DE112020001622T5

DE112020001622T5 - Fotodetektionsvorrichtung und elektronische einrichtung

Info

Publication number: DE112020001622T5
Application number: DE112020001622.6T
Authority: DE
Inventors: Youhei Oosako; Yusuke Ikeda; Yosuke Ueno; Masahiro Segami
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2021-12-30
Also published as: CN113454986A; KR20210142635A; JPWO2020203036A1; US20220201232A1; TW202042545A; WO2020203036A1

Abstract

Eine Fotodetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält: ein erstes Pixel, das dafür konfiguriert ist, ein erstes Pixelsignal zu erzeugen; einen Referenzsignalgenerator, der dafür konfiguriert ist, ein Referenzsignal zu erzeugen; und einen ersten Komparator, der eine erste Stromversorgungsschaltung und eine erste Vergleichsschaltung enthält, wobei die erste Stromversorgungsschaltung dafür konfiguriert ist, eine erste Stromversorgungsspannung auf der Basis einer von einem ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und einer Vorspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die erste Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung dafür konfiguriert ist, auf der Basis der ersten Stromversorgungsspannung zu arbeiten, und dafür konfiguriert ist, eine Vergleichsoperation auf der Basis des ersten Pixelsignals und des Referenzsignals durchzuführen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fotodetektionsvorrichtung, die Licht detektieren kann, und eine solch eine Fotodetektionsvorrichtung enthaltende elektronische Einrichtung.
Hintergrund Technik
In einer Fotodetektionsvorrichtung erzeugt häufig ein Pixel ein Pixelsignal, das einer Menge an empfangenem Licht entspricht, und wandelt eine AD-(Analog-Digital) Umwandlungsschaltung das Pixelsignal in einen digitalen Code um. PTL 1 offenbart beispielsweise eine Bildgebungsvorrichtung, die eine AD-Umwandlung auf der Basis eines Signals mit einer Rampenwellenform und eines Pixelsignals durchführt.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2007-19682
Zusammenfassung der Erfindung
Im Übrigen ist bei einer Fotodetektionsvorrichtung eine hohe Bildqualität erwünscht und erwartet man eine weitere Verbesserung der Bildqualität.
Es ist wünschenswert, eine Fotodetektionsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung bereitzustellen, die es möglich macht, die Bildqualität zu steigern.
Eine Fotodetektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein erstes Pixel, einen Referenzsignalgenerator und einen ersten Komparator. Das erste Pixel ist dafür konfiguriert, ein erstes Pixelsignal erzeugen zu können. Der Referenzsignalgenerator ist dafür konfiguriert, ein Referenzsignal erzeugen zu können. Der erste Komparator enthält eine erste Stromversorgungsschaltung und eine erste Vergleichsschaltung. Die erste Stromversorgungsschaltung kann eine erste Stromversorgungsspannung auf der Basis einer von einem ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und einer Vorspannung erzeugen und kann die erste Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abgeben. Die erste Vergleichsschaltung kann auf der Basis der ersten Stromversorgungsspannung arbeiten und kann eine Vergleichsoperation auf der Basis des ersten Pixelsignals und des Referenzsignals durchführen.
Eine elektronische Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält die oben beschriebene Fotodetektionsvorrichtung und entspricht beispielsweise einem Smartphone, einer Digitalkamera, einer Video-Kamera, einem Notebook-Personalcomputer oder dergleichen.
In der Fotodetektionsvorrichtung und der elektronischen Einrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erzeugt das erste Pixel das erste Pixelsignal, und erzeugt der Referenzsignalgenerator das Referenzsignal. Die erste Stromversorgungsschaltung erzeugt die erste Stromversorgungsspannung auf der Basis der Stromversorgungsspannung, die vom ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellt wird, und der Vorspannung. Die Vergleichsoperation wird dann von der ersten Vergleichsschaltung, die auf der Basis der ersten Stromversorgungsspannung arbeiten kann, auf der Basis des ersten Pixelsignals und des ersten Signals durchgeführt.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
[2] 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines in 1 veranschaulichten Pixels veranschaulicht.
[3] 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer in 1 veranschaulichten Auslesesektion veranschaulicht.
[4A] 4A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines in 3 veranschaulichten Komparators veranschaulicht.
[4B] 4B ist ein Schaltungsdiagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel des in 3 veranschaulichten Komparators veranschaulicht.
[5] 5 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel der in 3 veranschaulichten Auslesesektion veranschaulicht.
[6] 6 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Implementierungsbeispiel der in 1 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht.
[7] 7 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein anderes Implementierungsbeispiel der in 1 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht.
[8] 8 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Operations- bzw. Betriebsbeispiel der in 1 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht.
[9] 9 ist ein Diagramm von Zeitsteuerungswellenformen, das ein Betriebsbeispiel der in 1 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht.
[10A] 10A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[10B] 10B ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[11A] 11A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[11B] 11B ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[12A] 12A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[12B] 12B ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[13] 13 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[14] 14 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[15] 15 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[16] 16 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[17] 17 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[18] 18 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[19] 19 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[20] 20 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[21] 21 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[22] 22 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[23] 23 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel der Auslesesektion gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[24] 24 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[25] 25 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[26] 26 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer in 25 veranschaulichten Auslesesektion veranschaulicht.
[27] 27 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[28] 28 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[29] 29 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[30A] 30A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[30B] 30B ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[31A] 31A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[31B] 31B ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators gemäß einem anderen Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
[32] 32 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Nutzungsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht.
[33] 33 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
[34] 34 ist ein Diagramm zur Unterstützung beim Erläutern eines Beispiels von Installationspositionen einer Sektion zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs und einer Bildgebungssektion.
[35] 35 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Abstandsmessvorrichtung gemäß einem Anwendungsbeispiel veranschaulicht.
[36] 36 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines in 35 veranschaulichten Fotodetektors veranschaulicht.
[37] 37 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines in 36 veranschaulichten Pixels veranschaulicht.
[38] 38 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der in 35 veranschaulichten Abstandsmessvorrichtung veranschaulicht.

Modi zum Ausführen der Erfindung
Im Folgenden werden hier einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Verweis auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.

1. Ausführungsform
2. Nutzungsbeispiele einer Bildgebungsvorrichtung
3. Anwendungsbeispiel für einen mobilen Körper
4. Anwendungsbeispiel für eine Abstandsmessvorrichtung

<1. Ausführungsform>
[Konfigurationsbeispiel]
1 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungsvorrichtung 1, für die eine Fotodetektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform verwendet wird. Die Bildgebungsvorrichtung 1 enthält ein Pixel-Array 11, eine Ansteuersektion 12, einen Referenzsignalgenerator 13, eine Auslesesektion 20, einen Signalprozessor 14 und einen Bildgebungs-Controller 15.
Das Pixel-Array 11 enthält eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Pixeln P. Die Pixel P sind jeweils dafür konfiguriert, eine einer Menge an empfangenem Licht entsprechende Pixelspannung Vpix zu erzeugen.
2 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Pixels P. Das Pixel-Array 11 enthält eine Vielzahl von Steuerungsleitungen TGL, eine Vielzahl von Steuerungsleitungen RSTL, eine Vielzahl von Steuerungsleitungen SELL und eine Vielzahl von Signalleitungen VSL. Die Steuerungsleitungen TGL erstrecken sich jeweils in einer horizontalen Richtung (einer lateralen Richtung in 2) und weisen ein mit der Ansteuersektion 12 gekoppeltes Ende auf. Die Steuerungsleitungen TGL werden durch die Ansteuersektion 12 mit einem Steuerungssignal STG versorgt. Die Steuerleitungen RSTL erstrecken sich jeweils in der horizontalen Richtung und weisen ein mit der Ansteuersektion 12 gekoppeltes Ende auf. Die Steuerungsleitungen RSTL werden durch die Ansteuersektion 12 mit einem Steuerungssignal SRST versorgt. Die Steuerungsleitungen SELL erstrecken sich jeweils in der horizontalen Richtung und weisen ein mit der Ansteuersektion 12 gekoppeltes Ende auf. Die Steuerungsleitungen SELL werden mit einem Steuerungssignal SSEL durch die Ansteuersektion 12 versorgt. Die Signalleitungen VSL erstrecken sich in einer vertikalen Richtung (einer longitudinalen Richtung in 2) und weisen ein mit der Auslesesektion 20 gekoppeltes Ende auf. Die Signalleitungen VSL übertragen jeweils ein durch das Pixel erzeugte Signal SIG zur Auslesesektion 20. Eine Reihe einer Vielzahl von Pixeln P, die in der horizontalen Richtung (der lateralen Richtung in 1 und 2) nebeneinander angeordnet sind, bildet eine Pixelzeile L.
Die Pixel P enthalten jeweils eine Fotodiode PD, einen Transistor TG, ein Floating-Diffusionsgebiet FD und Transistoren RST, AMP und SEL. Die Transistoren TG, RST, AMP und SEL in diesem Beispiel sind MOS-(Metall-Oxid-Halbleiter-) Transistoren vom N-Typ.
Die Fotodiode PD ist ein fotoelektrischer Wandler, der elektrische Ladungen in einer der Menge an empfangenem Licht entsprechenden Menge erzeugt und die elektrischen Ladungen darin akkumuliert. Die Fotodiode PD weist eine geerdete Anode und eine mit einer Source des Transistors TG gekoppelte Kathode auf.
Der Transistor TG weist ein mit der Steuerungsleitung TGL gekoppeltes Gate, die mit der Kathode der Fotodiode PD gekoppelte Source und einen mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD gekoppelten Drain auf.
Das Floating-Diffusionsgebiet FD ist dafür konfiguriert, über den Transistor TG von der Fotodiode PD übertragene elektrische Ladungen zu akkumulieren. Das Floating-Diffusionsgebiet FD ist beispielsweise unter Verwendung einer an einer vorderen Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildeten Diffusionsschicht konfiguriert. In 2 ist das Floating-Diffusionsgebiet FD mittels des Symbols eines Kondensators veranschaulicht.
Der Transistor RST weist ein mit der Steuerungsleitung RSTL gekoppeltes Gate, einen mit einer Stromversorgungsspannung VDD versorgten Drain und eine mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD gekoppelte Source auf.
Der Transistor AMP weist ein mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD gekoppeltes Gate, einen mit der Stromversorgungsspannung VDD versorgten Drain und eine mit einem Drain des Transistors SEL gekoppelte Source auf.
Der Transistor SEL weist ein mit der Steuerungsleitung SELL gekoppeltes Gate, den mit der Source des Transistors AMP gekoppelten Drain und eine mit der Signalleitung VSL gekoppelte Source auf.
Bei dieser Konfiguration wird im Pixel P der Transistor SEL auf Basis des der Steuerungsleitung SELL bereitgestellten Steuerungssignals SSEL eingeschaltet, wodurch das Pixel P mit der Signalleitung VSL elektrisch gekoppelt wird. Dies bewirkt, dass der Transistor AMP mit einer (später zu beschreibenden) Konstantstromquelle CS der Ausleseschaltung 20 gekoppelt wird und als sogenannter Sourcefolger arbeitet. Das Pixel P gibt dann an die Signalleitung VSL das Signal SIG ab, das eine einer Spannung beim Floating-Diffusionsgebiet FD entsprechende Spannung enthält. Konkret gibt, wie später beschrieben wird, das Pixel P eine Rücksetzspannung Vreset in einer P-Phase-Periode TP von zwei Perioden (der P-Phase-Periode TP und einer D-Phase-Periode TD) ab, in der die Auslesesektion 20 eine AD-Umwandlung durchführt, und gibt ein der Menge an empfangenem Licht entsprechende Pixelspannung Vpix in der D-Phase-Periode TD ab. Das Pixel P gibt das Signal SIG einschließlich der Rücksetzspannung Vreset und der Pixelspannung Vpix an die Signalleitung VSL ab.
Die Ansteuersektion 12 (1) ist dafür konfiguriert, die Vielzahl von Pixeln P im Pixel-Array 11 in Einheiten von Pixelzeilen L auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 15 sequentiell anzusteuern. Konkret stellt die Ansteuersektion 12 jedes einer Vielzahl von Steuerungssignalen einer entsprechenden der Vielzahl von Steuerungsleitungen TGL im Pixel-Array 11 bereit, stellt jedes einer Vielzahl von Steuerungssignalen SRST einer entsprechenden der Vielzahl von Steuerungsleitungen RSTL bereit und stellt jedes einer Vielzahl von Steuerungssignalen SSEL einer entsprechenden der Vielzahl von Steuerungsleitungen SELL bereit, wodurch die Vielzahl von Pixeln P im Pixel-Array 11 in Einheiten von Pixelzeilen L angesteuert wird.
Der Referenzsignalgenerator 13 ist dafür konfiguriert, ein Referenzsignal RAMP auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 15 zu erzeugen. Das Referenzsignal RAMP hat eine sogenannte Rampenwellenform, in der ein Spannungspegel mit dem Zeitverlauf in den zwei Perioden (der P-Phase-Periode TP und der D-Phase-Periode TD), worin die Auslesesektion 20 eine AD-Umwandlung durchführt, allmählich geändert wird. Der Referenzsignalgenerator 13 versorgt die Auslesesektion 20 mit dem Referenzsignal RAMP.
Die Auslesesektion 20 ist dafür konfiguriert, ein Bildsignal DATAO auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 15 zu erzeugen, indem auf der Basis der über die Signalleitungen VSL vom Pixel-Array 11 bereitgestellten Signale SIG eine AD-Umwandlung durchgeführt wird.
3 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel der Auslesesektion 20. Es ist besonders zu erwähnen, dass 3 zusätzlich zur Auslesesektion 20 den Referenzsignalgenerator 13, den Signalprozessor 14 und den Bildgebungs-Controller 15 veranschaulicht. Die Auslesesektion 20 enthält eine Vielzahl von Konstantstromquellen CS (Konstantstromquellen CS[0], CS[1], CS[2], CS[3],...), eine Vielzahl von AD-Wandlern ADC (AD-Wandler ADC[0], ADC[1], ADC[2], ADC[3],...) und eine Übertragungs-Scansektion 29.
Die Vielzahl von Konstantstromquellen CS ist in Verbindung mit der Vielzahl von Signalleitungen VSL vorgesehen. Konkret ist die 0. Konstantstromquelle CS[0] in Verbindung mit einer 0. Signalleitung VSL[0] vorgesehen, ist die erste Konstantstromquelle CS[1] in Verbindung mit einer ersten Signalleitung VSL[1] vorgesehen, ist die zweite Konstantstromquelle CS[2] in Verbindung mit einer zweiten Signalleitung VSL[2] vorgesehen und ist die dritte Konstantstromquelle CS[3] in Verbindung mit einer dritten Signalleitung VSL[3] vorgesehen. Das Gleiche gilt für vierte und folgende Konstantstromquellen CS. Die Konstantstromquellen CS weisen jeweils ein mit einer entsprechenden Signalleitung VSL gekoppeltes Ende und ein geerdetes Ende anderes auf. Jede der Vielzahl von Konstantstromquellen CS ist dafür konfiguriert, einen vorbestimmten Strom einer entsprechenden Signalleitung VSL zu liefern.
Die Vielzahl von AD-Wandlern ADC ist in Verbindung mit der Vielzahl von Signalleitungen VSL vorgesehen. Konkret ist der 0. AD-Wandler-ADC[0] in Verbindung mit der 0. Signalleitung VSL[0] vorgesehen, ist der erste AD-Wandler-ADC[1] in Verbindung mit der ersten Signalleitung VSL[1] vorgesehen, ist der zweite AD-Wandler-ADC[2] in Verbindung mit der zweiten Signalleitung VSL[2] vorgesehen und ist der dritte AD-Wandler-ADC[3] in Verbindung mit der dritten Signalleitung VSL[3] vorgesehen. Das Gleiche gilt für vierte und folgende AD-Wandler ADC. Jeder der Vielzahl von AD-Wandlers ADC ist dafür konfiguriert, eine Spannung des Signals SIG in einen digitalen Code CODE umzuwandeln, indem eine AD-Umwandlung auf der Basis des vom Pixel-Array 11 bereitgestellten Signals SIG durchgeführt wird. Die AD-Wandler ADC enthalten jeweils einen Komparator 21, einen Zähler 24 und ein Latch 25.
Der Komparator 21 ist dafür konfiguriert, ein Signal CMPO zu erzeugen, indem eine Vergleichsoperation auf der Basis des vom Referenzsignalgenerator 13 bereitgestellten Referenzsignals RAMP und des über die Signalleitung VSL vom Pixel P bereitgestellten Signals SIG durchgeführt wird. Der Komparator 21 stellt im Arbeitspunkt auf Basis von vom Bildgebungs-Controller 15 bereitgestellten Steuerungssignalen AZSW und AXN ein und führt danach eine Vergleichsoperation durch. Der Komparator 21 enthält eine Stromversorgungsschaltung 22 und eine Vergleichsschaltung 23.
4A veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Komparators 21. Der Komparator 21 wird mit einer Stromversorgungsspannung VDDO, einer Erdungsspannung VSSO und Vorspannungen VB1 und VB2 versorgt. Die Stromversorgungsspannung VDDO wird über eine Stromversorgungsleitung VDDL vom Bildgebungs-Controller 15 bereitgestellt. Die Stromversorgungsschaltung 22 des Komparators 21 enthält einen Transistor MN10. Die Vergleichsschaltung 23 des Komparators 21 enthält Kondensatoren C1 und C2, Transistoren MP11, MN11, MP12 und MN12, Schalter SW1 und SW2 und einen Kondensator C3. Die Transistoren MP11 und MP12 sind MOS-Transistoren vom P-Typ, und die Transistoren MN10 bis MN12 sind MOS-Transistoren vom N-Typ. Obwohl nicht veranschaulicht, werden in diesem Beispiel Back-Gates der Transistoren MP11 und MP12 mit der Stromversorgungsspannung VDDO versorgt und werden Back-Gates der Transistoren MN10 bis MN12 mit der Erdungsspannung VSSO versorgt.
Der Transistor MN10 weist ein mit der Vorspannung VB1 versorgtes Gate, einen mit der Stromversorgungsleitung VDDL gekoppelten Drain und eine mit Sources der Transistoren MP11 und MP12 gekoppelte Source auf. Der Transistor MN10 arbeitet als sogenannter Sourcefolger, wodurch die Stromversorgungsspannung VDD1 von der Source abgegeben wird.
Die Kondensatoren C1 und C2 weisen jeweils ein Ende (einen Anschluss T1) und ein anderes Ende (einen Anschluss T2) auf. Der Kondensator C1 weist das mit dem Referenzsignalgenerator 13 gekoppelte eine Ende und das mit dem anderen Ende des Kondensators C2 einem Gate des Transistors MP11 und einem Ende des Schalters SW1 gekoppelte andere Ende auf. Das eine Ende des Kondensators C1 wird mit dem vom Referenzsignalgenerator 13 erzeugten Referenzsignal RAMP versorgt. Der Kondensator C2 weist das mit der Signalleitung VSL gekoppelte eine Ende und das mit dem anderen Ende des Kondensators C1, dem Gate des Transistors MP11 und dem einen Ende des Schalters SW1 gekoppelte andere Ende auf. Das eine Ende des Kondensators C2 wird mit dem vom Pixel P erzeugten Signal SIG versorgt.
Der Transistor MP11 weist das mit den anderen Enden der Kondensatoren C1 und C2 und dem einen Ende des Schalters SW1 gekoppelte Gate, einen mit einem Drain des Transistors MN11, einem Gate des Transistors MP12 und einem anderen Ende des Schalters SW1 gekoppelten Drain und die mit den Sources der Transistoren MN10 und MP12 gekoppelte Source auf. Der Transistor MN11 weist ein mit der Vorspannung VB2 versorgtes Gate, den mit dem Drain des Transistors MP11, dem Gate des Transistors MP12 und dem anderen Ende des Schalters SW1 gekoppelten Drain und eine mit der Erdungsspannung VSSO versorgte Source auf. Der Transistor MN11 ist eine Last des Transistors MP11 und arbeitet als Konstantstromquelle. Der Schalter SW1 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals AZSW ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit den anderen Enden der Kondensatoren C1 und C2 und dem Gate des Transistors MP11 gekoppelte eine Ende und das mit den Drains der Transistoren MP11 und MN11 und dem Gate des Transistors MP12 gekoppelte andere Ende auf. Die Transistoren MP11 und MN11 und der Schalter SW1 sind in einer Anfangsstufenschaltung 101 der Vergleichsschaltung 23 enthalten.
Der Transistor MP12 weist das mit den Drains der Transistoren MP11 und MN11 und dem anderen Ende des Schalters SW1 gekoppelte Gate, einen mit einem Drain des Transistors MN12 und einem Ende des Schalters SW2 gekoppelten Drain und die mit den Sources der Transistoren MN10 und MN11 gekoppelte Source auf. Der Transistor MN12 weist ein mit einem Ende des Kondensators C3 und einem anderen Ende des Schalters SW2 gekoppeltes Gate, den mit dem Drain des Transistors MP12 und dem einen Ende des Schalters SW2 gekoppelten Drain und eine mit der Erdungsspannung VSSO versorgte Source auf. Der Schalter SW2 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals AZN ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit den Drains der Transistoren MP11 und MN12 gekoppelte eine Ende und das mit dem Gate des Transistors MN12 und dem einen Ende des Kondensators C3 gekoppelte andere Ende auf. Der Kondensator C3 weist das mit dem Gate des Transistors MN12 und dem anderen Ende des Schalters SW2 gekoppelte eine Ende und ein mit der Erdungsspannung VSSO versorgtes anderes Ende auf. Es ist besonders zu erwähnen, dass der Kondensator C3 konfiguriert werden kann, indem ein MOS-Kondensator oder dergleichen verwendet wird, oder konfiguriert werden kann, indem beispielsweise eine parasitäre Kapazität am Gate des Transistors MN12, eine parasitäre Kapazität am Schalter SW2, eine parasitäre Kapazität an einer Verdrahtungsleitung oder dergleichen genutzt wird. Die Transistoren MP12 und MN12, der Schalter SW2 und der Kondensator C3 sind in einer Nach-Stufen-Schaltung 102 der Vergleichsschaltung 23 enthalten.
Mit dieser Konfiguration erzeugt im Komparator 21 die Stromversorgungsschaltung 22 die Stromversorgungsspannung VDD1 und arbeitet die Vergleichsschaltung 23 auf der Basis der Stromversorgungsspannung VDD1, wobei dadurch eine Vergleichsoperation auf der Basis des Signals SIG und des Rampensignals RAMP durchgeführt wird. Konkret fließt ein Strom, der vom Transistor MN11 erzeugt wird, der als Konstantstromquelle arbeitet, durch den Transistor MN10, und der Transistor MN10 arbeitet als sogenannter Sourcefolger. Folglich erzeugt die Stromversorgungsschaltung 22 die Stromversorgungsspannung VDD1. In der Vergleichsschaltung 23 wird, wie später beschrieben wird, der Arbeitspunkt eingestellt, indem die Schalter SW1 und SW2 eingeschaltet werden. Die Vergleichsschaltung 23 führt dann eine Vergleichsoperation auf der Basis des Referenzsignals RAMP und der Rücksetzspannung Vreset, die im Signal SIG in der P-Phase-Periode TP enthalten ist, durch und führt eine Vergleichsoperation auf der Basis des Referenzsignals RAMP und der Pixelspannung Vpix durch, die im Signal SIG in der D-Phase-Periode TD enthalten ist.
Es ist besonders zu erwähnen, dass in diesem Beispiel der Komparator 21 wie in 4A veranschaulicht konfiguriert ist, aber dies nicht einschränkend ist. Der Komparator 21 kann wie ein in 4B veranschaulichter Komparator 21A konfiguriert sein. In diesem Beispiel wird die Erdungsspannung VSSO über eine Erdungsleitung VSSL vom Bildgebungs-Controller 15 bereitgestellt. Der Komparator 21A enthält eine Stromversorgungsschaltung 22A und eine Vergleichsschaltung 23A. Die Stromversorgungsschaltung 22A enthält einen Transistor MP20. Die Vergleichsschaltung 23A enthält Kondensatoren C11 und C12, Transistoren MN21, MP21, MN22 und MP22, Schalter SW11 und SW12 und einen Kondensator C13. Die Transistoren MP12 bis MP22 sind MOS-Transistoren vom P-Typ, und die Transistoren MN21 und MN22 sind MOS-Transistoren vom N-Typ.
Der Transistor MP20 weist ein mit der Vorspannung VB1 versorgtes Gate, einen mit der Erdungsleitung VSSL gekoppelten Drain und eine mit Sources der Transistoren MN21 und MN22 gekoppelte Source auf. Der Transistor MP20 arbeitet als sogenannter Sourcefolger, wodurch die Erdungsspannung VSS1 von der Source abgegeben wird.
Die Kondensatoren C11 und C12 weisen jeweils ein Ende und ein anderes Ende auf. Der Kondensator C11 weist das mit dem Referenzsignalgenerator 13 gekoppelte eine Ende und das mit dem anderen Ende des Kondensators C12, einem Gate des Transistors MN21 und einem Ende des Schalters SW11 gekoppelte andere Ende auf. Das eine Ende des Kondensators C11 wird mit dem vom Referenzsignalgenerator 13 erzeugten Referenzsignal RAMP versorgt. Der Kondensator C12 weist das mit der Signalleitung VSL gekoppelte eine Ende und das mit dem anderen Ende des Kondensators C11, dem Gate des Transistors MN21 und dem einen Ende des Schalters SW11 gekoppelte andere Ende auf. Das eine Ende des Kondensators C12 wird mit dem vom Pixel P erzeugten Signal SIG versorgt.
Der Transistor MN21 weist das mit den anderen Enden der Kondensatoren C11 und C12 und dem einen Ende des Schalters SW11 gekoppelte Gate und einen mit einem Drain des Transistors MP21, einem Gate des Transistors MN22 und einem anderen Ende des Schalters SW11 gekoppelten Drain und die mit Sources der Transistoren MP20 und MP22 gekoppelte Source auf. Der Transistor MP21 weist ein mit der Vorspannung VB2 versorgtes Gate, den mit dem Drain des Transistors MN21, dem Gate des Transistors MN22 und dem anderen Ende des Schalters SW11 gekoppelten Drain und eine mit der Stromversorgungsspannung VDDO versorgte Source auf. Der Transistor MP21 ist eine Last des Transistors MN21 und arbeitet als Konstantstromquelle. Der Schalter SW11 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals AZSW ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit den anderen Enden der Kondensatoren C11 und C12 und dem Gate des Transistors MN21 gekoppelte eine Ende und das mit den Drains der Transistoren MN21 und MP21 und dem Gate des Transistors MN22 gekoppelte andere Ende auf. Die Transistoren MN21 und MP21 und der Schalter SW11 sind in der Anfangsstufenschaltung 101 der Vergleichsschaltung 23 enthalten.
Der Transistor MN22 weist das mit den Drains der Transistoren MN21 und MP21 und dem anderen Ende des Schalters SW11 gekoppelte Gate, einen mit einem Drain des Transistors MP22 und einem Ende des Schalters SW12 gekoppelten Drain und die mit den Sources der Transistoren MP20 und MN21 gekoppelte Source auf. Der Transistor MP22 weist ein mit einem Ende des Kondensators C13 und einem anderen Ende des Schalters SW12 gekoppeltes Gate, den mit dem Drain des Transistors MN22 und einem Ende des Schalters SW22 gekoppelten Drain und eine mit der Stromversorgungsspannung VDDO versorgte Source auf. Der Schalter SW12 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals AZN ein- und ausgeschaltet zu werden und weist das mit den Drains der Transistoren MN22 und MP22 gekoppelte eine Ende und das mit dem Gate des Transistors MP22 und dem einen Ende des Kondensators C13 gekoppelte andere Ende auf. Der Kondensator C13 weist das mit dem Gate des Transistors MP22 und dem anderen Ende des Schalters SW12 gekoppelte eine Ende und ein mit der Stromversorgungsspannung VDDO versorgtes anderes Ende auf. Die Transistoren MN22 und MP22, der Schalter SW12 und der Kondensator C13 sind in der Nachstufenschaltung 102 der Vergleichsschaltung 23A enthalten.
5 veranschaulicht ein Kopplungsbeispiel der Stromversorgungsleitung VDDI und einer Vielzahl von Komparatoren 21. Es ist besonders zu erwähnen, dass in dieser Zeichnung der Transistor MN11 der Vergleichsschaltung 23 mittels des Symbols einer Konstantstromquelle veranschaulicht ist und die Nachstufenschaltung 102 (die Transistoren MP12 und MN12, der Schalter SW2 und der Kondensator C3) der Vergleichsschaltung 23 mittels des Symbols einer Verstärkerschaltung veranschaulicht sind.
Wie in 3 und 5 veranschaulicht ist, stellt der Bildgebungs-Controller 15 über die Stromversorgungsleitung VDDL der Vielzahl von Komparatoren 21 die Stromversorgungsspannung VDDO bereit. In jedem der Vielzahl von Komparatoren 21 erzeugt die Stromversorgungsschaltung 22 (der Transistor MN10) die Stromversorgungsspannung VDD1 auf der Basis der Stromversorgungsspannung VDDO und stellt die erzeugte Stromversorgungsspannung VDD1 der Vergleichsschaltung 23 bereit. Die Vergleichsschaltung 23 führt dann eine Vergleichsoperation auf der Basis des Referenzsignals RAMP und des Signals SIG durch, um das Signal CMPO zu erzeugen.
Der Zähler 24 (3) ist dafür konfiguriert, eine Zähloperation auf der Basis des vom Komparator 21 bereitgestellten Signals CMPO und des vom Bildgebungs-Controller 15 bereitgestellten Steuerungssignals CTL durchzuführen. Bei der Zähloperation werden Impulse eines vom Bildgebungs-Controller 15 bereitgestellten Taktsignals CLK gezählt.
Das Latch 25 ist dafür konfiguriert, den digitalen Code CODE auf der Basis eines vom Zähler 24 erhaltenen Zählwerts zu erzeugen und den digitalen Code CODE zu halten. Konkret erzeugt das Latch 25 den digitalen Code CODE entsprechend einer Differenz (CNTD - CNTP) zwischen einem vom Zähler 24 in der P-Phase-Periode TP erhaltenen Zählwert CNTP und einem vom Zähler 24 in der D-Phase-Periode TD erhaltenen Zählwert CNTD. Das Latch 25 gibt dann den digitalen Code CODE auf der Basis eines von der Übertragungs-Scansektion 29 bereitgestellten Steuerungssignals an eine Busverdrahtungsleitung BUS aus.
Die Übertragungs-Scansektion 29 ist dafür konfiguriert, auf der Basis eines vom Bildgebungs-Controller 15 bereitgestellten Steuerungssignals CTL2 eine Steuerung durchzuführen, um zu veranlassen, dass die Latches 25 der Vielzahl von AD-Wandlern ADC die digitalen Codes CODE sequentiell an die Busverdrahtungsleitung BUS ausgeben. Die Auslesesektion 20 überträgt sequentiell an den Signalprozessor 14 eine Vielzahl von von der Vielzahl von AD-Wandlern ADC bereitgestellten digitalen Codes CODE als Bildsignal DATAO unter Verwendung der Busverdrahtungsleitung BUS.
Der Signalprozessor 14 (1) ist dafür konfiguriert, ein Bildsignal DATA auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 15 zu erzeugen, indem eine vorbestimmte Signalverarbeitung an dem Bildsignal DATAO durchgeführt wird, und das Bildsignal DATA abzugeben.
Der Bildgebungs-Controller 15 ist dafür konfiguriert, der Ansteuersektion 12, dem Referenzsignalgenerator 13, der Auslesesektion 20 und dem Signalprozessor 14 ein Steuerungssignal bereitzustellen und Operationen dieser Schaltungen zu steuern, wodurch ein Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1 gesteuert wird. Konkret stellt der Bildgebungs-Controller 15 der Ansteuersektion 12 ein Steuerungssignal bereit, wodurch eine Steuerung durchgeführt wird, um die Ansteuersektion 12 zu veranlassen, die Vielzahl von Pixeln P in dem Pixel-Array 11 in Einheiten der Pixelzeilen L sequentiell anzusteuern. Außerdem stellt der Bildgebungs-Controller 15 ein Steuerungssignal dem Referenzsignalgenerator 13 bereit, wodurch eine Steuerung durchgeführt wird, um den Referenzsignalgenerator 13 zu veranlassen, das Referenzsignal RAMP zu erzeugen. Außerdem stellt der Bildgebungs-Controller 15 die Stromversorgungsspannung VDDO und die Vorspannungen VB1 und VB2 der Auslesesektion 20 bereit und stellt die Steuerungssignale AZSW, AZN, CTL und CTL2 und das Taktsignal CLK der Auslesesektion 20 bereit, um eine Steuerung durchzuführen, um die Auslesesektion 20 zu veranlassen, das Bildsignal DATAO zu erzeugen, indem eine AD-Umwandlung auf der Basis des Signals SIG durchgeführt wird. Darüber hinaus steuert der Bildgebungs-Controller 15 den Betrieb des Signalprozessors 14, indem dem Signalprozessor 14 ein Steuerungssignal bereitgestellt wird.
Als Nächstes wird eine Implementierung der Bildgebungsvorrichtung 1 beschrieben. In der Bildgebungsvorrichtung 1 kann beispielsweise jeder von in 1 veranschaulichten Blöcken in einem Halbleitersubstrat ausgebildet sein oder kann in einer Vielzahl von Halbleitersubstraten ausgebildet sein.
6 veranschaulicht ein Implementierungsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1 in einem Fall, in dem die Blöcke in einem Halbleitersubstrat 200 ausgebildet sind. Im Halbleitersubstrat 200 ist das Pixel-Array 11 angeordnet und ist die Ansteuersektion 12 links vom Pixel-Array 11 angeordnet. Außerdem ist die Auslesesektion 20 unterhalb des Pixel-Arrays 11 angeordnet. In der Auslesesektion 20 sind eine Konstantstromquellensektion 201, die die Vielzahl von Konstantstromquellen CS enthält, eine Vergleichsschaltungssektion 202, die die Vielzahl von Komparatoren 21 enthält, eine Zählersektion 203, die eine Vielzahl von Zählern 24 enthält, eine Latch-Sektion 204, die eine Vielzahl von Latches 25 enthält, und eine Übertragungs-Scansektion 29 in dieser Reihenfolge von oben aus angeordnet. Der Referenzsignalgenerator 13 und der Bildgebungs-Controller 15 sind links von der Auslesesektion 20 angeordnet. Außerdem ist der Signalprozessor 14 rechts von dem Pixel-Array 11 und der Auslesesektion 20 angeordnet.
7 veranschaulicht ein Implementierungsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 1 in einem Fall, in dem die Blöcke in zwei Halbleitersubstraten 211 und 212 ausgebildet sind. Beispielsweise ist das Pixel-Array 11 im Halbleitersubstrat 211 angeordnet und sind die Auslesesektion 20, die Ansteuersektion 12, der Referenzsignalgenerator 13, der Signalprozessor 14 und der Bildgebungs-Controller 15 im Halbleitersubstrat 212 angeordnet. Die Halbleitersubstrate 211 und 212 sind einander überlagert. Die Vielzahl von Signalleitungen VSL, die im Halbleitersubstrat 211 angeordnet sind, ist dann mit der im Halbleitersubstrat 212 angeordneten Auslesesektion 20 über beispielsweise eine TSV (Silizium-Durchkontaktierung) elektrisch gekoppelt, und die Vielzahl von Steuerungsleitungen TGL, die Vielzahl von Steuerungsleitungen RSTL und die Vielzahl von Steuerungsleitungen SELL, die im Halbleitersubstrat 211 angeordnet sind, sind über beispielsweise eine TSV mit der im Halbleitersubstrat 212 angeordneten Ansteuersektion 12 elektrisch gekoppelt. Die Auslesesektion 20 ist im Halbleitersubstrat 212 angeordnet, und die Ansteuersektion 12, der Referenzsignalgenerator 13 und der Bildgebungs-Controller 15 sind links von der Auslesesektion 20 angeordnet, und der Signalprozessor 14 ist rechts von der Auslesesektion 20 angeordnet. In der Auslesesektion 20 sind die Konstantstromquellensektion 201, die die Vielzahl von Konstantstromquellen CS enthält, die Vergleichsschaltungssektion 202, die die Vielzahl von Komparatoren enthält, die Zählersektion 203, die die Vielzahl von Zählern 24 enthält, die Latch-Sektion 204, die die Vielzahl von Latches 25 enthält, und die Übertragungs-Scansektion 29 in dieser Reihenfolge von oben angeordnet.
Falls die Blöcke in zwei Halbelitersubstraten 211 und 212 auf solch eine Weise ausgebildet sind (7), ermöglicht ein Anordnen des Pixel-Arrays 11 vorwiegend im Halbleitersubstrat 211, das Halbleitersubstrat 211 unter Verwendung eines für Pixel spezifischen Halbleiterherstellungsprozesses herzustellen. Das heißt, das Halbleitersubstrat 211 enthält keine Schaltung, sondern das Pixel-Array 11; daher beeinflusst beispielsweise selbst in einem Fall, in dem ein spezifischer Herstellungsprozess genutzt wird, um Pixel zu bilden, der Herstellungsprozess andere Schaltungen als das Pixel-Array 11 nicht. Dementsprechend ist es in der Bildgebungsvorrichtung 1 möglich, den zur Ausbildung von Pixeln spezifischen Prozess der Halbleiterherstellung zu nutzen, was ermöglicht, Bildgebungscharakteristiken in der Bildgebungsvorrichtung 1 zu steigern.
Hier entspricht das Pixel P einem spezifischen Beispiel eines „ersten Pixels“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Komparator 21 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „ersten Komparators“ in der vorliegenden Offenbarung. Die Stromversorgungsschaltung 22 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „ersten Stromversorgungsschaltung“ in der vorliegenden Offenbarung. Die Vergleichsschaltung 23 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „ersten Vergleichsschaltung“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Transistor MN10 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „ersten Stromversorgungstransistors“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Komparator C1 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „ersten Kondensators“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Kondensator C2 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „zweiten Kondensators“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Transistor MP11 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „ersten Transistors“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Schalter SW1 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „ersten Schalters“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Transistor MN11 entspricht einem spezifischen Beispiel einer „ersten Stromquelle“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Transistor MP12 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „zweiten Transistors“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Transistor MN12 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „dritten Transistors“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Schalter SW2 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „zweiten Schalters“ in der vorliegenden Offenbarung.
[Operationen und Arbeitsweise]
Als Nächstes werden eine Operation bzw. eines Betriebs und Arbeitsweisen der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
(Überblick über eine allgemeine Operation bzw. einen allgemeinen Betrieb)
Zunächst wird mit Verweis auf 1 ein Überblick über den allgemeinen Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1 beschrieben. Die Ansteuersektion 12 steuert sequentiell die Vielzahl von Pixeln P im Pixel-Array 11 in Einheiten der Pixelzeilen L auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 15 an. Die Pixel P geben jeweils die Rücksetzspannung Vreset als das Signal SIG in der P-Phase-Periode TP ab und geben die Pixelspannung Vpix entsprechend der Menge an empfangenem Licht als das Signal SIG in der D-Phase-Periode TD ab. Der Referenzsignalgenerator 13 erzeugt das Referenzsignal RAMP auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 15. Die Auslesesektion 20 erzeugt das Bildgebungssignal DATAO auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 15, indem eine AD-Umwandlung auf der Basis des vom Pixel-Array 11 über die Signalleitung VSL bereitgestellten Signals SIG durchgeführt wird. Der Signalprozessor 14 erzeugt das Bildgebungssignal DATA auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 15, indem eine vorbestimmte Signalverarbeitung an dem Bildgebungssignal DATAO durchgeführt wird. Der Bildgebungs-Controller 15 stellt ein Steuerungssignal der Ansteuersektion 12, dem Referenzsignalgenerator 13, der Auslesesektion 20 und dem Signalprozessor 14 bereit und steuert Operationen dieser Schaltungen, wodurch der Betrieb der Bildgebungsvorrichtung 1 gesteuert wird.
(Detaillierter Betrieb)
In der Bildgebungsvorrichtung 1 akkumuliert die Vielzahl von Pixeln P jeweils elektrische Ladungen entsprechend der Menge an empfangenem Licht und gibt die der Menge an empfangenem Licht entsprechende Pixelspannung Vpix als das Signal SIG ab. Danach führt die Auslesesektion 20 auf der Basis des Signals SIG eine AD-Umwandlung durch. Dieser Betrieb wird unten im Detail beschrieben.
8 veranschaulicht ein Beispiel eines Betriebs bzw. einer Operation zum Scannen der Vielzahl von Pixeln P im Pixel-Array 11.
Die Bildgebungsvorrichtung 1 führt eine Ansteuerung D1 zum Belichtungsstart am Pixel-Array 11 der Reihenfolge nach von oben in der vertikalen Richtung in einer Periode von einem Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t1 durch. Konkret erzeugt die Ansteuersektion 12 beispielsweise die Steuerungssignale STG und SRST, wodurch die Pixelzeilen L sequentiell ausgewählt werden und die Transistoren TG und RST in den Pixeln P in einer Zeit mit einer vorbestimmten Länge sequentiell eingeschaltet werden. Dies setzt eine Spannung des Floating-Diffusionsgebietes FD und eine Spannung der Kathode der Fotodiode PD auf die Stromversorgungsspannung VDD in jedem der Pixel P. Danach werden die Transistoren TG und RST abgeschaltet, was die Fotodiode PD veranlasst, eine Akkumulierung elektrischer Ladungen gemäß der Menge an empfangenem Licht zu starten. Somit startet in der Vielzahl von Pixeln P eine Belichtungsperiode T sequentiell.
Die Bildgebungsvorrichtung 1 führt eine Auslese-Ansteuerung D2 am Pixel-Array 11 in der Reihenfolge von oben in der vertikalen Richtung in einer Periode von einem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t3 durch. Konkret wählt die Ansteuersektion 12 sequentiell die Pixelzeile L aus, indem die Steuerungssignale STG und SRST wie später beschrieben erzeugt werden. Dies veranlasst, dass die Pixel P die Rücksetzspannung Vreset als das Signal SIG in der P-Phase-Periode TP abgeben und die Pixelspannung Vpix als das Signal SIG in der D-Phase-Periode TD abgeben. Die Auslesesektion 20 erzeugt den digitalen Code CODE, indem eine AD-Umwandlung auf der Basis des Signals SIG durchgeführt wird.
Die Bildgebungsvorrichtung 1 wiederholt solch eine Ansteuerung D1 zum Belichtungsstart und solch eine Auslese-Ansteuerung D2. Somit erhält die Bildgebungsvorrichtung 1 aufgenommene Bilder.
Als Nächstes wird die Auslese-Ansteuerung D2 im Detail beschrieben. Im Folgenden wird mit Fokus auf ein bestimmtes Pixel (ein Pixel P1) der Vielzahl von Pixeln P eine detaillierte Beschreibung von Operationen des Pixels P1 und des AD-Wandlers ADC (eines AD-Wandlers ADC1), der mit dem Pixel P1 gekoppelt ist, gegeben.
9 veranschaulicht ein Operationsbeispiel der Auslese-Ansteuerung D2 in dem Pixel P1 von Interesse, wobei (A) eine Wellenform des Steuerungssignals SSEL angibt, (B) eine Wellenform des Steuerungssignals SRST angibt, (C) eine Wellenform des Steuerungssignals STG angibt, (D) eine Wellenform des Signals SIG angibt, (E) eine Wellenform des Steuerungssignals AZSW angibt, (F) eine Wellenform des Referenzsignals RAMP angibt, (G) eine Wellenform einer Gatespannung Vg des Transistors MP11 im Komparator 12 des AD-Wandlers ADC1 angibt und (H) eine Wellenform des Signals CMPO im AD-Wandler ADC1 angibt. Eine Wellenform des Steuerungssignals AZN ist der Wellenform des Steuerungssignals AZSW ähnlich.
In der Bildgebungsvorrichtung 1 gibt in einer bestimmten horizontalen Periode (H) zunächst das Pixel P1 die Rücksetzspannung Vreset ab, indem eine Reset- bzw. Rücksetzoperation durchgeführt wird, und führt der AD-Wandler ADC1 eine AD-Umwandlung auf der Basis der Rücksetzspannung Vreset in der P-Phase-Periode TP durch. Das Pixel P1 führt dann danach eine Operation zur Übertragung elektrischer Ladungen durch, wodurch die Pixelspannung Vpix abgegeben wird, und der AD-Wandler ADC1 führt eine AD-Umwandlung auf der Basis der Pixelspannung Vpix in der D-Phase-Periode TD durch. Diese Operation wird unten im Detail beschrieben.
Zunächst ändert zu einem Zeitpunkt t11 bei Beginn der horizontalen Periode H die Ansteuersektion 12 die Spannung des Steuerungssignals SSEL von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel ((A) von 9). Dies schaltet den Transistor SEL im Pixel P1 ein, und das Pixel P1 wird mit der Signalleitung VSL elektrisch gekoppelt. Außerdem ändert zum Zeitpunkt t11 die Ansteuersektion 12 die Spannung des Steuerungssignals SRST vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ((B) von 9). Dies schaltet den Transistor RST im Pixel P1 ein und setzt die Spannung des Floating-Diffusionsgebiets FD auf die Stromversorgungsspannung VDD (eine Rücksetzoperation). Das Pixel P1 gibt eine Spannung (die Rücksetzspannung Vreset) entsprechend der Spannung des Floating-Diffusionsgebiets FD zu dieser Zeit ab. Folglich wird die Spannung des Signals SIG auf die Rücksetzspannung Vreset geändert ((D) von 9).
Außerdem ändert zum Zeitpunkt t11 der Referenzsignalgenerator 13 das Referenzsignal RAMP auf eine Spannung V1 ((F) von 9). Außerdem ändert zum Zeitpunkt t11 der Bildgebungs-Controller 15 die Spannungen der Steuerungssignale AZSW und AZN vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ((E) von 9). Dies schaltet sowohl die Schalter SW1 als auch SW2 im Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1 ein. Das Einschalten des Schalters SW1 ändert die Gatespannung Vg des Transistors MP11 auf die gleiche Spannung (eine Spannung V2) wie eine Drainspannung des Transistors MP11 ((G) von 9), um die Spannungen der Kondensatoren C1 und C2 einzustellen. Außerdem ändert ein Einschalten des Schalters SW2 eine Gatespannung des Transistors MN12 auf die gleiche Spannung wie eine Drainspannung des Transistors MN12, um die Spannung des Kondensators C3 einzustellen. Dies ändert die Spannung des Signals CMPO auf eine Spannung V3 ((H) von 9). Somit führt der Komparator 21 eine Operation zur Einstellung des Arbeitspunktes durch.
Als Nächstes ändert zu einem Zeitpunkt t12 die Ansteuersektion 12 die Spannung des Steuerungssignals SRST vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel ((B) von 9). Dies schaltet den Transistor RST im Pixel P1 aus.
Zu einem Zeitpunkt t13 ändert als Nächstes der Bildgebungs-Controller 15 die Spannungen der Steuerungssignale AZSW und AZN vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel ((E) von 9). Dies schaltet die beiden Schalter SW1 und SW2 im Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1 aus, und die Operation zur Einstellung des Arbeitspunktes endet. Von diesem Punkt an arbeitet der Komparator 21, um die Gatespannung Vg mit der Spannung V2 zu vergleichen.
Als Nächstes verringert zu einem Zeitpunkt t14 der Referenzsignalgenerator 13 die Spannung des Referenzsignals RAMP von der Spannung V1 auf eine Spannung V4 ((F) von 9). Dies ändert die Gatespannung Vg des Transistors MP11 auf eine niedrigere Spannung als die Spannung V2 ((G) von 9) im Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1, was die Spannung des Signals CMPO verringert ((H) von 9). Mit anderen Worten vergleicht der Komparator 21 die Gatespannung Vg mit der Spannung V2 und ist die Gatespannung Vg niedriger als die Spannung V2, wodurch die Spannung des Signals CMPO auf den niedrigen Pegel geändert wird.
In einer Periode von einem Zeitpunkt t15 bis zu einem Zeitpunkt t17 (der P-Phase-Periode TP) führt als Nächstes der AD-Wandler ADC1 eine AD-Umwandlung auf der Basis der Rücksetzspannung Vreset durch. Konkret beginnt zunächst zum Zeitpunkt t15 der Referenzsignalgenerator 13 damit, die Spannung des Referenzsignals RAMP von der Spannung V4 mit einer vorbestimmten Änderungsrate zu erhöhen ((F) von 9). Dementsprechend beginnt im Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1 die Gatespannung Vg des Transistors MP11 anzusteigen ((G) von 9). Außerdem beginnt zum Zeitpunkt t15 der Bildgebungs-Controller 15 die Erzeugung des Taktsignals CLK. Der Zähler 24 des AD-Wandlers ADC1 führt die Zähloperation durch, um Impulse des Taktsignals CLK zu zählen.
Zu einem Zeitpunkt t16 überschreitet dann die Gatespannung Vg die Spannung V2 ((G) von 9). Dementsprechend ändert der Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1 die Spannung des Signals CMPO vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ((H) von 9). Das heißt, der Komparator 21 vergleicht die Gatespannung Vg mit der Spannung V2, und die Gatespannung Vg übersteigt die Spannung V2, wodurch die Spannung des Signals CMPO vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel geändert wird. Der Zähler 24 des AD-Wandlers ADC1 stoppt die Zähloperation auf der Basis dieses Übergangs des Signals CMPO. Zu dieser Zeit ist der Zählwert des Zählers 24 CNTP. Das Latch 25 des AD-Wandlers ADC1 speichert bzw. hält diesen Zählwert CNTP als Zählwert in der P-Phase-Periode TP. Der Zähler 24 wird dann zurückgesetzt.
Zum Zeitpunkt t17 stellt als Nächstes der Referenzsignalgenerator 13 die Spannung des Referenzsignals RAMP auf die Spannung V1 am Ende der P-Phase-Periode TP ein. Außerdem stoppt der Bildgebungs-Controller 15 die Erzeugung des Taktsignals CLK zum Zeitpunkt t17.
Zum Zeitpunkt t17 ändert dann die Ansteuersektion 12 die Spannung des Steuerungssignals STG vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ((C) von 9). Dies schaltet den Transistor TG im Pixel P1 ein, und in der Fotodiode PD erzeugte elektrische Ladungen werden zum Floating-Diffusionsgebiet FD übertragen (eine Operation zur Übertragung elektrischer Ladungen). Das Pixel P1 gibt dann eine Spannung (die Pixelspannung Vpix) entsprechend der Spannung des Floating-Diffusionsgebiets FD zu dieser Zeit ab. Folglich wird die Spannung des Signals SIG auf die Pixelspannung Vpix geändert ((D) von 9). 9 veranschaulicht zwei Pixelspannungen Vpix (Pixelspannungen Vpix1 und Vpix2), die voneinander verschieden sind, als ein Beispiel. Die Spannung des Signals SIG wird auf solch eine Weise verringert, welche die Gatespannung Vg des Transistors MP11 im Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1 verringert ((G) von 9). Die Gatespannung Vg wird um eine der Pixelspannung Vpix entsprechende Spannung geändert. Die Gatespannung Vg wird auf solch eine Weise verringert, welche die Spannung des Signals CMPO verringert ((H) von 9). Das heißt, der Komparator 21 vergleicht die Gatespannung Vg mit der Spannung V2, und die Gatespannung Vg ist niedriger als die Spannung V2, wodurch die Spannung des Signals CMPO auf den niedrigen Pegel geändert wird.
Als Nächstes ändert zu einem Zeitpunkt t18 die Ansteuersektion 12 die Spannung des Steuerungssignals STG vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel ((C) von 9). Dies schaltet den Transistor TG im Pixel P1 aus.
Zu einem Zeitpunkt t19 verringert als Nächstes der Referenzsignalgenerator 13 die Spannung des Referenzsignals RAMP von der Spannung V1 auf die Spannung V4 ((F) von 9). Dies verringert die Gatespannung Vg des Transistors MP11 im Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1 ((G) von 9).
In einer Periode von einem Zeitpunkt t20 bis zu einem Zeitpunkt t23 (der D-Phase-Periode TD) führt als Nächstes der AD-Wandler ADC1 eine AD-Umwandlung auf der Basis der Pixelspannung Vpix durch. Konkret beginnt zunächst zum Zeitpunkt t20 der Referenzsignalgenerator 13, die Spannung des Referenzsignals RAMP von der Spannung V4 mit einer vorbestimmten Änderungsrate zu erhöhen ((F) von 9). Dementsprechend beginnt im Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1 die Gatespannung Vg des Transistors MP11 anzusteigen ((G) von 9). Darüber hinaus beginnt zum Zeitpunkt t20 der Bildgebungs-Controller 15 eine Erzeugung des Taktsignals CLK. Der Zähler 24 des AD-Wandlers ADC1 führt eine Zähloperation durch, um Impulse des Taktsignals CLK zu zählen.
Falls die Pixelspannung Vpix die Spannung Vpix1 ist, übersteigt die Gatespannung Vg die Spannung V2 zum Zeitpunkt t21 ((G) von 9). Dementsprechend ändert der Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1 die Spannung des Signals CMPO vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ((H) von 9). Das heißt der Komparator 21 vergleicht die Gatespannung Vg mit der Spannung V2, und die Gatespannung Vg übersteigt die Spannung V2, wodurch die Spannung des Signals CMPO vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel geändert wird.
Falls die Pixelspannung Vpix die Spannung Vpix2 ist, übersteigt außerdem die Gatespannung Vg die Spannung V2 zu einem Zeitpunkt t22 ((G) von 9). Dementsprechend ändert der Komparator 21 des AD-Wandlers ADC1 die Spannung des Signals CMPO vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ((H) von 9).
Der Zähler 24 des AD-Wandlers ADC1 stoppt die Zähloperation basierend auf diesem Übergang des Signals CMPO. Zu dieser Zeit ist der Zählwert des Zählers 24 CNTD. Das Latch 25 des AD-Wandlers ADC1 hält den Zählwert CNTD als Zählwert in der D-Phase-Periode TD. Danach wird der Zähler 24 zurückgesetzt.
Zu einem Zeitpunkt t24 stellt als Nächstes der Referenzsignalgenerator 13 die Spannung des Referenzsignals RAMP auf die Spannung V1 am Ende der D-Phase-Periode TD ein ((F) von 9). Außerdem stoppt der Bildgebungs-Controller 15 die Erzeugung des Taktsignals CLK zum Zeitpunkt t23. Die Ansteuersektion 12 ändert dann die Spannung des Steuerungssignals SSEL vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel zum Zeitpunkt t23 ((A) von 9). Dies schaltet den Transistor SEL im Pixel P1 aus, was das Pixel P1 von der Signalleitung SGL elektrisch trennt.
Das Latch 25 des AD-Wandlers ADC1 erzeugt dann den digitalen Code CODE, der einer Differenz (CNTD - CNTP) zwischen dem vom Zähler 24 in der P-Phase-Periode TP erhaltenen Zählwert CNTP und dem vom Zähler 24 in der D-Phase-Periode TD erhaltenen Zählwert CNTD entspricht.
Wie oben beschrieben wurde, wird in der Bildgebungsvorrichtung 1 die Zähloperation auf der Basis der Rücksetzspannung Vreset in der P-Phase-Periode durchgeführt, um den Zählwert CNTP zu erhalten, und wird die Zähloperation auf der Basis der Pixelspannung Vpix in der D-Phase-Periode TD durchgeführt, um den Zählwert CNTD zu erhalten. In der Bildgebungsvorrichtung 1 wird dann der digitale Code CODE erzeugt, der einer Differenz (CNTD - CNTP) zwischen den Zählwerten CNTP und CNTD entspricht. In der Bildgebungsvorrichtung 1 wird solch eine korrelierte Doppelabtastung durchgeführt, was ermöglicht, eine in der Pixelspannung Vpix enthaltene Rauschkomponente zu entfernen. Infolgedessen ist es möglich, eine Bildqualität eines aufgenommenen Bildes zu verbessern.
Wie oben beschrieben wurde, enthält in der Bildgebungsvorrichtung 1 jeder der Vielzahl von Komparatoren 21 die Stromversorgungsschaltung 22. Dies macht es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl der AD-Wandler ADC zu unterdrücken. Das heißt, beispielsweise in einem Fall, in dem die Stromversorgungsschaltung 22 nicht in jedem der Vielzahl von Komparatoren 21 vorgesehen ist, kann bei einem Übergang des Signals CMPO durch den Komparator 21 in einem bestimmten AD-Wandler ADC Rauschen in der Stromversorgungsspannung VDDO durch einen Übergangsstrom erzeugt werden. In diesem Fall kann das Rauschen Operationen anderer AD-Wandler über die Stromversorgungsleitung VDDL beeinflussen. In der Bildgebungsvorrichtung 1 ist die Stromversorgungsschaltung 22 in jedem der Vielzahl von Komparatoren 21 vorgesehen, was ermöglicht, eine Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass bei einem Übergang des Signals CMPO durch den Komparator 21 in einem bestimmten AD-Wandler ADC Rauschen der Stromversorgungsspannung VDDO, das durch einen Übergangsstrom erzeugt wird, Operationen anderer AD-Wandler beeinflusst. Dies macht es möglich, beispielsweise eine Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass in einem aufgenommenen Bild in der Bildgebungsvorrichtung 1 eine Schlieren- bzw. Streifenbildung auftritt. Infolgedessen ist es möglich, die Bildqualität eines aufgenommenen Bildes in der Bildgebungsvorrichtung 1 zu verbessern.
[Effekte]
Wie oben beschrieben wurde, enthält in der vorliegenden Ausführungsform jeder einer Vielzahl von Komparatoren eine Stromversorgungsschaltung, was ermöglicht, die Bildqualität eines aufgenommenen Bildes zu verbessern.
[Modifikationsbeispiel 1]
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind zum Beispiel vier Transistor MP11, MN11, MP12 und MN12 in der Vergleichsschaltung 23 des Komparators 21 vorgesehen, der in 4 veranschaulicht ist; aber dies ist nicht einschränkend. Wie bei einer Vergleichsschaltung 23B eines Komparators 21B, der in 10A veranschaulicht ist, kann beispielsweise ferner ein Transistor MN13 vorgesehen sein. Der Transistor MN13 ist ein MOS-Transistor vom N-Type und weist ein mit dem Signal CMPO versorgtes Gate, einen mit den Sources der Transistoren MN10, MP11 und MP12 verbundenen Drain und eine mit den Drains der Transistoren MP11 und MN11, dem Gate des Transistors MP12 und dem anderen Ende des Schalters SW1 verbundene Source auf. Der Transistor MN13 entspricht hier einem spezifischen Beispiel eines „vierten Transistors“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Transistor MN13 führt eine Steuerung auf der Basis der Spannung des Signals CMPO durch, um zu verhindern, dass die Drainspannung des Transistors MN11, der als Konstantstromquelle arbeitet, zu niedrig wird. Dies macht es beispielsweise möglich, eine Konstantstromeigenschaft im Transistor MN11 aufrechtzuerhalten und eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC zu unterdrücken.
In diesem Beispiel wird das vorliegende Modifikationsbeispiel für den Komparator 21 (4A) verwendet; das vorliegende Modifikationsbeispiel kann aber beispielsweise für den Komparator 21A (4B) verwendet werden. Konkret kann beispielsweise wie bei einer Vergleichsschaltung 23C eines Komparators 21C, der in 10B veranschaulicht ist, ein Transistor MP23 vorgesehen sein. Der Transistor MP23 ist ein MOS-Transistor vom P-Typ und weist ein mit dem Signal CMPO versorgtes Gate, einen mit den Sources der Transistoren MP20, MN21 und MN22 gekoppelten Drain und eine mit den Drains der Transistoren MN21 und MP21, dem Gate des Transistors MN22 und dem anderen Ende des Schalters SW11 verbundene Source auf. Der Transistor MP23 führt eine Steuerung auf der Basis der Spannung des Signals CMPO durch, um zu verhindern, dass die Drainspannung des Transistors MP21, der als Konstantstromquelle arbeitet, zu hoch wird. Dies macht es möglich, eine Konstantstromeigenschaft im Transistor MP21 aufrechtzuerhalten und eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC beispielsweise zu unterdrücken.
[Modifikationsbeispiel 2]
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird beispielsweise in der Stromversorgungsschaltung 22 des Komparators 21, der in 4A veranschaulicht ist, die Vorspannung VB1 dem Gate des Transistors MN10 konstant bereitgestellt; aber dies ist nicht einschränkend. Stattdessen kann beispielsweise eine Abtast-Halteschaltung vorgesehen werden und kann die Vorspannung VB1 nur in einer vorbestimmten Periode dem Gate des Transistors MN10 bereitgestellt werden. Ein Beispiel in einem Fall, in dem das vorliegende Modifikationsbeispiel für den in 10A veranschaulichten Komparator 21B verwendet wird, wird unten im Detail beschrieben.
11A veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators 21D gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Der Komparator 21D enthält eine Stromversorgungsschaltung 22D und die Vergleichsschaltung 23B. Die Stromversorgungsschaltung 22D enthält einen Kondensator C4 und einen Schalter SW3. Der Kondensator C4 weist ein mit dem Gate des Transistors MN10 und einem Ende des Schalters SW3 gekoppeltes Ende und ein mit einer Gleichstromspannung VREF versorgtes anderes Ende auf. Die Spannung VREF wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Es ist besonders zu erwähnen, dass der Kondensator C4 beispielsweise unter Verwendung eines MOS-Kondensators oder dergleichen konfiguriert werden kann oder unter Verwendung einer parasitären Kapazität am Gate des Transistors MN10, einer parasitären Kapazität am Schalter SW3, einer parasitären Kapazität an einer Verdrahtungsleitung oder dergleichen konfiguriert werden kann. Der Schalter SW3 ist dafür konfiguriert, auf der Basis eines Steuerungssignals SHSW ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit dem Gate des Transistors MN10 und dem einen Ende des Kondensators C4 gekoppelte eine Ende und ein mit der Vorspannung VB1 versorgtes anderes Ende auf. Das Steuerungssignal SHSW wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Kondensator C4 und der Schalter SW3 sind in einer Abtast-Halteschaltung enthalten. Hier entspricht der Kondensator C4 einem spezifischen Beispiel eines „vierten Kondensators“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Schalter SW3 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „vierten Schalters“ in der vorliegenden Offenbarung.
Beispielsweise wird der Schalter SW3 in einer Periode eingeschaltet, in der die Schalter SW1 und SW2 eingeschaltet sind, und wird in einer Periode ausgeschaltet, in der die Schalter SW1 und SW2 ausgeschaltet sind. Konkret wird in der in 9 veranschaulichten Auslese-Ansteuerung D2 der Schalter SW3 in einer Periode von einem Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t13 eingeschaltet. Dies setzt die Spannung des Gates des Transistors MN10 auf die Vorspannung VB1. Der Schalter SW3 wird dann in einer Periode vom Zeitpunkt t13 bis zum Zeitpunkt t23 eingeschaltet. Dies bewirkt, dass die Spannung des Gates des Transistors MN10 bei der Vorspannung VB1 gehalten wird. Im Komparator 21D wird der Schalter SW3 in der P-Phase-Periode TP und der D-Phase-Periode TD ausgeschaltet. Dies macht es möglich, eine Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass in einem Fall, in dem Rauschen im Gate des Transistors MN10 bei einem Übergang des Signals CMPO durch den Komparator 21D in einem bestimmten AD-Wandler ADC erzeugt wird, das Rauschen die Operation anderer AD-Wandler ADC beeinflusst. Infolgedessen ist es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC zu unterdrücken.
Desgleichen kann beispielsweise das vorliegende Modifikationsbeispiel für das Vergleichsbeispiel 21A (4B) verwendet werden oder kann das vorliegende Modifikationsbeispiel für den Komparator 21C (10B) verwendet werden. 11B veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators 21E in einem Fall, in dem das vorliegende Modifikationsbeispiel für den Komparator 21C (10B) verwendet wird. Der Komparator 21E enthält eine Stromversorgungsschaltung 22E und die Vergleichsschaltung 23C. Die Stromversorgungsschaltung 22E enthält einen Kondensator C14 und einen Schalter SW13. Der Kondensator C14 weist ein mit dem Gate des Transistors MP12 und einem Ende des Schalters SW13 gekoppeltes Ende und ein mit der Spannung VREF versorgtes anderes Ende auf. Der Schalter SW13 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals SHSW ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit dem Gate des Transistors MP20 und dem einen Ende des Kondensators C14 gekoppelte eine Ende und ein mit der Vorspannung VB1 versorgtes anderes Ende auf. Dies macht es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC im Komparator 21E wie beim Komparator 21D zu unterdrücken.
[Modifikationsbeispiel 3]
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird beispielsweise in der Vergleichsschaltung 23 des in 4A veranschaulichten Komparators 21 die Vorspannung VB2 dem Gate des Transistors MN11, der als Stromquelle arbeitet, konstant bereitgestellt; aber dies nicht einschränkend. Stattdessen kann beispielsweise eine Abtast-Halteschaltung vorgesehen werden und kann die Vorspannung VB2 dem Gate des Transistors MN11 nur in einer vorbestimmten Periode bereitgestellt werden. Ein Beispiel in einem Fall, in dem das vorliegende Modifikationsbeispiel für den in 11A veranschaulichten Komparator 21D verwendet wird, wird unten im Detail beschrieben.
12A veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators 21F gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Der Komparator 21F enthält die Stromversorgungsschaltung 22D und eine Vergleichsschaltung 23F. Die Vergleichsschaltung 23F enthält einen Kondensator C5 und einen Schalter SW4. Der Kondensator C5 weist ein mit dem Gate des Transistors MN11 und einem Ende des Schalters SW4 gekoppeltes Ende und ein mit der Gleichstromspannung VREF versorgtes anderes Ende auf. Die Spannung VREF wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Es ist besonders zu erwähnen, dass der Kondensator C5 beispielsweise unter Verwendung eines MOS-Kondensators oder dergleichen konfiguriert werden kann oder unter Verwendung einer parasitären Kapazität am Gate des Transistors MN11, einer parasitären Kapazität am Schalter SW4, einer parasitären Kapazität an einer Verdrahtungsleitung oder dergleichen konfiguriert werden kann. Der Schalter SW4 ist dafür konfiguriert, auf Basis eines Steuerungssignals SHSW2 ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit dem Gate des Transistors MN11 und dem einen Ende des Kondensators C5 gekoppelte eine Ende und ein mit der Vorspannung VB2 versorgtes anderes Ende auf. Das Steuerungssignal SHSW2 wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Kondensator C5 und der Schalter SW4 sind in einer Abtast-Halteschaltung enthalten. Hier entspricht der Schalter SW4 einem spezifischen Beispiel eines „sechsten Schalters“ in der vorliegenden Offenbarung.
Beispielsweise wird der Schalter SW4 in einer Periode eingeschaltet, in der die Schalter SW1 und SW2 eingeschaltet werden, und wird in einer Periode ausgeschaltet, in der die Schalter SW1 und SW2 ausgeschaltet werden. Konkret wird in der in 9 veranschaulichten Ausleseansteuerung D2 der Schalter SW4 in einer Periode von Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t13 eingeschaltet. Dies setzt die Spannung des Gates des Transistors MN11 auf die Vorspannung VB2. Danach wird der Schalter SW4 in einer Periode vom Zeitpunkt t13 bis zum Zeitpunkt t23 eingeschaltet. Dies bewirkt, dass die Spannung des Gates des Transistors MN11 bei der Vorspannung VB2 gehalten wird. Im Komparator 21F wird der Schalter SW4 in der P-Phase-Periode TP und der D-Phase-Periode TD ausgeschaltet. Dies macht es möglich, eine Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass in einem Fall, in dem Rauschen im Gate des Transistors MN11 bei einem Übergang des Signals CMPO durch den Komparator 21F in einem bestimmten AD-Wandler ADC erzeugt wird, das Rauschen die Operationen anderer AD-Wandler ADC beeinflusst. Infolgedessen ist es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC zu unterdrücken.
Desgleichen kann beispielsweise das vorliegende Modifikationsbeispiel für das Vergleichsbeispiel 21A (4B) verwendet werden, kann das vorliegende Modifikationsbeispiel für den Komparator 21C (10B) verwendet werden oder kann das vorliegende Modifikationsbeispiel für den Komparator 21E ( 11B) verwendet werden. 12B veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel ein Komparators 21G in einem Fall, in dem das vorliegende Modifikationsbeispiel für den Komparator 21E ( 11B) verwendet wird. Der Komparator 21G enthält die Stromversorgungsschaltung 22E und eine Vergleichsschaltung 23G. Die Vergleichsschaltung 23G enthält einen Kondensator C15 und einen Schalter SW14. Der Kondensator C15 weist ein mit dem Gate des Transistors MP21 und einem Ende des Schalters SW14 gekoppeltes Ende und ein mit der Spannung VREF versorgtes anderes Ende auf. Der Schalter SW14 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals SHSW2 ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit dem Gate des Transistors MP21 und dem einen Ende des Kondensators C15 gekoppelte eine Ende und ein mit der Vorspannung VB2 versorgtes anderes Ende auf. Dies macht es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC im Komparator 21G wie beim Komparator 21F zu unterdrücken.
[Modifikationsbeispiel 4]
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist beispielsweise wie bei dem in 4A veranschaulichten Komparator 21, die Anfangsstufenschaltung 101 der Vergleichsschaltung 23 unter Verwendung von zwei Transistoren MP11 und NM11 konfiguriert; dies ist aber nicht einschränkend. Stattdessen kann beispielsweise wie bei einem in 13 veranschaulichten Komparator 21H die Anfangsstufenschaltung 101 unter Verwendung von mehr Transistoren konfiguriert sein. Die Anfangsstufenschaltung 101 des Komparators 21H enthält Transistoren MN11, MP11, MP13 und MN14.
Der Transistor MP13 ist ein MOS-Transistor vom P-Typ und weist ein mit einer Vorspannung VB3 versorgtes Gate, einen mit einem Drain des Transistors MN14, dem Eingangsanschluss der Nachstufenschaltung 102 und dem anderen Ende des Schalters SW1 gekoppelten Drain und eine mit dem Drain des Transistors MP11 gekoppelte Source auf. Die Vorspannung VB3 wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Transistor MP11 weist die geerdete Source auf, und der Transistor MP13 weist das geerdete Gate auf. Dementsprechend sind der Transistor MP11 und der Transistor MP13 in einer Kaskadenschaltung enthalten.
Der Transistor MN14 ist ein MOS-Transistor vom N-Typ und weist ein mit einer Vorspannung VB4 versorgtes Gate, den mit dem Drain des Transistors MP13, dem Eingangsanschluss der Nachstufenschaltung 102 und dem anderen Ende des Schalters SW1 gekoppelten Drain und eine mit dem Drain des Transistors MN11 gekoppelte Source auf. Die Vorspannung VB4 wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Die Transistoren MN11 und MN14 sind in einer Kaskadenschaltung enthalten.
Mit dieser Konfiguration ist es in der Vergleichsschaltung 23H möglich, eine kleine Signalverstärkung zu steigern, was ermöglicht, einen stabileren Vergleichsbetrieb zu erzielen. Außerdem ermöglicht das Vorsehen der Transistoren MP13 und MN14, Kickback-Rauschen von der Nachstufenschaltung 102 zu reduzieren.
[Modifikationsbeispiel 5]
In der oben beschriebenen Ausführungsform arbeitet beispielsweise wie bei dem in 4A veranschaulichten Komparator 21 in der Stromversorgungsschaltung 22 der Transistor MN10 als Sourcefolger; aber dies nicht einschränkend. Stattdessen kann beispielsweise eine Vielzahl von Transistoren vorgesehen werden, und die Vielzahl von Transistoren kann als eine Vielzahl von Stufen von Sourcefolgern tätig sein. Das vorliegende Modifikationsbeispiel wird mit Verweis auf einige Beispiele im Detail beschrieben.
14 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators 21J gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Der Komparator 21J enthält eine Stromversorgungsschaltung 22J und die Vergleichsschaltung 23. Die Stromversorgungsschaltung 22J enthält Transistoren MN10 und MN15, einen Kondensator C6 und einen Schalter SW5.
Der Transistor MN10 weist das mit der Vorspannung VB1 versorgte Gate, den mit der Stromversorgungsleitung VDDL gekoppelten Drain und die mit einem Drain des Transistors MN15 gekoppelte Source auf. Der Transistor MN15 ist ein MOS-Transistor vom N-Typ und weist ein mit einem Ende des Kondensators C6 und einem Ende des Schalters SW5 gekoppeltes Gate, den mit der Source des Transistors MN10 gekoppelten Drain und einen mit der Source des Transistors MP11 und einem Stromversorgungsanschluss der Nachstufenschaltung 102 gekoppelte Source auf. Der Kondensator C6 weist das mit dem Gate des Transistors MN15 und dem einen Ende des Schalters SW5 gekoppelte eine Ende und ein mit der Gleichstromspannung VREF versorgtes anderes Ende auf. Die Spannung VREF wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Schalter SW5 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals SHSW ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit dem Gate des Transistors MN15 und dem einen Ende des Kondensators C6 gekoppelte eine Ende und ein mit der Vorspannung VB5 versorgtes anderes Ende auf. Das Steuerungssignal SHSW und die Vorspannung VB5 werden vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Kondensator C6 und der Schalter SW5 sind in einer Abtast-Halteschaltung enthalten. Beispielsweise wird der Schalter SW5 in einer Periode eingeschaltet, in der der Schalter SW1 eingeschaltet wird, und wird in einer Periode ausgeschaltet, in der der Schalter SW1 ausgeschaltet wird. Der Transistor MN15 entspricht hier einem spezifischen Beispiel eines „zweiten Stromversorgungstransistors“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Schalter SW5 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „fünften Schalters“ in der vorliegenden Offenbarung.
Mit dieser Konfiguration wird im Komparator 21J ein Strom, der durch den Transistor MN11 erzeugt wird, der als Konstantstromquelle arbeitet, an die Transistoren MN10 und MN15 angelegt, und die Transistoren MN10 und MN15 arbeiten als zwei Stufen von Sourcefolgern. Somit erzeugt die Stromversorgungsschaltung 22J die Stromversorgungsspannung VDD1. Im Komparator 21J sind somit zwei Stufen von Sourcefolgern vorgesehen, was ermöglicht, eine Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass Rauschen der Stromversorgungsspannung VDDO, das durch einen Übergangsstrom bei einem Übergang des Signals CMPO durch den Komparator 21J in einem bestimmten AD-Wandler ADC erzeugt wird, die Operationen anderer AD-Wandler ADC beeinflusst. Infolgedessen ist es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC zu unterdrücken.
15 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines anderen Komparators 21K gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Der Komparator 21K enthält eine Stromversorgungsschaltung 22K und die Vergleichsschaltung 23. Die Stromversorgungsschaltung 22K enthält die Transistoren MN10 und MN15, einen Operationsverstärker OPA, den Kondensator C6 und den Schalter SW5.
Der Transistor MN10 weist ein mit einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OPA gekoppeltes Gate, einen mit der Stromversorgungsleitung VDDL gekoppelten Drain und eine mit einem Drain des Transistors MN15 und einem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OPA gekoppelte Source auf. Der Operationsverstärker OPA weist einen mit der Vorspannung VB1 versorgten nicht invertierenden Eingangsanschluss, den mit der Source des Transistors MN10 und dem Drain des Transistors MN15 gekoppelten invertierenden Eingangsanschluss und einen mit dem Gate des Transistors MN10 gekoppelten Ausgangsanschluss auf.
Der Transistor MN15 weist das mit dem einen Ende des Kondensators C6 und dem einen Ende des Schalters SW5 gekoppelte Gate, den mit der Source des Transistors MN10 und dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OPA gekoppelten Drain und die mit der Source des Transistors MP11 und dem Stromversorgungsanschluss der Nachstufenschaltung 102 gekoppelte Source auf. Der Kondensator C6 weist das mit dem Gate des Transistors MN15 und dem einen Ende des Schalters SW5 gekoppelte eine Ende und das mit der Gleichstromspannung VREF versorgte andere Ende auf. Die Spannung VREF wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Schalter SW5 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals SHSW ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit dem Gate des Transistors MN15 und dem einen Ende des Kondensators C6 gekoppelte eine Ende und das mit der Vorspannung VB5 versorgte andere Ende auf. Das Steuerungssignal SHSW und die Vorspannung VB5 werden vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Kondensator C6 und der Schalter SW5 sind in einer Abtast-Halteschaltung enthalten. Beispielsweise wird der Schalter SW5 in einer Periode eingeschaltet, in der der Schalter SW1 eingeschaltet wird, und wird in einer Periode ausgeschaltet, in der der Schalter SW1 ausgeschaltet wird.
Mit dieser Konfiguration wird im Komparator 21K ein Betrieb mit negativer Rückkopplung durchgeführt, um zu bewirken, dass die Spannung der Source des Transistors MN10 gleich der Vorspannung VB1 wird. Dann wird ein Strom, der durch den Transistor MN1 erzeugt, der als Konstantstromquelle arbeitet, an die Transistoren MN10 und MN15 angelegt und arbeiten die Transistoren MN10 und MN15 als zwei Stufen von Sourcefolgern. Die Stromversorgungsschaltung 22K erzeugt dann die Stromversorgungsspannung VDD1. Dies macht es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC im Komparator 21K wie beim Komparator 21J zu unterdrücken.
16 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines anderen Komparators 21L gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Der Komparator 21L enthält eine Stromversorgungsschaltung 22L und die Vergleichsschaltung 23. Die Stromversorgungsschaltung 22L enthält die Transistoren MN10 und MN15, die Kondensatoren C4 und C6 und die Schalter SW3 und SW5.
Der Transistor MN10 weist das mit dem einen Ende des Kondensators C4 und dem einen Ende des Schalters SW3 gekoppelte Gate, den mit der Stromversorgungsleitung VDDL gekoppelten Drain und die mit dem Drain des Transistors MN15 gekoppelte Source auf. Der Kondensator C4 weist das mit dem Gate des Transistors MN10 und dem einen Ende des Schalters SW3 gekoppelte eine Ende und das mit einer Gleichstromspannung VREF1 versorgte andere Ende auf. Die Spannung VREF1 wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Schalter SW3 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals SHSW1 ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit dem Gate des Transistors MN10 und dem einen Ende des Kondensators C4 gekoppelte eine Ende und das mit der Vorspannung VB1 versorgte andere Ende auf. Das Steuerungssignal SHSW1 und die Vorspannung VB1 werden vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Beispielsweise wird der Schalter SW3 in einer Periode eingeschaltet, in der der Schalter SW1 eingeschaltet wird, und wird in einer Periode ausgeschaltet, in der der Schalter SW1 ausgeschaltet wird.
Der Transistor MN15 weist das mit einem Ende des Kondensators C6 und dem einen Ende des Schalters SW5 gekoppelte Gate, den mit der Source des Transistors MN10 gekoppelten Drain und die mit der Source des Transistors MP11 und dem Stromversorgungsanschluss der Nachstufenschaltung 102 gekoppelte Source auf. Der Kondensator C6 weist das mit dem Gate des Transistors MN15 und dem einen Ende des Schalters SW5 gekoppelte eine Ende und das mit einer Gleichstromspannung VREF2 versorgte andere Ende auf. Die Spannung VREF2 wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Schalter SW5 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals SHSW2 ein- und ausgeschaltet zu werden, und weist das mit dem Gate des Transistors MN15 und dem einen Ende des Kondensators C6 gekoppelte eine Ende und das mit der Vorspannung VB5 gekoppelte andere Ende auf. Das Steuerungssignal SHSW2 und die Vorspannung VB5 werden vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Beispielsweise wird der Schalter SW5 in einer Periode eingeschaltet, in der der Schalter SW1 eingeschaltet wird, und wird in einer Periode ausgeschaltet, in der der Schalter SW1 ausgeschaltet wird.
Mit dieser Konfiguration wird im Komparator 21L ein Strom, der durch den Transistor MN11 erzeugt wird, der als Konstantstromquelle arbeitet, an die Transistoren MN10 und MN15 angelegt, und die Transistoren MN10 und MN15 arbeiten als zwei Stufen von Sourcefolgern. Die Stromversorgungsschaltung 22L erzeugt dann die Stromversorgungsspannung VDD1. Dies macht es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC im Komparator 21L wie beim Komparator 21J zu unterdrücken.
[Modifikationsbeispiel 6]
In der oben beschriebenen Ausführungsform werden, wie in 17 veranschaulicht ist, die Back-Gates der Transistoren MN10 und MN11 mit einer Erdungsspannung VSSO versorgt und wird das Back-Gate des Transistors MP11 mit der Stromversorgungsspannung VDDO versorgt; aber dies ist nicht einschränkend. Das vorliegende Modifikationsbeispiel wird unten mit Verweis auf einige Beispiele im Detail beschrieben.
18 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines Komparators 21M gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Der Komparator 21M enthält eine Stromversorgungsschaltung 22M. In der Stromversorgungsschaltung 22M ist das Back-Gate des Transistors MN10 mit der Source des Transistors MN10 gekoppelt. Der Transistor MN10 ist in einer P-Wanne ausgebildet, die durch eine tiefe N-Wanne von einem Halbleitersubstrat vom P-Typ elektrisch isoliert ist. Dies macht es möglich, eine Gate-Source-Spannung Vgs des Transistors MN10 zu verringern, was beispielsweise ermöglicht, die Stromversorgungsspannung VDDO weiter zu verringern und den Stromverbrauch zu reduzieren.
19 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines anderen Komparators 21N gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Der Komparator 21N enthält eine Vergleichsschaltung 23N. In der Vergleichsschaltung 23N ist das Back-Gate des Transistors MP11 mit der Source des Transistors MP11 gekoppelt. Dies macht es möglich, einen Absolutwert der Gate-Source-Spannung Vgs des Transistors MP11 zu verringern, was beispielsweise ermöglicht, Stromversorgungsspannung VDDO weiter zu verringern und den Stromverbrauch zu reduzieren. Der Komparator 21N ist einem Fall effektiv, indem ein Herstellungsprozess, der keine tiefe N-Wanne ausbilden kann, genutzt wird.
20 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines anderen Komparators 21P gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Der Komparator 21P enthält die Stromversorgungsschaltung 22M und die Vergleichsschaltung 23N. Das heißt, das Back-Gate des Transistors MN10 ist mit der Source des Transistors MN10 gekoppelt, und das Back-Gate des Transistors MP11 ist mit der Source des Transistors MP11 gekoppelt. Dies macht es möglich, Absolutwerte der Gate-Source-Spannungen Vgs der Transistoren MN10 und MP11 zu verringern, was beispielsweise ermöglicht, die Stromversorgungsspannung VDDO weiter zu verringern und den Stromverbrauch zu reduzieren. Außerdem sind im Komparator 21P die Back-Gates der beiden Transistoren MP11 und MN11 mit den jeweiligen Sources dieser Transistoren gekoppelt, was bewirkt, dass diese Back-Gates mit einem AD-Wandler ADC als eine Einheit individuell angesteuert werden. Dies macht es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wannen ADC zu unterdrücken.
[Modifikationsbeispiel 7]
Außerdem können die Back-Gates der Transistoren MN10 in des Stromversorgungsschaltungen der Vielzahl von AD-Wandlern ADC miteinander gekoppelt sein. 21 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion 20Q in der Bildgebungsvorrichtung 1Q gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Die Auslesesektion 20Q enthält eine Vielzahl von Komparatoren 21Q und einen Spannungsgenerator 16Q. Jeder der Vielzahl von Komparatoren 21Q enthält eine Stromversorgungsschaltung 22Q. Die Back-Gates der Transistoren MN10 der Vielzahl von Stromversorgungsschaltungen 22Q sind miteinander gekoppelt. Die Back-Gates dieser Transistoren MN10 werden mit der Gleichstromspannung VDC versorgt. Die Vielzahl von Transistoren MN10 ist in einer P-Wanne ausgebildet. Der Spannungsgenerator 16Q ist dafür konfiguriert, die Spannung VDC zu erzeugen. Die Spannung VDC wird auf eine Spannung gesetzt, die bewirkt, dass ein von der Source des Transistors MN10 und der P-Wanne gebildeter PN-Übergang in Sperrrichtung vorgespannt wird.
Folglich wird in der Bildgebungsvorrichtung 1Q die Spannung VDC an die Back-Gates der Vielzahl von Transistoren MN10 angelegt. Eine geeignete Einstellung der Spannung VDC macht es möglich, den Absolutwert der Gate-Source-Spannung Vgs des Transistors MN10 zu verringern, was beispielsweise ermöglicht, die Stromversorgungsspannung VDDO weiter zu verringern und den Stromverbrauch zu reduzieren. Außerdem ist in der Bildgebungsvorrichtung 1Q die Vielzahl von Transistoren MN10 in einer P-Wanne angeordnet, was beispielsweise ermöglicht, die Fläche eines Wannenkontakts im Vergleich mit einem Fall zu reduzieren, in dem jeder der Vielzahl von Transistoren MN10 in einer entsprechenden einer Vielzahl von P-Wannen angeordnet ist. Dementsprechend ist es möglich, eine Layout-Fläche zu reduzieren.
[Modifikationsbeispiel 8]
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist in jedem der Komparatoren 21 der Vielzahl von AD-Wandlern ADC der Ausgangsanschluss der Stromversorgungsschaltung 22 mit der Vergleichsschaltung 23 gekoppelt; aber dies ist nicht einschränkend. Stattdessen können beispielsweise die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltungen 22 von zwei oder mehr AD-Wandlern ADC miteinander gekoppelt sein, und diese Ausgangsanschlüsse können mit den Vergleichsschaltungen 23 der zwei oder mehr AD-Wandler ADC gekoppelt sein. Das vorliegende Modifikationsbeispiel wird unten im Detail beschrieben.
22 und 23 veranschaulichen ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion 20R in einer Bildgebungsvorrichtung 1R gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Die Auslesesektion 20R enthält eine Vielzahl von AD-Wandlern ADC. In diesem Beispiel sind die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltungen 22 in zwei AD-Wandlern ADC miteinander gekoppelt. Konkret sind der Ausgangsanschluss der Stromversorgungsschaltung 22 des 0. AD-Wandlers ADC[0] und der Ausgangsanschluss der Stromversorgungsschaltung 22 des ersten AD-Wandlers ADC[1] miteinander gekoppelt. Somit erzeugen diese zwei Stromversorgungsschaltungen 22 die Stromversorgungsspannung VDD1. Die Vergleichsschaltung 23 des 0. AD-Wandlers ADC[0] und die Vergleichsschaltung 23 des 1. AD-Wandlers ADC[1] führen eine Operation auf der Basis der Stromversorgungsspannung VDD1 durch. Außerdem sind der Ausgangsanschluss der Stromversorgungsschaltung 22 des zweiten zweiten AD-Wandlers ADC[2] und der Ausgangsanschluss der Stromversorgungsschaltung 22 des dritten AD-Wandlers ADC[3] miteinander gekoppelt. Somit erzeugen diese zwei Stromversorgungsschaltungen 22 die Stromversorgungsspannung VDD1. Die Vergleichsschaltung 23 des zweiten AD-Wandlers ADC[2] und die Vergleichsschaltung 23 des dritten AD-Wandlers ADC[3] führen eine Operation auf der Basis der Stromversorgungsspannung VDD1 durch. Das Gleiche gilt für vierte und folgende AD-Wandler. Somit erzeugen zwei Stromversorgungsschaltungen 22 die Stromversorgungsspannung VDD1, was ermöglicht, eine Ausgangsimpedanz einer Schaltung zu verringern, die die Stromversorgungsspannung VDD1 erzeugt, und ermöglicht, Schaltungsrauschen, das in der Stromversorgungsspannung VDD1 enthalten ist, auf 1/√2 im Vergleich mit der oben beschriebenen Ausführungsform zu reduzieren.
Es ist besonders zu erwähnen, dass in diesem Beispiel die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltungen 22 in zwei AD-Wandlern ADC miteinander gekoppelt sind; aber dies ist nicht einschränkend. Stattdessen können die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltungen 22 in drei oder mehr AD-Wandlern ADC miteinander gekoppelt werden. Beispielsweise ist es in einem Fall, in dem die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltungen 22 in N AD-Wandlern ADC miteinander gekoppelt sind, möglich, in der Stromversorgungsspannung VDD1 enthaltenes Schaltungsrauschen auf 1/√N zu reduzieren.
Außerdem führt in diesem Beispiel, wie in 23 veranschaulicht ist, die Nachstufenschaltung 102 eine Operation auf der Basis der Stromversorgungsspannung VDD1 durch; aber dies ist nicht einschränkend. Stattdessen kann beispielsweise wie bei einer in 24 veranschaulichten Auslesesektion 20S die Nachstufenschaltung 102 eine Operation auf der Basis des Stromversorgungsspannung VDDO durchführen. Die Auslesesektion 20S enthält eine Vielzahl von Komparatoren 21S. Jeder der Vielzahl von Komparatoren 21S enthält eine Vergleichsschaltung 23S. Die Nachstufenschaltung 102 der Vergleichsschaltung 23S führt eine Operation auf der Basis des Stromversorgungsspannung VDDO durch. Dies macht es möglich, einen Einfluss der Operation der Nachstufenschaltung 102, der auf die Stromversorgungsspannung VDD1 ausgeübt wird, im vorliegenden Modifikationsbeispiel zu unterdrücken.
[Modifikationsbeispiel 9]
In der oben beschriebenen Ausführungsform enthält der Komparator 21 von jedem der Vielzahl von AD-Wandler ADC die Stromversorgungsschaltung 22; jedoch kann zusätzlich zu diesen Stromversorgungsschaltungen 22 eine weitere Stromversorgungsschaltung vorgesehen werden. Das vorliegende Modifikationsbeispiel wird unten im Detail beschrieben.
25 and 26 veranschaulichen ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion 20T in einer Bildgebungsvorrichtung 1T gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Die Auslesesektion 20T enthält eine Vielzahl von AD-Wandlern ADC und eine Vielzahl von Stromversorgungsschaltungen 28T. Jede der Vielzahl von Stromversorgungsschaltungen 28T ist dafür konfiguriert, die Stromversorgungsspannung VDDO auf der Basis einer über die Stromversorgungsleitung VDDL bereitgestellten Stromversorgungsspannung VDDA zu erzeugen. In diesem Beispiel stellt dann die Stromversorgungsschaltung 28T die erzeugte Stromversorgungsspannung VDDO den Komparatoren 21T von zwei AD-Wandlern ADC bereit. Die Stromversorgungsschaltung 28T enthält einen Transistor MN0. Der Transistor MN0 ist ein MOS-Transistor vom N-Typ und weist ein mit einer Vorspannung VB0 versorgtes Gate, einen mit der Stromversorgungsleitung VDDL gekoppelten Drain und eine mit zwei Komparatoren 21T gekoppelte Source auf. Die Stromversorgungsspannung VDDA und die Vorspannung VB0 wird vom Bildgebungs-Controller 15 erzeugt. Der Komparator 21T enthält die Stromversorgungsschaltung 22D und eine Vergleichsschaltung 23S. Der Drain des Transistors MN10 der Stromversorgungsschaltung 22D ist mit der Source des Transistors MN0 der Stromversorgungsschaltung 28T gekoppelt. Die Stromversorgungsschaltung 28T und die Stromversorgungsschaltung 22D arbeiten als zwei Stufen von Sourcefolgern.
Somit sind in der Auslesesektion 20T zwei Stufen von Sourcefolgern vorgesehen, was ermöglicht, eine Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass durch einen Übergangsstrom bei einem Übergang des Signals CMPO durch den Komparator 21T in einem bestimmten AD-Wandler ADC erzeugtes Rauschen die Operationen anderer AD-Wandler ADC beeinflusst. Infolgedessen ist es möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC zu unterdrücken. Außerdem stellt in der Auslesesektion 20T die Stromversorgungsschaltung 28T die erzeugte Stromversorgungsspannung VDDO in diesem Beispiel zwei Komparatoren 21T bereit, was ermöglicht, die Anzahl an Stromversorgungsschaltungen 28T zu reduzieren. Dementsprechend ist es möglich, eine Schaltungsfläche zu reduzieren.
Es ist besonders zu erwähnen, dass in diesem Beispiel die Stromversorgungsschaltung 28T die erzeugte Stromversorgungsspannung VDDO zwei Komparatoren 21T bereitstellt; aber dies nicht einschränkend. Stattdessen kann die Stromversorgungsschaltung 28T die Stromversorgungsspannung VDDO drei oder mehr Komparatoren 21T bereitstellen.
Außerdem ist in diesem Beispiel, wie in 26 veranschaulicht ist, die Stromversorgungsschaltung 28T unter Verwendung des Transistors MN0 konfiguriert; aber dies ist nicht einschränkend. Stattdessen kann beispielsweise wie bei einer in 27 veranschaulichten Auslesesektion 20U eine Stromversorgungsschaltung 28U unter Verwendung des Transistors MN0 und eines Operationsverstärkers OPA0 konfiguriert werden. Der Operationsverstärker OPA0 weist einen mit der Vorspannung VB0 versorgten nicht invertierenden Eingangsanschluss und einen mit der Source des Transistors MN0 gekoppelten invertierenden Eingangsanschluss und einen mit dem Gate des Transistors MN0 gekoppelten Ausgangsanschluss auf. Somit kann die Stromversorgungsschaltung 28U die stabile Stromversorgungsspannung VDDO erzeugen. Infolgedessen ist es im vorliegenden Modifikationsbeispiel möglich, eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC zu unterdrücken.
[Modifikationsbeispiel 10]
Außerdem kann ein variabler Widerstand zwischen Ausgangsanschlüssen von Stromversorgungsschaltungen in zwei, einander benachbarten AD-Wandlern ADC einer Vielzahl von AD-Wandlern ADC vorgesehen werden. Das vorliegende Modifikationsbeispiel wird unten im Detail beschrieben.
28 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel einer Auslesesektion 20V in einer Bildgebungsvorrichtung 1V gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel. Die Auslesesektion 20V enthält eine Vielzahl von Komparatoren 21T, eine Vielzahl von Transistoren 18V und einen Spannungsgenerator 17V. Der Transistor 18V ist ein MOS-Transistor vom N-Typ und ist zwischen den Ausgangsanschlüssen der Stromversorgungsschaltungen 22D von je zwei, einander benachbarten AD-Wandlern ADC der Vielzahl von AD-Wandlern vorgesehen. Der Transistor 18V weist eine mit dem Ausgangsanschluss einer bestimmten Stromversorgungsschaltung 22D gekoppelte Source, einen mit dem Ausgangsanschluss der der bestimmten Stromversorgungsschaltung 22D benachbarten Stromversorgungsschaltung 22D gekoppelten Drain und ein mit einer Steuerungsspannung Vctrl versorgtes Gate auf. Ein Drain-Source-Widerstandswert im Transistor 18V wird in Abhängigkeit von der Steuerungsspannung Vctrl geändert. Das heißt, der Transistor 18V fungiert als variabler Widerstand. Der Spannungsgenerator 17V ist dafür konfiguriert, die Steuerungsspannung Vctrl zu erzeugen.
Mit dieser Konfiguration wird beispielsweise in einem Fall, in dem der Widerstandswert des Transistors 18V erhöht wird, ein Widerstandswert zwischen den Ausgangsanschlüssen einer Vielzahl von Stromversorgungsschaltungen 22D erhöht, was ermöglicht, beispielsweise eine Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass Schlieren- bzw. Streifenbildung in einem aufgenommenen Bild auftritt, wie beim Fall der Auslesesektion 20 ( 5) gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. Infolgedessen ist es möglich, eine Bildqualität des aufgenommenen Bildes zu verbessern. Außerdem wird in einem Fall, in dem der Widerstandswert des Transistors 18V verringert wird, der Widerstandswert zwischen den Ausgangsanschlüssen der Vielzahl von Stromversorgungsschaltungen 22D verringert, was ermöglicht, eine Ausgangsimpedanz zu verringern, und ermöglicht, ein in der Stromversorgungsspannung VDD1 enthaltenes Schaltungsrauschen wie beim Fall der Auslesesektion 20S (24) gemäß dem Modifikationsbeispiel 8 zu reduzieren.
Es ist besonders zu erwähnen, dass in diesem Beispiel der variable Transistor unter Verwendung eines MOS-Transistors vom N-Typ konfiguriert ist; aber dies ist nicht einschränkend. Stattdessen kann der variable Widerstand unter Verwendung beispielsweise eines MOS-Transistors vom P-Typ konfiguriert werden.
Außerdem ist in diesem Beispiel die gesamte Vielzahl von AD-Wandlern ADC über den Transistor 18V miteinander gekoppelt; aber dies ist nicht einschränkend. Stattdessen kann beispielsweise die Vielzahl von AD-Wandlern ADC in eine Vielzahl von Gruppen unterteilt werden, die jeweils zwei oder mehr AD-Wandler ADC enthalten, und die zur gleichen Gruppe gehörenden AD-Wandler ADC können über den Transistor 18V miteinander gekoppelt sein. Außerdem kann eine Vielzahl geradzahlig nummerierter AD-Wandler ADC über den Widerstand 18V miteinander gekoppelt sein und kann eine Vielzahl ungeradzahlig nummerierter AD-Wandler ADC über den Transistor 18V miteinander gekoppelt sein. Konkret können beispielsweise der 0. AD-Wandler ADC[0] und der zweite AD-Wandler ADC[2] über den Transistor 18V (einen Transistor 18V1) miteinander gekoppelt sein und können der zweite AD-Wandler ADC[2] und der vierte AD-Wandler ADC[4] über den Transistor 18V (einen Transistor 18V2) miteinander gekoppelt sein. Desgleichen können der erste AD-Wandler ADC[1] und der dritte AD-Wandler [3] über den Transistor 18V (einen Transistor 18V3) miteinander gekoppelt sein und können der dritte AD-Wandler ADC[3] und der fünfte AD-Wandler ADC[5] über den Transistor 18V (einen Transistor 18V4) miteinander gekoppelt sein.
Außerdem ist in diesem Beispiel ein Spannungsgenerator 17V vorgesehen, und der Spannungsgenerator 17V steuert Widerstandswerte all der Transistoren 18V; aber dies ist nicht einschränkend. Stattdessen kann beispielsweise eine Vielzahl von Spannungsgeneratoren vorgesehen werden, und die Vielzahl von Spannungsgeneratoren kann Widerstandswerte der voneinander verschiedenen Transistoren 18V steuern.
[Modifikationsbeispiel 11]
Wie bei einer in 29 veranschaulichten Auslesesektion 20W können außerdem die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltungen 22 von zwei AD-Wandlern ADC, die einander nicht benachbart sind, miteinander gekoppelt sein. In diesem Beispiel sind ein n-ter AD-Wandler ADC[n], ein (n+2)-ter AD-Wandler ADC[n+2], ein (n+3)-ter AD-Wandler ADC[n+3] und ein (n+5)-ter AD-Wandler ADC[n+5] in einer Gruppe (einer ersten Gruppe) enthalten und sind die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltungen 22 einer Vielzahl von AD-Wandlern ADC, die zu dieser ersten Gruppe gehören, miteinander gekoppelt. Außerdem sind ein (n+4)-ter AD-Wandler ADC[n+4], ein (n+6)-ter AD-Wandler ADC[n+6], ein (n+7)-ter AD-Wandler ADC[n+7] und ein (n+9)-ter AD-Wandler ADC[n+9] in einer anderen Gruppe (einer zweiten Gruppe) enthalten und sind die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltungen 22 einer Vielzahl von AD-Wandlern ADC, die zu dieser zweiten Gruppe gehören, miteinander gekoppelt. Das heißt, die Stromversorgungsschaltung 22 des AD-Wandlers ADC[n+4], der zwischen dem AD-Wandler ADC[n+3] und dem AD-Wandler ADC[n+5] vorgesehen ist, deren Stromversorgungsschaltungen 22 miteinander gekoppelt sind, ist nicht mit diesen Stromversorgungsschaltungen 22 gekoppelt. Dementsprechend ist es beispielsweise selbst in einem Fall, in dem in einem aufgenommenen Bild Schlierenbildung auftritt, möglich, eine Grenze des Bildes unscharf zu machen, was ermöglicht, die Schlierenbildung unauffällig zu machen. Eine Interferenz tritt unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC, die zur ersten Gruppe gehören, auf, und ähnlich tritt eine Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC, die zur zweiten Gruppe gehören, auf. Der Grad der Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC, die zur ersten Gruppe gehören, ist vom Grad der Interferenz unter der Vielzahl von AD-Wandlern ADC, die zur zweiten Gruppe gehören, verschieden. Dementsprechend ermöglicht eine Anordnung der AD-Wandler ADC, die zur zweiten Gruppe gehören, zwischen der Vielzahl von AD-Wandlern ADC, die zur ersten Gruppe gehören, eine Grenze eines Bildes basierend auf einer Differenz im Interferenzgrad unscharf zu machen.
[Modifikationsbeispiel 12]
In der oben beschriebenen Ausführungsform enthält, wie in 4A veranschaulicht ist, die Vergleichsschaltung 23 eine Schaltung vom Einzelend-Typ; dies ist aber nicht einschränkend. Stattdessen kann beispielsweise die Vergleichsschaltung eine Schaltung vom differentiellen Typ enthalten. Komparatoren 31A und 31B gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel werden unten im Detail beschrieben.
30A veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Komparators 31A. Der Komparator 31A enthält die Stromversorgungsschaltung 22 und eine Vergleichsschaltung 33A. Die Vergleichsschaltung 33A enthält Kondensatoren C31 bis C33, Transistoren MN31 bis MN33, Schalter SW31 und SW32 und Transistoren MP31 und MP32. Die Transistoren MN31 bis MN33 sind MOS-Transistoren von N-Typ, und die Transistoren MP31 und MP32 sind MOS-Transistoren vom P-Typ.
Die Kondensatoren C31 und C32 weisen jeweils ein Ende und ein anderes Ende auf. Der Kondensator C31 weist das mit dem Referenzsignal RAMP versorgte eine Ende und das mit dem anderen Ende des Kondensators C32, einem Gate des Transistors MN31 und einem Ende des Schalters SW31 gekoppelte andere Ende auf. Der Kondensator C32 weist das mit dem Signal SIG versorgte eine Ende und das mit dem anderen Ende des Kondensators C31, dem Gate des Transistors MN31 und dem einen Ende des Schalters SW31 gekoppelte andere Ende auf. Der Kondensator C33 weist das mit der Gleichstromspannung VREF versorgte eine Ende und ein mit einem Gate des Transistors MN32 und einem Ende des Schalters SW32 gekoppelte andere Ende auf.
Der Transistor MN31 weist das mit den anderen Enden der Kondensatoren C31 und C32 und dem einen Ende des Schalters SW31 gekoppelte Gate, einen mit einem Drain des Transistors MP31, Gates der Transistoren MP31 und MP32 und einem anderen Ende des Schalters SW31 gekoppelten Drain und eine mit einer Source des Transistors MN32 und einem Drain des Transistors MN33 gekoppelte Source auf. Der Transistor MN32 weist das mit dem anderen Ende des Kondensators C33 und dem einen Ende des Schalters SW32 gekoppelte Gate, einen mit einem Drain des Transistors MP32, einem anderen Ende des Schalters SW32 und dem Eingangsanschluss der Nachstufenschaltung 102 gekoppelten Drain und die mit der Source des Transistors MN31 und dem Drain des Transistors MN33 gekoppelte Source auf. Der Transistor MN33 weist ein mit der Vorspannung VB2 versorgtes Gate, den mit den Sources der Transistoren MN31 und MN32 gekoppelten Drain und eine mit der Erdungsspannung VSSO versorgte Source auf. Der Transistor MN33 arbeitet als Stromquelle, und die Transistoren MN31 und MN32 arbeiten als differentielles Paar.
Der Schalter SW31 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals AZSW ein- und ausgeschaltet zu werden. Der Schalter SW31 weist das mit den anderen Enden der Kondensatoren C31 und C32 und dem Gate des Transistors MN31 gekoppelte eine Ende und das mit den Drains der Transistoren MN31 und MP31 und den Gates der Transistoren MP31 und MP32 gekoppelte andere Ende auf. Der Schalter SW32 ist dafür konfiguriert, auf der Basis des Steuerungssignals AZSW ein- und ausgeschaltet zu werden. Der Schalter SW32 weist das mit dem anderen Ende des Kondensators C33 und dem Gate des Transistors MN32 gekoppelte eine Ende und das mit den Drains der Transistoren MN32 und MP32 und dem Eingangsanschluss der Nachstufenschaltung 102 gekoppelte andere Ende auf.
Der Transistor MP31 weist das mit dem Gate des Transistors MP32, den Drains der Transistoren MP31 und MN31 und dem anderen Ende des Schalters SW31 gekoppelte Gate, den mit den Gates der Transistoren MP31 und MP32, dem Drain des Transistors MN31 und dem anderen Ende des Schalters SW31 gekoppelten Drain und die mit den Sources der Transistoren MN10 und MP32 und dem Stromversorgungsanschluss der Nachstufenschaltung 102 gekoppelte Source auf. Der Transistor MP32 weist das mit dem Gate des Transistors MP31, den Drains der Transistoren MP31 und MN31 und dem anderen Ende des Schalters SW31 gekoppelte Gate, den mit dem Eingangsanschluss der Nachstufenschaltung 102, dem Drain des Transistors MN32 und dem anderen Ende des Schalters SW32 gekoppelten Drain und die mit den Sources der Transistoren MN10 und MP31 und dem Stromversorgungsanschluss der Nachstufenschaltung 102 gekoppelte Source auf. Die Transistoren MP31 und MP32 arbeiten als Lasten der Transistoren MN31 und MN32, die ein differentielles Paar sind.
Der Transistor MN31 entspricht hier einem spezifischen Beispiel eines „ersten Transistors“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Transistor MN32 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „fünften Transistors“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Kondensator C33 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „dritten Kondensators“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Schalter SW32 entspricht einem spezifischen Beispiel eines „dritten Schalters“ in der vorliegenden Offenbarung. Die Transistoren MP31 und MP32 entsprechen spezifischen Beispielen einer „Lastschaltung“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Transistor MN33 entspricht in der vorliegenden Offenbarung einem spezifischen Beispiel einer „ersten Stromquelle“.
30B veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Komparators 31B. Der Komparator 31B enthält die Stromversorgungsschaltung 22A und eine Vergleichsschaltung 33B. Die Vergleichsschaltung 33B enthält Kondensatoren C41 bis C43, Transistoren MP41 bis MP43, Schalter SW41 und SW42 und Transistoren MN41 und MN42. Die Transistoren MP41 bis MP43 sind MOS-Transistoren vom P-Typ, und die Transistoren MN41 und MN42 sind MOS-Transistoren vom N-Typ. Die Kondensatoren C41 bis C43 des Komparators 31B entsprechen jeweils den Kondensatoren C31 bis C33 des Komparators 31A. Die Transistoren MP41 bis MP43 des Komparators 31B entsprechen jeweils den Transistoren MN31 bis MN33 des Komparators 31A. Die Schalter SW41 und SW42 des Komparators 31B entsprechen jeweils den Schaltern des SW31 und SW32 des Komparators 31A. Die Transistoren MN41 und MN42 des Komparators 31B entsprechen jeweils den Transistoren MP31 und MP32 des Komparators 31A.
[Modifikationsbeispiel 13]
In der oben beschriebenen Ausführungsform kombiniert beispielsweise, wie in 4A veranschaulicht ist, die Vergleichsschaltung 23 die Spannung des Signals SIG und die Spannung des Referenzsignals RAMP unter Verwendung der Kondensatoren C1 und C2 und führt eine Vergleichsoperation auf der Basis einer so kombinierten Spannung durch; aber dies ist nicht einschränkend. Komparatoren 51A und 51B gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel werden unten im Detail beschrieben.
31A veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Komparators 51A. Der Komparator 51A enthält die Stromversorgungsschaltung 22 und eine Vergleichsschaltung 53A. Die Vergleichsschaltung 53A enthält Kondensatoren C51 und C52. Der Kondensator C51 weist ein mit dem Referenzsignal RAMP versorgtes Ende und ein mit dem Gate des Transistors MN31 und dem einen Ende des Schalters SW32 gekoppeltes anderes Ende auf. Der Kondensator C52 weist ein mit dem Signal SIG versorgtes Ende und ein mit dem Gate des Transistors MN32 und dem anderen Ende des Schalters SW32 gekoppeltes anderes Ende auf. Der Kondensator C51 entspricht hier einem spezifischen Beispiel eines „ersten Kondensators“ in der vorliegenden Offenbarung. Der Kondensator C52 entspricht in der vorliegenden Offenbarung einem spezifischen Beispiel eines „zweiten Kondensators“.
31B veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Komparators 51B. Der Komparator 51B enthält die Stromversorgungsschaltung 22A und eine Vergleichsschaltung 53B. Die Vergleichsschaltung 53B enthält Kondensatoren C61 und C62. Der Kondensator C61 weist ein mit dem Referenzsignal RAMP versorgtes Ende und ein mit einem Gate des Transistors MP41 und einem Ende des Schalters SW41 gekoppeltes anderes Ende auf. Der Kondensator C62 weist ein mit dem Signal SIG versorgtes Ende und ein mit einem Gate des Transistors MP42 und einem Ende des Schalters SW42 gekoppeltes anderes Ende auf.
[Andere Modifikationsbeispiele]
Außerdem können zwei oder mehr dieser Modifikationsbeispiele kombiniert werden.
<2. Nutzungsbeispiele einer Bildgebungsvorrichtung>
32 veranschaulicht Nutzungsbeispiele der Bildgebungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. Beispielsweise ist die oben beschriebene Bildgebungsvorrichtung 1 in einer Vielzahl von Fällen zum Erfassen von Licht wie etwa sichtbarem Licht, Infrarotlicht und Ultraviolettlicht und Röntgenstrahlen wie folgt verwendbar.

- Vorrichtungen, die Bilder zur Betrachtung schießen, wie etwa Digitalkameras und mobile Vorrichtungen mit Kamerafunktion
- Vorrichtungen zur Nutzung im Verkehr wie etwa bordeigene Sensoren, die Bilder des vorderen Bereichs, hinteren Bereichs, der seitlichen Umgebung, des Innenraums und so weiter eines Automobils für ein sicheres Fahren wie etwa einen automatischen Stopp und zur Erkennung eines Zustands des Fahrers schießen, Überwachungskameras, die fahrende Fahrzeuge und Straßen überwachen, und Abstandsmesssensoren, die einen Abstand zwischen Fahrzeugen und dergleichen messen
- Vorrichtungen zur Verwendung für elektrische Haushaltsgeräte wie etwa Fernsehgeräte, Kühlschränke und Klimaanlagen, um Bilder einer Geste eines Nutzers zu schießen und die Geräte entsprechend der Geste zu betreiben

- Vorrichtungen zur Nutzung für medizinische Behandlungen und im Gesundheitswesen wie etwa Endoskope und Vorrichtungen, die Bilder von Blutgefäßen aufnehmen, indem Infrarotlicht empfangen wird
- Vorrichtungen zur Nutzung im Sicherheitsbereich wie etwa Überwachungskameras zur Verbrechensvorbeugung und Kameras zur individuellen Authentifizierung
- Vorrichtungen zur Nutzung bei der Schönheitspflege wie etwa Hautmessvorrichtungen, die Bilder einer Haut aufnehmen, und Mikroskope, die Bilder der Kopfhaut aufnehmen
- Vorrichtungen zur Nutzung im Sport wie etwa Action-Kameras und tragbare Kameras für Sportanwendungen, etc.
- Vorrichtungen zur Nutzung im landwirtschaftlichen Bereich wie etwa Kameras zum Überwachen von Feldern und Feldfrüchten.

<3. Anwendungsbeispiel für einen mobilen Körper>
Die Technologie (die vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist für verschiedene Produkte verwendbar. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung realisiert werden, die an einem beliebigen Typ eines mobilen Körpers wie etwa einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Vorrichtung für persönliche Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter montiert wird.
33 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems als ein Beispiel eines Systems zur Steuerung mobiler Körper veranschaulicht, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
Das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 33 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs und eine integrierte Steuerungseinheit 12050. Außerdem sind als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuerungseinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 und eine IF (Schnittstelle) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen die Operation von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung für eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zur Erzeugung einer Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um die Antriebskraft auf Räder zu übertragen, einen Lenkmechanismus, um den Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen, eine Bremsvorrichtung, die die Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt, und dergleichen.
Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert die Operation verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fenstervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, ein Fahrtrichtungssignal, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung als Alternative zu einem Schlüssel gesendet werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt diese eingespeisten Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über die äußere Umgebung des das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 enthaltenden Fahrzeugs. Beispielsweise ist die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs mit einer Bildgebungssektion 12031 verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungssektion 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Wagens, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands dazu ausführen.
Die Bildgebungssektion 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der entsprechend einer empfangenem Lichtmenge des Lichts ein elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungssektion 12031 kann auch das elektrische Signal als Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand abgeben. Außerdem kann das von der Bildgebungssektion 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
Die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs detektiert Information über das Innere bzw. aus dem Inneren des Fahrzeugs. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs ist zum Beispiel mit einer Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands verbunden, die den Zustand eines Fahrers detektiert. Die Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs kann auf der Basis einer von der Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der Information über das Innere oder die äußere Umgebung des Fahrzeugs berechnen, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erhalten wird, und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu gedacht ist, Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, dessen Funktionen eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, eine Fahrt bei konstanter Geschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs oder dergleichen einschließen.
Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, was das Fahrzeug, ohne von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt, indem die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information über die äußere Umgebung oder das Innere des Fahrzeugs gesteuert werden, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erhalten wird.
Der Mikrocomputer 12051 kann außerdem einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis der Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die dazu gedacht ist, eine Blendung zu verhindern, indem die Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird, um von Fernlicht auf Abblendlicht umzuschalten.
Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die eine Information einem Insassen des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs optisch oder akustisch übermitteln kann. Im Beispiel von 33 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigesektion 12062 und ein Armaturenbrett 12063 angegeben. Die Anzeigesektion 12062 kann beispielsweise eine im Fahrzeug montierte Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
34 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungssektion 12031 veranschaulicht.
In 34 umfasst die Bildgebungssektion 12031 Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
Die Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer Frontpartie, von Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür, des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungssektion 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungssektion 12105 erhalten vorwiegend ein Bild vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 und 12103 erhalten vorwiegend ein Bild von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungssektion 12104 erhält vorwiegend ein Bild hinter dem Fahrzeug 12100. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren vorgesehene Bildgebungssektion 12105 wird vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
Man beachte, dass 34 ein Beispiel von Fotografierbereichen der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 veranschaulicht. Ein Abbildungsbereich 12111 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungssektion 12101. Abbildungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 bzw. 12103. Ein Abbildungsbereich 12114 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungssektion 12104. Beispielsweise wird ein Bild aus der Vogelperspektive, wie es von oben gesehen wird, erhalten, indem durch die Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 abgebildete Bilddaten aufeinander gelegt werden.
Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten einer Abstandsinformation aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Vielzahl von Bildgebungselementen aufgebaut ist, oder kann ein Bildgebungselement sein, das Pixel für eine Detektion von Phasendifferenzen enthält.
Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation bestimmen und dadurch insbesondere als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt extrahieren, das sich auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 befindet und das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen beizubehaltenden Folgeabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorher festlegen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) oder dergleichen durchführen. Folglich ist es möglich, eine kooperative Steuerung auszuführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, was das Fahrzeug, ohne vom Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt.
Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs üblicher Größe, eines großen Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Telefonmasten und andere dreidimensionale Objekte auf der Basis der Abstandsinformation klassifizieren, die von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhalten werden, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objektdaten zum automatischen Ausweichen eines Hindernisses nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch schwer zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem eingestellten Wert oder größer ist und somit eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigesektion 12062 eine Warnung an den Fahrer aus und führt über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch beim Fahren unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob sich in fotografierten Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 ein Fußgänger befindet. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise mittels einer Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den fotografierten Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und einer Prozedur, um zu bestimmen, ob es der Fußgänger ist, indem eine Verarbeitung zum Musterabgleich an einer Reihe charakteristischer Punkte durchgeführt wird, die die Kontur des Objekts angeben. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es in den fotografierten Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 einen Fußgänger gibt, und somit den Fußgänger erkennt, steuert die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 die Anzeigesektion 12062, so dass eine quadratische Konturlinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 kann auch die Anzeigesektion 12062 so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
Oben wurde ein Beispiel des Fahrzeugsteuerungssystems beschrieben, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den oben beschriebenen Komponenten für die Bildgebungssektion 12031 verwendet werden. Dies macht es möglich, die Bildqualität eines aufgenommenen Bildes im Fahrzeugsteuerungssystem 12000 zu steigern. Dies erlaubt dem Fahrzeugsteuerungssystem 12000, die Genauigkeit einer Kollisionsvermeidung oder Aufprallabschwächung für Fahrzeuge, einer Funktion für eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, einer Funktion zum Fahren unter Beibehaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Funktion zur Warnung vor einer Kollision, einer Funktion zur Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs und dergleichen zu steigern.
<4. Anwendungsbeispiel für eine Abstandsmessvorrichtung>
Als Nächstes wird ein Beispiel in einem Fall, in dem die vorliegende Technologie für eine Abstandsmessvorrichtung verwendet wird, im Detail beschrieben.
35 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel einer Abstandsmessvorrichtung 900 gemäß dem vorliegenden Anwendungsbeispiel. Die Abstandsmessvorrichtung 900 ist dafür konfiguriert, einen Abstand zu einem Messobjekt OBJ mittels eines indirekten Verfahrens zu messen. Die Abstandsmessvorrichtung 900 enthält eine lichtemittierende Sektion 901, ein optisches System 902, einen Fotodetektor 910 und einen Controller 903.
Die lichtemittierende Sektion 901 ist dafür konfiguriert, einen optischen Impuls L0 in Richtung des Messobjekts OBJ zu emittieren. Die lichtemittierende Sektion 901 emittiert den optischen Impuls L0 auf der Basis einer Anweisung vom Controller 903, indem sie einen lichtemittierenden Betrieb durchführt wird, bei dem Lichtemission und Nicht-Lichtemission abwechselnd wiederholt werden. Die lichtemittierende Sektion 901 enthält z. B. eine Lichtquelle, die Infrarotlicht emittiert. Die Lichtquelle ist unter Verwendung beispielsweise einer Laserlichtquelle, einer LED (lichtemittierenden Diode) oder dergleichen konfiguriert.
Das optische System 902 enthält eine Linse, die ein Bild auf einer Lichtempfangsfläche S des Fotodetektors 910 erzeugt. Ein optischer Impuls (ein reflektierter optischer Impuls L1), der von der lichtemittierenden Sektion 901 emittiert und von dem Messobjekt OBJ reflektiert wird, tritt in das optische System 902 ein.
Der Fotodetektor 910 ist dafür konfiguriert, ein Abstandsbild PIC auf der Basis einer Anweisung vom Controller 903 durch Detektieren von Licht zu erzeugen. Jeder einer Vielzahl von Pixelwerten, die im Abstandsbild PIC enthalten sind, gibt einen Wert über einen Abstand D zum Messobjekt OBJ an. Danach gibt der Fotodetektor 910 das erzeugte Entfernungsbild PIC als das Bildsignal DATA aus.
Der Controller 903 ist dafür konfiguriert, der lichtemittierende Sektion 901 und den Fotodetektor 910 ein Steuerungssignal bereitzustellen und Operationen der lichtemittierenden Sektion 901 und des Fotodetektors 910 zu steuern, wodurch ein Betrieb der Abstandsmessvorrichtung 900 gesteuert wird.
36 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Fotodetektors 910. Der Fotodetektor 910 enthält ein Pixel-Array 911, eine Ansteuersektion 912, einen Referenzsignalgenerator 913, eine Auslesesektion 919, einen Signalprozessor 914 und einen Bildgebungs-Controller 915. Beispielsweise können das Pixel-Array 911, die Ansteuersektion 912, der Referenzsignalgenerator 913, die Auslesesektion 919, der Signalprozessor 914 und der Bildgebungs-Controller 915 in einem Halbleitersubstrat ausgebildet sein. Außerdem kann das Pixel-Array 911 in einem Halbleitersubstrat ausgebildet sein, und die Ansteuersektion 912, der Referenzsignalgenerator 913, die Auslesesektion 919, der Signalprozessor 914 und der Bildgebungs-Controller 915 können in einem anderen Halbleitersubstrat ausgebildet sein. Diese zwei Halbleitersubstrate können einander überlagert werden.
Das Pixel-Array 911 enthält eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Pixeln 920. Die Pixel 920 sind jeweils dafür konfiguriert, die einer Menge an empfangenem Licht entsprechende Pixelspannung Vpix zu erzeugen.
37 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Pixels 920. Das Pixel-Array 911 enthält eine Vielzahl von Steuerungsleitungen 931A, eine Vielzahl von Steuerungsleitungen 931B, eine Vielzahl von Steuerungsleitungen 932A, eine Vielzahl von Steuerungsleitungen 932A, eine Vielzahl von Steuerungsleitungen 933, eine Vielzahl von Signalleitungen 939A und eine Vielzahl von Signalleitungen 939B.
Die Pixel 920 enthalten jeweils eine Fotodiode 921, Floating-Diffusionsgebiete 923A und 923B und Transistoren 922A, 922B, 924A, 924B, 925A, 925B, 926A und 926B. Auf eine die Fotodiode 921, das Floating-Diffusionsgebiet 923A und die Transistoren 922A, 924A, 925A und 926A enthaltende Schaltung wird auch als Tap A verwiesen. Außerdem wird auf eine die Fotodiode 921, das Floating-Diffusionsgebiet 923B und die Transistoren 922B, 924B, 925B 926B enthaltende Schaltung auch als Tap B verwiesen.
Im Tap A weist der Transistor 922A ein mit der Steuerungsleitung 931A gekoppeltes Gate, eine mit der Fotodiode 921 gekoppelte Source und einen mit dem Floating-Diffusionsgebiet 923A gekoppelten Drain auf. Das Floating-Diffusionsgebiet 923A ist dafür konfiguriert, von der Fotodiode 921 über den Transistor 922A bereitgestellte elektrische Ladungen zu akkumulieren. Der Transistor 924A weist ein mit der Steuerungsleitung 932A gekoppeltes Gate, einen mit der Stromversorgungsspannung VDD versorgten Drain und eine mit dem Floating-Diffusionsgebiet 923A gekoppelte Source auf. Der Transistor 925A weist ein mit dem Floating-Diffusionsgebiet 923A gekoppeltes Gate, einen mit der Stromversorgungsspannung VDD versorgten Drain und eine mit einem Drain des Transistors 926A gekoppelte Source auf. Der Transistor 926A weist ein mit der Steuerungsleitung 933 gekoppeltes Gate, den mit der Source des Transistors 925A gekoppelten Drain und eine mit der Signalleitung 939A gekoppelte Source auf. Das Tap A wurde oben als ein Beispiel beschrieben, das Gleiche gilt für das Tap B.
Mit dieser Konfiguration wird in jedem der Pixel 920 der Transistor 924A eingeschaltet, um das Floating-Diffusionsgebiet 923A zurückzusetzen, und wird der Transistor 924B eingeschaltet, um das Floating-Diffusionsgebiet 923B zurückzusetzen. Dann wird einer der Transistoren 922A und 922B abwechselnd eingeschaltet, um durch die Fotodiode 921 erzeugte elektrische Ladungen in dem Floating-Diffusionsgebiet 923A und dem Floating-Diffusionsgebiet 923B selektiv zu akkumulieren. Die Transistoren 926A und 926B werden dann eingeschaltet, um zu veranlassen, dass das Pixel 920 an die Signalleitung 939A ein Pixelsignal abgibt, das einer Menge an im Floating-Diffusionsgebiet 923A akkumulierten elektrischen Ladungen entspricht, und an die Signalleitung 939B ein Pixelsignal abzugeben, das einer Menge an im Floating-Diffusionsgebiet 923B akkumulierten elektrischen Ladungen entspricht.
Die Ansteuersektion 912 (36) ist dafür konfiguriert, die Vielzahl von Pixeln 920 im Pixel-Array 911 in Einheiten der Pixelzeilen L auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 915 sequentiell anzusteuern. Der Referenzsignalgenerator 913 ist dafür konfiguriert, das Referenzsignal RAMP auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 915 zu erzeugen. Die Auslesesektion 919 ist dafür konfiguriert, das Bildsignal DATA0 auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 915 zu erzeugen, indem eine AD-Umwandlung auf der Basis der über die Signalleitungen 939A und 939B vom Pixel-Array 911 bereitgestellten Pixelsignale durchgeführt wird. Der Signalprozessor 914 ist dafür konfiguriert, das Abstandsbild PIC auf der Basis einer Anweisung vom Bildgebungs-Controller 915 zu erzeugen, indem eine vorbestimmte Signalverarbeitung an dem Bildsignal DATA0 durchgeführt wird, und das das Abstandsbild PIC enthaltende Bildsignal DATA abzugeben. Der Bildgebungs-Controller 915 ist dafür konfiguriert, der Ansteuersektion 912, dem Referenzsignalgenerator 913, der Auslesesektion 919 und dem Signalprozessor 914 ein Steuerungssignal bereitzustellen und Operationen dieser Schaltungen zu steuern, wodurch ein Betrieb des Fotodetektors 910 gesteuert wird.
38 veranschaulicht ein Betriebsbeispiel der Abstandsmessvorrichtung 900. (A) von 38 gibt eine Wellenform des optischen Impulses L0 an, der von der lichtemittierenden Sektion 901 abgegeben werden soll, und (B) von 38 gibt eine Wellenform des reflektierten optischen Impulses L1 an, der vom Fotodetektor 910 detektiert werden soll.
Die lichtemittierende Sektion 901 emittiert den optischen Impuls L0 mit einer in Impulswellenform mit einem Tastverhältnis von 50 % auf der Basis einer Anweisung vom Controller 903 ((A) von 38). Der optische Impuls L0 läuft in Richtung des Messobjekts OBJ. Der optische Impuls L0 wird dann vom Messobjekt OBJ reflektiert, und der reflektierte optische Impuls L1, der so reflektiert wurde, läuft in Richtung des Fotodetektors 910. Das Pixel 920 dieses Fotodetektors 910 detektiert dann den reflektierten optischen Impuls L1 ((B) von 38). Der vom Pixel 920 detektierte reflektierte optische Impuls L1 hat eine Wellenform, die in Bezug auf die Wellenform des in (A) von 38 veranschaulichten optischen Impulses L0 um eine Verzögerungszeit DL verzögert ist. Die Verzögerungszeit DL ist eine Zeit, in der Licht in der Reihenfolge der lichtemittierenden Sektion 901, des Messobjekts OBJ und des Fotodetektors 910 läuft, und entspricht der Lichtlaufzeit. Die Lichtlaufzeit entspricht einem Abstand zwischen der Abstandsmessvorrichtung 900 und dem Messobjekt OBJ.
Beim indirekten Verfahren akkumuliert das Floating-Diffusionsgebiet 923A des Pixels 920 elektrische Signalladungen Q1 entsprechend einer Lichtmenge, die von der Fotodiode 921 in einer Periode 941 empfangen wird, in der die lichtemittierende Sektion 901 Licht emittiert, und das Floating-Diffusionsgebiet 923B des Pixel 920 akkumuliert elektrische Signalladungen Q2 entsprechend der Menge an Licht, die von der Fotodiode 921 in einer Periode 942 empfangen wird, in der die lichtemittierende Sektion 901 Licht nicht emittiert. Danach bestimmt der Signalprozessor 914 ein Verhältnis elektrischer Ladungen zwischen den elektrischen Signalladungen Q1 und den elektrischen Signalladungen Q2. Die Fotodiode 921 detektiert Licht in den Perioden 951 und 952; daher ist der Betrag elektrischer Ladungen der elektrischen Signalladungen Q1 proportional der Länge der Periode 951 und ist der Betrag elektrischer Ladungen der elektrischen Signalladungen Q2 proportional der Länge der Periode 952. Falls die Verzögerungszeit DL kurz ist, werden die elektrischen Signalladungen Q1 erhöht und werden die elektrischen Signalladungen Q2 verringert. Falls die Verzögerungszeit DL lang ist, werden die elektrischen Signalladungen Q1 verringert und werden die elektrischen Signalladungen Q2 erhöht. Somit wird das Verhältnis elektrischer Ladungen zwischen den elektrischen Signalladungen Q1 und den elektrischen Signalladungen Q2 in Abhängigkeit von der Verzögerungszeit DL verändert. Beim indirekten Verfahren ermöglicht ein Bestimmen des Verhältnisses elektrischer Ladungen beispielsweise, die Verzögerungszeit DL mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Infolgedessen ist es möglich, einen Abstand zum Messobjekt OBJ mit hoher Genauigkeit zu messen. Die vorliegende Technologie ist für die Auslesesektion 919 verwendbar. Dies macht es möglich, eine Bildqualität eines Abstandsbildes zu steigern.
Ein Beispiel der Abstandsmessvorrichtung 900, für die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für solch eine Abstandsmessvorrichtung 900 verwendet werden. Dies macht es möglich, die Bildqualität des Abstandsbildes in der Abstandsmessvorrichtung 900 zu verbessern.
Obgleich die vorliegende Technologie unter Bezugnahme auf einige Ausführungsformen, die Modifikationsbeispiele und deren spezifische Anwendungsbeispiele oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Technologie nicht auf diese Ausführungsform und dergleichen beschränkt und kann auf eine Vielzahl von Weisen modifiziert werden.
Beispielsweise ist in der oben beschriebenen Ausführungsform das Pixel P wie in 2 veranschaulicht konfiguriert; aber dies ist nicht einschränkend. Es ist möglich, Pixel mit verschiedenen Konfigurationen zu verwenden.
Es ist besonders zu erwähnen, dass die hierin beschriebenen Effekte nur veranschaulichend und nicht einschränkend sind und andere Effekte geliefert werden können.
Es ist besonders zu erwähnen, dass die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen aufweisen kann. Gemäß der vorliegenden Technologie mit den folgenden Konfigurationen ist es möglich, die Bildqualität zu verbessern.

(1) Eine Fotodetektionsvorrichtung, aufweisend:
- ein erstes Pixel, das dafür konfiguriert ist, ein erstes Pixelsignal zu erzeugen;
- einen Referenzsignalgenerator, der dafür konfiguriert ist, ein Referenzsignal zu erzeugen; und
- einen ersten Komparator, der eine erste Stromversorgungsschaltung und eine erste Vergleichsschaltung enthält, wobei die erste Stromversorgungsschaltung dafür konfiguriert ist, eine erste Stromversorgungsspannung auf der Basis einer von einem ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und einer Vorspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die erste Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung dafür konfiguriert ist, auf der Basis der ersten Stromversorgungsspannung zu arbeiten, und dafür konfiguriert ist, eine Vergleichsoperation auf der Basis des ersten Pixelsignals und des Referenzsignals durchzuführen.
(2) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (1), worin die erste Vergleichsschaltung eine erste Stromquelle enthält, die mit einem zweiten Stromversorgungsknoten gekoppelt ist.
(3) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (2), worin das erste Pixel dafür konfiguriert ist, dass erste Pixelsignal von einem Ausgangsterminal abzugeben, der Referenzsignalgenerator dafür konfiguriert ist, das Referenzsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung einen ersten Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine Source aufweist, einen ersten Kondensator, der einem mit dem Ausgangsanschluss des Referenzsignalgenerators gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, einen zweiten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des ersten Pixels gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, und einen ersten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Transistors und den Drain des ersten Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird.
(4) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (3), worin die Source des ersten Transistors mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelt ist und der Drain des ersten Transistors mit der ersten Stromquelle gekoppelt ist.
(5) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (4), worin die erste Vergleichsschaltung ferner einen zweiten Transistor, der ein mit dem Drain des ersten Transistors gekoppeltes Gate, einen Drain und eine Source aufweist, einen dritten Transistor, der ein Gate, einen mit dem Drain des zweiten Transistors gekoppelten Drain und eine mit dem zweiten Stromversorgungsknoten gekoppelte Source aufweist, und einen zweiten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des dritten Transistors und den Drain des dritten Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird.
(6) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (5), worin der erste Komparator ferner einen vierten Transistor enthält, der ein mit dem Drain des zweiten Transistors gekoppeltes Gate, einen mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelten Drain und eine mit dem Drain des ersten Transistors gekoppelte Source aufweist.
(7) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (3), worin die Source des ersten Transistors mit der ersten Stromquelle gekoppelt ist und die erste Vergleichsschaltung einen fünften Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit der ersten Stromquelle gekoppelte Source aufweist, einen dritten Kondensator, der mit dem Gate des fünften Transistors gekoppelt ist, einen dritten Schalter, der dafür konfiguriert ist, das Gate des fünften Transistors und den Drain des fünften Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird, und eine Lastschaltung enthält, die mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung, dem Drain des ersten Transistors und dem Drain des fünften Transistors gekoppelt ist.
(8) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (2), worin das erste Pixel dafür konfiguriert ist, das erste Pixelsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, der Referenzsignalgenerator dafür konfiguriert ist, das Referenzsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung einen ersten Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit der ersten Stromquelle gekoppelte Source aufweist, einen fünften Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit der ersten Stromquelle gekoppelte Source aufweist, einen ersten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des Referenzsignalgenerators gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, einen zweiten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des ersten Pixels gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des fünften Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, einen ersten Schalter, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Transistors und den Drain des ersten Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird, einen dritten Schalter, der dafür konfiguriert ist, das Gate des fünften Transistors und den Drain des fünften Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird, und eine Lastschaltung enthält, die mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung, dem Drain des ersten Transistors und dem Drain des fünften Transistors gekoppelt ist.
(9) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (7) oder (8), worin die Lastschaltung einen ersten Lasttransistor, der ein Gate, einen mit dem Drain des ersten Transistors gekoppelten Drain und eine mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelte Source aufweist, und einen zweiten Lasttransistor enthält, der ein mit dem Gate des ersten Lasttransistors gekoppeltes Gate, einen mit dem Drain des fünften Transistors gekoppelten Drain und eine mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelte Source aufweist.
(10) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (2), worin das erste Pixel dafür konfiguriert ist, das erste Pixelsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, der Referenzsignalgenerator dafür konfiguriert ist, das Referenzsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung einen ersten Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelte Source aufweist, einen sechsten Transistor, der ein Gate, einen mit der ersten Stromquelle gekoppelten Drain und eine mit dem Drain des ersten Transistors gekoppelte Source aufweist, einen ersten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des Referenzsignalgenerators gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, einen zweiten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des ersten Pixels gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, und einen ersten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Transistors und den Drain des sechsten Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird.
(11) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß einem von (3) bis (10), worin die Vorspannung eine erste Vorspannung umfasst und die erste Stromversorgungsschaltung einen ersten Stromversorgungstransistor enthält, der ein Gate, das dafür konfiguriert ist, mit der ersten Vorspannung versorgt zu werden, einen mit dem ersten Stromversorgungsknoten gekoppelten Drain und eine mit der Source des ersten Transistors gekoppelte Source aufweist.
(12) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß einem von (3) bis (10), worin die Vorspannung eine erste Vorspannung und eine zweite Vorspannung umfasst und die erste Stromversorgungsschaltung einen ersten Stromversorgungstransistor, der ein Gate, das dafür konfiguriert ist, mit der ersten Vorspannung versorgt zu werden, einen mit dem ersten Stromversorgungsknoten gekoppelten Drain und eine Source aufweist, und einen zweiten Stromversorgungstransistor enthält, der ein Gate, das dafür konfiguriert ist, mit der zweiten Vorspannung versorgt zu werden, einen mit der Source des ersten Stromversorgungstransistors gekoppelten Drain und eine mit der Source des ersten Transistors gekoppelte Source aufweist.
(13) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (11) oder (12), worin die erste Stromversorgungsschaltung ferner einen vierten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Stromversorgungstransistors mit der ersten Vorspannung zu versorgen, indem er eingeschaltet wird.
(14) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (13), worin die erste Stromversorgungsschaltung ferner einen mit dem Gate des ersten Stromversorgungstransistors gekoppelten vierten Kondensator enthält.
(15) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (11) oder (12), worin die erste Stromversorgungsschaltung ferner einen Operationsverstärker enthält, der einen nicht invertierenden Eingangsanschluss, der dafür konfiguriert ist, mit der ersten Vorspannung versorgt zu werden, einen invertierenden Eingangsanschluss, der mit der Source des ersten Stromversorgungstransistors gekoppelt ist, und einen Ausgangsanschluss aufweist, der mit dem Gate des ersten Stromversorgungstransistors gekoppelt ist.
(16) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (11) oder (12), worin der erste Stromversorgungstransistor ferner ein mit der Source des ersten Stromversorgungstransistors gekoppeltes Back-Gate aufweist.
(17) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (11) oder (12), ferner aufweisend einen Spannungsgenerator, der dafür konfiguriert ist, eine vorbestimmte Spannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, worin der erste Stromversorgungstransistor ferner ein mit dem Ausgangsanschluss des Spannungsgenerators gekoppeltes Back-Gate aufweist.
(18) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (12), worin die erste Stromversorgungsschaltung ferner einen fünften Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des zweiten Stromversorgungstransistors mit der zweiten Vorspannung zu versorgen, indem er eingeschaltet wird.
(19) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß einem von (3) bis (6), worin der erste Transistor ferner ein mit der Source des ersten Transistors gekoppeltes Back-Gate aufweist.
(20) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß einem von (2) bis (19), worin die erste Stromquelle einen ersten Stromquellentransistor enthält, der ein Gate, einen Drain und eine mit dem zweiten Stromversorgungsknoten gekoppelte Source aufweist.
(21) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß einem von (2) bis (19), worin die erste Stromquelle einen ersten Stromquellentransistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit dem zweiten Stromversorgungsknoten gekoppelte Source aufweist, und einen zweiten Stromquellentransistor enthält, der ein Gate, einen Drain und eine mit dem Drain des ersten Stromquellentransistors gekoppelte Source aufweist.
(22) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (20), worin die erste Stromquelle ferner einen sechsten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Stromquellentransistors mit einer dritten Vorspannung zu versorgen, indem er eingeschaltet wird.
(23) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (22), ferner aufweisend:
- ein zweites Pixel, das dafür konfiguriert ist, ein zweites Pixelsignal zu erzeugen, und
- einen zweiten Komparator, der eine zweite Stromversorgungsschaltung und eine zweite Vergleichsschaltung enthält, wobei die zweite Stromversorgungsschaltung dafür konfiguriert ist, eine zweite Stromversorgungsspannung auf der Basis der vom ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und der Vorspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die zweite Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die zweite Vergleichsschaltung dafür konfiguriert ist, auf der Basis der zweiten Stromversorgungsspannung zu arbeiten, und dafür konfiguriert ist, die Vergleichsoperation auf der Basis des zweiten Pixelsignals und des Referenzsignals durchzuführen.
(24) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (23), worin der Ausgangsanschluss der zweiten Stromversorgungsschaltung mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelt ist.
(25) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (24), ferner aufweisend:
- ein drittes Pixel, das dafür konfiguriert ist, ein drittes Pixelsignal zu erzeugen; und
- einen dritten Komparator, der eine dritte Stromversorgungsschaltung und eine dritte Vergleichsschaltung enthält, wobei die dritte Stromversorgungsschaltung dafür konfiguriert ist, eine dritte Stromversorgungsspannung auf der Basis der vom ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und der Vorspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die dritte Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die dritte Vergleichsschaltung dafür konfiguriert ist, auf der Basis der dritten Stromversorgungsspannung zu arbeiten, und dafür konfiguriert ist, die Vergleichsoperation auf der Basis des dritten Pixelsignals und des Referenzsignals durchzuführen, worin
- der Ausgangsanschluss der dritten Stromversorgungsschaltung vom Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung elektrisch isoliert ist und vom Ausgangsanschluss der zweiten Stromversorgungsschaltung elektrisch isoliert ist und
- der dritte Komparator zwischen dem ersten Komparator und dem zweiten Komparator vorgesehen ist.
(26) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (23), ferner aufweisend einen variablen Widerstand, der einen mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Ausgangsanschluss der zweiten Stromversorgungsschaltung gekoppelten zweiten Anschluss aufweist.
(27) Die Fotodetektionsvorrichtung gemäß (23), ferner aufweisend eine vierte Stromversorgungsschaltung, die dafür konfiguriert ist, die Stromversorgungsspannung auf der Basis einer von einem dritten Stromversorgungsknoten bereitgestellten anderen Stromversorgungsspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die Stromversorgungsspannung an den ersten Stromversorgungsknoten abzugeben.
(28) Eine elektronische Einrichtung, aufweisend:
- eine Fotodetektionsvorrichtung; und
- einen Prozessor, der einen Betrieb der Fotodetektionsvorrichtung steuert,
- wobei die Fotodetektionsvorrichtung
- ein erstes Pixel, das dafür konfiguriert ist, ein erstes Pixelsignal zu erzeugen,
- einen Referenzsignalgenerator, der dafür konfiguriert ist, ein Referenzsignal zu erzeugen, und
- einen ersten Komparator enthält, der eine erste Stromversorgungsschaltung und eine erste Vergleichsschaltung enthält, wobei die erste Stromversorgungsschaltung dafür konfiguriert ist, eine erste Stromversorgungsspannung auf der Basis einer von einem ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und einer Vorspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die erste Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung dafür konfiguriert ist, auf der Basis der ersten Stromversorgungsspannung zu arbeiten, und dafür konfiguriert ist, eine Vergleichsoperation auf der Basis des ersten Pixelsignals und des Referenzsignals durchzuführen.

Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 29. März 2019 beim japanischen Patentamt eingereichten japanischen Prioritäts-Patentanmeldung JP2019-068359 , deren Inhalte hierin durch Verweis einbezogen sind.
Es sollte sich für den Fachmann verstehen, dass in Abhängigkeit von Entwurfsanforderungen und anderen Faktoren verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Teilkombinationen und Änderungen vorkommen können, sofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 200719682 [0003]
JP 2019068359 [0184]

Claims

Fotodetektionsvorrichtung, aufweisend: ein erstes Pixel, das dafür konfiguriert ist, ein erstes Pixelsignal zu erzeugen; einen Referenzsignalgenerator, der dafür konfiguriert ist, ein Referenzsignal zu erzeugen; und einen ersten Komparator, der eine erste Stromversorgungsschaltung und eine erste Vergleichsschaltung enthält, wobei die erste Stromversorgungsschaltung dafür konfiguriert ist, eine erste Stromversorgungsspannung auf Basis einer von einem ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und einer Vorspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die erste Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung dafür konfiguriert ist, auf Basis der ersten Stromversorgungsspannung zu arbeiten, und dafür konfiguriert ist, eine Vergleichsoperation auf Basis des ersten Pixelsignals und des Referenzsignals durchzuführen.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Vergleichsschaltung eine erste Stromquelle enthält, die mit einem zweiten Stromversorgungsknoten gekoppelt ist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Pixel dafür konfiguriert ist, dass erste Pixelsignal von einem Ausgangsterminal abzugeben, der Referenzsignalgenerator dafür konfiguriert ist, das Referenzsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung einen ersten Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine Source aufweist, einen ersten Kondensator, der einem mit dem Ausgangsanschluss des Referenzsignalgenerators gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, einen zweiten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des ersten Pixels gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, und einen ersten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Transistors und den Drain des ersten Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Source des ersten Transistors mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelt ist und der Drain des ersten Transistors mit der ersten Stromquelle gekoppelt ist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste Vergleichsschaltung ferner einen zweiten Transistor, der ein mit dem Drain des ersten Transistors gekoppeltes Gate, einen Drain und eine Source aufweist, einen dritten Transistor, der ein Gate, einen mit dem Drain des zweiten Transistors gekoppelten Drain und eine mit dem zweiten Stromversorgungsknoten gekoppelte Source aufweist, und einen zweiten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des dritten Transistors und den Drain des dritten Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der erste Komparator ferner einen vierten Transistor enthält, der ein mit dem Drain des zweiten Transistors gekoppeltes Gate, einen mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelten Drain und eine mit dem Drain des ersten Transistors gekoppelte Source aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Source des ersten Transistors mit der ersten Stromquelle gekoppelt ist und die erste Vergleichsschaltung einen fünften Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit der ersten Stromquelle gekoppelte Source aufweist, einen dritten Kondensator, der mit dem Gate des fünften Transistors gekoppelt ist, einen dritten Schalter, der dafür konfiguriert ist, das Gate des fünften Transistors und den Drain des fünften Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird, und eine Lastschaltung enthält, die mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung, dem Drain des ersten Transistors und dem Drain des fünften Transistors gekoppelt ist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Pixel dafür konfiguriert ist, das erste Pixelsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, der Referenzsignalgenerator dafür konfiguriert ist, das Referenzsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung einen ersten Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit der ersten Stromquelle gekoppelte Source aufweist, einen fünften Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit der ersten Stromquelle gekoppelte Source aufweist, einen ersten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des Referenzsignalgenerators gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, einen zweiten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des ersten Pixels gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des fünften Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, einen ersten Schalter, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Transistors und den Drain des ersten Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird, einen dritten Schalter, der dafür konfiguriert ist, das Gate des fünften Transistors und den Drain des fünften Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird, und eine Lastschaltung enthält, die mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung, dem Drain des ersten Transistors und dem Drain des fünften Transistors gekoppelt ist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Lastschaltung einen ersten Lasttransistor, der ein Gate, einen mit dem Drain des ersten Transistors gekoppelten Drain und eine mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelte Source aufweist, und einen zweiten Lasttransistor enthält, der ein mit dem Gate des ersten Lasttransistors gekoppeltes Gate, einen mit dem Drain des fünften Transistors gekoppelten Drain und eine mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelte Source aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Pixel dafür konfiguriert ist, das erste Pixelsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, der Referenzsignalgenerator dafür konfiguriert ist, das Referenzsignal von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung einen ersten Transistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelte Source aufweist, einen sechsten Transistor, der ein Gate, einen mit der ersten Stromquelle gekoppelten Drain und eine mit dem Drain des ersten Transistors gekoppelte Source aufweist, einen ersten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des Referenzsignalgenerators gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, einen zweiten Kondensator, der einen mit dem Ausgangsanschluss des ersten Pixels gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelten zweiten Anschluss aufweist, und einen ersten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Transistors und den Drain des sechsten Transistors miteinander zu koppeln, indem er eingeschaltet wird.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vorspannung eine erste Vorspannung umfasst und die erste Stromversorgungsschaltung einen ersten Stromversorgungstransistor enthält, der ein Gate, das dafür konfiguriert ist, mit der ersten Vorspannung versorgt zu werden, einen mit dem ersten Stromversorgungsknoten gekoppelten Drain und eine mit der Source des ersten Transistors gekoppelte Source aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vorspannung eine erste Vorspannung und eine zweite Vorspannung umfasst und die erste Stromversorgungsschaltung einen ersten Stromversorgungstransistor, der ein Gate, das dafür konfiguriert ist, mit der ersten Vorspannung versorgt zu werden, einen mit dem ersten Stromversorgungsknoten gekoppelten Drain und eine Source aufweist, und einen zweiten Stromversorgungstransistor enthält, der ein Gate, das dafür konfiguriert ist, mit der zweiten Vorspannung versorgt zu werden, einen mit der Source des ersten Stromversorgungstransistors gekoppelten Drain und eine mit der Source des ersten Transistors gekoppelte Source aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Stromversorgungsschaltung ferner einen vierten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Stromversorgungstransistors mit der ersten Vorspannung zu versorgen, indem er eingeschaltet wird.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Stromversorgungsschaltung ferner einen mit dem Gate des ersten Stromversorgungstransistors gekoppelten vierten Kondensator enthält.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Stromversorgungsschaltung ferner einen Operationsverstärker enthält, der einen nicht invertierenden Eingangsanschluss, der dafür konfiguriert ist, mit der ersten Vorspannung versorgt zu werden, einen invertierenden Eingangsanschluss, der mit der Source des ersten Stromversorgungstransistors gekoppelt ist, und einen Ausgangsanschluss aufweist, der mit dem Gate des ersten Stromversorgungstransistors gekoppelt ist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der erste Stromversorgungstransistor ferner ein mit der Source des ersten Stromversorgungstransistors gekoppeltes Back-Gate aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 11, ferner aufweisend einen Spannungsgenerator, der dafür konfiguriert ist, eine vorbestimmte Spannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, wobei der erste Stromversorgungstransistor ferner ein mit dem Ausgangsanschluss des Spannungsgenerators gekoppeltes Back-Gate aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Stromversorgungsschaltung ferner einen fünften Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des zweiten Stromversorgungstransistors mit der zweiten Vorspannung zu versorgen, indem er eingeschaltet wird.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste Transistor ferner ein mit der Source des ersten Transistors gekoppeltes Back-Gate aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Stromquelle einen ersten Stromquellentransistor enthält, der ein Gate, einen Drain und eine mit dem zweiten Stromversorgungsknoten gekoppelte Source aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Stromquelle einen ersten Stromquellentransistor, der ein Gate, einen Drain und eine mit dem zweiten Stromversorgungsknoten gekoppelte Source aufweist, und einen zweiten Stromquellentransistor enthält, der ein Gate, einen Drain und eine mit dem Drain des ersten Stromquellentransistors gekoppelte Source aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei die erste Stromquelle ferner einen sechsten Schalter enthält, der dafür konfiguriert ist, das Gate des ersten Stromquellentransistors mit einer dritten Vorspannung zu versorgen, indem er eingeschaltet wird.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein zweites Pixel, das dafür konfiguriert ist, ein zweites Pixelsignal zu erzeugen, und einen zweiten Komparator, der eine zweite Stromversorgungsschaltung und eine zweite Vergleichsschaltung enthält, wobei die zweite Stromversorgungsschaltung dafür konfiguriert ist, eine zweite Stromversorgungsspannung auf Basis der vom ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und der Vorspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die zweite Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die zweite Vergleichsschaltung dafür konfiguriert ist, auf Basis der zweiten Stromversorgungsspannung zu arbeiten, und dafür konfiguriert ist, die Vergleichsoperation auf Basis des zweiten Pixelsignals und des Referenzsignals durchzuführen.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Ausgangsanschluss der zweiten Stromversorgungsschaltung mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelt ist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 24, ferner aufweisend: ein drittes Pixel, das dafür konfiguriert ist, ein drittes Pixelsignal zu erzeugen; und einen dritten Komparator, der eine dritte Stromversorgungsschaltung und eine dritte Vergleichsschaltung enthält, wobei die dritte Stromversorgungsschaltung dafür konfiguriert ist, eine dritte Stromversorgungsspannung auf Basis der vom ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und der Vorspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die dritte Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die dritte Vergleichsschaltung dafür konfiguriert ist, auf Basis der dritten Stromversorgungsspannung zu arbeiten, und dafür konfiguriert ist, die Vergleichsoperation auf Basis des dritten Pixelsignals und des Referenzsignals durchzuführen, wobei der Ausgangsanschluss der dritten Stromversorgungsschaltung vom Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung elektrisch isoliert ist und vom Ausgangsanschluss der zweiten Stromversorgungsschaltung elektrisch isoliert ist und der dritte Komparator zwischen dem ersten Komparator und dem zweiten Komparator vorgesehen ist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 23, ferner aufweisend einen variablen Widerstand, der einen mit dem Ausgangsanschluss der ersten Stromversorgungsschaltung gekoppelten ersten Anschluss und einen mit dem Ausgangsanschluss der zweiten Stromversorgungsschaltung gekoppelten zweiten Anschluss aufweist.
Fotodetektionsvorrichtung nach Anspruch 23, ferner aufweisend eine vierte Stromversorgungsschaltung, die dafür konfiguriert ist, die Stromversorgungsspannung auf Basis einer von einem dritten Stromversorgungsknoten bereitgestellten anderen Stromversorgungsspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die Stromversorgungsspannung an den ersten Stromversorgungsknoten abzugeben.
Elektronische Einrichtung, aufweisend: eine Fotodetektionsvorrichtung; und einen Prozessor, der einen Betrieb der Fotodetektionsvorrichtung steuert, wobei die Fotodetektionsvorrichtung ein erstes Pixel, das dafür konfiguriert ist, ein erstes Pixelsignal zu erzeugen, einen Referenzsignalgenerator, der dafür konfiguriert ist, ein Referenzsignal zu erzeugen, und einen ersten Komparator enthält, der eine erste Stromversorgungsschaltung und eine erste Vergleichsschaltung enthält, wobei die erste Stromversorgungsschaltung dafür konfiguriert ist, eine erste Stromversorgungsspannung auf Basis einer von einem ersten Stromversorgungsknoten bereitgestellten Stromversorgungsspannung und einer Vorspannung zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, die erste Stromversorgungsspannung von einem Ausgangsanschluss abzugeben, und die erste Vergleichsschaltung dafür konfiguriert ist, auf Basis der ersten Stromversorgungsspannung zu arbeiten, und dafür konfiguriert ist, eine Vergleichsoperation auf Basis des ersten Pixelsignals und des Referenzsignals durchzuführen.