JP5484422B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、ランプ信号の生成に容量帰還型アンプを用いても、良好なAD変換精度でAD変換を行うことができる固体撮像装置を提供することである。
本発明の固体撮像装置の他の態様は、各々が光電変換素子を含み、2次元状に配列された複数の画素と、前記画素の列毎に配置された増幅回路と、時間の経過にともなって信号レベルが単調に変化する参照信号を生成する参照信号発生回路と、AD変換回路とを備え、前記AD変換回路は比較器を有し、前記増幅回路は、第1の容量素子と、前記第1の容量素子により入力部と出力部とが結合された第1の増幅器を有し、前記第1の増幅器は、前記画素からの信号を増幅した増幅信号を前記比較器に出力し、前記参照信号発生回路は、第2の容量素子と、前記第2の容量素子により入力部と出力部とが結合された第2の増幅器を有し、前記第2の増幅器は、前記参照信号を前記比較器に出力し、前記比較器は、前記参照信号と前記増幅信号とを比較した結果を示す信号を生成し、前記AD変換回路は前記比較器が生成する前記信号に基づいて、前記増幅信号をデジタル信号に変換し、前記第1の容量素子と前記第2の容量素子はそれぞれ、半導体基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された第2の電極と、を有し、前記第1の容量素子の前記第1の電極と前記第1の増幅器の前記入力部とが電気的に接続され、前記第1の容量素子の前記第2の電極と前記第1の増幅器の前記出力部とが電気的に接続され、前記第2の容量素子の前記第1の電極と前記第2の増幅器の前記入力部とが電気的に接続され、前記第2の容量素子の前記第2の電極と前記第2の増幅器の前記出力部とが電気的に接続され、または、前記第1の容量素子の前記第1の電極と前記第1の増幅器の前記出力部とが電気的に接続され、前記第1の容量素子の前記第2の電極と前記第1の増幅器の前記入力部とが電気的に接続され、前記第2の容量素子の前記第1の電極と前記第2の増幅器の前記出力部とが電気的に接続され、前記第2の容量素子の前記第2の電極と前記第2の増幅器の前記入力部とが電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る固体撮像装置の回路構成例を示す概略図である。固体撮像装置は、画素部1、増幅回路2、比較部3、参照信号発生回路4、記憶部5、カウンタ回路6、水平走査回路7、垂直走査回路8、及び信号処理回路9を有する。画素部1は、光電変換素子を含む複数の画素を有し、それらが2次元状に(行方向及び列方向に)配列されている。画素部1の各列に対応して、列毎に増幅回路2、比較部3、及び記憶部5が配置されている。比較部3、記憶部5、及びカウンタ回路6は、画素部1が有する画素からの画素信号をアナログデジタル変換するAD変換回路を構成する。
また、図2では省略したが、増幅回路2および参照信号発生回路4は、その入出力端子の短絡または開放を切り替えるスイッチを備えてもよい。このスイッチを導通することで、それぞれの帰還容量C201およびC211をリセットする。特に、図5のタイミング図において、信号PRESがハイレベルからローレベルに遷移するタイミングではスイッチをオンにし、その後、AD変換期間T1が開始する前にスイッチをオフすることで、画素に起因するノイズを低減することができる。その場合に、期間T1では、増幅回路2に起因するオフセット成分がAD変換される。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態に係る固体撮像装置は、参照信号発生回路を除いて前述した第1の実施形態に係る固体撮像装置と同様であるので、以下では第1の実施形態と異なる部分について説明する。図6は、第2の実施形態における参照信号発生回路4の回路構成例を示す図である。
Claims (6)
- 各々が光電変換素子を含み、2次元状に配列された複数の画素と、
前記画素の列毎に配置された増幅回路と、
時間の経過にともなって信号レベルが単調に変化する参照信号を生成する参照信号発生回路と、
AD変換回路とを備え、
前記AD変換回路は比較器を有し、
前記増幅回路は、容量素子、及び当該容量素子により入力部と出力部とが結合された第1の増幅器を有し、前記第1の増幅器は、前記画素からの信号を増幅した増幅信号を前記比較器に出力し、
前記参照信号発生回路は、容量素子、及び当該容量素子により入力部と出力部とが結合された第2の増幅器を有し、前記第2の増幅器は、前記参照信号を前記比較器に出力し、
前記比較器は、前記参照信号と前記増幅信号とを比較した結果を示す信号を生成し、
前記AD変換回路は前記比較器が生成する前記信号に基づいて、前記増幅信号をデジタル信号に変換し、
前記増幅回路が有する前記容量素子及び前記参照信号発生回路が有する前記容量素子は同じ構造であり、前記増幅回路における前記容量素子の電極と前記第1の増幅器の端子との接続関係及び前記参照信号発生回路における前記容量素子の電極と前記第2の増幅器の端子との接続関係が同じであることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記増幅回路及び前記参照信号発生回路がそれぞれ有する前記容量素子は拡散容量であることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記増幅回路及び前記参照信号発生回路がそれぞれ有する前記容量素子はMIM容量であることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 各々が光電変換素子を含み、2次元状に配列された複数の画素と、
前記画素の列毎に配置された増幅回路と、
時間の経過にともなって信号レベルが単調に変化する参照信号を生成する参照信号発生回路と、
AD変換回路とを備え、
前記AD変換回路は比較器を有し、
前記増幅回路は、第1の容量素子と、前記第1の容量素子により入力部と出力部とが結合された第1の増幅器を有し、前記第1の増幅器は、前記画素からの信号を増幅した増幅信号を前記比較器に出力し、
前記参照信号発生回路は、第2の容量素子と、前記第2の容量素子により入力部と出力部とが結合された第2の増幅器を有し、前記第2の増幅器は、前記参照信号を前記比較器に出力し、
前記比較器は、前記参照信号と前記増幅信号とを比較した結果を示す信号を生成し、
前記AD変換回路は前記比較器が生成する前記信号に基づいて、前記増幅信号をデジタル信号に変換し、
前記第1の容量素子と前記第2の容量素子はそれぞれ、半導体基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された第2の電極と、を有し、
前記第1の容量素子の前記第1の電極と前記第1の増幅器の前記入力部とが電気的に接続され、前記第1の容量素子の前記第2の電極と前記第1の増幅器の前記出力部とが電気的に接続され、前記第2の容量素子の前記第1の電極と前記第2の増幅器の前記入力部とが電気的に接続され、前記第2の容量素子の前記第2の電極と前記第2の増幅器の前記出力部とが電気的に接続され、
または、
前記第1の容量素子の前記第1の電極と前記第1の増幅器の前記出力部とが電気的に接続され、前記第1の容量素子の前記第2の電極と前記第1の増幅器の前記入力部とが電気的に接続され、前記第2の容量素子の前記第1の電極と前記第2の増幅器の前記出力部とが電気的に接続され、前記第2の容量素子の前記第2の電極と前記第2の増幅器の前記入力部とが電気的に接続されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1の容量素子と前記第2の容量素子が拡散容量であることを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。
- 前記第1の容量素子と前記第2の容量素子がMIM容量であることを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。
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