(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023152556
(43)【公開日】2023-10-17
(54)【発明の名称】アナログ－デジタル変換装置および固体撮像装置
(51)【国際特許分類】
H04N 25/78 20230101AFI20231010BHJP
H03M 1/12 20060101ALI20231010BHJP
【ＦＩ】
H04N5/378
H03M1/12 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】25
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022062675
(22)【出願日】2022-04-04
(71)【出願人】
【識別番号】319006047
【氏名又は名称】シャープセミコンダクターイノベーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002848
【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲濱▼口 睦
(72)【発明者】
【氏名】マホムテ ブリブリ
(72)【発明者】
【氏名】島本 行博
【テーマコード（参考）】
5C024
5J022
【Ｆターム（参考）】
5C024CX03
5C024GX02
5C024HX23
5C024HX35
5J022AA01
5J022BA02
(57)【要約】
【課題】アナログ－デジタル変換で生じる量子化ノイズを低減することができるアナログ－デジタル変換装置等を提供する。
【解決手段】アナログ－デジタル変換装置は、Ｍは２以上の自然数であるものとして、Ｍ個のアナログ信号に対して、読出符号行列に対応するＭ回以上のアナログ演算を行うアナログ演算部と、Ｍ回以上のアナログ演算の結果としてのＭ個以上のアナログ情報をアナログ－デジタル変換し、Ｍ個以上のデジタル信号を出力するアナログ－デジタル変換部と、Ｍ個以上のデジタル信号に対して、読出符号行列に対応しかつ各行ベクトルが０とは異なる２個以上の成分を含む復号符号行列を用いた復号演算を行う復号演算部と、を備え、アナログ演算部は、Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて、Ｍ個のアナログ信号の全てを利用し得るように構成されており、読出符号行列および復号符号行列は、アナログ－デジタル変換で生じる量子化ノイズを低減するように設定されている。
【選択図】図１
【解決手段】アナログ－デジタル変換装置は、Ｍは２以上の自然数であるものとして、Ｍ個のアナログ信号に対して、読出符号行列に対応するＭ回以上のアナログ演算を行うアナログ演算部と、Ｍ回以上のアナログ演算の結果としてのＭ個以上のアナログ情報をアナログ－デジタル変換し、Ｍ個以上のデジタル信号を出力するアナログ－デジタル変換部と、Ｍ個以上のデジタル信号に対して、読出符号行列に対応しかつ各行ベクトルが０とは異なる２個以上の成分を含む復号符号行列を用いた復号演算を行う復号演算部と、を備え、アナログ演算部は、Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて、Ｍ個のアナログ信号の全てを利用し得るように構成されており、読出符号行列および復号符号行列は、アナログ－デジタル変換で生じる量子化ノイズを低減するように設定されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｍは２以上の自然数であるものとして、
Ｍ個のアナログ信号に対して、読出符号行列に対応するＭ回以上のアナログ演算を行うアナログ演算部と、
前記Ｍ回以上のアナログ演算の結果としてのＭ個以上のアナログ情報をアナログ－デジタル変換し、Ｍ個以上のデジタル信号を出力するアナログ－デジタル変換部と、
前記Ｍ個以上のデジタル信号の信号値に対して、前記読出符号行列に対応しかつ各行ベクトルが０とは異なる２個以上の成分を含む復号符号行列を用いた復号演算を行う復号演算部と、を備え、
前記アナログ演算部は、前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のアナログ信号の全てを利用し得るように構成されており、
前記読出符号行列および前記復号符号行列は、前記アナログ－デジタル変換で生じる量子化ノイズを低減するように設定されている、
アナログ－デジタル変換装置。
Ｍ個のアナログ信号に対して、読出符号行列に対応するＭ回以上のアナログ演算を行うアナログ演算部と、
前記Ｍ回以上のアナログ演算の結果としてのＭ個以上のアナログ情報をアナログ－デジタル変換し、Ｍ個以上のデジタル信号を出力するアナログ－デジタル変換部と、
前記Ｍ個以上のデジタル信号の信号値に対して、前記読出符号行列に対応しかつ各行ベクトルが０とは異なる２個以上の成分を含む復号符号行列を用いた復号演算を行う復号演算部と、を備え、
前記アナログ演算部は、前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のアナログ信号の全てを利用し得るように構成されており、
前記読出符号行列および前記復号符号行列は、前記アナログ－デジタル変換で生じる量子化ノイズを低減するように設定されている、
アナログ－デジタル変換装置。
【請求項2】
前記アナログ演算部は、前記読出符号行列として、Ｍ行Ｍ列の読出符号行列を用いて、前記Ｍ回以上のアナログ演算として、Ｍ回のアナログ演算を行い、
前記アナログ－デジタル変換部は、前記Ｍ個以上のデジタル信号として、Ｍ個のデジタル信号を出力し、
前記復号演算部は、前記復号符号行列として、Ｍ行Ｍ列の復号符号行列を用いて前記復号演算を行う、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記アナログ－デジタル変換部は、前記Ｍ個以上のデジタル信号として、Ｍ個のデジタル信号を出力し、
前記復号演算部は、前記復号符号行列として、Ｍ行Ｍ列の復号符号行列を用いて前記復号演算を行う、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項3】
前記アナログ演算部は、前記Ｍ個のアナログ信号に対して、前記Ｍ回以上のアナログ演算を並列に行う、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項4】
前記復号符号行列の各行ベクトルの各成分の２乗の総和の平方根が１未満である、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項5】
前記アナログ－デジタル変換部は、Ｍ個のアナログ－デジタル変換回路を含み、
前記Ｍ個のアナログ－デジタル変換回路は、それぞれ、前記Ｍ個のアナログ信号を前記Ｍ個のデジタル信号に変換する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記Ｍ個のアナログ－デジタル変換回路は、それぞれ、前記Ｍ個のアナログ信号を前記Ｍ個のデジタル信号に変換する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項6】
前記読出符号行列は、アダマール行列である、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項7】
前記アナログ演算部は、前記Ｍ回以上のアナログ演算のうちの前記アダマール行列の行成分の全てが＋１である行ベクトルの１つのアナログ演算の結果としての前記Ｍ個以上のアナログ情報のうちの１つのアナログ情報がオーバーフローを引き起こさないように、前記Ｍ個のアナログ信号のそれぞれに所定オフセット信号を付与し、
前記復号演算部は、前記所定オフセット信号に対応する所定オフセット値を用いて、前記復号演算の結果として得られたＭ個のデジタル値のそれぞれを補正する、請求項６に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記復号演算部は、前記所定オフセット信号に対応する所定オフセット値を用いて、前記復号演算の結果として得られたＭ個のデジタル値のそれぞれを補正する、請求項６に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項8】
Ｘは２以上の自然数であるものとして、
前記アナログ演算部は、Ｍ行Ｍ列の前記アダマール行列の各成分が＋１である行ベクトルの全成分をＸ回に時間分割して読み出すことによって、前記読出符号行列としての（Ｍ＋Ｘ－１）行Ｍ列の読出符号行列を用いて、前記Ｍ回以上のアナログ演算として（Ｍ＋Ｘ－１）回のアナログ演算を行い、
前記アナログ－デジタル変換部は、前記Ｍ個以上のデジタル信号として、（Ｍ＋Ｘ－１）個のデジタル信号を出力し、
前記復号演算部は、前記（Ｍ＋Ｘ－１）個のデジタル信号に対して、前記復号符号行列として前記（Ｍ＋Ｘ－１）行Ｍ列の読出符号行列に対応するＭ行（Ｍ＋Ｘ－１）列の復号符号行列を用いて、前記復号演算を行う、請求項６に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記アナログ演算部は、Ｍ行Ｍ列の前記アダマール行列の各成分が＋１である行ベクトルの全成分をＸ回に時間分割して読み出すことによって、前記読出符号行列としての（Ｍ＋Ｘ－１）行Ｍ列の読出符号行列を用いて、前記Ｍ回以上のアナログ演算として（Ｍ＋Ｘ－１）回のアナログ演算を行い、
前記アナログ－デジタル変換部は、前記Ｍ個以上のデジタル信号として、（Ｍ＋Ｘ－１）個のデジタル信号を出力し、
前記復号演算部は、前記（Ｍ＋Ｘ－１）個のデジタル信号に対して、前記復号符号行列として前記（Ｍ＋Ｘ－１）行Ｍ列の読出符号行列に対応するＭ行（Ｍ＋Ｘ－１）列の復号符号行列を用いて、前記復号演算を行う、請求項６に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項9】
前記読出符号行列は、各成分が＋１または－１で構成されるＭ系列行列である、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項10】
前記読出符号行列は、各成分が＋１または０で構成されるＭ系列行列である、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項11】
前記復号符号行列は、前記読出符号行列の逆行列である、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項12】
前記読出符号行列は、アダマール行列の各成分が＋１である行ベクトルの各成分の絶対値が１より小さい値に置き換えられた行列である、請求項１１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項13】
前記復号符号行列と前記読出符号行列との内積は、単位行列の＋１成分以外の成分が－１／（Ｍ－1）または－１／Ｍに置き換えられた行列である、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項14】
前記読出符号行列は、アダマール行列の各成分が＋１である行ベクトルの各成分が０に置き換えられた行列である、請求項１３に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項15】
前記読出符号行列は、各成分が＋１または－１で構成されるＭ系列行列であり、かつ、
前記復号符号行列は、係数が－１／Ｍの前記読出符号行列の転置行列である、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記復号符号行列は、係数が－１／Ｍの前記読出符号行列の転置行列である、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項16】
前記アナログ演算部は、Ｍ行Ｍ列のアダマール行列の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルの＋１成分に対応するアナログ信号と、前記Ｍ行Ｍ列のアダマール行列の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルの－１成分に対応するアナログ信号と、を分割して読み出すことによって、前記読出符号行列としての（２Ｍ－１）行Ｍ列の読出符号行列を用いて、前記Ｍ回以上のアナログ演算として（２Ｍ－１）回のアナログ演算を行い、
前記アナログ－デジタル変換部は、前記Ｍ個以上のデジタル信号として、（２Ｍ－１）個のデジタル信号を出力し、
前記復号演算部は、
前記（２Ｍ－１）個のデジタル信号に対して、前記復号符号行列としての前記（２Ｍ－１）行Ｍ列の読出符号行列に対応するＭ行（２Ｍ－１）列の復号符号行列を用いて、前記復号演算を行い、
前記復号演算において、
前記Ｍ行Ｍ列のアダマール行列の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルのそれぞれについて、前記＋１成分に対応する（Ｍ－１）個のデジタル信号の加算によって生成された＋デジタル結果ＡＤｐと、前記－１成分に対応する（Ｍ－１）個のデジタル信号の加算によって生成された－デジタル結果ＡＤｍと、を用いて、前記＋デジタル結果ＡＤｐと前記－デジタル結果ＡＤｍとの（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出し、
前記Ｍ行Ｍ列のアダマール行列の全てが＋１成分のみからなる行ベクトルに対応する１つのデジタル信号および前記（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、前記Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記アナログ－デジタル変換部は、前記Ｍ個以上のデジタル信号として、（２Ｍ－１）個のデジタル信号を出力し、
前記復号演算部は、
前記（２Ｍ－１）個のデジタル信号に対して、前記復号符号行列としての前記（２Ｍ－１）行Ｍ列の読出符号行列に対応するＭ行（２Ｍ－１）列の復号符号行列を用いて、前記復号演算を行い、
前記復号演算において、
前記Ｍ行Ｍ列のアダマール行列の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルのそれぞれについて、前記＋１成分に対応する（Ｍ－１）個のデジタル信号の加算によって生成された＋デジタル結果ＡＤｐと、前記－１成分に対応する（Ｍ－１）個のデジタル信号の加算によって生成された－デジタル結果ＡＤｍと、を用いて、前記＋デジタル結果ＡＤｐと前記－デジタル結果ＡＤｍとの（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出し、
前記Ｍ行Ｍ列のアダマール行列の全てが＋１成分のみからなる行ベクトルに対応する１つのデジタル信号および前記（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、前記Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項17】
前記アナログ演算部は、Ｍ行Ｍ列のＭ系列行列の－１成分を有するＭ個の行ベクトルの＋１成分に対応するアナログ信号と、前記Ｍ行Ｍ列のＭ系列行列の－１成分を有するＭ個の行ベクトルの－１成分に対応するアナログ信号と、を分割して読み出すことによって、前記読出符号行列としての２Ｍ行Ｍ列の読出符号行列を用いて、前記Ｍ回以上のアナログ演算として２Ｍ回のアナログ演算を行い、
前記アナログ－デジタル変換部は、前記Ｍ個以上のデジタル信号として、２Ｍ個のデジタル信号を出力し、
前記復号演算部は、
前記２Ｍ個のデジタル信号に対して、前記復号符号行列としての前記２Ｍ行Ｍ列の読出符号行列に対応するＭ行２Ｍ列の復号符号行列を用いて、前記復号演算を行い、
前記復号演算において、
前記Ｍ行Ｍ列のアダマール行列の－１成分を有するＭ個の行ベクトルのそれぞれについて、前記＋１成分に対応するＭ個のデジタル信号の加算によって生成された＋デジタル結果ＡＤｐと、前記－１成分に対応するＭ個のデジタル信号の加算によって生成された－デジタル結果ＡＤｍと、を用いて、前記＋デジタル結果ＡＤｐと前記－デジタル結果ＡＤｍとのＭ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出し、
前記Ｍ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、前記Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記アナログ－デジタル変換部は、前記Ｍ個以上のデジタル信号として、２Ｍ個のデジタル信号を出力し、
前記復号演算部は、
前記２Ｍ個のデジタル信号に対して、前記復号符号行列としての前記２Ｍ行Ｍ列の読出符号行列に対応するＭ行２Ｍ列の復号符号行列を用いて、前記復号演算を行い、
前記復号演算において、
前記Ｍ行Ｍ列のアダマール行列の－１成分を有するＭ個の行ベクトルのそれぞれについて、前記＋１成分に対応するＭ個のデジタル信号の加算によって生成された＋デジタル結果ＡＤｐと、前記－１成分に対応するＭ個のデジタル信号の加算によって生成された－デジタル結果ＡＤｍと、を用いて、前記＋デジタル結果ＡＤｐと前記－デジタル結果ＡＤｍとのＭ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出し、
前記Ｍ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、前記Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項18】
前記アナログ演算部は、
前記アナログ－デジタル変換部の出力に固定ノイズが含まれており、かつ、前記復号演算によって前記固定ノイズがキャンセルされずに、前記復号演算の結果としてのデジタル値に前記固定ノイズが含まれる場合に、
前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値が、前記固定ノイズがキャンセルされた他のデジタル値で置き換えられるように、前記Ｍ回以上のアナログ演算とは異なる他のＭ回以上のアナログ演算を行い、
前記復号演算部は、前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値を出力することなく、前記固定ノイズがキャンセルされた前記他のデジタル値を出力する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記アナログ－デジタル変換部の出力に固定ノイズが含まれており、かつ、前記復号演算によって前記固定ノイズがキャンセルされずに、前記復号演算の結果としてのデジタル値に前記固定ノイズが含まれる場合に、
前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値が、前記固定ノイズがキャンセルされた他のデジタル値で置き換えられるように、前記Ｍ回以上のアナログ演算とは異なる他のＭ回以上のアナログ演算を行い、
前記復号演算部は、前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値を出力することなく、前記固定ノイズがキャンセルされた前記他のデジタル値を出力する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項19】
前記アナログ演算部は、
前記アナログ－デジタル変換部の出力に固定ノイズが含まれており、かつ、前記復号演算によって前記固定ノイズがキャンセルされずに、前記復号演算の結果としてのデジタル値に前記固定ノイズが含まれる場合に、
前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値が、前記固定ノイズがキャンセルされた他のデジタル値で置き換えられるように、前記Ｍ回以上のアナログ演算とは異なる他のＭ回以上のアナログ演算を行い、
前記復号演算部は、
前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値と前記固定ノイズがキャンセルされた前記他のデジタル値との差分を算出し、
前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値から前記差分を減算する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記アナログ－デジタル変換部の出力に固定ノイズが含まれており、かつ、前記復号演算によって前記固定ノイズがキャンセルされずに、前記復号演算の結果としてのデジタル値に前記固定ノイズが含まれる場合に、
前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値が、前記固定ノイズがキャンセルされた他のデジタル値で置き換えられるように、前記Ｍ回以上のアナログ演算とは異なる他のＭ回以上のアナログ演算を行い、
前記復号演算部は、
前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値と前記固定ノイズがキャンセルされた前記他のデジタル値との差分を算出し、
前記固定ノイズがキャンセルされていない前記デジタル値から前記差分を減算する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項20】
前記アナログ演算部は、
前記Ｍ個のアナログ信号を逐次読み出す通常読出および前記Ｍ個のアナログ信号を同時に読み出す並列読出の双方を行うことが可能であり、
前記並列読出によれば前記アナログ演算部にオーバーフローが生じる場合、前記通常読出によって読み出された前記Ｍ個以上のアナログ情報を用いて前記Ｍ回以上のアナログ演算を行う、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
前記Ｍ個のアナログ信号を逐次読み出す通常読出および前記Ｍ個のアナログ信号を同時に読み出す並列読出の双方を行うことが可能であり、
前記並列読出によれば前記アナログ演算部にオーバーフローが生じる場合、前記通常読出によって読み出された前記Ｍ個以上のアナログ情報を用いて前記Ｍ回以上のアナログ演算を行う、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項21】
前記アナログ演算部は、少なくとも１つの信号電荷保持用キャパシタを含み、前記Ｍ個のアナログ信号の信号値を前記少なくとも１つの信号電荷保持用キャパシタに電荷として保持する、請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。
【請求項22】
Ｍ個の画素と、
請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置と、を備え、
前記Ｍ個の画素から出力された前記Ｍ個のアナログ信号の全てが、前記アナログ－デジタル変換装置の前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて利用され得る、固体撮像装置。
請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置と、を備え、
前記Ｍ個の画素から出力された前記Ｍ個のアナログ信号の全てが、前記アナログ－デジタル変換装置の前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて利用され得る、固体撮像装置。
【請求項23】
前記アナログ演算部は、前記Ｍ個のアナログ信号のうちの予め検出された真値を示さない欠陥アナログ信号が無入力に設定されており、それにより、前記欠陥アナログ信号を用いずに、前記Ｍ回以上のアナログ演算を行い、
前記復号演算部は、前記復号演算の後に、前記欠陥アナログ信号に対応する欠陥画素に隣接する複数の画素にそれぞれ対応する複数のアナログ信号から得られた複数のデジタル信号の値を用いて、前記欠陥アナログ信号に対応するデジタル信号の値を補間する、請求項２２に記載の固体撮像装置。
前記復号演算部は、前記復号演算の後に、前記欠陥アナログ信号に対応する欠陥画素に隣接する複数の画素にそれぞれ対応する複数のアナログ信号から得られた複数のデジタル信号の値を用いて、前記欠陥アナログ信号に対応するデジタル信号の値を補間する、請求項２２に記載の固体撮像装置。
【請求項24】
前記Ｍ個の画素は、所定の領域内に一群の画素として設けられ、
前記Ｍ個の画素からそれぞれ出力された前記Ｍ個のアナログ信号の全てが、前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて利用され得る、請求項２２に記載の固体撮像装置。
前記Ｍ個の画素からそれぞれ出力された前記Ｍ個のアナログ信号の全てが、前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて利用され得る、請求項２２に記載の固体撮像装置。
【請求項25】
前記Ｍ個の画素は、互いの間に前記Ｍ個の画素とは異なる他の画素が配置されるように、離散して配置され、
前記Ｍ個の画素からそれぞれ出力された前記Ｍ個のアナログ信号の全てが、前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて利用され得る、請求項２２に記載の固体撮像装置。
前記Ｍ個の画素からそれぞれ出力された前記Ｍ個のアナログ信号の全てが、前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて利用され得る、請求項２２に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アナログ－デジタル変換装置および固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に開示されているように、たとえば、アナログ－デジタル変換装置を内蔵した固体撮像装置の開発が行われている。このアナログ－デジタル変換装置によれば、Ｍ個のアナログ信号は、それぞれ、Ｍ個のデジタル値に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－８０９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記した特許文献１に開示された技術においては、アナログ－デジタル変換で得られるＭ個のデジタル値に含まれる量子化ノイズが問題になる場合がある。
【0005】
本開示は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、アナログ－デジタル変換で生じる量子化ノイズを低減することができるアナログ－デジタル変換装置および固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のアナログ－デジタル変換装置は、Ｍは２以上の自然数であるものとして、Ｍ個のアナログ信号に対して、読出符号行列に対応するＭ回以上のアナログ演算を行うアナログ演算部と、前記Ｍ回以上のアナログ演算の結果としてのＭ個以上のアナログ情報をアナログ－デジタル変換し、Ｍ個以上のデジタル信号を出力するアナログ－デジタル変換部と、前記Ｍ個以上のデジタル信号に対して、前記読出符号行列に対応しかつ各行ベクトルが０とは異なる２個以上の成分を含む復号符号行列を用いた復号演算を行う復号演算部と、を備え、前記アナログ演算部は、前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のアナログ信号の全てを利用し得るように構成されており、前記読出符号行列および前記復号符号行列は、前記アナログ－デジタル変換で生じる量子化ノイズを低減するように設定されている。
【0007】
本開示の固体撮像装置は、Ｍ個の画素と、前述のアナログ-デジタル変換装置と、を備え、前記Ｍ個の画素から出力された前記Ｍ個のアナログ信号の全てが、前述のアナログ－デジタル変換装置の前記Ｍ回以上のアナログ演算のそれぞれにおいて利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置の機能ブロック図である。
【図2】実施の形態１の変形例のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置の機能ブロック図である。
【図3】実施の形態１の読出符号行列および復号符号行列を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換する方法を説明するための図である。
【図4】実施の形態１のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図5】実施の形態２のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図6】実施の形態３のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図7】実施の形態４のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図8】実施の形態５のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図9】実施の形態６のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図10】実施の形態７のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図11】実施の形態８のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図12】実施の形態９のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図13】実施の形態１０のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図14】実施の形態１１のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図15】実施の形態１２のアナログ－デジタル変換方法を説明するための第１図である。
【図16】実施の形態１２のアナログ－デジタル変換方法を説明するための第２図である。
【図17】実施の形態１３のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【図18】実施の形態１４のアナログ－デジタル変換方法を説明するための第１図である。
【図19】実施の形態１４のアナログ－デジタル変換方法を説明するための第２図である。
【図20】実施の形態１５のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置の機能ブロック図である。
【図21】実施の形態１６のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置の機能ブロック図である。
【図22】各実施の形態のアナログ－デジタル変換装置のアナログ演算部を構成する第１例の電子回路を示す図である。
【図23】各実施の形態１アナログ－デジタル変換装置のアナログ演算部を構成する第２例の電子回路を示す図である。
【図24】各実施の形態の変形例のアナログ－デジタル変換装置のアナログ演算部を構成する電子回路を示す図である。
【図25】各実施の形態の変形例のアナログ－デジタル変換装置の加減算回路の一部のリセット状態を示す図である。
【図26】各実施の形態の変形例のアナログ－デジタル変換装置の加減算回路の一部の積分時の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施の形態のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置を、図面を参照しながら説明する。なお、各図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は繰り返さない。
【0010】
（実施の形態１）
図１を用いて、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。
図１を用いて、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。
【0011】
図１は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００の機能ブロック図である。
【0012】
以下、Ｍは、２以上の自然数であるものとする。固体撮像装置１００は、一群の画素ＰＸと、アナログ－デジタル変換装置１０と、を備えている。一群の画素ＰＸは、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭを含んでいる。Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭのそれぞれは、光電変換素子（図２２～図２４のフォトダイオードＰＤ）を含んでいる。本実施の形態の固体撮像装置１００は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Silicon）イメージセンサと呼ばれるものである。
【0013】
一群の画素ＰＸは、光電変換により発生した一群のアナログ信号を出力する。具体的には、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭは、それぞれ、Ｍ個の光電変換素子（図２２～図２４のフォトダイオードＰＤ）により発生したＭ個のアナログ信号１，２，３，４,・・・，Ｍを出力する。
【0014】
【0015】
アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号の全てがＭ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍのそれぞれにおいて利用され得るように構成されている。本実施の形態においては、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号に対して、Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]に対応するＭ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍを行う。Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]については、後に詳述される。本実施の形態においては、読出符号行列[Ｒ]は、Ｍ行Ｍ列であるが、これに限定されない。
【0016】
Ｍ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍの結果としてのＭ個のアナログ情報は、後述される少なくとも１つの信号電荷保持用キャパシタ（たとえば、図２２および図２３の＋電荷加算用容量＋ＡＣ、－電荷加算用容量－ＡＣ）に電荷として蓄積される。アナログ演算部ＡＯは、セレクタＳを介して、Ｍ回のアナログ演算の結果としてのＭ個のアナログ情報をアナログ－デジタル変換部ＡＤへ送信する。
【0017】
セレクタＳは、Ｍ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍのそれぞれの結果をアナログ－デジタル変換部ＡＤに順次送信するように、アナログ演算部ＡＯとアナログ－デジタル変換部ＡＤとの回路接続を切り替えるスイッチである。それにより、Ｍ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍの結果としてのＭ個のアナログ情報が、アナログ－デジタル変換部ＡＤへ順次出力される。
【0018】
アナログ－デジタル変換部ＡＤは、セレクタＳの切り替え動作により、Ｍ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍの結果としてのＭ個のアナログ情報を順次受信する。アナログ－デジタル変換部ＡＤは、Ｍ個のアナログ情報のそれぞれを順次アナログ－デジタル変換し、Ｍ個のデジタル信号を順次出力する電子回路により構成されている。
【0019】
プロセッサＰは、記憶部ＭＥおよび復号演算部ＤＯを含んでいる。プロセッサＰは、内蔵されたプログラムに基づいて、アナログ演算部ＡＯ、セレクタＳ、記憶部ＭＥおよび復号演算部ＤＯを制御する。記憶部ＭＥは、アナログ－デジタル変換部ＡＤにより生成されたＭ個のデジタル信号の信号値を一次的に記憶する。記憶部ＭＥは、記憶されたＭ個のデジタル信号の信号値を復号演算部ＤＯへ送信する。
【0020】
復号演算部ＤＯは、記憶部ＭＥから送信されたＭ個のデジタル信号の信号値を用いて、Ｍ行Ｍ列の復号符号行列[Ｄ]に対応する復号演算を行うことによって、Ｍ個のアナログ信号の信号値にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値を生成する。本実施の形態においては、復号演算部ＤＯが、Ｍ個のデジタル信号の信号値に対して、読出符号行列[Ｒ]の逆行列であるＭ行Ｍ列の復号符号行列[Ｄ]に対応する復号演算を行う。Ｍ行Ｍ列の復号行列[Ｄ]は、後に詳述される。復号演算部ＤＯは、Ｍ個のデジタル値を他の部分または他の機器へ送信する。
【0021】
本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０によれば、後述されるアナログ信号の信号値に対応するデジタル値に含まれる量子化ノイズを低減することができる。量子ノイズが低減できる理由については、後に詳細に説明する。
【0022】
また、上記のアナログ－デジタル変換装置１０は、Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４，・・・，Ｍに対して、Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いてＭ回のアナログ演算１，２，３，４，・・・，Ｍを行う。アナログ－デジタル変換装置１０は、Ｍ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍの結果としてのＭ個のアナログ情報のそれぞれを、アナログ－デジタル変換部ＡＤにおいて順次アナログ－デジタル変換する。その後、アナログ－デジタル変換装置１０は、Ｍ個のデジタル信号の信号値に対して、Ｍ行Ｍ列の復号符号行列[Ｄ]を用いて復号演算を行う。
【0023】
図１に示されるアナログ－デジタル変換装置１０のアナログ演算部ＡＯの信号処理の流れは、次のようなものである。なお、この信号処理の流れは、Ｍ＝４であるものとして記載されている。また、時間は、Ｔｉｍｅ１からＴｉｍｅ４へ経過するものとする。
【0024】
（１） Ｔｉｍｅ１において、アナログ演算部ＡＯは、アナログ演算１として、（アナログ信号１＋アナログ信号２＋アナログ信号３＋アナログ信号４＝アナログ情報１）を行う。アナログ－デジタル変換部ＡＤは、アナログ演算１の結果としてのアナログ情報１に対応するデジタル信号の信号値ＡＤ１を記憶部ＭＥに記憶させる。
【0025】
（２） Ｔｉｍｅ２において、アナログ演算部ＡＯは、アナログ演算２として、（アナログ信号１－アナログ信号２＋アナログ信号３－アナログ信号４＝アナログ情報２）を行う。アナログ－デジタル変換部ＡＤは、アナログ演算２の結果としてアナログ情報２に対応するデジタル信号の信号値ＡＤ２を記憶部ＭＥに記憶させる。
【0026】
（３） Ｔｉｍｅ３において、アナログ演算部ＡＯは、アナログ演算３として、（アナログ信号１＋アナログ信号２－アナログ信号３－アナログ信号４＝アナログ情報３）を行う。アナログ－デジタル変換部ＡＤは、アナログ演算３の結果としてのアナログ情報３に対応するデジタル信号の信号値ＡＤ３を記憶部ＭＥに記憶させる。
【0027】
（４） Ｔｉｍｅ４において、アナログ演算部ＡＯは、アナログ演算４として、（アナログ信号１－アナログ信号２－アナログ信号３＋アナログ信号４＝アナログ情報４）を行う。アナログ－デジタル変換部ＡＤは、アナログ演算４の結果としてのアナログ情報４に対応するデジタル信号の信号値ＡＤ４を記憶部ＭＥに記憶させる。
【0028】
（５）Ｔｉｍｅ５において、復号演算部ＤＯは、次の復号演算を行う。なお、デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃは、アナログ信号１の信号値に対応するデジタル値である。デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃは、アナログ信号２の信号値に対応するデジタル値である。デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃは、アナログ信号３の信号値に対応するデジタル値である。デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃは、アナログ信号４の信号値に対応するデジタル値である。
【0029】
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ＝１／４×（ＡＤ１＋ＡＤ２＋ＡＤ３＋ＡＤ４）・・・＜１＞
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２＋ＡＤ３－ＡＤ４）・・・＜２＞
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ＝１／４×（ＡＤ１＋ＡＤ２－ＡＤ３－ＡＤ４）・・・＜３＞
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２－ＡＤ３＋ＡＤ４）・・・＜４＞
上記の＜１＞～＜４＞で示される連立方程式を解くことにより、デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ、Ｑ２＿ｃａｌｃ、Ｑ３＿ｃａｌｃ、およびＱ４＿ｃａｌｃのそれぞれを算出することができる。
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２＋ＡＤ３－ＡＤ４）・・・＜２＞
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ＝１／４×（ＡＤ１＋ＡＤ２－ＡＤ３－ＡＤ４）・・・＜３＞
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２－ＡＤ３＋ＡＤ４）・・・＜４＞
上記の＜１＞～＜４＞で示される連立方程式を解くことにより、デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ、Ｑ２＿ｃａｌｃ、Ｑ３＿ｃａｌｃ、およびＱ４＿ｃａｌｃのそれぞれを算出することができる。
【0030】
なお、図１に示されるアナログ－デジタル変換部１０においては、上記の（１）～（４）のアナログ演算１～４は、時間が経過するごとに、順次行われる。しかしながら、上記の（１）～（４）の全てのアナログ演算１～４が、同時に、たとえば、Ｔｉｍｅ１において行われてもよい。この場合、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号の全てがアナログ演算部ＡＯに含まれるＭ個のアナログ演算回路（図示せず）のそれぞれに入力され得るように構成されている。
【0031】
図２は、本実施の形態の変形例のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００の機能ブロック図である。
【0032】
変形例のアナログ－デジタル変換装置１０は、セレクタＳを備えていない点において、前述の実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０と異なる。また、変形例においては、Ｍ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍの演算結果としてＭ個のアナログ情報が、それぞれ、１対１の関係で、Ｍ個のアナログ－デジタル変換回路１，２，３，４,・・・，Ｍに入力される。Ｍ個のアナログ－デジタル変換部１，２，３，４,・・・，Ｍは、それぞれ、Ｍ個のアナログ－デジタル変換回路を有する。前述の点以外においては、変形例のナログ－デジタル変換装置１０は、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０と同様である。
【0033】
図１に示されるアナログ－デジタル変換装置１０は、１つのアナログ－デジタル変換部ＡＤのみが設けられており、Ｍ回のアナログ演算の結果としてのＭ個のアナログ情報を、順次アナログ－デジタル変換し、記憶部ＭＥへ順次送信する。しかしながら、図２に示される変形例のアナログ－デジタル変換装置１０によれば、Ｍ個のアナログ－デジタル変換部１，２，３，４,・・・，Ｍが設けられているため、Ｍ回のアナログ－デジタル変換を並列に（同時に）行うことができる。その結果、Ｍ個のアナログ信号からＭ個のデジタル値をより短時間で生成することができる。
【0034】
図３は、本実施の形態の読出符号行列[Ｒ]および復号符号行列[Ｄ]を用いてアナログ信号をデジタル値に変換する方法を説明するための図である。
【0035】
図３において、[Ｑ]は、Ｍ行１列のＭ個のアナログ信号１，２，３，４，・・・，ＭからなるＭ個の信号値である。[Ｒ]は、Ｍ行Ｍ列の読出符号行列である。[ＡＤ]は、Ｍ回のアナログ演算の結果としてのＭ個のアナログ情報にそれぞれ対応するＭ個のデジタル信号の信号値であり、[Ｄ]は、Ｍ行Ｍ列の復号符号行列である。
【0036】
本実施の形態においては、[Ｄ]＝[Ｒ]－１である。すなわち、[Ｄ]は、[Ｒ]の逆行列である。つまり、Ｍ行Ｍ列の復号符号行列[Ｄ]は、Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｄ]の逆行列である。そのため、符号化および復号化のための演算に起因した誤差が生じることなく、アナログ信号をデジタル信号へ変換することができる。なお、以下の実施の形態においては、特に異なることが記載されていないかぎり、[Ｄ]は、[Ｒ]の逆行列である。
【0037】
図４は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【0038】
図４においては、８個のアナログ信号の信号値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８は、８個のアナログ情報にそれぞれ対応する８個のデジタル信号の信号値ＡＤ１，ＡＤ２，ＡＤ３，ＡＤ４，ＡＤ５，ＡＤ６，ＡＤ７，ＡＤ８に変換されている。そのために、アナログ演算部ＡＯは、図４に示される読出符号行列[Ｒ]に対応する８回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，８を行う。
【0039】
図４においては、読出符号行列[Ｒ]は、アダマール行列[Ｈ]である。アダマール行列[Ｈ]とは、行列の成分が１または－１のいずれかであり、かつ各行が互いに直交であるような正方行列である。アダマール行列[Ｈ]を用いたＭ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍにおいては、読出符号行列[Ｒ]の＋成分に対応するアナログ信号の読出しと読出符号行列[Ｒ]の－成分に対応するアナログ信号の読出しとを分離して行うことができる。つまり、アナログ演算部ＡＯは、複数のアナログ信号の加算と複数のアナログ信号の減算とを分離して行うことができる。そのため、読出符号行列[Ｒ]に対応するアナログ演算部ＡＯの構成および制御をシンプルにすることができる。
【0040】
復号符号行列[Ｄ]行は、前述のように、アダマール行列[Ｈ]の逆行列である。また、図４に示されるように、復号符号行列[Ｄ]行列の各行ベクトルの各成分の２乗の総和の平方根は、１より小さい。そのため、読出符号行列[Ｒ]として単位行列を用いたアナログ演算部ＡＯを有するアナログ－デジタル変換装置１０に比較して、量子化ノイズを低減することができる。
【0041】
復号符号行列[Ｄ]の各行ベクトルは、０ではない成分を２個以上含んでいる。
【0042】
なお、図４において、[Ｄ]*[Ｒ]は、単位行列であるものとする。言い換えると、復号符号行列[Ｄ]と読出符号行列[Ｒ]との内積は、単位行列である。単位行列は、対角成分が全て１であり、かつ、対角成分以外の成分が全て０である行列である。また、図４に記載のように復号符号行列[Ｄ]の各行ベクトルの各成分の２乗の総和の平方根が０．３５４になるということは、量子化ノイズの影響が０.３５４倍に低減されることを意味している。
【0043】
上記したように、本実施の形態の固体撮像装置１００においては、アナログ演算部ＡＯがＭ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４,・・・, ＰＭからＭ個のアナログ信号１，２，３，４,・・・,Ｍを受信する。Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４,・・・, ＰＭから出力されたＭ個のアナログ信号１，２，３，４,・・・,Ｍの全てがそれぞれにおいて利用される。また、読出符号行列[Ｒ]および復号符号行列[Ｄ]は、アナログ－デジタル変換で生じる量子化ノイズを低減するように設定されている。その結果、固体撮像装置１００のアナログ－デジタル変換装置１０で生じる量子化ノイズを低減することが可能になる。
【0044】
また、復号演算部ＤＯは、Ｍ回のアナログ演算１，２，３，４，・・・，Ｍを用いた復号演算を並列（同時）に行うことができる。そのため、短時間で量子化ノイズが低減されたデジタル値を取得することができる。その結果、固体撮像装置１００の低消費電力化を図ることができる。したがって、本実施の形態の固体撮像装置１００は、低消費電力化が求められるＩｏＴ（Internet of Things）デバイスなどに適用されることが好ましい。
【0045】
（実施の形態２）
図５を用いて、実施の形態２のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図５を用いて、実施の形態２のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0046】
図５は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。図５においては、Ｍ個のアナログ演算部１，２，３，４, ・・・，Ｍの数が８個である場合、すなわち、Ｍ＝８である場合のＭ行Ｍ列の行列演算式が示されている。
【0047】
図５から分かるように、本実施の形態の読出符号行列[Ｒ]は、図４に示された実施の形態１の読出符号行列[Ｒ]行列とは異なり、アダマール行列[Ｈ]の行成分の全てが＋１である行ベクトルの各成分の絶対値が＋１より低減されている。具体的には、アダマール行列[Ｈ]の１行目、すなわち、最上行の各成分が、１ではなく、０．５に低減されている。読出符号行列の各成分の０．５は、アナログ演算部１，２，３，４, ・・・，Ｍの利得(ゲイン)を半分（０.５）にすることを意味している。たとえば、後述される図２５および図２６に示される例では、読出符号行列の各成分の０．５は、信号電荷保持用キャパシタの容量値を２倍にして電荷を保持することを意味する。なお、図２５および図２６の構成は、後述される。信号電荷保持用キャパシタの容量値を２倍にすることにより、アナログ演算結果（出力電圧）は半分になる。信号電荷保持用キャパシタの容量値を２倍にすることにより、アナログ演算部ＡＯから出力されるアナログ演算結果（出力電圧）のオーバーフローの発生の可能性を低減し得る。この信号電荷保持用キャパシタについては、後述される。なお、本明細書では、信号電荷保持用キャパシタは、ＦＤ（Floating Diffusion）を含むものとする。
【0048】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、[Ｄ]*[Ｒ]、すなわち、復号符号行列[Ｄ]と読出符号行列[Ｒ]との内積は、単位行列であるものとする。
【0049】
本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０によっても、アナログ信号をデジタル信号に変換するときに生じる量子化ノイズを低減することができる。
【0050】
（実施の形態３）
図６を用いて、実施の形態３のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図６を用いて、実施の形態３のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0051】
【0052】
図６から分かるように、本実施の形態の読出符号行列[Ｒ]は、図４に示された実施の形態１の読出符号行列[Ｒ]とは異なり、アダマール行列[Ｈ]の行成分の全てが＋１である行ベクトルの各成分が０である。行成分のすべてが＋１の場合には、アナログ信号の信号値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８のすべてが同符号で足し算される。そのため、アナログ信号の信号値Ｑ１～Ｑ８の値が同符号のアナログ信号値である場合には、アナログ演算結果が最も大きくなる。本実施の形態においては、行成分のすべてが＋１である行ベクトルの各成分を０にしているため、最も大きくなるアダマール行列[Ｈ]の最上行を用いた演算の結果としてのデジタル信号の信号値ＡＤ１が０になる。したがって、前述したアナログ演算部ＡＯで生じるオーバーフローを防止できる場合がある。より具体的には、デジタル信号の信号値ＡＤ１に対応するアナログ情報を蓄積する信号電荷保持用キャパシタ（図２２の＋成分加算用容量＋ＡＣ）の容量を大きくすることなく、その信号電荷保持用キャパシタからの電荷のオーバーフローを防止することができる。
【0053】
実施の形態１および２においては、[Ｄ]*[Ｒ]、すなわち、復号符号行列[Ｄ]と読出符号行列[Ｒ]との内積は、単位行列である。しかしながら、本実施の形態においては、[Ｄ]*[Ｒ]は、対角成分以外の成分が－０．１４３（＝－１／７）である。これを一般化すると、復号符号行列[Ｄ]と読出符号行列[Ｒ]との内積は、単位行列の＋１成分以外の成分が－１／（Ｍ－1）に置き換えられた行列である。これは、１つのアナログ信号の信号値の本来あるべき理想的な復号演算の結果としてのデジタル値に、別のアナログ信号の信号値に対応するデジタル値が含まれていることを意味している。つまり、ある１つのアナログ信号の信号値がＱ１である場合に、実際の復号演算の結果においては、そのある１つのアナログ信号の信号値に対応するデジタル値が「Ｑ１－１／７（Ｑ２＋Ｑ３＋・・・＋Ｑ８）」になっている。つまり、実際のデジタル値「Ｑ１－１／７（Ｑ２＋Ｑ３＋・・・＋Ｑ８）」は、理想的なデジタル値Ｑ１とは、「－１／７（Ｑ２＋Ｑ３＋・・・＋Ｑ８）」だけ異なっている。
【0054】
実施の形態１および２においては、デジタル信号の信号値ＡＤ１は、全アナログ信号１，２，３，４, ・・・，８の信号値を加算した値であり、（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋…＋Ｑ８）である。しかしながら、本実施の形態では、デジタル信号の信号値ＡＤ１は０に置き換えられている。このことは、本来あるべきデジタル信号の信号値ＡＤ１に、全てのアナログ信号１，２，３，４, ・・・，８の信号値が減算された値である－（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋・・・＋Ｑ８）に比例するノイズの値が付加されていることと等価である。言い換えると、この復号演算は、全アナログ信号１，２，３，４, ・・・，８のそれぞれの信号値に対応する電圧の値に－（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋…＋Ｑ８）に比例する電圧の値が加えられていることと等価である。
【0055】
言い換えると、本実施の形態の復号演算部ＤＯによる復号演算のそれぞれにおいて、次のことと等価なことが起こっている。
【0056】
全アナログ信号１，２，３，４, ・・・，８のそれぞれの信号値が減算された値である－（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋・・・＋Ｑ８）に比例する誤差成分がアナログ演算結果１（ＡＤ１）に付加されている。各アナログ信号を求めるときの復号演算において、アナログ演算結果１（ＡＤ１）の用いるため、各アナログ信号の復号演算結果には、－（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋・・・＋Ｑ８）に比例する誤差成分が加算されている。
【0057】
本実施の形態においては、読出符号行列[Ｒ]として８行８列のアダマール行列[Ｈ]が用いられている。これを一般化すると、読出符号行列[Ｒ]としてＭ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]が用いられる場合、[Ｄ]＊[Ｒ]行の対角成分は１であり、[Ｄ]＊[Ｒ]行の対角成分以外の成分は－１／（Ｍ－１）となる。
【0058】
本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０が上記した誤差成分による悪影響が問題にならない用途で用いられる場合には、復号演算部ＤＯが前述の復号演算を行ってもよい。
【0059】
本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０によっても、アナログ信号をデジタル信号に変換するときに生じる量子化ノイズを低減することができる。
【0060】
（実施の形態４）
図７を用いて、実施の形態４のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図７を用いて、実施の形態４のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0061】
【0062】
本実施の形態のアナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４・・・,８のそれぞれに所定オフセット信号を印加する。このオフセット信号の印加は、図２５および図２６に示される構成において実現される。図２５および図２６の構成は、後述される。それにより、読出符号行列[Ｒ]としてのアダマール行列[Ｈ]の行成分の全てが＋１である行の１つのアナログ演算の結果としての１つのアナログ情報のオーバーフローの発生の可能性を低減し得る。このアナログ情報は、アナログ信号の信号値Ｑ１～Ｑ８の値が同符号のアナログ信号値である場合には、アナログ演算部ＡＯから出力されるアナログ演算結果（出力電圧）が最も大きな電荷量となる。これらアナログ演算については、後述される。また、復号演算部ＤＯは、所定オフセット信号に対応する所定オフセット量を補正する。
【0063】
読出符号行列[Ｒ]として、図７に示されるようなアマダール行列[Ｈ]が用いられる場合、読出符号行列[Ｈ]の１行目、すなわち最上行の各成分は、＋１であるため、デジタル信号の信号値ＡＤ１＝Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋・・・＋Ｑ８となる。つまり、デジタル信号の信号値ＡＤ１は、他のデジタル信号の値信号に比較して、アナログ信号の信号値Ｑ１～Ｑ８の値が同符号のアナログ信号値である場合には、大きな値となってしまう。そのため、このデジタル信号の信号値ＡＤ１に対応するアナログ情報を蓄積する信号電荷保持用キャパシタ（たとえば、図２２の＋成分加算容量＋ＡＣ）の容量が小さいと、その信号電荷保持用キャパシタに蓄積された電荷がオーバーフローするおそれがある。一方、信号電荷保持用キャパシタの容量を大きくすることが困難な場合がある。そのため、信号電荷保持用キャパシタの容量を大きくすることなく、前述のオーバーフローを抑制するために、アナログ－デジタル変換装置１０は、次の演算を行う。
【0064】
本実施の形態においては、Ｍ個のアナログ演算部１，２，３，４，・・・,８のそれぞれは、アナログ信号１，２，３，・・・，８の信号値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，・・・，Ｑ８のそれぞれからオフセット値Ｑｆｉｘを減算する。その後、アナログ演算部ＡＯは、オフセットされたアナログ信号Ｍ’の信号値ＱＭ’（＝ＱＭ－Ｑｆｉｘ：Ｍ＝１，２，３,・・・,８）をアナログ演算する。これらのアナログ演算は、図２５および図２６に示される構成によって実現される。図２５および図２６の構成は、後述される。
【0065】
次に、復号演算部ＤＯは、オフセットされたアナログ信号１，２，３，４・・・，８の信号値Ｑ１’，Ｑ２’，Ｑ３’，・・・，Ｑ８’にそれぞれ対応するオフセットされたデジタル信号の信号値ＡＤ１’，ＡＤ２’，ＡＤ３’ ，・・・，ＡＤ８ ’を用いて復号演算を行う。その後、復号演算部ＤＯは、ＱＭ＝ＱＭ’＋Ｑｆｉｘ（Ｍ＝１，２，３,・・・,８）の演算を行うことにより、アナログ信号１，２，３，４・・・，８の信号値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，・・・，Ｑ８にそれぞれ対応するデジタル信号の信号値を取得することができる。
【0066】
ただし、オフセットによる悪影響が問題にならない用途では、ＱＭ＝ＱＭ’＋Ｑｆｉｘ（Ｍ＝１，２，３,・・・,８）の復号演算を行わなくてもよい。
【0067】
なお、デジタル信号の信号値ＡＤ２’～ＡＤ８’に関しては、そのアナログ演算に用いられる読出符号行列[Ｒ]の各行における＋１の成分の数と－１の成分の数が同一である。そのため、オフセット信号（Ｑｆｉｘ）を印加したことに起因した悪影響は理論的には相殺（キャンセル）される。
【0068】
たとえば、デジタル信号の信号値ＡＤ２’
＝（Ｑ１－Ｑｆｉｘ）－（Ｑ２－Ｑｆｉｘ）＋（Ｑ３－Ｑｆｉｘ）－（Ｑ４－Ｑｆｉｘ）＋（Ｑ５－Ｑｆｉｘ）－（Ｑ６－Ｑｆｉｘ）＋（Ｑ７－Ｑｆｉｘ）－（Ｑ８－Ｑｆｉｘ）
＝Ｑ１－Ｑ２＋Ｑ３－Ｑ４＋Ｑ５－Ｑ６＋Ｑ７－Ｑ８
＝ＡＤ２（これは、前述の実施の形態１のＡＤ２と同じ値である）
オフセット値（－Ｑｆｉｘ）が影響を与えるのは、デジタル信号の信号値ＡＤ１’だけである。そのため、デジタル信号の信号値ＡＤ２’～ＡＤＭ ’（Ｍ’は２以上の自然数）を求める演算においては、オフセット信号（Ｑｆｉｘ）の印加は行われなくてもよい。
＝（Ｑ１－Ｑｆｉｘ）－（Ｑ２－Ｑｆｉｘ）＋（Ｑ３－Ｑｆｉｘ）－（Ｑ４－Ｑｆｉｘ）＋（Ｑ５－Ｑｆｉｘ）－（Ｑ６－Ｑｆｉｘ）＋（Ｑ７－Ｑｆｉｘ）－（Ｑ８－Ｑｆｉｘ）
＝Ｑ１－Ｑ２＋Ｑ３－Ｑ４＋Ｑ５－Ｑ６＋Ｑ７－Ｑ８
＝ＡＤ２（これは、前述の実施の形態１のＡＤ２と同じ値である）
オフセット値（－Ｑｆｉｘ）が影響を与えるのは、デジタル信号の信号値ＡＤ１’だけである。そのため、デジタル信号の信号値ＡＤ２’～ＡＤＭ ’（Ｍ’は２以上の自然数）を求める演算においては、オフセット信号（Ｑｆｉｘ）の印加は行われなくてもよい。
【0069】
以上から分かるように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号に対応する電圧のそれぞれに所定オフセット信号を印加する。それにより、アダマール行列[Ｈ]の行成分の全てが＋１である行のアナログ演算により算出されたアナログ情報が、オーバーフローする可能性を低減し得る。また、復号演算部ＤＯは、所定オフセット電圧に対応する所定オフセット値を用いて、復号演算の結果として得られたＭ個のデジタル値のそれぞれを補正する。これによっても、アナログ信号をデジタル信号に変換するときに生じる量子化ノイズを低減することができるとともに、前述のオーバーフローを抑制することができる。
【0070】
（実施の形態５）
図８を用いて、実施の形態５のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図８を用いて、実施の形態５のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0071】
図８は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。以下、Ｘは２以上の自然数であるものとする。
【0072】
本実施の形態のアナログ演算部ＡＯは、Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の各成分が＋１である行ベクトルのＭ個の成分をＸ回に時間分割して読み出す。それによって、アナログ演算部ＡＯは、（Ｍ＋Ｘ－１）行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いて、（Ｍ＋Ｘ－１）回のアナログ演算を行う。また、アナログ－デジタル変換部ＡＤは、（Ｍ＋Ｘ－１）個のデジタル信号を出力する。復号演算部ＤＯは、（Ｍ＋Ｘ－１）個のデジタル信号に対して、（Ｍ＋Ｘ－１）行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]に対応するＭ行（Ｍ＋Ｘ－１）列の復号符号行列[Ｄ]を用いて、復号演算を行う。
【0073】
これによっても、アナログ信号をデジタル信号に変換するときに生じる量子化ノイズを低減することができる。また、前述のオーバーフローを抑制することができる。
【0074】
上記のことを、以下、具体的に説明する。
【0075】
図８は、実施の形態１で示したアダマール行列[Ｈ]の上から１行目のアナログ演算の結果としてのアナログ情報が、オーバーフローすると仮定したときの一例の読出符号行列[Ｒ]を示している。本実施の形態の読出符号行列[Ｒ]は、実施の形態１の８行８列のアダマール行列[Ｈ]が９行８列の行列に変更されている。具体的には、実施の形態１で示したアダマール行列[Ｈ]の上から１行目が、本実施の形態の読出符号行列[Ｒ]の上から１行目および２行目に分割されている。また、実施の形態１で示したアダマール行列[Ｈ]の上から２行目～８行目が、それぞれ、本実施の形態の読出符号行列[Ｒ]の上から３行目～９行目に対応している。
【0076】
なお、実施の形態１で示したアダマール行列[Ｈ]の上から２行目（Ｑ１－Ｑ２＋Ｑ３－Ｑ４＋Ｑ５－Ｑ６＋Ｑ７－Ｑ８）のアナログ情報が、オーバーフローする場合がある。この場合、アダマール行列[Ｈ]の上から２行目が次のＡＤ２＿１ｓｔおよびＡＤ２＿２ｎｄに分割されてもよい。
【0077】
ＡＤ２＿１ｓｔ＝＋Ｑ１－Ｑ２＋Ｑ３－Ｑ４
ＡＤ２＿２ｎｄ＝＋Ｑ５－Ｑ６＋Ｑ７－Ｑ８
これにより、アダマール行列[Ｈ]の上から２行目の演算結果としてアナログ情報に対応するデジタル信号の信号値ＡＤ２が取得されてもよい。
ＡＤ２＿２ｎｄ＝＋Ｑ５－Ｑ６＋Ｑ７－Ｑ８
これにより、アダマール行列[Ｈ]の上から２行目の演算結果としてアナログ情報に対応するデジタル信号の信号値ＡＤ２が取得されてもよい。
【0078】
本実施の形態においては、Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の各成分が＋１である行ベクトルのアナログ演算の結果としてのアナログ情報が、オーバーフローすると予想される。そのため、アナログ演算部ＡＯが、Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の各成分が＋１である行ベクトルの全成分を２回に時間分割して読み出す。しかしながら、アナログ演算部ＡＯは、オーバーフローが生じると予想されるＭ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の各成分が＋１である行ベクトルの全成分を３回以上に時間分割して読み出してもよい。また、アナログ演算部ＡＯは、オーバーフローが生じたときにのみ、読出符号行列[Ｒ]のいずれかの行ベクトルの全成分を自動的に時間分割して読み出してもよい。
【0079】
（実施の形態６）
図９を用いて、実施の形態６のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図９を用いて、実施の形態６のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0080】
図９は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【0081】
図９に示されるように、読出符号行列[Ｒ]として、Ｍ系列（Maximal Length Sequence）を利用して生成された各成分が＋１または－１で構成されるＭ系列行列[Ｍ]が用いられている。これによっても、アナログ信号をデジタル信号に変換するときに生じる量子化ノイズを低減することができる。Ｍ系列を利用して生成された＋１の成分の数と－１の成分の数の差が常に１であるために、前述のような各成分が＋１である行ベクトルが存在しない。そのために、アナログ演算部ＡＯにおけるオーバーフローの可能性を低減し得る。
【0082】
（実施の形態７）
図１０を用いて、実施の形態７のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図１０を用いて、実施の形態７のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0083】
図１０は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【0084】
図１０から分かるように、本実施の形態においては、読出符号行列[Ｒ]として、Ｍ系列法を利用して生成された各成分が＋１または０で構成されるＭ系列行列[Ｍ]が用いられている。つまり、読出符号行列[Ｒ]のいずれの成分も－符号を有していない。そのため、アナログ演算部ＡＯで減算を行う必要がない。したがって、アナログ演算部ＡＯの構成をシンプルにすることができる（たとえば、図２３の＋成分加算容量＋ＡＣ参照）。また、固定ノイズを低減することができる。以下、＋１または０で構成されるＭ系列行列[Ｍ]を読出符号行列[Ｒ]として用いれば、固定ノイズを低減することができることを具体的に説明する。
【0085】
たとえば、アナログ演算の結果としてのアナログ情報にそれぞれ対応するデジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ７のそれぞれに、真のデジタル値ＳａｄＸ（Ｘ＝１～７）と固定ノイズＮｆｉｘが含まれている場合、アナログ信号の信号値に対応するデジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃは、たとえば、次の式で算出される。
【0086】
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ
＝１／４×（－ＡＤ１＋ＡＤ２－ＡＤ３＋ＡＤ４＋ＡＤ５＋ＡＤ６－ＡＤ７）
＝１／４×（－（Ｓａｄ１＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ２＋Ｎｆｉｘ）－（Ｓａｄ３＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ４＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ５＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ６＋Ｎｆｉｘ）－（Ｓａｄ７＋Ｎｆｉｘ））
＝１／４×（－Ｓａｄ１＋Ｓａｄ２－Ｓａｄ３＋Ｓａｄ４＋Ｓａｄ５＋Ｓａｄ６－Ｓａｄ７＋Ｎｆｉｘ）
＝１／４×（４Ｑ１＋Ｎｆｉｘ）
＝Ｑ１＋Ｎｆｉｘ／４
上記の式において、デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃは、復号演算の結果として得られたアナログ信号１，２，３，・・・，７の信号値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，・・・，Ｑ７に対応する値である。また、真のデジタル値ＳａｄＸ（Ｘ＝１～７）は、アナログ演算部ＡＯに入力されたアナログ信号の信号値ＱＸ（Ｘ＝１～７）から固定ノイズＮｆｉｘの信号値を除いた値である。
＝１／４×（－ＡＤ１＋ＡＤ２－ＡＤ３＋ＡＤ４＋ＡＤ５＋ＡＤ６－ＡＤ７）
＝１／４×（－（Ｓａｄ１＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ２＋Ｎｆｉｘ）－（Ｓａｄ３＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ４＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ５＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ６＋Ｎｆｉｘ）－（Ｓａｄ７＋Ｎｆｉｘ））
＝１／４×（－Ｓａｄ１＋Ｓａｄ２－Ｓａｄ３＋Ｓａｄ４＋Ｓａｄ５＋Ｓａｄ６－Ｓａｄ７＋Ｎｆｉｘ）
＝１／４×（４Ｑ１＋Ｎｆｉｘ）
＝Ｑ１＋Ｎｆｉｘ／４
上記の式において、デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃは、復号演算の結果として得られたアナログ信号１，２，３，・・・，７の信号値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，・・・，Ｑ７に対応する値である。また、真のデジタル値ＳａｄＸ（Ｘ＝１～７）は、アナログ演算部ＡＯに入力されたアナログ信号の信号値ＱＸ（Ｘ＝１～７）から固定ノイズＮｆｉｘの信号値を除いた値である。
【0087】
アナログ信号１，２，３，・・・，７の信号値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，・・・，Ｑ７の復号演算においては、加算用のデジタル信号の信号値ＡＤＸ（Ｘ＝１～７）の数が４個であり、減算用のデジタル信号の信号値ＡＤＸ（Ｘ＝１～７）の数が３個である。そのため、固定ノイズは低減される。
【0088】
なお、本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０によっても、アナログ信号をデジタル信号に変換するときに生じる量子化ノイズを低減することができることは、前述の実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０と同様である。
【0089】
（実施の形態８）
図１１を用いて、実施の形態８のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図１１を用いて、実施の形態８のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0090】
図１１は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【0091】
図１１から分かるように、本実施の形態においては、読出符号行列[Ｒ]として、Ｍ系列法を利用して生成された各成分が＋１または－１で構成されるＭ系列行列が用いられる。また、復号符号行列[Ｄ]として、係数が１／Ｍ（Ｍ＝７）の読出符号行列[Ｒ]の転置行列が用いられる。転置行列とは、ある行列の行と列を、１行目を１列目に、２行目を２列目に、３行目を３列目に・・・といったように、全てを入れ替えた行列である。本実施の形態においては、復号符号行列[Ｄ]と読出符号行列[Ｒ]との内積は、単位行列の＋１成分以外の成分が－１／Ｍに置き換えられた行列である。この場合においても、量子化ノイズを抑制する効果が高く、かつ、固定ノイズを低減することができる。
【0092】
固定ノイズが低減されることをより具体的に説明すると、以下のようになる。
【0093】
前述の実施の形態においては、 [Ｄ]＊[Ｒ]、すなわち、復号符号行列[Ｄ]と読出符号行列[Ｒ]との内積は、単位行列である。しかしながら、本実施の形態においては、 [Ｄ]＊[Ｒ]は、その対角成分は全て１であるが、その対角成分以外の値が－０．１４３（＝－１／７）である。これは、ある１つのアナログ信号に対応する本来あるべき理想的な復号演算の結果としてのデジタル値に、別のアナログ信号の信号値に対応するデジタル値が含まれていることを意味している。具体的には、本来のアナログ信号１の信号値がＱ１である場合に、そのアナログ信号の信号値Ｑ１に対応するデジタル値がＱ１－１／７（Ｑ２＋Ｑ３＋…＋Ｑ７）になっている。
【0094】
全アナログ信号１，２，３，・・・，７の信号値の加算値（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋・・・＋Ｑ７）の平均値に比例する値が誤差成分として復号演算の結果としてのデジタル値に含まれていると解釈される。すなわち、その誤差成分がノイズ電圧値としてアナログ信号の信号値に対応する電圧値に加えられていると解釈できる。
【0095】
しかしながら、アナログ－デジタル変換装置１０が上記した誤差成分による悪影響が問題にならない用途で用いられる場合には、復号演算部ＤＯが前述の復号演算を行ってもよい。
【0096】
上記したように、本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０によれば、前述の実施の形態と同様に、固定ノイズを低減する効果が得られる。なお、本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０によっても、アナログ信号をデジタル信号に変換するときに生じる量子化ノイズを低減することができることは、前述の実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０と同様である。
【0097】
（実施の形態９）
図１２を用いて、実施の形態９のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置と異なる。
図１２を用いて、実施の形態９のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置と異なる。
【0098】
図１２は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【0099】
図１２に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、次の２種類のアナログ信号（１）および（２）を分割して読み出す。本実施の形態では、Ｍ＝８である。
【0100】
（１） Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルの＋１成分に対応するアナログ信号
【0101】
（２） Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルの－１成分に対応するアナログ信号
具体的には、アダマール行列[Ｈ]の全ての成分が＋１である行以外の行における＋１成分および－１成分を２つの行に分ける。本実施の形態では、２つに分けられた８行８列のアダマール行列[Ｈ]の－１成分は、＋１成分に置き換えられている。
具体的には、アダマール行列[Ｈ]の全ての成分が＋１である行以外の行における＋１成分および－１成分を２つの行に分ける。本実施の形態では、２つに分けられた８行８列のアダマール行列[Ｈ]の－１成分は、＋１成分に置き換えられている。
【0102】
デジタル信号の信号値ＡＤ１は、前述の実施の形態のデジタル信号の信号値と同一である。実施の形態１のデジタル信号の信号値ＡＤ２～ＡＤ８は、本実施の形態においては、デジタル信号の信号値ＡＤ２ｐ～ＡＤ８ｐとデジタル信号の信号値ＡＤ２ｍ～ＡＤ８ｍとに分けられている。
【0103】
それにより、アナログ演算部ＡＯは、読出符号行列[Ｒ]としての（２Ｍ－１）行Ｍ列の読出符号行列を用いて、（２Ｍ－１）回のアナログ演算を行う。本実施の形態では、アナログ演算部ＡＯは、１５行８列の読出符号行列を用いて、１５回のアナログ演算を行う。
【0104】
アナログ－デジタル変換部ＡＤは、Ｍ個以上のデジタル信号として、（２Ｍ－１）個のデジタル信号を出力する。本実施の形態では、アナログ－デジタル変換部ＡＤは、１５個のデジタル信号を出力する。
【0105】
復号演算部ＤＯは、（２Ｍ－１）個のデジタル信号に対して、復号符号行列[Ｄ]としての（２Ｍ－１）行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]に対応するＭ行（２Ｍ－１）列の復号符号行列[Ｄ]を用いて、復号演算を行う。本実施の形態においては、復号演算部ＤＯは、１５個のデジタル信号に対して、復号符号行列[Ｄ]としての１５行８列の読出符号行列[Ｒ]に対応する８行１５列の復号符号行列[Ｄ]を用いて、復号演算を行う。
【0106】
復号演算部ＤＯは、復号演算において、（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出する。（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍ（たとえば、ｐは、ｐ２～ｐ８：ｍは、ｍ２～ｍ８）は、Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルのそれぞれについて算出される。（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍのそれぞれは、次の（３）および（４）に基づいて算出される。
【0107】
（３） ＋１成分に対応する（Ｍ－１）個のデジタル信号の加算によって生成された＋デジタル結果ＡＤｐ（ここで、ｐは、ｐ２～ｐ８である。）
【0108】
（４） －１成分に対応する（Ｍ－１）個のデジタル信号の加算によって生成された－デジタル結果ＡＤｍ（ここで、ｍは、ｍ２～ｍ８である）
本実施の形態では、復号演算部ＤＯは、７個の差分（ＡＤｐ２－ＡＤｍ２）, （ＡＤｐ３－ＡＤｍ３）, （ＡＤｐ４－ＡＤｍ４）,・・・,（ＡＤ８ｐ－ＡＤｍ８）を算出する。
本実施の形態では、復号演算部ＤＯは、７個の差分（ＡＤｐ２－ＡＤｍ２）, （ＡＤｐ３－ＡＤｍ３）, （ＡＤｐ４－ＡＤｍ４）,・・・,（ＡＤ８ｐ－ＡＤｍ８）を算出する。
【0109】
復号演算部ＤＯは、Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の全てが＋１成分のみからなる行ベクトルに対応する１つのデジタル信号および（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力する。具体的には、復号演算部ＤＯは、８行８列のアダマール行列[Ｈ]の全ての成分が＋１である行ベクトルに対応する１つのデジタル信号ＡＤ１および７個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、８個のアナログ信号にそれぞれ対応する８個のデジタル値として出力する。
【0110】
上記の構成によれば、読出符号行列[Ｒ]は、－成分を有していない。そのため、アナログ演算部ＡＯにおけるアナログ演算によって減算を行うことが困難である場合に、復号演算部ＤＯにおけるデジタル演算によって減算を行うことによって、所望のデジタル値を得ることができる。
【0111】
（実施の形態１０）
図１３を用いて、実施の形態１０のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置と異なる。
図１３を用いて、実施の形態１０のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置と異なる。
【0112】
図１３に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、次の２種類の信号（ｉ）および（ｉｉ）を分割して読み出する。
【0113】
（ｉ） Ｍ行Ｍ列のＭ系列行列[Ｍ]の－１成分を有するＭ個の行ベクトルの＋１成分に対応するアナログ信号
【0114】
（ｉｉ） Ｍ行Ｍ列のＭ系列行列[Ｍ]の－１成分を有するＭ個の行ベクトルの－１成分に対応するアナログ信号
それにより、アナログ演算部ＡＯは、読出符号行列［Ｒ］としての２Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いて、Ｍ回以上のアナログ演算として２Ｍ回のアナログ演算を行う。
それにより、アナログ演算部ＡＯは、読出符号行列［Ｒ］としての２Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いて、Ｍ回以上のアナログ演算として２Ｍ回のアナログ演算を行う。
【0115】
また、アナログ－デジタル変換部ＡＤは、Ｍ個以上のデジタル信号として、２Ｍ個のデジタル信号を出力する。
【0116】
復号演算部ＤＯは、２Ｍ個のデジタル信号に対して、復号符号行列[Ｄ]としての２Ｍ行Ｍ列の読出符号行列［Ｒ］に対応するＭ行２Ｍ列の復号符号行列[Ｄ]を用いて、復号演算を行う。
【0117】
この復号演算において、復号演算部ＤＯは、次の２種類のデジタル結果を用いる。
【0118】
（ｉ） Ｍ行Ｍ列のＭ系列行列[Ｍ]の－１成分を有するＭ個の行ベクトルのそれぞれについて、＋１成分に対応するＭ個のデジタル信号の加算によって生成された＋デジタル結果ＡＤｐ
【0119】
（ｉｉ） －１成分に対応するＭ個のデジタル信号の加算によって生成された－デジタル結果ＡＤｍ
それにより、復号演算部ＤＯは、＋デジタル結果ＡＤｐと－デジタル結果ＡＤｍとのＭ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出する。この場合、復号演算部ＤＯは、Ｍ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力する。
それにより、復号演算部ＤＯは、＋デジタル結果ＡＤｐと－デジタル結果ＡＤｍとのＭ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出する。この場合、復号演算部ＤＯは、Ｍ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力する。
【0120】
上記の構成によっても、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎによる減算が困難である場合に、デジタル演算による減算を用いて、所望のデジタル値を得ることができる。
【0121】
（実施の形態１１）
図１４を用いて、実施の形態１１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図１４を用いて、実施の形態１１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0122】
図１４は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【0123】
図１４に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個（Ｍ＝８）のアナログ信号１，２，３，４,・・・，Ｍのうちの予め検出された真値を示さない欠陥アナログ信号が無入力に設定されている。欠陥アナログ信号の無入力は、読出符号行列[Ｒ]の欠陥アナログ信号に該当する列成分の全てを０にすることによって実現される。
【0124】
そのため、たとえば、図１４に示されるように、読出符号行列[Ｒ]は、アダマール行列[Ｈ]の左から３列目の全ての成分が０になっている行列である。それにより、アナログ演算部ＡＯは、欠陥アナログ信号（アナログ信号３の信号値Ｑ３）をアナログ演算に利用せずに、Ｍ回のアナログ演算１，２，３，４,・・・，Ｍを行う。
【0125】
復号演算部ＤＯは、復号演算の後に、欠陥アナログ信号に対応する欠陥画素に隣接する複数の画素にそれぞれ対応する複数のアナログ信号から得られた複数のデジタル値を用いて、欠陥アナログ信号に対応するデジタル値を補間する。そのため、欠陥画素に起因したノイズの悪影響を低減することができる。
【0126】
（実施の形態１２）
図１５および図１６を用いて、実施の形態１２のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図１５および図１６を用いて、実施の形態１２のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0127】
【0128】
図１５に示されるように、本実施の形態のアナログ演算部ＡＯによって実行されるアナログ演算に対応する読出符号行列[Ｒ]は、前述のアダマール行列[Ｈ]と同一である。
【0129】
一般に、アナログ－デジタル変換部ＡＤの出力に固定ノイズが含まれる場合があり、かつ、復号演算によって固定ノイズがキャンセルされずに、復号演算の結果としてのデジタル値に固定ノイズが含まれている場合がある。本実施の形態においては、このような場合に、図１６に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎ（たとえば、１回目）とは異なる他のＭ回以上のアナログ演算（たとえば、２回目）を行う。それにより、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（たとえば、１回目のｋ＋７）が、固定ノイズがキャンセルされたデジタル値（２回目のｋ＋７）で置き換えられる。
【0130】
この場合、復号演算部ＤＯは、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（たとえば、１回目のｋ＋７）を出力することなく、固定ノイズがキャンセルされた他のデジタル値（たとえば、２回目のｋ＋７）を出力する。これによれば、固定ノイズを低減することができる。
【0131】
具体的には、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法は、次のようなものである。Ｍ＝８であるものとして、次の説明を行う。
【0132】
デジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ８のそれぞれに固定ノイズＮｆｉｘが含まれている場合を考える。この場合、アナログ信号１～８の信号値Ｑ１～Ｑ８の復号演算は、アナログ信号１～８の信号値Ｑ１～Ｑ８にそれぞれ対応する真のデジタル信号の信号値をＳａｄ１～Ｓａｄ８とすると、以下のようなものである。
【0133】
アナログ信号１の信号値Ｑ１に対応するデジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ
＝１／８×（ＡＤ１＋ＡＤ２＋ＡＤ３＋ＡＤ４＋ＡＤ５＋ＡＤ６＋ＡＤ７＋ＡＤ８）
＝１／８×（（Ｓａｄ１＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ２＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ３＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ４＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ５＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ６＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ７＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ８＋Ｎｆｉｘ））
＝１／８×（Ｓａｄ１＋Ｓａｄ２＋Ｓａｄ３＋Ｓａｄ４＋Ｓａｄ５＋Ｓａｄ６＋Ｓａｄ７＋Ｓａｄ８＋８Ｎｆｉｘ）
＝１／８×（８Ｑ１＋８Ｎｆｉｘ）
＝Ｑ１＋Ｎｆｉｘ
一方、アナログ信号の信号値Ｑ２～Ｑ８にそれぞれに対応するデジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ～Ｑ８＿ｃａｌｃの復号演算では、加算を行うデジタル値のデータ数が４個であり、かつ、減算を行うデジタル値のデータ数が４個である。そのため、固定ノイズは相殺（キャンセル）される。
＝１／８×（ＡＤ１＋ＡＤ２＋ＡＤ３＋ＡＤ４＋ＡＤ５＋ＡＤ６＋ＡＤ７＋ＡＤ８）
＝１／８×（（Ｓａｄ１＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ２＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ３＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ４＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ５＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ６＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ７＋Ｎｆｉｘ）＋（Ｓａｄ８＋Ｎｆｉｘ））
＝１／８×（Ｓａｄ１＋Ｓａｄ２＋Ｓａｄ３＋Ｓａｄ４＋Ｓａｄ５＋Ｓａｄ６＋Ｓａｄ７＋Ｓａｄ８＋８Ｎｆｉｘ）
＝１／８×（８Ｑ１＋８Ｎｆｉｘ）
＝Ｑ１＋Ｎｆｉｘ
一方、アナログ信号の信号値Ｑ２～Ｑ８にそれぞれに対応するデジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ～Ｑ８＿ｃａｌｃの復号演算では、加算を行うデジタル値のデータ数が４個であり、かつ、減算を行うデジタル値のデータ数が４個である。そのため、固定ノイズは相殺（キャンセル）される。
【0134】
以上から分かるように、復号演算の後、アナログ信号の信号値Ｑ１のみに固定ノイズが含まれているという結果が得られる。そのため、固定ノイズが相殺（キャンセル）されないアナログ信号Ｑ１に対応するデジタル値を、別のアナログ演算を行うことによって特定する。
【0135】
以下、上記のことをさらに具体的に説明する。
【0136】
たとえば、アナログ信号４の信号値Ｑ４＝２．０ｐＣ，アナログ信号３の信号値Ｑ３＝１．９ｐＣ，アナログ信号２の信号値Ｑ２＝２．２ｐＣ、かつ、アナログ信号１の信号値Ｑ１＝２．１ｐＣの場合を考える。次の読み出しおよび取得は、アナログ－デジタル変換装置１０によって行われる。
【0137】
アナログ信号の信号値Ｑ４＋Ｑ３＋Ｑ２＋Ｑ１がＴｉｍｅ１のときにアナログ演算部ＡＯによって読み出され、デジタル信号の信号値ＡＤ１（８．２ｐＣ相当の値）が復号演算部ＤＯによって取得される。
【0138】
アナログ信号の信号値Ｑ４－Ｑ３＋Ｑ２－Ｑ１がＴｉｍｅ２のときにアナログ演算部ＡＯによって読み出され、デジタル信号の信号値ＡＤ２（０．２ｐＣ相当の値）が復号演算部ＤＯによって取得される。
【0139】
アナログ信号の信号値Ｑ４＋Ｑ３－Ｑ２－Ｑ１がＴｉｍｅ３のときにアナログ演算部ＡＯによって読み出され、デジタル信号の信号値ＡＤ３（－０．４ｐＣ相当の値）が復号演算部ＤＯによって取得される。
【0140】
アナログ信号の信号値Ｑ４－Ｑ３－Ｑ２＋Ｑ１がＴｉｍｅ４のときにアナログ演算部ＡＯによって読み出され、デジタル信号の信号値ＡＤ４（０．０ｐＣ相当の値）が復号演算部ＤＯによって取得される。
【0141】
その後、復号演算部ＤＯは、上記したデジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ４および復号符号行列[Ｄ]を用いて復号演算を行う。それにより、復号演算部ＤＯは、各アナログ信号１、２、３、および４の信号値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，およびＱ４に対応するデジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１、Ｑ２＿ｃａｌｃ１、Ｑ３＿ｃａｌｃ１、およびＱ４＿ｃａｌｃ１を算出する。復号演算部ＤＯによる復号演算は、次のようなものである。
【0142】
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１＝１／４×（ＡＤ１＋ＡＤ２＋ＡＤ３＋ＡＤ４）＝１／４×（（８．２ｐＣ）＋（０．２ｐＣ）＋（－０．４ｐＣ）＋（０．０ｐＣ））＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２＋ＡＤ３－ＡＤ４）＝１／４×（（８．２ｐＣ）－（０．２ｐＣ）＋（－０．４ｐＣ）－（０．０ｐＣ））＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１＝１／４×（ＡＤ１＋ＡＤ２－ＡＤ３－ＡＤ４）＝１／４×（（８．２ｐＣ）＋（０．２ｐＣ）－（－０．４ｐＣ）－（０．０ｐＣ））＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２－ＡＤ３＋ＡＤ４）＝１／４×（（８．２ｐＣ）－（０．２ｐＣ）－（－０．４ｐＣ）＋（０．０ｐＣ））＝２．１ｐＣ
次に、アナログ信号７の信号値Ｑ７＝２．１ｐＣ、アナログ信号６の信号値Ｑ６＝２．０ｐＣ、アナログ信号５の信号値Ｑ５＝２．３ｐＣ、かつ、アナログ信号４の信号値Ｑ４＝２．０ｐＣの場合を考える。
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２＋ＡＤ３－ＡＤ４）＝１／４×（（８．２ｐＣ）－（０．２ｐＣ）＋（－０．４ｐＣ）－（０．０ｐＣ））＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１＝１／４×（ＡＤ１＋ＡＤ２－ＡＤ３－ＡＤ４）＝１／４×（（８．２ｐＣ）＋（０．２ｐＣ）－（－０．４ｐＣ）－（０．０ｐＣ））＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２－ＡＤ３＋ＡＤ４）＝１／４×（（８．２ｐＣ）－（０．２ｐＣ）－（－０．４ｐＣ）＋（０．０ｐＣ））＝２．１ｐＣ
次に、アナログ信号７の信号値Ｑ７＝２．１ｐＣ、アナログ信号６の信号値Ｑ６＝２．０ｐＣ、アナログ信号５の信号値Ｑ５＝２．３ｐＣ、かつ、アナログ信号４の信号値Ｑ４＝２．０ｐＣの場合を考える。
【0143】
アナログ信号の信号値Ｑ７＋Ｑ６＋Ｑ５＋Ｑ４がＴｉｍｅ５のときにアナログ演算部ＡＯによって読み出され、デジタル信号の信号値ＡＤ５（８．４ｐＣ相当の値）が復号演算部ＤＯによって取得される。
【0144】
アナログ信号の信号値Ｑ７－Ｑ６＋Ｑ５－Ｑ４がＴｉｍｅ６のときにアナログ演算部ＡＯによって読み出され、デジタル信号の信号値ＡＤ６（０．４ｐＣ相当の値）が復号演算部ＤＯによって取得される。
【0145】
アナログ信号の信号値Ｑ７＋Ｑ６－Ｑ５－Ｑ４がＴｉｍｅ７のときにアナログ演算部ＡＯによって読み出され、デジタル信号の信号値ＡＤ７（－０．２ｐＣ相当の値）が復号演算部ＤＯによって取得される。
【0146】
アナログ信号の信号値Ｑ７－Ｑ６－Ｑ５＋Ｑ４がＴｉｍｅ８のときにアナログ演算部ＡＯによって読み出され、デジタル信号の信号値ＡＤ８（－０．２ｐＣ相当の値）が復号演算部ＤＯによって取得される。
【0147】
その後、復号演算部ＤＯは、上記したデジタル信号の信号値ＡＤ５～ＡＤ８および復号符号行列[Ｄ]を用いた復号演算を行う。それにより、復号演算部ＤＯは、各アナログ信号４、５、６、および７の信号値に対応するデジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２、Ｑ５＿ｃａｌｃ２、Ｑ６＿ｃａｌｃ２、およびＱ７＿ｃａｌｃ２を算出する。復号演算部ＤＯによる復号演算は、次のようなものである。
【0148】
デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２＝１／４×（ＡＤ５＋ＡＤ６＋ＡＤ７＋ＡＤ８）＝１／４×（（８．４ｐＣ）＋（０．４ｐＣ）＋（－０．２ｐＣ）＋（－０．２ｐＣ））＝２．１ｐＣ
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２＝１／４×（ＡＤ５－ＡＤ６＋ＡＤ７－ＡＤ８）＝１／４×（（８．４ｐＣ）－（０．４ｐＣ）＋（－０．２ｐＣ）－（－０．２ｐＣ））＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２＝１／４×（ＡＤ５＋ＡＤ６－ＡＤ７－ＡＤ８）＝１／４×（（８．４ｐＣ）＋（０．４ｐＣ）－（－０．２ｐＣ）－（－０．２ｐＣ））＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２＝１／４×（ＡＤ５－ＡＤ６－ＡＤ７＋ＡＤ８）＝１／４×（（８．４ｐＣ）－（０．４ｐＣ）－（－０．２ｐＣ）＋（－０．２ｐＣ））＝２．０ｐＣ
上記の演算の結果、次のデジタル値が算出される。
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２＝１／４×（ＡＤ５－ＡＤ６＋ＡＤ７－ＡＤ８）＝１／４×（（８．４ｐＣ）－（０．４ｐＣ）＋（－０．２ｐＣ）－（－０．２ｐＣ））＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２＝１／４×（ＡＤ５＋ＡＤ６－ＡＤ７－ＡＤ８）＝１／４×（（８．４ｐＣ）＋（０．４ｐＣ）－（－０．２ｐＣ）－（－０．２ｐＣ））＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２＝１／４×（ＡＤ５－ＡＤ６－ＡＤ７＋ＡＤ８）＝１／４×（（８．４ｐＣ）－（０．４ｐＣ）－（－０．２ｐＣ）＋（－０．２ｐＣ））＝２．０ｐＣ
上記の演算の結果、次のデジタル値が算出される。
【0149】
デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２＝２．１ｐＣ、デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ、デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２＝２．３ｐＣ、デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１＝２．０ｐＣ、デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１＝１．９ｐＣ、デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１＝２．２ｐＣ、デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１＝２．１ｐＣ
次に、仮にデジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ４のそれぞれに＋０．１ｐＣの固定ノイズが含まれている場合を考える。
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１＝２．０ｐＣ、デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１＝１．９ｐＣ、デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１＝２．２ｐＣ、デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１＝２．１ｐＣ
次に、仮にデジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ４のそれぞれに＋０．１ｐＣの固定ノイズが含まれている場合を考える。
【0150】
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆ＝１／４×（ＡＤ１＋ＡＤ２＋ＡＤ３＋ＡＤ４）＝１／４×（（８．３ｐＣ）＋（０．３ｐＣ）＋（－０．３ｐＣ）＋（０．１ｐＣ））＝２．１ｐＣ
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１ｆ＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２＋ＡＤ３－ＡＤ４）＝１／４×（（８．３ｐＣ）－（０．３ｐＣ）＋（－０．３ｐＣ）－（０．１ｐＣ））＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１ｆ＝１／４×（ＡＤ１＋ＡＤ２－ＡＤ３－ＡＤ４）＝１／４×（（８．３ｐＣ）＋（０．３ｐＣ）－（－０．３ｐＣ）－（０．１ｐＣ））＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１ｆ＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２－ＡＤ３＋ＡＤ４）＝１／４×（（８．３ｐＣ）－（０．３ｐＣ）－（－０．３ｐＣ）＋（０．１ｐＣ））＝２．１ｐＣ
＋０．１ｐＣの固定ノイズがデジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ４のそれぞれに含まれている場合の演算結果、および、デジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ４に固定ノイズが含まれていない（理想的な）場合の演算結果から、次のようなデジタル値が得られる。
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１ｆ＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２＋ＡＤ３－ＡＤ４）＝１／４×（（８．３ｐＣ）－（０．３ｐＣ）＋（－０．３ｐＣ）－（０．１ｐＣ））＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１ｆ＝１／４×（ＡＤ１＋ＡＤ２－ＡＤ３－ＡＤ４）＝１／４×（（８．３ｐＣ）＋（０．３ｐＣ）－（－０．３ｐＣ）－（０．１ｐＣ））＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１ｆ＝１／４×（ＡＤ１－ＡＤ２－ＡＤ３＋ＡＤ４）＝１／４×（（８．３ｐＣ）－（０．３ｐＣ）－（－０．３ｐＣ）＋（０．１ｐＣ））＝２．１ｐＣ
＋０．１ｐＣの固定ノイズがデジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ４のそれぞれに含まれている場合の演算結果、および、デジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ４に固定ノイズが含まれていない（理想的な）場合の演算結果から、次のようなデジタル値が得られる。
【0151】
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆ＝Ｑ４＿ｃａｌｃ１＋０．１ｐＣ＝２．１ｐＣ
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１ｆ＝Ｑ３＿ｃａｌｃ１＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１ｆ＝Ｑ２＿ｃａｌｃ１＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１ｆ＝Ｑ１＿ｃａｌｃ１＝２．１ｐＣ
つまり、アナログ信号４の信号値Ｑ４に対応するＱ４＿ｃａｌｃ１ｆのみに固定ノイズの影響が残る。
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１ｆ＝Ｑ３＿ｃａｌｃ１＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１ｆ＝Ｑ２＿ｃａｌｃ１＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１ｆ＝Ｑ１＿ｃａｌｃ１＝２．１ｐＣ
つまり、アナログ信号４の信号値Ｑ４に対応するＱ４＿ｃａｌｃ１ｆのみに固定ノイズの影響が残る。
【0152】
また、次のデジタル値が得られる。
【0153】
デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆ＝１／４×（ＡＤ５＋ＡＤ６＋ＡＤ７＋ＡＤ８）＝１／４×（（８．５ｐＣ）＋（０．５ｐＣ）＋（－０．１ｐＣ）＋（－０．１ｐＣ））＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２ｆ＝１／４×（ＡＤ５－ＡＤ６＋ＡＤ７－ＡＤ８）＝１／４×（（８．５ｐＣ）－（０．５ｐＣ）＋（－０．１ｐＣ）－（－０．１ｐＣ））＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２ｆ＝１／４×（ＡＤ５＋ＡＤ６－ＡＤ７－ＡＤ８）＝１／４×（（８．５ｐＣ）＋（０．５ｐＣ）－（－０．１ｐＣ）－（－０．１ｐＣ））＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２ｆ＝１／４×（ＡＤ５－ＡＤ６－ＡＤ７＋ＡＤ８）＝１／４×（（８．５ｐＣ）－（０．５ｐＣ）－（－０．１ｐＣ）＋（－０．１ｐＣ））＝２．０ｐＣ
上記したデジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ８のそれぞれに＋０．１ｐＣの固定ノイズが含まれている結果、および、デジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ８に＋０．１ｐＣの固定ノイズが含まれていない（理想的な）結果から、次のような値が得られる。
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２ｆ＝１／４×（ＡＤ５－ＡＤ６＋ＡＤ７－ＡＤ８）＝１／４×（（８．５ｐＣ）－（０．５ｐＣ）＋（－０．１ｐＣ）－（－０．１ｐＣ））＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２ｆ＝１／４×（ＡＤ５＋ＡＤ６－ＡＤ７－ＡＤ８）＝１／４×（（８．５ｐＣ）＋（０．５ｐＣ）－（－０．１ｐＣ）－（－０．１ｐＣ））＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２ｆ＝１／４×（ＡＤ５－ＡＤ６－ＡＤ７＋ＡＤ８）＝１／４×（（８．５ｐＣ）－（０．５ｐＣ）－（－０．１ｐＣ）＋（－０．１ｐＣ））＝２．０ｐＣ
上記したデジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ８のそれぞれに＋０．１ｐＣの固定ノイズが含まれている結果、および、デジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ８に＋０．１ｐＣの固定ノイズが含まれていない（理想的な）結果から、次のような値が得られる。
【0154】
デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆ＝Ｑ７＿ｃａｌｃ２＋０．１ｐＣ＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２ｆ＝Ｑ６＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２ｆ＝Ｑ５＿ｃａｌｃ２＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２ｆ＝Ｑ４＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ
つまり、アナログ信号７の信号値Ｑ７に対応するデジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆのみに固定ノイズの影響が残る。
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２ｆ＝Ｑ６＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２ｆ＝Ｑ５＿ｃａｌｃ２＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２ｆ＝Ｑ４＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ
つまり、アナログ信号７の信号値Ｑ７に対応するデジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆのみに固定ノイズの影響が残る。
【0155】
上記の復号演算の結果としてのデジタル値をまとめて書き直すと、次のようになる。
【0156】
（１）固定ノイズ（０．１ｐＣ）がない場合の復号演算の結果としてのデジタル値
デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２＝２．１ｐＣ
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１＝２．１ｐＣ
デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２＝２．１ｐＣ
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１＝２．１ｐＣ
【0157】
（２）固定ノイズ（０．１ｐＣ）がキャンセルされていない場合の復号演算の結果としてのデジタル値
デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆ＝２．２ｐＣ ← ＋０．１ｐＣのノイズあり
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２ｆ＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２ｆ＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２ｆ＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆ＝２．１ｐＣ ← ＋０．１ｐＣのノイズあり
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１ｆ＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１ｆ＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１ｆ＝２．１ｐＣ
上述のように、デジタルＱ７＿ｃａｌｃ２ｆおよびＱ４＿ｃａｌｃ１ｆの復号演算の結果には固定ノイズの影響が残るが、その他の復号演算の結果としてのデジタル値には固定ノイズの影響が残らない。
デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆ＝２．２ｐＣ ← ＋０．１ｐＣのノイズあり
デジタル値Ｑ６＿ｃａｌｃ２ｆ＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ５＿ｃａｌｃ２ｆ＝２．３ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２ｆ＝２．０ｐＣ
デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆ＝２．１ｐＣ ← ＋０．１ｐＣのノイズあり
デジタル値Ｑ３＿ｃａｌｃ１ｆ＝１．９ｐＣ
デジタル値Ｑ２＿ｃａｌｃ１ｆ＝２．２ｐＣ
デジタル値Ｑ１＿ｃａｌｃ１ｆ＝２．１ｐＣ
上述のように、デジタルＱ７＿ｃａｌｃ２ｆおよびＱ４＿ｃａｌｃ１ｆの復号演算の結果には固定ノイズの影響が残るが、その他の復号演算の結果としてのデジタル値には固定ノイズの影響が残らない。
【0158】
Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆおよびデジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆを算出するための復号符号行列[Ｄ]の行の成分はすべて＋１である。そのため、固定ノイズの影響はキャンセルされない。一方、Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆおよびデジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆ以外のデジタル値を算出するための演算においては、演算に用いられる＋１成分の数および－１成分の数がそれぞれ２個ずつであるため、固定ノイズの影響は相殺（キャンセル）されている。
【0159】
上述のように、固定ノイズがキャンセルされないデジタル値に対応するアナログ信号（１回目の復号演算の結果ではＱ４であり、２回目の復号演算の結果ではＱ７ある）を予め把握することができる。
【0160】
上記の復号演算の例においては、Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆおよびデジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆおよびがノイズの影響が相殺（キャンセル）されないため、アナログ信号４および７の信号値Ｑ４およびＱ７のそれぞれが二重に読み出される。また、アナログ信号４の信号値Ｑ４の復号演算の結果としては、デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆが採用されずに、デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２ｆの復号演算の結果が採用される。アナログ信号７の信号値Ｑ７の復号演算の結果としては、デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ２ｆが採用されずに、デジタル値Ｑ７＿ｃａｌｃ３ｆ（別途算出）の復号演算の結果が採用される。
【0161】
要するに、ｎ回目の演算において、固定ノイズがキャンセルされていないアナログ信号１の信号値Ｑ１に対応するデジタル値は、ｎ＋１回目の演算においては、固定ノイズがキャンセルされたアナログ信号８の信号値Ｑ８に対応するデジタル値になるようにする。以下、このことを具体的に説明する。この信号値Ｑ１およびＱ８は、前述の実施の形態の行列式の信号値Ｑ１およびＱ８に対応する。
【0162】
ｋが自然数であるものとする。図１６に示されるように、復号演算部ＤＯは、１回目の復号演算では、アナログ信号１～８の信号値Ｑ１～Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋０）～（ｋ＋７）のうち、固定ノイズが含まれている信号値Ｑ１に対応するデジタル値（ｋ＋７）を採用しない。復号演算部ＤＯは、１回目の復号演算では、アナログ信号１～８の信号値Ｑ１～Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋０）～（ｋ＋７）のうち、固定ノイズがキャンセルされた信号値Ｑ２～Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋０）～（ｋ＋６）のみを採用する。なお、信号値Ｑ２～Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋０）～（ｋ＋６）は、復号演算において、固定ノイズが相殺（キャンセル）されているが、信号値Ｑ１に対応するデジタル値（ｋ＋７）は、復号演算において、固定ノイズがキャンセルされていない。
【0163】
復号演算部ＤＯは、２回目の演算では、アナログ信号１～８の信号値Ｑ１～Ｑ８である（ｋ＋７）～（ｋ＋１４）のうち、固定ノイズがキャンセルされていない信号値Ｑ１に対応するデジタル値（ｋ＋１４）を採用しない。復号演算部ＤＯは、２回目の復号演算では、アナログ信号１～８の信号値Ｑ１～Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋７）～（ｋ＋１４）のうち、固定ノイズがキャンセルされている信号値Ｑ２～Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋７）～（ｋ＋１３）のみを採用する。この場合、１回目の復号演算で採用されなかったアナログ信号１の信号値Ｑ１に対応するデジタル値（ｋ＋７）は、２回目の復号演算ではアナログ信号８の信号値Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋７）として採用されている。
【0164】
上記のように、アナログ－デジタル変換部ＡＤの出力に固定ノイズが含まれており、かつ、復号演算によって固定ノイズがキャンセルされずに、復号演算の結果としてのデジタル値に固定ノイズが含まれる場合がある。この場合、Ｍ回のアナログ演算（１回目）とは異なる他のＭ回のアナログ演算（２回目）を行う。それにより、アナログ演算部ＡＯは、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（１回目のｋ＋７）が、固定ノイズがキャンセルされたデジタル値（２回目のｋ＋７）で置き換えられる。復号演算部ＤＯは、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（１回目のｋ＋７）を出力することなく、固定ノイズがキャンセルされたデジタル値（２回目のｋ＋７）を出力する。これにより、固定ノイズを低減することができる。
【0165】
復号演算部ＤＯは、３回目の演算でも、アナログ信号１～８の信号値Ｑ１～Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋１４）～（ｋ＋２１）のうち、固定ノイズが含まれている信号値Ｑ１に対応するデジタル値（ｋ＋２１）を採用しない。復号演算部ＤＯは、３回目の復号演算でも、アナログ信号１～８の信号値Ｑ１～Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋１４）～（ｋ＋２１）のうち、固定のノイズがキャンセルされた信号値Ｑ２～Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋１４）～（ｋ＋２０）のみを採用する。この場合、２回目の復号演算で採用されなかったアナログ信号１の信号値Ｑ１に対応するデジタル値（ｋ＋１４）は、３回目の復号演算ではアナログ信号８の信号値Ｑ８に対応するデジタル値（ｋ＋１４）として採用されている。
【0166】
上記のように、アナログ－デジタル変換部ＡＤの出力に固定ノイズが含まれており、かつ、復号演算によって固定ノイズがキャンセルされずに、復号演算の結果としてのデジタル値に固定ノイズが含まれる場合がある。この場合、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ回のアナログ演算（２回目）とは異なる他のＭ回のアナログ演算（３回目）を行う。それにより、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（２回目のｋ＋１４）が、固定ノイズがキャンセルされたデジタル値（３回目のｋ＋１４）で置き換えられる。復号演算部ＤＯは、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（２回目のｋ＋１４）を出力することなく、固定ノイズがキャンセルされたデジタル値（３回目のｋ＋１４）を出力する。これにより、固定ノイズを低減することができる。
【0167】
（実施の形態１３）
図１７を用いて、実施の形態１３のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図１７を用いて、実施の形態１３のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0168】
図１７は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換方法を説明するための図である。
【0169】
本実施の形態においては、実施の形態１２と同様に、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ回のアナログ演算（１回目）とは異なる他のＭ回のアナログ演算（２回目）を行う。それにより、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（１回目のｋ＋７）が、固定ノイズがキャンセルされたデジタル値（２回目のｋ＋７）で置き換えられる。一方、本実施の形態においては、復号演算部ＤＯは、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（１回目のｋ＋７）と固定ノイズがキャンセルされた他のデジタル値（２回目のｋ＋７）との差分を算出する。その後、復号演算部ＤＯは、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（１回目のｋ＋７）から差分を減算する。これによっても、実施の形態１２と同様に、固定ノイズを低減することができる。
【0170】
以下、上記の方法により固定ノイズが低減できる理由を具体的に説明する。
【0171】
量子化ノイズは平均化処理によって、ばらつき量が低減される。しかしながら、固定ノイズは平均化処理によって低減されない。本実施の形態においては、図１７から分かるように、ｎ回目のアナログ信号の信号値Ｑ１に対応する復号演算の結果と（ｎ＋１）回目のアナログ信号の信号値Ｑ８に対応する復号演算の結果との間には、固定ノイズ（＋量子化ノイズ）分の差がある。なお、ｎは自然数である。
【0172】
平均化処理などによって量子化ノイズの影響を低減すれば、固定ノイズを推定することが可能になる。また、アナログ信号の信号値Ｑ１に対応する復号演算の結果から、固定ノイズを減算することによって、固定ノイズの影響を低減することができる。具体的には、１回のアナログ信号の信号値Ｑ１であるｋ＋７から固定ノイズを減算することにより、固定ノイズが除去された信号値Ｑ１を取得する。２回のアナログ信号の信号値Ｑ１であるｋ＋１４から固定ノイズを減算することにより、固定ノイズが除去された信号値Ｑ１を取得する。３回のアナログ信号の信号値Ｑ１である（ｋ＋２１）から固定ノイズを減算することにより、固定ノイズが除去された信号値Ｑ１を取得する。
【0173】
図１７に示されるように、固定ノイズの影響度が判明している場合、または、固定ノイズの影響度が判明した後においては、ｎ回目とアナログ信号の信号値Ｑ１と（ｎ＋１）回目のアナログ信号の信号値Ｑ８を重複して読み出す必要はない。
【0174】
本実施の形態においては、前述の実施の形態１２と同様に、０．１ｐＣ相当の固定ノイズの影響が及ぼされる場合を考える。前述の実施の形態１２で説明したように、デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ２ｆ＝２．０ｐＣについては、固定ノイズの影響が及ぼされていないが、デジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆ＝２．１ｐＣについては、固定のノイズの影響が及ぼされている。したがって、固定ノイズの影響が及びされるか否かおよび固定ノイズの影響が及ぼされる程度ことは予め分かる。
【0175】
上記のことから、実施の形態１２で示された固定ノイズ＝Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆ－Ｑ４＿ｃａｌｃ２ｆという式を用いて、０．１ｐＣの固定ノイズがアナログ信号Ｑ４に含まれていると推定することができる。
【0176】
固定ノイズ量を把握した後は、固定ノイズの影響が及ぼされているデジタル値Ｑ４＿ｃａｌｃ１ｆから固定ノイズの差分（０．１ｐＣ）を減算（２．１ｐＣ－０．１ｐＣ＝２．０ｐＣ）する。この差分（０．１ｐＣ）の減算分だけで、固定ノイズの影響が及ぼされていない復号演算の結果としてのデジタル値（２．０ｐＣ）を取得することができる。
【0177】
（実施の形態１４）
図１８および図１９を用いて、実施の形態１４のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図１８および図１９を用いて、実施の形態１４のアナログ－デジタル変換装置を含む固体撮像装置を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0178】
【0179】
図１８および図１９に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号を逐次読み出す通常読出およびＭ個のアナログ信号を同時に読み出す並列読出の双方を行うことが可能である。アナログ演算部ＡＯは、並列読出によればＭ個のアナログ演算部ＡＯに前述のオーバーフローが生じる場合、通常読出によって読み出されたＭ個のアナログ情報を用いてアナログ演算を行う。
【0180】
本実施の形態においては、読出符号行列[Ｒ]は、８行８列の単位行列と８行８列のアダマール行列[Ｈ]とが上下に並ぶように組み合わせられたものである。デジタル信号の信号値ＡＤ＿ｑ１～ｑ８は、単位行列を用いて、つまり、通常読出によって得られたデジタル信号の信号値である。ＡＤデジタル信号の信号値ＡＤ１～ＡＤ８は、アダマール行列[Ｈ]を用いて、つまり、並列読出によって得られたデジタル信号の信号値である。
【0181】
このように、アナログ演算部ＡＯは、単位行列とアダマール行列[Ｈ]との組合せに対応するアナログ演算を実行する。それにより、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４，・・・Ｍを逐次読み出す通常読出およびＭ個のアナログ信号１，２，３，４，・・・Ｍを同時に読み出す並列読出の双方を行うことが可能である。
【0182】
たとえば、上から１０番目のデジタル信号の信号値ＡＤ２に対応するアナログ演算部２がオーバーフローする場合を考える。この場合に、復号演算部ＤＯは、オーバーフローによって適切な値ではなくなっていると推定されるデジタル信号の信号値ＡＤ２を用いずに、デジタル信号の信号値ＡＤ＿ｑ１～ｑ８を用いて、あらたにデジタル信号の信号値ＡＤ２を決定する。
【0183】
これによれば、オーバーフローが生じても、適切なデジタル信号の信号値ＡＤ２を得ることができる。たとえば、アナログ演算部１，２，３，４,・・・，Ｍは、オーバーフローが生じる場合にのみ、通常読出を行うように構成されていてもよい。
【0184】
（実施の形態１５）
図２０を用いて、実施の形態１５のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図２０を用いて、実施の形態１５のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0185】
図２０は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００の機能ブロック図である。
【0186】
Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ・・・ＰＭは、それぞれが長方形をなし、所定の領域、たとえば、長方形の領域内に、一群の画素として設けられている。つまり、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４， ・・・，ＰＭが配置されている領域内において、他の所定の領域内のＭ個の画素に含まれる画素が全く含まれていない。
【0187】
Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４， ・・・，ＰＭからそれぞれ出力されたＭ個のアナログ信号１，２，３，４,・・・，Ｍの全てが、アナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍのそれぞれにおいて利用される。具体的には、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ・・・ＰＭは、所定の領域内においてベイヤー配列されている。
【0188】
一般に、所定の領域内の一群の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，ＰＭの輝度は、似たような値になる傾向がある。そのため、読出符号行列[Ｒ]の行ベクトルの＋成分の数と－成分の数とが同程度であれば、前述のアナログ演算におけるオーバーフローの可能性を低減し得る。
【0189】
（実施の形態１６）
図２１を用いて、実施の形態１６のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
図２１を用いて、実施の形態１６のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００は、以下の点で、実施の形態１のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と異なる。
【0190】
図２１は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００の機能ブロック図である。
【0191】
本実施の形態の固体撮像装置１００は、画素の配置に特徴を有する。具体的には、Ｍ個（Ｍ＝１６）の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ，・・・，ＰＭは、互いの間にＭ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ・・・，ＰＭとは異なる他の画素（図２１中の白抜きの四角形）が配置されるように、離散して配置されている。言い換えると、互いに隣接しないＭ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ，・・・，ＰＭからそれぞれ出力されたＭ個のアナログ信号１，２，３，・・・，Ｍが、アナログ演算１，２，３，４，・・・，Ｍのそれぞれにおいて利用される。
【0192】
このように、アナログ演算部ＡＯは、互いに隣接しないＭ個の画素のＭ個のアナログ信号１，２，３，４,・・・，Ｍを読出対象にしている。そのため、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ，・・・，ＰＭの中に欠陥画素が存在する場合に、その欠陥画素に起因した悪影響を固体撮像装置１００の画素領域内において離散させることができる。この場合、ＩＳＰ（Image Signal Processor）で欠陥画素に対応するデジタル値を欠陥画素の周辺の画素の複数のデジタル値を用いて補間することができる。その結果、欠陥画素に起因した悪影響を低減することができる。
【0193】
たとえば、遮光されたオプティカルブラックの画素をＭ個のアナログ演算部Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，Ｍが読み出す対象の画素とする。これによれば、オプティカルブラックに対応するデジタル値は、常に黒に相当するレベルである。そのため、一定のデジタル値を出力すると予想されるオプティカルブラックの画素を読み出し対象のＭ個の画素１，２，３，４ ，・・・，Ｍに含める。それにより、Ｍ個の画素１，２，３，４ ，・・・，Ｍの中に欠陥画素が存在するか否かを判定することが容易になる。
【0194】
（実施の形態の具体例）
図２２～図２４を用いて、実施の形態１６のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において前述の各実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の説明は、前述の実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００のアナログ演算部ＡＯ等の具体例を示すものである。
図２２～図２４を用いて、実施の形態１６のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００を説明する。なお、下記において前述の各実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の説明は、前述の実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０を含む固体撮像装置１００のアナログ演算部ＡＯ等の具体例を示すものである。
【0195】
図２２～図２４を用いて、上記した実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０のアナログ演算部ＡＯの具体例を説明する。図２２～図２４において、フォトダイオードＰＤ、キャパシタＣ、トランジスタＴｒ、配線、および配線同士の接点等は、一般的な電子回路において用いられる記号で示されている。図２２～図２４のそれぞれは、４個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれに蓄積された電荷の読出を行う電子回路を示している。すなわち、Ｍ＝４である。したがって、読出符号行列[Ｒ]は、４行４列である。
【0196】
図２２は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０のアナログ演算部ＡＯを構成する第１例の電子回路を示す図である。
【0197】
図２２に示されるように、４個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれは、光電変換素子としてのフォトダイオードＰＤ、トランジスタＴｒ、およびキャパシタＣを含んでいる。アナログ演算部ＡＯは、信号電圧保持用キャパシタ（＋成分加算容量＋ＡＣ，－成分加算容量－ＡＣ）を含み、アナログ演算の結果としてのアナログ情報を信号電圧保持用キャパシタの電圧の値として保持する。
【0198】
図１および図２のプロセッサＰが、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からそれぞれ出力されたアナログ信号１，２，３，４に対して、前述の読出符号行列[Ｒ]に対応するアナログ演算１，２，３，４を実現するように、図２２の各トランジスタＴｒを制御する。
【0199】
それにより、図２２に示されるように、＋成分信号経路＋ＳＰを流れる電荷は、＋成分加算容量＋ＡＣに蓄積され、＋成分加算容量＋ＡＣの＋成分信号電圧に変換される。－成分信号経路－ＳＰを流れる電荷は、－成分加算容量－ＡＣに蓄積され、－成分加算容量－ＡＣの－成分信号電圧に変換される。つまり、フォトダイオードＰＤで光電変換によって生成された電荷が、プロセッサＰによる画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の各トランジスタＴｒおよび演算部ＡＯの各トランジスタＴｒのオン／オフ制御により、信号電荷保持用キャパシタに蓄積される。具体的には、フォトダイオードＰＤで光電変換によって生成された電荷が、＋成分加算容量＋ＡＣおよび－成分加算容量－ＡＣのいずれかに蓄積される。
【0200】
つまり、＋成分加算容量＋ＡＣおよび－成分加算容量－ＡＣのそれぞれが、アナログ演算の結果としてのアナログ情報を蓄積している。ここで、蓄積された＋成分の合計値は、たとえば、読出符号行列[Ｒ]としてのアダマール行列[Ｈ]の＋成分の加算の合計値に対応する。また、－成分信号経路－ＳＰを流れる電荷は、－成分加算容量－ＡＣに蓄積され、－成分信号電圧に変換される。蓄積された－成分の合計値は、読出符号行列[Ｒ]としてのアダマール行列[Ｈ]の－成分の加算の合計値に対応する。
【0201】
図２２に示されるアナログ演算部ＡＯの電子回路は、たとえば、アダマール行列[Ｈ]またはＭ系列行列[Ｍ]が＋成分および－成分の双方を有している図４～図９、図１１、および図１４～図１９に示されるアナログ演算部ＡＯの電子回路に適用され得る。
【0202】
なお、図２２においては、アナログ演算部ＡＯは、＋成分加算容量＋ＡＣおよび－成分加算容量－ＡＣの１つ組合せによって、４つのアナログ信号１，２，３，４の加減算を逐次、すなわち時系列的に実行する。しかしながら、アナログ演算部ＡＯは、＋成分加算容量＋ＡＣおよび－成分加算容量－ＡＣの４つ組合せ（図示せず）によって、４つのアナログ信号１，２，３，４の加算を並列に、すなわち、１対１の関係で同時に実行する電子回路を有していてもよい。つまり、アナログ演算部ＡＯは、４つの画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に対して、４組の＋成分加算容量＋ＡＣおよび－成分加算容量－ＡＣが設けられたものであってもよい。
【0203】
図２３は、本実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０のアナログ演算部ＡＯを構成する第２例の電子回路を示す図である。
【0204】
図１および図２のプロセッサＰが、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からそれぞれ出力されたアナログ信号１，２，３，４に対して、前述の読出符号行列[Ｒ]に対応するアナログ演算１，２，３，４を実現するように、図２３の各トランジスタＴｒを制御する。それにより、図２３に示されるように、＋成分信号経路＋ＳＰを流れる電荷は、＋成分加算容量＋ＡＣに蓄積され、＋成分信号電圧に変換される。ここで、蓄積された＋成分は、読出符号行列[Ｒ]としてのアダマール行列[Ｈ]またはＭ系列行列[Ｍ]等の＋成分の加算の合計値である。第２例のアナログ演算部ＡＯは、第１例と異なり、＋成分の蓄積に関するキャパシタを有する電子回路のみで構成され、－成分の電荷に関するキャパシタを有する電子回路を含んでいない。図２３に示される電子回路は、たとえば、－成分を有していない図１０および図１２に示される読出符号行列[Ｒ]に対応するアナログ演算を行うアナログ演算部ＡＯに適用され得る。
【0205】
なお、図２３においては、アナログ演算部ＡＯは、１つの＋成分加算容量＋ＡＣによって、４つのアナログ信号１，２，３，４の加算を逐次、すなわち時系列的に実行する。しかしながら、アナログ演算部ＡＯは、４つの＋成分加算容量＋ＡＣ（図示せず）によって、４つのアナログ信号１，２，３，４の加算を並列に、すなわち、１対１の関係で同時に実行する電子回路（図示せず）を有していてもよい。つまり、アナログ演算部ＡＯは、４つの画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に対して、４つの＋成分加算容量＋ＡＣが設けられたものであってもよい。
【0206】
図２４は、本実施の形態の変形例のアナログ－デジタル変換装置１０のアナログ演算部ＡＯを構成する電子回路を示す図である。
【0207】
図１および図２のプロセッサＰが、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からそれぞれ出力されたアナログ信号１，２，３，４に対して、前述の読出符号行列[Ｒ]に対応するアナログ演算１，２，３，４を実現するように、図２４の各トランジスタＴｒを制御する。それにより、４画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生した電荷は、電荷保持キャパシタＣに蓄積される。
【0208】
図２４に示される電子回路は、加減算回路５０において、＋成分の加算および－成分の減算を行う。加減算回路５０は、一般的に用いられている加減算回路であってもよい。４画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の４つの電荷保持キャパシタＣに蓄積された４種類の電荷に相当する電圧がそれぞれ、Ｐ１用信号経路Ｐ１ＳＰ、Ｐ２用信号経路Ｐ２ＳＰ、Ｐ３用信号経路Ｐ３ＳＰ、Ｐ４用信号経路Ｐ４ＳＰに伝達される。このとき、４種類の電荷は、それぞれ、Ｐ１用信号電圧Ｐ１ＳＶ、Ｐ２用信号電圧Ｐ２ＳＶ、Ｐ３用信号電圧Ｐ３ＳＶ、Ｐ４用信号電圧Ｐ４ＳＶに対応している。
【0209】
図２４に示される電子回路は、たとえば、後述の図２５および図２６に示される加減算回路５０が接続される。加減算回路５０によって、＋成分の加算および－成分の減算のそれぞれが行われる。つまり、Ｐ１用信号電圧Ｐ１ＳＶ、Ｐ２用信号電圧Ｐ２ＳＶ、Ｐ３用信号電圧Ｐ３ＳＶ、Ｐ４用信号電圧Ｐ４ＳＶが、それぞれ、図２５および図２６に示される加減算回路５０の入力端子に印加される。図２４に示される電子回路は、前述の実施の形態のいずれのアナログ演算部ＡＯにも適用され得る。
【0210】
図２４では、４つの画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４から出力された４つのアナログ信号１，２，３，４が、それぞれ、Ｐ１用信号経路Ｐ１ＳＰ、Ｐ２用信号経路Ｐ２ＳＰ、Ｐ３用信号経路Ｐ３ＳＰ、Ｐ４用信号電圧Ｐ４ＳＰを経由して、加減算回路５０へ導かれる。
【0211】
図２５は、図２４に示される変形例のアナログ－デジタル変換装置１０の加減算回路５０のリセット時（スイッチＳＷ１がＯＮ、スイッチＳＷ２がＯＦＦ、スイッチＳＷ３がＯＮ）の状態を示す図である。図２６は、本実施の形態の変形例のアナログ－デジタル変換装置１０の加減算回路５０の積分時の状態（スイッチＳＷ１がＯＦＦ、スイッチＳＷ２がＯＮ、スイッチＳＷ３がＯＦＦ）を示す図である。
【0212】
【0213】
Ｃ１は、＋成分のアナログ信号ａおよびアナログ信号ｂのそれぞれに対応する電荷を蓄積するキャパシタの容量である。Ｃ２は、－成分のアナログ信号ａおよびアナログ信号ｂのそれぞれに対応する電荷を蓄積するキャパシタの容量である。Ｃｐは寄生容量である。
【0214】
Ｖｃが、オペアンプＡｍｐの基準電圧であって、リセット時に、オペアンプＡｍｐの＋入力端子および－入力端子のそれぞれに生じる電圧である。ΔＶは、積分時に、基準電圧Ｖｃに加えて、オペアンプＡｍｐの＋入力端子および－入力端子のそれぞれに生じる電圧である。図２５に示されるリセット状態では、オペアンプＡｍｐの＋入力端子の電圧および－入力端子の電圧のいずれも、Ｖｃであるが、図２６に示される積分時には、オペアンプＡｍｐの＋入力端子の電圧および－入力端子の電圧のいずれもが、Ｖｃ＋ΔＶになる。
加算演算の対象になる電圧として、（Ｖｃ＋Ｖｐａ）および（Ｖｃ＋Ｖｐｂ）の電圧を印加し、減算演算の対象となる電圧として（Ｖｃ＋Ｖｍａ）および（Ｖｃ＋Ｖｍｂ）の電圧に印加する。それにより、｛（Ｖｐａ＋Ｖｐｂ）－（Ｖｍａ＋Ｖｍｂ）｝に比例した出力をＶｏｕｔの電圧として得ることができる。
加算演算の対象になる電圧として、（Ｖｃ＋Ｖｐａ）および（Ｖｃ＋Ｖｐｂ）の電圧を印加し、減算演算の対象となる電圧として（Ｖｃ＋Ｖｍａ）および（Ｖｃ＋Ｖｍｂ）の電圧に印加する。それにより、｛（Ｖｐａ＋Ｖｐｂ）－（Ｖｍａ＋Ｖｍｂ）｝に比例した出力をＶｏｕｔの電圧として得ることができる。
【0215】
【0216】
オペアンプＡｍｐ＋入力での電荷保存則より、次の式（１）が成り立つ。
【0217】
（１）：Ｃ１（Ｖｃ＋Ｖｐａ＋Ｖｃ＋Ｖｐｂ）＋Ｃｐ１Ｖｃ＝（２Ｃ１＋Ｃｐ１）×（Ｖｃ＋ΔＶ）＋Ｃｉｎｔ（ΔＶ＋Ｖｏｕｔ／２）
オペアンプＡｍｐ－入力での電荷保存則より、次の式が成り立つ。
オペアンプＡｍｐ－入力での電荷保存則より、次の式が成り立つ。
【0218】
（２）：Ｃ２（Ｖｃ＋Ｖｍａ＋Ｖｃ＋Ｖｍｂ）＋Ｃｐ２Ｖｃ＝（２Ｃ２＋Ｃｐ２）（Ｖｃ＋ΔＶ）＋Ｃｉｎｔ（ΔＶ－Ｖｏｕｔ／２）
また、以下の式（３）および（４）が成り立つ。
また、以下の式（３）および（４）が成り立つ。
【0219】
（３）：ΔＶ＝（Ｃ１×（Ｖｐａ＋Ｖｐｂ）＋Ｃ２×（Ｖｍａ＋Ｖｍｂ））／（２Ｃ１＋２Ｃ２＋Ｃｐ１＋Ｃｐ２＋２Ｃｉｎｔ）
【0220】
（４）：Ｖｏｕｔ＝｛（Ｃ１×（Ｖｐａ＋Ｖｐｂ）－Ｃ２×（Ｖｍａ＋Ｖｍｂ）－（２Ｃ１－２Ｃ２＋Ｃｐ１－Ｃｐ２）ΔＶ｝／Ｃｉｎｔ
さらに、たとえば、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ、かつ、Ｃｐ１＝Ｃｐ２とすると、次の式（５）が成り立つ。
さらに、たとえば、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ、かつ、Ｃｐ１＝Ｃｐ２とすると、次の式（５）が成り立つ。
【0221】
（５）：Ｖｏｕｔ＝Ｃ×｛（Ｖｐａ＋Ｖｐｂ）－（Ｖｍａ＋Ｖｍｂ）｝／Ｃｉｎｔ
上記の加減算回路５０において、たとえば、（Ｖｃ＋Ｖｐａ）としてＰ１用信号電圧Ｐ１ＳＶ、（Ｖｃ＋Ｖｐｂ）としてＰ２用信号電圧Ｐ２ＳＶ、（Ｖｃ＋Ｖｍａ）としてＰ３用信号電圧Ｐ３ＳＶ、（Ｖｃ＋Ｖｍｂ）としてＰ４用信号電圧Ｐ４ＳＶを印加した場合を検討する。この場合、式（５）により、
Ｖｏｕｔ＝Ｃ×｛（Ｐ１ＳＶ－Ｖｃ）＋（Ｐ２ＳＶ－Ｖｃ）―（Ｐ３ＳＶ－Ｖｃ）―（Ｐ４ＳＶ－Ｖｃ）｝／Ｃｉｎｔ＝Ｃ×｛（Ｐ１ＳＶ＋Ｐ２ＳＶ）－（Ｐ３ＳＶ＋Ｐ４ＳＶ）｝／Ｃｉｎｔ
の出力を得ることができる。
上記の加減算回路５０において、たとえば、（Ｖｃ＋Ｖｐａ）としてＰ１用信号電圧Ｐ１ＳＶ、（Ｖｃ＋Ｖｐｂ）としてＰ２用信号電圧Ｐ２ＳＶ、（Ｖｃ＋Ｖｍａ）としてＰ３用信号電圧Ｐ３ＳＶ、（Ｖｃ＋Ｖｍｂ）としてＰ４用信号電圧Ｐ４ＳＶを印加した場合を検討する。この場合、式（５）により、
Ｖｏｕｔ＝Ｃ×｛（Ｐ１ＳＶ－Ｖｃ）＋（Ｐ２ＳＶ－Ｖｃ）―（Ｐ３ＳＶ－Ｖｃ）―（Ｐ４ＳＶ－Ｖｃ）｝／Ｃｉｎｔ＝Ｃ×｛（Ｐ１ＳＶ＋Ｐ２ＳＶ）－（Ｐ３ＳＶ＋Ｐ４ＳＶ）｝／Ｃｉｎｔ
の出力を得ることができる。
【0222】
図２５および図２６は、図面の簡略化のため、加算演算の対象になる電圧は２個で、減算演算の対象になる電圧は２個の場合の加減算回路５０を示している。Ｃ１およびＣ２という容量のキャパシタの数をＭ個にすれば、アナログ信号１，２，３，４，・・・，Ｍ個の加減算を行うことができる。たとえば、Ｃ１およびＣ２という容量のキャパシタのそれぞれの個数が４個の場合について説明する。Ｃ１の容量のキャパシタに印加される電圧が（Ｖｃ＋Ｖｐａ）、（Ｖｃ＋Ｖｐｂ）、（Ｖｃ＋Ｖｐｃ）、（Ｖｃ＋Ｖｐｄ）であり、Ｃ２の容量のキャパシタに印加される電圧が（Ｖｃ＋Ｖｍａ）、（Ｖｃ＋Ｖｍｂ）、（Ｖｃ＋Ｖｍｃ）、（Ｖｃ＋Ｖｍｄ）であり、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ、かつ、Ｃｐ１＝Ｃｐ２とすると、
（６）：Ｖｏｕｔ＝Ｃ×｛（Ｖｐａ＋Ｖｐｂ＋Ｖｐｃ＋Ｖｐｄ）－（Ｖｍａ＋Ｖｍｂ＋Ｖｍｃ＋Ｖｍｄ）｝／Ｃｉｎｔ
となる。つまり、加算演算対象のアナログ信号の信号値をオペアンプＡｍｐの＋入力側（Ｃ１側）に入力させ、かつ、減算演算対象のアナログ信号の信号値をオペアンプＡｍｐの－入力側（Ｃ２側）に入力させること、Ｖｏｕｔの電圧として加減算された結果を得ることができる。
（６）：Ｖｏｕｔ＝Ｃ×｛（Ｖｐａ＋Ｖｐｂ＋Ｖｐｃ＋Ｖｐｄ）－（Ｖｍａ＋Ｖｍｂ＋Ｖｍｃ＋Ｖｍｄ）｝／Ｃｉｎｔ
となる。つまり、加算演算対象のアナログ信号の信号値をオペアンプＡｍｐの＋入力側（Ｃ１側）に入力させ、かつ、減算演算対象のアナログ信号の信号値をオペアンプＡｍｐの－入力側（Ｃ２側）に入力させること、Ｖｏｕｔの電圧として加減算された結果を得ることができる。
【0223】
ＣＭＯＳイメージセンサでは、露光した状態で画素から得られた信号（Ｖｓｉｇ）と露光していない状態で画素から得られた基準としての黒レベル（Ｖｒｅｆ）の信号との差分を真の信号として扱う場合がある。露光した状態で画素Ｐ１から得られたＰ１用信号電圧をＰ１ＳＶとする。露光していない状態で画素Ｐ１から得られた基準としてのＰ１用基準電圧をＰ１ＲＶとする。露光した状態で画素Ｐ２から得られたＰ２用信号電圧をＰ２ＳＶとする。露光していない状態で画素Ｐ２から得られた基準としてのＰ２用基準電圧をＰ２ＲＶとする。露光した状態で画素Ｐ３から得られたＰ３用信号電圧をＰ３ＳＶとする。露光していない状態で画素Ｐ３から得られた基準としてのＰ３用基準電圧をＰ３ＲＶとする。露光した状態で画素Ｐ４から得られたＰ４用信号電圧をＰ４ＳＶとする。露光していない状態で画素Ｐ４から得られた基準としてのＰ４用基準電圧をＰ４ＲＶとする。
【0224】
たとえば、次の場合を検討する。（Ｖｃ＋Ｖｐａ）としてＰ１ＳＶが印加される。（Ｖｃ＋Ｖｐｂ）としてＰ２ＳＶが印加される。（Ｖｃ＋Ｖｐｃ）としてＰ３ＲＶが印加される。（Ｖｃ＋Ｖｐｄ）としてＰ４ＲＶが印加される。（Ｖｃ＋Ｖｍａ）としてＰ１ＲＶが印加される。（Ｖｃ＋Ｖｍｂ）としてＰ２ＲＶが印加される。（Ｖｃ＋Ｖｍｃ）としてＰ３ＳＶが印加される。（Ｖｃ＋Ｖｍｄ）としてＰ４ＳＶが印加される。この場合、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ、かつ、Ｃｐ１＝Ｃｐ２とすると
【0225】
（７）：Ｖｏｕｔ＝Ｃ×｛（Ｐ１ＳＶ－Ｐ１ＲＶ）＋（Ｐ２ＳＶ－Ｐ２ＲＶ）―（Ｐ３ＳＶ－Ｐ３ＲＶ）―（Ｐ４ＳＶ－Ｐ４ＲＶ）｝／Ｃｉｎｔ
の出力を得ることができる。これにより、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）演算（（露光して得られた）信号値－基準値（黒レベル））を含む加減算を行うことができる。
の出力を得ることができる。これにより、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）演算（（露光して得られた）信号値－基準値（黒レベル））を含む加減算を行うことができる。
【0226】
また、アナログ演算部ＡＯにおいて、Ｍ個の加減算回路５０がＭ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭに対して設けられていてもよい。この場合、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭから出力されたＭ個のアナログ信号１，２，３，４，・・・，Ｍを並列に、つまり、同時にアナログ演算することができる。
【0227】
（特徴的構成および効果）
以下、上記した実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０および固体撮像装置１００の特徴的構成およびそれにより得られる効果は、以下のようなものである。
以下、上記した実施の形態のアナログ－デジタル変換装置１０および固体撮像装置１００の特徴的構成およびそれにより得られる効果は、以下のようなものである。
【0228】
（１） Ｍは２以上の自然数であるものとする。図１および図２に示されるように、アナログ－デジタル変換装置１０は、アナログ演算部（回路）ＡＯ、アナログ－デジタル変換部（回路）ＡＤ、および復号演算部（プロセッサ）ＤＯを備えている。アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４, ・・・，Ｍに対して、読出符号行列[Ｒ]に対応するＭ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎ（ＮはＭ以上の自然数）を行う。アナログ－デジタル変換部ＡＤは、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎの結果としてのＭ個以上のアナログ情報をアナログ－デジタル変換し、Ｍ個以上のデジタル信号を出力する。復号演算部ＤＯは、Ｍ個以上のデジタル信号の信号値に対して、読出符号行列[Ｒ]に対応しかつ各行ベクトルが０とは異なる２個以上の成分を含む復号符号行列[Ｄ]を用いた復号演算を行う。アナログ演算ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４, ・・・，Ｍの全てがＭ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎのそれぞれにおいて利用され得るように構成されている。また、読出符号行列[Ｒ]および復号符号行列[Ｄ]は、アナログ－デジタル変換で生じる量子化ノイズを低減するように設定されている。
【0229】
上記の構成によれば、アナログ信号をデジタル信号に変換するときに生じる量子化ノイズを低減することが可能になる。
【0230】
（２） たとえば、図４に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、読出符号行列[Ｒ]として、Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いてもよい。この場合、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎとして、Ｍ回のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍを行ってもよい。アナログ－デジタル変換部ＡＤは、Ｍ個以上のデジタル信号として、Ｍ個のデジタル信号を出力してもよい。復号演算部ＤＯは、復号符号行列[Ｄ]として、Ｍ行Ｍ列の復号符号行列[Ｄ]を用いて復号演算を行ってもよい。
【0231】
上記の構成によれば、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いたＭ回のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍを行った後、Ｍ個のデジタル信号に対して、Ｍ行Ｍ列の復号符号行列[Ｄ]を用いて復号演算を行う。
【0232】
（３） 図２４～図２６に示される電子回路の場合には、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４, ・・・，Ｍに対して、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎを並列に行ってもよい。これによれば、Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４, ・・・，Ｍに対してＭ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎを時系列的に行う場合に比較して、全てのアナログ演算に要する時間を短縮することができる。
【0233】
（４） 上記した全ての実施の形態に記載したように、復号符号行列[Ｄ]の各行ベクトルの各成分の２乗の総和の平方根が１未満であってもよい。これによれば、読出符号行列[Ｒ]として単位行列を用いたアナログ演算部を有するアナログ－デジタル変換装置に比較して、量子化ノイズを低減することができる。
【0234】
（５） 図２に示されるように、アナログ－デジタル変換部ＡＯは、Ｍ個のアナログ－デジタル変換回路１，２，３，４, ・・・，Ｍを含んでいてもよい。Ｍ個のアナログ－デジタル変換回路１，２，３，４, ・・・，Ｍは、それぞれ、Ｍ個のアナログ信号をＭ個のデジタル信号に変換してもよい。これによれば、Ｍ回のアナログ－デジタル変換を、並列に、すなわち、同時に行うことができるため、アナログ－デジタル変換を短時間で実現することができる。
【0235】
（６） 図４に示されるように、読出符号行列[Ｒ]は、アダマール行列[Ｍ]であってもよい。これによれば、読出符号行列[Ｒ]にＭ行Ｍ列アダマール行列[Ｍ]を用いた場合、復号符号行列[Ｄ]は、Ｍ行Ｍ列アダマール行列[Ｍ]に１／Ｍの係数を乗算したものである。簡単化のため、１／Ｍの係数を無視して考えると、復号符号行列[Ｄ]は＋１と－１のみで形成されることになる。これは単純な加減算演算のみで復号演算を行うことが可能なことを意味している。係数を考慮する必要がある場合においても、Ｍの値は２のべき乗になるため、１／Ｍの係数を乗算することをビットシフトのみで行うことができる。また、復号符号行列[Ｄ]の各行ベクトルの各成分の２乗の総和の平方根が１未満になる。これによれば、読出符号行列[Ｒ]として単位行列を用いたアナログ演算部を有するアナログ－デジタル変換装置と比較して、量子化ノイズを低減することができる。
【0236】
（７） 図７に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４, ・・・，Ｍのそれぞれに所定オフセット信号（－Ｑｆｉｘ）を付与してもよい。それにより、Ｍ回以上のアナログ演算のうちのアダマール行列[Ｈ]の行成分の全てが＋１である行ベクトルの１つのアナログ演算の結果としてのＭ個以上のアナログ情報のうちの１つのアナログ情報がオーバーフローする可能性を低減し得る。復号演算部ＤＯは、所定オフセット信号に対応する所定オフセット値を用いて、復号演算の結果として得られたＭ個のデジタル値のそれぞれを補正してもよい。これによれば、アナログ演算部ＡＯでのＭ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎの結果がオーバーフローする可能性を低減し得る。
【0237】
（８） 以下、Ｘは、２以上の自然数であるものとする。図８に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の各成分が＋１である行ベクトルの全成分をＸ回に時間分割して読み出してもよい。それによって、アナログ演算部ＡＯは、読出符号行列[Ｒ]としての（Ｍ＋Ｘ－１）行Ｍ列の読出符号行列を用いて、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎとして（Ｍ＋Ｘ－１）回のアナログ演算を行ってもよい。アナログ－デジタル変換部ＡＤは、Ｍ個以上のデジタル信号として、（Ｍ＋Ｘ－１）個のデジタル信号を出力してもよい。復号演算部ＤＯは、（Ｍ＋Ｘ－１）個のデジタル信号に対して、復号符号行列[Ｄ]として（Ｍ＋Ｘ－１）行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]に対応するＭ行（Ｍ＋Ｘ－１）列の復号符号行列を用いて、復号演算を行ってもよい。これによっても、前述のオーバーフローの可能性を低減し得る。
【0238】
（９） 図９に示されるように、読出符号行列[Ｒ]は、各成分が＋１または－１で構成されるＭ系列（Maximal Length Sequence）行列[Ｍ]であってもよい。Ｍ系列を利用して生成された＋１の成分の数と－１の成分の数との差が常に１であるために、前述のような各成分が＋１である行ベクトルがない。そのために、アナログ演算部ＡＯにおけるオーバーフローの可能性を低減し得る。
【0239】
（１０） 図１０に示されるように、読出符号行列[Ｒ]は、各成分が＋１または０で構成されるＭ系列行列であってもよい。これによれば、アナログ演算部ＡＯで減算を行う必要がないため、アナログ演算部ＡＯの構成をシンプルにすることができる。また、固定ノイズを低減することができる。
【0240】
（１１） 図３に示されるように、復号符号行列[Ｄ]は、読出符号行列[Ｒ]の逆行列であってもよい。これによれば、符号化および復号化のための演算に起因した誤差が生じることなく、アナログ信号をデジタル信号へ変換することができる。
【0241】
（１２） 図５に示されるように、読出符号行列[Ｒ]は、アダマール行列[Ｈ]の各成分が＋１である行ベクトルの各成分の絶対値が１より小さい値に置き換えられた行列であってもよい。これによっても、前述のオーバーフローの可能性を低減し得る。
【0242】
（１３） 図６に示されるように、読出符号行列[Ｒ]は、アダマール行列[Ｈ]の各成分が＋１である行ベクトルの各成分が０に置き換えられた行列であってもよい。これによっても、前述のオーバーフローの可能性を低減し得る。
【0243】
（１４） 図６に示されるように、復号符号行列[Ｄ]と読出符号行列[Ｒ]との内積は、単位行列の＋１成分以外の成分が－１／（Ｍ－1）または－１／Ｍに置き換えられた行列であってもよい。これにより、復号符号行列の成分が＋１／（Ｍ－1）と－１／（Ｍ－1）で構成されるために容易な演算で復号が可能となる。簡単化のため、±１／（Ｍ－1）の係数を無視して考えると、復号符号行列[Ｄ]は＋１と－１のみで形成されることになる。これは単純な加減算のみで復号演算を行うことが可能なことを意味している。
【0244】
（１５） 図１１に示されるように、読出符号行列[Ｒ]は、各成分が＋１または－１で構成されるＭ系列行列であり、かつ、復号符号行列[Ｄ]は、係数が－１／Ｍの読出符号行列の転置行列であってもよい。簡単化のため、±１／Ｍの係数を無視して考えると、復号符号行列[Ｄ]は＋１と－１のみで形成されることになる。これは単純な加減算演算のみで復号演算が行うことが可能なことを意味している。また、復号符号行列[Ｄ]の各行ベクトルの＋１の成分の数と－１の成分の数との差が常に１であるために、固定ノイズを低減することができる。また、復号符号行列[Ｄ]の各行ベクトルの各成分の２乗の総和の平方根が１未満になる。これによれば、読出符号行列[Ｒ]として単位行列を用いたアナログ演算部を有するアナログ－デジタル変換装置に比較して、量子化ノイズを低減することができる。
【0245】
（１６） 図１２に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、次の２種類の信号（ｉ）および（ｉｉ）を分割して読み出してもよい。
【0246】
（ｉ） Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルの＋１成分に対応するアナログ信号
【0247】
（ｉｉ） Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルの－１成分に対応するアナログ信号
それにより、アナログ演算部ＡＯは、読出符号行列［Ｒ］としての（２Ｍ－１）行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いて、Ｍ回以上のアナログ演算として（２Ｍ－１）回のアナログ演算を行ってもよい。
それにより、アナログ演算部ＡＯは、読出符号行列［Ｒ］としての（２Ｍ－１）行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いて、Ｍ回以上のアナログ演算として（２Ｍ－１）回のアナログ演算を行ってもよい。
【0248】
また、アナログ－デジタル変換部ＡＤは、Ｍ個以上のデジタル信号として、（２Ｍ－１）個のデジタル信号を出力してもよい。
【0249】
復号演算部ＤＯは、（２Ｍ－１）個のデジタル信号に対して、復号符号行列[Ｄ]としての（２Ｍ－１）行Ｍ列の読出符号行列［Ｒ］に対応するＭ行（２Ｍ－１）列の復号符号行列[Ｄ]を用いて、復号演算を行ってもよい。
【0250】
この復号演算において、復号演算部ＤＯは、次の２種類のデジタル結果を用いる。
【0251】
（ｉ） Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の－１成分を有する（Ｍ－１）個の行ベクトルのそれぞれについて、＋１成分に対応する（Ｍ－１）個のデジタル信号の加算によって生成された＋デジタル結果ＡＤｐ
【0252】
（ｉｉ） －１成分に対応する（Ｍ－１）個のデジタル信号の加算によって生成された－デジタル結果ＡＤｍ
それにより、復号演算部ＤＯは、＋デジタル結果ＡＤｐと－デジタル結果ＡＤｍとの（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出してもよい。この場合、復号演算部ＤＯは、Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の全てが＋１成分のみからなる行ベクトルに対応する１つのデジタル信号および（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力してもよい。
それにより、復号演算部ＤＯは、＋デジタル結果ＡＤｐと－デジタル結果ＡＤｍとの（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出してもよい。この場合、復号演算部ＤＯは、Ｍ行Ｍ列のアダマール行列[Ｈ]の全てが＋１成分のみからなる行ベクトルに対応する１つのデジタル信号および（Ｍ－１）個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力してもよい。
【0253】
上記の構成によれば、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎによる減算が困難である場合に、デジタル演算による減算を用いて、所望のデジタル値を得ることができる。
【0254】
（１７） 図１３に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、次の２種類の信号（ｉ）および（ｉｉ）を分割して読み出してもよい。
【0255】
（ｉ） Ｍ行Ｍ列のＭ系列行列[Ｍ]の－１成分を有するＭ個の行ベクトルの＋１成分に対応するアナログ信号
【0256】
（ｉｉ） Ｍ行Ｍ列のＭ系列行列[Ｍ]の－１成分を有するＭ個の行ベクトルの－１成分に対応するアナログ信号
それにより、アナログ演算部ＡＯは、読出符号行列［Ｒ］としての２Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いて、Ｍ回以上のアナログ演算として２Ｍ回のアナログ演算を行ってもよい。
それにより、アナログ演算部ＡＯは、読出符号行列［Ｒ］としての２Ｍ行Ｍ列の読出符号行列[Ｒ]を用いて、Ｍ回以上のアナログ演算として２Ｍ回のアナログ演算を行ってもよい。
【0257】
また、アナログ－デジタル変換部ＡＤは、Ｍ個以上のデジタル信号として、２Ｍ個のデジタル信号を出力してもよい。
【0258】
復号演算部ＤＯは、２Ｍ個のデジタル信号に対して、復号符号行列[Ｄ]としての２Ｍ行Ｍ列の読出符号行列［Ｒ］に対応するＭ行２Ｍ列の復号符号行列[Ｄ]を用いて、復号演算を行ってもよい。
【0259】
この復号演算において、復号演算部ＤＯは、次の２種類のデジタル結果を用いる。
【0260】
（ｉ） Ｍ行Ｍ列のＭ系列行列[Ｍ]の－１成分を有するＭ個の行ベクトルのそれぞれについて、＋１成分に対応するＭ個のデジタル信号の加算によって生成された＋デジタル結果ＡＤｐ
【0261】
（ｉｉ） －１成分に対応するＭ個のデジタル信号の加算によって生成された－デジタル結果ＡＤｍ
それにより、復号演算部ＤＯは、＋デジタル結果ＡＤｐと－デジタル結果ＡＤｍとのＭ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出してもよい。この場合、復号演算部ＤＯは、Ｍ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力してもよい。
それにより、復号演算部ＤＯは、＋デジタル結果ＡＤｐと－デジタル結果ＡＤｍとのＭ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを算出してもよい。この場合、復号演算部ＤＯは、Ｍ個の差分ＡＤｐ－ＡＤｍを、Ｍ個のアナログ信号にそれぞれ対応するＭ個のデジタル値として出力してもよい。
【0262】
上記の構成によれば、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎによる減算が困難である場合に、デジタル演算による減算を用いて、所望のデジタル値を得ることができる。
【0263】
アナログ－デジタル変換部ＡＤの出力に固定ノイズが含まれており、かつ、復号演算によって固定ノイズがキャンセルされずに、復号演算の結果としてのデジタル値に固定ノイズが含まれている場合がある。この場合に、図１６に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎ（たとえば、１回目）とは異なる他のＭ回以上のアナログ演算（たとえば、２回目）を行ってもよい。それにより、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（たとえば、１回目のｋ＋７）が、固定ノイズがキャンセルされたデジタル値（２回目のｋ＋７）で置き換えられてもよい。この場合、復号演算部ＤＯは、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（たとえば、１回目のｋ＋７）を出力することなく、固定ノイズがキャンセルされた他のデジタル値（たとえば、２回目のｋ＋７）を出力する。これによれば、固定ノイズを低減することができる。
【0264】
（１８） アナログ－デジタル変換部ＡＤの出力に固定ノイズが含まれており、かつ、復号演算によって固定ノイズがキャンセルされずに、復号演算の結果としてのデジタル値に固定ノイズが含まれている場合がある。この場合に、図１７に示されるように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎ（たとえば、１回目）とは異なる他のＭ回以上のアナログ演算（たとえば、２回目）を行ってもよい。それにより、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（たとえば、１回目のｋ＋７）が、固定ノイズがキャンセルされたデジタル値（２回目のｋ＋７）で置き換えられてもよい。復号演算部ＤＯは、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（１回目のｋ＋７）と固定ノイズがキャンセルされた他のデジタル値（２回目のｋ＋７）との差分を算出してもよい。復号演算部ＤＯは、固定ノイズがキャンセルされていないデジタル値（１回目のｋ＋７）から差分を減算してもよい。これによっても、固定ノイズを低減することができる。
【0265】
（１９） 図１８および図１９を用いて説明されるように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号を逐次読み出す通常読出およびＭ個のアナログ信号を同時に読み出す並列読出の双方を行うことが可能であってもよい。この場合、アナログ演算部ＡＯは、並列読出によればアナログ演算部ＡＯにオーバーフローが生じる場合、通常読出によって読み出されたＭ個以上のアナログ情報を用いてＭ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎを行ってもよい。これによれば、オーバーフローが生じても、適切なデジタル値を得ることができる。
【0266】
（２０） アナログ演算部ＡＯは、少なくとも１つの信号電荷保持用キャパシタ（図２２および図２３の＋成分加算容量＋ＡＤ，－成分加算容量－ＡＤ参照）を含んでいてもよい。アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個以上のアナログ信号の信号値を少なくとも１つの信号電荷保持用キャパシタに電荷として保持してもよい。これによれば、アナログ信号の加算を容易に行うことができる。
【0267】
（２１） 図１および図２に示されるように、固体撮像装置１００は、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・ＰＭと、前述のアナログ-デジタル変換装置１０と、を備えていてもよい。Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４, ・・・，Ｍは、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭから出力されてもよい。Ｍ個のアナログ信号１，２，３，４, ・・・，Ｍの全てが、アナログ－デジタル変換装置１０のＭ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎのそれぞれにおいて利用されてもよい。これによれば、量子化ノイズが低減されたデジタル値を取得することができる。量子化雑音の低減の手法の１つとして、繰り返しアナログ-デジタル変換を行い、読み出したデジタル値を平均化処理する方法がある。この方法では処理時間か多くなり、消費電力も大きくなるといった課題がある。一方で本開示の手法を用いた場合、固体撮像装置１００の低消費電力化を図ることができる。したがって、固体撮像装置１００を低消費電力化が求められるＩｏＴ（Internet of Things）デバイスなどに用いることができる。
【0268】
（２２） 図１４を用いて説明したように、アナログ演算部ＡＯは、Ｍ個のアナログ信号のうちの予め検出された真値を示さない欠陥アナログ信号が無入力（読出行列[Ｒ]の欠陥アナログ信号に該当する列の全ての成分が０である）に設定されていてもよい。それにより、欠陥アナログ信号を用いずに、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎを行ってもよい。ＩＳＰ（Image Signal Processor）は、復号演算の後に、欠陥アナログ信号に対応する欠陥画素に隣接する複数の画素にそれぞれ対応する複数のアナログ信号から得られた複数のデジタル信号の値を用いて、欠陥アナログ信号に対応するデジタル信号の値を補間してもよい。これによれば、真値を示さない欠陥アナログ信号に起因したノイズの悪影響を低減することができる。
【0269】
（２３） 図２０に示されるように、固体撮像装置１００は、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２,Ｐ３，Ｐ４，・・・,ＰＭは、所定の領域内に一群の画素として設けられていてもよい。この場合、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，ＰＭからそれぞれ出力されたＭ個のアナログ信号１，２，３，・・・，Ｍの全てが、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４，・・・,Ｍのそれぞれに利用されてもよい。一般に、所定の領域内の一群の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭの輝度は、近似値になる傾向がある。そのため、読出符号行列[Ｒ]の行ベクトルの＋成分の数と－成分の数とが同程度であれば、加減算の結果は概ねゼロ付近の値になる。その結果、前述のオーバーフローの可能性を低減し得る。
【0270】
（２４） 図２１に示されるように、Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，ＰＭは、互いの間にＭ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，ＰＭとは異なる他の画素（図２１中の白抜きの四角形）が配置されるように、離散して配置されていてもよい。Ｍ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・,ＰＭからそれぞれ出力されたＭ個のアナログ信号１，２，３，４，・・・,Ｍの全てが、Ｍ回以上のアナログ演算１，２，３，４, ・・・，Ｍ，・・・，Ｎのそれぞれにおいて利用されてもよい。
【0271】
上記の構成によれば、互いに隣接しないＭ個の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭのＭ個のアナログ信号１，２，３，４，・・・，Ｍを読出対象にする。そのため、一群の画素の中に欠陥画素が存在する場合に、その欠陥画素に起因した悪影響を固体撮像装置１００の画素領域内において離散させることができる。また、ＩＳＰ（Image Signal Processor）で欠陥画素に対応するデジタル値を欠陥画素の周辺の画素の複数のデジタル値を用いて補間することができる。その結果、欠陥画素に起因した悪影響を低減することができる。
【符号の説明】
【0272】
１，２，３，４，・・・，Ｍ アナログ信号
１０ アナログ－デジタル変換装置
１００ 固体撮像装置
ＡＤ アナログ－デジタル変換部
ＡＯ アナログ演算部
ＤＯ 復号演算部
ＰＸ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭ） 画素
[Ｄ] 復号符号行列
[Ｈ] アダマール行列
[Ｍ] Ｍ系列行列
[Ｒ] 読出符号行列
１０ アナログ－デジタル変換装置
１００ 固体撮像装置
ＡＤ アナログ－デジタル変換部
ＡＯ アナログ演算部
ＤＯ 復号演算部
ＰＸ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，・・・，ＰＭ） 画素
[Ｄ] 復号符号行列
[Ｈ] アダマール行列
[Ｍ] Ｍ系列行列
[Ｒ] 読出符号行列
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
