JP2020057969A - Imaging device and method for controlling imaging device - Google Patents

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Abstract

To provide an imaging device capable of suppressing a decrease in accuracy of analog-digital conversion due to rounding or delay of a reference signal.SOLUTION: Analog-to-digital conversion means generates, in a first period, a first digital value by comparing a signal based on the reset release of a pixel with a first reference signal and performing counting on the basis of a first clock signal, generates in a second period, a second digital value by comparing the signal based on the reset release of the pixel with a second reference signal, and performing counting on the basis of a second clock signal, and in a third period, generates a third or fourth digital value by comparing a signal based on charges converted by photoelectric conversion means with the first or second reference signal, and performing counting on the basis of a third or fourth clock signal, and pulse generation of the first to fourth clock signals is started after a predetermined time from a level change start time of the first or second reference signal generated by generating means.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。   The present invention relates to an imaging device and a control method of the imaging device.

撮像素子を用いて撮像し、撮像画像をデジタルデータとして保存することができる撮像装置が知られている。撮像素子としては、XYアドレス方式で各画素信号を読み出すCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ(以下CMOSセンサという)がある。CMOSセンサの画素回路は、フォトダイオードの電荷をソースフォロワ回路によって信号線の電位に変換して出力する。CMOSセンサは、画素の選択を行単位で順次行い、選択行における各列の画素信号をアナログデジタル(AD)変換し、画像信号として出力する。シングルスロープ型AD変換回路は、画像信号とランプ波状の参照信号を比較する比較器とカウンタを有し、カウンタは、比較器の比較結果に応じてカウントすることで、画素信号をアナログからデジタルに変換する(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art There is known an imaging apparatus capable of capturing an image using an imaging element and storing the captured image as digital data. As an image sensor, there is a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor (hereinafter referred to as a CMOS sensor) that reads each pixel signal by an XY address method. The pixel circuit of the CMOS sensor converts a charge of the photodiode into a potential of a signal line by a source follower circuit and outputs the signal. The CMOS sensor sequentially performs pixel selection on a row-by-row basis, performs analog-to-digital (AD) conversion of a pixel signal of each column in a selected row, and outputs the result as an image signal. The single-slope AD converter has a comparator and a counter for comparing an image signal and a ramp-shaped reference signal, and the counter counts according to the comparison result of the comparator, thereby converting a pixel signal from analog to digital. Conversion (for example, refer to Patent Document 1).

また、低照度部の画素信号には変化率の小さい参照信号を用いたアナログデジタル変換を実施し、高照度部の画素信号には変化率が大きい参照信号を用いたアナログデジタル変換を実施する撮像装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, the image signal that performs the analog-to-digital conversion using the reference signal with a small change rate on the pixel signal of the low illuminance part and the analog-to-digital conversion using the reference signal with the large change rate on the pixel signal of the high illuminance part A device is known (for example, see Patent Document 2).

特開2005−323331号公報JP 2005-323331 A 特開2015−164278号公報JP-A-2015-164278

CMOSセンサでは、参照信号を伝達する配線の寄生容量や、AD変換回路の入力容量および入力抵抗により、参照信号になまりや遅延が発生する。また、高速に参照信号が変化する場合には、全ての列に全く同じ参照信号を同時並列的に供給することが困難となり、低速に参照信号が変化する場合とは異なるなまりや遅延が発生する。   In a CMOS sensor, the reference signal is rounded or delayed due to the parasitic capacitance of a wiring for transmitting the reference signal and the input capacitance and input resistance of the AD conversion circuit. Further, when the reference signal changes at high speed, it becomes difficult to supply the same reference signal to all columns simultaneously and in parallel, and a rounding and a delay different from the case where the reference signal changes at low speed occur. .

このような状態で、変化率が小さい参照信号と変化率が大きい参照信号を用いて、低照度部と高照度部の画素信号をAD変換する場合には、明るさに対する出力信号の線形性が保たれなくなるという課題が発生する。   In such a state, when the pixel signals of the low illuminance portion and the high illuminance portion are AD-converted by using the reference signal having the small change rate and the reference signal having the large change rate, the linearity of the output signal with respect to the brightness is low. The problem that it is not maintained occurs.

また、2種類の変化率の参照信号を用いてAD変換を実施した場合には、それぞれの参照信号により発生する信号ムラが重なり、後段の信号処理においてそれを補正することも困難である。   Further, when AD conversion is performed using two kinds of reference rates of change rate, signal unevenness generated by each reference signal overlaps, and it is also difficult to correct it in subsequent signal processing.

本発明の目的は、参照信号のなまりや遅延に起因するアナログデジタル変換の精度低下を抑制することができる撮像装置および撮像装置の制御方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide an imaging apparatus and a control method of the imaging apparatus, which can suppress a decrease in accuracy of analog-to-digital conversion due to rounding or delay of a reference signal.

本発明の撮像装置は、光を電荷に変換する光電変換手段を含む画素と、第1の変化率で変化する第1の参照信号と前記第1の変化率より大きい第2の変化率で変化する第2の参照信号を生成する生成手段と、前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換するアナログデジタル変換手段とを有し、前記アナログデジタル変換手段は、第1の期間では、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号と前記第1の参照信号とを比較し、第1のクロック信号を基にカウントすることにより、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第1のデジタル値を生成し、前記第1の期間とは異なる第2の期間では、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号と前記第2の参照信号とを比較し、第2のクロック信号を基にカウントすることにより、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第2のデジタル値を生成し、前記第1および第2の期間とは異なる第3の期間では、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号が判定信号より小さい場合には、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号と前記第1の参照信号とを比較し、第3のクロック信号を基にカウントすることにより、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第3のデジタル値を生成し、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号が前記判定信号より大きい場合には、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号と前記第2の参照信号とを比較し、第4のクロック信号を基にカウントすることにより、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第4のデジタル値を生成し、前記第1のクロック信号は、前記生成手段が前記第1の期間で生成した前記第1の参照信号のレベル変化開始時刻から第1の時間後にパルス発生が開始され、前記第2のクロック信号は、前記生成手段が前記第2の期間で生成した前記第2の参照信号のレベル変化開始時刻から第2の時間後にパルス発生が開始され、前記第3のクロック信号は、前記生成手段が前記第3の期間で生成した前記第1の参照信号のレベル変化開始時刻から第3の時間後にパルス発生が開始され、前記第4のクロック信号は、前記生成手段が前記第3の期間で生成した前記第2の参照信号のレベル変化開始時刻から第4の時間後にパルス発生が開始される。   An image pickup apparatus according to the present invention includes a pixel including photoelectric conversion means for converting light into electric charges, a first reference signal that changes at a first rate of change, and a first reference signal that changes at a second rate of change larger than the first rate of change. Generating means for generating a second reference signal, and analog-to-digital conversion means for converting an output signal of the pixel from analog to digital, wherein the analog-to-digital conversion means converts the output signal of the pixel during a first period. By comparing the output signal of the pixel based on the reset release with the first reference signal and counting based on a first clock signal, the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel is converted from analog to digital. And generating a first digital value converted into the first digital value. In a second period different from the first period, the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel and the second reference signal are compared. Then, by counting based on the second clock signal, a second digital value obtained by converting the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel from analog to digital is generated, and the first and second digital values are generated. In a third period different from the period, when the output signal of the pixel based on the charge converted by the photoelectric conversion unit is smaller than the determination signal, the output of the pixel based on the charge converted by the photoelectric conversion unit A signal is compared with the first reference signal and counted based on a third clock signal, so that the pixel output signal based on the charge converted by the photoelectric conversion means is converted from analog to digital. 3 is generated, and when the output signal of the pixel based on the charge converted by the photoelectric conversion unit is larger than the determination signal, The output signal of the pixel based on the charge converted by the conversion means is compared with the second reference signal, and counting is performed based on a fourth clock signal, so as to be based on the charge converted by the photoelectric conversion means. Generating a fourth digital value obtained by converting the output signal of the pixel from analog to digital, wherein the first clock signal is a level change of the first reference signal generated in the first period by the generation unit; The pulse generation is started after a first time from the start time, and the second clock signal is a second time from the level change start time of the second reference signal generated by the generation means in the second period. The pulse generation is started later, and the third clock signal is generated at a third time after the level change start time of the first reference signal generated by the generation means in the third period. Generation of the fourth clock signal is started, and pulse generation of the fourth clock signal is started a fourth time after a level change start time of the second reference signal generated in the third period by the generation unit.

本発明によれば、参照信号のなまりや遅延に起因するアナログデジタル変換の精度低下を抑制し、画像の画質を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the precision of an analog-digital conversion resulting from the dullness or delay of a reference signal can be suppressed, and the image quality of an image can be improved.

撮像システムの構成例を示す図である。It is a figure showing the example of composition of an imaging system. 撮像素子の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging element. 画素の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a pixel. 列信号処理部の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a column signal processing unit. 列信号処理部の制御方法を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating a control method of a column signal processing unit. 列信号処理部の制御方法を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating a control method of a column signal processing unit. 列信号処理部の制御方法を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating a control method of a column signal processing unit. 列信号処理部の制御方法を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating a control method of a column signal processing unit. カウンタ回路の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a counter circuit. 列信号処理部の制御方法を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating a control method of a column signal processing unit. カウンタ回路の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a counter circuit. 列信号処理部の制御方法を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating a control method of a column signal processing unit.

以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   The embodiment described below is an example as a means for realizing the present invention, and should be appropriately modified or changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. However, the present invention is not limited to this.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による撮像システム10の構成例を示す図である。撮像システム10は、光学系11と、撮像素子12と、信号処理部13と、圧縮伸張部14と、同期制御部15と、操作部16と、画像表示部17と、画像記録部18とを有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging system 10 according to the first embodiment of the present invention. The imaging system 10 includes an optical system 11, an image sensor 12, a signal processing unit 13, a compression / expansion unit 14, a synchronization control unit 15, an operation unit 16, an image display unit 17, and an image recording unit 18. Have.

光学系11は、レンズ、レンズ駆動機構、メカニカルシャッタ機構、および絞り機構などを有する。光学系11の可動部は、同期制御部15からの制御信号に基づいて駆動される。   The optical system 11 has a lens, a lens driving mechanism, a mechanical shutter mechanism, an aperture mechanism, and the like. The movable section of the optical system 11 is driven based on a control signal from the synchronization control section 15.

撮像素子12は、例えばXYアドレス方式のCMOSセンサであり、同期制御部15からの制御信号により撮像動作を実施する撮像装置である。そして、撮像素子12は、アナログデジタル変換回路により画像信号をアナログからデジタルに変換し、デジタルの画像信号を信号処理部13に出力する。撮像素子12の詳細については、後述する。   The imaging element 12 is, for example, an XY address type CMOS sensor, and is an imaging device that performs an imaging operation according to a control signal from the synchronization control unit 15. Then, the image sensor 12 converts the image signal from analog to digital by the analog-to-digital conversion circuit, and outputs the digital image signal to the signal processing unit 13. Details of the image sensor 12 will be described later.

信号処理部13は、同期制御部15の制御の下で、撮像素子12から入力されるデジタルの画像信号に対して、信号処理、AF(Auto Focus)およびAE(Auto Exposure)等の制御情報の検出を実施する。そして、信号処理部13は、信号処理された画像信号や制御情報を同期制御部15に出力する。   The signal processing unit 13 performs signal processing, control information such as AF (Auto Focus) and AE (Auto Exposure) on a digital image signal input from the image sensor 12 under the control of the synchronization control unit 15. Perform detection. Then, the signal processing unit 13 outputs the signal-processed image signal and control information to the synchronization control unit 15.

圧縮伸張部14は、同期制御部15の制御の下で、画像信号の圧縮符号化処理を実施したり、静止画像の符号化データの伸張復号化処理を実施する。また、圧縮伸張部14は、動画像の圧縮符号化/伸張復号化処理を実施してもよい。   The compression / decompression unit 14 performs a compression encoding process on an image signal and performs a decompression decoding process on encoded data of a still image under the control of the synchronization control unit 15. Further, the compression / decompression unit 14 may perform a compression encoding / decompression decoding process on a moving image.

同期制御部15は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)などを有するマイクロコントローラである。同期制御部15は、ROMなどに記憶されたプログラムを実行することにより、この撮像システム10の各部を統括的に制御する。   The synchronization control unit 15 is, for example, a microcontroller having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The synchronization control unit 15 controls each unit of the imaging system 10 by executing a program stored in a ROM or the like.

操作部16は、例えばシャッタレリーズボタンなどの各種操作部材を有し、ユーザによる入力操作に応じた制御信号を同期制御部15に出力する。画像表示部17は、画像信号をLCD(Liquid Crystal Display)などの表示デバイスに供給して画像を表示させる。画像記録部18は、例えば、可搬型の記録媒体に対して、圧縮符号化された画像データファイルを記憶する。   The operation unit 16 includes various operation members such as a shutter release button, and outputs a control signal corresponding to an input operation by a user to the synchronization control unit 15. The image display unit 17 supplies an image signal to a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) to display an image. The image recording unit 18 stores, for example, a compression-encoded image data file on a portable recording medium.

次に、撮像システム10の動作について説明する。静止画像の撮像前には、撮像素子12は、画像信号を信号処理部13に順次供給する。信号処理部13は、撮像素子12からの画像信号に対して信号処理を施し、カメラスルー画像の信号として、同期制御部15を通じて画像表示部17に供給する。画像表示部17は、カメラスルー画像を表示し、ユーザは表示画像を見て画角合わせを行うことが可能となる。   Next, the operation of the imaging system 10 will be described. Before capturing a still image, the image sensor 12 sequentially supplies image signals to the signal processing unit 13. The signal processing unit 13 performs signal processing on the image signal from the imaging element 12 and supplies the signal to the image display unit 17 through the synchronization control unit 15 as a camera-through image signal. The image display unit 17 displays the camera through image, and the user can adjust the angle of view while viewing the display image.

この状態で、操作部16のシャッタレリーズボタンが押下されると、撮像素子12は、同期制御部15の制御により、1フレーム分の画像信号を信号処理部13に出力する。信号処理部13は、1フレーム分の画像信号に信号処理を施し、処理後の画像信号を圧縮伸張部14に供給する。圧縮伸張部14は、入力された画像信号を圧縮符号化することにより符号化データを生成し、その生成した符号化データを同期制御部15を通じて画像記録部18に供給する。画像記録部18は、符号化データを静止画像のデータファイルとして記録する。   In this state, when the shutter release button of the operation unit 16 is pressed, the image sensor 12 outputs an image signal for one frame to the signal processing unit 13 under the control of the synchronization control unit 15. The signal processing unit 13 performs signal processing on the image signal for one frame, and supplies the processed image signal to the compression / decompression unit 14. The compression / expansion unit 14 generates encoded data by compression-encoding the input image signal, and supplies the generated encoded data to the image recording unit 18 through the synchronization control unit 15. The image recording unit 18 records the encoded data as a still image data file.

次に、画像記録部18に記録された静止画像のデータファイルを再生する処理を説明する。同期制御部15は、操作部16からの操作入力に応じて、選択されたデータファイルを画像記録部18から読み出し、データファイルを圧縮伸張部14に供給する。圧縮伸張部14は、データファイルに対して伸張復号化処理を行うことにより画像信号を生成し、画像信号を同期制御部15を介して画像表示部17に供給する。画像表示部17は、静止画像を表示する。   Next, a process of reproducing a data file of a still image recorded in the image recording unit 18 will be described. The synchronization control unit 15 reads the selected data file from the image recording unit 18 according to the operation input from the operation unit 16 and supplies the data file to the compression / decompression unit 14. The compression / decompression unit 14 generates an image signal by performing a decompression decoding process on the data file, and supplies the image signal to the image display unit 17 via the synchronization control unit 15. The image display unit 17 displays a still image.

次に、動画像を記録する処理を説明する。撮像素子12は、動画像の画像信号を信号処理部13に出力する。信号処理部13は、動画像の画像信号を処理して圧縮伸張部14に出力する。圧縮伸張部14は、動画像の画像信号に対して圧縮符号化処理を施し、動画像の符号化データを生成して画像記録部18に出力する。画像記録部18は、動画像の符号化データを動画像のデータファイルとして記録する。   Next, processing for recording a moving image will be described. The imaging element 12 outputs an image signal of a moving image to the signal processing unit 13. The signal processing unit 13 processes the image signal of the moving image and outputs the processed image signal to the compression / expansion unit 14. The compression / decompression unit 14 performs a compression encoding process on the image signal of the moving image, generates encoded data of the moving image, and outputs the encoded data to the image recording unit 18. The image recording unit 18 records the encoded data of the moving image as a data file of the moving image.

次に、画像記録部18に記録された動画像のデータファイルを再生する処理を説明する。同期制御部15は、操作部16からの操作入力に応じて、選択された動画像のデータファイルを画像記録部18から読み出し、動画像のデータファイルを圧縮伸張部14に供給する。圧縮伸張部14は、動画像のデータファイルに対して伸張復号化処理を行うことにより動画像の画像信号を生成し、動画像の画像信号を同期制御部15を介して画像表示部17に供給する。画像表示部17は、動画像を表示する。   Next, processing for reproducing a moving image data file recorded in the image recording unit 18 will be described. The synchronization control unit 15 reads the data file of the selected moving image from the image recording unit 18 and supplies the data file of the moving image to the compression / expansion unit 14 in response to an operation input from the operation unit 16. The compression / expansion unit 14 generates an image signal of the moving image by performing an expansion decoding process on the data file of the moving image, and supplies the image signal of the moving image to the image display unit 17 via the synchronization control unit 15. I do. The image display unit 17 displays a moving image.

図2は、図1の撮像素子12の構成例を示す図である。撮像素子12は、画素領域201と、垂直走査部202と、複数の列信号処理部203と、水平走査部207と、出力部209と、タイミング部211とを有する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the imaging element 12 in FIG. The imaging device 12 includes a pixel area 201, a vertical scanning unit 202, a plurality of column signal processing units 203, a horizontal scanning unit 207, an output unit 209, and a timing unit 211.

画素領域201は、2次元行列状に配列された複数の画素200を有する。複数の画素200の各々は、P11〜P86で示すように、水平方向および垂直方向に行列状に配列されている。1行目の画素200は、P11〜P16で表される。8行目の画素200は、P81〜P86で表される。図2では、6×8配列(8行6列)の画素200の例を説明するが、画素200は、この数に限定されるものではない。複数の画素200は、奇数行にはR(赤)フィルタとG(緑)フィルタが交互に配置され、偶数行にはG(緑)フィルタとB(青)フィルタが交互に配置される2×2配列の色フィルタを有する。   The pixel area 201 has a plurality of pixels 200 arranged in a two-dimensional matrix. Each of the plurality of pixels 200 is arranged in a matrix in the horizontal and vertical directions as indicated by P11 to P86. The pixels 200 in the first row are represented by P11 to P16. The pixels 200 in the eighth row are represented by P81 to P86. FIG. 2 illustrates an example of the pixels 200 in a 6 × 8 array (8 rows and 6 columns), but the number of pixels 200 is not limited to this number. The plurality of pixels 200 are 2 × in which R (red) filters and G (green) filters are alternately arranged in odd rows, and G (green) filters and B (blue) filters are alternately arranged in even rows. It has two color filters.

垂直走査部202は、画素200の配列を1行ずつ選択し、選択した行の画素200のリセット動作や読み出し動作を制御する。画素制御線221は、画素200の行毎に共通に接続される。垂直走査部202は、画素制御線221を介して、行単位で、画素200に制御信号を伝達する。   The vertical scanning unit 202 selects an array of the pixels 200 row by row, and controls a reset operation and a read operation of the pixels 200 in the selected row. The pixel control line 221 is commonly connected to each row of the pixels 200. The vertical scanning unit 202 transmits a control signal to the pixels 200 on a row-by-row basis via the pixel control line 221.

列信号線231は、画素200の列毎に共通に接続される。各列の画素200は、画素制御線221により選択された場合には、画素信号をそれぞれ対応する列信号線231に出力する。   The column signal line 231 is commonly connected to each column of the pixels 200. When the pixel 200 in each column is selected by the pixel control line 221, the pixel 200 outputs a pixel signal to the corresponding column signal line 231.

列信号処理部203は、それぞれ対応する列信号線231毎に設けられる。各列の列信号処理部203は、各列の列信号線231を通して、行単位の画素信号を入力し、画素信号をアナログからデジタルに変換する。   The column signal processing unit 203 is provided for each corresponding column signal line 231. The column signal processing unit 203 of each column inputs a pixel signal of each row through the column signal line 231 of each column, and converts the pixel signal from analog to digital.

水平走査部207は、各列の列選択線251を介して、各列の列信号処理部203を順次選択する。各列の列信号処理部203は、選択された場合には、記憶されているデジタルの画素信号を、出力線261を介して出力部209に出力する。出力部209は、行単位のデジタルの画素信号を信号処理部13へ出力する。   The horizontal scanning unit 207 sequentially selects the column signal processing unit 203 of each column via the column selection line 251 of each column. When selected, the column signal processing unit 203 of each column outputs the stored digital pixel signal to the output unit 209 via the output line 261. The output unit 209 outputs a digital pixel signal for each row to the signal processing unit 13.

タイミング部211は、同期制御部15からの制御信号に基づいて、撮像素子12の各部の動作に必要な各種のクロック信号や制御信号などを出力する。制御線271、281および285は、それぞれ、垂直走査部202、列信号処理部203および水平走査部207に対して、タイミング部211からクロック信号や制御信号などを出力するための制御線である。   The timing section 211 outputs various clock signals and control signals necessary for the operation of each section of the image sensor 12 based on the control signal from the synchronization control section 15. The control lines 271, 281 and 285 are control lines for outputting a clock signal, a control signal, and the like from the timing unit 211 to the vertical scanning unit 202, the column signal processing unit 203, and the horizontal scanning unit 207, respectively.

図3は、図2の画素200の構成例を示す回路図である。画素200は、画素制御線221と列信号線231に接続される。画素制御線221は、リセット制御線pR、転送制御線pT、および選択線pSELを有する。画素制御線221は、垂直走査部202に接続され、各行の画素200に共通して接続され、同一行の画素200を同時に制御する。列信号線231は、負荷トランジスタTlodに接続され、各列の画素200に共通して接続される。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the pixel 200 in FIG. The pixel 200 is connected to the pixel control line 221 and the column signal line 231. The pixel control line 221 has a reset control line pR, a transfer control line pT, and a selection line pSEL. The pixel control line 221 is connected to the vertical scanning unit 202, is commonly connected to the pixels 200 in each row, and simultaneously controls the pixels 200 in the same row. The column signal line 231 is connected to the load transistor Tlod, and is commonly connected to the pixels 200 in each column.

画素200は、光電変換素子D1と、転送トランジスタT1と、フローティングディフュージョン容量(FD容量)Cfdと、リセットトランジスタT2と、増幅トランジスタTdrvと、選択トランジスタT3とを有する。   The pixel 200 has a photoelectric conversion element D1, a transfer transistor T1, a floating diffusion capacitance (FD capacitance) Cfd, a reset transistor T2, an amplification transistor Tdrv, and a selection transistor T3.

光電変換素子D1は、光を電荷に変換すると共に、変換された電荷を蓄積するフォトダイオードである。光電変換素子D1は、PN接合のP側が接地され、N側が転送トランジスタT1のソースに接続されている。   The photoelectric conversion element D1 is a photodiode that converts light into charges and stores the converted charges. In the photoelectric conversion element D1, the P side of the PN junction is grounded, and the N side is connected to the source of the transfer transistor T1.

転送トランジスタ(転送スイッチ)T1は、ゲートが転送制御線pTに接続され、ドレインがFD容量Cfdのノード301に接続され、光電変換素子D1の電荷をFD容量Cfdに転送する。FD容量Cfdは、ノード301と接地ノードとの間に接続され、光電変換素子D1から転送された電荷を蓄積し、電荷を電圧に変換する。   The transfer transistor (transfer switch) T1 has a gate connected to the transfer control line pT, a drain connected to the node 301 of the FD capacitor Cfd, and transfers the charge of the photoelectric conversion element D1 to the FD capacitor Cfd. The FD capacitor Cfd is connected between the node 301 and the ground node, stores the charge transferred from the photoelectric conversion element D1, and converts the charge into a voltage.

リセットトランジスタ(リセットスイッチ)T2は、ゲートがリセット制御線pRに接続され、ドレインが電源電圧Vddのノードに接続され、ソースがFD容量Cfdのノード301に接続され、ノード301の電位を電源電圧Vddにリセットする。   The reset transistor (reset switch) T2 has a gate connected to the reset control line pR, a drain connected to the node of the power supply voltage Vdd, a source connected to the node 301 of the FD capacitor Cfd, and a potential of the node 301 changed to the power supply voltage Vdd. Reset to.

増幅トランジスタ(増幅部)Tdrvは、画素内アンプを構成するトランジスタであり、ゲートがFD容量Cfdのノード301に接続され、ドレインが電源電圧Vddのノードに接続され、ソースが選択トランジスタT3のドレインに接続される。増幅トランジスタTdrvは、FD容量Cfdのノード301の電圧に応じた電圧を出力する。   The amplifying transistor (amplifying unit) Tdrv is a transistor constituting an in-pixel amplifier, and has a gate connected to the node 301 of the FD capacitor Cfd, a drain connected to the node of the power supply voltage Vdd, and a source connected to the drain of the selection transistor T3. Connected. The amplification transistor Tdrv outputs a voltage corresponding to the voltage of the node 301 of the FD capacitor Cfd.

選択トランジスタ(選択スイッチ)T3は、ゲートが選択線pSELに接続され、ソースが列信号線231に接続され、増幅トランジスタTdrvの出力信号を画素200の出力信号として、列信号線231に出力する。   The selection transistor (selection switch) T3 has a gate connected to the selection line pSEL, a source connected to the column signal line 231, and outputs an output signal of the amplification transistor Tdrv to the column signal line 231 as an output signal of the pixel 200.

負荷トランジスタTlodは、ソースとゲートが接地ノードに接続され、ドレインが列信号線231に接続されている。負荷トランジスタTlodは、列信号線231毎に設けられる。負荷トランジスタTlodは、増幅トランジスタTdrvとともに、画素内アンプとなるソースフォロア回路を構成している。通常、画素200の信号を出力する時は、負荷トランジスタTlodをゲート接地の定電流源として動作させる。   In the load transistor Tlod, the source and the gate are connected to the ground node, and the drain is connected to the column signal line 231. The load transistor Tlod is provided for each column signal line 231. The load transistor Tlod, together with the amplification transistor Tdrv, forms a source follower circuit serving as an in-pixel amplifier. Normally, when the signal of the pixel 200 is output, the load transistor Tlod is operated as a gate-grounded constant current source.

増幅トランジスタTdrvおよび負荷トランジスタTlod以外のトランジスタは、スイッチとして働き、ゲートに接続されている制御線がハイレベルの時に導通(オン)し、ローレベルの時に遮断(オフ)する。   Transistors other than the amplification transistor Tdrv and the load transistor Tlod function as switches, and conduct (turn on) when the control line connected to the gate is at a high level, and shut off (turn off) when the control line is at a low level.

図4は、図2の列信号処理部203の構成例を示す図である。列信号処理部203は、スイッチ回路401と、比較器402と、カウンタ回路403と、ラッチ回路404と、演算回路405とを有する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the column signal processing unit 203 in FIG. The column signal processing unit 203 includes a switch circuit 401, a comparator 402, a counter circuit 403, a latch circuit 404, and an arithmetic circuit 405.

図2のタイミング部211は、ランプ波信号線Vrmp1に対して、図5(a)の時間と共に変化するランプ波の参照信号G1または判定信号Vjdを出力する。また、タイミング部211は、ランプ波信号線Vrmp4に対して、図5(a)の時間と共に変化するランプ波の参照信号G4を出力する。   The timing unit 211 of FIG. 2 outputs a ramp signal reference signal G1 or a determination signal Vjd that changes with time in FIG. 5A to the ramp signal line Vrmp1. Further, the timing section 211 outputs a ramp wave reference signal G4 that changes with time in FIG. 5A to the ramp wave signal line Vrmp4.

比較器402の第1の入力端子は、列信号線231に接続される。スイッチ回路401は、スイッチ制御線pSwRおよびpSwCの信号に応じて、ランプ波信号線Vrmp1またはVrmp4を比較器402の第2の入力端子に接続する。   A first input terminal of the comparator 402 is connected to the column signal line 231. The switch circuit 401 connects the ramp wave signal line Vrmp1 or Vrmp4 to the second input terminal of the comparator 402 according to the signals on the switch control lines pSwR and pSwC.

比較器402は、列信号線231の信号Vsig(図5(a))とスイッチ回路401の出力信号とを比較し、比較結果信号をカウンタ回路403およびスイッチ制御線pSwCに出力する。比較器402は、列信号線231の信号Vsigとスイッチ回路401の出力信号の大小関係が逆転した時に、比較結果信号をハイレベルからローレベルに反転させる。   The comparator 402 compares the signal Vsig (FIG. 5A) of the column signal line 231 with the output signal of the switch circuit 401, and outputs a comparison result signal to the counter circuit 403 and the switch control line pSwC. The comparator 402 inverts the comparison result signal from a high level to a low level when the magnitude relationship between the signal Vsig of the column signal line 231 and the output signal of the switch circuit 401 is reversed.

タイミング部211は、カウンタ制御線pCNTにクロック信号を供給する。カウンタ回路403は、カウンタ制御線pCNTから供給されるクロック信号を基に、比較器402の比較の結果に応じてカウントを行う。カウンタ回路403は、参照信号G1またはG4のレベル変化開始に合わせてカウント動作を開始し、比較器402からの比較結果信号が反転すると、その時のカウント値を出力する。この時のカウント値は、列信号線231のアナログ信号Vsigをデジタルに変換した値である。ラッチ回路404は、カウンタ回路403が出力するカウント値を一時的に保持するとともに、ラッチ制御線pLTCの信号に応じて、保持しているカウント値を出力する。   The timing unit 211 supplies a clock signal to the counter control line pCNT. The counter circuit 403 counts based on the clock signal supplied from the counter control line pCNT in accordance with the result of the comparison by the comparator 402. The counter circuit 403 starts the counting operation in accordance with the start of the level change of the reference signal G1 or G4, and when the comparison result signal from the comparator 402 is inverted, outputs the count value at that time. The count value at this time is a value obtained by converting the analog signal Vsig of the column signal line 231 into a digital signal. The latch circuit 404 temporarily holds the count value output by the counter circuit 403, and outputs the held count value according to the signal of the latch control line pLTC.

演算回路405は、演算制御線pCALの信号に応じて、ラッチ回路404が出力するカウント値を画素200のデジタル信号として記憶するとともに、後述する信号処理を実施する。また、演算回路405は、列選択線251の信号に応じて、記憶している画素200のデジタル信号を、出力線261に出力する。   The arithmetic circuit 405 stores the count value output from the latch circuit 404 as a digital signal of the pixel 200 according to the signal on the arithmetic control line pCAL, and performs signal processing described later. Further, the arithmetic circuit 405 outputs the stored digital signal of the pixel 200 to the output line 261 in accordance with the signal of the column selection line 251.

上記の比較器402、カウンタ回路403およびラッチ回路404は、アナログデジタル変換回路を構成する。制御線281は、ランプ波信号線Vrmp1,Vrmp4、スイッチ制御線pSwR、カウンタ制御線pCNT、ラッチ制御線pLTCおよび演算制御線pCALを有する。   The comparator 402, the counter circuit 403, and the latch circuit 404 constitute an analog-to-digital conversion circuit. The control line 281 has ramp wave signal lines Vrmp1 and Vrmp4, a switch control line pSwR, a counter control line pCNT, a latch control line pLTC, and an operation control line pCAL.

図5(a)は、基本技術による列信号処理部203の制御方法を示すタイミングチャートである。図5(b)は、ランプ波信号線Vrmp1の信号の波形を示す図である。図5(c)は、ランプ波信号線Vrmp4の信号の波形を示す図である。図5(d)は、図5(a)の信号Vsigの波形を示す図である。   FIG. 5A is a timing chart illustrating a control method of the column signal processing unit 203 according to the basic technique. FIG. 5B is a diagram illustrating a waveform of a signal on the ramp signal line Vrmp1. FIG. 5C is a diagram illustrating a waveform of a signal on the ramp signal line Vrmp4. FIG. 5D is a diagram illustrating a waveform of the signal Vsig in FIG.

信号Vsigは、列信号線231の画素信号である。信号Vrmpは、スイッチ回路401が比較器402の第2の入力端子に出力する信号である。比較器402は、信号VsigおよびVrmpを比較する。図5(a)では、V方向は、信号VsigおよびVrmpの電位を表し、t方向は、時間経過を表している。   The signal Vsig is a pixel signal of the column signal line 231. The signal Vrmp is a signal that the switch circuit 401 outputs to the second input terminal of the comparator 402. Comparator 402 compares signals Vsig and Vrmp. In FIG. 5A, the V direction represents the potential of the signals Vsig and Vrmp, and the t direction represents the passage of time.

画素信号Vsigは、画素200のリセット解除に基づくN信号Vnと、画素200の光電変換に基づくS信号VsigL,VsigHを有する。S信号VsigLは、光電変換素子D1により変換された電荷に基づく低照度時の画素200の出力信号である。S信号VsigHは、光電変換素子D1により変換された電荷に基づく高照度時の画素200の出力信号である。   The pixel signal Vsig has an N signal Vn based on the reset release of the pixel 200 and S signals VsigL and VsigH based on the photoelectric conversion of the pixel 200. The S signal VsigL is an output signal of the pixel 200 at low illuminance based on the charge converted by the photoelectric conversion element D1. The S signal VsigH is an output signal of the pixel 200 at high illuminance based on the charge converted by the photoelectric conversion element D1.

信号Vrmpは、参照信号G1,G4と、判定信号Vjdとを有する。参照信号G1は、第1の変化率(傾き)で変化する。参照信号G4は、第2の変化率で変化する。例えば、第2の変化率は、第1の変化率の4倍(係数倍)である。ランプ波信号線Vrmp1には、参照信号G1と判定信号Vjdが供給される。ランプ波信号線Vrmp4には、参照信号G4が供給される。   The signal Vrmp has reference signals G1 and G4 and a determination signal Vjd. The reference signal G1 changes at a first change rate (slope). The reference signal G4 changes at the second change rate. For example, the second rate of change is four times (coefficient multiple) the first rate of change. The reference signal G1 and the determination signal Vjd are supplied to the ramp signal line Vrmp1. The reference signal G4 is supplied to the ramp signal line Vrmp4.

撮像素子12は、比較器402に入力する画素信号Vsigおよび信号Vrmpの比較の基準を合わせる動作として、予め、画素信号Vsigの初期電位とランプ波信号線Vrmp1の初期電位を、比較器402においてクランプしておく。   The image sensor 12 clamps the initial potential of the pixel signal Vsig and the initial potential of the ramp wave signal line Vrmp1 in advance in the comparator 402 as an operation of matching the reference of comparison between the pixel signal Vsig and the signal Vrmp input to the comparator 402. Keep it.

以下、列信号処理部203の制御方法を説明する。光電変換素子D1は、光電変換により光を電荷に変換して蓄積する。まず、スイッチ回路401は、スイッチ制御線pSwRによるタイミング部211からの制御により、ランプ波信号線Vrmp1を比較器402の第2の入力端子に接続する。   Hereinafter, a control method of the column signal processing unit 203 will be described. The photoelectric conversion element D1 converts light into electric charges by photoelectric conversion and accumulates the charges. First, the switch circuit 401 connects the ramp signal line Vrmp1 to the second input terminal of the comparator 402 under the control of the timing unit 211 by the switch control line pSwR.

期間t1の前では、リセットトランジスタT2は、FD容量Cfdのノード301をリセットする。期間t1以降では、リセットトランジスタT2は、FD容量Cfdのノード301のリセットを解除する。すると、画素200は、リセット解除に基づくN信号Vnを列信号線231に出力する。N信号Vnは、画素200のリセット解除に基づく画素200の出力信号である。   Before the period t1, the reset transistor T2 resets the node 301 of the FD capacitance Cfd. After the period t1, the reset transistor T2 releases the reset of the node 301 of the FD capacitance Cfd. Then, the pixel 200 outputs the N signal Vn based on the reset release to the column signal line 231. The N signal Vn is an output signal of the pixel 200 based on the reset release of the pixel 200.

期間t2では、タイミング部211は、参照信号G1のレベルを変化させ、参照信号G1を比較器402の第2の入力端子に出力する。カウンタ回路403は、タイミング部211の制御により、参照信号G1のレベル変化の開始時に、カウント値のカウントを開始する。比較器402は、N信号Vnと参照信号G1を比較し、N信号Vnと参照信号G1との大小関係が逆転すると、比較結果信号をハイレベルからローレベルに反転させる。カウンタ回路403は、比較器402の比較結果信号が反転すると、カウント値のカウントを終了し、そのカウント値cn1をラッチ回路404に出力する。カウンタ回路403は、期間tn1で、カウントを行い、カウント値cn1をラッチ回路404に出力する。ラッチ回路404は、カウント値cn1を演算回路405に出力する。演算回路405は、カウント値cn1を記憶する。カウント値cn1は、参照信号G1を用いて、N信号Vnをアナログからデジタルに変換したデジタル値として生成される。   In the period t2, the timing section 211 changes the level of the reference signal G1 and outputs the reference signal G1 to the second input terminal of the comparator 402. Under the control of the timing section 211, the counter circuit 403 starts counting the count value when the level change of the reference signal G1 starts. The comparator 402 compares the N signal Vn with the reference signal G1, and when the magnitude relationship between the N signal Vn and the reference signal G1 is reversed, the comparator 402 inverts the comparison result signal from a high level to a low level. When the comparison result signal of the comparator 402 is inverted, the counter circuit 403 stops counting the count value, and outputs the count value cn1 to the latch circuit 404. The counter circuit 403 counts in the period tn1 and outputs the count value cn1 to the latch circuit 404. The latch circuit 404 outputs the count value cn1 to the arithmetic circuit 405. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn1. The count value cn1 is generated as a digital value obtained by converting the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G1.

次に、スイッチ回路401は、スイッチ制御線pSwRによるタイミング部211からの制御により、ランプ波信号線Vrmp4を比較器402の第2の入力端子に接続する。期間t3では、タイミング部211は、参照信号G4のレベルを変化させ、参照信号G4を比較器402の第2の入力端子に出力する。カウンタ回路403は、タイミング部211の制御により、参照信号G4のレベル変化の開始時に、カウント値のカウントを開始する。比較器402は、N信号Vnと参照信号G4を比較し、N信号Vnと参照信号G4との大小関係が逆転すると、比較結果信号をハイレベルからローレベルに反転させる。カウンタ回路403は、比較器402の比較結果信号が反転すると、カウント値のカウントを終了し、そのカウント値cn4をラッチ回路404に出力する。カウンタ回路403は、期間tn4で、カウントを行い、カウント値cn4をラッチ回路404に出力する。ラッチ回路404は、カウント値cn4を演算回路405に出力する。演算回路405は、カウント値cn4を記憶する。カウント値cn4は、参照信号G4を用いて、N信号Vnをアナログからデジタルに変換したデジタル値として生成される。   Next, the switch circuit 401 connects the ramp signal line Vrmp4 to the second input terminal of the comparator 402 under the control of the timing unit 211 by the switch control line pSwR. In the period t3, the timing unit 211 changes the level of the reference signal G4, and outputs the reference signal G4 to the second input terminal of the comparator 402. Under the control of the timing section 211, the counter circuit 403 starts counting the count value at the start of the level change of the reference signal G4. The comparator 402 compares the N signal Vn with the reference signal G4, and when the magnitude relationship between the N signal Vn and the reference signal G4 is reversed, the comparator 402 inverts the comparison result signal from a high level to a low level. When the comparison result signal from the comparator 402 is inverted, the counter circuit 403 stops counting the count value, and outputs the count value cn4 to the latch circuit 404. The counter circuit 403 performs counting in a period tn4, and outputs a count value cn4 to the latch circuit 404. The latch circuit 404 outputs the count value cn4 to the arithmetic circuit 405. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn4. The count value cn4 is generated as a digital value obtained by converting the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G4.

期間t4の開始時では、転送トランジスタT1は、光電変換素子D1により変換された電荷をFD容量Cfdに転送する。すると、画素200は、光電変換素子D1の光電変換に基づくS信号VsigLまたはVsigHを列信号線231に出力する。S信号VsigLは、低照度時の画素信号である。S信号VsigHは、高照度時の画素信号である。スイッチ回路401は、スイッチ制御線pSwRによるタイミング部211からの制御により、ランプ波信号線Vrmp1を比較器402の第2の入力端子に接続する。   At the start of the period t4, the transfer transistor T1 transfers the charge converted by the photoelectric conversion element D1 to the FD capacitor Cfd. Then, the pixel 200 outputs the S signal VsigL or VsigH based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion element D1 to the column signal line 231. The S signal VsigL is a pixel signal at low illuminance. The S signal VsigH is a pixel signal at the time of high illuminance. The switch circuit 401 connects the ramp wave signal line Vrmp1 to the second input terminal of the comparator 402 under the control of the timing unit 211 by the switch control line pSwR.

まず、低照度時の場合の期間t4〜t7の処理を説明する。低照度時には、画素200は、S信号VsigLを出力する。期間t6では、タイミング部211は、一定レベルの判定信号Vjdを比較器402の第2の入力端子に出力する。比較器402は、S信号VsigLが判定信号Vjdより小さいので、スイッチ制御線pSwCにローレベルを出力する。   First, the processing in the periods t4 to t7 in the case of low illuminance will be described. At low illuminance, the pixel 200 outputs the S signal VsigL. In the period t6, the timing unit 211 outputs the determination signal Vjd at a constant level to the second input terminal of the comparator 402. Since the S signal VsigL is smaller than the determination signal Vjd, the comparator 402 outputs a low level to the switch control line pSwC.

期間t7では、タイミング部211は、参照信号G1およびG4のレベルを変化させ、参照信号G1をランプ波信号線Vrmp1に出力し、参照信号G4をランプ波信号線Vrmp4に出力する。スイッチ回路401は、スイッチ制御線pSwCがローレベルであるので、ランプ波信号線Vrmp1を比較器402の第2の入力端子に接続する。カウンタ回路403は、タイミング部211の制御により、参照信号G1のレベル変化の開始時に、カウント値のカウントを開始する。比較器402は、S信号VsigLと参照信号G1を比較し、S信号VsigLと参照信号G1との大小関係が逆転すると、比較結果信号をハイレベルからローレベルに反転させる。カウンタ回路403は、比較器402の比較結果信号が反転すると、カウント値のカウントを終了し、そのカウント値cs1をラッチ回路404に出力する。カウンタ回路403は、期間ts1で、カウントを行い、カウント値cs1をラッチ回路404に出力する。ラッチ回路404は、カウント値cs1を演算回路405に出力する。演算回路405は、カウント値cs1を記憶する。そして、演算回路405は、カウント値cs1からカウント値cn1を減算した減算結果を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。   In the period t7, the timing section 211 changes the levels of the reference signals G1 and G4, outputs the reference signal G1 to the ramp wave signal line Vrmp1, and outputs the reference signal G4 to the ramp wave signal line Vrmp4. The switch circuit 401 connects the ramp signal line Vrmp1 to the second input terminal of the comparator 402 because the switch control line pSwC is at low level. Under the control of the timing section 211, the counter circuit 403 starts counting the count value when the level change of the reference signal G1 starts. The comparator 402 compares the S signal VsigL with the reference signal G1, and when the magnitude relationship between the S signal VsigL and the reference signal G1 is reversed, the comparator 402 inverts the comparison result signal from a high level to a low level. When the comparison result signal from the comparator 402 is inverted, the counter circuit 403 stops counting the count value, and outputs the count value cs1 to the latch circuit 404. The counter circuit 403 counts in the period ts1 and outputs the count value cs1 to the latch circuit 404. The latch circuit 404 outputs the count value cs1 to the arithmetic circuit 405. The arithmetic circuit 405 stores the count value cs1. Then, the arithmetic circuit 405 outputs the result of subtraction of the count value cn1 from the count value cs1 to the signal processing unit 13 via the output line 261 as the pixel value of the pixel 200.

次に、高照度時の場合の期間t4〜t7の処理を説明する。高照度時には、画素200は、S信号VsigHを出力する。期間t6では、タイミング部211は、一定レベルの判定信号Vjdを比較器402の第2の入力端子に出力する。比較器402は、S信号VsigHが判定信号Vjdより大きいので、スイッチ制御線pSwCにハイレベルを出力する。   Next, processing in the period t4 to t7 in the case of high illuminance will be described. At the time of high illuminance, the pixel 200 outputs the S signal VsigH. In the period t6, the timing unit 211 outputs the determination signal Vjd at a constant level to the second input terminal of the comparator 402. Since the S signal VsigH is greater than the determination signal Vjd, the comparator 402 outputs a high level to the switch control line pSwC.

期間t7では、タイミング部211は、参照信号G1およびG4のレベルを変化させ、参照信号G1をランプ波信号線Vrmp1に出力し、参照信号G4をランプ波信号線Vrmp4に出力する。スイッチ回路401は、スイッチ制御線pSwCがハイレベルであるので、ランプ波信号線Vrmp4を比較器402の第2の入力端子に接続する。カウンタ回路403は、タイミング部211の制御により、参照信号G4のレベル変化の開始時に、カウント値のカウントを開始する。比較器402は、S信号VsigHと参照信号G4を比較し、S信号VsigHと参照信号G4との大小関係が逆転すると、比較結果信号をハイレベルからローレベルに反転させる。カウンタ回路403は、比較器402の比較結果信号が反転すると、カウント値のカウントを終了し、そのカウント値cs4をラッチ回路404に出力する。カウンタ回路403は、期間ts4で、カウントを行い、カウント値cs4をラッチ回路404に出力する。ラッチ回路404は、カウント値cs4を演算回路405に出力する。演算回路405は、カウント値cs4を記憶する。そして、演算回路405は、カウント値cs4からカウント値cn4を減算し、その減算結果を4倍した値を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。参照信号G4の変化率は参照信号G1の変化率の4倍であるため、演算回路405は、上記の4倍の演算を行う。   In the period t7, the timing section 211 changes the levels of the reference signals G1 and G4, outputs the reference signal G1 to the ramp wave signal line Vrmp1, and outputs the reference signal G4 to the ramp wave signal line Vrmp4. The switch circuit 401 connects the ramp signal line Vrmp4 to the second input terminal of the comparator 402 because the switch control line pSwC is at the high level. Under the control of the timing section 211, the counter circuit 403 starts counting the count value at the start of the level change of the reference signal G4. The comparator 402 compares the S signal VsigH with the reference signal G4, and when the magnitude relationship between the S signal VsigH and the reference signal G4 is reversed, the comparator 402 inverts the comparison result signal from a high level to a low level. When the comparison result signal of the comparator 402 is inverted, the counter circuit 403 stops counting the count value, and outputs the count value cs4 to the latch circuit 404. The counter circuit 403 counts in the period ts4 and outputs the count value cs4 to the latch circuit 404. The latch circuit 404 outputs the count value cs4 to the arithmetic circuit 405. The arithmetic circuit 405 stores the count value cs4. Then, the arithmetic circuit 405 subtracts the count value cn4 from the count value cs4, and outputs a value obtained by quadrupling the result of the subtraction to the signal processing unit 13 via the output line 261 as a pixel value of the pixel 200. Since the rate of change of the reference signal G4 is four times the rate of change of the reference signal G1, the arithmetic circuit 405 performs the above four-fold operation.

上記の処理により、列信号処理部203は、画素200の画素信号をアナログからデジタルに変換することができる。なお、比較器402は、信号Vrmpのレベルが変化する期間t5において、S信号と信号Vrmpを比較し、S信号のレベルを判定してもよい。   Through the above processing, the column signal processing unit 203 can convert the pixel signal of the pixel 200 from analog to digital. Note that the comparator 402 may determine the level of the S signal by comparing the S signal with the signal Vrmp during the period t5 when the level of the signal Vrmp changes.

図6は、図5(a)に対して、参照信号G1およびG4に遅延が発生した場合のタイミングチャートである。図6の参照信号G1およびG4は、図5(a)の参照信号G1およびG4に対して遅延している。遅延の原因は、ランプ波信号線Vrmp1およびVrmp4の寄生容量と、比較器402の入力容量および入力抵抗である。   FIG. 6 is a timing chart when a delay occurs in the reference signals G1 and G4 with respect to FIG. The reference signals G1 and G4 in FIG. 6 are delayed with respect to the reference signals G1 and G4 in FIG. The cause of the delay is the parasitic capacitance of the ramp signal lines Vrmp1 and Vrmp4 and the input capacitance and input resistance of the comparator 402.

点線で囲んだ領域601は、期間t2の参照信号G1の立ち上がり部分を示す。点線で囲んだ領域602は、期間t3の参照信号G4の立ち上がり部分を示す。点線で囲んだ領域603は、期間t7の参照信号G1およびG4の立ち上がり部分を示す。領域601〜603において、点線で示す参照信号G1およびG4は、それぞれ、実線で示す参照信号G1およびG4に対して遅延した状態を示す。   A region 601 surrounded by a dotted line indicates a rising portion of the reference signal G1 in the period t2. A region 602 surrounded by a dotted line indicates a rising portion of the reference signal G4 in the period t3. A region 603 surrounded by a dotted line shows rising portions of the reference signals G1 and G4 in the period t7. In the regions 601 to 603, the reference signals G1 and G4 indicated by dotted lines show states delayed from the reference signals G1 and G4 indicated by solid lines, respectively.

クロック信号pCNTckは、カウンタ回路403に入力されるクロック信号である。クロック信号pCNTckのパルスは、参照信号G1またはG4のレベルが変化する期間t2、t3、およびt7で発生する。クロック信号pCNTckのパルス発生開始時刻は、参照信号G1またはG4のレベル変化開始時刻である。カウンタ回路403は、参照信号G1またはG4のレベル変化の開始に合わせて、クロック信号pCNTckのパルス数のカウントを開始し、比較器402の出力信号が反転すると、クロック信号pCNTckのパルス数のカウントを終了する。   The clock signal pCNTck is a clock signal input to the counter circuit 403. The pulse of the clock signal pCNTck is generated in periods t2, t3, and t7 during which the level of the reference signal G1 or G4 changes. The pulse generation start time of the clock signal pCNTck is the level change start time of the reference signal G1 or G4. The counter circuit 403 starts counting the number of pulses of the clock signal pCNTck in accordance with the start of the level change of the reference signal G1 or G4, and when the output signal of the comparator 402 is inverted, counts the number of pulses of the clock signal pCNTck. finish.

しかし、点線で示す遅延した参照信号G1およびG4のレベル変化開始時刻は、クロック信号pCNTckのパルスの発生開始時刻より遅い。そのため、カウンタ回路403は、点線で示す遅延した参照信号G1およびG4のレベル変化開始時刻より早く、クロック信号pCNTckのパルス数のカウントを開始してしまう。そのため、カウンタ回路403は、本来のカウント値に対して、参照信号G1およびG4の遅延時間の間に発生したクロック信号pCNTckのパルス数だけ多いカウント値をカウントしてしまう課題がある。   However, the level change start times of the delayed reference signals G1 and G4 indicated by the dotted lines are later than the pulse generation start time of the clock signal pCNTck. Therefore, the counter circuit 403 starts counting the number of pulses of the clock signal pCNTck earlier than the level change start time of the delayed reference signals G1 and G4 indicated by the dotted line. Therefore, there is a problem that the counter circuit 403 counts a count value larger than the original count value by the number of pulses of the clock signal pCNTck generated during the delay time of the reference signals G1 and G4.

図7は、参照信号G1になまりと遅延が発生した場合のタイミングチャートである。参照信号G1およびG4のなまりと遅延の原因は、ランプ波信号線Vrmp1およびVrmp4の寄生容量と、比較器402の入力容量および入力抵抗である。図7では、課題を説明するために、図6の領域601および603の参照信号G1の立ち上がり部分を重ねて表現する。   FIG. 7 is a timing chart in the case where dullness and delay occur in the reference signal G1. Causes of dullness and delay of the reference signals G1 and G4 are the parasitic capacitance of the ramp signal lines Vrmp1 and Vrmp4 and the input capacitance and input resistance of the comparator 402. In FIG. 7, in order to explain the problem, the rising portions of the reference signal G1 in the regions 601 and 603 in FIG.

信号レベルVn0およびVn1は、N信号Vnの異なる電位の例を示す。信号レベルVsは、S信号VsigLまたはVsigHの電位の例を示す。   The signal levels Vn0 and Vn1 show examples of different potentials of the N signal Vn. The signal level Vs indicates an example of the potential of the S signal VsigL or VsigH.

参照信号G1eは、参照信号G1に対してなまりと遅延が発生した実際の参照信号である。参照信号G1esは、参照信号G1e内で、なまりの影響を受けずに、参照信号G1から遅延した信号成分を示す。遅延量s1dは、参照信号G1に対する参照信号G1eの遅延量である。   The reference signal G1e is an actual reference signal that is rounded and delayed with respect to the reference signal G1. The reference signal G1es indicates a signal component delayed from the reference signal G1 without being affected by rounding in the reference signal G1e. The delay amount s1d is a delay amount of the reference signal G1e with respect to the reference signal G1.

クロック信号pCNTcks1は、図6のクロック信号pCNTckを遅延量s1dだけ遅延させた信号であり、参照信号G1eを用いてアナログデジタル変換する場合のクロック信号である。   The clock signal pCNTcks1 is a signal obtained by delaying the clock signal pCNTck of FIG. 6 by the delay amount s1d, and is a clock signal in a case where analog-to-digital conversion is performed using the reference signal G1e.

まず、N信号Vnが参照信号G1eのなまりの影響を受けない信号レベルVn1である場合について説明する。例えば、参照信号G1eのなまりが解消された信号レベルをVn1とし、N信号Vnが信号レベルVn1の時について説明する。以下、期間t2について説明する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn1と参照信号G1es(G1e)を比較し、カウンタ回路403は、カウント期間tn11esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn11esを出力する。カウント値cn11esは、参照信号G1esを用いて、N信号Vnの信号レベルVn1をアナログからデジタルに変換したデジタル値である。   First, the case where the N signal Vn is at the signal level Vn1 that is not affected by the rounding of the reference signal G1e will be described. For example, a case will be described where the signal level of the reference signal G1e from which the rounding has been eliminated is Vn1 and the N signal Vn is at the signal level Vn1. Hereinafter, the period t2 will be described. The comparator 402 compares the signal level Vn1 of the N signal Vn with the reference signal G1es (G1e), and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period tn11es, and outputs the count value cn11es at that time. I do. The count value cn11es is a digital value obtained by converting the signal level Vn1 of the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G1es.

次に、期間t7について説明する。比較器402は、S信号の信号レベルVsと参照信号G1es(G1e)を比較し、カウンタ回路403は、カウント期間ts1esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cs1esを出力する。カウント値cs1esは、参照信号G1esを用いて、S信号の信号レベルVsをアナログからデジタルに変換したデジタル値である。演算回路405は、カウント値cs1esからカウント値cn11esを減算することにより、画素200の画素値を出力する。   Next, the period t7 will be described. The comparator 402 compares the signal level Vs of the S signal with the reference signal G1es (G1e), and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period ts1es, and outputs the count value cs1es at that time. . The count value cs1es is a digital value obtained by converting the signal level Vs of the S signal from analog to digital using the reference signal G1es. The arithmetic circuit 405 outputs the pixel value of the pixel 200 by subtracting the count value cn11es from the count value cs1es.

次に、N信号Vnが参照信号G1eのなまりの影響を受ける信号レベルVn0である場合について説明する。参照信号G1esは、参照信号G1eのなまりがない場合の信号である。以下、期間t2で、参照信号G1esを用いてアナログデジタル変換する場合を説明する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G1esを比較し、カウンタ回路403は、カウント期間tn01esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn01esを出力する。カウント値cn01esは、参照信号G1esを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログからデジタルに変換したデジタル値である。   Next, the case where the N signal Vn is at the signal level Vn0 affected by the rounding of the reference signal G1e will be described. The reference signal G1es is a signal when there is no rounding of the reference signal G1e. Hereinafter, the case where the analog-to-digital conversion is performed using the reference signal G1es in the period t2 will be described. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G1es, and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period tn01es, and outputs the count value cn01es at that time. The count value cn01es is a digital value obtained by converting the signal level Vn0 of the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G1es.

しかし、実際には、列信号処理部203は、参照信号G1eを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログデジタル変換する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G1eを比較し、カウンタ回路403は、カウント期間tn01eで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn01eを出力する。カウント値cn01eは、参照信号G1eを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログからデジタルに変換したデジタル値である。カウント期間tn01eは、カウント期間tn01esより短い。そのため、カウント値cn01eは、本来のカウント値cn01esより小さい値となってしまう。   However, actually, the column signal processing unit 203 converts the signal level Vn0 of the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G1e. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G1e, and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period tn01e, and outputs the count value cn01e at that time. The count value cn01e is a digital value obtained by converting the signal level Vn0 of the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G1e. The count period tn01e is shorter than the count period tn01es. Therefore, the count value cn01e becomes smaller than the original count value cn01es.

ここで、N信号Vnは、S信号VsigL,VsigHに比べて、比較的安定した電位となることを考慮して、仮想的な参照信号G1enを仮定する。参照信号G1enは、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G1eの交点を通り、参照信号G1esと変化率が同じ参照信号である。遅延量n1dは、参照信号G1に対する参照信号G1enの遅延量である。クロック信号pCNTckn1は、図6のクロック信号pCNTckを遅延量n1dだけ遅延させた信号であり、参照信号G1enを用いてアナログデジタル変換する場合のクロック信号である。   Here, a virtual reference signal G1en is assumed in consideration of the fact that the N signal Vn has a relatively stable potential compared to the S signals VsigL and VsigH. The reference signal G1en is a reference signal passing through the intersection of the signal level Vn0 of the N signal Vn and the reference signal G1e and having the same rate of change as the reference signal G1es. The delay amount n1d is a delay amount of the reference signal G1en with respect to the reference signal G1. The clock signal pCNTckn1 is a signal obtained by delaying the clock signal pCNTck of FIG. 6 by the delay amount n1d, and is a clock signal in a case where analog-digital conversion is performed using the reference signal G1en.

期間t2で、参照信号G1enを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログデジタル変換する場合を説明する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G1en(G1e)を比較し、カウンタ回路403は、カウント期間tn01enで、クロック信号pCNTckn1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn01enを出力する。カウント値cn01enは、参照信号G1enを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログからデジタルに変換したデジタル値である。この時、カウント値cn01enは、カウント値cn01esと同じになる。このように、クロック信号pCNTcks1およびpCNTckn1を用いることにより、参照信号G1eの遅延およびなまりに起因するカウント値の誤差を解消することができる。   The case where the signal level Vn0 of the N signal Vn is converted from analog to digital in the period t2 using the reference signal G1en will be described. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G1en (G1e), and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTckn1 in the count period tn01en, and outputs the count value cn01en at that time. I do. The count value cn01en is a digital value obtained by converting the signal level Vn0 of the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G1en. At this time, the count value cn01en becomes the same as the count value cn01es. As described above, by using the clock signals pCNTcks1 and pCNTckn1, it is possible to eliminate the error of the count value due to the delay and rounding of the reference signal G1e.

列信号処理部203は、変化率が異なる2種類の参照信号G1およびG4を用いる。一般的に、変化率の大きい参照信号G4は、タイミング部211内の参照信号発生回路の電流駆動能力を大きくすることで、変化率に対する追従性を向上させる設計となっている。これにより、変化率が異なる参照信号G1およびG4は、相互に、遅延量となまりの形状が異なるという課題がある。以下、上記の課題を解決するための実施形態を説明する。   The column signal processing unit 203 uses two types of reference signals G1 and G4 having different rates of change. In general, the reference signal G4 having a large change rate is designed to improve the followability to the change rate by increasing the current driving capability of the reference signal generation circuit in the timing section 211. Accordingly, there is a problem that the reference signals G1 and G4 having different rates of change have different delay amounts and round shapes. Hereinafter, embodiments for solving the above problems will be described.

図8は、本実施形態による列信号処理部203の制御方法を示すタイミングチャートである。参照信号G1およびG4には、なまりと遅延が発生している。図8では、図6の領域601〜603の参照信号G1およびG4の立ち上がり部分を重ねて表現する。   FIG. 8 is a timing chart illustrating a control method of the column signal processing unit 203 according to the present embodiment. The reference signals G1 and G4 are rounded and delayed. 8, the rising portions of the reference signals G1 and G4 in the regions 601 to 603 in FIG.

信号レベルVn0、Vn1およびVn4は、N信号Vnの異なる電位の例を示す。図7の信号レベルVsは、信号レベルVn4より大きい。図8において、信号レベルVn0、Vn1およびVsは、図7と同様であるため、説明を省略する。また、参照信号G1e,G1es,G1enおよび遅延量s1d,n1dも、図7と同様であるため、説明を省略する。また、カウント期間tn11es,ts1es,tn01es,tn01enも、図7と同様であるため、説明を省略する。   The signal levels Vn0, Vn1, and Vn4 show examples of different potentials of the N signal Vn. The signal level Vs in FIG. 7 is higher than the signal level Vn4. In FIG. 8, the signal levels Vn0, Vn1, and Vs are the same as those in FIG. The reference signals G1e, G1es, G1en and the delay amounts s1d, n1d are the same as those in FIG. The count periods tn11es, ts1es, tn01es, and tn01en are the same as those in FIG.

ここで、参照信号G4についても、図7の参照信号G1と同様に、なまりと遅延が発生する。また、参照信号G4は、変化率がランプ波G1より大きいため、タイミング部211内の参照信号発生回路の電流駆動能力が大きく設定されている。参照信号G4eは、参照信号G4に対してなまりと遅延が発生した実際の参照信号である。参照信号G4eは、参照信号G1eに対して、なまりの形状と遅延量が異なる。   Here, as with the reference signal G1 of FIG. 7, the reference signal G4 also has rounding and delay. Further, since the change rate of the reference signal G4 is larger than the ramp wave G1, the current driving capability of the reference signal generation circuit in the timing section 211 is set to be large. The reference signal G4e is an actual reference signal that is rounded and delayed with respect to the reference signal G4. The reference signal G4e is different from the reference signal G1e in round shape and delay amount.

参照信号G4esは、参照信号G4e内で、なまりの影響を受けずに、参照信号G4から遅延した信号成分を示す。遅延量s4dは、参照信号G4に対する参照信号G4eの遅延量である。クロック信号pCNTcks4は、図6のクロック信号pCNTckを遅延量s4dだけ遅延させた信号であり、参照信号G4eを用いてアナログからデジタルに変換する場合のクロック信号である。   The reference signal G4es indicates a signal component delayed from the reference signal G4 without being affected by rounding in the reference signal G4e. The delay amount s4d is a delay amount of the reference signal G4e with respect to the reference signal G4. The clock signal pCNTcks4 is a signal obtained by delaying the clock signal pCNTck of FIG. 6 by the delay amount s4d, and is a clock signal when converting from analog to digital using the reference signal G4e.

まず、N信号Vnが参照信号G4eのなまりの影響を受けない信号レベルVn4である場合について説明する。信号レベルVn4は、参照信号G4eのなまりが解消された信号レベルである。期間t3において、N信号Vnが信号レベルVn4である場合を説明する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn4と参照信号G4es(G4e)を比較し、カウンタ回路403は、カウント期間tn44esで、クロック信号pCNTcks4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn44esを出力する。カウント値cn44esは、参照信号G4esを用いて、N信号Vnの信号レベルVn4をアナログからデジタルに変換したデジタル値である。   First, the case where the N signal Vn is at the signal level Vn4 that is not affected by the rounding of the reference signal G4e will be described. The signal level Vn4 is a signal level in which the rounding of the reference signal G4e has been eliminated. The case where the N signal Vn is at the signal level Vn4 in the period t3 will be described. The comparator 402 compares the signal level Vn4 of the N signal Vn with the reference signal G4es (G4e), and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks4 in the count period tn44es, and outputs the count value cn44es at that time. I do. The count value cn44es is a digital value obtained by converting the signal level Vn4 of the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G4es.

次に、期間t7で、参照信号G4esを用いて、S信号の信号レベルVsをアナログデジタル変換する場合を説明する。比較器402は、S信号の信号レベルVsと参照信号G4es(G4e)を比較し、カウンタ回路403は、カウント期間ts4esで、クロック信号pCNTcks4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cs4esを出力する。カウント値cs4esは、参照信号G4esを用いて、S信号の信号レベルVsをアナログからデジタルに変換したデジタル値である。演算回路405は、カウント値cs4esからカウント値cn44esを減算し、その減算結果を4倍した値を、画素200の画素値として出力する。   Next, a case in which the signal level Vs of the S signal is converted from analog to digital in the period t7 using the reference signal G4es will be described. The comparator 402 compares the signal level Vs of the S signal with the reference signal G4es (G4e), and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks4 in the count period ts4es, and outputs the count value cs4es at that time. . The count value cs4es is a digital value obtained by converting the signal level Vs of the S signal from analog to digital using the reference signal G4es. The arithmetic circuit 405 subtracts the count value cn44es from the count value cs4es, and outputs a value obtained by quadrupling the result of the subtraction as the pixel value of the pixel 200.

次に、N信号Vnが参照信号G4eのなまりの影響を受ける信号レベルVn0である場合について説明する。信号レベルVn0およびVn1は、共に、参照信号G4eのなまりの影響を受ける信号レベルである。信号レベルVn1の処理は、信号レベルVn0の処理と同様である。以下、信号レベルVn0の処理を例に説明する。   Next, the case where the N signal Vn is at the signal level Vn0 affected by the rounding of the reference signal G4e will be described. Signal levels Vn0 and Vn1 are both signal levels affected by the rounding of reference signal G4e. The processing at the signal level Vn1 is the same as the processing at the signal level Vn0. Hereinafter, the processing of the signal level Vn0 will be described as an example.

期間t3では、参照信号G4esを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログデジタル変換する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G4esを比較し、カウンタ回路403は、カウント期間tn04esで、クロック信号pCNTcks4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn04esを出力する。カウント値cn04esは、参照信号G4esを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログからデジタルに変換したデジタル値である。   In the period t3, the signal level Vn0 of the N signal Vn is converted from analog to digital using the reference signal G4es. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G4es, and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks4 in the count period tn04es, and outputs the count value cn04es at that time. The count value cn04es is a digital value obtained by converting the signal level Vn0 of the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G4es.

しかし、実際には、列信号処理部203は、参照信号G4eを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログデジタル変換する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G4eを比較し、カウンタ回路403は、クロック信号pCNTcks4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn04eを出力する。カウント値cn04eは、本来のカウント値cn04esより小さい値となってしまう。   However, in practice, the column signal processing unit 203 converts the signal level Vn0 of the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G4e. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G4e, and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks4 and outputs the count value cn04e at that time. The count value cn04e is smaller than the original count value cn04es.

ここで、N信号Vnは、S信号VsigL,VsigHに比べて、比較的安定した電位となることを考慮して、仮想的な参照信号G4enを仮定する。参照信号G4enは、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G4eの交点を通り、参照信号G4esと変化率が同じ参照信号である。遅延量n4dは、参照信号G4に対する参照信号G4enの遅延量である。クロック信号pCNTckn4は、図6のクロック信号pCNTckを遅延量n4dだけ遅延させた信号であり、参照信号G4enを用いてアナログデジタル変換する場合のクロック信号である。   Here, a virtual reference signal G4en is assumed, considering that the N signal Vn has a relatively stable potential as compared with the S signals VsigL and VsigH. The reference signal G4en passes through the intersection of the signal level Vn0 of the N signal Vn and the reference signal G4e, and has the same rate of change as the reference signal G4es. The delay amount n4d is a delay amount of the reference signal G4en with respect to the reference signal G4. The clock signal pCNTckn4 is a signal obtained by delaying the clock signal pCNTck in FIG. 6 by the delay amount n4d, and is a clock signal in the case where analog-digital conversion is performed using the reference signal G4en.

期間t3で、参照信号G4enを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログデジタル変換する場合を説明する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G4en(G4e)を比較し、カウンタ回路403は、カウント期間tn04enで、クロック信号pCNTckn4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn04enを出力する。カウント値cn04enは、参照信号G4enを用いて、N信号Vnの信号レベルVn0をアナログからデジタルに変換したデジタル値である。この時、カウント値cn04enは、カウント値cn04esと同じになる。このように、クロック信号pCNTcks4およびpCNTckn4を用いることにより、参照信号G4eの遅延およびなまりに起因するカウント値の誤差を解消することができる。   The case where the signal level Vn0 of the N signal Vn is converted from analog to digital in the period t3 using the reference signal G4en will be described. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G4en (G4e), and the counter circuit 403 counts the number of pulses of the clock signal pCNTckn4 in the count period tn04en, and outputs the count value cn04en at that time. I do. The count value cn04en is a digital value obtained by converting the signal level Vn0 of the N signal Vn from analog to digital using the reference signal G4en. At this time, the count value cn04en becomes the same as the count value cn04es. As described above, by using the clock signals pCNTcks4 and pCNTckn4, it is possible to eliminate the error of the count value due to the delay and rounding of the reference signal G4e.

図8のように、参照信号G1esの遅延量s1dと参照信号G4esの遅延量s4dは、相互に異なる。また、参照信号G1enの遅延量n1dと参照信号G4enの遅延量n4dは、相互に異なる。参照信号G1esは、参照信号G4esに対して、遅延量r1dだけ遅延している。遅延量r1dは、遅延量s1dと遅延量s4dの差である。   As shown in FIG. 8, the delay amount s1d of the reference signal G1es and the delay amount s4d of the reference signal G4es are different from each other. The delay amount n1d of the reference signal G1en and the delay amount n4d of the reference signal G4en are different from each other. The reference signal G1es is delayed from the reference signal G4es by a delay amount r1d. The delay amount r1d is a difference between the delay amount s1d and the delay amount s4d.

領域601の動作においては、ランプ波G1eのためのクロック信号pCNTckn1の最適な遅延量n1dを設定することが可能である。同様に、領域602の動作においても、ランプ波G4eのためのクロック信号pCNTckn4の最適な遅延量n4dを設定することが可能である。   In the operation of the area 601, it is possible to set the optimum delay amount n1d of the clock signal pCNTckn1 for the ramp wave G1e. Similarly, in the operation of the area 602, it is possible to set the optimum delay amount n4d of the clock signal pCNTckn4 for the ramp wave G4e.

しかし、領域603の動作では、各列の列信号処理部203毎に、期間t6のS信号と判定信号Vjdの比較結果に応じて、参照信号G1eおよびG4eのどちらを使うのかが決まる。そこで、カウンタ回路403に接続されるカウンタ制御線pCNTは、参照信号G1eのためのクロック信号とランプ波G4eのためのクロック信号の両方を供給可能である。   However, in the operation of the region 603, which of the reference signals G1e and G4e is used is determined for each column signal processing unit 203 of each column according to the comparison result between the S signal in the period t6 and the determination signal Vjd. Therefore, the counter control line pCNT connected to the counter circuit 403 can supply both the clock signal for the reference signal G1e and the clock signal for the ramp wave G4e.

図9は、本実施形態による列信号処理部203のカウンタ回路403の構成例を示す図である。カウンタ回路403は、カウントC回路501およびスイッチ回路502を有し、カウンタ制御線pCNTおよびスイッチ制御線pSwCに接続される。スイッチ制御線pSwCは、図4の比較器402に接続されている。カウンタ制御線pCNTは、クロック信号線pCNTck1,pCNTck4、スイッチ制御線pSwCkおよびカウンタ制御線pCNTctrを有する。クロック信号線pCNTck1は、図8のクロック信号pCNTcks1またはpCNTckn1を伝達する。クロック信号線pCNTck4は、図8のクロック信号pCNTcks4またはpCNTckn4を伝達する。   FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the counter circuit 403 of the column signal processing unit 203 according to the present embodiment. The counter circuit 403 has a count C circuit 501 and a switch circuit 502, and is connected to a counter control line pCNT and a switch control line pSwC. The switch control line pSwC is connected to the comparator 402 in FIG. The counter control line pCNT has clock signal lines pCNTck1 and pCNTck4, a switch control line pSwCk, and a counter control line pCNTctr. The clock signal line pCNTck1 transmits the clock signal pCNTcks1 or pCNTckn1 in FIG. The clock signal line pCNTck4 transmits the clock signal pCNTcks4 or pCNTckn4 of FIG.

カウントC回路501は、比較器402およびラッチ回路404に接続される。カウントC回路501は、通常のカウンタ回路の動作を実施する。すなわち、カウントC回路501は、スイッチ回路502が出力するクロック信号のパルス発生に合わせてカウント動作を開始し、比較器402の比較結果信号が反転すると、その時のカウント値をラッチ回路404に出力する。また、カウントC回路501は、カウンタ制御線pCNTctrの制御により、カウント動作の開始と停止、カウントのアップダウンの選択を実施する。   The count C circuit 501 is connected to the comparator 402 and the latch circuit 404. The count C circuit 501 performs the operation of a normal counter circuit. That is, the count C circuit 501 starts the counting operation in accordance with the generation of the pulse of the clock signal output from the switch circuit 502, and outputs the count value at that time to the latch circuit 404 when the comparison result signal of the comparator 402 is inverted. . The count C circuit 501 selects start and stop of the count operation and selection of up / down of the count by controlling the counter control line pCNTctr.

スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCkおよびpSwCに接続され、スイッチ制御線pSwCkおよびpSwCを介した制御により、クロック信号線pCNTck1およびpCNTck4のいずれかをカウントC回路501に接続する。   The switch circuit 502 is connected to the switch control lines pSwCk and pSwC, and connects one of the clock signal lines pCNTck1 and pCNTck4 to the count C circuit 501 under control via the switch control lines pSwCk and pSwC.

まず、N信号Vnが信号レベルVn1より低い場合における列信号処理部203の動作を説明する。例として、N信号Vnが信号レベルVn0である場合を説明する。期間t2では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCkの信号により、クロック信号線pCNTck1を介してクロック信号pCNTckn1をカウントC回路501に出力する。タイミング部211は、参照信号G1eを生成する。参照信号G1eは、なまった状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量n1dのクロック信号pCNTckn1を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn01enで、クロック信号pCNTckn1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn01enを出力する。演算回路405は、カウント値cn01enを記憶する。   First, the operation of column signal processing section 203 when N signal Vn is lower than signal level Vn1 will be described. As an example, a case where the N signal Vn is at the signal level Vn0 will be described. In the period t2, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTckn1 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck1 according to the signal on the switch control line pSwCk. The timing section 211 generates the reference signal G1e. The reference signal G1e is in a dull state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTckn1 with the delay amount n1d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTckn1 in the count period tn01en, and outputs the count value cn01en at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn01en.

次に、期間t3では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCkの信号により、クロック信号線pCNTck4を介してクロック信号pCNTckn4をカウントC回路501に出力する。タイミング部211は、参照信号G4eを生成する。参照信号G4eは、なまった状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量n4dのクロック信号pCNTckn4を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn04enで、クロック信号pCNTckn4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn04enを出力する。演算回路405は、カウント値cn04enを記憶する。   Next, in the period t3, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTckn4 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck4 according to the signal on the switch control line pSwCk. The timing section 211 generates the reference signal G4e. The reference signal G4e is in a dull state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTckn4 with the delay amount n4d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTckn4 in the count period tn04en, and outputs the count value cn04en at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn04en.

期間t4以降では、画素信号VsigがS信号VsigLおよびVsigHのいずれであるかにより処理が異なる。まず、画素信号VsigがS信号VsigLである場合を説明する。期間t6では、比較器402は、S信号VsigLが判定信号Vjdより小さいので、スイッチ制御線pSwCにローレベルを出力する。期間t7では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCがローレベルであるので、クロック信号線pCNTck1を介してクロック信号pCNTcks1をカウントC回路501に出力する。参照信号G1eは、なまった状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量s1dのクロック信号pCNTcks1を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、S信号VsigLと参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間ts1esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cs1esを出力する。演算回路405は、カウント値cs1esを記憶する。そして、演算回路405は、カウント値cs1esからカウント値cn01enを減算した減算結果を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。すなわち、演算回路405は、カウント値cs1esとカウント値cn01enとの差分を演算し、その演算結果を画素200の画素値として出力する。   After the period t4, the processing differs depending on whether the pixel signal Vsig is the S signal VsigL or VsigH. First, a case where the pixel signal Vsig is the S signal VsigL will be described. In the period t6, the comparator 402 outputs a low level to the switch control line pSwC because the S signal VsigL is smaller than the determination signal Vjd. In the period t7, since the switch control line pSwC is at the low level, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTcks1 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck1. The reference signal G1e is in a dull state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks1 of the delay amount s1d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the S signal VsigL with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period ts1es, and outputs the count value cs1es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cs1es. Then, the arithmetic circuit 405 outputs the result of subtraction of the count value cn01en from the count value cs1es to the signal processing unit 13 via the output line 261 as the pixel value of the pixel 200. That is, the arithmetic circuit 405 calculates the difference between the count value cs1es and the count value cn01en, and outputs the calculation result as the pixel value of the pixel 200.

次に、画素信号VsigがS信号VsigHである場合を説明する。期間t6では、比較器402は、S信号VsigHが判定信号Vjdより大きいので、スイッチ制御線pSwCにハイレベルを出力する。期間t7では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCがハイレベルであるので、クロック信号線pCNTck4を介してクロック信号pCNTcks4をカウントC回路501に出力する。参照信号G4eは、なまった状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量s4dのクロック信号pCNTcks4を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、S信号VsigHと参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間ts4esで、クロック信号pCNTcks4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cs4esを出力する。演算回路405は、カウント値cs4esを記憶する。そして、演算回路405は、カウント値cs4esからカウント値cn04enを減算し、その減算結果を4倍した値を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。すなわち、演算回路405は、カウント値cs4esとカウント値cn04enとの差分に対して4倍した値を演算し、その演算結果を画素200の画素値として出力する。   Next, a case where the pixel signal Vsig is the S signal VsigH will be described. In the period t6, the comparator 402 outputs a high level to the switch control line pSwC because the S signal VsigH is larger than the determination signal Vjd. In the period t7, since the switch control line pSwC is at the high level, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTcks4 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck4. The reference signal G4e is in a dull state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks4 of the delay amount s4d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the S signal VsigH with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks4 in the count period ts4es, and outputs the count value cs4es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cs4es. Then, the arithmetic circuit 405 subtracts the count value cn04en from the count value cs4es, and outputs a value obtained by quadrupling the result of the subtraction to the signal processing unit 13 via the output line 261 as a pixel value of the pixel 200. That is, the arithmetic circuit 405 calculates a value that is four times the difference between the count value cs4es and the count value cn04en, and outputs the calculation result as the pixel value of the pixel 200.

クロック信号pCNTckn1は、タイミング部211が期間t2で生成した参照信号G1eのレベル変化開始時刻から遅延量n1d後(第1の時間後)にパルス発生が開始される。クロック信号pCNTckn4は、タイミング部211が期間t3で生成した参照信号G4eのレベル変化開始時刻から遅延量n4d後(第2の時間後)にパルス発生が開始される。クロック信号pCNTcks1は、タイミング部211が期間t7で生成した参照信号G1eのレベル変化開始時刻から遅延量s1d後(第3の時間後)にパルス発生が開始される。クロック信号pCNTcks4は、タイミング部211が期間t7で生成した参照信号G4eのレベル変化開始時刻から遅延量s4d後(第4の時間後)にパルス発生が開始される。遅延量n1d、n4d、s1dおよびs4dは、相互に異なる。   The pulse generation of the clock signal pCNTckn1 is started after the delay amount n1d (after the first time) from the level change start time of the reference signal G1e generated by the timing unit 211 in the period t2. The pulse generation of the clock signal pCNTckn4 starts after a delay amount n4d (after the second time) from the level change start time of the reference signal G4e generated in the period t3 by the timing unit 211. The pulse generation of the clock signal pCNTcks1 is started after the delay amount s1d (after the third time) from the level change start time of the reference signal G1e generated by the timing unit 211 in the period t7. The pulse generation of the clock signal pCNTcks4 starts after a delay amount s4d (fourth time) from the level change start time of the reference signal G4e generated in the period t7 by the timing unit 211. The delay amounts n1d, n4d, s1d, and s4d are different from each other.

タイミング部211が期間t7で生成する参照信号G1eのレベル変化開始のタイミングは、タイミング部211が期間t7で生成する参照信号G4eのレベル変化開始のタイミングと同じである。また、タイミング部211が期間t2およびt7で生成する参照信号G1eのレベル変化開始時のレベルは、タイミング部211が期間t3およびt7で生成する参照信号G4eのレベル変化開始時のレベルと同じである。   The timing of the level change start of the reference signal G1e generated by the timing unit 211 in the period t7 is the same as the timing of the level change start of the reference signal G4e generated by the timing unit 211 in the period t7. The level of the reference signal G1e generated by the timing section 211 in the periods t2 and t7 at the start of the level change is the same as the level of the reference signal G4e generated by the timing section 211 in the periods t3 and t7 at the start of the level change. .

次に、N信号Vnが信号レベルVn1以上でありかつ信号レベルVn4より低い場合を説明する。例として、N信号Vnが信号レベルVn1である場合を説明する。期間t2では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCkの信号により、クロック信号線pCNTck1を介してクロック信号pCNTcks1をカウントC回路501に出力する。参照信号G1eは、遅延状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量s1dのクロック信号pCNTcks1を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn1と参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn11esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn11esを出力する。演算回路405は、カウント値cn11esを記憶する。   Next, a case where the N signal Vn is equal to or higher than the signal level Vn1 and lower than the signal level Vn4 will be described. As an example, a case where the N signal Vn is at the signal level Vn1 will be described. In the period t2, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTcks1 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck1 according to the signal on the switch control line pSwCk. The reference signal G1e is in a delay state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks1 of the delay amount s1d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the signal level Vn1 of the N signal Vn with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period tn11es, and outputs the count value cn11es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn11es.

期間t3では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCkの信号により、クロック信号線pCNTck4を介してクロック信号pCNTckn4をカウントC回路501に出力する。参照信号G4eは、なまった状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量n4dのクロック信号pCNTckn4を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。ここで、遅延量n4dは、参照信号G4eのレベル変化開始時刻から、参照信号G4eと信号レベルVn1との交点までの時間である。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn1と参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、クロック信号pCNTckn4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn14enを出力する。演算回路405は、カウント値cn14enを記憶する。   In the period t3, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTckn4 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck4 according to the signal on the switch control line pSwCk. The reference signal G4e is in a dull state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTckn4 with the delay amount n4d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. Here, the delay amount n4d is a time from the level change start time of the reference signal G4e to the intersection of the reference signal G4e and the signal level Vn1. The comparator 402 compares the signal level Vn1 of the N signal Vn with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTckn4 and outputs the count value cn14en at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn14en.

期間t6およびt7では、列信号処理部203は、上記の信号レベルVn0の場合と同様の処理を行う。ただし、画素信号VsigがS信号VsigLである場合には、演算回路405は、カウント値cs1esからカウント値cn11esを減算した減算結果を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。また、画素信号VsigがS信号VsigHである場合には、演算回路405は、カウント値cs4esからカウント値cn14enを減算し、その減算結果を4倍した値を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。   In the periods t6 and t7, the column signal processing unit 203 performs the same processing as in the case of the signal level Vn0. However, when the pixel signal Vsig is the S signal VsigL, the arithmetic circuit 405 determines the result of subtracting the count value cn11es from the count value cs1es as the pixel value of the pixel 200 via the output line 261. 13 is output. When the pixel signal Vsig is the S signal VsigH, the arithmetic circuit 405 subtracts the count value cn14en from the count value cs4es and sets the value obtained by quadrupling the result of the subtraction as the pixel value of the pixel 200 as the output line. 261 to the signal processing unit 13.

次に、N信号Vnが信号レベルVn4以上の場合における列信号処理部203の動作を説明する。例として、N信号Vnが信号レベルVn4である場合を説明する。期間t2では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCkの信号により、クロック信号線pCNTck1を介してクロック信号pCNTcks1をカウントC回路501に出力する。参照信号G1eは、遅延状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量s1dのクロック信号pCNTcks1を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn4と参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn41esを出力する。演算回路405は、カウント値cn41esを記憶する。   Next, the operation of column signal processing section 203 when N signal Vn is equal to or higher than signal level Vn4 will be described. As an example, a case where the N signal Vn is at the signal level Vn4 will be described. In the period t2, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTcks1 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck1 according to the signal on the switch control line pSwCk. The reference signal G1e is in a delay state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks1 of the delay amount s1d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the signal level Vn4 of the N signal Vn with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 and outputs the count value cn41es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn41es.

期間t3では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCkの信号により、クロック信号線pCNTck4を介してクロック信号pCNTcks4をカウントC回路501に出力する。参照信号G4eは、遅延状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量s4dのクロック信号pCNTcks4を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn4と参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn44esで、クロック信号pCNTcks4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn44esを出力する。演算回路405は、カウント値cn44esを記憶する。   In the period t3, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTcks4 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck4 according to the signal on the switch control line pSwCk. The reference signal G4e is in a delay state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks4 of the delay amount s4d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the signal level Vn4 of the N signal Vn with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks4 in the count period tn44es, and outputs the count value cn44es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn44es.

期間t6およびt7では、列信号処理部203は、上記の信号レベルVn0の場合と同様の処理を行う。ただし、画素信号VsigがS信号VsigLである場合には、演算回路405は、カウント値cs1esからカウント値cn41esを減算した減算結果を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。また、画素信号VsigがS信号VsigHである場合には、演算回路405は、カウント値cs4esからカウント値cn44esを減算し、その減算結果を4倍した値を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。   In the periods t6 and t7, the column signal processing unit 203 performs the same processing as in the case of the signal level Vn0. However, when the pixel signal Vsig is the S signal VsigL, the arithmetic circuit 405 determines the result of subtracting the count value cn41es from the count value cs1es as the pixel value of the pixel 200 via the output line 261. 13 is output. When the pixel signal Vsig is the S signal VsigH, the arithmetic circuit 405 subtracts the count value cn44es from the count value cs4es and quadruples the result of the subtraction as the pixel value of the pixel 200, and outputs the resultant signal to the output line. 261 to the signal processing unit 13.

ここで、N信号Vnが、信号レベルVn1より低い場合、信号レベルVn1以上でありかつ信号レベルVn4より小さい場合、信号レベルVn4以上である場合のいずれであるのかは、N信号Vnを予め測定することにより決まる。   Here, the N signal Vn is measured in advance to determine whether the N signal Vn is lower than the signal level Vn1, higher than the signal level Vn1 and lower than the signal level Vn4, or higher than the signal level Vn4. Is determined by

また、遅延量s1d、s4d、n1dおよびn4dは、予め測定し、設定しておけばよい。例えば、撮像素子12は、撮影動作における垂直ブランキング期間VBLKに、参照信号G1eおよびG4eの遅延量を測定し、クロック信号pCNTcks1,pCNTcks4,pCNTckn1,pCNTckn4の遅延量を設定する。   The delay amounts s1d, s4d, n1d, and n4d may be measured and set in advance. For example, the image sensor 12 measures the delay amounts of the reference signals G1e and G4e during the vertical blanking period VBLK in the photographing operation, and sets the delay amounts of the clock signals pCNTcks1, pCNTcks4, pCNTckn1, and pCNTckn4.

以上説明したように、本実施形態では、参照信号G1eおよびG4eの遅延量に対応するクロック信号pCNTcks1,pCNTcks4,pCNTckn1,pCNTckn4の遅延量を設定する。これにより、AD変換回路のAD変換に伴う信号ムラが解消された良好な画像信号を得ることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, the delay amounts of the clock signals pCNTcks1, pCNTcks4, pCNTckn1, and pCNTckn4 corresponding to the delay amounts of the reference signals G1e and G4e are set. As a result, it is possible to obtain a good image signal in which the signal unevenness due to the AD conversion of the AD conversion circuit has been eliminated.

また、参照信号G1eおよびG4eの立ち上がりに生じる波形のなまりに対しても、クロック信号pCNTcks1,pCNTcks4,pCNTckn1,pCNTckn4の遅延量を設定する。これにより、波形のなまりにともなう信号ムラが解消された良好な画像信号を得ることが可能となる。   Further, the delay amounts of the clock signals pCNTcks1, pCNTcks4, pCNTckn1, and pCNTckn4 are set for the rounding of the waveform that occurs at the rise of the reference signals G1e and G4e. As a result, it is possible to obtain a good image signal in which signal unevenness due to a rounded waveform is eliminated.

また、異なる変化率を持つ参照信号G1eおよびG4eのそれぞれに対応したクロック信号pCNTcks1,pCNTckn1,pCNTcks4,pCNTckn4の遅延量を設定する。これにより、広いダイナミックレンジと高い解像精度のAD変換が可能となるとともに、信号ムラが解消された良好な画像信号を得ることが可能となる。   Further, the delay amounts of the clock signals pCNTcks1, pCNTckn1, pCNTcks4, and pCNTckn4 corresponding to the reference signals G1e and G4e having different rates of change are set. As a result, A / D conversion with a wide dynamic range and high resolution can be performed, and a good image signal in which signal unevenness has been eliminated can be obtained.

(第2の実施形態)
図10は、本発明の第2の実施形態による列信号処理部203の制御方法を示すタイミングチャートである。参照信号G1eおよびG4eは、それぞれ、参照信号G1およびG4に対して、なまりと遅延が発生している。本実施形態は、第1の実施形態に対して、構成および動作が同様である。以下、本実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。
(Second embodiment)
FIG. 10 is a timing chart illustrating a control method of the column signal processing unit 203 according to the second embodiment of the present invention. The reference signals G1e and G4e are rounded and delayed with respect to the reference signals G1 and G4, respectively. This embodiment has the same configuration and operation as the first embodiment. Hereinafter, the points of this embodiment different from the first embodiment will be described.

図10では、図6の領域601〜603における参照信号G1eおよびG4eの立ち上がり部分を重ねて表現する。また、図10では、参照信号G1esの立ち上がり位置と参照信号G4esの立ち上がり位置が同時になるように設定されている。なお、図8では、参照信号G1e(G1)の立ち上がり位置と参照信号G4e(G4)の立ち上がり位置が同時になるように設定されている。   10, the rising portions of the reference signals G1e and G4e in the regions 601 to 603 in FIG. In FIG. 10, the rising position of the reference signal G1es and the rising position of the reference signal G4es are set to be simultaneously. In FIG. 8, the rising position of the reference signal G1e (G1) and the rising position of the reference signal G4e (G4) are set to be the same.

変化率の大きい参照信号G4eは、変化率の小さい参照信号G1eより、タイミング部211内の参照信号発生回路の電流駆動能力が大きく設定されている。そのため、参照信号G1eは、参照信号G4eよりも遅延量が大きい。そのため、図10では、参照信号G4e(G4)は、参照信号G1e(G1)に対して、遅延量r4dだけ遅延して発生させている。遅延量r4dは、遅延量s1dと遅延量s4dの差から求めることができる。   The reference signal G4e having a large change rate has a larger current driving capability of the reference signal generation circuit in the timing section 211 than the reference signal G1e having a small change rate. Therefore, the reference signal G1e has a larger delay amount than the reference signal G4e. Therefore, in FIG. 10, the reference signal G4e (G4) is generated with a delay amount r4d with respect to the reference signal G1e (G1). The delay amount r4d can be obtained from the difference between the delay amounts s1d and s4d.

このように、参照信号G1esおよびG4esの立ち上がり位置が同時になるように設定することで、クロック信号pCNTcks1およびpCNTcks4は同じになる。そのため、クロック信号pCNTcks1およびpCNTcks4を共通にすることが可能となる。これにより、図9のカウンタ回路403を簡略化することができる。   By setting the rising positions of the reference signals G1es and G4es at the same time, the clock signals pCNTcks1 and pCNTcks4 become the same. Therefore, the clock signals pCNTcks1 and pCNTcks4 can be made common. Thus, the counter circuit 403 in FIG. 9 can be simplified.

クロック信号pCNTcks1のパルス発生時刻は、参照信号G1e(G1)のレベル変化開始時刻に対して、遅延量s1dだけ遅延した時刻である。クロック信号pCNTcks4のパルス発生時刻は、参照信号G4e(G4)のレベル変化開始時刻に対して、遅延量s4dだけ遅延した時刻である。クロック信号pCNTckn1のパルス発生時刻は、参照信号G1e(G1)のレベル変化開始時刻に対して、遅延量n1dだけ遅延した時刻である。クロック信号pCNTckn4のパルス発生時刻は、参照信号G4e(G4)のレベル変化開始時刻に対して、遅延量n4dだけ遅延した時刻である。   The pulse generation time of the clock signal pCNTcks1 is a time delayed by the delay amount s1d from the level change start time of the reference signal G1e (G1). The pulse generation time of the clock signal pCNTcks4 is a time delayed by the delay amount s4d from the level change start time of the reference signal G4e (G4). The pulse generation time of the clock signal pCNTckn1 is a time delayed by the delay amount n1d from the level change start time of the reference signal G1e (G1). The pulse generation time of the clock signal pCNTckn4 is a time delayed by the delay amount n4d with respect to the level change start time of the reference signal G4e (G4).

図11は、本実施形態によるカウンタ回路403の構成例を示す図である。カウンタ回路403は、カウントC回路501を有し、カウンタ制御線pCNTに接続される。カウンタ制御線pCNTは、クロック信号線pCNTckxおよびカウンタ制御線pCNTctrを有する。クロック信号線pCNTckxは、図10のクロック信号pCNTcks1、pCNTckn1またはpCNTckn4を伝達する。カウントC回路501は、比較器402およびラッチ回路404に接続され、通常のカウンタ回路の動作を実施する。カウントC回路501は、クロック信号線pCNTckxのクロック信号のパルス発生に合わせてカウント動作を開始し、比較器402の比較結果信号が判定すると、その時のカウント値をラッチ回路404に出力する。また、カウントC回路501は、カウンタ制御線pCNTctrの制御により、カウント動作の開始と停止、カウントのアップダウンの選択を実施する。   FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the counter circuit 403 according to the present embodiment. The counter circuit 403 has a count C circuit 501 and is connected to a counter control line pCNT. The counter control line pCNT has a clock signal line pCNTckx and a counter control line pCNTctr. The clock signal line pCNTckx transmits the clock signal pCNTcks1, pCNTckn1, or pCNTckn4 of FIG. Count C circuit 501 is connected to comparator 402 and latch circuit 404, and performs the operation of a normal counter circuit. The count C circuit 501 starts the count operation in accordance with the generation of the pulse of the clock signal on the clock signal line pCNTckx, and outputs the count value to the latch circuit 404 when the comparison result signal of the comparator 402 determines. The count C circuit 501 selects start and stop of the count operation and selection of up / down of the count by controlling the counter control line pCNTctr.

図11のカウンタ回路403は、図9のカウンタ回路403に対して、スイッチ回路502、クロック信号線pCNTck4、スイッチ制御線pSwCkおよびpSwCが不要になるため、回路や配線の削減および制御の簡略化が可能となる。なお、クロック信号線pCNTckxの詳細については、後述する。   The counter circuit 403 in FIG. 11 does not require the switch circuit 502, the clock signal line pCNTck4, and the switch control lines pSwCk and pSwC, and therefore, can reduce the number of circuits and wirings and simplify control as compared with the counter circuit 403 in FIG. It becomes possible. The details of the clock signal line pCNTckx will be described later.

まず、N信号Vnが信号レベルVn1より低い場合における列信号処理部203の動作を説明する。例として、N信号Vnが信号レベルVn0である場合を説明する。期間t2では、タイミング部211は、遅延量n1dのクロック信号pCNTckn1を、クロック信号線pCNTckxを介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn01enで、クロック信号pCNTckn1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn01enを出力する。演算回路405は、カウント値cn01enを記憶する。   First, the operation of column signal processing section 203 when N signal Vn is lower than signal level Vn1 will be described. As an example, a case where the N signal Vn is at the signal level Vn0 will be described. In the period t2, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTckn1 with the delay amount n1d to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTckx. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTckn1 in the count period tn01en, and outputs the count value cn01en at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn01en.

期間t3では、タイミング部211は、遅延量n4dのクロック信号pCNTckn4を、クロック信号線pCNTckxを介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn04enで、クロック信号pCNTckn4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn04enを出力する。演算回路405は、カウント値cn04enを記憶する。   In the period t3, the timing section 211 outputs the clock signal pCNTckn4 with the delay amount n4d to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTckx. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTckn4 in the count period tn04en, and outputs the count value cn04en at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn04en.

期間t7では、タイミング部211は、期間t6のS信号のレベル判定結果にかかわらず、遅延量s1dのクロック信号pCNTcks1を、クロック信号線pCNTckxを介してカウントC回路501に出力する。なお、クロック信号pCNTcks1は、クロック信号pCNTcks4と同じ信号である。また、タイミング部211は、参照信号G1esおよびG4esの立ち上がり位置が同時になるように、参照信号G1eおよびG4eを生成する。   In the period t7, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks1 with the delay amount s1d to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTckx regardless of the level determination result of the S signal in the period t6. Note that the clock signal pCNTcks1 is the same signal as the clock signal pCNTcks4. Further, the timing section 211 generates the reference signals G1e and G4e such that the rising positions of the reference signals G1es and G4es are simultaneously.

まず、画素信号VsigがS信号VsigLである場合を説明する。時刻t7では、比較器402は、S信号VsigLと参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間ts1esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cs1esを出力する。演算回路405は、カウント値cs1esを記憶する。そして、演算回路405は、カウント値cs1esからカウント値cn01enを減算した減算結果を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。   First, a case where the pixel signal Vsig is the S signal VsigL will be described. At time t7, the comparator 402 compares the S signal VsigL with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period ts1es, and outputs the count value cs1es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cs1es. Then, the arithmetic circuit 405 outputs the result of subtraction of the count value cn01en from the count value cs1es to the signal processing unit 13 via the output line 261 as the pixel value of the pixel 200.

次に、画素信号VsigがS信号VsigHである場合を説明する。時刻t7では、比較器402は、S信号VsigHと参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間ts4esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cs4esを出力する。演算回路405は、カウント値cs4esを記憶する。そして、演算回路405は、カウント値cs4esからカウント値cn04enを減算し、その減算結果を4倍した値を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。   Next, a case where the pixel signal Vsig is the S signal VsigH will be described. At time t7, the comparator 402 compares the S signal VsigH with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period ts4es, and outputs the count value cs4es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cs4es. Then, the arithmetic circuit 405 subtracts the count value cn04en from the count value cs4es, and outputs a value obtained by quadrupling the result of the subtraction to the signal processing unit 13 via the output line 261 as a pixel value of the pixel 200.

タイミング部211が期間t7で生成する参照信号G1eのレベル変化開始のタイミングは、タイミング部211が期間t7で生成する参照信号G4eのレベル変化開始のタイミングより早い。また、タイミング部211が期間t2およびt7で生成する参照信号G1eのレベル変化開始時のレベルは、タイミング部211が期間t3およびt7で生成する参照信号G4eのレベル変化開始時のレベルと同じである。   The timing of starting the level change of the reference signal G1e generated in the period t7 by the timing unit 211 is earlier than the timing of starting the level change of the reference signal G4e generated in the period t7 by the timing unit 211. The level of the reference signal G1e generated by the timing section 211 in the periods t2 and t7 at the start of the level change is the same as the level of the reference signal G4e generated by the timing section 211 in the periods t3 and t7 at the start of the level change. .

次に、N信号Vnが信号レベルVn1以上でありかつ信号レベルVn4より低い場合を説明する。例として、N信号Vnが信号レベルVn1である場合を説明する。期間t2では、タイミング部211は、遅延量s1dのクロック信号pCNTcks1を、クロック信号線pCNTckxを介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn1と参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn11esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn11esを出力する。演算回路405は、カウント値cn11esを記憶する。   Next, a case where the N signal Vn is equal to or higher than the signal level Vn1 and lower than the signal level Vn4 will be described. As an example, a case where the N signal Vn is at the signal level Vn1 will be described. In the period t2, the timing section 211 outputs the clock signal pCNTcks1 with the delay amount s1d to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTckx. The comparator 402 compares the signal level Vn1 of the N signal Vn with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period tn11es, and outputs the count value cn11es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn11es.

期間t3では、タイミング部211は、遅延量n4dのクロック信号pCNTckn4を、クロック信号線pCNTckxを介してカウントC回路501に出力する。ここで、遅延量n4dは、参照信号G4eのレベル変化開始時刻から、参照信号G4eと信号レベルVn1との交点までの時間である。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn1と参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、クロック信号pCNTckn4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn14enを出力する。演算回路405は、カウント値cn14enを記憶する。   In the period t3, the timing section 211 outputs the clock signal pCNTckn4 with the delay amount n4d to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTckx. Here, the delay amount n4d is a time from the level change start time of the reference signal G4e to the intersection of the reference signal G4e and the signal level Vn1. The comparator 402 compares the signal level Vn1 of the N signal Vn with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTckn4 and outputs the count value cn14en at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn14en.

期間t7では、列信号処理部203は、上記の信号レベルVn0の場合と同様の処理を行う。ただし、画素信号VsigがS信号VsigLである場合には、演算回路405は、カウント値cs1esからカウント値cn11esを減算した減算結果を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。また、画素信号VsigがS信号VsigHである場合には、演算回路405は、カウント値cs4esからカウント値cn14enを減算し、その減算結果を4倍した値を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。   In the period t7, the column signal processing unit 203 performs the same processing as in the case of the signal level Vn0. However, when the pixel signal Vsig is the S signal VsigL, the arithmetic circuit 405 determines the result of subtracting the count value cn11es from the count value cs1es as the pixel value of the pixel 200 via the output line 261. 13 is output. When the pixel signal Vsig is the S signal VsigH, the arithmetic circuit 405 subtracts the count value cn14en from the count value cs4es and sets the value obtained by quadrupling the result of the subtraction as the pixel value of the pixel 200 as the output line. 261 to the signal processing unit 13.

次に、N信号Vnが信号レベルVn4以上の場合における列信号処理部203の動作を説明する。例として、N信号Vnが信号レベルVn4である場合を説明する。期間t2では、タイミング部211は、遅延量s1dのクロック信号pCNTcks1を、クロック信号線pCNTckxを介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn4と参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn41esを出力する。演算回路405は、カウント値cn41esを記憶する。   Next, the operation of column signal processing section 203 when N signal Vn is equal to or higher than signal level Vn4 will be described. As an example, a case where the N signal Vn is at the signal level Vn4 will be described. In the period t2, the timing section 211 outputs the clock signal pCNTcks1 with the delay amount s1d to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTckx. The comparator 402 compares the signal level Vn4 of the N signal Vn with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 and outputs the count value cn41es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn41es.

期間t3では、タイミング部211は、遅延量s4dのクロック信号pCNTcks4を、クロック信号線pCNTckxを介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn4と参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn44esで、クロック信号pCNTcks4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn44esを出力する。演算回路405は、カウント値cn44esを記憶する。   In the period t3, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks4 having the delay amount s4d to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTckx. The comparator 402 compares the signal level Vn4 of the N signal Vn with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks4 in the count period tn44es, and outputs the count value cn44es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn44es.

期間t7では、列信号処理部203は、上記の信号レベルVn0の場合と同様の処理を行う。ただし、画素信号VsigがS信号VsigLである場合には、演算回路405は、カウント値cs1esからカウント値cn41esを減算した減算結果を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。また、画素信号VsigがS信号VsigHである場合には、演算回路405は、カウント値cs4esからカウント値cn44esを減算し、その減算結果を4倍した値を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。   In the period t7, the column signal processing unit 203 performs the same processing as in the case of the signal level Vn0. However, when the pixel signal Vsig is the S signal VsigL, the arithmetic circuit 405 determines the result of subtracting the count value cn41es from the count value cs1es as the pixel value of the pixel 200 via the output line 261. 13 is output. When the pixel signal Vsig is the S signal VsigH, the arithmetic circuit 405 subtracts the count value cn44es from the count value cs4es and quadruples the result of the subtraction as the pixel value of the pixel 200, and outputs the resultant signal to the output line. 261 to the signal processing unit 13.

以上説明したように、本実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態は、参照信号G1esおよびG4esの立ち上がり位置(レベル変化開始時刻)を合わせることにより、1本のクロック信号線pCNTckxのみとなるため、第1の実施形態と比較して、回路や配線の削減および制御の簡略化が可能となる。   As described above, the present embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment. Also, in the present embodiment, only one clock signal line pCNTckx is provided by adjusting the rising positions (level change start times) of the reference signals G1es and G4es. Wiring can be reduced and control can be simplified.

(第3の実施形態)
図12は、本発明の第3の実施形態による列信号処理部203の制御方法を示すタイミングチャートである。参照信号G1eおよびG4eは、それぞれ、参照信号G1およびG4に対して、なまりと遅延が発生している。本実施形態は、第1の実施形態に対して、構成および動作が同様である。以下、本実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。図12では、図6の領域601〜603における参照信号G1eおよびG4eの立ち上がり部分を重ねて表現する。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a timing chart illustrating a control method of the column signal processing unit 203 according to the third embodiment of the present invention. The reference signals G1e and G4e are rounded and delayed with respect to the reference signals G1 and G4, respectively. This embodiment has the same configuration and operation as the first embodiment. Hereinafter, the points of this embodiment different from the first embodiment will be described. 12, the rising portions of the reference signals G1e and G4e in the regions 601 to 603 in FIG.

信号レベルVr0は、参照信号G1eおよびG4eの初期信号レベルであり、例えば0Vである。参照信号G1eのなまりが解消される信号レベルがVr0になるように、参照信号G1eが生成される。また、参照信号G4eのなまりが解消される信号レベルがVr0になるように、参照信号G4eが生成される。そのためには、参照信号G1eのレベル変化開始信号レベルVr1を−Vn1に設定し、参照信号G4eのレベル変化開始信号レベルVr4を−Vn4に設定すればよい。これにより、なまりの影響を避けた参照信号G1eおよびG4eを用いて、画素信号Vsigのアナログデジタル変換が可能となる。   The signal level Vr0 is an initial signal level of the reference signals G1e and G4e, and is, for example, 0V. The reference signal G1e is generated such that the signal level at which the rounding of the reference signal G1e is eliminated becomes Vr0. Further, the reference signal G4e is generated such that the signal level at which the rounding of the reference signal G4e is eliminated becomes Vr0. For this purpose, the level change start signal level Vr1 of the reference signal G1e may be set to -Vn1, and the level change start signal level Vr4 of the reference signal G4e may be set to -Vn4. This makes it possible to perform analog-to-digital conversion of the pixel signal Vsig using the reference signals G1e and G4e that are not affected by rounding.

クロック信号pCNTcks1は、参照信号G1eのレベル変化開始時刻に対して、遅延量s1dだけ遅延している。遅延量s1dは、参照信号G1eのレベル変化開始時刻から参照信号G1eのなまりが解消されるまでの期間である。   The clock signal pCNTcks1 is delayed by a delay amount s1d from the level change start time of the reference signal G1e. The delay amount s1d is a period from when the level change of the reference signal G1e starts to when the rounding of the reference signal G1e is eliminated.

クロック信号pCNTcks4は、参照信号G4eのレベル変化開始時刻に対して、遅延量s4dだけ遅延している。遅延量s4dは、参照信号G4eのレベル変化開始時刻から参照信号G4eのなまりが解消されるまでの期間である。参照信号G4eのレベル変化開始時刻は、参照信号G1eのレベル変化開始時刻と同じである。遅延量s1dおよびs4dは、あらかじめ測定し、設定することができる。   The clock signal pCNTcks4 is delayed by a delay amount s4d from the level change start time of the reference signal G4e. The delay amount s4d is a period from the level change start time of the reference signal G4e until the rounding of the reference signal G4e is eliminated. The level change start time of the reference signal G4e is the same as the level change start time of the reference signal G1e. The delay amounts s1d and s4d can be measured and set in advance.

ここで、信号レベルVn0は、N信号Vnの電位の例を示し、図7の信号レベルVsより小さい。また、参照信号G1、G1eおよびG1esの関係は、図8と同じである。同様に、参照信号G4、G4eおよびG4esの関係は、図8と同じである。   Here, the signal level Vn0 shows an example of the potential of the N signal Vn, and is lower than the signal level Vs in FIG. The relationship among the reference signals G1, G1e, and G1es is the same as in FIG. Similarly, the relationship among the reference signals G4, G4e and G4es is the same as in FIG.

次に、列信号処理部203の動作を説明する。撮像素子12は、比較器402に入力する画素信号Vsigおよび信号Vrmpの比較の基準を合わせる動作として、予め、画素信号Vsigの初期電位と信号Vrmpの初期信号レベルVr0を、比較器402においてクランプしておく。例として、N信号Vnが信号レベルVn0であるとして説明する。   Next, the operation of the column signal processing unit 203 will be described. The imaging element 12 clamps the initial potential of the pixel signal Vsig and the initial signal level Vr0 of the signal Vrmp in advance in the comparator 402 as an operation of matching the reference of the comparison between the pixel signal Vsig and the signal Vrmp input to the comparator 402. Keep it. As an example, a description will be given assuming that the N signal Vn is at the signal level Vn0.

期間t2では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCkの信号により、クロック信号線pCNTck1を介してクロック信号pCNTcks1をカウントC回路501に出力する。参照信号G1eは、遅延状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量s1dのクロック信号pCNTcks1を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn01esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn01esを出力する。演算回路405は、カウント値cn01esを記憶する。   In the period t2, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTcks1 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck1 according to the signal on the switch control line pSwCk. The reference signal G1e is in a delay state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks1 of the delay amount s1d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period tn01es, and outputs the count value cn01es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn01es.

次に、期間t3では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCkの信号により、クロック信号線pCNTck4を介してクロック信号pCNTcks4をカウントC回路501に出力する。参照信号G4eは、遅延状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量s4dのクロック信号pCNTcks4を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、N信号Vnの信号レベルVn0と参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間tn04esで、クロック信号pCNTcks4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cn04esを出力する。演算回路405は、カウント値cn04esを記憶する。   Next, in the period t3, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTcks4 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck4 according to the signal on the switch control line pSwCk. The reference signal G4e is in a delay state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks4 of the delay amount s4d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the signal level Vn0 of the N signal Vn with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks4 in the count period tn04es, and outputs the count value cn04es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cn04es.

期間t4以降では、画素信号VsigがS信号VsigLおよびVsigHのいずれであるかにより処理が異なる。まず、画素信号VsigがS信号VsigLである場合を説明する。期間t6では、比較器402は、S信号VsigLが判定信号Vjdより小さいので、スイッチ制御線pSwCにローレベルを出力する。期間t7では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCがローレベルであるので、クロック信号線pCNTck1を介してクロック信号pCNTcks1をカウントC回路501に出力する。参照信号G1eは、遅延状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量s1dのクロック信号pCNTcks1を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、S信号VsigLと参照信号G1eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間ts1esで、クロック信号pCNTcks1のパルス数をカウントし、その時のカウント値cs1esを出力する。演算回路405は、カウント値cs1esを記憶する。そして、演算回路405は、カウント値cs1esからカウント値cn01esを減算した減算結果を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。   After the period t4, the processing differs depending on whether the pixel signal Vsig is the S signal VsigL or VsigH. First, a case where the pixel signal Vsig is the S signal VsigL will be described. In the period t6, the comparator 402 outputs a low level to the switch control line pSwC because the S signal VsigL is smaller than the determination signal Vjd. In the period t7, since the switch control line pSwC is at the low level, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTcks1 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck1. The reference signal G1e is in a delay state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks1 of the delay amount s1d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the S signal VsigL with the reference signal G1e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks1 in the count period ts1es, and outputs the count value cs1es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cs1es. Then, the arithmetic circuit 405 outputs the result of subtraction of the count value cn01es from the count value cs1es to the signal processing unit 13 via the output line 261 as the pixel value of the pixel 200.

次に、画素信号VsigがS信号VsigHである場合を説明する。期間t6では、比較器402は、S信号VsigHが判定信号Vjdより大きいので、スイッチ制御線pSwCにハイレベルを出力する。期間t7では、スイッチ回路502は、スイッチ制御線pSwCがハイレベルであるので、クロック信号線pCNTck4を介してクロック信号pCNTcks4をカウントC回路501に出力する。参照信号G4eは、遅延状態である。そのため、タイミング部211は、遅延量s4dのクロック信号pCNTcks4を、スイッチ回路502を介してカウントC回路501に出力する。比較器402は、S信号VsigHと参照信号G4eを比較し、カウントC回路501は、カウント期間ts4esで、クロック信号pCNTcks4のパルス数をカウントし、その時のカウント値cs4esを出力する。演算回路405は、カウント値cs4esを記憶する。そして、演算回路405は、カウント値cs4esからカウント値cn04esを減算し、その減算結果を4倍した値を、画素200の画素値として、出力線261を介して信号処理部13に出力する。   Next, a case where the pixel signal Vsig is the S signal VsigH will be described. In the period t6, the comparator 402 outputs a high level to the switch control line pSwC because the S signal VsigH is larger than the determination signal Vjd. In the period t7, since the switch control line pSwC is at the high level, the switch circuit 502 outputs the clock signal pCNTcks4 to the count C circuit 501 via the clock signal line pCNTck4. The reference signal G4e is in a delay state. Therefore, the timing unit 211 outputs the clock signal pCNTcks4 of the delay amount s4d to the count C circuit 501 via the switch circuit 502. The comparator 402 compares the S signal VsigH with the reference signal G4e, and the count C circuit 501 counts the number of pulses of the clock signal pCNTcks4 in the count period ts4es, and outputs the count value cs4es at that time. The arithmetic circuit 405 stores the count value cs4es. Then, the arithmetic circuit 405 subtracts the count value cn04es from the count value cs4es, and outputs a value obtained by quadrupling the result of the subtraction to the signal processing unit 13 via the output line 261 as a pixel value of the pixel 200.

タイミング部211が期間t2およびt7で生成する参照信号G1eのレベル変化開始時のレベルVr1は、タイミング部211が期間t3およびt7で生成する参照信号G4eのレベル変化開始時のレベルVr4より大きい。   The level Vr1 of the reference signal G1e generated by the timing unit 211 in the periods t2 and t7 at the start of the level change is larger than the level Vr4 of the reference signal G4e generated by the timing unit 211 in the periods t3 and t7 at the start of the level change.

比較器402が期間t2およびt7で入力する参照信号G1eのレベル変化開始時のレベルVr0は、タイミング部211が期間t2およびt7で生成する参照信号G1eのレベル変化開始時のレベルVr1より大きい。また、比較器402が期間t3およびt7で入力する参照信号G4eのレベル変化開始時のレベルVr0は、タイミング部211が期間t3およびt7で生成する参照信号G4eのレベル変化開始時のレベルVr4より大きい。比較器402が期間t2およびt7で入力する参照信号G1eのレベル変化開始時のレベルVr0は、比較器402が期間t3およびt7で入力する参照信号G4eのレベル変化開始時のレベルVr0と同じである。   The level Vr0 of the reference signal G1e input to the comparator 402 in the periods t2 and t7 at the start of the level change is higher than the level Vr1 of the reference signal G1e generated by the timing unit 211 in the periods t2 and t7 at the start of the level change. The level Vr0 of the reference signal G4e input by the comparator 402 in the periods t3 and t7 at the start of the level change is larger than the level Vr4 of the reference signal G4e generated by the timing unit 211 in the periods t3 and t7 at the start of the level change. . The level Vr0 of the reference signal G1e input to the comparator 402 in the periods t2 and t7 at the start of the level change is the same as the level Vr0 of the reference signal G4e input to the comparator 402 in the periods t3 and t7 at the start of the level change. .

タイミング部211が期間t7で生成する参照信号G1eのレベル変化開始のタイミングは、タイミング部211が期間t7で生成する参照信号G4eのレベル変化開始のタイミングと同じである。   The timing of the level change start of the reference signal G1e generated by the timing unit 211 in the period t7 is the same as the timing of the level change start of the reference signal G4e generated by the timing unit 211 in the period t7.

以上説明したように、本実施形態では、参照信号G1eおよびG4eの遅延量に対応するクロック信号pCNTcks1およびpCNTcks4の遅延量を設定する。これにより、AD変換回路のAD変換に伴う信号ムラが解消された良好な画像信号を得ることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, the delay amounts of the clock signals pCNTcks1 and pCNTcks4 corresponding to the delay amounts of the reference signals G1e and G4e are set. As a result, it is possible to obtain a good image signal in which the signal unevenness due to the AD conversion of the AD conversion circuit has been eliminated.

また、異なる変化率を持つ参照信号G1eおよびG4eのそれぞれに対応したクロック信号pCNTcks1およびpCNTcks4の遅延量を設定する。これにより、広いダイナミックレンジと高い解像精度のAD変換が可能となるとともに、信号ムラが解消された良好な画像信号を得ることが可能となる。   Further, the delay amounts of the clock signals pCNTcks1 and pCNTcks4 corresponding to the reference signals G1e and G4e having different rates of change are set. As a result, A / D conversion with a wide dynamic range and high resolution can be performed, and a good image signal in which signal unevenness has been eliminated can be obtained.

また、参照信号G1eおよびG4eの立ち上がりに生じる波形のなまりに対しては、なまりが解消された信号レベルVr0を、ランプ波信号線Vrmp1およびVrmp4の初期信号レベルに設定する。これにより、比較器402は、なまりの影響を避けた参照信号G1e,G4eと画素信号Vsigを比較することができる。   Further, with respect to the rounding of the waveform occurring at the rise of the reference signals G1e and G4e, the rounded signal level Vr0 is set to the initial signal level of the ramp signal lines Vrmp1 and Vrmp4. Thus, the comparator 402 can compare the pixel signals Vsig with the reference signals G1e and G4e that are not affected by rounding.

本実施形態は、参照信号G1eおよびG4eに対して、なまりの影響を避けて、遅延だけを考慮するだけで済むので、第1の実施形態と比較して、2個のクロック信号pCNTcks1およびpCNTcks4の制御の簡略化が可能となる。   In the present embodiment, the reference signals G1e and G4e need only be considered by considering only the delay while avoiding the influence of rounding. Therefore, compared to the first embodiment, the two clock signals pCNTcks1 and pCNTcks4 are compared. Control can be simplified.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   It should be noted that each of the above-described embodiments is merely an example of a concrete example for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features.

撮像素子12は、デジタルカメラ、ビデオカメラの他、スマートフォン、タブレット、工業用カメラ、医療用カメラ、車載カメラ等に適用可能である。   The imaging element 12 is applicable to a digital camera, a video camera, a smartphone, a tablet, an industrial camera, a medical camera, a vehicle-mounted camera, and the like.

12 撮像素子、200 画素、203 列信号処理部、211 タイミング部、231 列信号線、402 比較器、403 カウンタ回路、404 ラッチ回路、405 演算回路 12 image sensor, 200 pixels, 203 column signal processing section, 211 timing section, 231 column signal line, 402 comparator, 403 counter circuit, 404 latch circuit, 405 arithmetic circuit

Claims (18)

光を電荷に変換する光電変換手段を含む画素と、
第1の変化率で変化する第1の参照信号と前記第1の変化率より大きい第2の変化率で変化する第2の参照信号を生成する生成手段と、
前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換するアナログデジタル変換手段とを有し、
前記アナログデジタル変換手段は、
第1の期間では、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号と前記第1の参照信号とを比較し、第1のクロック信号を基にカウントすることにより、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第1のデジタル値を生成し、
前記第1の期間とは異なる第2の期間では、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号と前記第2の参照信号とを比較し、第2のクロック信号を基にカウントすることにより、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第2のデジタル値を生成し、
前記第1および第2の期間とは異なる第3の期間では、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号が判定信号より小さい場合には、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号と前記第1の参照信号とを比較し、第3のクロック信号を基にカウントすることにより、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第3のデジタル値を生成し、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号が前記判定信号より大きい場合には、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号と前記第2の参照信号とを比較し、第4のクロック信号を基にカウントすることにより、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第4のデジタル値を生成し、
前記第1のクロック信号は、前記生成手段が前記第1の期間で生成した前記第1の参照信号のレベル変化開始時刻から第1の時間後にパルス発生が開始され、
前記第2のクロック信号は、前記生成手段が前記第2の期間で生成した前記第2の参照信号のレベル変化開始時刻から第2の時間後にパルス発生が開始され、
前記第3のクロック信号は、前記生成手段が前記第3の期間で生成した前記第1の参照信号のレベル変化開始時刻から第3の時間後にパルス発生が開始され、
前記第4のクロック信号は、前記生成手段が前記第3の期間で生成した前記第2の参照信号のレベル変化開始時刻から第4の時間後にパルス発生が開始されることを特徴とする撮像装置。
A pixel including photoelectric conversion means for converting light into electric charges,
Generating means for generating a first reference signal changing at a first change rate and a second reference signal changing at a second change rate larger than the first change rate;
Analog-to-digital conversion means for converting the output signal of the pixel from analog to digital,
The analog-to-digital conversion means,
In the first period, the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel is compared with the first reference signal, and counting is performed on the basis of the first clock signal. Generating a first digital value obtained by converting the output signal of the pixel from analog to digital;
In a second period different from the first period, the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel is compared with the second reference signal, and counting is performed based on a second clock signal. Generating a second digital value obtained by converting the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel from analog to digital,
In a third period different from the first and second periods, when the output signal of the pixel based on the charge converted by the photoelectric conversion unit is smaller than the determination signal, the pixel is converted by the photoelectric conversion unit. By comparing the output signal of the pixel based on the charge with the first reference signal and counting based on a third clock signal, the output signal of the pixel based on the charge converted by the photoelectric conversion unit is calculated. A third digital value converted from analog to digital is generated, and if the output signal of the pixel based on the charge converted by the photoelectric conversion means is larger than the determination signal, the charge converted by the photoelectric conversion means is generated. By comparing the output signal of the pixel based on the second reference signal with the second reference signal and counting based on a fourth clock signal, the change is performed by the photoelectric conversion unit. The output signal of the pixel based on the charges to generate a fourth digital value converted from analog to digital,
The first clock signal starts pulse generation after a first time from a level change start time of the first reference signal generated in the first period by the generation unit,
The second clock signal starts to generate a pulse after a second time from a level change start time of the second reference signal generated in the second period by the generation unit,
The third clock signal starts pulse generation at a third time after a level change start time of the first reference signal generated by the generation unit in the third period,
An image pickup apparatus, wherein the pulse generation of the fourth clock signal is started at a fourth time after a level change start time of the second reference signal generated by the generation unit in the third period. .
前記第1〜第4の時間は、相互に異なることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first to fourth times are different from each other. 前記第1の時間と前記第3の時間は、相互に同じであり、
前記第1の時間と前記第2の時間と前記第4の時間は、相互に異なることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The first time and the third time are the same as each other;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first time, the second time, and the fourth time are different from each other.
前記第1の時間と前記第3の時間は、相互に同じであり、
前記第2の時間と前記第4の時間は、相互に同じであり、
前記第1の時間と前記第2の時間は、相互に異なることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The first time and the third time are the same as each other;
The second time and the fourth time are the same as each other,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first time and the second time are different from each other.
前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第1の参照信号のレベル変化開始のタイミングは、前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第2の参照信号のレベル変化開始のタイミングと同じであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。   The level change start timing of the first reference signal generated by the generation unit in the third period is the timing of the level change start of the second reference signal generated by the generation unit in the third period. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device is the same as the imaging device. 前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第1の参照信号のレベル変化開始時のレベルは、前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第2の参照信号のレベル変化開始時のレベルと同じであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置。   The level when the level of the first reference signal generated by the generation unit in the third period starts changing is the level when the level of the second reference signal generated by the generation unit in the third period starts. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the level is the same as the level of (i). 前記第3のクロック信号と前記第4のクロック信号は、相互に同じ信号であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the third clock signal and the fourth clock signal are the same signal. 前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号と前記第3のクロック信号は、相互に異なる信号であることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 7, wherein the first clock signal, the second clock signal, and the third clock signal are different from each other. 前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第1の参照信号のレベル変化開始のタイミングは、前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第2の参照信号のレベル変化開始のタイミングと異なることを特徴とする請求項1〜4、7、8のいずれか1項に記載の撮像装置。   The level change start timing of the first reference signal generated by the generation unit in the third period is the timing of the level change start of the second reference signal generated by the generation unit in the third period. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device is different from the imaging device. 前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第1の参照信号のレベル変化開始時のレベルは、前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第2の参照信号のレベル変化開始時のレベルと同じであることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の撮像装置。   The level when the level of the first reference signal generated by the generation unit in the third period starts to change is the level when the level of the second reference signal generated by the generation unit in the third period starts to change. The image pickup apparatus according to claim 7, wherein the level is the same as that of the image pickup apparatus. 前記第1の時間と前記第3の時間は、相互に同じあり、
前記第2の時間と前記第4の時間は、相互に同じあることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The first time and the third time are mutually the same,
The imaging device according to claim 1, wherein the second time and the fourth time are the same as each other.
前記第1の時間と前記第2の時間は、相互に異なることを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 11, wherein the first time and the second time are different from each other. 前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第1の参照信号のレベル変化開始時のレベルは、前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第2の参照信号のレベル変化開始時のレベルと異なることを特徴とする請求項1、11、12のいずれか1項に記載の撮像装置。   The level when the level of the first reference signal generated by the generation unit in the third period starts to change is the level when the level of the second reference signal generated by the generation unit in the third period starts to change. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device has a different level. 前記アナログデジタル変換手段が前記第3の期間で入力する前記第1の参照信号のレベル変化開始時のレベルは、前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第1の参照信号のレベル変化開始時のレベルと異なり、
前記アナログデジタル変換手段が前記第3の期間で入力する前記第2の参照信号のレベル変化開始時のレベルは、前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第2の参照信号のレベル変化開始時のレベルと異なることを特徴とする請求項1、11〜13のいずれか1項に記載の撮像装置。
The level at the start of the level change of the first reference signal input by the analog-to-digital converter in the third period is the level change of the first reference signal generated by the generation unit in the third period. Unlike the starting level,
The level at the start of the level change of the second reference signal input by the analog-to-digital converter in the third period is the level change of the second reference signal generated by the generator in the third period. 14. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the level is different from the level at the start.
前記アナログデジタル変換手段が前記第3の期間で入力する前記第1の参照信号のレベル変化開始時のレベルは、前記アナログデジタル変換手段が前記第3の期間で入力する前記第2の参照信号のレベル変化開始時のレベルと同じであることを特徴とする請求項14に記載の撮像装置。   The level of the first reference signal input by the analog-to-digital converter in the third period at the start of the level change is the level of the second reference signal input by the analog-to-digital converter in the third period. The imaging apparatus according to claim 14, wherein the level is the same as the level at the start of the level change. 前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第1の参照信号のレベル変化開始のタイミングは、前記生成手段が前記第3の期間で生成する前記第2の参照信号のレベル変化開始のタイミングと同じであることを特徴とする請求項11〜15のいずれか1項に記載の撮像装置。   The level change start timing of the first reference signal generated by the generation unit in the third period is the timing of the level change start of the second reference signal generated by the generation unit in the third period. The imaging device according to any one of claims 11 to 15, wherein: 前記第2の変化率は、前記第1の変化率の第1の係数倍であり、
前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号が前記判定信号より小さい場合には、前記第3のデジタル値と前記第1のデジタル値との差分を演算し、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号が前記判定信号より大きい場合には、前記第4のデジタル値と前記第2のデジタル値との差分に対して前記第1の係数倍した値を演算する演算手段をさらに有することを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の撮像装置。
The second rate of change is a first factor times the first rate of change;
When an output signal of the pixel based on the electric charge converted by the photoelectric conversion unit is smaller than the determination signal, a difference between the third digital value and the first digital value is calculated, and the photoelectric conversion unit When the output signal of the pixel based on the electric charge converted by the above is larger than the determination signal, a value obtained by multiplying the difference between the fourth digital value and the second digital value by the first coefficient is used. The imaging device according to claim 1, further comprising a calculation unit configured to perform a calculation.
光を電荷に変換する光電変換手段を含む画素と、
第1の変化率で変化する第1の参照信号と前記第1の変化率より大きい第2の変化率で変化する第2の参照信号を生成する生成手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
アナログデジタル変換手段により、第1の期間では、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号と前記第1の参照信号とを比較し、第1のクロック信号を基にカウントすることにより、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第1のデジタル値を生成するステップと、
前記アナログデジタル変換手段により、前記第1の期間とは異なる第2の期間では、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号と前記第2の参照信号とを比較し、第2のクロック信号を基にカウントすることにより、前記画素のリセット解除に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第2のデジタル値を生成するステップと、
前記アナログデジタル変換手段により、前記第1および第2の期間とは異なる第3の期間では、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号が判定信号より小さい場合には、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号と前記第1の参照信号とを比較し、第3のクロック信号を基にカウントすることにより、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第3のデジタル値を生成し、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号が前記判定信号より大きい場合には、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号と前記第2の参照信号とを比較し、第4のクロック信号を基にカウントすることにより、前記光電変換手段により変換された電荷に基づく前記画素の出力信号をアナログからデジタルに変換した第4のデジタル値を生成するステップとを有し、
前記第1のクロック信号は、前記生成手段が前記第1の期間で生成した前記第1の参照信号のレベル変化開始時刻から第1の時間後にパルス発生が開始され、
前記第2のクロック信号は、前記生成手段が前記第2の期間で生成した前記第2の参照信号のレベル変化開始時刻から第2の時間後にパルス発生が開始され、
前記第3のクロック信号は、前記生成手段が前記第3の期間で生成した前記第1の参照信号のレベル変化開始時刻から第3の時間後にパルス発生が開始され、
前記第4のクロック信号は、前記生成手段が前記第3の期間で生成した前記第2の参照信号のレベル変化開始時刻から第4の時間後にパルス発生が開始されることを特徴とする撮像装置の制御方法。
A pixel including photoelectric conversion means for converting light into electric charges,
A method for controlling an imaging apparatus, comprising: a first reference signal that changes at a first rate of change; and a generation unit that generates a second reference signal that changes at a second rate of change that is greater than the first rate of change. hand,
In the first period, the analog-to-digital converter compares the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel with the first reference signal, and counts based on a first clock signal. Generating a first digital value obtained by converting the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel from analog to digital;
In the second period different from the first period, the analog-to-digital converter compares the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel with the second reference signal, and outputs a second clock signal. Generating a second digital value obtained by converting the output signal of the pixel based on the reset release of the pixel from analog to digital by counting based on
In the third period different from the first and second periods, the output signal of the pixel based on the charge converted by the photoelectric conversion unit is smaller than the determination signal by the analog-to-digital conversion unit. By comparing the output signal of the pixel based on the electric charge converted by the photoelectric conversion means with the first reference signal and counting based on a third clock signal, the charge is converted into the electric charge converted by the photoelectric conversion means. Generating a third digital value obtained by converting the output signal of the pixel based on the analog to digital, and when the output signal of the pixel based on the charge converted by the photoelectric conversion unit is larger than the determination signal, An output signal of the pixel based on the charge converted by the conversion unit is compared with the second reference signal, and counting is performed based on a fourth clock signal. And a, and a step of generating a fourth digital value converted from analog to digital output signals of the pixels based on the electric charge converted by said photoelectric conversion means,
The first clock signal starts pulse generation after a first time from a level change start time of the first reference signal generated in the first period by the generation unit,
The second clock signal starts to generate a pulse after a second time from a level change start time of the second reference signal generated in the second period by the generation unit,
The third clock signal starts pulse generation at a third time after a level change start time of the first reference signal generated by the generation unit in the third period,
An image pickup apparatus, wherein the pulse generation of the fourth clock signal is started at a fourth time after a level change start time of the second reference signal generated by the generation unit in the third period. Control method.
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