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JP2013141144A - A/d conversion circuit, imaging device, and electronic apparatus - Google Patents

A/d conversion circuit, imaging device, and electronic apparatus Download PDF

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JP2013141144A
JP2013141144A JP2012000612A JP2012000612A JP2013141144A JP 2013141144 A JP2013141144 A JP 2013141144A JP 2012000612 A JP2012000612 A JP 2012000612A JP 2012000612 A JP2012000612 A JP 2012000612A JP 2013141144 A JP2013141144 A JP 2013141144A
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JP
Japan
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signal
unit
pixel
outputs
ramp
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Application number
JP2012000612A
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Japanese (ja)
Inventor
Yosuke Ueno
洋介 植野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain satisfactory signal characteristics by a simpler constitution.SOLUTION: An A/D conversion circuit comprises: a lamp generation unit which generates a gradient lamp signal to be referred to when an analog signal is converted to a digital signal; a comparator which compares the analog signal with the lamp signal and outputs the result of the comparison; and a counter which outputs a count value based on the result of the comparison by the comparator. The lamp generation unit is constituted by arranging plural capacitor elements in parallel. This technique can be applied to a CMOS image sensor, for example.

Description

本開示は、A/D変換回路、撮像素子、および電子機器に関し、特に、より簡易的な構成で良好な信号特性を得ることができるA/D変換回路、撮像素子、および電子機器に関する。   The present disclosure relates to an A / D conversion circuit, an imaging device, and an electronic device, and particularly to an A / D conversion circuit, an imaging device, and an electronic device that can obtain good signal characteristics with a simpler configuration.

近年、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサやCCD(Charge Coupled Device)などの固体撮像素子は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどに広く用いられている。一般的に、固体撮像素子は、光電変換部であるフォトダイオードを有する複数の画素が2次元状に配列された画素アレイ部や、画素アレイ部から出力されるアナログの画素信号をA/D(Analog/Digital)変換するA/D変換回路などを備えて構成される。   In recent years, solid-state imaging devices such as CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors and CCDs (Charge Coupled Devices) are widely used in digital still cameras, digital video cameras, and the like. In general, a solid-state imaging device has a pixel array unit in which a plurality of pixels each having a photodiode serving as a photoelectric conversion unit are arranged in a two-dimensional manner, or an analog pixel signal output from the pixel array unit. (Analog / Digital) It is configured with A / D conversion circuit to convert.

例えば、本願出願人は、画素から出力される画素信号に対してデジタルCDS(Correlated Double Sampling:相関2重サンプリング)処理を施すCMOSイメージセンサを提案している(例えば、特許文献1参照)。   For example, the applicant of the present application has proposed a CMOS image sensor that performs digital CDS (Correlated Double Sampling) processing on a pixel signal output from a pixel (see, for example, Patent Document 1).

デジタルCDS処理では、例えば、鋸形状のように、一定の勾配で電圧が降下するスロープが繰り返して現れるランプ波形の信号(以下、適宜、ランプ信号と称する)が、参照信号として利用される。例えば、画素のリセットレベルの画素信号とランプ信号とを比較してA/D変換された画素信号と、画素の受光量に応じたレベルの画素信号とランプ信号とを比較してA/D変換された画素信号との差分を出力することで、画素信号に含まれるノイズなどが除去される。   In the digital CDS processing, for example, a ramp waveform signal (hereinafter, referred to as a ramp signal as appropriate) in which a slope in which the voltage drops with a constant gradient appears repeatedly, such as a saw shape, is used as a reference signal. For example, a pixel signal that is A / D converted by comparing the pixel signal at the reset level of the pixel and the ramp signal, and an A / D conversion that compares the pixel signal at a level corresponding to the amount of light received by the pixel and the ramp signal By outputting a difference from the pixel signal, noise included in the pixel signal is removed.

このようなデジタルCDS処理に用いられるA/D変換回路は、複数の定電流源によりランプ信号を発生するランプ発生器と、画素信号の電圧とランプ信号の電圧とを比較するコンパレータとが組み合わされて構成される。   The A / D conversion circuit used for such digital CDS processing is a combination of a ramp generator that generates a ramp signal from a plurality of constant current sources and a comparator that compares the voltage of the pixel signal and the voltage of the ramp signal. Configured.

特開2010−022063号公報JP 2010-022063 A

ところで、一般的に、A/D変換回路では、良好な信号特性を得るために、A/D変換を行う前にコンパレータのオフセットを除去する必要があり、そのためには、ランプ発生器とコンパレータとの間に、容量素子を設ける必要があった。これに対し、固体撮像素子の小型化を図る観点などから、このような容量素子を設けることのない簡易的な構成で、コンパレータのオフセットを除去した良好な信号特性を得ることができるA/D変換回路が求められている。   By the way, in general, in an A / D conversion circuit, it is necessary to remove the offset of the comparator before performing A / D conversion in order to obtain good signal characteristics. In the meantime, it was necessary to provide a capacitive element. On the other hand, from the viewpoint of downsizing the solid-state imaging device, etc., A / D can obtain good signal characteristics with a simple configuration without providing such a capacitive element, with the comparator offset removed. There is a need for a conversion circuit.

本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡易的な構成で良好な信号特性を得ることができるようにするものである。   The present disclosure has been made in view of such a situation, and makes it possible to obtain good signal characteristics with a simpler configuration.

本開示の一側面のA/D変換回路は、アナログ信号をデジタル信号に変換する際に参照される傾斜を有する参照信号を発生する信号発生部と、前記アナログ信号を、前記参照信号と比較して、その比較結果を出力する比較部と、前記比較部による比較結果に基づいたカウント値を出力するカウント部とを備え、前記信号発生部は、複数の容量素子が並列的に配置されて構成される。   An A / D conversion circuit according to one aspect of the present disclosure includes a signal generation unit that generates a reference signal having a slope that is referred to when an analog signal is converted into a digital signal, and compares the analog signal with the reference signal. A comparison unit that outputs the comparison result and a count unit that outputs a count value based on the comparison result by the comparison unit, and the signal generation unit is configured by arranging a plurality of capacitive elements in parallel. Is done.

本開示の一側面の撮像素子は、アレイ状に複数の画素が配置され、前記画素から画素信号が出力される画素アレイ部と、前記画素の列数に応じたA/D変換回路が並列的に配置されるA/D変換処理部とを備え、前記A/D変換回路は、アナログ信号をデジタル信号に変換する際に参照される傾斜を有する参照信号を発生する信号発生部と、前記画素信号を、前記参照信号と比較して、その比較結果を出力する比較部と、前記比較部による比較結果に基づいたカウント値を出力するカウント部とを有し、前記信号発生部は、複数の容量素子が並列的に配置されて構成される。   The imaging device according to one aspect of the present disclosure includes a pixel array unit in which a plurality of pixels are arranged in an array and a pixel signal is output from the pixels, and an A / D conversion circuit corresponding to the number of columns of the pixels in parallel. An A / D conversion processing unit disposed in the A / D conversion circuit, wherein the A / D conversion circuit generates a reference signal having a slope referred to when an analog signal is converted into a digital signal, and the pixel Comparing a signal with the reference signal and outputting a comparison result; and a count unit outputting a count value based on the comparison result by the comparison unit, and the signal generator includes a plurality of Capacitance elements are arranged in parallel.

本開示の一側面の電子機器は、アレイ状に複数の画素が配置され、前記画素から画素信号が出力される画素アレイ部と、前記画素の列数に応じたA/D変換回路が並列的に配置されるA/D変換処理部とを備える撮像素子を有し、前記A/D変換回路は、アナログ信号をデジタル信号に変換する際に参照される傾斜を有する参照信号を発生する信号発生部と、前記画素信号を、前記参照信号と比較して、その比較結果を出力する比較部と、前記比較部による比較結果に基づいたカウント値を出力するカウント部とを有し、前記信号発生部は、複数の容量素子が並列的に配置されて構成される。   An electronic device according to an aspect of the present disclosure includes a pixel array unit in which a plurality of pixels are arranged in an array and a pixel signal is output from the pixels, and an A / D conversion circuit corresponding to the number of columns of the pixels in parallel. And an A / D conversion processing unit disposed in the A / D conversion circuit, wherein the A / D conversion circuit generates a reference signal having a slope that is referred to when an analog signal is converted into a digital signal. The signal generation unit, a comparison unit that compares the pixel signal with the reference signal and outputs the comparison result, and a count unit that outputs a count value based on the comparison result of the comparison unit. The unit is configured by arranging a plurality of capacitive elements in parallel.

本開示の一側面においては、複数の容量素子が並列的に配置されて信号発生部が形成される。   In one aspect of the present disclosure, a plurality of capacitive elements are arranged in parallel to form a signal generation unit.

本開示の一側面によれば、より簡易的な構成で良好な信号特性を得ることができる。   According to one aspect of the present disclosure, good signal characteristics can be obtained with a simpler configuration.

本技術を適用したA/D変換回路の一実施の形態の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an example of composition of an embodiment of an A / D conversion circuit to which this art is applied. ランプ信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of a ramp signal. オートゼロ状態のA/D変換回路を示す図である。It is a figure which shows the A / D conversion circuit of an auto zero state. オートゼロ状態が解除されたA/D変換回路を示す図である。It is a figure which shows the A / D conversion circuit from which the auto zero state was cancelled | released. ランプ信号がリセットされた状態のA/D変換回路を示す図である。It is a figure which shows the A / D conversion circuit in the state where the ramp signal was reset. ランプ信号を出力している状態のA/D変換回路を示す図である。It is a figure which shows the A / D conversion circuit of the state which is outputting the ramp signal. 従来のA/D変換回路について説明する図である。It is a figure explaining the conventional A / D conversion circuit. CMOSイメージセンサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of a CMOS image sensor. デジタルCDS処理を適用時のランプ信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the ramp signal at the time of applying digital CDS processing. 非線形なランプ信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of a nonlinear ramp signal. 電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the imaging device mounted in an electronic device.

以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present technology is applied will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本技術を適用したA/D変換回路の一実施の形態の構成例を示す回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an A / D conversion circuit to which the present technology is applied.

図1において、A/D変換回路11は、A/D変換部12およびランプ発生部13を備えて構成されており、入力端子14に入力される信号をA/D変換して、出力端子15から出力する。   In FIG. 1, the A / D conversion circuit 11 includes an A / D conversion unit 12 and a ramp generation unit 13, A / D converts a signal input to the input terminal 14, and outputs an output terminal 15. Output from.

A/D変換部12は、コンパレータ21、容量素子22、スイッチ23および24、並びに、カウンタ25を備えて構成され、ランプ発生部13は、N個の容量素子31−1乃至31−Nを備えて構成される。   The A / D conversion unit 12 includes a comparator 21, a capacitive element 22, switches 23 and 24, and a counter 25, and the ramp generation unit 13 includes N capacitive elements 31-1 to 31-N. Configured.

A/D変換回路11では、ランプ発生部13からランプ信号(参照信号)が出力される配線がコンパレータ21の非反転入力端子(+)に接続されるとともに、コンパレータ21の非反転入力端子および反転出力端子(−)が、スイッチ23を介して接続される。また、入力端子14は、容量素子22を介して、コンパレータ21の反転入力端子(−)に接続されるとともに、コンパレータ21の反転入力端子および非反転出力端子(+)が、スイッチ24を介して接続される。そして、コンパレータ21の非反転出力端子は、カウンタ25の入力端子に接続され、カウンタ25の出力端子が出力端子15に接続される。   In the A / D conversion circuit 11, the wiring from which the ramp signal (reference signal) is output from the ramp generation unit 13 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 21, and the non-inverting input terminal and the inverting terminal of the comparator 21. The output terminal (−) is connected via the switch 23. The input terminal 14 is connected to the inverting input terminal (−) of the comparator 21 via the capacitive element 22, and the inverting input terminal and the non-inverting output terminal (+) of the comparator 21 are connected via the switch 24. Connected. The non-inverting output terminal of the comparator 21 is connected to the input terminal of the counter 25, and the output terminal of the counter 25 is connected to the output terminal 15.

コンパレータ21の非反転入力端子には、ランプ発生部13から出力されるランプ信号が入力され、コンパレータ21の反転入力端子には、入力端子14に入力されるアナログ信号が容量素子22を介して入力される。そして、コンパレータ21は、ランプ信号の電圧値と、アナログ信号の電圧値とを比較する。例えば、コンパレータ21は、ランプ信号の電圧値がアナログ信号の電圧値よりも高い場合には、非反転出力端子からHighレベルの信号を出力するとともに、反転出力端子からLowレベルの信号を出力する。一方、コンパレータ21は、ランプ信号の電圧値がアナログ信号の電圧値よりも低い場合には、非反転出力端子からLowレベルの信号を出力するとともに、反転出力端子からHighレベルの信号を出力する。   A ramp signal output from the ramp generator 13 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 21, and an analog signal input to the input terminal 14 is input to the inverting input terminal of the comparator 21 via the capacitive element 22. Is done. Then, the comparator 21 compares the voltage value of the ramp signal with the voltage value of the analog signal. For example, when the voltage value of the ramp signal is higher than the voltage value of the analog signal, the comparator 21 outputs a high level signal from the non-inverting output terminal and outputs a low level signal from the inverting output terminal. On the other hand, when the voltage value of the ramp signal is lower than the voltage value of the analog signal, the comparator 21 outputs a Low level signal from the non-inverting output terminal and outputs a High level signal from the inverting output terminal.

容量素子22は、入力端子14から入力されるアナログ信号を蓄積し、容量素子22に蓄積されているアナログ信号の電圧が、コンパレータ21の反転入力端子に入力される。   The capacitor 22 stores an analog signal input from the input terminal 14, and the voltage of the analog signal stored in the capacitor 22 is input to the inverting input terminal of the comparator 21.

スイッチ23および24は、コンパレータ21のオフセットを除去するオートゼロ機能を実行する。例えば、A/D変換部12においてA/D変換が開始される際に、スイッチ23および24が共に短絡することによって、コンパレータ21のオフセットが除去される。   The switches 23 and 24 execute an auto zero function for removing the offset of the comparator 21. For example, when A / D conversion is started in the A / D conversion unit 12, the switches 23 and 24 are short-circuited together, whereby the offset of the comparator 21 is removed.

カウンタ25には、図示しないクロック回路から所定のクロック信号が供給され、カウンタ25は、例えば、ランプ信号が降下を開始したタイミングでクロック信号のカウントを開始する。そして、カウンタ25は、コンパレータ21の非反転出力端子から出力される信号がHighレベルからLowレベルに変化するタイミングでのカウント値を示す信号を出力端子15に出力する。コンパレータ21は、ランプ信号の電圧値がアナログ信号の電圧値よりも低くなったときに、非反転出力端子から出力する信号をHighレベルからLowレベルに切り替えるため、カウンタ25が出力する信号は、入力端子14に入力されたアナログ信号をA/D変換したものとなる。   A predetermined clock signal is supplied to the counter 25 from a clock circuit (not shown), and the counter 25 starts counting the clock signal, for example, at the timing when the ramp signal starts to drop. Then, the counter 25 outputs a signal indicating the count value at the timing when the signal output from the non-inverting output terminal of the comparator 21 changes from the High level to the Low level to the output terminal 15. The comparator 21 switches the signal output from the non-inverting output terminal from the high level to the low level when the voltage value of the ramp signal becomes lower than the voltage value of the analog signal. The analog signal input to the terminal 14 is A / D converted.

ランプ発生部13では、容量素子31−1乃至31−Nの一端は、それぞれ共通化(連結)されてコンパレータ21の非反転出力端子に接続され、容量素子31−1乃至31−Nの他端は、それぞれの制御端子V[1]乃至V[N]に接続される。制御端子V[1]乃至V[N]には、例えば、後述するロジック制御回路57(図8)から、ランプ信号を発生するための制御信号が供給される。   In the ramp generation unit 13, one end of each of the capacitive elements 31-1 to 31-N is made common (connected) and connected to the non-inverting output terminal of the comparator 21, and the other end of each of the capacitive elements 31-1 to 31-N. Are connected to the respective control terminals V [1] to V [N]. For example, a control signal for generating a ramp signal is supplied to the control terminals V [1] to V [N] from a logic control circuit 57 (FIG. 8) described later.

制御端子V[1]乃至V[N]には、HighレベルまたはLowレベルの制御信号が供給され、ランプ発生部13から出力されるランプ信号のレベルは、例えば、Highレベルとされた制御信号の数に応じたものとなる。従って、全ての制御信号がHighレベルとされ、所定のクロック信号に従って1つずつ制御信号がLowレベルに切り替えられることにより、ランプ発生部13が出力するランプ信号のレベルは、所定の勾配のスロープ(傾斜)を描いて降下する。   The control terminals V [1] to V [N] are supplied with a high level or low level control signal, and the level of the ramp signal output from the ramp generation unit 13 is, for example, a high level control signal. It depends on the number. Accordingly, all the control signals are set to the high level, and the control signals are switched to the low level one by one according to the predetermined clock signal, so that the level of the ramp signal output from the ramp generation unit 13 is a slope with a predetermined slope ( Descent with a slope.

次に、図2乃至図6を参照して、降下スロープを用いる場合におけるA/D変換回路11の動作シーケンスの例について説明する。   Next, an example of an operation sequence of the A / D conversion circuit 11 when using the descending slope will be described with reference to FIGS.

図2は、ランプ発生部13から出力されるランプ信号の波形を示しており、縦軸は、ランプ信号の電圧Vrampを示し、横軸は、時刻Tを示している。図3乃至図6には、図2に示されているランプ信号の各期間におけるA/D変換回路11の状態が示されている。なお、図3乃至6において、カウンタ25の図示は省略されている。   FIG. 2 shows the waveform of the ramp signal output from the ramp generator 13, the vertical axis shows the voltage Vramp of the ramp signal, and the horizontal axis shows time T. 3 to 6 show the state of the A / D conversion circuit 11 in each period of the ramp signal shown in FIG. 3 to 6, the illustration of the counter 25 is omitted.

また、図3乃至6では、ランプ発生部13の制御がデジタル制御であることを明確にするために、容量素子31は、直列に接続されたインバータ32および33を介して駆動されることが示されている。つまり、容量素子31−1には、インバータ32−1および33−1を介して制御端子V[1]から制御信号が入力され、容量素子31−2には、インバータ32−2および33−2を介して制御端子V[2]から制御信号が入力され、以下、同様に、容量素子31−Nには、インバータ32−Nおよび33−Nを介して制御端子V[N]から制御信号が入力される。なお、インバータ32および33に替えて、例えば、任意の論理ゲートを採用してもよい。   3 to 6 show that the capacitive element 31 is driven via inverters 32 and 33 connected in series in order to clarify that the control of the ramp generation unit 13 is digital control. Has been. That is, a control signal is input to the capacitive element 31-1 from the control terminal V [1] via the inverters 32-1 and 33-1, and the inverters 32-2 and 33-2 are input to the capacitive element 31-2. Then, a control signal is input from the control terminal V [2] via the control terminal V. Similarly, the control signal from the control terminal V [N] is supplied to the capacitive element 31-N via the inverters 32-N and 33-N. Entered. Instead of the inverters 32 and 33, for example, an arbitrary logic gate may be adopted.

まず、時刻t1までにおいて、A/D変換回路11がオートゼロ状態とされる。このとき、所定のオートゼロ電圧V0を出力するために、図3に示すように、ランプ発生部13では、制御端子V[1]乃至V[N]に入力される制御信号のうちの、所定数の制御信号がLowレベルにされ、残りの制御信号がHighレベルにされる。そして、この状態で、A/D変換部12では、スイッチ23および24が短絡される。   First, until time t1, the A / D conversion circuit 11 is set to the auto-zero state. At this time, in order to output a predetermined auto-zero voltage V0, as shown in FIG. 3, the ramp generator 13 has a predetermined number of control signals input to the control terminals V [1] to V [N]. These control signals are set to low level, and the remaining control signals are set to high level. In this state, in the A / D converter 12, the switches 23 and 24 are short-circuited.

次に、時刻t1から時刻t2までの期間において、A/D変換回路11のオートゼロ状態が解除される。図4に示すように、ランプ発生部13では、制御端子V[1]乃至V[N]に入力される制御信号の状態が維持されたまま、A/D変換部12では、スイッチ23および24が開放される。これにより、コンパレータ21のオフセットが除去されて、オートゼロが完了する。   Next, in the period from time t1 to time t2, the auto-zero state of the A / D conversion circuit 11 is canceled. As shown in FIG. 4, the ramp generator 13 maintains switches 23 and 24 in the A / D converter 12 while maintaining the state of the control signal input to the control terminals V [1] to V [N]. Is released. Thereby, the offset of the comparator 21 is removed, and auto zero is completed.

その後、時刻t2から時刻t3までの期間において、ランプ発生部13がリセットされる。このとき、Lowレベルとされていた所定数の制御信号がHighレベルに切り替えられ、図5に示すように、全ての制御信号がHighレベルとされる。これにより、ランプ発生部13から出力されるランプ信号が、オートゼロ電圧V0から一定電圧だけ上昇し、ランプ発生部13は、降下スロープを出力することができる状態となる。   Thereafter, during the period from time t2 to time t3, the ramp generation unit 13 is reset. At this time, the predetermined number of control signals that have been set to the low level are switched to the high level, and all the control signals are set to the high level as shown in FIG. As a result, the ramp signal output from the ramp generator 13 rises from the auto-zero voltage V0 by a constant voltage, and the ramp generator 13 enters a state where it can output a descending slope.

そして、時刻t3から時刻t4までの期間において、一定の勾配で電圧が降下する降下スロープが出力される。時刻t3では、図6に示すように、ランプ発生部13において、制御端子V[1]に入力される制御信号がHighレベルからLowレベルに切り替えられる。その後、時刻t4までの間に、制御端子V[2]乃至V[N]に入力される制御信号が、所定のクロックに従って順次、1つずつHighレベルからLowレベルに切り替えられる。これにより、ランプ発生部13から出力されるランプ信号は、一定の勾配で電圧が降下する波形となる。   Then, during the period from time t3 to time t4, a descending slope in which the voltage drops with a constant gradient is output. At time t3, as shown in FIG. 6, in the ramp generation unit 13, the control signal input to the control terminal V [1] is switched from the high level to the low level. Thereafter, until time t4, the control signals input to the control terminals V [2] to V [N] are sequentially switched from the high level to the low level one by one according to a predetermined clock. As a result, the ramp signal output from the ramp generator 13 has a waveform in which the voltage drops at a constant gradient.

このように、A/D変換回路11は、図2に示すようなランプ信号がランプ発生部13からコンパレータ21に供給され、スイッチ23および24が短絡されることで、コンパレータ21のオフセットを除去するオートゼロ機能を実現することができる。これにより、オフセットによる悪影響を排除することができ、A/D変換回路11は、より良好な特性の信号を出力することができる。   In this way, the A / D conversion circuit 11 removes the offset of the comparator 21 by supplying the ramp signal as shown in FIG. 2 from the ramp generation unit 13 to the comparator 21 and short-circuiting the switches 23 and 24. Auto zero function can be realized. Thereby, the adverse effect due to the offset can be eliminated, and the A / D conversion circuit 11 can output a signal with better characteristics.

また、A/D変換回路11は、ランプ発生部13が容量素子31−1乃至31−Nを備えて構成されているため、例えば、従来のA/D変換回路ではオートゼロ機能を実現するために必要であった容量素子を備えることなく構成することができる。   In addition, the A / D conversion circuit 11 includes the ramp generating unit 13 including the capacitive elements 31-1 to 31-N. For example, in the conventional A / D conversion circuit, to realize the auto-zero function. It is possible to configure without including the necessary capacitive element.

ここで、図7を参照して、従来のA/D変換回路について説明する。なお、図7において、図1のA/D変換回路11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。   Here, a conventional A / D conversion circuit will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the same reference numerals are given to components common to the A / D conversion circuit 11 of FIG. 1, and detailed description thereof is omitted.

図7に示すように、従来のA/D変換回路11’が有するランプ発生部13’は、N個の定電流源41−1乃至41−Nを有しており、定電流源41−1乃至41−Nから出力される電流は抵抗42に流れ込むように構成される。そして、定電流源41−1乃至41−Nのオン/オフが制御されることでランプ信号が発生して、定電流源41−1乃至41−Nと抵抗42との接続点に接続された容量素子43にランプ信号に応じた電圧が蓄積され、コンパレータ21の非反転入力端子に入力される。   As shown in FIG. 7, the ramp generator 13 ′ of the conventional A / D conversion circuit 11 ′ has N constant current sources 41-1 to 41-N, and the constant current source 41-1. The current output from 41 to N is configured to flow into the resistor 42. A ramp signal is generated by controlling on / off of the constant current sources 41-1 to 41-N, and is connected to a connection point between the constant current sources 41-1 to 41-N and the resistor 42. A voltage corresponding to the ramp signal is accumulated in the capacitive element 43 and input to the non-inverting input terminal of the comparator 21.

このように、A/D変換回路11’では、ランプ発生部13’が、定電流源41−1乃至41−Nを用いてランプ信号を発生するように構成されているため、容量素子43が必要であった。   As described above, in the A / D conversion circuit 11 ′, the ramp generator 13 ′ is configured to generate the ramp signal using the constant current sources 41-1 to 41-N. It was necessary.

これに対し、図1のA/D変換回路11では、容量素子31−1乃至31−Nを用いてランプ信号を発生するように構成されるランプ発生部13を採用することにより、容量素子43を設ける必要がなく、より簡易的な構成とすることができる。また、容量素子43が不要となる分だけ、A/D変換回路11が占有する面積を縮小することができる。   On the other hand, in the A / D conversion circuit 11 of FIG. 1, by using the ramp generation unit 13 configured to generate a ramp signal using the capacitive elements 31-1 to 31-N, the capacitive element 43 is provided. There is no need to provide a simpler configuration. In addition, the area occupied by the A / D conversion circuit 11 can be reduced by the amount that the capacitive element 43 is unnecessary.

また、A/D変換回路11のランプ発生部13は、容量素子31−1乃至31−Nが充放電されることでランプ信号を生成することができ、ランプ発生部13’のように、定電流源41−1乃至41−Nにより定常的に流れる電流の発生を回避することができる。従って、A/D変換回路11は、ランプ発生部13を採用することにより、必要な消費電流が、容量素子31−1乃至31−Nの充電に用いられる動的な電流のみとすることができ、消費電力を大きく削減することができる。さらに、A/D変換回路11は、動作速度を低下させるのに比例して、消費電力を低減させることができる。   The ramp generator 13 of the A / D conversion circuit 11 can generate a ramp signal by charging and discharging the capacitive elements 31-1 to 31-N. Generation of a current that constantly flows can be avoided by the current sources 41-1 to 41-N. Therefore, the A / D conversion circuit 11 can employ the ramp generator 13 so that the required current consumption is only the dynamic current used for charging the capacitive elements 31-1 to 31-N. Power consumption can be greatly reduced. Furthermore, the A / D conversion circuit 11 can reduce power consumption in proportion to a decrease in operating speed.

さらに、A/D変換回路11のランプ発生部13は、抵抗素子や定電流源(電流を出力する能動素子)などを含まずに構成されるため、定常的な雑音源を大幅に低減することができ、ノイズが非常に少ない信号を出力することができる。   Further, since the ramp generation unit 13 of the A / D conversion circuit 11 is configured without including a resistance element and a constant current source (an active element that outputs current), the stationary noise source can be greatly reduced. And a signal with very little noise can be output.

次に、図8を参照して、A/D変換部12およびランプ発生部13を有して構成されるA/D変換回路を備えたCMOSイメージセンサについて説明する。   Next, a CMOS image sensor including an A / D conversion circuit configured to include the A / D conversion unit 12 and the ramp generation unit 13 will be described with reference to FIG.

図8に示すように、CMOSイメージセンサ51は、ランプ発生部13、画素アレイ部52、垂直駆動部53、カラム処理部54、水平駆動部55、アンプ回路56、およびロジック制御回路57を備えて構成される。   As shown in FIG. 8, the CMOS image sensor 51 includes a ramp generation unit 13, a pixel array unit 52, a vertical drive unit 53, a column processing unit 54, a horizontal drive unit 55, an amplifier circuit 56, and a logic control circuit 57. Composed.

画素アレイ部52は、アレイ状に配置された複数の画素58を有しており、画素58の行数に応じた複数の水平信号線Hを介して垂直駆動部53に接続され、画素58の列数に応じた複数の垂直信号線Vを介してカラム処理部54に接続されている。即ち、画素アレイ部52が有する複数の画素58は、水平信号線Hおよび垂直信号線Vが交差する点にそれぞれ配置されており、水平信号線Hを介して供給される駆動信号に従って駆動して、画素信号を垂直信号線Vに出力する。   The pixel array unit 52 includes a plurality of pixels 58 arranged in an array, and is connected to the vertical drive unit 53 via a plurality of horizontal signal lines H corresponding to the number of rows of the pixels 58. The column processing unit 54 is connected via a plurality of vertical signal lines V corresponding to the number of columns. That is, the plurality of pixels 58 included in the pixel array unit 52 are respectively arranged at points where the horizontal signal lines H and the vertical signal lines V intersect, and are driven according to the drive signal supplied via the horizontal signal lines H. The pixel signal is output to the vertical signal line V.

垂直駆動部53は、画素アレイ部52が有する複数の画素58の行ごとに、それぞれの画素58を駆動するための駆動信号(転送信号や、選択信号、リセット信号など)を、水平信号線Hを介して順次供給する。   The vertical drive unit 53 generates a drive signal (transfer signal, selection signal, reset signal, etc.) for driving each pixel 58 for each row of the plurality of pixels 58 included in the pixel array unit 52 and the horizontal signal line H. To supply sequentially.

カラム処理部54は、画素58の行数に応じて並列的に配置された複数のA/D変換部12を有して構成され、画素58から出力される画素信号をA/D変換して出力する。このとき、カラム処理部54では、画素信号に対して、図9を参照して後述するようなデジタルCDS処理が施される。また、カラム処理部54が有する複数のA/D変換部12では、コンパレータ21の非反転入力端子が、共通化されてランプ発生部13に接続され、コンパレータ21の反転入力端子が、容量素子22を介して垂直信号線Vに接続されている。そして、カウンタ25の出力端子が、共通化されてアンプ回路56に接続されている。   The column processing unit 54 includes a plurality of A / D conversion units 12 arranged in parallel according to the number of rows of the pixels 58, and performs A / D conversion on pixel signals output from the pixels 58. Output. At this time, the column processing unit 54 performs digital CDS processing as described later with reference to FIG. 9 on the pixel signal. In the plurality of A / D conversion units 12 included in the column processing unit 54, the non-inverting input terminal of the comparator 21 is shared and connected to the ramp generating unit 13, and the inverting input terminal of the comparator 21 is connected to the capacitive element 22. To the vertical signal line V. The output terminal of the counter 25 is shared and connected to the amplifier circuit 56.

水平駆動部55は、画素アレイ部52が有する複数の画素58の列ごとに、それぞれの画素58に対応するA/D変換部12でA/D変換された画素信号をカラム処理部54から順番に出力させるための駆動信号を、A/D変換部12に順次供給する。   For each column of the plurality of pixels 58 included in the pixel array unit 52, the horizontal driving unit 55 sequentially outputs the pixel signals A / D converted by the A / D conversion unit 12 corresponding to each pixel 58 from the column processing unit 54. A drive signal for outputting to the A / D converter 12 is sequentially supplied.

アンプ回路56には、水平駆動部55の駆動信号に従ったタイミングでカラム処理部54から画素信号が供給され、アンプ回路56は、その画素信号を所定の増幅率で増幅して、例えば、後段の画像処理回路に出力する。   A pixel signal is supplied from the column processing unit 54 to the amplifier circuit 56 at a timing according to the drive signal of the horizontal drive unit 55, and the amplifier circuit 56 amplifies the pixel signal with a predetermined amplification factor, for example, in the subsequent stage Output to the image processing circuit.

ロジック制御回路57は、CMOSイメージセンサ51の内部の各ブロックの駆動周期に従って、それぞれのブロックの駆動に必要な信号を出力する。例えば、ロジック制御回路57は、ランプ発生部13の制御端子V[1]乃至V[N]に対して制御信号を出力して、ランプ発生部13からランプ信号を出力させる。また、ロジック制御回路57は、カラム処理部54のA/D変換部12に対してスイッチ23および24の開閉を制御する信号を出力して、A/D変換部12のオートゼロ機能を実行する。   The logic control circuit 57 outputs a signal necessary for driving each block according to the drive cycle of each block inside the CMOS image sensor 51. For example, the logic control circuit 57 outputs a control signal to the control terminals V [1] to V [N] of the ramp generation unit 13 and causes the ramp generation unit 13 to output a ramp signal. Further, the logic control circuit 57 outputs a signal for controlling the opening and closing of the switches 23 and 24 to the A / D conversion unit 12 of the column processing unit 54 to execute the auto zero function of the A / D conversion unit 12.

このように構成されているCMOSイメージセンサ51では、ランプ発生部13と、複数のA/D変換部12を有するカラム処理部54により、いわゆるカラム・パラレルA/D変換器が構成され、画素58から出力される画素信号が行ごとに並列的にA/D変換される。   In the CMOS image sensor 51 thus configured, a so-called column / parallel A / D converter is configured by the ramp generation unit 13 and the column processing unit 54 having the plurality of A / D conversion units 12, and the pixel 58 The pixel signals output from are A / D converted in parallel for each row.

図9を参照して、デジタルCDS処理が行われるときのランプ発生部13およびA/D変換部12の動作について説明する。   With reference to FIG. 9, operations of the ramp generation unit 13 and the A / D conversion unit 12 when the digital CDS process is performed will be described.

図9は、デジタルCDS処理が適用されたときにランプ発生部13から出力されるランプ信号の波形を示しており、縦軸は、ランプ信号の電圧Vrampを示し、横軸は、時刻Tを示している。デジタルCDS処理が適用されるときには、図9に示すように、一定の勾配で電圧が降下する降下スロープが2回出力される。   FIG. 9 shows the waveform of the ramp signal output from the ramp generator 13 when the digital CDS processing is applied, the vertical axis shows the voltage Vramp of the ramp signal, and the horizontal axis shows the time T. ing. When the digital CDS processing is applied, as shown in FIG. 9, a falling slope in which the voltage drops at a constant gradient is output twice.

まず、時刻t11までにおいて、A/D変換部12がオートゼロ状態とされる。即ち、ロジック制御回路57は、所定のオートゼロ電圧V0を出力するために、ランプ発生部13の制御端子V[1]乃至V[N]に入力される制御信号のうちの、所定数の制御信号をLowレベルにし、残りの制御信号をHighレベルにする。このとき、ロジック制御回路57は、A/D変換部12に対して、スイッチ23および24を短絡するように制御を行う。   First, until time t11, the A / D converter 12 is set to the auto-zero state. In other words, the logic control circuit 57 outputs a predetermined number of control signals among the control signals input to the control terminals V [1] to V [N] of the ramp generator 13 in order to output a predetermined auto-zero voltage V0. Is set to low level, and the remaining control signals are set to high level. At this time, the logic control circuit 57 controls the A / D converter 12 so as to short-circuit the switches 23 and 24.

次に、時刻t11から時刻t12までの期間において、A/D変換部12のオートゼロ状態が解除される。即ち、ロジック制御回路57は、ランプ発生部13の制御端子V[1]乃至V[N]に入力する制御信号の状態を維持したまま、A/D変換部12のスイッチ23および24が開放するように制御を行う。これにより、コンパレータ21のオフセットが除去されて、オートゼロが完了する。   Next, in the period from time t11 to time t12, the auto-zero state of the A / D conversion unit 12 is released. That is, the logic control circuit 57 opens the switches 23 and 24 of the A / D conversion unit 12 while maintaining the state of the control signal input to the control terminals V [1] to V [N] of the ramp generation unit 13. Control as follows. Thereby, the offset of the comparator 21 is removed, and auto zero is completed.

その後、時刻t12から時刻t13までの期間において、ランプ発生部13がリセットされる。即ち、ロジック制御回路57は、Lowレベルとされていた所定数の制御信号をHighレベルに切り替えて、ランプ発生部13に供給する全ての制御信号をHighレベルとする。これにより、ランプ発生部13から出力されるランプ信号が、オートゼロ電圧V0から一定電圧だけ上昇し、ランプ発生部13は、1回目の降下スロープを出力することができる状態となる。   Thereafter, during the period from time t12 to time t13, the ramp generation unit 13 is reset. In other words, the logic control circuit 57 switches the predetermined number of control signals that have been set to the Low level to the High level, and sets all the control signals supplied to the lamp generating unit 13 to the High level. As a result, the ramp signal output from the ramp generator 13 rises by a constant voltage from the auto-zero voltage V0, and the ramp generator 13 enters a state where it can output the first descending slope.

そして、時刻t13から時刻t14までの期間において、一定の勾配で電圧が降下する降下スロープが出力される。即ち、ロジック制御回路57は、時刻t13において、制御端子V[1]に入力する制御信号をHighレベルからLowレベルに切り替える。そして、ロジック制御回路57は、時刻t14までの間に、制御端子V[2]乃至V[N]に入力される制御信号を、所定のクロックに従って順次、1つずつHighレベルからLowレベルに切り替える。これにより、ランプ発生部13は、一定の勾配で電圧が降下する降下スロープを出力する。   Then, during the period from time t13 to time t14, a drop slope in which the voltage drops with a constant gradient is output. That is, the logic control circuit 57 switches the control signal input to the control terminal V [1] from the high level to the low level at time t13. Then, the logic control circuit 57 sequentially switches the control signals input to the control terminals V [2] to V [N] from the high level to the low level one by one according to a predetermined clock until time t14. . Thereby, the ramp generating unit 13 outputs a descending slope in which the voltage drops with a constant gradient.

このとき、画素58からは、リセットレベルの画素信号が垂直信号線Vを介して出力されて、容量素子22に蓄積される。そして、コンパレータ21は、ランプ発生部13から出力されるランプ信号の電圧が、容量素子22に蓄積された画素信号の電圧よりも低くなったタイミングで、非反転出力端子から出力する信号を、HighレベルからLowレベルに切り替える。一方、カウンタ25は、ロジック制御回路57の制御に従って、ランプ信号が降下を開始したタイミング(t13)から、コンパレータ21からの信号がHighレベルからLowレベルに変化するタイミングまでのカウント値を示す信号を出力する。この信号は、リセットレベルの画素信号として保持される。   At this time, a pixel signal at a reset level is output from the pixel 58 via the vertical signal line V and accumulated in the capacitor 22. The comparator 21 outputs a signal output from the non-inverting output terminal at a timing when the voltage of the ramp signal output from the ramp generation unit 13 becomes lower than the voltage of the pixel signal accumulated in the capacitor 22. Switch from level to low level. On the other hand, under the control of the logic control circuit 57, the counter 25 outputs a signal indicating a count value from the timing (t13) at which the ramp signal starts dropping to the timing at which the signal from the comparator 21 changes from the high level to the low level. Output. This signal is held as a reset level pixel signal.

次に、時刻t14から時刻t15までの期間において、ランプ発生部13がリセットされる。即ち、ロジック制御回路57は、ランプ発生部13に供給する全ての制御信号をLowレベルからHighレベルに切り替える。これにより、ランプ発生部13は、2回目の降下スロープを出力することができる状態となる。   Next, in the period from time t14 to time t15, the ramp generating unit 13 is reset. In other words, the logic control circuit 57 switches all control signals supplied to the ramp generator 13 from the low level to the high level. As a result, the ramp generating unit 13 is in a state where it can output the second descending slope.

そして、時刻t15から時刻t16までの期間において、時刻t13から時刻t14までの期間と同様に、一定の勾配で電圧が降下する降下スロープが出力される。   Then, during the period from time t15 to time t16, as in the period from time t13 to time t14, a descending slope in which the voltage drops with a constant gradient is output.

このとき、画素58からは、画素58が受光した光に応じたレベルの画素信号が垂直信号線Vを介して出力されて、容量素子22に蓄積される。そして、コンパレータ21は、ランプ発生部13から出力されるランプ信号の電圧が、容量素子22に蓄積された画素信号の電圧よりも低くなったタイミングで、非反転出力端子から出力する信号を、HighレベルからLowレベルに切り替える。一方、カウンタ25は、ロジック制御回路57の制御に従って、ランプ信号が降下を開始したタイミング(t15)から、コンパレータ21からの信号がHighレベルからLowレベルに変化するタイミングまでのカウント値を示す信号を出力する。この信号は、受光レベルの画素信号として保持される。   At this time, a pixel signal having a level corresponding to the light received by the pixel 58 is output from the pixel 58 via the vertical signal line V and accumulated in the capacitor 22. The comparator 21 outputs a signal output from the non-inverting output terminal at a timing when the voltage of the ramp signal output from the ramp generation unit 13 becomes lower than the voltage of the pixel signal accumulated in the capacitor 22. Switch from level to low level. On the other hand, under the control of the logic control circuit 57, the counter 25 outputs a signal indicating the count value from the timing (t15) when the ramp signal starts to drop to the timing when the signal from the comparator 21 changes from the high level to the low level. Output. This signal is held as a pixel signal at the light receiving level.

その後、保持されているリセットレベルの画素信号と受光レベルの画素信号との差分を演算した値を示す信号が、画素58から出力されたアナログの画素信号をA/D変換した信号としてA/D変換部12から出力される。   After that, a signal indicating a value obtained by calculating a difference between the pixel signal of the reset level and the pixel signal of the light receiving level that is held is an A / D converted signal obtained by A / D converting the analog pixel signal output from the pixel 58. Output from the converter 12.

このように、CMOSイメージセンサ51では、画素58から出力されるリセットレベルの画素信号と受光レベルの画素信号との差分を演算して出力するデジタルCDS処理が適用される。これにより、画素58から出力される画素信号に含まれる画素58固有のノイズを除去することができる。   In this manner, the CMOS image sensor 51 employs digital CDS processing that calculates and outputs the difference between the reset level pixel signal output from the pixel 58 and the light reception level pixel signal. Thereby, noise specific to the pixel 58 included in the pixel signal output from the pixel 58 can be removed.

また、上述したように、A/D変換回路11は、定常的な雑音源を大幅に低減することができ、A/D変換回路11から出力される画素信号には、例えば、オートゼロを解除する際に容量素子22にサンプリングされる、いわゆるkTCノイズだけが含まれる。そして、このkTCノイズはデジタルCDS処理において差分を演算することで除去することができ、A/D変換部12からkTCノイズが出力されることが回避される。従って、CMOSイメージセンサ51は、より簡易的な構成、かつ、低消費電力で、ノイズが含まれない良好な特性の画素信号を出力することができる。   Further, as described above, the A / D conversion circuit 11 can significantly reduce the stationary noise source, and, for example, cancels auto-zero for the pixel signal output from the A / D conversion circuit 11. Only so-called kTC noise that is sampled by the capacitive element 22 is included. The kTC noise can be removed by calculating the difference in the digital CDS process, and the kTC noise is prevented from being output from the A / D converter 12. Accordingly, the CMOS image sensor 51 can output a pixel signal having a simple characteristic, low power consumption, and good characteristics free from noise.

なお、ランプ発生部13は、図2および図9に示したような直線的に電圧が降下するスロープを有するランプ波形の他、勾配が一定でない非線形なスロープを有するランプ波形を発生することができる。   The ramp generator 13 can generate a ramp waveform having a non-constant non-linear slope in addition to a ramp waveform having a slope in which the voltage drops linearly as shown in FIGS. .

例えば、HighレベルからLowレベルに切り替えられる制御信号の個数や、ランプ発生部13が有する容量素子31の容量値、制御信号をHighレベルからLowレベルに切り替える時間間隔などを調整することにより、ランプ信号の勾配を変化させることができる。そして、HighレベルからLowレベルに切り替えられる制御信号の個数や、ランプ発生部13が有する容量素子31の容量値、制御信号をHighレベルからLowレベルに切り替える時間間隔などの組み合わせを、より微調整することにより、ランプ信号に現れる歪などを補正することができる。   For example, by adjusting the number of control signals that can be switched from the High level to the Low level, the capacitance value of the capacitive element 31 included in the ramp generation unit 13, the time interval for switching the control signal from the High level to the Low level, etc. The slope of can be changed. Further, the number of control signals that can be switched from the High level to the Low level, the capacitance value of the capacitive element 31 included in the ramp generation unit 13, and the time interval for switching the control signal from the High level to the Low level are finely adjusted. This makes it possible to correct distortion that appears in the ramp signal.

これにより、降下スロープの勾配が一定でないランプ波形、例えば、図10に示すように、時刻t3から時刻t4までの期間において、初めは緩やかな勾配で電圧が降下し、その勾配が急峻に変化するようなランプ波形を発生することができる。   As a result, a ramp waveform whose slope of the descending slope is not constant, for example, as shown in FIG. 10, during the period from time t3 to time t4, the voltage first drops with a gentle slope, and the slope changes sharply. Such a ramp waveform can be generated.

なお、本実施の形態では、降下スロープを有するランプ信号を利用した動作シーケンスについて説明したが、制御信号のHighレベルとLowレベルとを全て反転させることにより、ランプ発生部13は、上昇スロープを有するランプ信号を発生することができ、上昇スロープを有するランプ信号を利用した動作シーケンスを適用することができる。   In this embodiment, the operation sequence using the ramp signal having the descending slope has been described. However, the ramp generator 13 has the ascending slope by inverting all of the high level and the low level of the control signal. A ramp signal can be generated, and an operation sequence using a ramp signal having a rising slope can be applied.

また、上述したようなCMOSイメージセンサ51は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。   The CMOS image sensor 51 as described above is used in various electronic devices such as an imaging system such as a digital still camera and a digital video camera, a mobile phone having an imaging function, or other devices having an imaging function. Can be applied.

図11は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。   FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging device mounted on an electronic device.

図11に示すように、撮像装置101は、光学系102、撮像素子103、信号処理回路104、モニタ105、およびメモリ106を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。   As illustrated in FIG. 11, the imaging apparatus 101 includes an optical system 102, an imaging element 103, a signal processing circuit 104, a monitor 105, and a memory 106, and can capture still images and moving images.

光学系102は、1枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光(入射光)を撮像素子103に導き、撮像素子103の受光面(センサ部)に結像させる。   The optical system 102 includes one or more lenses, guides image light (incident light) from the subject to the image sensor 103, and forms an image on the light receiving surface (sensor unit) of the image sensor 103.

撮像素子103としては、上述した構成例のCMOSイメージセンサ51が適用される。撮像素子103には、光学系102を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電荷が蓄積される。そして、撮像素子103に蓄積された電荷に応じた信号が信号処理回路104に供給される。   As the image sensor 103, the CMOS image sensor 51 having the above-described configuration example is applied. Charges are accumulated in the image sensor 103 for a certain period according to an image formed on the light receiving surface via the optical system 102. Then, a signal corresponding to the charge accumulated in the image sensor 103 is supplied to the signal processing circuit 104.

信号処理回路104は、撮像素子103から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路104が信号処理を施すことにより得られた画像(画像データ)は、モニタ105に供給されて表示されたり、メモリ106に供給されて記憶(記録)されたりする。   The signal processing circuit 104 performs various types of signal processing on the signal charges output from the image sensor 103. An image (image data) obtained by performing signal processing by the signal processing circuit 104 is supplied to the monitor 105 and displayed, or supplied to the memory 106 and stored (recorded).

このように構成されている撮像装置101では、撮像素子103として、上述した構成例のCMOSイメージセンサ51を適用することにより、ノイズの少ない、より良好な画質を得ることができる。   In the imaging apparatus 101 configured as described above, by applying the CMOS image sensor 51 having the above-described configuration example as the imaging element 103, it is possible to obtain better image quality with less noise.

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
アレイ状に複数の画素が配置され、前記画素から画素信号が出力される画素アレイ部と、
前記画素の列数に応じたA/D変換回路が並列的に配置されるA/D変換処理部と
を備え、
前記A/D変換回路は、
アナログ信号をデジタル信号に変換する際に参照される傾斜を有する参照信号を発生する信号発生部と、
前記画素信号を、前記参照信号と比較して、その比較結果を出力する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づいたカウント値を出力するカウント部と
を有し、
前記信号発生部は、複数の容量素子が並列的に配置されて構成される
撮像素子。
(2)
複数の前記容量素子の一方の端子は、共通化されて前記比較部に直接的に接続され、
複数の前記容量素子の他方の端子に入力される制御信号のレベルが切り替えられることにより、前記参照信号が生成される
上記(1)に記載の撮像素子。
(3)
前記画素は、リセットレベルの画素信号と、受光量に応じたレベルの画素信号とを出力し、
前記信号発生部は、2つの前記傾斜を有する前記参照信号を出力する
上記(1)または(2)に記載の撮像素子。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1)
A plurality of pixels arranged in an array, and a pixel array unit from which pixel signals are output;
An A / D conversion processing unit in which A / D conversion circuits according to the number of columns of the pixels are arranged in parallel,
The A / D converter circuit is
A signal generator for generating a reference signal having a slope referred to when converting an analog signal into a digital signal;
A comparison unit that compares the pixel signal with the reference signal and outputs a comparison result;
A count unit that outputs a count value based on a comparison result by the comparison unit, and
The signal generation unit is configured by arranging a plurality of capacitive elements in parallel.
(2)
One terminal of the plurality of capacitive elements is shared and directly connected to the comparison unit,
The imaging device according to (1), wherein the reference signal is generated by switching a level of a control signal input to the other terminal of the plurality of capacitive elements.
(3)
The pixel outputs a pixel signal at a reset level and a pixel signal at a level corresponding to the amount of received light,
The image sensor according to (1) or (2), wherein the signal generation unit outputs the reference signal having two inclinations.

なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。   Note that the present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure.

11 A/D変換回路, 12 A/D変換部, 13 ランプ発生部, 14 入力端子, 15 出力端子, 21 コンパレータ, 22 容量素子, 23および24 スイッチ, 25 カウンタ, 31 容量素子, 32および33 インバータ, 51 CMOSイメージセンサ, 52 画素アレイ部, 53 垂直駆動部, 54 カラム処理部, 55 水平駆動部, 56 アンプ回路, 57 ロジック制御回路, 58 画素   11 A / D conversion circuit, 12 A / D conversion unit, 13 ramp generation unit, 14 input terminal, 15 output terminal, 21 comparator, 22 capacitive element, 23 and 24 switch, 25 counter, 31 capacitive element, 32 and 33 inverter , 51 CMOS image sensor, 52 pixel array unit, 53 vertical drive unit, 54 column processing unit, 55 horizontal drive unit, 56 amplifier circuit, 57 logic control circuit, 58 pixel

Claims (6)

アナログ信号をデジタル信号に変換する際に参照される傾斜を有する参照信号を発生する信号発生部と、
前記アナログ信号を、前記参照信号と比較して、その比較結果を出力する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づいたカウント値を出力するカウント部と
を備え、
前記信号発生部は、複数の容量素子が並列的に配置されて構成される
A/D(Analog/Digital)変換回路。
A signal generator for generating a reference signal having a slope referred to when converting an analog signal into a digital signal;
A comparator that compares the analog signal with the reference signal and outputs a comparison result;
A count unit that outputs a count value based on a comparison result by the comparison unit, and
The signal generator is configured by arranging a plurality of capacitive elements in parallel.
A / D (Analog / Digital) conversion circuit.
複数の前記容量素子の一方の端子は、共通化されて前記比較部に直接的に接続され、
複数の前記容量素子の他方の端子に入力される制御信号のレベルが切り替えられることにより、前記参照信号が生成される
請求項1に記載のA/D変換回路。
One terminal of the plurality of capacitive elements is shared and directly connected to the comparison unit,
The A / D conversion circuit according to claim 1, wherein the reference signal is generated by switching a level of a control signal input to the other terminal of the plurality of capacitive elements.
アレイ状に複数の画素が配置され、前記画素から画素信号が出力される画素アレイ部と、
前記画素の列数に応じたA/D変換回路が並列的に配置されるA/D変換処理部と
を備え、
前記A/D変換回路は、
アナログ信号をデジタル信号に変換する際に参照される傾斜を有する参照信号を発生する信号発生部と、
前記画素信号を、前記参照信号と比較して、その比較結果を出力する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づいたカウント値を出力するカウント部と
を有し、
前記信号発生部は、複数の容量素子が並列的に配置されて構成される
撮像素子。
A plurality of pixels arranged in an array, and a pixel array unit from which pixel signals are output;
An A / D conversion processing unit in which A / D conversion circuits according to the number of columns of the pixels are arranged in parallel,
The A / D converter circuit is
A signal generator for generating a reference signal having a slope referred to when converting an analog signal into a digital signal;
A comparison unit that compares the pixel signal with the reference signal and outputs a comparison result;
A count unit that outputs a count value based on a comparison result by the comparison unit, and
The signal generation unit is configured by arranging a plurality of capacitive elements in parallel.
複数の前記容量素子の一方の端子は、共通化されて前記比較部に直接的に接続され、
複数の前記容量素子の他方の端子に入力される制御信号のレベルが切り替えられることにより、前記参照信号が生成される
請求項3に記載の撮像素子。
One terminal of the plurality of capacitive elements is shared and directly connected to the comparison unit,
The imaging device according to claim 3, wherein the reference signal is generated by switching a level of a control signal input to the other terminal of the plurality of capacitive elements.
前記画素は、リセットレベルの画素信号と、受光量に応じたレベルの画素信号とを出力し、
前記信号発生部は、2つの前記傾斜を有する前記参照信号を出力する
請求項3に記載の撮像素子。
The pixel outputs a pixel signal at a reset level and a pixel signal at a level corresponding to the amount of received light,
The imaging device according to claim 3, wherein the signal generation unit outputs the reference signal having two slopes.
アレイ状に複数の画素が配置され、前記画素から画素信号が出力される画素アレイ部と、
前記画素の列数に応じたA/D変換回路が並列的に配置されるA/D変換処理部と
を備える撮像素子を有し、
前記A/D変換回路は、
アナログ信号をデジタル信号に変換する際に参照される傾斜を有する参照信号を発生する信号発生部と、
前記画素信号を、前記参照信号と比較して、その比較結果を出力する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づいたカウント値を出力するカウント部と
を有し、
前記信号発生部は、複数の容量素子が並列的に配置されて構成される
電子機器。
A plurality of pixels arranged in an array, and a pixel array unit from which pixel signals are output;
An A / D conversion processing unit in which A / D conversion circuits according to the number of columns of the pixels are arranged in parallel,
The A / D converter circuit is
A signal generator for generating a reference signal having a slope referred to when converting an analog signal into a digital signal;
A comparison unit that compares the pixel signal with the reference signal and outputs a comparison result;
A count unit that outputs a count value based on a comparison result by the comparison unit, and
The signal generating unit is an electronic device configured by arranging a plurality of capacitive elements in parallel.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2022119633A (en) * 2021-02-04 2022-08-17 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion devices, electronic devices and substrates
CN115665570A (en) * 2018-06-14 2023-01-31 索尼半导体解决方案公司 camera device

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