(57)【要約】【課題】消費電力を低減する。【解決手段】撮像装置２００は、複数の画素と、複数の画素のうち第ａ列に位置する複数の画素のそれぞれから出力された画素信号を伝達する垂直信号線２１２と、負荷電流回路２１５と、制御回路２０５と、画素信号をデジタル信号に変換するカラムＡＤ回路２０７と、デジタル信号と閾値とを比較する比較回路２１７とを備え、カラムＡＤ回路２０７は、参照信号ＲＡＭＰと画素信号とを比較し、比較結果を示す出力信号を生成する比較器２０８と、カウント期間の開始から出力信号が反転するまでの期間をカウントすることでデジタル信号を生成するカウンタ２０９とを備え、制御回路２０５は、第ａ列かつ第ｂ行に位置する第１画素のデジタル信号と閾値との大小関係に応じて、第ａ列、かつ第ｂ行と異なる第ｃ行に位置する第２画素のカウント期間における、比較器２０８の動作電流を制御する。【選択図】図１
2019004454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍ行ｎ列（ｍ、ｎはそれぞれ２以上の整数）に配置されている複数の画素と、
前記複数の画素のうち第ａ列（ａは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力された第１画素信号を伝達する第１信号線と、
前記第１信号線に第１負荷電流を供給する第１負荷電流回路と、
第１制御回路と、
前記第１画素信号を第１デジタル信号に変換する第１変換回路と、
前記第１デジタル信号と閾値とを比較する比較回路と
を備え、
前記第１変換回路は、
参照信号と前記第１画素信号とを比較し、比較結果を示す第１出力信号を生成する第１比較器と、
第１クロック信号を用いて、第１カウント期間の開始から前記第１出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第１デジタル信号を生成する第１カウンタと
を備え、
前記第１制御回路は、前記第ａ列かつ第ｂ行（ｂは１以上ｍ以下の整数）に位置する第１画素の前記第１デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ａ列、かつ前記第ｂ行と異なる第ｃ行（ｃは１以上ｍ以下の整数）に位置する第２画素の前記第１カウント期間における、前記第１比較器の動作電流を制御する、撮像装置。
【請求項２】
前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１カウント期間において、前記第１比較器が動作する期間を決定する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、
前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、
前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路と
をさらに備え、
前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、
前記第２変換回路は、
前記参照信号と前記第２画素信号とを比較し、比較結果を示す第２出力信号を生成する第２比較器と、
第２クロック信号を用いて、第２カウント期間の開始から前記第２出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第２デジタル信号を生成する第２カウンタと
を備え、
前記第１制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２カウント期間における、前記第２比較器の動作電流を制御する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、
前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、
第２制御回路と、
前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路と
をさらに備え、
前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、
前記第２変換回路は、
前記参照信号と前記第２画素信号とを比較し、比較結果を示す第２出力信号を生成する第２比較器と、
第２クロック信号を用いて、第２カウント期間の開始から前記第２出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第２デジタル信号を生成する第２カウンタと
を備え、
前記第２制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２カウント期間における、前記第２比較器の動作電流を制御し、
前記第１制御回路は、前記第１負荷電流回路及び前記第２負荷電流回路が配置されている領域外であって、前記第１負荷電流回路が配置されている領域側に配置されており、
前記第２制御回路は、前記第１負荷電流回路及び前記第２負荷電流回路が配置されている前記領域外であって、前記第２負荷電流回路が配置されている領域側に配置されている、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記閾値は、第１閾値と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値と、を含み、
前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記第１閾値及び前記第２閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１カウント期間における、前記第１比較器の動作電流を制御する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１カウント期間において、前記第１カウンタに前記第１クロック信号を供給する期間を決定する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、
前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、
前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路と
をさらに備え、
前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、
前記第２変換回路は、
前記参照信号と前記第２画素信号とを比較し、比較結果を示す第２出力信号を生成する第２比較器と、
第２クロック信号を用いて、第２カウント期間の開始から前記第２出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第２デジタル信号を生成する第２カウンタと
を備え、
前記第１制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２カウント期間において、前記第２カウンタに前記第２クロック信号を供給する期間を決定する、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、
前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、
第２制御回路と、
前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路と
をさらに備え、
前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、
前記第２変換回路は、
前記参照信号と前記第２画素信号とを比較し、比較結果を示す第２出力信号を生成する第２比較器と、
第２クロック信号を用いて、第２カウント期間の開始から前記第２出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第２デジタル信号を生成する第２カウンタと
を備え、
前記第２制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２カウント期間において、前記第２カウンタに前記第２クロック信号を供給する期間を決定し、
前記第１制御回路は、前記第１カウンタ及び前記第２カウンタが配置されている領域外であって、前記第１カウンタが配置されている領域側に配置されており、
前記第２制御回路は、前記第１カウンタ及び前記第２カウンタが配置されている前記領域外であって、前記第２カウンタが配置されている領域側に配置されている、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記閾値は、第１閾値と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値と、を含み、
前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記第１閾値及び前記第２閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１カウント期間において、前記第１カウンタに前記第１クロック信号を供給する期間を決定する、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１画素信号が伝達される時に前記第１信号線に供給される前記第１負荷電流の電流値を決定する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第１制御回路は、
前記第１画素の前記第１デジタル信号が前記閾値より大きい場合、前記第２画素の前記第１画素信号が伝達される時に前記第１信号線に供給される前記第１負荷電流を第１電流値に決定し、
前記第１画素の前記第１デジタル信号が前記閾値以下の場合、前記第２画素の前記第１画素信号が伝達される時に前記第１信号線に供給される前記第１負荷電流を第１電流値より小さい第２電流値に決定する、請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、
前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、
前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路と
をさらに備え、
前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、
前記第１制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２画素信号が伝達される時に前記第２信号線に供給される前記第２負荷電流の電流値を決定する、請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、
前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、
第２制御回路と、
前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路と
をさらに備え、
前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、
前記第２制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２画素信号が伝達される時に前記第２信号線に供給される前記第２負荷電流を決定し、
前記第１制御回路は、前記第１負荷電流回路及び前記第２負荷電流回路が配置されている領域外であって、前記第１負荷電流回路が配置されている領域側に配置されており、
前記第２制御回路は、前記第１負荷電流回路及び前記第２負荷電流回路が配置されている前記領域外であって、前記第２負荷電流回路が配置されている領域側に配置されている、請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記閾値は、第１閾値と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値と、を含み、
前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記第１閾値及び前記第２閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１画素信号が伝達される時に前記第１信号線に供給される前記第１負荷電流の電流値を決定する、請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１５】
請求項１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カメラ信号処理部と
を備えるカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置及びカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光を電気信号に変換する固体撮像装置は、スマートフォン、監視用カメラ、車載用カメラ、医療用カメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の種々の機器に使用されている。固体撮像装置として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、及びＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサが知られている。
【０００３】
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ＡＤ変換し、変換したデジタル信号を外部に出力する。
【０００４】
また、従来のＣＭＯＳイメージセンサとして、列毎にＡＤ変換回路を備え、行単位でＡＤ変換したデジタル信号を出力する固体撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０６７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような撮像装置では、消費電力の低減が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の限定的ではないある例示的な実施形態によれば、以下が提供される。
【０００８】
ｍ行ｎ列（ｍ、ｎはそれぞれ２以上の整数）に配置されている複数の画素と、前記複数の画素のうち第ａ列（ａは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力された第１画素信号を伝達する第１信号線と、前記第１信号線に第１負荷電流を供給する第１負荷電流回路と、第１制御回路と、前記第１画素信号を第１デジタル信号に変換する第１変換回路と、前記第１デジタル信号と閾値とを比較する比較回路とを備え、前記第１変換回路は、参照信号と前記第１画素信号とを比較し、比較結果を示す第１出力信号を生成する第１比較器と、第１クロック信号を用いて、第１カウント期間の開始から前記第１出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第１デジタル信号を生成する第１カウンタとを備え、前記第１制御回路は、前記第ａ列かつ第ｂ行（ｂは１以上ｍ以下の整数）に位置する第１画素の前記第１デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ａ列、かつ前記第ｂ行と異なる第ｃ行（ｃは１以上ｍ以下の整数）に位置する第２画素の前記第１カウント期間における、前記第１比較器の動作電流を制御する、撮像装置。
【０００９】
包括的または具体的な態様は、素子、デバイス、モジュール、システム、集積回路または方法で実現されてもよい。また、包括的または具体的な態様は、素子、デバイス、モジュール、システム、集積回路および方法の任意の組み合わせによって実現されてもよい。
【００１０】
開示された実施形態の追加的な効果および利点は、明細書および図面から明らかになる。効果および／または利点は、明細書および図面に開示の様々な実施形態または特徴によって個々に提供され、これらの１つ以上を得るために全てを必要とはしない。
【発明の効果】
【００１１】
本開示は、消費電力を低減できる撮像装置又はカメラシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図２】図２は、第１の実施形態における撮像装置の１水平走査期間の通常モード時の動作例を示すタイミングチャートである。
【図３】図３は、第１の実施形態における撮像装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第１の実施形態における撮像装置の暗時モード時の１水平走査期間の動作例を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、第１の実施形態における撮像装置の暗時モード時のアップカウント期間のカウンタの動作例を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、第１の実施形態における撮像装置の明時モード時の１水平走査期間の動作例を示すタイミングチャートである。
【図７】図７は、第１の実施形態における撮像装置の明時モード時のアップカウント期間のカウンタの動作例を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、第１の実施形態における撮像装置のアップカウント期間のカウンタ動作例を示すタイミングチャートである。
【図９Ａ】図９Ａは、第１の実施形態に係る画像例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第１の実施形態に係る明時モードと暗時モードが適用される領域の例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の変形例における撮像装置の比較処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第１の実施形態の変形例における撮像装置の暗時モード時の１水平走査期間のカウンタの動作例を示すタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、第１の実施形態の変形例における撮像装置の暗時モード時のアップカウント期間のカウンタ動作例を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、第１の実施形態の変形例における撮像装置の中間モード時の１水平走査期間のカウンタの動作例を示すタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、第１の実施形態の変形例における撮像装置の中間モード時のアップカウント期間のカウンタ動作例を示すタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、第１の実施形態の変形例における撮像装置の明時モード時の１水平走査期間のカウンタの動作例を示すタイミングチャートである。
【図１６】図１６は、第１の実施形態の変形例における撮像装置の明時モード時のアップカウント期間のカウンタ動作例を示すタイミングチャートである。
【図１７】図１７は、第２の実施形態における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図１８】図１８は、第２の実施形態における負荷電流回路への制御信号の供給例を示す模式図である。
【図１９】図１９は、第２の実施形態に係る明時モードと暗時モードが適用される領域の例を示す図である。
【図２０】図２０は、第２の実施形態の変形例１における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図２１】図２１は、第２の実施形態の変形例１における負荷電流回路への制御信号の供給例を示す模式図である。
【図２２】図２２は、第２の実施形態の変形例２における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図２３】図２３は、第２の実施形態の変形例２における負荷電流回路への制御信号の供給例を示す模式図である。
【図２４】図２４は、第２の実施形態の変形例２に係る明時モードと暗時モードが適用される領域の例を示す図である。
【図２５】図２５は、第３の実施形態における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図２６】図２６は、第３の実施形態におけるカウンタへのクロック信号の供給例を示す模式図である。
【図２７】図２７は、第３の実施形態の変形例１における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図２８】図２８は、第３の実施形態の変形例１におけるカウンタへのクロック信号の供給例を示す模式図である。
【図２９】図２９は、第３の実施形態の変形例２における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図３０】図３０は、第３の実施形態の変形例２におけるカウンタへのクロック信号の供給例を示す模式図である。
【図３１】図３１は、第４の実施形態における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図３２】図３２は、第４の実施形態における比較器への制御信号の供給例を示す模式図である。
【図３３】図３３は、第４の実施形態の変形例１における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図３４】図３４は、第４の実施形態の変形例１における比較器への制御信号の供給例を示す模式図である。
【図３５】図３５は、第４の実施形態の変形例２における撮像装置の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図３６】図３６は、第４の実施形態の変形例２における比較器への制御信号の供給例を示す模式図である。
【図３７】図３７は、第５の実施形態に係るカメラシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本開示に至った知見）
近年、撮像装置において、高速フレームレート化と高精度化の要望が強くなっている。高画素数化に伴う行数の増加が消費電力に与える影響、又は、高精度化によるＡＤ変換のビット数増加に伴い、ＡＤ変換処理の処理量が増加する。これにより、消費電力が大きくなるといった課題が発生する。
【００１４】
特に、カラムＡＤ回路は画素アレイの各列に配置されているので、列数が多くなると、カラムＡＤ回路単体の消費電力が撮像装置全体の消費電力に与える影響は大きくなる。また、消費電力を抑えるためにカウンタクロックを遅くした場合、ＡＤ変換期間が増加するためフレームレートが低下してしまうという課題が発生する。
【００１５】
一方で、高画素数化、又は、１画素２セル化による広ダイナミックレンジ化は垂直信号線の電圧幅の増加へと繋がる。これにより負荷電流回路に流れるバイアス電流が増加することで消費電力が大きくなるという課題も発生している。
【００１６】
撮像装置における消費電力の増加は、発熱をもたらす。温度の上昇によりシェーディング又は暗電流等のノイズが増大することで画質が低下する。高速フレームレート化、高画素数化、及び広ダイナミックレンジといった求められる性能が向上する中、如何に撮像装置の電力を削減するかが重要となってきている。
【００１７】
また、一般にスマートフォン、デジタルスチルカメラ及びデジタルビデオカメラは、バッテリーから電力を供給される。よって、これらの機器での長時間撮影を実現するために、これらの機器に搭載される撮像装置の低消費電力が望まれている。
【００１８】
本開示では、消費電力を低減できる撮像装置及びカメラシステムについて説明する。
【００１９】
本開示の一態様に係る撮像装置は、ｍ行ｎ列（ｍ、ｎはそれぞれ２以上の整数）に配置されている複数の画素と、前記複数の画素のうち第ａ列（ａは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力された第１画素信号を伝達する第１信号線と、前記第１信号線に第１負荷電流を供給する第１負荷電流回路と、第１制御回路と、前記第１画素信号を第１デジタル信号に変換する第１変換回路と、前記第１デジタル信号と閾値とを比較する比較回路とを備え、前記第１変換回路は、参照信号と前記第１画素信号とを比較し、比較結果を示す第１出力信号を生成する第１比較器と、第１クロック信号を用いて、第１カウント期間の開始から前記第１出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第１デジタル信号を生成する第１カウンタとを備え、前記第１制御回路は、前記第ａ列かつ第ｂ行（ｂは１以上ｍ以下の整数）に位置する第１画素の前記第１デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ａ列、かつ前記第ｂ行と異なる第ｃ行（ｃは１以上ｍ以下の整数）に位置する第２画素の前記第１カウント期間における、前記第１比較器の動作電流を制御する。
【００２０】
これによれば、当該撮像装置は、第１画素の信号レベルに応じて、第２画素の第１カウント期間における、第１比較器の動作電流を制御できる。これにより、当該撮像装置は、例えば、明るさに応じて、一部の期間に第１比較器の動作電流を下げることができるので、消費電力を低減できる。
【００２１】
例えば、前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１カウント期間において、前記第１比較器が動作する期間を決定してもよい。
【００２２】
これによれば、当該撮像装置は、例えば、明るさに応じた一部の期間に第１比較器を動作させ、他の期間において第１比較器を停止できるので、消費電力を低減できる。
【００２３】
例えば、前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路とをさらに備え、前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、前記第２変換回路は、前記参照信号と前記第２画素信号とを比較し、比較結果を示す第２出力信号を生成する第２比較器と、第２クロック信号を用いて、第２カウント期間の開始から前記第２出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第２デジタル信号を生成する第２カウンタとを備え、前記第１制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２カウント期間における、前記第２比較器の動作電流を制御してもよい。
【００２４】
これによれば、当該撮像装置は、第１比較器の動作電流と第２比較器の動作電流とを個別に制御できるので、各画像領域の明るさに応じて適切に比較器の動作電流を制御できる。
【００２５】
例えば、前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、第２制御回路と、前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路とをさらに備え、前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、前記第２変換回路は、前記参照信号と前記第２画素信号とを比較し、比較結果を示す第２出力信号を生成する第２比較器と、第２クロック信号を用いて、第２カウント期間の開始から前記第２出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第２デジタル信号を生成する第２カウンタとを備え、前記第２制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２カウント期間における、前記第２比較器の動作電流を制御し、前記第１制御回路は、前記第１負荷電流回路及び前記第２負荷電流回路が配置されている領域外であって、前記第１負荷電流回路が配置されている領域側に配置されており、前記第２制御回路は、前記第１負荷電流回路及び前記第２負荷電流回路が配置されている前記領域外であって、前記第２負荷電流回路が配置されている領域側に配置されていてもよい。
【００２６】
これによれば、当該撮像装置は、第１比較器の動作電流と第２比較器の動作電流とを個別に制御できるので、各画像領域の明るさに応じて適切に比較器の動作電流を制御できる。さらに、単一の第１制御回路から第１比較器及び第２比較器に制御信号が伝達される場合に比べ、制御信号が伝達される配線が配置される領域を縮小できる。また、制御信号が伝達される配線の長さのばらつきを低減できるので、複数の比較器に供給される制御信号のばらつきを低減できる。
【００２７】
例えば、前記閾値は、第１閾値と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値と、を含み、前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記第１閾値及び前記第２閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１カウント期間における、前記第１比較器の動作電流を制御してもよい。
【００２８】
これによれば、当該撮像装置は、複数の閾値を用いることで、適切に比較器の動作電流を制御できる。
【００２９】
例えば、前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１カウント期間において、前記第１カウンタに前記第１クロック信号を供給する期間を決定してもよい。
【００３０】
これによれば、当該撮像装置は、第１画素の信号レベルに応じて、第２画素の第１カウント期間において、第１カウンタに第１クロック信号を供給する期間を決定できる。これにより、当該撮像装置は、例えば、明るさに応じた一部の期間に第１カウンタに第１クロック信号を供給し、他の期間において第１クロック信号の供給を停止できるので、消費電力を低減できる。
【００３１】
例えば、前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路とをさらに備え、前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、前記第２変換回路は、前記参照信号と前記第２画素信号とを比較し、比較結果を示す第２出力信号を生成する第２比較器と、第２クロック信号を用いて、第２カウント期間の開始から前記第２出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第２デジタル信号を生成する第２カウンタとを備え、前記第１制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる前記第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２カウント期間において、前記第２カウンタに前記第２クロック信号を供給する期間を決定してもよい。
【００３２】
これによれば、当該撮像装置は、第１クロック信号の供給と第２クロック信号の供給とを個別に制御できるので、各画像領域の明るさに応じて適切にクロック信号の供給を制御できる。
【００３３】
例えば、前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、第２制御回路と、前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路とをさらに備え、前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、前記第２変換回路は、前記参照信号と前記第２画素信号とを比較し、比較結果を示す第２出力信号を生成する第２比較器と、第２クロック信号を用いて、第２カウント期間の開始から前記第２出力信号が反転するまでの期間をカウントすることで前記第２デジタル信号を生成する第２カウンタとを備え、前記第２制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２カウント期間において、前記第２カウンタに前記第２クロック信号を供給する期間を決定し、前記第１制御回路は、前記第１カウンタ及び前記第２カウンタが配置されている領域外であって、前記第１カウンタが配置されている領域側に配置されており、前記第２制御回路は、前記第１カウンタ及び前記第２カウンタが配置されている前記領域外であって、前記第２カウンタが配置されている領域側に配置されていてもよい。
【００３４】
これによれば、当該撮像装置は、第１クロック信号の供給と第２クロック信号の供給とを個別に制御できるので、各画像領域の明るさに応じて適切にクロック信号の供給を制御できる。さらに、単一の第１制御回路から第１クロック信号及び第２クロック信号を第１カウンタ及び第２カウンタに供給する場合に比べ、クロック信号が伝達される配線が配置される領域を縮小できる。また、第１クロック信号及び第２クロック信号が伝達される配線の長さのばらつきを低減できるので、複数のカウンタに供給されるクロック信号のばらつきを低減できる。
【００３５】
例えば、前記閾値は、第１閾値と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値と、を含み、前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記第１閾値及び前記第２閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１カウント期間において、前記第１カウンタに前記第１クロック信号を供給する期間を決定してもよい。
【００３６】
これによれば、当該撮像装置は、複数の閾値を用いることで、適切にクロック信号の供給を制御できる。
【００３７】
例えば、前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１画素信号が伝達される時に前記第１信号線に供給される前記第１負荷電流の電流値を決定してもよい。
【００３８】
これによれば、当該撮像装置は、第１画素の信号レベルに応じて、第２画素の信号が伝達される際の負荷電流を決定できる。これにより、当該撮像装置は、例えば、明るさが低い場合における負荷電流を低減できるので、消費電力を低減できる。
【００３９】
例えば、前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号が前記閾値より大きい場合、前記第２画素の前記画素信号が伝達される時に前記第１信号線に供給される前記第１負荷電流を第１電流値に決定し、前記第１画素の前記第１デジタル信号が前記閾値より小さい場合、前記第２画素の前記画素信号が伝達される時に前記第１信号線に供給される前記第１負荷電流を第１電流値より小さい第２電流値に決定してもよい。
【００４０】
これによれば、当該撮像装置は、明るさが低い場合における負荷電流を低減できるので、消費電力を低減できる。
【００４１】
例えば、前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路とをさらに備え、前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、前記第１制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２画素信号が伝達される時に前記第２信号線に供給される前記第２負荷電流の電流値を決定してもよい。
【００４２】
これによれば、当該撮像装置は、第２画素と第４画素との負荷電流を個別に制御できるので、各画像領域の明るさに応じて適切に負荷電流を制御できる。
【００４３】
例えば、前記複数の画素のうち前記第ａ列と異なる第ｄ列（ｄは１以上ｎ以下の整数）に位置する複数の画素のそれぞれから出力される第２画素信号を伝達する第２信号線と、前記第２信号線に第２負荷電流を供給する第２負荷電流回路と、第２制御回路と、前記第２画素信号を第２デジタル信号に変換する第２変換回路とをさらに備え、前記比較回路は、前記第２デジタル信号と前記閾値とを比較し、前記第２制御回路は、前記第ｄ列かつ第ｅ行（ｅは１以上ｍ以下の整数）に位置する第３画素の前記第２デジタル信号と前記閾値との大小関係に応じて、前記第ｄ列、かつ前記第ｅ行と異なる第ｆ行（ｆは１以上ｍ以下の整数）に位置する第４画素の前記第２画素信号が伝達される時に前記第２信号線に供給される前記第２負荷電流を決定し、前記第１制御回路は、前記第１負荷電流回路及び前記第２負荷電流回路が配置されている領域外であって、前記第１負荷電流回路が配置されている領域側に配置されており、前記第２制御回路は、前記第１負荷電流回路及び前記第２負荷電流回路が配置されている前記領域外であって、前記第２負荷電流回路が配置されている領域側に配置されていてもよい。
【００４４】
これによれば、当該撮像装置は、第２画素と第４画素との負荷電流を個別に制御できるので、各画像領域の明るさに応じて適切に負荷電流を制御できる。さらに、単一の第１制御回路から第１負荷電流回路及び第２負荷電流回路に制御信号が伝達される場合に比べ、制御信号が伝達される配線が配置される領域を縮小できる。また、制御信号が伝達される配線の長さのばらつきを低減できるので、複数の負荷電流回路に供給される制御信号のばらつきを低減できる。
【００４５】
例えば、前記閾値は、第１閾値と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値と、を含み、前記第１制御回路は、前記第１画素の前記第１デジタル信号と前記第１閾値及び前記第２閾値との大小関係に応じて、前記第２画素の前記第１画素信号が伝達される時に前記第１信号線に供給される前記第１負荷電流の電流値を決定してもよい。
【００４６】
これによれば、当該撮像装置は、複数の閾値を用いることで、適切に負荷電流を制御できる。
【００４７】
本開示の一態様に係るカメラシステムは、前記撮像装置と、前記撮像装置から出力される信号を処理するカメラ信号処理部とを備える。
【００４８】
これによれば、当該カメラシステムは、第１画素の信号レベルに応じて、第２画素の信号が伝達される際の負荷電流を決定できる。これにより、当該カメラシステムは、例えば、明るさが低い場合における負荷電流を低減できるので、消費電力を低減できる。
【００４９】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００５０】
以下、本実施形態に係る撮像装置を、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は当業者が本開示を十分に理解するためのものであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００５１】
（第１の実施形態）
［撮像装置の基本構成］
まず、本実施形態における撮像装置の概要について説明する。図１は本実施形態に係る撮像装置のブロック図である。同図に示すように、本実施形態に係る撮像装置２００は、固体撮像装置であり、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサである。この撮像装置２００は、画素部２０１と、垂直走査回路２０２と、水平走査回路２０３と、制御回路２０５と、カラム処理部２０６と、参照信号生成回路２０４と、複数の垂直信号線２１２と、水平信号線２１３と、アンプ回路２１４と、メモリ２１６と、比較回路２１７とを備える。
【００５２】
画素部２０１は、行列状に配置されている複数の画素を含む。各画素は、入射光を光電変換することで電気信号である画素信号を生成する。
【００５３】
垂直走査回路２０２は、行アドレス及び行走査を制御する。垂直信号線２１２は、列毎に設けられており、各列に配置されている複数の画素に接続されている。この垂直信号線２１２は、対応する列に配置されている複数の画素で生成された画素信号をカラム処理部２０６へ伝達する。
【００５４】
カラム処理部２０６は、複数の負荷電流回路２１５と、複数のカラムＡＤ回路２０７とを含む。負荷電流回路２１５及びカラムＡＤ回路２０７は列毎に設けられている。負荷電流回路２１５は、対応する列の垂直信号線２１２に画素信号が伝達される時に、当該垂直信号線２１２に負荷電流を供給する。
【００５５】
カラムＡＤ回路２０７は、対応する列の垂直信号線２１２に接続されており、当該垂直信号線２１２に伝達されたアナログ信号である画素信号をデジタル信号に変換する変換回路である。このカラムＡＤ回路２０７は、比較器２０８と、カウンタ２０９と、スイッチ２１０と、メモリ２１１とを有する。
【００５６】
参照信号生成回路２０４は、参照信号ＲＡＭＰを生成し、生成した参照信号ＲＡＭＰを複数の比較器２０８に供給する。
【００５７】
水平走査回路２０３は、列アドレス及び列走査を制御する。水平信号線２１３は、カラム処理部２０６で生成された複数のデジタル信号を伝達する。アンプ回路２１４は、水平信号線２１３に接続されており、水平信号線２１３を伝達されたデジタル信号を映像データとして撮像装置２００の外部に出力する。
【００５８】
メモリ２１６は、カラム処理部２０６で生成されたデジタル信号のいずれかを一時記憶する。比較回路２１７は、メモリ２１６に保存されているデジタル信号と、予め定められた閾値とを比較する。
【００５９】
制御回路２０５は、垂直走査回路２０２、水平走査回路２０３及びカラム処理部２０６を制御する。
【００６０】
［ＡＤ変換動作］
次に、撮像装置２００のＡＤ変換動作について説明する。本実施形態に係る撮像装置２００は、列並列ＡＤ変換方式のイメージセンサである。撮像装置２００で所望の画像を撮影する場合、撮像装置２００に入射された光は、画素部２０１で電気信号である画素信号に変換される。
【００６１】
画素部２０１は、垂直走査回路２０２によって行単位で制御されている。垂直走査回路２０２が選択した行に属する複数の画素で生成された複数の画素信号は、複数の垂直信号線２１２に同時に出力される。このとき、複数の垂直信号線２１２には、複数の負荷電流回路２１５により負荷電流が供給される。
【００６２】
比較器２０８は、参照信号生成回路２０４が出力する参照信号ＲＡＭＰと、対応する列の画素信号とを比較する。ここで、参照信号ＲＡＭＰは、電圧値が傾きを持ち、少なくとも単調増加又は単調減少するランプ信号である。カウンタ２０９は、カウント期間が開始してから、画素信号と参照信号ＲＡＭＰとの大小関係が反転するまでの時間をカウントする。これにより、アナログ信号である画素信号がデジタル信号に変換される。つまり、比較器２０８及びカウンタ２０９は、ＡＤ変換回路を構成しており、各列の画素信号は、各列のＡＤ変換回路によってアナログ信号からデジタル信号へと変換される。このように、カラムＡＤ回路２０７は、画素部２０１で生成された複数の画素信号を画素単位でアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換器である。
【００６３】
デジタル信号へと変換された各列の画素信号は、制御回路２０５により導通／非導通が切り替えられるスイッチ２１０を介し、各列のメモリ２１１に記憶される。複数のメモリ２１１に記憶された複数のデジタル信号は、水平走査回路２０３において選択された列から順に、水平信号線２１３を経由し、アンプ回路２１４で増幅され、外部の信号処理回路等へと出力される。
【００６４】
また、制御回路２０５は、ＭＣＬＫ端子から入力されるマスタクロック信号及びＤＡＴＡ端子から入力される、様々な設定のためのデータ信号に基づいて、種々の内部クロックを一括して生成し、生成した内部クロックを撮像装置２００内部の各回路に供給する。具体的には制御回路２０５は、垂直走査回路２０２には制御信号ＣＮ１を供給し、水平走査回路２０３に制御信号ＣＮ２を供給する。また、制御回路２０５は、参照信号生成回路２０４には制御信号ＣＮ３と参照信号生成用のクロック信号ＣＬＫ１とを供給する。また、制御回路２０５は、複数のカウンタ２０９に制御信号ＣＮ４及びカウント用のクロック信号ＣＬＫ２を供給し、複数のスイッチ２１０に制御信号ＣＮ５を供給し、複数の負荷電流回路２１５に電流値変更用の制御信号ＣＮ６を供給し、複数の比較器２０８に電流値変更用の制御信号ＣＮ７を供給する。各回路はこれらの制御信号に応じて動作する。
【００６５】
［カラムＡＤ回路の動作］
次に、カラムＡＤ回路２０７により画素信号がＡＤ変換される場面の動作について説明する。なお、本実施形態に係る撮像装置２００は、後述するように、動作モードとして、通常モードと、暗時モードと、明時モードとを有する。まず、通常モードの動作を説明する。
【００６６】
図２は、本実施形態における撮像装置２００の１水平走査期間の通常モード時の動作例を示すタイミングチャートである。
【００６７】
まず、時刻ｔ０において、制御回路２０５は、カウンタ２０９に制御信号ＣＮ４を送り、カウンタ２０９のカウント数を初期値にリセットすると共に、カウンタ２０９の動作モードをダウンカウントモードに設定する。また、制御回路２０５は、制御信号ＣＮ１を送ることで、時刻ｔ１において、所望の行に属する複数の画素のリセット成分を複数の画素信号ＡＤＩＮ０〜ＡＤＩＮｐとして読み出す。なお、図２において、複数の画素信号ＡＤＩＮ０〜ＡＤＩＮｐの一つをＡＤＩＮｎと記載している。
【００６８】
次に、時刻ｔ２において、制御回路２０５は、複数の比較器２０８にリセット信号ＲＳＴを送り、複数の比較器２０８を初期状態にリセットする。また、負荷電流回路２１５は、電流値Ｉ０の負荷電流を垂直信号線２１２に供給する。
【００６９】
時刻ｔ３において、制御回路２０５は、垂直信号線２１２の画素信号が安定した後、参照信号生成回路２０４に制御信号ＣＮ３及びクロック信号ＣＬＫ１を供給する。これを受けて時刻ｔ４において、参照信号生成回路２０４は、参照信号ＲＡＭＰの時間変化を開始する。同時に、制御回路２０５は、複数のカウンタ２０９にクロック信号ＣＬＫ２の供給を開始する。これを受けて複数のカウンタ２０９は、初期値からダウンカウントを開始する。
【００７０】
ここで、制御回路２０５は、例えば、マスタクロック信号ＭＣＬＫを逓倍することで、クロック信号ＣＬＫ１及びクロック信号ＣＬＫ２を生成する。なお、ここでは、クロック信号ＣＬＫ１及びクロック信号ＣＬＫ２が、同時に動作する例を示すが、このタイミングは一例であり、クロック信号ＣＬＫ２を回路動作に合わせて遅延させてもよい。
【００７１】
時刻ｔ５において、参照信号ＲＡＭＰの値と、垂直信号線２１２のリセット成分の値ΔＶｄｗとが一致する。これにより、比較器２０８の出力信号ＳＯＵＴが反転し、カウンタ２０９はダウンカウントを停止する。この時のカウント値は、図２におけるΔＶｒｅｔに相当する。
【００７２】
次に、時刻ｔ６において、制御回路２０５は、ダウンカウント期間が経過すると、参照信号生成回路２０４へのクロック信号ＣＬＫ１の供給を停止し、同時にカウンタ２０９へのクロック信号ＣＬＫ２の供給を停止する。
【００７３】
続いて、制御回路２０５は、カウンタ２０９に制御信号ＣＮ４を供給し、カウンタ２０９の動作モードをアップカウントモードに設定する。また、時刻ｔ７において制御回路２０５は、制御信号ＣＮ１を供給することで、所望の行に属する複数の画素の信号成分ΔＶｓｉｇを複数の画素信号ＡＤＩＮ０〜ＡＤＩＮｐとして読み出す。
【００７４】
この読み出しの方法は、カウンタ２０９がアップカウントモードに設定される点以外はリセット成分の読み出し方法と同様である。つまり、制御回路２０５は、垂直信号線２１２の画素信号が安定した後、参照信号生成回路２０４に制御信号ＣＮ３及びクロック信号ＣＬＫ１を供給する。これを受けて時刻ｔ８において、参照信号生成回路２０４は、参照信号ＲＡＭＰの時間変化を開始する。
【００７５】
時刻ｔ９において、参照信号ＲＡＭＰの値と、信号成分の値ΔＶｕｐとが一致する。これにより、比較器２０８の出力信号ＳＯＵＴが反転し、カウンタ２０９はアップカウントを停止する。この時のカウント値は、図２におけるΔＶｓｉｇ＋ΔＶｒｅｔに相当する。
【００７６】
最後に、時刻ｔ１０において、制御回路２０５は、ダウンカウント期間が経過すると、参照信号生成回路２０４へのクロック信号ＣＬＫ１の供給を停止し、同時にカウンタ２０９へのクロック信号ＣＬＫ２の供給を停止する。
【００７７】
このように、カウンタ２０９の設定を、リセット成分ΔＶｒｅｔを読み出すときにはダウンカウント、信号成分ΔＶｓｉｇを読み出すときにはアップカウントとすることにより、カウンタ２０９内で自動的に加減算が行われる。これにより、信号成分ΔＶｓｉｇに相当するカウント数を得ることができる。なお、ここではダウンカウントでリセット成分を得、アップカウントで信号成分を得る例を説明したが、これは一例であり、ダウンカウントで信号成分を得、アップカウントでリセット成分を得てもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、カウンタ２０９の一例として、アップダウンカウンタを用いて説明したがアップカウンタのみ、または、ダウンカウンタのみを用いて後段で加減算を行っても良い。つまり信号成分ΔＶｓｉｇに相当するカウント数を得られる方法であればどのような構成をとってもよい。
【００７９】
［読み出し動作］
本実施形態に係る撮像装置２００は、上記通常モードで読み出されたデジタル信号をメモリ２１６に一時記憶する。比較回路２１７は、メモリ２１６に記憶されているデジタル信号と、予め設定されている１以上の閾値との比較を行い、デジタル信号と閾値との大小関係を示す比較結果を制御回路２０５に出力する。制御回路２０５は、この比較結果に応じて、負荷電流回路２１５への制御信号ＣＮ６、比較器２０８への制御信号ＣＮ７、及びカウンタ２０９へのクロック信号ＣＬＫ２を生成する。
【００８０】
図３は、本実施形態に係る読み出し処理の動作フローを示すフローチャートである。まず、撮像装置２００は、第１行を選択し（Ｓ１０１）、当該行の複数の画素の画素信号を上記通常モードで読み出す（Ｓ１０２）。メモリ２１６は、読み出されたデジタル信号を記憶する。
【００８１】
次に、撮像装置２００は、撮影を終了するかを判定する（Ｓ１０３）。例えば、静止画であれば、１ピクチャ内の全ての行の処理が終了した場合に、撮影を終了すると判定される。また、動画の場合には、ユーザによる動画撮影の終了指示を受け付け、最後のフレーム内の全ての行について処理が終了した場合に、撮影を終了すると判定される。
【００８２】
撮影を終了しない場合（Ｓ１０３でＮｏ）、撮像装置２００は、次の行を選択する（Ｓ１０４）。次に、比較回路２１７は、メモリ２１６に記憶されているデジタル信号と閾値とを比較する（Ｓ１０５）。例えば、メモリ２１６には、直前の行に含まれる複数の画素のうち、予め定められた列に配置されている一つの画素のデジタル信号が記憶される。比較回路２１７は、この一つの画素のデジタル信号と閾値とを比較する。制御回路２０５は、この比較結果に基づき、暗時モードか明時モードかを選択する。具体的には、制御回路２０５は、デジタル信号が閾値より小さい場合、暗時モードを選択し、デジタル信号が閾値より大きい場合、明時モードを選択する。
【００８３】
なお、メモリ２１６には、直前の行に含まれる複数の画素に含まれる２以上の画素のデジタル信号が記憶され、比較回路２１７は、２以上の画素のデジタル信号の各々と、閾値とを比較してもよい。この場合、制御回路２０５は、例えば、２以上の画素のデジタル信号の全てが閾値より小さい場合、暗時モードを選択し、２以上の画素のデジタル信号の全てが閾値より大きい場合、明時モードを選択し、それ以外の場合、通常モードを選択する。または、比較回路２１７は、２以上の画素のデジタル信号の演算結果（例えば平均値、最大値、最小値、中央値等）と閾値とを比較してもよい。
【００８４】
また、ここでは、動作モードが行単位で切り替えられる例を説明するが、動作モードは、予め定められた複数行単位で切り替えられてもよい。
【００８５】
デジタル信号が閾値より小さい場合（Ｓ１０５でＮｏ）、撮像装置２００は、暗時モードで読み出しを行う（Ｓ１０６）。具体的には、制御回路２０５は、制御信号ＣＮ６により、負荷電流回路２１５が供給する負荷電流を通常モードより小さい値に設定する。また、制御回路２０５は、制御信号ＣＮ７により、比較器２０８の動作電流を設定する。具体的には、制御回路２０５は、カウント期間に含まれる一部の期間において、比較器２０８の動作を停止させる。また、制御回路２０５は、上記一部の期間において、カウンタ２０９に供給するクロック信号ＣＬＫ２を停止することで、カウンタ２０９の動作を停止させる。また、メモリ２１６は、読み出されたデジタル信号を記憶する。
【００８６】
次に、ステップＳ１０３と同様に、撮像装置２００は、撮影を終了するかを判定する（Ｓ１０７）。撮影を終了しない場合（Ｓ１０７でＮｏ）、撮像装置２００は、次の行を選択する（Ｓ１０８）。次に、比較回路２１７は、メモリ２１６に記憶されているデジタル信号と上限値とを比較する（Ｓ１０９）。デジタル信号が上限値以上でない場合（Ｓ１０９でＮｏ）、再度、ステップＳ１０６以降の処理が行われる。つまり、暗時モードが継続される。
【００８７】
一方、デジタル信号が上限値以上である場合（Ｓ１０９でＹｅｓ）、再度、ステップＳ１０２以降の処理が行われる。つまり、動作モードが通常モードに変更される。
【００８８】
また、ステップＳ１０５において、デジタル信号が閾値より大きい場合（Ｓ１０５でＹｅｓ）、撮像装置２００は、明時モードで読み出しを行う（Ｓ１１０）。具体的には、制御回路２０５は、制御信号ＣＮ６により、負荷電流回路２１５が供給する負荷電流を暗時モードより大きい値に設定する。例えば、制御回路２０５は、負荷電流回路２１５が供給する負荷電流を通常モードと同じ値に設定する。
【００８９】
また、制御回路２０５は、制御信号ＣＮ７により、比較器２０８の動作電流を設定する。具体的には、制御回路２０５は、カウント期間の一部の期間において、比較器２０８の動作を停止させる。また、制御回路２０５は、カウント期間の一部の期間において、カウンタ２０９に供給するクロック信号ＣＬＫ２を停止することで、カウンタ２０９の動作を停止させる。また、メモリ２１６は、読み出されたデジタル信号を記憶する。
【００９０】
次に、ステップＳ１０３と同様に、撮像装置２００は、撮影を終了するかを判定する（Ｓ１１１）。撮影を終了しない場合（Ｓ１１１でＮｏ）、撮像装置２００は、次の行を選択する（Ｓ１１２）。次に、比較回路２１７は、メモリ２１６に記憶されているデジタル信号と下限値とを比較する（Ｓ１１３）。デジタル信号が下限値以下でない場合（Ｓ１１３でＮｏ）、再度、ステップＳ１１０以降の処理が行われる。つまり、明時モードが継続される。
【００９１】
一方、デジタル信号が下限値以下である場合（Ｓ１１３でＹｅｓ）、再度、ステップＳ１０２以降の処理が行われる。つまり、動作モードが通常モードに変更される。
【００９２】
このように、本実施形態に係る撮像装置２００は、デジタル信号と閾値との大小関係に応じて、負荷電流回路２１５及び比較器２０８の電流値と、カウンタ２０９のクロック信号ＣＬＫ２とを制御する。これにより、消費電力の低減及びノイズの抑制を実現できる。
【００９３】
以下、暗時モード及び明時モードの動作の詳細を説明する。まず、暗時モードの動作を説明する。図４は、撮像装置２００の暗時モードにおけるＡＤ変換動作を説明するタイミングチャートである。図５は、本実施形態の暗時モードにおけるアップカウント期間の動作の一例を示す図である。なお、この例では、カウント値であるデジタル信号は、０〜１０２３を示し、閾値は５１１である。
【００９４】
図５に示すように、ｍ行目のＡＤ変換において１２８クロック目に比較器２０８の出力信号Ｓｍが反転し、カウンタ２０９におけるカウント動作が終了する。そして、カウント値「１２８」がメモリ２１６に保持される。比較回路２１７は、このカウント値「１２８」と閾値「５１１」とを比較する。この場合、ｍ行目のカウント値「１２８」は閾値「５１１」よりも小さいので、制御回路２０５は、ｍ＋１行目の動作モードを暗時モードに設定する。
【００９５】
具体的には、図５に示すように、制御回路２０５は、通常モードでは、アップカウント期間の全ての期間においてクロック信号ＣＬＫ２を供給する。一方、制御回路２０５は、暗時モードでは、アップカウント期間に含まれる第１期間にクロック信号ＣＬＫ２を供給し、アップカウント期間に含まれる、第１期間より後の第２期間にはクロック信号ＣＬＫ２を停止する。
【００９６】
ここで、暗時モード及び明時モードでのカウンタ２０９のクロック数は閾値「５１１」を中心にマージンを持つことが望ましい。具体的には、図５に示す例では、閾値「５１１」に対して暗時モードのカウント数が「０」から上限値「６２３」までに設定される。また、この上限値は、図３に示すステップＳ１０９の判定に用いられる。このように閾値をまたぐようにカウンタ２０９のクロック信号ＣＬＫ２を制御することで、行毎に閾値をまたぐような照度のバラツキがあった際にカウントできない不具合のリスクを減らすことができる。
【００９７】
また、図４に示すように、制御回路２０５は、負荷電流回路２１５が供給する負荷電流の電流値Ｉ１を、図２に示す通常モード時の負荷電流の電流値Ｉ０よりも小さくする。ここで、負荷電流を大きくすることで、画素信号の振幅の最大値が大きくなる。つまり、画素信号が大きい場合には、負荷電流も大きい必要があるが、画素信号が小さい場合には、負荷電流は大きくなくてもよい。よって、画素信号が小さい場合に、負荷電流を小さくすることで、回路動作に影響を与えることなく、消費電力を低減できる。
【００９８】
また、図４に示すように、制御回路２０５は、アップカウント期間に含まれる一部の期間において比較器２０８の動作電流を小さくする。例えば、制御回路２０５は、比較器２０８を停止させる。具体的には、制御回路２０５は、クロック信号ＣＬＫ２を停止させるタイミングで、比較器２０８も停止させる。これにより、消費電力が低減される。なお、図４に示す比較器２０８が動作する期間は一例であり、比較器２０８は、クロック信号ＣＬＫ２が供給されている期間に動作していればよい。なお、制御回路２０５は、クロック信号ＣＬＫ２が供給されていない期間に比較器２０８を停止させるのではなく、比較器２０８の動作電流を通常モード時の動作電流より小さくしてもよい。
【００９９】
次に、明時モードの動作を説明する。図６は、撮像装置２００による明時モードにおけるＡＤ変換動作を説明するタイミングチャートである。図７は、明時モードにおけるアップカウント期間の動作の一例を示す図である。
【０１００】
図７に示すように、ｍ行目のＡＤ変換において６００クロック目に比較器２０８の出力信号が反転し、カウンタ２０９におけるカウント動作が終了する。そして、カウント値「６００」がメモリ２１６に保持される。比較回路２１７は、このカウント値「６００」と閾値「５１１」とを比較する。この場合、ｍ行目のカウント数「６００」は閾値の５１１よりも大きいので、制御回路２０５は、ｍ行目の次の行であるｍ＋１行目の動作モードを明時モードに設定する。
【０１０１】
具体的には、図７に示すように、制御回路２０５は、明時モードでは、アップカウント期間に含まれる第１期間にはクロック信号ＣＬＫ２の供給を停止し、アップカウント期間に含まれ、第１期間より後の第２期間にクロック信号ＣＬＫ２を供給する。より具体的には、制御回路２０５は、クロック信号ＣＬＫ２の０から３９９までのカウントを停止する。
【０１０２】
なお、明時モードではカウンタ２０９のクロック信号ＣＬＫ２の０〜３９９のクロックが停止しているため、正常のカウント動作が行われないが、カウント終了後に後段の処理ブロックにて４００カウント分の加算を行い正確なカウント値を得ることが可能である。
【０１０３】
また、暗時モードと明時モードとのクロック信号ＣＬＫ２のカウント数は、カウンタ２０９におけるクロックのカウント数による列毎の消費電流のバラツキを抑制するためにおおよそ同じであることが望ましい。本実施形態ではクロック数を６００クロック程度に合わせている。
【０１０４】
また、図６に示すように、制御回路２０５は、負荷電流回路２１５が供給する負荷電流を、通常モード時の負荷電流と同じ電流値Ｉ０に設定する。
【０１０５】
また、図６に示すように、制御回路２０５は、アップカウント期間に含まれる一部の期間において比較器２０８の動作電流を小さくする。例えば、制御回路２０５は、比較器２０８を停止させる。具体的には、制御回路２０５は、クロック信号ＣＬＫ２が供給されるタイミングで、比較器２０８を動作させる。これにより、消費電力が低減される。なお、図６に示す比較器２０８が動作する期間は一例であり、比較器２０８は、クロック信号ＣＬＫ２が供給されている期間に動作していればよい。
【０１０６】
一方、ｍ＋１行目のカウント値が暗時モード又は明時モードのカウント範囲から外れる場合もある。図８は、この場合のアップカウント期間における動作の一例を示す図である。図８に示す例では、ｍ行目のカウント値は「１２８」であり、ｍ＋１行目は暗時モードに設定される。また、ｍ＋１行目の比較器２０８の出力信号の反転は６５０カウント目であったとする。この場合、ｍ＋１行目のカウントは正しく実施できず、例えば、上限値「６２３」がカウント値としてメモリ２１６に格納される。比較回路２１７は、このカウント値「６２３」と上限値「６２３」と比較する。カウント値が上限値と一致するため、制御回路２０５は、ｍ＋１行目の次のｍ＋２行目の動作モードを通常モードに設定する。
【０１０７】
以上のように、本実施形態に係る撮像装置２００は、ある行の画素の信号レベルに応じて、次の行の画素の負荷電流を決定できる。これにより、撮像装置２００は、明るさが低い場合における負荷電流を低減できるので、消費電力を低減できる。
【０１０８】
また、撮像装置２００は、ある行の画素の信号レベルに応じて、次の行の画素のカウント期間において、カウンタ２０９にクロック信号ＣＬＫ２を供給する期間を決定する。具体的には、撮像装置２００は、明るさに応じて、一部の期間にカウンタ２０９にクロック信号ＣＬＫ２を供給し、他の期間においてクロック信号ＣＬＫ２の供給を停止する。これにより、消費電力を低減できる。
【０１０９】
また、撮像装置２００は、ある行の画素の信号レベルに応じて、次の行の画素のカウント期間における、比較器２０８の動作電流を制御できる。具体的には、撮像装置２００は、明るさに応じて、一部の期間に比較器２０８の動作電流を下げることができるので、消費電力を低減できる。
【０１１０】
なお、上記では、撮像装置２００は、負荷電流、クロック信号ＣＬＫ２及び比較器２０８の動作電流の全てを制御する例を説明したが、撮像装置２００は、負荷電流、クロック信号ＣＬＫ２及び比較器２０８の動作電流のうち少なくとも一つを制御すればよい。
【０１１１】
また、上記では、暗時モード及び明時モードにおいて、デジタル信号が上限値以上又は下限値以下である場合に、次の行で通常モードに移行する例を述べたが、暗時モードにおいてデジタル信号が上限値以上である場合に明時モードに移行し、明時モードにおいてデジタル信号が下限値以下である場合に暗時モードに移行してもよい。
【０１１２】
また、上記では、通常モードと暗時モードと明時モードとの３つのモードを切り替える例を述べたが、撮像装置２００は、明時モードとして通常モードと同じ動作を行ってもよい。
【０１１３】
また、上記では、暗時モード及び明時モードにおいて、デジタル信号が上限値以上又は下限値以下である場合に、次の行で通常モードに移行する例を述べたが、上限値又は下限値の代わりに任意の閾値を用い、デジタル信号が当該閾値より大きいか小さいかに応じて、動作モードを切り替えてもよい。
【０１１４】
図９Ａは、夜における満月の風景画を模した画像例を示す図である。図９Ｂは、この画像を撮像した際の明時モード及び暗時モードが適用される領域を示す図である。図９Ａ及び図９Ｂにおいて、満月の直径は画素部２０１の縦の画素数の４分の１、つまり、全行数の４分の１と等しいものとする。また、満月の直径は、画素部２０１の横の画素数の４分の１よりも小さいものとする。また、満月以外に明るい被写体は無く、満月が含まれる行が明時モード、満月が含まれない行が暗時モードに設定される。
【０１１５】
この場合、満月の大きさは全行数の４分の１であるので、全フレームの４分の１が明時モードに設定され、４分の３が暗時モードに設定される。仮に全フレームが明時モードの時の電力が４０００ｍＷ、全フレームが暗時モードの時の電力が３０００ｍＷであった場合、電力は、４０００ｍＷ×（１／４）＋３０００ｍＷ×（３／４）＝３２５０ｍＷとなる。本実施形態を用いなかった場合の消費電力は４０００ｍＷであるため、本実施形態を用いることで、１８．７５％の電力を削減できることがわかる。
【０１１６】
（第１の実施形態の変形例）
上記説明では、撮像装置２００が、一つの閾値を用いて暗時モードと明時モードとを切り替える例を述べたが、撮像装置２００は、複数の閾値を用いて３以上の動作モードを切り替えてもよい。
【０１１７】
図１０は、暗時モード及び明時モードに加え、中間モードが用いられる場合の撮像装置２００の動作フローを示すフローチャートである。まず、撮像装置２００は、図３に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様に、第１行を選択し（Ｓ１２１）、当該行の複数の画素の画素信号を上記通常モードで読み出す（Ｓ１２２）。撮影を終了しない場合（Ｓ１２３でＮｏ）、撮像装置２００は、次の行を選択する（Ｓ１２４）。
【０１１８】
次に、比較回路２１７は、メモリ２１６に記憶されているデジタル信号と第１閾値とを比較する（Ｓ１２５）。
【０１１９】
デジタル信号が第１閾値より小さい場合（Ｓ１２５でＮｏ）、図３に示すステップＳ１０６〜Ｓ１０９と同様に、撮像装置２００は、暗時モードで読み出しを行う（Ｓ１２６）。撮影を終了しない場合（Ｓ１２７でＮｏ）、撮像装置２００は、次の行を選択する（Ｓ１２８）。次に、比較回路２１７は、メモリ２１６に記憶されているデジタル信号と暗時モードの上限値とを比較する（Ｓ１２９）。
【０１２０】
一方、ステップＳ１２５において、デジタル信号が第１閾値より大きい場合（Ｓ１２５でＹｅｓ）、比較回路２１７は、メモリ２１６に記憶されているデジタル信号と第２閾値とを比較する（Ｓ１３４）。ここで、第２閾値は第１閾値より大きい。
【０１２１】
デジタル信号が第２閾値より大きい場合（Ｓ１３４でＹｅｓ）、図２に示すステップＳ１１０〜Ｓ１１３と同様に、撮像装置２００は、明時モードで読み出しを行う（Ｓ１３０）。撮影を終了しない場合（Ｓ１３１でＮｏ）、撮像装置２００は、次の行を選択する（Ｓ１３２）。次に、比較回路２１７は、メモリ２１６に記憶されているデジタル信号と明時モードの下限値とを比較する（Ｓ１３３）。
【０１２２】
一方、デジタル信号が第２閾値より小さい場合（Ｓ１３４でＮｏ）、つまり、デジタル信号が第１閾値より大きく、かつ第２閾値より小さい場合、撮像装置２００は、中間モードで読み出しを行う（Ｓ１３５）。
【０１２３】
具体的には、制御回路２０５は、制御信号ＣＮ６により、負荷電流回路２１５が供給する負荷電流を通常モード及び明時モードより小さく、かつ暗時モードより大きい値に設定する。また、制御回路２０５は、制御信号ＣＮ７により、比較器２０８の動作電流を設定する。具体的には、制御回路２０５は、カウント期間の一部の期間において、比較器２０８の動作を停止させる。また、制御回路２０５は、上記一部の期間において、カウンタ２０９に供給するクロック信号ＣＬＫ２を停止することで、カウンタ２０９の動作を停止させる。また、メモリ２１６は、読み出されたデジタル信号を記憶する。
【０１２４】
次に、ステップＳ１２３と同様に、撮像装置２００は、撮影を終了するかを判定する（Ｓ１３６）。撮影を終了しない場合（Ｓ１３６でＮｏ）、撮像装置２００は、次の行を選択する（Ｓ１３７）。次に、比較回路２１７は、メモリ２１６に記憶されているデジタル信号と中間モードの上限値及び下限値とを比較する（Ｓ１３８）。デジタル信号が上限値及び下限値の間にある場合（Ｓ１３８でＮｏ）、再度、ステップＳ１３５以降の処理が行われる。つまり、中間モードが継続される。
【０１２５】
一方、デジタル信号が上限値以上又は下限値以下となる場合（Ｓ１３８でＹｅｓ）、再度、ステップＳ１２２以降の処理が行われる。つまり、動作モードが通常モードに変更される。
【０１２６】
以下、具体的に動作例を説明する。図１１は、本変形例における撮像装置２００の暗時モードにおける動作を説明するタイミングチャートである。図１２は、本変形例における暗時モードにおけるアップカウント期間の動作の一例を示す図である。なお、この例では、第１閾値は３３０であり、第２閾値は６６０である。
【０１２７】
図１２に示す例では、ｍ行目のカウント値は「１２８」であり、カウント値「１２８」は、第１閾値「３３０」よりも小さい。よって、制御回路２０５は、ｍ＋１行目に対して暗時モードを設定する。
【０１２８】
具体的には、図１２に示すように、制御回路２０５は、暗時モードでは、アップカウント期間に含まれる第１期間にクロック信号ＣＬＫ２を供給し、アップカウント期間に含まれる、第１期間より後の第２期間にはクロック信号ＣＬＫ２の供給を停止する。より具体的には、制御回路２０５は、クロック信号ＣＬＫ２の４０１から１０２３までのカウントを停止する。つまり、この場合の暗時モードの上限値は「４００」である。
【０１２９】
また、図１１に示すように、制御回路２０５は、負荷電流回路２１５が供給する負荷電流の電流値Ｉ１を、図２に示す通常モード時の負荷電流の電流値Ｉ０よりも小さくする。
【０１３０】
また、図１１に示すように、制御回路２０５は、アップカウント期間に含まれる一部の期間において比較器２０８の動作電流を小さくする。例えば、制御回路２０５は、比較器２０８を停止させる。具体的には、制御回路２０５は、アップカウント期間に含まれる、クロック信号ＣＬＫ２が供給されていない期間において、比較器２０８を停止させる。
【０１３１】
図１３は、本変形例における撮像装置２００の中間モードにおける動作を説明するタイミングチャートである。図１４は、本変形例における中間モードにおけるアップカウント期間の動作の一例を示す図である。
【０１３２】
図１４に示す例では、ｍ行目のカウント値は「５１２」であり、カウント値「５１２」は第１閾値「３３０」よりも大きく、かつ第２閾値「６６０」よりも小さい。よって、制御回路２０５は、ｍ＋１行目に対して中間モードを設定する。
【０１３３】
具体的には、図１４に示すように、制御回路２０５は、中間モードでは、アップカウント期間に含まれる第１期間にクロック信号ＣＬＫ２の供給を停止し、アップカウント期間に含まれる、第１期間より後の第２期間にはクロック信号ＣＬＫ２を供給し、アップカウント期間に含まれる、第２期間より後の第３期間にはクロック信号ＣＬＫ２の供給を停止する。より具体的には、制御回路２０５は、クロック信号ＣＬＫ２の０から２９９までのカウントと、７０１から１０２３までのカウントとを停止する。つまり、この場合の中間モードの下限値は「３００」であり、上限値は「７００」である。
【０１３４】
また、図１３に示すように、制御回路２０５は、負荷電流回路２１５が供給する負荷電流の電流値Ｉ２を、暗時モードの電流値Ｉ１より高く、かつ、通常モード時の電流値Ｉ０よりも小さくする。
【０１３５】
また、図１３に示すように、制御回路２０５は、アップカウント期間に含まれる一部の期間において比較器２０８の動作電流を小さくする。具体的には、制御回路２０５は、アップカウント期間に含まれる、クロック信号ＣＬＫ２が供給されていない期間において、比較器２０８を停止させる。
【０１３６】
図１５は、本変形例における撮像装置２００の明時モードにおける動作を説明するタイミングチャートである。図１６は、本変形例における明時モードにおけるアップカウント期間の動作の一例を示す図である。
【０１３７】
図１６に示す例では、ｍ行目のカウント値は「８００」であり、カウント値「８００」は、第２閾値「６６０」よりも大きい。よって、制御回路２０５は、ｍ＋１行目に対して明時モードを設定する。
【０１３８】
具体的には、図１６に示すように、制御回路２０５は、明時モードでは、アップカウント期間に含まれる第１期間にはクロック信号ＣＬＫ２の供給を停止し、アップカウント期間に含まれ、第１期間より後の第２期間にクロック信号ＣＬＫ２を供給する。より具体的には、制御回路２０５は、クロック信号ＣＬＫ２の０から６２２までのカウントを停止する。つまり、この場合の明時モードの下限値は「６２３」である。
【０１３９】
また、図１５に示すように、制御回路２０５は、負荷電流回路２１５が供給する負荷電流を、通常モード時の負荷電流と同じ電流値Ｉ０に設定する。
【０１４０】
また、図１５に示すように、制御回路２０５は、アップカウント期間に含まれる一部の期間において比較器２０８の動作電流を小さくする。具体的には、制御回路２０５は、アップカウント期間に含まれる、クロック信号ＣＬＫ２が供給されていない期間において、比較器２０８を停止させる。
【０１４１】
以上により、本変形例では、第１の実施形態よりも負荷電流、比較器２０８の動作電流、及びクロック信号ＣＬＫ２をより細かく制御できる。これにより、電力削減効果を高くできるので、発熱量を抑制することができる。よって、発熱に起因するノイズを抑制できる。
【０１４２】
（第２の実施形態）
本実施形態では、上記第１の実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、先の実施形態との相違点を主に説明する。
【０１４３】
第１の実施形態では、行単位で動作モードを切り替える例を説明した。以下の実施形態では、さらに細かい単位で動作モードを切り替える例を説明する。本実施形態では、負荷電流を２分割で切り替える場合について説明する。
【０１４４】
図１７は、本実施形態に係る撮像装置２００Ａの構成例を示すブロック図である。図１７に示す撮像装置２００Ａは、図１に示す撮像装置２００に対して、制御回路２０５Ａの機能が、制御回路２０５と異なる。具体的には、制御回路２０５Ａは、負荷電流回路２１５の負荷電流を制御する制御信号ＣＮ６の代わりに、制御信号ＣＮ６Ａ及びＣＮ６Ｂを生成する。
【０１４５】
図１８は、本実施形態の複数の負荷電流回路２１５への制御信号ＣＮ６Ａ及びＣＮ６Ｂの供給例を示す図である。制御回路２０５Ａは、制御信号ＣＮ６ＡとＣＮ６Ｂとを別々に制御する。制御信号ＣＮ６ＡとＣＮ６Ｂとは、それぞれ異なる列の負荷電流回路２１５へ供給される。具体的には、制御信号ＣＮ６ＡはＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｑまでの複数の垂直信号線２１２に接続されている複数の負荷電流回路２１５に供給される。制御信号ＣＮ６ＢはＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでの複数の垂直信号線２１２に接続されている複数の負荷電流回路２１５に供給される。ただし、ｐ、ｑは１以上の整数とし、ｐはｑよりも大きい。
【０１４６】
また、制御回路２０５Ａは、第１の実施形態と同様の手法により、ＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｑまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ６Ａを生成する。また、制御回路２０５Ａは、ＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ６Ｂを生成する。
【０１４７】
以上により、撮像装置２００Ａは、２種類の異なる制御信号ＣＮ６Ａ及びＣＮ６Ｂにより、負荷電流回路２１５を２つのグループに分けて個別に制御できる。これにより、細かく負荷電流を制御できるので、消費電力をより低減できる。
【０１４８】
図１９は、本実施形態に係る撮像装置２００Ａにおいて、図９Ａに示す画像を撮像した際の明時モード及び暗時モードが適用される領域を示す図である。
【０１４９】
この場合、満月の大きさは全行数の４分の１であり、左右別制御が可能であるので、全フレームの８分の１が明時モードに設定され、８分の７が暗時モードに設定される。仮に全フレームが明時モードの時の電力が４０００ｍＷ、全フレームが暗時モードの時の電力が３０００ｍＷであった場合、電力は、４０００ｍＷ×（１／８）＋３０００ｍＷ×（７／８）＝３１２５ｍＷとなる。本実施形態を用いなかった場合の消費電力は４０００ｍＷであるため、本実施形態を用いることで、２１．８７５％の電力を削減できることがわかる。つまり、図９Ｂに示す例に比べて、消費電力をより削減できることがわかる。
【０１５０】
（第２の実施形態の変形例１）
制御信号ＣＮ６Ａ及びＣＮ６Ｂは、カラム処理部２０６の左右に配置された２つの制御回路２０５Ｂ及び２２０Ｂにより生成されてもよい。図２０は、本変形例に係る撮像装置２００Ｂの構成例を示すブロック図である。図２０に示す撮像装置２００Ｂは、図１７に示す撮像装置２００Ａに対して、制御回路２０５Ａの代わりに制御回路２０５Ｂ及び２２０Ｂを備える点が異なる。図２１は、本変形例における複数の負荷電流回路２１５への制御信号ＣＮ６Ａ及びＣＮ６Ｂの供給例を示す図である。
【０１５１】
制御回路２０５Ｂは、制御信号ＣＮ６Ａを生成する。また、制御回路２０５Ｂは、複数の負荷電流回路２１５が配置されている領域の左端部側に配置されている。言い換えると、制御回路２０５Ｂは、複数の負荷電流回路２１５が配置されている領域のうち、制御信号ＣＮ６Ａの供給先であるＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｑまでに対応する複数の負荷電流回路２１５が配置されている側の端部側に配置されている。
【０１５２】
制御回路２２０Ｂは、制御信号ＣＮ６Ｂを生成する。また、制御回路２２０Ｂは、複数の負荷電流回路２１５が配置されている領域の右端部側に配置されている。言い換えると、制御回路２２０Ｂは、複数の負荷電流回路２１５が配置されている領域のうち、制御信号ＣＮ６Ｂの供給先であるＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでに対応する複数の負荷電流回路２１５が配置されている側の端部側に配置されている。
【０１５３】
以上により、撮像装置２００Ｂでは、制御信号ＣＮ６Ａ及びＣＮ６Ｂをカラム処理部２０６の両側から供給することができる。これにより、制御信号ＣＮ６Ａ及びＣＮ６Ｂを伝達する配線を２段にする必要がないので面積を抑制することができる。また、配線を短くすることができるので、制御信号のはらつきを低減できる。
【０１５４】
（第２の実施形態の変形例２）
上記では、２分割の制御を行う例を述べたが、３分割以上の制御を行ってもよい。図２２は、４分割の制御を行う場合の撮像装置２００Ｃの構成例を示すブロック図である。図２２に示す撮像装置２００Ｃは、図２０に示す撮像装置２００Ｂに対して、制御回路２０５Ｃ及び２２０Ｃの機能が、制御回路２０５Ｂ及び２２０Ｂと異なる。図２３は、本変形例における複数の負荷電流回路２１５への制御信号ＣＮ６Ａ、ＣＮ６Ｂ、ＣＮ６Ｃ及びＣＮ６Ｄの供給例を示す図である。
【０１５５】
制御回路２０５Ｃは、制御信号ＣＮ６Ａ及びＣＮ６Ｂを生成する。制御回路２２０Ｃは、制御信号ＣＮ６Ｃ及びＣＮ６Ｄを生成する。
【０１５６】
制御回路２０５Ｃは、制御信号ＣＮ６ＡとＣＮ６Ｂとを別々に制御する。制御回路２２０Ｃは、制御信号ＣＮ６ＣとＣＮ６Ｄとを別々に制御する。制御信号ＣＮ６ＡとＣＮ６ＢとＣＮ６ＣとＣＮ６Ｄとは、それぞれ異なる列の負荷電流回路２１５へ供給される。
【０１５７】
具体的には、制御信号ＣＮ６ＡはＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｓまでに対応する複数の負荷電流回路２１５に供給される。制御信号ＣＮ６ＢはＡＤＩＮｓ＋１からＡＤＩＮｒまでに対応する複数の負荷電流回路２１５に供給される。制御信号ＣＮ６ＣはＡＤＩＮｒ＋１からＡＤＩＮｑまでに対応する複数の負荷電流回路２１５に供給される。制御信号ＣＮ６ＤはＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでに対応する複数の負荷電流回路２１５に供給される。ただし、ｐ、ｑ、ｒ、ｓは１以上の整数であり、ｐ＞ｑ＞ｒ＞ｓの大小関係である。
【０１５８】
また、制御回路２０５Ｃは、第１の実施形態と同様の手法により、ＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｓまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ６Ａを生成する。制御回路２０５Ｃは、ＡＤＩＮｓ＋１からＡＤＩＮｒまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ６Ｂを生成する。
【０１５９】
制御回路２２０Ｃは、ＡＤＩＮｒ＋１からＡＤＩＮｑまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ６Ｃを生成する。制御回路２２０Ｃは、ＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ６Ｄを生成する。
【０１６０】
以上により、本変形例に係る撮像装置２００Ｃは、４種類の制御信号ＣＮ６Ａ、ＣＮ６Ｂ、ＣＮ６Ｃ及びＣＮ６Ｄにより、負荷電流回路２１５を４つのグループに分けて個別に制御できる。これにより、細かく負荷電流を制御できるので、消費電力をより低減できる。
【０１６１】
図２４は、本実施形態に係る撮像装置２００Ｃにおいて、図９Ａに示す画像を撮像した際の明時モード及び暗時モードが適用される領域を示す図である。
【０１６２】
この場合、満月の大きさは全行数の４分の１であり、左右に４分割したグループに対する制御が可能であるので、全フレームの１６分の１が明時モードに設定され、１６分の１５が暗時モードに設定される。仮に全フレームが明時モードの時の電力が４０００ｍＷ、全フレームが暗時モードの時の電力が３０００ｍＷであった場合、電力は、４０００ｍＷ×（１／１６）＋３０００ｍＷ×（１５／１６）＝３０６２．５ｍＷとなる。本実施形態を用いなかった場合の消費電力は４０００ｍＷであるため、本実施形態を用いることで、約２３．５％の電力を削減できることがわかる。つまり、図１９に示す例に比べて、消費電力をより削減できることがわかる。
【０１６３】
（第３の実施形態）
本実施形態では、クロック信号ＣＬＫ２を２分割で切り替える場合について説明する。
【０１６４】
図２５は、本実施形態に係る撮像装置２００Ｄの構成例を示すブロック図である。図２５に示す撮像装置２００Ｄは、図１に示す撮像装置２００に対して、制御回路２０５Ｄの機能が、制御回路２０５と異なる。具体的には、制御回路２０５Ｄは、クロック信号ＣＬＫ２の代わりに、クロック信号ＣＬＫ２Ａ及びＣＬＫ２Ｂを生成する。
【０１６５】
図２６は、本実施形態の複数のカウンタ２０９へのクロック信号ＣＬＫ２Ａ及びＣＬＫ２Ｂの供給例を示す図である。
【０１６６】
制御回路２０５Ｄは、クロック信号ＣＬＫ２ＡとＣＬＫ２Ｂとを別々に制御する。クロック信号ＣＬＫ２ＡとＣＬＫ２Ｂとは、それぞれ異なる列のカウンタ２０９に供給される。具体的には、クロック信号ＣＬＫ２ＡはＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｑまでに対応する複数のカウンタ２０９に供給される。クロック信号ＣＬＫ２ＢはＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでに対応する複数のカウンタ２０９に供給される。ただし、ｐ、ｑは１以上の整数とし、ｐはｑよりも大きい。
【０１６７】
また、制御回路２０５Ｄは、第１の実施形態と同様の手法により、ＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｑまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、クロック信号ＣＬＫ２Ａを生成する。また、制御回路２０５Ｄは、ＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、クロック信号ＣＬＫ２Ｂを生成する。
【０１６８】
以上により、撮像装置２００Ｄは、２種類の異なるクロック信号ＣＬＫ２Ａ及びＣＬＫ２Ｂにより、カウンタ２０９を２つのグループに分けて個別に制御できる。これにより、細かくクロック信号を制御できるので、消費電力をより低減できる。
【０１６９】
（第３の実施形態の変形例１）
クロック信号ＣＬＫ２Ａ及びＣＬＫ２Ｂは、カラム処理部２０６の左右に配置された２つの制御回路２０５Ｅ及び２２０Ｅにより生成されてもよい。図２７は、本変形例に係る撮像装置２００Ｅの構成例を示すブロック図である。図２７に示す撮像装置２００Ｅは、図２５に示す撮像装置２００Ｄに対して、制御回路２０５Ｄの代わりに制御回路２０５Ｅ及び２２０Ｅを備える点が異なる。図２８は、本変形例における複数のカウンタ２０９へのクロック信号ＣＬＫ２Ａ及びＣＬＫ２Ｂの供給例を示す図である。
【０１７０】
制御回路２０５Ｅは、クロック信号ＣＬＫ２Ａを生成する。また、制御回路２０５Ｅは、複数のカウンタ２０９が配置されている領域の左端部側に配置されている。言い換えると、制御回路２０５Ｅは、複数のカウンタ２０９が配置されている領域のうち、クロック信号ＣＬＫ２Ａの供給先であるＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｑまでに対応する複数のカウンタ２０９が配置されている側の端部側に配置されている。
【０１７１】
制御回路２２０Ｅは、クロック信号ＣＬＫ２Ｂを生成する。また、制御回路２２０Ｅは、複数のカウンタ２０９が配置されている領域の右端部側に配置されている。言い換えると、制御回路２２０Ｅは、複数のカウンタ２０９が配置されている領域のうち、クロック信号ＣＬＫ２Ｂの供給先であるＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでに対応する複数のカウンタ２０９が配置されている側の端部側に配置されている。
【０１７２】
以上により、撮像装置２００Ｅでは、クロック信号ＣＬＫ２Ａ及びＣＬＫ２Ｂをカラム処理部２０６の両側から供給することができる。これにより、クロック信号ＣＬＫ２及びＣＬＫ２Ｂを伝達する配線を２段にする必要がないので面積を抑制することができる。また、配線を短くすることができるので、クロック信号のはらつきを低減できる。
【０１７３】
（第３の実施形態の変形例２）
上記では、２分割の制御を行う例を述べたが、３分割以上の制御を行ってもよい。図２９は、４分割の制御を行う場合の撮像装置２００Ｆの構成例を示すブロック図である。図２９に示す撮像装置２００Ｆは、図２７に示す撮像装置２００Ｅに対して、制御回路２０５Ｆ及び２２０Ｆの機能が、制御回路２０５Ｅ及び２２０Ｅと異なる。図３０は、本変形例における複数のカウンタ２０９へのクロック信号ＣＬＫ２Ａ、ＣＬＫ２Ｂ、ＣＬＫ２Ｃ及びＣＬＫ２Ｄの供給例を示す図である。
【０１７４】
制御回路２０５Ｆは、クロック信号ＣＬＫ２Ａ及びＣＬＫ２Ｂを生成する。制御回路２２０Ｆは、クロック信号ＣＬＫ２Ｃ及びＣＬＫ２Ｄを生成する。
【０１７５】
制御回路２０５Ｆは、クロック信号ＣＬＫ２ＡとＣＬＫ２Ｂとを別々に制御する。制御回路２２０Ｆは、クロック信号ＣＬＫ２ＣとＣＬＫ２Ｄとを別々に制御する。クロック信号ＣＬＫ２ＡとＣＬＫ２ＢとＣＬＫ２ＣとＣＬＫ２Ｄとは、それぞれ異なる列のカウンタ２０９へ供給される。
【０１７６】
具体的には、クロック信号ＣＬＫ２ＡはＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｓまでに対応する複数のカウンタ２０９に供給される。クロック信号ＣＬＫ２ＢはＡＤＩＮｓ＋１からＡＤＩＮｒまでに対応する複数のカウンタ２０９に供給される。クロック信号ＣＬＫ２ＣはＡＤＩＮｒ＋１からＡＤＩＮｑまでに対応する複数のカウンタ２０９に供給される。クロック信号ＣＬＫ２ＤはＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでに対応する複数のカウンタ２０９に供給される。ただし、ｐ、ｑ、ｒ、ｓは１以上の整数であり、ｐ＞ｑ＞ｒ＞ｓの大小関係である。
【０１７７】
また、制御回路２０５Ｆは、第１の実施形態と同様の手法により、ＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｓまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、クロック信号ＣＬＫ２Ａを生成する。制御回路２０５Ｆは、ＡＤＩＮｓ＋１からＡＤＩＮｒまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、クロック信号ＣＬＫ２Ｂを生成する。
【０１７８】
制御回路２２０Ｆは、ＡＤＩＮｒ＋１からＡＤＩＮｑまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、クロック信号ＣＬＫ２Ｃを生成する。制御回路２２０Ｆは、ＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、クロック信号ＣＬＫ２Ｄを生成する。
【０１７９】
以上により、本変形例に係る撮像装置２００Ｆは、４種類のクロック信号ＣＬＫ２Ａ、ＣＬＫ２Ｂ、ＣＬＫ２Ｃ及びＣＬＫ２Ｄにより、カウンタ２０９を４つのグループに分けて個別に制御できる。これにより、細かく負荷電流を制御できるので、消費電力をより低減できる。
【０１８０】
（第４の実施形態）
本実施形態では、比較器２０８を制御する制御信号ＣＮ７を２分割で切り替える場合について説明する。
【０１８１】
図３１は、本実施形態に係る撮像装置２００Ｇの構成例を示すブロック図である。図３１に示す撮像装置２００Ｇは、図１に示す撮像装置２００に対して、制御回路２０５Ｇの機能が、制御回路２０５と異なる。具体的には、制御回路２０５Ｇは、制御信号ＣＮ７の代わりに、制御信号ＣＮ７Ａ及びＣＮ７Ｂを生成する。
【０１８２】
図３２は、本実施形態の複数の比較器２０８への制御信号ＣＮ７Ａ及びＣＮ７Ｂの供給例を示す図である。
【０１８３】
制御回路２０５Ｇは、制御信号ＣＮ７ＡとＣＮ７Ｂとを別々に制御する。制御信号ＣＮ７ＡとＣＮ７Ｂとは、それぞれ異なる列の比較器２０８に供給される。具体的には、制御信号ＣＮ７ＡはＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｑまでに対応する複数の比較器２０８に供給される。制御信号ＣＮ７ＢはＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでに対応する複数の比較器２０８に供給される。ただし、ｐ、ｑは１以上の整数とし、ｐはｑよりも大きい。
【０１８４】
また、制御回路２０５Ｇは、第１の実施形態と同様の手法により、ＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｑまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ７Ａを生成する。また、制御回路２０５Ｇは、ＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ７Ｂを生成する。
【０１８５】
以上により、撮像装置２００Ｇは、２種類の異なる制御信号ＣＮ７Ａ及びＣＮ７Ｂにより、比較器２０８を２つのグループに分けて個別に制御できる。これにより、細かく制御信号を制御できるので、消費電力をより低減できる。
【０１８６】
（第４の実施形態の変形例１）
制御信号ＣＮ７Ａ及びＣＮ７Ｂは、カラム処理部２０６の左右に配置された２つの制御回路２０５Ｈ及び２２０Ｈにより生成されてもよい。図３３は、本変形例に係る撮像装置２００Ｈの構成例を示すブロック図である。図３３に示す撮像装置２００Ｈは、図３１に示す撮像装置２００Ｇに対して、制御回路２０５Ｇの代わりに制御回路２０５Ｈ及び２２０Ｈを備える点が異なる。図３４は、本変形例における複数の比較器２０８への制御信号ＣＮ７Ａ及びＣＮ７Ｂの供給例を示す図である。
【０１８７】
制御回路２０５Ｈは、制御信号ＣＮ７Ａを生成する。また、制御回路２０５Ｈは、複数の比較器２０８が配置されている領域の左端部側に配置されている。言い換えると、制御回路２０５Ｈは、複数の比較器２０８が配置されている領域のうち、制御信号ＣＮ７Ａの供給先であるＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｑまでに対応する複数の比較器２０８が配置されている側の端部側に配置されている。
【０１８８】
制御回路２２０Ｈは、制御信号ＣＮ７Ｂを生成する。また、制御回路２２０Ｈは、複数の比較器２０８が配置されている領域の右端部側に配置されている。言い換えると、制御回路２２０Ｈは、複数の比較器２０８が配置されている領域のうち、制御信号ＣＮ７Ｂの供給先であるＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでに対応する複数の比較器２０８が配置されている側の端部側に配置されている。
【０１８９】
以上により、撮像装置２００Ｈでは、制御信号ＣＮ７及びＣＮ７Ｂをカラム処理部２０６の両側から供給することができる。これにより、制御信号ＣＮ７及びＣＮ７Ｂを伝達する配線を２段にする必要がないので面積を抑制することができる。また、配線を短くすることができるので、制御信号のはらつきを低減できる。
【０１９０】
（第４の実施形態の変形例２）
上記では、２分割の制御を行う例を述べたが、３分割以上の制御を行ってもよい。図３５は、４分割の制御を行う場合の撮像装置２００Ｉの構成例を示すブロック図である。図３５に示す撮像装置２００Ｉは、図３３に示す撮像装置２００Ｈに対して、制御回路２０５Ｉ及び２２０Ｉの機能が、制御回路２０５Ｈ及び２２０Ｈと異なる。図３６は、本変形例における複数の比較器２０８への制御信号ＣＮ７Ａ、ＣＮ７Ｂ、ＣＮ７Ｃ及びＣＮ７Ｄの供給例を示す図である。
【０１９１】
制御回路２０５Ｉは、制御信号ＣＮ７Ａ及びＣＮ７Ｂを生成する。制御回路２２０Ｉは、制御信号ＣＮ７Ｃ及びＣＮ７Ｄを生成する。
【０１９２】
制御回路２０５Ｉは、制御信号ＣＮ７ＡとＣＮ７Ｂとを別々に制御する。制御回路２２０Ｉは、制御信号ＣＮ７ＣとＣＮ７Ｄとを別々に制御する。制御信号ＣＮ７ＡとＣＮ７ＢとＣＮ７ＣとＣＮ７Ｄとは、それぞれ異なる列の比較器２０８へ供給される。
【０１９３】
具体的には、制御信号ＣＮ７ＡはＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｓまでに対応する複数の比較器２０８に供給される。制御信号ＣＮ７ＢはＡＤＩＮｓ＋１からＡＤＩＮｒまでに対応する複数の比較器２０８に供給される。制御信号ＣＮ７ＣはＡＤＩＮｒ＋１からＡＤＩＮｑまでに対応する複数の比較器２０８に供給される。制御信号ＣＮ７ＤはＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでに対応する複数の比較器２０８に供給される。ただし、ｐ、ｑ、ｒ、ｓは１以上の整数であり、ｐ＞ｑ＞ｒ＞ｓの大小関係である。
【０１９４】
また、制御回路２０５Ｉは、第１の実施形態と同様の手法により、ＡＤＩＮ０からＡＤＩＮｓまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ７Ａを生成する。制御回路２０５Ｉは、ＡＤＩＮｓ＋１からＡＤＩＮｒまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ７Ｂを生成する。
【０１９５】
制御回路２２０Ｉは、ＡＤＩＮｒ＋１からＡＤＩＮｑまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ７Ｃを生成する。制御回路２２０Ｉは、ＡＤＩＮｑ＋１からＡＤＩＮｐまでのデジタル信号と閾値との比較結果に応じて、制御信号ＣＮ７Ｄを生成する。
【０１９６】
以上により、本変形例に係る撮像装置２００Ｉは、４種類の制御信号ＣＮ７Ａ、ＣＮ７Ｂ、ＣＮ７Ｃ及びＣＮ７Ｄにより、比較器２０８を４つのグループに分けて個別に制御できる。これにより、細かく負荷電流を制御できるので、消費電力をより低減できる。
【０１９７】
なお、第２から第４の実施形態において、負荷電流、クロック信号ＣＬＫ２及び比較器２０８の動作電流の各々に対して、分割制御を行う例を個別に説明したが、これらの複数の実施形態を組み合わせてもよい。
【０１９８】
（第５の実施形態）
本実施形態では、上記実施形態に係る撮像装置を用いたカメラシステムについて説明する。図３７は、本実施形態に係るカメラシステム１００の構成の一例を示すブロック図である。このカメラシステム１００は、例えば、スマートフォン、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、又は車載向けのカメラなどに用いられる。
【０１９９】
このカメラシステムは、撮像装置２００と、レンズ１０１と、カメラ信号処理回路１０３と、システムコントローラ１０４とを備える。
【０２００】
レンズ１０１は、撮像装置２００が備える画素部２０１に入射光を導くための光学素子である。
【０２０１】
撮像装置２００は、例えば、上述した実施形態に係る撮像装置２００〜２００Ｉのいずれかである。撮像装置２００は、レンズ１０１によって撮像面に結像された像光を、画素単位で電気信号に変換し、得られた画像信号を出力する。
【０２０２】
カメラ信号処理回路１０３は、撮像装置２００で生成された画像信号に対して種々の処理をする回路である。
【０２０３】
システムコントローラ１０４は、撮像装置２００及びカメラ信号処理回路１０３を駆動する制御部である。
【０２０４】
カメラ信号処理回路１０３で処理された画像信号は、例えばメモリなどの記録媒体に静止画または動画として記録される。または、画像信号は、液晶ディスプレイ等からなるモニタに動画として映し出される。
【０２０５】
本実施形態に係るカメラシステム１００は、上述した撮像装置２００を用いることで、消費電力を低減できる。
【０２０６】
（その他）
なお、本開示に係る撮像装置は、上記実施形態に限定されるものではない。各実施形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施形態や、各実施形態に対して本開示の趣旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示に係る撮像装置を内蔵した各種機器も本開示に含まれる。
【０２０７】
例えば、上記複数の実施形態では、各列にカウンタ２０９を設けてカウンタ用のクロック信号ＣＬＫ２を供給し、各列のカウント動作を、比較器２０８の出力信号の反転タイミングで止めることによりデジタル化を行う構成としたが、これに限られない。例えば、列アレイの外に共通カウンタが設けれ、各列はＡ／Ｄ変換用のメモリまたはラッチを備える。共通カウンタからカウント値を全列共通に分配する。各列のカウント値を比較器出力の反転タイミングでラッチすることによりデジタル化が行われてもよい。
【０２０８】
また、画素部２０１が有する画素の構成においては、選択トランジスタを用いずにフローティングディフュージョン電位で画素選択する構成でも良い。また、リセットトランジスタ及びソースフォロワトランジスタを複数画素で共有化する単位セルであっても良い。
【０２０９】
また、上記実施形態では、シングルスロープ型の列並列Ａ／Ｄ変換のランプ信号を参照するタイプについて述べたが、参照電圧を全列に供給して使用するタイプの列Ａ／Ｄ変換（例えば逐次比較型Ａ／Ｄ変換）であってもよく、同様の効果を奏する。
【０２１０】
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。
【０２１１】
また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
【０２１２】
また、上記実施形態に係る各装置に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
【０２１３】
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０２１４】
また、上記各実施の形態において、各構成要素の一部は、当該構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２１５】
本開示は、高速動作、広ダイナミックレンジにおいても消費電力を抑制でき、例えばスマートフォン、デジタルスチルカメラ、監視用カメラ、車載用カメラ、デジタル一眼レフカメラ、デジタルミラーレス一眼カメラなど、様々なカメラシステム及びセンサシステムに適用できる。
【符号の説明】
【０２１６】
１００  カメラシステム
１０１  レンズ
１０３  カメラ信号処理回路
１０４  システムコントローラ
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｇ、２００Ｈ、２００Ｉ  撮像装置
２０１  画素部
２０２  垂直走査回路
２０３  水平走査回路
２０４  参照信号生成回路
２０５、２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄ、２０５Ｅ、２０５Ｆ、２０５Ｇ、２０５Ｈ、２０５Ｉ、２２０Ｂ、２２０Ｃ、２２０Ｅ、２２０Ｆ、２２０Ｈ、２２０Ｉ  制御回路
２０６  カラム処理部
２０７  カラムＡＤ回路
２０８  比較器
２０９  カウンタ
２１０  スイッチ
２１１  メモリ
２１２  垂直信号線
２１３  水平信号線
２１４  アンプ回路
２１５  負荷電流回路
２１６  メモリ
２１７  比較回路
【図１】
2019004454.tif 000003
【図２】
2019004454.tif 000004
【図３】
2019004454.tif 000005
【図４】
2019004454.tif 000006
【図５】
2019004454.tif 000007
【図６】
2019004454.tif 000008
【図７】
2019004454.tif 000009
【図８】
2019004454.tif 000010
【図９Ａ】
2019004454.tif 000011
【図９Ｂ】
2019004454.tif 000012
【図１０】
2019004454.tif 000013
【図１１】
2019004454.tif 000014
【図１２】
2019004454.tif 000015
【図１３】
2019004454.tif 000016
【図１４】
2019004454.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
2019004454.tif 000019
【図１７】
2019004454.tif 000020
【図１８】
2019004454.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2019004454.tif 000031
【図２９】
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【図３０】
2019004454.tif 000033
【図３１】
2019004454.tif 000034
【図３２】
2019004454.tif 000035
【図３３】
2019004454.tif 000036
【図３４】
2019004454.tif 000037
【図３５】
2019004454.tif 000038
【図３６】
2019004454.tif 000039
【図３７】
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