JP2013197880A5

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Info

Publication number: JP2013197880A5
Application number: JP2012062704A
Authority: JP
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2032-03-19

Description

本発明の一つの側面は固体撮像装置にかかり、前記固体撮像装置は、複数の画素が配された画素部を含む撮像部、及び前記撮像部から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する変換部を備え、前記変換部は、第１基準電圧とクロック信号とを受ける第１処理部であって、遅延回路と、前記第１基準電圧と前記アナログ信号とを比較してその結果を第１比較信号として出力する第１比較器とを含む第１処理部と、第２基準電圧を受ける第２処理部であって、容量と、前記容量の電圧と前記第２基準電圧とを比較してその結果を第２比較信号として出力する第２比較器とを含む第２処理部と、を備え、前記第１処理部は、前記第１比較器による比較が開始されてから前記第１比較信号の値が変化するまでの時間を計測した結果にしたがって前記デジタル信号の上位ビットを生成し、前記第１比較信号を前記遅延回路により前記クロック信号に基づいて遅延させて生成した遅延信号を前記第２処理部に出力し、前記第２処理部は、前記第１比較信号の値が変化したことに応答して前記容量の充電を開始し、前記遅延信号の値が変化したことに応じて前記容量の充電を終了し、その後、前記第２比較器による比較が開始されてから前記第２比較信号の値が変化するまでの時間を計測した結果にしたがって前記デジタル信号の下位ビットを生成することを特徴とする。

Claims

複数の画素が配された画素部を含む撮像部、及び前記撮像部から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する変換部を備え、
前記変換部は、
第１基準電圧とクロック信号とを受ける第１処理部であって、遅延回路と、前記第１基準電圧と前記アナログ信号とを比較してその結果を第１比較信号として出力する第１比較器とを含む第１処理部と、
第２基準電圧を受ける第２処理部であって、容量と、前記容量の電圧と前記第２基準電圧とを比較してその結果を第２比較信号として出力する第２比較器とを含む第２処理部と、
を備え、
前記第１処理部は、
前記第１比較器による比較が開始されてから前記第１比較信号の値が変化するまでの時間を計測した結果にしたがって前記デジタル信号の上位ビットを生成し、
前記第１比較信号を前記遅延回路により前記クロック信号に基づいて遅延させて生成した遅延信号を前記第２処理部に出力し、
前記第２処理部は、
前記第１比較信号の値が変化したことに応答して前記容量の充電を開始し、
前記遅延信号の値が変化したことに応じて前記容量の充電を終了し、
その後、前記第２比較器による比較が開始されてから前記第２比較信号の値が変化するまでの時間を計測した結果にしたがって前記デジタル信号の下位ビットを生成する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
前記アナログ信号は、ノイズ成分を含む第１アナログ信号、及び、該ノイズ成分と前記画素部に入射した光に応じた成分とを有する第２アナログ信号を含み、
前記デジタル信号は、前記第１アナログ信号に対応する第１デジタル信号、及び、前記第２アナログ信号に対応する第２デジタル信号を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
前記第１比較信号の値が変化してから前記遅延信号の値が変化するまでの時間は、前記クロック信号の少なくとも１周期である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
複数の画素が配された画素部を含む撮像部と、前記撮像部から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する変換部とを備え、
前記変換部は、第１処理部及び第２処理部を備え、
前記第１処理部は、前記撮像部から出力されたアナログ信号と第１基準電圧との比較を開始してからこれらの大小関係が逆転するまでの時間を計測した結果にしたがって該アナログ信号に対応するデジタル信号の上位ビットを生成し、
第１エッジと第２エッジとを有するクロック信号が供給される前記第２処理部は、前記第１処理部における前記大小関係の逆転に応答して容量の充電を開始し、その直後の前記クロック信号の前記第１エッジの後から所定時間が経過したことに応じて前記容量の充電を終了し、その後、前記容量の電圧と第２基準電圧との比較を開始してからこれらの大小関係が逆転するまでの時間を、前記クロック信号をカウントすることによって該デジタル信号の下位ビットを生成し、
前記第２処理部は、互いに並列に配された第１経路及び第２経路と、これらと直列に配された定電流源と、を含み、
前記第１経路には前記容量と前記容量を充電するための第１スイッチとが直列に配され、前記第２経路には第２スイッチが配され、前記第２処理部は、前記第１スイッチを導通状態にすることによって前記定電流源により前記容量を充電し、前記容量を充電している間は前記第２スイッチを非導通状態にし、前記容量の充電をする前及び後においては前記第２スイッチを導通状態にする、
ことを特徴とする固体撮像装置。
前記第２処理部は基準電圧発生用の容量を含み、前記定電流源により前記基準電圧発生用の容量を充電することによって生じた電圧を前記第２基準電圧として用いる、
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
前記変換部から出力された前記第１デジタル信号と前記第２デジタル信号との差分を算出して出力する、
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
前記遅延回路は、前記第１比較信号を前記クロック信号のエッジに同期させることによって前記遅延信号を生成する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
複数の画素が配された画素部を含む撮像部、及び前記撮像部から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する変換部を備える固体撮像装置の駆動方法であって、
前記変換部は、
第１基準電圧とクロック信号とを受ける第１処理部であって、遅延回路と、前記第１基準電圧と前記アナログ信号とを比較してその結果を第１比較信号として出力する第１比較器とを含む第１処理部と、
第２基準電圧を受ける第２処理部であって、容量と、前記容量の電圧と前記第２基準電圧とを比較してその結果を第２比較信号として出力する第２比較器とを含む第２処理部と、
を備え、
前記固体撮像装置の駆動方法は、
前記第１比較器による比較が開始されてから前記第１比較信号の値が変化するまでの時間を計測した結果にしたがって前記デジタル信号の上位ビットを生成し、前記第１比較信号を前記遅延回路により前記クロック信号に基づいて遅延させて生成した遅延信号を前記第２処理部に出力する第１工程と、
前記第１比較信号の値が変化したことに応答して前記容量の充電を開始し、前記遅延信号の値が変化したことに応じて前記容量の充電を終了し、その後、前記第２比較器による比較が開始されてから前記第２比較信号の値が変化するまでの時間を計測した結果にしたがって前記前記デジタル信号の下位ビットを生成する第２工程と、を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
前記第１工程及び前記第２工程では、ノイズ成分を含む第１アナログ信号に対応する第１デジタル信号の上位ビット及び下位ビットをそれぞれ生成し、
前記固体撮像装置の駆動方法は、
前記撮像部から出力され且つ前記ノイズ成分及び前記画素部に入射した光に応じた成分を含む第２アナログ信号に対応する第２デジタル信号の上位ビットを、前記第１比較器により前記第１基準電圧と前記第２アナログ信号との比較を開始してから該比較の結果を示す第３比較信号の値が変化するまでの時間を計測した結果にしたがって生成し、前記第３比較信号を前記遅延回路により前記クロック信号に基づいて遅延させて生成した第２遅延信号を前記第２処理部に出力する第３工程と、
前記第３比較信号の値が変化したことに応答して前記容量の充電を開始し、前記第２遅延信号の値が変化したことに応じて前記容量の充電を終了し、その後、前記第２比較器により前記容量の電圧と前記第２基準電圧との比較を開始してから該比較の結果を示す第４比較信号の値が変化するまでの時間を計測した結果にしたがって前記第２デジタル信号の下位ビットを生成する第４工程と、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置の駆動方法。
前記第１工程及び前記第２工程によって得られた前記第１デジタル信号と、前記第３工程及び前記第４工程によって得られた前記第２デジタル信号との差分を算出して出力する第５工程をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置の駆動方法。