(57)【要約】【課題】イメージセンサにおいてより高い精度の温度情報が得られるようにすることを、大幅な回路の追加なく実現する。特にゲイン可変の構成に対応して、変更されたゲインに関わらず正しい温度情報が得られるようにする。【解決手段】ローカル電圧Ｖｌｃを生成するＢＧＲ２７０において、温度に応じて変化する電圧ＶＰＴＡＴを生成して温度信号Ｖｔｅｍｐとして出力させる。この場合の電圧ＶＰＴＡＴは、抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−１６の直列接続回路の両端電圧を指定されたゲインに応じて分圧するようにして可変される。温度用コンパレータ２４１は、この温度信号Ｖｔｅｍｐと、ランプ波形の傾きがゲインに応じて可変の参照信号ＲＡＭＰを入力して比較を行う。温度用カウンタ２４２は、比較結果に応じてカウント動作を実行することによって、デジタル信号化された温度情報を生成して出力する。【選択図】図１３
2011188224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が行列状に配列される画素アレイ部における１つの特定の画素列に対応して設けられ、一方の入力信号として、対応する前記画素列において行走査により選択された画素から出力されるアナログの画素信号を入力し、他方の入力信号として、前記画素信号においてリセットレベルが得られるリセット期間と受光量に応じた信号レベルが得られる信号期間とに対応して所定の傾きによるランプ波形となる信号であって、画素データに対して指定されるゲインに応じて前記傾きが変更される参照信号を入力して比較する第１の比較部と、
前記リセット期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、前記信号期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第１のカウント部と、
前記第１のカウント部が実行した前記リセット期間内カウント期間と前記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による前記画素データを出力する第１のデータ出力部と、
電源電圧とは異なる所定の電圧値を有して所定の回路に供給されるべきローカル電圧を生成するとともに、温度変化に応じて変動するものとして生成される温度対応電圧値を、指定されるゲインに応じた比率により変更した温度信号を生成するローカル電圧／温度信号生成部と、
前記一方の入力信号として、前記温度信号を入力し、前記他方の入力信号として、前記ランプ波形となる参照信号を入力して比較する第２の比較部と、
前記リセット期間が開始してから前記第２の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、前記信号期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第２のカウント部と、
前記第２のカウント部が実行した前記リセット期間内カウント期間と前記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による温度データを出力する第２のデータ出力部と
を具備する温度情報出力装置。
【請求項２】
前記ローカル電圧生成部は、所定数の抵抗の直列接続の両端電圧として前記温度対応電圧値を生成し、指定されるゲインに応じて前記抵抗の直列接続に対して設定する分圧点を変更して、当該分圧点から前記温度信号を出力する
請求項１記載の温度情報出力装置。
【請求項３】
前記第２の比較部は、前記第１の比較部が対応する画素列とは異なる１つの特定の画素列に対応して設けられるものであり、この対応する特定の画素列から出力される前記画素信号に代えて前記温度信号を入力する
請求項１記載の温度情報出力装置。
【請求項４】
前記第２の比較部が対応する特定の画素列は、前記画素アレイ部において設定されている領域のうち、その画素信号が画像処理に利用されない無効な画素から成る画像処理無効領域内の画素列である
請求項３記載の温度情報出力装置。
【請求項５】
所定の単位期間ごとにおいて前記第２のデータ出力部から出力される複数の温度データに基づいて、前記所定の単位期間ごとに対応した温度を示す期間対応温度データを生成する
請求項４記載の温度情報出力装置。
【請求項６】
前記所定の単位期間はフレーム期間に基づいた期間である
請求項５記載の温度情報出力装置。
【請求項７】
光が入射される光学系と、
前記光学系に入射された光を受光する画素が行列状に配列される画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の画素にて得られる信号に基づいて生成される画素データに対して与えるゲインを指定するゲイン指定部と、
前記画素信号のリセット期間と信号期間とに対応して所定の傾きによるランプ波形となる信号であって、前記ゲイン指定部により指定されたゲインに応じて前記傾きが変更される参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記リセット期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、前記信号期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第１のカウント部と、
前記第１のカウント部が実行した前記リセット期間内カウント期間と前記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による前記画素データを出力する第１のデータ出力部と、
電源電圧とは異なる所定の電圧値を有して所定の回路に供給されるべきローカル電圧を生成するとともに、温度変化に応じて変動するものとして生成される温度対応電圧値を、指定されるゲインに応じた比率により変更した温度信号を生成するローカル電圧／温度信号生成部と、
前記一方の入力信号として、前記温度信号を入力し、前記他方の入力信号として、前記ランプ波形となる参照信号を入力して比較する第２の比較部と、
前記リセット期間が開始してから前記第２の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、前記信号期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第２のカウント部と、
前記第２のカウント部が実行した前記リセット期間内カウント期間と前記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による温度データを出力する第２のデータ出力部と
を具備する撮像装置。
【請求項８】
前記温度データに基づいて所定の補正対象についての補正処理を実行する補正処理部をさらに備える
請求項７記載の撮像装置。
【請求項９】
前記ゲイン指定部は、自動露出制御により判定される露出に応じて、指定すべき前記ゲインを決定する
請求項７記載の撮像装置。
【請求項１０】
画素が行列状に配列される画素アレイ部における１つの特定の画素列に対応して設けられ、一方の入力信号として、対応する前記画素列において行走査により選択された画素から出力されるアナログの画素信号を入力し、他方の入力信号として、前記画素信号のリセット期間と信号期間とに対応して所定の傾きによるランプ波形となる参照信号を入力して比較する第１の比較部と、
前記リセット期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、前記信号期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第１のカウント部と、
前記第１のカウント部が実行した前記リセット期間内カウント期間と前記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による前記画素データを出力する第１のデータ出力部と、
電源電圧とは異なる所定の電圧値を有して所定の回路に供給されるべきローカル電圧を生成するとともに、温度変化に応じて変動するものとして生成される温度対応電圧値を、指定されるゲインに応じた比率により変更した温度信号を生成するローカル電圧／温度信号生成部と、
前記一方の入力信号として、前記温度信号を入力し、前記他方の入力信号として、前記ランプ波形となる参照信号を入力して比較する第２の比較部と、
前記リセット期間が開始してから前記第２の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、前記信号期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第２のカウント部と、
前記第２のカウント部が実行した前記リセット期間内カウント期間と前記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による温度データを出力する第２のデータ出力部と
を具備する温度情報出力装置。
【請求項１１】
画素が行列状に配列される画素アレイ部における１つの特定の画素列に対応して設けられ、一方の入力信号として、対応する前記画素列において行走査により選択された画素から出力されるアナログの画素信号を入力し、他方の入力信号として、前記画素信号のリセット期間と信号期間とに対応して所定の傾きによるランプ波形となる信号であって、画素データに対して指定されるゲインに応じて前記傾きが変更される参照信号を入力して比較する第１の比較手順と、
前記リセット期間が開始してから前記第１の比較手順により得られる出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、前記信号期間が開始してから前記第１の比較手順により得られる出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第１のカウント手順と、
前記第１のカウント手順が実行した前記リセット期間内カウント期間と前記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による前記画素データを出力する第１のデータ出力手順と、
電源電圧とは異なる所定の電圧値を有して所定の回路に供給されるべきローカル電圧を生成するとともに、温度変化に応じて変動するものとして生成される温度対応電圧値を、指定されるゲインに応じた比率により変更した温度信号を生成するローカル電圧／温度信号生成手順と、
前記一方の入力信号として、前記温度信号を入力し、前記他方の入力信号として、前記ランプ波形となる参照信号を入力して比較する第２の比較手順と、
前記リセット期間が開始してから前記第２の比較手順により得られる出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、前記信号期間が開始してから前記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第２のカウント手順と、
前記第２のカウント手順が実行した前記リセット期間内カウント期間と前記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による温度データを出力する第２のデータ出力手順と
を具備する温度情報出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度情報出力装置に関し、特に、撮像デバイスにおいて温度を検出して温度情報を出力する温度情報出力装置、撮像装置、および、これらにおける温度情報出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子機器においては、回路を形成する素子などの温度特性を補償して安定した動作が得られるようにすることなどの目的で温度検出を行い、これにより得られる温度情報を出力可能なように回路、装置を構成する場合がある。
【０００３】
温度情報出力のための構成の一例としては、ダイオードの温度特性を利用したものが知られている。すなわち、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子において、定電流源に接続したダイオードの温度特性を利用するものが知られている。このダイオードにて得られる電位と、固定の基準電圧とをコンパレータにより比較することにより温度情報を出力させるという構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、温度情報出力のための他の構成として、例えば、バンドギャップリファレンス回路により温度に応じて変化する電圧を生成することも知られている。そして、この電圧をＡＤＣ（Analog to Digital Converter）によりデジタル信号に変換して温度情報として出力させる（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４２３０５号公報（図１１）
【特許文献２】特開２００８−７１３３５号公報（図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来技術では、いずれも回路の温度情報を出力させることができる。しかし、例えばダイオードの温度特性を利用する場合、温度情報としてはアナログ量のままであり、ダイオードの温度特性にそのまま依存する。このため、十分に高い精度を得ることができない場合があり、また、プロセスのばらつきにより誤差を生じやすいという問題がある。
【０００７】
これに対して、バンドギャップリファレンス回路を利用して温度情報を生成する構成であれば、プロセスのばらつきによる誤差を小さくすることはできる。しかし、この場合には、バンドギャップリファレンス回路からの電圧の温度変化に応じた小さな変化を的確に検出することのできるＡＤＣを別途設ける必要があり、その分、例えば集積回路のチップ面積が拡大するなどの不都合を生じる。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、イメージセンサなどの回路において発生する温度の情報を出力するための構成として、そのチップ面積の拡大を回避しながらも高精度な温度情報が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、画素が行列状に配列される画素アレイ部における１つの特定の画素列に対応して設けられ、一方の入力信号として、対応する上記画素列において行走査により選択された画素から出力されるアナログの画素信号を入力し、他方の入力信号として、上記画素信号においてリセットレベルが得られるリセット期間と受光量に応じた信号レベルが得られる信号期間とに対応して所定の傾きによるランプ波形となる信号であって、画素データに対して指定されるゲインに応じて上記傾きが変更される参照信号を入力して比較する第１の比較部と、上記リセット期間が開始してから上記第１の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、上記信号期間が開始してから上記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第１のカウント部と、上記第１のカウント部が実行した上記リセット期間内カウント期間と上記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による上記画素データを出力する第１のデータ出力部と、電源電圧とは異なる所定の電圧値を有して所定の回路に供給されるべきローカル電圧を生成するとともに、温度変化に応じて変動するものとして生成される温度対応電圧値を、指定されるゲインに応じた比率により変更した温度信号を生成するローカル電圧／温度信号生成部と、上記一方の入力信号として、上記温度信号を入力し、上記他方の入力信号として、上記ランプ波形となる参照信号を入力して比較する第２の比較部と、上記リセット期間が開始してから上記第２の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、上記信号期間が開始してから上記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第２のカウント部と、上記第２のカウント部が実行した上記リセット期間内カウント期間と上記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による温度データを出力する第２のデータ出力部とを具備する温度情報出力装置である。これにより、ゲイン変更のために参照信号の傾きが変更されることに応じて、第２の比較部に対して入力される温度信号の電圧値が、ゲイン倍率に応じた比率によって変更されるという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の側面において、上記ローカル電圧生成部は、所定数の抵抗の直列接続の両端電圧として上記温度対応電圧値を生成し、指定されるゲインに応じて上記抵抗の直列接続に対して設定する分圧点を変更して、当該分圧点から上記温度信号を出力するようにしてもよい。これにより、直列接続された抵抗における分圧点を切り替えるという簡単な動作によって温度信号の電圧値を切り替え可能になるという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の側面において、上記第２の比較部は、上記第１の比較部が対応する画素列とは異なる１つの特定の画素列に対応して設けられるもので、この対応する特定の画素列から出力される上記画素信号に代えて、上記温度信号を入力するようにしてもよい。これにより、画素信号をＡＤ変換する構成を温度データ出力のためのＡＤ変換部位として用いるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、上記第２の比較部が対応する特定の画素列は、上記画素アレイ部において設定されている領域のうち、その画素信号が画像処理に利用されない無効な画素から成る画像処理無効領域内の画素列としてもよい。これにより、画像データの生成に影響が無い画素列により温度データを生成するという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の側面において、所定の単位期間ごとにおいて上記第２のデータ出力部から出力される複数の温度データに基づいて、上記所定の単位期間ごとに対応した温度を示す期間対応温度データを生成するようにしてもよい。これにより、所定の単位期間に対応した複数の温度データから温度情報を生成するという作用をもたらす。
【００１４】
また、この第１の側面において、上記所定の単位期間はフレーム期間に基づいた期間としてもよい。これにより、例えば１フレーム期間ごとに対応した温度情報を得るという作用をもたらす。
【００１５】
また、本発明の第２の側面は、光が入射される光学系と、上記光学系に入射された光を受光する画素が行列状に配列される画素アレイ部と、上記画素アレイ部の画素にて得られる信号に基づいて生成される画素データに対して与えるゲインを指定するゲイン指定部と、上記画素信号のリセット期間と信号期間とに対応して所定の傾きによるランプ波形となる信号であって、上記ゲイン指定部により指定されたゲインに応じて上記傾きが変更される参照信号を生成する参照信号生成部と、上記リセット期間が開始してから上記第１の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、上記信号期間が開始してから上記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第１のカウント部と、上記第１のカウント部が実行した上記リセット期間内カウント期間と上記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による上記画素データを出力する第１のデータ出力部と、電源電圧とは異なる所定の電圧値を有して所定の回路に供給されるべきローカル電圧を生成するとともに、温度変化に応じて変動するものとして生成される温度対応電圧値を、指定されるゲインに応じた比率により変更した温度信号を生成するローカル電圧／温度信号生成部と、上記一方の入力信号として、上記温度信号を入力し、上記他方の入力信号として、上記ランプ波形となる参照信号を入力して比較する第２の比較部と、上記リセット期間が開始してから上記第２の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、上記信号期間が開始してから上記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第２のカウント部と、上記第２のカウント部が実行した上記リセット期間内カウント期間と上記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による温度データを出力する第２のデータ出力部とを具備する撮像装置である。これにより、撮像装置において、ゲイン変更のために参照信号の傾きが変更されることに応じては、第２の比較部に対して入力される温度信号の電圧値が、ゲイン倍率に応じた比率によって変更されるという作用をもたらす。
【００１６】
また、この第２の側面において、上記温度データに基づいて所定の補正対象についての補正処理を実行する補正処理部をさらに備えるようにしてもよい。これにより、温度補償が必要とされる所定の対象を適切に補正可能になるという作用をもたらす。
【００１７】
また、この第２の側面において、上記ゲイン指定部は、自動露出制御により判定される露出に応じて、指定すべき上記ゲインを決定するようにしてもよい。これにより、自動露出制御が行われる撮像装置において、ゲイン変更に対応して適切に温度信号のレベルが切り替えられるという作用をもたらす。
【００１８】
また、本発明の第３の側面は、画素が行列状に配列される画素アレイ部における１つの特定の画素列に対応して設けられ、一方の入力信号として、対応する上記画素列において行走査により選択された画素から出力されるアナログの画素信号を入力し、他方の入力信号として、上記画素信号のリセット期間と信号期間とに対応して所定の傾きによるランプ波形となる参照信号を入力して比較する第１の比較部と、上記リセット期間が開始してから上記第１の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、上記信号期間が開始してから上記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第１のカウント部と、上記第１のカウント部が実行した上記リセット期間内カウント期間と上記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による上記画素データを出力する第１のデータ出力部と、電源電圧とは異なる所定の電圧値を有して所定の回路に供給されるべきローカル電圧を生成するとともに、温度変化に応じて変動するものとして生成される温度対応電圧値を、指定されるゲインに応じた比率により変更した温度信号を生成するローカル電圧／温度信号生成部と、上記一方の入力信号として、上記温度信号を入力し、上記他方の入力信号として、上記ランプ波形となる参照信号を入力して比較する第２の比較部と、上記リセット期間が開始してから上記第２の比較部の出力が反転するまでのリセット期間内カウント期間と、上記信号期間が開始してから上記第１の比較部の出力が反転するまでの信号期間内カウント期間とにおいてカウント動作を実行する第２のカウント部と、上記第２のカウント部が実行した上記リセット期間内カウント期間と上記信号期間内カウント期間のカウント動作により得られるカウント値に基づいてデジタル形式による温度データを出力する第２のデータ出力部とを具備する温度情報出力装置である。これにより、カラムＡＤＣの構成を採るイメージセンサと、ローカル電圧を生成する回路構成との組み合わせにより、温度情報出力が可能になるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、イメージセンサなどの回路が実装されるチップ面積の拡大を回避しながらも高精度な温度情報が得られるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるイメージセンサ１０３の構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるコンパレータ２４１の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるイメージセンサ１０３の動作例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるＢＧＲ２７０および温度用ＡＤＣ２４０−ｍの構成例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における温度用ＡＤＣ２４０−ｍの動作例を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態において、画素アレイ２１０における領域設定例を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるフレーム対応温度データを得るための処理手順例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態における温度データに基づく補正処理のための処理手順例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態における撮像装置１００によるＡＥ制御のためのパラメータ変更例を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態におけるゲイン変更処理例を示すタイミングチャートである。
【図１２】温度信号Ｖｔｅｍｐがゲイン変更に対応しない場合のエラー動作例を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態におけるＢＧＲ２７０および温度用ＡＤＣ２４０−ｍの構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態において、変更されるゲインに応じた参照信号ＲＡＭＰと温度信号ＲＡＭＰについての実電圧値による動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態において、温度用コンパレータ２４１による入力端子電位リセットを考慮した参照信号ＲＡＭＰと温度信号ＲＡＭＰの電位設定状態例を示す波形図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態において、温度用コンパレータ２４１による入力端子電位リセットを考慮したコンパレータ２４１の動作例として、参照信号ＲＡＭＰと温度信号ＲＡＭＰを示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（カラムＡＤＣとバンドギャップリファレンス回路を組み合わせた基本構成例）
２．第２の実施の形態（ゲインの変更設定に応じて温度検出電圧値を変更設定する例）
【００２２】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。この図に示す撮像装置１００は、撮像により得た画像を、動画または静止画形式のデータとして記憶媒体に記憶させることができる。なお、この図に示す撮像装置１００の構成は、後述する本発明の第２の実施の形態においても共通となる。
【００２３】
この図に示す撮像装置１００は、光学系部１０１と、フィルタ１０２と、イメージセンサ１０３と、信号処理部１０４と、エンコード／デコード部１０５と、メディアドライブ１０６とを備える。さらに、制御部１０８と、ゲイン設定部１０９と、シャッタ駆動部１１０と、絞り駆動部１１１と、照度検出部１１４と、表示部１１２と、操作部１１３とを備える。
【００２４】
光学系部１０１は、入射された光に対して光学的な処理を行うものである。この光学系部１０１は、レンズ部１２１と、絞り１２２とを有している。レンズ部１２１は、所定枚数の撮像用の固定レンズや、ズームレンズおよびフォーカスレンズなどから成る。ここでは図示していないが、ズームレンズおよびフォーカスレンズは、ズーム制御、フォーカシング制御に応じて、撮像光の光軸方向に沿って移動するようにして駆動される。絞り１２２は、レンズ部１２１からの撮像光の光量を調整するための機構部位であり、絞り駆動部１１１によって絞り値に応じた開口量となるようにして駆動される。
【００２５】
光学系部１０１に入射された光は、撮像光として、フィルタ１０２を介してイメージセンサ１０３の受光面にて結像される。フィルタ１０２は、例えば撮像には不要な波長の光成分を除去するものである。
【００２６】
イメージセンサ１０３は、上記光学系部１０１から入射された撮像光を、固体撮像素子により電気信号に変換して画像信号を出力するものである。すなわち、このイメージセンサ１０３は光電変換を行う。このようなイメージセンサとしては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳセンサなどが知られているが、本発明の実施の形態では、ＣＭＯＳセンサを採用しているものとする。ＣＭＯＳセンサとしてのイメージセンサは、内部にＡＤＣを備えることで、画像信号として、デジタル形式による画像信号（撮像信号データＤｖ）を出力する構成とすることができる。なお、本発明の実施の形態においては、イメージセンサ１０３から、画像データとともに温度データＤｔも出力される。この温度データは、イメージセンサ１０３としての回路が実装されるＩＣチップの温度を示す。このような画像データおよび温度データを出力可能なイメージセンサ１０３の内部構成例については、図２により後述する。
【００２７】
イメージセンサ１０３から出力される撮像信号データＤｖは、信号処理部１０４に対して入力される。信号処理部１０４では、入力される撮像信号データＤｖについて所要の信号処理を施すことで、動画形式または静止画形式の画像データを生成する。
【００２８】
信号処理部１０４により生成した画像データを記憶媒体１０７に記録させる場合には、その画像データをエンコード／デコード部１０５に対して出力する。エンコード／デコード部１０５は、信号処理部１０４から出力される画像データについて、所定の圧縮符号化方式により圧縮符号化を実行したうえで、例えば制御部１０８の制御に応じてヘッダなどを付加して、所定形式に圧縮された画像データ形式に変換する。そして、このようにして生成した画像データをメディアドライブ１０６に転送する。メディアドライブ１０６は、転送されてくる画像データを記憶媒体１０７に対して書き込んで記憶させる。なお、記憶媒体１０７は、例えばリムーバブル形式を想定して、メディアドライブ１０６に対して装脱可能な形態としてもよく、また、例えばＨＤＤ（Hard Disc Drive）などのようにして予め撮像装置１００内に内蔵される形態としてもよい。
【００２９】
また、この撮像装置１００は、信号処理部１０４にて生成した画像データを利用して、スルー画といわれる現在撮影中の画像を表示部１１２に表示させることができる。このためには、例えば信号処理部１０４にて生成した動画像形式の画像データを、制御部１０８の制御に従って、表示部１１２での表示に対応した解像度に変換したうえで、表示部１１２に転送して表示させる。このようにして表示される画像をユーザが見れば、そのときに撮像している画像が表示部１１２にて動画的に表示されることになる。このようにしてスルー画の表示が行われる。
【００３０】
また、撮像装置１００は、記憶媒体１０７に記録されている画像データを再生して、その画像を表示部１１２に対して表示させることもできる。
【００３１】
このためには、例えば操作部１１３に対して行われた画像の再生操作に応じて、制御部１０８が画像データを指定して、メディアドライブ１０６に対して記憶媒体１０７からのデータの読み出しを命令する。この命令に応答して、メディアドライブ１０６は、記憶媒体１０７から指定された画像データの読み出しを実行し、読み出したデータを、エンコード／デコード部１０５に対して転送する。
【００３２】
エンコード／デコード部１０５は、例えば制御部１０８の制御に従って、メディアドライブ１０６から転送されてきた画像データについて、圧縮符号化に対する復号処理を実行し、この場合には、信号処理部１０４に転送する。信号処理部１０４は、転送されてきた画像データを、例えば表示部１１２での表示に適合した解像度に変換するなどして表示部１１２に対して転送する。これにより、表示部１１２においては、記憶媒体１０７に記憶されている画像データの画像が、動画または静止画として再生表示される。
【００３３】
制御部１０８は、例えば実際においてはＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えて成る。そして、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などとともにマイクロコンピュータとして形成される。そして、撮像装置１００における各種の制御、処理を実行する。
【００３４】
シャッタ駆動部１１０は、制御部１０８の制御に応じて、イメージセンサ１０３からの撮像信号データの読み出し動作を制御することで電子シャッタを実現する。例えば、このシャッタ駆動部１１０の制御によって、電子シャッタのシャッタ速度が変更される。
【００３５】
絞り駆動部１１１は、制御部１０８の制御に応じて、絞り１２２の開口量を変化させる。例えば、制御部１０８は、自動露出制御（AE : Automatic Exposure）を実行可能である。この自動露出制御に際しては、判定した適正露出に対応したシャッタ速度、絞り１２２の開口量（絞り値）、およびゲインが得られるように、シャッタ駆動部１１０、絞り制御部１１１、およびゲイン設定部１０９を制御する。
【００３６】
照度検出部１１４は、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタを備えて形成され、照度を検出する。
【００３７】
操作部１１３は、撮像装置１００に備えられる各種操作子と、これらの操作子に対して行われた操作に応じた操作信号を生成して制御部１０８に出力する信号出力部位とを一括して示している。制御部１０８は、操作部１１３から入力される操作信号に応じて所定の処理を実行する。これによりユーザ操作に応じた撮像装置１００の動作が得られる。
【００３８】
［イメージセンサの構成例］
図２は、イメージセンサ１０３の構成例を示している。先にも述べたように、本実施形態のイメージセンサ１０３には、ＣＭＯＳセンサを採用している。
【００３９】
図２に示すように、イメージセンサ１０３は、画素アレイ２１０、行（垂直）走査回路２２０、カラムＡＤＣ部２３０、参照信号生成回路２５０を備える。また、列（水平）走査回路２６０、バンドギャップリファレンス回路（以降、ＢＧＲ（Band Gap Reference）回路と省略する）２７０、バッファアンプ２８０、およびタイミング制御回路２９０、を備える。画素アレイ２１０は、例えば１つのチップ（半導体基板）上に形成されるが、図２において示される画素アレイ２１０以外の上記各部位、回路等も、画素アレイ２１０と同じチップ上に集積されるようにして形成される。
【００４０】
画素アレイ２１０においては、多数の画素２１１がｎ行×ｍ列によるマトリクス状（行列状）に配列される。画素２１１としての部分の構成についての図示はここでは省略するが、例えば、次のような素子を備えて形成される。すなわち、例えばフォトダイオードなどの光電変換素子、光電変換素子で光電変換して得られる電荷をＦＤ（フローティングディフュージョン）部に転送する転送トランジスタを備える。さらに、ＦＤ部の電位を制御するリセットトランジスタ、ＦＤ部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタを備える。このような構成は、３つのトランジスタを有することから３トランジスタ構成などともいわれる。また、３トランジスタ構成に対して、さらに画素選択を行うための選択トランジスタを設けた、４トランジスタ構成も採用できる。
【００４１】
なお、画素アレイ２１０は、特許請求の範囲に記載の画素アレイ部の一例である。
【００４２】
画素アレイ２１０における行（水平）方向の画素２１１の配列において、まず、第１行に配列される画素２１１の各々に対しては、行制御線２１２−１が接続される。同様に、残る第２行〜第ｎ行においても、各行に配列される画素２１１のそれぞれに対して、行制御線２１２−２〜２１２−ｎが接続される。
【００４３】
また、画素アレイ２１０における列（垂直）方向の画素２１１の配列において、第１列に配列される画素２１１各々に対しては、列信号線２１３−１が接続される。同様に、残る第２列〜第ｍ列においても、各列に配列される画素２１１のそれぞれに対して、列信号線２１３−２〜２１３−ｍが接続される。
【００４４】
行制御線２１２−１〜２１２−ｎの各一端は、行走査回路２２０と接続されている。行走査回路２２０は、例えばシフトレジスタまたはデコーダなどにより形成され、タイミング制御回路２９０の制御に応じて、所定タイミングで、例えば行制御線２１２−１〜２１２−ｎに対して行走査信号を出力することにより、行順次走査を行う。
【００４５】
また、列信号線２１３−１〜２１３−ｍの各一端は、後述する単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−ｍにおけるコンパレータ２４１−１〜２４１−ｍの一方の入力端子に対して接続されるべきものとなる。
【００４６】
ただし、本発明の実施の形態では、列信号線２１３−１〜２１３−ｍのうち、所定の一部の列信号線２１３については、対応のコンパレータ２４１には接続されずに切断される状態となる。図２においては、列信号線２１３−１〜２１３−ｍのうち、列信号線２１３−ｍが、対応のコンパレータ２４１−ｍの入力端子に接続されることなく切断された状態を示している。
【００４７】
カラムＡＤＣ部２３０は、列信号線２１３−１〜２１３−ｍから出力される画素信号をデジタル信号に変換して画像データとして出力するために設けられる。このカラムＡＤＣ部２３０は、図示するようにして、ｍ個の単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−ｍを備える。これらの単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−ｍは、それぞれ、画素アレイ２１０の画素配列における第１〜第ｍ列にそれぞれ対応すべきものとなる。
【００４８】
例えば単位ＡＤＣ２４０−１は、同じ図２に示すようにして、コンパレータ２４１−１とカウンタ２４２−１とを備えて成る。コンパレータ２４１−１の一方の入力端子には、第１列に対応する列信号線２１３−１が接続される。すなわち、コンパレータ２４１−１の一方の入力端子には、列信号線２１３−１に接続される画素２１１のうち、行走査回路２２０の行走査によって選択されている行の画素２１１からの画素信号Ｖｘが入力される。また、コンパレータ２４１−１の他方の入力端子には、後述する参照信号生成回路２５０から出力される参照信号ＲＡＭＰが入力される。コンパレータ２４１−１は、上記のようにして入力される画素信号Ｖｘと参照信号ＲＡＭＰの大小関係に応じてレベルが反転する信号Ｖｃを、カウンタ２４２−１に対して出力する。なお、コンパレータ２４１−１の回路構成例については後述する。
【００４９】
カウンタ２４２−１は、例えばアップカウント動作とダウンカウント動作とを切り替えて実行可能な、アップ／ダウンカウンタとして構成される。カウンタ２４２−１は、タイミング制御回路２９０から入力されるクロックＣＫに応じたカウント周期により、カウント動作を実行する。また、同じタイミング制御回路２９０から入力されるタイミング信号ＴＭ１（Ｐ相カウントスタートパルス），ＴＭ２（Ｄ相カウントスタートパルス）に従ったタイミングでアップカウントとダウンカウントを開始する。なお、カウンタ２４２−１は、アップカウント動作およびダウンカウント動作により得たカウント値をラッチする機能を有している。そして、この単位ＡＤＣ２４０−１のカウンタ２４２−１は、ラッチしたカウント値をデータ出力線２８１に対して出力する。
【００５０】
なお、残る第２〜第ｍ列に対応する単位ＡＤＣ２４０−２〜２４０−ｍもそれぞれ、コンパレータ２４１−１およびカウンタ２４２−１と同じ構成によるコンパレータ２４１−２およびカウンタ２４２−２〜コンパレータ２４１−ｍおよびカウンタ２４２−ｍを備える。
【００５１】
このようにカラムＡＤＣ部２３０は、ｍ個の単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−ｍが、画素アレイ２１０の画素配列における第１列〜第ｍ列ごとに対応して設けられたうえで、例えば参照信号ＲＡＭＰの信号線が並列に接続される、列並列の形態を採っている。
【００５２】
なお、コンパレータ２４１−１〜２４１−ｍのうち、コンパレータ２４１−１〜２４１−（ｍ−１）は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の第１の比較部の一例である。また、カウンタ２４２−１〜２４２−（ｍ−１）は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の第１のカウント部の一例である。また、例えばカウンタ２４２−１〜２４２−（ｍ−１）においてカウント値をラッチして列走査タイミングに応じて出力する機能が、第１のデータ出力部の一例となる。また、コンパレータ２４１−ｍは、特許請求の範囲に記載の第２の比較部の一例であり、カウンタ２４１−ｍは、特許請求の範囲に記載の第２のカウント部の一例である。また、例えばカウンタ２４２−ｍにおけるラッチ機能が、第２のデータ出力部の一例となる。
【００５３】
ただし、単位ＡＤＣ２４０−ｍについては、対応する第ｍ列の画素信号Ｖｘは切断され、コンパレータ２４１−ｍには入力されない。コンパレータ２４１−ｍの一方の入力端子には、図示するようにして、後述のＢＧＲ回路２７０により生成される温度信号Ｖｔｅｍｐが入力される。なお、コンパレータ２４１の他の入力端子には、他の列の単位ＡＤＣ単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−（ｍ−１）と同様にして、参照信号ＲＡＭＰが入力される。このようにしてコンパレータ２４１−ｍの一方の入力端子が温度信号を入力することで、単位ＡＤＣ２４０−ｍからはデジタルの温度データＤｔを出力する。
【００５４】
なお、以降においては、カラムＡＤＣ部２３０において、撮像信号データＤｖを出力する単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−（ｍ−１）については「画像用単位ＡＤＣ」と称する場合がある。また、温度データＤｔを出力する単位ＡＤＣ２４０−ｍについては「温度用単位ＡＤＣ」とも称する。これにより前者と後者の単位ＡＤＣを区別する。また、画像用単位ＡＤＣにおけるコンパレータ２４１−１〜２４１−ｍ、カウンタ２４２−１〜２４１−ｍについては、それぞれ「画像用コンパレータ」「画像用カウンタ」ともいう場合がある。また、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍにおけるコンパレータ２４１−ｍ、カウンタ２４２−ｍについては、それぞれ「温度用コンパレータ」「温度用カウンタ」ともいう場合がある。
【００５５】
さらに、以降の説明において、単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−ｍのいずれであるのかを問わないときには単位ＡＤＣ２４０と記載する。同様に、コンパレータ２４１−１〜２４１−ｍ、およびカウンタ２４２−１〜２４２−ｍについても、単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−ｍのいずれに属するものであるのかを問わない時には、単にコンパレータ２４１、カウンタ２４２と記載する。
【００５６】
列走査回路２６０は、例えば行走査回路２２０と同様にシフトレジスタまたはデコーダなどにより形成される。この列走査回路２６０は、タイミング制御回路２９０から出力される、列（水平）走査タイミング信号に応じたタイミングで、単位ＡＤＣ２４０−１から２４０−ｍの各カウンタ２４２−１〜２４２−ｍの順に列制御信号を出力する。これにより列走査を行っていく。この走査が行われるタイミングに応じて、単位ＡＤＣ２４０−１のカウンタ２４２−１から単位ＡＤＣ２４０−ｍのカウンタ２４２−ｍの順に、ラッチしているカウント値（撮像信号データＤｖ，温度データＤｔ）をデータ出力線２１８に対して出力する。なお、カウント値は、所定のビット数Ｎにより表現される。このようにして出力されるビット数Ｎのカウント値が、画素信号Ｖｘをデジタル形式に変換した撮像信号データＤｖ（単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−（ｍ−１）から出力）、または温度データＤｔ（単位ＡＤＣ２４０−ｍから出力）となる。
【００５７】
これらの撮像信号データＤｖ、温度データＤｔは、バッファアンプ２８０を介してイメージセンサ１０３の外部に出力され、例えば図１にて示したように、信号処理部１０４が取り込むことができる。
【００５８】
タイミング制御回路２９０は、入力されるマスタークロックＭＣＫに基づいて、所要のクロック、タイミング信号等を生成して、しかるべき部位に出力する。例えば、タイミング制御回路２９０は、所定周波数のクロックＣＫを生成して、単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−ｍ内の各カウンタ２４２−１〜２４２−ｍと、参照信号生成回路２５０とに対して出力する。また、タイミング制御回路２９０は、タイミング信号ＴＭ１，ＴＭ２を生成して、単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−ｍ内の各カウンタ２４２−１〜２４２−ｍに対して出力する。また、タイミング制御回路２９０は、タイミング信号ＴＭ３を生成して、参照信号生成回路２５０に対して出力する。また、カウント値リセット用のタイミング信号ＴＭ４を生成し、単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−（ｍ−１）の各コンパレータ２４１−１〜２４１−（ｍ−１）に対して並列に出力する。
【００５９】
参照信号生成回路２５０は、入力されるクロックＣＫとタイミング信号ＴＭ３とを利用して、しかるべきタイミングで所定の傾きによるランプ波形となる参照信号ＲＡＭＰを生成する。そして、参照信号ＲＡＭＰを、単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−ｍ内の各コンパレータ２４１−１〜２４１−ｍに対して出力する。例えばタイミング信号ＴＭ３は、参照信号ＲＡＭＰにおいてランプ波形となる期間を決定する。
【００６０】
ＢＧＲ回路２７０は、本来は、ここでは図示していない電源電圧ＶＤＤを利用してローカル電圧Ｖｌｃを出力するための回路である。ローカル電圧Ｖｌｃは、温度に応じて変化しない所定値の直流電圧であり、イメージセンサ１０３における所要の部位に対して必要に応じて供給される。一例として、ローカル電圧Ｖｌｃは、図示しない信号線を介して参照信号生成回路２５０が利用することができる。この場合、参照信号生成回路２５０は、例えば、ローカル電圧Ｖｌｃを利用して参照信号ＲＡＭＰの基準レベルを設定する。また、イメージセンサ１０３においては、図２においては図示していないが、例えば画素２１１の列単位ごとに対して定電流源を接続するが、この定電流源生成のための回路がローカル電圧Ｖｌｃを利用して、定電流生成のための基準レベルを設定することもできる。
【００６１】
そのうえで、本発明の第１の実施の形態では、上記ＢＧＲ回路２７０にて温度検出を行い、温度の変化に応じて電圧値が変化するアナログの温度信号Ｖｔｅｍｐを出力するようにも構成される。温度信号Ｖｔｅｍｐは、先に述べたように、第ｍ列に対応の温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍのコンパレータ２４１ｍの一方の入力端子に入力される。なお、本発明の第１の実施の形態のＢＧＲ回路２７０の回路構成例については後述する。
【００６２】
また、ＢＧＲ回路２７０は、特許請求の範囲に記載のローカル電圧／温度信号生成部の一例である。
【００６３】
［コンパレータの構成例］
図３は、コンパレータ２４１の回路構成例を示している。なお、この図に示される構成は、コンパレータ２４１−１〜２４１−ｍに共通なものとなる。図３に示すコンパレータ２４１は、Ｎチャネルの入力トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２、ＰチャネルのトランジスタＴＲ１３，ＴＲ１４を備える。さらに、Ｎチャネルの電流源トランジスタＴＲ１５、ＰチャネルのトランジスタＴＲ１６，ＴＲ１７、およびコンデンサＣ１，Ｃ２を備える。
【００６４】
入力トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２は、互いのソースが共通に接続され、この接続点は、電流源トランジスタＴＲ１５のドレイン、ソースを介して接地される。コンパレータ２４１に対する入力信号のうち、画素信号Ｖｘ又は温度信号Ｖｔｅｍｐは、容量Ｃ１を介して入力トランジスタＴＲ１１のゲートに入力され、参照信号ＲＡＭＰは、容量Ｃ２を介して入力トランジスタＴＲ１３のゲートに入力される。
【００６５】
また、入力トランジスタＴＲ１１のドレインは、トランジスタＴＲ１３を介して電源電圧ＶＤＤと接続される。トランジスタＴＲ１３のソースは電源電圧ＶＤＤ側と接続され、トランジスタＴＲ１３のドレインはトランジスタＴＲ１１のソースと接続される。また、トランジスタＴＲ１３のドレインとゲートは短絡される。
【００６６】
同様に、入力トランジスタＴＲ１２のドレインは、トランジスタＴＲ１４を介して電源電圧ＶＤＤと接続される。トランジスタＴＲ１４のソースは電源電圧ＶＤＤ側と接続され、トランジスタＴＲ１４のドレインはトランジスタＴＲ１２のソースと接続される。
【００６７】
上記の回路形態からわかるように、コンパレータ２４１においては、対となるトランジスタＴＲ１１，ＴＲ１３側の増幅回路と、トランジスタＴＲ１２，ＴＲ１４側の増幅回路に対して共通の電流源トランジスタＴＲ１５とを有している。すなわち、入力信号である画素信号Ｖｘを、もしくは温度信号Ｖｔｅｍｐと画素信号Ｖｘとの電圧値の差を増幅する、差動増幅器としての回路構成を採る。
【００６８】
そのうえで、コンパレータ２４１においては、１対のリセットトランジスタＴＲ１６，ＴＲ１７を備える。トランジスタＴＲ１６，ＴＲ１７の各ゲートにはタイミング信号ＴＭ４が分岐して入力される。また、トランジスタＴＲ１６のドレイン、ソースは、それぞれ、トランジスタＴＲ１１のドレイン、ゲートと接続される。同様に、トランジスタＴＲ１７のドレイン、ソースは、それぞれ、トランジスタＴＲ１２のドレイン、ゲートと接続される。
【００６９】
タイミング信号ＴＭ４は、図４にて後述するようにして、例えば１水平ラインに対応するＡ／Ｄ変換期間の所定タイミングにおいてＬレベル（Ｌｏｗアクティブ）のパルスが出力される信号である。
【００７０】
例えば、上記Ａ／Ｄ変換期間が開始され、コンパレータ２４１において、入力される画素信号Ｖｘの列信号線２１３の電位と、参照信号ＲＡＭＰの初期電圧を印加した信号線との電位が安定したとされるタイミングに至ったとする。すると、タイミング信号ＴＭ４としてＬｏｗアクティブパルスが入力される。このＬｏｗアクティブパルスの出力タイミングにおいては、リセットトランジスタＴＲ１６，ＴＲ１７がともにオンとなって、入力トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２の各ゲートとドレインとを短絡させる。これにより、入力トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２の動作点は、ドレイン電位にリセットされる。
【００７１】
ここで、差動増幅器を形成する入力トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２の各ゲート電位は、例えば、画素信号Ｖｘと参照電圧ＲＡＭＰのそれぞれが含むＤＣ（直流）オフセット成分を含んでいる。また、例えば入力トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２自体の閾値（Ｖｔｈ）ばらつきなどを要因とするオフセット電位を含んでいる。しかし、入力トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２の動作点がドレイン電位にリセットされることにより、上記のオフセット電位はほぼキャンセルされる。これによって、コンパレータ２４１における２つの入力端子の電位をほぼ同じとすることになる。なお、以降においては、このようにコンパレータ２４１の入力端子が同電位となるようにリセットする動作を「入力端子電位リセット」ともいう。この入力端子電位リセットが行われることで、例えば実際の動作においては、画素信号Ｖｘと参照信号ＲＡＭＰとを比較するのに要する時間を短くすることが可能になる。
【００７２】
［イメージセンサの動作例］
図４のタイミングチャートは、イメージセンサ１０３の動作例を示している。なお、ここではイメージセンサ１０３の本来の動作として、画素信号ＶｘについてＡ／Ｄ変換を行う画像用単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−（ｍ−１）の各動作を前提にして説明する。
【００７３】
また、画素２１１における動作の詳細な説明についてはここでは省略するが、例えば周知のようにして、画素２１１においては周期的にリセット動作と転送動作とが実行されていることを前提とする。リセット動作としては所定の電位にリセットしたＦＤの電位を、行走査により選択された画素２１１のそれぞれから列信号線２１３−１〜２１３−ｍに出力する。転送動作としては、受光量に応じて光電変換素子にて蓄積された電荷をＦＤ部に転送する。これにより、受光量に応じた電位を、行走査により選択された画素２１１のそれぞれから列信号線２１３−１〜２１３−ｍを印加させる。すなわち、画素信号Ｖｘを出力する。
【００７４】
図４において、例えば露光期間が完了したとされる時刻ｔ０からＡ／Ｄ変換期間が開始される。このＡ／Ｄ変換期間開始時においては、まず、参照信号生成回路２５０は、参照信号ＲＡＭＰとしてクランプ電圧ＶＳ１を出力させている。
【００７５】
次に、例えば時刻ｔ１にてＡ／Ｄ変換期間が開始されてから、列信号線２１３に得られる電位と、参照信号ＲＡＭＰの信号線の電位が安定したとみてよい時刻ｔ１に至ったとする。すると、タイミング制御回路２９０は、タイミング信号ＴＭ４としてＬレベルのパルスを出力させてＬｏｗアクティブとする。これに応じて、図３にて説明したように、入力端子電位リセットによりコンパレータ２４１における２つの入力端子がほぼ同電位の状態となる。
【００７６】
ただし、実際には、上記のコンパレータ２４１における入力端子電位リセットの期間が短かったり、あるいは、入力電位のオフセットが完全にキャンセルされてほぼ完全な同電位となったようなときには、かえって次のような誤動作を生じる可能性がある。すなわち、コンパレータ２４１の出力が反転すべきであるのに反転しなかったり、逆に、反転すべきではないのに反転してしまうようなことがある。そこで、本発明の実施の形態においては、次のような構成を採ることとしてもよい。すなわち、例えば時刻ｔ１の入力電位リセットの実行タイミングからある程度の時間を経過した時刻ｔ２において、参照信号ＲＡＭＰの電圧レベルをクランプ電圧ＶＳ１から初期電圧ＶＳ２に変更するというものである。これにより、上記したようなコンパレータ２４１の誤動作を避けることができる。
【００７７】
ここで、読み出し対象となっている画素２１１は、時刻ｔ６以前においてはリセット動作の状態にあるとされ、列信号線２１３にはＦＤ部に得られているリセット成分としての電位が現れている。従って、時刻ｔ６以前においては、コンパレータ２４１は、リセット成分の画素信号Ｖｘと、参照信号ＲＡＭＰとの各電圧値を比較して出力信号Ｖｃを出力していることになる。
【００７８】
参照信号ＲＡＭＰとしての初期電圧値ＶＳ２は、画素信号Ｖｘとして得られているリセット成分の電圧値よりも高い。これに応じて、時刻ｔ３以前においては、コンパレータ２４１の出力信号Ｖｃは、Ｈレベルを出力している状態にある。
【００７９】
そして時刻ｔ３から時刻ｔ５までの期間がＰ相期間として設定される。Ｐ相期間は予め所定時間長が規定されている。このＰ相期間において、タイミング制御回路２９０は、参照信号ＲＡＭＰとして、一定による所定の傾きにより時間経過に応じて減衰するランプ波形を生成して出力する。また、Ｐ相期間の開始タイミングである時刻ｔ３では、タイミング信号ＴＭ１として例えばＨレベルのパルス（Ｐ相カウント開始パルス）が出力される。このＰ相カウント開始パルスに応じて、カウンタ２４２はダウンカウントを開始する。すなわち図４に示すようにカウンタ２４２は、時刻ｔ３から、例えばクロックＣＫに同期したカウントタイミングにより、カウント値０からのダウンカウント動作を開始する。なお、ここでは図示していないが、カウンタ２４２のカウント値は、時刻ｔ３以前の所定タイミングにおいて０にリセットされるようになっている。
【００８０】
この図では、時刻ｔ４においてコンパレータ２４１が入力する画素信号Ｖｘとランプ波形の参照信号ＲＡＭＰについて、参照信号ＲＡＭＰの電圧値のほうが低くなるように変化したものとする。これに応じて、コンパレータ２４１の出力信号Ｖｃは、時刻ｔ４に対応して、ＨレベルからＬレベルに反転する。また、カウンタ２４２は、入力される出力信号Ｖｃが反転したタイミングに応じてカウント動作を停止するようにされている。このため、カウンタ２４２は、時刻ｔ３から開始したダウンカウントを時刻ｔ４にて停止させる。従って、この場合には、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間が、実際にＰ相期間においてダウンカウントを実行したＰ相カウント期間となる。また、カウンタ２４２は、ラッチ機能を有しており、ダウンカウントを停止したことに応じて、ダウンカウントにより最後に得られたカウント値を時刻ｔ４以降も保持する。
【００８１】
時刻ｔ４の後、時刻ｔ５に至ってＰ相カウント期間が完了すると、参照信号生成回路２５０は、これまでランプ波形により減衰させていた参照信号ＲＡＭＰを例えば初期電圧値ＶＳ２にまで戻す。これに応じて、時刻ｔ５より後のあるタイミングで、参照信号ＲＡＭＰの電圧値のほうが画素信号Ｖｘの電圧値よりも高くなるため、コンパレータ２４１の出力信号Ｖｃは反転してＨレベルに変化する。
【００８２】
また、Ｐ相カウント期間が終了してある所定時間を経過した時刻ｔ６のタイミングで、画素２１１側では、これまでのリセット動作から転送動作に移行する。これにより、列信号線２１３には、受光量に応じてフォトダイオードに蓄積された電荷に応じた受光信号成分の電圧値が現れる。
【００８３】
そして、時刻ｔ７に至ると、時刻ｔ９までの所定期間にわたってＤ相期間が設定される。Ｄ相期間においては、参照信号生成回路２５０は、再度、ランプ波形による参照信号ＲＡＭＰの出力を開始する。また、時刻ｔ７においては、タイミング信号ＴＭ２として、例えばＨレベルのパルス（Ｄ相カウント開始パルス）が出力される。これに応じて、カウンタ２４２は、アップカウントを開始する。このアップカウントは、先のＰ相カウント期間（ｔ３〜ｔ４）でのダウンカウントにより保持していたカウント値から開始する。
【００８４】
Ｄ相カウント期間の開始時点である時刻ｔ７では、参照信号ＲＡＭＰの電圧値のほうが画素信号Ｖｘの電圧値よりも高いため、コンパレータ２４１の出力信号ＶｃはＨレベルを維持している。しかし、参照信号ＲＡＭＰがランプ波形であるため、この場合には、時刻ｔ７からある時刻を経過した時刻ｔ８に至って参照信号ＲＡＭＰの電圧値のほうが画素信号Ｖｘの電圧値より低くなったとする。これにより、時刻ｔ８に応じたタイミングで、コンパレータ２４１の出力信号Ｖｃは、Ｌレベルに反転する。
【００８５】
時刻ｔ８においてコンパレータ２４１の出力信号Ｖｃが反転したことに応じて、カウンタ２４２はこれまでのアップカウントを停止し、時刻ｔ８以降、この停止時点において得られていたカウント値を保持する。
【００８６】
ここでＰ相カウント期間（ｔ３〜ｔ４）において得られた負のカウント値の絶対値は、リセット成分Δｖとしてのレベル（電圧値）を示している。また、Ｄ相カウント期間（ｔ７〜ｔ８）のアップカウントにより得られた正のカウント値は、受光量に応じた信号成分Ｖｓｉｇに応じたレベル（電圧値）を示している。ただし、Ｄ相カウント期間におけるアップカウントは、Ｐ相カウント期間により得られた、リセット成分Δｖに応じたカウント値から開始している。
【００８７】
従って、カウンタ２４２が実行するＰ相カウント期間のダウンカウントとＤ相カウント期間のアップカウントの動作は、
（Ｖｓｉｇ＋ΔＶ）−Δｖ＝Ｖｓｉｇ・・・（式１）
で表される演算を行っているのと等価になる。また、実際には、リセット成分Δｖと信号成分Ｖｓｉｇには、対応する単位ＡＤＣ２４０のオフセット成分ΔＶｏｆｓが含まれている。従って、（式１）は、
（Ｖｓｉｇ＋ΔＶ＋ΔＶｏｆｓ）−（Δｖ＋ΔＶｏｆｓ）＝Ｖｓｉｇ・・・（式２）
のように変形することができる。例えば、リセット成分ΔＶには画素２１１ごとのばらつきに応じた変動成分が含まれる。従って（式２）は、信号Ｖｓｉｇとしては、画素２１１ごとのばらつきによる電圧値の変動成分や、単位ＡＤＣ２４０のオフセット成分がキャンセルされた、正確な値が得られることを意味している。
【００８８】
このように、カラムＡＤＣ部２３０における単位ＡＤＣ２４０は、アナログの画素信号Ｖｘをデジタル信号に変換するにあたって、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling；相関２重サンプリング）を実行する。これによって、より忠実な信号値を得ることができるようになっている。
【００８９】
なお、この場合には、図４においてＤ相期間の終了タイミングである時刻ｔ９から所定時間を経過したタイミングでＡ／Ｄ変換期間を終了し、信号出力期間に移行する。信号出力期間では、例えば列走査回路２６０の走査によって、例えばカラムＡＤＣ部２３０における画像用単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−（ｍ−１）の各カウンタ２４２−１〜２４２−（ｍ−１）から、順次、撮像信号データＤｖ（信号成分Ｖｓｉｇ）が出力される。なお、ｍ列目の温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍからは、後述のようにして生成される温度データＤｔが出力される。
【００９０】
なお、Ｐ相カウント期間は、特許請求の範囲に記載のリセット期間内カウント期間の一例であり、Ｄ相カウント期間は、特許請求の範囲に記載の信号期間内カウント期間の一例である。
【００９１】
［温度データ生成のための回路構成例］
図５は、イメージセンサ１０３において温度データＤｔを生成するための構成として、ＢＧＲ回路２７０の内部構成例と、カラムＡＤＣ部２３０における温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍを抜き出して示している。
【００９２】
図５に示すＢＧＲ回路２７０は、ＰチャネルのトランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３、ＰＮＰのバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２、スイッチＳＷ１、アンプ２７１、およびバッファ２７２を備えて成る。
【００９３】
トランジスタＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴＲ１のドレインに接続される。トランジスタＴＲ１のソースは電源電圧ＶＤＤと接続される。トランジスタＱ２のエミッタは、トランジスタＴＲ２を介して電源電圧ＶＤＤと接続される。また、トランジスタＱ３のエミッタはトランジスタＴＲ３を介して電源電圧ＶＤＤと接続される。
【００９４】
トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３の各ベースが共通に接続される。また、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３の各コレクタは、抵抗Ｒ１を介してグランドに接続される。すなわち、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３の各コレクタは共通に接続される。
【００９５】
アンプ２７１は、抵抗Ｒ２とトランジスタＴＲ１との接続点の電位とトランジスタＱ２のエミッタの電位とを入力し、その電位差を増幅してトランジスタＴＲ１、ＴＲ２，ＴＲ３のゲートに帰還するようにして出力する。
【００９６】
抵抗Ｒ１の両端に対してはスイッチＳＷ１が接続される。スイッチＳＷ１は、端子ｔｍ１に対して、端子ｔｍ２，ｔｍ３の何れかが択一的に接続されるようにして切り替えられる。この場合には、端子ｔｍ２が抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のコレクタ接続点と接続され、端子ｔｍ３がグランドに接続される。端子ｔｍ１は、バッファ２７２の入力端子に接続される。この場合、温度検出部２７３からスイッチＳＷ１を経由して出力される信号はハイインピーダンスであるため、バッファ２７２により増幅してローインピーダンスに変換して出力することとしている。図２との関係では、このバッファ２７２からの出力が温度信号Ｖｔｅｍｐとなり、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍに入力される。
【００９７】
上記したＢＧＲ回路２７０の構成では、まず、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３、トランジスタＱ１，Ｑ２、Ｑ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびアンプ２７１から成る回路部位により、いわゆる多連出力型のカレントミラー回路を形成している。
【００９８】
ローカル電圧Ｖｌｃは、トランジスタＱ３のエミッタから取り出す。次に説明するようにして、トランジスタＱ１，Ｑ２、Ｑ３のコレクタの接続点に得られる電圧ＶＰＴＡＴは正の温度係数となる。これに対して、例えばバイポーラであるトランジスタＱ３のダイオード接続（ｐｎ接合）を介して電流を流したときに得られる電位は負の温度係数となる。従って、ローカル電圧Ｖｌｃとしては温度による電圧値の変化がキャンセルされたものとなり、温度に応じて変化しない一定電圧となる。
【００９９】
次に、図５において、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２、トランジスタＱ１，Ｑ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２から成る回路部、すなわち、ローカル電圧Ｖｌｃ出力のためのトランジスタＴＲ３、トランジスタＱ３を省略した回路は、温度を検出する温度検出部２７３として機能する。この温度検出部２７３においては、トランジスタＱ１，Ｑ２が上記のようにして接続されていることで、ＢＧＲ回路の基本形を形成していることになる。
【０１００】
この温度検出部２７３においては、トランジスタＱ１，Ｑ２（およびトランジスタＱ３）のコレクタ同士の接続点にて、電圧ＶＰＴＡＴ（PTAT : Proportional To Absolute Temperature）が得られる。電圧ＶＰＴＡＴは、温度変化に応じた電圧値変化して正の温度係数となるもので、下記のようにして表される。
ＶＰＴＡＴ＝２Ｒ２／Ｒ１＊ＶＴ＊ｌｎＫ・・・（式３）
【０１０１】
なお、上記（式３）において、ＶＴは熱電圧（Thermal Voltage）、ｌｎは自然対数、Ｋはバイポーラトランジスタ（Ｑ１，Ｑ２）のエミッタ面積比である。
【０１０２】
上記のようにして求められる電圧ＶＰＴＡＴは、検出される温度に対応する。温度検出部２７３を有するＢＧＲ回路２７０は、図２にて示したように、イメージセンサ１０３に含まれるもので、このイメージセンサ１０３としての構成部位は、例えば同じ１つのＩＣチップ上に形成されている。従って、温度検出部２７３にて検出される温度は、イメージセンサ１０３における温度を示すものとして扱える。
【０１０３】
スイッチＳＷ１は、例えばタイミング制御回路２９０からの所定のタイミング信号に応じて、後述するタイミングにより、端子ｔｍ１と端子ｔｍ２とを接続した状態と、端子ｔｍ１と端子ｔｍ３とを接続した状態とを切り替える。端子ｔｍ１と端子ｔｍ２が接続されているときには、スイッチＳＷ１からバッファ２７２を介しては、電圧ＶＰＴＡＴに対応する電圧値が出力される。また、端子ｔｍ１と端子ｔｍ３が接続されているときには、スイッチＳＷ１からバッファ２７２を介しては、グランド電位に対応する電圧値が出力される。すなわち、本発明の実施の形態の温度信号Ｖｔｅｍｐは、電圧ＶＰＴＡＴとグランドレベルとの間で電圧値が切り替わるようにして変化し得る信号となる。
【０１０４】
同じ図５に示すように、ＢＧＲ回路２７０からの温度信号Ｖｔｅｍｐは、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍにおける温度用コンパレータ２４１−ｍの一方の入力端子に対して入力される。また、このコンパレータ２４１−ｍの他方の入力端子には、他の画像用コンパレータ２４１−１〜２４１−（ｍ−１）同じく参照信号ＲＡＭＰが分岐して入力される。
【０１０５】
また、図２でも述べたように、温度用コンパレータ２４１−ｍには、画像用コンパレータ２４１−１〜２４１−（ｍ−１）とともにタイミング信号ＴＭ４が共通に入力される。これにより、温度用コンパレータ２４１−ｍも、図４の時刻ｔ１のタイミングで２つの入力端子を同電位にリセットする動作が実行される。
【０１０６】
また、温度用カウンタ２４２−ｍも、画像用カウンタ２４２−１〜２４２−（ｍ−１）に入力されるのと同じタイミング信号ＴＭ１，ＴＭ２がそれぞれ分岐して入力される。これにより、温度用カウンタ２４２−ｍのアップカウントとダウンカウントの開始時点は、画像用カウンタ２４２−１〜２４２−（ｍ−１）と同じになる。また、温度用カウンタ２４２−ｍには、画像用カウンタ２４２−１〜２４２−（ｍ−１）と同様に、列走査回路２６０から、対応する列の列制御信号が入力されるようになっている。これにより、温度用カウンタ２４２−ｍは、画像用カウンタ２４２−１〜２４２−（ｍ−１）と同じく、列制御信号の入力に応じてラッチしていたカウント値を出力する。
【０１０７】
すなわち、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍの構成としては、コンパレータ２４１−ｍの一方の入力端子に対して画素信号Ｖｘに代えて温度信号Ｖｔｅｍｐが入力される点のみが画像用ＡＤＣ２４０−１〜２４−（ｍ−１）側と異なっている。前述したように、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍの構成およびその動作自体は、例えば図４により説明した画像用単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−（ｍ−１）と同じになる。ただし、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍの出力は、撮像信号データＤｖではなく、電圧ＶＰＴＡＴをデジタル変換したものとしてみることのできる温度データＤｔとなる。
【０１０８】
［温度用単位ＡＤＣの動作例］
図６は、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍの動作を示すタイミングチャートである。なお、この図における時刻ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ９は、それぞれ、図４の同じ時刻に対応している。
【０１０９】
図６においては時刻ｔ３からの動作が示される。時刻ｔ３は、Ｐ相期間の開始タイミングであり、参照信号ＲＡＭＰは、初期電圧値ＶＳ２から一定の傾きで減衰を開始する。ここで、時刻ｔ３に至るまでの期間において温度信号Ｖｔｅｍｐは基準電位Ｖｒｅｆが設定されているが、時刻ｔ３以降、Ｐ相期間経過後の時刻ｔ６に至るまで、この基準電位Ｖｒｅｆが継続される。すなわち、Ｐ相期間となる時刻ｔ３〜時刻ｔ５にわたっては、温度信号Ｖｔｅｍｐは確実に基準電位Ｖｒｅｆが得られるようにする。
【０１１０】
なお、上記基準電位Ｖｒｅｆが設定されているとき、実際には、ＢＧＲ回路２７０のスイッチＳＷ１について、その端子ｔｍ１と端子ｔｍ２とを接続して、温度信号Ｖｔｅｍｐとしては電圧ＶＰＴＡＴが出力されるようにしている。
【０１１１】
また、時刻ｔ３においてはタイミング信号ＴＭ１としてＰ相カウントスタートパルスが立ち上がるので、これに応じて、温度用カウンタ２４２−ｍは、他の画像用カウンタ２４２−１〜２４２−（ｍ−１）と同様に、カウント値０からダウンカウントを開始する。なお、ここではカウント０からダウンカウントを行ったことにより得られるカウント値は負の値となることを前提とする。
【０１１２】
電圧ＶＰＴＡＴの電圧値は、温度に応じた変動幅を考慮したうえで、参照信号ＲＡＭＰの初期電圧値ＶＳ２よりも低くなるようにして設定されている。そのうえで、時刻ｔ３以降、参照信号ＲＡＭＰの電圧値がランプ波形により低減していくことで、例えば時刻ｔ３からある時間を経過した時刻ｔ４において、電圧ＶＰＴＡＴのほうが参照信号ＲＡＭＰよりも高くなる状態に変化する。これに応じて、温度用コンパレータ２４１−ｍの出力信号Ｖｃは、ＨレベルからＬレベルに反転し、温度用カウンタ２４２−ｍはカウント動作を停止し、これまでのダウンカウントにより得られたカウント値を保持する。
【０１１３】
Ｐ相期間は時刻ｔ５において完了する。この時刻ｔ５において、参照信号ＲＡＭＰは、例えば初期電圧値ＶＳ２に戻される。これに応じて温度用コンパレータ２４１−ｍの出力信号ＶｃはＨレベルに反転している。
【０１１４】
次に、Ｄ相期間が開始される時刻ｔ７に対して所定時間前となる時刻ｔ６に至ると、温度信号Ｖｔｅｍｐは、電圧ＶＰＴＡＴとしてみることのできる、温度に応じて変化する電位の状態に切り替えられる。
【０１１５】
ただし、時刻ｔ６においては、ＢＧＲ回路２７０のスイッチＳＷ１について、端子ｔｍ１と端子ｔｍ２とが接続されていた状態から、端子ｔｍ１と端子ｔｍ３が接続される状態に切り替わるように制御する。すなわち、実際の時刻ｔ６以降の温度信号Ｖｔｅｍｐは、グランド（ＧＮＤ）レベルとなる。
【０１１６】
しかし、例えば温度コンパレータ２４１−ｍの実際としては先に図３，図４にて説明したように、時刻ｔ３に先立つ時刻ｔ１において２つの入力端子を同電位にリセットする動作が実行される。このために、Ｐ相期間において温度信号Ｖｔｅｍｐとして出力される電圧ＶＰＴＡＴのほうが基準電位Ｖｒｅｆとなる。これにより、温度用コンパレータ２４１−ｍからみた場合、Ｄ相期間において温度信号Ｖｔｅｍｐとして出力されるグランド電位のほうが、図６にて矢印Ａとして示すようにして、温度に応じて電位が変化するものとして扱われることになる。すなわち、時刻ｔ６以降の温度信号Ｖｔｅｍｐは、実際にはグランド電位が入力されるが、相対的には、温度に応じて電圧値が変化する電圧ＶＰＴＡＴとして扱うべきものとなる。
【０１１７】
時刻ｔ６によりグランド電位に切り替えられた温度信号Ｖｔｅｍｐが安定したとされる時刻ｔ７に至ると、Ｄ相期間が開始される。Ｄ相期間の開始タイミングである時刻ｔ７においては、再度、参照信号ＲＡＭＰが一定の傾きによる低減を開始する。また、時刻ｔ７においては、タイミング信号ＴＭ２としてＤ相カウントスタートパルスが立ち上がる。これに応じて、温度用カウンタ２４２−ｍは、他の画像用カウンタ２４２−１〜２４２−（ｍ−１）と同時にアップカウントを開始する。
【０１１８】
そして、この場合においては時刻ｔ８に至って、参照信号ＲＡＭＰが温度信号Ｖｔｅｍｐ以下のレベルとなって、温度用コンパレータ２４１−ｍの出力信号ＶｃがＬレベルに反転したものとされている。これに応じて、温度用カウンタ２４２−ｍはこれまでのアップカウントを停止してカウント値を保持する。これによりＤ相カウント期間は完了したことになる。そして、温度用カウンタ２４２−ｍは、このＤ相カウント期間において得られたカウント値を、列走査回路２６０から列制御信号が入力されたタイミングに応じて、温度データＤｔとしてデータ出力線２８１に対して出力する。
【０１１９】
この後、Ｄ相期間が完了する時刻ｔ９に至ったとされると、例えば、参照信号ＲＡＭＰは、再度、初期電圧値に戻される。
【０１２０】
このようにして、温度用単位ＡＤＣ２４０は、温度用コンパレータ２４１−ｍにより参照信号ＲＡＭＰと温度信号Ｖｔｅｍｐとを比較しているが、その動作自体は、画像用単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−（ｍ−１）と同じであることが理解できる。そして、このように動作する温度用単位ＡＤＣ２４０において、まず、温度用カウンタ２４２−ｍがＰ相カウント期間（時刻ｔ３〜時刻ｔ４）によりダウンカウントを実行する。このダウンカウントにより得られるカウント値は、基準電位Ｖｒｅｆに対応して得られるものであり、図４でのリセット成分Δｖに対応する。次に、D相カウント期間によりアップカウントを行って得られたカウント値は、温度に応じて変化する電圧ＶＰＴＡＴの値を示していることになる。これは、図４の信号成分Ｖｓｉｇに対応する。例えば実際には、ＢＧＲ回路２７０において温度信号Ｖｔｅｍｐを出力するための回路のばらつきに応じたオフセット、また、温度用ＡＤＣ２４０−ｍのオフセット成分が存在する。しかし、（式１）、（式２）に基づけば、温度データＤｔとしては、ＣＤＳの動作によって上記のオフセット成分がキャンセルされた正確な値が得られることになる。例えば、ＢＧＲ回路２７０において温度信号Ｖｔｅｍｐを出力するための回路として、図５の例のようにしてインピーダンス変換のためのバッファ２７２を設ける場合には、出力信号（温度信号Ｖｔｅｍｐ）に相応のオフセットが生じる。しかし、このオフセットも、温度用単位ＡＤＣ２４０でのＣＤＳの動作により充分にキャンセルできる。
【０１２１】
また、本発明の実施の形態では、カラムＡＤＣ部２３０内の単位ＡＤＣ２４０−ｍを利用して温度信号ＶｔｅｍｐをＡ／Ｄ変換する構成としている。すなわち、本来はイメージセンサ１０３において画素信号ＶｘをＡ／Ｄ変換するための部位を、温度情報のＡ／Ｄ変換に利用している。これまでの説明から理解できるように、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍは、それ自体は画像用単位ＡＤＣ２４０−１〜２４０−（ｍ−１）と同じ構成であり、画素信号Ｖｘに代えて温度信号Ｖｔｅｍｐを入力している点のみが異なる。また、温度信号Ｖｔｅｍｐもイメージセンサ１０３において本来ローカル電圧Ｖｌｃを生成するための回路を利用している。
【０１２２】
例えば、他の構成として、温度データ出力のためのＡＤＣをカラムＡＤＣ部２３０とは個別に設けることも考えられる。しかし、この場合には、それだけ回路規模が大きくなってしまう。これに対して、本発明の実施の形態における温度情報出力のための構成は、これまでのイメージセンサの構成に対して別途回路を追加することなく、小さな変更で実現することができる。これにより、例えばイメージセンサ１０３としてのＩＣチップの大型化が避けられ、また、製造工程の簡略化やコストダウンなど図ることも可能になる。また、カラムＡＤＣ部２３０内の単位ＡＤＣ２４０を利用することでＣＤＳの動作により、オフセット要因がキャンセルされた安定して正確な温度を示すデータを得ることも容易に可能となる。
【０１２３】
［温度用単位ＡＤＣと画素アレイ内領域との関係例］
図７は、画素アレイ２１０に設定される領域分布の一例を示している。この図に示すようにして、画素アレイ２１０としての平面領域は、有効画素領域２１４ａ、有効画素不問領域２１４ｂ、ＯＰＢ（光学的黒：Optical Black）領域２１５、およびＯＰＢ不問領域２１６ａ，２１６ｂが分割設定されている。ここでは図示していないが、この画素アレイ２１０は、図２に示したようにして、ｎ行×ｍ列の画素２１１がマトリクス状に配列されている。画素アレイ２１０におけるこれらの画素２１１は、画素アレイ２１０上での配置位置に応じて有効画素領域２１４ａ、有効画素不問領域２１４ｂ、ＯＰＢ領域２１５、ＯＰＢ不問領域２１６ａ，２１６ｂの何れかに含まれる。
【０１２４】
図７の例では、画素アレイ２１０のもっとも中央において有効画素領域２１４ａが設けられ、その外周に有効画素不問領域２１４ｂが設けられる。また、その外周にＯＰＢ不問領域２１６ｂが設けられ、さらにその外周にＯＰＢ領域２１５が設けられる。そして、ＯＰＢ領域２１５のさらに外側と最外周に、もう１つのＯＰＢ不問領域２１６ａが設けられる。なお、これら有効画素領域、ＯＰＢ領域、ＯＰＢ不問領域の配置パターンとしては、ほかにも多様に考えられる。
【０１２５】
有効画素領域２１４ａは、有効画素から成る領域である。有効画素とは、画素アレイ２１０における画素２１１のうち、そこで得られる画素信号Ｖｘが、実際の画像データとして有効に利用されるものをいう。この有効画素領域２１４ａは、例えば図示するようにして、画素アレイ２１０においてもっとも中央側に設けられる。
【０１２６】
ＯＰＢ領域２１５は、黒レベルの基準を設定するために設けられる領域となる。ＯＰＢ領域２１５における画素は、遮光された状態となっており、これにより、基準の黒レベルに応じた電圧値の画素信号Ｖｘを出力することができる。従って、ＯＰＢ領域２１５の画素２１１からの画素信号Ｖｘは、実際の画像データとして有効に直接利用されるものではないが、基準黒レベル設定のために、画像信号処理に用いられる。
【０１２７】
ただし、ＯＰＢ領域２１５において、その外周縁部、内周縁部など、他の領域との境界付近に位置する画素には、外部からの光の漏れ込みがある。このために、その分の受光光量に応じた電荷が蓄積されてしまい、正しい黒レベルに応じた画素信号Ｖｘを出力できないことがある。そこで、ＯＰＢ領域２１５の外内周に対しては、マージンとしてＯＰＢ不問領域２１６ａ、２１６ｂを設定する。また、有効画素領域２１４ａとＯＰＢ領域２１５との間の緩衝領域として有効画素不問領域２１４ｂも設ける。これらのＯＰＢ不問領域２１６ａ、２１６ｂおよび有効画素不問領域２１４ｂに設けられる画素２１１は、画像信号処理には利用されない完全に無効な画素となる。
【０１２８】
なお、有効不問領域２１６ｂは、特許請求の範囲に記載の画像処理無効領域の一例である。
【０１２９】
一方、図２に示しているように、画素アレイ２１０において、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍには、本来、列信号線２１３−ｍに接続される画素２１１から成る画素列が対応する。しかし、この列信号線２１３−ｍは切断されて画素信号Ｖｘを出力できない。すると、この温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍ対応する画素列が、仮に有効画素領域２１４に含まれているとすれば、その一列分に対応する画像部分が欠けてしまうという不具合を招く。
【０１３０】
また、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍに対応する画素列を、ＯＰＢ領域２１５を通る列信号線２１３に接続される画素列にしたとする。この場合、この温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍに対応させた画素列からは黒レベルに応じた画素信号Ｖｘを取り出せない。このために黒レベル設定に関して何らかの不具合を生じる可能性がある。
【０１３１】
そこで、本発明の実施の形態では、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍに対応する画素列を、有効画素不問領域２１４ｂに含まれる画素列から選ぶこととした。有効画素不問領域２１４ｂに含まれる画素は、上記のようにして、もとより画像処理に用いることを想定していないため、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍを対応させても何ら問題はなく、また最適である。
【０１３２】
また、有効画素不問領域２１４ｂは、有効画素領域２１４ａの外周に設定されることから、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍに対応の画素列を形成する第１行〜第ｎ行までのすべての画素が、有効画素不問領域２１４ｂに含まれることになる。すると、温度用単位ＡＤＣ２４０−ｍは、１フレームに対応して画素アレイ２１０の第１行〜第ｎ行が順に走査されるごとに、温度信号ＶｔｅｍｐをＡ／Ｄ変換した温度データＤｔを得ることができる。すなわち、本発明の実施の形態では、１フレームに対応して、最大で、画素アレイ２１０の行数に応じたｎ個の温度データＤｔを取得できる。
【０１３３】
そして、これまでの説明から理解されるように、本発明の実施の形態の構成であれば、画素アレイ２１０の１行が走査されるごとに１つの温度データＤｔを得ることができる。すなわち、行走査タイミングごとに、１ライン分の画像データと同時に、１つの温度データＤｔが得られる。そして、１フレーム期間に対応しては、１フレーム分の画像データと同時に、最大でｎ個の温度データＤｔが得られることになる。すなわち、本発明の実施の形態では、画像データと同時にリアルタイムで温度データを取得できる。例えば、他のＡＤＣの構成で、このようなリアルタイム性を実現しようとすると、追加の回路が多数必要になってしまう。
【０１３４】
そのうえで本発明の実施の形態では、例えば、１フレームに対応して得られる最大ｎ個の温度データＤｔを積算または平均し、これを１フレーム期間対応の温度情報として扱う。これにより、例えば１フレームに対応して得られるｎ個の温度データＤｔのうち、ある１つをサンプルして温度情報として利用する場合と比較すれば、高い精度が得られることになる。
【０１３５】
［フレーム期間対応温度データ取得処理例］
図８は、上記の１フレーム期間対応の温度情報を取得するための処理手順例を示すフローチャートである。この図に示す処理手順は、例えば、信号処理部１０４を形成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）がプログラムの実行により実現される処理としてみることができる。または、制御部１０８がプログラムを実行して実現される処理としてみることができる。制御部１０８がこの図に示す処理を実行する場合、例えば図１の構成との対応では、イメージセンサ１０３から出力される温度データＤｔを信号処理部１０４経由で取り込むことになる。
【０１３６】
図８においては、先ず、画素アレイ２１０における行の番号を示す変数ｉに対して、初期値である１を代入する（ステップＳ９０１）。次に、イメージセンサ１０３から出力される第ｉ行の走査に対応して得られた温度データＤｔを取り込み、これを保持する（ステップＳ９０２）。
【０１３７】
続いて、現在の変数ｉについて、画素アレイ２１０の全行数に対応するｎ以上であるか否かについて判断する（ステップＳ９０３）。そして、ｎ以上ではないと判断した場合には、１フレームにおいて未だ走査していない行が残っているため、変数ｉをインクリメントして（ステップＳ９０５）、ステップＳ９０２に戻る。これに対して、行数ｎ以上であると判断した場合には、１フレームに対応して第ｎ行までの走査を完了し、第１行〜第ｎ行に対応したｎ個の温度データＤｔを保持している状態にある。そこで、この場合には、これら第１行〜第ｎ行に対応するｎ個の温度データＤｔを利用してフレーム期間対応温度データを算出する（ステップＳ９０４）。すなわち、例えば第１行〜第ｎ行に対応するｎ個の温度データＤｔの積算（積分）または平均する演算を実行する。ステップＳ９０４を実行した後は、ステップＳ９０１に戻り、次のフレームに対応した処理に移行する。
【０１３８】
［温度情報を利用した補正処理例］
上記のようにして信号処理部１０４または制御部１０８が取得したフレーム期間対応温度データは、しかるべき補正処理に利用することができる。
【０１３９】
例えば、イメージセンサにおいては、画素にて保持している信号電荷が暗電流として信号線側に漏れ出すというリーク現象が問題になる。この暗電流成分は、画像劣化の要因となる。そこで、暗電流成分を低減する処理が行われる。この場合において、暗電流量は温度に応じて変動する特性であることがわかっている。そこで、本発明の実施の形態の撮像装置１００としては、フレーム期間対応温度データが示す温度に応じて検出された暗電流量を補正したうえで、暗電流の低減処理を行うように構成することができる。
【０１４０】
また、欠陥画素に対応した補正処理にあっては、例えば画素信号Ｖｘのレベルに基づいて欠陥画素であるか否かの判定を行うことができるが、このときの画素信号Ｖｘのレベルも温度に応じた変動特性を持つ。そこで、本発明の実施の形態の撮像装置１００により欠陥画素の補正を行おうとする場合には、フレーム期間対応温度データが示す温度に応じて信号レベルを補正したうえで、欠陥画素の判定を行うようにすることが考えられる。
【０１４１】
フレーム期間対応温度データは、先にも述べたように、例えばフレーム期間ごとに対応したリアルタイム性を有している。このために、例えば、上記暗電流の低減処理、画素欠陥補正処理などの信号処理において、フレーム期間対応温度データを用いることによっては、そのときの実際の温度変化に追随するようにして信号処理を行っていくことができる。これにより、例えば高い暗電流低減効果、欠陥画素の補正効果が得られる。
【０１４２】
図９は、フレーム期間対応温度データを利用した補正処理の手順例を示すフローチャートである。この図に示す処理も、例えばＤＳＰとしての信号処理部１０４がプログラムを実行して得られる手順としてみることができる。
【０１４３】
図９においては、先ず、現時点に対応するフレーム期間に対応した、フレーム期間対応温度データを取得する（ステップＳ９１１）。このステップＳ９１１の処理は、例えば図８に示した一回分のステップＳ９０１〜Ｓ９０５としての処理に相当する。次に、取得したフレーム期間対応温度データを利用して補正量（補正係数）を算出する（ステップＳ９１２）。そして、算出した補正量により、所定のパラメータについての補正を実行する（ステップＳ９１３）。例えば、暗電流低減処理であれば、検出された暗電流値を補正する。欠陥画素補正処理であれば、例えば欠陥画素判定のための信号レベル（または信号レベルと比較する閾値）を補正する。
【０１４４】
なお、上記のフレーム期間対応温度データのようにして或る所定の単位期間に対応して求められる温度データとしては、１フレーム期間ごとに対応するものとしているが、例えば、連続する２以上のフレーム期間ごとに対応するものとされてよい。あるいは、１フレーム期間よりも短い所定期間ごとに対応するものとされてもよい。
【０１４５】
＜２．第２の実施の形態＞
[ゲイン変更設定例]
本発明の実施の形態の撮像装置１００には、イメージセンサ１０３から読み出した画像データ（信号）に対するゲインを変更設定可能な機能を与えることができる。第２の実施の形態は、撮像装置１００がこのようなゲインの可変の構成を採る場合に対応して、適切な温度情報を取得できるようにしたイメージセンサ１０３の構成となる。
【０１４６】
先ず、撮像装置１００が行う、画像データに対するゲインの変更設定例を、図１０により説明する。
【０１４７】
撮像装置１００が自動露出（ＡＥ）制御を行うのにあたっては、先ず、照度検出部１１４により照度を検出し、例えば制御部１０８は、この検出された照度に応じて、例えばシャッタ速度、絞り値を指定し、この指定されたシャッタ速度、絞り値となるように制御する。周知のようにシャッタ速度を低速にするほどイメージセンサ１０３における受光光量が増加して撮像信号レベルが高くなり、明るい画像が得られていく。また、絞り値を大きくするほど、絞り１２２の開口度が大きくなってイメージセンサ１０３への入射光量が増加し、撮像信号レベルが高くなっていく。
【０１４８】
また、ＡＥ制御にあたっては、さらに撮像信号データに対するゲインのパラメータを決定する。ゲインを高くして撮像信号データを大きくすれば、それだけ明るい撮像画像が得られる。ＡＥ制御は、検出された照度に応じて、これらシャッタ速度、絞り値、およびゲインの各パラメータをしかるべき値に設定変更する。そして、これらのパラメータの組み合わせによって照度に応じた適正露出が得られることになる。
【０１４９】
ここで、シャッタ速度、絞り値の変更制御は、例えば制御部１０８が、シャッタ駆動部１１０、絞り駆動部１１１を制御することによって行われる。また、ゲインは、制御部１０８がゲイン設定部１０９を制御し、ゲイン設定部１０９がイメージセンサ１０３に対して設定すべきゲインを指定することで変更可能になる。
【０１５０】
なお、制御部１０８が、上記ＡＥ制御に関する処理として照度に基づいてゲインを指定する処理が、特許請求の範囲に記載のゲイン指定部の一例となる。
【０１５１】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）、および図１０（ｃ）は、それぞれ、検出された照度に応じたシャッタ速度、絞り値、ゲインの変更設定例を模式的に示している。これらの図によると、先ず、図１０（ａ）に示されるシャッタ速度は、照度が大きくなっていくのに応じて高速になっていくようにして変更される。また、絞り値は、照度が大きい領域で小さくなっていくように、すなわち開口度が小さくなるようにして変更されている。さらに、ゲインは、一定以上の照度の範囲では０ｄＢ（ゲイン倍率：１倍）となっているが、これより照度が小さくなると、徐々に大きくなるようにして変更される。そして、さらに照度が小さくなると、最大ゲイン（ここでは２４ｄＢ（ゲイン倍率：１６倍）としている）が設定されるようになっている。
【０１５２】
なお、図１０はあくまでも、ＡＥ制御におけるシャッタ速度、絞り値、ゲインの可変傾向を模式的に示しているもので、実際には、照度に対応してより厳密に各パラメータ値が規定されている。また、例えば図においてシャッタ速度、絞り値、ゲインが傾きを有して可変されている領域では、実際にはリニアに可変されるのではなく段階的に値が変更されていく。
【０１５３】
［ゲイン変更設定処理例］
これまでの説明から理解されるように、本発明の実施の形態のイメージセンサ１０３は、カラムＡＤＣ部２３０によりＣＤＳの手法を利用してＡ／Ｄ変換を行う。本発明の第２の実施の形態では、このＡ／Ｄ変換の構成を利用して、画素信号Ｖｘに与えるゲインを変更する。このようなゲイン変更設定処理の例を図１１により説明する。
【０１５４】
先ず、図１１（ａ）および図１１（ｂ）のタイミングチャートは、１つの画像用単位ＡＤＣにおける画像用コンパレータ２４１−１〜２４１−（ｍ−１）に入力される参照信号ＲＡＭＰと画素信号Ｖｘを示している。そのうえで、この図１１（ａ）に示される参照信号ＲＡＭＰは、０ｄＢのゲイン値に対応しているものとする。すなわち、ゲイン倍率は１倍であって、実質、ゲインを付与していない状態である。
【０１５５】
ここで、図１１（ａ）において時刻ｔ７から時刻９までの区間であるD相期間に着目する。Ｄ相期間は、カウンタ２４２がアップカウントを実行可能な期間であり、この期間において参照信号ＲＡＭＰはランプ波形により時間経過に従って低減していく。このとき時刻ｔ７から時刻ｔ８までの区間として示されるＤ相カウント期間の時間長は、参照信号ＲＡＭＰのランプ波形の傾きと、画素信号Ｖｘの信号レベルによって決まる。この図１１（ａ）において得られたＤ相カウント期間の時間長を、ここではＴ１として表す。
【０１５６】
次に、図１１（ｂ）の波形図は、ゲインとして６ｄＢを設定した例を示している。すなわち、図１１（ａ）に示した０ｄＢのゲインに対して、２倍のゲイン倍率を設定した場合の例となる。なお、この図１１（ｂ）においては、図１１（ａ）との比較のために、画素信号Ｖｘについては、図１１（ａ）と同一の波形を示しているものとする。このように６ｄＢのゲインを設定する場合には、図１１（ｂ）の参照信号ＲＡＭＰのＤ相期間（ｔ７〜ｔ９）として示すように、ランプ波形について図１１（ａ）よりも小さい傾きを設定する。これに対応して、図１１（ｂ）の参照信号ＲＡＭＰのランプ波形の傾きは、図１１（ａ）のランプ波形の約１／２となる所定の傾きが設定される。なお、このような参照信号ＲＡＭＰにおけるランプ波形の傾きの変更は、例えば参照信号生成回路２５０においてランプ波形を生成するための回路部における電流値を切り替えることで実現できる。
【０１５７】
このようにして参照信号ＲＡＭＰのランプ波形の傾きを変更することで、時刻ｔ７からＤ相期間が開始時点から、参照信号ＲＡＭＰのレベルが画素信号Ｖｘよりも小さくなるまでの時間が図１１（ａ）の場合よりも長くなる。具体的に、Ｄ相カウント期間のとしての時間長Ｔ２は、図１１（ａ）の時間長Ｔ１に対して例えば２倍程度である。この結果、同じ振幅の画素信号ＶｘをＡ／Ｄ変換して得られる撮像信号データＤｖのレベルは、０ｄＢ時に対して、６ｄＢ時のほうが、２倍程度に増加する。すなわち、撮像信号データＤｖに与えられるゲインが２倍となる。このようにして本発明の実施の形態では、ゲイン変更設定を、参照信号ＲＡＭＰのランプ波形に与えるべき傾きを、設定すべきゲインに対応して変更することで実現している。
【０１５８】
しかし、上記図１１により説明したゲイン変更設定処理を、先に図５により説明した本発明の第１の実施の形態の温度データＤｔ生成のための構成とそのまま組み合わせたとした場合には、次のような不都合を生じる。
【０１５９】
ここで、先に図６に示した参照信号ＲＡＭＰは、０ｄＢのゲインが設定されているときに対応した傾きが設定されているものとする。この場合には、図６における時刻ｔ８として示すように、Ｄ相期間（ｔ７〜ｔ９）において参照信号ＲＡＭＰのレベルが温度信号Ｖｔｅｍｐ以下となるタイミングが正常に得られている。すなわち、温度用カウンタ２４２−ｍは、Ｄ相期間（ｔ７〜ｔ９）において正常にアップカウント動作を完了させている。
【０１６０】
次に、図１２のタイミングチャートには、参照信号ＲＡＭＰとして、６ｄＢのゲインに対応して生成される波形が示されている。すなわち、図６に示す参照信号ＲＡＭＰと比較してランプ波形の傾きが１／２程度にまで小さくなっている波形である。なお、図１２に示される温度信号Ｖｔｅｍｐは、図５に示したＢＧＲ回路２７０により生成されたものであり、図６と同一である。
【０１６１】
この図１２をみると、参照信号ＲＡＭＰの傾きが小さくなったために、次のような動作となっている。すなわち、例えば図６におけるＤ相カウント期間の終了タイミングである時刻ｔ８を経過し、さらにＤ相期間の終了時刻ｔ９に至っても、参照信号ＲＡＭＰのレベルが温度信号Ｖｔｅｍｐよりも高いままとなっている。このために、温度用コンパレータ２４１−ｍの出力信号Ｖｃは、Ｄ相期間（ｔ７〜ｔ９）においてＬレベルに反転することができず、温度用カウンタ２４２−ｍも時刻ｔ７も、Ｄ相期間内にアップカウントを終了させることができない。すなわち、Ｄ相カウント期間は、Ｄ相期間を経過しても終了しないという、エラーを生じてしまう。このようなエラーが生じた場合には、温度用ＡＤＣ２４０−ｍからは、本来の電圧ＶＰＴＡＴに応じた正しい温度データＤｔを出力することができない。
【０１６２】
そこで、本発明の第２の実施の形態では、撮像信号のゲインが可変の構成を採る場合において、変更されたゲインに対応して常に正しい温度データＤｔが得られるようにするための構成を採る。
【０１６３】
［ゲイン可変の構成に対応するＢＧＲ回路の構成例］
図１３は、本発明の第２の実施の形態に対応するものとして、ゲイン可変に対応して温度データＤｔを出力するための構成例を示している。なお、この図において、図５と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１６４】
また、図１３の説明にあたり、ゲインは、０ｄＢ，６ｄＢ，１２ｄＢ，１８ｄＢ，２４ｄＢの５段階で切り替えるようにして変更可能に構成されているものとする。従って、参照信号ＲＡＭＰは、後述するようにして、０ｄＢ，６ｄＢ，１２ｄＢ，１８ｄＢ，２４ｄＢのゲインごとに応じて、異なるランプ波形の傾きが与えられる。なお、ゲイン倍率としては、０ｄＢが１倍、６ｄＢが２倍、１２ｄＢが４倍、１８ｄＢが８倍、２４ｄＢが１６倍となる。
【０１６５】
図１３においてＢＧＲ回路２７０内の温度検出部２７３Ａは、図５の温度検出部２７３の構成に対して、さらに、トランジスタＴＲ４、抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−１６、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ１５を備えて形成される。スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５はオン／オフスイッチである。
【０１６６】
トランジスタＴＲ４は、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３と同様にＰチャネルのＭＯＳ型トランジスタであり、ソースが電源電圧ＶＤＤと接続される。また、トランジスタＴＲ４のドレインとグランドの間には、１６個の抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−１６が直列に接続される。なお、これら抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−１６は、すべて同じ抵抗値で、温度特性を含む諸特性も同じものが選定されている。
【０１６７】
さらに、トランジスタＴＲ４のソースと抵抗Ｒ３−１との接続点は、スイッチＳＷ１１の一端と接続される。スイッチＳＷ１２の一端は、抵抗Ｒ３−８と抵抗Ｒ３−９との接続点に対して接続される。スイッチＳＷ１３の一端は、抵抗Ｒ３−１２と抵抗Ｒ３−１３との接続点に対して接続される。スイッチＳＷ１４の一端は、抵抗Ｒ３−１４と抵抗Ｒ３−１５との接続点に対して接続される。スイッチＳＷ１５の一端は、抵抗Ｒ３−１５と抵抗Ｒ３−１６との接続点に対して接続される。また、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ１５の各他端は、スイッチＳＷ１の端子ｔｍ２に対して共通に接続される。
【０１６８】
ここで、トランジスタＴＲ４のゲートには、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と共通にアンプ２７１の出力が印加されている。このため、抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−１６の直列接続から成る回路部は、先の図５において温度検出部２７３として示す抵抗Ｒ１，Ｒ２、トランジスタＱ１，Ｑ２から成るＢＧＲ回路に対して並列に接続されているものとみることができる。図５においてトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタに得られる電圧ＶＰＴＡＴが先の（式３）により得られることに基づけば、抵抗Ｒ２とトランジスタＴＲ１との接続点に得られ電圧も、温度に応じた変化を示す。従って、ＢＧＲ回路と並列の関係にあるものとされる抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−１６の直列接続回路の両端電圧としても、温度に応じた変化を示すことになる。すなわち、図５と同じく、電圧ＶＰＴＡＴとして扱うことができる。
【０１６９】
そのうえで、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５は、ゲイン設定部１０９により、設定すべきゲインに応じて、そのオン／オフが切り替えられる。ゲイン設定部１０９は、設定すべきゲインが０ｄＢである場合には、スイッチＳＷ１１のみをオンとして、残るスイッチＳＷ１２〜ＳＷ１５はすべてオフとする。また、ゲインが６ｄＢのときには、スイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ１２をオンとして、スイッチＳＷ１３乃至ＳＷ１６をオフとする。ゲインが１２ｄＢのときは、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３をオンとして、スイッチＳＷ１４，ＳＷ１５をオフとする。ゲインが２４ｄＢのときは、スイッチＳＷ１５のみをオンとして、スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ１５をオンとする。すなわち、抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−１６とスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１４によっては、電圧ＶＰＴＡＴの分圧比を可変して出力する可変分圧回路を形成する。なお、このように切り替えられるスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５のうち、オン状態とされているスイッチが、本願特許請求の範囲に記載の分圧点に相当する。
【０１７０】
そしてこの場合には、上記したスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の切り替えに応じて、これらスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の他端側（スイッＳＷ１の端子ｔｍ２）に得られる電圧が、設定されたゲインごとに応じた電圧ＶＰＴＡＴとなる。すなわち、本発明の第２の実施の形態においては、電圧ＶＰＴＡＴは、設定されるゲインに応じて変更されるようにして制御される。
【０１７１】
先に述べたように、抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−１６は、それぞれ同じ抵抗値を有する。従って、この場合の電圧ＶＰＴＡＴは、可変されるゲイン倍率の値に応じた分圧比により抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−１６の両端電圧を分圧して得られる電圧値となる。具体的には、ゲイン０ｄＢ（ゲイン倍率：１倍）のときの電圧ＶＰＴＡＴを１とすると、ゲイン６ｄＢ（ゲイン倍率：２倍）のときの電圧ＶＰＴＡＴは１／２となるようにして分圧される。また、ゲイン１２ｄＢ（ゲイン倍率：４倍）のときの電圧ＶＰＴＡＴは１／４に分圧される。ゲイン１８ｄＢ（ゲイン倍率：８倍）のときの電圧ＶＰＴＡＴは１／８に分圧される。ゲイン２４ｄＢ（ゲイン倍率：１６倍）のときの電圧ＶＰＴＡＴは１／１６に分圧される。
【０１７２】
図１４の波形図は、本発明の第２の実施の形態における参照信号ＲＡＭＰ及び温度信号Ｖｔｅｍｐについて、その実動作に対応して得られる波形の変化を示している。なお、本発明の第２の実施の形態においても、本発明の第１の実施の形態と同様のタイミングでスイッチＳＷ１が切り替えられる。従って、温度信号Ｖｔｅｍｐは、時刻ｔ６以前においては電圧ＶＰＴＡＴとなり、時刻ｔ６以降においてグランド電位に切り替わる。また、図１４においては、図を見やすいものとすることの都合上、ゲイン０ｄＢ，６ｄＢ，１２ｄＢの各場合のみを示し、ゲイン１８ｄＢ、２４ｄＢの場合については省略している。
【０１７３】
先にも述べたように、参照信号ＲＡＭＰは、変更設定されるゲインが高くなるのに応じて、ランプ波形の傾きが小さくなっていくようにして可変される。しかし実際には、指定されるゲインが段階的に大きくなっていくのに応じて、その初期電圧値をゲイン倍率に応じて小さくするようにして切り替えることとしている。そして、例えば時刻ｔ７から時刻ｔ９までのＤ相期間として示される所定時間において、初期電圧値からグランド電位に低減していくようにして電流値を設定してランプ波形を生成する。これにより、ランプ波形の傾きとしてみた場合には、ゲインが高くなるのに応じて傾きが小さくなっていくようにして切り替わることになる。
【０１７４】
この場合には、例えばゲイン６ｄＢのときには、ゲイン０ｄＢのときに対して１／２程度の傾きとなるように設定される。さらに、ゲイン１２ｄＢのときには、ゲイン０ｄＢに対して１／４程度の傾きとなるように設定される。なお、図示していないが、ゲイン１８ｄＢのときには、ゲイン０ｄＢに対して１／８程度の傾きとなるように、ゲイン２４ｄＢのときには、ゲイン０ｄＢに対して１／１６程度の傾きとなるように設定される。
【０１７５】
一方、温度信号Ｖｔｅｍｐは、時刻ｔ６以前において出力される電圧ＶＰＴＡＴについて、先の図１３に示した構成により、設定されるゲインに応じて変更されることになる。すなわち、ゲイン０ｄＢのときを基準（１）とすると、ゲイン６ｄＢのときには約１／２、ゲイン１２ｄＢのときには約１／４のレベルが設定され、ゲインが高くなるほど、温度信号Ｖｔｅｍｐは電圧ＶＰＴＡＴとグランドとの電位差が小さくなっていく。なお、図１４に示される温度信号Ｖｔｅｍｐは、時刻ｔ６以降のグランド電位が固定で、時刻ｔ６以前の電圧ＶＰＴＡＴとしての電位が温度に応じて変動し得る信号としてみることができる。
【０１７６】
ここで、コンパレータ２４１は、先に述べたようにしてＰ相期間前のタイミングにおいて入力端子電位リセットが実行される。このリセット動作は、画像用コンパレータ２４１−１〜２４１−（ｍ−１）だけではなく、温度用コンパレータ２４１ｍも同様に行う。上記図１４に示される参照信号ＲＡＭＰと温度信号Ｖｔｅｍｐはグランド電位を基準とした実電圧値に応じた動作である。しかし、上記の入力端子電位リセットが行われることを考慮した場合には、参照信号ＲＡＭＰと温度信号Ｖｔｅｍｐとの電位関係を、図１５のようにして捉えることができる。すなわち、参照信号ＲＡＭＰと温度信号Ｖｔｅｍｐのレベルを合わせるようにして互いのレベルをシフトさせた信号が入力されるものとしてみることができる。これにより、温度用コンパレータ２４１−ｍは、参照信号ＲＡＭＰの初期電圧と、Ｐ相期間に対応する温度信号Ｖｔｅｍｐのレベルをほぼ同電位とすることになる。
【０１７７】
さらに、上記図１５の参照信号ＲＡＭＰと温度信号Ｖｔｅｍｐを、温度用コンパレータ２４１−ｍの２つの入力端子間の電位差としてみた場合には、図１６のタイミングチャートのようにして示すことができる。すなわち、図１６は、０ｄＢ，６ｄＢ，１２ｄＢそれぞれのゲインｎ場合の温度コンパレータ２４１−ｍの動作を示すものとなる。
【０１７８】
図１６において、先ず、温度信号Ｖｔｅｍｐについては、時刻ｔ６以前が仮想の基準レベルＶｒｅｆとなる。このため、時刻ｔ６以前におけるゲイン０ｄＢ，６ｄＢ，１２ｄＢでの各レベルが一致するように揃えられる。これにより、温度信号Ｖｔｅｍｐは、時刻ｔ６以前においてはゲインに関わらず同じであるが、時刻ｔ６以降においてはゲイン０ｄＢ，６ｄＢ，１２ｄＢとでゲイン倍率に応じた比率で変化する。すなわち、６ｄＢ（ゲイン倍率:２倍）時には、０ｄＢ時の仮想の電圧ＶＰＴＡＴの２倍のレベルが得られるものとなる。さらに、１２ｄＢ（ゲイン倍率:４倍）時には、０ｄＢ時の仮想の電圧ＶＰＴＡＴの４倍のレベルが得られるものとなる。そのうえで、この時刻ｔ６以降において得られる温度信号Ｖｔｅｍｐのレベルが、相対的には仮想の電圧ＶＰＴＡＴとして捉えられることになる。すなわち、温度に応じてそのレベルが変動するものとして扱われる。
【０１７９】
そして、図１６のＤ相期間（ｔ７〜ｔ９）内に着目すると、例えばゲインが０ｄＢより大きい６ｄＢ、さらに１２ｄＢのときにも、時刻ｔ８において参照信号ＲＡＭＰが温度信号Ｖｔｅｍｐよりも小さいレベルに変化する状態が得られている。すなわち、０ｄＢよりも高いゲインのときにも、正常に、Ｄ相期間内にてＤ相カウント期間が終了している。
【０１８０】
また、この時刻ｔ８としてのＤ相カウント期間の終了タイミングは、ゲイン０ｄＢ，６ｄＢ，１２ｄＢとでほぼ同じになっている。従って、Ｄ相カウント期間としての時間長もほぼ同じであることになり、カウンタ２４２としては、ダウンカウント終了時において、ゲイン０ｄＢ，６ｄＢ，１２ｄＢ時とでほぼ同じカウント値を得ることになる。すなわち、ゲインの変更にかかわらず、同じカウント値が得られる。このことは、ゲインが変更されるのにかかわらず、そのときの温度を示す温度データＤｔが常に正確に得られることを意味する。
【０１８１】
なお、図１４〜図１６の各波形図には、例えばゲイン１８ｄＢ，２４ｄＢ時の動作波形は示されていないが、これまでの説明から理解されるように、ゲイン１８ｄＢ，２４ｄＢごとに、これまでに説明したように上記と同じ動作が得られるものである。
【０１８２】
このようにして、本発明の第２の実施の形態では、撮像装置１００がゲインを変更設定する構成を採る場合に、ゲインが高くなるようにして変更されたとしても、正常に温度データＤｔを生成して出力できる。そのうえで、ゲインの変更設定にかかわらず、同じ温度を示す温度データＤｔを安定して出力できる。
【０１８３】
また上記のような効果を得るのにあたっては、図１３に示したようにして、温度検出部２７３Ａにおいて、１つのＭＯＳ型トランジスタＴＲ４と必要数の抵抗素子（Ｒ３−１〜Ｒ３−１６）とから成る直列接続回路を追加する。さらに、分圧比変更用の必要数のスイッチ（ＳＷ１１〜ＳＷ１５）を追加し、電源電圧ＶＤＤに接続するだけでよい。この程度の部品追加であれば、例えばチップ基板サイズはほとんど拡大する必要がなく、小型化を妨げない。
【０１８４】
なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、本発明の実施の形態において明示したように、本発明の実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０１８５】
例えば、これまでにおいては説明を簡単でわかりやすいものとすることの便宜から、温度用ＡＤＣは、１つの画素列に対応した１組のみであることを前提として説明してきた。しかし、本願発明の下では、２以上の画素列に対応した２組以上の温度用ＡＤＣが備えられてもよい。この場合には、例えば複数組の温度用ＡＤＣごとに対応して、複数のフレーム期間対応温度データが得られることになる。そこで、例えばさらにこれら複数のフレーム期間対応温度データを積算または平均値化することで、より高い精度の温度情報を得ることも期待できる。
【０１８６】
また、本発明の実施の形態では、温度出力装置をＣＭＯＳイメージセンサに搭載する例を挙げたが、例えば本発明においては、イメージセンサとしてはＣＭＯＳの方式に限定されるものではない。また、本発明に対応する温度出力装置の構成をイメージセンサ以外に適用することも考えられる。すなわち、温度出力装置を、撮像装置以外の装置に実装してもよい。
【０１８７】
また、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。
【符号の説明】
【０１８８】
１００  撮像装置
１０１  光学系部
１０２  フィルタ
１０３  イメージセンサ
１０４  信号処理部
１０５  エンコード／デコード部
１０６  メディアドライブ
１０７  記憶媒体
１０８  制御部
１０９  ゲイン設定部
１１０  シャッタ駆動部
１１１  絞り駆動部
１１２  表示部
１１３  操作部
１１４  照度検出部
１２１  レンズ部
１２２  絞り
２１０  画素アレイ
２１１  画素
２１４ａ  有効画素領域
２１４ｂ  有効画素不問領域
２１５  ＯＰＢ領域
２１６ａ，２１６ｂ  ＯＰＢ不問領域
２４０−ｍ  温度用単位ＡＤＣ
２４０−１〜２４０−（ｍ−１）  画像用単位ＡＤＣ
２４１  コンパレータ
２４２  カウンタ
２５０  参照信号生成回路
２６０  列走査回路
２７０  ＢＧＲ
２７３、２７３Ａ  温度検出部
２８１  データ出力線
２９０  タイミング制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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