JP6302350B2 - 信号電荷のa/d変換回路、信号読み出し回路及び固体撮像素子 - Google Patents
信号電荷のa/d変換回路、信号読み出し回路及び固体撮像素子 Download PDFInfo
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Description
図1に、本発明の実施の形態1である1ビット型A/D変換回路(1bit ADC)の第1の実施例の回路図を示す。本発明の実施の形態1に係る1ビット型A/D変換回路は、固体撮像素子の読み出し回路に用いることができる。
次に、本発明の実施の形態2について説明をする。これまでは、光電変換素子で生じた信号電荷の電荷量(アナログ量)を、パルスの数に変換する1ビット型A/D変換回路(1bit ADC)を説明したが、図11のように、このA/D変換回路(1bit ADC)を、その出力パルスをカウントするカウンタと組み合わせて、所定ビット数の出力を行う、固体撮像素子の読み出し回路を構成することができる。前述した各実施例の1ビット型A/D変換回路(1bit ADC)を用いることにより、従来よりも、信号電荷量を正確に検出可能な固体撮像素子の信号読み出し回路が実現できる。
次に、本発明の実施の形態3について説明をする。図10に、本発明の第3の実施形態としての固体撮像素子(イメージセンサ)100の概念図を示す。
2 リセットトランジスタ(TR)
3 電圧検出ノード(NPD)
4 クランプ容量(CCP)
5 クランプ用トランジスタ(TCP)
6 サンプルホールド容量(CSH)
7 ノード(NCP)
8 比較器(Comp)
9 差動増幅器(Amp)
10 バッファアンプ(Buf)
11 遅延回路(Delay)
100 固体撮像素子
101 センサ領域
102 出力処理回路
103 画素
104 フォトダイオード
105 AD変換回路
106 カウンタ
Claims (11)
- 光電変換素子で生成された電荷量をアナログ/デジタル変換するA/D変換回路であって、
前記光電変換素子の電圧検出ノードに一端が接続されるクランプ容量と、
前記クランプ容量の他端の電圧としきい値電圧とを比較し、両者が一致したときに出力が反転してパルスを出力する比較器と、
前記比較器の出力に基づいて、前記光電変換素子の電圧検出ノードの電圧をリセット電圧に戻すリセット手段と、
前記比較器の出力に基づいて、前記クランプ容量の他端の電圧を所定の基準電圧に設定するクランプ用トランジスタと、
を備えるA/D変換回路。 - 請求項1に記載のA/D変換回路であって、
前記クランプ容量の他端と接地電位又は基板電位との間に、サンプルホールド容量を設けたことを特徴とするA/D変換回路。 - 請求項1又は2に記載のA/D変換回路であって、
前記クランプ容量の他端と前記比較器の入力との間に、バッファアンプを設けることを特徴とするA/D変換回路。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のA/D変換回路であって、
前記クランプ容量の他端の電圧を正極入力とし、前記基準電圧を負極入力とする差動増幅器をさらに設け、前記差動増幅器の出力を前記比較器の入力とすることを特徴とするA/D変換回路。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のA/D変換回路であって、
前記比較器の出力と、前記リセット手段の入力及び前記クランプ用トランジスタのゲートの間に、遅延回路を設けることを特徴とするA/D変換回路。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のA/D変換回路であって、
前記比較器の出力を前記リセット手段の入力に直接入力するとともに、前記比較器の出力と前記クランプ用トランジスタのゲートの間に遅延回路を設けることを特徴とするA/D変換回路。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のA/D変換回路であって、
前記比較器の出力及び前記比較器の出力を遅延させた信号を入力とするOR回路を設け、前記比較器の出力を前記リセット手段の入力に直接入力するとともに、前記OR回路の出力を前記クランプ用トランジスタのゲートに入力することを特徴とするA/D変換回路。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のA/D変換回路であって、
前記クランプ用トランジスタのオン/オフ動作がリセット手段の動作よりも遅く、前記光電変換素子の電圧検出ノードの電圧がリセット電圧に戻るよりも、前記クランプ容量の他端の電圧が前記基準電圧になるタイミングが遅いことを特徴とするA/D変換回路。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載のA/D変換回路であって、
前記比較器に代えて、前記クランプ容量の他端の電圧を入力とし、所定の反転しきい値電圧で出力を反転するインバータ回路を用いたことを特徴とするA/D変換回路。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載のA/D変換回路の出力パルスをカウントして出力する固体撮像素子の読み出し回路。
- 請求項10に記載の固体撮像素子の読み出し回路を各画素に備え、光電変換信号をデジタル信号として出力する画素並列信号処理方式の固体撮像素子。
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