JP2010268080A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2次元アレイ状に配列され、光電変換に基づくアナログ画素信号を生成する複数の画素(111)と、2次元アレイ状の画素の列毎に設けられ、画素からのアナログ画素信号を、上位ビット及び下位ビットのデジタル信号に時系列に変換するA/D変換器とを有し、A/D変換器は、各々が上位ビットのデジタル信号を保持する第1の蓄積部(101)と、各々が下位ビットのデジタル信号を保持する第2の蓄積部(102)と、各々が第1の蓄積部からのデジタル信号を保持する第3の蓄積部(103)と、各々が第2の蓄積部からのデジタル信号を保持する第4の蓄積部(104)とを有し、第1の蓄積部と第3の蓄積部とを含む第1の対と、第2の蓄積部と第4の蓄積部とを含む第2の対とは、2次元アレイ状の画素の列に沿った方向に配置されている固体撮像装置が提供される。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の全体構成図である。2次元アレイ状に光電変換素子を有する複数の画素111が配置される。光電変換素子は、例えばフォトダイオードであり、光電変換により画素信号を生成する。垂直走査回路113は、行単位で画素111を選択し、選択した画素111で発生するアナログ信号を読み出す。読み出された信号は、画素111の各列に設けられたA/D(アナログ/デジタル)変換器に入力される。A/D変換器は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。A/D変換器を構成する比較器110は、読み出した信号と比較信号の大きさを比較する。カウンタ114、115は、画素111の各列に共通に設けられ、デジタル信号値をカウントする。第1の蓄積部101は、画素111の各列に設けられ、第1のカウンタ114から出力されたnビットのデジタル値の上位ビットを保持する。第1の蓄積部101のデータは、第1の蓄積部間配線105を通して、第3の蓄積部103に送られ保持される。第2の蓄積部102は、画素111の各列に設けられ、第2のカウンタ115から出力された、nビットのデジタル値の下位ビットを保持する。第2の蓄積部102のデータは、第2の蓄積部間配線106を通して、第4の蓄積部104に送られ保持される。水平走査回路112は、第3の蓄積部103と、第4の蓄積部104に蓄積されたデータをデジタル出力部109に順次転送する。
図3は、図1の固体撮像装置における領域Aの第2の実施形態を示す配置図である。図1、図2と同じ部品については、同一の符号で示している。第1の蓄積部101と第3の蓄積部103を行方向に近接配置して対とした蓄積部群と、第2の蓄積部102と第4の蓄積部104を行方向に近接配置して対とした蓄積部群を、列方向に配列する。図3の配置は、図2に対して縦方向の長さを短くすることが可能となる。
図4は、図1における領域Aの第3の実施形態を示す配置図である。図1、図2と同じ部品については、同一の符号で示している。以下、本実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。第1の蓄積部101と第3の蓄積部103に関しては、図1と同様に、上から蓄積部101−蓄積部103の順で近接配置する。第2の蓄積部102と第4の蓄積部104に関しては、図1とは逆転し、上から蓄積部104−蓄積部102の順で近接配置する。この配置とすることで、出力線108を集中して配線することが可能となり、配置が容易になる。また、出力線108から他の素子へのクロストーク対策を行う際に、必要な面積を小さくすることが可能となる。
図5は、図1の固体撮像装置における領域Aの第4の実施形態を示す配置図である。図1、図2と同じ要素については、同一の符号で示している。以下、本実施形態が第2の実施形態と異なる点を説明する。図3の配置と同様に、第1の蓄積部101と第3の蓄積部103を行方向に近接配置して対とした蓄積部群と、第2の蓄積部102と第4の蓄積部104を行方向に近接配置して対とした蓄積部群を列方向に配列する。図3との違いは、データ線107と出力線108の配置であり、列方向に107−108−108−107の順で接続する。この配置とすることで、出力線108を集中して配線することが可能となり、配置が容易になる。
105、106 蓄積部間配線
107 データ線
108 出力線
109 デジタル出力部
110 比較器
111 画素
112 水平走査回路
113 垂直走査回路
114、115 カウンタ
116 参照信号発生回路
Claims (7)
- 2次元アレイ状に配列され、光電変換に基づくアナログ画素信号を生成する複数の画素と、
前記2次元アレイ状の画素の列毎に設けられ、前記画素からのアナログ画素信号を、上位ビット及び下位ビットのデジタル信号に時系列に変換するA/D変換器とを有し、
前記A/D変換器は、
各々が前記上位ビットのデジタル信号を保持する第1の蓄積部と、
各々が前記下位ビットのデジタル信号を保持する第2の蓄積部と、
各々が前記第1の蓄積部からのデジタル信号を保持する第3の蓄積部と、
各々が前記第2の蓄積部からのデジタル信号を保持する第4の蓄積部とを有し、
前記第1の蓄積部と前記第3の蓄積部とを含む第1の対と、前記第2の蓄積部と前記第4の蓄積部とを含む第2の対とは、前記2次元アレイ状の画素の列に沿った方向に配置されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記A/D変換器は、
前記2次元アレイ状の画素の各列に共通に設けられ、デジタル信号をカウントするカウンタと、
傾きが異なる第1のランプ信号及び第2のランプ信号を生成し、前記2次元アレイ状の画素の各列に共通に設けられた参照信号発生回路とを有し、
前記A/D変換器は、
前記2次元アレイ状の画素からのアナログ画素信号を行単位で入力し、
前記2次元アレイ状の画素の列毎に前記画素からの信号と前記参照信号発生回路により生成された第1のランプ信号とを比較し、
前記画素からの信号及び前記第1のランプ信号の大きさが逆転したときに、前記カウンタから供給される前記上位ビットのデジタル信号を前記第1の蓄積部に保持させ、
前記画素からの信号と前記参照信号発生回路により生成された第1のランプ信号との差信号を保持し、
その後、予め定めたタイミングで、前記差信号と前記第1のランプ信号より傾きが小さい前記第2のランプ信号とを比較し、
前記差信号及び前記第2のランプ信号の大きさが逆転したときに、前記カウンタから供給される前記下位ビットのデジタル信号を前記第2の蓄積部に保持させることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記第1の蓄積部、前記第3の蓄積部、前記第2の蓄積部及び前記第4の蓄積部は、この順で前記2次元アレイ状の画素の列に沿った方向に隣接配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
- 前記第1の対をなす前記第1の蓄積部と前記第3の蓄積部とは、前記2次元アレイ状の画素の行に沿った方向に隣接配置され、
前記第2の対をなす前記第2の蓄積部と前記第4の蓄積部とは、前記2次元アレイ状の画素の行に沿った方向に隣接配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。 - 前記第1の蓄積部、前記第2の蓄積部、前記第3の蓄積部及び前記第4の蓄積部は、前記第1の蓄積部、前記第3の蓄積部、前記第4の蓄積部及び前記第2の蓄積部の順で、又は前記第3の蓄積部、前記第1の蓄積部、前記第2の蓄積部及び前記第4の蓄積部の順で、前記2次元アレイ状の画素の列に沿った方向に隣接配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
- 前記第1の対をなす前記第1の蓄積部と前記第3の蓄積部とは、前記2次元アレイ状の画素の行に沿った方向に隣接配置され、
前記第2の対をなす前記第2の蓄積部と前記第4の蓄積部とは、前記2次元アレイ状の画素の行に沿った方向に隣接配置され、
さらに、
前記カウンタ及び前記第1の蓄積部を接続する第1のデータ線と、
前記カウンタ及び前記第2の蓄積部を接続する第2のデータ線と、
前記第3の蓄積部からデジタル信号を出力する第1の出力線と、
前記第4の蓄積部からデジタル信号を出力する第2の出力線とを有し、
前記第1のデータ線、前記第2のデータ線、前記第1の出力線及び前記第2の出力線は、前記第1のデータ線、前記第1の出力線、前記第2の出力線、前記第2のデータ線の順、又は、前記第1の出力線、前記第1のデータ線、前記第2のデータ線、前記第2の出力線の順で配置されることを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。 - 前記A/D変換器は、前記2次元アレイ状の画素から行単位で入力されるアナログ画素信号を、上位ビット及び下位ビットのデジタル信号に時系列に変換する間に、前記第3の蓄積部及び前記第4の蓄積部から前記2次元アレイ状の画素の1行前のアナログ/デジタル変換したデジタル信号を順次出力することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
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