JP6691668B2 - 信号処理装置、制御方法、撮像素子、並びに、電子機器 - Google Patents

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Description

本技術は、信号処理装置、制御方法、撮像素子、並びに、電子機器に関し、特に、消費電力の増大を抑制することができるようにした信号処理装置、制御方法、撮像素子、並びに、電子機器に関する。
従来、アナログの単位信号とデジタルデータに変換するためのランプ状の参照信号を比較するとともに、この比較処理と並行してカウント処理を行ない、比較処理が完了した時点のカウント値に基づいて単位信号のデジタルデータを取得する、いわゆるシングルスロープ積分型あるいはランプ信号比較型といわれるA/D変換方式があった(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−136042号公報
近年、半導体基板等に形成される電子回路において低消費電力化が求められているが、このようなA/D変換を行う電子回路において、消費電力の増大を抑制するために電流を絞ると、アナログの単位信号と参照信号とを比較する比較部の応答が遅くなり、A/D変換性能、特に変換処理の高速性を低減させてしまうおそれがあった。つまり、A/D変換の十分な高速性を維持するために、消費電力の増大を抑制することが困難であった。
本技術は、このような状況に鑑みて提案されたものであり、消費電力の増大を抑制することができるようにすることを目的とする。
本技術の一側面は、複数の信号の信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記複数の信号の信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の前記電流量を低減させる制御部を備える信号処理装置である。
前記比較部が、前記差動段に、互いに並列に接続される、電流を供給する電流源部と前記電流源部の電流の経路を切断することができるスイッチとの組を複数有し、前記制御部は、前記複数の組の内の一部について、前記スイッチをオフにして前記電流源部が供給する電流の経路を切断することにより、前記オートゼロ期間の前記電流量を低減させることができる。
前記制御部は、オフにする前記スイッチを設定し、前記オートゼロ期間において、設定した前記スイッチをオフにすることができる。
前記比較部が、前記差動段に、電流を供給する電流源部を有し、前記制御部は、前記電流源部のゲート電位を下げることにより、前記オートゼロ期間の前記電流量を低減させることができる。
前記比較部をさらに備えることができる。
前記比較部による前記複数の信号の信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタをさらに備えることができる。
前記複数の信号は、所定の参照信号と、単位画素から読み出された信号とを含むようにすることができる。
前記比較部は、相関二重サンプリングのリセット期間において、前記参照信号と前記単位画素から読み出されたリセット信号とを比較し、前記相関二重サンプリングの信号読み出し期間において、前記参照信号と前記単位画素から読み出された画素信号とを比較し、前記制御部は、前記リセット期間の前記比較期間および前記信号読み出し期間の前記比較期間に対して、前記オートゼロ期間の前記電流量を低減させることができる。
本技術の一側面は、また、複数の信号の信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記複数の信号の信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の前記電流量を低減させる制御方法である。
本技術の他の側面は、複数の単位画素が行列状に配置される画素アレイと、前記画素アレイの前記単位画素から読み出された信号と所定の参照信号とで信号レベルを比較する比較部と、前記比較部による前記信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタと、前記比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記単位画素から読み出された信号と前記参照信号とで信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の前記電流量を低減させる制御部とを備える撮像素子である。
本技術のさらに他の側面は、被写体を撮像する撮像部と、前記撮像部による撮像により得られた画像データを画像処理する画像処理部とを備え、前記撮像部は、複数の単位画素が行列状に配置される画素アレイと、前記画素アレイの前記単位画素から読み出された信号と所定の参照信号とで信号レベルを比較する比較部と、前記比較部による前記信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタと、前記比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記単位画素から読み出された信号と前記参照信号とで信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の前記電流量を低減させる制御部とを備える電子機器である。
本技術の一側面においては、複数の信号の信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量が制御され、その比較部が複数の信号の信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、その比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の電流量が低減される。
本技術の他の側面においては、複数の単位画素が行列状に配置される画素アレイを有する撮像素子において、その画素アレイの単位画素から読み出された信号と所定の参照信号とで信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量が制御され、その比較部が単位画素から読み出された信号と参照信号とで信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、その比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の電流量が低減される。
本技術のさらに他の側面においては、電子機器の、複数の単位画素が行列状に配置される画素アレイを有する撮像素子において、その画素アレイの単位画素から読み出された信号と所定の参照信号とで信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量が制御され、その比較部が単位画素から読み出された信号と参照信号とで信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、その比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の電流量が低減される。
本技術によれば、信号を処理することが出来る。また本技術によれば、消費電量の増大を抑制することができる。
比較部の主な構成例を示す図である。 比較の様子の例を説明するタイミングチャートである。 イメージセンサの主な構成例を示す図である。 画素アレイの主な構成例を示す図である。 単位画素の主な構成例を示す図である。 A/D変換部の主な構成例を示す図である。 カラムA/D変換部の主な構成例を示す図である。 比較部の主な構成例を示す図である。 比較の様子の例を説明するタイミングチャートである。 比較の様子の例を説明する図である。 比較の様子の例を説明する図である。 比較の様子の例を説明する図である。 比較の様子の例を説明する図である。 比較結果の様子の例を説明するタイミングチャートである。 制御処理の流れの例を説明するフローチャートである。 比較部の他の構成例を示す図である。 比較の様子の他の例を説明するタイミングチャートである。 制御処理の流れの他の例を説明するフローチャートである。 比較部のさらに他の構成例を示す図である。 比較の様子のさらに他の例を説明するタイミングチャートである。 制御処理の流れのさらに他の例を説明するフローチャートである。 イメージセンサの物理構成の例を示す図である。 画素ユニットの例を示す図である。 イメージセンサの他の構成例を示す図である。 イメージセンサの他の構成例を示す図である。 撮像装置の主な構成例を示す図である。
以下、本開示を実施するための形態(以下実施の形態とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(イメージセンサ)
2.第2の実施の形態(イメージセンサ)
3.第3の実施の形態(イメージセンサ)
4.第4の実施の形態(イメージセンサの他の構成例)
5.第5の実施の形態(撮像装置)
<1.第1の実施の形態>
<比較部の消費電力と応答速度>
アナログの単位信号とデジタルデータに変換するためのランプ状の参照信号を比較するとともに、この比較処理と並行してカウント処理を行ない、比較処理が完了した時点のカウント値に基づいて単位信号のデジタルデータを取得する、いわゆるシングルスロープ積分型あるいはランプ信号比較型といわれるA/D変換方式がある。
このようなA/D変換に用いられる一般的な比較部の主な構成例を図1に示す。図1に示されるように、一般的な比較部は、図中左の差動段と図中右の増幅段とにより構成される。この比較部は、差動段の入力端子12から入力される信号の信号レベルを入力端子11から入力される参照信号の信号レベルと比較し、その比較結果を示す信号を増幅段の出力端子13より出力する。
差動段には、スイッチ21および電流源部22が設けられている。電流源部22はゲート電位VGに応じた電流を供給する。スイッチ21は、オフすることにより、電流源部22のドレイン側の電流経路を切断することができる。すなわち、スイッチ21は、オフすることにより、電流源部22からの電流の供給を止めることができる。
このような構成の比較部を用いて画素から読み出された信号をA/D変換する場合、そのA/D変換が行われる間(A/D変換期間の間)、図2に示されるタイミングチャートのように、スイッチ21の制御信号はHighに保たれ、スイッチ21の状態はオン状態に維持される。つまり、電流源部22の電流は一定(電流I)に保たれる。図2の例においては、相関二重サンプリング方式によるA/D変換が行われているが、この相関二重サンプリングのオートゼロ期間(時刻t0乃至時刻t1)、画素から読み出されたリセット信号と参照信号との比較が行われるP相コンパレート期間(時刻t2乃至時刻t3)、画素から読み出された画素信号と参照信号との比較が行われるD相コンパレート期間(時刻t4乃至時刻t5)を含むA/D変換期間の全てにおいて、電流源部22の電流は一定(電流I)に保たれている。
近年、半導体基板等に形成される電子回路において低消費電力化が求められている。そこで、図1の比較部において消費電力の増大を抑制するためには、例えば、電流Iを小さくすることが考えられる。しかしながら、このような比較部において、電流源部22の電流と比較部の応答速度はトレードオフの関係にある。したがって、この電流Iを小さくすると、アナログの単位信号と参照信号とを比較する比較部の応答が遅くなり、A/D変換性能、特に変換処理の高速性を低減させてしまうおそれがあった。
近年においては、A/D変換の高速化が求められており、A/D変換の処理速度のマージンは少ない場合が多く、電流Iを小さくすることが困難であった。つまり、A/D変換の十分な高速性を維持するために、消費電力の増大を抑制することが困難であった。
<比較部の電流制御>
そこで、複数の信号の信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量を制御し、その比較部が複数の信号の信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、その比較期間以外の期間の電流量を低減させるようにする。
例えば、信号処理装置において、複数の信号の信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量を制御し、その比較部が前記複数の信号の信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、その比較期間以外の期間の電流量を低減させる制御部を備えるようにする。
このようにすることにより、信号処理装置は、消費電力の増大を抑制することができる。
なお、差動段に、互いに並列に接続される、電流を供給する電流源部とその電流源部の電流の経路を切断することができるスイッチとの組を複数設け、その複数の組の内の一部について、スイッチをオフにして電流源部が供給する電流の経路を切断することにより、比較期間以外の期間の電流量を低減させるようにしてもよい。
このようにすることにより、スイッチのオン・オフという容易な制御により、比較期間以外の期間において電流源の電流量を、比較期間よりも低減させることができる。すなわち、電流量の制御をより容易に行うことができる。また、電流量をより高速に変化させることができるため、電流量の制御をより高速に行うことができる。
また、比較期間に対して、比較部のオートゼロ期間の前記電流量を低減させるようにしてもよい。このようにすることにより、比較部の出力遅延を低減させることができる。
また、比較部をさらに備えるようにしてもよい。これにより、消費電力の増大を抑制しながら、複数の信号の信号レベルの比較を行うことができる。さらに、その比較部による複数の信号の信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタを備えるようにしてもよい。これにより、消費電力の増大を抑制しながら、アナログ信号のA/D変換を行うことができる。
さらに、その場合、上述した複数の信号は、所定の参照信号と、単位画素から読み出された信号とを含むようにしてもよい。このようにすることにより、画素から読み出された信号をA/D変換する場合において、消費電力の増大を抑制することができる。
さらに、比較部が、A/D変換において相関二重サンプリングを行うようにしてもよい。そして、その相関二重サンプリングのリセット期間において、参照信号と単位画素から読み出されたリセット信号とを比較し、相関二重サンプリングの信号読み出し期間において、参照信号と単位画素から読み出された画素信号とを比較するようにしてもよい。そして、そのリセット期間の比較期間および信号読み出し期間の比較期間に対して、それらの比較期間以外の期間の電流量を低減させるようにしてもよい。このようにすることにより、相関二重サンプリングにおいて、消費電力の増大を抑制することができる。
<イメージセンサ>
このような本技術を適用した撮像素子の一実施の形態であるイメージセンサの主な構成例を、図3に示す。図3に示されるイメージセンサ100は、被写体からの光を光電変換して画像データとして出力するデバイスである。例えば、イメージセンサ100は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いたCMOSイメージセンサ、CCD(Charge Coupled Device)を用いたCCDイメージセンサ等として構成される。
図3に示されるように、イメージセンサ100は、画素アレイ101、参照電圧発生部102、A/D変換部103、水平転送部104、制御部111、および垂直走査部112を有する。
画素アレイ101は、フォトダイオード等の光電変換素子を有する画素構成(単位画素)が平面状または曲面状に配置される画素領域である。画素アレイ101の構成の詳細については後述するが、単位画素から読み出されたアナログ信号は、垂直信号線121−1乃至垂直信号線121−Nのいずれかを介してA/D変換部103に伝送される。以下において、垂直信号線121−1乃至垂直信号線121−Nを互いに区別して説明する必要が無い場合、垂直信号線121と称する。
参照電圧発生部102は、A/D変換部103のA/D変換の基準信号となる参照信号(参照電圧とも称する)を発生する。この参照信号の波形は任意である。例えば、参照信号をランプ波(のこぎり波)としてもよい。以下においては、参照信号としてランプ波(Ramp)を用いる場合を例に説明する。参照電圧発生部102は、例えば、D/A変換部を有し、そのD/A変換部により参照信号(Ramp)を生成する。この参照信号(Ramp)は、参照信号線122を介してA/D変換部103に供給される。
A/D変換部103は、その参照信号を用いて、画素アレイ101から垂直信号線121を介して伝送される(各単位画素から読み出された)アナログ信号等をA/D変換し、そのデジタルデータを、信号線123−1乃至信号線123−Nのいずれかを介して水平転送部104に出力する。以下において、信号線123−1乃至信号線123−Nを互いに区別して説明する必要が無い場合、信号線123と称する。
水平転送部104は、A/D変換部103から信号線123を介して供給されるデジタルデータを、信号線124を介してイメージセンサ100の外部等に転送する。
制御部111は、制御線131を介して制御信号を供給することにより参照電圧発生部102を制御する。また、制御部111は、制御線132を介して制御信号を供給することによりA/D変換部103を制御する。また、制御部111は、制御線133を介して制御信号を供給することにより水平転送部104を制御する。また、制御部111は、制御線134を介して制御信号を供給することにより垂直走査部112を制御する。このように、イメージセンサ100の各部を制御することにより、制御部111は、イメージセンサ100全体の動作(各部の動作)を制御する。
なお、図3においては、上述した制御線131乃至制御線134がそれぞれ1本の点線(点線矢印)により示されているが、これらの制御線はいずれも、複数の制御線により構成されるようにしてもよい。
垂直走査部112は、制御部111に制御されて、制御線125−1乃至制御線125−Mを介して制御信号を供給することにより、画素アレイ101の各単位画素のトランジスタの動作を制御する。なお、以下において、制御線125−1乃至制御線125−Mを互いに区別して説明する必要が無い場合、制御線125と称する。
<画素アレイ>
画素アレイ101の主な構成例を図4に示す。上述したように、画素領域(画素アレイ101)には、複数の単位画素が面状に並べられて配置されている。図4の例の場合、M×N個の単位画素141(単位画素141−11乃至単位画素141−MN)が、M行N列の行列状(アレイ状)に並べられて配置されている(M、Nは任意の自然数)。以下において、単位画素141−11乃至単位画素141−MNを互いに区別して説明する必要が無い場合、単位画素141と称する。単位画素141の並べ方は任意であり、例えば、所謂ハニカム構造等のように、行列状以外の並べ方であってもよい。
図4に示されるように、単位画素141のカラム(列)(以下において、単位画素列とも称する)毎に垂直信号線121(垂直信号線121−1乃至垂直信号線121−N)が形成されている。そして、各垂直信号線121は、自身に対応するカラム(単位画素列)の各単位画素に接続され、その各単位画素から読み出された信号をA/D変換部103に伝送する。また、図4に示されるように、単位画素141の行(以下において、単位画素行とも称する)毎に制御線125(制御線125−1乃至制御線125−M)が形成されている。そして、各制御線125は、自身に対応する単位画素行の各単位画素に接続され、垂直走査部112から供給される制御信号を、その各単位画素に伝送する。
つまり、単位画素141は、自身が属するカラム(単位画素列)に割り当てられた垂直信号線121と、自身が属する単位画素行に割り当てられた制御線125とに接続されており、その制御線125を介して供給される制御信号に基づいて駆動し、自身において得られる電気信号を、その垂直信号線121を介してA/D変換部103に供給する。
なお、図4において各行の制御線125は1本の線として示されているが、この各行の制御線125が複数の制御線により構成されるようにしてもよい。
<単位画素構成>
図5は、単位画素141の回路構成の主な構成の例を示す図である。図5に示されるように、単位画素141は、フォトダイオード(PD)151、転送トランジスタ152、リセットトランジスタ153、増幅トランジスタ154、およびセレクトトランジスタ155を有する。
フォトダイオード(PD)151は、受光した光をその光量に応じた電荷量の光電荷(ここでは、光電子)に光電変換してその光電荷を蓄積する。その蓄積された光電荷は、所定のタイミングにおいて読み出される。フォトダイオード(PD)151のアノード電極は画素領域のグランド(画素グランド)に接続され、カソード電極は転送トランジスタ152を介してフローティングディフュージョン(FD)に接続される。もちろん、フォトダイオード(PD)151のカソード電極が画素領域の電源(画素電源)に接続され、アノード電極が転送トランジスタ152を介してフローティングディフュージョン(FD)に接続され、光電荷が光正孔として読み出される方式としてもよい。
転送トランジスタ152は、フォトダイオード(PD)151からの光電荷の読み出しを制御する。転送トランジスタ152は、ドレイン電極がフローティングディフュージョンに接続され、ソース電極がフォトダイオード(PD)151のカソード電極に接続される。また、転送トランジスタ152のゲート電極には、垂直走査部112から供給される転送制御信号を伝送する転送制御線(TRG)が接続される。つまり、この転送制御線(TRG)は、図4の制御線125に含まれる。
転送制御線(TRG)の信号(すなわち、転送トランジスタ152のゲート電位)がオフ状態のとき、フォトダイオード(PD)151からの光電荷の転送が行われない(フォトダイオード(PD)151において光電荷が蓄積される)。これに対して、転送制御線(TRG)の信号がオン状態のとき、フォトダイオード(PD)151に蓄積された光電荷がフローティングディフュージョン(FD)に転送される。
リセットトランジスタ153は、フローティングディフュージョン(FD)の電位をリセットする。リセットトランジスタ153は、ドレイン電極が電源電位に接続され、ソース電極がフローティングディフュージョン(FD)に接続される。また、リセットトランジスタ153のゲート電極には、垂直走査部112から供給されるリセット制御信号を伝送するリセット制御線(RST)が接続される。つまり、このリセット制御線(RST)は、図4の制御線125に含まれる。
リセット制御線(RST)の信号(すなわち、リセットトランジスタ153のゲート電位)がオフ状態のとき、フローティングディフュージョン(FD)は電源電位と切り離されている。これに対して、リセット制御線(RST)の信号がオン状態のとき、フローティングディフュージョン(FD)の電荷が電源電位に捨てられ、フローティングディフュージョン(FD)がリセットされる。
増幅トランジスタ154は、フローティングディフュージョン(FD)の電位変化を増幅し、電気信号(アナログ信号)として出力する。増幅トランジスタ154は、ゲート電極がフローティングディフュージョン(FD)に接続され、ドレイン電極がソースフォロワ電源電圧に接続され、ソース電極がセレクトトランジスタ155のドレイン電極に接続されている。
例えば、増幅トランジスタ154は、リセットトランジスタ153によってリセットされたフローティングディフュージョン(FD)の電位をリセット信号(リセットレベル)としてセレクトトランジスタ155に出力する。また、増幅トランジスタ154は、転送トランジスタ152によって光電荷が転送されたフローティングディフュージョン(FD)の電位を画素信号(光蓄積信号レベル)としてセレクトトランジスタ155に出力する。
セレクトトランジスタ155は、増幅トランジスタ154から供給される電気信号の垂直信号線(VSL)121(すなわち、A/D変換部103)への出力を制御する。セレクトトランジスタ155は、ドレイン電極が増幅トランジスタ154のソース電極に接続され、ソース電極が垂直信号線121に接続されている。また、セレクトトランジスタ155のゲート電極には、垂直走査部112から供給されるセレクト制御信号を伝送するセレクト制御線(SEL)が接続される。つまり、このセレクト制御線(SEL)は、図3の制御線125に含まれる。
セレクト制御線(SEL)の信号(すなわち、セレクトトランジスタ155のゲート電位)がオフ状態のとき、増幅トランジスタ154と垂直信号線121は電気的に切り離されている。したがって、この状態のとき、当該単位画素141からリセット信号や画素信号等が出力されない。これに対して、セレクト制御線(SEL)がオン状態のとき、当該単位画素141が選択状態となる。つまり、増幅トランジスタ154と垂直信号線121が電気的に接続され、増幅トランジスタ154から出力される信号が、当該単位画素141の画素信号として、垂直信号線121に供給される。すなわち、当該単位画素141からリセット信号や画素信号等が読み出される。
<A/D変換部の構成>
次に、図6を参照して、A/D変換部103(図3)の構成例について説明する。図6に示されるように、A/D変換部103は、カラムA/D変換部161−1乃至カラムA/D変換部161−Nを有する。以下において、カラムA/D変換部161−1乃至カラムA/D変換部161−Nを互いに区別して説明する必要が無い場合、カラムA/D変換部161と称する。カラムA/D変換部161は、画素アレイ101のカラム(単位画素列)毎に設けられている。
そして、図5に示されるように、各カラムA/D変換部161(カラムA/D変換部161−1乃至カラムA/D変換部161−N)には、自身に対応するカラムの垂直信号線121(垂直信号線121−1乃至垂直信号線121−N)と、参照信号線122とが接続されている。カラムA/D変換部161は、シングルスロープA/D変換方式でA/D変換を行う。すなわち、各カラムA/D変換部161は、自身に対応するカラムの単位画素141から読み出され、そのカラムの垂直信号線121を介して供給される信号を、参照信号線122を介して参照電圧発生部102から供給される参照信号を利用して、A/D変換する。
また、図6に示されるように、各カラムA/D変換部161には、自身に対応するカラムの信号線123(信号線123−1乃至信号線123−N)が接続されている。各カラムA/D変換部161は、自身において得られたA/D変換結果を、自身に対応する信号線123を介して水平転送部104に供給する。
さらに、図6に示されるように、各カラムA/D変換部161には、制御線132(制御線132−1乃至制御線132−N)が接続されている。各カラムA/D変換部161は、自身に対応する制御線132を介して制御部111から供給される制御信号(すなわち、制御部111の制御)に基づいて駆動する。
<カラムA/D変換部の構成>
次に、図7を参照して、カラムA/D変換部161(図6)の構成例について説明する。図7に示されるように、カラムA/D変換部161は、比較部171、カウンタ172、キャパシタ173、およびキャパシタ174を有する。
2入力1出力の比較部171は、その入力端子HiZ_VSLが、キャパシタ174を介して、自身の対応するカラムの垂直信号線121に接続され、その入力端子HiZ_DACが、キャパシタ173を介して参照信号線122に接続され、その出力端子VCOが、カウンタ172に接続されている。
比較部171は、垂直信号線121およびキャパシタ174を介して入力端子HiZ_VSLに入力される入力信号(例えば単位画素141から読み出されたアナログ信号)と、参照信号線122およびキャパシタ173を介して入力端子HiZ_DACに入力される参照信号とを比較し(信号レベルの比較を行い)、その比較結果をカウンタ172に出力する。つまり、比較部171は、入力信号と参照信号とのいずれの信号レベルが大きいかを示す信号を出力端子VCOから出力し、カウンタ172に供給する。
例えば、この比較結果を示す信号は、1ビットのデジタルデータである。例えば、参照信号(入力端子HiZ_DACに入力される信号)の信号レベルが、入力信号(入力端子HiZ_VSLに入力される信号)の信号レベルより大きい場合、この比較結果を示す信号の値が「0」となり、逆の場合、値が「1」となる。もちろん、この信号の値の取り方は逆でもよい。また、比較結果を示す信号のビット長は任意であり、複数ビットからなる情報であってもよい。
カウンタ172は、入力端子が比較部171の出力端子VCOに接続され、出力端子が、自身に対応するカラムの信号線123に接続されている。カウンタ172には、比較部171から比較結果が供給される。カウンタ172は、カウント開始からその比較結果が反転(出力端子VCOの信号レベルが変化)するまでのクロック信号のクロック数をカウントする(つまり、比較結果が反転するまでの時間を計測する)。そして、カウンタ172は、比較結果が反転した時点でそれまでのカウント値を、比較部171の入力端子HiZ_VSLに入力される入力信号のA/D変換結果(つまり、単位画素141から読み出された信号のデジタルデータ)として、信号線123を介して水平転送部104に出力する。
キャパシタ173およびキャパシタ174は、容量が固定の(所定の容量を有する)キャパシタである。
なお、図7に示されるように、比較部171、キャパシタ173、およびキャパシタ174をまとめて比較部181としてもよい(キャパシタ173およびキャパシタ174を比較部の構成に含めるようにしてもよい)。
以上のように、制御部111は、比較部181(若しくは比較部171)を制御する。すなわち、制御部111が、比較部181の差動段の電流量を制御し、比較期間に対して、比較期間以外の期間の電流量を低減させる。なお、換言するに、制御部111は、カラムA/D変換部161(比較部181およびカウンタ172)、A/D変換部103、またはイメージセンサ100を制御するとも言える。
<比較部の構成>
比較部181の主な構成例を図8に示す。図8に示されるように、比較部181は、図中左に示される差動段と、図中右に示される増幅段とを有する。比較部181は、その差動段として、トランジスタ201およびトランジスタ乃至トランジスタ204、入力端子205および入力端子206、スイッチ207およびスイッチ208、並びに、キャパシタ173およびキャパシタ174を有する。また、比較部181は、その差動段として、スイッチ211、電流源部212、スイッチ213、および電流源部214を有する。さらに、比較部181は、その増幅段として、トランジスタ221、電流源部222、スイッチ223、キャパシタ224、および出力端子225を有する。
トランジスタ201およびトランジスタ202は、PMOS(Positive Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであり、差動増幅の負荷トランジスタである。トランジスタ201のソースは電源電圧(電源)に接続され、ゲートはトランジスタ202のゲートに接続され、ドレインはトランジスタ203のドレインに接続される。また、トランジスタ201のゲートとドレインは短絡されている。トランジスタ202のソースは電源電圧(電源)に接続され、ゲートはトランジスタ201のゲートに接続され、ドレインはトランジスタ204のドレインに接続されている。また、トランジスタ202のドレイン、は増幅段(トランジスタ221のゲート)にも接続されている。
トランジスタ203およびトランジスタ204は、NMOS(Negative Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであり、それぞれ、入力端子から入力された信号を増幅する増幅トランジスタである。トランジスタ203のドレインはトランジスタ201のドレインとゲートに接続され、ゲートはキャパシタ173を介して入力端子205に接続され、ソースはスイッチ211およびスイッチ213に(トランジスタ204のソースにも)接続されている。トランジスタ204のドレインはトランジスタ202のドレインと、増幅段(トランジスタ221のゲート)とに接続され、ゲートはキャパシタ174を介して入力端子206に接続され、ソースはスイッチ211およびスイッチ213に(トランジスタ203のソースにも)接続されている。
入力端子205は、参照信号線122に接続されており、参照信号が入力される。入力端子206は、垂直信号線121に接続されており、単位画素141から読み出された信号(リセット信号や画素信号等)が入力される。
スイッチ207は、トランジスタ203のドレインとゲートとの間に設けられており、制御部111に制御されて(制御線132Aを介して制御部111から供給される制御信号に従って)駆動する(オン・オフが切り替えられる)。このスイッチ207がオン状態になるとトランジスタ203のドレインとゲートとが短絡され、オートゼロが行われる。スイッチ208は、トランジスタ204のドレインとゲートとの間に設けられており、制御部111に制御されて(制御線132Bを介して制御部111から供給される制御信号に従って)駆動する(オン・オフが切り替えられる)。このスイッチ208がオン状態になるとトランジスタ204のドレインとゲートとが短絡され、オートゼロが行われる。
スイッチ211は、電流源部212に対して直列に接続されており、制御部111に制御されて(制御線132Dを介して制御部111から供給される制御信号に従って)駆動する(オン・オフが切り替えられる)。このスイッチ211がオン状態になると電流源部212のドレインとトランジスタ203およびトランジスタ204のソースとの間が接続され、オフ状態となるとそれらの間が切断される。
電流源部212は、トランジスタ等よりなる電流源である。電流源部212のドレインはスイッチ211に接続され、ソースは接地されている。この電流源部212は、スイッチ211がオン状態のとき、ゲートに供給される電位(ゲート電位)VGに応じた電流を差動段に供給する。
スイッチ213は、電流源部214に対して直列に接続されており、制御部111に制御されて(制御線132Eを介して制御部111から供給される制御信号に従って)駆動する(オン・オフが切り替えられる)。このスイッチ213がオン状態になると電流源部214のドレインとトランジスタ203およびトランジスタ204のソースとの間が接続され、オフ状態となるとそれらの間が切断される。
電流源部214は、トランジスタ等よりなる電流源である。電流源部214のドレインはスイッチ213に接続され、ソースは接地されている。この電流源部214は、スイッチ213がオン状態のとき、ゲートに供給される電位(ゲート電位)VGに応じた電流を差動段に供給する。
増幅段のトランジスタ221は、PMOSトランジスタであり、差動段の差動対出力電圧を増幅する。トランジスタ221のソースは電源電圧(電源)に接続され、ゲートはトランジスタ202のドレイン(差動対出力)に接続され、ドレインは電流源部222のドレインと出力端子225に接続される。
電流源部222は、NMOSトランジスタ等よりなる電流源である。電流源部222のドレインはトランジスタ221のドレイン、スイッチ223、および出力端子225に接続され、ゲートはスイッチ223およびキャパシタ224に接続され、ソースは接地されている。
電流源部222のドレインとゲートとの間には、スイッチ223が設けられている。このスイッチ223は、制御部111に制御されて(制御線132Cを介して制御部111から供給される制御信号に従って)駆動する(オン・オフが切り替えられる)。このスイッチ223がオン状態になるとトランジスタ221のドレイン、電流源部222のドレイン、および出力端子225と、電流源部222のゲートおよびキャパシタ224との間が接続され、オフ状態となるとそれらの間が切断される。
キャパシタ224は、その一方が電流源部222のゲートおよびスイッチ223に接続され、他方が接地されている。
図8に示されるように、スイッチ211および電流源部212と、スイッチ213および電流源部214とは、互いに並列に構成されている。
<比較期間以外の期間の電流量低減>
制御部111は、制御線132(制御線132A乃至制御線132E)を介して制御信号を供給することにより、比較部181(スイッチ207、スイッチ208、スイッチ211、スイッチ213、およびスイッチ223)を制御する。例えば、カラムA/D変換部161が相関二重サンプリング(CDS(Correlated Double Sampling))によりA/D変換を行うとする。そのカラムA/D変換部161が単位画素141から読み出された信号をA/D変換する間(A/D変換期間)において、制御部111は、図9に示されるタイミングチャートのように、比較部181を制御する。
相関二重サンプリングでは、リセット期間において、単位画素141からリセット信号が読み出されてA/D変換され(参照信号と比較され)、信号読み出し期間において、単位画素141から画素信号が読み出されてA/D変換される(参照信号と比較される)。つまり、比較部181は、図9に示されるA/D変換期間の内、時刻t2乃至時刻t3の期間(P相コンパレート期間)において、単位画素141から読み出されたリセット信号と参照信号とで信号レベルを比較し、時刻t4乃至時刻t5の期間(D相コンパレート期間)において、単位画素141から読み出された画素信号と参照信号とを比較する。つまり、比較部181は、信号を比較する比較期間として、P相コンパレート期間とD相コンパレート期間を有する。
このようなA/D変換期間において、制御部111は、図2のスイッチ21の場合と同様に、制御線132Dを介して供給する制御信号の値を「H(High)」に保つことにより、スイッチ211をオン状態に保つ。また、制御部111は、比較期間(P相コンパレート期間およびD相コンパレート期間)において、制御線132Eを介して供給する制御信号の値を「H」にしてスイッチ213をオン状態にし、その比較期間以外の期間において、制御線132Eを介して供給する制御信号の値を「L(Low)」にしてスイッチ213をオフ状態にする。これにより、比較期間においては、電流源部212および電流源部214が電流を供給し、比較期間以外の期間においては、電流源部212が電流を供給するようになる。
したがって、仮に電流源部212と電流源部214のトランジスタサイズを同一とすると、比較期間以外の期間の電流源部212および電流源部214が供給する電流量は、図9に示されるように、比較期間の電流量Iの2分の1(I/2)となる。つまり、制御部111は、十分な応答速度が必要な比較期間においては電流量を低減させずに、応答速度が遅くなることが許容される期間(比較期間以外の期間)において電流量を低減させるように制御する。
このような制御を行うことにより、電流源部212と電流源部214が供給する電流量のA/D変換期間の平均(I'ave)は、スイッチ211およびスイッチ213をオン状態に保つ場合の電流量Iよりも小さくなる(I'ave < I)。したがって、制御部111は、比較部181の応答速度を実質的に低減させずに、比較部181の消費電力量の増大を抑制することができる。
<オートゼロ期間の電流量低減>
また、制御部111が、比較部181がオートゼロを行うオートゼロ期間(時刻t1乃至時刻t2)の電流量を、比較期間に対して低減させることにより、比較部181の出力遅延を低減し、その応答速度を向上させることができる。図10乃至図14を参照して説明する。
オートゼロ期間(例えば図10に示される時刻t01)における比較部181の状態を図11に示す。図11の状態において、スイッチ207、スイッチ208、およびスイッチ223はオン状態である(制御部111が制御線132A乃至制御線132Cを介して供給する制御信号の値が「L」である)。
この状態において、制御部111は、制御線132Dを介して値「H」の制御信号を供給してスイッチ211をオン状態とし、制御線132Eを介して値「L」の制御信号を供給してスイッチ213をオフ状態とする。電流源部212に電流Iが流れるとすると、差動部には、それぞれI/2ずつ電流が流れる。
トランジスタ201乃至トランジスタ204のサイズが互いに同一の場合、電流がミラーされ、電流源部222には、電流I/2が流れる。この状態の差動対出力電圧(トランジスタ221のゲート電位)をV0とする。
これに対して、比較期間(例えば図12に示される時刻t23)における比較部181の状態を図13に示す。図13の状態において、スイッチ207、スイッチ208、およびスイッチ223はオフ状態である(制御部111が制御線132A乃至制御線132Cを介して供給する制御信号の値が「H」である)。
この状態において、制御部111は、制御線132Dを介して値「H」の制御信号を供給してスイッチ211をオン状態とし、制御線132Eを介して値「H」の制御信号を供給してスイッチ213をオン状態とする。電流源部212と電流源部214のそれぞれに電流Iが流れるとすると、当然、図11の状態よりも差動部に流れる電流が増大する。したがって、この状態の差動対出力電圧V1は、V0より低減する(V1 < V0)。差動対出力電圧が低減されるとトランジスタ221のソース・ゲート間電圧Vgsが大きくなるため、その分、出力信号(出力端子225の電位)が反転動作しやすくなる。これにより、比較部181の出力遅延を低減させ、応答速度を向上させることができる。
図14にA/D変換期間の信号の様子の例を示す。図中一番上のグラフは比較部181に入力される参照信号の例を示している。このグラフの点線231は、A/D変換期間中スイッチ211およびスイッチ213をオン状態に保つ場合の参照信号の例を示している。また、実線232は、オートゼロ期間においてスイッチ213をオフ状態にする場合の参照信号の例を示している。
図中中央のグラフは比較部181の出力信号の例を示している。このグラフの点線234は、A/D変換期間中スイッチ211およびスイッチ213をオン状態に保つ場合の出力信号の例を示している。また、実線235は、オートゼロ期間においてスイッチ213をオフ状態にする場合の出力信号の例を示している。
図中一番下のグラフは比較部181の出力信号をさらに波形整形したものの例を示している。このグラフの点線236は、点線234で示される出力信号の波形成形後の例を示している。また、実線237は、実線235で示される出力信号の波形成形後の例を示している。
図14の中央のグラフに示されるように、出力信号は、オートゼロ期間においてスイッチ213をオフ状態にする場合(実線235)の方が、A/D変換期間中スイッチ211およびスイッチ213をオン状態に保つ場合(点線234)よりも高速に応答している。これは波形成形後(実線237、点線236)の場合も同様である。
このように、オートゼロ期間において比較期間よりも電流量を低減させることにより、比較部181の出力遅延を低減し、その応答速度を向上させることができる。
<制御処理の流れ>
以上のような制御を行う制御部111により実行される制御処理の流れの例を、図15のフローチャートを参照して説明する。
制御処理が開始されると、制御部111は、ステップS101において、現在が比較期間(例えばP相コンパレート期間若しくはD相コンパレート期間)であるか否かを判定する。比較期間であると判定された場合、処理はステップS102に進む。
ステップS102において、制御部111は、制御信号を供給し、電流源部が供給する電流量を制御する電流源用スイッチ(図8の例の場合、スイッチ211およびスイッチ213)を全てオン状態にする。この処理が終了すると処理はステップS104に進む。
また、ステップS101において、現在が比較期間でないと判定された場合、処理はステップS103に進む。ステップS103において、制御部111は、制御信号を供給し、一部の電流源用スイッチ(図8の例の場合、スイッチ213)をオフ状態にする。この処理が終了すると処理はステップS104に進む。
ステップS104において、制御部111は、この制御処理を終了するか否かを判定する。比較部181による信号レベルの比較(つまり、A/D変換)が継続されており、制御処理を終了しないと判定された場合、処理はステップS101に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
ステップS104において、比較部181による信号レベルの比較(つまり、A/D変換)が終了し、制御処理を終了すると判定された場合、制御処理が終了する。
以上のように制御処理を行うことにより、制御部111は、比較部181の消費電力の増大を抑制することができる。
<比較部の他の構成例>
以上においては、比較部181の差動段に、直列に接続される電流源部(電流源部212および電流源部214)とスイッチ(スイッチ211およびスイッチ213)が2組設けられ、それらが互いに並列に配置されるように説明したが、比較部181の構成は、制御部111がスイッチを制御することにより電流量を制御することができる限り任意であり、この例に限定されない。
例えば、各電流源部のトランジスタサイズは、任意であり、互いに同一でなくてもよい。つまり、各電流源部が供給する電流量は、任意であり、互いに同一でなくてもよい。また、互いに並列に配置されるスイッチと電流源部の組の数は複数であればよく、3組以上であってもよい。また、このスイッチ電流源部の数が1対1でなくてもよいし、互いに直列に接続されていなくてもよい。例えば1つのスイッチが複数の電流源部の電流の経路を切断することができるようにしてもよい。また、各組が互いに並列に接続されていなくてもよいし、スイッチと電流源部の組以外の構成が設けられるようにしてもよい。つまり、より複雑な構成とすることも可能である。
また、スイッチ211、電流源部212、スイッチ213、電流源部214以外の部分の構成についても任意であり、上述した例(図8等の構成)に限定されない。当然、比較部181だけでなく、カラムA/D変換部161、A/D変換部103、イメージセンサ100等の各部の構成も任意である。
<2.第2の実施の形態>
<比較部の他の構成>
なお、電流源部の電流量の制御方法は、第1の実施の形態において上述したスイッチを用いた制御に限定されない。例えば、電流源部のゲート電位を下げることにより、比較期間以外の期間の電流量を比較期間よりも低減させるようにしてもよい。
図16は、その場合の比較部181の主な構成例を示す図である。図16の例の場合、比較部181は、図8の例のスイッチ211、電流源部212、スイッチ213、および電流源部214の代わりに、スイッチ251および電流源部252を有する。
スイッチ251は、電流源部252に対して直列に接続されており、制御部111に制御されて(制御線132Fを介して制御部111から供給される制御信号に従って)駆動する(オン・オフが切り替えられる)。このスイッチ251がオン状態になると電流源部252のドレインとトランジスタ203およびトランジスタ204のソースとの間が接続され、オフ状態となるとそれらの間が切断される。
電流源部252は、トランジスタ等よりなる電流源である。電流源部252のドレインはスイッチ251に接続され、ソースは接地されている。この電流源部252は、スイッチ251がオン状態のとき、ゲートに供給される電位(ゲート電位)VGに応じた電流を差動段に供給する。
つまり、図16の例の場合、比較部181は、スイッチと電流源部を1組のみ有する。また、この場合、VG供給部253が設けられている。このVG供給部253は、比較部181内に設けられるようにしてもよいし、カラムA/D変換部161内に設けられるようにしてもよいし、A/D変換部103内に設けられるようにしてもよし、イメージセンサ100内に設けられるようにしてもよいし、イメージセンサ100の外部に設けられるようにしてもよい。
VG供給部253は、電流源部252にゲート電位VGを供給する。つまり、VG供給部253は、電流源部252の電流量を制御することができる。このVG供給部253が供給するゲート電位VGは、制御部111により制御される。つまり、VG供給部253は、制御線132Gを介して制御部111から供給される制御信号に従ってゲート電位VGを供給する。つまり、制御部111は、VG供給部253(ゲート電位VG)を制御することにより、電流源部252の電流量を制御する。
<比較期間以外の期間の電流量低減>
例えば、カラムA/D変換部161が相関二重サンプリング(CDS(Correlated Double Sampling))によりA/D変換を行うとする。制御部111は、そのカラムA/D変換部161が単位画素141から読み出された信号をA/D変換する間(A/D変換期間)において、図17に示されるタイミングチャートのように、比較部181を制御する。
つまり、制御部111は、図2のスイッチ21の場合と同様に、制御線132Fを介して供給する制御信号の値を「H(High)」に保つことにより、スイッチ251をオン状態に保つ。また、制御部111は、VG供給部253を制御して、比較期間(P相コンパレート期間およびD相コンパレート期間)において電流源部252のゲート電位VGを所定の高電位にし、その比較期間以外の期間において電流源部252のゲート電位VGを所定の低電位(比較期間よりも低電位)にする。
例えば、上述した低電位が、上述した高電位の2分の1とすると、図17に示されるように、比較期間以外の期間の電流源部252が供給する電流量は、比較期間の電流量Iの2分の1(I/2)となる。つまり、制御部111は、十分な応答速度が必要な比較期間においては電流量を低減させずに、応答速度が遅くなることが許容される期間(比較期間以外の期間)において電流量を低減させるように制御する。
このような制御を行うことにより、電流源部252が供給する電流量のA/D変換期間の平均(I'ave)は、ゲート電位VGが常に高電位の場合の電流量Iよりも小さくなる(I'ave < I)。したがって、制御部111は、比較部181の応答速度を実質的に低減させずに、比較部181の消費電力量の増大を抑制することができる。
<オートゼロ期間の電流量低減>
また、この場合も第1の実施の形態の場合と同様に、制御部111が、比較部181がオートゼロを行うオートゼロ期間(時刻t1乃至時刻t2)の電流量を、比較期間に対して低減させることにより、比較部181の出力遅延を低減し、その応答速度を向上させることができる。
このように、電流源部252のゲート電位を制御して電流量を制御することにより、第1の実施の形態の場合と比べて、比較部181の構成を簡易化することができ、例えば、図1に示されるような構成の比較部181にも適用することができる。また、この場合、ゲート電位VGは任意に調整することができるので、制御部111は、電流源部252の電流量を任意に制御することができる。例えば、制御部111が、電流削減量を微調整することもできる。
<制御処理の流れ>
以上のような制御を行う制御部111により実行される制御処理の流れの例を、図18のフローチャートを参照して説明する。
制御処理が開始されると、制御部111は、ステップS121において、現在が比較期間(例えばP相コンパレート期間若しくはD相コンパレート期間)であるか否かを判定する。比較期間であると判定された場合、処理はステップS122に進む。
ステップS122において、制御部111は、VG供給部253に制御信号を供給して電流源部252のゲート電位を高電位に設定する。この処理が終了すると処理はステップS124に進む。
また、ステップS121において、現在が比較期間でないと判定された場合、処理はステップS123に進む。ステップS123において、制御部111は、VG供給部253に制御信号を供給して電流源部252のゲート電位を低電位(ステップS124のゲート電位よりも低電位)に設定する。この処理が終了すると処理はステップS124に進む。
ステップS124において、制御部111は、この制御処理を終了するか否かを判定する。比較部181による信号レベルの比較(つまり、A/D変換)が継続されており、制御処理を終了しないと判定された場合、処理はステップS121に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
ステップS124において、比較部181による信号レベルの比較(つまり、A/D変換)が終了し、制御処理を終了すると判定された場合、制御処理が終了する。
以上のように制御処理を行うことにより、制御部111は、比較部181の消費電力の増大を抑制することができる。
<比較部の他の構成例>
本実施の形態の場合も、比較部181の構成は、制御部111がゲート電位VGを制御することにより電流量を制御することができる限り任意であり、この例に限定されない。例えば、第1の実施の形態のように、電流源部とスイッチの組を複数設けるようにしてもよい。また、制御部111が、第1の実施の形態において説明した制御方法と本実施の形態において説明した制御方法の両方を行うようにしてもよい。
<3.第3の実施の形態>
<比較部の他の構成>
なお、制御部111が電流量を低減させる場合、その低減した電流量(または低減量)を制御することができるようにしてもよい。例えば、第1の実施の形態において上述したスイッチを用いた制御方法において、スイッチと電流源部の組が3以上並列に設けられるようにし、比較期間以外の期間においていずれのスイッチをオフにするかを制御部111が設定することができるようにしてもよい。
例えば、図19の例のように、比較部181が、図8の例のスイッチ211、電流源部212、スイッチ213、および電流源部214の代わりに、スイッチ271、電流源部272、スイッチ273、電流源部274、スイッチ275、および電流源部276を有するとする。制御部111は、制御線132Hを介して制御信号を供給することによってスイッチ271のオン・オフを切り替えることができ、制御線132Jを介して制御信号を供給することによってスイッチ273のオン・オフを切り替えることができ、制御線132Kを介して制御信号を供給することによってスイッチ275のオン・オフを切り替えることができる。
この場合、制御部111は、例えば、図20の例のように、スイッチ271およびスイッチ273をオン状態に保ち、比較期間以外の期間においてスイッチ275をオフ状態とすることにより、比較部181の応答速度を実質的に低減させずに、比較部181の消費電力量の増大を抑制することができる。これ以外にも、制御部111は、スイッチ271およびスイッチ275をオン状態に保ち、比較期間以外の期間においてスイッチ273をオフ状態とすることによっても、比較部181の応答速度を実質的に低減させずに、比較部181の消費電力量の増大を抑制することができる。また、制御部111は、スイッチ273およびスイッチ275をオン状態に保ち比較期間以外の期間においてスイッチ271をオフ状態とすることによっても、スイッチ271をオン状態に保ち比較期間以外の期間においてスイッチ273およびスイッチ275をオフ状態とすることによっても、スイッチ273をオン状態に保ち比較期間以外の期間においてスイッチ271およびスイッチ275をオフ状態とすることによっても、スイッチ275をオン状態に保ち比較期間以外の期間においてスイッチ271およびスイッチ273をオフ状態とすることによっても、比較部181の応答速度を実質的に低減させずに、比較部181の消費電力量の増大を抑制することができる。
したがって、制御部111が、このようにオフ状態にするスイッチを選択するようにする。例えば、電流源部272、電流源部274、および電流源部276のトランジスタサイズが互いに同一であっても、オフ状態にするスイッチの数によって電流の低減量が異なる。つまり、制御部111は、いずれのスイッチをオフ状態にするかを設定することにより、電流源部の電流の低減量を制御することができる。特に、電流源部272、電流源部274、および電流源部276のトランジスタサイズが互いに同一でない場合、いずれのスイッチをオフ状態にするかによって、電流源部の電流の低減量がより多様に変化する。つまり、この場合、制御部111は、いずれのスイッチをオフ状態にするかを設定することにより、電流源部の電流の低減量をより多様に制御することができる。
なお、制御部111が、どのような情報に基づいて制御するスイッチを選択するようにしてもよい。
<制御処理の流れ>
以上のような制御を行う制御部111により実行される制御処理の流れの例を、図21のフローチャートを参照して説明する。
制御処理が開始されると、制御部111は、ステップS141において、比較期間と比較期間以外の期間において状態を切り替える電流源用スイッチ(図19の例の場合、スイッチ271、スイッチ273、スイッチ275)をいずれにするかを設定する。
ステップS142において、制御部111、現在が比較期間(例えばP相コンパレート期間若しくはD相コンパレート期間)であるか否かを判定する。比較期間であると判定された場合、処理はステップS143に進む。
ステップS143において、制御部111は、制御信号を供給し、電流源部が供給する電流量を制御する電流源用スイッチを全てオン状態にする。この処理が終了すると処理はステップS145に進む。
また、ステップS142において、現在が比較期間でないと判定された場合、処理はステップS144に進む。ステップS144において、制御部111は、ステップS141において設定した一部の電流源用スイッチに対して制御信号を供給し、その電流源用スイッチをオフ状態にする。この処理が終了すると処理はステップS145に進む。
ステップS145において、制御部111は、この制御処理を終了するか否かを判定する。比較部181による信号レベルの比較(つまり、A/D変換)が継続されており、制御処理を終了しないと判定された場合、処理はステップS141に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
ステップS145において、比較部181による信号レベルの比較(つまり、A/D変換)が終了し、制御処理を終了すると判定された場合、制御処理が終了する。
以上のように制御処理を行うことにより、制御部111は、比較部181の消費電力の増大を抑制することができる。
<比較部の他の構成例>
なお、第2の実施の形態のようにゲート電位VGを制御する場合も、制御部111が、比較期間以外の期間において設定するゲート電位VGの値を設定することができるようにしてもよい。
また、本実施の形態の場合も、第1の実施の形態や第2の実施の形態の場合と同様に、比較部181の構成は任意であり、上述した例に限定されない。
なお、以上においては、カラムA/D変換部161が相関二重サンプリングを行う場合について説明したが、本技術は、相関二重サンプリング以外のA/D変換を制御する場合にも適用することができる。また、以上においては、比較部181が画素から読み出された信号をA/D変換するのに用いられる場合について説明したが、本技術は、制御部111が制御する比較部181が任意の信号をA/D変換するのに用いられる場合に適用することができる。さらに、本技術は、制御部111が制御する比較部181が、A/D変換以外の信号処理に用いられる場合にも適用することができる。つまり、本技術は、撮像素子に適用することもできるが、撮像素子以外の任意の信号処理装置に適用することができる。
<4.第4の実施の形態>
<イメージセンサの物理構成>
なお、本技術を適用する撮像素子は、例えば、半導体基板が封止されたパッケージ(チップ)やそのパッケージ(チップ)が回路基板に設置されたモジュール等として実現することができる。例えば、パッケージ(チップ)として実現する場合、そのパッケージ(チップ)において撮像素子が、単一の半導体基板により構成されるようにしてもよいし、互いに重畳される複数の半導体基板により構成されるようにしてもよい。
図22は、本技術を適用した撮像素子であるイメージセンサ100の物理構成の一例を示す図である。
図22のAに示される例の場合、図3等を参照して説明したイメージセンサ100の回路構成は、全て単一の半導体基板に形成される。図22のAの例の場合、画素・アナログ処理部401、デジタル処理部402、およびフレームメモリ403を囲むように出力部404−1乃至出力部404−4が配置されている。画素・アナログ処理部401は、画素アレイ101やA/D変換部103等のアナログ構成が形成される領域である。出力部404−1乃至出力部404−4は、例えば、I/Oセル等の構成が配置される領域である。
もちろん、図22のAの構成例は一例であり、各処理部の構成の配置は、この例に限らない。
図22のBに示される例の場合、図2等を参照して説明したイメージセンサ100の回路構成は、互いに重畳される2枚の半導体基板(積層基板(画素基板411および回路基板412))に形成される。
画素基板411には、画素・アナログ処理部401、デジタル処理部402、並びに、出力部404−1および出力部404−2が形成される。出力部404−1および出力部404−2は、例えば、I/Oセル等の構成が配置される領域である。
また、回路基板412には、フレームメモリ403が形成されている。
上述したように画素基板411および回路基板412は、互いに重畳され、多層構造(積層構造)を形成する。画素基板411に形成される画素・アナログ処理部401と、回路基板412に形成されるフレームメモリ403とは、ビア領域(VIA)413−1とビア領域(VIA)414−1とに形成される貫通ビア(VIA)等を介して互いに電気的に接続されている。同様に、画素基板411に形成されるデジタル処理部402と、回路基板412に形成されるフレームメモリ403とは、ビア領域(VIA)413−2とビア領域(VIA)414−2とに形成される貫通ビア(VIA)等を介して互いに電気的に接続されている。
このような積層構造のイメージセンサにも本技術を適用することができる。なお、この半導体基板(積層チップ)の数(層数)は任意であり、例えば、図22のCに示されるように、3層以上であってもよい。
図22のCの例の場合、イメージセンサ100は、半導体基板421、半導体基板422、および半導体基板423を有する。半導体基板421乃至半導体基板423は、互いに重畳され、多層構造(積層構造)を形成する。半導体基板421には、画素・アナログ処理部401が形成され、半導体基板422には、デジタル処理部402、出力部404−1、および出力部404−2が形成され、半導体基板423には、フレームメモリ403が形成されている。各半導体基板の各処理部は、ビア領域(VIA)424−1、ビア領域(VIA)425−1、およびビア領域(VIA)426−1に形成される貫通ビア(VIA)、並びに、ビア領域(VIA)424−2、ビア領域(VIA)425−2、およびビア領域(VIA)426−2に形成される貫通ビア(VIA)を介して互いに電気的に接続されている。
このような積層構造のイメージセンサにも本技術を適用することができる。もちろん、各半導体基板に形成される処理部は任意であり、図22の例に限定されない。
<エリアA/D変換部>
例えば、A/D変換部103の構成例は、図6の例に限定されない。例えば、図23に示されるように、画素アレイ101において、所定数の単位画素141毎に画素ユニット440が形成され、A/D変換部103にはその画素ユニット440毎にA/D変換部(エリアA/D変換部)が設けられ、各エリアA/D変換部が、自身に割り当てられた画素ユニット440に属する各単位画素から読み出される信号をA/D変換するようにしてもよい。
画素ユニット440は、画素アレイ101からなる画素領域を複数に分割する部分領域に含まれる単位画素群である。図23においては、画素ユニット440を1つのみ示しているが、実際には、画素ユニット440は、画素アレイ101全体に形成される。つまり、各単位画素141は、いずれかの画素ユニット440に属する。
この画素ユニット440のサイズ(画素ユニット440に含まれる単位画素141の数)や形状は任意である。なお、画素アレイ101に形成される各画素ユニット440のサイズ(単位画素141の数)や形状が互いに同一でなくてもよい。
例えば、図23の場合、画素ユニット440は、4x4(4行4列)の単位画素141により構成されているが、1x8、2x2、2x4、4x2、4x8、8x4、8x8、8x1、16x16等の単位画素141により構成されるようにしてもよい。また、いずれかの画素ユニット440が4x4の単位画素141により構成され、他の画素ユニット440が例えば1x8や16x16等、4x4以外の単位画素141により構成されるようにしてもよい。
また、図23においては、各単位画素141が互いに同じ大きさの正方形として示されているが、各単位画素141のサイズや形状は任意であり、正方形で無くてもよいし、互いに同一のサイズおよび形状でなくてもよい。
このような画素ユニット440毎にA/D変換部(エリアA/D変換部)が設けられる場合、例えば、図24に示される例のように、画素ユニット440とエリアA/D変換部441とが互いに同一の半導体基板に形成されるようにしてもよい。図24の例の場合、画素ユニット440−1乃至画素ユニット440−3と、それぞれに対応するエリアA/D変換部441−1乃至エリアA/D変換部441−3が、同一の半導体基板上に形成されている。もちろん、画素ユニット440とエリアA/D変換部441の数は任意である。
また、この場合も、イメージセンサ100の構成が、複数の半導体基板に形成されるようにしてもよい。例えば図25に示されるように、イメージセンサ100が互いに重畳される2枚の半導体基板(積層チップ(画素基板451および回路基板452))を有するようにしてもよい。
図25の例の場合、画素基板451に、画素領域(すなわち、画素アレイ101)のN個の画素ユニット440(画素ユニット440−1乃至画素ユニット440−N)が形成されている。また、回路基板452の、各画素ユニット440に重畳する位置には、その画素ユニット440に対応するエリアA/D変換部441が形成されている。例えば、回路基板452の、画素基板451における画素ユニット440−Kの位置と同じ位置(画素ユニット440−Kに重畳する位置)には、その画素ユニット440−Kの単位画素から読み出された信号をA/D変換するエリアA/D変換部441−Kが形成されている。
もちろん、この場合も、イメージセンサ100の半導体基板の数(層数)は任意であり、3層以上であってもよい。
<5.第5の実施の形態>
<撮像装置>
なお、本技術は、撮像素子以外にも適用することができる。例えば、撮像装置のような、撮像素子を有する装置(電子機器等)に本技術を適用するようにしてもよい。図26は、本技術を適用した電子機器の一例としての撮像装置の主な構成例を示すブロック図である。図26に示される撮像装置600は、被写体を撮像し、その被写体の画像を電気信号として出力する装置である。
図26に示されるように撮像装置600は、光学部611、CMOSイメージセンサ612、画像処理部613、表示部614、コーデック処理部615、記憶部616、出力部617、通信部618、制御部621、操作部622、およびドライブ623を有する。
光学部611は、被写体までの焦点を調整し、焦点が合った位置からの光を集光するレンズ、露出を調整する絞り、および、撮像のタイミングを制御するシャッタ等よりなる。光学部611は、被写体からの光(入射光)を透過し、CMOSイメージセンサ612に供給する。
CMOSイメージセンサ612は、入射光を光電変換して画素毎の信号(画素信号)をA/D変換し、CDS等の信号処理を行い、処理後の撮像画像データを画像処理部613に供給する。
画像処理部613は、CMOSイメージセンサ612により得られた撮像画像データを画像処理する。より具体的には、画像処理部613は、CMOSイメージセンサ612から供給された撮像画像データに対して、例えば、混色補正や、黒レベル補正、ホワイトバランス調整、デモザイク処理、マトリックス処理、ガンマ補正、およびYC変換等の各種画像処理を施す。画像処理部613は、画像処理を施した撮像画像データを表示部614に供給する。
表示部614は、例えば、液晶ディスプレイ等として構成され、画像処理部613から供給された撮像画像データの画像(例えば、被写体の画像)を表示する。
画像処理部613は、さらに、画像処理を施した撮像画像データを、必要に応じて、コーデック処理部615に供給する。
コーデック処理部615は、画像処理部613から供給された撮像画像データに対して、所定の方式の符号化処理を施し、得られた符号化データを記憶部616に供給する。また、コーデック処理部615は、記憶部616に記録されている符号化データを読み出し、復号して復号画像データを生成し、その復号画像データを画像処理部613に供給する。
画像処理部613は、コーデック処理部615から供給される復号画像データに対して所定の画像処理を施す。画像処理部613は、画像処理を施した復号画像データを表示部614に供給する。表示部614は、例えば、液晶ディスプレイ等として構成され、画像処理部613から供給された復号画像データの画像を表示する。
また、コーデック処理部615は、画像処理部613から供給された撮像画像データを符号化した符号化データ、または、記憶部616から読み出した撮像画像データの符号化データを出力部617に供給し、撮像装置600の外部に出力させるようにしてもよい。また、コーデック処理部615は、符号化前の撮像画像データ、若しくは、記憶部616から読み出した符号化データを復号して得られた復号画像データを出力部617に供給し、撮像装置600の外部に出力させるようにしてもよい。
さらに、コーデック処理部615は、撮像画像データ、撮像画像データの符号化データ、または、復号画像データを、通信部618を介して他の装置に伝送させるようにしてもよい。また、コーデック処理部615は、撮像画像データや画像データの符号化データを、通信部618を介して取得するようにしてもよい。コーデック処理部615は、通信部618を介して取得した撮像画像データや画像データの符号化データに対して、適宜、符号化や復号等を行う。コーデック処理部615は、得られた画像データ若しくは符号化データを、上述したように、画像処理部613に供給したり、記憶部616、出力部617、および通信部618に出力したりするようにしてもよい。
記憶部616は、コーデック処理部615から供給される符号化データ等を記憶する。記憶部616に格納された符号化データは、必要に応じてコーデック処理部615に読み出されて復号される。復号処理により得られた撮像画像データは、表示部614に供給され、その撮像画像データに対応する撮像画像が表示される。
出力部617は、外部出力端子等の外部出力インターフェイスを有し、コーデック処理部615を介して供給される各種データを、その外部出力インターフェイスを介して撮像装置600の外部に出力する。
通信部618は、コーデック処理部615から供給される画像データや符号化データ等の各種情報を、所定の通信(有線通信若しくは無線通信)の通信相手である他の装置に供給する。また、通信部618は、所定の通信(有線通信若しくは無線通信)の通信相手である他の装置から、画像データや符号化データ等の各種情報を取得し、それをコーデック処理部615に供給する。
制御部621は、撮像装置600の各処理部(点線620内に示される各処理部、操作部622、並びに、ドライブ623)の動作を制御する。
操作部622は、例えば、ジョグダイヤル(商標)、キー、ボタン、またはタッチパネル等の任意の入力デバイスにより構成され、例えばユーザ等による操作入力を受け、その操作入力に対応する信号を制御部621に供給する。
ドライブ623は、自身に装着された、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどのリムーバブルメディア624に記憶されている情報を読み出す。ドライブ623は、リムーバブルメディア624からプログラムやデータ等の各種情報を読み出し、それを制御部621に供給する。また、ドライブ623は、書き込み可能なリムーバブルメディア624が自身に装着された場合、制御部621を介して供給される、例えば画像データや符号化データ等の各種情報を、そのリムーバブルメディア624に記憶させることができる。
以上のような撮像装置600のCMOSイメージセンサ612として、各実施の形態において上述した本技術を適用する。すなわち、CMOSイメージセンサ612として、上述したイメージセンサ100が用いられる。これにより、CMOSイメージセンサ612は、消費電力の増大を抑制することができる。したがって撮像装置600も、消費電力の増大を抑制することができる。
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
この記録媒体は、例えば、図26に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されているリムーバブルメディア624により構成される。このリムーバブルメディア624には、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)や光ディスク(CD-ROMやDVDを含む)が含まれる。さらに、光磁気ディスク(MD(Mini Disc)を含む)や半導体メモリ等も含まれる。
その場合、プログラムは、そのリムーバブルメディア624をドライブ623に装着することにより、記憶部616にインストールすることができる。
また、このプログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することもできる。その場合、プログラムは、通信部618で受信し、記憶部616にインストールすることができる。
その他、このプログラムは、記憶部616や制御部621内のROM(Read Only Memory)等に、あらかじめインストールしておくこともできる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、上述した各ステップの処理は、上述した各装置、若しくは、上述した各装置以外の任意の装置において、実行することができる。その場合、その処理を実行する装置が、上述した、その処理を実行するのに必要な機能(機能ブロック等)を有するようにすればよい。また、処理に必要な情報を、適宜、その装置に伝送するようにすればよい。
また、本明細書において、システムとは、複数の構成要素(装置、モジュール(部品)等)の集合を意味し、全ての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、1つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている1つの装置は、いずれも、システムである。
また、以上において、1つの装置(または処理部)として説明した構成を分割し、複数の装置(または処理部)として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置(または処理部)として説明した構成をまとめて1つの装置(または処理部)として構成されるようにしてもよい。また、各装置(または各処理部)の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置(または処理部)の構成の一部を他の装置(または他の処理部)の構成に含めるようにしてもよい。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、本技術は、1つの機能を、ネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、1つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
さらに、1つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その1つのステップに含まれる複数の処理は、1つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
また、本技術は、これに限らず、このような装置またはシステムを構成する装置に搭載するあらゆる構成、例えば、システムLSI(Large Scale Integration)等としてのプロセッサ、複数のプロセッサ等を用いるモジュール、複数のモジュール等を用いるユニット、ユニットにさらにその他の機能を付加したセット等(すなわち、装置の一部の構成)として実施することもできる。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1) 複数の信号の信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記複数の信号の信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較期間以外の期間の前記電流量を低減させる制御部
を備える信号処理装置。
(2) 前記比較部が、前記差動段に、互いに並列に接続される、電流を供給する電流源部と前記電流源部の電流の経路を切断することができるスイッチとの組を複数有し、
前記制御部は、前記複数の組の内の一部について、前記スイッチをオフにして前記電流源部が供給する電流の経路を切断することにより、前記比較期間以外の期間の前記電流量を低減させる
(1)に記載の信号処理装置。
(3) 前記制御部は、オフにする前記スイッチを設定し、前記比較期間以外の期間において、設定した前記スイッチをオフにする
(2)に記載の信号処理装置。
(4) 前記比較部が、前記差動段に、電流を供給する電流源部を有し、
前記制御部は、前記電流源部のゲート電位を下げることにより、前記比較期間以外の期間の前記電流量を低減させる
(1)乃至(3)のいずれかに記載の信号処理装置。
(5) 前記制御部は、前記比較期間に対して、前記比較部のオートゼロ期間の前記電流量を低減させる
(1)乃至(4)のいずれかに記載の信号処理装置。
(6) 前記比較部をさらに備える
(1)乃至(5)のいずれかに記載の信号処理装置。
(7) 前記比較部による前記複数の信号の信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタをさらに備える
(6)に記載の信号処理装置。
(8) 前記複数の信号は、所定の参照信号と、単位画素から読み出された信号とを含む
(7)に記載の信号処理装置。
(9) 前記比較部は、
相関二重サンプリングのリセット期間において、前記参照信号と前記単位画素から読み出されたリセット信号とを比較し、
前記相関二重サンプリングの信号読み出し期間において、前記参照信号と前記単位画素から読み出された画素信号とを比較し、
前記制御部は、前記リセット期間の前記比較期間および前記信号読み出し期間の前記比較期間に対して、前記比較期間以外の期間の前記電流量を低減させる
(8)に記載の信号処理装置。
(10) 複数の信号の信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記複数の信号の信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較期間以外の期間の前記電流量を低減させる
制御方法。
(11) 複数の単位画素が行列状に配置される画素アレイと、
前記画素アレイの前記単位画素から読み出された信号と所定の参照信号とで信号レベルを比較する比較部と、
前記比較部による前記信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタと、
前記比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記単位画素から読み出された信号と前記参照信号とで信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較期間以外の期間の前記電流量を低減させる制御部と
を備える撮像素子。
(12) 被写体を撮像する撮像部と、
前記撮像部による撮像により得られた画像データを画像処理する画像処理部と
を備え、
前記撮像部は、
複数の単位画素が行列状に配置される画素アレイと、
前記画素アレイの前記単位画素から読み出された信号と所定の参照信号とで信号レベルを比較する比較部と、
前記比較部による前記信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタと、
前記比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記単位画素から読み出された信号と前記参照信号とで信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較期間以外の期間の前記電流量を低減させる制御部と
を備える電子機器。
100 イメージセンサ, 101 画素アレイ, 102 参照電圧発生部, 103 A/D変換部, 104 水平転送部, 111 制御部, 112 垂直走査部, 121 垂直信号線, 122 参照信号線, 123および124 信号線, 125 制御線, 131乃至134 制御線, 141 単位画素, 161 カラムA/D変換部, 171 比較部、 172 カウンタ, 173および174 キャパシタ, 181 比較部, 201乃至204 トランジスタ, 205および206 入力端子, 207および208 スイッチ, 211 スイッチ, 212 電流源部, 213 スイッチ, 214 電流源部, 221および222 トランジスタ, 223 スイッチ, 224 キャパシタ, 225 出力端子, 251 スイッチ, 252 電流源, 253 VG供給部, 271 スイッチ, 272 電流源部, 273 スイッチ, 274 電流源部, 275 スイッチ, 276 電流源部, 600 撮像装置, 612 CMOSイメージセンサ

Claims (11)

  1. 複数の信号の信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記複数の信号の信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の前記電流量を低減させる制御部
    を備える信号処理装置。
  2. 前記比較部が、前記差動段に、互いに並列に接続される、電流を供給する電流源部と前記電流源部の電流の経路を切断することができるスイッチとの組を複数有し、
    前記制御部は、前記複数の組の内の一部について、前記スイッチをオフにして前記電流源部が供給する電流の経路を切断することにより、前記オートゼロ期間の前記電流量を低減させる
    請求項1に記載の信号処理装置。
  3. 前記制御部は、オフにする前記スイッチを設定し、前記オートゼロ期間において、設定した前記スイッチをオフにする
    請求項2に記載の信号処理装置。
  4. 前記比較部が、前記差動段に、電流を供給する電流源部を有し、
    前記制御部は、前記電流源部のゲート電位を下げることにより、前記オートゼロ期間の前記電流量を低減させる
    請求項1に記載の信号処理装置。
  5. 前記比較部をさらに備える
    請求項1に記載の信号処理装置。
  6. 前記比較部による前記複数の信号の信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタをさらに備える
    請求項5に記載の信号処理装置。
  7. 前記複数の信号は、所定の参照信号と、単位画素から読み出された信号とを含む
    請求項6に記載の信号処理装置。
  8. 前記比較部は、
    相関二重サンプリングのリセット期間において、前記参照信号と前記単位画素から読み出されたリセット信号とを比較し、
    前記相関二重サンプリングの信号読み出し期間において、前記参照信号と前記単位画素から読み出された画素信号とを比較し、
    前記制御部は、前記リセット期間の前記比較期間および前記信号読み出し期間の前記比較期間に対して、前記オートゼロ期間の前記電流量を低減させる
    請求項7に記載の信号処理装置。
  9. 複数の信号の信号レベルを比較する比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記複数の信号の信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の前記電流量を低減させる
    制御方法。
  10. 複数の単位画素が行列状に配置される画素アレイと、
    前記画素アレイの前記単位画素から読み出された信号と所定の参照信号とで信号レベルを比較する比較部と、
    前記比較部による前記信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタと、
    前記比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記単位画素から読み出された信号と前記参照信号とで信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の前記電流量を低減させる制御部と
    を備える撮像素子。
  11. 被写体を撮像する撮像部と、
    前記撮像部による撮像により得られた画像データを画像処理する画像処理部と
    を備え、
    前記撮像部は、
    複数の単位画素が行列状に配置される画素アレイと、
    前記画素アレイの前記単位画素から読み出された信号と所定の参照信号とで信号レベルを比較する比較部と、
    前記比較部による前記信号レベルの比較の結果が変化するまでをカウントするカウンタと、
    前記比較部の差動段の電流量を制御し、前記比較部が前記単位画素から読み出された信号と前記参照信号とで信号レベルを比較する期間である比較期間に対して、前記比較部の入力信号を増幅させるトランジスタのドレインとゲートとを短絡させるオートゼロ期間の前記電流量を低減させる制御部と
    を備える電子機器。
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