，比较电路30-1将表示其中S信号高于比较信号VREF的比较结果的高电平选择信号SEL输出到选择电路30-2。结果，选择电路30-2在S信号AD转换时间Tu中选择具有大的斜度的斜坡信号VH，并且将该信号输出到比较电路30-1。比较电路30-1将S信号与斜坡信号VH进行比较，计数器电路40-1在信号的大小关系反转的时间Ts中执行计数操作。存储电路50-1保持该计数值作为S信号AD转换的数据。如果比较电路30-1的输出在S信号电平确定时间Tj中不反转，则比较结果被表示为选择信号SEL处于低电平并且S信号电平低于比较信号VREF ;选择电路30-2选择具有小斜度的斜坡信号VL作为斜坡信号。在该情况下，比较电路30-1将S信号与斜坡信号VL进行比较。选择电路30-2根据由放大单元20放大的S信号的电平选择具有不同斜度的斜坡信号VH和VL中的一个。也就是说，选择电路30-2根据基于像素的S信号的电平设定斜坡信号的时间相关的变化率。比较电路30-1将由选择电路30-2选择的斜坡信号与由放大单元20放大的S信号互相进行比较。计数器电路40-1从斜坡信号开始变化时的时间到比较电路30-1输出表示S信号和斜坡信号之间的大小关系反转的信号时的时间进行计数。
[0047]在图5中，如上所述，斜坡信号VR和斜坡信号VL具有相同的斜度。在N信号AD转换时间Td中，斜坡信号VR与N信号进行比较。然而，N信号还用作用于S信号的比较信号，并且因此要求具有高精度。斜坡信号VR具有与用于产生低位比特的斜坡信号VL相同的斜度。因此，存在能够利用相同的斜坡信号产生电路25的有利的效果。计数器电路40-1的计数结果被存储在存储单元50中。存储单元50从S信号AD转换的数据中减去N信号AD转换的数据。在水平扫描电路65的控制之下，减去后的数据被从存储单元50传送到输出电路60。该差分处理去除了由放大电路20-1的偏移的变化和比较电路30-1的响应速度的变化引起的AD转换误差。已经使用斜坡信号VL来被AD转换的S信号的AD转换的数据经受与N信号AD转换的数据的差分操作。另一方面，已经使用斜坡信号VH来被AD转换的并且具有与N信号AD转换的数据不同的斜坡信号斜度的S信号AD转换的数据经受比特移位四个比特，并且随后经受与N信号AD转换的数据的差分操作。N信号的电位的变化的主要因素是像素被复位时的N信号、放大电路20-1的偏移、以及初始设定处的比较电路30-1的变化的成分(直到几十毫伏)。在N信号和放大电路20-1之间的偏移成分在比较电路30-1之前的CDS处理中被减少。然而，比较电路30-1的变化的成分可以被认为是N信号AD转换的数据。作为差分处理的结果，N信号被减少。大振幅信号的AD转换的数据具有14比特。然而，根据图6的描述，四个最低有效比特(4LSB)小于光学散粒噪声202 (图2)并且因此可以被认为是伪数据。
[0048]假设来自像素单元10的像素信号是利用图2描述的信号201，则图4中的放大电路20-1的增益为一。然而，稍后将利用图10描述的成像系统具有适合于成像环境的灵敏度设定。例如，在16倍灵敏度设定的情况下，图2中的62.5mV的信号电平被放大到IV，并且信号被输入到比较电路30-1中。在这时候，将大振幅信号与斜坡信号VH进行比较的10比特AD转换的分辨率对于为AD转换所需的信噪比是足够的。因此，在16倍或更大的灵敏度设定的情况下，选择电路30-2可以执行控制以便根据来自定时产生电路70的控制信号CONT1而选择斜坡信号VH并且将信号输出到比较电路30-1。像素单元10的信噪比主要受像素单元10的开口面积的影响。因此，斜坡信号VH和斜坡信号VL的斜度比以及用于选择斜坡信号VH的灵敏度设定根据开口面积而变化。
[0049]图6是示出本实施例的用于AD转换的数据的比特移位单元的图。例如，存储电路50-1中的比特移位单元执行比特移位处理。在这里AD转换的数据被描述为通过从S信号AD转换的数据中减去N信号AD转换的数据而获得的数据。图6A示出其中S信号大于参考比较信号(在本实施例中为62.5mV)的情况;AD转换的数据为与具有大斜度的斜坡信号VH的比较结果。AD转换的数据D0到D9经受4比特移位并且作为AD转换的数据Da4到Dal3输出。在该情况下，在数据Da3处和比数据Da3低的低位比特小于光学散粒噪声202。因此，低电平数据被输出。图6B示出其中S信号低于参考比较信号的情况;AD转换的数据为与具有低斜度的斜坡信号VL的比较结果。AD转换的数据D0到D9不经受比特移位，而是原样地作为AD转换的数据DaO到Da9输出。在该情况下，到数据Da9的比特的信号振幅被AD转换。因此，在数据DalO处和高于数据DalO的较高位的比特不处于高电平。因此，数据DalO到Dal3被设定为低电平。具有不同斜度的斜坡信号的类型的数量可以为三个或更多个。比特移位单元至少对与具有最大斜度的斜坡信号对应的数据D0到D9应用比特移位。
[0050]本实施例在S信号的振幅的62.5mV的界线处改变斜坡信号的斜度。因此，在S信号的振幅为62.5mV或更大的情况下，10比特AD转换的数据D0到D9经受4比特移位。因此，14比特AD转换的数据DaO到Dal3可以被获取。本实施例已经描述了斜坡信号在62.5mV的信号电平处的切换。然而，电平可以为65和70mV中的一个。也就是说，任何S信号必须与斜坡信号VH和VL中的一个进行比较，由此允许获得AD转换的数据。在该情况下，光学散粒噪声202和AD转换的数据在分辨率的差方面彼此不同。然而，AD转换的分辨率低于光学散粒噪声202，其不引起问题。如上所述，关于AD转换精度，切换信号电平不一定设定为AD转换精度或更小。该电平可以具有低精度。
[0051]比特移位单元可以设置在其中来自计数器单元40的数据存储在存储单元50中、从存储单元50传送到输出电路60以及从输出电路60输出到成像装置100外的任何地点处的成像装置中。比特移位单元可以设置在成像装置100外(例如，在图10中的视频信号处理电路单元830中)。在该情况下，如果用于识别对于参考比较信号的信号确定电平(选择信号SEL)的标志数据被添加到AD转换的数据，则可以容易支持任何比特移位方法。从计数器单元40输出的AD转换的数据D0到D9与表示S信号的电平的标志数据一起被输出。
[0052](第二实施例)
[0053]图7是根据本发明第二实施例的AD转换单元的框图。在本实施例中，信号电平由信号电平确定电路(选择电路)30-3确定。在下文中将描述本实施例与第一实施例的差另IJ。如同关于图6中的比特移位的描述一样，斜坡信号切换可以以低精度确定。因此，切换不一定由比较电路30-1确定。作为替代，该切换可以由信号电平确定电路30-3确定。在该情况下，斜坡信号产生电路25将斜坡信号VH和斜坡信号VL/斜坡信号VR输出到选择电路30-2。在S信号高于比较信号VREF时，信号电平确定电路30-3将高电平确定信号SEL2输出到选择电路30-2，并且选择电路30-2基于高电平确定信号SEL2将斜坡信号VH输出到比较电路30-1。另一方面，在S信号低于比较信号VREF时，信号电平确定电路30-3将低电平确定信号SEL2输出到选择电路30-2，并且选择电路30-2基于低电平确定信号SEL2将斜坡信号VL输出到比较电路30-1。比较信号VREF不是为本实施例的斜坡信号VRAMP所必需的。由于斜坡信号产生电路25不产生斜坡信号VREF，因此斜坡信号产生电路25可以被简化。
[0054](第三实施例)
[0055]图8是根据本发明第三实施例的AD转换单元的框图。在下文中将描述本实施例与第二实施例的差别。在本实施例中，斜坡信号产生电路25产生斜坡信号VH并且将该信号输出到衰减器30-4。衰减器30-4衰减由斜坡信号产生电路25产生的斜坡信号VH，由此产生具有不同斜度的斜坡信号VL和VR。衰减器30-4根据控制信号C0NT1和确定信号SEL2 (或者选择信号SEL)输出斜坡信号VH、VL和VR中的一个到比较电路30_1。因此，设置衰减器30-4，由此发挥减少从斜坡信号产生电路25到衰减器30-4的布线的数量的有利的效果。
[0056]图9是本实施例的用于AD转换的数据的比特数调整单元的框图。比特数调整单元包括输出缓冲器。根据第一到第三实施例的描述，10比特AD转换的数据D0到D9经受比特移位成14比特AD转换的数据DaO到Dal3，由此实现高分辨率。然而，在成像装置100的某些应用中，可以要求低分辨率和低功率消耗。在对较暗的被摄物成像并且放大像素信号的情况下，光学散粒噪声和系统噪声高并且信号的信噪比降低。在该情况下，可以采用12和10比特中的任意一个作为AD转换的数据。输出缓冲器被供应有电源电压Vdd，并且缓冲器输出14比特数据DaO到Dal3。用于四个最低有效比特数据DaO到Da3的输出缓冲器通过控制信号Dcont2和Dcont4被供应有电源电压Vdd。在用于四个最低有效比特数据DaO到Da3的输出缓冲器通过控制信