데이터 전송 회로, 고체 촬상 소자, 및 카메라 시스템 document_id A220623056824

열병렬형의 아날로그-디지털 변환기(이하, ADC(Analog digital converter)라고 약칭함)를 탑재한 CMOS 이미지 센서가 제안되어 있다 (예컨대, W. Yang 등에 의한 "An Integrated 800x600 CMOS Image System", ISSCC Digest of Technical Papers, pp.304-305， Feb., 1999 참조). 도 1은 열병렬 ADC 탑재 고체 촬상 소자(1)(CMOS 이미지 센서)의 구성예를 도시하는 블록도이다. 이 고체 촬상 소자(1)는, 촬상부로서의 화소 어레이부(2), 행 주사 회로(3), 열 주사 회로(4), 타이밍 제어 회로(5), ADC군(6), 디지털-아날로그 변환기(이하, DAC(Digital-Analog converter)라고 약칭함)(7), 카운터(8), 및 감산 회로(9)를 갖는다. 화소 어레이부(2)는, 포토다이오드와 화소내 앰프를 포함하는 단위 화소(21)가 매트릭스 형상으로 배치되어 구성된다. 고체 촬상 소자(1)에서는, 화소 어레이부(2)의 신호를 순차적으로 판독하기 위한 제어 회로로서, 타이밍 제어 회로(5), 행 주사 회로(3), 그리고 열 주사 회로(4)가 배치된다. 타이밍 제어 회로(5)는 내부 클럭을 생성한다. 행 주사 회로(3)는 행 어드레스 및 행 주사를 제어한다. 열 주사 회로(4)는 열 어드레스 및 열 주사를 제어한다. ADC 군(6)은 복수의 ADC가 배열되어 형성된다. ADC는 비교기(61) 및 메모리 장치(62)를 포함한다. 비교기(61)는, DAC(7)에 의해 생성되는 참조 전압을 계단 형상으로 변화시킨 램프 파형 RAMP와, 행선 H0, H1…마다 단위 화소(21)로부터 열선 V0, V1…을 경유하여 얻어지는 아날로그 신호를 비교하고, 메모리 장치(21)는 비교 시간을 카운트하는 카운터(8)의 카운트 결과를 유지한다. ADC(6) 군의 각 ADC는, n비트 디지털 신호 변환 기능을 갖고, 각 열선 V0, V1…마다 배치되어, 열병렬 ADC 블록(63)이 구성된다. 각 메모리 장치(62)의 출력은, 2n 비트 폭의 수평 전송선(64)에 접속되어 있다. 또한, 각각의 수평 전송선(64)에 대응한 2n개의 센스 회로, 감산 회로(9) 및 출력 회로가 배치된다. 여기서, 고체 촬상 소자(CMOS 이미지 센서)(1)의 동작을, 도 2의 타이밍차트와 도 1의 블록도에 관련지어 설명한다. 임의의 행 Hx의 단위 화소(21)로부터 열선 V0, V1…에의 1회째의 판독이 안정된 후, DAC(7)로부터 비교기(61)에 대하여, 참조 전압을 시간 변화시킨 계단 형상의 램프 파형 PAMP가 입력되고, 비교기(61)가 입력 파형과 임의의 열선 Vx의 전압과의 비교를 행한다. 램프 파형 RAMP의 계단파 입력과 병행하여, 카운터(8)에서 1회째의 카운트가 이루어진다. 여기서, 램프 파형 RAMP와 임의의 열 선의 Vx의 전압이 동일하게 되었을 때, 비교기(61)의 출력은 반전하고, 동시에 메모리 장치(62)에 비교 기간에 따른 카운트가 유지된다. 이 1회째의 판독 시에는, 단위 화소(21)의 리세트 성분 ΔV를 판독하고 있고, 리세트 성분 ΔV 내에는, 단위 화소(21)마다 변동되는 잡음이 오프셋으로서 포함되어 있다. 그러나, 이 리세트 성분 ΔV의 변동은 일반적으로 작고, 또한 리세트 레벨은 전체 화소 공통이므로, 임의의 열선 Vx의 출력은 대략 기지이다. 따라서, 1회째의 리세트 성분 ΔV 판독 시에는, 램프 파형(RAMP) 전압을 조정함으로써 비교 기간을 짧게 하는 것이 가능하다. 이 예에서는 7비트분의 카운트 기간(128클럭)에서 ΔV의 비교를 행하고 있다. 2회째의 판독은 리세트 성분 ΔV에 부가하여, 단위 화소(21)마다의 입사 광량에 따른 신호 성분을 판독하고, 1회째의 판독과 마찬가지의 동작을 행한다. 즉, 임의의 행 Hx의 단위 화소(21)로부터 열선 V0, V1…에의 2회째의 판독이 안정된 후, DAC(7)에 의해 비교기(61)에 대하여, 참조 전압을 시간 변화시킨 계단 형상의 램프 파형 RAMP를 입력하고, 비교기(61)가 입력 파형과 임의의 열선 Vx의 전압과의 비교를 행한다. 램프 파형 RAMP의 계단파 입력과 병행하여, 카운터(8)에서 2회째의 카운트가 이루어진다. 여기서, 램프 파형 RAMP와 임의의 열선 Vx의 전압이 동일하게 되었을 때, 비교기(61)의 출력은 반전하고, 동시에 대응하는 메모리 장치(62) 내에 비교 기간에 따른 카운트가 유지된다. 이때, 1회째의 카운트와 2회째의 카운트에서는, 메모리 장치(62) 내의 서로 다른 장소에 유지된다. 이상의 AD 변환 기간 종료 후, 열 주사 회로(4)에 의해, 메모리 장치(62)에 유지된 1회째와 2회째의 각각 n비트의 디지털 신호가 2n개의 수평 전송선(64)을 통과한다. 센스 회로 및 순차 감산 회로(9)에서, (2회째의 신호)-(1회째의 신호)가 이루어진 후, 처리 결과가 외부에 출력되고, 그 후, 순차 행마다 마찬가지의 동작이 반복되고, 2차원 화상이 생성된다.