JP2016140109A - Solid-state image pickup device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pickup device capable of performing a decimation output by addition and/or addition average between pixels connected with different vertical signal lines without causing increase in circuit scale, operation speed, or power consumption.SOLUTION: The solid-state image pickup device includes: a pixel array unit; an ADC circuit provided in correspondence to each of vertical signal lines; and a switching unit for switching an analog signal to be output through each vertical signal line to a digital signal with either one of an ADC circuit provided in correspondence to a signal line to which an analog signal is transmitted and an ADC circuit provided in correspondence to a signal line other than a signal line to which an analog signal is transmitted.SELECTED DRAWING: Figure 13

Description

本技術は、固体撮像装置に関する。   The present technology relates to a solid-state imaging device.

固体撮像装置における画素加算の方式には、画素のフローティングディフュージョン(以下、FDと記載する。)上で画素の電荷を合算して出力するFD加算方式、複数の画素信号を同時に読出し線に読み出して、読出し信号線に接続されている負荷MOS回路で加算するソースフォロワー加算方式、カラムADC回路内のカウンタ回路でデジタル加算を行うカウンタ加算方式、カラムADC回路内のコンパレータの入力段に複数の容量を並列接続し、複数の垂直信号線の信号を加算する容量加算方式、等が知られている。   The pixel addition method in the solid-state imaging device includes an FD addition method in which the charges of the pixels are summed and output on the floating diffusion (hereinafter referred to as FD) of the pixel, and a plurality of pixel signals are simultaneously read out to the readout line. Source follower addition method for adding in load MOS circuit connected to read signal line, counter addition method for performing digital addition in counter circuit in column ADC circuit, and multiple capacitors in input stage of comparator in column ADC circuit A capacity addition system that connects in parallel and adds signals of a plurality of vertical signal lines is known.

ここでベイヤ配列の間引き読み出しにおける画素加算について、図29〜図31を参照して説明する。図29は、色フィルタアレイとしてベイヤ配列を用いた場合のカラムADC回路で行う画素加算の一例を示す図であり、図30は、図29のカラムADC回路における画素加算時のタイミングチャートであり、図31は、図29のカラムADC回路を用いた場合の読み出しイメージである。   Here, pixel addition in the thinning-out readout of the Bayer array will be described with reference to FIGS. FIG. 29 is a diagram illustrating an example of pixel addition performed by the column ADC circuit when a Bayer array is used as the color filter array, and FIG. 30 is a timing chart at the time of pixel addition in the column ADC circuit of FIG. FIG. 31 is a readout image when the column ADC circuit of FIG. 29 is used.

図29に示すベイヤ配列においては、輝度信号の主成分としても用いられるGの色フィルタが市松状に一画素置きに配置され、残りの画素に他のRとBの各色のフィルタが縦横1画素ピッチの市松配列とされ、RとBの色フィルタは斜め一画素ズレで配置されている。また、同図に示す画素アレイは、縦横2×2の4画素がフローティングディフュージョン(以下、FDと略す。)を介して接続されることによりFDを共有する画素ユニット(以下、FD共有画素ユニットと称す。)を構成している。   In the Bayer array shown in FIG. 29, G color filters that are also used as the main component of the luminance signal are arranged in a checkered pattern every other pixel, and the other R and B color filters are arranged in the vertical and horizontal directions for the remaining pixels. A checkered arrangement of pitches is used, and the R and B color filters are arranged at an angle of one pixel. Further, the pixel array shown in FIG. 2 is a pixel unit (hereinafter referred to as an FD sharing pixel unit) that shares FD by connecting 4 pixels of 2 × 2 in the vertical and horizontal directions via a floating diffusion (hereinafter abbreviated as FD). It constitutes.)

図29の構成において加算・加算平均を行う場合、例えば、R1とR2、G1とG3、G2とG4、B1とB2、R3とR4、G5とG7、G6とG8、B3とB4、のように、同じ垂直信号線を共有し、且つ、垂直方向に同色の画素を順次カラムADC回路に入力し、各列のカラムADC回路でA/D変換した後に、カウンタで加算・加算平均を行う(例えば、特許文献1参照)。   When performing addition / addition averaging in the configuration of FIG. 29, for example, R1 and R2, G1 and G3, G2 and G4, B1 and B2, R3 and R4, G5 and G7, G6 and G8, and B3 and B4 , Sharing the same vertical signal line and sequentially inputting pixels of the same color in the vertical direction to the column ADC circuit, performing A / D conversion by the column ADC circuit of each column, and then performing addition / addition averaging by a counter (for example, , See Patent Document 1).

例えば、図30に示すように、まず、画素R1と画素R3を選択し、画素R1の画素信号を垂直信号線VSL1に出力させ、画素R3の画素信号を垂直信号線VSL2に出力させる。次に、画素R2と画素R4を選択し、画素R2の画素信号を垂直信号線VSL1に出力させ、画素R4の画素信号を垂直信号線VSL2に出力させる。   For example, as shown in FIG. 30, first, the pixel R1 and the pixel R3 are selected, the pixel signal of the pixel R1 is output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signal of the pixel R3 is output to the vertical signal line VSL2. Next, the pixel R2 and the pixel R4 are selected, the pixel signal of the pixel R2 is output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signal of the pixel R4 is output to the vertical signal line VSL2.

すなわち、垂直信号線VSL1には画素R1,R2の画素信号が順次出力され、垂直信号線VSL2には画素R3,R4の画素信号が順次出力される。従って、画素R1,R2の画素信号はいずれもカウンタCNT1にてカウントされ、画素R3,R4の画素信号はいずれもカウンタCNT2にてカウントされる。   That is, the pixel signals of the pixels R1 and R2 are sequentially output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signals of the pixels R3 and R4 are sequentially output to the vertical signal line VSL2. Accordingly, the pixel signals of the pixels R1 and R2 are all counted by the counter CNT1, and the pixel signals of the pixels R3 and R4 are both counted by the counter CNT2.

同様に、他の画素についても順次選択して垂直信号線に出力することにより、各カウンタにおいてカウンタ加算されたデジタルデータが出力される   Similarly, by sequentially selecting other pixels and outputting them to the vertical signal line, the digital data added by the counter in each counter is output.

図31(a)は、カラムADC回路にて加算された状態の読み取りイメージであり、カラムADC回路から出力される画像は、垂直方向の画素数が半分に間引かれた状態に相当する。   FIG. 31A shows a read image in a state of being added by the column ADC circuit, and an image output from the column ADC circuit corresponds to a state in which the number of pixels in the vertical direction is thinned by half.

その後、カラムADC回路から出力された画素のA/D変換値は、後段の論理信号処理回路に送信され、そこで、水平方向に加算・加算平均がなされる。図31(b)は、論理信号処理回路にて加算された状態の読み取りイメージであり、論理信号回路から出力される画像は、垂直・水平方向の双方において画素数が半分に間引かれた状態に相当する。   Thereafter, the A / D conversion values of the pixels output from the column ADC circuit are transmitted to the subsequent logic signal processing circuit, where they are added and averaged in the horizontal direction. FIG. 31B is a read image in a state of being added by the logic signal processing circuit, and the image output from the logic signal circuit is a state in which the number of pixels is thinned in half in both the vertical and horizontal directions. It corresponds to.

ところで、近年、固体撮像装置において、色フィルタアレイの色配列に、輝度信号の主成分として白色が用いられることがある(例えば、特許文献2参照。)。   Incidentally, in recent years, in solid-state imaging devices, white is sometimes used as the main component of the luminance signal in the color arrangement of the color filter array (see, for example, Patent Document 2).

図32は、白色を含む色フィルタアレイの色配列の一例である。同図に示す色配列では、白色フィルタが市松状に1画素置きに配置され、残りの画素に他のRGB各色のフィルタが平均的に配置されている。より具体的には、RとBの各色フィルタは縦横2画素ピッチの市松配列とされ、RとBの各色フィルタ間が斜め一画素ズレで配置され、残りの画素がGの色フィルタとなっている。このとき、Gフィルタは斜めストライプ状の配列となる。   FIG. 32 is an example of a color arrangement of a color filter array including white. In the color arrangement shown in the figure, white filters are arranged in a checkered pattern every other pixel, and filters of other RGB colors are arranged on the remaining pixels on average. More specifically, the R and B color filters are arranged in a checkered pattern with two vertical and horizontal pixel pitches, the R and B color filters are arranged at an oblique pixel shift, and the remaining pixels are G color filters. Yes. At this time, the G filters are arranged in an oblique stripe shape.

このような色配列では、カラムADC回路による加算・加算平均が困難であるため、カラムADC回路から出力された画素のA/D変換値は、後段の論理信号処理回路に送信され、そこで、演算処理により垂直方向の加算・加算平均、並びに、水平方向に加算・加算平均がなされる。   In such a color arrangement, it is difficult to add and average by the column ADC circuit, so the A / D conversion value of the pixel output from the column ADC circuit is transmitted to the logic signal processing circuit in the subsequent stage. By processing, vertical addition / addition averaging and horizontal addition / addition averaging are performed.

特開2006-033454号公報JP 2006-033454 特開2010-136226号公報JP 2010-136226 A

上述した図29に示す色配列を用いつつ加算・加算平均を論理信号処理回路にて間引き処理を行う場合、4×4の画素配置内で16画素全てを選択し、各垂直信号線に対応して設けられたカラムADC回路でそれぞれA/D変換を行って加算・加算平均を行うことになる。すなわち、間引き出力時にも全てのカラムADC回路を動作させる必要があり、カラムADC回路にかかる電力消費が低減されない。   When the addition / addition averaging is performed by the logic signal processing circuit while using the color arrangement shown in FIG. 29, all 16 pixels are selected in the 4 × 4 pixel arrangement, and each of the vertical signal lines is supported. The column ADC circuit provided in this way performs A / D conversion and performs addition / addition averaging. That is, it is necessary to operate all the column ADC circuits even at the time of thinning output, and power consumption applied to the column ADC circuits is not reduced.

また、A/D変換により得られた加算・加算平均値を後段の論理信号処理部に送信し、水平方向の加算・加算平均を行う必要があるため、後段の論理信号処理部は受信した値を処理するための回路やラインメモリを実装する必要があり、回路規模、動作速度、消費電力のいずれをも増加させる要因となる。むろん、論理信号処理部におけるこれらデメリットは、上述した図32に示した白色を含むフィルタアレイの色配列の場合にも同様のことが言える。   Further, since the addition / addition average value obtained by the A / D conversion needs to be transmitted to the subsequent logical signal processing unit and the horizontal addition / addition averaging must be performed, the subsequent logical signal processing unit receives the received value. Therefore, it is necessary to mount a circuit and a line memory for processing the above, which increases the circuit scale, operation speed, and power consumption. Of course, these disadvantages in the logic signal processing unit can be said to be the same in the case of the color array of the filter array including white shown in FIG.

さらに、上述した従来のFD加算方式、ソースフォロワー加算方式、カウンタ加算方式、容量加算方式では、図32に示す色配列を採用した場合に、異なる垂直信号線に接続された画素の間で加算・加算平均による間引き出力を行うことが物理的に困難であった。なお、容量加算方式であれば、隣接する垂直信号線に接続された画素間で加算・加算平均による間引き出力を行うこと自体は可能であるものの、間引きしない出力方式と切り替えて実行することができない。   Further, in the above-described conventional FD addition method, source follower addition method, counter addition method, and capacitance addition method, when the color arrangement shown in FIG. 32 is adopted, addition / reduction between pixels connected to different vertical signal lines is performed. It was physically difficult to perform thinning output by addition averaging. In the case of the capacity addition method, it is possible to perform thinning output by addition / addition averaging between pixels connected to adjacent vertical signal lines, but it cannot be performed by switching to an output method that does not perform thinning. .

本技術は、上記課題に鑑みてなされたもので、回路規模、動作速度、消費電力を増大させること無く、異なる垂直信号線に接続された画素の間で加算・加算平均による間引き出力を行う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 technology has been made in view of the above problems, and performs thinning output by addition / addition averaging between pixels connected to different vertical signal lines without increasing the circuit scale, operation speed, and power consumption. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of satisfying the requirements.

本技術の態様の1つは、行列状に配置され、第1の画素と第2の画素とを含む複数の画素と、長さ方向が列方向に沿うように配設され、第1の信号線と第2の信号線とを含む複数の信号線と、上記第1の信号線を通して上記第1の画素から出力される第1のアナログ信号と参照信号とを比較する第1の比較器と、上記第2の信号線を通して上記第2の画素から出力される第2のアナログ信号と上記参照信号とを比較する第2の比較器と、第1のカウンタと、第2のカウンタと、上記第1の比較器の出力端子と上記第1のカウンタの入力端子とを接続する第1のスイッチと、上記第1の比較器の出力端子と上記第2のカウンタの入力端子とを接続する第2のスイッチと、を備え、上記第1のスイッチと上記第2のスイッチは選択的に接続される固体撮像装置である。   One aspect of the present technology includes a plurality of pixels arranged in a matrix, including a first pixel and a second pixel, a length direction along the column direction, and a first signal. A plurality of signal lines including a line and a second signal line; a first comparator for comparing a first analog signal output from the first pixel through the first signal line with a reference signal; , A second comparator for comparing the second analog signal output from the second pixel through the second signal line with the reference signal, a first counter, a second counter, A first switch that connects the output terminal of the first comparator and the input terminal of the first counter, and a first switch that connects the output terminal of the first comparator and the input terminal of the second counter. 2 switches, wherein the first switch and the second switch are selectively connected. A body imaging apparatus.

上述した固体撮像装置は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、本技術は上記固体撮像装置を備える撮像システム、上述した装置の構成に対応した工程を有する制御方法、上述した装置の構成に対応した機能をコンピュータに実現させるプログラム、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、上記固体撮像装置を製造する方法、等としても実現可能である。   The above-described solid-state imaging device includes various modes such as being implemented in a state of being incorporated in another device or being implemented together with another method. In addition, the present technology provides an imaging system including the solid-state imaging device, a control method having a process corresponding to the configuration of the above-described device, a program that causes a computer to realize a function corresponding to the configuration of the above-described device, and a computer that records the program It can also be realized as a readable recording medium, a method for manufacturing the solid-state imaging device, and the like.

本技術によれば、回路規模、動作速度、消費電力を増大させること無く、異なる垂直信号線に接続された画素の間で加算・加算平均による間引き出力を行うことが可能な固体撮像装置を提供することができる。   According to the present technology, there is provided a solid-state imaging device capable of performing thinning output by addition / averaging between pixels connected to different vertical signal lines without increasing the circuit scale, operation speed, and power consumption. can do.

固体撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a solid-state imaging device. カラム処理部の第1実施例を説明する図である。It is a figure explaining 1st Example of a column process part. 第1実施例にかかるスイッチのオンオフの対応関係を示す表である。It is a table | surface which shows the correspondence of ON / OFF of the switch concerning 1st Example. 第1実施例にかかるスイッチを具体的に実現する回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit which implement | achieves the switch concerning 1st Example concretely. 第1実施例にかかる制御信号の真理値表である。It is a truth table of the control signal concerning the 1st example. カラム処理部の第2実施例を説明する図である。It is a figure explaining 2nd Example of a column process part. 第2実施例にかかるスイッチのオンオフの対応関係を示す表である。It is a table | surface which shows the correspondence of ON / OFF of the switch concerning 2nd Example. 第2実施例にかかるスイッチを具体的に実現する回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit which implement | achieves the switch concerning 2nd Example concretely. 第2実施例にかかる制御信号の真理値表である。It is a truth table of the control signal concerning the 2nd example. CMOSイメージセンサの基本的な画素回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the basic pixel circuit of a CMOS image sensor. FD共有画素ユニットを説明する図である。It is a figure explaining FD sharing pixel unit. FD共有画素ユニットの回路構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the circuit structure of a FD shared pixel unit. 第1実施例にかかる色フィルタアレイとカラム処理部の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the color filter array concerning 1st Example, and a column process part. 第1実施例の加算動作にかかるタイミングチャートである。It is a timing chart concerning the addition operation of the first embodiment. 図13,14を参照しつつ説明した加算動作における読み出しイメージを示す図である。It is a figure which shows the read-out image in the addition operation demonstrated referring FIG. ゲインを調整しつつ行う第1実施例の加算動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the addition operation of 1st Example performed adjusting a gain. 図16に示すゲイン調整の結果として得られる読み出しイメージの図である。It is a figure of the read-out image obtained as a result of the gain adjustment shown in FIG. 第2実施例にかかる色フィルタアレイとカラム処理部の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the color filter array concerning 2nd Example, and a column process part. 第2実施例の加算動作にかかるタイミングチャートである。It is a timing chart concerning the addition operation of 2nd Example. 図18,19を参照しつつ説明した加算動作における読み出しイメージを示す図である。It is a figure which shows the read-out image in the addition operation demonstrated referring FIG. ゲインを調整しつつ行う第2実施例の加算動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the addition operation of 2nd Example performed adjusting a gain. 図21に示すゲイン調整の結果として得られる読み出しイメージの図である。It is a figure of the read-out image obtained as a result of the gain adjustment shown in FIG. 第3実施例にかかる色フィルタアレイとカラム処理部の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the color filter array and column process part concerning 3rd Example. 第3実施例の加算動作にかかるタイミングチャートである。It is a timing chart concerning the addition operation of 3rd Example. 図23,24を参照しつつ説明した加算動作における読み出しイメージを示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a read image in the addition operation described with reference to FIGS. ゲインを調整しつつ行う第3実施例の加算動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the addition operation of 3rd Example performed adjusting a gain. 図26に示すゲイン調整の結果として得られる読み出しイメージの図である。It is a figure of the read-out image obtained as a result of the gain adjustment shown in FIG. 第三の変形にかかる接続関係を説明する図である。It is a figure explaining the connection relation concerning a 3rd modification. 色フィルタアレイとしてベイヤ配列を用いた場合のカラムADC回路で行う画素加算の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pixel addition performed by the column ADC circuit at the time of using a Bayer arrangement | sequence as a color filter array. 図31のカラムADC回路における画素加算時のタイミングチャートである。32 is a timing chart at the time of pixel addition in the column ADC circuit of FIG. 31. 図31のカラムADC回路を用いた場合の読み出しイメージである。FIG. 32 is a read image when the column ADC circuit of FIG. 31 is used. FIG. 白色を含む色フィルタアレイの色配列の一例である。It is an example of the color arrangement | sequence of the color filter array containing white.

以下、下記の順序に従って本技術の実施形態を説明する。
(1)固体撮像装置の構成:
(2)画素加算の第1実施形態:
(3)画素加算の第2実施形態:
(4)画素加算の第3実施形態:
(5)各種変形例:
Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in the following order.
(1) Configuration of solid-state imaging device:
(2) First embodiment of pixel addition:
(3) Second embodiment of pixel addition:
(4) Third embodiment of pixel addition:
(5) Various modifications:

(1)固体撮像装置の構成:
図1は、固体撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では、撮像装置としてX−Yアドレス型固体撮像装置の一種であるCMOSイメージセンサを例にとり説明を行う。
(1) Configuration of solid-state imaging device:
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device. In this embodiment, a CMOS image sensor which is a kind of XY address type solid-state imaging device will be described as an example of the imaging device.

なお、以下ではCMOSイメージセンサの全ての画素にNMOSが用いられているものとして説明するが、これは一例であって、本技術の対象となるデバイスはMOS型の固体撮像装置に限らない。例えば、光や放射線などの外部から入力される電磁波に対して感応性をする単位構成要素をライン状もしくは行列状に複数個配列してなり、アドレス制御にて信号を読み出す物理量分布検知用の半導体装置の全てに、後述する全ての実施形態が同様に適用できる。   In the following description, it is assumed that NMOS is used for all the pixels of the CMOS image sensor. However, this is only an example, and the device that is the subject of the present technology is not limited to the MOS solid-state imaging device. For example, a semiconductor for physical quantity distribution detection that reads out signals by address control, in which multiple unit components that are sensitive to electromagnetic waves input from outside such as light and radiation are arranged in a line or matrix All embodiments to be described later can be applied to all of the apparatuses in the same manner.

固体撮像装置100は、入射光量に応じた信号を出力する受光素子を含む複数個の画素が行列状に2次元配置された画素部を有し、各画素からの信号出力が電圧信号であって、A/D変換部(ADC;Analog Digital Converter)が列並列に設けられているものである。   The solid-state imaging device 100 includes a pixel unit in which a plurality of pixels including a light receiving element that outputs a signal corresponding to the amount of incident light is two-dimensionally arranged in a matrix, and a signal output from each pixel is a voltage signal. A / D converters (ADC; Analog Digital Converter) are provided in parallel in a column.

ここで、列並列とは、イメージセンサを構成する画素の垂直列と平行に配された垂直信号線(列信号線の一例)と同じ数のA/D変換部を、各垂直信号線と1対1対応するように並列に配置し、1つのA/D変換部が1ライン(1本の垂直信号線)に対応付けられていることを意味する。   Here, column parallel means that the same number of A / D converters as vertical signal lines (an example of column signal lines) arranged in parallel to the vertical columns of pixels constituting the image sensor are connected to each vertical signal line. It is arranged in parallel so as to correspond to one-to-one, and means that one A / D conversion unit is associated with one line (one vertical signal line).

列並列にADC回路が設けられる典型例としては、撮像部の出力側に設けられたカラム領域と呼ばれる部分にアナログ信号処理部やADC回路を垂直信号線ごとに設け、順次出力側に読み出すカラム型のものである。   As a typical example in which ADC circuits are provided in parallel in a column, a column type in which an analog signal processing unit and an ADC circuit are provided for each vertical signal line in a portion called a column region provided on the output side of the imaging unit, and sequentially read to the output side belongs to.

また、カラム型(列並列型)に限らず、隣接する複数(たとえば2つ分)の垂直信号線に対して1つのADC回路を割り当てる形態や、N本おき(Nは正の整数;間にN−1本を配する)のN本分の垂直信号線に対して1つのADC回路を割り当てる形態なども採用できる。   In addition to the column type (column parallel type), a mode in which one ADC circuit is assigned to a plurality of adjacent (for example, two) vertical signal lines, or every N (N is a positive integer; between A mode in which one ADC circuit is assigned to N vertical signal lines (N-1) is also possible.

カラム型以外では、何れの形態も、複数の垂直信号線が1つのADC回路を共用するため、画素アレイ部30から供給される複数列分の画素信号を1つのADC回路に供給する切替回路(スイッチ)を設ける。なお、後段の処理によっては、出力信号を保持するメモリを設けるなどの対処が別途必要になる。   In any configuration other than the column type, since a plurality of vertical signal lines share one ADC circuit, a switching circuit that supplies pixel signals for a plurality of columns supplied from the pixel array unit 30 to one ADC circuit ( Switch). Depending on the subsequent processing, a separate measure such as providing a memory for holding the output signal is required.

A/D変換方式は、回路規模や処理速度(高速化)や分解能などの観点から様々な方式が考えられているが、一例を挙げると、スロープ積分型あるいはランプ信号比較型(以下、本明細書においては参照信号比較型と称する。)がある。   As the A / D conversion method, various methods are considered from the viewpoint of circuit scale, processing speed (acceleration), resolution, and the like. For example, a slope integration type or a ramp signal comparison type (hereinafter referred to as the present specification). (Referred to as a reference signal comparison type).

参照信号比較型のA/D変換方式では、A/D変換の対象となるアナログ信号と漸次に値が変化するランプ状の参照信号(ランプ波)とを比較し、比較処理の継続時間をカウントすることにより得られるカウント値に基づいてA/D変換の対象となるアナログ信号のデジタル値を取得する。なお、本実施形態では、ランプ信号比較型のA/D変換方式としてある。   In the reference signal comparison type A / D conversion method, the analog signal to be A / D converted is compared with a ramp-like reference signal (ramp wave) whose value gradually changes, and the duration of the comparison process is counted. The digital value of the analog signal to be subjected to A / D conversion is acquired based on the count value obtained by doing so. In this embodiment, a ramp signal comparison type A / D conversion method is used.

参照信号比較型のA/D変換方式を採用する場合に、参照信号生成部を複数設けることも考えられる。例えば、垂直信号線の中の奇数列に参照信号を供給する参照信号生成部と偶数列に参照信号を供給する参照信号生成部とを設けたり、列並列で(垂直信号線ごとに)設けたりすることも考えられる。   When a reference signal comparison type A / D conversion method is employed, a plurality of reference signal generation units may be provided. For example, a reference signal generation unit that supplies a reference signal to an odd-numbered column in a vertical signal line and a reference signal generation unit that supplies a reference signal to an even-numbered column are provided, or provided in parallel (for each vertical signal line). It is also possible to do.

ただし、参照信号生成部を複数設けると、回路規模や消費電力が増える。そこで、本実施形態では、参照信号生成部を全列共通に設ける構成とし、参照信号生成部から発生される参照信号を各垂直信号列に対応して設けられるカラム型のADC回路が共通に使用する構成としてある。   However, providing a plurality of reference signal generation units increases the circuit scale and power consumption. Therefore, in this embodiment, the reference signal generation unit is provided in common for all the columns, and the column type ADC circuit provided in correspondence with each vertical signal sequence uses the reference signal generated from the reference signal generation unit in common. It is as composition to do.

以下、図1を参照しつつ、固体撮像装置の具体的な一例について説明する。図1において、固体撮像装置100は、色フィルタアレイ10と、半導体基板20とを備えている。   Hereinafter, a specific example of the solid-state imaging device will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the solid-state imaging device 100 includes a color filter array 10 and a semiconductor substrate 20.

半導体基板20には、画素アレイ部30と、垂直駆動部40と、水平駆動部50と、タイミング制御部60と、カラム処理部70と、参照信号生成部80と、出力回路90が設けられている。なお、必要に応じて、出力回路90の前段に、デジタル演算部を設けてもよい。デジタル演算部は、例えば、水平方向や垂直方向の画素信号を加算や加算平均等により間引く処理を行なう場合などに設ける。   The semiconductor substrate 20 includes a pixel array unit 30, a vertical driving unit 40, a horizontal driving unit 50, a timing control unit 60, a column processing unit 70, a reference signal generation unit 80, and an output circuit 90. Yes. If necessary, a digital operation unit may be provided in front of the output circuit 90. The digital arithmetic unit is provided, for example, when performing a process of thinning out pixel signals in the horizontal direction or the vertical direction by addition or addition averaging.

画素アレイ部30は、受光面側に各画素に対応してフィルタの色を区分された色フィルタアレイ10が設けられ、光電変換素子としてのフォトダイオードが含む画素PXLが行列状に配置されている。なお、画素PXLの具体的な回路構成や色フィルタアレイ10の色配列については、後に詳述する。   The pixel array unit 30 is provided with a color filter array 10 in which filter colors are divided corresponding to each pixel on the light receiving surface side, and pixels PXL included in photodiodes as photoelectric conversion elements are arranged in a matrix. . The specific circuit configuration of the pixel PXL and the color arrangement of the color filter array 10 will be described in detail later.

画素アレイ部30には、n本の画素駆動線HSLn(nは2以上の整数)とm本の垂直信号線VSLm(mは2以上の整数)が配線されている。画素駆動線HSLnは、図の左右方向(画素行の画素配列方向/水平方向)に沿って等間隔で配線され、垂直信号線VSLmは、図の上下方向(画素列の画素配列方向/垂直方向)に沿って等間隔で配線されている。   In the pixel array section 30, n pixel drive lines HSLn (n is an integer of 2 or more) and m vertical signal lines VSLm (m is an integer of 2 or more) are wired. The pixel drive lines HSLn are wired at equal intervals along the horizontal direction (pixel arrangement direction / horizontal direction of the pixel row) in the figure, and the vertical signal lines VSLm are arranged in the vertical direction (pixel arrangement direction / vertical direction of the pixel column). ) At equal intervals.

画素駆動線HSLnの一端は、垂直駆動部40の各行に対応した出力端に接続されている。垂直信号線VSLmの一端は、カラム処理部70において各垂直信号線VSLmに対応したADC回路に接続されている。なお、画素駆動線HSLnと垂直信号線VSLmの具体的な配線については、後述の単位画素の説明とともに説明する。   One end of the pixel drive line HSLn is connected to an output end corresponding to each row of the vertical drive unit 40. One end of the vertical signal line VSLm is connected to an ADC circuit corresponding to each vertical signal line VSLm in the column processing unit 70. Note that specific wiring of the pixel drive line HSLn and the vertical signal line VSLm will be described together with the description of a unit pixel described later.

垂直駆動部40、水平駆動部50、タイミング制御部60等から成る駆動制御部は、画素アレイ部30の外側に設けられ、画素アレイ部30を構成する各画素から信号を順次読み出す制御を行う。   A drive control unit including a vertical drive unit 40, a horizontal drive unit 50, a timing control unit 60, and the like is provided outside the pixel array unit 30, and performs control to sequentially read signals from each pixel constituting the pixel array unit 30.

タイミング制御部60は、タイミングジェネレータと通信インターフェースとを備える。タイミングジェネレータは、外部から入力されるクロック(マスタークロック)に基づいて、各種のクロック信号を生成する。通信インターフェースは、半導体基板20の外部から与えられる動作モードを指令するデータなどを受け取り、固体撮像装置100の内部情報を含むデータを出力する。   The timing control unit 60 includes a timing generator and a communication interface. The timing generator generates various clock signals based on an externally input clock (master clock). The communication interface receives data instructing an operation mode given from the outside of the semiconductor substrate 20 and outputs data including internal information of the solid-state imaging device 100.

タイミング制御部60は、マスタークロックに基づいて、マスタークロックと同じ周波数のクロック、それを2分周したクロック、より分周した低速のクロック、等を生成し、デバイス内の各部、例えば、垂直駆動部40、水平駆動部50、カラム処理部70等に供給する。   Based on the master clock, the timing controller 60 generates a clock having the same frequency as the master clock, a clock obtained by dividing the clock by two, a low-speed clock obtained by dividing the clock, and the like, for example, vertical drive To the unit 40, the horizontal driving unit 50, the column processing unit 70, and the like.

垂直駆動部40は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成されており、行アドレスを制御するための垂直アドレス設定部や行走査を制御するための行走査制御部を備えている。垂直駆動部40は、読み出し走査と掃き出し走査が可能である。   The vertical drive unit 40 includes a shift register, an address decoder, and the like, and includes a vertical address setting unit for controlling row addresses and a row scanning control unit for controlling row scanning. The vertical drive unit 40 can perform readout scanning and sweep-out scanning.

読み出し走査は、信号を読み出す単位画素を順に選択する走査である。この走査は、基本的には行単位で順に行われるが、所定の位置関係にある複数画素の出力を加算もしくは加算平均することにより画素の間引きを行う場合は、後述する所定の順番により行われる。   The readout scan is a scan that sequentially selects unit pixels from which signals are read out. This scanning is basically performed in order in units of rows. However, when thinning out pixels by adding or averaging the outputs of a plurality of pixels having a predetermined positional relationship, the scanning is performed in a predetermined order described later. .

掃き出し走査は、読み出し走査にて読み出しを行う行又は画素組み合わせに対し、その読み出し走査よりもシャッタースピードの時間分だけ先行して、その読み出しを行う行又は画素組み合わせに属する単位画素をリセットさせる走査である。   The sweep-out scan is a scan that resets the unit pixels belonging to the row or pixel combination to be read ahead of the readout scan by the time of the shutter speed before the row or pixel combination to be read by the readout scan. is there.

水平駆動部50は、タイミング制御部60の出力するクロックに同期してカラム処理部70のADC回路を順番に選択し、その信号を水平信号線(水平出力線)Ltrfに導く。   The horizontal driving unit 50 sequentially selects the ADC circuit of the column processing unit 70 in synchronization with the clock output from the timing control unit 60 and guides the signal to the horizontal signal line (horizontal output line) Ltrf.

水平駆動部50は、例えば、水平方向の読出列を規定する(カラム処理部70内の個々のADC回路を選択する)水平アドレス設定部と、水平アドレス設定部にて規定された読出アドレスに従ってカラム処理部70の各信号を水平信号線Ltrfに導く水平走査部を備える。   The horizontal drive unit 50 defines, for example, a horizontal readout column (selects individual ADC circuits in the column processing unit 70) and a column according to a readout address defined by the horizontal address setting unit. A horizontal scanning unit that guides each signal of the processing unit 70 to the horizontal signal line Ltrf is provided.

水平走査部による選択走査により、カラム処理部70を構成する各ADC回路にて信号処理された画素信号が、水平信号線Ltrfを介して順番に出力回路90へ出力される。   By the selective scanning by the horizontal scanning unit, the pixel signals subjected to signal processing by each ADC circuit configuring the column processing unit 70 are sequentially output to the output circuit 90 via the horizontal signal line Ltrf.

参照信号生成部80は、DAC(Digtal Analog Converter)を備え、タイミング制御部60から供給される初期値から、タイミング制御部60から供給されるカウントクロックに同期して、階段状に時間変化する鋸歯状波(ランプ波形)を生成して、カラム処理部70の個々のADC回路に参照信号として供給する。以下では、参照信号生成部80をDAC80と記載する場合がある。   The reference signal generation unit 80 includes a DAC (Digital Analog Converter), and is a saw-tooth that changes in time stepwise from the initial value supplied from the timing control unit 60 in synchronization with the count clock supplied from the timing control unit 60 A waveform (ramp waveform) is generated and supplied to each ADC circuit of the column processing unit 70 as a reference signal. Hereinafter, the reference signal generation unit 80 may be referred to as a DAC 80.

なお、参照信号生成部80は、カウントクロックの周期を調整することで、参照信号の傾きを調整することができる、例えば、基準クロックに対して1/m分周したクロックを使うと、傾きを1/mにすることができる。このとき、ADC回路に含まれる後述のカウンタに供給するカウントクロックを基準のままにすればカウント値がm倍となる。すなわち、カウントクロックの周期を調整することにより、後述するカウンタにおけるカウント値を調整することができる。   Note that the reference signal generation unit 80 can adjust the inclination of the reference signal by adjusting the cycle of the count clock. For example, when the clock divided by 1 / m with respect to the reference clock is used, the inclination is reduced. 1 / m can be set. At this time, if the count clock supplied to a counter (described later) included in the ADC circuit is left as a reference, the count value becomes m times. That is, the count value in the counter described later can be adjusted by adjusting the cycle of the count clock.

例えば、後述のように2画素分のアナログ値を順次ADC回路にてカウントした時に、生成されるカウント値を2画素分の加算平均とするには、A/D変換するレンジを2倍にすることで実現できる。参照信号生成部80の参照信号を用いる場合は、たとえば、参照信号の傾きを通常のクロックの2倍にすることによりA/D変換するレンジを2倍にすることができる。   For example, when an analog value for two pixels is sequentially counted by an ADC circuit as will be described later, the A / D conversion range is doubled to make the generated count value an addition average for two pixels. This can be achieved. When the reference signal of the reference signal generation unit 80 is used, for example, the A / D conversion range can be doubled by making the slope of the reference signal twice that of a normal clock.

カラム処理部70は、垂直信号線VSLmごとに設けられたADC回路71m(mは2以上の整数)を備え、各垂直信号線VSLmから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、水平駆動部50の制御に従って水平信号線Ltrfに出力する。なお、以下では、ADC回路71mやその内部構成(比較器72m、カウンタ73m、メモリ74m)についてmに相当する数字を付けずに説明する場合は、各ADC回路に共通の説明であるものとする。   The column processing unit 70 includes an ADC circuit 71m (m is an integer of 2 or more) provided for each vertical signal line VSLm, converts an analog signal output from each vertical signal line VSLm into a digital signal, and a horizontal driving unit. 50 is output to the horizontal signal line Ltrf according to the control of 50. In the following description, when the ADC circuit 71m and its internal configuration (comparator 72m, counter 73m, memory 74m) are described without a number corresponding to m, the description is common to the ADC circuits. .

本実施形態において、後述の図2や図6に示すように、ADC回路71は、比較器(コンパレータ)72、カウンタ73、メモリ74、を備える。なお、ADC回路71は、A/D変換部の一例である。   In the present embodiment, the ADC circuit 71 includes a comparator (comparator) 72, a counter 73, and a memory 74, as shown in FIGS. The ADC circuit 71 is an example of an A / D conversion unit.

比較器72は、参照信号生成部80により生成される参照信号と、画素から垂直信号線を通して出力されるアナログの画素信号と、を入力されており、これら参照信号と画素信号を比較する。比較器72は、参照信号と画素信号との大小関係に応じてハイレベルもしくはローレベルの信号を出力するようになっており、参照信号と画素信号の大小関係が入れ替わると、出力がハイレベルとローレベルの間で反転する。   The comparator 72 receives the reference signal generated by the reference signal generation unit 80 and the analog pixel signal output from the pixel through the vertical signal line, and compares the reference signal with the pixel signal. The comparator 72 outputs a high-level or low-level signal according to the magnitude relationship between the reference signal and the pixel signal. When the magnitude relationship between the reference signal and the pixel signal is switched, the output becomes the high level. Invert between low levels.

カウンタ73は、タイミング制御部60からクロックを供給されており、A/D変換の開始から終了までの時間(カウント動作有効期間)をカウントしている。A/D変換の開始と終了のタイミングは、参照信号の変化の開始タイミングや比較器72の出力反転に基づいて特定できる。比較器72の出力反転は、参照信号と画素信号の比較開始や比較完了に対応するからである。   The counter 73 is supplied with a clock from the timing control unit 60 and counts the time from the start to the end of A / D conversion (counting operation valid period). The start and end timing of A / D conversion can be specified based on the start timing of the change of the reference signal and the output inversion of the comparator 72. This is because the output inversion of the comparator 72 corresponds to the comparison start and comparison completion of the reference signal and the pixel signal.

カウンタ73が生成するカウント値はデジタル値であり、垂直信号線VSLmを通して画素からカラム処理部70へ入力されたアナログの画素信号に相当するデジタルデータである。カウンタ73の生成したデジタルデータは、メモリ74に保持(ラッチ)される。   The count value generated by the counter 73 is a digital value, which is digital data corresponding to an analog pixel signal input from the pixel to the column processing unit 70 through the vertical signal line VSLm. The digital data generated by the counter 73 is held (latched) in the memory 74.

なお、カウント値をリセット成分を用いて生成する場合は、カウンタ73は、タイミング制御部60の制御に従い、垂直信号線VSLmからリセット成分に相当するアナログ信号が出力されている間は、例えばダウンカウント動作を行い、垂直信号線から信号成分に相当するアナログ信号が出力されている間は、リセット成分のときと逆のアップカウントを行う。このようにして生成されるカウント値は、信号成分とリセット成分の差分に相当するデジタル値であり、リセット成分にて較正された信号成分となる。   Note that when the count value is generated using the reset component, the counter 73 performs, for example, down-counting while the analog signal corresponding to the reset component is output from the vertical signal line VSLm according to the control of the timing control unit 60. While the operation is performed and an analog signal corresponding to the signal component is output from the vertical signal line, an up-count opposite to that for the reset component is performed. The count value generated in this way is a digital value corresponding to the difference between the signal component and the reset component, and is a signal component calibrated with the reset component.

出力回路90は、画素アレイ部30からカラム処理部70を経由して出力される、色フィルタアレイ10の色配列に対応した信号を、演算処理にて色配列に対応した信号に変換する処理を行う。   The output circuit 90 performs a process of converting a signal corresponding to the color array of the color filter array 10 output from the pixel array unit 30 via the column processing unit 70 into a signal corresponding to the color array by arithmetic processing. Do.

図2は、カラム処理部70の第1実施例を説明する図である。同図には、説明を簡略化するため、垂直信号線を2本だけ示し、カラム処理部70に含まれるADC回路も2つだけ示してある。   FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of the column processing unit 70. In the figure, for the sake of simplicity, only two vertical signal lines are shown, and only two ADC circuits included in the column processing unit 70 are also shown.

同図において、カラム処理部70は、ADC回路711,712と、スイッチ回路SWaとを備えている。各ADC回路71は、比較器72、カウンタ73、メモリ74、を備えている。各ADC回路71の備える比較器72とカウンタ73は、スイッチ回路SWaを介して接続されている。なお、比較器、カウンタ、メモリのそれぞれの機能は上述した通りである。   In the figure, the column processing unit 70 includes ADC circuits 711 and 712 and a switch circuit SWa. Each ADC circuit 71 includes a comparator 72, a counter 73, and a memory 74. The comparator 72 and the counter 73 included in each ADC circuit 71 are connected via the switch circuit SWa. The functions of the comparator, counter, and memory are as described above.

スイッチ回路SWaは、スイッチSWa11,SWa12,SWa21,SWa22を備えている。比較器721とカウンタ731はスイッチSWa11を介して接続され、比較器722とカウンタ732はスイッチSWa22を介して接続されている。比較器721とカウンタ732はスイッチSWa12を介して接続され、比較器722とカウンタ731はスイッチSWa21を介して接続されている。   The switch circuit SWa includes switches SWa11, SWa12, SWa21, and SWa22. The comparator 721 and the counter 731 are connected via the switch SWa11, and the comparator 722 and the counter 732 are connected via the switch SWa22. The comparator 721 and the counter 732 are connected via the switch SWa12, and the comparator 722 and the counter 731 are connected via the switch SWa21.

すなわち、スイッチ回路SWaは、同じ垂直信号線に対応して設けられた比較器とカウンタとを接続するスイッチと、隣接する一組の垂直信号線の一方に対応して設けられた比較器と他方に対応して配されたカウンタとの間を接続するスイッチとを備えている。   That is, the switch circuit SWa includes a switch connecting a comparator and a counter provided corresponding to the same vertical signal line, a comparator provided corresponding to one of a pair of adjacent vertical signal lines, and the other And a switch for connecting between the counters arranged corresponding to the.

これら二種類のスイッチで接続することにより、隣接する一組の垂直信号線のうち、一方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタと、他方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタと、のいずれか一方で選択的にカウントを行わせることができる。   By connecting these two types of switches, a counter provided corresponding to one vertical signal line and a counter provided corresponding to the other vertical signal line among a pair of adjacent vertical signal lines. And either one of them can be selectively counted.

具体的には、スイッチSWa11をオンすれば、垂直信号線VSL1に接続された画素のアナログ信号をカウンタ731にてデジタル変換して保持させることができ、スイッチSWa12をオンすれば、垂直信号線VSL1に接続された画素のアナログ信号をカウンタ732にてデジタル変換して保持させることができる。   Specifically, if the switch SWa11 is turned on, the analog signal of the pixel connected to the vertical signal line VSL1 can be digitally converted and held by the counter 731. If the switch SWa12 is turned on, the vertical signal line VSL1 is held. The analog signal of the pixel connected to can be digitally converted by the counter 732 and held.

また スイッチSWa22をオンすれば、垂直信号線VSL2に接続された画素のアナログ信号をカウンタ732にてデジタル変換して保持させることができ、スイッチSWa21をオンすれば、垂直信号線VSL2に接続された画素のアナログ信号をカウンタ731にてデジタル変換して保持させることができる。   If the switch SWa22 is turned on, the analog signal of the pixel connected to the vertical signal line VSL2 can be digitally converted and held by the counter 732, and if the switch SWa21 is turned on, the analog signal is connected to the vertical signal line VSL2. The analog signal of the pixel can be digitally converted by the counter 731 and held.

さらに、スイッチSWa11がオンされている間のカウントとスイッチSWa21がオンされている間のカウントとをカウンタ加算により合算することにより、垂直信号線VSL1に接続された画素の画素値と垂直信号線VSL2に接続された画素の画素値とを合算したデジタルデータをカウンタ731に生成させることができる。   Furthermore, the count while the switch SWa11 is turned on and the count while the switch SWa21 is turned on are added together by counter addition, so that the pixel value of the pixel connected to the vertical signal line VSL1 and the vertical signal line VSL2 The counter 731 can generate digital data obtained by adding together the pixel values of the pixels connected to.

同様に、スイッチSWa22がオンされている間のカウントとスイッチSWa12がオンされている間のカウントとをカウンタ加算により合算することにより、垂直信号線VSL1に接続された画素の画素値と垂直信号線VSL2に接続された画素の画素値とを合算したデジタルデータをカウンタ732に生成させることができる。   Similarly, the count while the switch SWa22 is turned on and the count while the switch SWa12 is turned on are added together by counter addition, so that the pixel value of the pixel connected to the vertical signal line VSL1 and the vertical signal line The counter 732 can generate digital data obtained by adding together the pixel values of the pixels connected to the VSL2.

なお、カウンタ加算は、一方の画素信号のカウントが終了した後、当該一方の画素信号にかかるカウント値を他方の画素信号のカウントの初期値として用いてカウントを継続することにより実現できる。   Note that the counter addition can be realized by continuing the count using the count value of the one pixel signal as the initial value of the count of the other pixel signal after the count of the one pixel signal is completed.

スイッチSWa11,SWa12,SWa21,SWa22のオンオフ制御は、SW制御線を通して行われるタイミング制御部60(切替制御部)の制御に従って行われる。
図3は、スイッチSWa11,SWa12,SWa21,SWa22のオンオフの対応関係を示す表である。
The on / off control of the switches SWa11, SWa12, SWa21, and SWa22 is performed according to the control of the timing control unit 60 (switching control unit) that is performed through the SW control line.
FIG. 3 is a table showing the on / off correspondence of the switches SWa11, SWa12, SWa21, and SWa22.

同図に示すように、スイッチSWa11とスイッチSWa12は択一的にオンされ、スイッチSWa22とスイッチSWa21も択一的にオンされる。一方、スイッチSWa11とスイッチSWa22のオンオフは連動しており、スイッチSWa12とスイッチSWa21のオンオフも連動している。   As shown in the figure, the switch SWa11 and the switch SWa12 are alternatively turned on, and the switch SWa22 and the switch SWa21 are alternatively turned on. On the other hand, the on / off of the switch SWa11 and the switch SWa22 is interlocked, and the on / off of the switch SWa12 and the switch SWa21 is also interlocked.

なお、以下では、このように隣接する一組の垂直信号線に対応するADC回路の間で出力を入れ替え可能に接続されたカラム処理部70を「クロス配線型のカラム処理部」と称することがある。   Hereinafter, the column processing unit 70 connected in such a manner that the outputs can be interchanged between the ADC circuits corresponding to a pair of adjacent vertical signal lines is referred to as a “cross wiring type column processing unit”. is there.

以上説明したように、A/D変換を担当するカウンタをスイッチにより適宜に選択することにより、隣接した一組の垂直信号線にそれぞれ接続された画素の画素値を合算したデジタルデータを1つのカウンタにて生成することができる。   As described above, by appropriately selecting a counter in charge of A / D conversion with a switch, digital data obtained by adding together pixel values of pixels respectively connected to a pair of adjacent vertical signal lines is stored in one counter. Can be generated.

なお、スイッチ回路SWaは、カラム処理部60の一部として形成されるものであり、カラム部分(画素アレイの外側)に配置される。すなわち、スイッチ回路SWaは、配置に特に制約が無く、画素配列に応じて様々な組み合わせで対応できるというメリットもある。さらに、High/Lowのどちらかしか取り得ない比較器(コンパレータ)出力というデジタル値の入力先を切り替えるものであるため、スイッチング時のノイズのケアが容易である。   The switch circuit SWa is formed as a part of the column processing unit 60 and is arranged in the column portion (outside the pixel array). That is, the switch circuit SWa is not particularly limited in arrangement, and has an advantage that it can be handled in various combinations depending on the pixel arrangement. Further, since the input destination of a digital value called a comparator (comparator) output that can only take either High / Low is switched, care of noise at the time of switching is easy.

図4は、スイッチSWa11,SWa12,SWa21,SWa22を具体的に実現する回路の一例を示す図である。同図に示すスイッチは、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタを組み合わせた相補スイッチの構成とされる。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circuit that specifically realizes the switches SWa11, SWa12, SWa21, and SWa22. The switch shown in the figure has a complementary switch configuration in which an NMOS transistor and a PMOS transistor are combined.

これらの相補スイッチは、二本の制御線La1,La2を通じて伝送される制御信号によって制御される。以下では、制御線La1を伝送される制御信号をCROSSと呼び、制御線La2を伝送される制御信号をXCROSSと呼ぶことにする。   These complementary switches are controlled by a control signal transmitted through two control lines La1 and La2. Hereinafter, the control signal transmitted through the control line La1 is referred to as CROSS, and the control signal transmitted through the control line La2 is referred to as XCROSS.

なお、相補スイッチとは、2つの相補型MOS電界効果トランジスタ含むアナログスイッチであって、そのソース−ドレイン回路がスイッチの入力端子と出力端子との間に並列に配置され、スイッチを制御するための制御信号を一方のチャンネル型のMOS電界効果トランジスタのゲートに直接印加することができ、他方のチャンネル型のMOS電界効果トランジスタのゲートに否定器を介して印加することができるようなアナログスイッチである。   The complementary switch is an analog switch including two complementary MOS field effect transistors, and its source-drain circuit is arranged in parallel between the input terminal and the output terminal of the switch to control the switch. It is an analog switch that can directly apply a control signal to the gate of one channel type MOS field effect transistor and can apply it to the gate of the other channel type MOS field effect transistor via a negator. .

制御信号CROSS,XCROSSは、正負を論理反転させた信号であり、その信号の状態に応じて、一方の垂直信号線に対応して設けられた比較器の出力を、同じ一方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタに入力させたり、他方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタに入力させたりすることができる。   The control signals CROSS, XCROSS are signals obtained by logically inverting positive and negative, and the output of the comparator provided corresponding to one vertical signal line is applied to the same one vertical signal line according to the state of the signal. It is possible to input to a counter provided correspondingly or input to a counter provided corresponding to the other vertical signal line.

図5は、制御信号XCROSS,CROSSの真理値表である。
同図に示すように、制御線La1にて伝送される制御信号XCROSSが正論理(High)であり、制御線La2にて伝送される制御信号CROSSが負論理(Low)の時は、スイッチSWa11,SWa22がオンし、スイッチSWa12,SWa21がオフする。
FIG. 5 is a truth table of the control signals XCROSS and CROSS.
As shown in the figure, when the control signal XCROSS transmitted through the control line La1 is positive logic (High) and the control signal CROSS transmitted through the control line La2 is negative logic (Low), the switch SWa11. , SWa22 is turned on, and switches SWa12, SWa21 are turned off.

このとき、一方の垂直信号線に対応して設けられた比較器の出力は、同じ一方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタに入力される。すなわち、一方の垂直信号線から出力されるアナログの画素信号は、同じ一方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタにおいてカウント値としてのデジタルデータに変換される。   At this time, the output of the comparator provided corresponding to one vertical signal line is input to the counter provided corresponding to the same vertical signal line. That is, an analog pixel signal output from one vertical signal line is converted into digital data as a count value in a counter provided corresponding to the same one vertical signal line.

一方、制御線La1にて伝送される制御信号XCROSSが負論理であり、制御線La2にて伝送される制御信号CROSSが正論理の時は、スイッチSWa11,SWa22がオフし、スイッチSWa12,SWa21がオンする。   On the other hand, when the control signal XCROSS transmitted through the control line La1 is negative logic and the control signal CROSS transmitted through the control line La2 is positive logic, the switches SWa11 and SWa22 are turned off and the switches SWa12 and SWa21 are switched on. Turn on.

このとき、一方の垂直信号線に対応して設けられた比較器の出力は、他方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタに入力される。すなわち、一方の垂直信号線から出力されるアナログの画素信号は、他方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタにおいてカウント値としてのデジタルデータに変換される。   At this time, the output of the comparator provided corresponding to one vertical signal line is input to the counter provided corresponding to the other vertical signal line. That is, an analog pixel signal output from one vertical signal line is converted into digital data as a count value in a counter provided corresponding to the other vertical signal line.

以上説明した相補スイッチによれば、PMOS電界効果トランジスタとNMOS電界効果トランジスタの組み合わせにより簡単な回路構成でスイッチ回路を実現できる。また、CMOSLSIを製造するプロセスの中でスイッチ回路を組み込むことができる。   According to the complementary switch described above, a switch circuit can be realized with a simple circuit configuration by a combination of a PMOS field effect transistor and an NMOS field effect transistor. In addition, a switch circuit can be incorporated in a process for manufacturing a CMOS LSI.

図6は、カラム処理部70の第2実施例を説明する図である。同図には、説明を簡略化するため、垂直信号線を2本だけ示し、カラム処理部70に含まれるADC回路も2つだけ示してある。   FIG. 6 is a diagram for explaining a second embodiment of the column processing unit 70. In the figure, for the sake of simplicity, only two vertical signal lines are shown, and only two ADC circuits included in the column processing unit 70 are also shown.

同図において、カラム処理部70は、ADC回路711,712とスイッチ回路SWbとを備えている。ADC回路71は、比較器72、カウンタ73、メモリ74、を備えている。ADC回路71の備える比較器72とカウンタ73は、スイッチ回路SWbを介して接続されている。なお、比較器、カウンタ、メモリのそれぞれの機能は上述した通りである。   In the figure, the column processing unit 70 includes ADC circuits 711 and 712 and a switch circuit SWb. The ADC circuit 71 includes a comparator 72, a counter 73, and a memory 74. The comparator 72 and the counter 73 included in the ADC circuit 71 are connected via the switch circuit SWb. The functions of the comparator, counter, and memory are as described above.

スイッチ回路SWbは、スイッチSWb11,SWb12,SWb22,SWb23を備えている。比較器721とカウンタ731はスイッチSWb11を介して接続され、比較器722とカウンタ732はスイッチSWb22を介して接続されている。比較器721とカウンタ732はスイッチSWb12を介して接続され、比較器722と不図示のADC回路713の備えるカウンタ733はスイッチSWb23を介して接続されている。   The switch circuit SWb includes switches SWb11, SWb12, SWb22, and SWb23. The comparator 721 and the counter 731 are connected via the switch SWb11, and the comparator 722 and the counter 732 are connected via the switch SWb22. The comparator 721 and the counter 732 are connected via the switch SWb12, and the counter 733 included in the comparator 722 and the ADC circuit 713 (not shown) is connected via the switch SWb23.

すなわち、スイッチ回路SWbは、同じ1つの垂直信号線に対応して設けられた比較器とカウンタとを接続するスイッチと、1つの垂直信号線に対応して設けられた比較器と当該1つの垂直信号線の一方側に隣接する垂直信号線に対応して設けられたカウンタとの間を接続するスイッチとを備えている。なお、ここで言う一方側とは、例えば図6における右側であり、1つの固体撮像装置内に備えられる全ての垂直信号線で同じ側である。   That is, the switch circuit SWb includes a switch for connecting a comparator and a counter provided corresponding to the same one vertical signal line, a comparator provided corresponding to one vertical signal line, and the one vertical signal line. And a switch for connecting a counter provided corresponding to a vertical signal line adjacent to one side of the signal line. Note that the one side mentioned here is, for example, the right side in FIG. 6 and is the same side for all the vertical signal lines provided in one solid-state imaging device.

そのため、垂直信号線に対応して設けられたカウンタと、垂直信号線の一方側に隣接して設けられた垂直信号線に対応して設けられたカウンタと、のいずれか一方を選択してカウントを行わせることができる。   Therefore, either the counter provided corresponding to the vertical signal line or the counter provided corresponding to the vertical signal line provided adjacent to one side of the vertical signal line is selected and counted. Can be performed.

ここで、スイッチSWb11をオンすれば、垂直信号線VSL1に接続された画素のアナログ信号をカウンタ731にてデジタル変換して保持させることができ、スイッチSWb12をオンすれば、垂直信号線VSL1に接続された画素のアナログ信号をカウンタ732にてデジタル変換して保持させることができる。   When the switch SWb11 is turned on, the analog signal of the pixel connected to the vertical signal line VSL1 can be digitally converted and held by the counter 731. When the switch SWb12 is turned on, the analog signal is connected to the vertical signal line VSL1. The analog signal of the pixel thus obtained can be digitally converted and held by the counter 732.

また、スイッチSWb22をオンすれば、垂直信号線VSL2に接続された画素のアナログ信号をカウンタ732にてデジタル変換して保持させることができ、スイッチSWb23をオンすれば、不図示の垂直信号線VSL3に接続された画素のアナログ信号を不図示のカウンタ733にてデジタル変換して保持させることができる。   If the switch SWb22 is turned on, the analog signal of the pixel connected to the vertical signal line VSL2 can be digitally converted and held by the counter 732, and if the switch SWb23 is turned on, the vertical signal line VSL3 (not shown) is held. The analog signal of the pixel connected to can be digitally converted and held by a counter 733 (not shown).

さらに、スイッチSWb12がオンされている間のカウントとスイッチSWb22がオンされている間のカウントとをカウンタ加算により合算すれば、垂直信号線VSL1に接続された画素の画素値と垂直信号線VSL1の右側に隣接した設けられた垂直信号線VSL2に接続された画素の画素値とを合算したデジタルデータをカウンタ732に生成させることができる。   Further, if the count while the switch SWb12 is turned on and the count while the switch SWb22 is turned on are added together by counter addition, the pixel value of the pixel connected to the vertical signal line VSL1 and the vertical signal line VSL1 The counter 732 can generate digital data obtained by adding together the pixel values of the pixels connected to the vertical signal line VSL2 provided adjacent to the right side.

同様に、スイッチSWb23がオンされている間のカウントと不図示のスイッチSWb33がオンされている間のカウントとを、カウンタ加算により合算すれば、垂直信号線VSL2に接続された画素の画素値と不図示の垂直信号線VSL3に接続された画素の画素値とを合算したデジタルデータを不図示のカウンタ733に生成させることができる。なお、不図示の垂直信号線VSL3は、垂直信号線VSL2の右側に隣接して設けられた垂直信号線であり、不図示のカウンタ733は垂直信号線VSL3に対応して設けられたカウンタである。   Similarly, if the count while the switch SWb23 is turned on and the count while the switch SWb33 (not shown) is turned on are added together by counter addition, the pixel value of the pixel connected to the vertical signal line VSL2 Digital data obtained by adding the pixel values of the pixels connected to the vertical signal line VSL3 (not shown) can be generated by the counter 733 (not shown). Note that the vertical signal line VSL3 (not shown) is a vertical signal line provided adjacent to the right side of the vertical signal line VSL2, and the counter 733 (not shown) is a counter provided corresponding to the vertical signal line VSL3. .

各スイッチは、SW制御線を通して行われるタイミング制御部60(切替制御部)の制御に従ってオンオフが制御される。
図7は、スイッチSWb11,SWb12,SWb22,SWb23のオンオフの対応関係を示す表である。なお、スイッチSWb11,SWb12,SWb22,SWb23よりも右側に設けられるスイッチは、スイッチSWb11,SWb12,SWb22,SWb23のオンオフ対応関係が周期的に適用される。例えば、上述した不図示のスイッチSWb33は、スイッチSWb11と同様のオンオフ対応関係となる。
Each switch is controlled to be turned on / off according to the control of the timing control unit 60 (switching control unit) performed through the SW control line.
FIG. 7 is a table showing the on / off correspondence relationship of the switches SWb11, SWb12, SWb22, and SWb23. Note that the on / off correspondence relationship between the switches SWb11, SWb12, SWb22, and SWb23 is periodically applied to the switches provided on the right side of the switches SWb11, SWb12, SWb22, and SWb23. For example, the above-described switch SWb33 (not shown) has the same ON / OFF correspondence relationship as the switch SWb11.

同図に示すように、スイッチSWb11とスイッチSWb12は択一的にオンされ、スイッチSWb22とスイッチSWb23も択一的にオンされる。一方、スイッチSWb11とスイッチSWb22のオンオフは連動しており、スイッチSWb12とスイッチSWb23のオンオフも連動している。   As shown in the figure, the switch SWb11 and the switch SWb12 are alternatively turned on, and the switch SWb22 and the switch SWb23 are alternatively turned on. On the other hand, the on / off of the switch SWb11 and the switch SWb22 is linked, and the on / off of the switch SWb12 and the switch SWb23 is also linked.

なお、以下では、各垂直信号線の出力をその一方側に隣接する垂直信号線にシフト出力可能に接続されたカラム処理部を「シフト配線型のカラム処理部」と称することがある。   In the following description, a column processing unit connected so that the output of each vertical signal line can be shifted to a vertical signal line adjacent to one side of the output is sometimes referred to as a “shift wiring type column processing unit”.

以上説明したように、各垂直信号線に接続された画素の画素信号のA/D変換を、その垂直信号線に対応して設けられたカウンタと、その垂直信号線から一方側にシフトして設けられた垂直信号線に対応して設けられたカウンタの間で選択的に行わせることにより、隣接した二本の垂直信号線に接続された画素の画素値を合算したデジタルデータを生成することができる。   As described above, the A / D conversion of the pixel signal of the pixel connected to each vertical signal line is shifted to one side from the counter provided corresponding to the vertical signal line and the vertical signal line. Generate digital data by summing pixel values of pixels connected to two adjacent vertical signal lines by selectively performing between counters provided corresponding to the provided vertical signal lines. Can do.

なお、スイッチ回路SWbは、上述したクロス配線方のカラム処理部の場合と同様に、カラム処理部60の一部として形成されるものであり、カラム部分(画素アレイの外側)に配置される。すなわち、スイッチ回路SWbは、配置に特に制約が無く、画素配列に応じて様々な組み合わせで対応できるというメリットもある。さらに、High/Lowのどちらかしか取り得ない比較器(コンパレータ)出力というデジタル値の入力先を切り替えるものであるため、スイッチング時のノイズのケアが容易である。   Note that the switch circuit SWb is formed as a part of the column processing unit 60 as in the case of the above-described cross wiring column processing unit, and is arranged in the column portion (outside the pixel array). That is, the switch circuit SWb is not particularly limited in arrangement, and has an advantage that it can be handled in various combinations depending on the pixel arrangement. Further, since the input destination of a digital value called a comparator (comparator) output that can only take either High / Low is switched, care of noise at the time of switching is easy.

図8は、スイッチSWb11,SWb12,SWb22,SWb23を具体的に実現する回路の一例を示す図である。同図に示すスイッチは、上述した図4の場合と同様に、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタを組み合わせた相補スイッチの構成とされる。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a circuit that specifically realizes the switches SWb11, SWb12, SWb22, and SWb23. The switch shown in the figure has a complementary switch configuration in which an NMOS transistor and a PMOS transistor are combined as in the case of FIG. 4 described above.

図9は、制御信号XCROSS,CROSSの真理値表である。
同図に示すように、制御線Lb1にて伝送される制御信号XCROSSが正論理(High)であり、制御線La2にて伝送される制御信号CROSSが負論理(Low)の時は、スイッチSWb11,SWb22がオンし、スイッチSWb12,SWb23がオフする。従って、各垂直信号線に対応して設けられた比較器の出力は、同じ垂直信号線に対応して設けられたカウンタに入力される。すなわち、各垂直信号線から出力されるアナログの画素信号は、同じ垂直信号線に対応して設けられたカウンタにおいてカウント値としてのデジタルデータに変換される。
FIG. 9 is a truth table of the control signals XCROSS and CROSS.
As shown in the figure, when the control signal XCROSS transmitted through the control line Lb1 is positive logic (High) and the control signal CROSS transmitted through the control line La2 is negative logic (Low), the switch SWb11 , SWb22 is turned on, and switches SWb12, SWb23 are turned off. Therefore, the output of the comparator provided corresponding to each vertical signal line is input to the counter provided corresponding to the same vertical signal line. That is, the analog pixel signal output from each vertical signal line is converted into digital data as a count value in a counter provided corresponding to the same vertical signal line.

一方、制御線Lb1にて伝送される制御信号XCROSSが負論理(Low)であり、制御線Lb2にて伝送される制御信号CROSSが正論理(High)の時は、スイッチSWb11,SWb22がオフし、スイッチSWb12,SWb23がオンする。従って、各垂直信号線に対応して設けられた比較器の出力は、右側に隣接して設けられた垂直信号線に対応して設けられたカウンタに入力される。すなわち、各垂直信号線から出力されるアナログの画素信号は、右側に隣接して設けられた垂直信号線に対応して設けられたカウンタにおいてカウント値としてのデジタルデータに変換される。   On the other hand, when the control signal XCROSS transmitted through the control line Lb1 is negative logic (Low) and the control signal CROSS transmitted through the control line Lb2 is positive logic (High), the switches SWb11 and SWb22 are turned off. The switches SWb12 and SWb23 are turned on. Therefore, the output of the comparator provided corresponding to each vertical signal line is input to the counter provided corresponding to the vertical signal line provided adjacent to the right side. That is, the analog pixel signal output from each vertical signal line is converted into digital data as a count value in a counter provided corresponding to the vertical signal line provided adjacent to the right side.

以上説明した相補スイッチによれば、上述のクロス配線側のカラム処理部の場合と同様に、PMOS電界効果トランジスタとNMOS電界効果トランジスタの組み合わせにより簡単な回路構成でスイッチ回路を実現できる。また、CMOSLSIを製造するプロセスの中でスイッチ回路を組み込むことができる。   According to the complementary switch described above, a switch circuit can be realized with a simple circuit configuration by combining a PMOS field effect transistor and an NMOS field effect transistor, as in the case of the column processing unit on the cross wiring side. In addition, a switch circuit can be incorporated in a process for manufacturing a CMOS LSI.

次に、単位画素の具体的回路構成について説明する。本実施形態の画素PXLは、フローティングディフュージョンFDを複数の画素(例えば、4画素)で共有する構成であるが、以下では、まず基本的な画素構成を説明し、その後、フローティングディフュージョンFDを4画素で共有する構成について説明する。   Next, a specific circuit configuration of the unit pixel will be described. The pixel PXL of the present embodiment has a configuration in which the floating diffusion FD is shared by a plurality of pixels (for example, 4 pixels). Hereinafter, a basic pixel configuration will be described first, and then the floating diffusion FD is converted to 4 pixels. The configuration shared in the above will be described.

図10は、4つのトランジスタで構成されるCMOSイメージセンサの基本的な画素回路の一例を示す回路図である。同図に示す画素回路は、受光素子としてのフォトダイオードPXL1、転送素子としての転送トランジスタPXL2、リセット素子としてのリセットトランジスタPXL3、増幅トランジスタPXL4、選択トランジスタPXL5、を備えている。   FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a basic pixel circuit of a CMOS image sensor composed of four transistors. The pixel circuit shown in the figure includes a photodiode PXL1 as a light receiving element, a transfer transistor PXL2 as a transfer element, a reset transistor PXL3 as a reset element, an amplification transistor PXL4, and a selection transistor PXL5.

フォトダイオードPXL1は、入射光をその光量に応じた量の電荷(ここでは電子)に光電変換する。   The photodiode PXL1 photoelectrically converts incident light into an amount of electric charges (here, electrons) corresponding to the amount of light.

転送トランジスタPXL2は、フォトダイオードPXL1のカソードと出力ノードとしてのフローティングディフュージョンFDとの間に接続されている。転送トランジスタPXL2は、転送制御線Ltrgを通じてそのゲート(転送ゲート)に転送信号が入力されるとオン状態となる。転送トランジスタPXL2がオンになると、フォトダイオードPXL1の光電変換によって蓄積された信号電荷(ここでは、光電子)をフローティングディフュージョンFDに転送する。   The transfer transistor PXL2 is connected between the cathode of the photodiode PXL1 and the floating diffusion FD as an output node. The transfer transistor PXL2 is turned on when a transfer signal is input to its gate (transfer gate) through the transfer control line Ltrg. When the transfer transistor PXL2 is turned on, the signal charges (here, photoelectrons) accumulated by photoelectric conversion of the photodiode PXL1 are transferred to the floating diffusion FD.

リセットトランジスタPXL3は、ドレインを電源ラインLVDDに接続され、ソースをフローティングディフュージョンFDに接続されている。リセットトランジスタPXL3は、リセット制御線Lrstを通じて垂直駆動部40からゲートにリセット信号が入力される。リセットトランジスタPXL3は、フォトダイオードPXL1からの電荷転送に先立って、リセットパルスを与えられるとオン状態となり、フローティングディフュージョンFDの電荷を電源ラインLVDDに捨てることによってフローティングディフュージョンFDの電位を電源ラインLVDDの電位にリセットする。   The reset transistor PXL3 has a drain connected to the power supply line LVDD and a source connected to the floating diffusion FD. In the reset transistor PXL3, a reset signal is input to the gate from the vertical driving unit 40 through the reset control line Lrst. Prior to the charge transfer from the photodiode PXL1, the reset transistor PXL3 is turned on when a reset pulse is given, and the charge of the floating diffusion FD is discarded to the power supply line LVDD, thereby changing the potential of the floating diffusion FD to the potential of the power supply line LVDD. Reset to.

増幅トランジスタPXL4は、そのゲートがフローティングディフュージョンFDに接続されている。増幅トランジスタPXL4は、選択トランジスタPXL5を介して垂直信号線VSLに接続されている。   The gate of the amplification transistor PXL4 is connected to the floating diffusion FD. The amplification transistor PXL4 is connected to the vertical signal line VSL via the selection transistor PXL5.

選択トランジスタPXL5は、選択制御線Lselを通じてそのゲートに制御信号(アドレス信号またはセレクト信号)を入力されるとオンする。   The selection transistor PXL5 is turned on when a control signal (address signal or select signal) is input to its gate through the selection control line Lsel.

選択トランジスタPXL5がオンすると、増幅トランジスタPXL4はフローティングディフュージョンFDの電位を増幅してその電位に応じた電圧を垂直信号線VSLに出力する。垂直信号線VSLを通じて各画素から出力された電圧は、カラム処理部70に出力される。   When the selection transistor PXL5 is turned on, the amplification transistor PXL4 amplifies the potential of the floating diffusion FD and outputs a voltage corresponding to the potential to the vertical signal line VSL. The voltage output from each pixel through the vertical signal line VSL is output to the column processing unit 70.

次に、フローティングディフュージョンFDを複数の画素で共有する画素回路について説明する。なお、以下では、フローティングディフュージョンFDを共有する複数の画素をFD共有画素ユニットと呼ぶことにする。   Next, a pixel circuit that shares the floating diffusion FD with a plurality of pixels will be described. Hereinafter, a plurality of pixels sharing the floating diffusion FD will be referred to as an FD sharing pixel unit.

図11は、FD共有画素ユニットを説明する図である。同図では、4×4の16画素で画素アレイが構成されており、それぞれが2×2の4画素で構成されるFD共有画素ユニットU1〜U4の組み合わせで構成されている。各FD共有画素ユニットは、その中央にFDを共有しており、垂直信号線VSL1は、FD共有画素ユニットU1,U3のFDに接続され、垂直信号線VSL2は、FD共有画素ユニットU2,U4のFDに接続されている。   FIG. 11 is a diagram illustrating the FD sharing pixel unit. In the figure, a pixel array is configured by 4 × 4 16 pixels, each of which is configured by a combination of FD shared pixel units U1 to U4 configured by 2 × 2 4 pixels. Each FD sharing pixel unit shares the FD at the center thereof, the vertical signal line VSL1 is connected to the FDs of the FD sharing pixel units U1 and U3, and the vertical signal line VSL2 is connected to the FD sharing pixel units U2 and U4. Connected to FD.

各FD共有画素ユニットは、同一行に属する複数画素のうち、各FD共有画素ユニットにおいてFDを基準とした位置関係が共通する画素は同じ画素駆動線にて駆動され、各FD共有画素ユニットにおいてFDを基準とした位置関係が共通しない画素は異なる画素駆動線にて駆動されるようになっている。   In each FD shared pixel unit, among a plurality of pixels belonging to the same row, pixels having a common positional relationship with respect to the FD in each FD shared pixel unit are driven by the same pixel drive line. Pixels that do not share a positional relationship with reference to are driven by different pixel drive lines.

具体的には、図11では、画素P11〜P14、画素P21〜P24、画素P31〜P34、画素P41〜P44、がそれぞれ同一行に属し、画素P11〜P14の行を例にとると、画素P11と画素P13が同じ画素駆動線にて駆動され、画素P12と画素P14が同じ画素駆動線にて駆動される。   Specifically, in FIG. 11, the pixels P11 to P14, the pixels P21 to P24, the pixels P31 to P34, and the pixels P41 to P44 belong to the same row, and the pixel P11 to P14 is taken as an example. And the pixel P13 are driven by the same pixel drive line, and the pixel P12 and the pixel P14 are driven by the same pixel drive line.

むろん、ここで説明した画素と画素駆動線との組み合わせは一例であり、様々に変更できることは言うまでも無い。例えば、FDを共有する複数画素の2つ以上を同時に駆動することにより、これら2つの画素のアナログ値を加算した値をFDに生成し、このFD加算されたアナログ値を垂直信号線に出力することもできる。   Of course, the combination of the pixel and the pixel drive line described here is an example, and it goes without saying that various changes can be made. For example, by simultaneously driving two or more of a plurality of pixels sharing the FD, a value obtained by adding the analog values of the two pixels is generated in the FD, and the analog value obtained by the FD addition is output to the vertical signal line. You can also

次に、FD共有画素ユニットの具体的回路構成について説明する。
図12は、FD共有画素ユニットの回路構成の一例を示す回路図である。
Next, a specific circuit configuration of the FD sharing pixel unit will be described.
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of the FD sharing pixel unit.

同図において、FD共有画素ユニットUは、画素P11,P12,P21,P22にて構成されている。
FD共有画素ユニットUは、各単位画素がそれぞれに1つのフォトダイオードPD11,PD12,PD21,PD22並びに1つの転送トランジスタTtrs11,Ttrs12,Ttrs21,Ttrs22を備えている。
In the figure, the FD sharing pixel unit U is composed of pixels P11, P12, P21, and P22.
In the FD sharing pixel unit U, each unit pixel includes one photodiode PD11, PD12, PD21, PD22 and one transfer transistor Ttrs11, Ttrs12, Ttrs21, Ttrs22.

画素P11,P12が配置されている行には、転送制御線Ltrg1,Ltrg2が配線され、画素P21,P22が配置されている行には、転送制御線Ltrg3,Ltrg4が配線されている。   Transfer control lines Ltrg1 and Ltrg2 are wired to the row where the pixels P11 and P12 are arranged, and transfer control lines Ltrg3 and Ltrg4 are wired to the row where the pixels P21 and P22 are arranged.

転送制御線Ltrg1は、1列目の画素P11の転送トランジスタTtrs11のゲートに接続され、転送制御線Ltrg2は、1列目の画素P12の転送トランジスタTtrs12のゲートに接続されている。転送制御線Ltrg3は、2列目の画素P21の転送トランジスタTtrs21のゲートに接続され、転送制御線Ltrg4は、2列目の画素P22の転送トランジスタTtrs22のゲートに接続されている。   The transfer control line Ltrg1 is connected to the gate of the transfer transistor Ttrs11 of the pixel P11 in the first column, and the transfer control line Ltrg2 is connected to the gate of the transfer transistor Ttrs12 of the pixel P12 in the first column. The transfer control line Ltrg3 is connected to the gate of the transfer transistor Ttrs21 of the pixel P21 in the second column, and the transfer control line Ltrg4 is connected to the gate of the transfer transistor Ttrs22 of the pixel P22 in the second column.

転送制御線Ltrg1,Ltrg2,Ltrg3,Ltrg4は、垂直駆動部40により個別に駆動可能になっており、各単位画素のフォトダイオードからフローティングディフュージョンFDへの電荷出力は、単位画素毎に個別に制御できる。   The transfer control lines Ltrg1, Ltrg2, Ltrg3, and Ltrg4 can be individually driven by the vertical driving unit 40, and the charge output from the photodiode of each unit pixel to the floating diffusion FD can be individually controlled for each unit pixel. .

一方、FD共有画素ユニットUは、4つの画素P11,P12,P21,P22に対し、1つのフローティングディフュージョンFD、1つのリセットトランジスタTres、1つの増幅トランジスタTamp、および1つの選択トランジスタTselを備えている。   On the other hand, the FD sharing pixel unit U includes one floating diffusion FD, one reset transistor Tres, one amplification transistor Tamp, and one selection transistor Tsel for the four pixels P11, P12, P21, and P22. .

リセット制御線Lrstは、リセットトランジスタTresのゲートに接続され、選択制御線Lselは、選択トランジスタTselのゲートに接続されている。   The reset control line Lrst is connected to the gate of the reset transistor Tres, and the selection control line Lsel is connected to the gate of the selection transistor Tsel.

すなわち、フローティングディフュージョンFDのリセットや、フローティングディフュージョンに蓄積された電圧の増幅及び垂直信号線VSLに対する信号の出力は、FD共有画素ユニットUで共通に実行されるようになっている。   That is, the reset of the floating diffusion FD, the amplification of the voltage accumulated in the floating diffusion, and the output of the signal to the vertical signal line VSL are executed in common in the FD sharing pixel unit U.

なお、以上説明したFD共有型の画素回路は一例であり、FDを共有する単位画素の数や単位画素の並びは、適宜に変更可能である。例えば、FDを共有する単位画素の数を3×3の9画素としたり8×8の64画素としたりしてもよい。また、FDを共有する単位画素を、1×4の4画素、すなわち縦一列に並ぶ4画素においてFDを共有する構成としてもよいし、4×1の4画素、すなわち、横一列に並ぶ4画素においてFDを共有する構成としてもよい。   Note that the FD sharing pixel circuit described above is an example, and the number of unit pixels sharing the FD and the arrangement of the unit pixels can be changed as appropriate. For example, the number of unit pixels sharing the FD may be 3 × 3 9 pixels or 8 × 8 64 pixels. The unit pixels sharing the FD may be configured to share the FD among 4 pixels of 1 × 4, that is, 4 pixels arranged in a vertical row, or 4 pixels of 4 × 1, that is, 4 pixels arranged in a horizontal row. The FD may be shared.

(2)画素加算の第1実施例:
次に、画素加算の第1実施例について説明する。本第1実施例では、白色を含む色フィルタアレイを採用し、カラム処理部に上述したクロス配線型を採用してある。
(2) First example of pixel addition:
Next, a first example of pixel addition will be described. In the first embodiment, a color filter array including white is employed, and the above-described cross wiring type is employed for the column processing unit.

図13は、第1実施例にかかる色フィルタアレイとカラム処理部の構成を説明する図である。同図に示す色フィルタアレイは、説明を簡略にするため、4×4の16画素分を示してある。   FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the color filter array and the column processing unit according to the first embodiment. The color filter array shown in the figure shows 4 × 4 16 pixels for the sake of simplicity.

同図に示す色フィルタアレイは、出力レベルが最も高くなるW(ホワイト)フィルタが市松状に配置され、R(赤)・B(青)の各フィルタが縦横2画素ピッチの市松配列とされ、且つ、R・Bの各フィルタ間が斜め一画素ズレで配列され、残りの画素がG(緑)フィルタとなっている。このとき、Gフィルタは斜めストライプ状の配列となる。   In the color filter array shown in the figure, W (white) filters with the highest output level are arranged in a checkered pattern, and R (red) and B (blue) filters are arranged in a checkered pattern with a vertical and horizontal pixel pitch. In addition, the R and B filters are arranged at an oblique pixel shift, and the remaining pixels are G (green) filters. At this time, the G filters are arranged in an oblique stripe shape.

具体的には、Wフィルタは市松状に配置され、Rフィルタは2行目の4列目と4行目の2列目に配置され、Bフィルタは1行目の3列目と3行目の1列目に配置されている。これらRフィルタとBフィルタの配列が、2画素ピッチの市松配列である。   Specifically, the W filter is arranged in a checkered pattern, the R filter is arranged in the fourth column of the second row and the second column of the fourth row, and the B filter is arranged in the third and third rows of the first row. Arranged in the first column. The arrangement of these R filters and B filters is a checkered arrangement with a two-pixel pitch.

そして、残りの画素位置にGフィルタが配置されている。むろん、白色を含む色フィルタアレイの色配列はこれに限るものではなく、様々な色配列が採用可能であることはいうまでも無い。   Then, G filters are arranged at the remaining pixel positions. Of course, the color arrangement of the color filter array including white is not limited to this, and it goes without saying that various color arrangements can be adopted.

画素アレイは、縦横2×2の4画素がFD共有画素ユニットになっている。
具体的には、左上の4画素(G1,G2,W1,W2)が1つのFD共有画素ユニットを構成し、左下の4画素(B2,R2,W5,W6)が1つのFD共有画素ユニットを構成する。これらのFD共有画素ユニットはそれぞれの共有FDを通して垂直信号線VSL1に接続されている。
In the pixel array, 4 pixels of 2 × 2 in length and width form an FD shared pixel unit.
Specifically, the upper left four pixels (G1, G2, W1, W2) constitute one FD shared pixel unit, and the lower left four pixels (B2, R2, W5, W6) constitute one FD shared pixel unit. Configure. These FD shared pixel units are connected to the vertical signal line VSL1 through each shared FD.

また、右上の4画素(B1,R1,W3,W4)が1つのFD共有画素ユニットを構成し、右下の4画素(G3,G4,W7,W8)が1つのFD共有画素ユニットを構成する。これらのFD共有画素ユニットはそれぞれの共有FDを通して垂直信号線VSL2に接続されている。   The upper right four pixels (B1, R1, W3, W4) constitute one FD shared pixel unit, and the lower right four pixels (G3, G4, W7, W8) constitute one FD shared pixel unit. . These FD shared pixel units are connected to the vertical signal line VSL2 through the shared FD.

垂直信号線VSL1を通して出力される画素信号は、比較器721に入力される。比較器721は、DAC80から入力される参照信号と画素信号の大小を判断する。例えば、漸増するランプ波を参照信号として用いる場合、比較器721は、参照信号が画素信号よりも小さい時はLowを出力し、参照信号が画素信号以上になるとHighを出力する。   The pixel signal output through the vertical signal line VSL1 is input to the comparator 721. The comparator 721 determines the magnitude of the reference signal and the pixel signal input from the DAC 80. For example, when a ramp wave that gradually increases is used as the reference signal, the comparator 721 outputs Low when the reference signal is smaller than the pixel signal, and outputs High when the reference signal becomes equal to or higher than the pixel signal.

一方、垂直信号線VSL2を通して出力される画素信号は、比較器722に入力される。比較器722は、DAC80から入力される参照信号と画素信号の大小を判断する。例えば、漸増するランプ波を参照信号として用いる場合、比較器722は、参照信号が画素信号よりも小さい時はLowを出力し、参照信号が画素信号以上になるとHighを出力する。   On the other hand, the pixel signal output through the vertical signal line VSL 2 is input to the comparator 722. The comparator 722 determines whether the reference signal and the pixel signal input from the DAC 80 are large or small. For example, when a ramp wave that gradually increases is used as the reference signal, the comparator 722 outputs Low when the reference signal is smaller than the pixel signal, and outputs High when the reference signal becomes equal to or higher than the pixel signal.

比較器721の出力端子は、垂直信号線VSL1に対応して設けられたカウンタ731にスイッチSWa11を通して接続されるとともに、垂直信号線VSL2に対応して設けられたカウンタ732にスイッチSWa12を通して接続されている。なお、垂直信号線VSL2は、垂直信号線VSL1に隣接して配された垂直信号線である。   The output terminal of the comparator 721 is connected to a counter 731 provided corresponding to the vertical signal line VSL1 through the switch SWa11 and connected to a counter 732 provided corresponding to the vertical signal line VSL2 through the switch SWa12. Yes. The vertical signal line VSL2 is a vertical signal line arranged adjacent to the vertical signal line VSL1.

比較器722の出力端子は、垂直信号線VSL2に対応して設けられたカウンタ732にスイッチSWa22を通して接続され、垂直信号線VSL1に対応して設けられたカウンタ731にスイッチSWa21を通して接続されている。なお、垂直信号線VSL1は、垂直信号線VSL2に隣接して配された垂直信号線である。   The output terminal of the comparator 722 is connected to a counter 732 provided corresponding to the vertical signal line VSL2 through the switch SWa22, and connected to a counter 731 provided corresponding to the vertical signal line VSL1 through the switch SWa21. The vertical signal line VSL1 is a vertical signal line arranged adjacent to the vertical signal line VSL2.

スイッチSWa11,SWa12,SWa22,SWa21は、タイミング制御部60がSW制御線を通して出力するSW制御信号によってオンオフを制御されている。これらスイッチは、上述の図3に示した関係を満たすようにオンオフされる。   The switches SWa11, SWa12, SWa22, and SWa21 are controlled to be turned on and off by an SW control signal that the timing control unit 60 outputs through the SW control line. These switches are turned on and off to satisfy the relationship shown in FIG.

図14は、第1実施例の加算動作にかかるタイミングチャートである。
まず、輝度の主成分となるホワイト画素の加算動作について説明する。ホワイト画素を加算するには、スイッチSWa11,SWa22をオンし、スイッチSWa12,SWa21をオフする。
FIG. 14 is a timing chart according to the addition operation of the first embodiment.
First, the addition operation of white pixels that are the main components of luminance will be described. To add white pixels, the switches SWa11 and SWa22 are turned on, and the switches SWa12 and SWa21 are turned off.

そして、画素W1と画素W3を選択し、画素W1の画素信号を垂直信号線VSL1に出力させ、画素W3の画素信号を垂直信号線VSL2に出力させる。次に、画素W2と画素W4を選択し、画素W2の画素信号を垂直信号線VSL1に出力させ、画素W4の画素信号を垂直信号線VSL2に出力させる。
すなわち、垂直信号線VSL1には画素W1,W2の画素信号が順次を出力され、垂直信号線VSL2には画素W3,W4の画素信号が順次出力される。
Then, the pixel W1 and the pixel W3 are selected, the pixel signal of the pixel W1 is output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signal of the pixel W3 is output to the vertical signal line VSL2. Next, the pixel W2 and the pixel W4 are selected, the pixel signal of the pixel W2 is output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signal of the pixel W4 is output to the vertical signal line VSL2.
That is, the pixel signals of the pixels W1 and W2 are sequentially output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signals of the pixels W3 and W4 are sequentially output to the vertical signal line VSL2.

ここで、スイッチSWa11,SWa22がオンし、且つ、スイッチSWa12,SWa21がオフしているため、画素W1,W2の画素信号はいずれもカウンタ731にてカウントされ、画素W3,W4の画素信号はいずれもカウンタ732にてカウントされる。   Here, since the switches SWa11 and SWa22 are on and the switches SWa12 and SWa21 are off, the pixel signals of the pixels W1 and W2 are both counted by the counter 731 and the pixel signals of the pixels W3 and W4 are both Is also counted by the counter 732.

また、カウンタ731は、タイミング制御部60の制御により、画素W1,W2の双方の画素信号のカウントが終了するまでカウントを初期化されずにカウントを継続する。従って、カウンタ731のカウント値は、画素W1,W2の画素信号の合算に相当するデジタルデータとなる。   Further, the counter 731 continues the count without being initialized until the count of the pixel signals of both the pixels W1 and W2 is completed under the control of the timing control unit 60. Therefore, the count value of the counter 731 is digital data corresponding to the sum of the pixel signals of the pixels W1 and W2.

同様に、カウンタ732は、タイミング制御部60の制御により、画素W3,W4の双方の画素信号のカウントが終了するまでカウントを初期化されずにカウントを継続する。従って、カウンタ732のカウント値は、画素W3,W4の画素信号の合算に相当するデジタルデータとなる。   Similarly, the counter 732 continues counting without being initialized until the counting of both pixel signals of the pixels W3 and W4 is completed under the control of the timing control unit 60. Therefore, the count value of the counter 732 is digital data corresponding to the sum of the pixel signals of the pixels W3 and W4.

言い換えると、タイミング制御部60は、加算対象となる2画素分のカウントが終了するまでカウンタ731,732にカウント値を初期化させず、加算対象となる2画素分のカウントが終了してカウント値をメモリ741,742(図2参照)に出力するとカウンタ731,732のカウント値を初期化させる。   In other words, the timing control unit 60 does not initialize the counters 731 and 732 to count the count value until the count for the two pixels to be added is completed, and the count value for the two pixels to be added is finished. Is output to the memories 741 and 742 (see FIG. 2), the count values of the counters 731 and 732 are initialized.

カウンタ731,732は、2画素分の画素信号のカウントが終了すると、タイミング制御部60の制御により、カウント値をメモリ741,742にそれぞれ出力する。   When the counting of the pixel signals for two pixels is completed, the counters 731 and 732 output the count values to the memories 741 and 742 under the control of the timing control unit 60, respectively.

その結果、メモリ741,742には、画素W1,W2を合算したデジタルデータと画素W3,W4を合算したデジタルデータとがそれぞれ記憶される。メモリ741,742に記憶されたデジタルデータは、タイミング制御部60の制御により、その次に実行される加算処理の間に、水平信号線を通して出力回路90へ出力される。   As a result, the memory 741 and 742 store digital data obtained by adding the pixels W1 and W2 and digital data obtained by adding the pixels W3 and W4, respectively. The digital data stored in the memories 741 and 742 is output to the output circuit 90 through the horizontal signal line during the addition process executed next under the control of the timing control unit 60.

その他のホワイト画素である画素W5、W6,W7,W8についても同様の加算動作を行うことにより、メモリ741,742に画素W5,W6を合算したデジタルデータと画素W7,W8を合算したデジタルデータとがそれぞれ記憶され、タイミング制御部60の制御により、その次に実行される加算処理の間に、水平信号線を通して出力回路90へ出力される。   For other pixels W5, W6, W7, and W8 which are white pixels, the same addition operation is performed, so that the digital data obtained by adding the pixels W5 and W6 to the memories 741 and 742 and the digital data obtained by adding the pixels W7 and W8 Are respectively stored and output to the output circuit 90 through the horizontal signal line during the addition process executed next under the control of the timing control unit 60.

次に、R,G,B画素の加算動作について説明する。なお、本実施例ではホワイト画素にかかる加算動作を先に行い、RGB画素の加算動作を後で行っているが、むろん、この順番は逆に行ったり交互に行ったり、適宜に順番を入れ替えてよいことは言うまでない。   Next, the adding operation of R, G, and B pixels will be described. In this embodiment, the addition operation for the white pixels is performed first, and the addition operation for the RGB pixels is performed later. Of course, this order is reversed or performed alternately, or the order is appropriately changed. It goes without saying that it is good.

R,G,B画素を加算するには、まず、スイッチSWa11,SWa22をオフし、スイッチSWa12,SWa21をオンする。そして、画素G1と画素B1を選択し、垂直信号線VSL1に画素G1の画素信号を出力させ、垂直信号線VSL2に画素B1の画素信号を出力させる。   To add R, G, and B pixels, first, the switches SWa11 and SWa22 are turned off, and the switches SWa12 and SWa21 are turned on. Then, the pixel G1 and the pixel B1 are selected, the pixel signal of the pixel G1 is output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signal of the pixel B1 is output to the vertical signal line VSL2.

ここで、スイッチSWa11,SWa22がオフし、スイッチSWa12,SWa21がオンしているため、垂直信号線VSL1を通して出力される画素G1の画素信号は、隣接する垂直信号線VSL2に対応して設けられたカウンタ732にてカウントされ、垂直信号線VSL2を通じて出力される画素B1の画素信号は、隣接する垂直信号線VSL1に対応して設けられたカウンタ731にてカウントされる。   Here, since the switches SWa11 and SWa22 are off and the switches SWa12 and SWa21 are on, the pixel signal of the pixel G1 output through the vertical signal line VSL1 is provided corresponding to the adjacent vertical signal line VSL2. The pixel signal of the pixel B1 counted by the counter 732 and output through the vertical signal line VSL2 is counted by the counter 731 provided corresponding to the adjacent vertical signal line VSL1.

次に、スイッチSWa11,SWa22をオンし、スイッチSWa12,SWa21をオフする。そして、画素B2と画素G3を選択し、垂直信号線VSL1に画素B2の画素信号を出力させ、垂直信号線VSL2に画素G3の画素信号を出力させる。   Next, the switches SWa11 and SWa22 are turned on, and the switches SWa12 and SWa21 are turned off. Then, the pixel B2 and the pixel G3 are selected, the pixel signal of the pixel B2 is output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signal of the pixel G3 is output to the vertical signal line VSL2.

ここで、スイッチSWa11,SWa22が閉じ、スイッチSWa12,SWa21がオフしているため、垂直信号線VSL1を通して出力される画素B2の画素信号はカウンタ731にてカウントされ、垂直信号線VSL2を通じて出力される画素G3の画素信号はカウンタ732にてカウントされる。   Here, since the switches SWa11 and SWa22 are closed and the switches SWa12 and SWa21 are off, the pixel signal of the pixel B2 output through the vertical signal line VSL1 is counted by the counter 731 and output through the vertical signal line VSL2. The pixel signal of the pixel G3 is counted by the counter 732.

カウンタ731は、白色のカウント時と同様に、タイミング制御部60の制御により、画素B1,B2の2画素分のカウントが終了するまでカウントを継続するため、カウンタ731のカウント値は、画素B1,B2の画素信号の合算に相当するデジタルデータとなる。   The counter 731 continues counting until the counting of the two pixels of the pixels B1 and B2 is completed under the control of the timing control unit 60 in the same manner as when white is counted. Therefore, the count value of the counter 731 is the pixel B1, This is digital data corresponding to the sum of the pixel signals of B2.

カウンタ732も、同様に、タイミング制御部60の制御により、画素G1,G3の2画素分のカウントが終了するまでカウントを継続するため、カウンタ732のカウント値は、画素G1,G3の画素信号の合算に相当するデジタルデータとなる。   Similarly, the counter 732 continues counting until the counting of the two pixels G1 and G3 is completed under the control of the timing control unit 60. Therefore, the count value of the counter 732 is the pixel signal of the pixels G1 and G3. Digital data corresponding to the sum is obtained.

カウンタ731,732は、2画素分の画素信号のカウントが終了すると、タイミング制御部60の制御により、カウント値をメモリ741,742にそれぞれ出力する。   When the counting of the pixel signals for two pixels is completed, the counters 731 and 732 output the count values to the memories 741 and 742 under the control of the timing control unit 60, respectively.

すなわち、タイミング制御部60は、2画素分のカウントが終了するまでカウンタ731,732にカウント値を初期化させず、2画素分のカウントが終了するとカウンタ731,732のカウント値を初期化させる。   That is, the timing control unit 60 does not initialize the counter values 731 and 732 until the counting for two pixels is completed, and initializes the count values of the counters 731 and 732 when the counting for two pixels is completed.

その結果、メモリ741,742には、画素B1,B2を合算したデジタルデータと画素G1,G3を合算したデジタルデータとがそれぞれ記憶される。メモリ741,742に記憶されたデジタルデータは、タイミング制御部60の制御により、その次に実行される加算処理の間に、水平信号線を通して出力回路90へ出力される。   As a result, the memory 741 and 742 store digital data obtained by adding the pixels B1 and B2 and digital data obtained by adding the pixels G1 and G3, respectively. The digital data stored in the memories 741 and 742 is output to the output circuit 90 through the horizontal signal line during the addition process executed next under the control of the timing control unit 60.

画素R1,R2,G2,G4についても同様の加算動作を行うことにより、メモリ741,742には、画素R1,R2を合算したデジタルデータと画素G2,G4を合算したデジタルデータとがそれぞれ記憶され、タイミング制御部60の制御により、その次に実行される加算処理の間に、水平信号線を通して出力回路90へ出力される。   By performing the same addition operation for the pixels R1, R2, G2, and G4, the memory 741 and 742 store the digital data obtained by adding the pixels R1 and R2 and the digital data obtained by adding the pixels G2 and G4, respectively. Under the control of the timing control unit 60, the signal is output to the output circuit 90 through the horizontal signal line during the addition process to be executed next.

図15は、図13,14を参照しつつ説明した加算動作における読み出しイメージを示す図である。図15(a)に示すように、上述した加算動作を行うことにより、ホワイト画素については、斜め方向に隣接するホワイト画素を加算したデジタルデータが取得され、RGB画素については、斜め方向に2画素離れた同色の画素を加算したデジタルデータが取得される。   FIG. 15 is a diagram showing a read image in the addition operation described with reference to FIGS. As shown in FIG. 15A, by performing the above-described addition operation, digital data obtained by adding white pixels adjacent to each other in the diagonal direction is acquired for the white pixels, and two pixels in the diagonal direction are acquired for the RGB pixels. Digital data obtained by adding the pixels of the same color apart is obtained.

ただし、図15(b)に示すように、図14に示すタイミングチャートの加算動作にて得られるホワイト画素の加算値は、FD共有画素ユニットの中央の画素値に相当するが、RGB画素の加算値は、FD共有画素ユニット中央から外れた位置の画素値に相当する。   However, as shown in FIG. 15B, the addition value of the white pixel obtained by the addition operation of the timing chart shown in FIG. 14 corresponds to the pixel value at the center of the FD sharing pixel unit, but the addition of the RGB pixels. The value corresponds to a pixel value at a position outside the center of the FD sharing pixel unit.

そこで、加算動作を行う際に、A/D変換におけるゲインを調整することにより、最終的に得られる画素の加算値が、FD共有画素ユニットの中央の画素値に近づくように調整することもできる。   Therefore, when performing the addition operation, by adjusting the gain in the A / D conversion, the finally obtained pixel addition value can be adjusted so as to approach the center pixel value of the FD sharing pixel unit. .

図16は、ゲインを調整しつつ行う第1実施例の加算動作を示すタイミングチャートである。なお、ゲイン調整は、例えば、上述したように参照信号生成部80にて生成する参照信号の傾きを調整することにより実現することができる。すなわち、ゲインを高めるには参照信号の傾きを小さくし、ゲインを低めるには参照信号の傾きを大きくすればよい。   FIG. 16 is a timing chart showing the addition operation of the first embodiment performed while adjusting the gain. The gain adjustment can be realized, for example, by adjusting the inclination of the reference signal generated by the reference signal generation unit 80 as described above. That is, the slope of the reference signal can be reduced to increase the gain, and the slope of the reference signal can be increased to reduce the gain.

同図に示すように、画素B1,G1,R2,G4の読み出し時に12dBのゲインをかけ、画素W1〜W8並びに画素B2,G3,R1,G2の読み出しの時には0dBのゲインをかけている。すなわち、図15において加算される2画素の一方のゲインを他方よりも高くすることにより、加算値の対応する位置をゲインの高い方の画素位置に近づけるように調整する。なお、ここで説明したゲイン値は一例であり、任意に調整可能であることは言うまでもない。   As shown in the figure, a gain of 12 dB is applied when reading out the pixels B1, G1, R2, and G4, and a gain of 0 dB is applied when reading out the pixels W1 to W8 and the pixels B2, G3, R1, and G2. That is, by adjusting one gain of the two pixels added in FIG. 15 to be higher than the other, the position corresponding to the added value is adjusted to be closer to the pixel position having the higher gain. Needless to say, the gain values described here are merely examples and can be arbitrarily adjusted.

図17は、図16に示すゲイン調整の結果として得られる読み出しイメージの図である。   FIG. 17 is a diagram of a read image obtained as a result of the gain adjustment shown in FIG.

図17に示すように、画素B1のゲインを画素B2より高くすることにより画素B1と画素B2の加算値が対応する位置は画素B1の画素位置に近くなり、画素G1のゲインを画素G3より高くすることにより画素G1と画素G3の加算値が対応する位置は画素G1の画素位置に近くなり、画素R2のゲインを画素R1より高くすることにより画素R1と画素R2の加算値が対応する位置は画素R2の画素位置に近くなり、画素G4のゲインを画素G2より高くすることにより画素G2と画素G4の加算値が対応する位置は画素G4の画素位置に近くなる。   As shown in FIG. 17, when the gain of the pixel B1 is made higher than that of the pixel B2, the position where the added value of the pixel B1 and the pixel B2 corresponds becomes closer to the pixel position of the pixel B1, and the gain of the pixel G1 is made higher than that of the pixel G3. As a result, the position where the added value of the pixel G1 and the pixel G3 corresponds is close to the pixel position of the pixel G1, and the position where the added value of the pixel R1 and the pixel R2 corresponds by setting the gain of the pixel R2 higher than the pixel R1 By approaching the pixel position of the pixel R2, and making the gain of the pixel G4 higher than that of the pixel G2, the position corresponding to the added value of the pixel G2 and the pixel G4 is close to the pixel position of the pixel G4.

なお、ホワイト画素W1〜W8は、加算値が対応する位置は、もともと各画素ユニットの中央に対応していたため、本第1実施例ではゲイン調整を行う必要は無く、図15(b)と同じ位置に対応している。   Since the positions corresponding to the added values of the white pixels W1 to W8 originally corresponded to the center of each pixel unit, there is no need to perform gain adjustment in the first embodiment, which is the same as FIG. 15B. Corresponds to the position.

(3)画素加算の第2実施例:
次に、画素加算の第2実施例について説明する。本第2実施例では、白色を含む色フィルタアレイを採用し、カラム処理部に上述したシフト配線型を採用してある。
(3) Second embodiment of pixel addition:
Next, a second embodiment of pixel addition will be described. In the second embodiment, a color filter array including white is employed, and the above-described shift wiring type is employed for the column processing unit.

図18は、第2実施例にかかる色フィルタアレイとカラム処理部の構成を説明する図である。同図に示す色フィルタアレイは、上述した第1実施例と同様に、4×4の16画素分を示し、出力レベルが最も高くなるWフィルタが市松状に配置され、R・Bの各フィルタが縦横2画素ピッチの市松配列とされ、且つ、R・Bの各フィルタ間が斜め一画素ズレで配列され、残りの画素がGフィルタとなっている。   FIG. 18 is a diagram illustrating the configuration of the color filter array and the column processing unit according to the second embodiment. The color filter array shown in the figure shows 4 × 4 16 pixels as in the first embodiment described above, and W filters having the highest output level are arranged in a checkered pattern, and each of the R and B filters Are arranged in a checkered pattern with a vertical and horizontal two-pixel pitch, the R and B filters are arranged with a diagonal pixel shift, and the remaining pixels are G filters.

また、画素アレイは、縦横2×2の4画素がFD共有画素ユニットになっている。   In the pixel array, 4 pixels of 2 × 2 in length and width form an FD shared pixel unit.

具体的には、左上の4画素(B1,R1,W1,W2)が1つのFD共有画素ユニットを構成し、左下の4画素(G3,G4,W5,W6)が1つのFD共有画素ユニットを構成する。これらのFD共有画素ユニットはそれぞれの共有FDを通して垂直信号線VSL1に接続されている。   Specifically, the upper left four pixels (B1, R1, W1, W2) constitute one FD shared pixel unit, and the lower left four pixels (G3, G4, W5, W6) constitute one FD shared pixel unit. Configure. These FD shared pixel units are connected to the vertical signal line VSL1 through each shared FD.

また、右上の4画素(G1,G2,W3,W4)が1つのFD共有画素ユニットを構成し、右下の4画素(B,R,W7,W8)が1つのFD共有画素ユニットを構成する。これらのFD共有画素ユニットはそれぞれの共有FDを通して垂直信号線VSL2に接続されている。   The upper right four pixels (G1, G2, W3, W4) constitute one FD shared pixel unit, and the lower right four pixels (B, R, W7, W8) constitute one FD shared pixel unit. . These FD shared pixel units are connected to the vertical signal line VSL2 through the shared FD.

なお、左下に示した2画素(B2,R2)は、垂直信号線VSL1の左側に隣接する不図示の垂直信号線VSL0に接続された画素であり、スイッチSWb01がオンされた時に、カウンタ731にてカウントされることになる。   Note that the two pixels (B2, R2) shown in the lower left are pixels connected to a vertical signal line VSL0 (not shown) adjacent to the left side of the vertical signal line VSL1, and the counter 731 is turned on when the switch SWb01 is turned on. Will be counted.

不図示の垂直信号線VSL0を通して出力される画素信号は、この垂直信号線VSL0に対応して設けられた不図示の比較器720に入力される。比較器720は、DAC80から入力される参照信号と画素信号の大小を判断する。例えば、漸増するランプ波を参照信号として用いる場合、比較器720は、参照信号が画素信号よりも小さい時はLowを出力し、参照信号が画素信号以上になるとHighを出力する。   A pixel signal output through a vertical signal line VSL0 (not shown) is input to a comparator 720 (not shown) provided corresponding to the vertical signal line VSL0. The comparator 720 determines whether the reference signal and the pixel signal input from the DAC 80 are large or small. For example, when a ramp wave that increases gradually is used as the reference signal, the comparator 720 outputs Low when the reference signal is smaller than the pixel signal, and outputs High when the reference signal is equal to or higher than the pixel signal.

垂直信号線VSL1を通して出力される画素信号は、比較器721に入力される。比較器721は、DAC80から入力される参照信号と画素信号の大小を判断する。例えば、漸増するランプ波を参照信号として用いる場合、比較器721は、参照信号が画素信号よりも小さい時はLowを出力し、参照信号が画素信号以上になるとHighを出力する。   The pixel signal output through the vertical signal line VSL1 is input to the comparator 721. The comparator 721 determines the magnitude of the reference signal and the pixel signal input from the DAC 80. For example, when a ramp wave that gradually increases is used as the reference signal, the comparator 721 outputs Low when the reference signal is smaller than the pixel signal, and outputs High when the reference signal becomes equal to or higher than the pixel signal.

垂直信号線VSL2を通して出力される画素信号は、比較器722に入力される。比較器722は、DAC80から入力される参照信号と画素信号の大小を判断する。例えば、漸増するランプ波を参照信号として用いる場合、比較器722は、参照信号が画素信号よりも小さい時はLowを出力し、参照信号が画素信号以上になるとHighを出力する。   The pixel signal output through the vertical signal line VSL2 is input to the comparator 722. The comparator 722 determines whether the reference signal and the pixel signal input from the DAC 80 are large or small. For example, when a ramp wave that gradually increases is used as the reference signal, the comparator 722 outputs Low when the reference signal is smaller than the pixel signal, and outputs High when the reference signal becomes equal to or higher than the pixel signal.

不図示の比較器720の出力端子は、垂直信号線VSL1に対応して設けられたカウンタ731にSWb01を通して接続されている。   The output terminal of the comparator 720 (not shown) is connected through SWb01 to a counter 731 provided corresponding to the vertical signal line VSL1.

比較器721の出力端子は、垂直信号線VSL1に対応して設けられたカウンタ731にスイッチSWb11を通して接続されるとともに、垂直信号線VSL2に対応して設けられたカウンタ732にスイッチSWb12を通して接続されている。なお、垂直信号線VSL2は、垂直信号線VSL1の右側に隣接して配された垂直信号線である。   The output terminal of the comparator 721 is connected to a counter 731 provided corresponding to the vertical signal line VSL1 through the switch SWb11 and connected to a counter 732 provided corresponding to the vertical signal line VSL2 through the switch SWb12. Yes. The vertical signal line VSL2 is a vertical signal line arranged adjacent to the right side of the vertical signal line VSL1.

比較器722の出力端子は、垂直信号線VSL2に対応して設けられたカウンタ732にスイッチSWb22を通して接続され、不図示の垂直信号線VSL3に対応して設けられたカウンタ733にスイッチSWb23を通して接続されている。なお、垂直信号線VSL3は、垂直信号線VSL2の右側に隣接して配された垂直信号線である。   The output terminal of the comparator 722 is connected to the counter 732 provided corresponding to the vertical signal line VSL2 through the switch SWb22, and connected to the counter 733 provided corresponding to the vertical signal line VSL3 (not shown) through the switch SWb23. ing. The vertical signal line VSL3 is a vertical signal line arranged adjacent to the right side of the vertical signal line VSL2.

スイッチSWb01,SWb11,SWb12,SWb22,SWb23は、タイミング制御部60がSW制御線を通して出力するSW制御信号によってオンオフを制御されている。これらスイッチは、上述の図7に示した関係を満たすようにオンオフされる。   The switches SWb01, SWb11, SWb12, SWb22, and SWb23 are controlled to be turned on / off by the SW control signal output from the timing control unit 60 through the SW control line. These switches are turned on and off so as to satisfy the relationship shown in FIG.

図19は、第2実施例の加算動作にかかるタイミングチャートである。
まず、輝度の主成分となるホワイト画素の加算動作について説明する。ホワイト画素を加算するには、スイッチSWb11,SWb22をオンし、スイッチSWb12,SWb23をオフする。
FIG. 19 is a timing chart according to the addition operation of the second embodiment.
First, the addition operation of white pixels that are the main components of luminance will be described. To add white pixels, the switches SWb11 and SWb22 are turned on, and the switches SWb12 and SWb23 are turned off.

そして、画素W1と画素W3を選択し、画素W1の画素信号を垂直信号線VSL1に出力させ、画素W3の画素信号を垂直信号線VSL2に出力させる。次に、画素W2と画素W4を選択し、画素W2の画素信号を垂直信号線VSL1に出力させ、画素W4の画素信号を垂直信号線VSL2に出力させる。
すなわち、垂直信号線VSL1には画素W1,W2の画素信号が順次を出力され、垂直信号線VSL2には画素W3,W4の画素信号が順次出力される。
Then, the pixel W1 and the pixel W3 are selected, the pixel signal of the pixel W1 is output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signal of the pixel W3 is output to the vertical signal line VSL2. Next, the pixel W2 and the pixel W4 are selected, the pixel signal of the pixel W2 is output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signal of the pixel W4 is output to the vertical signal line VSL2.
That is, the pixel signals of the pixels W1 and W2 are sequentially output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signals of the pixels W3 and W4 are sequentially output to the vertical signal line VSL2.

ここで、スイッチSWb11,SWb22がオンし、且つ、スイッチSWb12,SWb23がオフしているため、画素W1,W2の画素信号はいずれもカウンタ731にてカウントされ、画素W3,W4の画素信号はいずれもカウンタ732にてカウントされる。   Here, since the switches SWb11 and SWb22 are turned on and the switches SWb12 and SWb23 are turned off, the pixel signals of the pixels W1 and W2 are all counted by the counter 731, and the pixel signals of the pixels W3 and W4 are both Is also counted by the counter 732.

また、カウンタ731は、タイミング制御部60の制御により、画素W1,W2の双方の画素信号のカウントが終了するまでカウントを初期化されずにカウントを継続する。従って、カウンタ731のカウント値は、画素W1,W2の画素信号の合算に相当するデジタルデータとなる。   Further, the counter 731 continues the count without being initialized until the count of the pixel signals of both the pixels W1 and W2 is completed under the control of the timing control unit 60. Therefore, the count value of the counter 731 is digital data corresponding to the sum of the pixel signals of the pixels W1 and W2.

同様に、カウンタ732は、タイミング制御部60の制御により、画素W3,W4の双方の画素信号のカウントが終了するまでカウントを初期化されずにカウントを継続する。従って、カウンタ732のカウント値は、画素W3,W4の画素信号の合算に相当するデジタルデータとなる。   Similarly, the counter 732 continues counting without being initialized until the counting of both pixel signals of the pixels W3 and W4 is completed under the control of the timing control unit 60. Therefore, the count value of the counter 732 is digital data corresponding to the sum of the pixel signals of the pixels W3 and W4.

言い換えると、タイミング制御部60は、加算対象となる2画素分のカウントが終了するまでカウンタ731,732にカウント値を初期化させず、加算対象となる2画素分のカウントが終了してカウント値をメモリ741,742(図2参照)に出力するとカウンタ731,732のカウント値を初期化させる。   In other words, the timing control unit 60 does not initialize the counters 731 and 732 to count the count value until the count for the two pixels to be added is completed, and the count value for the two pixels to be added is finished. Is output to the memories 741 and 742 (see FIG. 2), the count values of the counters 731 and 732 are initialized.

カウンタ731,732は、2画素分の画素信号のカウントが終了すると、タイミング制御部60の制御により、カウント値をメモリ741,742にそれぞれ出力する。   When the counting of the pixel signals for two pixels is completed, the counters 731 and 732 output the count values to the memories 741 and 742 under the control of the timing control unit 60, respectively.

その結果、メモリ741,742には、画素W1,W2を合算したデジタルデータと画素W3,W4を合算したデジタルデータとがそれぞれ記憶される。メモリ741,742に記憶されたデジタルデータは、タイミング制御部60の制御により、その次に実行される加算処理の間に、水平信号線を通して出力回路90へ出力される。   As a result, the memory 741 and 742 store digital data obtained by adding the pixels W1 and W2 and digital data obtained by adding the pixels W3 and W4, respectively. The digital data stored in the memories 741 and 742 is output to the output circuit 90 through the horizontal signal line during the addition process executed next under the control of the timing control unit 60.

その他のホワイト画素である画素W5、W6,W7,W8についても同様の加算動作を行うことにより、メモリ741,742に画素W5,W6を合算したデジタルデータと画素W7,W8を合算したデジタルデータとがそれぞれ記憶され、タイミング制御部60の制御により、その次に実行される加算処理の間に、水平信号線を通して出力回路90へ出力される。   For other pixels W5, W6, W7, and W8 which are white pixels, the same addition operation is performed, so that the digital data obtained by adding the pixels W5 and W6 to the memories 741 and 742 and the digital data obtained by adding the pixels W7 and W8 Are respectively stored and output to the output circuit 90 through the horizontal signal line during the addition process executed next under the control of the timing control unit 60.

次に、R,G,B画素の加算動作について説明する。なお、本第2実施例ではホワイト画素にかかる加算動作を先に行い、RGB画素の加算動作を後で行っているが、むろん、この順番は逆に行ったり交互に行ったり、適宜に順番を入れ替えてよいことは言うまでない。   Next, the adding operation of R, G, and B pixels will be described. In the second embodiment, the addition operation for the white pixels is performed first, and the addition operation for the RGB pixels is performed later. Of course, this order is reversed or performed alternately, or the order is appropriately changed. Needless to say, it can be replaced.

R,G,B画素を加算するには、まず、スイッチSWb11,SWb22をオンし、スイッチSWb12,SWb23(及びスイッチSWb01)をオフする。そして、画素B1と画素G1を選択し、垂直信号線VSL1に画素B1の画素信号を出力させ、垂直信号線VSL2に画素G1の画素信号を出力させる。   To add R, G, and B pixels, first, the switches SWb11 and SWb22 are turned on, and the switches SWb12 and SWb23 (and the switch SWb01) are turned off. Then, the pixel B1 and the pixel G1 are selected, the pixel signal of the pixel B1 is output to the vertical signal line VSL1, and the pixel signal of the pixel G1 is output to the vertical signal line VSL2.

ここで、スイッチSWb11,SWb22がオンし、スイッチSWb12,SWb23がオフしているため、垂直信号線VSL1を通して出力される画素B1の画素信号は、垂直信号線VSL1に対応して設けられたカウンタ731にてカウントされ、垂直信号線VSL2を通じて出力される画素G1の画素信号は、垂直信号線VSL2に対応して設けられたカウンタ732にてカウントされる。   Here, since the switches SWb11 and SWb22 are turned on and the switches SWb12 and SWb23 are turned off, the pixel signal of the pixel B1 output through the vertical signal line VSL1 is a counter 731 provided corresponding to the vertical signal line VSL1. The pixel signal of the pixel G1 output through the vertical signal line VSL2 is counted by a counter 732 provided corresponding to the vertical signal line VSL2.

次に、スイッチSWb11,SWb22をオフし、スイッチSWb12,SWa23(及びスイッチSWb01)をオンする。そして、画素B2と画素G3を選択し、不図示の垂直信号線VSL0に画素B2の画素信号を出力させ、垂直信号線VSL1に画素G3の画素信号を出力させる。   Next, the switches SWb11 and SWb22 are turned off, and the switches SWb12 and SWa23 (and the switch SWb01) are turned on. Then, the pixel B2 and the pixel G3 are selected, the pixel signal of the pixel B2 is output to the vertical signal line VSL0 (not shown), and the pixel signal of the pixel G3 is output to the vertical signal line VSL1.

ここで、スイッチSWb11,SWb22がオフし、スイッチSWb12,SWb23(及びスイッチSWb01)がオンしているため、不図示の垂直信号線VSL0を通して出力される画素B2の画素信号はカウンタ731にてカウントされ、垂直信号線VSL1を通じて出力される画素G3の画素信号はカウンタ732にてカウントされる。   Here, since the switches SWb11 and SWb22 are turned off and the switches SWb12 and SWb23 (and the switch SWb01) are turned on, the pixel signal of the pixel B2 output through the vertical signal line VSL0 (not shown) is counted by the counter 731. The pixel signal of the pixel G3 output through the vertical signal line VSL1 is counted by the counter 732.

カウンタ731は、白色のカウント時と同様に、タイミング制御部60の制御により、画素B1,B2の2画素分のカウントが終了するまでカウントを継続するため、カウンタ731のカウント値は、画素B1,B2の画素信号の合算に相当するデジタルデータとなる。   The counter 731 continues counting until the counting of the two pixels of the pixels B1 and B2 is completed under the control of the timing control unit 60 in the same manner as when white is counted. Therefore, the count value of the counter 731 is the pixel B1, This is digital data corresponding to the sum of the pixel signals of B2.

カウンタ732も、同様に、タイミング制御部60の制御により、画素G1,G3の2画素分のカウントが終了するまでカウントを継続するため、カウンタ732のカウント値は、画素G1,G3の画素信号の合算に相当するデジタルデータとなる。   Similarly, the counter 732 continues counting until the counting of the two pixels G1 and G3 is completed under the control of the timing control unit 60. Therefore, the count value of the counter 732 is the pixel signal of the pixels G1 and G3. Digital data corresponding to the sum is obtained.

カウンタ731,732は、2画素分の画素信号のカウントが終了すると、タイミング制御部60の制御により、カウント値をメモリ741,742にそれぞれ出力する。   When the counting of the pixel signals for two pixels is completed, the counters 731 and 732 output the count values to the memories 741 and 742 under the control of the timing control unit 60, respectively.

すなわち、タイミング制御部60は、2画素分のカウントが終了するまでカウンタ731,732にカウント値を初期化させず、2画素分のカウントが終了するとカウンタ731,732のカウント値を初期化させる。   That is, the timing control unit 60 does not initialize the counter values 731 and 732 until the counting for two pixels is completed, and initializes the count values of the counters 731 and 732 when the counting for two pixels is completed.

その結果、メモリ741,742には、画素B1,B2を合算したデジタルデータと画素G1,G3を合算したデジタルデータとがそれぞれ記憶される。メモリ741,742に記憶されたデジタルデータは、タイミング制御部60の制御により、その次に実行される加算処理の間に、水平信号線を通して出力回路90へ出力される。   As a result, the memory 741 and 742 store digital data obtained by adding the pixels B1 and B2 and digital data obtained by adding the pixels G1 and G3, respectively. The digital data stored in the memories 741 and 742 is output to the output circuit 90 through the horizontal signal line during the addition process executed next under the control of the timing control unit 60.

画素R1,R2,G2,G4についても同様の加算動作を行うことにより、メモリ741,742には、画素R1,R2を合算したデジタルデータと画素G2,G4を合算したデジタルデータとがそれぞれ記憶され、タイミング制御部60の制御により、その次に実行される加算処理の間に、水平信号線を通して出力回路90へ出力される。   By performing the same addition operation for the pixels R1, R2, G2, and G4, the memory 741 and 742 store the digital data obtained by adding the pixels R1 and R2 and the digital data obtained by adding the pixels G2 and G4, respectively. Under the control of the timing control unit 60, the signal is output to the output circuit 90 through the horizontal signal line during the addition process to be executed next.

図20は、図18,19を参照しつつ説明した加算動作における読み出しイメージを示す図である。図20(a)に示すように、上述した加算動作を行うことにより、ホワイト画素については、斜め方向に隣接するホワイト画素を加算したデジタルデータが取得され、RGB画素については、斜め方向に2画素離れた同色の画素を加算したデジタルデータが取得される。   FIG. 20 is a diagram showing a read image in the addition operation described with reference to FIGS. As shown in FIG. 20A, by performing the above-described addition operation, digital data obtained by adding white pixels adjacent to each other in the diagonal direction is acquired for the white pixels, and two pixels in the diagonal direction are acquired for the RGB pixels. Digital data obtained by adding the pixels of the same color apart is obtained.

ただし、図20(b)に示すように、図19に示すタイミングチャートの加算動作にて得られるホワイト画素の加算値は、FD共有画素ユニットの中央の画素値に相当するが、RGB画素の加算値は、FD共有画素ユニット中央から外れた位置の画素値に相当する。   However, as shown in FIG. 20B, the addition value of the white pixel obtained by the addition operation of the timing chart shown in FIG. 19 corresponds to the pixel value at the center of the FD sharing pixel unit. The value corresponds to a pixel value at a position outside the center of the FD sharing pixel unit.

そこで、加算動作を行う際に、A/D変換におけるゲインを調整することにより、最終的に得られる画素の加算値が、FD共有画素ユニットの中央の画素値に近づくように調整することもできる。   Therefore, when performing the addition operation, by adjusting the gain in the A / D conversion, the finally obtained pixel addition value can be adjusted so as to approach the center pixel value of the FD sharing pixel unit. .

図21は、ゲインを調整しつつ行う第2実施例の加算動作を示すタイミングチャートである。   FIG. 21 is a timing chart showing the addition operation of the second embodiment performed while adjusting the gain.

同図に示すように、画素B1,G1,R1,G2の読み出し時に6dBのゲインをかけ、画素W1〜W8並びに画素B2,G3,R2,G4の読み出しの時には0dBのゲインをかけている。すなわち、図20において加算される2画素の一方のゲインを他方よりも高くすることにより、加算値の対応する位置をゲインの高い方の画素位置に近づけるように調整する。   As shown in the figure, a gain of 6 dB is applied when reading out the pixels B1, G1, R1, and G2, and a gain of 0 dB is applied when reading out the pixels W1 to W8 and the pixels B2, G3, R2, and G4. That is, by adjusting one gain of the two pixels to be added in FIG. 20 higher than the other, the position corresponding to the addition value is adjusted to be closer to the pixel position having the higher gain.

なお、より正確に画素の加算値が、FD共有画素ユニットの中央の画素値に相当するように調整するには、画素B1,G1,R1,G2のゲインと画素B2,G3,R2,G4のゲインとの比率が3:1となるように、画素B2,G3,R2,G4のゲインが0dBのとき、画素B1,G1,R1,G2のゲインを6.64dBとする。   In order to adjust the added value of the pixels more accurately to correspond to the central pixel value of the FD sharing pixel unit, the gains of the pixels B1, G1, R1, and G2 and the pixels B2, G3, R2, and G4 When the gains of the pixels B2, G3, R2, and G4 are 0 dB so that the ratio to the gain is 3: 1, the gains of the pixels B1, G1, R1, and G2 are set to 6.64 dB.

図22は、図21に示すゲイン調整の結果として得られる読み出しイメージの図である。   FIG. 22 is a diagram of a read image obtained as a result of the gain adjustment shown in FIG.

図22に示すように、画素B1のゲインを画素B2より高くすることにより画素B1と画素B2の加算値が対応する位置は画素B1の画素位置に近くなり、画素G1のゲインを画素G3より高くすることにより画素G1と画素G3の加算値が対応する位置は画素G1の画素位置に近くなり、画素R2のゲインを画素R1より高くすることにより画素R1と画素R2の加算値が対応する位置は画素R2の画素位置に近くなり、画素G4のゲインを画素G2より高くすることにより画素G2と画素G4の加算値が対応する位置は画素G4の画素位置に近くなる。   As shown in FIG. 22, by making the gain of the pixel B1 higher than that of the pixel B2, the position where the added values of the pixel B1 and the pixel B2 correspond to the pixel position of the pixel B1, and the gain of the pixel G1 is made higher than that of the pixel G3. As a result, the position where the added value of the pixel G1 and the pixel G3 corresponds is close to the pixel position of the pixel G1, and the position where the added value of the pixel R1 and the pixel R2 corresponds by setting the gain of the pixel R2 higher than that of the pixel R1. By approaching the pixel position of the pixel R2, and making the gain of the pixel G4 higher than that of the pixel G2, the position corresponding to the added value of the pixel G2 and the pixel G4 is close to the pixel position of the pixel G4.

なお、ホワイト画素W1〜W8は、加算値が対応する位置がもともと各画素ユニットの中央に対応していたため、本第2実施例ではゲイン調整を行っておらず、図20(b)と同じ位置に対応している。   Note that the white pixels W1 to W8 originally corresponded to the center of each pixel unit at the position corresponding to the added value, and thus the gain adjustment is not performed in the second embodiment, and the same position as in FIG. It corresponds to.

(4)画素加算の第3実施例:
次に、画素加算の第3実施例について説明する。本第3実施例では、従来あるベイヤ配列の色フィルタアレイを採用し、カラム処理部に上述したクロス配線型を採用してある。
(4) Third embodiment of pixel addition:
Next, a third embodiment of pixel addition will be described. In the third embodiment, a conventional Bayer color filter array is employed, and the above-described cross wiring type is employed for the column processing section.

図23は、第3実施例にかかる色フィルタアレイとカラム処理部の構成を説明する図である。同図に示す色フィルタアレイは、上述した第1実施例と同様に、4×4の16画素分を示してある。また、画素アレイは、縦横2×2の4画素がFD共有画素ユニットになっている。   FIG. 23 is a diagram illustrating the configuration of the color filter array and the column processing unit according to the third embodiment. The color filter array shown in the figure shows 4 × 4 pixels corresponding to 16 pixels as in the first embodiment described above. In the pixel array, 4 pixels of 2 × 2 in length and width form an FD shared pixel unit.

具体的には、左上の4画素(R1,B1,G,G)が1つのFD共有画素ユニットを構成し、左下の4画素(G2,G4,R,B)が1つのFD共有画素ユニットを構成する。これらのFD共有画素ユニットはそれぞれの共有FDを通して垂直信号線VSL1に接続されている。   Specifically, the upper left four pixels (R1, B1, G, G) constitute one FD shared pixel unit, and the lower left four pixels (G2, G4, R, B) constitute one FD shared pixel unit. Configure. These FD shared pixel units are connected to the vertical signal line VSL1 through each shared FD.

また、右上の4画素(R,B,G1,G3)が1つのFD共有画素ユニットを構成し、右下の4画素(R2,B2,G,G)が1つのFD共有画素ユニットを構成する。これらのFD共有画素ユニットはそれぞれの共有FDを通して垂直信号線VSL2に接続されている。   The upper right four pixels (R, B, G1, G3) constitute one FD shared pixel unit, and the lower right four pixels (R2, B2, G, G) constitute one FD shared pixel unit. . These FD shared pixel units are connected to the vertical signal line VSL2 through the shared FD.

垂直信号線VSL1を通して出力される画素信号は、比較器721に入力される。比較器721は、DAC80から入力される参照信号と画素信号の大小を判断する。例えば、漸増するランプ波を参照信号として用いる場合、比較器721は、参照信号が画素信号よりも小さい時はLowを出力し、参照信号が画素信号以上になるとHighを出力する。   The pixel signal output through the vertical signal line VSL1 is input to the comparator 721. The comparator 721 determines the magnitude of the reference signal and the pixel signal input from the DAC 80. For example, when a ramp wave that gradually increases is used as the reference signal, the comparator 721 outputs Low when the reference signal is smaller than the pixel signal, and outputs High when the reference signal becomes equal to or higher than the pixel signal.

一方、垂直信号線VSL2を通して出力される画素信号は、比較器722に入力される。比較器722は、DAC80から入力される参照信号と画素信号の大小を判断する。例えば、漸増するランプ波を参照信号として用いる場合、比較器722は、参照信号が画素信号よりも小さい時はLowを出力し、参照信号が画素信号以上になるとHighを出力する。   On the other hand, the pixel signal output through the vertical signal line VSL 2 is input to the comparator 722. The comparator 722 determines whether the reference signal and the pixel signal input from the DAC 80 are large or small. For example, when a ramp wave that gradually increases is used as the reference signal, the comparator 722 outputs Low when the reference signal is smaller than the pixel signal, and outputs High when the reference signal becomes equal to or higher than the pixel signal.

比較器721の出力端子は、垂直信号線VSL1に対応して設けられたカウンタ731にスイッチSWa11を通して接続されるとともに、垂直信号線VSL2に対応して設けられたカウンタ732にスイッチSWa12を通して接続されている。なお、垂直信号線VSL2は、垂直信号線VSL1に隣接して配された垂直信号線である。   The output terminal of the comparator 721 is connected to a counter 731 provided corresponding to the vertical signal line VSL1 through the switch SWa11 and connected to a counter 732 provided corresponding to the vertical signal line VSL2 through the switch SWa12. Yes. The vertical signal line VSL2 is a vertical signal line arranged adjacent to the vertical signal line VSL1.

比較器722の出力端子は、垂直信号線VSL2に対応して設けられたカウンタ732にスイッチSWa22を通して接続され、垂直信号線VSL1に対応して設けられたカウンタ731にスイッチSWa21を通して接続されている。なお、垂直信号線VSL1は、垂直信号線VSL2に隣接して配された垂直信号線である。   The output terminal of the comparator 722 is connected to a counter 732 provided corresponding to the vertical signal line VSL2 through the switch SWa22, and connected to a counter 731 provided corresponding to the vertical signal line VSL1 through the switch SWa21. The vertical signal line VSL1 is a vertical signal line arranged adjacent to the vertical signal line VSL2.

スイッチSWa11,SWa12,SWa22,SWa21は、タイミング制御部60がSW制御線を通して出力するSW制御信号によってオンオフを制御されている。これらスイッチは、上述の図3に示した関係を満たすようにオンオフされる。   The switches SWa11, SWa12, SWa22, and SWa21 are controlled to be turned on and off by an SW control signal that the timing control unit 60 outputs through the SW control line. These switches are turned on and off to satisfy the relationship shown in FIG.

図24は、第3実施例の加算動作にかかるタイミングチャートである。
まず、スイッチSWa11,SWa22をオンし、スイッチSWa12,SWa21をオフする。そして、画素R1を選択し、画素R1の画素信号を垂直信号線VSL1に出力させる。ここで、スイッチSWa11,SWa22がオンし、且つ、スイッチSWa12,SWa21がオフしているため、画素R1の画素信号はカウンタ731にてカウントされる。
FIG. 24 is a timing chart according to the addition operation of the third embodiment.
First, the switches SWa11 and SWa22 are turned on, and the switches SWa12 and SWa21 are turned off. Then, the pixel R1 is selected, and the pixel signal of the pixel R1 is output to the vertical signal line VSL1. Here, since the switches SWa11 and SWa22 are on and the switches SWa12 and SWa21 are off, the pixel signal of the pixel R1 is counted by the counter 731.

次に、スイッチSWa11,SWa22をオフし、スイッチSWa12,SWa21をオンする。そして、画素R2を選択し、画素R2の画素信号を垂直信号線VSL2に出力させる。ここで、スイッチSWa11,SWa22がオフし、且つ、スイッチSWa12,SWa21がオンしているため、画素R2の画素信号はカウンタ731にてカウントされる。   Next, the switches SWa11 and SWa22 are turned off, and the switches SWa12 and SWa21 are turned on. Then, the pixel R2 is selected, and the pixel signal of the pixel R2 is output to the vertical signal line VSL2. Here, since the switches SWa11 and SWa22 are turned off and the switches SWa12 and SWa21 are turned on, the pixel signal of the pixel R2 is counted by the counter 731.

カウンタ731は、タイミング制御部60の制御により、画素R1,R2の双方の画素信号のカウントが終了するまでカウントを初期化されずにカウントを継続する。従って、カウンタ731のカウント値は、画素R1,R2の画素信号の合算に相当するデジタルデータとなる。   The counter 731 continues counting without being initialized until the counting of the pixel signals of both the pixels R1 and R2 is completed under the control of the timing control unit 60. Therefore, the count value of the counter 731 is digital data corresponding to the sum of the pixel signals of the pixels R1 and R2.

次に、スイッチはそのままで、画素G1を選択し、画素G1の画素信号を垂直信号線VSL2に出力させる。すると、画素G1の画素信号はカウンタ731にてカウントされる。   Next, the pixel G1 is selected without changing the switch, and the pixel signal of the pixel G1 is output to the vertical signal line VSL2. Then, the pixel signal of the pixel G1 is counted by the counter 731.

次に、スイッチSWa11,SWa22をオンし、スイッチSWa12,SWa21をオフする。そして、画素G2を選択し、画素G2の画素信号を垂直信号線VSL1に出力させる。すると、画素G2の画素信号はカウンタ731にてカウントされる。   Next, the switches SWa11 and SWa22 are turned on, and the switches SWa12 and SWa21 are turned off. Then, the pixel G2 is selected, and the pixel signal of the pixel G2 is output to the vertical signal line VSL1. Then, the pixel signal of the pixel G2 is counted by the counter 731.

このように、スイッチの開閉の切替とカウンタ値の出力とを交互に繰り返すことにより、他の画素G4,G3,B2,B1についても画素の加算値を出力回路90に順次出力することができる。   In this manner, by alternately repeating the switching of the opening and closing of the switch and the output of the counter value, the pixel addition value can be sequentially output to the output circuit 90 for the other pixels G4, G3, B2, and B1.

なお、本第3実施例においては、垂直信号線VSL2に対応して設けられた比較器722やカウンタ732やメモリ742を使用しないため、これらの構成をスタンバイ状態として消費電力を低減することができる。   In the third embodiment, since the comparator 722, the counter 732, and the memory 742 provided corresponding to the vertical signal line VSL2 are not used, the power consumption can be reduced by setting these configurations in the standby state. .

図25は、図23,24を参照しつつ説明した加算動作における読み出しイメージを示す図である。図25(a)に示すように、上述した加算動作を行うことにより、RGB画素について斜め方向に2画素離れた同色の画素を加算したデジタルデータが取得される。   FIG. 25 is a diagram showing a read image in the addition operation described with reference to FIGS. As shown in FIG. 25A, by performing the above-described addition operation, digital data obtained by adding pixels of the same color that are two pixels apart in the oblique direction with respect to the RGB pixels is acquired.

ただし、図25(b)に示すように、図24に示すタイミングチャートの加算動作にて得られるRGB画素の加算値は、FD共有画素ユニット中央から外れた位置の画素値に相当する。   However, as shown in FIG. 25B, the added value of the RGB pixels obtained by the addition operation of the timing chart shown in FIG. 24 corresponds to the pixel value at a position outside the center of the FD sharing pixel unit.

そこで、加算動作を行う際に、A/D変換におけるゲインを調整することにより、最終的に得られる画素の加算値が、FD共有画素ユニットの中央の画素値に近づくように調整することもできる。   Therefore, when performing the addition operation, by adjusting the gain in the A / D conversion, the finally obtained pixel addition value can be adjusted so as to approach the center pixel value of the FD sharing pixel unit. .

図26は、ゲインを調整しつつ行う第3実施例の加算動作を示すタイミングチャートである。   FIG. 26 is a timing chart showing the addition operation of the third embodiment performed while adjusting the gain.

同図に示すように、画素R1,G1,G4,B2の読み出し時に6dBのゲインをかけ、画素R2,G2,G3,B1の読み出しの時には0dBのゲインをかけている。すなわち、図25において加算される2画素の一方のゲインを他方よりも高くすることにより、加算値の対応する位置をゲインの高い方の画素位置に近づけるように調整する。   As shown in the figure, a gain of 6 dB is applied when reading out the pixels R1, G1, G4, and B2, and a gain of 0 dB is applied when reading out the pixels R2, G2, G3, and B1. That is, by adjusting the gain of one of the two pixels added in FIG. 25 to be higher than the other, the position corresponding to the added value is adjusted to be closer to the pixel position having the higher gain.

図27は、図26に示すゲイン調整の結果として得られる読み出しイメージの図である。   FIG. 27 is a diagram of a read image obtained as a result of the gain adjustment shown in FIG.

図27に示すように、画素R1のゲインを画素R2より高くすることにより画素R1と画素R2の加算値が対応する位置は画素R1の画素位置に近づき、画素G1のゲインを画素G2より高くすることにより画素G1と画素G2の加算値が対応する位置は画素G1の画素位置に近づき、画素G4のゲインを画素G3より高くすることにより画素G4と画素G3の加算値が対応する位置は画素G4の画素位置に近づき、画素B2のゲインを画素B1より高くすることにより、画素B2と画素B1の加算値が対応する位置は画素B2の画素位置に近づく。   As shown in FIG. 27, by making the gain of the pixel R1 higher than that of the pixel R2, the corresponding position of the added value of the pixel R1 and the pixel R2 approaches the pixel position of the pixel R1, and the gain of the pixel G1 is made higher than that of the pixel G2. As a result, the position corresponding to the added value of the pixel G1 and the pixel G2 approaches the pixel position of the pixel G1, and the position corresponding to the added value of the pixel G4 and the pixel G3 is set to the pixel G4 by setting the gain of the pixel G4 higher than that of the pixel G3. When the gain of the pixel B2 is made higher than that of the pixel B1, the position corresponding to the added value of the pixel B2 and the pixel B1 approaches the pixel position of the pixel B2.

(5)各種変形例: (5−1)第一の変形例:
上述した実施例では、FD加算方式を併用してもよい。
すなわち、FD共有画素ユニットから、複数の画素を選択して複数画素のフォトダイオードからフローティングディフュージョンに電荷を出力させ、フローティングディフュージョンFDにおいて画素値を予めアナログ加算しておいて垂直信号線に出力させる。
(5) Various modifications: (5-1) First modification:
In the embodiment described above, the FD addition method may be used in combination.
That is, a plurality of pixels are selected from the FD sharing pixel unit, and electric charges are output from the photodiodes of the plurality of pixels to the floating diffusion, and the pixel values are analog-added in advance in the floating diffusion FD and output to the vertical signal line.

例えば、上述した第1実施例や第2実施例において、1つのFD共有画素ユニットに属する2つのホワイト画素をFD加算して出力すれば、ホワイト画素の出力にかかる処理時間を半分に短縮することができる。   For example, in the first embodiment and the second embodiment described above, if two white pixels belonging to one FD sharing pixel unit are output by FD addition, the processing time required for the output of the white pixels is reduced by half. Can do.

(5−2)第二の変形例:
上述した実施例や変形例では、縦横4×4の16画素を縦横2×2の4画素に間引き出力する場合を例にとり説明を行ったが、むろん、縦横8×8の64画素を縦横2×2の4画素に間引き出力する等、各種の間引き度合いに対応させることができることは言うまでも無い。
(5-2) Second modification:
In the above-described embodiments and modifications, a case where 16 pixels of 4 × 4 pixels are thinned and output to 4 pixels of 2 × 2 pixels has been described as an example, but, of course, 64 pixels of 8 × 8 pixels are horizontally and vertically 2 pixels. Needless to say, it is possible to correspond to various thinning-out levels, such as thinning-out output to 4 pixels of × 2.

(5−3)第三の変形例:
上述した実施例や変形例では、各垂直信号線に対応する比較器とカウンタを第1のスイッチで接続しつつ、各垂直信号線に対応する比較器と隣接する垂直信号線に対応するカウンタとを第2のスイッチで接続したが、第2のスイッチの接続先となるカウンタは、必ずしも隣接する垂直信号線に対応するものに限るものではない。
(5-3) Third modification:
In the above-described embodiments and modifications, the comparator and counter corresponding to each vertical signal line are connected by the first switch, and the comparator corresponding to each vertical signal line and the counter corresponding to the adjacent vertical signal line are Are connected by the second switch, but the counter to which the second switch is connected is not necessarily limited to the counter corresponding to the adjacent vertical signal line.

図28は、第三の変形にかかる接続関係を説明する図である。同図は、基本的な構成は図2と同様とし、スイッチ回路SWaの接続関係を変更して示してある。   FIG. 28 is a diagram for explaining a connection relationship according to the third modification. This figure shows the basic configuration similar to that of FIG. 2 with the connection relationship of the switch circuit SWa being changed.

スイッチ回路SWaは、スイッチSWa11,SWa1m,SWam1,SWammを備えている。比較器721とカウンタ731はスイッチSWa11を介して接続され、比較器72mとカウンタ73mはスイッチSWammを介して接続されている。比較器721とカウンタ73mはスイッチSWa1mを介して接続され、比較器72mとカウンタ731はスイッチSWam1を介して接続されている。   The switch circuit SWa includes switches SWa11, SWa1m, SWam1, and SWamm. The comparator 721 and the counter 731 are connected via the switch SWa11, and the comparator 72m and the counter 73m are connected via the switch SWamm. The comparator 721 and the counter 73m are connected via a switch SWa1m, and the comparator 72m and the counter 731 are connected via a switch SWam1.

すなわち、スイッチ回路SWaは、1つの垂直信号線に対応して設けられた比較器とカウンタとを接続するスイッチと、当該1つの垂直信号線に対応して設けられた比較器と当該1つの垂直信号線と異なる垂直信号線に対応して設けられたカウンタとの間を接続するスイッチとを備えている。   In other words, the switch circuit SWa includes a switch that connects a comparator provided corresponding to one vertical signal line and a counter, a comparator provided corresponding to the one vertical signal line, and the one vertical signal. And a switch for connecting between the signal line and a counter provided corresponding to a different vertical signal line.

そのため、一組の垂直信号線VSL1,VSLmのうち、一方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタと、他方の垂直信号線に対応して設けられたカウンタと、のいずれか一方を選択してカウントを行わせることができる。これら一組の垂直信号線VSL1,VSLmは、隣接していても隣接していなくてもよい。   Therefore, one of the counter provided corresponding to one vertical signal line and the counter provided corresponding to the other vertical signal line is selected from the set of vertical signal lines VSL1 and VSLm. Can be counted. The set of vertical signal lines VSL1 and VSLm may or may not be adjacent to each other.

従って、垂直信号線VSL1に接続された画素と垂直信号線VSLmに接続された画素の画素値を、カウンタ731やカウンタ73mにて加算して出力させることができる。   Accordingly, the pixel values of the pixels connected to the vertical signal line VSL1 and the pixels connected to the vertical signal line VSLm can be added and output by the counter 731 and the counter 73m.

なお、ここではクロス配線型のカラム処理部70を例に取り説明を行ったが、シフト配線型のカラム処理部70であっても本第三の変形例を適用可能であることは言うまでも無い。   Here, the cross wiring type column processing unit 70 has been described as an example, but it goes without saying that the third modification can be applied even to the shift wiring type column processing unit 70. No.

(5−4)第四の変形例:
上述した実施例や変形例では、2列の画素列につき垂直信号線を1本ずつ設けていたが、むろん、1列の画素列につき垂直信号線を1本ずつ設ける構成としてもよいし、3列以上の画素列につき垂直信号線を1本ずつ設ける構成としてもよい。
(5-4) Fourth modification:
In the above-described embodiments and modifications, one vertical signal line is provided for each of the two pixel columns, but, of course, one vertical signal line may be provided for each pixel column. A configuration may be adopted in which one vertical signal line is provided for each pixel column that is equal to or greater than one column.

なお、本技術は上述した実施例や変形例に限られず、上述した実施例および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施例および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また、本技術の技術的範囲は上述した実施例に限定されず,特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。   Note that the present technology is not limited to the above-described embodiments and modifications, and configurations in which the configurations disclosed in the above-described embodiments and modifications are mutually replaced or combinations are changed, known technologies, and the above-described implementations. Configurations in which the respective configurations disclosed in the examples and the modified examples are mutually replaced or combinations are changed are also included. The technical scope of the present technology is not limited to the above-described embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.

そして、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
(1)行列状に2次元配置された複数の画素と列方向に沿って配列された複数の信号線とを有する画素アレイ部と、上記信号線の各々に対応付けて設けられており上記信号線を通して画素から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、各信号線を通して出力される上記アナログ信号を、上記アナログ信号が伝送された信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、上記アナログ信号が伝送された信号線以外の信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、のいずれにてデジタル信号に変換させるか切り替える切替部と、を備える固体撮像装置。
And this technique can take the following composition.
(1) A pixel array section having a plurality of pixels arranged two-dimensionally in a matrix and a plurality of signal lines arranged along the column direction, and the signal line provided in association with each of the signal lines. An A / D converter that converts an analog signal output from a pixel through a line into a digital signal, and the analog signal output through each signal line are provided in association with a signal line through which the analog signal is transmitted. A switching unit that switches between an A / D conversion unit and an A / D conversion unit that is provided in association with a signal line other than the signal line through which the analog signal is transmitted. A solid-state imaging device.

(2)上記A/D変換部は、時間変化する参照信号と画素から得られるアナログ信号とを比較する比較器と、上記比較器における比較完了までの時間をカウントするカウンタと、を有し、上記切替部は、各信号線に対応して設けられたA/D変換部において比較器の出力端子とカウンタの入力端子とを接続する第1のスイッチと、各信号線に対応して設けられたA/D変換部における比較器の出力端子と他の信号線に対応して設けられたA/D変換部におけるカウンタの入力端子とを接続する第2のスイッチと、上記第1のスイッチと上記第2のスイッチの切り替えを制御する切替制御部と、を備える前記(1)に記載の固体撮像装置。   (2) The A / D converter includes a comparator that compares a time-varying reference signal and an analog signal obtained from a pixel, and a counter that counts the time until the comparison is completed in the comparator, The switching unit is provided corresponding to each signal line, and a first switch for connecting the output terminal of the comparator and the input terminal of the counter in the A / D conversion unit provided corresponding to each signal line. A second switch for connecting an output terminal of the comparator in the A / D conversion unit and an input terminal of the counter in the A / D conversion unit provided corresponding to another signal line; and the first switch, The solid-state imaging device according to (1), further comprising: a switching control unit that controls switching of the second switch.

(3)上記切替部は、二本の上記信号線の一方を通して出力される上記アナログ信号を、当該一方の信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、他方の信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、のいずれにてデジタル信号に変換させるか切り替える前記(1)または(2)に記載の固体撮像装置。   (3) The switching unit corresponds to the analog signal output through one of the two signal lines, the A / D conversion unit provided in association with the one signal line, and the other signal line. The solid-state imaging device according to (1) or (2), wherein an A / D conversion unit provided to switch the digital signal is switched.

(4)上記切替部は、上記複数の信号線のそれぞれについて、各信号線を通して出力される上記アナログ信号を、上記アナログ信号が伝送された信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、上記アナログ信号が伝送された信号線の一方側に隣接して設けられた信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、のいずれにてデジタル信号に変換させるか切り替える前記(1)〜(3)のいずれかに記載の固体撮像装置。   (4) The switching unit is an A / D conversion unit provided for each of the plurality of signal lines in association with the analog signal output through each signal line in association with the signal line to which the analog signal is transmitted. And an A / D conversion unit provided in association with a signal line provided adjacent to one side of the signal line to which the analog signal is transmitted, which switches between the conversion to the digital signal ( The solid-state imaging device according to any one of 1) to (3).

(5)上記複数の画素は、所定数の画素がフローティングディフュージョンを共有しており、上記切替部は、同じフローティングディフュージョンを共有する2以上の画素のアナログ信号をフローティングディフュージョンにてアナログ加算して上記信号線に出力させる前記(1)〜(4)のいずれかに記載の固体撮像装置。   (5) In the plurality of pixels, a predetermined number of pixels share a floating diffusion, and the switching unit performs analog addition of analog signals of two or more pixels sharing the same floating diffusion in the floating diffusion, and The solid-state imaging device according to any one of (1) to (4), which is output to a signal line.

(6)上記複数の画素は、各画素に対応してフィルタの色を区分された色フィルタアレイを受光面側に設けられ、上記色フィルタアレイは、ホワイトフィルタが市松状に配置され、赤と青の各フィルタが縦横2画素ピッチの市松配列とされ、且つ、赤と青の各フィルタ間が斜め一画素ズレで配列され、残りの画素が緑フィルタとされる前記(1)〜(5)のいずれかに記載の固体撮像装置。   (6) The plurality of pixels are provided with a color filter array in which a filter color is divided corresponding to each pixel on the light receiving surface side, and the color filter array includes white filters arranged in a checkered pattern, The blue filters are arranged in a checkered pattern with a vertical and horizontal pixel pitch of 2 pixels, the red and blue filters are arranged with a diagonal pixel shift, and the remaining pixels are green filters (1) to (5) The solid-state imaging device according to any one of the above.

(7)上記複数の画素は、各画素に対応してフィルタの色を区分された色フィルタアレイを受光面側に設けられ、上記色フィルタアレイは、ベイヤ配列にて各色フィルタが配列された前記(1)〜(6)のいずれかに記載の固体撮像装置。   (7) In the plurality of pixels, a color filter array in which a filter color is divided corresponding to each pixel is provided on a light receiving surface side, and the color filter array includes the color filters arranged in a Bayer array. The solid-state imaging device according to any one of (1) to (6).

(8)行列状に2次元配置された複数の画素と列方向に沿って配列された複数の信号線とを有する画素アレイ部と、上記信号線の各々に対応付けて設けられており上記信号線を通して画素から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、を備える固体撮像装置の制御方法であって、各信号線を通して出力される上記アナログ信号を、上記アナログ信号が伝送された信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、上記アナログ信号が伝送された信号線以外の信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、のいずれにてデジタル信号に変換させるか切り替える切替工程を備える、固体撮像装置の制御方法。   (8) A pixel array unit having a plurality of pixels arranged two-dimensionally in a matrix and a plurality of signal lines arranged along the column direction, and the signal line provided in association with each of the signal lines. A solid-state imaging device control method comprising: an A / D converter that converts an analog signal output from a pixel through a line into a digital signal, wherein the analog signal is output from the signal line through the analog signal. Either an A / D conversion unit provided in association with a transmitted signal line or an A / D conversion unit provided in association with a signal line other than the signal line through which the analog signal is transmitted A control method for a solid-state imaging device, comprising a switching step of switching between conversion to a digital signal.

(9)行列状に2次元配置された複数の画素と列方向に沿って配列された複数の信号線とを有する画素アレイ部と、上記信号線の各々に対応付けて設けられており上記信号線を通して画素から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、を備える固体撮像装置の制御プログラムであって、各信号線を通して出力される上記アナログ信号を、上記アナログ信号が伝送された信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、上記アナログ信号が伝送された信号線以外の信号線に対応付けて設けられたA/D変換部と、のいずれにてデジタル信号に変換させるか切り替える切替機能を備える、固体撮像装置の制御プログラム。   (9) A pixel array unit having a plurality of pixels arranged two-dimensionally in a matrix and a plurality of signal lines arranged along the column direction, and the signal line provided in association with each of the signal lines. A control program for a solid-state imaging device, comprising: an A / D converter that converts an analog signal output from a pixel through a line into a digital signal, wherein the analog signal is output through each signal line Either an A / D conversion unit provided in association with a transmitted signal line or an A / D conversion unit provided in association with a signal line other than the signal line through which the analog signal is transmitted A control program for a solid-state imaging device, having a switching function for switching between conversion to a digital signal.

10…色フィルタアレイ、20…半導体基板、30…画素アレイ部、40…垂直駆動部、50…水平駆動部、60…タイミング制御部、70…カラム処理部、71…ADC回路、72…比較器、73…カウンタ、74…メモリ、80…参照信号生成部、90…出力回路、100…固体撮像装置、711,712…ADC回路、721,722…比較器、731,732…カウンタ、741,742…メモリ、CNT1,CNT2…カウンタ、FD…フローティングディフュージョン、HSLn…画素駆動線、La1…制御線、La2…制御線、Lb1…制御線、Lb2…制御線、Lrst…リセット制御線、Lsel…選択制御線、Ltrf…水平信号線、Ltrg…転送制御線、LVDD…電源ライン、Ltrg1,Ltrg2,Ltrg3,Ltrg4…転送制御線、PXL…画素、PD11,PD12,PD21,PD22…フォトダイオード、PXL1…フォトダイオード、PXL2…転送トランジスタ、PXL3…リセットトランジスタ、PXL4…増幅トランジスタ、PXL5…選択トランジスタ、SWa…スイッチ回路、SWb…スイッチ回路、SWa11…スイッチ、SWa12…スイッチ、SWa21…スイッチ、SWa22…スイッチ、SWa23…スイッチ、SWb11…スイッチ、SWb12…スイッチ、SWb22…スイッチ、SWb23…スイッチ、Tamp…増幅トランジスタ、Tres…リセットトランジスタ、Tsel…選択トランジスタ、Ttrs11…転送トランジスタ、Ttrs12…転送トランジスタ、Ttrs21…転送トランジスタ、Ttrs22…転送トランジスタ、U,U1〜U4…FD共有画素ユニット、VSL…垂直信号線、VSL0…垂直信号線、VSL1…垂直信号線、VSL2…垂直信号線、VSLm…垂直信号線、73n…カウンタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Color filter array, 20 ... Semiconductor substrate, 30 ... Pixel array part, 40 ... Vertical drive part, 50 ... Horizontal drive part, 60 ... Timing control part, 70 ... Column processing part, 71 ... ADC circuit, 72 ... Comparator 73 ... Counter, 74 ... Memory, 80 ... Reference signal generator, 90 ... Output circuit, 100 ... Solid-state imaging device, 711, 712 ... ADC circuit, 721, 722 ... Comparator, 731, 732 ... Counter, 741, 742 ... Memory, CNT1, CNT2 ... Counter, FD ... Floating diffusion, HSLn ... Pixel drive line, La1 ... Control line, La2 ... Control line, Lb1 ... Control line, Lb2 ... Control line, Lrst ... Reset control line, Lsel ... Selection control Line, Ltrf: horizontal signal line, Ltrg: transfer control line, LVDD: power supply line, Ltrg1, Ltrg2, Ltrg , Ltrg4: transfer control line, PXL: pixel, PD11, PD12, PD21, PD22 ... photodiode, PXL1 ... photodiode, PXL2 ... transfer transistor, PXL3 ... reset transistor, PXL4 ... amplification transistor, PXL5 ... selection transistor, SWa ... switch Circuit, SWb ... Switch circuit, SWa11 ... Switch, SWa12 ... Switch, SWa21 ... Switch, SWa22 ... Switch, SWa23 ... Switch, SWb11 ... Switch, SWb12 ... Switch, SWb22 ... Switch, SWb23 ... Switch, Tamp ... Amplifying transistor, Tres ... Reset transistor, Tsel ... select transistor, Ttrs11 ... transfer transistor, Ttrs12 ... transfer transistor, Ttrs21 ... transfer transistor , Ttrs22 ... transfer transistors, U, U1~U4 ... FD sharing pixel unit, VSL ... vertical signal lines, VSL0 ... vertical signal lines, VSL1 ... vertical signal lines, VSL2 ... vertical signal lines, vslm ... vertical signal lines, 73n ... counter

Claims (4)

行列状に配置され、第1の画素と第2の画素とを含む複数の画素と、
長さ方向が列方向に沿うように配設され、第1の信号線と第2の信号線とを含む複数の信号線と、
上記第1の信号線を通して上記第1の画素から出力される第1のアナログ信号と参照信号とを比較する第1の比較器と、
上記第2の信号線を通して上記第2の画素から出力される第2のアナログ信号と上記参照信号とを比較する第2の比較器と、
第1のカウンタと、
第2のカウンタと、
上記第1の比較器の出力端子と上記第1のカウンタの入力端子とを接続する第1のスイッチと、
上記第1の比較器の出力端子と上記第2のカウンタの入力端子とを接続する第2のスイッチと、を備え、
上記第1のスイッチと上記第2のスイッチは選択的に接続される
撮像装置。
A plurality of pixels arranged in a matrix and including a first pixel and a second pixel;
A plurality of signal lines including a first signal line and a second signal line, the length direction being arranged along the column direction;
A first comparator that compares a first analog signal output from the first pixel through the first signal line with a reference signal;
A second comparator that compares the second analog signal output from the second pixel through the second signal line with the reference signal;
A first counter;
A second counter;
A first switch connecting the output terminal of the first comparator and the input terminal of the first counter;
A second switch connecting the output terminal of the first comparator and the input terminal of the second counter;
The imaging device in which the first switch and the second switch are selectively connected.
前記第2のスイッチの接続時の前記第2の比較器の出力は、前記第1のスイッチの接続時の前記第1の比較器の出力に比べて、高ゲインである、請求項1に記載の撮像装置。   2. The output of the second comparator when the second switch is connected is higher in gain than the output of the first comparator when the first switch is connected. Imaging device. 前記第2のスイッチの接続時に前記第2の比較器に入力される参照信号は、前記第1のスイッチの接続時に前記第1の比較器に入力される参照信号に比べて、傾きが小さい、請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。   The reference signal input to the second comparator when the second switch is connected has a smaller slope than the reference signal input to the first comparator when the first switch is connected. The imaging device according to claim 1 or 2. 前記第2のカウンタがスタンバイ状態である、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the second counter is in a standby state.
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