信号と第２のデジタル信号との差に基づいて求める形態について述べたが、他の形態としても良い。例えば、第１のデジタル信号と第２のデジタル信号の比に基づいて、補正値αを求めるようにしても良い。
【００５９】
特許文献１に記載の撮像装置では、光電変換信号に基づく電位と、ノイズ信号に基づく電位とをそれぞれ第１の参照信号と第２の参照信号のそれぞれと比較していた。一方、本実施例では、第１の参照信号と第２の参照信号のいずれか一方と、光電変換信号に基づく電位と、の比較とすることができる。また、ノイズ信号に基づく電位と、第１の参照信号と、の比較とすることができる。本実施例の撮像装置は、ＤＳＰ８０がビットシフト動作および、ビットシフト後の下位ビットの信号値を補完する動作を行う。従って、光電変換信号に基づく電位と、ノイズ信号に基づく電位とをそれぞれ第１の参照信号と第２の参照信号のそれぞれと比較せずとも、光電変換信号に基づくデジタル信号と、ノイズ信号に基づくデジタル信号の解像度を合わせることができる。これにより、本実施例の撮像装置は、特許文献１の撮像装置に比して、１行の画素から出力される画素信号のＡＤ変換に要する期間を短縮することができる。
【００６０】
（実施例２）
以下、図面を参照しながら本実施例の撮像装置を実施例１と異なる点を中心に説明する。
【００６１】
本実施例の撮像装置では、実施例１の撮像装置で得られた効果に加えて、複数の参照信号間の、単位時間当たりの電位の変化量の比がばらつくことによって生じるデジタル信号の誤差を低減することができる。
【００６２】
図５（ａ）は本実施例の撮像装置である。図１（ａ）に示した撮像装置と同じ機能を有するものについては、図１（ａ）で付した符号と同じ符号を図５（ａ）でも付している。本実施例の撮像装置は、垂直信号線２に電気的に接続されたテスト信号供給部２００を有する。テスト信号供給部２００には、ＴＧ７０から信号Ｓ２、Ｓ３が出力される。
【００６３】
図５（ｂ）は、テスト信号供給部２００の構成の一例を示した図である。テスト信号供給部２００は、テスト信号選択部２０１、テスト信号供給線２０２、スイッチ２０３を有している。テスト信号選択部２０１は、異なる信号値のテスト信号ＶＳ１，ＶＳ２のいずれかを信号Ｓ２に基づいてテスト信号供給線２０２に出力する。本実施例のテスト信号ＶＳ１は、実施例１の画素１のノイズ信号の信号値としている。また、本実施例のテスト信号ＶＳ２は、後述する時刻ｔ４８における参照信号Ｖｒ１の電位以下の信号値としている。テスト信号供給線２０２は、スイッチ２０３を介して各列の垂直信号線２に電気的に接続されている。スイッチ２０３は信号Ｓ３をＨレベルとすると導通する。
【００６４】
図６（ａ）を参照しながら、本実施例の撮像装置の補正動作を説明する。
【００６５】
時刻ｔ４０において、信号Ｓ３はＨレベルであり、テスト信号供給線２０２の信号が各列の垂直信号線２に出力されている。選択信号ＳＥＬはＨレベルである。
【００６６】
時刻ｔ４１に、信号Ｓ２をＨレベルとする。これにより、テスト信号ＶＳ１が各列の垂直信号線２に出力される。
【００６７】
時刻ｔ４２−１に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を開始する。ＴＧ７０は、信号Ｍ２＿ＥｎをＨレベルとする。続いて、時刻ｔ４２−２に、カウンタ４０はクロック信号の計数動作を開始する。
【００６８】
時刻ｔ４３に、テスト信号ＶＳ１と参照信号Ｖｒ１の電位との大小関係が逆転し、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化する。第２メモリ５０３は、この時点のカウント信号を保持する。この第２メモリ５０３が保持したカウント信号を、本実施例でデジタル信号ＤＮ１と表記する。デジタル信号ＤＮ１は、第１の参照信号と、第１のアナログ信号と、を比較して比較部３０が出力する比較結果信号に基づいて、ＡＤ変換部１１０が生成する第１のデジタル信号である。
【００６９】
時刻ｔ４４に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位の変化を停止する。
【００７０】
時刻ｔ４５に、ＴＧ７０は信号Ｓ２をＬレベルとする。これにより、テスト信号ＶＳ２がテスト信号供給線２０２、スイッチ２０３を介して各列の垂直信号線２に出力される。
【００７１】
時刻ｔ４６−１に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を開始する。また、ＴＧ７０は信号Ｍ１＿ＥｎをＨレベルとする。続いて、時刻ｔ４６−２にカウンタ４０はクロック信号の計数動作を開始する。
【００７２】
時刻ｔ４７に、テスト信号ＶＳ２と参照信号Ｖｒ１との大小関係が逆転し、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化する。第１メモリ５０２は、この時点のカウント信号を保持する。この第１メモリ５０２が保持したカウント信号を、本実施例でデジタル信号ＤＳ１と表記する。デジタル信号ＤＳ１は、第１の参照信号と、第１のアナログ信号とは信号値の異なる第２のアナログ信号と、を比較して比較部３０が出力する比較結果信号に基づいて、ＡＤ変換部１１０が生成する第４のデジタル信号である。
【００７３】
時刻ｔ４８に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を停止する。時刻ｔ４８から時刻ｔ５０までの期間に、水平走査回路６０は、各列の第１メモリ５０２、第２メモリ５０３のそれぞれが保持した信号を順次、ＤＳＰ８０に転送する。
【００７４】
時刻ｔ４９に、ＴＧ７０は信号Ｓ２をＨレベルとする。これにより、テスト信号ＶＳ１がテスト信号供給線２０２、スイッチ２０３を介して各列の垂直信号線２に出力される。また、ＴＧ７０は選択信号ＳＥＬをＬレベルとする。
【００７５】
時刻ｔ５０−１に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を開始する。また、ＴＧ７０は、信号Ｍ２＿ＥｎをＨレベルとする。続いて、時刻ｔ５０−２にカウンタ４０はクロック信号の計数動作を開始する。
【００７６】
時刻ｔ５１に、テスト信号ＶＳ１と参照信号Ｖｒ２との大小関係が逆転し、比較結果信号の信号値が変化する。第２メモリ５０３は、この時点のカウント信号を保持する。この第２メモリ５０３が保持したカウント信号を、本実施例でデジタル信号ＤＮ２と表記する。デジタル信号ＤＮ２は、第２の参照信号と、第１のアナログ信号と、を比較して比較部３０が出力する比較結果信号に基づいて、ＡＤ変換部１１０が生成する第２のデジタル信号である。
【００７７】
時刻ｔ５２に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を停止する。
【００７８】
時刻ｔ５３に、ＴＧ７０は信号Ｓ２をＬレベルとする。
【００７９】
時刻ｔ５４−１に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を開始する。また、ＴＧ７０は、信号Ｍ１＿ＥｎをＨレベルとする。続いて、時刻ｔ５４−２にカウンタ４０はクロック信号の計数動作を開始する。
【００８０】
時刻ｔ５５に、テスト信号ＶＳ２と参照信号Ｖｒ２との大小関係が逆転し、比較結果信号の信号値が変化する。第１メモリ５０２は、この時点のカウント信号を保持する。この第１メモリ５０２が保持したカウント信号を、本実施例でデジタル信号ＤＳ２と表記する。デジタル信号ＤＳ２は、第２の参照信号と、第２のアナログ信号と、を比較して比較部３０が出力する比較結果信号に基づいて、ＡＤ変換部１１０が生成する第５のデジタル信号である。
【００８１】
時刻ｔ５６に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を停止する。
【００８２】
時刻ｔ５６以降、水平走査回路６０は、各列の第１メモリ５０２、第２メモリ５０３のそれぞれの保持した信号を順次、ＤＳＰ８０に転送する。
【００８３】
本実施例の補正動作を行わない場合に得られるデジタル信号の信号値について、図６（ｂ）を参照しながら説明する。図６（ｂ）の（Ｙ１）、（Ｙ２）は共に、参照信号Ｖｒ２でＡＤ変換を行った場合について示している。（Ｙ１）は、参照信号Ｖｒ２の参照信号Ｖｒ１に対する単位時間当たりの電位の変化量の比が４倍になっているものを示している。一方、（Ｙ２）は、参照信号Ｖｒ２の参照信号Ｖｒ１に対する単位時間当たりの電位の変化量の比が、誤差により４倍よりも小さくなっているものを示している。領域Ｉ―Ｌ、領域Ｉ−Ｈ間の境界ＩＯにおいて、（Ｘ）と（Ｙ１）では得られるデジタル信号の信号値がそれぞれＤ１、Ｄ２となることは図４（ａ）で述べた通りである。さらに、（Ｙ２）の場合では、参照信号Ｖｒ２の参照信号Ｖｒ１に対する単位時間当たりの電位の変化量の比が、誤差により４倍よりも小さいことにより、得られるデジタル信号の信号値は、Ｄ２よりも小さいＤ３となる。本実施例では、同一の入射光の光量値において、（Ｘ）と（Ｙ２）との間で生じるデジタル信号の信号値の差を低減する補正動作を行う。
【００８４】
次に、本実施例の補正動作を説明する。補正動作を行うＤＳＰ８０の構成は、実施例１と同様とすることができる。
【００８５】
補正値取得部８０２は、以下の（１２）式、（１３）式により、補正値α、βを取得する。
【００８６】
α＝ＤＳ１−４×β×ＤＳ２            （１２）
【００８７】
【数１】
2014140152.tif 000003
【００８８】
補正値取得部８０２は、取得した補正値α、βを補正演算部８０３に出力する。フラグメモリ５０１がＬレベルの列の第１メモリ５０２が保持したデジタル信号は、レベルシフト部８０１によって、２ビットずつ上位にシフトされて補正演算部８０３に出力される。補正演算部８０３は、レベルシフト部８０１がビットシフトした信号に、以下の（１４）式に基づいて補正を行う。
【００８９】
ＣＡＬ＿ＤＳ＝α＋ＥＤ＿ＤＳ×β    （１４）
（１４）式のＥＤ＿ＤＳは、フラグメモリ５０１がＬレベルの列の第１メモリ５０２が保持したデジタル信号を、レベルシフト部８０１が、２ビットずつ上位にシフトして補正演算部８０３に出力した信号である。ＣＡＬ＿ＤＳは、補正演算部８０３が出力する補正後のデジタル信号である。
【００９０】
一方、フラグメモリ５０１がＨレベルの列の第１メモリ５０２が保持したデジタル信号は、レベルシフト部８０１でのビットシフト動作と補正演算部８０３での補正値αの加算の動作は行わない。
【００９１】
Ｓ―Ｎ部８０４、出力回路９０の動作は、実施例１と同様とすることができる。
また、補正値αについては、（１２）式の代わりに、以下の（１５）式からでも取得することができる。
【００９２】
α＝ＤＮ１−４×β×ＤＮ２    （１５）
テスト信号ＶＳ２を用いて生成したデジタル信号を用いる（１２）式に対し、（１５）式は、テスト信号ＶＳ２よりも信号値の小さいテスト信号ＶＳ１を用いて生成したデジタル信号を用いる。よって、（１５）式の方がノイズの影響を受けやすく、補正値αの精度が低くなる可能性がある為、（１２）式を用いるのが好ましい。
【００９３】
本実施例の撮像装置においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施例の撮像装置では、複数の参照信号間の、単位時間当たりの電位の変化量の比がばらつくことによって生じるデジタル信号の誤差を低減することができる。
【００９４】
本実施例の図６（ａ）に示した動作では、デジタル信号を生成する順をＤＮ１、ＤＳ１、ＤＮ２、ＤＳ２としていた。他の形態として、例えば、デジタル信号を生成する順を、ＤＮ１、ＤＮ２、ＤＳ１、ＤＳ２としても良い。この形態の場合には、第１メモリ５０２にデジタル信号ＤＮ１、第２メモリ５０３にデジタル信号ＤＮ２を保持させる。そして、水平走査回路６０が各列のメモリ部５０から順次ＤＳＰにデジタル信号を転送する。その後、第１メモリ５０２にデジタル信号ＤＳ１、第２メモリ５０３にデジタル信号ＤＳ２を保持させる。そして、再び水平走査回路６０が各列のメモリ部５０から順次ＤＳＰにデジタル信号を転送する形態とすれば良い。他の撮像装置の例として、２つの第１メモリと２つの第２メモリを有する形態がある。２つの第１メモリの各々が、デジタル信号ＤＮ１、ＤＮ２をそれぞれ保持する。２つの第２メモリがデジタル信号ＤＳ１，ＤＳ２をそれぞれ保持する。この形態の場合には、４つのメモリが必要となる。一方、本実施例の撮像装置では、各列のＡＤ変換部１１０の第１メモリ５０２と第２メモリ５０３とを、それぞれ１つずつとすることができる。これにより、メモリ部５０の回路規模を、各列のＡＤ変換部１１０が第１メモリ５０２と第２メモリとをそれぞれ２つずつ設ける場合に比して縮小することができる。
【００９５】
先に述べた、デジタル信号ＤＮ１、ＤＮ２、ＤＳ１、ＤＳ２の順にデジタル信号を得る形態について再び説明する。この形態では、図６（ａ）の形態に比して、信号値の揃ったテスト信号ＶＳ１をデジタル信号に変換できるため、デジタル信号ＤＮ１とデジタル信号ＤＮ２に含まれるノイズ成分の変動を低減することができる。これは、テスト信号供給部２００の出力するテスト信号ではなく、画素１の出力する信号を用いる場合も同様である。つまり、画素１のノイズ信号に基づく信号を参照信号Ｖｒ１，Ｖｒ２のそれぞれでＡＤ変換する。その後、画素１の光電変換信号に基づく信号を参照信号Ｖｒ１，Ｖｒ２のそれぞれでＡＤ変換する。この形態であっても、（１２）、（１３）式の補正値α、βを取得できる。そして、図６（ａ）の順でＡＤ変換を行う構成に比して、参照信号Ｖｒ１、Ｖｒ２のそれぞれでＡＤ変換されるノイズ信号と光電変換信号のそれぞれの信号値に変動が生じにくい。これにより、ノイズ信号、光電変換信号の信号値の変動を低減したデジタル信号を得ることができる。よって、補正値α、βをより正確に求めることができる。この効果は、デジタル信号ＤＮ１、ＤＮ２、ＤＳ１、ＤＳ２の順にデジタル信号を得る形態に限定されない。テスト信号ＶＳ１に基づく２つのデジタル信号の生成動作を順に行う。また、テスト信号ＶＳ２に基づく２つのデジタル信号の生成動作を順に行う。例えば、デジタル信号の生成順を、ＤＮ２、ＤＮ１、ＤＳ２、ＤＳ１であっても良い。また、ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＮ２、ＤＮ１であっても良い。つまり、第１のデジタル信号と第２のデジタル信号の一方を生成した後、第１のデジタル信号と第２のデジタル信号の他方を生成する。また、第４のデジタル信号と第５のデジタル信号の一方を生成した後、第４のデジタル信号と第５のデジタル信号の他方を生成する形態であれば良い。
【００９６】
また、本実施例の撮像装置では、参照信号Ｖｒ２を用いて生成したデジタル信号を補正する形態を説明した。他の形態として、実施例１でも述べた様に、参照信号Ｖｒ１を用いて生成したデジタル信号を補正するようにしても良い。つまり、フラグメモリ５０１がＨレベルの列の第１メモリ５０２が保持したデジタル信号を補正値βで除した後、補正値αを差し引く。これにより、実施例１で述べた効果と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の撮像装置では、複数の参照信号間の、単位時間当たりの電位の変化量の比がばらつくことによって生じるデジタル信号の誤差を低減することができる。
【００９７】
本明細書では、カウンタ４０が各列のＡＤ変換部１１０に共通のカウント信号を供給する形態を基に説明した。他の形態として、各列のＡＤ変換部１１０が、カウンタを有する形態であっても良い。この形態の一例としては、各列のＡＤ変換部１１０が、カウンタ、フラグメモリ、第１メモリ、第２メモリを有する形態がある。この形態でも、カウンタ、フラグメモリ、第１メモリ、第２メモリの動作については、各実施例で述べた動作と同様とすることができる。
【００９８】
また、本明細書では、参照信号の時間に依存した電位の変化がスロープ状に行われる形態として説明したが、階段状に変化する形態の参照信号であっても良い。階段状に電位が変化する参照信号についても、時間に依存して電位が変化する参照信号の一例である。
【００９９】
（実施例３）
本実施例は、テスト信号供給部２００が出力するテスト信号の代わりに、参照信号供給部２５の出力信号を用いて補正値α及びβを取得する撮像装置である。
【０１００】
以下、図面を参照しながら実施例２と異なる点を中心に説明をする。
【０１０１】
本実施例の撮像装置の構成は、図１と同様である。
【０１０２】
本実施例の比較回路３０１の構成について図８（ａ）に示す。
【０１０３】
電流源３１１は、一端は電源電圧Ｖｄｄが供給され、他の一端がＰＭＯＳトランジスタ３１２、３１３のそれぞれの一方の主ノードに電気的に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ３１２、３１３のそれぞれの他方の主ノードは、ＮＭＯＳトランジスタ３１４、３１５のそれぞれの一方の主ノードに電気的に接続される。ＮＭＯＳトランジスタ３１４、３１５のそれぞれの他方の主ノードにはグランド電圧が供給される。ＮＭＯＳトランジスタ３１４、３１５の制御ノードは共通して、ＮＭＯＳトランジスタ３１４の一方の主ノードに電気的に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ３１２、３１３のそれぞれの制御ノードは、容量素子３１８、３１９のそれぞれの一方のノードに電気的に接続される。容量素子３１８の他方のノードには、参照信号Ｖｒ＿Ｃｍｐが入力される。容量素子３１９の他方のノードには、出力信号Ｏｕｔ＿Ａｍｐが入力される。
【０１０４】
ＰＭＯＳトランジスタ３１２、３１３の制御ノードは、それぞれＮＭＯＳトランジスタ３１６、３１７のそれぞれの一方の主ノードに電気的に接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタ３１２とＮＭＯＳトランジスタ３１４の主ノード同士が電気的に接続されたノードと、ＮＭＯＳトランジスタ３１６の他方の主ノードとが電気的に接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタ３１３とＮＭＯＳトランジスタ３１５の主ノード同士が電気的に接続されたノードと、ＮＭＯＳトランジスタ３１７の他方の主ノードとが電気的に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタ３１６、３１７のそれぞれの制御ノードには、ＴＧ７０から信号ＲＥＳＥＴが入力される。ＴＧ７０が信号ＲＥＳＥＴをＨレベルとすると、ＰＭＯＳトランジスタ３１２とＮＭＯＳトランジスタ３１４の主ノード同士が電気的に接続されたノードと、ＰＭＯＳトランジスタ３１２の制御ノードとが短絡される。また、ＰＭＯＳトランジスタ３１３とＮＭＯＳトランジスタ３１７の主ノード同士が電気的に接続されたノードと、ＰＭＯＳトランジスタ３１３の制御ノードとが短絡される。これにより、ＰＭＯＳトランジスタ３１２、３１３のそれぞれの制御ノードの電位はほぼ同電位となる。
【０１０５】
比較回路３０１は、比較出力回路３２０を有する。
【０１０６】
ＰＭＯＳトランジスタ３１３とＮＭＯＳトランジスタ３１３の主ノード同士が電気的に接続されたノードは、さらに比較出力回路３２０に電気的に接続されている。比較出力回路３２０は、参照信号Ｖｒ＿Ｃｍｐと出力信号Ｏｕｔ＿Ａｍｐとの比較結果に基づき比較結果信号ＣＭＰと選択信号ＳＥＬを選択回路３０２に出力する。また、図８（ａ）では不図示であるが、比較出力回路３２０が出力する信号ＳＥＬの信号値は、参照信号Ｖｒ＿Ｃｍｐと出力信号Ｏｕｔ＿Ａｍｐとの比較結果によらず、ＴＧ７０による制御によって強制的に設定することができる。
【０１０７】
続いて、本実施例の撮像装置の動作について説明する。
【０１０８】
図８（ｂ）は本実施例の動作を示したタイミング図である。図８（ｂ）に示す期間、画素１はノイズ信号を出力している。出力信号Ｏｕｔ＿Ａｍｐは図８（ｂ）に示す期間、ノイズ信号を増幅した信号レベルである。また、図８（ｂ）に示す期間、比較出力回路３２０は、ＴＧ７０の制御に基づく信号値の選択信号ＳＥＬを選択回路３０２に出力する。
【０１０９】
時刻ｔ６０において、ＴＧ７０は選択信号ＳＥＬをＨレベルとしているため、選択回路３０２は参照信号Ｖｒ１を比較回路３０１に出力している。また、ＴＧ７０は信号ＲＥＳＥＴをＬレベルとしている。
【０１１０】
時刻ｔ６１に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ１の電位をＶｒｏｓ１とする。
【０１１１】
時刻ｔ６２に、ＴＧ７０は信号ＲＥＳＥＴをＨレベルとした後、時刻ｔ６３に信号ＲＥＳＥＴをＬレベルとする。これにより、ＰＭＯＳトランジスタ３１２、３１３の制御ノード同士の電位がほぼ等しくなる。出力信号Ｏｕｔ＿Ａｍｐの信号値は一定のため、参照信号Ｖｒ１の電位が、電位Ｖｒｏｓ１よりも振幅が大きくなった時に、信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化する。
【０１１２】
時刻ｔ６４に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位を時刻ｔ６０の電位とする。
【０１１３】
時刻ｔ６５−１に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を開始する。ＴＧ７０は、信号Ｍ２＿ＥｎをＨレベルとする。続いて、時刻ｔ６５−２に、カウンタ４０はクロック信号の計数動作を開始する。
【０１１４】
時刻ｔ６６に、参照信号Ｖｒ＿Ｃｍｐが電位Ｖｒｏｓ１の振幅よりも大きくなる。この時、比較結果信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化する。時刻ｔ６６に信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化したことを受けて、第２メモリ５０３がデジタル信号ＤＮ１を保持する。
【０１１５】
時刻ｔ６７に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位の変化を終了する。
【０１１６】
時刻ｔ６８に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ１の電位をＶｒｏｓ１より振幅の大きい電位Ｖｒｏｓ２とする。時刻ｔ６９にＴＧ７０は信号ＲｅｓｅｔをＨレベルとした後、時刻ｔ６３に信号ＲｅｓｅｔをＬレベルとする。出力信号Ｏｕｔ＿Ａｍｐの信号値は一定のため、参照信号Ｖｒ１の電位が、電位Ｖｒｏｓ２よりも振幅が大きくなった時に、信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化する。
【０１１７】
時刻ｔ７１に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位を時刻ｔ６０の電位とする。
【０１１８】
時刻ｔ７２−１に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を開始する。また、ＴＧ７０は信号Ｍ１＿ＥｎをＨレベルとする。続いて、時刻ｔ７２−２にカウンタ４０はクロック信号の計数動作を開始する。
【０１１９】
時刻ｔ７３に、参照信号Ｖｒ＿ＣｍｐがＶｒｏｓ２を越える。このとき、比較器３０１は大小関係が逆転したと判断し、比較結果信号ＣＭＰの信号値が変化する。時刻ｔ７３に信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化したことを受けて、第１メモリ５０２がデジタル信号ＤＳ１を保持する。
【０１２０】
時刻ｔ７４に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を終了する。
【０１２１】
時刻ｔ７４から時刻ｔ７５までの期間に、水平走査回路６０は、各列の第１メモリ５０２、第２メモリ５０３のそれぞれが保持した信号を順次、ＤＳＰ８０に転送する。
【０１２２】
時刻ｔ７５に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位をＶｒｏｓ１にする。
【０１２３】
時刻ｔ７６に、ＴＧ７０は信号ＲｅｓｅｔをＨレベルとした後、時刻ｔ７６に信号ＲｅｓｅｔをＬレベルとする。出力信号Ｏｕｔ＿Ａｍｐの信号値は一定のため、後に入力される参照信号Ｖｒ２の電位が、電位Ｖｒｏｓ１よりも振幅が大きくなった時に、信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化する。
【０１２４】
時刻ｔ７８に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位を時刻ｔ６０の電位とする。
【０１２５】
時刻ｔ７９に、ＴＧ７０は選択信号ＳＥＬをＬレベルとする。選択回路３０２は参照信号Ｖｒ２を比較回路３０１に出力する。
【０１２６】
時刻ｔ８０−１に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変
化を開始する。ＴＧ７０は、信号Ｍ２＿ＥｎをＨレベルとする。続いて、時刻ｔ８０−２
に、カウンタ４０はクロック信号の計数動作を開始する。
【０１２７】
時刻ｔ８１に、参照信号Ｖｒ２の電位が電位Ｖｒｏｓ１よりも振幅が大きくなる。この時、比較結果信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化する。時刻ｔ８１に信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化したことを受けて、第２メモリ５０３がデジタル信号ＤＮ２を保持する。
【０１２８】
時刻ｔ８２に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ２の電位の変化を終了する。
【０１２９】
時刻ｔ８３に、ＴＧ７０は選択信号ＳＥＬをＨレベルとなる。選択回路３０２は参照信号Ｖｒ１を比較回路３０１に出力する。
【０１３０】
時刻ｔ８４に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位をＶｒｏｓ２とする。
【０１３１】
時刻ｔ８５にＴＧ７０は信号ＲｅｓｅｔをＨレベルとした後、時刻ｔ８６に信号ＲｅｓｅｔをＬレベルとする。出力信号Ｏｕｔ＿Ａｍｐの信号値は一定のため、後に入力される参照信号Ｖｒ２の電位が、電位Ｖｒｏｓ２よりも振幅が大きくなった時に、信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化する。
【０１３２】
時刻ｔ８７に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ１の電位を時刻ｔ６０の電位とする。
【０１３３】
時刻ｔ８８に、ＴＧ７０は選択信号ＳＥＬをＬレベルとする。選択回路３０２は参照信号Ｖｒ２を比較回路３０１に出力する。
【０１３４】
時刻ｔ８９−１に、参照信号供給部２５は、参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変
化を開始する。また、ＴＧ７０は信号Ｍ１＿ＥｎをＨレベルとする。続いて、時刻ｔ８９
−２にカウンタ４０はクロック信号の計数動作を開始する。
【０１３５】
時刻ｔ９０に、参照信号Ｖｒ＿Ｃｍｐの電位が電位Ｖｒｏｓ２よりも振幅が大きくなる。この時、比較結果信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化する。時刻ｔ９０に信号ＣＭＰの信号値がＬレベルからＨレベルに変化したことを受けて、第１メモリ５０２にデジタル信号ＤＳ２が保持される。
【０１３６】
時刻ｔ９１に、参照信号供給部２５は参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を停
止する。
【０１３７】
時刻ｔ９１以降の期間に、水平走査回路６０は、各列の第１メモリ５０２、第２メモリ５０３のそれぞれが保持した信号を順次、ＤＳＰ８０に転送する。
【０１３８】
ＤＳＰ８０及び出力回路９０は、上記動作で取得したでデジタル信号ＤＮ１、ＤＮ２、ＤＳ１、ＤＳ２を用いて、実施例２と同様の動作を行うことができる。
【０１３９】
以上述べた通り、本実施例の撮像装置は、テスト信号供給部２００の出力するテスト信号の代わりに、参照信号供給部２５の出力信号を用いて補正値α及びβを取得することができる。
【０１４０】
（実施例４）
図７は、実施例１〜３で述べた撮像装置を撮像装置１５４として用いた撮像システムである。
【０１４１】
図７において、撮像システムはレンズの保護のためのバリア１５１、被写体の光学像を撮像装置１５４に結像させるレンズ１５２、レンズ１５２を通った光量を可変にするための絞り１５３を有する。さらに撮像システムは、撮像装置１５４より出力される信号の処理を行う出力信号処理部１５５を有する。撮像装置１５４から出力される信号は、被写体を撮影した画像を生成するための撮像信号である。出力信号処理部１５５は撮像装置１５４から出力される撮像信号を必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像を生成する。レンズ１５２、絞り１５３は撮像装置１５４に光を集光する光学系である。
【０１４２】
図７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為のバッファメモリ部１５６、外部コンピュータ等と通信する為の外部インターフェース部１５７を有する。さらに撮像システムは、撮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１５９、記録媒体１５９に記録また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１５８を有する。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全体制御・演算部１５１０を有する。
【０１４３】
図７に示した撮像システムでは、実施例１〜３で述べたＤＳＰ８０を、撮像装置１５４の外部に設けられた出力信号処理部１５５が有する形態とすることができる。この形態の場合には、出力信号処理部１５５が、補正部を有する信号処理部である。この形態としても、本実施例の撮像システムは、実施例１〜３で述べた効果と同様の効果を得ることができる。他の形態として、実施例１〜３で述べたＤＳＰ８０を、撮像装置１５４の外部に設けられた全体制御・演算部１５１０が有する形態とすることができる。この形態の場合には、全体制御・演算部１５１０が、補正部を有する信号処理部である。
【０１４４】
（実施例５）
図９（ａ）は、本実施例の撮像システムである。図７と同じ機能を有するものについては、図７で付した符号と同じ符号を図９（ａ）でも付している。以下では、実施例４と異なる部分を中心に説明する。
【０１４５】
本実施例の撮像システムの撮像装置１５４の実施例２に記載の撮像装置１００と異なる点は、補正値取得部８０２を有さない点である。
【０１４６】
図９（ｂ）に本実施例における、撮像装置１５４内のＤＳＰ８０の構成を示す。図１で付した符号と同じ機能を有するものについては、図１で付した符号と同じ符号を図９（ｂ）でも付している。ＤＳＰ８０は、レベルシフト部８０１、補正演算部８０３、Ｓ−Ｎ部８０４から構成される。尚、実施例２で述べた補正値取得部８０２は、本実施例の撮像システムでは出力信号処理部１５５が有している。撮像装置１５４は、同一半導体基板上に設けられており、補正値取得部８０２は、撮像装置１５４が設けられた半導体基板とは別の半導体基板上に設けられている。
【０１４７】
ＤＳＰ８０は、ＡＤ変換部１１０がテスト信号をＡＤ変換した際には、得られたデジタル信号ＤＮ１、ＤＮ２、ＤＳ１、ＤＳ２を、出力回路９０を介して出力信号処理部１５５に出力する。出力信号処理部１５５に設けられた補正値取得部８０２は、デジタル信号ＤＮ１、ＤＮ２、ＤＳ１、ＤＳ２に基づき補正値α及びβを取得する。補正値取得部８０２は、取得された補正値α及びβを補正演算部８０３に出力する。
【０１４８】
補正演算部８０３は、出力信号処理部１５５から出力された補正値α及びβを保持する。また、ＡＤ変換部１１０が画素信号に基づく信号をＡＤ変換した際には、補正演算部８０３は、補正値α及びβを用いて、実施例２と同様の補正動作を行う。つまり、補正演算部８０３は、補正値取得部８０２から出力される補正値に基づいて、画素信号に基づくデジタル信号を補正する補正部である。
【０１４９】
以上述べたように、デジタル信号ＤＮ１、ＤＮ２、ＤＳ１、ＤＳ２から補正値αおよびβを取得する回路を、撮像装置と異なる半導体基板上に設けても、実施例２と同様の効果を得ることができる。
【０１５０】
尚、本実施例の撮像システムが有する撮像装置１５４は、ＤＳＰ８０の構成を除いて実施例２の撮像装置と同様とした。他の例として、本実施例の撮像システムが有する撮像装置１５４が、ＤＳＰ８０の構成を除いて実施例３の撮像装置と同様としても良い。この例の撮像システムにおいても、実施例３と同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
また、本実施例では撮像装置１５４がデジタル信号ＤＮ１、ＤＮ２、ＤＳ１、ＤＳ２を生成する例を説明した。他の例として、撮像装置１５４がデジタル信号ＤＳ１、ＤＳ２を生成せず、デジタル信号ＤＮ１、ＤＮ２を生成する場合には、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１５２】
１  画素
１０  画素部
１５  垂直走査回路
２０  増幅部
３０  比較部
４０  カウンタ
５０  メモリ部
６０  水平走査回路
７０  タイミングジェネレータ（ＴＧ）
８０  ＤＳＰ
９０  出力回路
１００  撮像装置
【図１】
2014140152.tif 000005
【図２】
2014140152.tif 000006
【図３】
2014140152.tif 000007
【図４】
2014140152.tif 000008
【図５】
2014140152.tif 000009
【図６】
2014140152.tif 000010
【図７】
2014140152.tif 000011
【図８】
2014140152.tif 000012
【図９】
2014140152.tif 000013