【手続補正書】
【提出日】平成31年3月13日(2019.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の列をなすように配列され、光電変換により入射光に応じた画素信号を出力する複数の画素を備え、前記画素信号を前記列ごとにＡＤ変換してデジタル値を得る撮像装置であって、
前記複数の列の各々に対応して設けられ、同一の前記画素信号に対して、第１のＡＤ変換を行って得られた前記デジタル値を保持する第１メモリ群及び第２のＡＤ変換を行って得られた前記デジタル値を保持する第２メモリ群を有し、
前記第１メモリ群は、Ｎ＋１ビット（Ｎは自然数）のビット幅を有し、前記第１のＡＤ変換によって得られた前記デジタル値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでを保持し、
前記第２メモリ群は、Ｎ＋１ビットより大きいＭビット（Ｍは自然数）のビット幅を有し、前記第２のＡＤ変換によって得られた前記デジタル値のうちの最下位ビットから第Ｍビットまでを保持する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の列の各々に対応して設けられ、前記画素信号と、逐次比較動作のための電圧信号とを比較して二分探索を逐次行うことにより、前記第１のＡＤ変換及び前記第２のＡＤ変換を行う逐次比較型ＡＤ変換回路を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１メモリ群に保持された前記デジタル値から、前記第２メモリ群に保持された前記デジタル値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記第２メモリ群に保持された前記デジタル値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１メモリ群に保持された前記デジタル値から、前記第２メモリ群に保持された前記デジタル値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］以上であり、かつ２Ｎ−１［ＬＳＢ］以下の場合は、前記第２メモリ群に保持された前記デジタル値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力し、
前記差分値が、２Ｎ−１［ＬＳＢ］より大きい場合は、前記第２メモリ群に保持された前記デジタル値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果から２Ｎ＋１を減算して得られた値を出力し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］より小さい場合は、前記第２メモリ群に保持された前記デジタル値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果に２Ｎ＋１を加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項５】
複数の列をなすように配列され、光電変換により入射光に応じた画素信号を出力する複数の画素と、
前記複数の列の各々に対応して設けられ、前記画素信号と、時間に応じて変化する参照信号との大小関係の比較を行い、前記大小関係が反転したことに応じて制御信号を出力する比較器と、
前記参照信号の変化が開始してからの経過時間を示すカウント値を出力するカウンタと、
前記複数の列の各々に対応して設けられ、前記制御信号が出力された時点における前記カウント値を保持する第１メモリ群及び第２メモリ群と、を有し、
前記比較器は、同一の前記画素信号に対して、第１の比較及び第２の比較を含む複数回の前記比較を行い、
前記第１メモリ群及び前記第２メモリ群は、前記第１の比較により得られた前記カウント値及び前記第２の比較により得られた前記カウント値をそれぞれ保持し、
前記第１メモリ群は、Ｎ＋１ビット（Ｎは自然数）のビット幅を有し、前記第１の比較によって得られた前記カウント値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでを保持し、
前記第２メモリ群は、Ｎ＋１ビットより大きいＭビット（Ｍは自然数）のビット幅を有し、前記第２の比較によって得られた前記カウント値のうちの最下位ビットから第Ｍビットまでを保持する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記カウント値は、複数のビットを含むグレイコードであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記カウンタは、前記比較器の各々に対して共通の前記カウント値を出力することを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記比較器は、前記複数の列の各々に対応して１個ずつ設けられることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記比較器は、前記複数の列の各々に対応して複数個ずつ設けられることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記複数の列のうちの同一の列に対応する複数の前記比較器は、互いに異なる入力オフセット電圧を有することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第１の比較の際に前記カウンタが出力する前記カウント値は、Ｎ＋１ビットのグレイコードであり、
前記第２の比較の際に前記カウンタが出力する前記カウント値は、Ｍビットのグレイコードである
ことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第１の比較の際に前記カウンタが出力するカウント値と、前記第２の比較の際に前記カウンタが出力するカウント値とは同一である
ことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記第２メモリ群は、
Ｎ＋１ビットのビット幅を有し、前記第２の比較によって得られた前記カウント値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでを保持する複数のメモリと、
Ｍ−（Ｎ＋１）ビットのビット幅を有し、前記第２の比較によって得られた前記カウント値と前記第１の比較によって得られた前記カウント値との差分に相当するカウント値のうちの第Ｎ＋２ビットから第Ｍビットまでを保持するリップルカウンタと
を有することを特徴とする請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記比較器は、前記第１の比較及び前記第２の比較の際に、同一の前記参照信号を用いて前記比較を行い、
前記第１の比較及び前記第２の比較は、互いに異なる期間に行われる
ことを特徴とする請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記比較器は、
前記第１の比較の際に、前記画素信号と、第１の参照信号との大小関係を比較し、
前記第２の比較の際に、前記画素信号と、前記第１の参照信号とは異なる第２の参照信号との大小関係を比較する
ことを特徴とする請求項５乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記第１メモリ群に保持された前記カウント値から、前記第２メモリ群に保持された前記カウント値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記第２メモリ群に保持された前記カウント値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項５乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記第１メモリ群に保持された前記カウント値から、前記第２メモリ群に保持された前記カウント値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］以上であり、かつ２Ｎ−１［ＬＳＢ］以下の場合は、前記第２メモリ群に保持された前記カウント値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力し、
前記差分値が、２Ｎ−１［ＬＳＢ］より大きい場合は、前記第２メモリ群に保持された前記カウント値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果から２Ｎ＋１を減算して得られた値を出力し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］より小さい場合は、前記第２メモリ群に保持された前記カウント値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果に２Ｎ＋１を加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項５乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
複数の列をなすように配列され、光電変換により入射光に応じた画素信号を出力する複数の画素と、
前記複数の列の各々に対応して設けられ、各々が前記画素信号に対してＡＤ変換を行う複数のＡＤ変換回路であって、前記複数のＡＤ変換回路の各々は、１つの前記画素信号に対して第１のＡＤ変換及び第２のＡＤ変換を含む複数のＡＤ変換を行う、複数のＡＤ変換回路と、
前記第１のＡＤ変換により得られた第１のデジタル値と、前記第２のＡＤ変換により得られた第２のデジタル値とを加算及び／又は平均する信号処理回路と、を有し、
前記信号処理回路は、前記第１のデジタル値の最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでと、前記第２のデジタル値の最下位ビットから第Ｍビットまでとを用いるよう構成されており、Ｎは自然数であり、ＭはＮ＋１よりも大きい自然数であり、前記第１のデジタル値の少なくとも第Ｍビットは前記加算及び前記平均のいずれにも用いられない、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１９】
前記複数のＡＤ変換回路の各々は、前記画素信号と、逐次比較動作のための電圧信号とを比較して二分探索を逐次行うことにより、前記第１のＡＤ変換及び前記第２のＡＤ変換を行う逐次比較型ＡＤ変換回路を更に有することを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。
【請求項２０】
前記信号処理回路は、
前記第１のデジタル値から前記第２のデジタル値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記第２のデジタル値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の撮像装置。
【請求項２１】
前記信号処理回路は、
前記第１のデジタル値から、前記第２のデジタル値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］以上であり、かつ２Ｎ−１［ＬＳＢ］以下の場合は、前記第２のデジタル値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力し、
前記差分値が、２Ｎ−１［ＬＳＢ］より大きい場合は、前記第２のデジタル値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果から２Ｎ＋１を減算して得られた値を出力し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］より小さい場合は、前記第２のデジタル値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果に２Ｎ＋１を加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の撮像装置。
【請求項２２】
複数の列の各々に対応して設けられ、各々が光電変換により入射光に応じて生成されたアナログ信号に対してＡＤ変換を行う複数のＡＤ変換回路であって、前記複数のＡＤ変換回路の各々は、１つの前記アナログ信号に対して第１のＡＤ変換及び第２のＡＤ変換を含む複数のＡＤ変換を行う、複数のＡＤ変換回路と、
前記第１のＡＤ変換により得られた第１のデジタル値と、前記第２のＡＤ変換により得られた第２のデジタル値とを加算及び／又は平均する信号処理回路と、を有し、
前記信号処理回路は、前記第１のデジタル値の最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでと、前記第２のデジタル値の最下位ビットから第Ｍビットまでとを用いるよう構成されており、Ｎは自然数であり、ＭはＮ＋１よりも大きい自然数であり、前記第１のデジタル値の少なくとも第Ｍビットは前記加算及び前記平均のいずれにも用いられない、
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２３】
前記複数のＡＤ変換回路の各々は、前記アナログ信号と、逐次比較動作のための電圧信号とを比較して二分探索を逐次行うことにより、前記第１のＡＤ変換及び前記第２のＡＤ変換を行う逐次比較型ＡＤ変換回路を更に有することを特徴とする請求項２２に記載の信号処理装置。
【請求項２４】
前記信号処理回路は、
前記第１のデジタル値から前記第２のデジタル値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記第２のデジタル値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の信号処理装置。
【請求項２５】
前記信号処理回路は、
前記第１のデジタル値から、前記第２のデジタル値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］以上であり、かつ２Ｎ−１［ＬＳＢ］以下の場合は、前記第２のデジタル値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力し、
前記差分値が、２Ｎ−１［ＬＳＢ］より大きい場合は、前記第２のデジタル値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果から２Ｎ＋１を減算して得られた値を出力し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］より小さい場合は、前記第２のデジタル値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果に２Ｎ＋１を加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の信号処理装置。
【請求項２６】
複数の列をなすように配列され、光電変換により入射光に応じた画素信号を出力する複数の画素と、
前記複数の列の各々に対応して設けられ、各々が前記画素信号と時間に応じて変化する参照信号との比較における大小関係を判定し、前記大小関係が反転したことに応じて制御信号を出力する、複数の比較器と、
前記参照信号の変化が開始してからの経過時間を示すカウント値を出力するカウンタと、
信号処理回路と、を有し、
前記複数の比較器の各々は、１つの前記画素信号に対して、第１の比較及び第２の比較を含む複数回の前記比較を行うよう構成されており、
前記信号処理回路は、前記第１の比較により得られた第１のカウント値と、前記第２の比較により得られた第２のカウント値とを加算及び／又は平均するよう構成されており、
前記信号処理回路は、前記第１のカウント値の最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでと、前記第２のカウント値の最下位ビットから第Ｍビットまでとを用いるよう構成されており、Ｎは自然数であり、ＭはＮ＋１よりも大きい自然数であり、前記第１のカウント値の少なくとも第Ｍビットは前記加算及び前記平均のいずれにも用いられない、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２７】
前記カウント値は、複数のビットを含むグレイコードであることを特徴とする請求項２６に記載の撮像装置。
【請求項２８】
前記カウンタは、前記複数の比較器に対して共通の前記カウント値を出力することを特徴とする請求項２６又は２７に記載の撮像装置。
【請求項２９】
前記比較器は、前記複数の列の各々に対応して１個ずつ設けられることを特徴とする請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項３０】
前記比較器は、前記複数の列の各々に対応して複数個ずつ設けられることを特徴とする請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項３１】
前記複数の列のうちの同一の列に対応する複数の前記比較器は、互いに異なる入力オフセット電圧を有することを特徴とする請求項３０に記載の撮像装置。
【請求項３２】
前記第１の比較の際に前記カウンタが出力する前記カウント値は、Ｎ＋１ビットのグレイコードであり、
前記第２の比較の際に前記カウンタが出力する前記カウント値は、Ｍビットのグレイコードである
ことを特徴とする請求項２６乃至３１のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項３３】
前記複数の列の各々に対応して設けられ、各々が前記制御信号が出力された時点における前記カウント値を保持する複数の第１メモリと、前記複数の列の各々に対応して設けられ、各々が前記制御信号が出力された時点における前記カウント値を保持する複数の第２メモリと、を更に有し、
前記複数の第２メモリの各々は、
Ｎ＋１ビットのビット幅を有し、前記第２の比較によって得られた前記カウント値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでを保持するメモリと、
Ｍ−（Ｎ＋１）ビットのビット幅を有し、前記第２の比較によって得られた前記カウント値と前記第１の比較によって得られた前記カウント値との差分に相当するカウント値のうちの第Ｎ＋２ビットから第Ｍビットまでを保持するリップルカウンタと
を有することを特徴とする請求項２６乃至３２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項３４】
前記複数の比較器の各々は、前記第１の比較及び前記第２の比較の際に、同一の前記参照信号を用いて前記比較を行い、
前記第１の比較及び前記第２の比較は、互いに異なる期間に行われる
ことを特徴とする請求項２６乃至３３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項３５】
前記複数の比較器の各々は、
前記第１の比較の際に、前記画素信号と、第１の参照信号との大小関係を判定し、
前記第２の比較の際に、前記画素信号と、前記第１の参照信号とは異なる第２の参照信号との大小関係を判定する
ことを特徴とする請求項２６乃至３４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項３６】
前記信号処理回路は、
前記第１のカウント値から、前記第２のカウント値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記第２のカウント値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項２６乃至３５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項３７】
前記信号処理回路は、
前記第１のカウント値から、前記第２のカウント値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］以上であり、かつ２Ｎ−１［ＬＳＢ］以下の場合は、前記第２のカウント値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力し、
前記差分値が、２Ｎ−１［ＬＳＢ］より大きい場合は、前記第２のカウント値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果から２Ｎ＋１を減算して得られた値を出力し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］より小さい場合は、前記第２のカウント値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果に２Ｎ＋１を加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項２６乃至３５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項３８】
各々が光電変換により入射光に応じて生成されたアナログ信号と時間に応じて変化する参照信号との比較における大小関係を判定し、前記大小関係が反転したことに応じて制御信号を出力する、複数の比較器と、
前記参照信号の変化が開始してからの経過時間を示すカウント値を出力するカウンタと、
信号処理回路と、を有し、
前記複数の比較器の各々は、１つの前記アナログ信号に対して、第１の比較及び第２の比較を含む複数回の前記比較を行い、
前記信号処理回路は、前記第１の比較により得られた第１のカウント値と、前記第２の比較により得られた第２のカウント値とを加算及び／又は平均するよう構成されており、
前記信号処理回路は、前記第１のカウント値の最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでと、前記第２のカウント値の最下位ビットから第Ｍビットまでとを用いるよう構成されており、Ｎは自然数であり、ＭはＮ＋１よりも大きい自然数であり、前記第１のカウント値の少なくとも第Ｍビットは前記加算及び前記平均のいずれにも用いられない、
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項３９】
前記信号処理回路は、
前記第１のカウント値から前記第２のカウント値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記第２のカウント値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項３８に記載の信号処理装置。
【請求項４０】
前記信号処理回路は、
前記第１のカウント値から、前記第２のカウント値のうちの最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでの値を減算した差分値を取得し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］以上であり、かつ２Ｎ−１［ＬＳＢ］以下の場合は、前記第２のカウント値の２倍と、前記差分値とを加算して得られた値を出力し、
前記差分値が、２Ｎ−１［ＬＳＢ］より大きい場合は、前記第２のカウント値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果から２Ｎ＋１を減算して得られた値を出力し、
前記差分値が、−（２Ｎ−１）［ＬＳＢ］より小さい場合は、前記第２のカウント値の２倍と、前記差分値とを加算し、前記加算の結果に２Ｎ＋１を加算して得られた値を出力する
ことを特徴とする請求項３８に記載の信号処理装置。
【請求項４１】
光電変換により入射光に応じて生成されたアナログ信号と時間に応じて変化する参照信号との比較における大小関係を判定するステップであって、１つの前記アナログ信号に対する第１の比較及び第２の比較を含む、ステップと、
前記大小関係が反転したことに応じて制御信号を出力するステップと、
前記参照信号の変化が開始してからの経過時間を示すカウント値を出力するステップと、
前記第１の比較により得られた第１のカウント値と、前記第２の比較により得られた第２のカウント値とを加算及び／又は平均するステップと、を有し、
前記加算及び／又は前記平均するステップにおいて、前記第１のカウント値の最下位ビットから第Ｎ＋１ビットまでと、前記第２のカウント値の最下位ビットから第Ｍビットまでとが用いられ、Ｎは自然数であり、ＭはＮ＋１よりも大きい自然数であり、前記第１のカウント値の少なくとも第Ｍビットは前記加算及び前記平均のいずれにも用いられない、
ことを特徴とする信号処理方法。
【請求項４２】
請求項１乃至２１及び請求項２６乃至３７のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力された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。