JP2014120987A - A/d conversion circuit and solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、A/D変換回路およびこのA/D変換回路を有する固体撮像装置に関する。 The present invention relates to an A / D conversion circuit and a solid-state imaging device having the A / D conversion circuit.
時間(パルス幅)を計測するためのA/D変換回路として、TDC(=Time to Digital Converter)型A/D変換回路が知られている。図20は、TDC型A/D変換回路の構成を示し、図21はTDC型A/D変換回路の動作を示している。図20に示すように、TDC型A/D変換回路は、遅延回路102と、上位カウンタ回路103と、下位ラッチ回路104と、エンコーダ回路105とで構成される。
A TDC (Time to Digital Converter) type A / D conversion circuit is known as an A / D conversion circuit for measuring time (pulse width). FIG. 20 shows the configuration of the TDC type A / D conversion circuit, and FIG. 21 shows the operation of the TDC type A / D conversion circuit. As shown in FIG. 20, the TDC type A / D conversion circuit includes a
遅延回路102は、複数の遅延ユニットDU[1]〜DU[8]をリング状に接続した構成を有する。各遅延ユニットは、パルス信号が入力されるパルス入力端子と、パルス信号を出力するパルス出力端子とを有する。パルス入力端子は前段の遅延ユニットのパルス出力端子に接続され、パルス出力端子は後段の遅延ユニットのパルス入力端子に接続されている。8段目の遅延ユニットDU[8]のパルス出力端子は1段目の遅延ユニットのパルス入力端子に接続されており、8個の遅延ユニットはリング状に接続されている。これらの遅延ユニットは、パルス入力端子に入力されたパルス信号を遅延させて各々のパルス出力端子から出力する。また、1段目の遅延ユニットDU[1]は、スタートパルスφStartPが入力される第2のパルス入力端子を有する。
The
1段目の遅延ユニットDU[1]に入力されたスタートパルスφStartPが順次後段の遅延ユニットに伝送されることによって、遅延回路102内をパルス信号が周回する。遅延回路102内の遅延ユニットDU[1]〜DU[8]は出力信号φCK1〜φCK8を出力する。出力信号φCK1〜φCK8は、互いに位相が異なるクロック信号である。以下では、n段目の遅延ユニットDU[n]の出力信号をφCKnと記載する。
The start pulse φStartP input to the first delay unit DU [1] is sequentially transmitted to the subsequent delay unit, so that the pulse signal circulates in the
上位カウンタ回路103は、遅延回路102を構成する1つの遅延ユニット(図20では8段目の遅延ユニットDU[8])が出力するパルス信号をカウントクロックとして計数(カウント)を行う。下位ラッチ回路104は、サンプリングパルスφSHに応じて各遅延ユニットの出力信号を保持(ラッチ)する。エンコーダ回路105は、下位ラッチ回路104に保持された値(位相データ)を2進化する。
The higher-
次に、TDC型A/D変換回路の動作について、図21を用いて説明する。以下では、例えばサンプリングパルスφSHのパルス幅を計測する場合について説明する。図21は、サンプリングパルスφSH、スタートパルスφStartPの波形を示すと共に、遅延回路102を構成する各遅延ユニットDU[1]〜DU[8]の出力信号φCK1〜φCK8の波形と、上位カウンタ回路103が計数した値を示す信号φOCNTの値を示している。
Next, the operation of the TDC type A / D conversion circuit will be described with reference to FIG. Hereinafter, for example, a case where the pulse width of the sampling pulse φSH is measured will be described. FIG. 21 shows waveforms of the sampling pulse φSH and the start pulse φStartP, the waveforms of the output signals φCK1 to φCK8 of the delay units DU [1] to DU [8] constituting the
まず、サンプリングパルスφSHがLowからHighになるのと同時に、スタートパルスφStartPがLowからHighになる(タイミングT101)。これによって、図21の出力信号φCK1〜φCK8が示すように、パルス信号が遅延回路102内を周回する。タイミングT101から所定期間が経過した後、サンプリングパルスφSHがHighからLowになるタイミング(タイミングT102)で上位カウンタ回路103のカウント動作が終了するのと同時に、下位ラッチ回路104が遅延回路102の出力信号φCK1〜φCK8を保持(ラッチ)する。
First, at the same time as the sampling pulse φSH changes from low to high, the start pulse φStartP changes from low to high (timing T101). As a result, the pulse signal circulates in the
このとき、下位ラッチ回路104が保持する値(位相データ)は、図21と図22に示すように、8個の状態(状態1〜8)のいずれかに対応する。図22は、状態1〜8における遅延回路102の出力信号φCK1〜φCK8の状態を示している。それぞれの状態1〜8では、遅延回路102の出力信号φCK1〜φCK8のHigh(H)とLow(L)の状態の組合せが異なる。
At this time, the value (phase data) held by the
下位ラッチ回路104の出力信号は、エンコーダ回路105で2進化される。エンコーダ回路105の出力信号は、上位カウンタ回路103の出力信号φOCNTと共に後段の回路に出力される。上位カウンタ回路103の出力信号φOCNTは、スタートパルスφStartPが遅延回路102内を周回した数に対応した値を有しており、デジタルデータの上位データを構成する。また、エンコーダ回路105の出力信号は、遅延回路102内のスタートパルスφStartPの走行位置に対応した値を有しており、デジタルデータの下位データを構成する。
The output signal of the
このようにして、サンプリングパルスφSHのパルス幅に応じたデジタルデータを得ることが可能となる。このとき、下位ラッチ回路104が保持する値(8bitのデータ信号)は、8個の状態のいずれかに対応するため、この値を2進化することにより、3bitのデータ信号が生成される。
In this way, digital data corresponding to the pulse width of the sampling pulse φSH can be obtained. At this time, since the value (8-bit data signal) held by the
このようなTDC型A/D変換回路の適用先として、デジタルカメラや、デジタルビデオカメラ、内視鏡等に使用される固体撮像装置(イメージセンサ)がある。特許文献1には、画素列ごとにTDC型A/D変換回路を配置して、画素からの出力をA/D変換する例が記載されている。特許文献1に記載の固体撮像装置は、画素の信号レベル(電圧情報)を、パルス幅(時間情報)に変換し、そのパルス幅をTDC型A/D変換回路でアナログ・デジタル変換することによって、画素の信号レベルに応じたデジタルデータを取得するタイプ(所謂、シングルスロープ型)のイメージセンサである。
As an application destination of such a TDC type A / D conversion circuit, there is a solid-state imaging device (image sensor) used for a digital camera, a digital video camera, an endoscope, or the like.
また、特許文献1に記載の固体撮像装置は、データを2進化するためのエンコーダ回路105を、各画素列に対応して設けられたカラム回路に内蔵している。このエンコーダ回路105は、下位ラッチ回路104が保持している値が図22に記載の状態1〜状態8のいずれに該当するのかを判別するために、遅延ユニットDU[1]〜DU[8]のうち連続する2つの遅延ユニットの出力信号を順に比較し、その2つの遅延ユニットの出力信号の間の状態変化(遅延ユニットDU[n]の出力信号φCKnがHighで、遅延ユニットDU[n+1]の出力信号φCK(n+1)がLowであること)を検出する。例えば、遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1と遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2との間に状態変化があれば、エンコーダ回路105は、下位ラッチ回路104が保持している値が、状態2に対応する値であると判別する。
Further, the solid-state imaging device described in
ところで、遅延回路102の出力信号φCK1〜φCK8は非同期でパラレル(並列)に伝送される。そのため、下位ラッチ回路104が、出力信号φCK1〜φCK8で構成される多相クロックを保持するとき、遅延回路102の出力信号φCK1〜φCK8のジッタなどに起因して、下位ラッチ回路104が保持する値は、図23のようにばらつくことがある。このとき、2つの遅延ユニットの出力信号を順に比較していく方法では、出力信号φCK2と出力信号φCK1の間に状態変化がある(状態2)のか、あるいは出力信号φCK7と出力信号φCK6の間に状態変化がある(状態7)のかを判別できない。
Incidentally, the output signals φCK1 to φCK8 of the
上記課題に対して、特許文献1では、連続する2つの遅延ユニットの出力信号の間の状態変化を検出するために、連続する3つの遅延ユニットの出力信号を用いる方法について提案している。つまり、遅延ユニットDU[n]の出力信号φCKnと遅延ユニットDU[n+1]の出力信号φCK(n+1)の間の状態変化の有無は、遅延ユニットDU[n]の出力信号φCKnがHighで、遅延ユニットDU[n+1]の出力信号φCK(n+1)がLowで、さらに遅延ユニットDU[n+2]の出力信号φCK(n+2)がLowであるか否かによって判別される。この方法であれば、下位ラッチ回路104が保持する信号が図23のようにばらついた場合でも出力信号φCK2と出力信号φCK1の間の状態変化を検出することができる。
To solve the above problem,
ここで、下位ラッチ回路104が保持する信号が図24のようにばらついた場合について考えてみる。このときの遅延回路102の出力信号φCK1〜φCK8は、図25に示すように、サンプリングパルスφSHの立下り位置のタイミング(保持タイミング)で下位ラッチ回路104に保持された信号である。図25に示すように、下位ラッチ回路104の保持タイミングにおいて、出力信号φCK1と出力信号φCK8の位相が逆転している。
Here, consider the case where the signals held by the
従来技術によれば、出力信号φCK1がHighで、出力信号φCK2がLowで、出力信号φCK3がLowなので、エンコーダ回路105は出力信号φCK1と出力信号φCK2の間の状態変化を検出する。そのため、エンコーダ回路105は状態2であると判別する。
According to the prior art, since the output signal φCK1 is high, the output signal φCK2 is low, and the output signal φCK3 is low, the
ところで、上位カウンタ回路103は、遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8の立上りエッジを計数する。そのため、下位ラッチ回路104の保持タイミングにおいては、上位カウンタ回路103は未だカウントアップしていない。
Incidentally, the
下位ラッチ回路104が保持する信号にばらつきがないとき、上位カウンタ回路103は、遅延回路102の出力信号φCK1〜φCK8の状態が状態8から状態1に遷移するタイミングでカウントアップする。そのため、遅延回路102の出力信号φCK1〜φCK8の状態が状態2である場合、その直前に遅延回路102の出力信号φCK1〜φCK8の状態が状態8から状態1に遷移するタイミングで上位カウンタ回路103がカウントアップされている必要がある。しかし、下位ラッチ回路104が保持する信号が図24のようにばらついた場合、従来技術においては上位カウンタ回路103がカウントアップされない。そのため、上位カウンタ回路103がカウントした値に基づく上位ビットと、下位ラッチ回路104が保持する信号の状態に基づく下位ビットとの間にミスマッチが発生する。
When there is no variation in the signal held by the
このように、従来技術では、下位ラッチ回路104が保持する信号のばらつきが、ある特定のパターンであるとき、上位ビットと下位ビットのミスマッチが発生するという課題がある。
Thus, the conventional technique has a problem that when the variation in the signal held by the
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、より高精度なA/D変換を行うことができるA/D変換回路および固体撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an A / D conversion circuit and a solid-state imaging device capable of performing A / D conversion with higher accuracy.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、パルス入力端子、パルス出力端子、を有する4つ以上の複数の遅延ユニットを有し、前記複数の遅延ユニットの各々のパルス入力端子は前記複数の遅延ユニットの対応する1つのパルス出力端子に接続されており、前記複数の遅延ユニットのいずれか1つは外部からパルス信号が入力される第2のパルス入力端子を有する遅延回路と、前記複数の遅延ユニットから出力されるパルス信号をラッチする下位ラッチ回路と、前記複数の遅延ユニットのうち1つの遅延ユニットから出力されるパルス信号に基づくクロックを計数する上位カウンタ回路と、前記複数の遅延ユニットのうち、パルス信号が伝送する経路上で連続する3つの遅延ユニットから出力されて前記下位ラッチ回路によってラッチされた3つのパルス信号を比較し、前記3つのパルス信号の状態が所定の第1の状態であるときに状態変化検出信号を出力する状態変化検出回路と、前記状態変化検出回路に入力されるパルス信号を出力した遅延ユニットに応じた状態を有するエンコード信号が入力され、前記状態変化検出信号が入力された場合に前記エンコード信号をラッチするエンコード信号ラッチ回路と、前記複数の遅延ユニットのうち4つの遅延ユニットから出力されて前記下位ラッチ回路によってラッチされた4つのパルス信号を比較し、前記4つのパルス信号の状態が所定の第2の状態であるときに前記上位カウンタ回路に対して計数のためのクロックを出力するミスマッチ検出回路と、を有し、前記遅延回路は、第1のタイミングで、パルス信号が入力され、前記下位ラッチ回路は、第2のタイミングで、前記複数の遅延ユニットから出力されるパルス信号をラッチし、前記上位カウンタ回路は、前記第1のタイミングで、計数を開始し、前記上位カウンタ回路は、前記第2のタイミングで、計数を終了し、前記4つの遅延ユニットは、前記上位カウンタ回路が計数するクロックを出力する1つの遅延ユニットと、前記経路上で当該遅延ユニットに隣接する1つの遅延ユニットと、を含み、前記経路上で連続する4つの遅延ユニットである、ことを特徴とするA/D変換回路である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has four or more delay units each having a pulse input terminal and a pulse output terminal, and each pulse input terminal of the plurality of delay units. Is connected to one corresponding pulse output terminal of the plurality of delay units, and any one of the plurality of delay units includes a delay circuit having a second pulse input terminal to which a pulse signal is input from the outside. A low-order latch circuit that latches pulse signals output from the plurality of delay units; a high-order counter circuit that counts a clock based on a pulse signal output from one delay unit among the plurality of delay units; Among the delay units, the three delay units that are consecutive on the path through which the pulse signal is transmitted are output by the lower latch circuit. The three pulse signals are compared, and when the state of the three pulse signals is a predetermined first state, the state change detection circuit outputs a state change detection signal, and is input to the state change detection circuit. An encode signal having a state corresponding to the delay unit that outputs the pulse signal to be output, and an encode signal latch circuit that latches the encode signal when the state change detection signal is input; and among the plurality of delay units Compares four pulse signals output from four delay units and latched by the lower latch circuit, and counts the higher counter circuit when the state of the four pulse signals is a predetermined second state. A mismatch detection circuit that outputs a clock for the delay circuit, wherein the delay circuit receives a pulse signal at a first timing, and The latch circuit latches the pulse signals output from the plurality of delay units at a second timing, the upper counter circuit starts counting at the first timing, and the upper counter circuit Counting ends at the second timing, and the four delay units are one delay unit that outputs a clock counted by the upper counter circuit, and one delay unit adjacent to the delay unit on the path And an A / D conversion circuit comprising four delay units that are continuous on the path.
また、本発明のA/D変換回路において、前記状態変化検出回路は、前記3つのパルス信号の組合せを変更しながら、前記3つのパルス信号を比較した結果を示す信号を出力し、前記ミスマッチ検出回路は、前記4つの遅延ユニットのうち3つの遅延ユニットから出力されて前記下位ラッチ回路によってラッチされたパルス信号が前記状態変化検出回路に入力されたときに前記状態変化検出回路から出力される信号と、前記4つの遅延ユニットのうち残りの1つの遅延ユニットから出力されて前記下位ラッチ回路によってラッチされたパルス信号と、を比較する2値比較回路を有する、ことを特徴とする。 In the A / D conversion circuit of the present invention, the state change detection circuit outputs a signal indicating a result of comparing the three pulse signals while changing the combination of the three pulse signals, and the mismatch detection The circuit is a signal output from the state change detection circuit when a pulse signal output from three delay units of the four delay units and latched by the lower latch circuit is input to the state change detection circuit. And a binary comparison circuit that compares the pulse signal output from the remaining one of the four delay units and latched by the lower latch circuit.
また、本発明は、光電変換素子を有する複数の画素が行列状に配置された画素部と、時間の経過とともに増加または減少する参照信号を生成する参照信号生成部と、画素信号の出力に係るタイミングで前記画素信号と前記参照信号との比較処理を開始し、前記参照信号が前記画素信号に対して所定の条件を満たしたタイミングで前記比較処理を終了する比較部と、上記のA/D変換回路と、を有し、前記比較部、前記下位ラッチ回路、前記上位カウンタ回路、前記状態変化検出回路、前記エンコード信号ラッチ回路、および前記ミスマッチ検出回路は、前記画素部の1列、または複数列毎に配置され、前記第1のタイミングは、前記比較処理の開始に係るタイミングであり、前記第2のタイミングは、前記比較処理の終了に係るタイミングである、ことを特徴とする固体撮像装置である。 The present invention also relates to a pixel portion in which a plurality of pixels having photoelectric conversion elements are arranged in a matrix, a reference signal generation portion that generates a reference signal that increases or decreases over time, and an output of the pixel signal A comparison unit that starts comparison processing between the pixel signal and the reference signal at a timing, and ends the comparison processing at a timing when the reference signal satisfies a predetermined condition with respect to the pixel signal; and the A / D described above A conversion circuit, and the comparison unit, the lower latch circuit, the upper counter circuit, the state change detection circuit, the encode signal latch circuit, and the mismatch detection circuit are arranged in one column or a plurality of the pixel units. Arranged for each column, the first timing is a timing related to the start of the comparison process, and the second timing is a timing related to the end of the comparison process. A solid-state imaging device according to claim.
本発明によれば、ミスマッチ検出回路を設けたことによって、上位カウンタ回路が計数した値に基づく上位ビットと、下位ラッチ回路によってラッチされたパルス信号の状態に基づく下位ビットとのミスマッチを補正することができるので、より高精度なA/D変換を行うことができる。 According to the present invention, by providing the mismatch detection circuit, the mismatch between the upper bit based on the value counted by the upper counter circuit and the lower bit based on the state of the pulse signal latched by the lower latch circuit is corrected. Therefore, A / D conversion with higher accuracy can be performed.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係る固体撮像装置の構成を示している。図1に示す固体撮像装置は、画素1(P11〜P16, P21〜P26, P31〜P36, P41〜P46)が2次元に配置された画素アレイ2(画素部)と、垂直走査回路3と、列回路4と、ランプ波生成回路5(参照信号生成部)と、比較回路6(比較部)と、クロック生成回路7と、A/D変換回路8と、水平走査回路9と、制御回路10とで構成されている。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a configuration of a solid-state imaging device according to the present embodiment. 1 includes a pixel array 2 (pixel unit) in which pixels 1 (P11 to P16, P21 to P26, P31 to P36, and P41 to P46) are two-dimensionally arranged, a
画素1は、少なくとも光電変換素子を有しており、入射光量に応じた画素信号を生成して出力する。画素アレイ2は、2次元の行列状に配置された複数の画素1を有しており、図1に示す例では4行6列の画素1が配置されている。垂直走査回路3は、シフトレジスタあるいはデコーダなどによって構成され、画素アレイ2の行選択を行う。列回路4は、いわゆるCDS回路などで構成され、画素アレイ2から読み出された画素信号を処理して出力する。
The
ランプ波生成回路5は、時間の経過とともに増加または減少する参照信号(ランプ波)を生成する。比較回路6は、列回路4が出力する画素信号φPIXと、ランプ波生成回路5が出力する参照信号φREFとの信号レベルを比較した結果に応じて、画素信号φPIXの信号レベルの大きさに応じた時間軸方向の大きさ(パルス幅)を持つパルス信号(出力信号φCOMP)を生成する。クロック生成回路7は、複数の遅延ユニットがリング状に配置された遅延回路71で構成される。本実施形態の遅延回路71を構成する遅延ユニットの数は4つ以上であればよい。
The ramp
A/D変換回路8は、比較回路6の出力信号φCOMPのパルス幅をアナログ・デジタル変換する。水平走査回路9は、シフトレジスタあるいはデコーダなどによって構成され、A/D変換回路8を制御し、A/D変換回路8が保持する値を列毎に出力させる。制御回路10は、固体撮像装置を構成する各々の回路に対して、各種制御信号を出力する。
The A /
ランプ波生成回路5は、例えば積分回路によって構成され、時間が経過するにつれてレベルが傾斜状に変化する、いわゆるランプ波を生成し、比較回路6の入力端子の一方に供給する。なお、ランプ波生成回路5としては、積分回路を用いたものに限られるものではなく、DAC回路を用いても構わない。ただし、DAC回路を用いてデジタル的にランプ波を生成する構成をとる場合には、ランプ波のステップを細かくする、あるいはそれと同等な構成をとる必要がある。
The ramp
本実施形態では、列回路4と、比較回路6と、A/D変換回路8の組が6組分用意され、画素列毎に配置されている。本実施形態では、1つの画素列毎にこれらの回路の組が配置されているが、複数の画素列間でこれらの回路の組を共有してもよい。
In the present embodiment, six sets of the
本実施形態では、例えば、クロック生成回路7を構成する遅延回路71が、図20に示した遅延回路102と同じように8段の遅延ユニットDU[1]〜DU[8]で構成されている場合について説明する。なお、クロック生成回路7は、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を、上位カウンタ回路82のカウントクロックとして出力する。
In the present embodiment, for example, the
図2は、本実施形態に係るA/D変換回路8の構成を示している。A/D変換回路8は、下位ラッチ回路81と、上位カウンタ回路82と、位相データ符号化部83と、ミスマッチ補正部84と、マルチプレクサMUXとで構成されている。
FIG. 2 shows a configuration of the A /
下位ラッチ回路81は、比較回路6の出力信号φCOMPを受け、この出力信号φCOMPの立下り位置のタイミングで、遅延回路71の各遅延ユニットDU[1]〜DU[8]の出力信号φCK1〜φCK8を保持する8個のラッチ回路L1〜L8で構成されている。これら8個のラッチ回路L1〜L8は、各々1bitの信号を保持する。各ラッチ回路L1〜L8は、出力制御信号φSW1〜φSW8に基づくタイミングで各遅延ユニットの出力信号DU[1]〜DU[8]を信号伝送線85に出力する。
The
上位カウンタ回路82は、ラッチ回路L8を介して入力される、遅延回路71の出力信号φCK8の立上りエッジを計数(カウント)する。位相データ符号化部83は、下位ラッチ回路81が保持している遅延回路71の出力信号DU[1]〜DU[8](位相データ)を2進化する。ミスマッチ補正部84は、下位ラッチ回路81が保持している値を参照して上位ビットと下位ビットのミスマッチを検出し、ミスマッチがある場合には補正信号(カウントパルス)を上位カウンタ回路82へ出力する。マルチプレクサMUXは、下位ラッチ回路81のラッチ回路L8の出力信号φCK8'と、ミスマッチ補正部84の出力信号φCORとのどちらか一方を選択して上位カウンタ回路82へ出力する。なお、マルチプレクサMUXは、上位ビットと下位ビットのミスマッチを補正するミスマッチ補正期間以外は、下位ラッチ回路81のラッチ回路L8の出力信号φCK8'を上位カウンタ回路82へ出力するように、選択信号φSELによって制御される。
The
図3は、本実施形態に係る位相データ符号化部83の構成を示している。位相データ符号化部83は、パルス信号ラッチ回路831と、状態変化検出回路832と、エンコード信号ラッチ回路833とで構成されている。
FIG. 3 shows a configuration of the phase
パルス信号ラッチ回路831は、下位ラッチ回路81から信号伝送線85に読み出された信号を保持する2つのラッチ回路TL8311,TL8312で構成されている。ラッチ回路TL8311,TL8312は、ラッチ信号φTEMPLAT8311,φTEMPLAT8312に従って、信号伝送線85から信号を取り込む。
The pulse
状態変化検出回路832は、端子A,B,C,Oを有している。端子Aは信号伝送線85に接続され、端子Bはパルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8312の出力端子Qに接続され、端子Cはパルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8311の出力端子Qに接続され、端子Oはエンコード信号ラッチ回路833に接続されている。ラッチ回路TL8311からn段目の遅延ユニット(以下、DU[n]と記載)の出力信号が出力されているとき、ラッチ回路TL8312から(n+1)段目の遅延ユニットDU[n+1]の出力信号が出力され、信号伝送線85に(n+2)段目の遅延ユニットDU[n+2]の出力信号が出力されている。したがって、遅延回路71においてリング状に接続された遅延ユニットDU[1]〜DU[8]のうち、パルス信号が伝送する伝送路上で連続する3つの遅延ユニットDU[n]〜DU[n+2]の出力信号が状態変化検出回路832に入力される。状態変化検出回路832は、これらの出力信号を比較することで、n段目の遅延ユニットDU[n]の出力信号と、(n+1)段目の遅延ユニットDU[n+1]の出力信号との間の状態変化を検出する。
The state
なお、状態変化検出回路832は、図5に示す真理値表に基づいて状態変化を検出する。図5は、状態変化検出回路832の端子A,B,Cに入力される信号の状態と、状態変化検出回路832の端子Oから出力される信号(出力信号φDET)の状態とを示している。状態変化検出回路832に入力されるイネーブル信号φENCENがHighである場合、状態変化検出回路832の出力信号φDETは、端子A,B,Cに入力される信号の状態に応じてHighまたはLowとなる。端子A,B,Cに入力される信号がそれぞれLow,Low,Highであるときに状態変化検出回路832の出力信号φDETがHighとなり、状態変化が検出される。状態変化検出回路832に入力されるイネーブル信号φENCENがLowである場合、端子A,B,Cに入力される信号の状態によらず、状態変化検出回路832の出力信号φDETはLowである。また、状態変化検出回路832に信号を出力した遅延ユニットとエンコード信号φBC[3:1]の関係を記したテーブルを図6に示す。
Note that the state
エンコード信号ラッチ回路833は、状態変化検出回路832の出力信号φDETに応じてエンコード信号φBC(=Binary Code) [3:1]を保持する3つのラッチ回路BCL8331,BCL8332,BCL8333で構成されている。各ラッチ回路BCL8331,BCL8332,BCL8333には、状態変化検出回路832の出力信号φDETが制御信号として入力されると共に、状態変化検出回路832に出力されている信号を出力した遅延ユニットの、遅延回路71内での位置(段数)に応じたエンコード信号φBC [3:1]が入力される。
The encode
図4は、本実施形態に係るミスマッチ補正部84の構成を示している。ミスマッチ補正部84は、パルス信号ラッチ回路841と、ミスマッチ検出回路842とで構成されている。
FIG. 4 shows a configuration of the
パルス信号ラッチ回路841は、信号伝送線85に読み出された信号を保持する3つのラッチ回路TL8411,TL8412,TL8413で構成されている。ラッチ回路TL8411,TL8412,TL8413は、ラッチ信号φTEMPLAT8411,φTEMPLAT8412,φTEMPLAT8413に従って、信号伝送線85から信号を取り込む。
The pulse
ミスマッチ検出回路842は、端子A,B,C,D,Oを有している。端子Aは信号伝送線85に接続され、端子Bはパルス信号ラッチ回路841のラッチ回路TL8413の出力端子Qに接続され、端子Cはパルス信号ラッチ回路841のラッチ回路TL8412の出力端子Qに接続され、端子Dはパルス信号ラッチ回路841のラッチ回路TL8411の出力端子Qに接続され、端子OはマルチプレクサMUXに接続されている。ラッチ回路TL8411からn段目の遅延ユニットDU[n]の出力信号が出力されているとき、ラッチ回路TL8412から(n+1)段目の遅延ユニットDU[n+1]の出力信号が出力され、ラッチ回路TL8413から(n+2)段目の遅延ユニットDU[n+2]の出力信号が出力され、信号伝送線85に(n+3)段目の遅延ユニットDU[n+3]の出力信号が出力されている。したがって、遅延回路71においてリング状に接続された遅延ユニットDU[1]〜DU[8]のうち、パルス信号が伝送する伝送路上で連続する4つの遅延ユニットDU[n]〜DU[n+3]の出力信号がミスマッチ検出回路842に入力される。ミスマッチ検出回路842は、これらの出力信号を比較することで、上位ビットと下位ビットのミスマッチを検出する。
The
なお、ミスマッチ検出回路842は、図7に示す真理値表に基づいてミスマッチを検出する。図7は、ミスマッチ検出回路842の端子A,B,C,Dに入力される信号の状態と、ミスマッチ検出回路842の端子Oから出力される信号(出力信号φCOR)の状態とを示している。ミスマッチ検出回路842に入力されるイネーブル信号φCORENがHighである場合、ミスマッチ検出回路842の出力信号φCORは、端子A,B,C,Dに入力される信号の状態に応じてHighまたはLowとなる。端子A,B,C,Dに入力される信号がそれぞれLow,Low,High,Lowであるときにミスマッチ検出回路842の出力信号φCORがHighとなり、上位ビットと下位ビットのミスマッチが検出される。ミスマッチ検出回路842に入力されるイネーブル信号φCORENがLowである場合、端子A,B,C,Dに入力される信号の状態によらず、ミスマッチ検出回路842の出力信号φCORはLowである。
次に、図8を用いて、本実施形態に係る固体撮像装置の動作を説明する。まず、タイミングT1で、画素選択信号φSL1がLowからHighになる。これによって、1行目の画素1(P11,P12,P13,P14,P15,P16)が選択され、画素1(P11,P12,P13,P14,P15,P16)の画素信号が列回路4に入力される。列回路4は、入力された画素信号を処理した画素信号φPIXを出力する。以下では、画素Pnm(n=行番号、m=列番号)の画素信号をφPIX(Pnm)と記載する。図8では1列目の画素信号の処理についてのみ記載されている。1列目の画素信号の処理と並行して2列目〜6列目の画素信号の処理が、各列に対応した回路で行われる。
Next, the operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, at timing T1, the pixel selection signal φSL1 changes from low to high. As a result, the pixel 1 (P11, P12, P13, P14, P15, P16) in the first row is selected, and the pixel signal of the pixel 1 (P11, P12, P13, P14, P15, P16) is input to the
また、タイミングT1(第1のタイミング)で、スタートパルスφStartPがLowからHighになることで、クロック生成回路7がクロック信号(φCK1〜φCK8)の出力を開始し、ランプ波生成回路5が、時間の経過とともに増加する参照信号φREFの出力を開始し、比較回路6の出力信号φCOMPがLowからHighになり、比較回路6が参照信号φREFと画素信号φPIXの比較処理を開始する。このタイミングT1で、上位カウンタ回路82は、下位ラッチ回路81のラッチ回路L8の出力信号φCK8'の計数動作を開始する。
At timing T1 (first timing), when the start pulse φStartP changes from low to high, the
続いて、タイミングT2(第2のタイミング)で、参照信号φREFと画素信号φPIXの信号レベルの大小関係が逆転すると、比較回路6の出力信号φCOMPがHighからLowになる。このタイミングT2で、下位ラッチ回路81は遅延回路71の出力信号(位相データ)を保持する。これにより、上位カウンタ回路82は、下位ラッチ回路81のラッチ回路L8の出力信号φCK8'の計数動作を終了する。
Subsequently, when the magnitude relationship between the signal levels of the reference signal φREF and the pixel signal φPIX is reversed at timing T2 (second timing), the output signal φCOMP of the
続いて、タイミングT3で、画素選択信号φSL1がHighからLowになり、1行目の画素信号の出力が終了する。続いて、エンコード期間(タイミングT3〜T4の間)に下位ラッチ回路81が保持している値が位相データ符号化部83で2進化される。位相データ符号化部83による2進化の詳細については後述する。
Subsequently, at timing T3, the pixel selection signal φSL1 changes from High to Low, and the output of the pixel signal in the first row is completed. Subsequently, the value held by the
続いて、ミスマッチ補正期間(タイミングT4〜T5の間)にミスマッチ補正部84が上位ビットと下位ビットのミスマッチを検出し、ミスマッチがある場合には上位カウンタ回路82が計数した値が補正される。ミスマッチ補正部84によるミスマッチの検出の詳細については後述する。
Subsequently, during the mismatch correction period (between timings T4 and T5), the
続いて、タイミングT5で、列選択信号φH1がLowからHighになると、1列目のA/D変換回路8が保持している画素信号φPIX(P11)のA/D変換結果が出力される。以後、同様に、列選択信号φH2〜φH6が順次LowからHighになることで、1行目の読み出し動作が完了する。
Subsequently, when the column selection signal φH1 changes from low to high at timing T5, the A / D conversion result of the pixel signal φPIX (P11) held by the A /
以降、2行目〜6行目の画素信号についても、1行目と同様に読み出すことで、画素アレイ2で生成される全ての画素信号のデジタルデータを得ることができる。
Thereafter, the pixel signals in the second to sixth rows can be read in the same manner as in the first row, whereby digital data of all the pixel signals generated in the
次に、エンコード期間(T3〜T4の間)に係る動作について、図9を用いて説明する。以下では、下位ラッチ回路81の保持タイミングにおいて、遅延回路71の出力信号φCK1〜φCK8がジッタにより、図24に示すようにばらついた場合について説明する。
Next, an operation related to the encoding period (between T3 and T4) will be described with reference to FIG. Hereinafter, a case where the output signals φCK1 to φCK8 of the
まず、タイミングT31で、出力制御信号φSW8とラッチ信号φTEMPLAT8311がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8311が信号伝送線85から8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8311がLowになることで、ラッチ回路TL8311が8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を保持する。
First, at timing T31, the output control signal φSW8 and the latch signal φTEMPLAT8311 become High. As a result, the output signal φCK8 of the eighth stage delay unit DU [8] held by the
続いて、タイミングT32で出力制御信号φSW8がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW1とラッチ信号φTEMPLAT8312がHighになる。また、タイミングT32で、エンコード信号φBC[3:1]が0(10)になる。なお、(10)は、10進数という意味である。これによって、下位ラッチ回路81が保持している1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8312が信号伝送線85から1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8312がLowになることで、ラッチ回路TL8312が1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1を保持する。
Subsequently, the output control signal φSW1 and the latch signal φTEMPLAT8312 become High at the same time as the output control signal φSW8 becomes Low at timing T32. At timing T32, the encode signal φBC [3: 1] becomes 0 (10) . Note that (10) means a decimal number. As a result, the output signal φCK1 of the first delay unit DU [1] held by the
続いて、タイミングT33で出力制御信号φSW1がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW2がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2が信号伝送線85に出力される。このとき、状態変化検出回路832の端子A,B,Cには、それぞれ2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8が入力される。図24に示すように、2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8はそれぞれLow,High,Lowなので、図5に示す真理値表に従って状態変化検出回路832の出力信号φDETはLowである。
Subsequently, at the timing T33, the output control signal φSW2 becomes High at the same time as the output control signal φSW1 becomes Low. As a result, the output signal φCK2 of the second-stage delay unit DU [2] held by the
続いて、タイミングT34で出力制御信号φSW2がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW1とラッチ信号φTEMPLAT8311がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8311が信号伝送線85から1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8311がLowになることで、ラッチ回路TL8311が1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1を保持する。
Subsequently, at time T34, the output control signal φSW1 and the latch signal φTEMPLAT8311 become High at the same time as the output control signal φSW2 becomes Low. As a result, the output signal φCK1 of the first delay unit DU [1] held by the
続いて、タイミングT35で出力制御信号φSW1がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW2とラッチ信号φTEMPLAT8312がHighになる。また、タイミングT35で、エンコード信号φBC[3:1]が1(10)になる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8312が信号伝送線85から2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8312がLowになることで、ラッチ回路TL8312が2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2を保持する。
Subsequently, at the timing T35, the output control signal φSW2 and the latch signal φTEMPLAT8312 become High at the same time as the output control signal φSW1 becomes Low. At timing T35, the encode signal φBC [3: 1] becomes 1 (10) . As a result, the output signal φCK2 of the second-stage delay unit DU [2] held by the
続いて、タイミングT36で出力制御信号φSW2がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW3がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3が信号伝送線85に出力される。このとき、状態変化検出回路832の端子A,B,Cには、それぞれ3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3、2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1が入力される。図24に示すように、3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3、2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1はそれぞれLow,Low,Highなので、図5に示す真理値表に従って状態変化検出回路832の出力信号φDETはHighになる。状態変化検出回路832の出力信号φDET がHighであるため、エンコード信号ラッチ回路833がエンコード信号φBC[3:1]=1(10)を取り込む。
Subsequently, at the timing T36, the output control signal φSW3 becomes High at the same time as the output control signal φSW2 becomes Low. As a result, the output signal φCK3 of the third-stage delay unit DU [3] held by the
続いて、タイミングT37で出力制御信号φSW3がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW2とラッチ信号φTEMPLAT8311がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8311が信号伝送線85から2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2を取り込む。また、タイミングT37でイネーブル信号φENCENがLowになるので、状態変化検出回路832の出力信号φDETはLowになる。このとき、エンコード信号ラッチ回路833がエンコード信号φBC[3:1]=1(10)を保持する。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8311がLowになることで、ラッチ回路TL8311が2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2を保持する。
Subsequently, at the timing T37, the output control signal φSW2 and the latch signal φTEMPLAT8311 become High at the same time as the output control signal φSW3 becomes Low. As a result, the output signal φCK2 of the second-stage delay unit DU [2] held by the
以後、同様に、タイミングT38を経由してタイミングT39まで、状態変化検出回路832はn段目の遅延ユニットDU[n]の出力信号と(n+1)段目の遅延ユニットDU[n+1]の出力信号と(n+2)段目の遅延ユニットDU[n+2]の出力信号との比較処理を順次行う。この間、状態変化検出回路832が状態変化を検出することはないので、エンコード信号ラッチ回路833は、エンコード信号φBC[3:1]=1(10)を保持したままである。
Thereafter, similarly, until the timing T39 via the timing T38, the state
なお、下位ラッチ回路81は図24の値を保持しているので、上記エンコード期間において、上位ビットと下位ビットのミスマッチ(上位カウンタ回路82がカウントアップしていない)が発生する。
Since the
次に、ミスマッチ補正期間(T4〜T5)の動作について、図10を用いて説明する。なお、ミスマッチ補正期間中は、選択信号φSELがHighであり、ミスマッチ検出回路842の出力信号φCORが上位カウンタ回路82に入力される。下位ラッチ回路81が保持している信号の状態が図24に示す状態であるときにミスマッチが発生することが分かっているため、ミスマッチ検出回路842は、3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3、2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8の状態が所定の状態(Low,Low,High,Low)であるか否かを検出する。
Next, the operation in the mismatch correction period (T4 to T5) will be described with reference to FIG. During the mismatch correction period, the selection signal φSEL is High, and the output signal φCOR of the
まず、タイミングT41で出力制御信号φSW8とラッチ信号φTEMPLAT8411がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路841のラッチ回路TL8411が信号伝送線85から8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8311がLowになることで、ラッチ回路TL8311が8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を保持する。
First, at timing T41, the output control signal φSW8 and the latch signal φTEMPLAT8411 become High. As a result, the output signal φCK8 of the delay unit DU [8] in the eighth stage held by the
タイミングT42〜T43では、タイミングT41〜T42と同様の手順で、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1と2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2とがパルス信号ラッチ回路841のラッチ回路TL8412,TL8413に保持される。
At timings T42 to T43, the output signal φCK1 of the first delay unit DU [1] and the output signal φCK2 of the second delay unit DU [2] are pulse signal latched in the same procedure as the timings T41 to T42. It is held in the latch circuits TL8412 and TL8413 of the
続いて、タイミングT43で出力制御信号φSW3がHighになる。これによって、3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3が信号伝送線85に出力される。このとき、ミスマッチ検出回路842の端子A,B,C,Dには、それぞれ3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3、2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8が入力される。図24に示すように、3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3、2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8はそれぞれLow,Low,High,Lowなので、図7に示す真理値表に従ってミスマッチ検出回路842の出力信号φCORはHighになる。ミスマッチ検出回路842の出力信号φCOR がHighになるため、上位カウンタ回路82はタイミングT43でカウントアップする。これにより、上位ビットと下位ビットのミスマッチが補正される。
Subsequently, the output control signal φSW3 becomes High at timing T43. As a result, the output signal φCK3 of the delay unit DU [3] at the third stage is output to the
なお、下位ラッチ回路81が保持している信号の状態が、図24に示された状態以外の場合にはミスマッチは発生せず、ミスマッチ検出回路842がミスマッチを検出することもない。そのため、この場合には従来技術と同様にエンコードされる。
Note that when the state of the signal held by the
上記の動作では、上位ビットと下位ビットのミスマッチを補正することができる。したがって、本実施形態によれば、より高精度なA/D変換を行うことができる。また、高精度なA/D変換回路を列毎に配置することで、高精度な固体撮像装置を提供することができる。 In the above operation, the mismatch between the upper bits and the lower bits can be corrected. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to perform A / D conversion with higher accuracy. In addition, a high-precision solid-state imaging device can be provided by arranging a high-precision A / D conversion circuit for each column.
なお、ミスマッチ検出回路842がミスマッチを検出するときにミスマッチ検出回路842に入力される信号を出力する遅延ユニットは、上位カウンタ回路82のカウントクロックとなる信号を出力する遅延ユニット(上記の例では8段目の遅延ユニットDU[8])と、その遅延ユニットに隣接する遅延ユニット(上記の例では1段目の遅延ユニットDU[1])とを少なくとも含む、連続する4つの遅延ユニットであればよい。
Note that a delay unit that outputs a signal input to the
なお、状態変化を検出する動作に係り、状態変化検出回路832に接続される信号伝送線を3本設けることで、遅延ユニットDU[n]の出力信号と、遅延ユニットDU[n+1]の出力信号と、遅延ユニットDU[n+2]の出力信号とを、パルス信号ラッチ回路831を介さずに状態変化検出回路832に入力するように位相データ符号化部83を構成しても良い。
In connection with the operation of detecting the state change, by providing three signal transmission lines connected to the state
なお、ミスマッチを検出する動作に係り、ミスマッチ検出回路842に接続される信号伝送線を4本設けることで、遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8と、遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1と、遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2と、遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3とを、パルス信号ラッチ回路841を介さずにミスマッチ検出回路842に入力するようにミスマッチ補正部84を構成しても良い。
In connection with the operation of detecting the mismatch, by providing four signal transmission lines connected to the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。図11は、本実施形態に係るA/D変換回路8aの構成を示している。ミスマッチ補正部84a以外の構成については第1の実施形態と同じなので、説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 shows a configuration of the A /
ミスマッチ補正部84aは、パルス信号ラッチ回路84a1と、ミスマッチ検出回路84a2とを有する。パルス信号ラッチ回路84a1は、信号伝送線85に読み出された信号を保持する。ミスマッチ検出回路84a2は、端子A,Bを有する。端子Aはパルス信号ラッチ回路84a1に接続され、端子Bは位相データ符号化部83に接続されている。ミスマッチ検出回路84a2は、パルス信号ラッチ回路84a1の出力信号を反転した信号と、位相データ符号化部83を構成する状態変化検出回路832の出力信号φDETとを比較することで、上位ビットと下位ビットのミスマッチを検出する2値比較回路である。
The
なお、ミスマッチ検出回路84a2は、図12に示す真理値表に基づいてミスマッチを検出する。図12は、ミスマッチ検出回路84a2の端子A,Bに入力される信号の状態と、ミスマッチ検出回路84a2の端子Oから出力される信号(出力信号φCOR)の状態とを示している。ミスマッチ検出回路84a2の出力信号φCORは、端子A,Bに入力される信号の状態に応じてHighまたはLowとなる。端子A,Bに入力される信号がそれぞれLow, Highであるときにミスマッチ検出回路84a2の出力信号φCORがHighとなり、上位ビットと下位ビットのミスマッチが検出される。 The mismatch detection circuit 84a2 detects a mismatch based on the truth table shown in FIG. FIG. 12 shows the state of the signal input to the terminals A and B of the mismatch detection circuit 84a2 and the state of the signal (output signal φCOR) output from the terminal O of the mismatch detection circuit 84a2. The output signal φCOR of the mismatch detection circuit 84a2 becomes High or Low depending on the state of the signal input to the terminals A and B. When the signals input to the terminals A and B are Low and High, respectively, the output signal φCOR of the mismatch detection circuit 84a2 becomes High, and a mismatch between the upper bit and the lower bit is detected.
次に、本実施形態に係るミスマッチ補正部84aの動作について、図13を用いて説明する。なお、ミスマッチ補正期間以外の動作は、第1の実施形態で説明した動作と同じなので、説明を省略する。また、下位ラッチ回路81は、第1の実施形態と同じく、図24に示す信号を保持している。以下では、エンコード期間において上位ビットと下位ビットのミスマッチが発生する場合について説明する。また、ミスマッチ補正期間において、エンコード信号ラッチ回路833は、状態変化検出回路832の出力によらず、エンコード期間において保持したエンコード信号を保持し続けるように制御される。
Next, the operation of the
まず、タイミングT4a1で出力制御信号φSW8とラッチ信号φTEMPLAT84a1がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路84a1が8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を取り込む。
First, at timing T4a1, the output control signal φSW8 and the latch signal φTEMPLAT84a1 become high. As a result, the output signal φCK8 of the eighth-stage delay unit DU [8] held by the
続いて、タイミングT4a2〜T4a3では、タイミングT4a1〜T4a2と同様の手順で、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1と2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2とが位相データ符号化部83のパルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8311,TL8312に保持される。
Subsequently, at timings T4a2 to T4a3, the output signal φCK1 of the first delay unit DU [1] and the output signal φCK2 of the second delay unit DU [2] are generated in the same procedure as the timings T4a1 to T4a2. It is held in the latch circuits TL8311 and TL8312 of the pulse
続いて、タイミングT4a3で出力制御信号φSW3がHighになる。これによって、3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3が信号伝送線85に出力される。また、タイミングT4a3でイネーブル信号φENCENがHighになる。このとき、状態変化検出回路832の端子A,B,Cには、それぞれ3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3、2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1が入力される。図24に示すように、3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3、2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1はそれぞれLow,Low,Highなので、図5に示す真理値表に従って状態変化検出回路832の出力信号φDETはHighである。
Subsequently, the output control signal φSW3 becomes High at timing T4a3. As a result, the output signal φCK3 of the delay unit DU [3] at the third stage is output to the
また、このとき、ミスマッチ検出回路84a2の端子A,Bには、それぞれパルス信号ラッチ回路84a1の出力信号、状態変化検出回路832の出力信号φDETが入力される。パルス信号ラッチ回路84a1は8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を保持しており、図24に示すように、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8はLowである。また、上記のように状態変化検出回路832の出力信号φDETはHighである。ミスマッチ検出回路84a2は、パルス信号ラッチ回路84a1の出力信号を反転した信号と、状態変化検出回路832の出力信号φDETとを比較するので、図12に示す真理値表に従ってミスマッチ検出回路84a2の出力信号φCORはHighになる。ミスマッチ検出回路842の出力信号φCOR がHighになるため、上位カウンタ回路82はタイミングT4a3でカウントアップする。これにより、上位ビットと下位ビットのミスマッチが補正される。
At this time, the output signal of the pulse signal latch circuit 84a1 and the output signal φDET of the state
上記の動作では、ミスマッチ検出回路84a2は、状態変化検出回路832の出力信号を用いることで、3段目の遅延ユニットDU[3]の出力信号φCK3、2段目の遅延ユニットDU[2]の出力信号φCK2、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を比較する処理と同等の処理を行うことが可能となる。このため、本実施形態によれば、第1の実施形態の効果と同様の効果が得られることに加え、ミスマッチ検出回路を小型化することができる。したがって、本実施形態によれば、高精度化された、かつ回路規模の増加を抑えた固体撮像装置を提供することができる。
In the above operation, the mismatch detection circuit 84a2 uses the output signal of the state
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。第1の実施形態に係る状態変化検出回路832は、遅延ユニットDU[n]の出力信号と遅延ユニットDU[n+1]の出力信号と遅延ユニットDU[n+2]の出力信号とから、遅延ユニットDU[n]の出力信号と遅延ユニットDU[n+1]の出力信号との間の状態変化を検出するが、第3の実施形態に係る状態変化検出回路832は、遅延ユニットDU[n-1]の出力信号と遅延ユニットDU[n]の出力信号と遅延ユニットDU[n+1]の出力信号とから、遅延ユニットDU[n]の出力信号と遅延ユニットDU[n+1]の出力信号との間の状態変化を検出する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The state
第3の実施形態に係る状態変化検出回路832は、図14に示す真理値表に基づいて状態変化を検出する。図14は、状態変化検出回路832の端子A,B,Cに入力される信号の状態と、状態変化検出回路832の端子Oから出力される信号(出力信号φDET)の状態とを示している。状態変化検出回路832に入力されるイネーブル信号φENCENがHighである場合、状態変化検出回路832の出力信号φDETは、端子A,B,Cに入力される信号の状態に応じてHighまたはLowとなる。端子A,B,Cに入力される信号がそれぞれLow,High,Highであるときに状態変化検出回路832の出力信号φDETがHighとなり、状態変化が検出される。状態変化検出回路832に入力されるイネーブル信号φENCENがLowである場合、端子A,B,Cに入力される信号の状態によらず、状態変化検出回路832の出力信号φDETはLowである。
The state
また、第3の実施形態に係るミスマッチ検出回路842は、図15に示す真理値表に基づいてミスマッチを検出する。図15は、ミスマッチ検出回路842の端子A,B,C,Dに入力される信号の状態と、ミスマッチ検出回路842の端子Oから出力される信号(出力信号φCOR)の状態とを示している。ミスマッチ検出回路842に入力されるイネーブル信号φCORENがHighである場合、ミスマッチ検出回路842の出力信号φCORは、端子A,B,C,Dに入力される信号の状態に応じてHighまたはLowとなる。端子A,B,C,Dに入力される信号がそれぞれHigh,Low,High,Highであるときにミスマッチ検出回路842の出力信号φCORがHighとなり、上位ビットと下位ビットのミスマッチが検出される。ミスマッチ検出回路842に入力されるイネーブル信号φCORENがLowである場合、端子A,B,C,Dに入力される信号の状態によらず、ミスマッチ検出回路842の出力信号φCORはLowである。
Further, the
さらに、第3の実施形態に係る上位カウンタ回路82は、ミスマッチ検出回路842の出力信号φCORを受けて、1カウントだけ減算する。上記以外の構成については第1の実施形態と同じなので、説明を省略する。
Further, the
次に、本実施形態に係る固体撮像装置の動作について説明する。なお、エンコード期間とミスマッチ補正期間以外の動作は、第1の実施形態で説明した動作と同じなので、説明を省略する。以下では、例えば、図16に示すように、下位ラッチ回路81の保持タイミングにおいて、遅延回路71の出力信号φCK1〜φCK8のジッタにより、出力信号φCK7と出力信号φCK8の位相が逆転する場合について説明する。このとき、下位ラッチ回路81は、図17に示す状態の信号を保持している。
Next, the operation of the solid-state imaging device according to this embodiment will be described. The operations other than the encoding period and the mismatch correction period are the same as those described in the first embodiment, and thus description thereof is omitted. Hereinafter, for example, as shown in FIG. 16, a case where the phases of the output signal φCK7 and the output signal φCK8 are reversed due to the jitter of the output signals φCK1 to φCK8 of the
以下、エンコード期間(図8のタイミングT3〜T4に相当)の動作について、図18を用いて説明する。まず、タイミングT3b1で、出力制御信号φSW7とラッチ信号φTEMPLAT8311がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8311が信号伝送線85から7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8311がLowになることで、ラッチ回路TL8311が7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7を保持する。
Hereinafter, the operation during the encoding period (corresponding to the timings T3 to T4 in FIG. 8) will be described with reference to FIG. First, at timing T3b1, the output control signal φSW7 and the latch signal φTEMPLAT8311 become High. As a result, the output signal φCK7 of the seventh-stage delay unit DU [7] held by the
続いて、タイミングT3b2で出力制御信号φSW7がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW8とラッチ信号φTEMPLAT8312がHighになる。また、タイミングT3b2で、エンコード信号φBC[3:1]が0(10)になる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8312が信号伝送線85から8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8312がLowになることで、ラッチ回路TL8312が8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8を保持する。
Subsequently, the output control signal φSW8 and the latch signal φTEMPLAT8312 become High at the same time as the output control signal φSW7 becomes Low at the timing T3b2. At timing T3b2, the encode signal φBC [3: 1] becomes 0 (10) . As a result, the output signal φCK8 of the eighth-stage delay unit DU [8] held by the
続いて、タイミングT3b3で出力制御信号φSW8がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW1がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1が信号伝送線85に出力される。このとき、状態変化検出回路832の端子A,B,Cには、それぞれ1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8、7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7が入力される。図17に示すように、1段目の遅延ユニットDU[1]の出力信号φCK1、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8、7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7はそれぞれLow,High,Lowなので、図14に示す真理値表に従って状態変化検出回路832の出力信号φDETはLowである。
Subsequently, at the timing T3b3, the output control signal φSW1 becomes High at the same time as the output control signal φSW8 becomes Low. As a result, the output signal φCK1 of the first-stage delay unit DU [1] held by the
以後、同様に、タイミングT3b4まで、状態変化検出回路832はn-1段目の遅延ユニットDU[n-1]の出力信号とn段目の遅延ユニットDU[n]の出力信号と(n+1)段目の遅延ユニットDU[n+1]の出力信号との比較処理を順次行う。この間、状態変化検出回路832が状態変化を検出することはない。
Thereafter, similarly, until timing T3b4, the state
続いて、タイミングT3b4で、出力制御信号φSW5とラッチ信号φTEMPLAT8311がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8311が信号伝送線85から5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8311がLowになることで、ラッチ回路TL8311が5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5を保持する。
Subsequently, at timing T3b4, the output control signal φSW5 and the latch signal φTEMPLAT8311 become High. As a result, the output signal φCK5 of the fifth-stage delay unit DU [5] held by the
続いて、タイミングT3b5で出力制御信号φSW5がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW6とラッチ信号φTEMPLAT8312がHighになる。また、タイミングT3b5で、エンコード信号φBC[3:1]が6(10)になる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8312が信号伝送線85から6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8312がLowになることで、ラッチ回路TL8312が6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6を保持する。
Subsequently, the output control signal φSW6 and the latch signal φTEMPLAT8312 become High at the same time as the output control signal φSW5 becomes Low at the timing T3b5. At timing T3b5, the encode signal φBC [3: 1] becomes 6 (10) . As a result, the output signal φCK6 of the sixth-stage delay unit DU [6] held by the
続いて、タイミングT3b6で出力制御信号φSW6がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW7がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7が信号伝送線85に出力される。このとき、状態変化検出回路832の端子A,B,Cには、それぞれ7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7、6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6、5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5が入力される。図17に示すように、7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7、6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6、5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5はそれぞれLow,High,Highなので、図14に示す真理値表に従って状態変化検出回路832の出力信号φDETはHighになる。状態変化検出回路832の出力信号φDET がHighであるため、エンコード信号ラッチ回路833がエンコード信号φBC[3:1]=6(10)を取り込む。
Subsequently, at the timing T3b6, the output control signal φSW7 becomes High at the same time as the output control signal φSW6 becomes Low. As a result, the output signal φCK7 of the seventh-stage delay unit DU [7] held by the
続いて、タイミングT3b7で出力制御信号φSW7がLowになるのと同時に、出力制御信号φSW6とラッチ信号φTEMPLAT8311がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路831のラッチ回路TL8311が信号伝送線85から6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6を取り込む。また、タイミングT3b7でイネーブル信号φENCENがLowになるので、状態変化検出回路832の出力信号φDETはLowになる。このとき、エンコード信号ラッチ回路833がエンコード信号φBC[3:1]=6(10)を保持する。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8311がLowになることで、ラッチ回路TL8311が6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6を保持する。
Subsequently, the output control signal φSW6 and the latch signal φTEMPLAT8311 become High at the same time as the output control signal φSW7 becomes Low at the timing T3b7. As a result, the output signal φCK6 of the sixth-stage delay unit DU [6] held by the
以後、同様の動作が行われ、タイミングT3b7〜T3b8の間に、状態変化検出回路832は6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6と7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7と8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8との比較処理を順次行う。この間、状態変化検出回路832が状態変化を検出することはないので、エンコード信号ラッチ回路833は、エンコード信号φBC[3:1]=6(10)を保持したままである。
Thereafter, the same operation is performed, and during timing T3b7 to T3b8, the state
なお、図16に示すように、比較回路6の出力信号φCOMPが反転するタイミング(保持タイミングと同じタイミング)の直前のタイミングで、遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8がLowからHighに遷移している。このため、比較回路6の出力信号φCOMPが反転するタイミングで上位カウンタ回路82はカウントアップしている。
As shown in FIG. 16, the output signal φCK8 of the delay unit DU [8] transitions from Low to High at the timing immediately before the output signal φCOMP of the
一方、上記の動作により、状態変化検出回路832は、エンコード期間において、遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6と遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7との間の状態変化を検出する。もし、比較回路6の出力信号φCOMPが反転するタイミングにおいて、出力信号φCK7と出力信号φCK8の位相が逆転していなければ、上位カウンタ回路82はカウントアップしていないはずである。このため、本実施形態では、上位ビットと下位ビットのミスマッチ(上位カウンタ回路82が1カウントだけ余計にカウントアップしている)が発生する。
On the other hand, by the above operation, the state
次に、ミスマッチ補正期間(図8のタイミングT4〜T5に相当)の動作について、図19を用いて説明する。なお、ミスマッチ補正期間中は、選択信号φSELがHighであり、ミスマッチ検出回路842の出力信号φCORが上位カウンタ回路82に入力される。下位ラッチ回路81が保持している信号の状態が図17に示す状態であるときにミスマッチが発生することが分かっているため、ミスマッチ検出回路842は、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8、7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7、6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6、5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5の状態が所定の状態(High,Low,High,High)であるか否かを検出する。
Next, the operation in the mismatch correction period (corresponding to timings T4 to T5 in FIG. 8) will be described with reference to FIG. During the mismatch correction period, the selection signal φSEL is High, and the output signal φCOR of the
まず、タイミングT4b1で出力制御信号φSW5とラッチ信号φTEMPLAT8411がHighになる。これによって、下位ラッチ回路81が保持している5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5が信号伝送線85に出力されると共に、パルス信号ラッチ回路841のラッチ回路TL8411が信号伝送線85から5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5を取り込む。その後、ラッチ信号φTEMPLAT8411がLowになることで、ラッチ回路TL8411が5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5を保持する。
First, at timing T4b1, the output control signal φSW5 and the latch signal φTEMPLAT8411 become High. As a result, the output signal φCK5 of the fifth-stage delay unit DU [5] held by the
タイミングT4b2〜T4b3では、タイミングT4b1〜T4b2と同様の手順で、6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6と7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7とがパルス信号ラッチ回路841のラッチ回路TL8412,TL8413に保持される。
At timings T4b2 to T4b3, the output signal φCK6 of the sixth-stage delay unit DU [6] and the output signal φCK7 of the seventh-stage delay unit DU [7] are pulse signal latched in the same procedure as the timing T4b1 to T4b2 It is held in the latch circuits TL8412 and TL8413 of the
続いて、タイミングT4b3で出力制御信号φSW8がHighになる。これによって、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8が信号伝送線85に出力される。このとき、ミスマッチ検出回路842の端子A,B,C,Dには、それぞれ8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8、7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7、6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6、5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5が入力される。図17に示すように、8段目の遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8、7段目の遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7、6段目の遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6、5段目の遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5はそれぞれHigh,Low,High,Highなので、図15に示す真理値表に従ってミスマッチ検出回路842の出力信号φCORはHighになる。ミスマッチ検出回路842の出力信号φCOR がHighになるため、上位カウンタ回路82はタイミングT43でカウントダウンする。これにより、上位ビットと下位ビットのミスマッチが補正される。
Subsequently, the output control signal φSW8 becomes High at timing T4b3. As a result, the output signal φCK8 of the eighth-stage delay unit DU [8] is output to the
なお、下位ラッチ回路81が保持している信号の状態が、図17に示された状態以外の場合にはミスマッチは発生せず、ミスマッチ検出回路842がミスマッチを検出することもない。そのため、この場合には従来技術と同様にエンコードされる。
Note that when the state of the signal held by the
上記の動作では、上位ビットと下位ビットのミスマッチを補正することができる。したがって、本実施形態によれば、より高精度なA/D変換を行うことができる。また、高精度なA/D変換回路を列毎に配置することで、高精度な固体撮像装置を提供することができる。 In the above operation, the mismatch between the upper bits and the lower bits can be corrected. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to perform A / D conversion with higher accuracy. In addition, a high-precision solid-state imaging device can be provided by arranging a high-precision A / D conversion circuit for each column.
なお、ミスマッチ検出回路842がミスマッチを検出するときにミスマッチ検出回路842に入力される信号を出力する遅延ユニットは、上位カウンタ回路82のカウントクロックとなる信号を出力する遅延ユニット(上記の例では8段目の遅延ユニットDU[8])と、その遅延ユニットに隣接する遅延ユニット(上記の例では7段目の遅延ユニットDU[7])とを少なくとも含む、連続する4つの遅延ユニットであればよい。
Note that a delay unit that outputs a signal input to the
なお、状態変化を検出する動作に係り、状態変化検出回路832に接続される信号伝送線を3本設けることで、遅延ユニットDU[n-1]の出力信号と、遅延ユニットDU[n]の出力信号と、遅延ユニットDU[n+1]の出力信号とを、パルス信号ラッチ回路831を介さずに状態変化検出回路832に入力するように位相データ符号化部83を構成しても良い。
In connection with the operation of detecting the state change, by providing three signal transmission lines connected to the state
なお、ミスマッチを検出する動作に係り、ミスマッチ検出回路842に接続される信号伝送線を4本設けることで、遅延ユニットDU[8]の出力信号φCK8と、遅延ユニットDU[7]の出力信号φCK7と、遅延ユニットDU[6]の出力信号φCK6と、遅延ユニットDU[5]の出力信号φCK5とを、パルス信号ラッチ回路841を介さずにミスマッチ検出回路842に入力するようにミスマッチ補正部84を構成しても良い。
In connection with the operation of detecting the mismatch, by providing four signal transmission lines connected to the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .
1 画素、2 画素アレイ、3 垂直走査回路、4 列回路、5 ランプ波生成回路、6 比較回路、7 クロック生成回路、8,8a A/D変換回路、9 水平走査回路、10 制御回路、71,102 遅延回路、81,104 下位ラッチ回路、82,103 上位カウンタ回路、83 位相データ符号化部、84,84a ミスマッチ補正部、105 エンコーダ回路、831,841,84a1 パルス信号ラッチ回路、832 状態変化検出回路、833 エンコード信号ラッチ回路、842,84a2 ミスマッチ検出回路、MUX マルチプレクサ 1 pixel, 2 pixel array, 3 vertical scanning circuit, 4 columns circuit, 5 ramp wave generation circuit, 6 comparison circuit, 7 clock generation circuit, 8, 8a A / D conversion circuit, 9 horizontal scanning circuit, 10 control circuit, 71 , 102 Delay circuit, 81, 104 Lower latch circuit, 82, 103 Upper counter circuit, 83 Phase data encoding unit, 84, 84a Mismatch correction unit, 105 Encoder circuit, 831, 841, 84a1 Pulse signal latch circuit, 832 State change Detection circuit, 833 encode signal latch circuit, 842, 84a2 mismatch detection circuit, MUX multiplexer
Claims (3)
前記複数の遅延ユニットから出力されるパルス信号をラッチする下位ラッチ回路と、
前記複数の遅延ユニットのうち1つの遅延ユニットから出力されるパルス信号に基づくクロックを計数する上位カウンタ回路と、
前記複数の遅延ユニットのうち、パルス信号が伝送する経路上で連続する3つの遅延ユニットから出力されて前記下位ラッチ回路によってラッチされた3つのパルス信号を比較し、前記3つのパルス信号の状態が所定の第1の状態であるときに状態変化検出信号を出力する状態変化検出回路と、
前記状態変化検出回路に入力されるパルス信号を出力した遅延ユニットに応じた状態を有するエンコード信号が入力され、前記状態変化検出信号が入力された場合に前記エンコード信号をラッチするエンコード信号ラッチ回路と、
前記複数の遅延ユニットのうち4つの遅延ユニットから出力されて前記下位ラッチ回路によってラッチされた4つのパルス信号を比較し、前記4つのパルス信号の状態が所定の第2の状態であるときに前記上位カウンタ回路に対して計数のためのクロックを出力するミスマッチ検出回路と、を有し、
前記遅延回路は、第1のタイミングで、パルス信号が入力され、
前記下位ラッチ回路は、第2のタイミングで、前記複数の遅延ユニットから出力されるパルス信号をラッチし、
前記上位カウンタ回路は、前記第1のタイミングで、計数を開始し、
前記上位カウンタ回路は、前記第2のタイミングで、計数を終了し、
前記4つの遅延ユニットは、前記上位カウンタ回路が計数するクロックを出力する1つの遅延ユニットと、前記経路上で当該遅延ユニットに隣接する1つの遅延ユニットと、を含み、前記経路上で連続する4つの遅延ユニットである、
ことを特徴とするA/D変換回路。 4 or more delay units each having a pulse input terminal and a pulse output terminal, and each pulse input terminal of the plurality of delay units is connected to one corresponding pulse output terminal of the plurality of delay units. Any one of the plurality of delay units includes a delay circuit having a second pulse input terminal to which a pulse signal is input from the outside;
A lower latch circuit for latching pulse signals output from the plurality of delay units;
An upper counter circuit that counts a clock based on a pulse signal output from one delay unit among the plurality of delay units;
Among the plurality of delay units, the three pulse signals output from three delay units that are consecutive on the path through which the pulse signal is transmitted and latched by the lower latch circuit are compared, and the state of the three pulse signals is A state change detection circuit that outputs a state change detection signal when in a predetermined first state;
An encode signal latch circuit that latches the encode signal when an encode signal having a state corresponding to a delay unit that outputs a pulse signal input to the state change detection circuit is input and the state change detection signal is input; ,
Comparing four pulse signals output from four delay units of the plurality of delay units and latched by the lower latch circuit, and when the state of the four pulse signals is a predetermined second state A mismatch detection circuit that outputs a clock for counting to the upper counter circuit, and
The delay circuit receives a pulse signal at a first timing,
The lower latch circuit latches a pulse signal output from the plurality of delay units at a second timing,
The upper counter circuit starts counting at the first timing,
The upper counter circuit ends counting at the second timing,
The four delay units include one delay unit that outputs a clock counted by the upper counter circuit, and one delay unit adjacent to the delay unit on the path, and is continuous on the path 4 Is one delay unit,
A / D conversion circuit characterized by that.
前記ミスマッチ検出回路は、前記4つの遅延ユニットのうち3つの遅延ユニットから出力されて前記下位ラッチ回路によってラッチされたパルス信号が前記状態変化検出回路に入力されたときに前記状態変化検出回路から出力される信号と、前記4つの遅延ユニットのうち残りの1つの遅延ユニットから出力されて前記下位ラッチ回路によってラッチされたパルス信号と、を比較する2値比較回路を有する、
ことを特徴とする請求項1に係るA/D変換回路。 The state change detection circuit outputs a signal indicating a result of comparing the three pulse signals while changing the combination of the three pulse signals.
The mismatch detection circuit is output from the state change detection circuit when a pulse signal output from three delay units of the four delay units and latched by the lower latch circuit is input to the state change detection circuit. A binary comparison circuit that compares the received signal and the pulse signal output from the remaining one of the four delay units and latched by the lower latch circuit,
An A / D conversion circuit according to claim 1.
時間の経過とともに増加または減少する参照信号を生成する参照信号生成部と、
画素信号の出力に係るタイミングで前記画素信号と前記参照信号との比較処理を開始し、前記参照信号が前記画素信号に対して所定の条件を満たしたタイミングで前記比較処理を終了する比較部と、
請求項1に記載のA/D変換回路と、を有し、
前記比較部、前記下位ラッチ回路、前記上位カウンタ回路、前記状態変化検出回路、前記エンコード信号ラッチ回路、および前記ミスマッチ検出回路は、前記画素部の1列、または複数列毎に配置され、
前記第1のタイミングは、前記比較処理の開始に係るタイミングであり、
前記第2のタイミングは、前記比較処理の終了に係るタイミングである、
ことを特徴とする固体撮像装置。 A pixel portion in which a plurality of pixels having photoelectric conversion elements are arranged in a matrix;
A reference signal generator that generates a reference signal that increases or decreases over time;
A comparison unit that starts comparison processing between the pixel signal and the reference signal at a timing related to the output of the pixel signal, and ends the comparison processing at a timing when the reference signal satisfies a predetermined condition with respect to the pixel signal; ,
An A / D conversion circuit according to claim 1,
The comparison unit, the lower latch circuit, the upper counter circuit, the state change detection circuit, the encode signal latch circuit, and the mismatch detection circuit are arranged for one column or a plurality of columns of the pixel unit,
The first timing is a timing related to the start of the comparison process,
The second timing is a timing related to the end of the comparison process.
A solid-state imaging device.
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US9787932B2 (en) | 2015-10-22 | 2017-10-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device with correction of a lower count value or upper count value |
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