JP2018093480A - Solid state image sensor, driving method, and electronic apparatus - Google Patents

Solid state image sensor, driving method, and electronic apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve gray scale of a composite pixel value obtained from a pixel including multiple photoelectric conversion parts having different light receiving sensitivity.SOLUTION: Pixels including multiple photoelectric conversion parts having different light receiving sensitivities are arranged in a pixel array. An AD conversion part performs analog to digital (AD) conversion of an electric signal, by comparing an electric signal corresponding to the charges of the photoelectric conversion part of low light receiving sensitivity, out of the multiple photoelectric conversion parts included in the pixels of the pixel array, with a nonlinear reference signal changing nonlinearly. For example, this technique is applicable to a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensor.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本技術は、固体撮像装置、駆動方法、および電子機器に関し、特に、例えば、受光感度が異なる2つのPD(フォトダイオード)の出力を合成して画素値を広ダイナミックレンジ化させる場合の階調を改善することができるようにする固体撮像装置、駆動方法、および電子機器に関する。   The present technology relates to a solid-state imaging device, a driving method, and an electronic apparatus. In particular, for example, the gradation in the case where the output of two PDs (photodiodes) having different light receiving sensitivities is combined to widen the pixel value is set. The present invention relates to a solid-state imaging device, a driving method, and an electronic apparatus that can be improved.

例えば、イメージセンサにおいて、受光感度が異なる複数のPDの出力を合成して画素値を広ダイナミックレンジ化させる技術として、サイズが大きい大PDと、大PDよりもサイズが小さい小PDとの出力を合成する技術がある。   For example, in an image sensor, as a technology that combines the outputs of multiple PDs with different light receiving sensitivities to widen the pixel value, the output of a large PD with a large size and a small PD with a smaller size than a large PD There is a technology to synthesize.

例えば、大PD及び小PDそれぞれから得られる画素値の階調が、12ビット(0ないし4096)(約72dB)で表される場合、大PDと小PDとの感度比を(約)240倍(47dB)にすることにより、大PDと小PDとの出力を合成した合成画素値として、(約)120dB(≒72dB+47dB)の階調の画素値を実現することができる。   For example, when the gradation of pixel values obtained from large PD and small PD is expressed by 12 bits (0 to 4096) (approximately 72 dB), the sensitivity ratio between large PD and small PD is (approximately) 240 times By setting it to (47 dB), a pixel value having a gradation of (about) 120 dB (≈72 dB + 47 dB) can be realized as a combined pixel value obtained by combining the outputs of the large PD and the small PD.

大PDと小PDとの出力の合成では、例えば、大PDの出力が飽和するまでは、大PDの出力が、合成画素値として採用され、大PDの出力が飽和した後は、小PDの出力が、240倍のデジタルゲインをかけて、合成画素値として採用される。   In the synthesis of the output of the large PD and the small PD, for example, until the output of the large PD is saturated, the output of the large PD is adopted as the synthesized pixel value, and after the large PD output is saturated, The output is multiplied by 240 times the digital gain and used as a composite pixel value.

したがって、大PDの出力が飽和した後は、合成画素値として、小PDの出力に240倍のデジタルゲインをかけた値が採用されるため、大PDの出力が採用される場合に比較して、合成画素値の階調が粗くなる。   Therefore, after the output of the large PD is saturated, a value obtained by multiplying the output of the small PD by 240 times the digital gain is adopted as the composite pixel value, so compared with the case where the output of the large PD is adopted. The gradation of the synthesized pixel value becomes coarse.

なお、イメージセンサにおいて、PDの出力の AD(Analog to Digital)変換に用いるランプ波の波形を非線形にすることで、ガンマ補正を行うことが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。   In an image sensor, it has been proposed to perform gamma correction by making the waveform of a ramp wave used for AD (Analog to Digital) conversion of PD output nonlinear (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−33454号公報JP 2006-33454 A

上述したように、大PDの出力の飽和後の合成画素値としては、小PDの出力に所定のデジタルゲインをかけた値が採用されるため、その合成画素値の階調は、大PDの出力が採用される場合の合成画素値の階調に比較して粗くなる。   As described above, since the synthesized pixel value after saturation of the output of the large PD is a value obtained by applying a predetermined digital gain to the output of the small PD, the gradation of the synthesized pixel value is the large PD. Compared to the gradation of the synthesized pixel value when the output is adopted, it becomes rough.

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、階調を改善することができるようにするものである。   The present technology has been made in view of such a situation, and makes it possible to improve gradation.

本技術の第1の固体撮像装置は、受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部とを備える固体撮像装置である。   A first solid-state imaging device according to an embodiment of the present technology includes a pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed, and a plurality of photoelectric conversion units included in the pixels of the pixel array unit. Among them, an AD converter that performs AD (Analog to Digital) conversion of the electrical signal by comparing the electrical signal corresponding to the electric charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity with a nonlinear reference signal that changes nonlinearly A solid-state imaging device.

本技術の第1の駆動方法は、受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換することを含む駆動方法である。   In the first driving method of the present technology, the light receiving sensitivity of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit in which the pixels including the plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are arranged. The driving method includes AD (Analog to Digital) conversion of the electrical signal by comparing an electrical signal corresponding to a low charge of the photoelectric conversion unit with a nonlinear reference signal that varies nonlinearly.

本技術の第1の電子機器は、固体撮像装置と、前記固体撮像装置を制御する制御部とを備え、前記固体撮像装置は、受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部とを有する電子機器である。   A first electronic device according to an embodiment of the present technology includes a solid-state imaging device and a control unit that controls the solid-state imaging device, and the solid-state imaging device includes pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities. Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixels of the pixel array unit, and an electric signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity, and a nonlinear reference that changes nonlinearly The electronic apparatus includes an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion on the electrical signal by comparing the signal.

本技術の第1の固体撮像装置、駆動方法、及び、電子機器においては、受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号がAD(Analog to Digital)変換される。   In the first solid-state imaging device, the driving method, and the electronic device of the present technology, the plurality of photoelectric elements included in the pixel of the pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are arranged. By comparing an electrical signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity in the conversion unit with a nonlinear reference signal that changes nonlinearly, the electrical signal is subjected to AD (Analog to Digital) conversion. The

本技術の第2の固体撮像装置は、受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部とを備え、前記AD変換部は、前記電気信号と前記線形参照信号とを比較するコンパレータと、前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値を出力するカウンタとを有する固体撮像装置である。   A second solid-state imaging device of the present technology includes a pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are arranged, and a plurality of photoelectric conversion units included in the pixels of the pixel array unit. Among these, an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion of the electrical signal by comparing an electrical signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit with low light receiving sensitivity and a linear reference signal that changes linearly The AD converter includes: a comparator that compares the electrical signal with the linear reference signal; and the electrical signal and the linear reference signal according to a comparison result between the electrical signal and the linear reference signal. Is a solid-state imaging device having a counter that outputs a count value obtained by counting the time required for the change of the reference signal until the two coincide with each other according to a clock whose frequency changes.

本技術の第2の駆動方法は、受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部を備える固体撮像装置の前記AD変換部が、前記電気信号と前記線形参照信号とを比較し、前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値を出力することを含む駆動方法である。   According to the second driving method of the present technology, the light receiving sensitivity of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit in which pixels including the plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are arranged. The solid-state imaging device including an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion on the electrical signal by comparing an electric signal corresponding to a low charge of the photoelectric conversion unit with a linear reference signal that changes linearly. The AD conversion unit compares the electrical signal and the linear reference signal, and the electrical signal and the linear reference signal are matched according to a comparison result between the electrical signal and the linear reference signal. This is a driving method including outputting a count value obtained by counting the time required for the change of the reference signal according to a clock whose frequency changes.

本技術の第2の電子機器は、固体撮像装置と、前記固体撮像装置を制御する制御部とを備え、前記固体撮像装置は、受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部とを有し、前記AD変換部は、前記電気信号と前記線形参照信号とを比較するコンパレータと、前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値を出力するカウンタとを有する電子機器である。   A second electronic device of the present technology includes a solid-state imaging device and a control unit that controls the solid-state imaging device, and the solid-state imaging device includes pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities. Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixels of the pixel array unit, and an electric signal corresponding to the electric charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity, and a linear reference that changes linearly An AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion on the electrical signal by comparing the signal, and the AD conversion unit compares the electrical signal with the linear reference signal; and According to the comparison result between the electric signal and the linear reference signal, the time required for the change of the reference signal until the electric signal and the linear reference signal match is counted according to the clock whose frequency changes. And an electronic device having a counter that outputs a count value obtained.

本技術の第2の固体撮像装置、駆動方法、及び、電子機器においては、受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号がAD(Analog to Digital)変換される。AD変換では、前記電気信号と前記線形参照信号とが比較され、前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値が出力される。   In the second solid-state imaging device, the driving method, and the electronic device of the present technology, the plurality of photoelectric elements included in the pixel of the pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are arranged. By comparing an electric signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity in the conversion unit with a linear reference signal that changes linearly, the electric signal is subjected to AD (Analog to Digital) conversion. The In AD conversion, the electrical signal and the linear reference signal are compared, and the reference until the electrical signal and the linear reference signal match according to a comparison result between the electrical signal and the linear reference signal. A count value obtained by counting the time required for the change of the signal according to the clock whose frequency changes is output.

本技術によれば、階調を改善することができる。   According to the present technology, gradation can be improved.

大画素と小画素の出力を合成して画素値を広ダイナミックレンジ化させる技術の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the technique which synthesize | combines the output of a large pixel and a small pixel, and makes a pixel value a wide dynamic range. DAコンバータによる線形な出力を示す図である。It is a figure which shows the linear output by a DA converter. 本技術を適用したDAコンバータによる非線形な出力を示す図である。It is a figure which shows the nonlinear output by the DA converter to which this technique is applied. 図3の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of FIG. 3. SP1のCDS駆動におけるD相読み出し時、および、SP2のDDS駆動におけるP相読み出し時にADコンバータの出力を非線形とした場合のRamp波の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the Ramp wave at the time of the D-phase reading in the CDS drive of SP1 and the output of the AD converter being non-linear during the P-phase read in the DDS drive of SP2. 本技術を適用したイメージセンサの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of composition of an image sensor to which this art is applied. 画素アレイ部に配置されている画素の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the pixel arrange | positioned at the pixel array part. 画素の駆動タイミングを示す図である。It is a figure which shows the drive timing of a pixel. 画素におけるSP1とSP2の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of SP1 and SP2 in a pixel. AD変換部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of an AD conversion part. AD変換部の駆動タイミングを示す図である。It is a figure which shows the drive timing of an AD conversion part. AD変換部のDAコンバータの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the DA converter of an AD conversion part. Ramp DACを成すシフトレジスタの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the shift register which comprises Ramp DAC. DAコンバータの第1の駆動例に対応するレベルシフタ出力を示す図である。It is a figure which shows the level shifter output corresponding to the 1st example of a drive of a DA converter. 図14のレベルシフタ出力に対応するRamp波形を示す図である。It is a figure which shows the Ramp waveform corresponding to the level shifter output of FIG. DAコンバータの第2の駆動例に対応するレベルシフタ出力を示す図である。It is a figure which shows the level shifter output corresponding to the 2nd example of a DA converter drive. 図15のレベルシフタ出力に対応するRamp波形を示す図である。It is a figure which shows the Ramp waveform corresponding to the level shifter output of FIG. Ramp波のセトリング未達を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the settling failure of a Ramp wave. Ramp波のセトリング未達を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the settling failure of a Ramp wave. カラムの位置によって異なるRamp Stableを示す図である。It is a figure which shows Ramp Stable which changes with column positions. 縦列カラム型イメージセンサへの適用例を示すブロックである。It is a block which shows the example of application to a column-column type image sensor. AD変換部の出力を補正する補正部の配置例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of arrangement | positioning of the correction | amendment part which correct | amends the output of an AD conversion part. 非線形データを線形データに補正する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that nonlinear data is correct | amended to linear data. 第1の変形例におけるカウンタの駆動周波数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the drive frequency of the counter in a 1st modification. 第1の変形例に対応するRamp波形を示す図である。It is a figure which shows the Ramp waveform corresponding to the 1st modification. 第2の変形例におけるDAコンバータの駆動周波数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the drive frequency of the DA converter in a 2nd modification. 第2の変形例に対応するRamp波形を示す図である。It is a figure which shows the Ramp waveform corresponding to the 2nd modification. 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a schematic structure of an in-vivo information acquisition system. 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a schematic structure of a vehicle control system. 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the installation position of a vehicle exterior information detection part and an imaging part.

<受光感度が異なる複数のPDの出力を合成することによる画素値の広ダイナミックレンジ化>   <Wide dynamic range of pixel values by combining the outputs of multiple PDs with different photosensitivity>

イメージセンサにおいて、受光感度が異なる複数のPDの出力を合成することにより、画素値を広ダイナミックレンジ(Wide Dynamic Range)化する技術について説明する。   A technique for widening a pixel value in a wide dynamic range by combining outputs of a plurality of PDs having different light receiving sensitivities in an image sensor will be described.

受光感度が異なる複数のPDとしては、例えば、サイズが異なる複数のPDを採用することができる。   As the plurality of PDs having different light receiving sensitivities, for example, a plurality of PDs having different sizes can be employed.

図1は、サイズが大きい大PD(図面においてはSP1とも称する)、大PDよりもサイズが小さい小PD(図面においてはSP2とも称する)の出力を合成して画素値を広ダイナミックレンジ化させる技術の一例を示している。   FIG. 1 shows a technique for widening the pixel value by combining the outputs of a large PD (also referred to as SP1 in the drawing) and a small PD (also referred to as SP2 in the drawing) that are smaller than the large PD. An example is shown.

例えば、同図のAに示されるように、大PDと小PDの感度比が240倍であり、合成前の両PDの階調が4096(12bit)であるものを、1048576(20bit)にまで広ダイナミックレンジ化する場合(120dBを実現する場合)、小PDの出力に240倍のデジタルゲインをかけることで達成される。ただし、デジタルゲインをかけたことにより、小PDの出力を合成した領域については、同図のBに示されるように、大PDの出力を採用する領域に比較して、その階調が240倍に粗くなってしまう。   For example, as shown in A of the figure, the sensitivity ratio of large PD to small PD is 240 times, and the gradation of both PDs before synthesis is 4096 (12 bits) up to 1048576 (20 bits) This is achieved by applying a 240 times digital gain to the output of a small PD in the case of wide dynamic range (when 120 dB is realized). However, in the area where the output of the small PD is synthesized by applying the digital gain, the gradation is 240 times that of the area where the output of the large PD is adopted, as shown in B of FIG. It becomes rough.

このように、画素値の階調が荒くなってしまうと、例えば車載センシング等の用途では、要求される解像度を満たすことができなくなってしまうことがある。   Thus, when the gradation of the pixel value becomes rough, the required resolution may not be satisfied in applications such as in-vehicle sensing.

例えば車載センシングでは、Con Res.(Constant resolution)=ΔLSB/Digital codeに対して1%以下の達成が要求されているが、図1の例では、大PDから小PDに切り替わるポイントにおけるCon Res.= 5.85(=240/4095×100)%となり、上述した要求を達成することができない。   For example, in-vehicle sensing requires 1% or less to be achieved for Con Res. (Constant resolution) = ΔLSB / Digital code. In the example of Fig. 1, Con Res. (Constant resolution) at the point where large PD switches to small PD. = 5.85 (= 240/4095 × 100)%, and the above-mentioned requirement cannot be achieved.

Con Res.を小さくする方法としては、PDの出力をAD変換するに際して、PDの出力と比較するためのRamp波の波形を非線形にすることが挙げられる。なお、Ramp波の波形を非線形にすることについて、例えば特許文献1に記載がある。   As a method of reducing the Con Res., When the PD output is AD-converted, the waveform of the Ramp wave for comparison with the PD output is made non-linear. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-133707 describes making the waveform of the Ramp wave non-linear.

特許文献1に記載されている技術によれば、Ramp波の波形を非線形にすることができる。ただし、その用途はガンマ補正であって、大PDと小PDの出力を合成した場合のCon resを改善することはできない。   According to the technique described in Patent Document 1, the waveform of the Ramp wave can be made nonlinear. However, its application is gamma correction, and it is not possible to improve Con res when combining the output of large PD and small PD.

そこで、本技術では、複数のPDの出力を合成した場合のCon resを改善できるようにする。   Therefore, in the present technology, it is possible to improve Con res when combining the outputs of a plurality of PDs.

図1は、受光感度が異なる複数の光電変換部としての2つのPDの出力を合成することによる画素値の広ダイナミックレンジ化を説明する図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining a wide dynamic range of pixel values by combining outputs of two PDs as a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities.

図1のAは、サイズが大きく受光感度が高い大PDであるSP1と、SP1よりサイズが小さく受光感度が低い小PDであるSP2とについて、SP1及びSP2に入射する光の明るさと、SP1及びSP2の出力をAD変換したAD変換結果であるディジタルコードとの関係の例を示す図である。   FIG. 1A illustrates the brightness of light incident on SP1 and SP2, SP1 which is a large PD having a large size and high light receiving sensitivity, and SP2 which is a small PD having a smaller size and lower light receiving sensitivity than SP1 and SP1 and SP2. It is a figure which shows the example of the relationship with the digital code which is the AD conversion result which AD-converted the output of SP2.

図1のAでは、SP1及びSP2の出力は、いずれも、12ビットにAD変換される。以下、NビットへのAD変換を、NビットAD変換ともいう。SP1及びSP2の出力を12ビットAD変換することにより得られるディジタルコードは、0ないし4095の範囲の値である。   In FIG. 1A, the outputs of SP1 and SP2 are both AD converted to 12 bits. Hereinafter, AD conversion to N bits is also referred to as N bit AD conversion. A digital code obtained by performing 12-bit AD conversion on the outputs of SP1 and SP2 has a value in the range of 0 to 4095.

ここで、以下、SP1の出力をAD変換することにより得られるディジタルコードを、SP1のディジタルコードともいう。同様に、SP2の出力をAD変換することにより得られるディジタルコードを、SP2のディジタルコードともいう。   Hereafter, the digital code obtained by AD-converting the output of SP1 is also referred to as the SP1 digital code. Similarly, a digital code obtained by AD converting the output of SP2 is also referred to as a SP2 digital code.

図1のAでは、SP1とSP2との受光感度の比が、(約)240倍(47dB)になっている。すなわち、SP1の受光感度は、SP2の受光感度よりも、240倍高い。   In A of FIG. 1, the ratio of the light receiving sensitivity between SP1 and SP2 is (about) 240 times (47 dB). That is, the light receiving sensitivity of SP1 is 240 times higher than the light receiving sensitivity of SP2.

したがって、SP2のディジタルコードのLSB(Least Significant Bit)は、SP1のディジタルコードのLSBに対応する明るさの240倍の明るさに対応する。   Accordingly, the LSB (Least Significant Bit) of the SP2 digital code corresponds to 240 times the brightness corresponding to the LSB of the SP1 digital code.

図1のBは、SP1及びSP2に入射する光の明るさと、SP1及びSP2の出力を合成した合成画素値としてのディジタルコードとの関係の例を示す図である。   FIG. 1B is a diagram illustrating an example of the relationship between the brightness of light incident on SP1 and SP2 and a digital code as a combined pixel value obtained by combining the outputs of SP1 and SP2.

SP1及びSP2の出力を合成して広ダイナミックレンジを実現する場合、SP1とSP2との出力の合成では、例えば、SP1の出力が飽和するまでは、SP1のディジタルコードが、合成画素値として採用(選択)され、SP1の出力が飽和した後は、SP2のディジタルコードが、SP1とSP2との受光感度の比である240倍のデジタルゲインをかけて、合成画素値として採用される。以下、このようにして、合成画素値を得ることを、SP1とSP2とのディジタルコードの合成ともいう。   When combining the outputs of SP1 and SP2 to achieve a wide dynamic range, the SP1 and SP2 outputs are combined, for example, until the SP1 output is saturated, the SP1 digital code is used as the combined pixel value ( After the output of SP1 is saturated, the digital code of SP2 is applied as a composite pixel value by applying a digital gain of 240 times that is the ratio of the light receiving sensitivity of SP1 and SP2. Hereinafter, obtaining the combined pixel value in this way is also referred to as combining digital codes of SP1 and SP2.

ここでは、SP1及びSP2のディジタルコードは、いずれも12ビット(約72dB)であり、SP1とSP2との受光感度の比が240倍(約47dB)(約8ビット)であるから、SP1及びSP2の出力を合成した合成画素値によれば、(約)120dB(≒72dB+47dB)の階調の画素値、すなわち、20ビット(≒12ビット+8ビット)で表される0ないし1048675の範囲の値の広(高)ダイナミックレンジを達成することができる。   Here, the SP1 and SP2 digital codes are both 12 bits (about 72 dB), and the ratio of light receiving sensitivity between SP1 and SP2 is 240 times (about 47 dB) (about 8 bits). According to the synthesized pixel value obtained by synthesizing the output of, the pixel value of the gradation of (about) 120 dB (≈72 dB + 47 dB), that is, in the range of 0 to 1048675 represented by 20 bits (≈12 bits + 8 bits) A wide (high) dynamic range of values can be achieved.

SP1とSP2とのディジタルコードの合成によれば、SP1のディジタルコードによって、合成画素値の低照度時のS/N(Signal to Noise Ratio)を向上させることができる。また、SP2のディジタルコードによって、画素の飽和照度(特性)を改善し、合成画素値の広ダイナミックレンジを達成することができる。さらに、モーションアーチファクトを抑制することができる。   According to the synthesis of the digital code of SP1 and SP2, the S / N (Signal to Noise Ratio) when the synthesized pixel value is low in illuminance can be improved by the digital code of SP1. Further, the SP2 digital code can improve the saturation illuminance (characteristic) of the pixel and achieve a wide dynamic range of the combined pixel value. Furthermore, motion artifacts can be suppressed.

ところで、SP1とSP2とのディジタルコードの合成では、SP2のディジタルコードが240倍にされて、合成画素値とされるため、SP2のディジタルコードのLSB(1LSB)の変化は、合成画素値において、240LSB分の変化として現れる。   By the way, in the synthesis of the digital code of SP1 and SP2, the digital code of SP2 is multiplied by 240 to obtain the synthesized pixel value, so the change in the LSB (1LSB) of the digital code of SP2 Appears as a change of 240LSB.

したがって、合成画素値において、SP2のディジタルコード(の240倍)が採用される場合、SP1のディジタルコードが採用される場合に比較して、階調が240倍粗くなる。   Therefore, when the SP2 digital code (240 times as large) is employed in the synthesized pixel value, the gradation becomes 240 times coarser than when the SP1 digital code is employed.

いま、画素値の階調の細かさ(粗さ)の指標として、例えば、ΔLSB/ディジタルコードで表される値を採用することとする。   Now, for example, a value represented by ΔLSB / digital code is adopted as an index of the fineness (roughness) of the gradation of the pixel value.

ここで、ΔLSB/ディジタルコードにおける「ディジタルコード」は、合成画素値としてのディジタルコードを表し、「ΔLSB」は、SP1のディジタルコード又はSP2のディジタルコードのLSBが変化したときの、合成画素値としてのディジタルコードの変化量を表す。   Here, “digital code” in ΔLSB / digital code represents a digital code as a composite pixel value, and “ΔLSB” represents a composite pixel value when the LSB of the SP1 digital code or the SP2 digital code changes. Represents the amount of change in the digital code.

また、ΔLSB/ディジタルコードで表される値を、Constant resolutionと呼び、以下、Con Res.と略すこととする。   Further, a value represented by ΔLSB / digital code is called “Constant resolution” and is hereinafter abbreviated as “Con Res.”.

Con Res.は、合成画素値において、SP1のディジタルコードが採用されるときと、SP2のディジタルコードが採用されるときとの切り替わりポイントで最も悪化する。すなわち、図1では、Con Res.は、合成画素値としてのディジタルコードが4095である場合に最も悪化し、合成画素値としてのディジタルコードが4095で、SP2のディジタルコードが1だけ増加した場合に、合成画素値としてのディジタルコードが1×240だけ増加するので、240/4095≒5.85%になる。   Con Res. Is most deteriorated at the switching point between when the SP1 digital code is employed and when the SP2 digital code is employed in the composite pixel value. That is, in FIG. 1, Con Res. Is most deteriorated when the digital code as the synthesized pixel value is 4095, and when the digital code as the synthesized pixel value is 4095 and the digital code of SP2 increases by 1. Since the digital code as the synthesized pixel value increases by 1 × 240, 240 / 4095≈5.85%.

例えば、車載用のイメージセンサについては、1%以下のCon Res.が要求されることがあるが、図1に示したSP1とSP2とのディジタルコードの合成では、1%以下のCon Res.を達成することはできない。   For example, for an in-vehicle image sensor, a Con Res. Of 1% or less may be required. However, in the synthesis of digital codes of SP1 and SP2 shown in FIG. 1, a Con Res. Of 1% or less is required. Cannot be achieved.

そこで、本技術では、合成画素値の階調を改善し、1%以下等の所定値以下のCon Res.を達成する。   Therefore, in the present technology, the gradation of the composite pixel value is improved, and Con Res. Below a predetermined value such as 1% or less is achieved.

本技術を適用したイメージセンサにおいては、1つの画素セルに高感度PD(例えば、サイズが大きいPD。以下、SP1と称する)と、低感度PD(例えば、サイズが小さいPD。以下、SP2と称する)と、画素内容量(FC)が配置される。SP1には、P相データが読み出された後にD相データが読み出されるCDS(correlated double sampling)駆動が採用される。一方、SP2には、D相データが読み出された後にP相データが読み出されるDDS(double data sampling)駆動が採用される。   In an image sensor to which the present technology is applied, a high-sensitivity PD (for example, a large-size PD; hereinafter referred to as SP1) and a low-sensitivity PD (for example, a small-size PD. ) And a pixel internal capacitance (FC). SP1 employs CDS (correlated double sampling) driving in which D-phase data is read after P-phase data is read. On the other hand, SP2 employs DDS (double data sampling) driving in which P-phase data is read after D-phase data is read.

ここで、本技術を適用したイメージセンサでは、画素が、光電変換を行う光電変換部として、複数のPD(SP1, SP2)を有し、その画素から出力される電気信号のAD変換が、参照信号比較型AD変換により行われる。   Here, in an image sensor to which the present technology is applied, a pixel has a plurality of PDs (SP1, SP2) as photoelectric conversion units that perform photoelectric conversion, and AD conversion of an electrical signal output from the pixel is referred to This is done by signal comparison AD conversion.

参照信号比較型AD変換では、例えば、ランプ信号(Ramp波)等の、時間とともに変化する参照信号と、AD変換の対象の電気信号とが比較される。そして、参照信号と電気信号との大小関係が変化するまでの時間がカウントされ、その時間をカウントしたカウント値が、電気信号のAD変換結果としてのディジタルコードとされる。   In the reference signal comparison type AD conversion, for example, a reference signal that changes with time, such as a ramp signal (Ramp wave), is compared with an electric signal to be converted. Then, the time until the magnitude relationship between the reference signal and the electric signal changes is counted, and the count value obtained by counting the time is used as a digital code as an AD conversion result of the electric signal.

また、本技術を適用したイメージセンサでは、画素から出力される電気信号のAD変換として、ノイズ信号のAD変換と、データ信号のAD変換とが行われる。   Further, in an image sensor to which the present technology is applied, AD conversion of a noise signal and AD conversion of a data signal are performed as AD conversion of an electric signal output from a pixel.

ノイズ信号のAD変換では、画素を構成するFD(Floating Diffusion)を電源電圧にリセットした直後の、そのFDの電圧がノイズ信号としてAD変換され、データ信号のAD変換では、PDの光電変換により得られた電荷がFDに転送された直後の、そのFDの電圧がデータ信号としてAD変換される。   In the AD conversion of the noise signal, the FD voltage immediately after resetting the FD (Floating Diffusion) constituting the pixel to the power supply voltage is AD converted as a noise signal. In the AD conversion of the data signal, it is obtained by the photoelectric conversion of the PD. Immediately after the generated charge is transferred to the FD, the voltage of the FD is AD converted as a data signal.

ノイズ信号のAD変換では、そのノイズ信号と比較される参照信号が、所定の期間だけ変化されるが、この所定の期間を、P(Preset)相ともいう。同様に、データ信号のAD変換では、そのデータ信号と比較される参照信号が、所定の期間だけ変化されるが、この所定の期間を、D(Data)相ともいう。   In AD conversion of a noise signal, a reference signal to be compared with the noise signal is changed for a predetermined period, and this predetermined period is also referred to as a P (Preset) phase. Similarly, in AD conversion of a data signal, a reference signal to be compared with the data signal is changed for a predetermined period, and this predetermined period is also referred to as a D (Data) phase.

さらに、イメージセンサにおいて、画素から電気信号を出力し、その電気信号のAD変換を行って、そのAD変換結果としてのディジタルコードを得ることを、画素からのディジタルコードの読み出しということとする。また、画素からディジタルコードを読み出すように、画素を動作させることを、画素の駆動ということとする。さらに、画素からのディジタルコードの読み出しのうちの、P相で読み出されるデータ(ノイズ信号のAD変換結果)を、P相データともいい、D相で読み出されるデータを、D相データ(データ信号のAD変換結果)を、D相データともいうこととする。   Furthermore, in an image sensor, outputting an electric signal from a pixel, performing AD conversion of the electric signal, and obtaining a digital code as a result of the AD conversion is referred to as reading of the digital code from the pixel. In addition, operating a pixel so as to read a digital code from the pixel is referred to as pixel driving. Further, of the digital code read from the pixel, the data read in the P phase (AD signal conversion result of the noise signal) is also referred to as P phase data, and the data read in the D phase is referred to as D phase data (data signal (AD conversion result) is also called D-phase data.

画素の駆動方式には、CDS駆動とDDS駆動とがある。CDS駆動では、先に、P相データの読み出しが行われ、その後、D相データの読み出しが行われる。DDS駆動では、先に、D相データの読み出しが行われ、その後、P相データの読み出しが行われる。   Pixel driving methods include CDS driving and DDS driving. In CDS driving, P-phase data is read first, and then D-phase data is read. In DDS driving, D-phase data is read first, and then P-phase data is read.

また、CDS駆動及びDDS駆動のいずれでも、D相データとP相データとの差分が、画素のPDで光電変換された電気信号に相当する信号成分のAD変換結果として求められる。D相データとP相データとの差分をとることにより、ノイズを低減することができる。   In both CDS driving and DDS driving, the difference between the D-phase data and the P-phase data is obtained as an AD conversion result of a signal component corresponding to an electric signal photoelectrically converted by the PD of the pixel. Noise can be reduced by taking the difference between the D-phase data and the P-phase data.

画素の駆動において、画素から出力された電気信号(ノイズ信号、データ信号)のAD変換に用いる参照信号は、例えば、DAC(Digital to Analog Converter)(DAコンバータ)で生成することができる。   In pixel driving, a reference signal used for AD conversion of an electrical signal (noise signal, data signal) output from a pixel can be generated by, for example, a DAC (Digital to Analog Converter) (DA converter).

図2は、DDS駆動におけるDAコンバータによる線形の出力(Ramp波)を示している。図3は、DDS駆動における本技術を適用したイメージセンサのDAコンバータによる出力(Ramp波)を示している。図3に示されるように、本技術を適用したイメージセンサのDAコンバータによる出力は、例えば24dB乃至-6dBと非線形になるようする。   FIG. 2 shows a linear output (Ramp wave) by a DA converter in DDS driving. FIG. 3 shows an output (Ramp wave) by the DA converter of the image sensor to which the present technology is applied in the DDS drive. As shown in FIG. 3, the output from the DA converter of the image sensor to which the present technology is applied is made non-linear, for example, 24 dB to -6 dB.

この場合、Con Res.=0.36(=(240/16)/4095×100)%となり、Con Res.を1%以下とする要求を達成することができる。   In this case, Con Res. = 0.36 (= (240/16) / 4095 × 100)%, and the requirement to set Con Res. To 1% or less can be achieved.

すなわち、図2は、DDS駆動のAD変換に用いる参照信号の第1の例を示す波形図である。図3は、DDS駆動のAD変換に用いる参照信号の第2の例を示す波形図である。   That is, FIG. 2 is a waveform diagram showing a first example of a reference signal used for DDS-driven AD conversion. FIG. 3 is a waveform diagram showing a second example of a reference signal used for DDS-driven AD conversion.

なお、図2及び図3において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧(又はレベル)を表す。   2 and 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage (or level).

図2の参照信号の第1の例では、参照信号(の電圧)は、D相において、線形に(一定の傾きで)減少し、その後、P相の直前に、D相の開始時の電圧よりも1000mVだけ高い電圧に上昇してから、P相において線形に減少する。   In the first example of the reference signal of FIG. 2, the reference signal (voltage) decreases linearly (with a constant slope) in the D phase, and then the voltage at the start of the D phase immediately before the P phase. It rises to a voltage higher by 1000 mV and then decreases linearly in the P phase.

また、図2では、D相が、画素から出力される電気信号と参照信号との大小関係が変化するまでの時間を(周波数が一定のクロックに従って)カウントするカウンタのカウント値の2048カウント分の期間になっており、参照信号は、その2048カウントの間に、500mVだけ減少する。   In FIG. 2, the D phase corresponds to the count value of 2048 counts of the counter that counts the time until the magnitude relationship between the electrical signal output from the pixel and the reference signal changes (according to a constant frequency clock). The reference signal decreases by 500 mV during that 2048 count.

ここで、この、2048カウントの間に500mVだけ線形に減少する参照信号を用いて行われるAD変換のゲイン(アナログゲイン)を0dBとする。   Here, the gain (analog gain) of AD conversion performed using the reference signal linearly decreasing by 500 mV during 2048 counts is set to 0 dB.

図2では、参照信号が、D相の開始時の電圧よりも1000mVだけ高い電圧に上昇してから、P相が開始されている。したがって、P相の開始時の参照信号と、D相の開始時の参照信号との電圧の差は、1000mV(ここでは、4096カウント分の電圧に相当する)であるが、DDS駆動では、この電圧の差である1000mVが、AD変換のダイナミックレンジ(D-range)になる。なお、CDS駆動では、P相の終了時の参照信号と、D相の終了時の参照信号との電圧の差が、AD変換のダイナミックレンジとなる。   In FIG. 2, the P phase is started after the reference signal rises to a voltage higher by 1000 mV than the voltage at the start of the D phase. Therefore, the voltage difference between the reference signal at the start of the P phase and the reference signal at the start of the D phase is 1000 mV (here, equivalent to a voltage of 4096 counts). The voltage difference of 1000mV is the AD conversion dynamic range (D-range). In CDS driving, the voltage difference between the reference signal at the end of the P phase and the reference signal at the end of the D phase is the dynamic range of AD conversion.

図2では、P相において、参照信号は、6144カウントの間に、1500mvだけ線形に減少する。したがって、図2では、D相及びP相の参照信号の傾きは、同一かつ一定で、-500mV/2048カウント=-1500mV/6144カウント≒-244μV/カウント(LSB)である。また、かかる参照信号を用いて行われるAD変換のゲインは0dBである。   In FIG. 2, in the P phase, the reference signal decreases linearly by 1500 mV during 6144 counts. Therefore, in FIG. 2, the slopes of the D-phase and P-phase reference signals are the same and constant, and are −500 mV / 2048 count = −1500 mV / 6614 count≈−244 μV / count (LSB). The gain of AD conversion performed using such a reference signal is 0 dB.

ここで、AD変換のゲインは、例えば、参照信号の傾きに対応するので、あるゲインx[dB]のAD変換が行われる参照信号を、x[dB]の参照信号ともいう。   Here, since the AD conversion gain corresponds to, for example, the slope of the reference signal, a reference signal on which AD conversion with a certain gain x [dB] is performed is also referred to as an x [dB] reference signal.

また、D相及びP相において、参照信号は減少させるように変化させる他、上昇するように変化させることができる。但し、本明細書では、説明を簡単にするため、参照信号を減少させるように変化させる場合について言及し、参照信号を上昇させるように変化させる場合については言及しない。   In addition, in the D phase and the P phase, the reference signal can be changed so as to increase or increase so as to decrease. However, in this specification, in order to simplify the description, the case where the reference signal is changed to decrease is referred to, and the case where the reference signal is changed to increase is not referred to.

図3の参照信号の第2の例では、参照信号は、D相において、第1の例の場合と同様に、線形に減少し、その後、P相の直前に、D相の開始時の電圧よりも1000mVだけ高い電圧に上昇してから、P相において減少する。さらに、図3では、図2と同様に、D相は、2048カウント分の期間になっており、P相は、6144カウント分の期間になっている。   In the second example of the reference signal in FIG. 3, the reference signal decreases linearly in the D phase as in the first example, and then the voltage at the start of the D phase immediately before the P phase. It rises to a voltage higher by 1000 mV and then decreases in the P phase. Further, in FIG. 3, as in FIG. 2, the D phase has a period of 2048 counts, and the P phase has a period of 6144 counts.

但し、P相において、参照信号の第1の例では、参照信号は、線形に減少するが、参照信号の第2の例では、参照信号は、非線形に変化する。図3では、参照信号は、P相において、いわば凹状に変化している。   However, in the P phase, in the first example of the reference signal, the reference signal decreases linearly, but in the second example of the reference signal, the reference signal changes nonlinearly. In FIG. 3, the reference signal changes in a so-called concave shape in the P phase.

すなわち、いま、便宜上、P相を、時間の早い順に、P1相、P2相、P3相、P4相、P5相、及び、P6相の6個のサブ期間に分けることとする。6144カウント分のP相において、P1相、P2相、P3相、P4相、P5相、及び、P6相は、それぞれ、先頭から、1024カウント分の期間、次の1024カウント分の期間、次の1024カウント分の期間、次の1024カウント分の期間、次の1024カウント分の期間、及び、最後の2048カウント分の期間になっている。   That is, for the sake of convenience, the P phase is divided into six sub-periods of P1, P2, P3, P4, P5, and P6 phases in order of increasing time. In the P phase for 6144 counts, the P1, P2, P3, P4, P5, and P6 phases from the beginning are the period for 1024 counts, the period for the next 1024 counts, the next A period for 1024 counts, a period for the next 1024 counts, a period for the next 1024 counts, and a period for the last 2048 counts.

そして、P1相、P2相、P3相、P4相、P5相、及び、P6相の参照信号は、それぞれ、-6dBの参照信号、0dBの参照信号、6dBの参照信号、12dBの参照信号、18dBの参照信号、及び、24dBの参照信号になっている。   And the reference signals of P1, P2, P3, P4, P5, and P6 are -6dB reference signal, 0dB reference signal, 6dB reference signal, 12dB reference signal, 18dB, respectively. And a reference signal of 24 dB.

P2相の0dBの参照信号の傾きは、-500mV/2048カウント=-250mV/1024カウントなので、1024カウントのP2相において、参照信号は、250mVだけ減少する。   Since the slope of the 0 dB reference signal in the P2 phase is −500 mV / 2048 count = −250 mV / 1024 count, the reference signal is decreased by 250 mV in the 1024 count P2 phase.

P1相の-6dBの参照信号の傾きは、0dBの参照信号の傾きの2倍なので、1024カウントのP1相において、参照信号は、500mV=250Mv×2だけ減少する。   Since the slope of the -6 dB reference signal in the P1 phase is twice the slope of the 0 dB reference signal, the reference signal decreases by 500 mV = 250 Mv × 2 in the 1024 count P1 phase.

P3相の6dBの参照信号の傾きは、0dBの参照信号の傾きの1/2倍なので、1024カウントのP3相において、参照信号は、125mV=250mV/2だけ減少する。   Since the slope of the 6 dB reference signal in the P3 phase is 1/2 times the slope of the 0 dB reference signal, the reference signal decreases by 125 mV = 250 mV / 2 in the 1024 count P3 phase.

P4相の12dBの参照信号の傾きは、0dBの参照信号の傾きの1/4倍なので、1024カウントのP4相において、参照信号は、62.5mV=250mV/4だけ減少する。   Since the slope of the 12 dB reference signal in the P4 phase is 1/4 times the slope of the 0 dB reference signal, the reference signal is reduced by 62.5 mV = 250 mV / 4 in the 1024 count P4 phase.

P5相の18dBの参照信号の傾きは、0dBの参照信号の傾きの1/8倍なので、1024カウントのP5相において、参照信号は、31.25mV=250mV/8だけ減少する。   Since the slope of the 18 dB reference signal in the P5 phase is 1/8 times the slope of the 0 dB reference signal, the reference signal decreases by 31.25 mV = 250 mV / 8 in the 1024 count P5 phase.

P6相の24dBの参照信号の傾きは、0dBの参照信号の傾きの1/16倍なので、2048=1024×2カウントのP6相において、参照信号は、31.25mV=250mV/16×2だけ減少する。   Since the slope of the 24dB reference signal for P6 phase is 1/16 times the slope of the 0dB reference signal, the reference signal is reduced by 31.25mV = 250mV / 16x2 in the P6 phase with 2048 = 1024 x 2 counts. .

なお、図3の参照信号の第2の例では、D相は、図2の場合と同様に、2048カウント分の期間になっている。但し、図3では、D相の参照信号は、0dBの参照信号ではなく、P相の最後のP6相と同様の24dBの参照信号になっている。   In the second example of the reference signal in FIG. 3, the D phase has a period of 2048 counts as in the case of FIG. However, in FIG. 3, the D-phase reference signal is not a 0 dB reference signal, but a 24 dB reference signal similar to the last P6 phase of the P phase.

Con Res.は、DDS駆動時のP相の参照信号の電圧がより低い期間、すなわち、図3では、P6相側の期間において、より高いゲインの参照信号を採用することにより改善することができる。   Con Res. Can be improved by adopting a reference signal having a higher gain in the period when the voltage of the P-phase reference signal during DDS driving is lower, that is, in the period on the P6 phase side in FIG. .

図3では、P6相において、24dBの参照信号が採用されており、同様の期間において0dBの参照信号が採用される図2の場合に比較して、Con Res.を、24dB相当、すなわち、約1/16倍に改善することができる。   In FIG. 3, 24 dB reference signal is adopted in the P6 phase, and compared to the case of FIG. 2 where 0 dB reference signal is adopted in the same period, Con Res. It can be improved by 1/16 times.

したがって、例えば、図2の参照信号を採用する場合のCon Res.が、例えば、図1で説明したように、 5.85%であるとすると、図3の参照信号を採用する場合には、Con Res.を、0.36%≒5.85%/16に改善することができる。   Therefore, for example, if the Con Res. When adopting the reference signal of FIG. 2 is 5.85% as explained in FIG. 1, for example, if the reference signal of FIG. Can be improved to 0.36% ≈5.85% / 16.

すなわち、SP2について、図3の参照信号を採用して、AD変換を行うことにより、合成画素値の階調を改善することができる。   That is, for SP2, the gradation of the combined pixel value can be improved by performing AD conversion using the reference signal of FIG.

なお、図2の参照信号の第1の例のように、線形に変化する参照信号を、線形参照信号ともいい、図3の参照信号の第2の例のように、非線形に変化する参照信号を、非線形参照信号ともいう。   A reference signal that changes linearly as in the first example of the reference signal in FIG. 2 is also referred to as a linear reference signal, and a reference signal that changes nonlinearly as in the second example of the reference signal in FIG. Is also referred to as a nonlinear reference signal.

非線形参照信号のP1相ないしP6相でのゲインについては、P相の最後のP6相でのゲインを決定し、そのP6相でのゲインから、徐々に小さくなるように、P5ないしP1相でのゲインを決定することができる。P相の最後のP6相でのゲインは、例えば、要求される合成画素値の階調、すなわち、例えば、要求されるCon Res.に応じて決定することができる。   For the gain in the P1 phase to P6 phase of the nonlinear reference signal, determine the gain in the last P6 phase of the P phase, and gradually decrease from the gain in the P6 phase in the P5 to P1 phase. Gain can be determined. The gain in the last P6 phase of the P phase can be determined, for example, according to the required gradation of the composite pixel value, that is, the required Con Res.

ここで、図3では、P相を、P1相ないしP6相の6個のサブ期間に区分し、各サブ期間において、線形に変化する参照信号を採用するとともに、P1相ないしP6相の参照信号のゲインを徐々に大にすることで、P相全体として、参照信号を、非線形に変化させることとしたが、P相を区分けするサブ期間の数は、6個に限定されるものではない。すなわち、P相は、2個以上の任意の数のサブ期間に区分けすることができる。   Here, in FIG. 3, the P phase is divided into six sub-periods of P1 phase to P6 phase, and a reference signal that changes linearly is adopted in each sub-period, and the reference signal of P1 phase to P6 phase By gradually increasing the gain, the reference signal is changed nonlinearly for the entire P phase. However, the number of sub-periods for dividing the P phase is not limited to six. That is, the P phase can be divided into an arbitrary number of sub-periods of two or more.

図4は、図3のP相読み出しにおけるRamp波の傾きの拡大図である。図4に示されるように、Ramp波の傾き(Rampスロープ)は、1カウント(ΔT)にて電圧をΔVだけ変化させることにより実現される。したがって、RAMP波の変曲点を境界にして、ΔTまたはΔVを変化させれば、Ramp波の傾きを変化させることができる。   FIG. 4 is an enlarged view of the slope of the Ramp wave in the P-phase reading of FIG. As shown in FIG. 4, the slope of the Ramp wave (Ramp slope) is realized by changing the voltage by ΔV at 1 count (ΔT). Therefore, if ΔT or ΔV is changed with the inflection point of the RAMP wave as a boundary, the slope of the Ramp wave can be changed.

なお、上述したように、SP1にはCDS駆動が採用され、SP2にはDDS駆動が採用され、SP2のDDS駆動におけるP相読み出し時のDAコンバータの出力を非線形とすれば、本願の目的は達成する。しかしながら、SP1のCDS駆動におけるD相読み出し時にもDAコンバータの出力を非線形としてもよい。   Note that, as described above, CDS drive is adopted for SP1, DDS drive is adopted for SP2, and the objective of the present application is achieved if the output of the DA converter at the P-phase readout in SP2 DDS drive is nonlinear. To do. However, the DA converter output may be made non-linear also during D-phase reading in the CDS drive of SP1.

すなわち、図4は、非線形参照信号を示す拡大図である。   That is, FIG. 4 is an enlarged view showing a nonlinear reference signal.

非線形参照信号の電圧を変化させる単位時間ΔT、及び、単位時間ΔTごとの参照信号の電圧の変化量ΔVの少なくとも一方を、P相のサブ期間(P#i相(ここでは、i=1,2,...,6))ごとに変化させることにより、サブ期間ごとに、参照信号のゲイン(傾き)を変化させることができる。   At least one of the unit time ΔT for changing the voltage of the nonlinear reference signal and the change amount ΔV of the voltage of the reference signal for each unit time ΔT is set to a P-phase sub-period (P # i phase (here, i = 1, 2,..., 6)), the gain (slope) of the reference signal can be changed for each sub period.

図4では、ΔT及びΔVが、ΔT1及びΔV1から、ΔT2及びΔV2に変化している。   In FIG. 4, ΔT and ΔV are changed from ΔT1 and ΔV1 to ΔT2 and ΔV2.

参照信号のゲインを変化させる変曲点は、サブ期間が開始するタイミングになる。   The inflection point that changes the gain of the reference signal is the timing at which the sub-period starts.

図5は、SP1のCDS駆動におけるD相読み出し時、および、SP2のDDS駆動におけるP相読み出し時にDAコンバータの出力を非線形とした場合のRamp波の波形を示している。   FIG. 5 shows the waveform of the Ramp wave when the output of the DA converter is made non-linear at the time of D-phase reading in the SP1 CDS driving and at the time of P-phase reading in the SP2 DDS driving.

同図に示されるように、SP2のDDS駆動におけるP相読み出し時のRamp波は凹状の非線形とするが、SP1のCDS駆動におけるD相読み出し時のRamp波は凸状の非線形とする。この場合、SP1における低照度時の階調も改善させることができる。   As shown in the figure, the Ramp wave at the P-phase reading in the SP2 DDS driving is a concave nonlinear shape, but the Ramp wave at the D-phase reading in the SP1 CDS driving is a convex non-linearity. In this case, the gradation at low illuminance in SP1 can also be improved.

すなわち、図5は、SP1のCDS駆動に用いられる参照信号、及び、SP2のDDS駆動に用いられる参照信号の例を示す図である。   That is, FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a reference signal used for SP1 CDS driving and a reference signal used for SP2 DDS driving.

図5において、実線は、線形参照信号を表し、点線は、非線形参照信号を表す。   In FIG. 5, a solid line represents a linear reference signal, and a dotted line represents a non-linear reference signal.

SP2のDDS駆動において、P相の参照信号として、凹状に変化する非線形参照信号を用いることにより、図3で説明したように、合成画素値の階調を改善することができる。   In the SP2 DDS drive, the non-linear reference signal that changes in a concave shape is used as the P-phase reference signal, so that the gradation of the combined pixel value can be improved as described with reference to FIG.

なお、SP1のCDS駆動では、D相の参照信号として、凸状に変化する非線形参照信号を用いることができる。この場合、低照度時の合成画素値の階調を改善することができる。   In the CDS driving of SP1, a non-linear reference signal that changes in a convex shape can be used as the D-phase reference signal. In this case, the gradation of the combined pixel value at the time of low illuminance can be improved.

<本技術の実施の形態であるイメージセンサの構成例>
次に、図6は、本技術の実施の形態であるイメージセンサの構成例を示している。
<Configuration example of image sensor according to an embodiment of the present technology>
Next, FIG. 6 illustrates a configuration example of an image sensor that is an embodiment of the present technology.

すなわち、図6は、本技術を適用したイメージセンサの一実施の形態の構成例を示す図である。   That is, FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an image sensor to which the present technology is applied.

このイメージセンサ10は、画素アレイ部11、アドレスデコーダ12、画素タイミング駆動部13、AD変換部14、およびセンサコントローラ15を有する。   The image sensor 10 includes a pixel array unit 11, an address decoder 12, a pixel timing driving unit 13, an AD conversion unit 14, and a sensor controller 15.

画素アレイ部11には、光電変換により得られる電荷に応じた電気(電圧)信号を出力する複数の画素11Pが2次元に配置されている。アドレスデコーダ12および画素タイミング駆動部13は、画素アレイ部11に配置されている各画素11Pの駆動を制御する。すなわち、アドレスデコーダ12は、センサコントローラ15から供給されるアドレス及びラッチ信号等に応じて、駆動すべき画素11Pの指定等を行う制御信号を、画素タイミング駆動部13に供給する。画素タイミング駆動部13は、センサコントローラ15から供給される駆動タイミング信号、及び、アドレスデコーダ12から供給される制御信号に応じて、画素11P(を構成するFET)を駆動する。AD変換部14は、画素アレイ部11から出力され、垂直信号線VSLを介して供給される電気信号をAD変換して後段に出力する。センサコントローラ15は、イメージセンサ10の全体を制御する。すなわち、センサコントローラ15は、例えば、アドレス及びラッチ信号を、アドレスデコーダ12に供給し、駆動タイミング信号を、画素タイミング駆動部13に供給する。また、センサコントローラ15は、AD変換を制御する制御信号を、AD変換部14に供給する。上述したイメージセンサ10の構成要素のうち、本技術は、特にAD変換部14に関する。   In the pixel array unit 11, a plurality of pixels 11 </ b> P that output an electric (voltage) signal corresponding to the electric charge obtained by photoelectric conversion are two-dimensionally arranged. The address decoder 12 and the pixel timing driving unit 13 control the driving of each pixel 11P arranged in the pixel array unit 11. That is, the address decoder 12 supplies a control signal for designating the pixel 11P to be driven to the pixel timing driving unit 13 in accordance with the address and latch signal supplied from the sensor controller 15. The pixel timing driving unit 13 drives the pixel 11P (the FET that constitutes the pixel 11P) in accordance with the driving timing signal supplied from the sensor controller 15 and the control signal supplied from the address decoder 12. The AD conversion unit 14 AD-converts the electrical signal output from the pixel array unit 11 and supplied via the vertical signal line VSL, and outputs it to the subsequent stage. The sensor controller 15 controls the entire image sensor 10. That is, for example, the sensor controller 15 supplies an address and a latch signal to the address decoder 12 and supplies a drive timing signal to the pixel timing driver 13. In addition, the sensor controller 15 supplies a control signal for controlling AD conversion to the AD conversion unit 14. Among the components of the image sensor 10 described above, the present technology particularly relates to the AD conversion unit 14.

画素11Pの構成及びAD変換部14の構成の詳細については後述する。   Details of the configuration of the pixel 11P and the configuration of the AD conversion unit 14 will be described later.

<画素11Pの構成例>
図7は、画素アレイ部11に配置されている画素11Pの構成例を示している。画素11Pは、7Tr.(Transistor)型単画素方式の画素であり、高感度PDであるSP1、低感度PDであるSP2、および画素内容量FCを有する。さらに、画素11Pは、SP1に対応する転送ゲート(転送トランジスタ)TG1、SP2に対応する転送ゲート(転送トランジスタ)TG2、アンプゲート(アンプトランジスタ)AMP、選択ゲート(選択トランジスタ)SEL、リセットゲート(リセットトランジスタ)RST、FDゲート(FDトランジスタ)FDG、およびFCゲート(FCトランジスタ)FCGを有する。
<Configuration Example of Pixel 11P>
FIG. 7 shows a configuration example of the pixel 11 </ b> P arranged in the pixel array unit 11. The pixel 11P is a 7Tr. (Transistor) type single pixel type pixel, and has SP1 which is a high sensitivity PD, SP2 which is a low sensitivity PD, and a pixel internal capacity FC. Further, the pixel 11P includes a transfer gate (transfer transistor) TG1 corresponding to SP1, a transfer gate (transfer transistor) TG2 corresponding to SP2, an amplifier gate (amplifier transistor) AMP, a selection gate (selection transistor) SEL, and a reset gate (reset). Transistor) RST, FD gate (FD transistor) FDG, and FC gate (FC transistor) FCG.

画素内容量FCは、SP2からあふれた電荷を蓄える容量であり、SP2の電荷とFCの電荷を読み出すことによりSP2の低感度/高D-range(飽和拡大)を実現できる。なお、FCは、P相データの読出し時にリセットされてしまうので、上述したようにSP2はD相データを先に読み出し、P相データを後に読み出すDDS駆動とされる。   The intra-pixel capacitor FC is a capacitor that accumulates charges overflowing from SP2, and the low sensitivity / high D-range (saturation expansion) of SP2 can be realized by reading the charges of SP2 and FC. Since FC is reset when P-phase data is read, SP2 is DDS-driven to read D-phase data first and read P-phase data later as described above.

画素11Pにおいて、SP1またはSP2から読み出された電荷はFDに保持された後、電気信号としてAMPおよびSELを介して垂直信号線VSLに出力される。   In the pixel 11P, the charge read from SP1 or SP2 is held in the FD, and then output to the vertical signal line VSL via the AMP and SEL as an electrical signal.

すなわち、画素11Pにおいて、転送トランジスタTG1及びTG2、アンプトランジスタAMP、選択トランジスタSEL、リセットトランジスタRST、FDトランジスタFDG、並びに、FCトランジスタFCGは、FET(Field Effect Transistor)で構成される。そして、画素11Pでは、転送トランジスタTG1のドレインと、アンプトランジスタAMPのゲートとが接続され、その転送トランジスタTG1のドレインと、アンプトランジスタAMPのゲートとの接続点には、FDが形成されている。   That is, in the pixel 11P, the transfer transistors TG1 and TG2, the amplifier transistor AMP, the selection transistor SEL, the reset transistor RST, the FD transistor FDG, and the FC transistor FCG are configured by FETs (Field Effect Transistors). In the pixel 11P, the drain of the transfer transistor TG1 and the gate of the amplifier transistor AMP are connected, and an FD is formed at the connection point between the drain of the transfer transistor TG1 and the gate of the amplifier transistor AMP.

また、画素11Pにおいて、アノードが接地されたSP1のカソードは、転送トランジスタTG1を介して、FDに接続されている。また、FDは、FDトランジスタFDG、及び、リセットトランジスタRSTを介して、電源に接続されている。なお、FDトランジスタFDGは、画素11Pの変換効率(例えば、電荷から電圧への変換の効率)を制御するためのトランジスタである。   In the pixel 11P, the cathode of SP1, whose anode is grounded, is connected to the FD via the transfer transistor TG1. The FD is connected to the power supply via the FD transistor FDG and the reset transistor RST. The FD transistor FDG is a transistor for controlling the conversion efficiency of the pixel 11P (for example, the conversion efficiency from charge to voltage).

FDトランジスタFDGとリセットトランジスタRSTとの接続点、すなわち、FDトランジスタFDGのドレインとリセットトランジスタRSTのソースとの接続点は、FCトランジスタFCGを介して、一端が接地された画素内容量FCの他端に接続されるとともに、転送トランジスタTG2を介して、アノードが接地されたSP2のカソードに接続されている。   The connection point between the FD transistor FDG and the reset transistor RST, that is, the connection point between the drain of the FD transistor FDG and the source of the reset transistor RST is connected to the other end of the intra-pixel capacitance FC, one end of which is grounded via the FC transistor FCG. And the anode is connected to the cathode of the grounded SP2 via the transfer transistor TG2.

また、画素11Pにおいて、アンプトランジスタAMPのドレインは、電源に接続され、アンプトランジスタAMPのソースは、選択トランジスタSELを介して、垂直信号線VSLに接続されている。   In the pixel 11P, the drain of the amplifier transistor AMP is connected to the power supply, and the source of the amplifier transistor AMP is connected to the vertical signal line VSL via the selection transistor SEL.

画素タイミング駆動部13(図6)は、転送トランジスタTG1及びTG2、選択トランジスタSEL、リセットトランジスタRST、FDトランジスタFDG、並びに、FCトランジスタFCGのオン/オフを制御することにより、画素11Pを駆動する。   The pixel timing driver 13 (FIG. 6) drives the pixel 11P by controlling on / off of the transfer transistors TG1 and TG2, the selection transistor SEL, the reset transistor RST, the FD transistor FDG, and the FC transistor FCG.

以上のように構成される画素11Pでは、SP1が、画素11Pに入射する光を光電変換して蓄積する。SP1で光電変換されて蓄積された電荷は、転送トランジスタTG1を介して、FDに転送されて蓄積される。   In the pixel 11P configured as described above, SP1 photoelectrically converts and accumulates light incident on the pixel 11P. The charge photoelectrically converted and stored in SP1 is transferred to and stored in FD via the transfer transistor TG1.

SP1の光電変換により得られる電荷(以下、SP1の電荷ともいう)は、FDに蓄積されることにより、その電荷に対応する電圧に変換され、アンプトランジスタAMP及び選択トランジスタSELを介して、垂直信号線VSLに出力される。   The charge obtained by photoelectric conversion of SP1 (hereinafter also referred to as SP1 charge) is accumulated in the FD to be converted into a voltage corresponding to the charge, and the vertical signal is passed through the amplifier transistor AMP and the selection transistor SEL. Output to line VSL.

また、画素11Pでは、SP2が、画素11Pに入射する光を光電変換して蓄積する。SP2は、サイズが小さいPDであるため、SP2の電荷(SP2の光電変換により得られる電荷)は、画素11Pに入射する光がそれほど強い光でなくても、SP2から溢れ出す。   In the pixel 11P, SP2 photoelectrically converts and accumulates the light incident on the pixel 11P. Since SP2 is a PD with a small size, the charge of SP2 (charge obtained by the photoelectric conversion of SP2) overflows from SP2 even if the light incident on the pixel 11P is not so strong.

SP2から溢れた電荷は、画素内容量FCに蓄積される。   The electric charge overflowing from SP2 is accumulated in the pixel internal capacity FC.

SP2に蓄積された電荷と、画素内容量FCに蓄積された電荷とは、FCトランジスタFCG及びFDトランジスタFDGを介して、FDに転送されて蓄積される。   The charge stored in SP2 and the charge stored in the pixel internal capacitor FC are transferred to and stored in the FD via the FC transistor FCG and the FD transistor FDG.

以上のように、SP2に蓄積された電荷と、画素内容量FCに蓄積された電荷とは、FDに蓄積されることにより電圧に変換され、アンプトランジスタAMP及び選択トランジスタSELを介して、垂直信号線VSLに出力される。   As described above, the charge accumulated in SP2 and the charge accumulated in the pixel internal capacitor FC are converted into a voltage by being accumulated in FD, and the vertical signal is passed through the amplifier transistor AMP and the selection transistor SEL. Output to line VSL.

したがって、画素11Pでは、SP2の電荷(SP2の光電変換により得られる電荷)は、SP2及び画素内容量FCに蓄積され、その電荷に対応する電圧が、画素11Pから出力される。   Therefore, in the pixel 11P, the charge of SP2 (charge obtained by photoelectric conversion of SP2) is accumulated in SP2 and the pixel capacitance FC, and a voltage corresponding to the charge is output from the pixel 11P.

SP2は、サイズが小さいPDであるため、低感度であるが、SP2から溢れた電荷が画素内容量FCに蓄積されるので、見かけ上、SP2が飽和するまでの電荷量(飽和電荷量)は大になり、広(高)ダイナミックレンジを実現することができる。   Since SP2 is a small PD, it has low sensitivity. However, since the charge overflowing from SP2 is accumulated in the pixel capacitance FC, the amount of charge until SP2 is saturated (saturated charge) is apparently It becomes large and a wide (high) dynamic range can be realized.

なお、SP2の電荷の読み出し(SP2の電荷に対応する電圧の出力)、すなわち、SP2に蓄積された電荷と画素内容量FCに蓄積された電荷との読み出しに、CDS駆動を採用する場合、P相及びD相のうちの先に行われるP相の直前に、FDが、リセットトランジスタRST及びFDトランジスタFDGを介して、電源電圧にリセットされるが、そのときに、FCもリセットされる。   Note that if CDS drive is used for reading SP2 charge (output of a voltage corresponding to SP2 charge), that is, reading the charge accumulated in SP2 and the charge accumulated in the pixel capacitance FC, P The FD is reset to the power supply voltage via the reset transistor RST and the FD transistor FDG immediately before the P phase that is performed earlier of the phase and the D phase. At that time, the FC is also reset.

そのため、SP2の電荷の読み出しには、D相が先で、P相が後のDDS駆動が採用される。   For this reason, the DDS drive with the D phase first and the P phase later is adopted for reading the charges of SP2.

図8は、画素11Pの駆動タイミングを示している。同図に示されるように、画素11Pにおいては、SP1のP相データが読み出された後、SP1のD相データが読み出される。次に、SP2のD相データが読み出された後、SP2のP相データが読み出される。なお、図8におけるRamp波は、本技術を適用したものではなく、線形の波形が示されている。   FIG. 8 shows the drive timing of the pixel 11P. As shown in the figure, in the pixel 11P, after the P-phase data of SP1 is read, the D-phase data of SP1 is read. Next, after the D-phase data of SP2 is read, the P-phase data of SP2 is read. Note that the Ramp wave in FIG. 8 does not apply the present technology, and shows a linear waveform.

図8には、選択トランジスタSEL、FDトランジスタFDG、リセットトランジスタRST、転送トランジスタTG2及びTG1、並びに、FCトランジスタFCGのオン/オフのタイミングが示されている。   FIG. 8 shows ON / OFF timings of the selection transistor SEL, the FD transistor FDG, the reset transistor RST, the transfer transistors TG2 and TG1, and the FC transistor FCG.

さらに、図8には、画素11Pから読み出される信号としてのVSL電圧VSL1及びVSL2、AD変換部14(図6、図10)を構成するコンパレータ23の入力端子に(現に)入力されている参照信号、並びに、コンパレータ23の出力(コンパレータ出力)VCOが示されている。   Further, FIG. 8 shows VSL voltages VSL1 and VSL2 as signals read from the pixel 11P, and a reference signal (currently) input to the input terminal of the comparator 23 constituting the AD converter 14 (FIGS. 6 and 10). In addition, an output (comparator output) VCO of the comparator 23 is shown.

なお、図8では、その他、水平同期信号XHSも示されている。また、図8では、説明を簡単にするため、参照信号として、線形参照信号が示されている。   In addition, in FIG. 8, the horizontal synchronizing signal XHS is also shown. In FIG. 8, a linear reference signal is shown as a reference signal for the sake of simplicity.

さらに、図8において、VSL電圧VSL1は、垂直信号線VSL上のVSL電圧(VSL電位)を表す。また、VSL電圧VSL2は、AD変換部14(図6、図10)を構成するコンパレータ23の入力端子に(現に)入力されているVSL電圧(CM(Comparator)内部電位)、すなわち、VSL電圧VSL1が、コンパレータ23の入力端子の直前のコンデンサC1の電圧に応じてオフセットされた電圧を表す。   Further, in FIG. 8, a VSL voltage VSL1 represents a VSL voltage (VSL potential) on the vertical signal line VSL. The VSL voltage VSL2 is the VSL voltage (CM (Comparator) internal potential) that is (currently) input to the input terminal of the comparator 23 constituting the AD converter 14 (FIGS. 6 and 10), that is, the VSL voltage VSL1. Represents a voltage offset according to the voltage of the capacitor C1 immediately before the input terminal of the comparator 23.

AD変換部14では、いわゆるオートゼロ処理が行われ、そのオートゼロ処理が行われたときにコンパレータ23の2つの入力端子に(現に)入力されている電圧が等しくなるように、コンパレータ23の入力端子の直前のコンデンサC1及びC2(図10)の電圧が調整される。VSL電圧VSL2は、以上のようなオートゼロ処理によってコンデンサC1及びC2の電圧が調整された後のコンパレータ23の入力端子に入力されているVSL電圧を表す。なお、VSL電圧VSL1及びVSL2については、暗い場合のVSL電圧を実線で表し、明るい場合のVSL電圧を点線で表してある。   In the AD conversion unit 14, so-called auto-zero processing is performed, and when the auto-zero processing is performed, the voltage input to the two input terminals of the comparator 23 (currently) is equalized. The voltages of the immediately preceding capacitors C1 and C2 (FIG. 10) are adjusted. The VSL voltage VSL2 represents the VSL voltage input to the input terminal of the comparator 23 after the voltages of the capacitors C1 and C2 are adjusted by the auto-zero process as described above. For the VSL voltages VSL1 and VSL2, the VSL voltage when dark is represented by a solid line, and the VSL voltage when bright is represented by a dotted line.

画素P11の駆動としては、例えば、まず、SP1の電荷に対応するディジタルコードの読み出しを行うCDS駆動が行われ、その後、SP2の電荷に対応するディジタルコードの読み出しを行うDDS駆動が行われる。   As the driving of the pixel P11, for example, first, CDS driving for reading a digital code corresponding to the charge of SP1 is performed, and then DDS driving for reading the digital code corresponding to the charge of SP2.

すなわち、まず、選択トランジスタSELがオンに、FDトランジスタFDGがオンに、リセットトランジスタRSTがオフに、転送トランジスタTG2及びTG1がオフに、FCトランジスタFCGがオフに、それぞれされる。   That is, first, the selection transistor SEL is turned on, the FD transistor FDG is turned on, the reset transistor RST is turned off, the transfer transistors TG2 and TG1 are turned off, and the FC transistor FCG is turned off.

そして、CDS駆動では、時刻t1において、リセットトランジスタRSTが一時的にオンにされ、FDがリセットされる。FDのリセット及びその後に生じるリセットフィードスルーにより、VSL電圧VSL1及びVSL2は変化する。   In CDS driving, at time t1, the reset transistor RST is temporarily turned on and the FD is reset. The VSL voltages VSL1 and VSL2 change due to the reset of the FD and the subsequent reset feedthrough.

また、オートゼロ処理が行われ、これにより、時刻t2において、(コンパレータ23の入力端子に入力されている)VSL電圧VSL2と、コンパレータ23の入力端子に入力されている参照信号(電圧が、コンパレータ23の入力端子の直前のコンデンサC2の電圧に応じてオフセットされた参照信号)とが一致するように変化し、さらに、参照信号は、所定値だけ上昇される。   In addition, auto-zero processing is performed, so that at time t2, the VSL voltage VSL2 (input to the input terminal of the comparator 23) and the reference signal (voltage is input to the comparator 23) are input to the comparator 23. The reference signal offset in accordance with the voltage of the capacitor C2 immediately before the input terminal of the input terminal), and the reference signal is increased by a predetermined value.

そして、時刻t3において、SP1のCDS駆動のP相が開始され、参照信号は、下降(減少)を開始する。参照信号の下降は、SP1のCDS駆動のP相が終了する時刻t4まで継続する。   At time t3, the P1 phase of the CDS drive of SP1 is started, and the reference signal starts to fall (decrease). The decrease in the reference signal continues until time t4 when the P phase of the CDS drive of SP1 ends.

SP1のCDS駆動のP相では、参照信号とVSL電圧VSL2との大小関係が、P相の開始から逆転すると、コンパレータ23のコンパレータ出力VCOが反転し、例えば、H(High)レベルからL(Low)レベルになる。   In the P1 phase of SP1 CDS drive, when the magnitude relationship between the reference signal and the VSL voltage VSL2 is reversed from the start of the P phase, the comparator output VCO of the comparator 23 is inverted, for example, from H (High) level to L (Low ) Become a level.

AD変換部14(図6、図10)を構成するカウンタ24は、SP1のCDS駆動のP相の開始から、カウント値のカウントを開始し、コンパレータ出力VCOが反転したときに、そのコンパレータ出力VCOに応じて、カウント値のカウントを終了する。このときのカウント値が、SP1についてのノイズ信号のAD変換結果としてのP相データである。   The counter 24 constituting the AD converter 14 (FIGS. 6 and 10) starts counting the count value from the start of the P phase of the CDS drive of SP1, and when the comparator output VCO is inverted, the comparator output VCO In response to this, the count value is counted. The count value at this time is P-phase data as the AD conversion result of the noise signal for SP1.

以上のようにAD変換部14では、コンパレータ出力VCOに応じて、VSL電圧VSL2(電気信号)と参照信号とが一致するまでの、参照信号の変化に要する時間をカウントすることにより得られるカウント値が、VSL電圧のAD変換結果として求められる。   As described above, in the AD conversion unit 14, the count value obtained by counting the time required for the change of the reference signal until the VSL voltage VSL2 (electric signal) matches the reference signal according to the comparator output VCO. Is obtained as the AD conversion result of the VSL voltage.

その後、時刻t5において、転送トランジスタTG1が一時的にオンにされ、SP1の電荷が、FDに転送されて蓄積される。VSL電圧VSL1及びVSL2は、FDに蓄積されたSP1の電荷に対応する電圧に変化(下降)する。なお、高照度時(明るい場合)には、SP1の電荷量(負の電荷の電荷量)が大になるので、VSL電圧VSL1は、低照度時(暗い場合)に比較して、より低下する。   Thereafter, at time t5, the transfer transistor TG1 is temporarily turned on, and the charge of SP1 is transferred to the FD and stored. The VSL voltages VSL1 and VSL2 change (decrease) to voltages corresponding to the charges of SP1 accumulated in the FD. Note that the amount of SP1 charge (the amount of negative charge) increases at high illuminance (when bright), so the VSL voltage VSL1 is lower than at low illuminance (when dark). .

一方、SP1のCDS駆動のP相の終了後、参照信号は、そのP相の開始時の電圧に上昇される。   On the other hand, after the end of the P phase of the CDS drive of SP1, the reference signal is raised to the voltage at the start of the P phase.

そして、転送トランジスタTG1が一時的にオンにされた後の時刻t6において、SP1のCDS駆動のD相が開始され、参照信号は、下降を開始する。参照信号の下降は、SP1のCDS駆動のD相が終了する時刻t7まで継続する。   Then, at time t6 after the transfer transistor TG1 is temporarily turned on, the D phase of the CDS drive of SP1 is started, and the reference signal starts to fall. The decrease in the reference signal continues until time t7 when the D phase of the CDS drive of SP1 ends.

SP1のCDS駆動のD相では、参照信号とVSL電圧VSL2との大小関係が、D相の開始から逆転すると、コンパレータ23のコンパレータ出力VCOが反転し、例えば、HレベルからLレベルになる。   In the D phase of CDS drive of SP1, when the magnitude relationship between the reference signal and the VSL voltage VSL2 is reversed from the start of the D phase, the comparator output VCO of the comparator 23 is inverted, for example, from H level to L level.

AD変換部14を構成するカウンタ24は、SP1のCDS駆動のD相の開始から、カウント値のカウントを開始し、コンパレータ出力VCOが反転したときに、カウント値のカウントを終了する。このときのカウント値が、SP1についてのデータ信号のAD変換結果としてのD相データである。   The counter 24 constituting the AD conversion unit 14 starts counting the count value from the start of the D phase of CDS driving of SP1, and ends the counting of the count value when the comparator output VCO is inverted. The count value at this time is D-phase data as the AD conversion result of the data signal for SP1.

SP1のCDS駆動のD相の終了する時刻t7の後、SP2のDDS駆動が開始される。   After time t7 when the D phase of the CDS drive of SP1 ends, the DDS drive of SP2 is started.

SP2のDDS駆動では、選択トランジスタSELが一時的にオフにされる。さらに、選択トランジスタSELがオフにされている期間の一部の期間において、リセットトランジスタRSTが一時的にオンにされ、FDがリセットされる。   In the DDS driving of SP2, the selection transistor SEL is temporarily turned off. Further, during a part of the period in which the selection transistor SEL is turned off, the reset transistor RST is temporarily turned on and the FD is reset.

そして、選択トランジスタSELがオフにされている期間において、リセットトランジスタRSTがオンになっている期間の経過後に、FCトランジスタFCGがオンにされる。   Then, in the period in which the selection transistor SEL is turned off, the FC transistor FCG is turned on after the period in which the reset transistor RST is turned on.

FCトランジスタFCGがオンになることにより、画素内容量FCに蓄積された電荷は、FDに転送されて蓄積される。   When the FC transistor FCG is turned on, the electric charge accumulated in the pixel capacitance FC is transferred to the FD and accumulated.

その後、選択トランジスタSELがオンに戻った後の時刻t8において、転送トランジスタTG2が一時的にオンにされ、SP2に蓄積された電荷が、FCトランジスタFCG及びFDトランジスタFDGを介して、FDに転送されて蓄積される。   Thereafter, at time t8 after the selection transistor SEL is turned on, the transfer transistor TG2 is temporarily turned on, and the charge accumulated in the SP2 is transferred to the FD via the FC transistor FCG and the FD transistor FDG. Accumulated.

これにより、FDには、画素内容量FCに蓄積された電荷と、SP2に蓄積された電荷とが蓄積され、VSL電圧VSL1及びVSL2は、FDに蓄積された電荷に対応する電圧に変化する。   As a result, the charge accumulated in the intra-pixel capacitor FC and the charge accumulated in the SP2 are accumulated in the FD, and the VSL voltages VSL1 and VSL2 change to voltages corresponding to the charges accumulated in the FD.

なお、高照度時(明るい場合)には、SP2及び画素内容量FCに蓄積される電荷量(負の電荷の電荷量)が大になるので、VSL電圧VSL1は、低照度時(暗い場合)に比較して、より低下する。   Note that the amount of charge accumulated in SP2 and the pixel capacitance FC (the amount of negative charge) increases at high illumination (when bright), so the VSL voltage VSL1 is low (when dark). Compared to

その後、オートゼロ処理が行われ、これにより、(コンパレータ23の入力端子に入力されている)VSL電圧VSL2と、コンパレータ23の入力端子に入力されている参照信号(電圧が、コンパレータ23の入力端子の直前のコンデンサC2の電圧に応じてオフセットされた参照信号)とが一致するように変化し、さらに、時刻t9において、参照信号は、所定値だけ上昇される。   Thereafter, auto-zero processing is performed, whereby the VSL voltage VSL2 (input to the input terminal of the comparator 23) and the reference signal (voltage is input to the input terminal of the comparator 23) are input to the input terminal of the comparator 23. The reference signal offset according to the voltage of the immediately preceding capacitor C2), and at time t9, the reference signal is increased by a predetermined value.

そして、時刻t10において、SP2のDDS駆動のD相が開始され、参照信号は、下降を開始する。参照信号の下降は、SP2のDDS駆動のD相が終了する時刻t11まで継続する。   At time t10, the D phase of the DDS driving of SP2 is started, and the reference signal starts to fall. The decrease in the reference signal continues until time t11 when the D phase of the DDS driving of SP2 ends.

SP2のDDS駆動のD相では、参照信号とVSL電圧VSL2との大小関係が、D相の開始から逆転すると、コンパレータ23のコンパレータ出力VCOが反転し、HレベルからLレベルになる。   In the D phase of SP2 DDS drive, when the magnitude relationship between the reference signal and the VSL voltage VSL2 is reversed from the start of the D phase, the comparator output VCO of the comparator 23 is inverted and changes from the H level to the L level.

AD変換部14を構成するカウンタ24は、SP2のDDS駆動のD相の開始から、カウント値のカウントを開始し、コンパレータ出力VCOが反転したときに、カウント値のカウントを終了する。このときのカウント値が、SP2についてのデータ信号のAD変換結果としてのD相データである。   The counter 24 included in the AD conversion unit 14 starts counting the count value from the start of the D phase of SP2 DDS driving, and ends the count value counting when the comparator output VCO is inverted. The count value at this time is D-phase data as the AD conversion result of the data signal for SP2.

その後、時刻t12において、リセットトランジスタRSTが一時的にオンにされ、FDがリセットされる。   Thereafter, at time t12, the reset transistor RST is temporarily turned on, and the FD is reset.

FDのリセットでは、FDに蓄積された、SP2及び画素内容量FCに蓄積された電荷が、電源に放出されるので、その電荷に対応する電圧の分だけ、VSL電圧VSL1及びVSL2は上昇する。すなわち、高照度時(明るい場合)には、VSL電圧VSL1及びVSL2は、低照度時(暗い場合)に比較して、より上昇する。   In the reset of FD, the charges accumulated in FD and accumulated in SP2 and in-pixel capacitance FC are released to the power supply, so that the VSL voltages VSL1 and VSL2 increase by the amount corresponding to the charge. That is, at high illuminance (when bright), the VSL voltages VSL1 and VSL2 rise more than at low illuminance (when dark).

一方、SP2のDDS駆動のD相の終了後、参照信号は、そのD相の開始時の電圧よりも、AD変換部14のダイナミックレンジだけ高い電圧に上昇される。   On the other hand, after completion of the D phase of SP2 DDS driving, the reference signal is raised to a voltage higher by the dynamic range of the AD conversion unit 14 than the voltage at the start of the D phase.

そして、リセットトランジスタRSTが一時的にオンにされた後の時刻t13において、SP2のDDS駆動のP相が開始され、参照信号は、下降を開始する。参照信号の下降は、SP2のDDS駆動のP相が終了する時刻t14まで継続する。   Then, at time t13 after the reset transistor RST is temporarily turned on, the P phase of the DDS drive of SP2 is started, and the reference signal starts to fall. The decrease in the reference signal continues until time t14 when the P phase of the DDS driving of SP2 ends.

SP2のDDS駆動のP相では、参照信号とVSL電圧VSL2との大小関係が、P相の開始から逆転すると、コンパレータ23のコンパレータ出力VCOが反転し、HレベルからLレベルになる。   In the P phase of the DDS drive of SP2, when the magnitude relationship between the reference signal and the VSL voltage VSL2 is reversed from the start of the P phase, the comparator output VCO of the comparator 23 is inverted and changes from the H level to the L level.

AD変換部14を構成するカウンタ24は、SP2のDDS駆動のP相の開始から、カウント値のカウントを開始し、コンパレータ出力VCOが反転したときに、カウント値のカウントを終了する。このときのカウント値が、SP2についてのノイズ信号のAD変換結果としてのP相データである。   The counter 24 constituting the AD converter 14 starts counting the count value from the start of the P phase of the DDS driving of SP2, and ends the count value when the comparator output VCO is inverted. The count value at this time is P-phase data as the AD conversion result of the noise signal for SP2.

以上のような画素11Pの駆動において、イメージセンサ10(図6)では、SP2のDDS駆動のP相の参照信号として、図3で説明した非線形参照信号が用いられる。   In the driving of the pixel 11P as described above, the image sensor 10 (FIG. 6) uses the nonlinear reference signal described in FIG. 3 as the P-phase reference signal for the DDS driving of SP2.

図9は、画素11PにおけるSP1とSP2の配置例を示している。同図の場合、SP2を1画素の領域内の左上に配置しているが、SP2は1画素の領域内の任意の位置に配置することができる。   FIG. 9 shows an arrangement example of SP1 and SP2 in the pixel 11P. In the figure, SP2 is arranged at the upper left in the area of one pixel, but SP2 can be arranged at an arbitrary position in the area of one pixel.

すなわち、図9のAは、画素11PにおけるSP1及びSP2のレイアウトの概要を示す平面図である。   9A is a plan view showing an outline of the layout of SP1 and SP2 in the pixel 11P.

図9のBは、画素11PにおけるSP1及びSP2のレイアウトの詳細を示す平面図である。   FIG. 9B is a plan view showing details of the layout of SP1 and SP2 in the pixel 11P.

なお、図9のBにおいて、R, G, Bは、ベイヤ配列のカラーフィルタを介して、R(Red), G(Green), B(Blue)の光をそれぞれ光電変換するPDとしてのSP1又はSP2を表す。   In FIG. 9B, R, G, and B are SP1 or PD as a PD that photoelectrically converts R (Red), G (Green), and B (Blue) light through a Bayer array color filter, respectively. Represents SP2.

1個の画素11Pは、図9のBに示すように、サイズが大きいPDであるSP1の右上や、左上、右下、左下に、サイズが小さいPDであるSP2を配置して構成することができる。   As shown in FIG. 9B, one pixel 11P may be configured by arranging SP2 which is a small size PD in the upper right, upper left, lower right and lower left of SP1 which is a large size PD. it can.

ここで、図9のBでは、ベイヤ配列のカラーフィルタが採用され、横×縦が2×2個の画素11Pにおいて、左上の画素11PがRの光を受光する画素に、右上の画素11PがGの光を受光する画素に、左下の画素11PがGの光を受光する画素に、右下の画素11PがBの光を受光する画素に、それぞれなっているが、カラーフィルタの配列は、ベイヤ配列に限定されるものではない。   Here, in FIG. 9B, a Bayer array color filter is employed, and in the horizontal × vertical 2 × 2 pixels 11P, the upper left pixel 11P receives the R light, and the upper right pixel 11P The pixel that receives the G light, the lower left pixel 11P is the pixel that receives the G light, and the lower right pixel 11P is the pixel that receives the B light. It is not limited to the Bayer array.

いま、2×2個の画素11Pにおいて、上述のように、左上の画素11PがRの光を、右上の画素11PがGの光を、左下の画素11PがGの光を、右下の画素11PがBの光を、それぞれ受光するカラーフィルタの配列を、左上、右上、左下、右下の画素11Pの順に、画素11Pが受光する光を並べて、RGGB配列のように記載することとする。   Now, in the 2 × 2 pixels 11P, as described above, the upper left pixel 11P has the R light, the upper right pixel 11P has the G light, the lower left pixel 11P has the G light, and the lower right pixel. The array of color filters for receiving the light of 11P by B is described as an RGGB array by arranging the light received by the pixels 11P in the order of the upper left, upper right, lower left, and lower right pixels 11P.

カラーフィルタの配列としては、RGGB配列だけの他、RCCC配列やRCCB配列、RCCC配列、RCCB配列、及び、RGGB配列が混在した配列を採用することができる。ここで、RCCC配列及びRCCB配列において、C(Clear)は、カラーフィルタがなく、全波長の光を受光する画素を表す。   As the color filter array, not only the RGGB array but also an array in which an RCCC array, an RCCB array, an RCCC array, an RCCB array, and an RGGB array are mixed can be employed. Here, in the RCCC array and the RCCB array, C (Clear) represents a pixel that has no color filter and receives light of all wavelengths.

<AD変換部の構成例>
次に、図10は、AD変換部14の構成例を示している。AD変換部14は、定電流回路21、VLSを介して入力される画素アレイ部11の出力をAD変換するためのシングルスロープ型のDAコンバータ22、コンパレータ23、およびカウンタ24を有する。
<Configuration example of AD converter>
Next, FIG. 10 illustrates a configuration example of the AD conversion unit 14. The AD conversion unit 14 includes a constant current circuit 21, a single slope type DA converter 22 for performing AD conversion on the output of the pixel array unit 11 input via the VLS, a comparator 23, and a counter 24.

定電流回路21は、垂直信号線VSLに接続され、画素11PのアンプトランジスタAMPとともに、ソースフォロア回路を構成する。   The constant current circuit 21 is connected to the vertical signal line VSL and constitutes a source follower circuit together with the amplifier transistor AMP of the pixel 11P.

DAコンバータ22は、DA変換を行うことにより、参照信号(としての電圧)を発生して出力する。DAコンバータ22が出力する参照信号は、コンデンサC2を介して、コンパレータ23の一方の入力端子に供給される。   The DA converter 22 generates and outputs a reference signal (as a voltage) by performing DA conversion. The reference signal output from the DA converter 22 is supplied to one input terminal of the comparator 23 via the capacitor C2.

コンパレータ23は、2つの入力端子を有し、そのうちの一方の入力端子には、上述したように、コンデンサC2を介して、DAコンバータ22が出力する参照信号が供給される。コンパレータ23の他方の入力端子には、垂直信号線VSLから、コンデンサC1を介して、画素11Pから出力される電気信号としてのVSL電圧が供給される。   The comparator 23 has two input terminals, and one of the input terminals is supplied with the reference signal output from the DA converter 22 via the capacitor C2 as described above. The other input terminal of the comparator 23 is supplied with a VSL voltage as an electric signal output from the pixel 11P from the vertical signal line VSL via the capacitor C1.

コンパレータ23は、2つの入力端子に供給されるVSL電圧(VSL2)と参照信号とを比較し、その比較結果を表すコンパレータ出力VCOを出力する。すなわち、コンパレータ23は、VSL電圧(VSL2)と参照信号との大小関係を表すコンパレータ出力VCOを出力する。コンパレータ23のコンパレータ出力VCOは、カウンタ24に供給される。   The comparator 23 compares the VSL voltage (VSL2) supplied to the two input terminals with the reference signal, and outputs a comparator output VCO representing the comparison result. That is, the comparator 23 outputs a comparator output VCO that represents the magnitude relationship between the VSL voltage (VSL2) and the reference signal. The comparator output VCO of the comparator 23 is supplied to the counter 24.

カウンタ24は、所定のクロックに同期して、カウント値をカウントする。すなわち、カウンタ24は、P相又はD相の開始からカウント値のカウントを開始し、VSL電圧と参照信号との大小関係が変化し、コンパレータ出力VCOが反転するまで、カウント値のカウントを行う。そして、カウンタ24は、コンパレータ出力VCOが反転したときに、カウント値のカウントを停止し、そのときのカウント値を、VSL電圧のAD変換結果(出力データ)として出力する。   The counter 24 counts the count value in synchronization with a predetermined clock. That is, the counter 24 starts counting the count value from the start of the P phase or the D phase, and counts the count value until the magnitude relationship between the VSL voltage and the reference signal changes and the comparator output VCO is inverted. The counter 24 stops counting the count value when the comparator output VCO is inverted, and outputs the count value at that time as an AD conversion result (output data) of the VSL voltage.

AD変換部14は、定電流回路21、コンデンサC1及びC2を含むコンパレータ23、及び、カウンタ24を、例えば、画素アレイ部11の画素11Pの1列ごとに有する。   The AD conversion unit 14 includes a constant current circuit 21, a comparator 23 including capacitors C1 and C2, and a counter 24, for example, for each column of the pixels 11P of the pixel array unit 11.

DAコンバータ22が出力する参照信号は、画素11Pの各列のコンパレータ23に供給される。   The reference signal output from the DA converter 22 is supplied to the comparator 23 in each column of the pixel 11P.

図11は、AD変換部14の駆動タイミングを示している。上述したように、SP1に関してはCDS駆動、SP2に関してはDDS駆動によりそれぞれAD変換が行われる。   FIG. 11 shows the drive timing of the AD conversion unit 14. As described above, AD conversion is performed by CDS driving for SP1 and DDS driving for SP2.

すなわち、図11には、水平同期信号XHS、参照信号、VSL電圧VSL2、コンパレータ出力VCO、及び、カウンタ24(図10)のカウント値のカウント動作が示されている。   That is, FIG. 11 shows the horizontal synchronization signal XHS, the reference signal, the VSL voltage VSL2, the comparator output VCO, and the count operation of the counter 24 (FIG. 10).

図11において、水平同期信号XHS、参照信号、VSL電圧VSL2、及び、コンパレータ出力VCOは、図8の場合と同様であり、その説明は省略する。   In FIG. 11, the horizontal synchronization signal XHS, the reference signal, the VSL voltage VSL2, and the comparator output VCO are the same as those in FIG. 8, and description thereof is omitted.

カウンタ24は、SP1のCDS駆動のP相の開始から、カウント値のダウンカウントを開始し、コンパレータ出力VCOが反転したときに、カウント値のカウントを終了する。   The counter 24 starts to count down the count value from the start of the P1 phase of CDS driving of SP1, and finishes counting the count value when the comparator output VCO is inverted.

そして、カウンタ24は、現在のカウント値の符号を反転した値を初期値に設定し、SP1のCDS駆動のD相の開始から、カウント値のダウンカウントを開始し、コンパレータ出力VCOが反転したときに、カウント値のカウントを終了する。   Then, the counter 24 sets a value obtained by inverting the sign of the current count value as an initial value, starts counting the count value from the start of the D phase of the SP1 CDS drive, and the comparator output VCO is inverted. Then, the count of the count value is finished.

このときのカウント値は、SP1について、ノイズ信号のAD変換値であるP相データから、データ信号のAD変換値であるD相データを減算した減算値(P-D相カウント値)になっており、例えば、この減算値の符号を反転した値が、SP1の電荷に対応するディジタルコードとなる。   The count value at this time is a subtraction value (PD phase count value) obtained by subtracting the D phase data that is the AD conversion value of the data signal from the P phase data that is the AD conversion value of the noise signal for SP1. For example, a value obtained by inverting the sign of the subtraction value becomes a digital code corresponding to the charge of SP1.

その後、カウンタ24は、カウント値を0にリセットする。そして、カウンタ24は、SP2のDDS駆動のD相の開始から、カウント値のダウンカウントを開始し、コンパレータ出力VCOが反転したときに、カウント値のカウントを終了する。   Thereafter, the counter 24 resets the count value to zero. Then, the counter 24 starts to count down the count value from the start of the D phase of DDS driving of SP2, and ends the count value when the comparator output VCO is inverted.

そして、カウンタ24は、現在のカウント値の符号を反転した値を初期値に設定し、SP2のDDS駆動のP相の開始から、カウント値のダウンカウントを開始し、コンパレータ出力VCOが反転したときに、カウント値のカウントを終了する。   The counter 24 sets a value obtained by inverting the sign of the current count value as an initial value, starts counting down from the start of the P phase of SP2 DDS drive, and the comparator output VCO is inverted. Then, the count of the count value is finished.

このときのカウント値は、SP2について、ノイズ信号のAD変換値であるP相データから、データ信号のAD変換値であるD相データを減算した減算値の符号を反転した値((P-D相カウント値)×(-1))になっており、例えば、この値の符号を反転した値が、SP2の電荷に対応するディジタルコードとなる。   The count value at this time is the value obtained by inverting the sign of the subtraction value obtained by subtracting the D phase data that is the AD conversion value of the data signal from the P phase data that is the AD conversion value of the noise signal ((PD phase count) Value) × (−1)). For example, a value obtained by inverting the sign of this value is a digital code corresponding to the charge of SP2.

<DAコンバータ22の構成例>
図12は、AD変換部14のDAコンバータ22の構成例を示している。DAコンバータ22は、基準電流を生成するIREF回路31、ゲインに応じて電流比を可変にするPGC DAC32、画素アレイ部11の暗電流をオフセット出力するためのCLP DAC33、および、Rampスロープを生成するためのRamp DAC34から構成される。上述したDAコンバータ22の構成要素のうち、本技術は、特にPGC DAC32及びRamp DAC34に関する。
<Configuration example of DA converter 22>
FIG. 12 shows a configuration example of the DA converter 22 of the AD conversion unit 14. The DA converter 22 generates an IREF circuit 31 that generates a reference current, a PGC DAC 32 that changes a current ratio according to a gain, a CLP DAC 33 that outputs a dark current of the pixel array unit 11 by offset, and a ramp slope. Ramp DAC 34 for this purpose. Among the components of the DA converter 22 described above, the present technology particularly relates to the PGC DAC 32 and the Ramp DAC 34.

図12において、DAコンバータ22は、IREF(I-reference)回路31、PGC(Programable Gain Contorol) DAC32、CLP(Clamp) DAC33、Ramp DAC34、及び、終端抵抗Rを有する。   In FIG. 12, the DA converter 22 includes an IREF (I-reference) circuit 31, a PGC (Programmable Gain Control) DAC 32, a CLP (Clamp) DAC 33, a Ramp DAC 34, and a termination resistor R.

IREF回路31は、オペアンプ101、FET102、及び、抵抗103を有し、IREF回路31に供給される電圧に応じた電流を生成する。IREF回路31が生成する電流は、基準電流として出力される。   The IREF circuit 31 includes an operational amplifier 101, an FET 102, and a resistor 103, and generates a current corresponding to a voltage supplied to the IREF circuit 31. The current generated by the IREF circuit 31 is output as a reference current.

PGC DAC32は、FET111及び112、並びに、スイッチ113及び114で構成される。   The PGC DAC 32 includes FETs 111 and 112 and switches 113 and 114.

FET111及び112は、FET111をカレントミラーのミラー元とするとともに、FET112をカレントミラーのミラー先とするカレントミラーを構成する。したがって、ミラー先であるFET112には、ミラー元であるFET111に流れる電流に応じた電流(FET111に流れる電流のミラー比倍の電流)が流れる。   The FETs 111 and 112 constitute a current mirror having the FET 111 as a mirror source of the current mirror and the FET 112 as a mirror destination of the current mirror. Therefore, a current corresponding to a current flowing through the FET 111 that is the mirror source (a current that is a mirror ratio times the current flowing through the FET 111) flows through the FET 112 that is the mirror destination.

ここで、図12において、ミラー先のFET112に記載されている矢印は、FET112が複数のFETであり、その複数のFETが、ミラー元のFET111に並列に接続されていることを表す。なお、FET112に接続されているスイッチ113及び114のセットも、FET112が複数のFETであることに応じて、複数セット存在する。   Here, in FIG. 12, the arrows described in the mirror destination FET 112 indicate that the FET 112 is a plurality of FETs, and the plurality of FETs are connected in parallel to the mirror source FET 111. There are a plurality of sets of switches 113 and 114 connected to the FET 112 in accordance with the fact that the FET 112 is a plurality of FETs.

スイッチ113及び114は、排他的にオン又はオフになる。すなわち、スイッチ113及び114のうちの一方のスイッチがオンのとき、他方のスイッチがオフになる。   Switches 113 and 114 are exclusively turned on or off. That is, when one of the switches 113 and 114 is on, the other switch is off.

スイッチ113がオンのとき(したがって、スイッチ114がオフのとき)、FET112を流れる電流は、例えば、GND(グランド)等の電源VSSに捨てられる。スイッチ114がオンのとき(したがって、スイッチ113がオフのとき)、FET112を流れる電流は、Ramp DAC34を構成するミラー元の後述するFET151及び152を流れる。   When the switch 113 is on (thus, when the switch 114 is off), the current flowing through the FET 112 is discarded to the power supply VSS such as GND (ground). When the switch 114 is on (and therefore the switch 113 is off), the current that flows through the FET 112 flows through FETs 151 and 152, which will be described later, constituting the Ramp DAC 34.

ここで、スイッチ113及び114が、排他的にオン又はオフになることにより、スイッチ113及び114のオンやオフによって、DAコンバータ22において電源VDDから流れる電流は変化せずに一定になり、電源VDDから流れる電流が変化することに起因する参照信号としての電圧の変動を防止することができる。   Here, when the switches 113 and 114 are exclusively turned on or off, the current flowing from the power supply VDD in the DA converter 22 does not change and remains constant by turning the switches 113 and 114 on and off. Can be prevented from changing as a reference signal due to a change in the current flowing from.

PGC DAC32では、FET112としての複数のFETのうちの、スイッチ114をオンにするFETの数を制御することにより、Ramp DAC34を構成するミラー元のFET151及び152を流れる電流を制御することができる。このRamp DAC34を構成するミラー元のFET151及び152を流れる電流を変化させることにより、参照信号のゲイン(傾き)を変化させ、非線形参照信号を生成することができる。   In the PGC DAC 32, the current flowing through the mirror FETs 151 and 152 constituting the Ramp DAC 34 can be controlled by controlling the number of FETs that turn on the switch 114 among the plurality of FETs as the FET 112. By changing the currents flowing through the mirror FETs 151 and 152 constituting the Ramp DAC 34, the gain (slope) of the reference signal can be changed to generate a nonlinear reference signal.

CLP DAC33は、FET121及び122、FET123及び124、FET125及び126、FET127及び128、FET129及び130、スイッチ131及び132、FET133及び134、FET135及び136、スイッチ137及び138、FET141、FET142、並びに、FET143で構成される。   The CLP DAC 33 includes FETs 121 and 122, FETs 123 and 124, FETs 125 and 126, FETs 127 and 128, FETs 129 and 130, switches 131 and 132, FETs 133 and 134, FETs 135 and 136, switches 137 and 138, FETs 141, FET 142, and FET 143. Composed.

FET121ないし126は、FET121及び122をミラー元とするとともに、FET123及び124と、FET125及び126とを、それぞれミラー先とするカレントミラーを構成する。   The FETs 121 to 126 constitute current mirrors having the FETs 121 and 122 as mirror sources and the FETs 123 and 124 and FETs 125 and 126 as mirror destinations, respectively.

ミラー元のFET121及び122には、IREF回路31で生成された基準電流が流れ、ミラー先のFET123及び124と、FET125及び126とには、それぞれ、ミラー元であるFET121及び122に流れる基準電流に応じた電流が流れる。   The reference current generated by the IREF circuit 31 flows in the mirror source FETs 121 and 122, and the reference currents flowing in the mirror source FETs 121 and 122 are respectively transmitted to the mirror destination FETs 123 and 124 and the FETs 125 and 126. A corresponding current flows.

FET123及び124に流れる電流は、PGC DAC32のFET112に流れ、FET125及び126に流れる電流は、FET141に流れる。   The current flowing through the FETs 123 and 124 flows through the FET 112 of the PGC DAC 32, and the current flowing through the FETs 125 and 126 flows through the FET 141.

ここで、FET141ないし143は、FET141をミラー元とするとともに、FET142とFET143とを、それぞれミラー先とするカレントミラーを構成する。   Here, the FETs 141 to 143 constitute a current mirror having the FET 141 as a mirror source and the FET 142 and the FET 143 as mirror destinations, respectively.

したがって、ミラー先であるFET142とFET143とには、ミラー元のFET141に流れる電流に応じた電流が流れる。   Accordingly, a current corresponding to the current flowing in the mirror-source FET 141 flows in the FET 142 and FET 143 which are mirror destinations.

FET142に流れる電流は、後述するCOARSE CLP回路を構成するFET127及び128に流れ、FET143に流れる電流は、後述するFINE CLP回路を構成するFET133及び134に流れる。   The current that flows in the FET 142 flows in FETs 127 and 128 that constitute a COARSE CLP circuit described later, and the current that flows in the FET 143 flows in FETs 133 and 134 that configure a FINE CLP circuit described later.

FET127及び128並びにFET129及び130は、FET127及び128をカレントミラーのミラー元とするとともに、FET129及び130をカレントミラーのミラー先とするカレントミラーを構成する。したがって、ミラー先であるFET129及び130には、ミラー元であるFET127及び128に流れる電流に応じた電流が流れる。   The FETs 127 and 128 and the FETs 129 and 130 constitute a current mirror having the FETs 127 and 128 as mirror sources of the current mirror and the FETs 129 and 130 as mirror destinations of the current mirror. Therefore, a current corresponding to the current flowing through the FETs 127 and 128 as the mirror sources flows through the FETs 129 and 130 as the mirror destinations.

ここで、図12において、ミラー先のFET129及び130に記載されている矢印は、FET112の場合と同様に、FET129及び130それぞれが複数のFETであり、その複数のFETが、ミラー元のFET127及び128に並列に接続されていることを表す。なお、FET129及び130に接続されているスイッチ131及び132のセットも、FET129及び130それぞれが複数のFETであることに応じて、複数セット存在する。   Here, in FIG. 12, the arrows described in the mirror destination FETs 129 and 130 indicate that each of the FETs 129 and 130 is a plurality of FETs as in the case of the FET 112, and the plurality of FETs are the mirror source FETs 127 and 130. 128 is connected in parallel. Note that there are a plurality of sets of switches 131 and 132 connected to the FETs 129 and 130 according to the fact that each of the FETs 129 and 130 is a plurality of FETs.

スイッチ131及び132は、スイッチ113及び114と同様に、排他的にオン又はオフになる。   Like the switches 113 and 114, the switches 131 and 132 are exclusively turned on or off.

スイッチ131がオンのとき(したがって、スイッチ132がオフのとき)、FET129及び130を流れる電流は、GND等の電源VSSに捨てられる。スイッチ132がオンのとき(したがって、スイッチ131がオフのとき)、FET129及び130を流れる電流は、参照信号出力線を流れる。参照信号出力線を流れる電流は、終端抵抗Rに流れ、電流が終端抵抗Rを流れることにより生じる電圧降下が、参照信号(電圧)として、DAコンバータ22から出力される。   When the switch 131 is on (and therefore the switch 132 is off), the current flowing through the FETs 129 and 130 is discarded to the power supply VSS such as GND. When switch 132 is on (and therefore switch 131 is off), the current through FETs 129 and 130 flows through the reference signal output line. The current flowing through the reference signal output line flows through the termination resistor R, and a voltage drop caused by the current flowing through the termination resistor R is output from the DA converter 22 as a reference signal (voltage).

スイッチ113及び114と同様に、スイッチ131及び132が、排他的にオン又はオフになることにより、スイッチ131及び132のオンやオフによって、DAコンバータ22において電源VDDから流れる電流は変化せずに一定になり、電源VDDから流れる電流が変化することに起因する参照信号としての電圧の変動を防止することができる。   Similar to the switches 113 and 114, when the switches 131 and 132 are exclusively turned on or off, the current flowing from the power supply VDD in the DA converter 22 does not change by the on / off of the switches 131 and 132, and is constant. Thus, it is possible to prevent the fluctuation of the voltage as the reference signal due to the change in the current flowing from the power supply VDD.

FET133及び134並びにFET135及び136は、FET133及び134をカレントミラーのミラー元とするとともに、FET135及び136をカレントミラーのミラー先とするカレントミラーを構成する。したがって、ミラー先であるFET135及び136には、ミラー元であるFET133及び134に流れる電流に応じた電流が流れる。   The FETs 133 and 134 and the FETs 135 and 136 constitute a current mirror having the FETs 133 and 134 as mirror sources of the current mirror and the FETs 135 and 136 as mirror destinations of the current mirror. Therefore, a current corresponding to the current flowing in the FETs 133 and 134 that are mirror sources flows through the FETs 135 and 136 that are mirror destinations.

ここで、図12において、ミラー先のFET135及び136に記載されている矢印は、FET112の場合と同様に、FET135及び136それぞれが複数のFETであり、その複数のFETが、ミラー元のFET133及び134に並列に接続されていることを表す。なお、FET135及び136に接続されているスイッチ137及び138のセットも、FET135及び136それぞれが複数のFETであることに応じて、複数セット存在する。   Here, in FIG. 12, the arrows described in the mirror destination FETs 135 and 136 indicate that each of the FETs 135 and 136 is a plurality of FETs, as in the case of the FET 112, and the plurality of FETs are the mirror source FETs 133 and 136. 134 is connected in parallel. Note that there are a plurality of sets of switches 137 and 138 connected to the FETs 135 and 136 according to the fact that each of the FETs 135 and 136 is a plurality of FETs.

スイッチ137及び138は、スイッチ113及び114と同様に、排他的にオン又はオフになる。   Switches 137 and 138 are exclusively turned on or off, similar to switches 113 and 114.

スイッチ137がオンのとき(したがって、スイッチ138がオフのとき)、FET135及び136を流れる電流は、GND等の電源VSSに捨てられる。スイッチ138がオンのとき(したがって、スイッチ137がオフのとき)、FET135及び136を流れる電流は、参照信号出力線を流れる。参照信号出力線を流れる電流は、終端抵抗Rに流れ、電流が終端抵抗Rを流れることにより生じる電圧降下が、参照信号(電圧)として、DAコンバータ22から出力される。   When switch 137 is on (and therefore switch 138 is off), the current flowing through FETs 135 and 136 is discarded to power supply VSS such as GND. When switch 138 is on (and therefore switch 137 is off), the current through FETs 135 and 136 flows through the reference signal output line. The current flowing through the reference signal output line flows through the termination resistor R, and a voltage drop caused by the current flowing through the termination resistor R is output from the DA converter 22 as a reference signal (voltage).

スイッチ113及び114と同様に、スイッチ137及び138が、排他的にオン又はオフになることにより、スイッチ137及び138のオンやオフによって、DAコンバータ22において電源VDDから流れる電流は変化せずに一定になり、電源VDDから流れる電流が変化することに起因する参照信号としての電圧の変動を防止することができる。   Similar to the switches 113 and 114, when the switches 137 and 138 are exclusively turned on or off, the current flowing from the power supply VDD in the DA converter 22 does not change by the on / off of the switches 137 and 138, and is constant. Thus, it is possible to prevent the fluctuation of the voltage as the reference signal due to the change in the current flowing from the power supply VDD.

CLP DAC33では、FET129及び130それぞれとしての複数のFETのうちの、スイッチ132をオンにするFETの数を制御するとともに、FET135及び136それぞれとしての複数のFETのうちの、スイッチ138をオンにするFETの数を制御することにより、画素11Pに流れる暗電流をキャンセルするために、参照信号としての電圧を調整(クランプ)する電流が、参照信号出力線に流される。   The CLP DAC 33 controls the number of FETs that turn on the switch 132 among the plurality of FETs as the FETs 129 and 130, and turns on the switch 138 among the plurality of FETs as the FETs 135 and 136, respectively. By controlling the number of FETs, a current for adjusting (clamping) a voltage as a reference signal is supplied to the reference signal output line in order to cancel the dark current flowing through the pixel 11P.

ここで、CLP DAC33において、FET127及び128、FET129及び130、並びに、スイッチ131及び132は、COARSE CLP回路を構成し、FET133及び134、FET135及び136、並びに、スイッチ137及び138は、FINE CLP回路を構成する。   Here, in the CLP DAC 33, FETs 127 and 128, FETs 129 and 130, and switches 131 and 132 constitute a COARSE CLP circuit, and FETs 133 and 134, FETs 135 and 136, and switches 137 and 138 constitute a FINE CLP circuit. Configure.

COARSE CLP回路によれば、画素11Pに流れる暗電流をキャンセルするための参照信号出力線上の電流の大まかな調整が行われ、FINE CLP回路によれば、画素11Pに流れる暗電流をキャンセルするための参照信号出力線上の電流の細かな調整が行われる。   According to the COARSE CLP circuit, the current on the reference signal output line for canceling the dark current flowing through the pixel 11P is roughly adjusted. According to the FINE CLP circuit, the dark current flowing through the pixel 11P is canceled. Fine adjustment of the current on the reference signal output line is performed.

Ramp DAC34は、FET151及び152、FET153及び154、並びに、スイッチ155及び156で構成される。   The Ramp DAC 34 includes FETs 151 and 152, FETs 153 and 154, and switches 155 and 156.

FET151及び152並びにFET153及び154は、FET151及び152をカレントミラーのミラー元とするとともに、FET153及び154をカレントミラーのミラー先とするカレントミラーを構成する。したがって、ミラー先であるFET153及び154には、ミラー元であるFET151及び152に流れる電流に応じた電流が流れる。   The FETs 151 and 152 and the FETs 153 and 154 constitute a current mirror having the FETs 151 and 152 as the mirror source of the current mirror and the FETs 153 and 154 as the mirror destination of the current mirror. Therefore, a current corresponding to the current flowing through the FETs 151 and 152 that are mirror sources flows through the FETs 153 and 154 that are mirror destinations.

ここで、図12において、ミラー先のFET153及び154に記載されている矢印は、FET112の場合と同様に、FET153及び154それぞれが複数のFETであり、その複数のFETが、ミラー元のFET151及び152に並列に接続されていることを表す。なお、FET153及び154に接続されているスイッチ155及び156のセットも、FET153及び154それぞれが複数のFETであることに応じて、複数セット存在する。   Here, in FIG. 12, the arrows described in the mirror destination FETs 153 and 154 indicate that each of the FETs 153 and 154 is a plurality of FETs as in the case of the FET 112, and the plurality of FETs are the mirror source FETs 151 and 154. 152 is connected in parallel. Note that there are a plurality of sets of switches 155 and 156 connected to the FETs 153 and 154 according to the fact that each of the FETs 153 and 154 is a plurality of FETs.

スイッチ155及び156は、スイッチ113及び114と同様に、排他的にオン又はオフになる。   Switches 155 and 156 are exclusively turned on or off, similar to switches 113 and 114.

スイッチ155がオンのとき(したがって、スイッチ156がオフのとき)、FET153及び154を流れる電流は、GND等の電源VSSに捨てられる。スイッチ156がオンのとき(したがって、スイッチ155がオフのとき)、FET153及び154を流れる電流は、参照信号出力線を流れる。参照信号出力線を流れる電流は、終端抵抗Rに流れ、電流が終端抵抗Rを流れることにより生じる電圧降下が、参照信号(電圧)として、DAコンバータ22から出力される。   When the switch 155 is on (and therefore the switch 156 is off), the current flowing through the FETs 153 and 154 is discarded to the power supply VSS such as GND. When switch 156 is on (and therefore switch 155 is off), the current through FETs 153 and 154 flows through the reference signal output line. The current flowing through the reference signal output line flows through the termination resistor R, and a voltage drop caused by the current flowing through the termination resistor R is output from the DA converter 22 as a reference signal (voltage).

スイッチ113及び114と同様に、スイッチ155及び156が、排他的にオン又はオフになることにより、スイッチ155及び156のオンやオフによって、DAコンバータ22において電源VDDから流れる電流は変化せずに一定になり、電源VDDから流れる電流が変化することに起因する参照信号としての電圧の変動を防止することができる。   Similar to the switches 113 and 114, when the switches 155 and 156 are exclusively turned on or off, the current flowing from the power supply VDD in the DA converter 22 does not change by the on / off of the switches 155 and 156, and remains constant. Thus, it is possible to prevent the fluctuation of the voltage as the reference signal due to the change in the current flowing from the power supply VDD.

Ramp DAC34では、FET153及び154それぞれとしての複数のFETのうちの、スイッチ156をオン又はオフにするFETの数を制御することにより、参照信号出力線に流れる電流が増減される。   In the Ramp DAC 34, the current flowing through the reference signal output line is increased or decreased by controlling the number of FETs that turn on or off the switch 156 among the plurality of FETs as the FETs 153 and 154, respectively.

すなわち、P相及びD相において、FET153及び154それぞれとしての複数のFETのうちの、スイッチ156がオンのFETの数が徐々に減少されることにより、参照信号出力線に流れる電流が徐々に減少される。これにより、P相及びD相において、参照信号(電圧)が徐々に減少する。   That is, in the P phase and the D phase, among the plurality of FETs as the FETs 153 and 154, the number of FETs with the switch 156 turned on is gradually reduced, so that the current flowing through the reference signal output line is gradually reduced. Is done. As a result, the reference signal (voltage) gradually decreases in the P phase and the D phase.

以上のように構成されるDAコンバータ22では、Ramp DAC34において、ミラー元であるFET151及び152には、オンになっているスイッチ114の数に応じた電流(以下、単位電流ともいう)が流れる。   In the DA converter 22 configured as described above, in the Ramp DAC 34, a current (hereinafter also referred to as a unit current) according to the number of switches 114 that are turned on flows in the FETs 151 and 152 that are mirror sources.

ここで、説明を簡単にするため、FET151ないし154で構成されるカレントミラーのミラー比を1:1とする。この場合、Ramp DAC34では、参照信号出力線には、例えば、ミラー元であるFET151及び152に流れる単位電流を、オンになっているスイッチ156の数倍だけした電流が流れる。   Here, in order to simplify the explanation, the mirror ratio of the current mirror composed of the FETs 151 to 154 is assumed to be 1: 1. In this case, in the Ramp DAC 34, a current obtained by multiplying, for example, the unit current flowing in the FETs 151 and 152, which are mirror sources, by several times the switch 156 that is turned on flows in the reference signal output line.

そして、P相及びD相では、オンになっているスイッチ156の数が順次に減少されることにより、すなわち、複数のスイッチ156が順次にオンからオフにされることにより、参照信号出力線を流れる電流、ひいては、参照信号が徐々に減少される。   In the P phase and the D phase, the number of switches 156 that are turned on is sequentially reduced, that is, the plurality of switches 156 are sequentially turned from on to off, so that the reference signal output line is changed. The flowing current and thus the reference signal is gradually reduced.

以上のように、参照信号出力線には、単位電流を、オンになっているスイッチ156の数倍だけした電流が流れ、かかる参照信号出力線に流れる電流は、単位電流が変化しなければ、オンになっているスイッチ156の数が時間的に線形に減少されることにより、参照信号は線形に減少する。   As described above, in the reference signal output line, a current obtained by multiplying the unit current by several times the ON switch 156 flows, and the current flowing in the reference signal output line does not change if the unit current does not change. As the number of switches 156 that are turned on decreases linearly in time, the reference signal decreases linearly.

したがって、参照信号を非線形に変化させることは、例えば、オンになっているスイッチ156の数を非線形に変化(減少)することにより行うことができる。   Therefore, the reference signal can be changed nonlinearly by, for example, changing (decreasing) the number of switches 156 that are turned on nonlinearly.

また、参照信号を非線形に変化させることは、例えば、単位電流を変化させることにより、オンになっているスイッチ156の数が1個変化するごとの参照信号(電圧)の変化量を変化させることにより行うことができる。   Further, changing the reference signal in a non-linear manner changes the amount of change in the reference signal (voltage) every time the number of switches 156 turned on changes by changing the unit current, for example. Can be performed.

すなわち、DAコンバータ22では、例えば、複数のスイッチ156のうちの1/2のスイッチ156を順次オフにすることで、非線形参照信号(電圧)を線形に減少させる。さらに、DAコンバータ22では、複数のスイッチ156すべてをオンにするクリアを行うとともに、1個のスイッチ156に流れる電流を1/2に減少させ、複数のスイッチ156のうちの1/2のスイッチ156を順次オフにすることで、非線形参照信号を線形に減少させることにより、クリア前後の非線形参照信号の傾きを変化させることができる。   That is, in the DA converter 22, for example, the non-linear reference signal (voltage) is linearly decreased by sequentially turning off one half of the plurality of switches 156. Further, the DA converter 22 performs clearing to turn on all of the plurality of switches 156, reduces the current flowing through one switch 156 to ½, and switches half of the plurality of switches 156 156. By sequentially turning off, it is possible to change the slope of the nonlinear reference signal before and after clearing by linearly decreasing the nonlinear reference signal.

なお、スイッチ113及び114、スイッチ131及び132、スイッチ137及び138、並びに、スイッチ155及び156(それぞれとしての複数のスイッチ)の制御は、例えば、センサコントローラ15(図6)が行う。   The switches 113 and 114, the switches 131 and 132, the switches 137 and 138, and the switches 155 and 156 (a plurality of switches respectively) are controlled by, for example, the sensor controller 15 (FIG. 6).

<Ramp DAC34の構成例>
図13は、Ramp DAC34を成すシフトレジスタの構成例を示している。Ramp DAC34においては、シフトレジスタがクロック(CLK)に応じてQ1,Q2,Q3,・・・,Q#N(Nは任意の整数)の順にHi出力となり、このHi出力がRamp DAC34の電流源と合成されることによりRampスロープが生成される。なお、Q#NのNに関し、Rampスロープを非線形とするとき(SP2のP相をAD変換するとき)のNは、Rampスロープを線形とするとき(例えば、SP1のD相をAD変換するとき)のNに比較して大きな値とすることができる。
<Configuration example of Ramp DAC 34>
FIG. 13 shows a configuration example of the shift register that forms the Ramp DAC 34. In the Ramp DAC 34, the shift register becomes Hi output in the order of Q1, Q2, Q3,..., Q # N (N is an arbitrary integer) according to the clock (CLK), and this Hi output is the current source of the Ramp DAC 34. And the ramp slope is generated. Regarding N of Q # N, when the ramp slope is nonlinear (when the P phase of SP2 is AD converted), N is when the ramp slope is linear (for example, when the D phase of SP1 is AD converted) ) And N can be set to a large value.

すなわち、図13は、図12のRamp DAC34の詳細な構成例を示す回路図である。   That is, FIG. 13 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the Ramp DAC 34 of FIG.

図13において、Ramp DAC34は、FET151及び152、FET171−1ないし171−N及び172−1ないし172−N、FET173−1ないし173−N及び174−1ないし174−N、並びに、DFF(Dフリップフロップ)181−1ないし181−Nを有する。   In FIG. 13, the Ramp DAC 34 includes FETs 151 and 152, FETs 171-1 to 171-N and 172-1 to 172-N, FETs 173-1 to 173-N and 174-1 to 174-N, and DFF (D flip-flop). B) 181-1 to 181-N.

なお、図12では、図が煩雑になるのを避けるため、DFF181−1ないし181−Nの図示を省略してある。   In FIG. 12, illustration of DFFs 181-1 to 181-N is omitted in order to avoid the drawing from being complicated.

FET151及び152、並びに、FET171−1ないし171−N及び172−1ないし172−Nは、カレントミラーを構成する。   The FETs 151 and 152 and the FETs 171-1 to 171-N and 172-1 to 172-N constitute a current mirror.

FET151及び152は、図12で説明したように、カレントミラーのミラー元を構成する。   The FETs 151 and 152 constitute the mirror source of the current mirror as described with reference to FIG.

FET171−1ないし171−N及び172−1ないし172−Nは、図12のカレントミラーのミラー先のFET153及び154それぞれとしての複数のFETである。すなわち、FET171−1ないし171−Nは、図12のFET153としての複数のFETであり、FET172−1ないし172−Nは、図12のFET154としての複数のFETである。   FETs 171-1 to 171-N and 172-1 to 172-N are a plurality of FETs as FETs 153 and 154, which are mirror destinations of the current mirror in FIG. That is, the FETs 171-1 to 171-N are a plurality of FETs as the FET 153 in FIG. 12, and the FETs 172-1 to 172-N are a plurality of FETs as the FET 154 in FIG.

ミラー先のFET171−n及び172−nは(n=1,2,・・・,N)、FET173−nを介して、GND等の電源VSSに接続されるとともに、FET174−nを介して、参照信号出力線に接続されている。   The mirror destination FETs 171-n and 172-n (n = 1, 2,..., N) are connected to the power supply VSS such as GND through the FET 173-n and also through the FET 174-n. Connected to the reference signal output line.

FET173−1ないし173−Nは、図12のスイッチ155としての複数のスイッチであり、FET174−1ないし174−Nは、図12のスイッチ156としての複数のスイッチである。   The FETs 173-1 to 173-N are a plurality of switches as the switch 155 in FIG. 12, and the FETs 174-1 to 174-N are a plurality of switches as the switch 156 in FIG.

FET173−nのゲートには、DFF181−nの出力信号Q#nが供給される(n=1, 2, ..., N)。したがって、FET173−nは、出力信号Q#nに応じてオン又はオフになる。   The output signal Q # n of DFF181-n is supplied to the gate of the FET 173-n (n = 1, 2,..., N). Therefore, the FET 173-n is turned on or off according to the output signal Q # n.

FET174−nのゲートには、DFF181−nの出力信号Q#nを反転した反転信号XQ#nが供給される。したがって、FET174−nは、反転信号XQ#nに応じてオン又はオフになる。   An inverted signal XQ # n obtained by inverting the output signal Q # n of DFF181-n is supplied to the gate of the FET 174-n. Therefore, the FET 174-n is turned on or off according to the inverted signal XQ # n.

以上のように、FET173−nは、出力信号Q#nに応じてオン又はオフになり、FET174−nは、反転信号XQ#nに応じてオン又はオフになるので、FET173−n及び174−nは、排他的に、オン又はオフになる。   As described above, the FET 173-n is turned on or off according to the output signal Q # n, and the FET 174-n is turned on or off according to the inverted signal XQ # n, so that the FETs 173-n and 174- n is exclusively turned on or off.

DFF181−1ないし181−Nは、シリーズに接続され、シフトレジスタを構成している。   DFFs 181-1 to 181-N are connected in series and constitute a shift register.

DFF181−nには、クロックCLK及びクリア信号CLRが供給されるとともに、前段のDFF181−(n−1)から出力信号Q#n-1が供給される。   A clock CLK and a clear signal CLR are supplied to the DFF 181 -n, and an output signal Q # n-1 is supplied from the preceding stage DFF 181-(n−1).

DFF181−nは、前段のDFF181−(n−1)から供給される出力信号Q#n-1を入力信号として、その入力信号Q#n-1を、クロックCLKに同期してラッチし、出力信号Q#nとして出力する。   The DFF 181-n receives the output signal Q # n-1 supplied from the preceding stage DFF181- (n-1) as an input signal, latches the input signal Q # n-1 in synchronization with the clock CLK, and outputs it. Output as signal Q # n.

なお、DFF181−1ないし181−Nのうちの、最初の段のDFF181−1には、例えば、センサコントローラ15から所定の駆動信号Dが入力信号として供給される。DFF181−1ないし181−Nで構成されるシフトレジスタでは、駆動信号Dが、最初のDFF181−1から後段のDFF181−nに順次ラッチされていく。   A predetermined drive signal D is supplied as an input signal, for example, from the sensor controller 15 to the first DFF 181-1 among the DFFs 181-1 to 181-N. In the shift register composed of DFF 181-1 to 181-N, the drive signal D is sequentially latched from the first DFF 181-1 to the subsequent DFF 181-n.

また、DFF181−nは、(Lレベルの)クリア信号CLRが供給されると、内部をクリア(リセット)し、Lレベルを、出力信号Q#nとして出力する。この場合、反転信号XQ#nは、すべてHレベルになり、図12のスイッチ156としてのFET174−1ないし174−Nは、すべてオンになる。以上のように、DFF181−nに、クリア信号CLRを供給することにより、すべてのスイッチ156としてのN個のFET174−1ないし174−Nを、すべてオンにすることを、Ramp DAC34のクリアともいう。   When the clear signal CLR (L level) is supplied, the DFF 181 -n clears (resets) the inside and outputs the L level as the output signal Q # n. In this case, all the inverted signals XQ # n are at the H level, and the FETs 174-1 to 174-N as the switch 156 in FIG. 12 are all turned on. As described above, turning on all the N FETs 174-1 to 174-N as all the switches 156 by supplying the clear signal CLR to the DFF 181-n is also referred to as clearing the Ramp DAC 34. .

以上のように構成されるRamp DAC34では、DFF181−1ないし181−Nで構成されるシフトレジスタにおいて、最初のDFF181−1の出力信号Q1がHレベルになり、その後、後段のDFF181−nの出力信号Q#nが順次Hレベルになっていく。したがって、反転信号XQ#nは、n=1から順次Lレベルになっていく。   In the Ramp DAC 34 configured as described above, the output signal Q1 of the first DFF 181-1 becomes H level in the shift register composed of DFFs 181-1 to 181-N, and then the output of the subsequent DFF 181-n. The signal Q # n sequentially becomes H level. Therefore, the inversion signal XQ # n sequentially becomes L level from n = 1.

その結果、図12のスイッチ156としてのFET174−nは、反転信号XQ#nに応じて、n=1から順次オフになっていき、FET174−nから参照信号出力線を流れる電流が減少していくことにより、参照信号(電圧)が減少していく。   As a result, the FET 174-n as the switch 156 in FIG. 12 is sequentially turned off from n = 1 in accordance with the inverted signal XQ # n, and the current flowing from the FET 174-n through the reference signal output line is reduced. As a result, the reference signal (voltage) decreases.

すなわち、DAコンバータ22では、複数のスイッチ156のうちの1/2のスイッチ156としての、例えば、FET174−1ないし174−N/2を順次オフにすることで、非線形参照信号(電圧)を線形に減少させる。さらに、DAコンバータ22では、複数のスイッチ156としてのN個のFET174−1ないし174−NすべてをオンにするRamp DAC34のクリアを行うとともに、1個のスイッチ156としてのFET174−nに流れる電流、すなわち、単位電流を1/2に減少させ、複数のスイッチ156のうちの1/2のスイッチ156としての、例えば、FET174−1ないし174−N/2を順次オフにすることで、非線形参照信号を線形に減少させることにより、クリア前後の非線形参照信号の傾きを変化させることができる。   That is, in the DA converter 22, the nonlinear reference signal (voltage) is linearized by sequentially turning off, for example, the FETs 174-1 to 174 -N / 2 as the ½ switch 156 of the plurality of switches 156. Reduce to. Further, the DA converter 22 clears the Ramp DAC 34 that turns on all the N FETs 174-1 to 174-N as the plurality of switches 156, and the current flowing through the FET 174-n as one switch 156, That is, by reducing the unit current to 1/2 and sequentially turning off, for example, the FETs 174-1 to 174 -N / 2 as the ½ switch 156 among the plurality of switches 156, the nonlinear reference signal By linearly decreasing the slope of the nonlinear reference signal before and after clearing.

Ramp DAC34のクリアは、DFF181−1ないし181−Nにクリア信号CLRを供給することにより行うことができる。スイッチ156としてのFET174−nに流れる単位電流を減少させることは、図12のPGC DAC32において、オンになっているスイッチ114の1以上をオフにすることにより行うことができる。   The Ramp DAC 34 can be cleared by supplying a clear signal CLR to the DFFs 181-1 to 181-N. The unit current flowing through the FET 174-n as the switch 156 can be reduced by turning off one or more of the switches 114 that are turned on in the PGC DAC 32 of FIG.

<DAコンバータ22の第1の駆動例>
図14は、DAコンバータ22の第1の駆動例に対応するレベルシフタ出力を示している。図15は、図14に示されたレベルシフタ出力に対応するRamp波形を示している。
<First Driving Example of DA Converter 22>
FIG. 14 shows the level shifter output corresponding to the first driving example of the DA converter 22. FIG. 15 shows a ramp waveform corresponding to the level shifter output shown in FIG.

図13に示されたシフトレジスタの出力は、図14のQ1乃至Q96に相当する。Q1乃至Q96は、CLR信号がLo出力されることによりレベルシフタ内がリセットされるため全てLo出力となる。したがって、Ramp波形を非線形にするために、CLR信号をゲイン切り替え時毎にLo出力させることで電流源をリセットすれば、図15に示されるような非線形のRamp波形を得ることができる。   The output of the shift register shown in FIG. 13 corresponds to Q1 to Q96 in FIG. Q1 to Q96 all output Lo because the level shifter is reset when the CLR signal is output Lo. Therefore, if the current source is reset by outputting the CLR signal Lo every time the gain is switched in order to make the Ramp waveform non-linear, a non-linear Ramp waveform as shown in FIG. 15 can be obtained.

したがって、フレームレートやダイナミックレンジを維持したまま、SP1とSP2の出力を合成した場合のCon resを改善することができる。   Accordingly, Con res can be improved when the outputs of SP1 and SP2 are combined while maintaining the frame rate and dynamic range.

ただし、上述した第1の駆動例の場合、ゲイン切り替えポイントにおいてコンパレータ23等の反転遅延等の影響により誤った出力(意図しない出力)となることが起こり得る。以下、これに対処するための第2の駆動例を説明する。   However, in the case of the first driving example described above, an erroneous output (unintended output) may occur at the gain switching point due to the influence of the inversion delay of the comparator 23 and the like. Hereinafter, a second driving example for dealing with this will be described.

<DAコンバータ22の第2の駆動例>
図16は、DAコンバータ22の第2の駆動例に対応するレベルシフタ出力を示している。図17は、図16に示されたレベルシフタ出力に対応するRamp波形を示している。
<Second Driving Example of DA Converter 22>
FIG. 16 shows the level shifter output corresponding to the second driving example of the DA converter 22. FIG. 17 shows a ramp waveform corresponding to the level shifter output shown in FIG.

該第2の駆動例の場合、ゲイン切り替え時毎にCLR信号をLo出力させた後、WAIT(待ち時間)を挿入するようにする。これにより、仮にコンパレータ23等に反転遅延等が発生しても正常な出力(意図する出力)を得ることができ、ゲイン切り替え時のコードエラーを回避することができる。   In the case of the second driving example, the CLR signal is output Lo every time the gain is switched, and then a WAIT (waiting time) is inserted. Thereby, even if an inversion delay or the like occurs in the comparator 23 or the like, a normal output (intended output) can be obtained, and a code error at the time of gain switching can be avoided.

<DAコンバータ22の第3の駆動例>
図14に示された第1の駆動例では、ゲイン切り替え時毎にCLR信号をLo出力させていたが、第3の駆動例では、CLR信号をLo出力させるタイミングを適宜変更できるようにする。これにより、ゲイン切り替えポイントが可変となるので、状況(光量やばらつき)に応じて対応することが可能となる。
<Third driving example of DA converter 22>
In the first driving example shown in FIG. 14, the CLR signal is output Lo every time the gain is switched. However, in the third driving example, the timing at which the CLR signal is output Lo can be appropriately changed. Thereby, since the gain switching point becomes variable, it is possible to cope with the situation (light quantity or variation).

<DAコンバータ22の駆動例>   <Driving example of DA converter 22>

DAコンバータ22の駆動例について再度説明する。   An example of driving the DA converter 22 will be described again.

図14は、DAコンバータ22を駆動するときの、FET173−nのゲートに供給されるDFF181−nの出力信号Q#n(FET174−nのゲートに供給される反転信号XQ#n)の第1の例を示すタイミングチャートである。   FIG. 14 shows a first example of the output signal Q # n of the DFF 181-n supplied to the gate of the FET 173-n (the inverted signal XQ # n supplied to the gate of the FET 174-n) when the DA converter 22 is driven. It is a timing chart which shows the example of.

図14には、出力信号Q#nの他、水平同期信号XHS、クリア信号CLR、及び、駆動信号Dも図示されている。   FIG. 14 also shows the horizontal synchronization signal XHS, the clear signal CLR, and the drive signal D in addition to the output signal Q # n.

駆動信号Dは、1(水平)ラインの期間、Hレベルとなるパルスであり、この駆動信号Dが、クロックCLKに同期して、例えば、図13のDFF181−1ないしDFF181−Nで順次ラッチされていくことにより、出力信号Q1ないしQ#Nは、クロックCLKに同期して、順次、LレベルからHレベルになる。   The drive signal D is a pulse that is at H level during the period of 1 (horizontal) line, and this drive signal D is sequentially latched by, for example, DFF 181-1 to DFF 181-N in FIG. 13 in synchronization with the clock CLK. As a result, the output signals Q1 to Q # N sequentially change from the L level to the H level in synchronization with the clock CLK.

以上のように、出力信号Q1ないしQ#Nが、順次、LレベルからHレベルになることにより、FET173−1ないし173−Nは、クロックCLKに同期して、順次、オフからオンになるとともに、FET174−1ないし174−Nは、クロックCLKに同期して、順次、オンからオフになる。   As described above, when the output signals Q1 to Q # N are sequentially changed from the L level to the H level, the FETs 173-1 to 173-N are sequentially turned from OFF to ON in synchronization with the clock CLK. The FETs 174-1 to 174-N are sequentially turned from on to off in synchronization with the clock CLK.

FET173−1ないし173−Nが、順次、オフからオンになるとともに、FET174−1ないし174−Nが、順次、オンからオフになることにより、参照信号出力線に電流を流すFET171−n及び172−nの数が、クロックCLKに同期して減少する。その結果、参照信号出力線を流れる電流、ひいては、参照信号(電圧)が、クロックCLKに同期して減少する。   The FETs 173-1 to 173-N are sequentially turned from OFF to ON, and the FETs 174-1 to 174-N are sequentially turned from ON to OFF so that a current is supplied to the reference signal output line. The number of −n decreases in synchronization with the clock CLK. As a result, the current flowing through the reference signal output line, and hence the reference signal (voltage), decreases in synchronization with the clock CLK.

図14では、クリア信号CLRは、P相を構成するサブ期間であるP#i相(図3)でカウントすべきカウント値がカウントされた後に、次のP#i+1相の開始前に、一時的にHレベルからLレベルにされる。クリア信号CLRがLレベルになることにより、図13で説明したように、Ramp DAC34がクリアされる。   In FIG. 14, the clear signal CLR is received after the count value to be counted in the P # i phase (FIG. 3), which is a sub-period constituting the P phase, before the start of the next P # i + 1 phase. Temporarily changed from H level to L level. When the clear signal CLR becomes L level, the Ramp DAC 34 is cleared as described in FIG.

駆動信号Dは、P#i相の開始から、クリア信号CLRがLレベルになるまでの期間、Hレベルになり、クリア信号CLRがLレベルになってから、次のP#i相の開始まで、Lレベルになる。   The drive signal D becomes H level during the period from the start of the P # i phase until the clear signal CLR becomes the L level, and after the clear signal CLR becomes the L level, until the start of the next P # i phase , Become L level.

以上のような駆動信号Dに対して、DFF181−nの出力信号Q#nは、図14に示すようになる。   With respect to the drive signal D as described above, the output signal Q # n of the DFF 181-n is as shown in FIG.

いま、Nが、例えば、96であることとすると、P相を構成するP1相ないしP6相のうちの、P1相ないしP5相それぞれでは、DFF181−1ないし181−96のうちの1/2のDFF181−1ないし181−48の出力信号Q1ないしQ48が、クロックに同期して順次LレベルからHレベルになる。   Assuming that N is 96, for example, among P1 phase to P6 phase constituting the P phase, each of P1 phase to P5 phase is 1/2 of DFF 181-1 to 181-96. The output signals Q1 to Q48 of the DFFs 181-1 to 181 to 48 sequentially change from L level to H level in synchronization with the clock.

したがって、反転信号XQ1ないしXQ48が、クロックに同期して順次HレベルからLレベルになり、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−48が順次オフになる。   Therefore, the inversion signals XQ1 to XQ48 sequentially change from H level to L level in synchronization with the clock, and the FETs 174-1 to 174-48 as the switch 156 (FIG. 12) are sequentially turned off.

その後、クリア信号CLRがLレベルになり、次のサブ期間であるP#i+1相が開始されるとき、PGC DAC32は、1個のスイッチ156としてのFET174−nに流れる単位電流を1/2に減少させる。   After that, when the clear signal CLR becomes L level and the P # i + 1 phase which is the next sub-period is started, the PGC DAC 32 reduces the unit current flowing in the FET 174-n as one switch 156 to 1 / Reduce to 2.

そして、上述したように、P#i+1相において、DFF181−1ないし181−96のうちの1/2のDFF181−1ないし181−48の出力信号Q1ないしQ48が、クロックに同期して順次LレベルからHレベルになる。   As described above, in the P # i + 1 phase, output signals Q1 to Q48 of DFFs 181-1 to 181-48, which are half of DFFs 181-1 to 181 to 96, are sequentially synchronized with the clock. Change from L level to H level.

なお、P6相では、DFF181−1ないし181−96のすべての出力信号Q1ないしQ96が、クロックに同期して順次LレベルからHレベルになる。   In the P6 phase, all the output signals Q1 to Q96 of the DFFs 181-1 to 181 to 96 are sequentially changed from the L level to the H level in synchronization with the clock.

したがって、反転信号XQ1ないしXQ96が、クロックに同期して順次HレベルからLレベルになり、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−96が順次オフになる。   Therefore, the inversion signals XQ1 to XQ96 sequentially change from H level to L level in synchronization with the clock, and the FETs 174-1 to 174-96 as the switch 156 (FIG. 12) are sequentially turned off.

図15は、DFF181−nの出力信号Q#n(FET174−nのゲートに供給される反転信号XQ#n)が図14で説明した信号である場合の非線形参照信号を示す波形図である。   FIG. 15 is a waveform diagram showing a nonlinear reference signal when the output signal Q # n of DFF 181-n (inverted signal XQ # n supplied to the gate of FET 174-n) is the signal described in FIG.

なお、図15は、図3と同様の図である。   FIG. 15 is a view similar to FIG.

いま、PGC DAC32において、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−96のすべてがオンになっているときの終端抵抗Rの電圧降下が1000mVになるように、P1相の単位電流が流されることとする。また、ここでは、説明を簡単にするため、非線形参照信号(電圧)は、終端抵抗Rの電圧降下に等しいこととする。   Now, in the PGC DAC 32, the unit current of the P1 phase is set so that the voltage drop of the termination resistor R becomes 1000 mV when all of the FETs 174-1 to 174-96 as the switch 156 (FIG. 12) are turned on. Shall be washed away. In addition, here, in order to simplify the explanation, it is assumed that the nonlinear reference signal (voltage) is equal to the voltage drop of the termination resistor R.

この場合、P1相では、DFF181−1ないし181−96のうちの1/2のDFF181−1ないし181−48の出力信号Q1ないしQ48が、クロックに同期して順次LレベルからHレベルになり、すなわち、反転信号XQ1ないしXQ48が、クロックに同期して順次HレベルからLレベルになり、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−48が順次オフになる。   In this case, in the P1 phase, the output signals Q1 to Q48 of DFFs 181-1 to 181-48, which are half of DFFs 181-1 to 181 to 96, sequentially change from L level to H level in synchronization with the clock. That is, the inversion signals XQ1 to XQ48 are sequentially changed from the H level to the L level in synchronization with the clock, and the FETs 174-1 to 174-48 as the switch 156 (FIG. 12) are sequentially turned off.

1個のFET174−nがオフになると、終端抵抗Rを流れる電流が、単位電流だけ減少するので、FET174−1ないし174−48が順次オフになることにより、非線形参照信号は、単位電流単位で減少していく。   When one FET 174-n is turned off, the current flowing through the termination resistor R is reduced by the unit current. Therefore, when the FETs 174-1 to 174-48 are sequentially turned off, the non-linear reference signal is in units of unit current. Decrease.

FET174−1ないし174−96のすべてがオンになっているときの終端抵抗Rの電圧降下が1000mVであるので、FET174−1ないし174−96のうちの1/2のFET174−1ないし174−48がオフになると、非線形参照信号は、500mVだけ低下し、500mVになる。   Since the voltage drop of the terminating resistor R when all of the FETs 174-1 to 174-96 are on is 1000 mV, 1/2 of the FETs 174-1 to 174-96 is 174-1 to 174-48. When is turned off, the nonlinear reference signal drops by 500 mV to 500 mV.

その後、P2相の開始前に、Ramp DAC34がクリアされ、これにより、DFF181−1ないし181−96の出力信号Q1ないしQ96がすべてLレベルになり、すなわち、反転信号XQ1ないしXQ96がHレベルになり、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−96すべてがオンになる。   Thereafter, before the start of the P2 phase, the Ramp DAC 34 is cleared, so that the output signals Q1 to Q96 of the DFFs 181-1 to 181 to 96 all become L level, that is, the inverted signals XQ1 to XQ96 become H level. , FETs 174-1 to 174-96 as switches 156 (FIG. 12) are all turned on.

同時に、PGC DAC32(図12)が、1個のスイッチ156としてのFET174−nに流れる単位電流を1/2に減少させる。   At the same time, the PGC DAC 32 (FIG. 12) reduces the unit current flowing in the FET 174-n as one switch 156 by half.

単位電流が1/2に減少される前に、FET174−1ないし174−96のすべてがオンになっているときの終端抵抗Rの電圧降下は1000mVであるので、単位電流が1/2に減少された後、FET174−1ないし174−96のすべてがオンになっているときの終端抵抗Rの電圧降下は500mV=1000mV/2になる。   Before the unit current is reduced to 1/2, the voltage drop of the terminating resistor R when the FETs 174-1 to 174-96 are all on is 1000mV, so the unit current is reduced to 1/2. After that, the voltage drop of the terminating resistor R when all of the FETs 174-1 to 174-96 are turned on becomes 500 mV = 1000 mV / 2.

したがって、P1相において、1000mVから500mVだけ低下し、500mVとなった非線形参照信号は、Ramp DAC34のクリア、及び、単位電流の減少後、その500mVだけ低下した値をそのまま維持する。   Therefore, in the P1 phase, the non-linear reference signal that has decreased from 1000 mV to 500 mV and has reached 500 mV maintains the value that has decreased by 500 mV after the Ramp DAC 34 is cleared and the unit current is decreased.

その後、P2相が開始されると、DFF181−1ないし181−96のうちの1/2のDFF181−1ないし181−48の出力信号Q1ないしQ48が、クロックに同期して順次LレベルからHレベルになり、すなわち、反転信号XQ1ないしXQ48が、クロックに同期して順次HレベルからLレベルになり、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−48が順次オフになる。   After that, when the P2 phase is started, output signals Q1 to Q48 of DFFs 181-1 to 181 to 48, which are half of DFFs 181-1 to 181 to 96, are sequentially shifted from L level to H level in synchronization with the clock. That is, the inverted signals XQ1 to XQ48 are sequentially changed from H level to L level in synchronization with the clock, and the FETs 174-1 to 174-48 as the switch 156 (FIG. 12) are sequentially turned off.

1個のFET174−nがオフになると、終端抵抗Rを流れる電流が、単位電流だけ減少するので、FET174−1ないし174−48が順次オフになることにより、非線形参照信号は、単位電流単位で減少していく。   When one FET 174-n is turned off, the current flowing through the termination resistor R is reduced by the unit current. Therefore, when the FETs 174-1 to 174-48 are sequentially turned off, the non-linear reference signal is in units of unit current. Decrease.

なお、P2相では、P1相に比較して、単位電流が1/2に減少しているので、非線形参照信号の傾き(の大きさ)は、1/2になる。すなわち、P2相では、AD変換のゲインは、P1相の場合の2倍(6dB)になる。   In the P2 phase, since the unit current is reduced to 1/2 compared to the P1 phase, the slope (the magnitude) of the nonlinear reference signal becomes 1/2. That is, in the P2 phase, the AD conversion gain is twice (6 dB) that in the P1 phase.

P2相の開始において、FET174−1ないし174−96のすべてがオンになっているときの終端抵抗Rの電圧降下が500mVであるので、FET174−1ないし174−96のうちの1/2のFET174−1ないし174−48がオフになると、非線形参照信号は、250mVだけ低下し、250mVになる。   At the start of the P2 phase, since the voltage drop of the termination resistor R when all of the FETs 174-1 to 174-96 are on is 500 mV, 1/2 of the FETs 174 to 174 to 174-96 When -1 through 174-48 are turned off, the nonlinear reference signal is reduced by 250 mV to 250 mV.

その後、P2相の開始前に、Ramp DAC34がクリアされ、これにより、DFF181−1ないし181−96の出力信号Q1ないしQ96がすべてLレベルになり、すなわち、反転信号XQ1ないしXQ96がHレベルになり、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−96すべてがオンになる。   Thereafter, before the start of the P2 phase, the Ramp DAC 34 is cleared, so that the output signals Q1 to Q96 of the DFFs 181-1 to 181 to 96 all become L level, that is, the inverted signals XQ1 to XQ96 become H level. , FETs 174-1 to 174-96 as switches 156 (FIG. 12) are all turned on.

同時に、PGC DAC32が、1個のスイッチ156としてのFET174−nに流れる単位電流を1/2に減少させる。   At the same time, the PGC DAC 32 reduces the unit current flowing through the FET 174-n as one switch 156 by half.

単位電流が1/2に減少される前に、FET174−1ないし174−96のすべてがオンになっているときの終端抵抗Rの電圧降下は500mVであるので、単位電流が1/2に減少された後、FET174−1ないし174−96のすべてがオンになっているときの終端抵抗Rの電圧降下は250mV=500mV/2になる。   Before the unit current is reduced to 1/2, the voltage drop of the termination resistor R when the FETs 174-1 to 174-96 are all turned on is 500mV, so the unit current is reduced to 1/2. After that, the voltage drop of the terminating resistor R when all of the FETs 174-1 to 174-96 are turned on becomes 250 mV = 500 mV / 2.

したがって、P2相において、500mVから250mVだけ低下し、250mVとなった非線形参照信号は、Ramp DAC34のクリア、及び、単位電流の減少後、そのままの値を維持する。   Therefore, in the P2 phase, the non-linear reference signal which has decreased from 500 mV to 250 mV and becomes 250 mV maintains the value as it is after the Ramp DAC 34 is cleared and the unit current is decreased.

その後、P3相が開始されると、DFF181−1ないし181−96のうちの1/2のDFF181−1ないし181−48の出力信号Q1ないしQ48が、クロックに同期して順次LレベルからHレベルになり、すなわち、反転信号XQ1ないしXQ48が、クロックに同期して順次HレベルからLレベルになり、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−48が順次オフになる。   Thereafter, when the P3 phase is started, the output signals Q1 to Q48 of DFFs 181-1 to 181 to 48, which are half of DFFs 181-1 to 181 to 96, are sequentially shifted from L level to H level in synchronization with the clock. That is, the inverted signals XQ1 to XQ48 are sequentially changed from H level to L level in synchronization with the clock, and the FETs 174-1 to 174-48 as the switch 156 (FIG. 12) are sequentially turned off.

1個のFET174−nがオフになると、終端抵抗Rを流れる電流が、単位電流だけ減少するので、FET174−1ないし174−48が順次オフになることにより、非線形参照信号は、単位電流単位で減少していく。   When one FET 174-n is turned off, the current flowing through the termination resistor R is reduced by the unit current. Therefore, when the FETs 174-1 to 174-48 are sequentially turned off, the non-linear reference signal is in units of unit current. Decrease.

なお、P3相では、P2相に比較して、単位電流が1/2に減少しているので、非線形参照信号の傾きは、1/2になる。すなわち、P3相では、AD変換のゲインは、P2相の場合の2倍(6dB)になる。   In the P3 phase, since the unit current is reduced to 1/2 compared to the P2 phase, the slope of the nonlinear reference signal becomes 1/2. That is, in the P3 phase, the AD conversion gain is twice (6 dB) that in the P2 phase.

以下、同様にして、非線形参照信号は、P1相ないしP6相の各サブ期間で、直前のサブ期間の1/2倍の傾きで減少するように、非線形に変化していく。   Similarly, the non-linear reference signal changes non-linearly so as to decrease at a half-fold gradient of the immediately preceding sub-period in each sub-period of the P1 phase to the P6 phase.

なお、最後のP6相では、DFF181−1ないし181−96のすべての出力信号Q1ないしQ96が、クロックに同期して順次LレベルからHレベルになり、すなわち、反転信号XQ1ないしXQ96が、クロックに同期して順次HレベルからLレベルになり、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−96が順次オフになる。   In the last P6 phase, all the output signals Q1 to Q96 of DFFs 181-1 to 181 to 96 are sequentially changed from L level to H level in synchronization with the clock, that is, the inverted signals XQ1 to XQ96 are set to the clock. In synchronism, the H level sequentially changes to the L level, and the FETs 174-1 to 174-96 as the switch 156 (FIG. 12) are sequentially turned off.

図16は、DAコンバータ22を駆動するときの、FET173−nのゲートに供給されるDFF181−nの出力信号Q#n(FET174−nのゲートに供給される反転信号XQ#n)の第2の例を示すタイミングチャートである。   FIG. 16 shows the second output signal Q # n of the DFF 181-n supplied to the gate of the FET 173-n (the inverted signal XQ # n supplied to the gate of the FET 174-n) when the DA converter 22 is driven. It is a timing chart which shows the example of.

図16には、図14と同様に、出力信号Q#nの他、水平同期信号XHS、クリア信号CLR、及び、駆動信号Dも図示されている。   FIG. 16 also shows the horizontal synchronization signal XHS, the clear signal CLR, and the drive signal D in addition to the output signal Q # n, as in FIG.

図16では、出力信号Q#n、水平同期信号XHS、クリア信号CLR、及び、駆動信号Dは、図14の場合と同様である。   In FIG. 16, the output signal Q # n, the horizontal synchronization signal XHS, the clear signal CLR, and the drive signal D are the same as those in FIG.

但し、図16では、P1相ないしP6相のうちの、最後のP6相を除くP1相ないしP5相において、DFF181−1ないし181−96のうちの1/2のDFF181−1ないし181−48の出力信号Q1ないしQ48のすべてがHレベルにされた後、すなわち、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−48がすべてオフにされた後、クリア信号CLRがLレベルにされ、かつ、PGC DAC32が単位電流を1/2に減少させる前に、待ち時間(待機時間)WAITが設けられている。   However, in FIG. 16, in the P1 phase to the P5 phase other than the last P6 phase in the P1 phase to the P6 phase, half of the DFFs 181-1 to 181 to 96 of the DFFs 181-1 to 181 to 48 are included. After all of the output signals Q1 to Q48 are set to H level, that is, after all the FETs 174-1 to 174-48 as the switch 156 (FIG. 12) are turned off, the clear signal CLR is set to L level, and A waiting time (waiting time) WAIT is provided before the PGC DAC 32 reduces the unit current to ½.

具体的には、DFF181−1ないし181−96のうちの1/2のDFF181−1ないし181−48の出力信号Q1ないしQ48のすべてがHレベルにされた状態、すなわち、スイッチ156(図12)としてのFET174−1ないし174−48がすべてオフにされた状態が、所定の待ち時間WAITだけ維持されてから、クリア信号CLRをLレベルにすることと、単位電流を1/2に減少させることとが行われる。   More specifically, all of the output signals Q1 to Q48 of DFFs 181-1 to 181-48 of the DFFs 181-1 to 181 to 96 are set to the H level, that is, the switch 156 (FIG. 12). The state in which all FETs 174-1 to 174-48 are turned off is maintained for a predetermined waiting time WAIT, and then the clear signal CLR is set to L level and the unit current is reduced to 1/2. And done.

図17は、DFF181−nの出力信号Q#n(FET174−nのゲートに供給される反転信号XQ#n)が図16で説明した信号である場合の非線形参照信号を示す波形図である。   FIG. 17 is a waveform diagram showing a nonlinear reference signal when the output signal Q # n of the DFF 181-n (the inverted signal XQ # n supplied to the gate of the FET 174-n) is the signal described in FIG.

図16で説明したように、待ち時間WAITがおかれることにより、あるサブ期間であるP#i相の終了時と、次のサブ期間であるP#i+1相の開始時との間には、非線形参照信号がP#i相の終了時の電圧に維持された待ち時間WAITが挿入される。   As described with reference to FIG. 16, the waiting time WAIT is set so that the time between the end of the P # i phase, which is a certain sub-period, and the start time of the P # i + 1 phase, which is the next sub-period. Is inserted with a waiting time WAIT in which the nonlinear reference signal is maintained at the voltage at the end of the P # i phase.

以上のような待ち時間WAITの挿入によれば、コンパレータ23のコンパレータ出力VCOの反転の遅延等の影響により、P#i相の終了間際に、非線形参照信号とVSL電圧との大小関係が逆転した場合に、その逆転のタイミングと、コンパレータ出力VCOの反転のタイミングとがずれることに起因して、VSL電圧のAD変換結果に大きな誤差が生じることを抑制することができる。   According to the insertion of the waiting time WAIT as described above, the magnitude relationship between the nonlinear reference signal and the VSL voltage is reversed just before the end of the P # i phase due to the influence of the inversion delay of the comparator output VCO of the comparator 23. In this case, it is possible to suppress the occurrence of a large error in the AD conversion result of the VSL voltage due to the difference between the inversion timing and the inversion timing of the comparator output VCO.

なお、待ち時間WAITでは、カウンタ24によるカウント値のカウントは停止される。   In the waiting time WAIT, counting of the count value by the counter 24 is stopped.

また、DAコンバータ22では、Ramp DAC34のクリア(クリア信号CLRをLレベルにすること)、及び、スイッチ156を流れる単位電流を減少させることを行うタイミングを変更することにより、非線形参照信号の傾きを変化させるポイント(ゲイン切り替えポイント)、すなわち、P相を構成するサブ期間の開始位置や終了位置を変更することができる。   In the DA converter 22, the slope of the nonlinear reference signal is changed by changing the timing at which the Ramp DAC 34 is cleared (the clear signal CLR is set to L level) and the unit current flowing through the switch 156 is reduced. The change point (gain switching point), that is, the start position and the end position of the sub-period constituting the P phase can be changed.

例えば、光量がそれほど大でない環境、すなわち、例えば、SP1の出力がちょうど飽和してしまい、合成画素値として、SP2のディジタルコードが採用される程度の光量の環境では、24dBの非線形参照信号のサブ期間であるP6相を、より長い期間とすることにより、24dBのAD変換のゲインがかけられ、階調が改善された合成画素値を得ることができる光量の範囲を拡張することができる。   For example, in an environment where the amount of light is not so large, for example, in an environment where the output of SP1 is just saturated and the amount of light is such that the SP2 digital code is used as the composite pixel value, By setting the P6 phase, which is the period, to a longer period, a gain of 24 dB AD conversion is applied, and the range of the amount of light that can obtain a combined pixel value with improved gradation can be expanded.

その他、光量のばらつき等に応じて、サブ期間である各P#i相の長さを適切に調整することが可能となる。   In addition, it is possible to appropriately adjust the length of each P # i phase, which is a sub-period, in accordance with the variation in the amount of light.

<Ramp波のセトリング未達に対する対処>
DAコンバータ22から非線形のRamp波を出力する場合、−6dBを達成させるときにはRamp波のセトリング未達が発生し得る。
<Countermeasures against Ramp wave settling failure>
In the case of outputting a non-linear Ramp wave from the DA converter 22, the Ramp wave may not be settled when -6 dB is achieved.

図18および図19は、Ramp波のセトリング未達の原因を説明するための図である。AD変換部14においては、図18に示されるように、DAコンバータ22とコンパレータ23の間に生じ得る寄生抵抗42と寄生容量43がLPF41として作用してしまう。これにより、図19のAに示されるように、DAコンバータ22からのRamp波の波形は、LPF41を通過した後、なまってしまいセトリング未達が発生し得る。   FIG. 18 and FIG. 19 are diagrams for explaining the cause of the Ramp wave settling failure. In the AD conversion unit 14, as shown in FIG. 18, a parasitic resistance 42 and a parasitic capacitance 43 that can be generated between the DA converter 22 and the comparator 23 act as the LPF 41. As a result, as shown in FIG. 19A, the waveform of the Ramp wave from the DA converter 22 is rounded after passing through the LPF 41, and settling failure may occur.

この対策としては、DAコンバータ22から出力する非線形のRamp波のRampスロープ直前のRamp電位にオフセット(以下、Ramp Stableと称する)を設ける。これにより、図19のBに示されるように、DAコンバータ22からのオフセットされたRamp波の波形は、LPF41を通過した後のなまりが低減されてセトリング未達が抑止される。   As a countermeasure, an offset (hereinafter referred to as “Ramp Stable”) is provided in the Ramp potential immediately before the Ramp slope of the nonlinear Ramp wave output from the DA converter 22. As a result, as shown in FIG. 19B, the rounded waveform of the offset Ramp wave from the DA converter 22 is reduced after passing through the LPF 41, and settling is not achieved.

すなわち、図18は、DAコンバータ22から画素11Pの各列のコンパレータ23に、参照信号が供給される様子を示す図である。   That is, FIG. 18 is a diagram illustrating a state in which the reference signal is supplied from the DA converter 22 to the comparators 23 in each column of the pixels 11P.

DAコンバータ22から各列のコンパレータ23には、配線を介して、参照信号が供給される。参照信号が供給される配線には、寄生抵抗42及び寄生容量43が存在し、この寄生抵抗42及び寄生容量43は、LPF(Low Pass Filter)41として機能する。   A reference signal is supplied from the DA converter 22 to the comparators 23 of each column via wiring. The wiring to which the reference signal is supplied has a parasitic resistance 42 and a parasitic capacitance 43. The parasitic resistance 42 and the parasitic capacitance 43 function as an LPF (Low Pass Filter) 41.

図19は、LPF41の影響と、その影響に対する対策とを説明する図である。   FIG. 19 is a diagram for explaining the influence of the LPF 41 and countermeasures against the influence.

図19のAは、LPF41の影響を説明する図である。   FIG. 19A is a diagram for explaining the influence of the LPF 41.

参照信号(非線形参照信号、線形参照信号)は、P相やD相で減少するが、その減少のし始めに、LPF41の影響により、参照信号の波形が、寄生抵抗42及び寄生容量43で決まる時定数に応じて、本来の波形(図中、点線で示す)から鈍るセトリング未達が生じる。   The reference signal (nonlinear reference signal, linear reference signal) decreases in the P phase and the D phase, but at the beginning of the decrease, the waveform of the reference signal is determined by the parasitic resistance 42 and the parasitic capacitance 43 due to the influence of the LPF 41. Depending on the time constant, a dull settling failure occurs from the original waveform (indicated by the dotted line in the figure).

DDS駆動のP相で用いられる非線形参照信号は、最初のP1相がP1相ないしP6相の中で最も傾きが急峻な-6dBの参照信号になっており、波形の鈍りの程度が大になる。   The non-linear reference signal used in the P phase of the DDS drive is a -6 dB reference signal with the steepest slope in the first P1 phase among the P1 phase and P6 phase, and the degree of waveform dullness is large .

図19のBは、LPF41の影響に対する対策を説明する図である。   FIG. 19B is a diagram for explaining measures against the influence of the LPF 41.

いま、P相やD相において、参照信号の減少を開始させるときの本来の電圧を、電圧(所定の電圧)VCと表すこととする。   Now, in the P phase and the D phase, the original voltage when starting to decrease the reference signal is expressed as a voltage (predetermined voltage) VC.

LPF41の影響に対する対策としては、P相やD相において、参照信号の減少を、電圧VCから開始させるのではなく、参照信号を、P相やD相の開始前に、電圧VCより大の電圧まで上昇させ、P相やD相の開始時に、電圧VCまで下降させるようにオフセットするステーブルオフセット(Ramp Stable)を行う方法がある。   As a countermeasure against the influence of the LPF 41, in the P phase and the D phase, the decrease of the reference signal is not started from the voltage VC, but the reference signal is set to a voltage higher than the voltage VC before the start of the P phase and the D phase. There is a method of performing a stable offset (Ramp Stable) that offsets the voltage so as to decrease to the voltage VC at the start of the P phase or D phase.

DAコンバータ22は、ステーブルオフセットを行った参照信号を出力することができる。   The DA converter 22 can output a reference signal subjected to a stable offset.

ステーブルオフセットによれば、参照信号が、P相やD相の開始時に、電圧VCまで急峻に下降し、その後、参照信号が所定の傾き減少する。以上のように、参照信号が、P相やD相の開始時に、電圧VCまで急峻に下降するときに、LPF41の影響により、その下降の程度が鈍るが、その後の、所定の傾きで減少する参照信号が、LPF41の影響により鈍る程度を低減することができる。   According to the stable offset, the reference signal rapidly decreases to the voltage VC at the start of the P-phase and the D-phase, and then the reference signal decreases by a predetermined gradient. As described above, when the reference signal drops steeply to the voltage VC at the start of the P-phase or D-phase, the degree of the decrease is dull due to the influence of the LPF 41, but then decreases with a predetermined inclination. The degree to which the reference signal becomes dull due to the influence of the LPF 41 can be reduced.

ここで、ステーブルオフセットにおいて、P相やD相の開始前に、参照信号を電圧VCより大の電圧まで上昇させるオフセット量、及び、P相やD相の開始時に、電圧VCまで下降させるオフセット量の大きさを、ステーブルオフセットのオフセット量ともいう。   Here, in the stable offset, the offset amount that raises the reference signal to a voltage higher than the voltage VC before the start of the P phase or D phase, and the offset that drops to the voltage VC at the start of the P phase or D phase. The magnitude of the amount is also referred to as the offset amount of the stable offset.

また、参照信号のうちの、P相やD相の部分(電圧が減少している波形部分)を、以下、スロープともいう。   In addition, the P-phase and D-phase portions (waveform portions where the voltage is reduced) of the reference signal are also referred to as slopes hereinafter.

ステーブルオフセットによれば、参照信号のスロープの、本来の波形からの鈍りの程度を抑制することができる。   According to the stable offset, the degree of dullness of the slope of the reference signal from the original waveform can be suppressed.

図20は、カラムの位置が異なる画素、すなわち、DAコンバータ22からの距離が異なる画素におけるRamp Stableの効果の差異を示している。   FIG. 20 shows the difference in Ramp Stable effect for pixels having different column positions, that is, pixels having different distances from the DA converter 22.

同図のAは、DAコンバータ22からの距離が最も遠いカラム遠端の画素におけるLPF41通過後のRamp波の波形を示している。同図のBは、DAコンバータ22からの距離が同図Aの場合よりも近いカラム中央の画素におけるLPF41通過後のRamp波の波形を示している。同図のCは、DAコンバータ22からの距離が最も近いカラム近端の画素におけるLPF41通過後のRamp波の波形を示している。   A in the figure shows the waveform of the Ramp wave after passing through the LPF 41 in the far-end pixel column farthest from the DA converter 22. B in the figure shows the waveform of the Ramp wave after passing through the LPF 41 in the pixel at the center of the column where the distance from the DA converter 22 is shorter than in the case of FIG. C in the figure shows the waveform of the Ramp wave after passing through the LPF 41 in the pixel at the near end of the column with the shortest distance from the DA converter 22.

同図のAの場合、LPF41通過後のRamp波の波形が、理想とする形状よりも傾きが小さいのでRamp Stableが不足している。同図のBの場合、LPF41通過後のRamp波の波形が、理想とする形状に近いのでRamp Stableが適切である。同図のCの場合、LPF41通過後のRamp波の波形は理想とする形状よりも傾きが大きいのでRamp Stableが過剰である。   In the case of A in the figure, Ramp Stable is insufficient because the waveform of the Ramp wave after passing through LPF 41 has a smaller slope than the ideal shape. In the case of B in the figure, the Ramp Stable is appropriate because the waveform of the Ramp wave after passing through the LPF 41 is close to the ideal shape. In the case of C in the figure, the Ramp wave waveform after passing through the LPF 41 has a larger slope than the ideal shape, so that the Ramp Stable is excessive.

同図のA乃至Cから明らかなように、Ramp Stableの効果は、カラムの位置によって異なるので、Ramp Stableはカラム全体として最大の効果を得られる値に設定すればよい。   As apparent from A to C in the figure, the effect of Ramp Stable varies depending on the position of the column. Therefore, Ramp Stable may be set to a value that provides the maximum effect for the entire column.

すなわち、図20は、参照信号のステーブルオフセットを行う場合に、DAコンバータ22から画素11Pの各列のコンパレータ23に供給される参照信号の例を示す図である。   That is, FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the reference signal supplied from the DA converter 22 to the comparators 23 in each column of the pixels 11P when performing the stable offset of the reference signal.

参照信号のステーブルオフセットのオフセット量は、画素11Pの中央の列(カラム中央)のコンパレータ23に供給される参照信号のスロープが、本来(理想)の波形により近くなるように決定することができる。   The offset amount of the stable offset of the reference signal can be determined so that the slope of the reference signal supplied to the comparator 23 in the center column (column center) of the pixel 11P is closer to the original (ideal) waveform. .

図20は、以上のように、ステーブルオフセットのオフセット量を、中央の列のコンパレータ23に供給される参照信号のスロープが、本来の波形により近くなるように決定した場合の、DAコンバータ22からコンパレータ23に供給される参照信号を示している。   FIG. 20 shows a case where the offset amount of the stable offset is determined from the DA converter 22 when the slope of the reference signal supplied to the comparator 23 in the center column is closer to the original waveform as described above. A reference signal supplied to the comparator 23 is shown.

すなわち、図20のAは、DAコンバータ22から中央の列よりも遠い列(カラム遠端)のコンパレータ23に供給される参照信号を示しており、図20のBは、中央の列(カラム中央)のコンパレータ23に供給される参照信号を示している。図20のCは、DAコンバータ22から中央の列よりも近い列(カラム近端)のコンパレータ23に供給される参照信号を示している。   That is, A in FIG. 20 shows a reference signal supplied from the DA converter 22 to the comparator 23 in a column far from the center column (column far end), and B in FIG. 20 shows the center column (column center). The reference signal supplied to the comparator 23 in FIG. FIG. 20C shows a reference signal supplied from the DA converter 22 to the comparator 23 in a column (column near end) closer to the center column.

ステーブルオフセットのオフセット量を、中央の列のコンパレータ23に供給される参照信号のスロープが、本来の波形により近くなるように決定した場合、図20のBに示すように、中央の列のコンパレータ23に供給される参照信号のスロープは、本来(理想)の波形に近いスロープになる。   When the offset amount of the stable offset is determined so that the slope of the reference signal supplied to the comparator 23 in the center column is closer to the original waveform, as shown in FIG. The slope of the reference signal supplied to 23 is a slope close to the original (ideal) waveform.

一方、ステーブルオフセットのオフセット量を、中央の列のコンパレータ23に供給される参照信号のスロープが、本来の波形により近くなるように決定した場合、中央の列よりも遠い列のコンパレータ23に供給される参照信号にとっては、ステーブルオフセットのオフセット量が不足する(小さい)。そのため、図20のAに示すように、中央の列よりも遠い列のコンパレータ23に供給される参照信号のスロープは、本来(理想)の波形よりも傾きが緩やかなスロープになる。   On the other hand, when the offset amount of the stable offset is determined so that the slope of the reference signal supplied to the comparator 23 in the center column is closer to the original waveform, the offset amount is supplied to the comparator 23 in the column farther than the center column. For the reference signal, the offset amount of the stable offset is insufficient (small). Therefore, as shown in FIG. 20A, the slope of the reference signal supplied to the comparator 23 in the column farther from the center column becomes a slope with a gentler slope than the original (ideal) waveform.

また、中央の列よりも近い列のコンパレータ23に供給される参照信号にとっては、ステーブルオフセットのオフセット量が過剰になる(大きい)。そのため、図20のCに示すように、中央の列よりも近い列のコンパレータ23に供給される参照信号のスロープは、本来の波形よりも傾きが緩やかなスロープになる。   Further, the offset amount of the stable offset is excessive (large) for the reference signal supplied to the comparator 23 in the column closer to the center column. Therefore, as shown in FIG. 20C, the slope of the reference signal supplied to the comparator 23 in the column closer to the center column becomes a slope having a gentler slope than the original waveform.

非線形参照信号は、P相を構成するP1相ないしP6相のうちの、P相が開始されるP1相において、最も急峻に下降するので、ステーブルオフセットを行わない場合には、LPF41の影響によるP1相のスロープの鈍りの程度が大になる。したがって、非線形参照信号に対して、ステーブルオフセットを行うことは、有用である。   The non-linear reference signal falls most steeply in the P1 phase of the P1 phase to P6 phase constituting the P phase, and therefore, when the stable offset is not performed, the nonlinear reference signal is affected by the influence of the LPF 41. The dullness of the slope of the P1 phase becomes large. Therefore, it is useful to perform a stable offset on the nonlinear reference signal.

<縦列カラム型イメージセンサへの適用>
上述したDAコンバータ22は、縦列カラム型イメージセンサに適用することも可能である。
<Application to column column type image sensor>
The DA converter 22 described above can also be applied to a columnar column type image sensor.

図21は、DAコンバータ22を適用した縦列カラム型イメージセンサの構成例を示している。該構成例の場合、2つのDAコンバータ22−1および22−2が採用されており、例えば、DAコンバータ22−1とDAコンバータ22−2で、上述したRamp Stableの値(オフセット値)を異なる値に設定すれば、ノイズ低減効果を得ることができる。   FIG. 21 shows a configuration example of a columnar column type image sensor to which the DA converter 22 is applied. In the case of the configuration example, two DA converters 22-1 and 22-2 are employed. For example, the above-described Ramp Stable value (offset value) is different between the DA converter 22-1 and the DA converter 22-2. If the value is set, a noise reduction effect can be obtained.

すなわち、図21は、本技術を適用したイメージセンサの他の一実施の形態の構成例を示す図である。   That is, FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of another embodiment of an image sensor to which the present technology is applied.

図中、図6の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。   In the figure, portions corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

図21において、イメージセンサ50は、画素アレイ部11、アドレスデコーダ12、画素タイミング駆動部13、AD変換部14−1及び14−2、センサコントローラ15、並びに、DAコンバータ22−1及び22−2を有する。   21, the image sensor 50 includes a pixel array unit 11, an address decoder 12, a pixel timing driving unit 13, AD conversion units 14-1 and 14-2, a sensor controller 15, and DA converters 22-1 and 22-2. Have

したがって、イメージセンサ50は、画素アレイ部11、アドレスデコーダ12、画素タイミング駆動部13、及び、センサコントローラ15を有する点で、図6のイメージセンサ10と共通する。   Therefore, the image sensor 50 is common to the image sensor 10 of FIG. 6 in that the image sensor 50 includes the pixel array unit 11, the address decoder 12, the pixel timing driving unit 13, and the sensor controller 15.

但し、イメージセンサ50は、AD変換部14に代えて、AD変換部14−1及び14−2を有するとともに、DAコンバータ22に代えて、DAコンバータ22−1及び22−2を有する点で、イメージセンサ10と相違する。   However, the image sensor 50 includes AD converters 14-1 and 14-2 instead of the AD converter 14, and includes DA converters 22-1 and 22-2 instead of the DA converter 22. Different from the image sensor 10.

また、イメージセンサ50は、画素アレイ部11を構成する画素11Pの1列に対して、複数である、例えば、4本の垂直信号線211,211,211,211を有する。画素アレイ部11において、4i+1行目(i=0,1,...)の画素11Pである画素11P4i+1は、垂直信号線211に接続され、4i+2行目の画素11Pである画素11P4i+2は、垂直信号線211に接続されている。また、4i+3行目の画素11Pである画素11P4i+3は、垂直信号線211に接続され、4i+4行目の画素11Pである画素11P4i+4は、垂直信号線211に接続されている。 In addition, the image sensor 50 includes a plurality of, for example, four vertical signal lines 211 1 , 211 2 , 211 3 , and 211 4 for one column of the pixels 11P constituting the pixel array unit 11. In the pixel array unit 11, pixel 11P 4i + 1 is a pixel 11P of 4i + 1 th row (i = 0,1, ...) is connected to the vertical signal line 211 1, pixel 11P 4i + 2 are 4i + 2 row pixels 11P It is connected to the vertical signal line 211 2. Further, 4i + 3-row pixel pixel 11P 4i + 3 is 11P is connected to the vertical signal line 211 3, 4i + pixel 11P 4i + 4 is a fourth row of pixels 11P is connected to the vertical signal line 211 4.

AD変換部14−1は、定電流回路21−1−1及び21−1−2、コンパレータ23−1−1及び23−1−2、カウンタ24−1−1及び24−1−2、コンデンサC1-1-1及びC2-1-1、コンデンサC1-1-2及びC2-1-2、並びに、スイッチ221−1−1及び221−1−2を、画素アレイ部11を構成する画素11Pの1列ごとに有する。   The AD conversion unit 14-1 includes constant current circuits 21-1-1 and 21-1-2, comparators 23-1-1 and 23-1-2, counters 24-1-1 and 24-1-2, capacitors C1-1-1 and C2-1-1, capacitors C1-1-2 and C2-1-2, and switches 221-1-1 and 221-1-2 are pixels 11 P constituting the pixel array unit 11. For each column.

AD変換部14−1において、定電流回路21−1−1、コンパレータ23−1−1、カウンタ24−1−1、並びに、コンデンサC1-1-1及びC2-1-1は、AD変換部14(図10)の定電流回路21、コンパレータ23、カウンタ24、並びに、コンデンサC1及びC2に、それぞれ相当する。同様に、定電流回路21−1−2、コンパレータ23−1−2、カウンタ24−1−2、並びに、コンデンサC1-1-2及びC2-1-2は、AD変換部14の定電流回路21、コンパレータ23、カウンタ24、並びに、コンデンサC1及びC2に、それぞれ相当する。   In the AD conversion unit 14-1, the constant current circuit 21-1-1, the comparator 23-1-1, the counter 24-1-1, and the capacitors C1-1-1 and C2-1-1 14 (FIG. 10) corresponds to the constant current circuit 21, the comparator 23, the counter 24, and the capacitors C1 and C2, respectively. Similarly, the constant current circuit 21-1-2, the comparator 23-1-2, the counter 24-1-2, and the capacitors C1-1-2 and C2-1-2 are the constant current circuit of the AD conversion unit 14. 21, a comparator 23, a counter 24, and capacitors C 1 and C 2, respectively.

したがって、AD変換部14−1は、AD変換部14の定電流回路21、コンパレータ23、カウンタ24、並びに、コンデンサC1及びC2と同様の構成を2系統有し、AD変換部14が行うAD変換を、その2系統で同時に行うことができる。   Therefore, the AD conversion unit 14-1 has two systems similar to the constant current circuit 21, the comparator 23, the counter 24, and the capacitors C1 and C2 of the AD conversion unit 14, and the AD conversion performed by the AD conversion unit 14 is performed. Can be performed simultaneously in the two systems.

スイッチ221−1−1は、4本の垂直信号線211ないし211のうちのいずれかを選択し、その選択した垂直信号線211上の、画素11P4i+jから出力された電気信号としてのVSL電圧を、コンパレータ23−1−1に供給する。 The switch 221-1-1 selects any one of the four vertical signal lines 211 1 to 211 4 as an electric signal output from the pixel 11P 4i + j on the selected vertical signal line 211 j . The VSL voltage is supplied to the comparator 23-1-1.

同様に、スイッチ221−1−2は、4本の垂直信号線211ないし211のうちのいずれかを選択し、その選択した垂直信号線211上の、画素11P4i+jから出力された電気信号としてのVSL電圧を、コンパレータ23−1−2に供給する。 Similarly, the switch 221-1-2 selects any one of the four vertical signal lines 211 1 to 211 4 , and the electricity output from the pixel 11P 4i + j on the selected vertical signal line 211 j. The VSL voltage as a signal is supplied to the comparator 23-1-2.

AD変換部14−2は、定電流回路21−2−1及び21−2−2、コンパレータ23−2−1及び23−2−2、カウンタ24−2−1及び24−2−2、コンデンサC1-2-1及びC2-2-1、コンデンサC1-2-2及びC2-2-2、並びに、スイッチ221−2−1及び221−2−2を、画素アレイ部11を構成する画素11Pの1列ごとに有する。   The AD conversion unit 14-2 includes constant current circuits 21-2-1 and 21-2-2, comparators 23-2-1 and 23-2-2, counters 24-2-1 and 24-2-2, capacitors C1-2-1 and C2-2-1, capacitors C1-2-2 and C2-2-2, and switches 221-2-1 and 221-2-2 are connected to the pixel 11P constituting the pixel array unit 11. For each column.

AD変換部14−2において、定電流回路21−2−1及び21−2−2、コンパレータ23−2−1及び23−2−2、カウンタ24−2−1及び24−2−2、コンデンサC1-2-1及びC2-2-1、コンデンサC1-2-2及びC2-2-2、並びに、スイッチ221−2−1及び221−2−2は、AD変換部14−1の定電流回路21−1−1及び21−1−2、コンパレータ23−1−1及び23−1−2、カウンタ24−1−1及び24−1−2、コンデンサC1-1-1及びC2-1-1、コンデンサC1-1-2及びC2-1-2、並びに、スイッチ221−1−1及び221−1−2に、それぞれ相当する。   In the AD converter 14-2, constant current circuits 21-2-1 and 21-2-2, comparators 23-2-1 and 23-2-2, counters 24-2-1 and 24-2-2, capacitors C1-2-1 and C2-2-1, capacitors C1-2-2 and C2-2-2, and switches 221-2-1 and 221-2-2 are constant currents of the AD converter 14-1. Circuits 21-1-1 and 21-1-2, comparators 23-1-1 and 23-1-2, counters 24-1-1 and 24-1-2, capacitors C1-1-1 and C2-1- 1 corresponds to capacitors C1-1-2 and C2-1-2, and switches 221-1-1 and 221-1-2, respectively.

したがって、AD変換部14−2は、AD変換部14−1と同様に構成されるため、以下では、その説明は省略する。   Therefore, since the AD conversion unit 14-2 is configured in the same manner as the AD conversion unit 14-1, the description thereof is omitted below.

イメージセンサ50では、図6のイメージセンサ10のDAコンバータ22に代えて、DAコンバータ22−1及び22−2を有する。DAコンバータ22−1及び22−2は、DAコンバータ22と同様に構成され、参照信号を出力する。DAコンバータ22−1及び22−2が出力する参照信号は、いずれも、AD変換部14−1及び14−2の両方に供給される。   The image sensor 50 includes DA converters 22-1 and 22-2 instead of the DA converter 22 of the image sensor 10 of FIG. The DA converters 22-1 and 22-2 are configured in the same manner as the DA converter 22, and output a reference signal. Both reference signals output from the DA converters 22-1 and 22-2 are supplied to both the AD conversion units 14-1 and 14-2.

AD変換部14−1において、DAコンバータ22−1が出力する参照信号は、コンパレータ23−1−1に供給され、DAコンバータ22−2が出力する参照信号は、コンパレータ23−1−2に供給される。   In the AD conversion unit 14-1, the reference signal output from the DA converter 22-1 is supplied to the comparator 23-1-1, and the reference signal output from the DA converter 22-2 is supplied to the comparator 23-1-2. Is done.

したがって、AD変換部14−1では、定電流回路21−1−1、コンパレータ23−1−1、カウンタ24−1−1、並びに、コンデンサC1-1-1及びC2-1-1(以下、第1のAD変換系統ともいう)において、DAコンバータ22−1が出力する参照信号を用いて、スイッチ221−1−1から供給されるVSL電圧のAD変換を行うことができる。   Therefore, in the AD conversion unit 14-1, the constant current circuit 21-1-1, the comparator 23-1-1, the counter 24-1-1, and the capacitors C1-1-1 and C2-1-1 (hereinafter, In the first AD conversion system), AD conversion of the VSL voltage supplied from the switch 221-1-1 can be performed using the reference signal output from the DA converter 22-1.

さらに、AD変換部14−1では、同時に、定電流回路21−1−2、コンパレータ23−1−2、カウンタ24−1−2、並びに、コンデンサC1-1-2及びC2-1-2(以下、第2のAD変換系統ともいう)において、DAコンバータ22−2が出力する参照信号を用いて、スイッチ221−1−2から供給されるVSL電圧のAD変換を行うことができる。   Further, in the AD conversion unit 14-1, the constant current circuit 21-1-2, the comparator 23-1-2, the counter 24-1-2, and the capacitors C1-1-2 and C2-1-2 ( Hereinafter, in the second AD conversion system), AD conversion of the VSL voltage supplied from the switch 221-1-2 can be performed using the reference signal output from the DA converter 22-2.

例えば、いま、スイッチ221−1−1及び221−1−2において、同一の垂直信号線211を選択し、その垂直信号線211上の、同一の画素11P4i+jから出力された電気信号としてのVSL電圧を、第1及び第2のAD変換系統のそれぞれでAD変換することにより、ノイズを低減した画素値を得ることができる。 For example, now, in the switches 221-1-1 and 221-1-2, the same vertical signal line 211 j is selected, and as an electrical signal output from the same pixel 11P 4i + j on the vertical signal line 211 j. The VSL voltage is AD-converted by each of the first and second AD conversion systems, whereby a pixel value with reduced noise can be obtained.

すなわち、DAコンバータ22−1及び22−2は、DAコンバータ22−1が出力する参照信号と、DAコンバータ22−2が出力する参照信号との間に、オフセットを持たせるように、参照信号を生成する。   That is, the DA converters 22-1 and 22-2 output the reference signal so that an offset is provided between the reference signal output by the DA converter 22-1 and the reference signal output by the DA converter 22-2. Generate.

その結果、DAコンバータ22−1が出力する参照信号が供給される第1のAD変換系統と、DAコンバータ22−2が出力する参照信号が供給される第2のAD変換系統とでは、同一のVSL電圧に対して、そのVSL電圧と参照信号との大小関係が反転するタイミングが、オフセットに応じてずれ、VSL電圧の異なる時刻の値が、AD変換結果として、いわばサンプリングされる。   As a result, the first AD conversion system to which the reference signal output from the DA converter 22-1 is supplied and the second AD conversion system to which the reference signal output from the DA converter 22-2 is supplied are the same. The timing at which the magnitude relationship between the VSL voltage and the reference signal is inverted with respect to the VSL voltage is shifted according to the offset, and the values at different times of the VSL voltage are sampled as AD conversion results.

以上のように、第1のAD変換系統と第2のAD変換系統とでは、同一のVSL電圧の異なる時刻の値がサンプリングされるので、そのサンプリングされた値を加算することにより、サンプリングされた値に含まれるノイズを抑制することができる。   As described above, in the first AD conversion system and the second AD conversion system, values at different times of the same VSL voltage are sampled. Therefore, sampling is performed by adding the sampled values. Noise contained in the value can be suppressed.

ここで、AD変換部14(図10)の定電流回路21、コンパレータ23、カウンタ24、並びに、コンデンサC1及びC2を、AD変換ユニットと呼ぶこととすると、イメージセンサ50は、画素11Pの1列の上側と下側とのそれぞれに、2個のAD変換ユニットを有する。   Here, if the constant current circuit 21, the comparator 23, the counter 24, and the capacitors C1 and C2 of the AD conversion unit 14 (FIG. 10) are referred to as an AD conversion unit, the image sensor 50 includes one column of pixels 11P. Two AD conversion units are provided on each of the upper side and the lower side.

以上のように、1列の上下の少なくとも一方に、複数のAD変換ユニットを有するイメージセンサは、縦列カラム型(のイメージセンサ)と呼ばれる。   As described above, an image sensor having a plurality of AD conversion units in at least one of the upper and lower sides of one column is called a column column type (image sensor).

<非線形データの補正方法について>
本実施の形態であるイメージセンサ10のAD変換部14からの出力は非線形データであり、これを画像データとして用いるには線形データに補正する必要がある。
<Nonlinear data correction method>
The output from the AD conversion unit 14 of the image sensor 10 according to the present embodiment is non-linear data, and in order to use this as image data, it is necessary to correct it to linear data.

図22は、AD変換部14からの出力(非線形データ)を線形データに補正する補正部の配置例を示している。   FIG. 22 shows an example of the arrangement of a correction unit that corrects the output (nonlinear data) from the AD conversion unit 14 to linear data.

補正部としては、同図に示されるように、イメージセンサ10の内部であってAD変換部14の後段にロジック部61を設けるか、または、イメージセンサ10の外部にDSP(Digital Signal Processor)62を設けることができる。   As the correction unit, as shown in the figure, a logic unit 61 is provided inside the image sensor 10 and subsequent to the AD conversion unit 14, or a DSP (Digital Signal Processor) 62 is provided outside the image sensor 10. Can be provided.

図23は、補正部(ロジック部61またはDSP62)による非線形データを線形データに補正する様子を示している。   FIG. 23 shows how nonlinear data is corrected to linear data by the correction unit (logic unit 61 or DSP 62).

非線形データが6144カウント(−6dBの1024カウント、0dBの1024カウント、6dBの1024カウント、12dBの1024カウント、18dBの1024カウント、24dBの2048カウント)である場合、それぞれを32倍、16倍、8倍、4倍、2倍、1倍すれば、65536カウントの線形データを得ることができる。   When the non-linear data is 6144 counts (1024 dB at -6 dB, 1024 counts at 0 dB, 1024 counts at 6 dB, 1024 counts at 12 dB, 1024 counts at 18 dB, 2048 counts at 24 dB), 32 times, 16 times, 8 If it is multiplied by 4, 4, 2, or 1, 65536 counts of linear data can be obtained.

すなわち、図23は、AD変換部14において、非線形参照信号を用いたAD変換により得られるAD変換結果としての非線形データを、線形参照信号を用いたAD変換により得られるAD変換結果と同様の線形データに補正(変換)する方法の例を示す図である。   That is, FIG. 23 shows that the AD conversion unit 14 converts nonlinear data obtained by AD conversion using a nonlinear reference signal into linear data similar to the AD conversion result obtained by AD conversion using a linear reference signal. It is a figure which shows the example of the method of correct | amending (converting) to data.

図23のAは、DDS駆動(のP相)のAD変換を、図3の非線形参照信号を用いて行った場合に得られるAD変換結果としての非線形データを示している。   FIG. 23A shows non-linear data as AD conversion results obtained when the DDS-driven (P phase) AD conversion is performed using the non-linear reference signal of FIG.

図3の非線形参照信号については、P1相、P2相、P3相、P4相、P5相、及び、P6相の参照信号が、それぞれ、-6dBの参照信号、0dBの参照信号、6dBの参照信号、12dBの参照信号、18dBの参照信号、及び、24dBの参照信号になっている。   For the non-linear reference signal in FIG. 3, the reference signals for the P1, P2, P3, P4, P5, and P6 phases are the -6 dB reference signal, the 0 dB reference signal, and the 6 dB reference signal, respectively. 12 dB reference signal, 18 dB reference signal, and 24 dB reference signal.

また、P1相、P2相、P3相、P4相、P5相、及び、P6相は、それぞれ、先頭から、1024カウント分の期間、次の1024カウント分の期間、次の1024カウント分の期間、次の1024カウント分の期間、次の1024カウント分の期間、及び、最後の2048カウント分の期間になっている。   In addition, the P1, P2, P3, P4, P5, and P6 phases, respectively, from the beginning, the period for 1024 counts, the period for the next 1024 counts, the period for the next 1024 counts, The period for the next 1024 counts, the period for the next 1024 counts, and the period for the last 2048 counts.

したがって、DDS駆動のP相では、P1相において、-6dBの参照信号に対して、最大で1024カウントが、P2相において、0dBの参照信号に対して、最大で1024カウントが、P3相において、6dBの参照信号に対して、最大で1024カウントが、P4相において、12dBの参照信号に対して、最大で1024カウントが、P5相において、18dBの参照信号に対して、最大で1024カウントが、P6相において、24dBの参照信号に対して、最大で2048カウントが、それぞれ行われる。   Therefore, in the P phase of DDS drive, in the P1 phase, a maximum of 1024 counts for the reference signal of -6 dB, in the P2 phase, a maximum of 1024 counts for the reference signal of 0 dB, in the P3 phase, Up to 1024 counts for the 6dB reference signal, up to 1024 counts for the 12dB reference signal in the P4 phase, and up to 1024 counts for the 18dB reference signal in the P5 phase, In the P6 phase, a maximum of 2048 counts are performed for the reference signal of 24 dB.

したがって、DDS駆動のP相では、最大で、6144カウントがされ得る。   Therefore, in the P phase of DDS driving, 6144 counts can be performed at the maximum.

図23のBは、図23のAのAD変換結果としての非線形データを補正した線形データを示している。   B of FIG. 23 shows linear data obtained by correcting the non-linear data as the AD conversion result of A of FIG.

図23のBでは、DDS駆動のP相を構成するP1相ないしP6相それぞれのカウント値を、P1相ないしP6相の参照信号のうちのゲインが最も大の24dBの参照信号に対するカウント値に換算することで、非線形データのカウント値が、線形データのカウント値に補正されている。   In B of FIG. 23, the count values of the P1 phase to the P6 phase constituting the P phase of the DDS drive are converted into the count values for the reference signal having the maximum gain of 24 dB among the reference signals of the P1 phase to the P6 phase. As a result, the count value of the non-linear data is corrected to the count value of the linear data.

24dBの参照信号に対するカウント値への換算では、P1相の-6dBの参照信号に対するカウント値は、32倍(≒24dB-(-6dB))され、P2相の0dBの参照信号に対するカウント値は、16倍(≒24dB-0db)される。また、P3相の6dBの参照信号に対するカウント値は、8倍(≒24dB-6dB))され、P4相の12dBの参照信号に対するカウント値は、4倍(≒24dB-12db)される。さらに、P5相の18dBの参照信号に対するカウント値は、2倍(≒24dB-18dB))され、P6相の24dBの参照信号に対するカウント値は、そのままとされる。   In the conversion to the count value for the 24dB reference signal, the count value for the -6dB reference signal for the P1 phase is multiplied by 32 (≈24dB-(-6dB)), and the count value for the 0dB reference signal for the P2 phase is 16 times (≈24dB-0db). The count value for the 6 dB reference signal in the P3 phase is multiplied by 8 (≈24 dB-6 dB), and the count value for the 12 dB reference signal in the P4 phase is multiplied by 4 (≈24 dB-12 db). Further, the count value for the 18 dB reference signal of the P5 phase is doubled (≈24 dB-18 dB), and the count value for the 24 dB reference signal of the P6 phase is left as it is.

したがって、線形データでは、P1相の-6dBの参照信号に対するカウント値は、最大で32768=1024×32カウントになり、P2相の0dBの参照信号に対するカウント値は、最大で16384=1024×16カウントになる。さらに、P3相の6dBの参照信号に対するカウント値、最大で8192=1024×8カウントになり、P4相の12dBの参照信号に対するカウント値は、最大で4096=1024×4カウントになる。また、P5相の18dBの参照信号に対するカウント値は、最大で2048=1024×2カウントになり、P6相の24dBの参照信号に対するカウント値は、最大で2048カウントになる。   Therefore, for linear data, the count value for the -6 dB reference signal in the P1 phase is 32768 = 1024 x 32 counts at maximum, and the count value for the 0 dB reference signal in the P2 phase is 16384 = 1024 x 16 counts at maximum. become. Further, the count value for the 6 dB reference signal for the P3 phase is 8192 = 1024 × 8 counts at the maximum, and the count value for the 12 dB reference signal for the P4 phase is 4096 = 1024 × 4 counts at the maximum. Further, the count value for the 18 dB reference signal of the P5 phase is 2048 = 1024 × 2 counts at the maximum, and the count value for the 24 dB reference signal of the P6 phase is 2048 counts at the maximum.

以上により、線形データは、最大で、65536=32768+16384+8192+4096+2048+2048カウントになる。   As described above, the maximum number of linear data is 65536 = 32768 + 16384 + 8192 + 4096 + 2048 + 2048.

非線形データは、以上のように、P1相ないしP6相で得られるカウント値が、24dBの参照信号に対するカウント値に換算されて加算されることにより、線形データに補正(変換)される。   As described above, the non-linear data is corrected (converted) to linear data by converting the count values obtained in the P1 phase to the P6 phase into the count values for the 24 dB reference signal and adding them.

以上のような線形データは、24dBの参照信号に対するカウント値に換算されているので、0dBの参照信号に対するカウント値に比較して、いわば24dB分だけ粒度の細かい値になる。   Since the linear data as described above is converted into the count value for the reference signal of 24 dB, the value becomes finer by 24 dB compared to the count value for the reference signal of 0 dB.

その結果、非線形参照信号を用いる場合のCon Res.は、0dBの線形参照信号を用いる場合のCon Res.を、24dB(≒16倍)分だけ改善することができる。すなわち、図1で説明したような5.85%のCon Res.を、0.36%≒5.85%/16に改善することができる。   As a result, Con Res. When using a non-linear reference signal can be improved by 24 dB (≈16 times) over Con Res. When using a 0 dB linear reference signal. That is, 5.85% Con Res. As described in FIG. 1 can be improved to 0.36% ≈5.85% / 16.

なお、以上のようにして得られる線形データは、24dBのゲインがかかったデータであり、SP1とSP2との受光感度の比である(約)240倍(47dB)のゲインがかかったデータとするために、16倍(≒47dB-24dB)され、SP2のディジタルコードとして、図1で説明したように用いられる。   The linear data obtained as described above is data with a gain of 24 dB, and is a data with a gain of 240 times (47 dB), which is the ratio of the light reception sensitivity of SP1 and SP2. Therefore, it is multiplied by 16 (≈47 dB-24 dB) and used as the SP2 digital code as described in FIG.

<第1の変形例>
上述した説明においては、AD変換部14のDAコンバータ22からゲインを切り替えることによって非線形のRamp波を出力していた。該第1の変形例では、DAコンバータ22からゲインを一定として線形のRamp波を出力し、カウンタ24の駆動周波数を可変とすることで非線形のAD変換が可能となる。
<First Modification>
In the above description, a nonlinear ramp wave is output by switching the gain from the DA converter 22 of the AD conversion unit 14. In the first modified example, a linear Ramp wave is output from the DA converter 22 with a constant gain, and the drive frequency of the counter 24 is made variable, thereby enabling non-linear AD conversion.

図24は、第1の変形例におけるカウンタ24の駆動周波数の変化を示している。図25は、第1の変形例におけるRamp波を示している。   FIG. 24 shows changes in the drive frequency of the counter 24 in the first modification. FIG. 25 shows a Ramp wave in the first modification.

図24に示されるように、カウンタ24の駆動周波数を、−6dBに相当する期間は20MHz、0dBに相当する期間は40MHz、6dBに相当する期間は80MHz、12dBに相当する期間は160MHz、18dBに相当する期間は320MHz、24dBに相当する期間は640MHzとすれば、DAコンバータ22から非線形のRamp波を出力する場合と同じ非線形のAD変換が可能となる。   As shown in FIG. 24, the drive frequency of the counter 24 is set to 20 MHz for a period corresponding to -6 dB, 40 MHz for a period corresponding to 0 dB, 80 MHz for a period corresponding to 6 dB, 160 MHz for a period corresponding to 12 dB, and 18 dB. If the corresponding period is 320 MHz and the period corresponding to 24 dB is 640 MHz, the same nonlinear AD conversion as that when the DA converter 22 outputs a nonlinear ramp wave can be performed.

すなわち、図24は、VSL電圧を非線形にAD変換する第2のAD変換方法を説明する図である。   That is, FIG. 24 is a diagram for explaining a second AD conversion method for AD-converting a VSL voltage nonlinearly.

参照信号比較型AD変換において、VSL電圧を非線形にAD変換する方法、すなわち、VSL電圧を、非線形な量子化幅でAD変換する方法としては、図3で説明したような非線形参照信号を用いる第1のAD変換方法の他、線形参照信号を用いる第2のAD変換方法がある。   In the reference signal comparison type AD conversion, a method of AD converting a VSL voltage nonlinearly, that is, a method of AD converting a VSL voltage with a nonlinear quantization width uses a nonlinear reference signal as described in FIG. In addition to the first AD conversion method, there is a second AD conversion method using a linear reference signal.

第2のAD変換方法では、線形参照信号が用いられるが、カウンタ24がカウント値をカウントするときに用いる(同期する)クロックCNCLKの周波数が変化される。   In the second AD conversion method, a linear reference signal is used, but the frequency of the clock CNCLK used (synchronized) when the counter 24 counts the count value is changed.

したがって、第2のAD変換方法では、カウンタ24は、周波数が変化するクロックCNCLKに従って(同期して)カウント値をカウントする。   Therefore, in the second AD conversion method, the counter 24 counts the count value according to the clock CNCLK whose frequency changes (synchronously).

図24では、DDS駆動のP相において、クロックCNCLKの周波数が、徐々に大きくされる様子が示されている。   FIG. 24 shows how the frequency of the clock CNCLK is gradually increased in the P phase of DDS driving.

図25は、第2のAD変換方法で、VSL電圧を非線形にAD変換する場合の参照信号と、クロックCNCLKの周波数との例を示す図である。   FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the reference signal and the frequency of the clock CNCLK when the VSL voltage is AD converted nonlinearly by the second AD conversion method.

第2のAD変換方法では、参照信号として、線形参照信号が用いられる。   In the second AD conversion method, a linear reference signal is used as the reference signal.

図25の参照信号は、第2のAD変換方法において、DDS駆動(のD相及びP相)に用いられる参照信号であり、例えば、図2の参照信号と同様の線形参照信号である。   The reference signal in FIG. 25 is a reference signal used for DDS driving (the D phase and the P phase) in the second AD conversion method, and is, for example, a linear reference signal similar to the reference signal in FIG.

第2のAD変換方法では、カウンタ24のクロックCNCLKの周波数が、P相を構成するサブ期間(P#i相)ごとに変化する。   In the second AD conversion method, the frequency of the clock CNCLK of the counter 24 changes every sub-period (P # i phase) constituting the P phase.

図25では、DDS駆動のD相でのクロックCNCLKの周波数が、640MHzになっている。   In FIG. 25, the frequency of the clock CNCLK in the D phase of DDS driving is 640 MHz.

いま、例えば、40MHzのクロックCNCLKでカウント値のカウントが行われる場合のAD変換のゲインを0dBとすると、640MHzのクロックCNCLKでカウント値のカウントが行われる場合のAD変換のゲインは、24dB(≒640/40倍)になる。   For example, if the AD conversion gain is 0 dB when the count value is counted with the 40 MHz clock CNCLK, the AD conversion gain when the count value is counted with the 640 MHz clock CNCLK is 24 dB (≈ (640/40 times).

図25では、DDS駆動のP相を構成するP1相ないしP6相のクロックCNCLKの周波数は、それぞれ、20MHz, 40MHz, 80MHz, 160MHz, 320MHz, 640MHzになっている。   In FIG. 25, the frequencies of the clocks CNCLK of the P1 phase to the P6 phase constituting the P phase of the DDS drive are 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz, 320 MHz, and 640 MHz, respectively.

以上のようにクロックCNCLKの周波数を変化させることにより、図3の非線形参照信号を用いる場合と同様の非線形のAD変換を行うことができる。   By changing the frequency of the clock CNCLK as described above, nonlinear AD conversion similar to the case of using the nonlinear reference signal of FIG. 3 can be performed.

なお、図25では、P1相ないしP6相は、それぞれ、128カウント分のサブ期間、256カウント分のサブ期間、512カウント分のサブ期間、1024カウント分のサブ期間、2048カウント分のサブ期間、4096カウント分のサブ期間になっている。   In FIG. 25, the P1 phase to the P6 phase are respectively a sub-period for 128 counts, a sub-period for 256 counts, a sub-period for 512 counts, a sub-period for 1024 counts, a sub-period for 2048 counts, The sub-period is 4096 counts.

また、P1相ないしP6相のAD変換のゲインは、それぞれ、−6dB, 0dB, 6dB, 12dB, 18dB, 24dBになっている。   In addition, the gains of AD conversion of P1 phase to P6 phase are -6dB, 0dB, 6dB, 12dB, 18dB and 24dB, respectively.

さらに、図25では、DDS駆動のP相のカウント値は、最大で、8064(=128+256+512+1024+2048+4096)カウントであるので、図1で説明したように、12ビットのAD変換を行う場合には、DDS駆動のD相は、3968(=8094-4096(12ビット))カウント分の期間となる。   Further, in FIG. 25, since the count value of the P phase of the DDS drive is 8064 (= 128 + 256 + 512 + 1024 + 2048 + 4096) at the maximum, as described in FIG. When AD conversion is performed, the D phase of DDS driving is a period of 3968 (= 8094-4096 (12 bits)) counts.

<第2の変形例>
上述した説明においては、AD変換部14のDAコンバータ22からゲインを切り替えることによって非線形のRamp波を出力していた。該第2の変形例では、DAコンバータ22のゲインを一定として、DAコンバータ22の駆動周波数を可変とすることにより、DAコンバータ22から非線形のRamp波を出力することができる。
<Second Modification>
In the above description, a nonlinear ramp wave is output by switching the gain from the DA converter 22 of the AD conversion unit 14. In the second modified example, by making the gain of the DA converter 22 constant and making the drive frequency of the DA converter 22 variable, a nonlinear ramp wave can be output from the DA converter 22.

図26は、第2の変形例におけるDAコンバータ22の駆動周波数の変化を示している。図27は、第2の変形例におけるRamp波を示している。   FIG. 26 shows changes in the driving frequency of the DA converter 22 in the second modification. FIG. 27 shows a ramp wave in the second modification.

図26に示されるように、DAコンバータ22の駆動周波数を、−6dBに相当する期間は640MHz、0dBに相当する期間は320MHz、6dBに相当する期間は160MHz、12dBに相当する期間は80MHz、18dBに相当する期間は40MHz、24dBに相当する期間は20MHzとする。これにより、図27に示されるように、DAコンバータ22から、ゲインを切り替える場合と同様の非線形のRamp波を出力することができる。   As shown in FIG. 26, the driving frequency of the DA converter 22 is 640 MHz for a period corresponding to −6 dB, 320 MHz for a period corresponding to 0 dB, 160 MHz for a period corresponding to 6 dB, 80 MHz for a period corresponding to 12 dB, 18 dB. The period corresponding to is 40 MHz, and the period corresponding to 24 dB is 20 MHz. Thus, as shown in FIG. 27, the DA converter 22 can output a non-linear Ramp wave similar to that when the gain is switched.

すなわち、図26は、第1のAD変換方法で用いる非線形参照信号を生成する第2の生成方法を説明する図である。   That is, FIG. 26 is a diagram for explaining a second generation method for generating a nonlinear reference signal used in the first AD conversion method.

第1のAD変換方法で用いる非線形参照信号を生成する方法としては、図12ないし図15で説明したように、Ramp DAC34において、スイッチ156としてのFET174−nに流れる単位電流を変化させることにより非線形参照信号を生成する第1の生成方法の他、DAコンバータ22を駆動するクロックDACLKの周波数を変化させることにより、非線形参照信号を生成する第2の生成方法がある。   As a method for generating a nonlinear reference signal used in the first AD conversion method, as described with reference to FIGS. 12 to 15, in the Ramp DAC 34, the unit current flowing in the FET 174-n as the switch 156 is changed to change the nonlinear reference signal. In addition to the first generation method for generating the reference signal, there is a second generation method for generating the nonlinear reference signal by changing the frequency of the clock DACLK that drives the DA converter 22.

図26では、DDS駆動のP相において、DAコンバータ22のクロックDACLKの周波数が、徐々に小さくされる様子が示されている。   FIG. 26 shows how the frequency of the clock DACLK of the DA converter 22 is gradually reduced in the P phase of DDS driving.

ここで、図13のDFF181−nに供給されるクロックCLKが、クロックDACLKに相当する。   Here, the clock CLK supplied to the DFF 181-n in FIG. 13 corresponds to the clock DACLK.

図27は、第2の生成方法で生成される非線形参照信号と、クロックDACLKの周波数との例を示す図である。   FIG. 27 is a diagram illustrating an example of the nonlinear reference signal generated by the second generation method and the frequency of the clock DACLK.

第2の生成方法では、DAコンバータ22のクロックDACLKの周波数が、P相を構成するサブ期間(P#i相)ごとに変化する。   In the second generation method, the frequency of the clock DACLK of the DA converter 22 changes every sub-period (P # i phase) constituting the P phase.

図27では、DDS駆動のD相でのクロックDACLKの周波数が、20MHzになっている。   In FIG. 27, the frequency of the clock DACLK in the D phase of DDS driving is 20 MHz.

いま、例えば、320MHzのクロックDACLKでDAコンバータ22が動作する場合のAD変換のゲインを0dBとすると、20MHzのクロックDACLKでカウント値のカウントが行われる場合のAD変換のゲインは、24dB(≒320/20倍)になる。   For example, if the AD conversion gain when the DA converter 22 operates with the clock DACLK of 320 MHz is 0 dB, the AD conversion gain when the count value is counted with the clock DACLK of 20 MHz is 24 dB (≈320 / 20 times).

図27では、DDS駆動のP相を構成するP1相ないしP6相のクロックDACLKの周波数は、それぞれ、640MHz, 320MHz, 160MHz, 80MHz, 40MHz, 20MHzになっている。   In FIG. 27, the frequencies of the clocks DACLK of the P1 phase to the P6 phase constituting the P phase of DDS driving are 640 MHz, 320 MHz, 160 MHz, 80 MHz, 40 MHz, and 20 MHz, respectively.

以上のようにクロックDACLKの周波数を変化させることにより、図3の非線形参照信号と同様に非線形に変化する非線形参照信号を生成することができる。   As described above, by changing the frequency of the clock DACLK, it is possible to generate a nonlinear reference signal that varies nonlinearly in the same manner as the nonlinear reference signal of FIG.

図27では、P1相ないしP6相は、図3の場合と同様に、それぞれ、1024カウント分のサブ期間、1024カウント分のサブ期間、1024カウント分のサブ期間、1024カウント分のサブ期間、1024カウント分のサブ期間、2048カウント分のサブ期間になっている。さらに、D相は、やはり、図3の場合と同様に、2048カウント分の期間になっている。   In FIG. 27, as in the case of FIG. 3, the P1 phase to the P6 phase are sub-periods for 1024 counts, 1024 counts, 1024 counts, 1024 counts, and 1024 counts, respectively. There are sub-periods for count and 2048 counts. Further, the D phase has a period of 2048 counts as in the case of FIG.

また、P1相ないしP6相のAD変換のゲインは、それぞれ、−6dB, 0dB, 6dB, 12dB, 18dB, 24dBになっている。   In addition, the gains of AD conversion of P1 phase to P6 phase are -6dB, 0dB, 6dB, 12dB, 18dB and 24dB, respectively.

<適用例>
本実施の形態は、1つの画素セルにサイズが異なるSP1とSP2を備え、これらの出力を合成することにより画素値の広ダイナミックレンジ化がなされていた。MLE(Multi-line exposure)によって画素値を広ダイナミックレンジ化する技術も知られている。
<Application example>
In the present embodiment, SP1 and SP2 having different sizes are provided in one pixel cell, and a wide dynamic range of pixel values is achieved by combining these outputs. A technique for widening a pixel value by MLE (Multi-line exposure) is also known.

MLEの場合でも一般的に16乃至24倍の露光比ゲインをかけて合成するため、画素値を合成するときのつなぎ目の段差が懸念されるので、本技術を適用したDAコンバータ22は、MLEの場合においても効果を奏することが期待できる。   Even in the case of MLE, since synthesis is generally performed with an exposure ratio gain of 16 to 24 times, there is a concern about a step difference at the time of synthesizing pixel values. Therefore, the DA converter 22 to which the present technology is applied is In some cases, it can be expected to produce an effect.

すなわち、WD(Wide Dynamic range)技術としては、上述した受光感度が異なる複数のPDとしてのSP1及びSP2の出力を合成する技術の他、MLEがある。   That is, as a WD (Wide Dynamic range) technique, there is MLE in addition to the technique of combining the outputs of SP1 and SP2 as a plurality of PDs having different light receiving sensitivities described above.

MLEでは、(水平)ラインごとの画素に、異なる露光時間としての、例えば、長時間の露光時間、中程度の時間の露光時間、又は、短時間の露光時間を適用して撮像が行われる。そして、その撮像の結果得られる長時間の露光時間が適用された画素のラインで構成される長蓄画像Long、中程度の時間の露光時間が適用された画素のラインで構成される中蓄画像Middle、及び、短時間の露光時間が適用された画素のラインで構成される短蓄画像Shortが、例えば、SP1及びSP2の出力を合成する場合と同様に合成され、広ダイナミックレンジの合成画像が生成される。   In MLE, imaging is performed by applying, for example, a long exposure time, a medium exposure time, or a short exposure time as different exposure times to the pixels of each (horizontal) line. Then, a long accumulation image Long composed of a line of pixels to which a long exposure time is applied obtained as a result of the imaging, a medium accumulation image composed of a line of pixels to which a medium exposure time is applied The short accumulation image Short composed of the pixel line to which the exposure time of the middle and the short time is applied is synthesized in the same manner as the case of synthesizing the outputs of SP1 and SP2, for example. Generated.

すなわち、長蓄画像Long、中蓄画像Middle、及び、短蓄画像Shortの合成では、長蓄画像Longが飽和していない画素については、長蓄画像Longの画素値が、合成画像の画素値として選択される。また、長蓄画像Longが飽和しているが、中蓄画像Middleが飽和していない画素については、中蓄画像Middleの画素値が、合成画像の画素値として選択される。さらに、長蓄画像Long及び中蓄画像Middleが飽和している画素については、短蓄画像Shortの画素値が、合成画像の画素値として選択される。   That is, in the synthesis of the long accumulation image Long, the middle accumulation image Middle, and the short accumulation image Short, for the pixel in which the long accumulation image Long is not saturated, the pixel value of the long accumulation image Long is used as the pixel value of the synthesis image. Selected. For the pixels in which the long accumulation image Long is saturated but the middle accumulation image Middle is not saturated, the pixel value of the middle accumulation image Middle is selected as the pixel value of the composite image. Furthermore, for the pixels in which the long accumulation image Long and the middle accumulation image Middle are saturated, the pixel value of the short accumulation image Short is selected as the pixel value of the composite image.

長蓄画像Long、中蓄画像Middle、及び、短蓄画像Shortの合成において、中蓄画像Middleの画素値には、長蓄画像Longの露光時間に対する中蓄画像Middleの露光時間に応じて、例えば、16ないし24倍程度のゲイン(露光比ゲイン)がかけられる。短蓄画像Shortについても同様である。   In the synthesis of the long accumulation image Long, the middle accumulation image Middle, and the short accumulation image Short, the pixel value of the middle accumulation image Middle depends on the exposure time of the middle accumulation image Middle relative to the exposure time of the long accumulation image Long, for example, A gain of 16 to 24 times (exposure ratio gain) is applied. The same applies to the short accumulation image Short.

そのため、合成画像において、長蓄画像Long、中蓄画像Middle、及び、短蓄画像Shortのうちのいずれかの画像の画素値が選択された画素と、他の画像の画素値が選択された画素との間に、画素値の大きな段差が生じるおそれがある。   Therefore, in the composite image, a pixel in which the pixel value of one of the long accumulation image Long, the middle accumulation image Middle, and the short accumulation image Short is selected, and a pixel in which the pixel value of another image is selected. There is a possibility that a large level difference in pixel value may occur between the two.

そこで、中蓄画像Middleや短蓄画像Short(の画素値となるVSL電圧)のAD変換に、非線形なAD変換を採用することにより、上述のような画素値の大きな段差が生じることを抑制し、合成画像の階調を改善することができる。   Therefore, by adopting non-linear AD conversion for AD conversion of middle storage image Middle and short storage image Short (VSL voltage as the pixel value thereof), it is possible to suppress the occurrence of the large step of the pixel value as described above. The gradation of the composite image can be improved.

なお、MLEにおいて、長蓄画像Long、中蓄画像Middle、及び、短蓄画像Shor+のうちの、2つの画像のAD変換を同時に行う場合には、その2つの画像のAD変換それぞれ用に、参照信号を生成する2基のDAコンバータが必要となる。また、長蓄画像Long、中蓄画像Middle、及び、短蓄画像Shor+の3つの画像のAD変換を同時に行う場合には、その3つの画像のAD変換それぞれ用に、参照信号を生成する3基のDAコンバータが必要となる。   In addition, in MLE, when performing AD conversion of two images simultaneously among the long accumulation image Long, middle accumulation image Middle, and short accumulation image Shor +, it is referred for each AD conversion of the two images Two DA converters that generate signals are required. In addition, when AD conversion of the three images of the long accumulation image Long, the middle accumulation image Middle, and the short accumulation image Shor + is performed at the same time, three reference signals are generated for each of the AD conversion of the three images. A DA converter is required.

<体内情報取得システムへの応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
<Application example to in-vivo information acquisition system>
The technology according to the present disclosure (present technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.

図28は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。   FIG. 28 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a patient in-vivo information acquisition system using a capsule endoscope to which the technology according to the present disclosure (present technology) can be applied.

体内情報取得システム10001は、カプセル型内視鏡10100と、外部制御装置10200とから構成される。   The in-vivo information acquisition system 10001 includes a capsule endoscope 10100 and an external control device 10200.

カプセル型内視鏡10100は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡10100は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像(以下、体内画像ともいう)を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置10200に順次無線送信する。   The capsule endoscope 10100 is swallowed by a patient at the time of examination. The capsule endoscope 10100 has an imaging function and a wireless communication function, and moves inside the organ such as the stomach and the intestine by peristaltic motion or the like until it is spontaneously discharged from the patient. Images (hereinafter also referred to as in-vivo images) are sequentially captured at predetermined intervals, and information about the in-vivo images is sequentially wirelessly transmitted to the external control device 10200 outside the body.

外部制御装置10200は、体内情報取得システム10001の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置(図示せず)に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。   The external control device 10200 comprehensively controls the operation of the in-vivo information acquisition system 10001. Further, the external control device 10200 receives information about the in-vivo image transmitted from the capsule endoscope 10100 and, based on the received information about the in-vivo image, displays the in-vivo image on the display device (not shown). The image data for displaying is generated.

体内情報取得システム10001では、このようにして、カプセル型内視鏡10100が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。   In the in-vivo information acquisition system 10001, in this way, an in-vivo image obtained by imaging the state of the patient's body can be obtained at any time from when the capsule endoscope 10100 is swallowed until it is discharged.

カプセル型内視鏡10100と外部制御装置10200の構成及び機能についてより詳細に説明する。   The configurations and functions of the capsule endoscope 10100 and the external control device 10200 will be described in more detail.

カプセル型内視鏡10100は、カプセル型の筐体10101を有し、その筐体10101内には、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、給電部10115、電源部10116、及び制御部10117が収納されている。   The capsule endoscope 10100 includes a capsule-type casing 10101. In the casing 10101, a light source unit 10111, an imaging unit 10112, an image processing unit 10113, a wireless communication unit 10114, a power supply unit 10115, and a power supply unit 10116 and the control unit 10117 are stored.

光源部10111は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、撮像部10112の撮像視野に対して光を照射する。   The light source unit 10111 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), for example, and irradiates the imaging field of the imaging unit 10112 with light.

撮像部10112は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光(以下、観察光という)は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部10112では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部10112によって生成された画像信号は、画像処理部10113に提供される。   The imaging unit 10112 includes an imaging device and an optical system including a plurality of lenses provided in the preceding stage of the imaging device. Reflected light (hereinafter referred to as observation light) of light irradiated on the body tissue to be observed is collected by the optical system and enters the image sensor. In the imaging unit 10112, in the imaging element, the observation light incident thereon is photoelectrically converted, and an image signal corresponding to the observation light is generated. The image signal generated by the imaging unit 10112 is provided to the image processing unit 10113.

画像処理部10113は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサによって構成され、撮像部10112によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部10113は、信号処理を施した画像信号を、RAWデータとして無線通信部10114に提供する。   The image processing unit 10113 is configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit), and performs various signal processing on the image signal generated by the imaging unit 10112. The image processing unit 10113 provides the radio communication unit 10114 with the image signal subjected to signal processing as RAW data.

無線通信部10114は、画像処理部10113によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ10114Aを介して外部制御装置10200に送信する。また、無線通信部10114は、外部制御装置10200から、カプセル型内視鏡10100の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ10114Aを介して受信する。無線通信部10114は、外部制御装置10200から受信した制御信号を制御部10117に提供する。   The wireless communication unit 10114 performs predetermined processing such as modulation processing on the image signal subjected to signal processing by the image processing unit 10113, and transmits the image signal to the external control apparatus 10200 via the antenna 10114A. In addition, the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A. The wireless communication unit 10114 provides a control signal received from the external control device 10200 to the control unit 10117.

給電部10115は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部10115では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。   The power feeding unit 10115 includes a power receiving antenna coil, a power regeneration circuit that regenerates power from a current generated in the antenna coil, a booster circuit, and the like. In the power feeding unit 10115, electric power is generated using a so-called non-contact charging principle.

電源部10116は、二次電池によって構成され、給電部10115によって生成された電力を蓄電する。図28では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部10116からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部10116に蓄電された電力は、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び制御部10117に供給され、これらの駆動に用いられ得る。   The power supply unit 10116 is configured by a secondary battery and stores the electric power generated by the power supply unit 10115. In FIG. 28, in order to avoid complication of the drawing, illustration of an arrow indicating a power supply destination from the power supply unit 10116 is omitted, but the power stored in the power supply unit 10116 is stored in the light source unit 10111. The imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the control unit 10117 can be used for driving them.

制御部10117は、CPU等のプロセッサによって構成され、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び、給電部10115の駆動を、外部制御装置10200から送信される制御信号に従って適宜制御する。   The control unit 10117 includes a processor such as a CPU, and a control signal transmitted from the external control device 10200 to drive the light source unit 10111, the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the power feeding unit 10115. Control accordingly.

外部制御装置10200は、CPU、GPU等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100の制御部10117に対して制御信号を、アンテナ10200Aを介して送信することにより、カプセル型内視鏡10100の動作を制御する。カプセル型内視鏡10100では、例えば、外部制御装置10200からの制御信号により、光源部10111における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、撮像条件(例えば、撮像部10112におけるフレームレート、露出値等)が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、画像処理部10113における処理の内容や、無線通信部10114が画像信号を送信する条件(例えば、送信間隔、送信画像数等)が変更されてもよい。   The external control device 10200 includes a processor such as a CPU and a GPU, or a microcomputer or a control board in which a processor and a storage element such as a memory are mounted. The external control device 10200 controls the operation of the capsule endoscope 10100 by transmitting a control signal to the control unit 10117 of the capsule endoscope 10100 via the antenna 10200A. In the capsule endoscope 10100, for example, the light irradiation condition for the observation target in the light source unit 10111 can be changed by a control signal from the external control device 10200. In addition, an imaging condition (for example, a frame rate or an exposure value in the imaging unit 10112) can be changed by a control signal from the external control device 10200. Further, the contents of processing in the image processing unit 10113 and the conditions (for example, the transmission interval, the number of transmission images, etc.) by which the wireless communication unit 10114 transmits an image signal may be changed by a control signal from the external control device 10200. .

また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理(デモザイク処理)、高画質化処理(帯域強調処理、超解像処理、NR(Noise reduction)処理及び/又は手ブレ補正処理等)、並びに/又は拡大処理(電子ズーム処理)等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置10200は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置10200は、生成した画像データを記録装置(図示せず)に記録させたり、印刷装置(図示せず)に印刷出力させてもよい。   Further, the external control device 10200 performs various image processing on the image signal transmitted from the capsule endoscope 10100, and generates image data for displaying the captured in-vivo image on the display device. As the image processing, for example, development processing (demosaic processing), high image quality processing (band enhancement processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing and / or camera shake correction processing, etc.), and / or enlargement processing ( Various signal processing such as electronic zoom processing can be performed. The external control device 10200 controls driving of the display device to display an in-vivo image captured based on the generated image data. Alternatively, the external control device 10200 may cause the generated image data to be recorded on a recording device (not shown) or may be printed out on a printing device (not shown).

以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部10112に適用され得る。例えば、撮像部10112に、イメージセンサ10や50を適用することにより、階調が改善された見やすい体内画像を提供することができる。   Heretofore, an example of the in-vivo information acquisition system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described. The technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 10112 among the configurations described above. For example, by applying the image sensor 10 or 50 to the imaging unit 10112, an easily viewable in-vivo image with improved gradation can be provided.

<移動体への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
<Application examples to mobile objects>
The technology according to the present disclosure (present technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure is realized as a device that is mounted on any type of mobile body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.

図29は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。   FIG. 29 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.

車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図29に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(Interface)12053が図示されている。   The vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001. In the example shown in FIG. 29, the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050. Further, as a functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, a sound image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (Interface) 12053 are illustrated.

駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。   The drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs. For example, the drive system control unit 12010 includes a driving force generator for generating a driving force of a vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism that adjusts and a braking device that generates a braking force of the vehicle.

ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。   The body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs. For example, the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a blinker, or a fog lamp. In this case, the body control unit 12020 can be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches. The body system control unit 12020 receives input of these radio waves or signals, and controls a door lock device, a power window device, a lamp, and the like of the vehicle.

車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。   The vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle on which the vehicle control system 12000 is mounted. For example, the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030. The vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image outside the vehicle and receives the captured image. The vehicle outside information detection unit 12030 may perform an object detection process or a distance detection process such as a person, a car, an obstacle, a sign, or a character on a road surface based on the received image.

撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。   The imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light. The imaging unit 12031 can output an electrical signal as an image, or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared rays.

車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。   The vehicle interior information detection unit 12040 detects vehicle interior information. For example, a driver state detection unit 12041 that detects a driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040. The driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the vehicle interior information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated or it may be determined whether the driver is asleep.

マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。   The microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside / outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit A control command can be output to 12010. For example, the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, tracking based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning. It is possible to perform cooperative control for the purpose.

また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。   Further, the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of automatic driving that autonomously travels without depending on the operation.

また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。   Further, the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030. For example, the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of anti-glare, such as switching from a high beam to a low beam. It can be carried out.

音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図29の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。   The sound image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of sound and image to an output device capable of visually or audibly notifying information to a vehicle occupant or the outside of the vehicle. In the example of FIG. 29, an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices. The display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.

図30は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。   FIG. 30 is a diagram illustrating an example of the installation position of the imaging unit 12031.

図30では、撮像部12031として、撮像部12101、12102、12103、12104、12105を有する。   In FIG. 30, the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.

撮像部12101、12102、12103、12104、12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102、12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。   The imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as a front nose, a side mirror, a rear bumper, a back door, and an upper part of a windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100. The imaging unit 12101 provided in the front nose and the imaging unit 12105 provided in the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100. The imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirror mainly acquire an image of the side of the vehicle 12100. The imaging unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100. The imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the passenger compartment is mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.

なお、図30には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。   FIG. 30 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104. The imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose, the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively, and the imaging range 12114 The imaging range of the imaging part 12104 provided in the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, an overhead image when the vehicle 12100 is viewed from above is obtained.

撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。   At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information. For example, at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.

例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。   For example, the microcomputer 12051, based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, the distance to each three-dimensional object in the imaging range 12111 to 12114 and the temporal change in this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100). In particular, it is possible to extract, as a preceding vehicle, a three-dimensional object that travels at a predetermined speed (for example, 0 km / h or more) in the same direction as the vehicle 12100, particularly the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100. it can. Further, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance before the preceding vehicle, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. Thus, cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like autonomously traveling without depending on the operation of the driver can be performed.

例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。   For example, the microcomputer 12051 converts the three-dimensional object data related to the three-dimensional object to other three-dimensional objects such as a two-wheeled vehicle, a normal vehicle, a large vehicle, a pedestrian, and a utility pole based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 as obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving assistance for collision avoidance can be performed.

撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。   At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays. For example, the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is, for example, whether or not the user is a pedestrian by performing a pattern matching process on a sequence of feature points indicating the outline of an object and a procedure for extracting feature points in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras It is carried out by the procedure for determining. When the microcomputer 12051 determines that there is a pedestrian in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 has a rectangular contour line for emphasizing the recognized pedestrian. The display unit 12062 is controlled so as to be superimposed and displayed. Moreover, the audio | voice image output part 12052 may control the display part 12062 so that the icon etc. which show a pedestrian may be displayed on a desired position.

以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12031に適用され得る。例えば、撮像部12031に、イメージセンサ10や50を適用することにより、運転支援に十分な階調の撮影画像を得て、適切な運転支援を行うことができる。   Heretofore, an example of a vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described. The technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above. For example, by applying the image sensor 10 or 50 to the imaging unit 12031, it is possible to obtain a captured image with sufficient gradation for driving support and perform appropriate driving support.

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

本技術は以下のような構成も取ることができる。   The present technology can also have the following configurations.

<1>
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部と
を備える固体撮像装置。
<2>
前記非線形参照信号を出力するDA(Digital to Analog)コンバータをさらに備え、
前記AD変換部は、
前記電気信号と前記非線形参照信号とを比較するコンパレータと、
前記電気信号と前記非線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記非線形参照信号とが一致するまでの、前記非線形参照信号の変化に要する時間をカウントすることにより得られるカウント値を出力するカウンタと
を有する
<1>に記載の固体撮像装置。
<3>
前記コンパレータは、前記電気信号のうちのノイズ信号と前記非線形参照信号とを比較する
<2>に記載の固体撮像装置。
<4>
前記DAコンバータは、凹状に変化する前記非線形参照信号を出力する
<3>に記載の固体撮像装置。
<5>
前記DAコンバータは、前記非線形参照信号を、所定の電圧より大の電圧まで上昇させ、前記所定の電圧まで下降させてから、非線形に変化させる
<4>に記載の固体撮像装置。
<6>
前記DAコンバータは、さらに、凸状に変化する前記非線形参照信号を出力し、
前記コンパレータは、前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が高い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号のうちのデータ信号と、前記非線形参照信号とを比較する
<4>又は<5>に記載の固体撮像装置。
<7>
前記DAコンバータは、
前記非線形参照信号となる電圧降下が生じる抵抗に流す電流が流れる、並列に接続された複数のスイッチを有し、
前記複数のスイッチのうちの1/2のスイッチを順次オフにすることで、前記非線形参照信号としての電圧を減少させ、
前記複数のスイッチをオンにするクリアを行うとともに、前記スイッチに流れる電流を1/2に減少させ、
前記複数のスイッチのうちの1/2のスイッチを順次オフにすることで、前記非線形参照信号としての電圧を減少させる
ことにより、前記クリア前後の傾きが変化する前記非線形参照信号を生成する
<2>ないし<6>のいずれかに記載の固体撮像装置。
<8>
前記クリア、及び、前記スイッチに流れる電流の減少の前に、所定の待機時間が設けられる
<7>に記載の固体撮像装置。
<9>
前記クリア、及び、前記スイッチに流れる電流の減少を行うタイミングを変更する
<7>に記載の固体撮像装置。
<10>
前記DAコンバータは、前記DAコンバータを駆動するクロックの周波数を変化させることにより、前記非線形参照信号を生成する
<2>に記載の固体撮像装置。
<11>
前記非線形参照信号を用いた前記電気信号のAD変換結果である非線形データを、線形に変化する線形参照信号を用いたAD変換結果である線形データに補正する補正部をさらに備える
<2>ないし<10>のいずれかに記載の固体撮像装置。
<12>
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換する
ことを含む駆動方法。
<13>
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置を制御する制御部と
を備え、
前記固体撮像装置は、
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部と
を有する
電子機器。
<14>
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部と
を備え、
前記AD変換部は、
前記電気信号と前記線形参照信号とを比較するコンパレータと、
前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値を出力するカウンタと
を有する
固体撮像装置。
<15>
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部を備える固体撮像装置の前記AD変換部が、
前記電気信号と前記線形参照信号とを比較し、
前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値を出力する
ことを含む駆動方法。
<16>
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置を制御する制御部と
を備え、
前記固体撮像装置は、
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部と
を有し、
前記AD変換部は、
前記電気信号と前記線形参照信号とを比較するコンパレータと、
前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値を出力するカウンタと
を有する
電子機器。
<1>
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit, an electrical signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity is compared with a nonlinear reference signal that changes nonlinearly. A solid-state imaging device comprising: an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion on the electrical signal.
<2>
A DA (Digital to Analog) converter that outputs the nonlinear reference signal;
The AD converter is
A comparator for comparing the electrical signal and the nonlinear reference signal;
In accordance with a comparison result between the electrical signal and the nonlinear reference signal, a count value obtained by counting the time required for the nonlinear reference signal to change until the electrical signal and the nonlinear reference signal match The solid-state imaging device according to <1>.
<3>
The solid-state imaging device according to <2>, wherein the comparator compares a noise signal of the electrical signal with the nonlinear reference signal.
<4>
The solid-state imaging device according to <3>, wherein the DA converter outputs the nonlinear reference signal that changes in a concave shape.
<5>
The solid-state imaging device according to <4>, wherein the DA converter raises the nonlinear reference signal to a voltage higher than a predetermined voltage, lowers the nonlinear reference signal to the predetermined voltage, and then nonlinearly changes the nonlinear reference signal.
<6>
The DA converter further outputs the nonlinear reference signal that changes in a convex shape,
The comparator compares a data signal of an electrical signal corresponding to a charge of the photoelectric conversion unit having a high light receiving sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel and the nonlinear reference signal. <4> or <5> The solid-state imaging device according to <5>.
<7>
The DA converter is
A plurality of switches connected in parallel, in which a current flowing through a resistor that causes a voltage drop that becomes the nonlinear reference signal flows;
By sequentially turning off one half of the plurality of switches, the voltage as the nonlinear reference signal is reduced,
While performing the clear to turn on the plurality of switches, reduce the current flowing through the switch to 1/2,
By sequentially turning off one half of the plurality of switches, the voltage as the nonlinear reference signal is reduced, thereby generating the nonlinear reference signal in which the slope before and after the clearing changes. <2 > To <6>.
<8>
The solid-state imaging device according to <7>, wherein a predetermined standby time is provided before the clear and the reduction of the current flowing through the switch.
<9>
The solid-state imaging device according to <7>, wherein the timing for performing the clear and the reduction of the current flowing through the switch is changed.
<10>
The solid-state imaging device according to <2>, wherein the DA converter generates the nonlinear reference signal by changing a frequency of a clock that drives the DA converter.
<11>
A correction unit that corrects nonlinear data that is an AD conversion result of the electrical signal using the nonlinear reference signal to linear data that is an AD conversion result using a linear reference signal that changes linearly is provided. <2> to <10>.
<12>
Corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having the low light reception sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light reception sensitivity are arranged. A driving method including AD (Analog to Digital) conversion of the electrical signal by comparing the electrical signal with a nonlinear reference signal that varies nonlinearly.
<13>
A solid-state imaging device;
A control unit for controlling the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit, an electrical signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity is compared with a nonlinear reference signal that changes nonlinearly. An electronic device having an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion on the electrical signal.
<14>
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit, the electric signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity is compared with a linear reference signal that changes linearly. And an AD conversion unit for AD (Analog to Digital) conversion of the electrical signal,
The AD converter is
A comparator for comparing the electrical signal with the linear reference signal;
According to a comparison result between the electrical signal and the linear reference signal, the time required for the change of the reference signal until the electrical signal and the linear reference signal match is counted according to a clock whose frequency changes. And a counter that outputs a count value obtained by the solid-state imaging device.
<15>
Corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having the low light reception sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light reception sensitivity are arranged. The AD conversion unit of the solid-state imaging device including an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion of the electric signal by comparing the electric signal and a linear reference signal that changes linearly,
Comparing the electrical signal with the linear reference signal;
According to a comparison result between the electrical signal and the linear reference signal, the time required for the change of the reference signal until the electrical signal and the linear reference signal match is counted according to a clock whose frequency changes. A driving method including outputting a count value obtained by the above.
<16>
A solid-state imaging device;
A control unit for controlling the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit, the electric signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity is compared with a linear reference signal that changes linearly. And an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion on the electrical signal,
The AD converter is
A comparator for comparing the electrical signal with the linear reference signal;
According to a comparison result between the electrical signal and the linear reference signal, the time required for the change of the reference signal until the electrical signal and the linear reference signal match is counted according to a clock whose frequency changes. And a counter for outputting a count value obtained by the electronic device.

(B1)
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうち、前記受光感度が低い方の前記光電変換部に対応する電気信号を非線形にAD変換するAD変換部と
を備える固体撮像装置。
(B2)
前記AD変換部は、
前記画素アレイ部の前記画素から出力される前記電気信号と比較するためのRamp波を出力するDAコンバータと、
前記画素アレイ部の前記画素から出力される前記電気信号と前記Ramp波との比較結果に基づき、カウンタ駆動周波数に従ってカウントを行うカウンタとを有し、
前記DAコンバータは、前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうち、前記受光感度が低い方の前記光電変換部に対応する前記電気信号と比較するための非線形のRamp波を出力し、
前記カウンタは、一定の前記カウンタ駆動周波数に従ってカウントを行う
前記(B1)に記載の固体撮像装置。
(B3)
前記DAコンバータは、前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうち、DDS駆動される前記受光感度が低い方の前記光電変換部に対応するP相の前記電気信号と比較するための非線形なRamp波を出力する
前記(B2)に記載の固体撮像装置。
(B4)
前記DAコンバータは、前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうち、DDS駆動される前記受光感度が低い方の前記光電変換部に対応するP相の前記電気信号と比較するための非線形な凹状のRamp波を出力する
前記(B2)または(B3)に記載の固体撮像装置。
(B5)
前記DAコンバータは、前記非線形な凹状のRamp波を、そのスロープ開始位置を上方にオフセットして出力する
前記(B4)に記載の固体撮像装置。
(B6)
前記DAコンバータは、前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうち、CDS駆動される前記受光感度が高い方の前記光電変換部に対応するD相の前記電気信号と比較するための非線形な凸状のRamp波を出力する
前記(B2)から(B5)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(B7)
前記DAコンバータは、シフトレジスタから成る
前記(B2)から(B6)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(B8)
前記シフトレジスタに対してゲイン切り替え時毎にCLR信号を入力する
前記(B7)に記載の固体撮像装置。
(B9)
前記シフトレジスタに対してゲイン切り替え時毎にCLR信号を入力した後、待機時間を設ける
前記(B7)または(B8)に記載の固体撮像装置。
(B10)
前記シフトレジスタに対して任意のタイミングでCLR信号を入力する
前記(B7)に記載の固体撮像装置。
(B11)
前記DAコンバータは、変更されるDAコンバータ駆動周波数に従って駆動することにより、前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうち、前記受光感度が低い方の前記光電変換部に対応する前記電気信号と比較するための非線形のRamp波を出力する
前記(B2)に記載の固体撮像装置。
(B12)
前記AD変換部は、
前記画素アレイ部の前記画素から出力される前記電気信号と比較するためのRamp波を出力するDAコンバータと、
前記画素アレイ部の前記画素から出力される前記電気信号と前記Ramp波との比較結果に基づき、カウンタ駆動周波数に従ってカウントを行うカウンタとを有し、
前記DAコンバータは、線形のRamp波を出力し、
前記カウンタは、変更される前記カウンタ駆動周波数に従ってカウントを行う
前記(B1)に記載の固体撮像装置。
(B13)
前記AD変換部から出力された非線形データを線形データに補正する補正部を
さらに備える
前記(B1)から(B12)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(B14)
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部を備える固体撮像装置の駆動方法において、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうち、前記受光感度が低い方の前記光電変換部に対応する電気信号を非線形にAD変換する
駆動方法。
(B15)
固体撮像装置が搭載された電子機器において、
前記固体撮像装置は、
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうち、前記受光感度が低い方の前記光電変換部に対応する電気信号を非線形にAD変換するAD変換部とを備える
電子機器。
(B1)
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
A solid-state imaging device comprising: an AD conversion unit that nonlinearly AD converts an electrical signal corresponding to the photoelectric conversion unit having a lower light receiving sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit .
(B2)
The AD converter is
A DA converter that outputs a Ramp wave for comparison with the electrical signal output from the pixel of the pixel array unit;
A counter that counts according to a counter driving frequency based on a comparison result between the electrical signal and the ramp wave output from the pixel of the pixel array unit;
The DA converter outputs a nonlinear Ramp wave for comparison with the electrical signal corresponding to the photoelectric conversion unit having the lower light receiving sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel,
The solid-state imaging device according to (B1), wherein the counter performs counting according to a constant counter driving frequency.
(B3)
The DA converter is a non-linear for comparing with the electrical signal of the P phase corresponding to the photoelectric conversion unit having the lower light receiving sensitivity driven by DDS among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel. The solid-state imaging device according to (B2), which outputs a Ramp wave.
(B4)
The DA converter is a non-linear for comparing with the electrical signal of the P phase corresponding to the photoelectric conversion unit having the lower light receiving sensitivity driven by DDS among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel. The solid-state imaging device according to (B2) or (B3), which outputs a concave ramp wave.
(B5)
The DA converter outputs the non-linear concave ramp wave by offsetting the slope start position upward. The solid-state imaging device according to (B4).
(B6)
The DA converter is a non-linear for comparing with the D-phase electrical signal corresponding to the photoelectric conversion unit having the higher light receiving sensitivity driven by CDS among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel. The solid-state imaging device according to any one of (B2) to (B5), which outputs a convex ramp wave.
(B7)
The DA converter includes a shift register. The solid-state imaging device according to any one of (B2) to (B6).
(B8)
The solid-state imaging device according to (B7), wherein a CLR signal is input to the shift register every time the gain is switched.
(B9)
The solid-state imaging device according to (B7) or (B8), in which a standby time is provided after a CLR signal is input to the shift register every time the gain is switched.
(B10)
The solid-state imaging device according to (B7), wherein a CLR signal is input to the shift register at an arbitrary timing.
(B11)
The DA converter is driven according to a changed DA converter drive frequency, and the electric signal corresponding to the photoelectric conversion unit having the lower light receiving sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel A nonlinear Ramp wave for comparison is output. The solid-state imaging device according to (B2).
(B12)
The AD converter is
A DA converter that outputs a Ramp wave for comparison with the electrical signal output from the pixel of the pixel array unit;
A counter that counts according to a counter driving frequency based on a comparison result between the electrical signal and the ramp wave output from the pixel of the pixel array unit;
The DA converter outputs a linear ramp wave,
The solid-state imaging device according to (B1), wherein the counter performs counting according to the changed counter driving frequency.
(B13)
The solid-state imaging device according to any one of (B1) to (B12), further including: a correction unit that corrects nonlinear data output from the AD conversion unit into linear data.
(B14)
In a driving method of a solid-state imaging device including a pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are arranged.
A driving method that nonlinearly AD converts an electrical signal corresponding to the photoelectric conversion unit having the lower light receiving sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit.
(B15)
In an electronic device equipped with a solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
An electronic apparatus comprising: an AD conversion unit that nonlinearly AD converts an electrical signal corresponding to the photoelectric conversion unit having a lower light receiving sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit.

10 イメージセンサ, 11 画素アレイ部, 11P 画素, 12 アドレスデコーダ, 13 画素タイミング駆動部, 14 AD変換部, 15 センサコントローラ, 21 定電流回路, 22 DAコンバータ, 23 コンパレータ, 24 カウンタ, 31 IREF, 32 PGC DAC, 33 CLP DAC, 34 RAMP DAC, 41 LPF, 61 ロジック部, 62 DSP   10 image sensor, 11 pixel array unit, 11P pixel, 12 address decoder, 13 pixel timing drive unit, 14 AD conversion unit, 15 sensor controller, 21 constant current circuit, 22 DA converter, 23 comparator, 24 counter, 31 IREF, 32 PGC DAC, 33 CLP DAC, 34 RAMP DAC, 41 LPF, 61 Logic, 62 DSP

Claims (16)

受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部と
を備える固体撮像装置。
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit, an electrical signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity is compared with a nonlinear reference signal that changes nonlinearly. A solid-state imaging device comprising: an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion on the electrical signal.
前記非線形参照信号を出力するDA(Digital to Analog)コンバータをさらに備え、
前記AD変換部は、
前記電気信号と前記非線形参照信号とを比較するコンパレータと、
前記電気信号と前記非線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記非線形参照信号とが一致するまでの、前記非線形参照信号の変化に要する時間をカウントすることにより得られるカウント値を出力するカウンタと
を有する
請求項1に記載の固体撮像装置。
A DA (Digital to Analog) converter that outputs the nonlinear reference signal;
The AD converter is
A comparator for comparing the electrical signal and the nonlinear reference signal;
In accordance with a comparison result between the electrical signal and the nonlinear reference signal, a count value obtained by counting the time required for the nonlinear reference signal to change until the electrical signal and the nonlinear reference signal match The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising: a counter for outputting.
前記コンパレータは、前記電気信号のうちのノイズ信号と前記非線形参照信号とを比較する
請求項2に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the comparator compares a noise signal of the electrical signal with the nonlinear reference signal.
前記DAコンバータは、凹状に変化する前記非線形参照信号を出力する
請求項3に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the DA converter outputs the nonlinear reference signal that changes in a concave shape.
前記DAコンバータは、前記非線形参照信号を、所定の電圧より大の電圧まで上昇させ、前記所定の電圧まで下降させてから、非線形に変化させる
請求項4に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the DA converter raises the nonlinear reference signal to a voltage higher than a predetermined voltage, lowers the nonlinear reference signal to the predetermined voltage, and then changes the nonlinear reference signal nonlinearly.
前記DAコンバータは、さらに、凸状に変化する前記非線形参照信号を出力し、
前記コンパレータは、前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が高い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号のうちのデータ信号と、前記非線形参照信号とを比較する
請求項4に記載の固体撮像装置。
The DA converter further outputs the nonlinear reference signal that changes in a convex shape,
The comparator compares a data signal of an electrical signal corresponding to a charge of the photoelectric conversion unit having a high light receiving sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel and the nonlinear reference signal. The solid-state imaging device according to claim 4.
前記DAコンバータは、
前記非線形参照信号となる電圧降下が生じる抵抗に流す電流が流れる、並列に接続された複数のスイッチを有し、
前記複数のスイッチのうちの1/2のスイッチを順次オフにすることで、前記非線形参照信号としての電圧を減少させ、
前記複数のスイッチをオンにするクリアを行うとともに、前記スイッチに流れる電流を1/2に減少させ、
前記複数のスイッチのうちの1/2のスイッチを順次オフにすることで、前記非線形参照信号としての電圧を減少させる
ことにより、前記クリア前後の傾きが変化する前記非線形参照信号を生成する
請求項2に記載の固体撮像装置。
The DA converter is
A plurality of switches connected in parallel, in which a current flowing through a resistor that causes a voltage drop that becomes the nonlinear reference signal flows;
By sequentially turning off one half of the plurality of switches, the voltage as the nonlinear reference signal is reduced,
While performing the clear to turn on the plurality of switches, reduce the current flowing through the switch to 1/2,
The non-linear reference signal in which the slope before and after the clearing is changed is generated by sequentially turning off one half of the plurality of switches to reduce the voltage as the non-linear reference signal. 2. The solid-state imaging device according to 2.
前記クリア、及び、前記スイッチに流れる電流の減少の前に、所定の待機時間が設けられる
請求項7に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 7, wherein a predetermined standby time is provided before the clear and a decrease in the current flowing through the switch.
前記クリア、及び、前記スイッチに流れる電流の減少を行うタイミングを変更する
請求項7に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 7, wherein timing for performing the clearing and a reduction of a current flowing through the switch is changed.
前記DAコンバータは、前記DAコンバータを駆動するクロックの周波数を変化させることにより、前記非線形参照信号を生成する
請求項2に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the DA converter generates the nonlinear reference signal by changing a frequency of a clock that drives the DA converter.
前記非線形参照信号を用いた前記電気信号のAD変換結果である非線形データを、線形に変化する線形参照信号を用いたAD変換結果である線形データに補正する補正部をさらに備える
請求項2に記載の固体撮像装置。
The correction part which correct | amends the nonlinear data which is an AD conversion result of the said electric signal using the said nonlinear reference signal to the linear data which is an AD conversion result using the linear reference signal which changes linearly. Solid-state imaging device.
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換する
ことを含む駆動方法。
Corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having the low light reception sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light reception sensitivity are arranged. A driving method including AD (Analog to Digital) conversion of the electrical signal by comparing the electrical signal with a nonlinear reference signal that varies nonlinearly.
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置を制御する制御部と
を備え、
前記固体撮像装置は、
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、非線形に変化する非線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部と
を有する
電子機器。
A solid-state imaging device;
A control unit for controlling the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit, an electrical signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity is compared with a nonlinear reference signal that changes nonlinearly. An electronic device having an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion on the electrical signal.
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部と
を備え、
前記AD変換部は、
前記電気信号と前記線形参照信号とを比較するコンパレータと、
前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値を出力するカウンタと
を有する
固体撮像装置。
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit, the electric signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity is compared with a linear reference signal that changes linearly. And an AD conversion unit for AD (Analog to Digital) conversion of the electrical signal,
The AD converter is
A comparator for comparing the electrical signal with the linear reference signal;
According to a comparison result between the electrical signal and the linear reference signal, the time required for the change of the reference signal until the electrical signal and the linear reference signal match is counted according to a clock whose frequency changes. And a counter that outputs a count value obtained by the solid-state imaging device.
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部を備える固体撮像装置の前記AD変換部が、
前記電気信号と前記線形参照信号とを比較し、
前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値を出力する
ことを含む駆動方法。
Corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having the low light reception sensitivity among the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light reception sensitivity are arranged. The AD conversion unit of the solid-state imaging device including an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion of the electric signal by comparing the electric signal and a linear reference signal that changes linearly,
Comparing the electrical signal with the linear reference signal;
According to a comparison result between the electrical signal and the linear reference signal, the time required for the change of the reference signal until the electrical signal and the linear reference signal match is counted according to a clock whose frequency changes. A driving method including outputting a count value obtained by the above.
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置を制御する制御部と
を備え、
前記固体撮像装置は、
受光感度が異なる複数の光電変換部を含む画素が配置されている画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の前記画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちの、前記受光感度が低い前記光電変換部の電荷に対応する電気信号と、線形に変化する線形参照信号とを比較することにより、前記電気信号をAD(Analog to Digital)変換するAD変換部と
を有し、
前記AD変換部は、
前記電気信号と前記線形参照信号とを比較するコンパレータと、
前記電気信号と前記線形参照信号との比較結果に応じて、前記電気信号と前記線形参照信号とが一致するまでの、前記参照信号の変化に要する時間を、周波数が変化するクロックに従ってカウントすることにより得られるカウント値を出力するカウンタと
を有する
電子機器。
A solid-state imaging device;
A control unit for controlling the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A pixel array unit in which pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving sensitivities are disposed;
Of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel of the pixel array unit, the electric signal corresponding to the charge of the photoelectric conversion unit having a low light receiving sensitivity is compared with a linear reference signal that changes linearly. And an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion on the electrical signal,
The AD converter is
A comparator for comparing the electrical signal with the linear reference signal;
According to a comparison result between the electrical signal and the linear reference signal, the time required for the change of the reference signal until the electrical signal and the linear reference signal match is counted according to a clock whose frequency changes. And a counter for outputting a count value obtained by the electronic device.
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