JP2000287137A - Solid-state image pickup element - Google Patents

Solid-state image pickup element

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JP2000287137A
JP2000287137A JP11089333A JP8933399A JP2000287137A JP 2000287137 A JP2000287137 A JP 2000287137A JP 11089333 A JP11089333 A JP 11089333A JP 8933399 A JP8933399 A JP 8933399A JP 2000287137 A JP2000287137 A JP 2000287137A
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JP
Japan
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switch
output
solid
voltage
comparator
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Application number
JP11089333A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Sugiki
忠 杉木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance image quality by avoiding the occurrence of a difference in DC levels among signals for reading a plurality of pixels. SOLUTION: In this solid-state image pickup element having a plurality of A/D converters to sequentially select outputs of the A/D converters and to obtain a digital video output, a noise cancel (comparison) section NR1 consists of a plurality of stages of amplifiers 501, 502 and a clamp circuit is provided to 2nd and succeeding stages of amplifiers 502.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、映像信号がデジ
タル信号で得られる固体撮像素子に関するもので、特に
複数のAD変換器を有した固体撮像素子であり、AD変換器
間の変換特性に生じるばらつきを低減できるようにした
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device in which a video signal is obtained as a digital signal, and more particularly to a solid-state imaging device having a plurality of A / D converters, which causes conversion characteristics between A / D converters. Variations can be reduced.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体撮像素子に有効なアナログデジタル
変換器として、例えば特開平9−238286号公報に
記載された技術がある。しかしながら、アナログデジタ
ル変換特性としてさらなる改善が必要であることに本件
発明者は注目するものである。
2. Description of the Related Art As an analog-to-digital converter effective for a solid-state imaging device, there is a technique described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-238286. However, the present inventor has noticed that the analog-to-digital conversion characteristics require further improvement.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のアナログデジタ
ル変換器は、まずカウンタを所定のタイミングでスター
トし、このカウンタのカウント値に応じて変化する基準
電圧を発生する。次に、各画素から取り出した信号電圧
と前記基準電圧とを各比較器で比較し、傾斜を持って変
化する基準電圧と信号電圧のレベルが一致したときにラ
ッチパルスを得るものである。そしてこのラッチパルス
により、このパルス発生時のデジタルカウント値をラッ
チ回路でラッチし、デジタル変換出力とする。このよう
に得られた各比較器からのデジタル値は、水平走査回路
の制御に基づき、水平期間に順次読み出される。
The above-described analog-to-digital converter first starts a counter at a predetermined timing, and generates a reference voltage that changes according to the count value of the counter. Next, the comparator compares the signal voltage extracted from each pixel with the reference voltage, and obtains a latch pulse when the level of the reference voltage that changes with a slope matches the level of the signal voltage. Then, by the latch pulse, the digital count value at the time of generation of the pulse is latched by a latch circuit, and is converted into a digital conversion output. The digital values thus obtained from the respective comparators are sequentially read out during the horizontal period under the control of the horizontal scanning circuit.

【0004】ここで通常は、信号電圧を正確なものとす
るために、各比較器においては、比較を行う前に比較器
の入力と出力側の直流レベルを同一にするための処理を
行う。つまり、比較器の入出力端子間に並列に設けられ
たスイッチを一端閉じて、いわゆるクランプ処理を行
い、各比較器間の入力オフセットばらつきを低減してい
る。
Here, usually, in order to make the signal voltage accurate, each comparator performs a process for making the input and output DC levels of the comparator the same before performing the comparison. That is, a switch provided in parallel between the input / output terminals of the comparators is closed once, so-called clamp processing is performed, and input offset variations among the comparators are reduced.

【0005】しかしながらこのクランプ処理の際に比較
器と並列に設けられた上記スイッチの制御端子と入出力
端子間に存在する寄生容量のために、比較器の閾値電圧
とクランプ電圧に差異が生じる。
However, due to the parasitic capacitance existing between the control terminal and the input / output terminal of the switch provided in parallel with the comparator during the clamping process, a difference occurs between the threshold voltage of the comparator and the clamp voltage.

【0006】この差異は前記スイッチ製造ばらつきより
影響を受け、結果的には各比較器の出力の直流レベルと
の間でばらつきが生じる。このばらつきは、結果的には
後段に設けられている各アナログデジタル変換器におい
て得られたデジタル値のチャンネル間ばらつきとして現
れることになる。
[0006] This difference is affected by the switch manufacturing variation, and as a result, a variation occurs between the output of each comparator and the DC level. This variation eventually appears as channel-to-channel variation in digital values obtained in each analog-to-digital converter provided at the subsequent stage.

【0007】そこでこの発明は、同一水平ライン方向の
複数の画素の各読み出し信号の間で、直流レベルのばら
つきを生じないようにし、画質向上を得ることができる
固体撮像素子を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device capable of preventing variation in a DC level between read signals of a plurality of pixels in the same horizontal line direction and improving image quality. And

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、複数のアナログデジタル変換器を有
し、前記アナログデジタル変換器の出力を順次選択し、
デジタル映像出力を得る固体撮像素子において、前記ア
ナログデジタル変換器で使用する電圧比較部を複数段の
増幅器で構成し、2段目以降の増幅器をクランプ回路と
して機能させ、クランプ回路の直流再生特性ばらつきの
影響を低減させるようにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention has a plurality of analog-to-digital converters, and sequentially selects the outputs of the analog-to-digital converters.
In a solid-state imaging device for obtaining a digital video output, a voltage comparison unit used in the analog-to-digital converter is composed of a plurality of stages of amplifiers, and the second and subsequent stages of the amplifier function as a clamp circuit, and the DC reproduction characteristics of the clamp circuit vary. To reduce the effect of the above.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1には、固体撮像素子のアナログデジタ
ル変換部を中心に示している。撮像部の1つの画素ブロ
ックPB11を代表してその構成を説明する。画素ブロック
部PB11は、電源400と接地間に直列接続されたスイッ
チ402と受光素子401があり、スイッチ402と受
光素子401の接続点には、増幅器403の入力端子が
接続され、この増幅器403の出力端子はスイッチ40
4を介して信号導出ライン(垂直ライン)VL1に接続
されている。
FIG. 1 mainly shows an analog-to-digital converter of a solid-state imaging device. The configuration of one pixel block PB11 of the imaging unit will be described as a representative. The pixel block unit PB11 includes a switch 402 and a light receiving element 401 connected in series between a power supply 400 and a ground, and a connection point between the switch 402 and the light receiving element 401 is connected to an input terminal of an amplifier 403. Output terminal is switch 40
4 is connected to a signal derivation line (vertical line) VL1.

【0011】画素ブロックPB11を代表して説明したが、
他の画素ブロックPB12〜PBnm(m水平方向画素番号、n
垂直方向画素番号)も同様な構成である。
Although the pixel block PB11 has been described as a representative,
Other pixel blocks PB12 to PBnm (m horizontal pixel number, n
The vertical pixel numbers have the same configuration.

【0012】画素ブロックPB11、PB12、…、PB1m
は第1の水平ライン方向の画素列を示し、画素ブロック
PB21、PB22、…、PB2mは第2の水平ライン方向の
画素列を示す。各画素ブロック内は同じ構成であるから
同一符号を付している。各画素ブロックの垂直方向の列
は、それぞれ対応する信号導出ライン(垂直ライン)V
L1〜VLmに接続されている。
Pixel blocks PB11, PB12,..., PB1m
Denotes a pixel column in a first horizontal line direction, and a pixel block
PB21, PB22,..., PB2m indicate pixel columns in the second horizontal line direction. Since each pixel block has the same configuration, the same reference numeral is assigned. The columns in the vertical direction of each pixel block correspond to the corresponding signal derivation lines (vertical lines) V
L1 to VLm.

【0013】垂直ラインVL1〜VLmは、それぞれアナログ
デジタル変換部の一部をなすノイズキャンセル(比較)
部に導かれている。各ノイズキャンセル(比較)部の構
成は同じ構成であるから、1つのノイズキャンセル(比
較)部N1の構成を代表して説明する。垂直ラインVL1は
コンデンサC1を介して電圧比較器501の一方の入力
端子に接続されている。電圧比較器501のこの一方の
入力端子と出力端子間にはスイッチCP1が接続されてい
る。電圧比較器501の他方の入力端子には、基準電圧
発生器311からの基準電圧が供給される。電圧比較器
501の出力端子は、コンデンサC2を介してインバータ
(増幅器)502の入力端子に接続されている。このイ
ンバータ502の入力端子と出力端子間にはスイッチC
P2が接続されている。増幅器502の出力端子は、対
応するラッチ回路11−1の駆動パルス入力端子Gに接
続されている。
The vertical lines VL1 to VLm are noise cancellations (comparisons) each forming a part of an analog-to-digital converter.
Led to the department. Since the configuration of each noise canceling (comparing) unit is the same, the configuration of one noise canceling (comparing) unit N1 will be described as a representative. The vertical line VL1 is connected to one input terminal of the voltage comparator 501 via the capacitor C1. A switch CP1 is connected between the one input terminal and the output terminal of the voltage comparator 501. The other input terminal of the voltage comparator 501 is supplied with the reference voltage from the reference voltage generator 311. An output terminal of the voltage comparator 501 is connected to an input terminal of an inverter (amplifier) 502 via a capacitor C2. A switch C is provided between the input terminal and the output terminal of the inverter 502.
P2 is connected. The output terminal of the amplifier 502 is connected to the drive pulse input terminal G of the corresponding latch circuit 11-1.

【0014】上記の基準電圧発生器311の出力基準電
圧は、各電圧比較比較器501に共通に与えられてい
る。またノイズキャンセル(比較)部NR2に対応し
て、ラッチ回路11−2が設けられている。このラッチ
回路11−2の駆動パルス入力端Gには、ノイズキャン
セル(比較)部NR2の増幅器502の出力が供給され
ている。このようにノイズキャンセル(比較)部NR1
〜NRmに対応してラッチ回路11−1〜11−mが設
けらており、これらのラッチ回路11−1〜11−m
は、それぞれ対応するノイズキャンセル(比較)部のイ
ンバータの出力が反転した時点で、共通のカウンタ31
2のカウント値をラッチすることができる。このカウン
タ312の出力は、基準電圧発生器311にも入力され
ている。
The output reference voltage of the reference voltage generator 311 is commonly supplied to each voltage comparator / comparator 501. A latch circuit 11-2 is provided corresponding to the noise canceling (comparing) unit NR2. The output of the amplifier 502 of the noise canceling (comparing) unit NR2 is supplied to the drive pulse input terminal G of the latch circuit 11-2. Thus, the noise canceling (comparing) unit NR1
To NRm, latch circuits 11-1 to 11-m are provided, and these latch circuits 11-1 to 11-m are provided.
At the time when the output of the inverter of the corresponding noise canceling (comparing) unit is inverted, the common counter 31
The count value of 2 can be latched. The output of the counter 312 is also input to the reference voltage generator 311.

【0015】複数のノイズキャンセル(比較)部NR1
〜NRmに対して、基準電圧発生器311が共有されて
いる。カウンタ312は、水平ドライブ信号HDの先頭
でリセットされ、クロックCLOCKを計数している。
この水平ドライブ信号HD及びクロックCLOCKは、
タイミング発生器313にも供給されており、各種のス
イッチ制御等のタイミング信号を生成している。
A plurality of noise canceling (comparing) units NR1
The reference voltage generator 311 is shared for 〜NRm. The counter 312 is reset at the beginning of the horizontal drive signal HD and counts the clock CLOCK.
The horizontal drive signal HD and the clock CLOCK are
It is also supplied to the timing generator 313, and generates timing signals for various switch controls and the like.

【0016】ラッチ回路11−1〜11−mに対応し
て、ラッチ回路12−1〜12−mが設けらている。こ
れらは、対応するラッチ回路11−1〜11−mにラッ
チされているデジタル値を、水平ドライブ信号HDのタ
イミングで一斉にラッチする。ラッチ回路12−1〜1
2−mの出力端子は、走査スイッチ13−1〜13−m
にそれぞれ接続されている。これらの走査スイッチ13
−1〜13−mは、1水平期間に次々とオンして、1走
査分の撮像信号のデジタル値を出力ライン70に導出す
る。
The latch circuits 12-1 to 12-m are provided corresponding to the latch circuits 11-1 to 11-m. These latch the digital values latched by the corresponding latch circuits 11-1 to 11-m all at once with the timing of the horizontal drive signal HD. Latch circuits 12-1 to 1
2-m output terminals are scanning switches 13-1 to 13-m
Connected to each other. These scanning switches 13
-1 to 13-m turn on one after another in one horizontal period, and derive the digital value of the image signal for one scan to the output line 70.

【0017】図2には、図1の固体撮像素子の要部の動
作タイミングの波形図を示している。図2(a)は、第
1の水平ラインにおける出力スイッチ404の動作波
形、図2(b)は、第2の水平ラインにおける出力スイ
ッチ404の動作波形である。図2(c)は、第1の水
平ラインにおけるリセットスイッチ402の動作波形、
図2(d)は、第2の水平ラインにおけるリセットスイ
ッチ402の動作波形である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation timing of the main part of the solid-state imaging device of FIG. FIG. 2A shows the operation waveform of the output switch 404 on the first horizontal line, and FIG. 2B shows the operation waveform of the output switch 404 on the second horizontal line. FIG. 2C shows an operation waveform of the reset switch 402 in the first horizontal line,
FIG. 2D shows operation waveforms of the reset switch 402 in the second horizontal line.

【0018】図2(e)は、ノイズキャンセル(比較)
部のスイッチCP1の動作波形図、図2(f)は、スイッ
チCP2の動作波形図である。
FIG. 2E shows noise cancellation (comparison).
FIG. 2 (f) is an operation waveform diagram of the switch CP1 of FIG.

【0019】図2(g)、図2(h)は、それぞれノイ
ズキャンセル(比較)部NR1とNR2の各比較器501の
入力部の信号である。図の例では、第1の水平ラインの
画素ブロックPB11からは出力sig1が存在し、画素ブロ
ックPB12からは出力sig2(出力ゼロ)が存在する例を示
している。
FIGS. 2 (g) and 2 (h) show signals at the input section of each comparator 501 of the noise canceling (comparing) sections NR1 and NR2, respectively. In the example of the drawing, an example is shown in which an output sig1 exists from the pixel block PB11 on the first horizontal line, and an output sig2 (zero output) exists from the pixel block PB12.

【0020】比較器501、増幅器502部ではクラン
プ処理が行われる。
The comparator 501 and the amplifier 502 perform a clamping process.

【0021】クランプ処理のために、例えば図2の
(e)、(f)のタイミングのように、スイッチCP
1、CP2が一旦オンされた後、オフされる。ここで後
段のスイッチCP2のオフタイミングは、スイッチCP
1のオフタイミングより遅らせる。
For the clamping process, for example, as shown in the timing charts of FIGS.
1. After CP2 is once turned on, it is turned off. Here, the off-timing of the subsequent switch CP2 is determined by the switch CP2.
Delay from off timing of 1.

【0022】図面では、スイッチCP1、CP2がオンに
なるタイミングが一致しているが、要は、後段のスイッ
チCP2のオフタイミングが、スイッチCP1のオフタ
イミングより遅れていればよい。よって、後段のスイッ
チCP2のオンのタイミングは、スイッチCP1のオフ
タイミングより遅れていても構わない。
In the drawing, the timings at which the switches CP1 and CP2 are turned on coincide, but the point is that the off-timing of the switch CP2 at the subsequent stage should be later than the off-timing of the switch CP1. Therefore, the on timing of the switch CP2 in the subsequent stage may be delayed from the off timing of the switch CP1.

【0023】このように電圧比較部を複数の増幅器で構
成し、後段の増幅器にクランプ回路を設けると、スイッ
チCP1のばらつきによるチャンネル間のA/D変換特
性のばらつきは、スイッチCP2のクランプ動作により
キャンセルされる。スイッチCP2のばらつきにより、
チャンネル間のAD変換特性にチャンネル間ばらつきが
生じるが、入力信号レベルに対しては(1/A1)(A
1は比較器501の増幅率)倍のばらつきであり、信号
から見た場合、このばらつきは実質的にはなくなる。
As described above, when the voltage comparison section is constituted by a plurality of amplifiers and a clamp circuit is provided in the subsequent amplifier, the variation in A / D conversion characteristics between channels due to the variation in the switch CP1 can be reduced by the clamp operation of the switch CP2. Canceled. Due to the variation of the switch CP2,
Although the A / D conversion characteristics between channels vary between channels, the input signal level is (1 / A1) (A
1 is a variation multiplied by the amplification factor of the comparator 501) times, and when viewed from the signal, this variation is substantially eliminated.

【0024】またこの発明のノイズキャンセル部では、
上記したように信号出力側で、チャンネル間の直流のば
らつきを効果的に抑えることができるので、逆に撮像領
域側のばらつきの許容範囲が大きくなっても構わないと
言える。このことは、製造面でも有利であり、歩留まり
を高める上でも有利となる。
In the noise canceling unit according to the present invention,
As described above, the DC variation between channels can be effectively suppressed on the signal output side, and conversely, it can be said that the allowable range of the variation on the imaging region side may be increased. This is advantageous in terms of manufacturing and also in terms of increasing the yield.

【0025】この発明は、上記した実施の形態に限定さ
れるものではなく、各種の実施の形態が可能である。図
3には、各種の変形例を示している。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various embodiments are possible. FIG. 3 shows various modifications.

【0026】図3(A)は、比較器501とコンデンサ
C2との間に更に増幅器511を設けた例である。図3
(B)は、先の実施の形態に比べて、スイッチCP1と、増
幅器511を省略した例である。また図3(C)の例う
ぁ、図3(B)の実施の形態に比べて、増幅器502の
後段に増幅器512を設けた例である。
FIG. 3A shows a comparator 501 and a capacitor.
This is an example in which an amplifier 511 is further provided between C2 and C2. FIG.
(B) is an example in which the switch CP1 and the amplifier 511 are omitted as compared with the above embodiment. Further, in the example shown in FIG. 3C, an amplifier 512 is provided at the subsequent stage of the amplifier 502 as compared with the embodiment of FIG. 3B.

【0027】この発明は上記の実施の形態に限定される
ものではない。
The present invention is not limited to the above embodiment.

【0028】図4にはこの発明の他の実施の形態におけ
る基本構成を示している。即ち、図4において、破線で
囲む部分PBは、固体撮像素子の画素部であり、光電変換
素子PDのカソードは、直列にリセットスイッチRD,読
み出しスイッチ素子RSを介して直流電源100に接続
されている。スイッチ素子RDとRSの接続点は、増幅素子
Q1のゲートに接続されている。このスイッチ素子Q1の
一方の電極は、直流電源100に接続され、他方の電極
は、定電流源11を介して接地されている。
FIG. 4 shows a basic configuration according to another embodiment of the present invention. That is, in FIG. 4, a portion PB surrounded by a broken line is a pixel portion of the solid-state imaging device, and a cathode of the photoelectric conversion device PD is connected in series to the DC power supply 100 via the reset switch RD and the readout switch device RS. I have. The connection point between the switch elements RD and RS is
Connected to the gate of Q1. One electrode of the switch element Q1 is connected to the DC power supply 100, and the other electrode is grounded via the constant current source 11.

【0029】またこの他方の電極は、信号出力ノードと
して引き出され、ノイズキャンセル(比較)部13に導
かれている。ノイズキャンセル(比較)部13は、スイ
ッチS1が入力ノードに設けられる。このスイッチS1の
出力ノードは、コンデンサC11とC12の各一方の電極
に接続されている。コンデンサC12の他方の電極に
は、スイッチS2を介して基準電圧発生回路14からの基
準電圧が供給されるように構成される。コンデンサC1
2の他方の電極は、比較器A1とスイッチS3との並列回
路に接続されている。更に比較器A1の出力は、コンデ
ンサC13の一方の電極に接続されている。このコンデ
ンサC13の他方の電極は、インバータA2とスイッチS
4の並列回路を介してラッチ回路15のラッチパルス入
力端に接続されている。
The other electrode is led out as a signal output node, and is led to a noise canceling (comparing) unit 13. In the noise cancellation (comparison) unit 13, the switch S1 is provided at the input node. The output node of the switch S1 is connected to one electrode of each of the capacitors C11 and C12. The other electrode of the capacitor C12 is configured to be supplied with the reference voltage from the reference voltage generation circuit 14 via the switch S2. Capacitor C1
The other electrode of 2 is connected to a parallel circuit of the comparator A1 and the switch S3. Further, the output of the comparator A1 is connected to one electrode of the capacitor C13. The other electrode of the capacitor C13 is connected to the inverter A2 and the switch S
4 is connected to the latch pulse input terminal of the latch circuit 15 via the four parallel circuits.

【0030】ラッチ回路15には、カウンタ16からの
カウントデータが供給されている。また、このカウント
データは、基準電圧発生回路14にも供給されている。
基準電圧発生回路14は、カウントデータの値に対応し
た振幅の電圧Vsawを出力する。タイミング回路17
は、各スイッチ素子をオンオフさせるためのタイミング
パルスやカウンタ16のリセットパルス及びクロックを
出力する回路である。
The count data from the counter 16 is supplied to the latch circuit 15. The count data is also supplied to the reference voltage generation circuit 14.
The reference voltage generation circuit 14 outputs a voltage Vsaw having an amplitude corresponding to the value of the count data. Timing circuit 17
Is a circuit that outputs a timing pulse for turning on and off each switch element, a reset pulse of the counter 16, and a clock.

【0031】図5には、上記の回路の動作を説明するた
めの波形を示している。
FIG. 5 shows waveforms for explaining the operation of the above circuit.

【0032】リセットパルス(図5(a))によりスイ
ッチ素子RSがオンすると、増幅素子Q1のゲートを高電
位にする。すると増幅素子Q1の出力電圧Vsigが高電位
となり、次にスイッチRSがオフ、スイッチ素子S1がオン
され、更にスイッチS3がオンされ次にオフされる。ス
イッチS3がオンしたときには、出力電圧Vsigの電位Va
とVthの差電圧、つまり(Va−Vth)がコンデンサC11に蓄
えられる。Vthは、比較器A1の閾値電圧である。
When the switch element RS is turned on by the reset pulse (FIG. 5A), the gate of the amplifier element Q1 is set to a high potential. Then, the output voltage Vsig of the amplifier element Q1 becomes high potential, the switch RS is turned off, the switch element S1 is turned on, the switch S3 is turned on, and then the switch S3 is turned off. When the switch S3 is turned on, the potential Va of the output voltage Vsig
And Vth, that is, (Va−Vth) is stored in the capacitor C11. Vth is a threshold voltage of the comparator A1.

【0033】次にスイッチS4をオンオフする。これによ
り、誤差として残っていた直流成分がコンデンサC13
でクランプされる。
Next, the switch S4 is turned on and off. As a result, the DC component remaining as an error is
Is clamped by

【0034】次に、スイッチS1のオン状態は維持し、
スイッチRDをオンする。つまり光電変換素子(フォト
ダイオード)PDに蓄積されている信号電荷を増幅素子Q
1のゲートに転送する。すると、増幅素子Q1の出力電
圧Vsigは、信号電荷(光電変換量)に応じた電圧とな
る。ここでスイッチS2をオンする。すると、このとき
の出力電圧Vbと基準電圧Vsawとの差電圧、つまり(Vb
−V0)がコンデンサC12に蓄えられる。
Next, the on state of the switch S1 is maintained,
The switch RD is turned on. That is, the signal charge stored in the photoelectric conversion element (photodiode) PD is amplified by the amplification element Q.
Transfer to 1 gate. Then, the output voltage Vsig of the amplification element Q1 becomes a voltage corresponding to the signal charge (the amount of photoelectric conversion). Here, the switch S2 is turned on. Then, the difference voltage between the output voltage Vb and the reference voltage Vsaw at this time, that is, (Vb
−V0) is stored in the capacitor C12.

【0035】次にスイッチS1がオフされ、スイッチS
2のオン状態が維持され、基準電圧Vsawがカウンタ16
のカウント値に基づいて可変される。これにより基準電
圧Vsawは、順次増加又は減少する。スイッチS1がオフし
た後は、スイッチS2のみのオン状態が維持される。
Next, the switch S1 is turned off, and the switch S1 is turned off.
2 is maintained, and the reference voltage Vsaw is
Is varied based on the count value of. As a result, the reference voltage Vsaw increases or decreases sequentially. After the switch S1 is turned off, only the switch S2 is kept on.

【0036】ここで、比較器A1の入力電圧Vinを見
るとVin=Vsaw+(Vb−V0)−(Va−Vth)となる。
この式を変形するとVin=Vth+(Vb−Va)+(Vsaw
−V0)となる。つまり比較器A1の入力電圧Vinは、閾
値電圧Vthと、入力電圧を2時点でサンプリングした電
圧の電位差(Va−Vb)と、基準電圧の変化幅(Vsaw−V
0)との和となる。ここで基準電圧の変化幅(Vsaw−V
0)と,電位差(Va−Vb)との和がゼロとなったとき
に、Vin=Vth(閾値電圧)となり、比較器A1の
出力が反転することができる。
Here, looking at the input voltage Vin of the comparator A1, Vin = Vsaw + (Vb-V0)-(Va-Vth).
By transforming this equation, Vin = Vth + (Vb−Va) + (Vsaw
−V0). That is, the input voltage Vin of the comparator A1 includes a threshold voltage Vth, a potential difference (Va−Vb) between voltages obtained by sampling the input voltage at two points in time, and a change width of the reference voltage (Vsaw−V
0). Here, the reference voltage change width (Vsaw−V
0) and the potential difference (Va−Vb) become zero, Vin = Vth (threshold voltage), and the output of the comparator A1 can be inverted.

【0037】基準電圧の変化幅(Vsaw−V0)と,電位
差(Va−Vb)との和がゼロとなることは、(Vsaw−V
0)+(Va−Vb)=0であり、(Va−Vb)=−(Vsaw−
V0)と表わせる。図5の(h)には基準電圧Vsawの変
化の様子を示し、Vsaw−V0=V1が閾値Vthと等しく
なった場合を示している。このときは、比較器A1の出力
電圧Voutは、ハイレベルVHからローレベルVLに変化し、
増幅器A2の出力がラッチ回路15にラッチ用のクロッ
クとして供給される。
The fact that the sum of the reference voltage change width (Vsaw−V0) and the potential difference (Va−Vb) becomes zero means that (Vsaw−Vsaw−Vb).
0) + (Va−Vb) = 0, and (Va−Vb) = − (Vsaw−
V0). FIG. 5H shows how the reference voltage Vsaw changes, and shows a case where Vsaw−V0 = V1 becomes equal to the threshold value Vth. At this time, the output voltage Vout of the comparator A1 changes from the high level VH to the low level VL,
The output of the amplifier A2 is supplied to the latch circuit 15 as a clock for latching.

【0038】このとき、ラッチ回路15では、カウンタ
16のカウント値をラッチする。このラッチ回路15の
デジタル出力がアナログデジタル変換出力である。
At this time, the latch circuit 15 latches the count value of the counter 16. The digital output of the latch circuit 15 is an analog-to-digital conversion output.

【0039】上記のアナログデジタル変換器は増幅素子
Q1の出力側の信号線に重畳される直流成分(雑音成分)
に対しては感度を持たず、雑音低減回路として機能す
る。この実施の形態においても、先の図1の実施の形態
と同様の効果を得ることができる。
The analog-to-digital converter is an amplifying element
DC component (noise component) superimposed on the signal line on the output side of Q1
Has no sensitivity to the signal and functions as a noise reduction circuit. In this embodiment, the same effects as those of the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
複数の画素の読み出し信号の間で、AD変換特性のばら
つきの影響を低減し、画質向上を得ることができる。
As explained above, according to the present invention,
It is possible to reduce the influence of variations in AD conversion characteristics among readout signals from a plurality of pixels, thereby improving image quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の一実施の形態を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の回路の動作を説明するために示したタ
イミング図。
FIG. 2 is a timing chart shown for explaining the operation of the circuit of FIG. 1;

【図3】 この発明の他の実施の形態における要部を示
す図。
FIG. 3 is a diagram showing a main part according to another embodiment of the present invention.

【図4】 この発明のさらに他の実施の形態を示す図。FIG. 4 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図5】 図4の回路の動作を説明するために示したタ
イミング図。
FIG. 5 is a timing chart shown for explaining the operation of the circuit of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

400…電源、401…受光素子、402…スイッチ、
403…増幅器、404…スイッチ、PB11〜PBnm…画
素ブロック、501…比較器、502…増幅器、CP1,CP
2…スイッチ、C1,C2…コンデンサ。
400 power supply, 401 light receiving element, 402 switch
403 amplifier, 404 switch, PB11 to PBnm pixel block, 501 comparator, 502 amplifier, CP1, CP
2 ... Switch, C1, C2 ... Capacitor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA06 AA10 AB01 BA14 CA02 DD09 FA06 FA50 5B047 BB02 BC01 CA06 CB17 DB01 5C024 AA01 CA13 CA14 FA01 GA11 HA14 HA18 5C051 AA01 BA03 DA03 DB01 DB08 DB15 DC03 DC07 DE02 DE13 DE15 DE16 DE17  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M118 AA06 AA10 AB01 BA14 CA02 DD09 FA06 FA50 5B047 BB02 BC01 CA06 CB17 DB01 5C024 AA01 CA13 CA14 FA01 GA11 HA14 HA18 5C051 AA01 BA03 DA03 DB01 DB08 DB15 DC03 DC07 DE02 DE13 DE17 DE16

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のアナログデジタル変換器を有し、
前記アナログデジタル変換器の出力を順次選択し、デジ
タル映像出力を得る固体撮像素子において、 前記アナログデジタル変換器で使用する電圧比較部を複
数段の増幅器で構成するとともに、2段目以降の増幅器
にクランプ回路を設けたことを特徴とする固体撮像素
子。
A plurality of analog-to-digital converters;
In the solid-state imaging device that sequentially selects the output of the analog-to-digital converter and obtains a digital video output, the voltage comparison unit used in the analog-to-digital converter includes a plurality of amplifiers, and the second and subsequent amplifiers A solid-state imaging device comprising a clamp circuit.
【請求項2】 前記複数段の増幅器の複数段にクランプ
回路を設け、クランプ回路のオフ時のタイミングは後段
のクランプ回路の方が遅いタイミングであることを特徴
とする請求項1記載の固体撮像素子。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a clamp circuit is provided in a plurality of stages of the plurality of amplifiers, and a timing of turning off the clamp circuit is later in a clamp circuit in a subsequent stage. element.
【請求項3】 前記電圧比較部は、共通の基準電圧が与
えられることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素
子。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the voltage comparison unit is supplied with a common reference voltage.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6499663B1 (en) * 1997-11-04 2002-12-31 Hitachi, Ltd. Image input system
US6783073B2 (en) 2000-04-18 2004-08-31 Renesas Technology Corp. Image input system
JP2006020171A (en) * 2004-07-02 2006-01-19 Fujitsu Ltd Differential comparator, analog/digital converter, imaging apparatus
CN100380934C (en) * 2003-01-30 2008-04-09 松下电器产业株式会社 Solid pick-up device
US7868935B2 (en) 2004-11-26 2011-01-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging apparatus
US8941045B2 (en) 2012-04-25 2015-01-27 Renesas Electronics Corporation Solid-state imaging apparatus
WO2022004289A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light detection device and electronic instrument

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6499663B1 (en) * 1997-11-04 2002-12-31 Hitachi, Ltd. Image input system
US6783073B2 (en) 2000-04-18 2004-08-31 Renesas Technology Corp. Image input system
US7278577B2 (en) 2000-04-18 2007-10-09 Renesas Technology Corp. Image input system
CN100380934C (en) * 2003-01-30 2008-04-09 松下电器产业株式会社 Solid pick-up device
JP2006020171A (en) * 2004-07-02 2006-01-19 Fujitsu Ltd Differential comparator, analog/digital converter, imaging apparatus
US7145494B2 (en) 2004-07-02 2006-12-05 Fujitsu Limited Differential comparator, analog/digital conversion apparatus and imaging apparatus
US7868935B2 (en) 2004-11-26 2011-01-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging apparatus
US8228402B2 (en) 2004-11-26 2012-07-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging apparatus with two light proof optical black sections
US8941045B2 (en) 2012-04-25 2015-01-27 Renesas Electronics Corporation Solid-state imaging apparatus
US9258507B2 (en) 2012-04-25 2016-02-09 Renesas Electronics Corporation Solid-state imaging apparatus
US9369653B2 (en) 2012-04-25 2016-06-14 Renesas Electronics Corporation Solid-state imaging apparatus
WO2022004289A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light detection device and electronic instrument

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