[發(fā)明專利]AD轉(zhuǎn)換電路和攝像裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210193330.8
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102832936B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萩原義雄
• 申請（專利權(quán)）人: 奧林巴斯株式會社
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H04N5/3745
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 李輝,于靖帥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及AD轉(zhuǎn)換電路和具有該AD轉(zhuǎn)換電路的攝像裝置。

背景技術(shù)

作為使用了現(xiàn)有的AD轉(zhuǎn)換電路的一例，公知有日本特開2005-347931號公報和Takayuki?Toyama?et?al.,“A?17.7Mpixel?120fps?CMOS?Image?Sensor?with?34.8Gb/s?Readout,”Sony,Kanagawa,Japan?ISSCC2011/SESSION23/IMAGE?SENSORS/23.11所記載的結(jié)構(gòu)。首先，對現(xiàn)有例的AD轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)和動作進(jìn)行說明。

圖26示出使用了現(xiàn)有例的AD轉(zhuǎn)換電路的（C）MOS攝像裝置的結(jié)構(gòu)。圖26所示的攝像裝置1001由攝像部1002、垂直選擇部1012、讀出電流源部1005、模擬部1006、計數(shù)部1018、斜波部1019、縱列處理部1015、水平選擇部1014、輸出部1017和控制部1020構(gòu)成。

控制部1020對垂直選擇部1012、讀出電流源部1005、模擬部1006、計數(shù)部1018、斜波部1019、縱列處理部1015、水平選擇部1014和輸出部1017等各部進(jìn)行控制。攝像部1002構(gòu)成為使具有光電轉(zhuǎn)換元件的單位像素1003配置成矩陣狀，生成與所入射的電磁波的大小對應(yīng)的像素信號，輸出到按照每列設(shè)置的垂直信號線1013。

垂直選擇部1012在驅(qū)動攝像部1002的各單位像素1003時，經(jīng)由行控制線1011進(jìn)行攝像部1002的行地址或行掃描的控制。水平選擇部1014進(jìn)行縱列處理部1015的列AD轉(zhuǎn)換部1016的列地址或列掃描的控制。讀出電流源部1005是用于讀出來自攝像部1002的像素信號作為電壓信號的電流源。模擬部1006根據(jù)需要實施放大等。

縱列處理部1015按照單位像素1003的每列具有由比較部1109和鎖存部1108構(gòu)成的列AD轉(zhuǎn)換部1016。列AD轉(zhuǎn)換部1016將從攝像部1002的各單位像素1003按照每列輸出的像素信號即模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并輸出。計數(shù)部1018將從控制部1020輸出的時鐘信號作為計數(shù)時鐘進(jìn)行計數(shù)，輸出表示計數(shù)結(jié)果的數(shù)字（二進(jìn)制）值。

從計數(shù)部1018輸出的數(shù)字值被輸入到斜波部1019。斜波部1019根據(jù)所輸入的數(shù)字值生成隨著時間經(jīng)過而傾斜狀變化的斜波，將該斜波作為參照信號輸出到比較部1109的一個輸入端子。計數(shù)部1018的輸出被分配到各列的鎖存部1108。從單位像素1003經(jīng)由垂直信號線1013對各列AD轉(zhuǎn)換部1016內(nèi)的比較部1109的另一個輸入端子輸入像素信號，作為成為AD轉(zhuǎn)換對象的模擬信號。

水平選擇部1014進(jìn)行縱列處理部1015中的各列AD轉(zhuǎn)換部1016的列地址或列掃描的控制。由此，AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)依次經(jīng)由水平信號線輸出到輸出部1017。

接著，對現(xiàn)有例的AD轉(zhuǎn)換動作進(jìn)行說明。首先，與從控制部1020輸入的時鐘信號同步地，計數(shù)部1018開始計數(shù)，同時，斜波部1019開始生成斜波。然后，從各列的單位像素1003讀出的信號和振幅與計數(shù)部1018的計數(shù)值同步變化的共同的斜波被輸入到各列的比較部1109。與其并行地，計數(shù)部1018的計數(shù)值被分配到鎖存部1108。

當(dāng)針對某列的比較部1109的2個輸入信號的大小關(guān)系調(diào)換后，該比較部1109的比較輸出反轉(zhuǎn)，該列的鎖存部1108保持計數(shù)部1018的計數(shù)值。通過以上的動作，從像素讀出的信號被AD轉(zhuǎn)換成在鎖存部1108中保持的值（數(shù)字值）。

這里，省略單位像素的具體動作的說明，但是，眾所周知，從單位像素輸出復(fù)位電平和信號電平。為了高精度地取得信號成分（取得復(fù)位電平和信號電平的差分的信號）的數(shù)字值，需要在數(shù)字區(qū)域中減去復(fù)位電平和信號電平（CDS處理）。在現(xiàn)有例的結(jié)構(gòu)中，為了得到信號成分的數(shù)字值，將復(fù)位電平和信號電平的各數(shù)字值分別保持在與單位像素1003的各列對應(yīng)的縱列部（列AD轉(zhuǎn)換部1016）內(nèi)的鎖存部1108中后，使用在縱列部外部設(shè)置的運算器，進(jìn)行復(fù)位電平和信號電平的各數(shù)字值的相減（CDS處理）。

這里，作為具體器件的例子，嘗試考慮在數(shù)字靜止照相機（DSC）等中使用的成像器。具體而言，假設(shè)像素數(shù)為2000萬像素、幀速率為60frame/sec這樣的規(guī)格。為了易于說明，設(shè)2000萬像素的像素排列為縱橫4000行×5000列，為了更加簡化，當(dāng)假設(shè)為沒有消隱期間時，每1秒讀出像素信號的行數(shù)如下所述。

60frame/sec×4000行/frame＝240Kline/sec