JP2009077172A - Analog-to-digital converter, and imaging apparatus - Google Patents

Analog-to-digital converter, and imaging apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ADC which alleviates blunting of a counter clock and collapse of Duty ratio to attain high speed drive of an image sensor. <P>SOLUTION: The counter clock is divided using a frequency divider 5, ramp wave is generated by a DAC 2 based on the divided counter clock, and after blunting the ramp wave by a LPF 7, input in a comparator 8. In the comparator, the blunted ramp wave is compared with pixel output, and comparison time of the comparator is counted by a counter 9. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はアナログデジタル変換器(ADC(Analog to Digital Converter))及びこうしたADCを備える撮像装置に関する。詳しくは、アナログ信号を時間に変換することによって、アナログ値をデジタル値に変換するADC及びこうしたADCを備える撮像装置に係るものである。   The present invention relates to an analog-to-digital converter (ADC) and an imaging apparatus including such an ADC. Specifically, the present invention relates to an ADC that converts an analog value into a digital value by converting an analog signal into time, and an imaging apparatus including such an ADC.

CCD(Charge Coupled Device)型やCMOS(Complementary Metal−oxide Semiconductor)型の固体撮像装置(イメージセンサ)では、画素トランジスタが多数配列された撮像部を有し、撮像部で蓄積された信号電荷に応じた電気信号が順に読み出されることとなるが、撮像部から読み出されたアナログの電気信号を、ADCにてデジタル信号に変換して外部に出力する方式が一般に採られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。   A CCD (Charge Coupled Device) type or CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type solid-state imaging device (image sensor) has an imaging unit in which a large number of pixel transistors are arrayed, and corresponds to the signal charge accumulated in the imaging unit. In general, a method of converting an analog electrical signal read from the imaging unit into a digital signal by an ADC and outputting the digital signal to the outside is adopted (for example, Patent Documents). 1, see Patent Document 2.).

以下、図面を用いて従来のADCの一例について説明を行なう。なお、図5は従来のADCの構成を説明するための模式図であり、図6は従来のADCの原理を説明するための模式図である。
図5で示す従来のADC101は、カウンタクロックが供給されるカウンタクロック供給線102と、カウンタクロック供給線と接続されたデジタルアナログ変換器(DAC(Digital to Analog Converter))103と、DACと接続されたコンパレータ104と、コンパレータ及びカウンタクロック供給線と接続されたカウンタ105とから構成されている。
Hereinafter, an example of a conventional ADC will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the configuration of the conventional ADC, and FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the principle of the conventional ADC.
A conventional ADC 101 shown in FIG. 5 is connected to a counter clock supply line 102 to which a counter clock is supplied, a digital-to-analog converter (DAC (Digital to Analog Converter)) 103 connected to the counter clock supply line, and the DAC. Comparator 104 and a counter 105 connected to the comparator and counter clock supply line.

上記したDAC103は、カウンタクロック供給線102を介して入力されるカウンタクロック(図6中の"カウンタクロック"参照。)の立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングでその出力値が一定割合で減少するランプ波(アナログ信号)を出力する様に構成されている(図6中の"DAC出力(ランプ波)"参照。)。   The DAC 103 described above is a ramp wave whose output value decreases at a constant rate at the rising timing and falling timing of the counter clock (see “counter clock” in FIG. 6) input via the counter clock supply line 102. (Analog signal) is output (refer to “DAC output (ramp wave)” in FIG. 6).

また、上記したコンパレータ104では、撮像部(画素)106から読み出されたアナログ信号である画素出力(図6中の"画素出力値"参照。)とランプ波が入力され、画素出力とランプ波の関係が「(ランプ波)>(画素出力)」の関係を満たす場合にはハイレベル(Hレベル)信号を出力し、「(ランプ波)<(画素出力)」の関係を満たす場合にはローレベル(Lレベル)信号を出力する様に構成されている(図6中の"コンパレータ出力"参照。)。   The comparator 104 receives a pixel output (refer to “pixel output value” in FIG. 6) and a ramp wave, which are analog signals read from the imaging unit (pixel) 106, and the pixel output and the ramp wave. When the relationship of “(Ramp wave)> (pixel output)” is satisfied, a high level (H level) signal is output, and when the relationship of “(Ramp wave) <(pixel output)” is satisfied It is configured to output a low level (L level) signal (see “Comparator output” in FIG. 6).

更に、上記したカウンタ105はDDR(Double Date Rate)カウンタであり、即ち、入力されるカウタクロックの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングの両方でカウントする構成を採るカウンタであり(図6中の"カウンタ出力"参照。)、コンパレータからの出力信号がLレベルとなったタイミングでカウントが停止する様に構成されている。   Further, the counter 105 is a DDR (Double Date Rate) counter, that is, a counter that employs a configuration that counts at both the rising timing and falling timing of the input counter clock ("counter output" in FIG. 6). Reference is made), and the count is stopped when the output signal from the comparator becomes L level.

上記の様に構成されたADCでは、コンパレータの出力がHレベル信号からLレベル信号に反転したタイミング、即ち、ランプ波が画素出力よりも小さくなったタイミングでカウントを停止し、そのカウンタ値を画素出力のデジタル値として出力し、画素出力(電気信号)を時間に変換することでアナログ値(画素出力)をデジタル値(カウンタ値)に変換しているのである。   In the ADC configured as described above, the count is stopped at the timing when the output of the comparator is inverted from the H level signal to the L level signal, that is, the timing when the ramp wave becomes smaller than the pixel output, and the counter value is changed to the pixel value. The analog value (pixel output) is converted into a digital value (counter value) by converting the pixel output (electric signal) into time by outputting as an output digital value.

なお、上記した従来のADCの構成においては、カウンタクロックの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングでその出力値が一定割合で減少するランプ波を出力することができる様に、DACにはカウンタと同一周波数のカウンタクロックを入力している。   In the conventional ADC configuration described above, the DAC has the same frequency as the counter so that a ramp wave whose output value decreases at a constant rate at the rising timing and falling timing of the counter clock can be output. The counter clock is input.

特開2000−152082号公報JP 2000-152082 A 特開2002−232291号公報JP 2002-232291 A

ところで、近年はイメージセンサの多画素化、高速読み出し化が進んでおり、そのためにイメージセンサの駆動についても高速化が進んでいる。そして、イメージセンサの駆動の高速化が進むと、カウンタのカウント動作が高速化し、必然的にカウンタクロックの周波数を高くする必要がある。   By the way, in recent years, the number of pixels of an image sensor has been increased and high-speed reading has been progressing. For this reason, the driving speed of the image sensor has also been increased. As the driving speed of the image sensor increases, the counting operation of the counter increases, and it is inevitably necessary to increase the frequency of the counter clock.

しかしながら、カウンタクロックの周波数を高くすると、カウンタクロックの鈍りの問題やDuty比の問題が生じてしまう。
即ち、DACとカウンタに同一周波数のカウンタクロックを入力する必要があるために、イメージセンサ内にカウンタクロック供給線を長距離に渡って引き回しており、こうしたカウンタクロック供給線の配線負荷等によって時定数が大きくなってしまう。そのために、カウンタクロック発生装置からDACへカウンタクロックが到達するまでの経路でカウンタクロックが鈍ってしまい、カウンタクロックの鈍りの程度が大きくなり過ぎた場合には、DACへカウンタクロックが充分に到達しないといった不具合が考えられる。また、カウンタクロック発生装置からDACへカウンタクロックが到達するまでの経路でカウンタクロックのDuty比が崩れてしまうといった不具合も考えられる。
However, when the frequency of the counter clock is increased, the problem of the dullness of the counter clock and the problem of the duty ratio occur.
That is, because it is necessary to input a counter clock having the same frequency to the DAC and the counter, the counter clock supply line is routed over a long distance in the image sensor, and the time constant is determined by the wiring load of the counter clock supply line. Will become bigger. For this reason, if the counter clock becomes dull in the path from the counter clock generator to the DAC and reaches the DAC, and the degree of dullness of the counter clock becomes excessive, the counter clock does not reach the DAC sufficiently. Such a problem can be considered. Further, there may be a problem that the duty ratio of the counter clock is destroyed on the path from the counter clock generator to the DAC.

なお、カウンタとしてDDRカウンタを用いた場合には、カウンタクロックのDuty比が崩れることによって、ランプ波のリニアリティーが悪化してしまうといった不具合も生じることとなる。   Note that when a DDR counter is used as the counter, the duty ratio of the counter clock is collapsed, resulting in a problem that the linearity of the ramp wave is deteriorated.

以下、カウンタクロックのDuty比が崩れることによるランプ波のリニアリティーの悪化について詳細に説明を行なう。
図7はDACの構成としてDDRカウンタを用いた場合に、カウンタクロックのDuty比が崩れるとDACで生成されるランプ波のリニアリティーが悪化する現象を説明するための模式的な回路図であり、ここで示す回路では、同一の電流源が5つ形成され、DDRカウンタで電流源を制御可能に構成されている。また、DDRカウンタにはカウンタクロックCKが入力されて、DDRカウンタの出力でDACの電流源を制御する構成とされている。なお、DACの出力部は抵抗R[Ω]で終端されており、DACの出力Ramp_OutはItotal×R[V]となる。
Hereinafter, the deterioration of the linearity of the ramp wave due to the destruction of the duty ratio of the counter clock will be described in detail.
FIG. 7 is a schematic circuit diagram for explaining a phenomenon in which the linearity of the ramp wave generated by the DAC is deteriorated when the duty ratio of the counter clock is lost when the DDR counter is used as the DAC configuration. In the circuit shown by 5, five identical current sources are formed, and the current source can be controlled by the DDR counter. Further, the counter clock CK is input to the DDR counter, and the DAC current source is controlled by the output of the DDR counter. Note that the output part of the DAC is terminated with a resistor R [Ω], and the output Ramp_Out of the DAC is I total × R [V].

上記の様に構成されたDACでは、DDRカウンタはカウンタクロックCKの立ち上がり及び立ち下がりの両方のタイミングでカウントを進め、そのカウンタ値の分だけ電流源をオフの状態とし、その様に制御を行うことでカウントが1つ進むとItotalは電流源1つ分のIunit[A]だけ減少し、Ramp_Outの電圧もIunit×R[V]だけ減少することとなる。 In the DAC configured as described above, the DDR counter advances counting at both the rising and falling timings of the counter clock CK, and the current source is turned off by the counter value, and control is performed in this manner. Thus, when the count advances by 1, I total decreases by I unit [A] corresponding to one current source, and the voltage of Ramp_Out also decreases by I unit × R [V].

ここで、カウンタクロックCKの立ち上がりと立ち下がりが一定の間隔の場合(即ち、カウンタクロックのHレベル期間とLレベル期間が等しい場合)には、カウントの分だけ電流源をオフの状態としていくと、電流源をオフの状態とするタイミングが一定間隔であるために、ランプ波は一定の間隔で減少していくこととなるものの(図7中符合Aで示すグラフ参照。)、カウンタクロックの立ち上がりと立ち下がりが一定の間隔ではない場合(即ち、カウンタクロックのHレベル期間とLレベル期間が異なる場合)には、カウントの分だけ電流源をオフの状態にしていくと、電流源をオフの状態とするタイミングが一定間隔ではないために、ランプ波は一定の間隔では減少しないこととなる(図7中符合Bで示すグラフ参照。)。
即ち、上記した様に、カウンタクロックCKのDuty比が崩れ、Hレベル期間とLレベル期間が異なる状態においては、ランプ波のリニアリティーが悪化してしまうこととなる。
Here, when the rising and falling edges of the counter clock CK are at regular intervals (that is, when the H level period and the L level period of the counter clock are equal), the current source is turned off by the count. Since the timing at which the current source is turned off is constant, the ramp wave decreases at regular intervals (see the graph indicated by symbol A in FIG. 7), but the rising edge of the counter clock. If the falling edge is not at a constant interval (that is, when the H level period and the L level period of the counter clock are different), the current source is turned off when the current source is turned off for the count. Since the timing for setting the state is not a constant interval, the ramp wave does not decrease at a constant interval (refer to the graph indicated by symbol B in FIG. 7).
That is, as described above, the duty ratio of the counter clock CK collapses, and the linearity of the ramp wave is deteriorated when the H level period and the L level period are different.

以上の通り、カウンタクロックの鈍りの問題やDuty比の問題からイメージセンサの高速駆動化を充分に図ることができていないのが実情である。   As described above, the actual situation is that the high-speed driving of the image sensor cannot be sufficiently achieved due to the problem of the dull counter clock and the duty ratio.

なお、特開2006−50231号公報には、カウンタのカウントが進むにつれてランプ波の減少する割合を徐々に増加させていくことで時間解像度を増加させる技術が開示されているものの、こうした技術ではDACの駆動周波数を下げることはできず、イメージセンサの高速駆動化を実現することはできない。   Japanese Patent Laid-Open No. 2006-50231 discloses a technique for increasing the time resolution by gradually increasing the rate of reduction of the ramp wave as the count of the counter progresses. The driving frequency of the image sensor cannot be lowered, and the image sensor cannot be driven at high speed.

本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、イメージセンサの高速駆動化を実現することができるADC及びこうしたADCを利用した撮像措置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an ADC capable of realizing high-speed driving of an image sensor and an imaging measure using such an ADC.

上記の目的を達成するために、本発明に係るAD変換器は、所定のカウンタクロックが供給されるカウンタクロック供給線と、該カウンタクロック供給線と接続され、入力されたカウンタクロックを分周する分周器と、該分周器により生成される分周クロックに基づいてアナログ信号をデジタル信号に変換するための参照信号を生成する参照信号生成部と、該参照信号生成部により生成される参照信号を平滑化する平滑化手段と、変換対象であるアナログ信号と前記平滑化された参照信号を比較する比較部と、前記カウンタクロック供給線と接続され、入力されたカウンタクロックに基づいて前記比較部における比較処理が完了した時点のカウント値を保持するカウンタ部とを備える。   In order to achieve the above object, an AD converter according to the present invention is connected to a counter clock supply line to which a predetermined counter clock is supplied and the counter clock supply line, and divides the inputted counter clock. A frequency divider, a reference signal generating unit that generates a reference signal for converting an analog signal into a digital signal based on a frequency-divided clock generated by the frequency divider, and a reference generated by the reference signal generating unit Smoothing means for smoothing the signal, a comparison unit for comparing the analog signal to be converted with the smoothed reference signal, and the counter clock supply line, and the comparison based on the input counter clock And a counter unit that holds a count value at the time when the comparison process in the unit is completed.

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、入射光に応じたアナログ信号を生成する撮像部と、該撮像部で生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器とを備える撮像装置において、前記アナログデジタル変換器は、所定のカウンタクロックが供給されるカウンタクロック供給線と、該カウンタクロック供給線と接続され、入力されたカウンタクロックを分周する分周器と、該分周器により生成される分周クロックに基づいてアナログ信号をデジタル信号に変換するための参照信号を生成する参照信号生成部と、該参照信号生成部により生成される参照信号を平滑化する平滑化手段と、変換対象であるアナログ信号と前記平滑化された参照信号を比較する比較部と、前記カウンタクロック供給線と接続され、入力されたカウンタクロックに基づいて前記比較部における比較処理が完了した時点のカウント値を保持するカウンタ部とを備える。   In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention includes an imaging unit that generates an analog signal corresponding to incident light, and an analog digital that converts the analog signal generated by the imaging unit into a digital signal. In the imaging device including the converter, the analog-digital converter is connected to the counter clock supply line to which a predetermined counter clock is supplied, and the frequency division for dividing the input counter clock is connected to the counter clock supply line A reference signal generation unit that generates a reference signal for converting an analog signal into a digital signal based on a frequency-divided clock generated by the frequency divider, and a reference signal generated by the reference signal generation unit Smoothing means for smoothing, a comparison unit for comparing the analog signal to be converted with the smoothed reference signal, and the counter clock It is connected to the line, and a counter unit that holds the count value when the comparison processing is completed in the comparison unit on the basis of the input counter clock.

ここで、平滑化手段で参照信号生成部により生成される参照信号を平滑化することによって、参照信号生成部に入力する入力信号の周波数を低くしたとしても、平滑化された参照信号の分解能にはほとんど違いがないこととなる。
そして、参照信号生成部に入力する入力信号の周波数を低くしたとしても、平滑化された参照信号の分解能にはほとんど違いがないために、分周器により分周された分周クロックに基づいて参照信号を生成することが可能となり、結果としてカウンタクロックの鈍りの影響を低減することができる。
Here, even if the frequency of the input signal input to the reference signal generation unit is lowered by smoothing the reference signal generated by the reference signal generation unit by the smoothing means, the resolution of the smoothed reference signal is reduced. There will be almost no difference.
Even if the frequency of the input signal input to the reference signal generation unit is lowered, there is almost no difference in the resolution of the smoothed reference signal, so that it is based on the divided clock divided by the frequency divider. The reference signal can be generated, and as a result, the influence of the dull counter clock can be reduced.

また、分周器によってカウンタクロックを分周することでDuty比を改善することができる。   Further, the duty ratio can be improved by dividing the counter clock by the frequency divider.

以下、[1]参照信号を平滑化することによって、参照信号生成部に入力する入力信号の周波数を低くしたとしても、平滑化された参照信号の分解能にはほとんど違いが生じない点、[2]分周クロックに基づいて参照信号を生成することによってカウンタクロックの鈍りの影響を低減することができる点、[3]分周することでDuty比を改善することができる点について詳細に説明を行なう。   Hereinafter, [1] even if the frequency of the input signal input to the reference signal generator is lowered by smoothing the reference signal, the resolution of the smoothed reference signal is hardly different, [2 A detailed explanation will be given of the fact that the influence of the dullness of the counter clock can be reduced by generating the reference signal based on the divided clock, and that the duty ratio can be improved by dividing the frequency. Do.

[1]平滑化された参照信号の分解能はほとんど違いが生じない点
図8(a)はDAC(参照信号生成部の一例)によって生成されるランプ波(参照信号の一例)を示しており、ここで示すランプ波はカウンタクロックの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングでその出力値が一定割合で減少している(図8(a)中符合aで示すランプ波参照。)。そして、DACによって生成されるランプ波の分解能はDACに入力するカウンタクロックの周波数を低くすると、それに応じて低くなり、具体的には、DACに入力するカウンタクロックの分解能を1bit下げるとランプ波の分解能も1bit下がり(図8(a)中符合bで示すランプ波参照。)、DACに入力するカウンタクロックの分解能を2bit下げるとランプ波の分解能も2bit下がることとなる(図8(a)中符合cで示すランプ波参照。)。
[1] The resolution of the smoothed reference signal is hardly different. FIG. 8A shows a ramp wave (an example of a reference signal) generated by a DAC (an example of a reference signal generator). The ramp wave shown here has its output value decreased at a constant rate at the rising and falling timings of the counter clock (see the ramp wave indicated by the symbol a in FIG. 8A). The resolution of the ramp wave generated by the DAC is lowered as the frequency of the counter clock input to the DAC is lowered. Specifically, when the resolution of the counter clock input to the DAC is lowered by 1 bit, the resolution of the ramp wave is reduced. The resolution is also reduced by 1 bit (see the ramp wave indicated by the symbol b in FIG. 8A), and when the resolution of the counter clock input to the DAC is reduced by 2 bits, the resolution of the ramp wave is also reduced by 2 bits (in FIG. 8A). (See the ramp wave indicated by the symbol c.)

一方、図8(b)はDACによって生成されるランプ波をLPF(低域通過濾波器(Low Pass Filter))(平滑化手段の一例)によって鈍らせたランプ波を示している。ここで示すランプ波は、DAC出力線にLPFを入れることでDAC出力線の時定数が大きくなってランプ波が鈍り、ランプ波が鈍ることでカウンタクロックの立ち上がりタイミングや立ち下がりタイミングとは無関係に常に一定の割合で減少している(図8(b)中符合a参照。)。
そして、カウンタクロックの立ち上がりタイミングや立ち下がりタイミングとは無関係に常に一定の割合で減少する程度まで鈍らせたランプ波の分解能はDACに入力するカウンタクロックの周波数を低くしたとしてもほとんど違いが見られず、具体的には、DACに入力するカウンタクロックの分解能を1bit下げても鈍らせたランプ波の分解能に違いは生じず(図8(b)中符合bで示すランプ波出力値参照。)、DACに入力するカウンタクロックの分解能を2bit下げても鈍らせたランプ波の分解能に違いは生じない(図8(c)中号cで示すランプ波出力値参照。)。
On the other hand, FIG. 8B shows a ramp wave in which the ramp wave generated by the DAC is blunted by an LPF (Low Pass Filter) (an example of a smoothing means). The ramp wave shown here is not related to the rising or falling timing of the counter clock due to the ramp time becoming dull when the LP output is inserted into the DAC output line and the ramp constant becomes dull. It always decreases at a constant rate (see symbol a in FIG. 8B).
The resolution of the ramp wave, which has been dulled to a certain extent, regardless of the rising or falling timing of the counter clock, is almost the same even if the frequency of the counter clock input to the DAC is lowered. Specifically, even if the resolution of the counter clock input to the DAC is lowered by 1 bit, there is no difference in the resolution of the ramp wave that has been dulled (see the ramp wave output value indicated by the symbol b in FIG. 8B). Even if the resolution of the counter clock input to the DAC is lowered by 2 bits, there is no difference in the resolution of the ramp wave that has been dulled (see the ramp wave output value shown in the middle number c in FIG. 8C).

従って、上述の通り、参照信号を平滑化することによって、参照信号生成部に入力する入力信号の周波数を低くしたとしても分解能はほとんど違いを生じないのである。   Therefore, as described above, even if the frequency of the input signal input to the reference signal generator is lowered by smoothing the reference signal, the resolution hardly changes.

[2]カウンタクロックの鈍りの影響を低減することができる点
先ず、カウンタクロックの鈍りの程度を示す値として、線型形における一次の周波数応答を示す値である時定数が知られており、図9(a)で示す様なRC回路に、VINで示す様な矩形波を入力した場合に、RC回路を通過した後のVOUTは鈍った波形となり、この鈍りの程度は回路の負荷(図9で示す回路の場合にはRとC)によって決定され、その程度を示した値が時定数であり、時定数τには以下の[1式]の関係が成立する。
[2] The effect of reducing the dullness of the counter clock First, as a value indicating the degree of dullness of the counter clock, a time constant that is a value indicating the primary frequency response in the linear type is known. When a rectangular wave as shown by VIN is input to the RC circuit as shown by 9 (a), VOUT after passing through the RC circuit becomes a dull waveform, and the degree of this dullness is the load of the circuit ( In the case of the circuit shown in FIG. 9, the value determined by R and C) and indicating the degree thereof is a time constant, and the relationship of the following [Equation 1] is established for the time constant τ.

[1式]

Figure 2009077172
[1 set]
Figure 2009077172

ここで、VOUTの立ち上がりは、波形が上昇し始めてからの時間をtUPとすると、Vout_UPは以下の[2式]で表され、時間tUP=τの時にVOUT_UP=VDD(1−e−1)≒0.632VDDとなるために、時定数τは波形の定常値の約63.2%に達する時間と言うことができる。また、時間tUP=2τの時にVOUT_UP=VDD(1−e−2)≒0.865VDDとなるために、波形の定常値の約90%まで達することとなる。
一方、VOUTの立ち下がりは、波形が下降し始めてからの時間をtDOWNとすると、VOUT_DOWNは以下の[3式]で表され、時間tDOWN=τの時にVOUT_DOWN=VDD(e−1)≒0.368VDDとなる。
Here, the rise of V OUT, when the time from the start of rising waveform and t UP, V out_UP is represented by the following [expression 2], V OUT_UP = V DD ( 1 at time t UP = tau Since −e −1 ) ≈0.632 V DD , it can be said that the time constant τ reaches about 63.2% of the steady value of the waveform. Further, in order to be V OUT_UP = V DD (1- e -2) ≒ 0.865V DD at time t UP = 2.tau, and thus reaching about 90% of the steady-state value of the waveform.
On the other hand, the fall of V OUT, when the time from the start of waveform lowered and t DOWN, V OUT_DOWN is represented by the following [Equation 3], V OUT_DOWN = V DD ( e at time t DOWN = tau −1 ) ≈0.368V DD .

[2式]

Figure 2009077172
[2 sets]
Figure 2009077172

[3式]

Figure 2009077172
[3 formulas]
Figure 2009077172

なお、ここではRC回路を例に挙げて説明を行っているが、RL回路やRLC回路においても時定数τの関係式は変わるものの、時定数τは、時間t=τの時に波形の定常値の約63.2%に達する値であり、回路や配線等による負荷が増えるとその値も増加することとなる。即ち、上記した通り、時定数τは回路や配線負荷によって決まる波形の鈍り具合を示す値ということができる。   Although the RC circuit is described as an example here, the relational expression of the time constant τ also changes in the RL circuit and the RLC circuit, but the time constant τ is a steady value of the waveform at the time t = τ. The value reaches approximately 63.2% of the value, and when the load due to the circuit or wiring increases, the value also increases. That is, as described above, the time constant τ can be said to be a value indicating the degree of waveform dullness determined by the circuit and wiring load.

そして、カウンタクロックの場合にはカウンタクロックの経路上の配線負荷や回路負荷によってカウンタクロックにかかる時定数が決定されることとなるのであるが、時定数τは周波数には依存するものではないために、カウンタクロックを分周したとしても、即ち、カウンタクロックの周波数を低くしたとしてもカウンタクロックにかかる時定数は変わらずに、波形の鈍り方は同じであるということができる。換言すると、図9(b)で示す様に分周(2分周)したとしてもカウンタクロックにかかる時定数は変わらないために、波形の鈍り方は同じということになる。   In the case of the counter clock, the time constant applied to the counter clock is determined by the wiring load and circuit load on the path of the counter clock, but the time constant τ does not depend on the frequency. In addition, even if the counter clock is divided, that is, even if the frequency of the counter clock is lowered, the time constant applied to the counter clock does not change, and it can be said that the waveform dullness is the same. In other words, since the time constant applied to the counter clock does not change even when the frequency is divided (divided by 2) as shown in FIG. 9B, the waveform becomes dull in the same way.

従って、分周した方が分周していない時よりも一周期が長いために、分周クロックに基づいて参照信号を生成することによって、時定数によるカウンタクロックの鈍りの影響が見え難くなるのである。   Therefore, since one period is longer when the frequency is divided than when the frequency is not divided, by generating the reference signal based on the frequency-divided clock, it becomes difficult to see the influence of the dullness of the counter clock due to the time constant. is there.

[3]分周することによってDuty比を改善することができる点
Duty比とは、クロックの1周期におけるHレベル期間とLレベル期間の比率のことであり、1周期の長さをT、Hレベル期間の長さをHとすると、Duty比=H/T×100(%)で示すことができる(図10参照。)。
[3] The duty ratio can be improved by dividing the frequency The duty ratio is the ratio of the H level period to the L level period in one cycle of the clock, and the length of one cycle is T, H When the length of the level period is H, it can be represented by Duty ratio = H / T × 100 (%) (see FIG. 10).

さて、図11はクロックを2分周する分周器の原理として一般的に知られている回路構成及びタイミングチャートを示しており、ここで示す分周器は2段フリップフフロップ(FF)構成とされており、2段目のFFの反転出力XQが1段目のFFの入力Dに入力され、2段目のCKには1段目のCKの反転信号が入力されている。   FIG. 11 shows a circuit configuration and timing chart generally known as the principle of a frequency divider that divides a clock by two. The frequency divider shown here has a two-stage flip-flop (FF) configuration. The inverted output XQ of the second stage FF is input to the input D of the first stage FF, and the inverted signal of the first stage CK is input to the second stage CK.

なお、FFの動作としては、XCLRがLレベル期間はFFがリセットされ、QがLレベル固定、XQがHレベル固定となる。一方、XCLRがHレベル期間はCKの状態に応じて入力Dのデータを取り込み保持することとなる。また、CKがLレベル期間は入力Dのデータを取り込み、そのままQに出力し、CKの立ち上がりでFFのデータを確定することとなる。一方、CKがHレベル期間はCKの立ち上がりで確定したデータをQから出力し続けることとなり、XQはQの反転の信号を出力する。   As for the operation of the FF, when the XCLR is at the L level, the FF is reset, Q is fixed at the L level, and XQ is fixed at the H level. On the other hand, during the period when XCLR is at the H level, the data of the input D is fetched and held according to the state of CK. Further, during the period when CK is at the L level, the data of the input D is taken and output to Q as it is, and the data of FF is determined at the rising edge of CK. On the other hand, during the period when CK is at the H level, data determined at the rising edge of CK is continuously output from Q, and XQ outputs an inverted signal of Q.

上記の様にFFが動作を行なう場合に、図11(a)で示すタイミングチャートにおいてXCLRがHレベル期間となった後のT1〜T4の各タイミングについて説明を行なう。
先ず、T1のタイミングでCKがLレベルとなるので1段目のFFがxoutの信号を取り込み出力ff1_outがHレベルとなる。次に、T2のタイミングでCKがHレベルとなるために、1段目のFFはCKの立ち上がりでデータを確定する。CKの立ち上がり時のxoutはHレベルなのでHレベルのデータを確定する。CKがHレベルの期間はCKの立ち上がりで確定したHレベルを出力し続けることとなる。2段目のFFはCKに1段目のCKの反転信号が入っているため、CKのHレベルの期間にff1_outの信号をFF内に取り込むこととなり、Divider_outからHレベルを出力する。そのときxoutはDivider_outの反転信号のためLレベルとなる。次にT3のタイミングになると、CKがLレベルになるために、1段目のFFがxoutを取り込んでff1_outがLレベルとなり、2段目のFFはCKの立ち下がりでデータを確定したff1_out=Hレベルのデータを出力し続ける。次にT4のタイミングでCKがHレベルとなり、1段目の出力ff1_outはCKの立ち上がりで確定したxout=Lレベルを出力し続け、2段目の出力はff1_out=Lレベルを取り込みDivider_out=Lレベルを出力する。この様にT1〜T4のタイミングが繰り返されて、結果としてCKを分周したクロックがDivider_outに出力されることとなる。
When the FF operates as described above, timings T1 to T4 after XCLR is in the H level period in the timing chart shown in FIG. 11A will be described.
First, since CK becomes L level at the timing of T1, the first stage FF takes in the signal xout and the output ff1_out becomes H level. Next, since CK becomes H level at the timing of T2, the first-stage FF determines data at the rising edge of CK. Since xout at the rising edge of CK is at the H level, the H level data is determined. While the CK is at the H level, the H level determined at the rising edge of the CK is continuously output. In the second-stage FF, since the inverted signal of the first-stage CK is contained in CK, the ff1_out signal is taken into the FF during the CK H-level period, and the H level is output from Divider_out. At that time, xout becomes an L level because of an inverted signal of Divider_out. Next, at the timing of T3, since CK becomes L level, the first stage FF takes in xout and ff1_out becomes L level, and the second stage FF determines data at the falling edge of CK ff1_out = Continue to output H level data. Next, at the timing of T4, CK becomes H level, and the first stage output ff1_out continues to output xout = L level determined at the rising edge of CK, and the second stage output takes in ff1_out = L level and Divider_out = L level. Is output. In this way, the timings T1 to T4 are repeated, and as a result, a clock obtained by dividing CK is output to Divider_out.

図11(b)は図11で示す分周器にDuty比が崩れたクロックが入った場合の動作タイミングチャートを示しており、図11(b)から、T1〜T4のタイミングで上記と同様に動作を行なった場合には、Duty比が崩れたクロックであっても分周器を通った後のDivider_outはDuty比が改善された波形となることが分かる。
これは、図11で示す構成の分周器の場合には、2段目のFFがCKの立ち上がりのみに同期してデータが変化するものであるために、Duty比が崩れたCKであったとしてもジッタ(jitter)が無い(若しくは無視できる程小さい)場合には1周期の長さは同じであり、CKの立ち上がりまたは立ち下がりのどちらかだけに着目するとCKの立ち上がりまたは立ち下がりは常に一定のタイミングであるために、Divider_outのタイミングは一定のタイミングとなり、即ち、分周器で分周することによってDuty比を改善することができる。
FIG. 11B shows an operation timing chart in the case where a clock having a corrupted duty ratio is input to the frequency divider shown in FIG. 11, and from FIG. 11B, the timing is similar to the above at the timings T1 to T4. When the operation is performed, it can be seen that Divider_out after passing through the frequency divider has a waveform with an improved duty ratio even when the clock has a corrupted duty ratio.
In the case of the frequency divider having the configuration shown in FIG. 11, the data is changed in synchronization with only the rising edge of CK in the second stage FF, so that the duty ratio is broken. However, if there is no jitter (or is negligibly small), the length of one cycle is the same, and if only focusing on either the rise or fall of CK, the rise or fall of CK is always constant. Therefore, the Divider_out timing is constant, that is, the duty ratio can be improved by dividing the frequency with a frequency divider.

本発明のADC及びこうしたADCを備える撮像装置では、カウンタクロックの鈍りの影響を低減することができると共に、Duty比の改善をも行なうことができ、イメージセンサの高速駆動化を実現することができる。   In the ADC of the present invention and an image pickup apparatus including such an ADC, the influence of the dull counter clock can be reduced, the duty ratio can be improved, and the image sensor can be driven at high speed. .

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図1は本発明を適用した撮像装置の一例を説明するための模式図であり、図2は本発明を適用した撮像装置の一例におけるADCの原理を説明するための模式図である。
本発明を適用した撮像装置1は、入力光に応じたアナログ信号を生成する撮像部(画素)2と、撮像部で生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換するADC3とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings to facilitate understanding of the present invention.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of an imaging apparatus to which the present invention is applied. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of an ADC in an example of an imaging apparatus to which the present invention is applied.
An imaging apparatus 1 to which the present invention is applied includes an imaging unit (pixel) 2 that generates an analog signal corresponding to input light, and an ADC 3 that converts the analog signal generated by the imaging unit into a digital signal.

ADC3は、カウンタクロックが供給されるカウンタクロック供給線4と、カウンタクロック供給線と接続された分周器5と、分周器と接続されたDAC6と、DACと接続されたLPF7と、LPFと接続されたコンパレータ8と、コンパレータ及びカウンタクロック供給線と接続されたカウンタ9とから構成されている。   The ADC 3 includes a counter clock supply line 4 to which a counter clock is supplied, a frequency divider 5 connected to the counter clock supply line, a DAC 6 connected to the frequency divider, an LPF 7 connected to the DAC, an LPF, It comprises a connected comparator 8 and a counter 9 connected to the comparator and counter clock supply line.

上記した分周器5は、例えば、図11で示す様な回路構成の汎用的な分周器であり、カウンタクロックを介して入力されるカウンタクロック(図2中の"カウンタクロック"参照。)を2分周することができる様に構成されている。なお、ここでは2分周する場合を例に挙げて説明を行っているが、3分周や4分周であっても構わないのは勿論である。   The above-described frequency divider 5 is a general-purpose frequency divider having a circuit configuration as shown in FIG. 11, for example, and is a counter clock input via a counter clock (see “counter clock” in FIG. 2). Can be divided by two. Here, the case where the frequency is divided by 2 is described as an example, but it is needless to say that the frequency may be divided by 3 or by 4.

また、DAC6は、分周器3を経て入力される2分周されたカウンタクロック(図2中の"分周クロック"参照。)の立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングでその出力値が一定割合で減少するランプ波を出力する様に構成されている(図2中の"DAC出力(ランプ波)"参照。)。   Further, the output value of the DAC 6 decreases at a constant rate at the rising timing and the falling timing of the counter clock divided by two (referred to as “divided clock” in FIG. 2) inputted through the frequency divider 3. (See “DAC output (ramp wave)” in FIG. 2).

更に、LPF7は、DAC出力線に接続されてDAC出力線の時定数を大きくし、2分周されたカウンタクロックの立ち上がりタイミングや立ち下がりタイミングとは無関係に常に一定割合で減少する様にランプ波を鈍らせている(図2中の"LPF後ランプ波"参照。)。   Further, the LPF 7 is connected to the DAC output line to increase the time constant of the DAC output line, and the ramp wave is always reduced at a constant rate regardless of the rising timing or falling timing of the counter clock divided by two. (See “Ramp wave after LPF” in FIG. 2).

また、コンパレータ8は、撮像部(画素)2から読み出されたアナログ信号である画素出力(図2中の"画素出力値"参照。)とLPFを経たランプ波(以下、「LPF後ランプ波」と称する。)が入力され、画素出力とLPF後ランプ波の関係が「(LPF後ランプ波)>(画素出力)」の関係を満たす場合にはHレベル信号を出力し、「(LPF後ランプ波)<(画素出力)」の関係を満たす場合にはLレベル信号を出力する様に構成されている(図2中の"コンパレータ出力"参照。)。   The comparator 8 also outputs a ramp wave (hereinafter referred to as “post-LPF ramp wave”) that has passed through a pixel output (see “pixel output value” in FIG. 2) that is an analog signal read from the imaging unit (pixel) 2 and LPF. When the relationship between the pixel output and the ramp wave after LPF satisfies the relationship “(ramp wave after LPF)> (pixel output)”, an H level signal is output, and “(after LPF When the relationship of “ramp wave) <(pixel output)” is satisfied, an L level signal is output (see “Comparator output” in FIG. 2).

また、カウンタ9は、DDRカウンタであり、コンパレータからの出力信号がLレベルとなったタイミングでカウントが停止する様に構成されている(図2中の"カウンタ出力"参照。)。なお、本実施例ではDDRカウンタを例に挙げて説明を行っているが、特にカウンタの種類を限定するものではないことは勿論である。   The counter 9 is a DDR counter and is configured to stop counting when the output signal from the comparator becomes L level (see “counter output” in FIG. 2). In this embodiment, the DDR counter is described as an example, but it is needless to say that the type of the counter is not particularly limited.

ここで、本実施例では、2分周されたカウンタクロックの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングでその出力が一定の割合で減少していくランプ波を出力するDACを例に挙げ、コンパレータからの出力信号がLレベルとなったタイミングでカウンタのカウントが停止する場合を例に挙げて説明を行っているが、DACが2分周されたカウンタクロックの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングでその出力が一定の割合で増加していくランプ波を出力し、コンパレータからの出力信号がHレベルとなったタイミングでカウンタのカウントを停止する構成としても良い。   Here, in this embodiment, a DAC that outputs a ramp wave whose output decreases at a constant rate at the rising timing and falling timing of the counter clock divided by two is taken as an example, and the output signal from the comparator The case where the count of the counter stops at the timing when the signal becomes L level is described as an example, but the output is constant at the rising and falling timings of the counter clock obtained by dividing the DAC by two. It is also possible to output a ramp wave that increases in step, and stop the counter counting at the timing when the output signal from the comparator becomes H level.

上記した本発明を適用した撮像装置の一例では、DAC出力線にLPFを入れることで、DACへ分周したカウンタクロックを使用することができ、そのために、カウンタクロックの周波数を高くしたとしても配線等の時定数による鈍りの影響が見え難くなり、カウンタクロックの周波数を高くすることによる不具合を軽減することが可能となる。   In an example of the imaging apparatus to which the present invention is applied, a counter clock divided by the DAC can be used by inserting an LPF into the DAC output line. For this reason, even if the frequency of the counter clock is increased, wiring is performed. It becomes difficult to see the influence of dullness due to time constants such as the above, and it is possible to reduce problems caused by increasing the frequency of the counter clock.

また、DACにDuty比が改善されたクロックを使用することが可能となり、回路起因や温度等の外部要因によるDuty比崩れの問題をも低減することができる。   In addition, a clock with an improved duty ratio can be used for the DAC, and problems of duty ratio collapse due to external factors such as a circuit and temperature can be reduced.

更に、DACがカウンタよりも低い分解能で設計することができるために、従来の回路構成、即ち、DACとカウンタの分解能を同一としていた回路構成よりも小さく設計を行なうことが可能となり、回路面積削減による理収向上や回路削減による消費電力ダウンの効果が期待できる。   Furthermore, since the DAC can be designed with a resolution lower than that of the counter, the design can be made smaller than the conventional circuit configuration, that is, the circuit configuration in which the resolution of the DAC and the counter is the same, thereby reducing the circuit area. The effect of improving the profitability by reducing the power consumption by reducing the circuit and circuit reduction can be expected.

ところで、DAC出力線にLPFを入れた場合には、ランプ波のリセット時のセトリングが問題となる可能性がある。即ち、カウンタでのカウント終了後に、次のカウントに備えるべくランプ波の出力をカウント始めのレベルまで戻す必要があり、こうした動作をランプ波のリセットと称するのであるが、DAC出力線にLPFを入れた場合にはDAC出力線の負荷が増大するためにセトリング時間が長くなってしまい、求められる仕様時間内にセトリングが行えない場合も考えられる。   By the way, when LPF is inserted in the DAC output line, settling at the time of ramp wave reset may be a problem. In other words, after the counter finishes counting, it is necessary to return the ramp wave output to the initial count level in preparation for the next count. This operation is called ramp wave reset, but LPF is inserted into the DAC output line. In this case, the load on the DAC output line increases, so that the settling time becomes long, and there may be a case where the settling cannot be performed within the required specification time.

そこで、本発明を適用した撮像装置の変形例として、ランプ波のリセット時にはLPFをDAC出力線から切り離して別の電圧源若しくは電流源により電荷をチャージ(プリチャージ)できる機能を備えることが好ましい(図3(a)参照。)。   Therefore, as a modification of the imaging device to which the present invention is applied, it is preferable that the LPF is disconnected from the DAC output line and the charge can be charged (precharged) by another voltage source or current source when the ramp wave is reset ( (See FIG. 3 (a)).

具体的には、図3(b)で示す様に、LPFのキャパシタの接続先をスイッチ回路で切替可能に構成し、カウンタクロックをカウントして時間的にDAC出力が減少若しくは増加していく動作時にはキャパシタをDAC出力線に接続してLPFの機能を果たす様にする。一方、カウンタのカウントが終了し、ランプ波をリセットする場合にはキャパシタをDAC出力線から切り離してプリチャージ用の回路10を用いてキャパシタのDAC出力線に接続されていたノードの電位がランプ波のリセット電位と同じ電位になるまで電荷をチャージ若しくは電荷を引き抜く動作を行なう。なお、リセット時にキャパシタに電荷をチャージ若しくは引き抜く動作を行なうことができるのであれば、プリチャージの方式はいかなる方式であっても良い。   Specifically, as shown in FIG. 3B, the connection destination of the LPF capacitor is configured to be switchable by a switch circuit, and the counter clock is counted and the DAC output decreases or increases over time. Sometimes a capacitor is connected to the DAC output line to perform the LPF function. On the other hand, when the count of the counter is completed and the ramp wave is reset, the potential of the node connected to the DAC output line of the capacitor using the precharge circuit 10 is separated from the DAC output line by the ramp wave. The operation of charging or extracting the charge is performed until the potential becomes the same as the reset potential. Note that any precharging method may be used as long as an operation of charging or extracting charges from the capacitor can be performed at the time of resetting.

本発明を適用した撮像装置の変形例では、プリチャージ機能を有する回路を用いることによって、リセット時にLPFのキャパシタを切り離してDAC出力の負荷を軽減し、LPFをDAC出力に入れることによって問題となり得るリセット時のセトリングの問題を軽減することができる。   In a modification of the imaging device to which the present invention is applied, by using a circuit having a precharge function, it is possible to reduce the load on the DAC output by disconnecting the capacitor of the LPF at the time of resetting, and putting the LPF into the DAC output may cause a problem. Settling problems during reset can be reduced.

なお、上記の通り、本発明を適用した撮像装置では、DACに入力するカウンタクロックの鈍りの影響を見え難くなると共に、DACに入力するカウンタクロックのDuty比崩れの問題をも低減することができるために、本発明を適用した撮像装置の実用例としては、カウンタクロック発生装置からカウンタまでの経路を短くして、カウンタに入力するカウンタクロックの鈍りの影響やDuty比崩れを抑制することができる構成が好ましいと考えられる。   As described above, in the imaging apparatus to which the present invention is applied, it is difficult to see the influence of the dullness of the counter clock input to the DAC, and the problem of the duty ratio collapse of the counter clock input to the DAC can be reduced. Therefore, as a practical example of the imaging apparatus to which the present invention is applied, the path from the counter clock generator to the counter can be shortened to suppress the influence of the dullness of the counter clock input to the counter and the duty ratio collapse. A configuration is considered preferred.

即ち、カウンタクロック発生装置からカウンタにカウンタクロック供給線を配し、その後に、DACへカウンタクロック供給線を配するといった構成が好ましいと考えられ、具体的には、[1]カウンタクロック発生装置(図示せず)からカウンタクロック供給線を介してカウンタにカウンタクロックを入力し、カウンタの直後に配置された分周器でカウンタクロックを分周し、分周したカウンタクロックをDACに入力する構成(図4(a)参照。)や、[2]カウンタクロック発生装置(図示せず)からカウンタクロック供給線を介してカウンタにカウンタクロックを入力し、続いて、カウンタからDACの直前に配置された分周器にカウンタクロックを入力し、分周器で分周したカウンタクロックをDACに入力する構成(図4(b)参照。)が考えられる。   That is, it is considered preferable to arrange a counter clock supply line from the counter clock generator to the counter and then arrange a counter clock supply line to the DAC. Specifically, [1] counter clock generator ( A configuration in which a counter clock is input to a counter from a counter clock supply line (not shown), the counter clock is divided by a frequency divider arranged immediately after the counter, and the divided counter clock is input to the DAC ( (See FIG. 4A.) Or [2] A counter clock is input from the counter clock generator (not shown) to the counter via the counter clock supply line, and then placed immediately before the DAC from the counter. Configuration in which a counter clock is input to the frequency divider and the counter clock frequency-divided by the frequency divider is input to the DAC (FIG. 4B) Ether.) Is considered.

ここで、カウンタ側に分周器を入れた場合(図4(a)の場合)には、配線等の負荷によるカウンタクロックの鈍りの影響を軽減することができると共に、消費電力の軽減をより図ることができることとなる。一方、DAC側に分周器を入れた場合(図4(b)の場合)には、ほとんどDuty比が崩れていない状態のクロックをDACに入力することができる。   Here, when a frequency divider is inserted on the counter side (in the case of FIG. 4A), the influence of dullness of the counter clock due to a load such as wiring can be reduced, and power consumption can be further reduced. It can be planned. On the other hand, when a frequency divider is inserted on the DAC side (in the case of FIG. 4B), a clock in which the duty ratio is almost unchanged can be input to the DAC.

本発明を適用した撮像装置の一例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the imaging device to which this invention is applied. 本発明を適用した撮像装置の一例におけるADCの原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the principle of ADC in an example of the imaging device to which this invention is applied. ランプ波のリセット時のセトリングを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating settling at the time of the reset of a ramp wave. 本発明を適用した撮像装置の実用例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the practical example of the imaging device to which this invention is applied. 従来のADCの構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the conventional ADC. 従来のADCの原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the principle of conventional ADC. ランプ波のリニアリティーの悪化を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the deterioration of the linearity of a ramp wave. LPFを介した場合のランプ波形状を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the ramp wave shape at the time of passing through LPF. カウンタクロックの鈍りを説明するための模式図である。It is a mimetic diagram for explaining dullness of a counter clock. Duty比を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating Duty ratio. 分周器を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a frequency divider.

符号の説明Explanation of symbols

1 撮像装置
2 撮像部(画素)
3 ADC
4 カウンタクロック供給線
5 分周器
6 DAC
7 LPF
8 コンパレータ
9 カウンタ
10 プリチャージ用の回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging device 2 Imaging part (pixel)
3 ADC
4 Counter clock supply line 5 Divider 6 DAC
7 LPF
8 Comparator 9 Counter 10 Precharge circuit

Claims (4)

所定のカウンタクロックが供給されるカウンタクロック供給線と、
該カウンタクロック供給線と接続され、入力されたカウンタクロックを分周する分周器と、
該分周器により生成される分周クロックに基づいてアナログ信号をデジタル信号に変換するための参照信号を生成する参照信号生成部と、
該参照信号生成部により生成される参照信号を平滑化する平滑化手段と、
変換対象であるアナログ信号と前記平滑化された参照信号を比較する比較部と、
前記カウンタクロック供給線と接続され、入力されたカウンタクロックに基づいて前記比較部における比較処理が完了した時点のカウント値を保持するカウンタ部とを備える
ことを特徴とするアナログデジタル変換器。
A counter clock supply line to which a predetermined counter clock is supplied;
A frequency divider that is connected to the counter clock supply line and divides the input counter clock;
A reference signal generation unit that generates a reference signal for converting an analog signal into a digital signal based on a frequency-divided clock generated by the frequency divider;
Smoothing means for smoothing the reference signal generated by the reference signal generation unit;
A comparison unit for comparing the analog signal to be converted and the smoothed reference signal;
An analog-digital converter, comprising: a counter unit connected to the counter clock supply line and holding a count value at the time when the comparison process in the comparison unit is completed based on the input counter clock.
前記平滑化手段が有するキャパシタに所定の電気信号を供給する電気信号供給手段と、
前記参照信号生成部のリセット時に前記キャパシタを前記参照信号生成部から切り離すと共に、前記キャパシタと前記電気信号供給手段とを接続する接続切替手段とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載のアナログデジタル変換器。
Electrical signal supply means for supplying a predetermined electrical signal to the capacitor of the smoothing means;
2. The analog according to claim 1, further comprising a connection switching unit that disconnects the capacitor from the reference signal generation unit when the reference signal generation unit is reset, and connects the capacitor and the electric signal supply unit. Digital converter.
入射光に応じたアナログ信号を生成する撮像部と、
該撮像部で生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器とを備える撮像装置において、
前記アナログデジタル変換器は、
所定のカウンタクロックが供給されるカウンタクロック供給線と、
該カウンタクロック供給線と接続され、入力されたカウンタクロックを分周する分周器と、
該分周器により生成される分周クロックに基づいてアナログ信号をデジタル信号に変換するための参照信号を生成する参照信号生成部と、
該参照信号生成部により生成される参照信号を平滑化する平滑化手段と、
変換対象であるアナログ信号と前記平滑化された参照信号を比較する比較部と、
前記カウンタクロック供給線と接続され、入力されたカウンタクロックに基づいて前記比較部における比較処理が完了した時点のカウント値を保持するカウンタ部とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
An imaging unit that generates an analog signal according to incident light;
In an imaging apparatus including an analog-digital converter that converts an analog signal generated by the imaging unit into a digital signal,
The analog-digital converter is
A counter clock supply line to which a predetermined counter clock is supplied;
A frequency divider that is connected to the counter clock supply line and divides the input counter clock;
A reference signal generation unit that generates a reference signal for converting an analog signal into a digital signal based on a frequency-divided clock generated by the frequency divider;
Smoothing means for smoothing the reference signal generated by the reference signal generation unit;
A comparison unit for comparing the analog signal to be converted and the smoothed reference signal;
An imaging apparatus comprising: a counter unit connected to the counter clock supply line and holding a count value at the time when the comparison process in the comparison unit is completed based on the input counter clock.
前記平滑化手段が有するキャパシタに所定の電気信号を供給する電気信号供給手段と、
前記参照信号生成部のリセット時に前記キャパシタを前記参照信号生成部から切り離すと共に、前記キャパシタと前記電気信号供給手段とを接続する接続切替手段とを備える
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
Electrical signal supply means for supplying a predetermined electrical signal to the capacitor of the smoothing means;
The imaging according to claim 3, further comprising: a connection switching unit that disconnects the capacitor from the reference signal generation unit when the reference signal generation unit is reset, and connects the capacitor and the electric signal supply unit. apparatus.
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