JP6261300B2 - Photoelectric conversion device - Google Patents

Photoelectric conversion device Download PDF

Info

Publication number
JP6261300B2
JP6261300B2 JP2013245154A JP2013245154A JP6261300B2 JP 6261300 B2 JP6261300 B2 JP 6261300B2 JP 2013245154 A JP2013245154 A JP 2013245154A JP 2013245154 A JP2013245154 A JP 2013245154A JP 6261300 B2 JP6261300 B2 JP 6261300B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
bit
signal
circuit
photoelectric conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013245154A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015104073A (en
Inventor
正明 米田
正明 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2013245154A priority Critical patent/JP6261300B2/en
Publication of JP2015104073A publication Critical patent/JP2015104073A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6261300B2 publication Critical patent/JP6261300B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、光電変換装置に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device.

複写機や紙幣判別機等の画像読取装置に用いられる光電変換装置(例えば半導体イメージセンサ)がある。光電変換装置は、画像読取対象の光学像を電気信号に変換する複数の光電変換素子(画素)を備え、各画素が生成した電気信号を適宜の回路で処理することにより、画像読取対象の位置情報を取得する。   There is a photoelectric conversion device (for example, a semiconductor image sensor) used in an image reading device such as a copying machine or a bill discriminator. The photoelectric conversion device includes a plurality of photoelectric conversion elements (pixels) that convert an optical image of an image reading target into an electric signal, and processes the electric signal generated by each pixel by an appropriate circuit, thereby detecting the position of the image reading target. Get information.

例えば特許文献1及び特許文献2は、半導体チップ内に複数の画素が直線状に並べて配置された光電変換装置を開示している。特許文献1及び特許文献2に開示された光電変換装置は、複数の画素からの出力信号を共通に伝達する共通配線を半導体チップ内に備える。同一時刻に複数の画素が光電変換して生成した電気信号は、順次排他的に共通配線に出力され、出力アンプ等のような複数の画素間で共通で使用する回路に伝達される。   For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a photoelectric conversion device in which a plurality of pixels are arranged in a straight line in a semiconductor chip. The photoelectric conversion devices disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are provided with a common wiring in a semiconductor chip for commonly transmitting output signals from a plurality of pixels. Electrical signals generated by photoelectric conversion of a plurality of pixels at the same time are sequentially and exclusively output to a common wiring, and transmitted to a circuit commonly used among the plurality of pixels, such as an output amplifier.

特開2001−245212号公報JP 2001-245212 A 特開2005−268937号公報JP 2005-268937 A

しかしながら、共通配線は、半導体チップ内を横断するように配置されるため配線容量が大きい。また、各画素から共通配線への出力スイッチに生じる寄生空乏層容量は、画素の数だけ倍増して共通配線に負荷を与える。そのため、特に画像読取装置の解像度を向上させるために、又は読み取り範囲を増加させるために多数の画素を使用した場合、共通配線に付随する寄生容量が大きくなって、光電変換装置の高速化を制限していた。   However, since the common wiring is arranged so as to cross the semiconductor chip, the wiring capacity is large. In addition, the parasitic depletion layer capacitance generated in the output switch from each pixel to the common wiring is doubled by the number of pixels to apply a load to the common wiring. Therefore, in particular, when a large number of pixels are used to improve the resolution of the image reading device or increase the reading range, the parasitic capacitance associated with the common wiring increases, limiting the speeding up of the photoelectric conversion device. Was.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、高速動作が可能な光電変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a photoelectric conversion device capable of high-speed operation.

上記目的を達成するため、本発明に係る光電変換装置は、複数の画素回路と、複数のビット回路と、複数の共通配線と、制御回路と、を備える。複数の画素回路は、予め定められた方向に並んで配置され、それぞれが、入射光を光電変換する光電変換素子を含み、光電変換素子による光電変換に基づかない基準信号と光電変換素子による光電変換に基づいて生成された光電変換信号順次出力する。複数のビット回路は、複数の画素回路に対して1対1で対応し、それぞれが、複数の画素回路のうちの対応する1個の画素回路から出力された基準信号と光電変換信号順次受信して、受信した基準信号と光電変換信号との差分を増幅することにより得られた出力信号を出力する。複数の共通配線のそれぞれは、複数のビット回路のうちの2個以上のビット回路から出力された出力信号を伝達し、複数の共通配線が伝達する出力信号を出力するビット回路は重複しない。制御回路は、複数のビット回路のそれぞれが出力信号を出力するタイミングを制御して、複数の共通配線のうちの各共通配線に、該各共通配線が伝達する出力信号を出力すべき2個以上のビット回路から、複数の画素回路のうちの該2個以上のビット回路に対応する2個以上の画素回路が並んだ順序で、出力信号を出力させる。画素回路のそれぞれは、画素回路内の信号をリセットするリセットトランジスタを含み、画素回路内の信号がリセットトランジスタによりリセットされたときに基準信号を出力する。 In order to achieve the above object, a photoelectric conversion device according to the present invention includes a plurality of pixel circuits, a plurality of bit circuits, a plurality of common wirings, and a control circuit. The plurality of pixel circuits are arranged side by side in a predetermined direction, each including a photoelectric conversion element that photoelectrically converts incident light, and a reference signal that is not based on photoelectric conversion by the photoelectric conversion element and photoelectric conversion by the photoelectric conversion element sequentially outputs a photoelectric conversion signal that is generated based on. The plurality of bit circuit, a one-to-one correspondence to the plurality of pixel circuits, each of which a corresponding reference signal output from one pixel circuit and the photoelectric conversion signal of the plurality of pixel circuits sequentially The output signal obtained by receiving and amplifying the difference between the received reference signal and the photoelectric conversion signal is output. Each of the plurality of common wires transmits an output signal output from two or more bit circuits of the plurality of bit circuits, and the bit circuits that output the output signals transmitted by the plurality of common wires do not overlap. The control circuit controls the timing of each of the plurality of bit circuit outputs an output signal, each common wiring among the plurality of common lines, two or more to be outputted to the output signal respective common wiring is transmitted Output signals are output in the order in which two or more pixel circuits corresponding to the two or more bit circuits of the plurality of pixel circuits are arranged. Each of the pixel circuits includes a reset transistor that resets a signal in the pixel circuit, and outputs a reference signal when the signal in the pixel circuit is reset by the reset transistor.

本発明によれば、複数の画素回路により生成された光電変換信号に基づく信号を複数の共通配線で伝達するため、高速動作が可能な光電変換装置を提供することができる。   According to the present invention, since signals based on photoelectric conversion signals generated by a plurality of pixel circuits are transmitted by a plurality of common wirings, a photoelectric conversion device capable of high-speed operation can be provided.

本発明の実施の形態1に係る光電変換装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 光電変換装置が備える画素回路の構成例である。2 is a configuration example of a pixel circuit included in a photoelectric conversion device. 光電変換装置が備えるビット回路の構成例である。It is an example of a structure of the bit circuit with which a photoelectric conversion apparatus is provided. 本発明の実施の形態1に係る光電変換装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the photoelectric conversion apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る光電変換装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る光電変換装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the photoelectric conversion apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る光電変換装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals.

実施の形態1.
実施の形態1に係る光電変換装置は、図1に示すように構成される。
Embodiment 1 FIG.
The photoelectric conversion device according to Embodiment 1 is configured as shown in FIG.

光電変換装置1は、予め定められた方向に並んで配置されたn個の画素回路PC1〜PCnと、n個の画素回路PC1〜PCnに対して1対1で対応するn個のビット回路BC1〜BCnと、n個のビット回路BC1〜BCnから出力された信号を伝達する共通配線COM1及び共通配線COM2と、共通配線COM1及び共通配線COM2を伝達する信号をそれぞれ増幅する増幅回路AMP_COM1及び増幅回路AMP_COM2と、増幅回路AMP_COM1及び増幅回路AMP_COM2で増幅した信号の伝達と遮断とを切り替える出力選択スイッチSW_COM1及び出力選択スイッチSW_COM2と、外部の信号処理回路10のために信号を増幅する出力増幅回路OUTAMPと、光電変換装置1内の各部への制御信号を外部信号から生成する制御回路11と、を備える。   The photoelectric conversion device 1 includes n pixel circuits PC1 to PCn arranged side by side in a predetermined direction, and n bit circuits BC1 corresponding to the n pixel circuits PC1 to PCn on a one-to-one basis. ˜BCn, common wiring COM1 and common wiring COM2 that transmit signals output from the n bit circuits BC1 to BCn, and amplification circuit AMP_COM1 and amplification circuit that amplify signals that transmit the common wiring COM1 and common wiring COM2, respectively. AMP_COM2, an output selection switch SW_COM1 and an output selection switch SW_COM2 for switching between transmission and interruption of signals amplified by the amplification circuit AMP_COM1 and the amplification circuit AMP_COM2, and an output amplification circuit OUTAMP for amplifying the signal for the external signal processing circuit 10 , External control signals to each part in the photoelectric conversion device 1 It comprises a control circuit 11 for generating the item.

n個の画素回路PC1〜PCnのそれぞれは、入射光を光電変換する光電変換素子を含み、光電変換素子による光電変換に基づいて光電変換信号を生成する。そして、生成した光電変換信号を、n個のビット回路BC1〜BCnのうちの対応する1個のビット回路に出力する。光電変換装置1は、例えば複写機や紙幣判別機等に用いられるリニアイメージセンサに搭載され、このような1次元方向に並んだn個の画素回路PC1〜PCnを用いて画像読取対象の1次元的な光学像を取得する。   Each of the n pixel circuits PC1 to PCn includes a photoelectric conversion element that photoelectrically converts incident light, and generates a photoelectric conversion signal based on photoelectric conversion by the photoelectric conversion element. Then, the generated photoelectric conversion signal is output to a corresponding one of the n bit circuits BC1 to BCn. The photoelectric conversion device 1 is mounted on a linear image sensor used in, for example, a copying machine or a banknote discriminator, and is a one-dimensional image reading target using n pixel circuits PC1 to PCn arranged in such a one-dimensional direction. A typical optical image.

n個の画素回路PC1〜PCnのそれぞれ(以下、「画素回路PC」という。)は、図2に示すように構成される。図2を参照して、画素回路PCの構成及び動作を説明する。   Each of the n pixel circuits PC1 to PCn (hereinafter referred to as “pixel circuit PC”) is configured as shown in FIG. The configuration and operation of the pixel circuit PC will be described with reference to FIG.

画素回路PCは、入射光を光電変換する埋め込み型のフォトダイオードPINNED_PDと、フォトダイオードPINNED_PDから伝達される電荷を電圧に変換するフローティングディフィージョンFDと、フォトダイオードPINNED_PDからフローティングディフィージョンFDへ電荷を転送する転送ゲートTr_TXと、フローティングディフィージョンFDをリセットするリセットトランジスタTr_RSTと、フローティングディフィージョンFDの信号を増幅して読み出すソースフォロワトランジスタTr_SFと、電源VDDからソースフォロワトランジスタTr_SFに定電流を供給する定電流源BIAS_SFと、を備える。   The pixel circuit PC includes an embedded photodiode PINNED_PD that photoelectrically converts incident light, a floating diffusion FD that converts charges transferred from the photodiode PINNED_PD to a voltage, and transfers charges from the photodiode PINNED_PD to the floating diffusion FD. A transfer gate Tr_TX for resetting, a reset transistor Tr_RST for resetting the floating diffusion FD, a source follower transistor Tr_SF for amplifying and reading a signal of the floating diffusion FD, and a constant current for supplying a constant current from the power supply VDD to the source follower transistor Tr_SF A source BIAS_SF.

フォトダイオードPINNED_PDは、入射光を光電変換する光電変換素子として機能する。フォトダイオードPINNED_PDは、その一端(アノード)が接地され、他端(カソード)が転送ゲートTr_TXに接続される。   The photodiode PINNED_PD functions as a photoelectric conversion element that photoelectrically converts incident light. One end (anode) of the photodiode PINNED_PD is grounded, and the other end (cathode) is connected to the transfer gate Tr_TX.

転送ゲートTr_TXは、制御回路11から適宜のタイミングで送信された転送信号TXを受信して、フォトダイオードPINNED_PDからフローティングディフィージョンFDへ電荷の転送と遮断とを切り替える。   The transfer gate Tr_TX receives the transfer signal TX transmitted from the control circuit 11 at an appropriate timing, and switches between transferring and blocking charge from the photodiode PINNED_PD to the floating diffusion FD.

リセットトランジスタTr_RSTは、制御回路11から適宜のタイミングで送信されたリセット信号RSTを受信して、フローティングディフィージョンFDをリセット電圧V_RSTにリセットする。   The reset transistor Tr_RST receives the reset signal RST transmitted from the control circuit 11 at an appropriate timing, and resets the floating diffusion FD to the reset voltage V_RST.

ソースフォロワトランジスタTr_SFは、フローティングディフィージョンFDの信号をゲート電極に受け付けて、出力電圧がV_PDSFで表される信号を、ソース電極からn個のビット回路BC1〜BCnのうちの対応するビット回路に出力する。   The source follower transistor Tr_SF receives the signal of the floating diffusion FD at the gate electrode, and outputs the signal whose output voltage is represented by V_PDSF from the source electrode to the corresponding bit circuit among the n bit circuits BC1 to BCn. To do.

画素回路PCは、フォトダイオードPINNED_PDによる光電変換に基づかない基準信号と、フォトダイオードPINNED_PDによる光電変換に基づいて生成された光電変換信号と、を複数のビット回路BC1〜BCnのうちの対応するビット回路に順次出力する。   The pixel circuit PC outputs a reference signal that is not based on the photoelectric conversion by the photodiode PINNED_PD and a photoelectric conversion signal that is generated based on the photoelectric conversion by the photodiode PINNED_PD, among the bit circuits BC1 to BCn. Are output sequentially.

画素回路PCの動作を具体的に説明する。フォトダイオードPINNED_PDに光が照射されていない状態において、制御回路11は、転送ゲートTr_TXの電荷転送を遮断する。このようなフォトダイオードPINNED_PDからフローティングディフュージョンFDに電荷が転送されない状態において、制御回路11は、リセットトランジスタTr_RSTにリセット信号RSTを送信して、リセットトランジスタTr_RSTをリセットする。その結果、リセット電圧V_RSTに相当する電圧がソースフォロワトランジスタTr_SFに入力される。このとき、ソースフォロワトランジスタTr_SFは、光電変換に基づかない基準信号として、出力電圧がV_PDSF_t1で表される信号を出力する。   The operation of the pixel circuit PC will be specifically described. In a state where the photodiode PINNED_PD is not irradiated with light, the control circuit 11 blocks charge transfer of the transfer gate Tr_TX. In a state where no charge is transferred from the photodiode PINNED_PD to the floating diffusion FD, the control circuit 11 transmits a reset signal RST to the reset transistor Tr_RST to reset the reset transistor Tr_RST. As a result, a voltage corresponding to the reset voltage V_RST is input to the source follower transistor Tr_SF. At this time, the source follower transistor Tr_SF outputs a signal whose output voltage is represented by V_PDSF_t1 as a reference signal not based on photoelectric conversion.

ソースフォロワトランジスタTr_SFが基準信号を出力した後、フォトダイオードPINNED_PDへ光が照射され始めると、制御回路11は、転送ゲートTr_TXに転送信号TXを送信して電荷転送を開始する。その結果、フォトダイオードPINNED_PDが光電変換して生成した電荷がフローティングディフュージョンFDに伝達して、ソースフォロワトランジスタTr_SFへの入力電圧が変化する。このとき、ソースフォロワトランジスタTr_SFは、出力電圧がV_PDSF_t2で表される光電変換信号を出力する。   After the source follower transistor Tr_SF outputs the reference signal, when the photodiode PINNED_PD starts to be irradiated with light, the control circuit 11 transmits the transfer signal TX to the transfer gate Tr_TX to start charge transfer. As a result, the charge generated by photoelectric conversion by the photodiode PINNED_PD is transmitted to the floating diffusion FD, and the input voltage to the source follower transistor Tr_SF changes. At this time, the source follower transistor Tr_SF outputs a photoelectric conversion signal whose output voltage is represented by V_PDSF_t2.

このように動作することにより、n個の画素回路PC1〜PCnのそれぞれは、フォトダイオードPINNED_PDが検出した照射光の情報を電圧情報に変換して、n個のビット回路BC1〜BCnのうちの対応するビット回路に出力する。   By operating in this way, each of the n pixel circuits PC1 to PCn converts the information of the irradiation light detected by the photodiode PINNED_PD into voltage information, and the corresponding one of the n bit circuits BC1 to BCn. Output to the bit circuit.

n個のビット回路BC1〜BCnは、n個の画素回路PC1〜PCnが並んだ方向と同じ方向に並んで配置される。n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれは、n個の画素回路PC1〜PCnのうちの対応する1個の画素回路PC(1ビット)により生成された光電変換信号を受信する。そして、n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれは、受信した光電変換信号を処理して、受信した光電変換信号に基づく信号を出力する。   The n bit circuits BC1 to BCn are arranged side by side in the same direction as the direction in which the n pixel circuits PC1 to PCn are arranged. Each of the n bit circuits BC1 to BCn receives a photoelectric conversion signal generated by a corresponding one pixel circuit PC (1 bit) among the n pixel circuits PC1 to PCn. Each of the n bit circuits BC1 to BCn processes the received photoelectric conversion signal and outputs a signal based on the received photoelectric conversion signal.

n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれ(以下、「ビット回路BC」という。)は、図3に示すように構成される。図3を参照して、ビット回路BCの構成及び動作を説明する。   Each of the n bit circuits BC1 to BCn (hereinafter referred to as “bit circuit BC”) is configured as shown in FIG. The configuration and operation of the bit circuit BC will be described with reference to FIG.

ビット回路BCは、入力電圧を増幅する差動増幅回路DiffAMPと、差動増幅回路DiffAMPをリセットするリセットスイッチSW_RSTと、差動増幅回路DiffAMPの出力をサンプルホールド容量CSHに一時的に保持するサンプルホールドスイッチSW_SHと、サンプルホールド容量CSHに保持されたサンプルホールド信号を読み出す読み出しバッファBufAMPと、読み出しバッファBufAMPが読み出した信号をビット回路BCから出力するか否かを制御するビット選択スイッチSW_BITSELと、を備える。   The bit circuit BC includes a differential amplifier circuit DiffAMP that amplifies an input voltage, a reset switch SW_RST that resets the differential amplifier circuit DiffAMP, and a sample hold that temporarily holds an output of the differential amplifier circuit DiffAMP in a sample hold capacitor CSH. A switch SW_SH, a read buffer BufAMP that reads a sample hold signal held in the sample hold capacitor CSH, and a bit selection switch SW_BITSEL that controls whether or not a signal read by the read buffer BufAMP is output from the bit circuit BC. .

ビット回路BCは、n個の画素回路PC1〜PCnのうちの対応する画素回路PCから出力された基準信号と光電変換信号とを順次受信して、受信した基準信号と光電変換信号との差分を増幅することにより得られた出力信号DiffSIGNALを出力する。   The bit circuit BC sequentially receives the reference signal and the photoelectric conversion signal output from the corresponding pixel circuit PC among the n pixel circuits PC1 to PCn, and calculates the difference between the received reference signal and the photoelectric conversion signal. An output signal DiffSIGNAL obtained by amplification is output.

ビット回路BCの動作を具体的に説明する。ビット回路BCが対応する画素回路PCから基準信号を受信している状態において、制御回路11は、リセットスイッチSW_RSTに制御信号を送信して、リセットスイッチSW_RSTを適宜の時間OFFからONに切り替える。これにより差動増幅回路DiffAMPをリセットした後、制御回路11は、リセットスイッチSW_RSTに制御信号を送信して、リセットスイッチSW_RSTをOFFに戻す。   The operation of the bit circuit BC will be specifically described. In a state where the bit circuit BC receives the reference signal from the corresponding pixel circuit PC, the control circuit 11 transmits a control signal to the reset switch SW_RST and switches the reset switch SW_RST from OFF to ON for an appropriate time. Thus, after resetting the differential amplifier circuit DiffAMP, the control circuit 11 transmits a control signal to the reset switch SW_RST and returns the reset switch SW_RST to OFF.

この状態において、ビット回路BCが対応する画素回路PCから光電変換信号を受信すると、差動増幅回路DiffAMPは、基準信号と光電変換信号との差分を、2個の利得決定用容量C1,C2の比率により定まる利得により増幅する。そして、差動増幅回路DiffAMPは、得られた増幅信号をサンプルホールドスイッチSW_SHに出力する。   In this state, when the bit circuit BC receives a photoelectric conversion signal from the corresponding pixel circuit PC, the differential amplifier circuit DiffAMP calculates the difference between the reference signal and the photoelectric conversion signal between the two gain determination capacitors C1 and C2. Amplification is performed with a gain determined by the ratio. Then, the differential amplifier circuit DiffAMP outputs the obtained amplified signal to the sample hold switch SW_SH.

具体的に差動増幅回路DiffAMPが出力する増幅信号の電圧をV_AMPと表すと、増幅信号の電圧V_AMPは、下記(1)式のように、基準信号の入力電圧V_PDSF_t1と光電変換信号の入力電圧V_PDSF_t2との差分と2個の利得決定用容量C1,C2の比と乗じた値にオフセット用バイアス電圧V_BIASを加えた値になる。   Specifically, when the voltage of the amplified signal output from the differential amplifier circuit DiffAMP is expressed as V_AMP, the voltage V_AMP of the amplified signal is expressed by the following equation (1): the input voltage V_PDSF_t1 of the reference signal and the input voltage of the photoelectric conversion signal A value obtained by multiplying the difference between V_PDSF_t2 and the ratio between the two gain determination capacitors C1 and C2 and the offset bias voltage V_BIAS is obtained.

V_AMP=C1/C2×(V_PDSF_t2 − V_PDSF_t1)+V_BIAS ・・・(1)   V_AMP = C1 / C2 × (V_PDSF_t2−V_PDSF_t1) + V_BIAS (1)

差動増幅回路DiffAMPが増幅信号を出力している状態において、制御回路11は、サンプルホールドスイッチSW_SHに制御信号を送信してサンプルホールドスイッチSW_SHを適宜の時間OFFからONに切り替え、さらにサンプルホールドスイッチSW_SHをOFFに戻す。これにより、差動増幅回路DiffAMPの増幅信号は、サンプルホールドスイッチSW_SHを通ってサンプルホールド容量CSHに保持される。サンプルホールド容量CSHに保持された増幅信号は、読み出しバッファBufAMPを通ってビット選択スイッチSW_BITSELに伝達する。   In a state where the differential amplifier circuit DiffAMP outputs an amplified signal, the control circuit 11 transmits a control signal to the sample hold switch SW_SH to switch the sample hold switch SW_SH from OFF to ON for an appropriate time, and further, the sample hold switch Return SW_SH to OFF. Thereby, the amplified signal of the differential amplifier circuit DiffAMP is held in the sample hold capacitor CSH through the sample hold switch SW_SH. The amplified signal held in the sample hold capacitor CSH is transmitted to the bit selection switch SW_BITSEL through the read buffer BufAMP.

ビット選択スイッチSW_BITSELは、サンプルホールド容量CSHから伝達した増幅信号を、出力信号DiffSIGNALとしてビット回路BCから外部に出力するか否かを切り替える。ビット選択スイッチSW_BITSELの切り替えは、制御回路11から送信されるビット選択信号BITSELにより制御される。制御回路11は、後述する適宜のタイミングでビット回路BCにビット選択信号BITSELを送信し、サンプルホールド容量CSHに保持された増幅信号を出力させる。   The bit selection switch SW_BITSEL switches whether or not to output the amplified signal transmitted from the sample hold capacitor CSH from the bit circuit BC to the outside as the output signal DiffSIGNAL. Switching of the bit selection switch SW_BITSEL is controlled by a bit selection signal BITSEL transmitted from the control circuit 11. The control circuit 11 transmits a bit selection signal BITSEL to the bit circuit BC at an appropriate timing described later, and outputs an amplified signal held in the sample hold capacitor CSH.

なお、ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELが有する寄生空乏層容量を、Cpswと表す。   The parasitic depletion layer capacitance of the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC is represented as Cpsw.

図1に示す光電変換装置1の説明に戻る。共通配線COM1及び共通配線COM2のそれぞれは、n個のビット回路BC1〜BCnのうちの1個おきに並んで配置されたビット回路BCから出力された出力信号DiffSIGNALを伝達する。   Returning to the description of the photoelectric conversion device 1 shown in FIG. Each of the common wiring COM1 and the common wiring COM2 transmits the output signal DiffSIGNAL output from the bit circuits BC arranged in every other one of the n bit circuits BC1 to BCn.

具体的に説明すると、共通配線COM1は、ビット回路BC1からビット回路BCn−1まで1個おきに配置されたn/2個のビット回路(ビット回路BC1、ビット回路BC3、ビット回路BC5、・・・及びビット回路BCn−1)に接続される。また、共通配線COM2は、信号を伝達するビット回路が共通配線COM1と重複しないように、ビット回路BC2からビット回路BCnまで1個おきに配置されたn/2個のビット回路(ビット回路BC2、ビット回路BC4、ビット回路BC6、・・・及びビット回路BCn)に接続される。   More specifically, the common wiring line COM1 includes n / 2 bit circuits (bit circuit BC1, bit circuit BC3, bit circuit BC5,...) Arranged every other bit circuit BC1 to bit circuit BCn-1. And the bit circuit BCn-1). Further, the common line COM2 includes n / 2 bit circuits (bit circuits BC2,...) Arranged every other bit circuit BC2 to bit circuit BCn so that the bit circuits for transmitting signals do not overlap with the common line COM1. Bit circuit BC4, bit circuit BC6,..., And bit circuit BCn).

なお、理解を容易にするため、nは偶数である、すなわち光電変換装置1は偶数個の画素回路及びビット回路を備えるとして、説明する。しかし、本発明に係る光電変換装置1は、奇数個の画素回路とビット回路とを備えるものであってもよい。nが奇数の場合、共通配線COM1はビット回路BC1からビット回路BCnまで1個おきに配置された(n+1)/2個のビット回路に接続され、共通配線COM2はビット回路BC2からビット回路BCn−1まで1個おきに配置された(n−1)/2個のビット回路に接続されるとして、同様に説明できる。   For ease of understanding, it is assumed that n is an even number, that is, the photoelectric conversion device 1 includes an even number of pixel circuits and bit circuits. However, the photoelectric conversion device 1 according to the present invention may include an odd number of pixel circuits and bit circuits. When n is an odd number, the common line COM1 is connected to every other (n + 1) / 2 bit circuits from the bit circuit BC1 to the bit circuit BCn, and the common line COM2 is connected from the bit circuit BC2 to the bit circuit BCn−. The same explanation can be made assuming that every other one is connected to every other (n-1) / 2 bit circuits.

共通配線COM1を伝達する出力信号DiffSIGNALは、増幅回路AMP_COM1で増幅されて、出力選択スイッチSW_COM1に伝達する。共通配線COM2を伝達する出力信号DiffSIGNALは、増幅回路AMP_COM2で増幅されて、出力選択スイッチSW_COM2に伝達する。   The output signal DiffSIGNAL transmitted through the common line COM1 is amplified by the amplifier circuit AMP_COM1 and transmitted to the output selection switch SW_COM1. The output signal DiffSIGNAL transmitted through the common line COM2 is amplified by the amplifier circuit AMP_COM2 and transmitted to the output selection switch SW_COM2.

なお、共通配線COM1及び共通配線COM2が有する配線容量を、それぞれCpcom1及びCpcom2と表す。また、増幅回路AMP_COM1及び増幅回路AMP_COM2が有する寄生入力容量を、それぞれCpin1及びCpin2と表す。   Note that the wiring capacitances of the common wiring COM1 and the common wiring COM2 are represented as Cpcom1 and Cpcom2, respectively. Further, the parasitic input capacitances of the amplifier circuit AMP_COM1 and the amplifier circuit AMP_COM2 are represented as Cpin1 and Cpin2, respectively.

出力選択スイッチSW_COM1及び出力選択スイッチSW_COM2は、共通配線COM1及び共通配線COM2のそれぞれを伝達する信号の、互いに共通の出力増幅回路OUTAMPを介して外部の信号処理回路10に信号を伝達する1個の出力配線OUTへの伝達と遮断とを切り替える切り替え部として機能する。すなわち、出力選択スイッチSW_COM1を閉じている間は、共通配線COM1を伝達する信号が出力配線OUTを通って信号処理回路10へ出力される。出力選択スイッチSW_COM2を閉じている間は、共通配線COM2を伝達する信号が出力配線OUTを通って信号処理回路10へ出力される。   The output selection switch SW_COM1 and the output selection switch SW_COM2 are signals that transmit signals to the common wiring COM1 and the common wiring COM2, respectively, and transmit signals to the external signal processing circuit 10 through the common output amplifier circuit OUTAMP. It functions as a switching unit that switches between transmission to the output wiring OUT and blocking. That is, while the output selection switch SW_COM1 is closed, a signal transmitted through the common line COM1 is output to the signal processing circuit 10 through the output line OUT. While the output selection switch SW_COM2 is closed, a signal transmitted through the common wiring COM2 is output to the signal processing circuit 10 through the output wiring OUT.

制御回路11は、例えばシフトレジスタであって、光電変換装置1内の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御する。具体的に図4に示すタイミングチャートを参照して、光電変換装置1の動作を説明する。   The control circuit 11 is a shift register, for example, and transmits a control signal to each unit in the photoelectric conversion apparatus 1 to control the operation of each unit. The operation of the photoelectric conversion device 1 will be described specifically with reference to the timing chart shown in FIG.

制御回路11は、外部信号として、予め定められた周波数で周期的にHighレベルとLowレベルとの状態を繰り返すクロックCLKを受信する。制御回路11は、クロックCLKに同期したタイミングで各種制御信号を生成して、光電変換装置1内の各部に送信する。   The control circuit 11 receives, as an external signal, a clock CLK that periodically repeats a high level and a low level at a predetermined frequency. The control circuit 11 generates various control signals at a timing synchronized with the clock CLK and transmits the various control signals to each unit in the photoelectric conversion device 1.

具体的に説明すると、制御回路11は、転送信号TX及びリセット信号RSTを、適宜のタイミングでそれぞれ画素回路PC内の転送ゲートTr_TX及びリセットトランジスタTr_RSTに送信して、画素回路PCを上述のように動作させる。また、制御回路11は、ビット回路BC内のリセットスイッチSW_RST及びサンプルホールドスイッチSW_SHに適宜のタイミングで制御信号を送信して、ビット回路BCを上述のように動作させる。   More specifically, the control circuit 11 transmits the transfer signal TX and the reset signal RST to the transfer gate Tr_TX and the reset transistor Tr_RST in the pixel circuit PC at appropriate timings, respectively, so that the pixel circuit PC is set as described above. Make it work. Further, the control circuit 11 transmits a control signal to the reset switch SW_RST and the sample hold switch SW_SH in the bit circuit BC at an appropriate timing, and operates the bit circuit BC as described above.

さらには、制御回路11は、n個のビット回路BC1〜BCnにビット選択信号BITSEL1〜BITSELnをそれぞれ送信して、ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELの開閉を制御する。これにより、制御回路11は、n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれが出力信号DiffSIGNALを出力するタイミングを制御して、2個の共通配線COM1,COM2のそれぞれに、出力信号DiffSIGNALを出力すべきn/2個のビット回路から、このn/2個のビット回路に対応するn/2個の画素回路に同一時刻に入射した入射光の光電変換に基づいて生成された出力信号DiffSIGNALを、このn/2個の画素回路が並んだ順序で出力させる。なお、同一時刻とは、光電変換装置1の時間分解精度の範囲内で同一であると判定された時刻である。複数の画素回路への入射時刻に多少の時間差があっても同一時刻に入射したと判定される。   Further, the control circuit 11 transmits bit selection signals BITSEL1 to BITSELn to the n bit circuits BC1 to BCn, respectively, and controls opening and closing of the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC. Thereby, the control circuit 11 should control the timing at which each of the n bit circuits BC1 to BCn outputs the output signal DiffSIGNAL, and output the output signal DiffSIGNAL to each of the two common lines COM1 and COM2. An output signal DiffSIGNAL generated based on photoelectric conversion of incident light incident at the same time from n / 2 bit circuits to n / 2 pixel circuits corresponding to the n / 2 bit circuits is The output is performed in the order in which n / 2 pixel circuits are arranged. Note that the same time is a time determined to be the same within the time resolution accuracy range of the photoelectric conversion device 1. Even if there is a slight time difference in the incident time to the plurality of pixel circuits, it is determined that the light has entered at the same time.

例えば図4は、n個のビット回路BC1〜BCnのうちの4個のビット回路BC1〜BC4に送信するビット選択信号BITSEL1〜BITSEL4の送信タイミングを示している。   For example, FIG. 4 shows the transmission timing of the bit selection signals BITSEL1 to BITSEL4 transmitted to the four bit circuits BC1 to BC4 among the n bit circuits BC1 to BCn.

全ビット回路BC1〜BCn内のビット選択スイッチSW_BITSELがOFF(開)になっている状態において、光電変換装置1が動作を開始すると、制御回路11は、ビット選択信号BITSEL1〜BITSELnのそれぞれをクロックCLKに同期したタイミングで順次送信して、各ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELをON(閉)に切り替える。このとき、各ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELをONに切り替えるタイミングを、ビット選択信号BITSEL1から順にクロックCLKの1周期に相当する時間ずつずらす。   When the photoelectric conversion device 1 starts operating in a state where the bit selection switches SW_BITSEL in all the bit circuits BC1 to BCn are OFF (open), the control circuit 11 sends each of the bit selection signals BITSEL1 to BITSELn to the clock CLK. The bit selection switches SW_BITSEL in each bit circuit BC are switched ON (closed) in sequence at a timing synchronized with each other. At this time, the timing at which the bit selection switch SW_BITSEL in each bit circuit BC is turned on is sequentially shifted from the bit selection signal BITSEL1 by a time corresponding to one cycle of the clock CLK.

各ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELをONにしてからクロックCLKの2周期に相当する時間が経過すると、制御回路11は、各ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELを順次OFFに戻す。ビット選択スイッチSW_BITSELをONに切り替えてからOFFに戻すまでの間、ビット回路BCからの出力信号DiffSIGNALは、2個の共通配線COM1,COM2のうちの対応するいずれか1個の共通配線に出力される。   When a time corresponding to two cycles of the clock CLK has elapsed since the bit selection switch SW_BITSEL in each bit circuit BC is turned ON, the control circuit 11 sequentially turns the bit selection switch SW_BITSEL in each bit circuit BC to OFF. The output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC is output to any one of the two common lines COM1 and COM2 until the bit selection switch SW_BITSEL is turned on and then turned off. The

例えば図4の「COM1」及び「COM2」の行は、共通配線COM1及び共通配線COM2のそれぞれを伝達する出力信号DiffSIGNALの出力元のビット回路を示している。共通配線COM1及び共通配線COM2は、以下の(1)〜(4)のように、出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(1)ビット回路BC1内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになっている間、共通配線COM1は、ビット回路BC1からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(2)ビット回路BC1内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになってからクロックCLKの1周期に相当する時間後、ビット回路BC2のビット選択スイッチSW_BITSELがONになると、共通配線COM2は、ビット回路BC2からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(3)ビット回路BC2内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになってからクロックCLKの1周期に相当する時間後、ビット回路BC1のビット選択スイッチSW_BITSELがOFFになり、且つ、ビット回路BC3のビット選択スイッチSW_BITSELがONになると、共通配線COM1は、ビット回路BC3からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(4)ビット回路BC3内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになってからクロックCLKの1周期に相当する時間後、ビット回路BC2のビット選択スイッチSW_BITSELがOFFになり、且つ、ビット回路BC4のビット選択スイッチSW_BITSELがONになると、共通配線COM2は、ビット回路BC4からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
For example, the rows of “COM1” and “COM2” in FIG. 4 indicate bit circuits that are output sources of the output signal DiffSIGNAL that transmits the common wiring COM1 and the common wiring COM2, respectively. The common wiring COM1 and the common wiring COM2 transmit the output signal DiffSIGNAL as in the following (1) to (4).
(1) While the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC1 is ON, the common line COM1 transmits the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC1.
(2) When the bit selection switch SW_BITSEL of the bit circuit BC2 is turned on after a time corresponding to one cycle of the clock CLK after the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC1 is turned on, the common wiring COM2 is connected to the bit circuit BC2. The output signal DiffSIGNAL from is transmitted.
(3) After a time corresponding to one cycle of the clock CLK after the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC2 is turned ON, the bit selection switch SW_BITSEL of the bit circuit BC1 is turned OFF and the bit selection of the bit circuit BC3 When the switch SW_BITSEL is turned on, the common line COM1 transmits the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC3.
(4) After a time corresponding to one cycle of the clock CLK after the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC3 is turned ON, the bit selection switch SW_BITSEL of the bit circuit BC2 is turned OFF and the bit selection of the bit circuit BC4 When the switch SW_BITSEL is turned on, the common line COM2 transmits the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC4.

すなわち、共通配線COM1及び共通配線COM2のそれぞれは、n個のビット回路BC1〜BCnのうちの1個おきに並んだn/2個のビット回路からの出力信号DiffSIGNALを、同時に2個以上のビット回路からの出力信号DiffSIGNALが伝達することがないように、順次排他的に伝達する。   That is, each of the common line COM1 and the common line COM2 receives the output signal DiffSIGNAL from n / 2 bit circuits arranged every other one of the n bit circuits BC1 to BCn at the same time with two or more bits. The output signal DiffSIGNAL from the circuit is sequentially transmitted exclusively so that it is not transmitted.

共通配線COM1及び共通配線COM2のそれぞれを伝達する出力信号DiffSIGNALは、増幅回路AMP_COM1又は増幅回路AMP_COM2を介して出力選択スイッチSW_COM1又は出力選択スイッチSW_COM2に到達する。制御回路11は、光電変換装置1の動作前は共にOFF(開)になっている出力選択スイッチSW_COM1及び出力選択スイッチSW_COM2に制御信号を送信して、これらのスイッチのON(閉)とOFF(開)とを切り替える。これにより、制御回路11は、共通配線COM1及び共通配線COM2のそれぞれから出力配線OUTに信号を伝達するタイミングを制御して、n個の画素回路PC1〜PCnに光電変換装置1の時間分解精度の範囲内で同一時刻に入射した入射光の光電変換に基づく信号を、このn個の画素回路PC1〜PCnが並んだ順序で順次出力配線OUTに出力させる。   The output signal DiffSIGNAL transmitted through the common wiring COM1 and the common wiring COM2 reaches the output selection switch SW_COM1 or the output selection switch SW_COM2 via the amplification circuit AMP_COM1 or the amplification circuit AMP_COM2. The control circuit 11 transmits control signals to the output selection switch SW_COM1 and the output selection switch SW_COM2, which are both OFF (open) before the operation of the photoelectric conversion device 1, and the ON (closed) and OFF ( Switch between open and open. As a result, the control circuit 11 controls the timing of transmitting a signal from each of the common wiring COM1 and the common wiring COM2 to the output wiring OUT, and the time resolution accuracy of the photoelectric conversion device 1 is transferred to the n pixel circuits PC1 to PCn. A signal based on photoelectric conversion of incident light incident at the same time within the range is sequentially output to the output wiring OUT in the order in which the n pixel circuits PC1 to PCn are arranged.

具体的に説明すると、制御回路11は、図4の「SW_COM1」及び「SW_COM2」の行に示すタイミングで制御信号を送信して、以下の(a)〜(d)のように、出力選択スイッチSW_COM1及び出力選択スイッチSW_COM2のONとOFFとをクロックCLKの周期の倍の周期で互い違いに切り替える。
(a)ビット回路BC1からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM1を伝達している期間内のタイミングで、制御回路11は、出力選択スイッチSW_COM1をONに切り替える。
(b)ビット回路BC1からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM1を伝達している期間が終了するタイミングで、制御回路11は、出力選択スイッチSW_COM1をOFFに切り替え、且つ、出力選択スイッチSW_COM2をONに切り替える。
(c)ビット回路BC2からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM2を伝達している期間が終了するタイミングで、制御回路11は、出力選択スイッチSW_COM2をOFFに切り替え、且つ、出力選択スイッチSW_COM1をONに切り替える。
(d)ビット回路BC3からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM1を伝達している期間が終了するタイミングで、制御回路11は、出力選択スイッチSW_COM1をOFFに切り替え、且つ、出力選択スイッチSW_COM2をONに切り替える。
More specifically, the control circuit 11 transmits a control signal at the timing shown in the rows “SW_COM1” and “SW_COM2” in FIG. 4 and outputs the output selection switch as shown in the following (a) to (d). SW_COM1 and the output selection switch SW_COM2 are alternately switched on and off at a cycle that is twice the cycle of the clock CLK.
(A) The control circuit 11 switches the output selection switch SW_COM1 to ON at a timing within a period during which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC1 is transmitted through the common line COM1.
(B) At the timing when the period during which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC1 is transmitted through the common line COM1 ends, the control circuit 11 switches the output selection switch SW_COM1 to OFF and turns the output selection switch SW_COM2 to ON. Switch.
(C) At the timing when the period during which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC2 is transmitted through the common line COM2 ends, the control circuit 11 switches the output selection switch SW_COM2 to OFF and turns the output selection switch SW_COM1 to ON. Switch.
(D) At the timing when the period in which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC3 is transmitted through the common line COM1 ends, the control circuit 11 switches the output selection switch SW_COM1 to OFF and turns the output selection switch SW_COM2 to ON. Switch.

すなわち、制御回路11は、共通配線COM1を伝達する信号と共通配線COM2を伝達する信号とが同時に出力されることがないように、出力選択スイッチSW_COM1と出力選択スイッチSW_COM2とのうちの一方がONの間は他方をOFFに維持して、2個の共通配線COM1,COM2を伝達する信号を順次排他的に選択する。   That is, the control circuit 11 is configured so that one of the output selection switch SW_COM1 and the output selection switch SW_COM2 is ON so that the signal that transmits the common line COM1 and the signal that transmits the common line COM2 are not output at the same time. During this period, the other is kept OFF, and the signals transmitted through the two common lines COM1 and COM2 are sequentially and exclusively selected.

図4の「OUT」の行は、出力配線OUTを伝達する信号の出力元のビット回路を示している。出力選択スイッチSW_COM1と出力選択スイッチSW_COM2とによる選択の結果、n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれから出力され、2個の増幅回路AMP_COM1,AMP_COM2のいずれか一方と出力増幅回路OUTAMPとにより増幅された信号は、ビット回路BC1からビット回路BCnまでの順序で、信号処理回路10に出力される。すなわち、n個の画素回路PC1〜PCnに同一時刻に入射した入射光の光電変換に基づく信号は、それぞれ対応するビット回路及び共通配線等を通って、このn個の画素回路PC1〜PCnの並んだ順序で信号処理回路10に出力される。   The row “OUT” in FIG. 4 shows a bit circuit that is an output source of a signal transmitted through the output wiring OUT. As a result of selection by the output selection switch SW_COM1 and the output selection switch SW_COM2, it is output from each of the n bit circuits BC1 to BCn, and is amplified by one of the two amplification circuits AMP_COM1 and AMP_COM2 and the output amplification circuit OUTAMP. The signals are output to the signal processing circuit 10 in the order from the bit circuit BC1 to the bit circuit BCn. That is, signals based on photoelectric conversion of incident light incident on the n pixel circuits PC1 to PCn at the same time pass through the corresponding bit circuit and common wiring, respectively, and the n pixel circuits PC1 to PCn are arranged. The signals are output to the signal processing circuit 10 in this order.

信号処理回路10は、出力された信号に適宜の画像生成処理を実行して、画像読取対象の1次元画像を得る。信号処理回路10は、各画素回路において生成された光電変換信号に基づく信号を画素回路が1次元方向に並んだ順序で受信するため、n個のビット回路BC1〜BCnからの出力信号DiffSIGNALを1個の共通配線で順次伝達して信号処理回路10に出力した場合と同様の方法で、画像読取対象の画像を得ることができる。   The signal processing circuit 10 performs appropriate image generation processing on the output signal to obtain a one-dimensional image to be read. Since the signal processing circuit 10 receives a signal based on the photoelectric conversion signal generated in each pixel circuit in the order in which the pixel circuits are arranged in a one-dimensional direction, the signal processing circuit 10 receives the output signal DiffSIGNAL from the n bit circuits BC1 to BCn as 1 An image to be read can be obtained in the same manner as in the case where the signals are sequentially transmitted through the common wiring and output to the signal processing circuit 10.

以上説明したように、実施の形態1に係る光電変換装置1は、n個のビット回路BC1〜BCnから出力された出力信号DiffSIGNALを、2個の共通配線COM1と共通配線COM2とに分けて伝達する。共通配線COM1及び共通配線COM2に付随する寄生容量をそれぞれC_COM1,C_COM2と表すと、各共通配線の配線容量Cpcom1,Cpcom2と、各増幅回路の寄生入力容量Cpin1,Cpin2と、各共通配線に接続されたn/2個のビット回路内のビット選択スイッチSW_BITSELの寄生空乏層容量Cpswと、を用いて、各共通配線に付随する寄生容量C_COM1,C_COM2は、下記(2)式及び(3)式のように表される。   As described above, the photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment transmits the output signal DiffSIGNAL output from the n bit circuits BC1 to BCn by dividing it into the two common lines COM1 and COM2. To do. When the parasitic capacitances associated with the common wiring COM1 and the common wiring COM2 are expressed as C_COM1 and C_COM2, respectively, the wiring capacitances Cpcom1 and Cpcom2 of each common wiring, and the parasitic input capacitances Cpin1 and Cpin2 of each amplifier circuit are connected to each common wiring. Using the parasitic depletion layer capacitance Cpsw of the bit selection switch SW_BITSEL in the n / 2 bit circuits, the parasitic capacitances C_COM1 and C_COM2 associated with each common wiring are expressed by the following equations (2) and (3): It is expressed as follows.

C_COM1=Cpcom1+Cpin1+Cpsw×n/2 ・・・(2)
C_COM2=Cpcom2+Cpin2+Cpsw×n/2 ・・・(3)
C_COM1 = Cpcom1 + Cpin1 + Cpsw × n / 2 (2)
C_COM2 = Cpcom2 + Cpin2 + Cpsw × n / 2 (3)

すなわち、ビット選択スイッチSW_BITSELの寄生空乏層容量Cpswは、共通配線に接続されたビット回路の個数分だけ倍増して各共通配線に負荷を与える。実施の形態1に係る光電変換装置1は、2個の共通配線COM1,COM2のそれぞれに半分ずつビット回路を接続するため、1個の共通配線に全てのビット回路を接続する構成に比べて、1個の共通配線当たりの寄生容量を抑えることができる。   That is, the parasitic depletion layer capacitance Cpsw of the bit selection switch SW_BITSEL is doubled by the number of bit circuits connected to the common wiring and applies a load to each common wiring. Since the photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment connects the bit circuits in half to each of the two common wirings COM1 and COM2, compared to a configuration in which all the bit circuits are connected to one common wiring, The parasitic capacitance per one common wiring can be suppressed.

また、2個の共通配線COM1,COM2のそれぞれは、n個の画素回路PC1〜PCnのうちの1個おきに配置された画素回路に対応するビット回路BCから出力された出力信号DiffSIGNALを伝達する。そして、共通配線COM1及び共通配線COM2に分かれて伝達した信号は、それぞれ対応する出力選択スイッチSW_COM1又は出力選択スイッチSW_COM2を通った後、1個の共通の出力配線OUTを介して外部に出力される。   Each of the two common lines COM1 and COM2 transmits the output signal DiffSIGNAL output from the bit circuit BC corresponding to every other pixel circuit of the n pixel circuits PC1 to PCn. . The signals transmitted separately to the common line COM1 and the common line COM2 are output to the outside through one common output line OUT after passing through the corresponding output selection switch SW_COM1 or output selection switch SW_COM2, respectively. .

すなわち、光電変換装置1内の信号の伝達経路のうち、寄生容量が比較的大きい共通配線COM1及び共通配線COM2の部分における動作周波数は、1個の共通配線がn個のビット回路BC1〜BCnから出力された全ての信号を伝達する構成に比べて1/2になる。そして、寄生容量が比較的小さい出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2よりも後段の部分における動作周波数は、画像読取のために要求された周波数に戻る。従って、実施の形態1に係る光電変換装置1は、特に多くの画素回路及びビット回路を必要とする高い解像度又は大きな読取範囲の画像読取装置においても、高速動作が可能となる。   That is, in the signal transmission path in the photoelectric conversion device 1, the operating frequency in the portion of the common wiring COM1 and the common wiring COM2 having a relatively large parasitic capacitance is obtained from n bit circuits BC1 to BCn for one common wiring. Compared to a configuration in which all output signals are transmitted, it is halved. Then, the operating frequency in the portion subsequent to the output selection switches SW_COM1 and SW_COM2 having relatively small parasitic capacitances returns to the frequency required for image reading. Therefore, the photoelectric conversion apparatus 1 according to Embodiment 1 can operate at high speed even in an image reading apparatus having a high resolution or a large reading range that particularly requires many pixel circuits and bit circuits.

実施の形態2.
以下、本発明の実施の形態2に係る光電変換装置について説明する。上述した実施の形態1に係る光電変換装置1は、n個のビット回路BC1〜BCnから出力された出力信号DiffSIGNALを、2個の共通配線COM1と共通配線COM2とに分けて伝達した。これに対して実施の形態2に係る光電変換装置は、n個のビット回路BC1〜BCnから出力された出力信号DiffSIGNALを、3個の共通配線に分けて伝達する。
Embodiment 2. FIG.
Hereinafter, the photoelectric conversion apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. The photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment described above transmits the output signal DiffSIGNAL output from the n bit circuits BC1 to BCn to the two common wiring lines COM1 and COM2. On the other hand, the photoelectric conversion device according to the second embodiment transmits the output signal DiffSIGNAL output from the n bit circuits BC1 to BCn to three common wirings.

実施の形態2に係る光電変換装置は、図5に示すように構成される。   The photoelectric conversion device according to Embodiment 2 is configured as shown in FIG.

光電変換装置2は、予め定められた方向に並んで配置されたn個の画素回路PC1〜PCnと、n個の画素回路PC1〜PCnに対して1対1で対応するn個のビット回路BC1〜BCnと、n個のビット回路BC1〜BCnから出力された信号を伝達する3個の共通配線COM1,COM2,COM3と、3個の共通配線COM1,COM2,COM3を伝達する信号をそれぞれ増幅する3個の増幅回路AMP_COM1,AMP_COM2,AMP_COM3と、3個の増幅回路AMP_COM1,AMP_COM2,AMP_COM3で増幅した信号の伝達と遮断とを切り替える3個の出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2,SW_COM3と、外部の信号処理回路10のために信号を増幅する出力増幅回路OUTAMPと、光電変換装置2内の各部への制御信号を外部信号から生成する制御回路12と、を備える。   The photoelectric conversion device 2 includes n pixel circuits PC1 to PCn arranged side by side in a predetermined direction, and n bit circuits BC1 corresponding to the n pixel circuits PC1 to PCn on a one-to-one basis. ˜BCn, three common wiring lines COM1, COM2, COM3 that transmit signals output from the n bit circuits BC1 to BCn, and signals that transmit the three common wiring lines COM1, COM2, COM3 are amplified, respectively. Three amplifier circuits AMP_COM1, AMP_COM2, AMP_COM3, three output selection switches SW_COM1, SW_COM2, SW_COM3 for switching between transmission and interruption of signals amplified by the three amplifier circuits AMP_COM1, AMP_COM2, AMP_COM3, and external signal processing Output amplifier circuit OUTAMP for amplifying the signal for circuit 10 , And a control circuit 12 which generates a control signal to each section of the photoelectric conversion device 2 from the external signal.

n個の画素回路PC1〜PCnのそれぞれは、入射光を光電変換する光電変換素子を含み、光電変換素子による光電変換に基づいて光電変換信号を生成する。各画素回路PCの構成及び動作は、実施の形態1において図2を参照して説明した構成及び動作と同様であるため、説明を省略する。   Each of the n pixel circuits PC1 to PCn includes a photoelectric conversion element that photoelectrically converts incident light, and generates a photoelectric conversion signal based on photoelectric conversion by the photoelectric conversion element. The configuration and operation of each pixel circuit PC are the same as the configuration and operation described in Embodiment 1 with reference to FIG.

n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれは、n個の画素回路PC1〜PCnのうちの対応する1個の画素回路PC(1ビット)により生成された光電変換信号を受信して、受信した光電変換信号に基づく信号を出力する。各ビット回路BCの構成及び動作は、実施の形態1において図3を参照して説明した構成及び動作と同様であるため、説明を省略する。   Each of the n bit circuits BC1 to BCn receives the photoelectric conversion signal generated by the corresponding one pixel circuit PC (1 bit) among the n pixel circuits PC1 to PCn, and receives the received photoelectric circuit. A signal based on the converted signal is output. The configuration and operation of each bit circuit BC are the same as the configuration and operation described with reference to FIG.

共通配線COM1,COM2,COM3のそれぞれは、n個のビット回路BC1〜BCnのうちの2個おきに並んで配置されたビット回路から出力された出力信号DiffSIGNALを伝達する。   Each of the common lines COM1, COM2, and COM3 transmits an output signal DiffSIGNAL output from every two bit circuits of the n bit circuits BC1 to BCn.

具体的に説明すると、共通配線COM1は、ビット回路BC1からビット回路BCn−2まで2個おきに配置されたn/3個のビット回路(ビット回路BC1、ビット回路BC4、ビット回路BC7、・・・及びビット回路BCn−2)に接続される。また、共通配線COM2は、信号を伝達するビット回路が共通配線COM1と重複しないように、ビット回路BC2からビット回路BCn−1まで2個おきに配置されたn/3個のビット回路(ビット回路BC2、ビット回路BC5、ビット回路BC8、・・・及びビット回路BCn−1)に接続される。さらに、共通配線COM3は、信号を伝達するビット回路が共通配線COM1及び共通配線COM2のどちらとも重複しないように、ビット回路BC3からビット回路BCnまで2個おきに配置されたn/3個のビット回路(ビット回路BC3、ビット回路BC6、ビット回路BC9、・・・及びビット回路BCn)に接続される。   More specifically, the common wiring line COM1 includes n / 3 bit circuits (bit circuit BC1, bit circuit BC4, bit circuit BC7,...) Arranged every two from the bit circuit BC1 to the bit circuit BCn-2. And the bit circuit BCn-2). Further, the common wiring line COM2 includes n / 3 bit circuits (bit circuits) arranged every two bit circuits BC2 to BCn-1 so that the bit circuit for transmitting signals does not overlap with the common wiring line COM1. BC2, bit circuit BC5, bit circuit BC8,..., And bit circuit BCn-1). Further, the common wiring COM3 includes n / 3 bits arranged every two bits from the bit circuit BC3 to the bit circuit BCn so that the bit circuit for transmitting a signal does not overlap with either the common wiring COM1 or the common wiring COM2. It is connected to circuits (bit circuit BC3, bit circuit BC6, bit circuit BC9,..., And bit circuit BCn).

なお、理解を容易にするため、nは3の倍数である、すなわち光電変換装置2は3の倍数個の画素回路及びビット回路を備えるとして、説明する。しかし、本発明に係る光電変換装置2は、3の倍数でない個数の画素回路とビット回路とを備えるものであってもよい。nが3の倍数でない場合、3個の共通配線COM1,COM2,COM3の間で接続されるビット回路の個数が等しくならないが、nが3の倍数である場合と同様に説明できる。   In order to facilitate understanding, it is assumed that n is a multiple of 3, that is, the photoelectric conversion device 2 includes a multiple of 3 pixel circuits and bit circuits. However, the photoelectric conversion device 2 according to the present invention may include a number of pixel circuits and bit circuits that are not multiples of 3. When n is not a multiple of 3, the number of bit circuits connected between the three common lines COM1, COM2, and COM3 is not equal, but this can be explained in the same manner as when n is a multiple of 3.

共通配線COM1を伝達する出力信号DiffSIGNALは、増幅回路AMP_COM1で増幅されて、出力選択スイッチSW_COM1に伝達する。共通配線COM2を伝達する出力信号DiffSIGNALは、増幅回路AMP_COM2で増幅されて、出力選択スイッチSW_COM2に伝達する。共通配線COM3を伝達する出力信号DiffSIGNALは、増幅回路AMP_COM3で増幅されて、出力選択スイッチSW_COM3に伝達する。   The output signal DiffSIGNAL transmitted through the common line COM1 is amplified by the amplifier circuit AMP_COM1 and transmitted to the output selection switch SW_COM1. The output signal DiffSIGNAL transmitted through the common line COM2 is amplified by the amplifier circuit AMP_COM2 and transmitted to the output selection switch SW_COM2. The output signal DiffSIGNAL transmitted through the common line COM3 is amplified by the amplifier circuit AMP_COM3 and transmitted to the output selection switch SW_COM3.

なお、共通配線COM1、共通配線COM2、及び共通配線COM3が有する配線容量を、それぞれCpcom1、Cpcom2、及びCpcom3と表す。また、増幅回路AMP_COM1、増幅回路AMP_COM2、及び増幅回路AMP_COM3が有する寄生入力容量を、それぞれCpin1、Cpin2、及びCpin3と表す。   Note that the wiring capacitances of the common wiring COM1, the common wiring COM2, and the common wiring COM3 are represented as Cpcom1, Cpcom2, and Cpcom3, respectively. In addition, the parasitic input capacitances of the amplifier circuit AMP_COM1, the amplifier circuit AMP_COM2, and the amplifier circuit AMP_COM3 are represented as Cpin1, Cpin2, and Cpin3, respectively.

出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2,SW_COM3は、共通配線COM1,COM2,COM3のそれぞれを伝達する信号の、互いに共通の出力増幅回路OUTAMPを介して外部の信号処理回路10に信号を伝達する1個の出力配線OUTへの伝達と遮断とを切り替える切り替え部として機能する。すなわち、出力選択スイッチSW_COM1を閉じている間は、共通配線COM1を伝達する信号が出力配線OUTを通って信号処理回路10へ出力される。出力選択スイッチSW_COM2を閉じている間は、共通配線COM2を伝達する信号が出力配線OUTを通って信号処理回路10へ出力される。出力選択スイッチSW_COM3を閉じている間は、共通配線COM3を伝達する信号が出力配線OUTを通って信号処理回路10へ出力される。   The output selection switches SW_COM1, SW_COM2, and SW_COM3 are a single output for transmitting signals to the common signal lines COM1, COM2, and COM3 to the external signal processing circuit 10 via the common output amplifier circuit OUTAMP. It functions as a switching unit that switches between transmission to the wiring OUT and blocking. That is, while the output selection switch SW_COM1 is closed, a signal transmitted through the common line COM1 is output to the signal processing circuit 10 through the output line OUT. While the output selection switch SW_COM2 is closed, a signal transmitted through the common wiring COM2 is output to the signal processing circuit 10 through the output wiring OUT. While the output selection switch SW_COM3 is closed, a signal transmitted through the common wiring COM3 is output to the signal processing circuit 10 through the output wiring OUT.

制御回路12は、例えばシフトレジスタであって、光電変換装置2内の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御する。具体的に図6に示すタイミングチャートを参照して、光電変換装置2の動作を説明する。   The control circuit 12 is a shift register, for example, and controls the operation of each unit by transmitting a control signal to each unit in the photoelectric conversion device 2. Specifically, the operation of the photoelectric conversion device 2 will be described with reference to a timing chart shown in FIG.

制御回路12は、外部信号として、予め定められた周波数で周期的にHighレベルとLowレベルとの状態を繰り返すクロックCLKを受信する。制御回路12は、クロックCLKに同期したタイミングで各種制御信号を生成して、光電変換装置2内の各部に送信する。   The control circuit 12 receives, as an external signal, a clock CLK that periodically repeats a high level and a low level at a predetermined frequency. The control circuit 12 generates various control signals at a timing synchronized with the clock CLK and transmits the various control signals to each unit in the photoelectric conversion device 2.

具体的に説明すると、制御回路12は、転送信号TX及びリセット信号RSTを、適宜のタイミングでそれぞれ画素回路PC内の転送ゲートTr_TX及びリセットトランジスタTr_RSTに送信して、画素回路PCを上述のように動作させる。また、制御回路12は、ビット回路BC内のリセットスイッチSW_RST及びサンプルホールドスイッチSW_SHに適宜のタイミングで制御信号を送信して、ビット回路BCを上述のように動作させる。   Specifically, the control circuit 12 transmits the transfer signal TX and the reset signal RST to the transfer gate Tr_TX and the reset transistor Tr_RST in the pixel circuit PC at appropriate timings, respectively, so that the pixel circuit PC is set as described above. Make it work. Further, the control circuit 12 transmits a control signal to the reset switch SW_RST and the sample hold switch SW_SH in the bit circuit BC at an appropriate timing, and operates the bit circuit BC as described above.

さらには、制御回路12は、n個のビット回路BC1〜BCnにビット選択信号BITSEL1〜BITSELnをそれぞれ送信して、ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELの開閉を制御する。これにより、制御回路12は、n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれが出力信号DiffSIGNALを出力するタイミングを制御して、3個の共通配線COM1,COM2,COM3のそれぞれに、出力信号DiffSIGNALを出力すべきn/3個のビット回路から、このn/3個のビット回路に対応するn/3個の画素回路に同一時刻に入射した入射光の光電変換に基づいて生成された出力信号DiffSIGNALを、このn/3個の画素回路が並んだ順序で出力させる。   Further, the control circuit 12 transmits bit selection signals BITSEL1 to BITSELn to the n bit circuits BC1 to BCn, respectively, and controls the opening and closing of the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC. Thus, the control circuit 12 controls the timing at which each of the n bit circuits BC1 to BCn outputs the output signal DiffSIGNAL, and outputs the output signal DiffSIGNAL to each of the three common lines COM1, COM2, and COM3. An output signal DiffSIGNAL generated based on photoelectric conversion of incident light incident on the n / 3 pixel circuits corresponding to the n / 3 bit circuits from the n / 3 bit circuits to be input at the same time. The n / 3 pixel circuits are output in the order in which they are arranged.

例えば図6は、n個のビット回路BC1〜BCnのうちの6個のビット回路BC1〜BC6に送信するビット選択信号BITSEL1〜BITSEL6の送信タイミングを示している。   For example, FIG. 6 shows transmission timings of the bit selection signals BITSEL1 to BITSEL6 transmitted to the six bit circuits BC1 to BC6 among the n bit circuits BC1 to BCn.

全ビット回路BC1〜BCn内のビット選択スイッチSW_BITSELがOFF(開)になっている状態において、光電変換装置2が動作を開始すると、制御回路12は、ビット選択信号BITSEL1〜BITSELnのそれぞれをクロックCLKに同期したタイミングで順次送信して、各ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELをON(閉)に切り替える。このとき、各ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELをONに切り替えるタイミングを、ビット選択信号BITSEL1から順にクロックCLKの1周期に相当する時間ずつずらす。   When the photoelectric conversion device 2 starts operating in a state in which the bit selection switches SW_BITSEL in all the bit circuits BC1 to BCn are OFF (open), the control circuit 12 sends each of the bit selection signals BITSEL1 to BITSELn to the clock CLK. The bit selection switches SW_BITSEL in each bit circuit BC are switched ON (closed) in sequence at a timing synchronized with each other. At this time, the timing at which the bit selection switch SW_BITSEL in each bit circuit BC is turned on is sequentially shifted from the bit selection signal BITSEL1 by a time corresponding to one cycle of the clock CLK.

各ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELをONにしてからクロックCLKの3周期に相当する時間が経過すると、制御回路12は、各ビット回路BC内のビット選択スイッチSW_BITSELを順次OFFに戻す。ビット選択スイッチSW_BITSELをONに切り替えてからOFFに戻すまでの間、ビット回路BCからの出力信号DiffSIGNALは、3個の共通配線COM1,COM2,COM3のうちの対応するいずれか1個の共通配線に出力される。   When a time corresponding to three cycles of the clock CLK has elapsed since the bit selection switch SW_BITSEL in each bit circuit BC is turned on, the control circuit 12 sequentially turns the bit selection switch SW_BITSEL in each bit circuit BC to OFF. The output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC is applied to any one of the corresponding three common wirings COM1, COM2, and COM3 until the bit selection switch SW_BITSEL is turned on and then turned off. Is output.

例えば図6の「COM1」、「COM2」及び「COM3」の行は、共通配線COM1,COM2,COM3のそれぞれを伝達する出力信号DiffSIGNALの出力元のビット回路を示している。共通配線COM1,COM2,COM3は、以下の(1)〜(6)のように、出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(1)ビット回路BC1内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになっている間、共通配線COM1は、ビット回路BC1からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(2)ビット回路BC1内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになってからクロックCLKの1周期に相当する時間後、ビット回路BC2のビット選択スイッチSW_BITSELがONになると、共通配線COM2は、ビット回路BC2からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(3)ビット回路BC2内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになってからクロックCLKの1周期に相当する時間後、ビット回路BC3のビット選択スイッチSW_BITSELがONになると、共通配線COM3は、ビット回路BC3からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(4)ビット回路BC3内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになってからクロックCLKの1周期に相当する時間後、ビット回路BC1のビット選択スイッチSW_BITSELがOFFになり、且つ、ビット回路BC4のビット選択スイッチSW_BITSELがONになると、共通配線COM1は、ビット回路BC4からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(5)ビット回路BC4内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになってからクロックCLKの1周期に相当する時間後、ビット回路BC2のビット選択スイッチSW_BITSELがOFFになり、且つ、ビット回路BC5のビット選択スイッチSW_BITSELがONになると、共通配線COM2は、ビット回路BC5からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
(6)ビット回路BC5内のビット選択スイッチSW_BITSELがONになってからクロックCLKの1周期に相当する時間後、ビット回路BC3のビット選択スイッチSW_BITSELがOFFになり、且つ、ビット回路BC6のビット選択スイッチSW_BITSELがONになると、共通配線COM3は、ビット回路BC6からの出力信号DiffSIGNALを伝達する。
For example, the “COM1”, “COM2”, and “COM3” rows in FIG. 6 indicate the bit circuit that is the output source of the output signal DiffSIGNAL that transmits each of the common lines COM1, COM2, and COM3. The common lines COM1, COM2, and COM3 transmit the output signal DiffSIGNAL as in the following (1) to (6).
(1) While the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC1 is ON, the common line COM1 transmits the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC1.
(2) When the bit selection switch SW_BITSEL of the bit circuit BC2 is turned on after a time corresponding to one cycle of the clock CLK after the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC1 is turned on, the common wiring COM2 is connected to the bit circuit BC2. The output signal DiffSIGNAL from is transmitted.
(3) When the bit selection switch SW_BITSEL of the bit circuit BC3 is turned on after a time corresponding to one cycle of the clock CLK after the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC2 is turned on, the common wiring COM3 is connected to the bit circuit BC3. The output signal DiffSIGNAL from is transmitted.
(4) After a time corresponding to one cycle of the clock CLK after the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC3 is turned ON, the bit selection switch SW_BITSEL of the bit circuit BC1 is turned OFF and the bit selection of the bit circuit BC4 When the switch SW_BITSEL is turned on, the common line COM1 transmits the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC4.
(5) After a time corresponding to one cycle of the clock CLK after the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC4 is turned ON, the bit selection switch SW_BITSEL of the bit circuit BC2 is turned OFF and the bit selection of the bit circuit BC5 When the switch SW_BITSEL is turned on, the common line COM2 transmits the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC5.
(6) After a time corresponding to one cycle of the clock CLK after the bit selection switch SW_BITSEL in the bit circuit BC5 is turned ON, the bit selection switch SW_BITSEL of the bit circuit BC3 is turned OFF and the bit selection of the bit circuit BC6 When the switch SW_BITSEL is turned on, the common line COM3 transmits the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC6.

すなわち、共通配線COM1,COM2,COM3のそれぞれは、n個のビット回路BC1〜BCnのうちの2個おきに並んだn/3個のビット回路からの出力信号DiffSIGNALを、同時に2個以上のビット回路からの出力信号DiffSIGNALが伝達することがないように、順次排他的に伝達する。   That is, each of the common lines COM1, COM2, and COM3 receives the output signal DiffSIGNAL from every n / 3 bit circuits arranged every two of the n bit circuits BC1 to BCn at the same time with two or more bits. The output signal DiffSIGNAL from the circuit is sequentially transmitted exclusively so that it is not transmitted.

共通配線COM1,COM2,COM3のそれぞれを伝達する出力信号DiffSIGNALは、増幅回路AMP_COM1,AMP_COM2,AMP_COM3のうちの対応する1個の増幅回路を介して、出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2,SW_COM3のうちの対応する増幅回路に到達する。制御回路12は、光電変換装置2の動作前はいずれもOFF(開)になっている3個の出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2,SW_COM3に制御信号を送信して、これらのスイッチのON(閉)とOFF(開)とを切り替える。これにより、制御回路12は、共通配線COM1,COM2,COM3のそれぞれから出力配線OUTに信号を伝達するタイミングを制御して、n個の画素回路PC1〜PCnに光電変換装置1の時間分解精度の範囲内で同一時刻に入射した入射光の光電変換に基づく信号を、このn個の画素回路PC1〜PCnが並んだ順序で順次出力配線OUTに出力させる。   The output signal DiffSIGNAL that transmits each of the common lines COM1, COM2, and COM3 is associated with one of the output selection switches SW_COM1, SW_COM2, and SW_COM3 via one corresponding amplifier circuit of the amplifier circuits AMP_COM1, AMP_COM2, and AMP_COM3. To reach the amplifier circuit. The control circuit 12 transmits control signals to the three output selection switches SW_COM1, SW_COM2, and SW_COM3, all of which are OFF (open) before the operation of the photoelectric conversion device 2, and these switches are turned ON (closed). And OFF (open). Thereby, the control circuit 12 controls the timing of transmitting a signal from each of the common wirings COM1, COM2, and COM3 to the output wiring OUT, and the time resolution accuracy of the photoelectric conversion device 1 is transferred to the n pixel circuits PC1 to PCn. A signal based on photoelectric conversion of incident light incident at the same time within the range is sequentially output to the output wiring OUT in the order in which the n pixel circuits PC1 to PCn are arranged.

具体的に説明すると、制御回路12は、図6の「SW_COM1」、「SW_COM2」及び「SW_COM3」の行に示すタイミングで制御信号を送信して、以下の(a)〜(f)のように、3個の出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2,SW_COM3のONとOFFとをクロックCLKの周期の3倍の周期で互い違いに切り替える。
(a)ビット回路BC1からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM1を伝達している期間内のタイミングで、制御回路12は、出力選択スイッチSW_COM1をONに切り替える。
(b)ビット回路BC1からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM1を伝達している期間が終了するタイミングで、制御回路12は、出力選択スイッチSW_COM1をOFFに切り替え、且つ、出力選択スイッチSW_COM2をONに切り替える。
(c)ビット回路BC2からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM2を伝達している期間が終了するタイミングで、制御回路12は、出力選択スイッチSW_COM2をOFFに切り替え、且つ、出力選択スイッチSW_COM3をONに切り替える。
(d)ビット回路BC3からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM3を伝達している期間が終了するタイミングで、制御回路12は、出力選択スイッチSW_COM3をOFFに切り替え、且つ、出力選択スイッチSW_COM1をONに切り替える。
(e)ビット回路BC4からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM1を伝達している期間が終了するタイミングで、制御回路12は、出力選択スイッチSW_COM1をOFFに切り替え、且つ、出力選択スイッチSW_COM2をONに切り替える。
(f)ビット回路BC5からの出力信号DiffSIGNALが共通配線COM2を伝達している期間が終了するタイミングで、制御回路12は、出力選択スイッチSW_COM2をOFFに切り替え、且つ、出力選択スイッチSW_COM3をONに切り替える。
More specifically, the control circuit 12 transmits a control signal at the timings shown in the rows “SW_COM1”, “SW_COM2”, and “SW_COM3” in FIG. 6 as shown in the following (a) to (f). The three output selection switches SW_COM1, SW_COM2, and SW_COM3 are alternately switched on and off at a cycle three times the cycle of the clock CLK.
(A) The control circuit 12 switches the output selection switch SW_COM1 to ON at a timing within a period during which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC1 is transmitted through the common line COM1.
(B) At the timing when the period during which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC1 is transmitted through the common line COM1 ends, the control circuit 12 switches the output selection switch SW_COM1 to OFF and turns the output selection switch SW_COM2 to ON. Switch.
(C) At the timing when the period during which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC2 is transmitted through the common line COM2 ends, the control circuit 12 switches the output selection switch SW_COM2 to OFF and turns the output selection switch SW_COM3 to ON. Switch.
(D) At the timing when the period during which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC3 is transmitted through the common wiring COM3 ends, the control circuit 12 switches the output selection switch SW_COM3 to OFF and turns the output selection switch SW_COM1 to ON. Switch.
(E) At the timing when the period in which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC4 is transmitted through the common line COM1 ends, the control circuit 12 switches the output selection switch SW_COM1 to OFF and turns the output selection switch SW_COM2 to ON. Switch.
(F) At the timing when the period during which the output signal DiffSIGNAL from the bit circuit BC5 is transmitted through the common line COM2 ends, the control circuit 12 switches the output selection switch SW_COM2 to OFF and turns the output selection switch SW_COM3 to ON. Switch.

すなわち、制御回路12は、3個の共通配線COM1,COM2,COM3のうちのいずれか2個の共通配線を伝達する信号が同時に出力されることがないように、3個の出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2,SW_COM3のうちの1個の出力選択スイッチがONの間は残りの2個の出力選択スイッチをOFFに維持して、3個の共通配線COM1,COM2,COM3を伝達する信号を順次排他的に選択する。   That is, the control circuit 12 includes three output selection switches SW_COM1, so that signals that transmit any two of the three common lines COM1, COM2, and COM3 are not simultaneously output. While one output selection switch of SW_COM2 and SW_COM3 is ON, the remaining two output selection switches are kept OFF, and signals that transmit the three common lines COM1, COM2, and COM3 are sequentially exclusive. Select

図6の「OUT」の行は、出力配線OUTを伝達する信号の出力元のビット回路を示している。3個の出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2,SW_COM3による選択の結果、n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれから出力され、3個の増幅回路AMP_COM1,AMP_COM2,AMP_COM3のいずれか1個と出力増幅回路OUTAMPとにより増幅された信号は、ビット回路BC1からビット回路BCnまでの順序で、信号処理回路10に出力される。すなわち、n個の画素回路PC1〜PCnに同一時刻に入射した入射光の光電変換に基づく信号は、それぞれ対応するビット回路及び共通配線等を通って、このn個の画素回路PC1〜PCnの並んだ順序で信号処理回路10に出力される。   The row “OUT” in FIG. 6 shows a bit circuit that is an output source of a signal transmitted through the output wiring OUT. As a result of selection by the three output selection switches SW_COM1, SW_COM2, and SW_COM3, they are output from each of the n bit circuits BC1 to BCn, and one of the three amplifier circuits AMP_COM1, AMP_COM2, and AMP_COM3 and the output amplifier circuit OUTAMP are output. The signals amplified by the above are output to the signal processing circuit 10 in the order from the bit circuit BC1 to the bit circuit BCn. That is, signals based on photoelectric conversion of incident light incident on the n pixel circuits PC1 to PCn at the same time pass through the corresponding bit circuit and common wiring, respectively, and the n pixel circuits PC1 to PCn are arranged. The signals are output to the signal processing circuit 10 in this order.

信号処理回路10は、出力された信号に適宜の画像生成処理を実行して、画像読取対象の1次元画像を得る。信号処理回路10は、各画素回路において生成された光電変換信号に基づく信号を画素回路が1次元方向に並んだ順序で受信するため、n個のビット回路BC1〜BCnからの出力信号DiffSIGNALを1個の共通配線で順次伝達して信号処理回路10に出力した場合と同様の方法で、画像読取対象の画像を得ることができる。   The signal processing circuit 10 performs appropriate image generation processing on the output signal to obtain a one-dimensional image to be read. Since the signal processing circuit 10 receives a signal based on the photoelectric conversion signal generated in each pixel circuit in the order in which the pixel circuits are arranged in a one-dimensional direction, the signal processing circuit 10 receives the output signal DiffSIGNAL from the n bit circuits BC1 to BCn as 1 An image to be read can be obtained in the same manner as in the case where the signals are sequentially transmitted through the common wiring and output to the signal processing circuit 10.

以上説明したように、実施の形態2に係る光電変換装置2は、n個のビット回路BC1〜BCnから出力された出力信号DiffSIGNALを、3個の共通配線COM1,COM2,COM3に分けて伝達する。共通配線COM1,COM2,COM3に付随する寄生容量を、それぞれC_COM1,C_COM2,C_COM3と表すと、各共通配線の配線容量Cpcom1,Cpcom2,Cpcom3と、各増幅回路の寄生入力容量Cpin1,Cpin2,Cpin3と、各共通配線に接続されたn/3個のビット回路内のビット選択スイッチSW_BITSELの寄生空乏層容量Cpswと、を用いて、各共通配線に付随する寄生容量C_COM1,C_COM2,C_COM3は、下記(4)〜(6)式のように表される。   As described above, the photoelectric conversion device 2 according to the second embodiment transmits the output signal DiffSIGNAL output from the n bit circuits BC1 to BCn to the three common lines COM1, COM2, and COM3. . When the parasitic capacitances associated with the common wirings COM1, COM2, and COM3 are represented as C_COM1, C_COM2, and C_COM3, respectively, the wiring capacitances Cpcom1, Cpcom2, and Cpcom3 of each common wiring, and the parasitic input capacitances Cpin1, Cpin2, and Cpin3 of each amplifier circuit, The parasitic capacitances C_COM1, C_COM2, and C_COM3 associated with each common line are expressed as follows using the parasitic depletion layer capacitance Cpsw of the bit selection switch SW_BITSEL in the n / 3 bit circuits connected to each common line: 4) to (6).

C_COM1=Cpcom1+Cpin1+Cpsw×n/3 ・・・(4)
C_COM2=Cpcom2+Cpin2+Cpsw×n/3 ・・・(5)
C_COM3=Cpcom3+Cpin3+Cpsw×n/3 ・・・(6)
C_COM1 = Cpcom1 + Cpin1 + Cpsw × n / 3 (4)
C_COM2 = Cpcom2 + Cpin2 + Cpsw × n / 3 (5)
C_COM3 = Cpcom3 + Cpin3 + Cpsw × n / 3 (6)

すなわち、実施の形態2に係る光電変換装置2は、実施の形態1に係る光電変換装置1に比べて共通配線当たりに接続されるビット回路の個数が少ないため、さらに1個の共通配線当たりの寄生容量を抑えることができる。   In other words, the photoelectric conversion device 2 according to the second embodiment has a smaller number of bit circuits connected per common wiring than the photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment, and therefore, the photoelectric conversion device 2 according to the second embodiment is further reduced per one common wiring. Parasitic capacitance can be suppressed.

また、3個の共通配線COM1,COM2,COM3のそれぞれは、n個の画素回路PC1〜PCnのうちの2個おきに配置された画素回路に対応するビット回路BCから出力された出力信号DiffSIGNALを伝達する。そのため、共通配線部分における動作周波数は、1個の共通配線がn個のビット回路BC1〜BCnから出力された全ての信号を伝達する構成に比べて1/3になる。その結果、実施の形態2に係る光電変換装置2は、実施の形態1に係る光電変換装置1に比べてさらに共通配線部分における動作周波数を抑えることができ、より高速に動作させることができる。   Each of the three common lines COM1, COM2, and COM3 receives the output signal DiffSIGNAL output from the bit circuit BC corresponding to every two pixel circuits of the n pixel circuits PC1 to PCn. introduce. Therefore, the operating frequency in the common wiring portion is 1/3 compared to a configuration in which one common wiring transmits all signals output from the n bit circuits BC1 to BCn. As a result, the photoelectric conversion device 2 according to the second embodiment can further suppress the operating frequency in the common wiring portion and can be operated at a higher speed than the photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment.

実施の形態3.
以下、本発明の実施の形態3に係る光電変換装置について説明する。上述した実施の形態1に係る光電変換装置1及び実施の形態2に係る光電変換装置2は、2個又は3個の共通配線に分けて伝達した信号の伝達と遮断とを切り替える出力選択スイッチを備え、2個又は3個の共通配線に分けて伝達した信号を1個の共通の出力配線OUTを介して外部に出力した。これに対して実施の形態3に係る光電変換装置は、このような出力選択スイッチを備えず、2個の共通配線に分けて伝達した信号を別々に外部に出力する。
Embodiment 3 FIG.
Hereinafter, the photoelectric conversion apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described. The photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment and the photoelectric conversion device 2 according to the second embodiment described above are provided with an output selection switch that switches between transmission and interruption of the signal transmitted divided into two or three common wires. A signal transmitted separately to two or three common wirings is output to the outside through one common output wiring OUT. On the other hand, the photoelectric conversion apparatus according to the third embodiment does not include such an output selection switch, and separately outputs the signals transmitted by being divided into two common wirings.

実施の形態3に係る光電変換装置は、図7に示すように構成される。   The photoelectric conversion device according to Embodiment 3 is configured as shown in FIG.

光電変換装置3は、予め定められた方向に並んで配置されたn個の画素回路PC1〜PCnと、n個の画素回路PC1〜PCnに対して1対1で対応するn個のビット回路BC1〜BCnと、n個のビット回路BC1〜BCnから出力された信号を伝達する共通配線COM1及び共通配線COM2と、共通配線COM1及び共通配線COM2を伝達する信号をそれぞれ増幅する増幅回路AMP_COM1及び増幅回路AMP_COM2と、増幅回路AMP_COM1及び増幅回路AMP_COM2で増幅した信号をそれぞれ外部の信号処理回路10に出力する出力増幅回路OUTAMP1及び出力増幅回路OUTAMP2と、光電変換装置3内の各部への制御信号を外部信号から生成する制御回路13と、を備える。   The photoelectric conversion device 3 includes n pixel circuits PC1 to PCn arranged side by side in a predetermined direction, and n bit circuits BC1 that correspond to the n pixel circuits PC1 to PCn on a one-to-one basis. ˜BCn, common wiring COM1 and common wiring COM2 that transmit signals output from the n bit circuits BC1 to BCn, and amplification circuit AMP_COM1 and amplification circuit that amplify signals that transmit the common wiring COM1 and common wiring COM2, respectively. AMP_COM2, the output circuit OUTAMP1 and the output amplifier circuit OUTAMP2 that output the signals amplified by the amplifier circuit AMP_COM1 and the amplifier circuit AMP_COM2 to the external signal processing circuit 10, respectively, and control signals to each part in the photoelectric conversion device 3 are external signals And a control circuit 13 generated from the above.

実施の形態3に係る光電変換装置3は、実施の形態1に係る光電変換装置1と同様に、n個の画素回路PC1〜PCnのうちの1個おきに配置された画素回路に対応するビット回路BCに接続された2個の共通配線COM1,COM2を備える。そして、n個のビット回路BC1〜BCnから出力された出力信号DiffSIGNALを、2個の共通配線COM1と共通配線COM2とに分けて伝達する。   Similarly to the photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment, the photoelectric conversion device 3 according to the third embodiment has bits corresponding to the pixel circuits arranged every other one of the n pixel circuits PC1 to PCn. Two common wires COM1 and COM2 connected to the circuit BC are provided. Then, the output signal DiffSIGNAL output from the n bit circuits BC1 to BCn is divided and transmitted to the two common lines COM1 and COM2.

制御回路13は、n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれが出力信号DiffSIGNALを出力するタイミングを制御して、2個の共通配線COM1,COM2のそれぞれに、出力信号DiffSIGNALを出力すべきn/2個のビット回路から、このn/2個のビット回路に対応するn/2個の画素回路に同一時刻に入射した入射光の光電変換に基づいて生成された出力信号DiffSIGNALを、このn/2個の画素回路が並んだ順序で出力させる。   The control circuit 13 controls the timing at which each of the n bit circuits BC1 to BCn outputs the output signal DiffSIGNAL, and outputs n / 2 that the output signal DiffSIGNAL should be output to each of the two common lines COM1 and COM2. The output signal DiffSIGNAL generated based on the photoelectric conversion of the incident light incident on the n / 2 pixel circuits corresponding to the n / 2 bit circuits from the plurality of bit circuits at the same time is represented by the n / 2. The pixel circuits are output in the order in which they are arranged.

一方で、実施の形態3に係る光電変換装置3は、実施の形態1に係る光電変換装置1とは異なり、共通配線COM1及び共通配線COM2のそれぞれを伝達する信号の伝達と遮断とを切り替える切り替え部として機能する出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2を備えない。そのため、制御回路13は、選択スイッチのONとOFFとを切り替える制御信号を送信する機能を備えない。   On the other hand, the photoelectric conversion device 3 according to the third embodiment is different from the photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment in that the switching is performed to switch between transmission and interruption of signals transmitted through the common wiring COM1 and the common wiring COM2. The output selection switches SW_COM1 and SW_COM2 that function as the units are not provided. For this reason, the control circuit 13 does not have a function of transmitting a control signal for switching the selection switch between ON and OFF.

光電変換装置3では、2個の共通配線COM1,COM2のそれぞれを伝達した信号は、出力選択スイッチSW_COM1,SW_COM2による出力タイミングの制御を受けずに、別々に信号処理回路10に出力される。具体的に説明すると、共通配線COM1を伝達する出力信号DiffSIGNALは、増幅回路AMP_COM1及び出力増幅回路OUTAMP1で増幅され、出力配線OUT1を通って信号処理回路10に出力される。共通配線COM2を伝達する出力信号DiffSIGNALは、増幅回路AMP_COM2及び出力増幅回路OUTAMP2で増幅され、出力配線OUT2を通って信号処理回路10に出力される。   In the photoelectric conversion device 3, the signals transmitted through the two common wires COM1 and COM2 are separately output to the signal processing circuit 10 without being controlled by the output selection switches SW_COM1 and SW_COM2. More specifically, the output signal DiffSIGNAL transmitted through the common line COM1 is amplified by the amplifier circuit AMP_COM1 and the output amplifier circuit OUTAMP1, and is output to the signal processing circuit 10 through the output line OUT1. The output signal DiffSIGNAL transmitted through the common line COM2 is amplified by the amplifier circuit AMP_COM2 and the output amplifier circuit OUTAMP2, and is output to the signal processing circuit 10 through the output line OUT2.

信号処理回路10は、2個の出力配線OUT1,OUT2から別々に出力された信号を受信する。そして、信号処理回路10は、2個の出力配線OUT1,OUT2から別々に受信した信号に対し、光電変換装置3において省かれた出力選択スイッチによる処理に相当する処理を含む適宜の画像処理を実行して、画像読取対象の1次元画像を得る。   The signal processing circuit 10 receives signals output separately from the two output wirings OUT1 and OUT2. Then, the signal processing circuit 10 executes appropriate image processing including processing corresponding to processing by the output selection switch omitted in the photoelectric conversion device 3 on signals separately received from the two output wirings OUT1 and OUT2. Thus, a one-dimensional image to be read is obtained.

以上説明したように、実施の形態3に係る光電変換装置3は、上述した実施の形態1に係る光電変換装置1及び実施の形態2に係る光電変換装置2が備えていた出力選択スイッチ及びこれを制御する制御回路の機能を備えず、複数の共通配線を伝達する信号を別々の出力配線で信号処理回路10に出力する。その結果、光電変換装置3内の配線及び制御を簡略化した上で、光電変換装置3を高速に動作することが可能となる。   As described above, the photoelectric conversion device 3 according to the third embodiment includes the output selection switch included in the above-described photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment and the photoelectric conversion device 2 according to the second embodiment. The signal processing circuit 10 is not provided with the function of the control circuit for controlling the signal, and signals transmitted through the plurality of common wirings are output to the signal processing circuit 10 through separate output wirings. As a result, it is possible to operate the photoelectric conversion device 3 at high speed while simplifying the wiring and control in the photoelectric conversion device 3.

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能である。上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。   The present invention can be variously modified and modified without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The above-described embodiments are for explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention.

例えば、上記実施の形態では、n個のビット回路BC1〜BCnから出力された出力信号DiffSIGNALを、2個又は3個の共通配線に分けて伝達した。しかし、本発明に係る光電変換装置は、より多くの数の共通配線を用いることができる。共通配線の数を増やすことにより、配線及び制御は複雑になる一方で、1個の共通配線当たりに付随する寄生容量をさらに抑えることができる。   For example, in the above embodiment, the output signal DiffSIGNAL output from the n bit circuits BC1 to BCn is divided and transmitted to two or three common wires. However, the photoelectric conversion device according to the present invention can use a larger number of common wirings. By increasing the number of common wirings, wiring and control become complicated, while parasitic capacitance associated with one common wiring can be further suppressed.

より具体的に説明すると、本発明に係る光電変換装置が備える複数の共通配線のそれぞれは、n個の画素回路PC1〜PCnのうちの共通配線の個数から1を減じた個数おきに配置された2個以上の画素回路に対応する2個以上のビット回路から出力された出力信号DiffSIGNALを伝達するように構成することができる。すなわち、光電変換装置がk個(kは2以上の整数)の共通配線を備える場合、k個の共通配線のそれぞれは、伝達する出力信号DiffSIGNALを出力するビット回路がk個の共通配線間で重複しないように、(k−1)個おきに配置された2個以上の画素回路に対応する2個以上のビット回路から出力された出力信号DiffSIGNALを伝達するように構成することができる。共通配線をk本へ増やすことで、寄生容量が大きい共通配線部分の動作周波数を1/kにすることができる。   More specifically, each of the plurality of common wirings provided in the photoelectric conversion device according to the present invention is arranged every number obtained by subtracting 1 from the number of common wirings among the n pixel circuits PC1 to PCn. An output signal DiffSIGNAL output from two or more bit circuits corresponding to two or more pixel circuits can be transmitted. That is, when the photoelectric conversion device includes k (k is an integer of 2 or more) common wirings, each of the k common wirings has a bit circuit that outputs the output signal DiffSIGNAL to be transmitted between the k common wirings. In order not to overlap, the output signal DiffSIGNAL output from two or more bit circuits corresponding to two or more pixel circuits arranged every (k−1) may be transmitted. By increasing the number of common wires to k, the operating frequency of the common wire portion having a large parasitic capacitance can be reduced to 1 / k.

また、本発明に係る光電変換装置が備える複数の共通配線のそれぞれが伝達する出力信号DiffSIGNALの出力元のビット回路は、n個のビット回路BC1〜BCn内で予め定められた個数おきに並んだものでなくてもよい。すなわち、ビット回路BC1からビット回路BCnまで順に、各ビット回路BCが出力信号DiffSIGNALを出力する共通配線を並べたときに、共通配線の順序が複数の共通配線の中で循環的にならなくてもよい。   In addition, the bit circuits that are the output sources of the output signal DiffSIGNAL transmitted by each of the plurality of common wirings included in the photoelectric conversion device according to the present invention are arranged at predetermined intervals in the n bit circuits BC1 to BCn. It doesn't have to be a thing. That is, when the common wirings that output the output signal DiffSIGNAL are arranged in order from the bit circuit BC1 to the bit circuit BCn, the order of the common wirings may not be cyclic among the plurality of common wirings. Good.

より具体的に説明すると、本発明に係る光電変換装置が備える複数の共通配線のそれぞれは、n個の画素回路PC1〜PCnのうちの連続して並んだ画素回路を含まない2個以上の画素回路に対応する2個以上のビット回路のそれぞれから出力された出力信号DiffSIGNALを伝達するように構成することができる。各共通配線を伝達する出力信号DiffSIGNALの出力元のビット回路が、予め定められた個数おきに並んだ画素回路に対応するビット回路でなくとも、連続して並んだ画素回路に対応するビット回路にならないように構成することで共通配線部分における動作の高速化を抑えることができ、動作周波数を下げることが可能になる。   More specifically, each of the plurality of common wirings included in the photoelectric conversion device according to the present invention includes two or more pixels that do not include pixel circuits arranged in a row among the n pixel circuits PC1 to PCn. An output signal DiffSIGNAL output from each of two or more bit circuits corresponding to the circuit can be transmitted. Even if the bit circuit that is the output source of the output signal DiffSIGNAL that transmits each common wiring is not a bit circuit that corresponds to a pixel circuit arranged every predetermined number, a bit circuit that corresponds to a pixel circuit arranged continuously By configuring so as not to occur, it is possible to suppress the speeding up of the operation in the common wiring portion, and it is possible to reduce the operating frequency.

また、上記実施の形態では、n個のビット回路BC1〜BCnのそれぞれは、差動増幅回路DiffAMPを備え、対応する画素回路PCから受信した光電変換信号と基準信号との差分を増幅して得られた信号を出力信号DiffSIGNALとして出力した。しかし、各ビット回路BCは差動増幅回路DiffAMPを備えなくてもよい。例えば、差動増幅回路DiffAMPの処理に相当する処理をビット回路BCよりも後段の回路が実行するようにしてもよい。この場合、各ビット回路BCは、対応する画素回路PCから受信した光電変換信号をそのままサンプルホールド容量CSHに保持して、出力信号DiffSIGNALとして対応する共通配線に出力する。すなわち、各ビット回路BCが共通配線に出力する信号は、対応する画素回路から受信した光電変換信号に増幅等の処理を施した信号であってもよいし、受信した光電変換信号自体であってもよい。   Further, in the above embodiment, each of the n bit circuits BC1 to BCn includes the differential amplifier circuit DiffAMP, and is obtained by amplifying the difference between the photoelectric conversion signal received from the corresponding pixel circuit PC and the reference signal. The obtained signal was output as an output signal DiffSIGNAL. However, each bit circuit BC may not include the differential amplifier circuit DiffAMP. For example, a process corresponding to the process of the differential amplifier circuit DiffAMP may be executed by a circuit subsequent to the bit circuit BC. In this case, each bit circuit BC holds the photoelectric conversion signal received from the corresponding pixel circuit PC as it is in the sample hold capacitor CSH, and outputs it to the corresponding common line as the output signal DiffSIGNAL. That is, the signal that each bit circuit BC outputs to the common wiring may be a signal obtained by performing processing such as amplification on the photoelectric conversion signal received from the corresponding pixel circuit, or the received photoelectric conversion signal itself. Also good.

1,2,3 光電変換装置、10 信号処理回路、11,12,13 制御回路、PC,PC1〜PCn 画素回路、BC,BC1〜BCn ビット回路、COM1,COM2,COM3 共通配線、AMP_COM1,AMP_COM2,AMP_COM3 増幅回路、SW_COM1,SW_COM2,SW_COM3 出力選択スイッチ、OUTAMP,OUTAMP1,OUTAMP2 出力増幅回路、OUT,OUT1,OUT2 出力配線、Cpcom1,Cpcom2,Cpcom3 配線容量、Cpin1,Cpin2,Cpin3 寄生入力容量、Cpsw 寄生空乏層容量、PINNED_PD フォトダイオード、FD フローティングディフィージョン、Tr_TX 転送ゲート、TX 転送信号、Tr_SF ソースフォロワトランジスタ、Tr_RST リセットトランジスタ、V_RST リセット電圧、RST リセット信号、BIAS_SF 定電流源、VDD 電源、V_PDSF 出力電圧、C1,C2 利得決定用容量、DiffAMP 差動増幅回路、SW_RST リセットスイッチ、V_BIAS オフセット用バイアス電圧、SW_SH サンプルホールドスイッチ、CSH サンプルホールド容量、BufAMP 読み出しバッファ、SW_BITSEL ビット選択スイッチ、BITSEL,BITSEL1〜BITSELn ビット選択信号、DiffSIGNAL 出力信号   1, 2, 3 photoelectric conversion device, 10 signal processing circuit, 11, 12, 13 control circuit, PC, PC1-PCn pixel circuit, BC, BC1-BCn bit circuit, COM1, COM2, COM3 common wiring, AMP_COM1, AMP_COM2, AMP_COM3 amplifier circuit, SW_COM1, SW_COM2, SW_COM3 output selection switch, OUTAMP, OUTAMP1, OUTAMP2 output amplifier circuit, OUT, OUT1, OUT2 output wiring, Cpcom1, Cpcom2, Cpcom3 wiring capacitance, Cpin1, Cpin2, Cpin3 parasitic input capacitance, Cpsw parasitic depletion Layer capacitance, PINNED_PD photodiode, FD floating diffusion, Tr_TX transfer gate, TX transfer signal, Tr_SF source follower Transistor, Tr_RST reset transistor, V_RST reset voltage, RST reset signal, BIAS_SF constant current source, VDD power supply, V_PDSF output voltage, C1, C2 gain determining capacitance, DiffAMP differential amplifier circuit, SW_RST reset switch, V_BIAS offset bias voltage, SW_SH sample hold switch, CSH sample hold capacity, BufAMP read buffer, SW_BITSEL bit selection switch, BITSEL, BITSEL1 to BITSELn bit selection signal, DiffSIGNAL output signal

Claims (5)

それぞれが、入射光を光電変換する光電変換素子を含み、前記光電変換素子による光電変換に基づかない基準信号と前記光電変換素子による光電変換に基づいて生成された光電変換信号順次出力する、予め定められた方向に並んで配置された複数の画素回路と、
それぞれが、前記複数の画素回路のうちの対応する1個の画素回路から出力された基準信号と光電変換信号順次受信して、受信した基準信号と光電変換信号との差分を増幅することにより得られた出力信号を出力する、前記複数の画素回路に対して1対1で対応する複数のビット回路と、
それぞれが、前記複数のビット回路のうちの2個以上のビット回路から出力された出力信号を伝達する、伝達する出力信号を出力するビット回路が重複しない複数の共通配線と、
前記複数のビット回路のそれぞれが前記出力信号を出力するタイミングを制御して、前記複数の共通配線のうちの各共通配線に、該各共通配線が伝達する出力信号を出力すべき2個以上のビット回路から、前記複数の画素回路のうちの該2個以上のビット回路に対応する2個以上の画素回路が並んだ順序で、前記出力信号を出力させる制御回路と、
を備え
前記画素回路のそれぞれは、前記画素回路内の信号をリセットするリセットトランジスタを含み、前記画素回路内の信号が前記リセットトランジスタによりリセットされたときに前記基準信号を出力する、光電変換装置。
Each includes a photoelectric conversion element that photoelectrically converts incident light, and sequentially outputs a reference signal that is not based on photoelectric conversion by the photoelectric conversion element and a photoelectric conversion signal that is generated based on photoelectric conversion by the photoelectric conversion element. A plurality of pixel circuits arranged side by side in a predetermined direction;
Each said plurality of the corresponding reference signal output from one pixel circuit and the photoelectric conversion signals sequentially received among the pixel circuits, for amplifying a difference between the reference signal and the photoelectric conversion signal received that A plurality of bit circuits which output the output signals obtained by the above-mentioned one-to-one correspondence to the plurality of pixel circuits;
A plurality of common wires that each transmit an output signal output from two or more bit circuits of the plurality of bit circuits, and that do not overlap bit circuits that output output signals to be transmitted;
Controlling the timing at which each of the plurality of bit circuits outputs the output signal, and outputting two or more output signals transmitted by the common wires to the common wires of the plurality of common wires. A control circuit for outputting the output signal in an order in which two or more pixel circuits corresponding to the two or more bit circuits of the plurality of pixel circuits are arranged from a bit circuit;
Equipped with a,
Each of the pixel circuits includes a reset transistor that resets a signal in the pixel circuit, and outputs the reference signal when the signal in the pixel circuit is reset by the reset transistor .
前記画素回路のそれぞれは、フローティングディフュージョンを含み、  Each of the pixel circuits includes a floating diffusion,
前記画素回路内の信号は、前記フローティングディフュージョンにより電荷から電圧に変換された信号であり、  The signal in the pixel circuit is a signal converted from a charge to a voltage by the floating diffusion,
前記画素回路のそれぞれは、前記電圧が前記リセットトランジスタによりリセットされたときに前記基準信号を出力する、  Each of the pixel circuits outputs the reference signal when the voltage is reset by the reset transistor.
請求項1に記載の光電変換装置。  The photoelectric conversion device according to claim 1.
前記複数の共通配線のそれぞれを伝達する信号の、1個の出力配線への伝達と遮断とを切り替える切り替え部をさらに備え、
前記制御回路は、前記切り替え部が前記複数の共通配線のそれぞれから前記1個の出力配線に信号を伝達するタイミングを制御して、前記複数の画素回路における前記入射光の光電変換に基づく信号を、該複数の画素回路が並んだ順序で順次前記1個の出力配線に出力させる、
請求項1又は2に記載の光電変換装置。
A switching unit that switches between transmission and interruption of a signal transmitted through each of the plurality of common wirings to one output wiring;
The control circuit controls a timing at which the switching unit transmits a signal from each of the plurality of common wirings to the one output wiring, and outputs a signal based on photoelectric conversion of the incident light in the plurality of pixel circuits. , And sequentially outputting to the one output wiring in the order in which the plurality of pixel circuits are arranged.
The photoelectric conversion device according to claim 1 or 2.
前記複数の共通配線のそれぞれは、前記複数の画素回路のうちの連続して並んだ画素回路を含まない2個以上の画素回路に対応する2個以上のビット回路のそれぞれから出力された前記出力信号を伝達する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の光電変換装置。
Wherein each of the plurality of common lines, the output which is output from each of the consecutive two or more bits circuits corresponding to two or more pixel circuits without the pixel circuits arranged in the plurality of pixel circuits Transmit signal,
The photoelectric conversion apparatus of any one of Claim 1 to 3 .
前記複数の共通配線のそれぞれは、前記複数の画素回路のうちの該複数の共通配線の個数から1を減じた個数おきに並んで配置された2個以上の画素回路に対応する2個以上のビット回路から出力された前記出力信号を伝達する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の光電変換装置。
Each of the plurality of common wirings includes two or more pixel circuits corresponding to two or more pixel circuits arranged side by side by the number obtained by subtracting 1 from the number of the plurality of common wirings of the plurality of pixel circuits. Transmitting the output signal output from the bit circuit;
The photoelectric conversion apparatus of any one of Claim 1 to 3 .
JP2013245154A 2013-11-27 2013-11-27 Photoelectric conversion device Active JP6261300B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013245154A JP6261300B2 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Photoelectric conversion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013245154A JP6261300B2 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Photoelectric conversion device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015104073A JP2015104073A (en) 2015-06-04
JP6261300B2 true JP6261300B2 (en) 2018-01-17

Family

ID=53379424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013245154A Active JP6261300B2 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Photoelectric conversion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6261300B2 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06164924A (en) * 1992-11-16 1994-06-10 Fuji Xerox Co Ltd Image senor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015104073A (en) 2015-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2924980B1 (en) Solid-state image sensor and image sensing system
US20180249098A1 (en) Solid-state image pickup apparatus, signal processing method for a solid-state image pickup apparatus, and electronic apparatus
JP5224942B2 (en) Solid-state imaging device
US7852393B2 (en) Photoelectric conversion apparatus and image sensing system using the same
US9467637B2 (en) Image sensor with multi-shared pixel architecture and dual readout path
KR102488110B1 (en) Analog-Digital Conversion circuit and CMOS image sensor including the same
JP2008067065A (en) Signal detecting device, signal reading method for the same, and imaging system using the device
JP2006081189A (en) Detection circuit for image sensor
KR20180098502A (en) Image sensor
EP3799422A1 (en) Image sensor and operation method thereof
JP2012199913A (en) Signal reception section test circuit, imaging apparatus, signal reception section test method and test method of imaging apparatus
JP2011103651A (en) Image sensor and method of operating the same
US9648262B2 (en) Imaging apparatus and imaging system
JPWO2013157423A1 (en) Solid-state imaging device
TW200822696A (en) Image sensor, module and electronic device
TW201834448A (en) Pixel biasing apparatus with noise cancellation function, and CMOS image sensor including the same
CN102740007B (en) active image sensing circuit and sensing method thereof
EP2773099B1 (en) Image pickup apparatus, driving method for image pickup apparatus, image pickup system, and driving method for image pickup system
KR102446289B1 (en) Pixel bias apparatus for ramp ground noise cancellation, and cmos image sensor thereof
JP6261300B2 (en) Photoelectric conversion device
WO2013009428A2 (en) Image sensor with a charge-based readout circuit
TWI711309B (en) Image sensor and timing controller thereof
JP6192790B2 (en) Imaging apparatus and imaging system
US10721425B2 (en) Solid-state imaging device
JP6057568B2 (en) Photoelectric conversion device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160728

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170530

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170727

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6261300

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250