JP2010283580A - Solid-state image pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラ・デジタルビデオカメラや内視鏡等に使用される固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device used for a digital camera / digital video camera, an endoscope, and the like.
近年、デジタルカメラ・デジタルビデオカメラや内視鏡では、小型化や低消費電力化が進んでおり、それにあわせて固体撮像装置も小型化・低消費電力化が必要となってきている。その小型化・低消費電力化を実現する為に、A/D変換器をデジタル回路で構成する固体撮像装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、センサからの信号を高速に読み出す為に、画素列毎にA/D変換器を有する、所謂カラムA/D方式の固体撮像装置が提案されている(公知技術)。 In recent years, digital cameras, digital video cameras, and endoscopes have been reduced in size and power consumption, and accordingly, solid-state imaging devices have been required to be reduced in size and power consumption. In order to realize the downsizing and low power consumption, a solid-state imaging device in which an A / D converter is configured by a digital circuit has been proposed (for example, see Patent Document 1). Also, a so-called column A / D type solid-state imaging device having an A / D converter for each pixel column in order to read out a signal from a sensor at high speed has been proposed (known technique).
図8は、特許文献1に記載のA/D変換器201の構成を示している。A/D変換器201は、RingDelayLine(RDL)102と、カウンタ回路103と、RDLラッチ回路104とから構成されている。
FIG. 8 shows the configuration of the A /
RDL102は、入力信号を反転して出力すると共に遅延時間が電源電圧により変化する複数の反転回路101aと、一方の入力端にパルス信号を受けて動作する1個のNAND回路101bとをリング状に配置して構成されている。このRDL102は、入力電圧が反転回路101a及びNAND回路101bの電源に接続されると、入力電圧の大きさに応じた周波数を有するクロック信号φORDL101を出力する。
The RDL102 inverts and outputs an input signal, and a plurality of inverting
カウンタ回路103は、RDL102が出力するクロック信号φORDL101の立下りをカウントし、カウント結果を二進数デジタルデータφOCNT106として出力する。RDLラッチ回路104は、各反転回路101a及びNAND回路101bの出力を保持し、保持した値を、クロック信号φORDL101のRDL102内での位置情報を示す二進数デジタルデータφOLAT107として出力する。
The
また、A/D変換器201を構成する各ブロック(RDL102、カウンタ回路103、RDLラッチ回路104)を制御する信号(スタートパルスφRDLST102、ラッチ信号φRDLLAT103、カウントイネーブル信号φCNTEN104、カウンタリセット信号φCNTRST105)を出力する制御信号出力回路105が別途設けられている。
Also outputs signals (start pulse φRDLST102, latch signal φRDLLAT103, count enable signal φCNTEN104, counter reset signal φCNTRST105) that control each block (RDL102,
図9に示すタイミングチャートを用いて、上記構成を有するA/D変換器201の動作について説明する。まず、タイミングT101でφCNTRST105がHighになる。これにより、カウンタ回路103が保持しているカウント値φOCNT106がリセットされる。その後、タイミングT102でφCNTRST105がLowになると、カウンタ回路103がリセット動作を終了する。
The operation of the A /
続いて、タイミングT103でφRLDST102がHighになるのと同時に、φCNTEN104がHighになる。これにより、RDL102が、入力電圧の大きさに応じた周波数を有するクロック信号φORDL101を出力するのと同時に、カウンタ回路103がφORDL101の立下りのカウント動作を開始する。
Subsequently, φCNTL104 becomes High at the same time as φRLDST102 becomes High at timing T103. As a result, the
続いて、タイミングT104でφRDLLAT103がHighになる。その後、タイミングT105で、φCNTEN104がLowになるのと同時に、φRDLLAT103がLowになる。これにより、カウンタ回路103のカウント動作が終了するのと同時に、RDLラッチ回路104は各反転回路101a及びNAND回路101bの出力を保持する。その後、タイミングT106でφRDLST102がLowになる。これにより、RDL102はクロック信号φORDL101の出力を終了する。
Subsequently, φRDLLAT103 becomes High at timing T104. Thereafter, at timing T105, φCNTEN104 goes low, and at the same time φRDLLAT103 goes low. Thereby, at the same time as the counting operation of the
上記の動作によって、ある一定期間(T103-T105)が経過した時点でのカウント数φOCNT106と、RDL102内でのφORDL101の位置情報φOLAT107とを得ることができる。その後、A/D変換器201は、カウント数φOCNT106を上位ビット、位置情報φOLAT107を下位ビットとしたデジタル信号をA/D変換結果として出力する。以上の動作によって、特許文献1に記載のA/D変換器201は、入力電圧の大きさに応じたデジタル信号を得ることができる。
By the above operation, the count number φOCNT106 when a certain period (T103-T105) elapses and the position information φOLAT107 of φORDL101 in the RDL102 can be obtained. Thereafter, the A /
図10は、小型化・低消費電力化を実現すると共に、センサからの信号を高速に読み出す為に、特許文献1に記載のA/D変換器201を画素列毎に設けたカラムA/D方式の固体撮像装置の構成を示している。また、図11は、この固体撮像装置に用いられるA/D変換器201の構成を示している。
FIG. 10 shows a column A / D in which an A /
図10に記載の固体撮像装置は、画素アレイ2と、垂直走査回路3と、A/D変換器201(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)と、ADラッチ回路5と、制御信号出力回路6と、水平走査回路7とから構成されている。
10 includes a
画素アレイ2は、少なくとも光電変換素子を有し入射光量に応じた画素信号を出力する画素1が2次元(図示した例では4行4列)に配置された構造を有する。垂直走査回路3は、行選択信号φV1、φV2、φV3、φV4により画素アレイ2の行選択を行う。A/D変換器201は、画素アレイ2の画素列毎に配置されており、画素1から読み出された画素信号φPIX1をアナログ・デジタル変換する。ADラッチ回路5はA/D変換器201の出力を保持する。制御信号出力回路6は、A/D変換器201とADラッチ回路5を制御する信号(φRDLST3, φCNTEN4, φRDLLAT5, φCNTRST6, φADLAT8)を出力する。水平走査回路7は、列選択信号φH1、φH2、φH3、φH4によりADラッチ回路5を制御し、保持したデジタル信号を列毎に出力する。
The
制御信号出力回路6は、A/D変換器201を構成する各ブロック(RDL102、カウンタ回路103、RDLラッチ回路104)を制御する為に、スタートパルスφRDLST3、カウントイネーブル信号φCNTEN4、ラッチ信号φRDLLAT5を出力する。φRDLST3、φCNTEN4、φRDLLAT5の各信号は、それぞれRDL102、カウンタ回路103、RDLラッチ回路104に入力される。この時、RDL102とカウンタ回路103とRDLラッチ回路104の回路構成が異なる為、各信号線に接続される負荷容量も異なる。従って、φRDLST3、φCNTEN4、φRDLLAT5は、それぞれ異なる遅延時間を持って、各ブロックに入力される。カラムA/D方式の固体撮像装置では、1つの信号線に多数のA/D変換器201が接続される為、遅延時間のばらつきが大きくなる。特許文献1に記載のA/D変換器201では、この遅延時間のばらつきに起因した変換誤差が発生する。結果として、画質の低下を招くことが課題である。
The control
図12及び図13を用いて、遅延時間のばらつきに起因した変換誤差について説明する。なお、図11に示すように、各A/D変換器201(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)に入力されるφRDLST3、φCNTEN4、φRDLLAT5の遅延信号を、それぞれφRDLST_DLY13(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)、φCNTEN_DLY14(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)、φRDLLAT_DLY15(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)と表記する。 A conversion error due to delay time variation will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 11, the delayed signals of φRDLST3, φCNTEN4, φRDLLAT5 input to each A / D converter 201 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4) are φRDLST_DLY13 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4), respectively. , ΦCNTEN_DLY14 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4), φRDLLAT_DLY15 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4).
ここで、遅延時間のばらつき方を2つの場合に分けて考える。第一に、φCNTEN_DLY14の遅延時間Tcntdly4とφRDLST_DLY13の遅延時間Trdldly3とが等しく、φRDLLAT_DLY15の遅延時間Tlatdly5が他の2つの信号の遅延時間よりも小さい場合の動作について説明する。第二に、φCNTEN_DLY14の遅延時間Tcntdly4とφRDLLAT_DLY15の遅延時間Tlatdly5とが等しく、φRDLST_DLY13の遅延時間Trdldly3が他の2つの信号の遅延時間よりも大きい場合の動作について説明する。実際には、各信号はそれぞれ異なる遅延時間を持つ為、以下に示す課題が複合的に発生する。なお、カウンタリセット信号φCNTRST6の遅延は、課題とする変換誤差には関係しない為、φCNTRSTの遅延が発生しないと仮定して説明する。また、RDLラッチ回路104が出力する、φORDL101のRDL102内での位置情報φOLAT107は、4ビットの二進数デジタルデータであるとして説明する。
Here, the variation of the delay time is considered in two cases. First, the operation when the delay time Tcntdly4 of φCNTEN_DLY14 and the delay time Trdldly3 of φRDLST_DLY13 are equal and the delay time Tlatdly5 of φRDLLAT_DLY15 is smaller than the delay times of the other two signals will be described. Second, the operation when the delay time Tcntdly4 of φCNTEN_DLY14 is equal to the delay time Tlatdly5 of φRDLLAT_DLY15 and the delay time Trdldly3 of φRDLST_DLY13 is larger than the delay times of the other two signals will be described. Actually, since each signal has a different delay time, the following problems occur in combination. Note that the delay of the counter reset signal φCNTRST6 is not related to the subject conversion error, and therefore it will be assumed that the delay of φCNTRST does not occur. In addition, it is assumed that the position information φOLAT107 in the RDL102 of φORDL101 output from the
まず、図12のタイミングチャートを用いて、第一の場合の動作について説明する。より具体的には、行選択信号φV1がHighになり、1行目の画素1(P11, P12, P13, P14)が選択され、画素信号φPIX1(P11, P12, P13, P14)がA/D変換器201に入力されている時の、A/D変換器201の動作について説明する。
First, the operation in the first case will be described with reference to the timing chart of FIG. More specifically, the row selection signal φV1 becomes High, the pixel 1 (P11, P12, P13, P14) in the first row is selected, and the pixel signal φPIX1 (P11, P12, P13, P14) is A / D The operation of the A /
まず、φCNTRST6がHighになる。これにより、カウンタ回路103が保持しているカウント値φOCNT106がリセットされる。その後、φCNTRST6がLowになることでカウンタ回路103はリセット動作を終了する。
First, φCNTRST6 becomes High. As a result, the count value φOCNT 106 held by the
続いて、スタートパルスφRLDST3がHighになるのと同時に、カウントイネーブル信号φCNTEN4がHighになる。これにより、タイミングT111で、φCNTEN_DLY14がHighになるのと同時にφRDLST_DLY13がHighになる。その為、タイミングT111で、RDL102が、画素信号φPIX1の大きさに応じた周波数を有するクロック信号φORDL101を出力するのと同時に、カウンタ回路103がφORDL101の立下りのカウント動作を開始する。
Subsequently, the count enable signal φCNTEN4 becomes High simultaneously with the start pulse φRLDST3 becoming High. Thereby, at timing T111, φCNTEN_DLY14 becomes High, and simultaneously, φRDLST_DLY13 becomes High. Therefore, at the timing T111, the
続いて、φRDLLAT5がHighになる。その後、φCNTEN4がLowになるのと同時に、φRDLLAT5がLowになる。これにより、タイミングT112で、φRDLLAT_DLY15がLowになると共に、タイミングT113で、φCNTEN_DLY14がLowになる。従って、タイミングT112で、RDLラッチ回路104が各反転回路101a及びNAND回路101bの出力を取り込んだ後、タイミングT113でカウンタ回路103はカウント動作を終了する。つまり、所望のA/D変換期間である上位ビットのA/D変換期間Tad1に対して、下位ビットのA/D変換期間Tad2が短くなる。
Subsequently, φRDLLAT5 becomes High. Then, φRDLLAT5 goes Low at the same time as φCNTEN4 goes Low. As a result, φRDLLAT_DLY15 becomes Low at timing T112 and φCNTEN_DLY14 becomes Low at timing T113. Therefore, after the
この時、RDLラッチ回路104が各反転回路101a及びNAND回路101bの出力を取り込んだタイミングT112でのカウント数φOCNT106と、カウンタ回路103がカウント動作を終了したタイミングT113でのカウント数φOCNT106とが異なる。その結果、タイミングT113でのカウント数φOCNT106を上位ビットとし、タイミングT112での位置情報φOLAT107を下位ビットとして得られるA/D変換結果は、タイミングT114でのカウント数φOCNT106及び位置情報φOLAT107から得られるA/D変換結果と同じ結果を示す。従って、上記のA/D変換結果は、所望のA/D変換期間である上位ビットのA/D変換期間Tad1が終了するタイミングT113でのカウント数φOCNT106及び位置情報φOLAT107から得られるA/D変換結果に対し、下位ビットに6カウントのズレが生じる。このように、遅延時間のばらつきに起因した変換誤差が発生するという技術的課題がある。
At this time, the count number φOCNT106 at the timing T112 when the
続いて、図13のタイミングチャートを用いて第二の場合の動作について説明する。より具体的には、行選択信号φV1がHighになり、1行目の画素信号φPIX1(P11, P12, P13, P14)がA/D変換器201に入力されている時の、A/D変換器201の動作について説明する。
Next, the operation in the second case will be described using the timing chart of FIG. More specifically, A / D conversion when the row selection signal φV1 becomes High and the pixel signal φPIX1 (P11, P12, P13, P14) of the first row is input to the A /
まず、カウンタリセット信号φCNTRST6がHighになる。これにより、カウンタ回路103が保持しているカウント値φOCNT106がリセットされる。その後、φCNTRST6がLowになることで、カウンタ回路103はリセット動作を終了する。
First, the counter reset signal φCNTRST6 becomes High. As a result, the count value φOCNT 106 held by the
続いて、スタートパルスφRLDST3がHighになるのと同時に、カウントイネーブル信号φCNTEN4がHighになる。これにより、タイミングT121でφCNTEN_DLY14がHighになると共に、タイミングT122でφRDLST_DLY13がHighになる。その為、タイミングT121でカウンタ回路103がφORDL101の立下りのカウント動作を開始した後、タイミングT122で、RDL102が、入力電圧の大きさに応じた周波数を有するクロック信号φORDL101を出力する。
Subsequently, the count enable signal φCNTEN4 becomes High simultaneously with the start pulse φRLDST3 becoming High. As a result, φCNTEN_DLY14 becomes High at timing T121 and φRDLST_DLY13 becomes High at timing T122. Therefore, after the
続いて、φRDLLAT5がHighになる。その後、φCNTEN4がLowになるのと同時に、φRDLLAT5がLowになる。これにより、タイミングT123で、φRDLLAT_DLY15がLowになるのと同時に、φCNTEN_DLY14がLowになる。従って、タイミングT123で、カウンタ回路103がカウント動作を終了するのと同時に、RDLラッチ回路104が各反転回路101a及びNAND回路101bの出力を取り込む。
Subsequently, φRDLLAT5 becomes High. Then, φRDLLAT5 goes Low at the same time as φCNTEN4 goes Low. Thereby, at timing T123, φRDLLAT_DLY15 becomes Low, and at the same time, φCNTEN_DLY14 becomes Low. Therefore, at the timing T123, the
このような場合、図13に示すように所望のA/D変換期間Tad1に対して、実際のA/D変換期間Tad3が短くなる為、A/D変換器4には下位ビットに3カウントの変換誤差が発生する。このように、遅延時間のばらつきに起因した変換誤差が発生するという技術的課題がある。
In such a case, as shown in FIG. 13, the actual A / D conversion period Tad3 becomes shorter than the desired A / D conversion period Tad1, so the A /
更に、各信号間の遅延時間のばらつきは各A/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)毎に異なる為、各A/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)毎に異なる変換誤差が発生するという技術的課題がある。 Furthermore, the delay time variation between each signal differs for each A / D converter 4 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4), so for each A / D converter 4 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4) There is a technical problem that different conversion errors occur.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、カラムA/D方式の固体撮像装置において、制御信号間の遅延時間のばらつきに起因した変換誤差を低減し、良好な画像を得ることが可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems described above, and in a column A / D type solid-state imaging device, conversion errors due to variations in delay time between control signals are reduced, and a good image is obtained. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of performing the above-described operation.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、光電変換素子を有する画素が2次元に複数配置された画素アレイと、前記画素アレイの画素列毎に配置され、前記画素アレイから読み出された画素信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換器と、前記複数のA/D変換器に対して、スタートパルスと、カウントイネーブル信号と、ラッチ信号とを出力する制御信号出力回路とを有し、前記A/D変換器は、前記スタートパルスの第1の状態変化から第2の状態変化までの期間、アナログ信号に対応した遅延時間でクロック信号を伝達する複数の遅延ユニットを有し、前記アナログ信号に対応した周波数で前記クロック信号を出力する円環遅延回路と、前記カウントイネーブル信号の第1の状態変化から第2の状態変化までの期間、前記円環遅延回路から出力される前記クロック信号の状態変化の数をカウントするカウンタと、前記ラッチ信号の第1の状態変化から第2の状態変化までの期間が前記カウントイネーブル信号の第1の状態変化から第2の状態変化までの期間と少なくとも1部重なるとき、前記ラッチ信号の第2の状態変化のときの、前記クロック信号の伝達位置を記憶するラッチ回路と、を有し、前記カウンタ回路の出力と前記ラッチ回路の出力からデジタル信号を生成する時間A/D変換回路と、前記カウントイネーブル信号の第2の状態変化に前記ラッチ信号の第2の状態変化が揃うように、補正ラッチ信号を生成し、前記ラッチ信号として前記補正ラッチ信号を前記ラッチ回路へ出力する制御信号調整回路と、を有することを特徴とする固体撮像装置である。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and includes a pixel array in which a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element are two-dimensionally arranged, and is arranged for each pixel column of the pixel array. A plurality of A / D converters that convert the read pixel signals into digital signals, and a control signal that outputs a start pulse, a count enable signal, and a latch signal to the plurality of A / D converters The A / D converter includes a plurality of delays for transmitting a clock signal with a delay time corresponding to an analog signal during a period from a first state change to a second state change of the start pulse. An annular delay circuit having a unit and outputting the clock signal at a frequency corresponding to the analog signal; a period from a first state change to a second state change of the count enable signal; A counter for counting the number of state changes of the clock signal output from the extension circuit, and a period from the first state change to the second state change of the latch signal from the first state change of the count enable signal A latch circuit for storing a transmission position of the clock signal at the time of the second state change of the latch signal when at least one part overlaps with a period until the second state change, and an output of the counter circuit And a time A / D conversion circuit for generating a digital signal from the output of the latch circuit, and a correction latch signal so that the second state change of the latch signal is aligned with the second state change of the count enable signal And a control signal adjustment circuit that outputs the correction latch signal to the latch circuit as the latch signal.
また、本発明の固体撮像装置において、前記制御信号出力回路は、前記カウントイネーブル信号の第2の状態変化の後に前記ラッチ信号の第2の状態変化がくるように、前記カウントイネーブル信号と前記ラッチ信号を出力し、前記制御信号調整回路は、前記カウントイネーブル信号と前記ラッチ信号の論理積を利用して前記補正ラッチ信号を生成することを特徴とする。 In the solid-state imaging device of the present invention, the control signal output circuit may include the count enable signal and the latch so that the second state change of the latch signal comes after the second state change of the count enable signal. The control signal adjustment circuit generates a correction latch signal using a logical product of the count enable signal and the latch signal.
また、本発明の固体撮像装置において、前記制御信号調整回路はさらに、前記カウントイネーブル信号の第1の状態変化に前記スタートパルスの第1の状態変化が揃うように、補正スタートパルスを生成し、前記スタートパルスとして前記補正スタートパルスを前記円環遅延回路へ出力することを特徴とする。 In the solid-state imaging device of the present invention, the control signal adjustment circuit further generates a corrected start pulse so that the first state change of the start pulse is aligned with the first state change of the count enable signal, The correction start pulse is output to the annular delay circuit as the start pulse.
また、本発明の固体撮像装置において、前記制御信号出力回路は、前記カウントイネーブル信号の第1の状態変化の後に前記スタートパルスの第1の状態変化がくるように、前記カウントイネーブル信号と前記スタートパルスを出力し、前記制御信号調整回路は、前記カウントイネーブル信号と前記ラッチ信号の論理和を利用して前記補正スタートパルスを生成することを特徴とする。 In the solid-state imaging device of the present invention, the control signal output circuit includes the count enable signal and the start signal so that the first state change of the start pulse comes after the first state change of the count enable signal. The control signal adjustment circuit generates a correction start pulse by using a logical sum of the count enable signal and the latch signal.
また、本発明の固体撮像装置において、前記制御信号調整回路は、前記カウントイネーブル信号を遅延させる回路をさらに有することを特徴とする。 In the solid-state imaging device according to the present invention, the control signal adjustment circuit further includes a circuit that delays the count enable signal.
また、本発明の固体撮像装置において、前記時間A/D変換回路を、画素アレイと前記制御信号調整回路の間に配置したことを特徴とする。 In the solid-state imaging device of the present invention, the time A / D conversion circuit is arranged between a pixel array and the control signal adjustment circuit.
また、本発明の固体撮像装置において、前記複数の遅延ユニットのうち前記制御信号調整回路に最も近い位置に配置された遅延ユニットに対して、前記スタートパルスを入力することを特徴とする。 In the solid-state imaging device according to the present invention, the start pulse is input to a delay unit disposed at a position closest to the control signal adjustment circuit among the plurality of delay units.
本発明によれば、各A/D変換器毎に、カウンタがカウント動作を終了するタイミングと、ラッチ回路がクロック信号の伝達位置を記憶するタイミングとのズレが低減される為、変換誤差を低減し、良好な画像を得ることができる。 According to the present invention, for each A / D converter, the difference between the timing at which the counter finishes the counting operation and the timing at which the latch circuit stores the transmission position of the clock signal is reduced, thereby reducing the conversion error. And good images can be obtained.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係る固体撮像装置の構成を示している。本実施形態に係る固体撮像装置は、画素アレイ2と、垂直走査回路3と、A/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)と、ADラッチ回路5と、制御信号出力回路6と、水平走査回路7とから構成されている。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment. A solid-state imaging device according to this embodiment includes a
画素アレイ2は、少なくとも光電変換素子を有し入射光量に応じた画素信号φPIX1を出力する画素1が2次元(図示例では4行4列)に配置された構造を有する。垂直走査回路3は、行選択信号φV1、φV2、φV3、φV4により画素アレイ2の行選択を行う。A/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)は、画素アレイ2の画素列毎に配置されており、画素1から読み出された画素信号φPIX1をアナログ・デジタル変換する。ADラッチ回路5はA/D変換器4の出力を保持する。制御信号出力回路6は、A/D変換器201とADラッチ回路5を制御する信号(φRDLST3, φCNTEN4, φRDLLAT5, φCNTRST6, φADLAT8)を出力する。水平走査回路7は、列選択信号φH1、φH2、φH3、φH4によりADラッチ回路5を制御し、保持したデジタル信号を列毎に出力する。
The
図2はA/D変換器4の構成を示している。A/D変換器4は、時間A/D変換器44と制御信号調整回路45から構成されている。時間A/D変換器44は、RingDelayLine(RDL)41と、カウンタ回路42と、RDLラッチ回路43とから構成されている。
FIG. 2 shows the configuration of the A /
RDL41は、入力信号を反転して出力すると共に遅延時間が電源電圧により変化する複数の反転回路40aと、一方の入力端にパルス信号を受けて動作する1個のNAND回路40bとをリング状に配置して構成されている。このRDL41は、画素1から出力された画素信号φPIX1が各反転回路40a及びNAND回路40bの電源に接続されると、画素信号φPIX1の大きさに応じた周波数を有するクロック信号φORDL2を出力する。
The RDL41 inverts and outputs an input signal and has a plurality of inverting
カウンタ回路42は、RDL41が出力するクロック信号φORDL2の立下りをカウントし、カウント結果を二進数デジタルデータφOCNT7として出力する。RDLラッチ回路43は、各反転回路40a及びNAND回路40bの出力を保持し、保持した値を、クロック信号φORDL2のRDL41内での位置情報を二進数デジタルデータφOLAT9として出力する。
The
制御信号調整回路45は、制御信号出力回路6が出力するスタートパルスφRDLST3、カウントイネーブル信号φCNTEN4、RDLラッチ信号φRDLLAT5の遅延信号であるφRDLST_DLY13とφCNTEN_DLY14とφRDLLAT_DLY15を受け、φRDLST_DLY13とφCNTEN_DLY14の論理和を取って出力するOR回路45a-1と、φCNTEN_DLY14とφRDLLAT_DLY15の論理積を取って出力するAND回路45a-2とから構成されている。この構成により、制御信号調整回路45は、φCNTEN_DLY14とφRDLST_DLY13の立上りのタイミングを揃えて出力すると共に、φCNTEN_DLY14とφRDLLAT_DLY15の立下りのタイミングを揃えて出力する。
Control
また、時間A/D変換器44は、制御信号調整回路45と画素アレイ2の間に配置される。更に、RDL41を構成する複数の反転回路40a及び1個のNAND回路40bのうち、NAND回路40bは制御信号調整回路45に最も近い位置に配置される。
The time A /
次に、本実施形態に係る固体撮像装置の動作を説明する。まず、第1の動作例を、図3に示すタイミングチャートを用いて説明する。A/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)の動作については、A/D変換器4(ADC4)についてのみ説明し、他のA/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3)の動作については、A/D変換器4(ADC4)と同じである為、説明を省略する。 Next, the operation of the solid-state imaging device according to this embodiment will be described. First, a first operation example will be described using the timing chart shown in FIG. The operation of A / D converter 4 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4) will be described only for A / D converter 4 (ADC4), and other A / D converter 4 (ADC1, ADC2, ADC3) Since the operation is the same as that of the A / D converter 4 (ADC4), description thereof is omitted.
まず、タイミングT1で、行選択信号φV1がHighになる。これにより、行選択信号φV1で制御される1行目の画素1(P11, P12, P13, P14)が選択され、画素1(P11, P12, P13, P14)の画素信号φPIX1(P11, P12, P13, P14)がA/D変換器4へそれぞれ出力される。この時、他の行選択信号φV2, φV3, φV4はLowを維持している。
First, at timing T1, the row selection signal φV1 becomes High. Thereby, the pixel 1 (P11, P12, P13, P14) in the first row controlled by the row selection signal φV1 is selected, and the pixel signal φPIX1 (P11, P12, P14) of the pixel 1 (P11, P12, P13, P14) is selected. P13, P14) are output to the A /
続いて、タイミングT2で、カウンタリセット信号φCNTRST6がHighになる。これにより、カウンタ回路42が保持するカウント値φOCNT7がリセットされる。その後、φCNTRST6がLowになることで、カウンタ回路42がリセット動作を終了する。
Subsequently, at timing T2, the counter reset signal φCNTRST6 becomes High. As a result, the count value φOCNT7 held by the
続いて、φRDLST3がHighになるのと同時に、φCNTEN4がHighになる。この時、制御信号出力回路6から出力されるφRDLST3, φCNTEN4, φRDLLAT5の各信号線には、各々異なる負荷が接続されている。従って、φRDLST3、φCNTEN4、φRDLLAT5は、各々異なる遅延時間Trdldly3、Tcntdly4、Tlatdly5を持って各A/D変換器4に入力される。
Subsequently, as soon as φRDLST3 becomes High, φCNTEN4 becomes High. At this time, different loads are connected to the signal lines φRDLST3, φCNTEN4, and φRDLLAT5 output from the control
以下では、各A/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)の入力部における遅延信号をφRDLST_DLY13(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)、φCNTEN_DLY14(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)、φRDLLAT_DLY15(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)と表記する。なお、φCNTRST6の遅延については、本発明を説明する上では考慮する必要がない為、φCNTRST6が遅延しないと仮定して説明する。 Below, the delay signals at the input of each A / D converter 4 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4) are φRDLST_DLY13 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4), φCNTEN_DLY14 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4), φRDLLAT_DLY15 ( ADC1, ADC2, ADC3, ADC4). Note that the delay of φCNTRST6 need not be considered in describing the present invention, and will be described assuming that φCNTRST6 is not delayed.
φRDLST3、φCNTEN4がHighになった後、タイミングT3で、φCNTEN_DLY14(ADC4)がHighになり、タイミングT4でφRDLST_DLY13(ADC4)がHighになる。制御信号調整回路45は、φCNTEN_DLY14(ADC4)とφRDLST_DLY13(ADC4)を受け、φCNTEN_DLY14(ADC4)の立上りのタイミングにφRDLST_DLY13(ADC4)の立上りのタイミングを揃えた信号φRDLST23(補正スタートパルス)をRDL41のスタートパルスとして出力する。より具体的には、OR回路45a-1は、CNTEN_DLY14(ADC4)とφRDLST_DLY13(ADC4)を受けて、その論理和を取った信号φRDLST23をRDL41のスタートパルスとして出力する。
After φRDLST3 and φCNTEN4 become High, φCNTEN_DLY14 (ADC4) becomes High at timing T3, and φRDLST_DLY13 (ADC4) becomes High at timing T4. The control
これにより、タイミングT3で、RDLが、画素信号φPIX1(P14)に応じた周波数を有するクロック信号φORDL2を出力するのと同時に、カウンタ回路がφORDL2の立下りのカウント動作を開始する。その後、ある一定期間が経過した後、φRDLLAT5がHighになる。 As a result, at timing T3, the RDL outputs the clock signal φORDL2 having a frequency corresponding to the pixel signal φPIX1 (P14), and at the same time, the counter circuit starts the count operation of the falling of φORDL2. Thereafter, after a certain period of time, φRDLLAT5 becomes High.
続いて、φCNTEN4がLowになるのと同時にφRDLLAT5がLowになる。すると、タイミングT5でφCNTEN_DLY14(ADC4)がLowになり、タイミングT6でφRDLLAT_DLY15(ADC4)がLowになる。制御信号調整回路45は、φCNTEN_DLY14(ADC4)とφRDLLAT_DLY15(ADC4)を受け、φCNTEN_DLY14(ADC4)の立下りタイミングにφLATCH_DLY15(ADC4)の立下りタイミングを揃えた信号φRDLLAT25(補正ラッチ信号)をRDLラッチ回路43のラッチ信号として出力する。より具体的には、AND回路45a-2は、φCNTEN_DLY14(ADC4)とφRDLLAT_DLY15(ADC4)を受けて、その論理積を取った信号φRDLLAT25をRDLラッチ回路43のラッチ信号として出力する。
Subsequently, φRDLLAT5 goes low simultaneously with φCNTEN4 going low. Then, φCNTEN_DLY14 (ADC4) becomes Low at timing T5, and φRDLLAT_DLY15 (ADC4) becomes Low at timing T6. The control
これにより、タイミングT5でカウンタ回路42がカウント動作を終了するのと同時に、RDLラッチ回路43が各反転回路40a及びNAND回路40bの出力を保持する。続いて、φRDLST3がLowになると、タイミングT7でφRDLST_DLY13がLowになり、RDL41がクロック信号φORDL2の出力を終了する。更に、タイミングT8でADラッチ信号φADLAT8がHighになった後、タイミングT9でADラッチ信号φADLAT8がLowになる。これにより、ADラッチ回路5は、A/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)の出力を保持する。
Thereby, at the timing T5, the
その後、タイミングT10でφV1がLowになる。これにより、1行目の画素1(P11, P12, P13, P14)が非選択状態となる。続いて、タイミングT11で、φH1がHighになることで、ADラッチ回路5は1列目の画素信号φPIX1(P11)に応じたデジタル信号を出力する。更に、タイミングT12で、φH1がLowになるのと同時にφH2がHighになると、ADラッチ回路5は2列目の画素信号φPIX1(P12)に応じたデジタル信号を出力する。
After that, φV1 becomes Low at timing T10. As a result, the pixel 1 (P11, P12, P13, P14) in the first row is in a non-selected state. Subsequently, at timing T11, φH1 becomes High, so that the
その後、タイミングT13、タイミングT14、タイミングT15で、順次、列選択信号φH2、φH3、φH4が切り換わることで1行目の読み出し動作が完了する。続いて、タイミングT16でφV2がHighになる。これにより、2行目の画素1(P21, P22, P23, P24)が選択される。その後、1行目の場合と同様の動作を行うことで、2行目の画素信号の読出し動作が完了する。3行目、4行目についても、1行目、2行目の場合と同様の動作を行うことで、全画素の読出し動作が完了する。 Thereafter, the column selection signals φH2, φH3, and φH4 are sequentially switched at timing T13, timing T14, and timing T15, whereby the read operation for the first row is completed. Subsequently, φV2 becomes High at timing T16. Thereby, pixel 1 (P21, P22, P23, P24) in the second row is selected. Thereafter, by performing the same operation as in the first row, the pixel signal reading operation in the second row is completed. For the third and fourth rows, the same operation as in the first and second rows is performed to complete the readout operation for all pixels.
次に、第2の動作例を説明する。説明の都合の為、図4に示すように、制御信号調整回路45がRDL41、カウンタ回路42、RDLラッチ回路43へ出力する信号をそれぞれφRDLST33、φCNTEN34、φRDLLAT35とする。
Next, a second operation example will be described. For convenience of explanation, as shown in FIG. 4, the signals output from the control
図5に示すタイミングチャートを用いて、A/D変換器4の動作について説明する。なお、第2の動作例では、制御信号出力回路6が出力するスタートパルスφRDLST3の立上り及びラッチ信号φRDLLAT5の立下りのタイミングが、第1の動作例とは異なっている。具体的には、φCNTEN4がHighになった後、ある一定期間Tdelay1が経過した時点でφRDLST3がHighになり、φCNTEN4がLowになった後、ある一定期間Tdelay2が経過した時点でφRDLLAT5がLowになる点が第1の動作例とは異なる。
The operation of the A /
これにより、各信号の遅延時間のばらつき方に依らず、φCNTEN_DLY14とφRDLST_DLY13の論理和を取ることで、φCNTEN_DLY14の立上りのタイミングにφRDLST_DLY13の立上りのタイミングを揃えることができ、φCNTEN_DLY14とφRDLLAT_DLY15の論理積を取ることで、φCNTEN_DLY14の立下りのタイミングにφRDLLAT_DLY13の立下りのタイミングを揃えることができる。なお、その他の動作については、第1の動作例と同じである為、説明を省略する。 Thus, by taking the logical sum of φCNTEN_DLY14 and φRDLST_DLY13 regardless of how the delay times of each signal vary, the rise timing of φCNTL_DLY13 can be aligned with the rise timing of φCNTEN_DLY14, and the logical product of φCNTEN_DLY14 and φRDLLAT_DLY15 By taking this, the falling timing of φRDLLAT_DLY13 can be aligned with the falling timing of φCNTEN_DLY14. Since other operations are the same as those in the first operation example, description thereof is omitted.
まず、φCNTRST6がHighになる。これにより、カウンタ回路42が保持するカウント値φOCNT7がリセットされる。その後、φCNTRST6がLowになることで、カウンタ回路42がリセット動作を終了する。
First, φCNTRST6 becomes High. As a result, the count value φOCNT7 held by the
続いて、φCNTEN4がHighになった後、φRDLST3がHighになる。すると、タイミングT21でφCNTEN_DLY14がHighになると共に、タイミングT22でφRDLST_DLY13がHighとなる。OR回路45a-1は、φCNTEN_DLY14とφRDLST_DLY13を受けて、その論理和を取った信号φRDLST33をRDL41のスタートパルスとして出力する。従って、OR回路45a-1の出力信号φRDLST33は、タイミングT21でHighになる。これにより、タイミングT21で、RDL41が、画素信号φPIX1に応じた周波数を有するクロック信号φORDL2を出力するのと同時に、カウンタ回路42がφORDL2の立下りのカウント動作を開始する。
Subsequently, after φCNTEN4 becomes High, φRDLST3 becomes High. Then, φCNTEN_DLY14 becomes High at timing T21, and φRDLST_DLY13 becomes High at timing T22. The OR
その後、φRDLLAT5がHighになる。すると、タイミングT23でφRDLLAT_DLY15がHighになる。続いて、φCNTEN4がLowになった後、φRDLLAT5がLowになる。これにより、タイミングT24でφCNTEN_DLY14がLowになると共に、タイミングT25でφRDLLAT_DLY15がLowになる。AND回路45a-2は、φCNTEN_DLY14とφRDLLAT_DLY15を受け、その論理積を取った信号φRDLLAT35をRDLラッチ回路43のラッチ信号として出力する。従って、AND回路45a-2の出力信号φRDLLAT35は、タイミングT24でLowになる。その為、タイミングT24で、カウンタ回路42がカウント動作を終了するのと同時に、RDLラッチ回路43が各反転回路40a及びNAND回路40bの出力を保持する。
After that, φRDLLAT5 becomes High. Then, φRDLLAT_DLY15 becomes High at timing T23. Subsequently, after φCNTEN4 becomes Low, φRDLLAT5 becomes Low. Thereby, φCNTEN_DLY14 becomes Low at timing T24, and φRDLLAT_DLY15 becomes Low at timing T25. The AND
続いて、φRDLST3がLowになる。その後、φRDLST_DLY13がLowになると、RDL41はクロック信号φORDL2の出力を終了する。上記の動作によって、ある一定期間(T21-T24)が経過した時点でのカウント数φOCNT7と、RDL41内でのφORDL2の位置情報φOLAT9とを得ることができる。その後、A/D変換器4は、カウント数φOCNT7を上位ビット、位置情報φOLAT9を下位ビットとしたデジタル信号をA/D変換結果として出力する。
Subsequently, φRDLST3 becomes Low. Thereafter, when φRDLST_DLY13 becomes Low, RDL41 finishes outputting the clock signal φORDL2. By the above operation, it is possible to obtain the count number φOCNT7 when a certain period (T21-T24) elapses and the position information φOLAT9 of φORDL2 in the RDL41. Thereafter, the A /
上記の動作により、カウンタ回路42がカウント動作を終了するタイミングとRDLラッチ回路43が各反転回路40a及びNAND回路40bの出力を保持するタイミング(RDLラッチ回路43がクロック信号φRDLST33の伝達位置を記憶するタイミング)とを揃えることができると共に、カウンタ回路42がカウント動作を開始するタイミングとRDL41がφORDL2の出力を開始するタイミングとを揃えることができる。従って、本実施形態によれば、各信号間の遅延時間のばらつきに起因したA/D変換器4の変換誤差を低減することができ、良好な画像を得ることができる。
With the above operation, the timing at which the
更に、カウントイネーブル信号φCNTEN_DLY14を基準信号として、φCNTEN_DLY14の立上りのタイミングにφRDLST_DLY13の立上りのタイミングを揃え、φCNTEN_DLY14の立下りにφRDLLAT_DLY15の立下りを揃えたため、A/D変換期間を各A/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)で同じにすることができる。 Furthermore, using the count enable signal φCNTEN_DLY14 as a reference signal, the rising timing of φCNTL_DLY13 is aligned with the rising timing of φCNTEN_DLY14, and the falling edge of φRDLLAT_DLY15 is aligned with the falling edge of φCNTEN_DLY14. 4 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4) can be the same.
また、時間A/D変換器44を、画素アレイ2と制御信号調整回路45との間に配置した為、アナログ部とデジタル部を分離することができ、制御信号調整回路45内のクロック信号の切り替わりによって画素信号φPIX1の信号レベルが変動することを防ぐことができる。
Since the time A /
更に、 NAND回路40bを制御信号調整回路45に最も近い位置に配置した為、A/D変換器4内で発生する遅延時間のばらつきを小さくすることができる。
Further, since the
なお、制御信号調整回路45の構成は、図2及び図4に示した構成に限らず、本実施形態の制御信号調整回路45の機能が得られる構成であればよい。
The configuration of the control
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。図6は、本実施形態に係るA/D変換器4の構成を示している。本実施形態に係るA/D変換器4は、第1の実施形態に係るA/D変換器4に対して、制御信号調整回路45の構成が異なる。本実施形態に係る制御信号調整回路45は、φCNTEN_DLY14とφRDLST_DLY13とφRDLLAT_DLY15を受け、φCNTEN_DLY14とφRDLST_DLY13の論理和を取って出力するOR回路45b-1と、φCNTEN_DLY14とφRDLLAT_DLY15の論理積を取って出力するAND回路45b-2と、φCNTEN_DLY14を受け遅延させて出力するDU45b-3とから構成されている。なお、その他の構成については、第1の実施形態と同じである為、説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows a configuration of the A /
図7に示すタイミングチャートを用いて、本実施形態に係るA/D変換器4の動作について説明する。なお、その他の動作については第1の実施形態と同じである為、説明を省略する。また、OR回路45b-1、AND回路45b-2、DU45b-3の各論理回路では遅延が発生するものとして説明する。但し、各論理回路間の遅延時間のばらつきは考慮せず、OR回路45b-1、AND回路45b-2、DU45b-3では、それぞれ等しい期間Tlogdly1だけ遅延が発生すると仮定する。
The operation of the A /
まず、φCNTRST6がHighになる。これにより、カウンタ回路42が保持するカウント数φOCNT7がリセットされる。続いて、φCNTEN4がHighになった後、φRDLST5がHighになる。すると、タイミングT31でφCNTEN_DLY14がHighになり、タイミングT33でφRDLST_DLY15がHighになる。
First, φCNTRST6 becomes High. As a result, the count number φOCNT7 held by the
OR回路45b-1は、φCNTEN_DLY14とφRDLST_DLY13を受け、その論理和を取って出力する。その為、OR回路45b-1の出力信号φRDLST43は、タイミングT31からTlogdly1が経過したタイミングT32でHighになる。また、DU45b-3は、φCNTEN_DLY14を受け、Tlogdly1だけ遅延させた信号φCNTEN44を出力する。その為、Du45b-3の出力信号φCNTEN44は、タイミングT32でHighになる。従って、タイミングT32で、RDL41が、画素信号φPIX1に応じた周波数を有するクロック信号φORDL2を出力するのと同時に、カウンタ回路42がφORDL2の立下りのカウント動作を開始する。
The OR
その後、φRDLLAT5がHighになる。すると、タイミングT34でφRDLLAT_DLY15がHighになる。続いて、φCNTEN4がLowになった後、φRDLLAT5がLowになる。これにより、タイミングT35でφCNTEN_DLY14がLowになると共に、タイミングT37でφRDLLAT_DLY15がLowになる。AND回路45b-2は、φCNTEN_DLY14とφRDLLAT_DLY15を受け、その論理積を取って出力する。その為、AND回路45b-2の出力信号φRDLLAT45は、タイミングT35からTlogdly1だけ経過したタイミングT36でLowになる。このとき、DU45b-3の出力信号φCNTEN44もLowになる。その為、タイミングT36で、カウンタ回路42がカウント動作を終了するのと同時に、RDLラッチ回路43が各反転回路40a及びNAND回路40bの出力を保持する。
After that, φRDLLAT5 becomes High. Then, φRDLLAT_DLY15 becomes High at timing T34. Subsequently, after φCNTEN4 becomes Low, φRDLLAT5 becomes Low. Thereby, φCNTEN_DLY14 becomes Low at timing T35, and φRDLLAT_DLY15 becomes Low at timing T37. The AND
続いて、φRDLST3がLowになると、φRDLST_DLY13がLowになる。その後、φRDLST43がLowになると、RDL41はクロック信号φORDL2の出力を終了する。上記の動作によって、ある一定期間(T32-T36)が経過した時点でのカウント数φOCNT7と、RDL41内でのφORDL2の位置情報φOLAT9とを得ることができる。その後、A/D変換器4は、カウント数φOCNT7を上位ビット、位置情報φOLAT9を下位ビットとしたデジタル信号をA/D変換結果として出力する。
Subsequently, when φRDLST3 becomes Low, φRDLST_DLY13 becomes Low. Thereafter, when φRDLST43 becomes Low, RDL41 finishes outputting the clock signal φORDL2. By the above operation, the count number φOCNT7 when a certain period (T32-T36) elapses and the position information φOLAT9 of φORDL2 in the
上記の動作により、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、カウンタ回路42がカウント動作を終了するタイミングとRDLラッチ回路43が各反転回路40a及びNAND回路40bの出力を保持するタイミング(RDLラッチ回路43がクロック信号φRDLST43の伝達位置を記憶するタイミング)とを揃えることができると共に、カウンタ回路42がカウント動作を開始するタイミングとRDL41がφORDL2の出力を開始するタイミングとを揃えることができる。従って、本実施形態によれば、各信号間の遅延時間のばらつきに起因したA/D変換器の変換誤差を低減することができる。
With the above operation, in this embodiment as well, in the same manner as in the first embodiment, the timing at which the
更に、φCNTEN_DLY14の立上りにφRDLST_DLY13の立上りを揃え、φCNTEN_DLY14の立下りにφRDLLAT_DLY15の立下りを揃えたため、A/D変換期間を各A/D変換器4(ADC1, ADC2, ADC3, ADC4)で同じにすることができる。 Furthermore, since the rising edge of φCNTL_DLY13 is aligned with the rising edge of φCNTEN_DLY14 and the falling edge of φRDLLAT_DLY15 is aligned with the falling edge of φCNTEN_DLY14, the A / D conversion period is the same for each A / D converter 4 (ADC1, ADC2, ADC3, ADC4). can do.
また、時間A/D変換器44を、画素アレイ2と制御信号調整回路45との間に配置した為、アナログ部とデジタル部を分離することができ、制御信号調整回路45内のクロック信号の切り替わりによって画素信号φPIX1の信号レベルが変動することを防ぐことができる。
Since the time A /
更に、 NAND回路40bを制御信号調整回路45に最も近い位置に配置した為、A/D変換器4内で発生する遅延時間のばらつきを小さくすることができる。
Further, since the
更に、DU45b-3を配置した為、制御信号調整回路45を構成するOR回路45b-1 及びAND回路45b-2の遅延時間に起因したA/D変換器4の変換誤差も低減することができ、より良好な画像を得ることができる。
Furthermore, since the DU45b-3 is arranged, the conversion error of the A /
なお、制御信号調整回路45の構成は、図6に示した構成に限らず、本実施形態の制御信号調整回路45の機能が得られる構成であればよい。
Note that the configuration of the control
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .
1・・・画素、2・・・画素アレイ、3・・・垂直走査回路、4, 201・・・A/D変換器、5・・・ADラッチ回路、6, 105・・・制御信号出力回路、7・・・水平走査回路、40a, 101a・・・反転回路、40b, 101b・・・NAND回路、41, 102・・・RDL、42, 103・・・カウンタ回路、43, 104・・・RDLラッチ回路、44・・・時間A/D変換器、45・・・制御信号調整回路、45a-1, 45b-1・・・OR回路、45a-2, 45b-2・・・AND回路、45b-3・・・DU
1 ... Pixel, 2 ... Pixel array, 3 ... Vertical scanning circuit, 4,201 ... A / D converter, 5 ... AD latch circuit, 6,105 ... Control signal output Circuit, 7 ... Horizontal scanning circuit, 40a, 101a ... Inverting circuit, 40b, 101b ... NAND circuit, 41, 102 ... RDL, 42, 103 ... Counter circuit, 43, 104 ...・ RDL latch circuit, 44 ・ ・ ・ Time A / D converter, 45 ・ ・ ・ Control signal adjustment circuit, 45a-1, 45b-1 ・ ・ ・ OR circuit, 45a-2, 45b-2 ・ ・ ・ AND
Claims (8)
前記画素アレイの画素列毎に配置され、前記画素アレイから読み出された画素信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換器と、
前記複数のA/D変換器に対して、スタートパルスと、カウントイネーブル信号と、ラッチ信号とを出力する制御信号出力回路とを有し、
前記A/D変換器は、
前記スタートパルスの第1の状態変化から第2の状態変化までの期間、アナログ信号に対応した遅延時間でクロック信号を伝達する複数の遅延ユニットを有し、前記アナログ信号に対応した周波数で前記クロック信号を出力する円環遅延回路と、
前記カウントイネーブル信号の第1の状態変化から第2の状態変化までの期間、前記円環遅延回路から出力される前記クロック信号の状態変化の数をカウントするカウンタと、
前記ラッチ信号の第1の状態変化から第2の状態変化までの期間が前記カウントイネーブル信号の第1の状態変化から第2の状態変化までの期間と少なくとも1部重なるとき、前記ラッチ信号の第2の状態変化のときの、前記クロック信号の伝達位置を記憶するラッチ回路と、
を有し、前記カウンタ回路の出力と前記ラッチ回路の出力からデジタル信号を生成する時間A/D変換回路と、
前記カウントイネーブル信号の第2の状態変化に前記ラッチ信号の第2の状態変化が揃うように、補正ラッチ信号を生成し、前記ラッチ信号として前記補正ラッチ信号を前記ラッチ回路へ出力する制御信号調整回路と、
を有することを特徴とする固体撮像装置。 A pixel array in which a plurality of pixels having photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged;
A plurality of A / D converters arranged for each pixel column of the pixel array and converting pixel signals read from the pixel array into digital signals;
A control signal output circuit that outputs a start pulse, a count enable signal, and a latch signal for the plurality of A / D converters,
The A / D converter is
A plurality of delay units for transmitting a clock signal with a delay time corresponding to an analog signal during a period from a first state change to a second state change of the start pulse, and the clock at a frequency corresponding to the analog signal; An annular delay circuit for outputting a signal;
A counter that counts the number of state changes of the clock signal output from the annular delay circuit during a period from a first state change to a second state change of the count enable signal;
When the period from the first state change to the second state change of the latch signal overlaps at least one part with the period from the first state change to the second state change of the count enable signal, A latch circuit for storing the transmission position of the clock signal when the state changes in 2;
A time A / D conversion circuit for generating a digital signal from the output of the counter circuit and the output of the latch circuit;
Control signal adjustment for generating a correction latch signal and outputting the correction latch signal to the latch circuit as the latch signal so that the second state change of the latch signal is aligned with the second state change of the count enable signal Circuit,
A solid-state imaging device.
前記制御信号調整回路は、前記カウントイネーブル信号と前記ラッチ信号の論理積を利用して前記補正ラッチ信号を生成することを特徴とする請求項1に係る固体撮像装置。 The control signal output circuit outputs the count enable signal and the latch signal so that the second state change of the latch signal comes after the second state change of the count enable signal;
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the control signal adjustment circuit generates the correction latch signal using a logical product of the count enable signal and the latch signal.
前記制御信号調整回路は、前記カウントイネーブル信号と前記ラッチ信号の論理和を利用して前記補正スタートパルスを生成することを特徴とする請求項3に係る固体撮像装置。 The control signal output circuit outputs the count enable signal and the start pulse so that the first state change of the start pulse comes after the first state change of the count enable signal,
The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the control signal adjustment circuit generates the correction start pulse by using a logical sum of the count enable signal and the latch signal.
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