JP2013197866A - Solid-state imaging device, driving method, and electronic apparatus - Google Patents

Solid-state imaging device, driving method, and electronic apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable suppression of power consumption of an image sensor.SOLUTION: A solid-state image sensor has a pixel area in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix form, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to a pixel column in the pixel area, and comprises: a reference counter that is provided for each block with a predetermined number of vertical signal lines among the plurality of vertical signal lines as a unit; a difference counter that is provided corresponding to each of the vertical signal lines in the block; and a pixel signal generation unit that generates a digitized pixel signal by adding a count value of the reference counter and a count value of the difference counter.

Description

本技術は、個体撮像装置および駆動方法、並びに、電子機器に関し、特に、イメージセンサの消費電力を抑制することができるようにする個体撮像装置および駆動方法、並びに、電子機器に関する。   The present technology relates to an individual imaging device, a driving method, and an electronic device, and more particularly, to an individual imaging device, a driving method, and an electronic device that can suppress power consumption of an image sensor.

近年、撮像素子としてCMOSイメージセンサが広く用いられている。   In recent years, CMOS image sensors have been widely used as image sensors.

従来より、CMOSイメージセンサでは、カラムADC(Analog-to-Digital Converter)が多く用いられている。カラムADCは、CMOSイメージセンサの画素アレイにおいて2次元の行列状に配置された画素の列毎に設けられるAD変換回路である。   Conventionally, in a CMOS image sensor, a column ADC (Analog-to-Digital Converter) is often used. The column ADC is an AD conversion circuit provided for each column of pixels arranged in a two-dimensional matrix in the pixel array of the CMOS image sensor.

カラムADCにおいては、画素アレイに配置された画素列に対応して設けられた垂直信号線毎に、選択行の画素から得られるアナログ信号を、参照電圧と比較するコンパレータが設けられる。また、コンパレータの出力に応答してクロックをカウントするカウンタと、そのカウント値を保持するメモリが設けられる。   In the column ADC, a comparator that compares an analog signal obtained from a pixel in a selected row with a reference voltage is provided for each vertical signal line provided corresponding to a pixel column arranged in the pixel array. A counter that counts the clock in response to the output of the comparator and a memory that holds the count value are provided.

これにより、例えば、選択行の画素から得られるアナログ信号と参照電圧との大小関係が反転するまでの間のクロックのパルスがカウントされてデジタルデータとして保持され、画素信号として出力されることになる。   As a result, for example, clock pulses until the magnitude relationship between the analog signal obtained from the pixel in the selected row and the reference voltage is inverted are counted, held as digital data, and output as a pixel signal. .

このように構成されるADCによって各画素から出力されるアナログ信号がNビットのデジタル信号に変換される(例えば、特許文献1参照)。   The analog signal output from each pixel is converted into an N-bit digital signal by the ADC configured as described above (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−278135号公報JP-A-2005-278135

しかしながら、従来のカラムADCは、垂直信号線毎にカウンタを設ける必要があるため、これらのカウンタを駆動するための電力も必要となる。   However, since the conventional column ADC needs to be provided with a counter for each vertical signal line, power for driving these counters is also required.

従来のカラムADCは、各列のカウンタがほぼ同時に一斉に動作するためCMOSイメージセンサ全体の消費電力が増大する傾向にあった。例えば、画素アレイの画素列の数が1000であった場合、比較的高照度の光を受光面全体で受光したときは、1000個のカウンタが同時に長時間カウント動作を続けることになり、消費電力は増大する。   The conventional column ADC tends to increase the power consumption of the entire CMOS image sensor because the counters of each column operate simultaneously at the same time. For example, if the number of pixel columns in the pixel array is 1000, when relatively high illuminance light is received by the entire light receiving surface, 1000 counters continue to count for a long time at the same time. Will increase.

本技術はこのような状況に鑑みて開示するものであり、イメージセンサの消費電力を抑制することができるようにするものである。   The present technology is disclosed in view of such a situation, and enables the power consumption of the image sensor to be suppressed.

本技術の第1の側面は、複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域、および前記画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線を有し、前記複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタと、前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタと、前記基準カウンタのカウント値と前記差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号を生成する画素信号生成部とを備える個体撮像素子である。   A first aspect of the present technology includes a pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns of the pixel region. A reference counter provided for each block having a predetermined number of vertical signal lines as a unit, a difference counter provided corresponding to each of the vertical signal lines in the block, and the reference counter And a pixel signal generation unit that generates a digitized pixel signal by adding the count value of the difference counter and the count value of the difference counter.

前記複数の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の画素のそれぞれから出力される電圧値と参照電圧とを比較する比較部と、前記比較部からの出力に応じて、クロックパルスを前記ブロックの前記基準カウンタ、または、前記ブロック内の複数の前記差分カウンタのいずれかに供給するカウンタクロック制御部とをさらに備えるようにすることができる。   A comparison unit that is provided corresponding to each of the plurality of vertical signal lines and compares a voltage value output from each of the plurality of pixels with a reference voltage; and a clock pulse according to an output from the comparison unit And a counter clock control unit that supplies the reference counter to one of the reference counter of the block or the plurality of difference counters in the block.

前記複数の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の画素のそれぞれから出力される電圧値と参照電圧とを比較する比較部をさらに備え、前記基準カウンタは、予め定められたカウント期間において、前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応する比較部のうち、1の比較部によって、前記画素から出力される電圧値と参照電圧の大小関係が判定したことが検知されるまでの基準期間の間クロックパルスをカウントし、前記差分カウンタのそれぞれは、予め定められたカウント期間において、前記基準期間の後、前記ブロック内の他の比較部のそれぞれによって、前記画素から出力される電圧値と参照電圧の大小関係が判定したことが検知されるまでの差分期間の間クロックパルスをカウントするようにすることができる。   A comparator that is provided corresponding to each of the plurality of vertical signal lines and compares a voltage value output from each of the plurality of pixels with a reference voltage; and the reference counter has a predetermined count In the period, until one of the comparison units corresponding to each of the vertical signal lines in the block detects that the magnitude relationship between the voltage value output from the pixel and the reference voltage has been determined. A clock pulse is counted during a reference period, and each of the difference counters outputs a voltage output from the pixel by each of the other comparison units in the block after the reference period in a predetermined count period. Clock pulses can be counted during a difference period until it is detected that the magnitude relationship between the value and the reference voltage is determined.

前記ブロックの前記基準カウンタによるカウント値を記憶する基準メモリ、および、前記ブロック内の複数の前記差分カウンタによるカウント値をそれぞれ記憶する複数の差分メモリと、前記基準メモリに記憶されたデータを前記画素信号生成部に転送するための1本の信号線からなる基準バス、および、前記差分メモリに記憶されたデータを転送するための複数の信号線からなる差分バスとをさらに備え、前記画素信号生成部は、前記基準バス介してシリアルに転送されたデータを蓄積するバッファを備えるようにすることができる。   A reference memory for storing count values by the reference counter of the block, a plurality of difference memories for storing count values by the plurality of difference counters in the block, and data stored in the reference memory for the pixels The pixel signal generation further comprises: a reference bus composed of one signal line for transferring to the signal generating unit; and a differential bus consisting of a plurality of signal lines for transferring data stored in the difference memory The unit may include a buffer for storing data transferred serially via the reference bus.

前記差分バスを介して前記ブロック内の差分メモリに記憶されたデータのそれぞれがパラレルに転送される期間と並行して、直後のブロックの前記基準カウンタによるカウント値として転送された前記データが前記基準バスを介してシリアルに転送されるようにすることができる。   In parallel with the period in which each of the data stored in the difference memory in the block is transferred in parallel via the difference bus, the data transferred as the count value by the reference counter of the immediately following block is the reference It can be transferred serially via the bus.

本技術の第1の側面は、複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域、および前記画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線を有し、前記複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタと、前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタとを備え、画素信号生成部により、前記基準カウンタのカウント値と前記差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号が生成される駆動方法である。   A first aspect of the present technology includes a pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns of the pixel region. A reference counter provided for each block having a predetermined number of vertical signal lines as a unit, and a differential counter provided corresponding to each of the vertical signal lines in the block. In the driving method, a digitized pixel signal is generated by adding a count value of the reference counter and a count value of the difference counter by a signal generation unit.

本技術の第2の側面は、複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域、および前記画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線を有し、前記複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタと、前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタと、前記基準カウンタのカウント値と前記差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号を生成する画素信号生成部とを有する個体撮像素子を備える電子機器である。   A second aspect of the present technology includes a pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns of the pixel region, A reference counter provided for each block having a predetermined number of vertical signal lines as a unit, a difference counter provided corresponding to each of the vertical signal lines in the block, and the reference counter And a pixel signal generation unit that generates a digitized pixel signal by adding the count value of the difference counter and the count value of the difference counter.

本技術の第1の側面および第2の側面においては、複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタのカウント値と、前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号が生成される。   In the first aspect and the second aspect of the present technology, a predetermined number of the plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns in the pixel region in which the plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix form. It is digitized by adding the count value of the reference counter provided for each block with the vertical signal line as a unit and the count value of the difference counter provided for each of the vertical signal lines in the block. A pixel signal is generated.

本技術によれば、イメージセンサの消費電力を抑制することができる。   According to the present technology, power consumption of the image sensor can be suppressed.

本技術を適用した固体撮像素子の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the solid-state image sensor to which this technique is applied. CNTクロック制御部の詳細な構成について説明する図である。It is a figure explaining the detailed structure of a CNT clock control part. CNTクロック制御部の別の詳細な構成について説明する図である。It is a figure explaining another detailed structure of a CNT clock control part. 本技術を適用した固体撮像素子の別の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structural example of the solid-state image sensor to which this technique is applied. 図4の信号処理部の内部構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating an internal configuration example of a signal processing unit in FIG. 4. 図5に示される信号処理部に接続される信号線上でのデータの転送のタイミングを説明するタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating data transfer timing on a signal line connected to the signal processing unit illustrated in FIG. 5. 本技術を適用した電子機器としての、撮像装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of composition of an imaging device as electronic equipment to which this art is applied.

以下、図面を参照して、ここで開示する技術の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the technology disclosed herein will be described with reference to the drawings.

図1は、本技術を適用した固体撮像素子の構成例を示すブロック図である。同図に示される固体撮像素子10は、例えば、CMOSイメージセンサとして構成される。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a solid-state imaging device to which the present technology is applied. The solid-state imaging device 10 shown in the figure is configured as a CMOS image sensor, for example.

図1に示されるCMOSイメージセンサ10は、画素アレイ11、カラムADC12、垂直走査回路13、水平走査回路14、タイミング制御回路15、DAC16、SA17、および信号処理部18を有する構成とされている。   The CMOS image sensor 10 shown in FIG. 1 includes a pixel array 11, a column ADC 12, a vertical scanning circuit 13, a horizontal scanning circuit 14, a timing control circuit 15, DACs 16, SA 17, and a signal processing unit 18.

画素アレイ11には、2次元の行列状に複数の単位画素2が配置される。例えば、n行m列に単位画素2が配置され、図1においては、小さい正方形により単位画素2が記載されている。画素アレイ11に配置された各単位画素2は、光を受光して光電変換を行うことにより、受光量に対応する電圧値を出力する。   In the pixel array 11, a plurality of unit pixels 2 are arranged in a two-dimensional matrix. For example, unit pixels 2 are arranged in n rows and m columns, and in FIG. 1, the unit pixels 2 are described by small squares. Each unit pixel 2 arranged in the pixel array 11 receives light and performs photoelectric conversion, thereby outputting a voltage value corresponding to the amount of received light.

また、画素アレイ11において行列状に配置された単位画素2の各列に対応して垂直信号線が設けられている。図1の例では、単位画素2の各列に対応して垂直信号線21−1乃至垂直信号線21−mが設けられている。   A vertical signal line is provided corresponding to each column of unit pixels 2 arranged in a matrix in the pixel array 11. In the example of FIG. 1, vertical signal lines 21-1 to 21-m are provided corresponding to each column of the unit pixels 2.

カラムADC12は、内部が複数のブロックに分割されている。この例の場合、カラムADC12の内部がp個のブロックに分割されているものとする。図1においては矩形の点線でブロック30−1とブロック30−pが記載されており、他のブロックの記載は省略されているが、それぞれのブロックは同様に構成されるものとする。   The column ADC 12 is internally divided into a plurality of blocks. In this example, it is assumed that the inside of the column ADC 12 is divided into p blocks. In FIG. 1, blocks 30-1 and 30-p are described by rectangular dotted lines, and the description of other blocks is omitted, but the respective blocks are configured in the same manner.

ブロック30−1乃至ブロック30−pは、それぞれq本の垂直信号線に対応して設けられるものとする。   The blocks 30-1 to 30-p are provided corresponding to q vertical signal lines, respectively.

ブロック30−1には、コンパレータ31−1−1乃至コンパレータ31−1−qが設けられている。コンパレータ31−1−1乃至コンパレータ31−1−qは、それぞれ垂直信号線21−1乃至垂直信号線21−qを介して供給されるアナログ信号の電圧とDAC16から供給される参照電圧とを比較する。   The block 30-1 is provided with comparators 31-1-1 to 31-1-q. The comparators 31-1-1 through 31-1-q compare the analog signal voltage supplied via the vertical signal lines 21-1 through 21-q with the reference voltage supplied from the DAC 16, respectively. To do.

コンパレータ31−1−1乃至コンパレータ31−1−qの出力は、初期値が「H」とされ、垂直信号線21−1乃至垂直信号線21−qを介して供給されるアナログ信号の電圧とDAC16から供給される参照電圧の大小関係が反転すると「L」に変化する。   The outputs of the comparators 31-1-1 through 31-1-q have initial values of “H”, and the analog signal voltages supplied via the vertical signal lines 21-1 through 21-q When the magnitude relationship of the reference voltage supplied from the DAC 16 is inverted, the reference voltage changes to “L”.

また、ブロック30−1には、CNTクロック制御部32−1が設けられている。CNTクロック制御部32−1は、コンパレータ31−1−1乃至コンパレータ31−1−qの出力に基づいて、タイミング制御回路15から供給されるクロック信号の供給先を切り替える。すなわち、CNTクロック制御部32−1は、タイミング制御回路15から供給されるクロック信号の供給先を、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−q、または、基準CNT36−1のいずれかに切り替える。   The block 30-1 is provided with a CNT clock control unit 32-1. The CNT clock control unit 32-1 switches the supply destination of the clock signal supplied from the timing control circuit 15 based on the outputs of the comparators 31-1-1 to 31-1-q. That is, the CNT clock control unit 32-1 supplies the clock signal supplied from the timing control circuit 15 to any one of the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q or the reference CNT 36-1. Switch.

なお、CNTクロック制御部32−1の詳細については後述する。   Details of the CNT clock control unit 32-1 will be described later.

差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qのそれぞれは、CNTクロック制御部32−1から供給されるクロック信号のパルスをカウントする。   Each of the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q counts pulses of the clock signal supplied from the CNT clock control unit 32-1.

基準CNT36−1は、CNTクロック制御部32−1から供給されるクロック信号のパルスをカウントする。   The reference CNT 36-1 counts pulses of the clock signal supplied from the CNT clock control unit 32-1.

また、ブロック30−1には、加算器34−1−1乃至加算器34−1−qが設けられている。加算器34−1−1乃至加算器34−1−qは、基準CNT36−1のカウント値と差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qのそれぞれのカウント値を加算するようになされている。例えば、基準CNT36−1のカウントが終了し、かつ差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qのそれぞれのカウントが終了したとき、双方のカウント値が加算されるようになされている。   The block 30-1 includes adders 34-1-1 to 34-1-q. The adders 34-1-1 to 34-1-q add the count values of the reference CNT 36-1 and the count values of the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q. Yes. For example, when the counting of the reference CNT 36-1 is finished and the counting of each of the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q is finished, both count values are added.

メモリ35−1−1乃至メモリ35−1−qは、加算器34−1−1乃至加算器34−1−qから出力される加算値をそれぞれ記憶するようになされている。メモリ35−1−1乃至メモリ35−1−qは、スイッチが接続されたタイミングで加算器34−1−1乃至加算器34−1−qから出力される加算値を更新して記憶する。   The memories 35-1-1 to 35-1-q store the added values output from the adders 34-1-1 to 34-1-q, respectively. The memories 35-1-1 to 35-1-q update and store the addition values output from the adders 34-1-1 to 34-1-q at the timing when the switches are connected.

なお、ここでは、図示が省略されているが、ブロック30−1の右隣のブロック30−2には、コンパレータ31−2−1乃至コンパレータ31−1−q・・・メモリ35−2−1乃至メモリ35−2−qが設けられていることになる。そして、ブロック30−pには、コンパレータ31−p−1乃至コンパレータ31−p−q・・・メモリ35−p−1乃至メモリ35−p−qが設けられていることになる。   Although not shown here, the block 30-2 on the right side of the block 30-1 includes comparators 31-2-1 to 31-1-q... Memory 35-2-1. Thru / or memory 35-2-q. The block 30-p is provided with comparators 31-p-1 to 31-pq... Memory 35-p-1 to memory 35-pq.

図2は、CNTクロック制御部32−1の詳細な構成について説明する図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the CNT clock control unit 32-1.

図2に示されるように、コンパレータ31−1−1乃至コンパレータ31−1−qの出力は、インバータを介してORゲート41−1に入力される。この場合、コンパレータ31−1−1乃至コンパレータ31−1−qの出力がいずれも「H」であるとき、ORゲート41−1の出力が「L」となり、コンパレータ31−1−1乃至コンパレータ31−1−qの出力のいずれかが「L」であるとき、ORゲート41−1の出力が「H」となる。つまり、垂直信号線21−1乃至垂直信号線21−qを介して供給されるアナログ信号の電圧とDAC16から供給される参照電圧の大小関係のいずれかが反転するまで、ORゲート41−1の出力が「L」となる。   As shown in FIG. 2, the outputs of the comparators 31-1-1 to 31-1-q are input to the OR gate 41-1 via the inverter. In this case, when all the outputs of the comparators 31-1-1 to 31-1-q are “H”, the output of the OR gate 41-1 becomes “L”, and the comparators 31-1-1 to 31-31. When any of the outputs of -1-q is “L”, the output of the OR gate 41-1 becomes “H”. In other words, the OR gate 41-1 does not change until the magnitude relationship between the voltage of the analog signal supplied via the vertical signal line 21-1 to the vertical signal line 21-q and the reference voltage supplied from the DAC 16 is inverted. The output becomes “L”.

ORゲート41−1の出力は、基準CNT36−1のイネーブル信号として供給される。基準CNT36−1は、イネーブル信号が「L」である期間だけ、クロック信号(CLK)のパルスをカウントするようになされている。   The output of the OR gate 41-1 is supplied as an enable signal for the reference CNT 36-1. The reference CNT 36-1 counts pulses of the clock signal (CLK) only during a period when the enable signal is “L”.

また、ORゲート41−1の出力は、クロック信号とともにANDゲート42−1に入力される。従って、ORゲート41−1の出力が「H」である期間は、ANDゲート42−1を介してクロック信号のパルスが差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qに供給される。一方、ORゲート41−1の出力が「L」である期間は、ANDゲート42−1を介してクロック信号のパルスが差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qに供給されない。   The output of the OR gate 41-1 is input to the AND gate 42-1 together with the clock signal. Therefore, during the period when the output of the OR gate 41-1 is “H”, the pulse of the clock signal is supplied to the difference CNT33-1-1 to the difference CNT33-1-q via the AND gate 42-1. On the other hand, during the period when the output of the OR gate 41-1 is “L”, the pulse of the clock signal is not supplied to the difference CNT33-1-1 to the difference CNT33-1-q via the AND gate 42-1.

すなわち、図2の構成によって、垂直信号線21−1乃至垂直信号線21−qを介して供給されるアナログ信号の電圧とDAC16から供給される参照電圧の大小関係のいずれかが反転するまでの期間は、基準CNT36−1がクロック信号のパルスをカウントする。この間、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qは、クロック信号のパルスをカウントしない。   That is, with the configuration of FIG. 2, any one of the magnitude relationships between the voltage of the analog signal supplied via the vertical signal line 21-1 to the vertical signal line 21-q and the reference voltage supplied from the DAC 16 is reversed. During the period, the reference CNT 36-1 counts pulses of the clock signal. During this time, the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q do not count clock signal pulses.

一方、垂直信号線21−1乃至垂直信号線21−qを介して供給されるアナログ信号の電圧とDAC16から供給される参照電圧の大小関係のいずれかが反転すると、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qのそれぞれが、クロック信号のパルスをカウントする。この間、基準CNT36−1は、クロック信号のパルスをカウントしない。   On the other hand, if one of the magnitude relationships between the voltage of the analog signal supplied via the vertical signal line 21-1 to the vertical signal line 21-q and the reference voltage supplied from the DAC 16 is inverted, the difference CNT33-1-1 to Each of the differences CNT33-1-q counts the pulses of the clock signal. During this time, the reference CNT 36-1 does not count clock signal pulses.

このように、ブロック30−1内の垂直信号線を介して供給されるアナログ信号の電圧と参照電圧との大小関係が反転するまでの間のクロック信号のパルスのカウントは、基準CNT36−1によって行われる。このようにすることで、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qの全てにより同時にカウント動作を行わせる場合と比較して消費電力を削減することが可能となる。   As described above, the count of the clock signal pulse until the magnitude relationship between the voltage of the analog signal supplied via the vertical signal line in the block 30-1 and the reference voltage is inverted is determined by the reference CNT 36-1. Done. By doing in this way, it becomes possible to reduce a power consumption compared with the case where count operation is simultaneously performed by all the difference CNT33-1-1 thru | or difference CNT33-1-q.

また、ブロック30−1内の垂直信号線を介して供給されるアナログ信号の電圧と参照電圧との大小関係が反転した後のクロック信号のパルスのカウントは、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qのそれぞれによって行われる。そして、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qのカウント値のそれぞれと、基準CNT36−1のカウント値とが加算器34−1−1乃至加算器34−1−qによって加算される。このようにすることで、各単位画素から出力されるアナログ信号を、正しくAD変換することが可能となる。   In addition, the pulse count of the clock signal after the magnitude relationship between the voltage of the analog signal supplied via the vertical signal line in the block 30-1 and the reference voltage is inverted is the difference CNT33-1-1 to the difference CNT33. -1-q. Then, each of the count values of the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q and the count value of the reference CNT 36-1 are added by the adder 34-1-1 to the adder 34-1-q. . By doing so, it is possible to correctly AD convert the analog signal output from each unit pixel.

なお、基準CNT36−1、および、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qは、予め定められたカウント期間(いわゆるP相期間、またはD相期間)において、クロック信号のパルスをカウントするようになされている。   The reference CNT 36-1 and the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q count pulses of the clock signal in a predetermined count period (so-called P-phase period or D-phase period). It is made like that.

なお、図2に示されるコンパレータ31−1−1乃至コンパレータ31−1−qの出力の極性を反転させ、各差分CNTのクロックイネーブルの極性を反転させることにより、CNTクロック制御部32−1を図3に示されるように構成することも可能である。   Note that the CNT clock control unit 32-1 is controlled by inverting the polarity of the outputs of the comparators 31-1-1 to 31-1-q shown in FIG. 2 and inverting the clock enable polarity of each difference CNT. It is also possible to configure as shown in FIG.

図3は、CNTクロック制御部32−1の別の詳細な構成について説明する図である。すなわち、図2に示されるCNTクロック制御部のようにインバータを設けることなく、図3にしめされるようにCNTクロック制御部を構成することも可能である。   FIG. 3 is a diagram for explaining another detailed configuration of the CNT clock control unit 32-1. In other words, the CNT clock control unit can be configured as shown in FIG. 3 without providing an inverter as in the CNT clock control unit shown in FIG.

ここでは、ブロック30−1内の構成について詳細に説明したが、ブロック30−2乃至ブロック30−pも同様に構成される。   Here, the configuration in the block 30-1 has been described in detail, but the blocks 30-2 to 30-p are configured similarly.

図1に戻って、垂直走査回路13は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に接続された単位画素を駆動するためのパルスを印加し、行単位で単位画素を駆動させる。すなわち、垂直走査回路13は、画素アレイ11に配置された各単位画素を行単位で順次垂直方向に選択走査する。   Returning to FIG. 1, the vertical scanning circuit 13 includes, for example, a shift register, selects a pixel drive wiring, applies a pulse for driving a unit pixel connected to the selected pixel drive wiring, To drive the unit pixel. That is, the vertical scanning circuit 13 selectively scans each unit pixel arranged in the pixel array 11 sequentially in the vertical direction in units of rows.

水平走査回路14は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、メモリ35−1−1乃至メモリ35−p−qの各々を順番に選択し、画素信号を、センスアンプ(SA)17を介して信号処理部18に出力させる。   The horizontal scanning circuit 14 is composed of, for example, a shift register, and sequentially selects horizontal memories 35-1-1 to 35-pq by sequentially outputting horizontal scanning pulses, and the pixel signals are converted into sense amplifiers. (SA) 17 to output to the signal processing unit 18.

信号処理部18は、メモリ35−1−1乃至メモリ35−p−qのそれぞれから供給される画素信号に所定の処理を施して画像データを生成し、その画像データを出力するようになされている。   The signal processing unit 18 performs predetermined processing on the pixel signals supplied from the memories 35-1-1 to 35-pq, generates image data, and outputs the image data. Yes.

タイミング制御回路15は、画素アレイ11に配置された各単位画素を駆動させるための画素駆動パルスを出力し、これにより垂直走査回路13、および水平走査回路14を制御する。また、タイミング制御回路15は、クロック信号を生成してカラムADC12に供給するようになされている。   The timing control circuit 15 outputs a pixel driving pulse for driving each unit pixel arranged in the pixel array 11, thereby controlling the vertical scanning circuit 13 and the horizontal scanning circuit 14. The timing control circuit 15 generates a clock signal and supplies it to the column ADC 12.

本技術を適用したCMOSイメージセンサ10は、このように構成されているので、上述したように、消費電力を削減することが可能となる。特に、カラムADC12をブロック30−1乃至ブロック30−pに分割し、ブロック毎に基準CNT36−1乃至基準CNT36−pを設けるようにしたので、効率的に基準CNT36−1乃至基準CNT36−pを用いることができる。   Since the CMOS image sensor 10 to which the present technology is applied is configured as described above, power consumption can be reduced as described above. In particular, the column ADC 12 is divided into blocks 30-1 to 30-p, and the reference CNT 36-1 to the reference CNT 36-p are provided for each block. Can be used.

通常、隣り合う単位画素によって受光される光の強度はほぼ同じである場合が多く、隣接する複数の単位画素をまとめてブロックを構成するようにすることで、各差分CNTよってカウント動作が行われる時間を短くすることができる。すなわち、各差分CNTよるカウント動作と比して基準CNTによるカウント動作が行われる時間的割合が長くなるほど、省電力効果が高いといえる。   Usually, the intensity of light received by adjacent unit pixels is often almost the same, and a counting operation is performed by each difference CNT by forming a block by combining a plurality of adjacent unit pixels. Time can be shortened. That is, it can be said that the power saving effect is higher as the time ratio in which the counting operation by the reference CNT is performed becomes longer than the counting operation by each difference CNT.

図4は、本技術を適用した固体撮像素子の別の構成例を示すブロック図である。同図に示される固体撮像素子10は、例えば、CMOSイメージセンサとして構成される。   FIG. 4 is a block diagram illustrating another configuration example of the solid-state imaging element to which the present technology is applied. The solid-state imaging device 10 shown in the figure is configured as a CMOS image sensor, for example.

図4は、図1と対応する図であり、図1と対応する各部には同一の符号が付されている。図4に示されるCMOSイメージセンサ10は、図1と同様に、画素アレイ11、カラムADC12、垂直走査回路13、水平走査回路14、タイミング制御回路15、DAC16、SA17、および信号処理部18を有する構成とされている。   FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 1, and each part corresponding to FIG. 1 is denoted by the same reference numeral. 4 includes a pixel array 11, a column ADC 12, a vertical scanning circuit 13, a horizontal scanning circuit 14, a timing control circuit 15, DACs 16, SA17, and a signal processing unit 18, as in FIG. It is configured.

図4の構成の場合、図1の場合とは異なり、カラムADCに加算器34−1−1乃至加算器34−1−qが設けられていない。そして、図4の構成の場合、図1の場合とは異なり、基準CNT36−1がスイッチを介してメモリ35−1−0に接続され、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qがスイッチを介してメモリ35−1−1乃至メモリ35−1−qに接続されている。   In the configuration of FIG. 4, unlike the case of FIG. 1, the adder 34-1-34-1-q is not provided in the column ADC. In the configuration of FIG. 4, unlike the case of FIG. 1, the reference CNT 36-1 is connected to the memory 35-1-0 via the switch, and the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q are changed. The switches are connected to the memories 35-1-1 to 35-1-q through switches.

CMOSイメージセンサ10を図4のように構成する場合、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qのカウント値のそれぞれと、基準CNT36−1のカウント値との加算は、信号処理部18において行われる。   When the CMOS image sensor 10 is configured as shown in FIG. 4, each of the count values of the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q and the count value of the reference CNT 36-1 is added to the signal processing unit 18. Done in

すなわち、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qのカウント値のそれぞれは、差分CNTデータ転送バス51を介して信号処理部18に転送される。また、基準CNT36−1のカウント値は、基準CNTデータ転送バス52を介して信号処理部18に転送される。そして、信号処理部18の内部で、事前に双方のカウント値が加算されて画素信号が得られ、その画素信号に所定の処理を施して画像データが生成される。   That is, each of the count values of the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q is transferred to the signal processing unit 18 via the difference CNT data transfer bus 51. Further, the count value of the reference CNT 36-1 is transferred to the signal processing unit 18 via the reference CNT data transfer bus 52. Then, inside the signal processing unit 18, both count values are added in advance to obtain a pixel signal, and predetermined processing is performed on the pixel signal to generate image data.

図5は、CMOSイメージセンサ10を図4のように構成する場合の信号処理部18の内部構成例を示すブロック図である。この例では、信号処理部18の内部にバッファ61、加算処理部62、および通常信号処理部63が設けられている。   FIG. 5 is a block diagram illustrating an internal configuration example of the signal processing unit 18 when the CMOS image sensor 10 is configured as illustrated in FIG. 4. In this example, a buffer 61, an addition processing unit 62, and a normal signal processing unit 63 are provided inside the signal processing unit 18.

差分CNTデータ転送バス51は、ビット列をパラレル転送するように構成されている。差分CNTデータ転送バス51は、例えば、メモリ35−1−1乃至メモリ35−1−qのそれぞれが記憶するkビットのカウント値の各ビットに対応したk本の信号線を有し、センスアンプ17を介して信号処理部18の加算処理部62に接続される。   The differential CNT data transfer bus 51 is configured to transfer bit strings in parallel. The differential CNT data transfer bus 51 has, for example, k signal lines corresponding to each bit of the k-bit count value stored in each of the memories 35-1-1 to 35-1-q, and a sense amplifier 17 is connected to the addition processing unit 62 of the signal processing unit 18.

基準CNTデータ転送バス52は、ビット列をシリアル転送するように構成されている。基準CNTデータ転送バス52は、例えば、メモリ35−1−0が記憶するsビットのカウント値を1本の信号線により転送するものとされ、センスアンプ17を介して信号処理部18のバッファ61に接続される。バッファ61は、基準CNTデータ転送バス52を介して転送されたsビットのデータを蓄積し、そのデータの各ビットに対応したs本の信号線を介して加算処理部62にデータを供給する。   The reference CNT data transfer bus 52 is configured to serially transfer a bit string. The reference CNT data transfer bus 52 transfers, for example, the s-bit count value stored in the memory 35-1-0 by one signal line, and the buffer 61 of the signal processing unit 18 is passed through the sense amplifier 17. Connected to. The buffer 61 accumulates s bits of data transferred via the reference CNT data transfer bus 52, and supplies the data to the addition processing unit 62 via s signal lines corresponding to each bit of the data.

加算処理部62は、センスアンプ17を介して供給されたデータとバッファ61から供給されたデータとを加算する。加算処理部62によって加算されたデータは、所定のビット数からなる画素信号のデータとして通常信号処理部63に供給される。   The addition processing unit 62 adds the data supplied via the sense amplifier 17 and the data supplied from the buffer 61. The data added by the addition processing unit 62 is supplied to the normal signal processing unit 63 as pixel signal data having a predetermined number of bits.

通常信号処理部63は、加算処理部62から供給される画素信号のデータに所定の処理を施して画像データを生成する。   The normal signal processing unit 63 performs predetermined processing on the pixel signal data supplied from the addition processing unit 62 to generate image data.

図6は、図5に示される信号処理部18に接続される信号線上でのデータの転送のタイミングを説明するタイミングチャートである。同図は、横軸が時間とされ、縦方向上から順番に差分CNTデータ転送バス51の第1ビット目の信号線のデータ乃至第kビット目の信号線のデータが示され、最も下に基準CNTデータ転送バス52の信号線のデータが示されている。   FIG. 6 is a timing chart for explaining the data transfer timing on the signal line connected to the signal processing unit 18 shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents time, and the data of the first bit signal line to the kth bit signal line of the differential CNT data transfer bus 51 are shown in order from the top in the vertical direction. Data on the signal line of the reference CNT data transfer bus 52 is shown.

また、図6において点線で示される枠101は、第1番目のブロックデータ転送期間を表しており、点線で示される枠102は、第2番目のブロックデータ転送期間を表している。ここで、第1番目のブロックデータ転送期間は、例えば、図4のブロック30−1に含まれるメモリ35−1−1乃至メモリ35−1−qに記憶されたデータを転送するための期間とされる。また、第2番目のブロックデータ転送期間は、例えば、ブロック30−2に含まれるメモリ35−2−1乃至メモリ35−2−qに記憶されたデータを転送するための期間とされる。   In FIG. 6, a frame 101 indicated by a dotted line represents a first block data transfer period, and a frame 102 indicated by a dotted line represents a second block data transfer period. Here, the first block data transfer period is, for example, a period for transferring data stored in the memories 35-1-1 to 35-1-q included in the block 30-1 of FIG. Is done. Further, the second block data transfer period is, for example, a period for transferring data stored in the memory 35-2-1 to 35-2-q included in the block 30-2.

第1番目のブロックデータ転送期間において、最初に基準CNTデータ転送バス52の信号線上でsビットのデータがシリアルに転送される。上述したように、基準CNTデータ転送バス52を介して転送されたデータは、バッファ61に蓄積されて加算処理部62に供給されることになる。   In the first block data transfer period, first, s-bit data is transferred serially on the signal line of the reference CNT data transfer bus 52. As described above, the data transferred through the reference CNT data transfer bus 52 is accumulated in the buffer 61 and supplied to the addition processing unit 62.

基準CNTデータ転送バス52の信号線上でsビットのデータの転送が終了すると、差分CNTデータ転送バス51の第1ビット目の信号線のデータ乃至第kビット目の信号線のデータがパラレルに転送される。差分CNTデータ転送バス51の信号線上では、例えば、メモリ35−1−1が記憶するkビットのデータが転送され、その後メモリ35−1−2が記憶するkビットのデータが転送され、・・・その後メモリ35−1−qが記憶するkビットのデータが転送される。図6においては、メモリ35−1−1、メモリ35−1−2、メモリ35−1−3、・・・メモリ35−1−qに記憶されているデータが、それぞれカラム1、カラム2、カラム3、・・・カラムqとして示されている。   When the transfer of the s-bit data on the signal line of the reference CNT data transfer bus 52 is completed, the data of the first bit signal line to the data of the k-th bit signal line of the differential CNT data transfer bus 51 are transferred in parallel. Is done. On the signal line of the differential CNT data transfer bus 51, for example, k-bit data stored in the memory 35-1-1 is transferred, and then k-bit data stored in the memory 35-1-2 is transferred. Thereafter, k-bit data stored in the memory 35-1-q is transferred. In FIG. 6, the data stored in the memory 35-1-1, the memory 35-1-2, the memory 35-1-3,. Shown as column 3,... Column q.

加算処理部62は、予めバッファ61に蓄積されているデータを、カラム1に対応するkビットのデータ、カラム2に対応するkビットのデータ、カラム3に対応するkビットのデータ、・・・カラムqに対応するkビットのデータのそれぞれに加算する。   The addition processing unit 62 converts the data stored in the buffer 61 in advance into k-bit data corresponding to column 1, k-bit data corresponding to column 2, k-bit data corresponding to column 3,. Add to each of k-bit data corresponding to column q.

すなわち、第1番目のブロックデータ転送期間においてバッファ61に蓄積されたデータは、基準CNT36−1によるカウント値であるから、差分CNT33−1−1のカウント値(カラム1に対応するkビットのデータ)に加算される。また、基準CNT36−1によるカウント値(第1番目のブロックデータ転送期間においてバッファ61に蓄積されたデータ)は、差分CNT33−1−2のカウント値(カラム2に対応するkビットのデータ)にも加算される。このように、基準CNT36−1によるカウント値が、差分CNT33−1−1乃至差分CNT33−1−qのそれぞれのカウント値と加算されていくのである。   That is, since the data accumulated in the buffer 61 in the first block data transfer period is a count value by the reference CNT 36-1, the count value of the difference CNT 33-1-1 (k-bit data corresponding to the column 1) ). Also, the count value based on the reference CNT 36-1 (data accumulated in the buffer 61 in the first block data transfer period) is set to the count value of the difference CNT 33-1-2 (k-bit data corresponding to the column 2). Is also added. In this way, the count value based on the reference CNT 36-1 is added to the count values of the difference CNT 33-1-1 to the difference CNT 33-1-q.

第2番目のブロックデータ転送期間においても、やはり最初に基準CNTデータ転送バス52の信号線上でsビットのデータがシリアルに転送される。しかし、図6に示されるように、第1番目のブロックデータ転送期間において、差分CNTデータ転送バス51のデータの転送が終了する前に、第2番目のブロックデータ転送期間の基準CNTデータ転送バス52のデータの転送が開始されている。すなわち、第1番目のブロックデータ転送期間において、差分CNTデータ転送バス51のデータの転送が終了するとき、第2番目のブロックデータ転送期間の基準CNTデータ転送バス52のデータの転送も終了している。   Also in the second block data transfer period, s-bit data is first transferred serially on the signal line of the reference CNT data transfer bus 52. However, as shown in FIG. 6, in the first block data transfer period, before the data transfer of the differential CNT data transfer bus 51 ends, the reference CNT data transfer bus in the second block data transfer period. 52 data transfer has started. That is, when the data transfer of the differential CNT data transfer bus 51 is completed in the first block data transfer period, the data transfer of the reference CNT data transfer bus 52 in the second block data transfer period is also completed. Yes.

上述したように、基準CNTデータ転送バス52を介して転送されたデータは、バッファ61に蓄積される。図6に示されるように、基準CNTデータ転送バス52のデータの転送を、直前のブロックの差分CNTデータ転送バス51のデータの転送と並行して行うことにより、いわば基準CNT36−1によるカウント値を先読みすることが可能となる。   As described above, the data transferred via the reference CNT data transfer bus 52 is accumulated in the buffer 61. As shown in FIG. 6, by transferring the data of the reference CNT data transfer bus 52 in parallel with the transfer of the data of the differential CNT data transfer bus 51 of the immediately preceding block, so to speak, the count value by the reference CNT 36-1 Can be read ahead.

このようにすることで、加算処理部62における加算の処理をより効率的に行うことが可能となり、CMOSイメージセンサ10の処理速度を高めることが可能となる。   By doing in this way, the addition process in the addition process part 62 can be performed more efficiently, and the processing speed of the CMOS image sensor 10 can be increased.

また、上述したように、差分CNTデータ転送バス51を複数のビット数のそれぞれに対応する複数の信号線によって構成し、基準CNTデータ転送バス52を1本の信号線によって構成することにより従来の構成と比較して信号線の総本数削減することも可能となる。例えば、本技術を適用したカラムADCに設けられる各差分CNTは、基準CNTによるカウントが終了した後のクロックパルスのみをカウントすればよいから、各差分CNTによるカウント値のデータは、従来のアップダウンカウンタによるカウント値と比較して少ないビット数で表現することができる。従って、基準CNT、差分CNT、メモリ等の設計を適当に行うことにより、各メモリに記憶されるデータのビット数を削減することができ、結果として信号線の総本数削減することも可能となる。   Further, as described above, the differential CNT data transfer bus 51 is configured by a plurality of signal lines corresponding to each of a plurality of bits, and the reference CNT data transfer bus 52 is configured by a single signal line. It is also possible to reduce the total number of signal lines compared to the configuration. For example, each difference CNT provided in the column ADC to which the present technology is applied only needs to count the clock pulse after the counting by the reference CNT is completed. It can be expressed by a smaller number of bits than the count value by the counter. Therefore, by appropriately designing the reference CNT, difference CNT, memory, etc., the number of bits of data stored in each memory can be reduced, and as a result, the total number of signal lines can be reduced. .

勿論、図4の構成の場合も、図1の場合と同様に、例えば、従来のCMOSイメージセンサの場合と比較して消費電力を削減することが可能となる。   Of course, in the case of the configuration of FIG. 4 as well, in the same way as in the case of FIG.

なお、本技術は、例えば、CMOSイメージセンサのような固体撮像素子への適用に限られるものではない。即ち、本技術は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に固体撮像素子を用いる電子機器全般に対して適用可能である。固体撮像素子は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、複数チップを積層したり隣接させた形態であってもよいし、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。   In addition, this technique is not restricted to application to a solid-state image sensor like a CMOS image sensor, for example. That is, the present technology is applied to an image capturing unit (photoelectric conversion unit) such as an imaging device such as a digital still camera or a video camera, a portable terminal device having an imaging function, or a copying machine using a solid-state imaging device as an image reading unit. The present invention can be applied to all electronic devices using a solid-state image sensor. The solid-state image sensor may be formed as a single chip, or may be a form in which a plurality of chips are stacked or adjacent to each other, or the image pickup unit and the signal processing unit or optical system are packaged together. It may be in the form of a module having a captured imaging function.

図7は、本技術を適用した電子機器としての、撮像装置の構成例を示すブロック図である。   FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus as an electronic apparatus to which the present technology is applied.

図7の撮像装置600は、レンズ群などからなる光学部601、上述した画素2の各構成が採用される固体撮像素子(撮像デバイス)602、およびカメラ信号処理回路であるDSP回路603を備える。また、撮像装置600は、フレームメモリ604、表示部605、記録部606、操作部607、および電源部608も備える。DSP回路603、フレームメモリ604、表示部605、記録部606、操作部607および電源部608は、バスライン609を介して相互に接続されている。   An imaging apparatus 600 in FIG. 7 includes an optical unit 601 including a lens group, a solid-state imaging device (imaging device) 602 that employs each configuration of the pixel 2 described above, and a DSP circuit 603 that is a camera signal processing circuit. The imaging apparatus 600 also includes a frame memory 604, a display unit 605, a recording unit 606, an operation unit 607, and a power supply unit 608. The DSP circuit 603, the frame memory 604, the display unit 605, the recording unit 606, the operation unit 607, and the power supply unit 608 are connected to each other via a bus line 609.

光学部601は、被写体からの入射光(像光)を取り込んで固体撮像素子602の撮像面上に結像する。固体撮像素子602は、光学部601によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。この固体撮像素子602として、上述した実施の形態に係るCMOSイメージセンサ10等の固体撮像素子、即ちグローバル露光によって歪みのない撮像を実現できる固体撮像素子を用いることができる。   The optical unit 601 captures incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the solid-state imaging device 602. The solid-state imaging device 602 converts the amount of incident light imaged on the imaging surface by the optical unit 601 into an electrical signal for each pixel and outputs the electrical signal as a pixel signal. As the solid-state imaging device 602, a solid-state imaging device such as the CMOS image sensor 10 according to the above-described embodiment, that is, a solid-state imaging device capable of realizing imaging without distortion by global exposure can be used.

表示部605は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像素子602で撮像された動画または静止画を表示する。記録部606は、固体撮像素子602で撮像された動画または静止画を、ビデオテープやDVD(Digital Versatile Disk)等の記録媒体に記録する。   The display unit 605 includes a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the solid-state image sensor 602. The recording unit 606 records a moving image or a still image captured by the solid-state imaging device 602 on a recording medium such as a video tape or a DVD (Digital Versatile Disk).

操作部607は、ユーザによる操作の下に、撮像装置600が有する様々な機能について操作指令を発する。電源部608は、DSP回路603、フレームメモリ604、表示部605、記録部606および操作部607の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。   The operation unit 607 issues operation commands for various functions of the imaging apparatus 600 under the operation of the user. The power supply unit 608 appropriately supplies various power sources serving as operation power sources for the DSP circuit 603, the frame memory 604, the display unit 605, the recording unit 606, and the operation unit 607 to these supply targets.

上述したように、固体撮像素子602として、上述した実施の形態に係るCMOSイメージセンサ10を用いることで、信号の加算を行うことなく、第1の画素信号を抽出する際にも、第2の画素信号を抽出する際にも、正確にリセットノイズを除去することが可能となるので、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置600において、撮像画像の高画質化を図ることができる。   As described above, by using the CMOS image sensor 10 according to the above-described embodiment as the solid-state imaging device 602, the second pixel signal can be extracted without performing signal addition. Since the reset noise can be accurately removed also when extracting the pixel signal, the captured image is captured by the imaging device 600 such as a video camera, a digital still camera, or a camera module for a mobile device such as a mobile phone. Image quality can be improved.

また、上述した実施形態においては、可視光の光量に応じた信号電荷を物理量として検知する単位画素が行列状に配置されてなるCMOSイメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本技術はCMOSイメージセンサへの適用に限られるものではなく、画素アレイ部の画素列ごとにカラム処理部を配置してなるカラム方式の固体撮像素子全般に対して適用可能である。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a CMOS image sensor in which unit pixels that detect signal charges corresponding to the amount of visible light as physical quantities are arranged in a matrix has been described as an example. However, the present technology is not limited to application to a CMOS image sensor, and can be applied to all column-type solid-state imaging devices in which a column processing unit is arranged for each pixel column of a pixel array unit.

また、本技術は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像素子への適用に限らず、赤外線やX線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像素子や、広義の意味として、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像素子(物理量分布検知装置)全般に対して適用可能である。   In addition, the present technology is not limited to application to a solid-state imaging device that senses the distribution of the amount of incident light of visible light and captures it as an image. Applicable to imaging devices and, in a broad sense, solid-state imaging devices (physical quantity distribution detection devices) such as fingerprint detection sensors that detect the distribution of other physical quantities such as pressure and capacitance and capture images as images. is there.

なお、本明細書において上述した一連の処理は、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。   Note that the series of processes described above in this specification includes processes that are performed in parallel or individually even if they are not necessarily processed in time series, as well as processes that are performed in time series in the order described. Is also included.

また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。   The embodiments of the present technology are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology.

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。   In addition, this technique can also take the following structures.

(1)
複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域、および前記画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線を有し、
前記複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタと、
前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタと、
前記基準カウンタのカウント値と前記差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号を生成する画素信号生成部と
を備える個体撮像素子。
(2)
前記複数の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の画素のそれぞれから出力される電圧値と参照電圧とを比較する比較部と、
前記比較部からの出力に応じて、クロックパルスを前記ブロックの前記基準カウンタ、または、前記ブロック内の複数の前記差分カウンタのいずれかに供給するカウンタクロック制御部と
をさらに備える(1)に記載の個体撮像素子。
(3)
前記複数の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の画素のそれぞれから出力される電圧値と参照電圧とを比較する比較部をさらに備え、
前記基準カウンタは、予め定められたカウント期間において、前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応する比較部のうち、1の比較部によって、前記画素から出力される電圧値と参照電圧の大小関係が判定したことが検知されるまでの基準期間の間クロックパルスをカウントし、
前記差分カウンタのそれぞれは、予め定められたカウント期間において、前記基準期間の後、前記ブロック内の他の比較部のそれぞれによって、前記画素から出力される電圧値と参照電圧の大小関係が判定したことが検知されるまでの差分期間の間クロックパルスをカウントする
(1)または(2)に記載の個体撮像素子。
(4)
前記ブロックの前記基準カウンタによるカウント値を記憶する基準メモリ、および、前記ブロック内の複数の前記差分カウンタによるカウント値をそれぞれ記憶する複数の差分メモリと、
前記基準メモリに記憶されたデータを前記画素信号生成部に転送するための1本の信号線からなる基準バス、および、前記差分メモリに記憶されたデータを転送するための複数の信号線からなる差分バスとをさらに備え、
前記画素信号生成部は、
前記基準バス介してシリアルに転送されたデータを蓄積するバッファを備える
(1)乃至(3)のいずれかに記載の個体撮像素子。
(5)
前記差分バスを介して前記ブロック内の差分メモリに記憶されたデータのそれぞれがパラレルに転送される期間と並行して、直後のブロックの前記基準カウンタによるカウント値として転送された前記データが前記基準バスを介してシリアルに転送される
(4)に記載の個体撮像素子。
(6)
複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域、および前記画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線を有し、
前記複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタと、
前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタとを備え、
画素信号生成部により、前記基準カウンタのカウント値と前記差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号が生成される
駆動方法。
(7)
複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域、および前記画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線を有し、
前記複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタと、
前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタと、
前記基準カウンタのカウント値と前記差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号を生成する画素信号生成部とを有する個体撮像素子を備える
電子機器。
(1)
A pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns of the pixel region;
A reference counter provided for each block having a predetermined number of vertical signal lines as a unit among the plurality of vertical signal lines;
A differential counter provided corresponding to each of the vertical signal lines in the block;
A solid-state imaging device comprising: a pixel signal generation unit that generates a digitized pixel signal by adding the count value of the reference counter and the count value of the difference counter.
(2)
A comparison unit that is provided corresponding to each of the plurality of vertical signal lines and compares a voltage value output from each of the plurality of pixels with a reference voltage;
The counter clock control unit that further supplies a clock pulse to either the reference counter of the block or the plurality of difference counters in the block according to an output from the comparison unit. Individual image sensor.
(3)
A comparator that is provided corresponding to each of the plurality of vertical signal lines and compares a voltage value output from each of the plurality of pixels with a reference voltage;
The reference counter has a magnitude relationship between a voltage value output from the pixel and a reference voltage by one of the comparators corresponding to each of the vertical signal lines in the block in a predetermined count period. Count clock pulses for a reference period until it is detected that
Each of the difference counters determines the magnitude relationship between the voltage value output from the pixel and the reference voltage by each of the other comparison units in the block after the reference period in a predetermined count period. The individual image pickup device according to (1) or (2), wherein a clock pulse is counted during a difference period until it is detected.
(4)
A reference memory for storing count values by the reference counter of the block, and a plurality of difference memories for respectively storing count values by the plurality of difference counters in the block;
It consists of a reference bus consisting of one signal line for transferring data stored in the reference memory to the pixel signal generator, and a plurality of signal lines for transferring data stored in the difference memory A differential bus,
The pixel signal generator is
The solid-state imaging device according to any one of (1) to (3), further including a buffer that stores data transferred serially via the reference bus.
(5)
In parallel with the period in which each of the data stored in the difference memory in the block is transferred in parallel via the difference bus, the data transferred as the count value by the reference counter of the immediately following block is the reference The individual imaging device according to (4), which is transferred serially via a bus.
(6)
A pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns of the pixel region;
A reference counter provided for each block having a predetermined number of vertical signal lines as a unit among the plurality of vertical signal lines;
A differential counter provided corresponding to each of the vertical signal lines in the block,
A driving method in which a pixel signal generation unit generates a digitized pixel signal by adding the count value of the reference counter and the count value of the difference counter.
(7)
A pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns of the pixel region;
A reference counter provided for each block having a predetermined number of vertical signal lines as a unit among the plurality of vertical signal lines;
A differential counter provided corresponding to each of the vertical signal lines in the block;
An electronic apparatus comprising an individual imaging device having a pixel signal generation unit that generates a digitized pixel signal by adding the count value of the reference counter and the count value of the difference counter.

10 CMOSイメージセンサ, 11 画素アレイ, 12 カラムADC, 13 垂直走査回路, 14 水平走査回路, 15 タイミング制御回路, 16 DAC, 18 信号処理部, 30−1 ブロック, 30−p ブロック, 31−1−1乃至31−1−q コンパレータ, 32−1 CNTクロック制御部, 33−1−1乃至33−1−q 差分CNT, 34−1−1乃至34−1−q 加算器, 35−1−1乃至35−1−q メモリ, 51 差分CNTデータ転送バス, 52 基準CNTデータ転送バス, 600 撮像装置, 602 個体撮像素子   10 CMOS image sensor, 11 pixel array, 12 column ADC, 13 vertical scanning circuit, 14 horizontal scanning circuit, 15 timing control circuit, 16 DAC, 18 signal processing unit, 30-1 block, 30-p block, 31-1- 1 to 31-1-q comparator, 32-1 CNT clock control unit, 33-1-1 to 33-1-q differential CNT, 34-1-1 to 34-1-q adder, 35-1-1 Thru 35-1-q memory, 51 differential CNT data transfer bus, 52 reference CNT data transfer bus, 600 imaging device, 602 individual imaging device

Claims (7)

複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域、および前記画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線を有し、
前記複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタと、
前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタと、
前記基準カウンタのカウント値と前記差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号を生成する画素信号生成部と
を備える個体撮像素子。
A pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns of the pixel region;
A reference counter provided for each block having a predetermined number of vertical signal lines as a unit among the plurality of vertical signal lines;
A differential counter provided corresponding to each of the vertical signal lines in the block;
A solid-state imaging device comprising: a pixel signal generation unit that generates a digitized pixel signal by adding the count value of the reference counter and the count value of the difference counter.
前記複数の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の画素のそれぞれから出力される電圧値と参照電圧とを比較する比較部と、
前記比較部からの出力に応じて、クロックパルスを前記ブロックの前記基準カウンタ、または、前記ブロック内の複数の前記差分カウンタのいずれかに供給するカウンタクロック制御部と
をさらに備える請求項1に記載の個体撮像素子。
A comparison unit that is provided corresponding to each of the plurality of vertical signal lines and compares a voltage value output from each of the plurality of pixels with a reference voltage;
2. The counter clock controller according to claim 1, further comprising: a counter clock controller that supplies a clock pulse to either the reference counter of the block or a plurality of the differential counters in the block according to an output from the comparator. Individual image sensor.
前記複数の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の画素のそれぞれから出力される電圧値と参照電圧とを比較する比較部をさらに備え、
前記基準カウンタは、予め定められたカウント期間において、前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応する比較部のうち、1の比較部によって、前記画素から出力される電圧値と参照電圧の大小関係が判定したことが検知されるまでの基準期間の間クロックパルスをカウントし、
前記差分カウンタのそれぞれは、予め定められたカウント期間において、前記基準期間の後、前記ブロック内の他の比較部のそれぞれによって、前記画素から出力される電圧値と参照電圧の大小関係が判定したことが検知されるまでの差分期間の間クロックパルスをカウントする
請求項1に記載の個体撮像素子。
A comparator that is provided corresponding to each of the plurality of vertical signal lines and compares a voltage value output from each of the plurality of pixels with a reference voltage;
The reference counter has a magnitude relationship between a voltage value output from the pixel and a reference voltage by one of the comparators corresponding to each of the vertical signal lines in the block in a predetermined count period. Count clock pulses for a reference period until it is detected that
Each of the difference counters determines the magnitude relationship between the voltage value output from the pixel and the reference voltage by each of the other comparison units in the block after the reference period in a predetermined count period. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein clock pulses are counted during a difference period until it is detected.
前記ブロックの前記基準カウンタによるカウント値を記憶する基準メモリ、および、前記ブロック内の複数の前記差分カウンタによるカウント値をそれぞれ記憶する複数の差分メモリと、
前記基準メモリに記憶されたデータを前記画素信号生成部に転送するための1本の信号線からなる基準バス、および、前記差分メモリに記憶されたデータを転送するための複数の信号線からなる差分バスとをさらに備え、
前記画素信号生成部は、
前記基準バス介してシリアルに転送されたデータを蓄積するバッファを備える
請求項1に記載の個体撮像素子。
A reference memory for storing count values by the reference counter of the block, and a plurality of difference memories for respectively storing count values by the plurality of difference counters in the block;
It consists of a reference bus consisting of one signal line for transferring data stored in the reference memory to the pixel signal generator, and a plurality of signal lines for transferring data stored in the difference memory A differential bus,
The pixel signal generator is
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a buffer that accumulates data serially transferred via the reference bus.
前記差分バスを介して前記ブロック内の差分メモリに記憶されたデータのそれぞれがパラレルに転送される期間と並行して、直後のブロックの前記基準カウンタによるカウント値として転送された前記データが前記基準バスを介してシリアルに転送される
請求項4に記載の個体撮像素子。
In parallel with the period in which each of the data stored in the difference memory in the block is transferred in parallel via the difference bus, the data transferred as the count value by the reference counter of the immediately following block is the reference The solid-state image sensor according to claim 4, which is serially transferred via a bus.
複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域、および前記画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線を有し、
前記複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタと、
前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタとを備え、
画素信号生成部により、前記基準カウンタのカウント値と前記差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号が生成される
駆動方法。
A pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns of the pixel region;
A reference counter provided for each block having a predetermined number of vertical signal lines as a unit among the plurality of vertical signal lines;
A differential counter provided corresponding to each of the vertical signal lines in the block,
A driving method in which a pixel signal generation unit generates a digitized pixel signal by adding the count value of the reference counter and the count value of the difference counter.
複数の画素が2次元の行列状に配置された画素領域、および前記画素領域の画素列に対応して設けられた複数の垂直信号線を有し、
前記複数の垂直信号線のうち、所定数の垂直信号線を単位とするブロック毎に設けられた基準カウンタと、
前記ブロック内の垂直信号線のそれぞれに対応して設けられた差分カウンタと、
前記基準カウンタのカウント値と前記差分カウンタのカウント値を加算することでデジタル化された画素信号を生成する画素信号生成部とを有する個体撮像素子を備える
電子機器。
A pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical signal lines provided corresponding to the pixel columns of the pixel region;
A reference counter provided for each block having a predetermined number of vertical signal lines as a unit among the plurality of vertical signal lines;
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