(57)【要約】  本技術は、セトリングを向上させることができるようにする制御装置、制御方法、ＡＤ変換装置、ＡＤ変換方法に関する。入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、所定の容量を充電するための電流を供給する第２の電流源と、所定の容量に対する第２の電流源からの電流を制御する制御部とを備え、第１の電流源と第２の電流源は、トランジスタで構成されている。第１の電流源と第２の電流源に流れる電流を供給する供給部とをさらに備え、供給部で流れる電流に比例した電流が、第１の電流源と第２の電流源に流れる。本技術は、撮像装置に含まれるＡＤ変換装置に適用できる。
2016076127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、
所定の容量を充電するための電流を供給する第２の電流源と、
前記所定の容量に対する前記第２の電流源からの電流を制御する制御部と
を備え、
前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている
制御装置。
【請求項２】
前記第１の電流源と前記第２の電流源に流れる電流を供給する供給部とをさらに備え、
前記供給部で流れる電流に比例した電流が、前記第１の電流源と前記第２の電流源に流れる
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、スイッチであり、セトリング時間を短縮するときに閉じられる
請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記供給部は、固定の電流を流す電流源を含む
請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記供給部は、可変の電流を流す電流源を含む
請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記供給部は、前記第１の電流源に対して電流を供給する第１の電流供給部と、前記第２の電流源に対して電流を供給する第２の電流供給部とを備える
請求項２に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第１の電流供給部は、第１のトランジスタと第１の電流発生源から構成され、前記第２の電流供給部は、第２のトランジスタと第２の電流発生源から構成される
請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記第１の電琉発生源と前記第２の電流発生源は、独立して設けられている
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記第１の電琉発生源と前記第２の電流発生源は、可変の電流を流す電流源である
請求項７に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記第１の電琉発生源と前記第２の電流発生源は、固定の電流を流す電流源である
請求項７に記載の制御装置。
【請求項１１】
入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、
所定の容量を充電するための電流を供給する第２の電流源と、
前記所定の容量に対する前記第２の電流源からの電流を制御する制御部と
を備え、
前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている制御装置の制御方法であって、
前記制御部は、セトリング時間を短縮するときに、前記第１の電流源からの電流に加え、前記第２の電流源からの電流が前記所定の容量に供給されるように制御する
ステップを含む制御方法。
【請求項１２】
所定の傾きで所定の初期電圧から徐々に変化する参照信号と画素信号とを比較する比較器と、
前記参照信号の入力を開始してから前記参照信号と前記画素信号の大小関係が反転するまでの時間をカウントするカウンタと、
前記参照信号を入力信号とし、前記入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、
前記参照信号が所定の値になるまで、前記第１の電流源からの電流に加え電流を供給する第２の電流源と、
前記第２の電流源からの電流の流れを制御する制御部と
を備え、
前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている
ＡＤ変換装置。
【請求項１３】
所定の傾きで所定の初期電圧から徐々に変化する参照信号と画素信号とを比較する比較器と、
前記参照信号の入力を開始してから前記参照信号と前記画素信号の大小関係が反転するまでの時間をカウントするカウンタと、
前記参照信号を入力信号とし、前記入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、
前記参照信号が所定の値になるまで、前記第１の電流源からの電流に加え電流を供給する第２の電流源と、
前記第２の電流源からの電流の流れを制御する制御部と
を備え、
前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている
ＡＤ変換装置のＡＤ変換方法であり、
前記制御部は、セトリング時間を短縮するときに、前記第１の電流源からの電流に加え、前記第２の電流源からの電流が前記所定の容量に供給されるように制御する
ステップを含むＡＤ変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、制御装置、制御方法、ＡＤ変換装置、ＡＤ変換方法に関する。詳しくは、セトリング時間を短縮することができる制御装置、制御方法、ＡＤ変換装置、ＡＤ変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置では、画素から読み出されたアナログの画素信号を、アナログ／デジタル変換装置（ＡＤ変換装置）にて、デジタルデータに変換する処理がなされている。撮像装置に用いられるＡＤ変換装置には様々なものがあるが、いわゆるシングルスロープ積分型（又は、ランプ信号比較型）と呼ばれるＡＤ変換装置が用いられることが多い。【０００３】
シングルスロープ積分型のように参照信号の対比によってＡＤ変換を行うＡＤ変換装置は、所定の傾きで所定の初期電圧から徐々に変化するランプ波と呼ばれる参照信号を生成する参照信号生成部と、参照信号と画素信号とを比較する比較器と、参照信号生成部が参照信号の出力を開始してから（前記所定の初期値を出力してから）参照信号と画素信号の大小関係が反転するまでの時間をカウントするカウンタと、を備えている。【０００４】
このようなＡＤ変換装置においては、ＡＤ変換の終了後に、次のＡＤ変換を開始するためには、参照信号を初期値に戻すための時間（いわゆる、セトリング時間）が必要である。このセトリング時間は、ＡＤ変換処理を高速化するためには短縮したいが、安易に短縮して参照信号が十分に初期値に戻る前に次のＡＤ変換が開始されてしまうとＡＤ変換を正確に行えなくなる可能性がある。【０００５】
特許文献１では、セトリング時間を短縮する電流ドライバ装置についての提案がなされている。特許文献１における電流ドライバ装置は、データ信号に応じたデータ電流を供給する電流源、データ線の電圧微分値を生成する微分回路、微分値に応じたブースト電流をデータ線に供給するブースト電流源が含まれる構成とされている。【０００６】
この電流ドライバ装置では、セトリングを向上させるために、微分回路とブースト電流源を用いることが提案されている。βがデータを保持するキャパシタ、Ｃｐが寄生容量としたとき、電流源からのデータ電流の一部が、寄生容量Ｃｐの充電に消費され、データ保持キャパシタβへの充電時間が遅くなる。【０００７】
そのため、微分回路でデータ線の電圧Ｖの微分値ｄＶ／ｄｔを演算し、演算結果に応じた電流をブースト電流源から供給することで充電までの時間、すなわちセトリングを向上させることができると提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１２８７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１においては、微分回路とブースト電流源にアンプを使用している。一般的にアンプは、消費電流が大きく、低消費電力化を妨げる可能性がある。また、ブースト電流の精度を上げるためにアンプのゲインを上げることが考えられるが、ゲインを上げることで、さらに消費電流が増加するなどの影響が考えられ、この点からも、アンプを含む構成とすることで低消費電力化を妨げる可能性がある。【００１０】
また、特許文献１においては、微分器が抵抗やキャパシタを含む構成とされている。抵抗やキャパシタは、一般に面積が大きく、イメージセンサなどで広く採用されているカラムADC回路のような面積要求が厳しい回路には適していない。このことはイメージセンサに限らず近年の微細プロセス化の恩恵を受けたい面積要求が厳しい回路には適用し難い。【００１１】
上記した撮像装置に限らず、ＡＤ変換装置は広く使われている。ＡＤ変換装置において、セトリング時間を短縮することは、処理時間を短縮することにつながるため、セトリング時間をより短縮することが望まれている。【００１２】
また、一般的にさまざまな装置において、低消費電力化は望まれており、ＡＤ変換装置においても、そのような低消費電力化は望まれている。また装置によっては、さらなる小型化も望まれている。【００１３】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、セトリング時間を短縮できるとともに、低消費電力化、小型化に寄与することができるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本技術の一側面の制御装置は、入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、所定の容量を充電するための電流を供給する第２の電流源と、前記所定の容量に対する前記第２の電流源からの電流を制御する制御部とを備え、前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている。【００１５】
前記第１の電流源と前記第２の電流源に流れる電流を供給する供給部とをさらに備え、前記供給部で流れる電流に比例した電流が、前記第１の電流源と前記第２の電流源に流れるようにすることができる。【００１６】
前記制御部は、スイッチであり、セトリング時間を短縮するときに閉じられるようにすることができる。【００１７】
前記供給部は、固定の電流を流す電流源を含むようにすることができる。【００１８】
前記供給部は、可変の電流を流す電流源を含むようにすることができる。【００１９】
前記供給部は、前記第１の電流源に対して電流を供給する第１の電流供給部と、前記第２の電流源に対して電流を供給する第２の電流供給部とを備えるようにすることができる。【００２０】
前記第１の電流供給部は、第１のトランジスタと第１の電流発生源から構成され、前記第２の電流供給部は、第２のトランジスタと第２の電流発生源から構成されるようにすることができる。【００２１】
前記第１の電琉発生源と前記第２の電流発生源は、独立して設けられているようにすることができる。【００２２】
前記第１の電琉発生源と前記第２の電流発生源は、可変の電流を流す電流源であるようにすることができる。【００２３】
前記第１の電琉発生源と前記第２の電流発生源は、固定の電流を流す電流源であるようにすることができる。【００２４】
本技術の一側面の制御方法は、入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、所定の容量を充電するための電流を供給する第２の電流源と、前記所定の容量に対する前記第２の電流源からの電流を制御する制御部とを備え、前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている制御装置の制御方法であって、前記制御部は、セトリング時間を短縮するときに、前記第１の電流源からの電流に加え、前記第２の電流源からの電流が前記所定の容量に供給されるように制御するステップを含む。【００２５】
本技術の一側面のＡＤ変換装置は、所定の傾きで所定の初期電圧から徐々に変化する参照信号と画素信号とを比較する比較器と、前記参照信号の入力を開始してから前記参照信号と前記画素信号の大小関係が反転するまでの時間をカウントするカウンタと、前記参照信号を入力信号とし、前記入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、前記参照信号が所定の値になるまで、前記第１の電流源からの電流に加え電流を供給する第２の電流源と、前記第２の電流源からの電流の流れを制御する制御部とを備え、前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている。【００２６】
本技術の一側面のＡＤ変換方法は、所定の傾きで所定の初期電圧から徐々に変化する参照信号と画素信号とを比較する比較器と、前記参照信号の入力を開始してから前記参照信号と前記画素信号の大小関係が反転するまでの時間をカウントするカウンタと、前記参照信号を入力信号とし、前記入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、前記参照信号が所定の値になるまで、前記第１の電流源からの電流に加え電流を供給する第２の電流源と、前記第２の電流源からの電流の流れを制御する制御部とを備え、前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されているＡＤ変換装置のＡＤ変換方法であり、前記制御部は、セトリング時間を短縮するときに、前記第１の電流源からの電流に加え、前記第２の電流源からの電流が前記所定の容量に供給されるように制御するステップを含む。【００２７】
本技術の一側面の制御装置、制御方法においては、入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、所定の容量を充電するための電流を供給する第２の電流源と、所定の容量に対する第２の電流源からの電流を制御する制御部とが備えられる。第１の電流源と第２の電流源は、トランジスタで構成されているため、小型化、省電力化を実現できる構成とされている。また制御部は、セトリング時間を短縮するときに、第１の電流源からの電流に加え、第２の電流源からの電流が所定の容量に供給されるように制御する。
【発明の効果】
【００２８】
本技術の一側面によれば、セトリング時間を短縮できるとともに、低消費電力化、小型化に寄与することができる。【００２９】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本技術を適用した制御装置の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】第１の制御装置の具体的な構成を示す図である。
【図３】セトリング時間の短縮について説明するための図である。
【図４】第２の制御装置の具体的な構成を示す図である。
【図５】第１の制御装置に発生するノイズについて説明するための図である。
【図６】第２の制御装置に発生するノイズについて説明するための図である。
【図７】撮像装置の構成を示す図である。
【図８】ＡＤＣの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．制御装置の構成
２．第１の実施の形態における制御装置の構成
３．第２の実施の形態における制御装置の構成
４．ノイズ低減について
５．撮像装置への適用例
【００３２】
＜制御装置の構成＞
本技術は、セトリング時間を短縮するのに用いることができる。ここでは、セトリング時間を短縮するために、主に補助的な電流を制御する制御装置を例に挙げて説明する。
【００３３】
また本技術を適用した制御装置は、後述するように、撮像装置の一部、具体的には、比較器の比較基準信号生成部からの信号のセトリング時間を短縮するために用いることができる。例えば、撮像装置は、画素から読み出されたアナログの画素信号を、アナログ／デジタル変換装置（ＡＤ変換装置）にて、デジタルデータに変換する部分がある。このＡＤ変換装置には、例えば、シングルスロープ積分型、またはランプ信号比較型などと称されるＡＤ変換装置がある。
【００３４】
シングルスロープ積分型のように参照信号の対比によってＡＤ変換を行うＡＤ変換装置は、所定の傾きで所定の初期電圧から徐々に変化するランプ波と呼ばれる基準信号を生成する参照信号生成部と、基準信号と画素信号とを比較する比較器と、参照信号生成部が参照信号の出力を開始してから（前記所定の初期値を出力してから）参照信号と画素信号の大小関係が反転するまでの時間をカウントするカウンタと、を備えている。
【００３５】
この基準信号を生成する部分のセトリング時間を短縮するための装置として、以下に説明する制御装置を適用できる。
【００３６】
図１は、本技術を適用した制御装置の一実施の形態の構成を示す図である。図１に示した制御装置１００は、電流源部１１１で構成される。電流源部１１１は、バイアス電流源１２１、ブースト電流源１２２、およびスイッチ１２３を有する。
【００３７】
図１に示した制御装置１００においては、バイアス電流源１２１とブースト電流源１２２を備えることで、セトリング向上動作を実現している。具体的な構成は、図２を参照して説明するが、アンプや抵抗を用いる電流源の代わりに、アンプや抵抗を用いない電流源とスイッチを用いた構成とすることで、消費電力を低減し、面積の削減を実現する。
【００３８】
制御装置１００において、バイアス電流源１２１とブースト電流源１２２の電流は、バッファ部１１２の出力電圧に供給されるように接続されている。ブースト電流源１２２からの電流は、スイッチ１２３が閉じられているときに供給され、そのスイッチの開閉は、スイッチング制御部１１４により制御される。
【００３９】
なおここでは、スイッチング制御部１１４を備える構成としたが、スイッチング制御部１１４を設けない構成、スイッチ１２３とスイッチング制御部１１４が一体化された構成、電流源部１１１にスイッチング制御部１１４が含まれる構成などでも良い。
【００４０】
容量１１３は、回路に依存する寄生容量の他に、後段の図示していない回路による負荷容量であっても良く、容量１１３には、そのような負荷容量も含まれるとして説明を続ける。
【００４１】
負荷容量や寄生容量が大きい場合（容量Ｃが大きい場合）、バイアス電流源１２１からのバイアス電流Ibiasが容量Ｃを充電する時間が遅くなり、バッファ部１１２の出力電圧ＯＵＴのセトリングが遅くなる。
【００４２】
セトリング時間を短縮するために、スイッチング制御部１１４からの制御信号に応じ、セトリングを向上させたい時間にスイッチ１２３が閉じられ、ブースト電流源１２２からのブースト電流Iboostが供給されるようにする。ブースト電流Iboostが、容量Ｃに供給されることで、そのブースト電流Iboostにより、容量Ｃを充電することができ、セトリングを向上させることができる。
【００４３】
制御装置１００は、このように、入力信号に応じた出力信号を発生させるためのバイアス電流源１２１と、所定の容量Ｃを充電するための電流を供給するブースト電流源１２２を備える構成とされている。また、制御装置１００は、ブースト電流源１２２からの電流を制御するスイッチ１２３と、そのスイッチ１２３の開閉を制御するスイッチング制御部１１４を備える。
【００４４】
また、制御部１００に含まれる素子は、トランジスタで構成されている。このような構成を有するため、上記したように、小型化を実現し、セトリングを向上させ、低消費電力化を実現することができる。
【００４５】
＜第１の実施の形態における制御装置の構成＞
図２は、図１に示した制御装置１００の具体的な回路構成示す図である。図２に示した制御装置２００において、図１に示した制御装置１００と同様の部分には、同様の符号を付し、その説明は省略する。
【００４６】
電流源部２１１は、図１に示した電流源部１１１と同じく、バイアス電流源２２１、ブースト電流源２２２、およびスイッチ２２３を有する。バイアス電流源２２１、ブースト電流源２２２、およびスイッチ２２３は、それぞれPMOSトランジスタで構成されている。
【００４７】
電流源部２１１にブースト電流源２２２を設けることで、容量Ｃを充電するための電流を供給することができる。またスイッチ２２３を設けることで、容量Ｃを充電する時間を制御することが可能となる。
【００４８】
ここでは、バイアス電流源２２１、ブースト電流源２２２、およびスイッチ２２３は、それぞれPMOSトランジスタで構成されているとして説明を続けるが、NMOSトランジスタで構成することも可能である。また、バッファ部１１２もPMOSトランジスタで構成されている例を挙げて説明するが、NMOSトランジスタで構成することも可能である。
【００４９】
スイッチ２２３の開閉（PMOSトランジスタのオン、オフ）の制御は、スイッチング制御部２２４により行われる。スイッチ２２３のゲートには、スイッチング制御部２２４からの制御信号が入力されるように構成されている。
【００５０】
なお、制御装置２００において、入力信号の入力をスイッチング制御部２２４で検知し、その入力に応じて制御信号を調整する制御を行うように構成することも可能である。
【００５１】
図２に示した制御装置２００は、電流源部２１１の電流は、供給部２３１により制御される。すなわち、電流源部２１１のバイアスは、供給部２３１の供給電流源２４１と電流源２４２で生成される構成とされている。
【００５２】
このような構成によれば、一方の端子を流れる電流に比例した電流が他端から取り出せる構成とすることができる。すなわちこの場合、供給部２３１で流れる電流に比例した電流が、電流源部２１１で取り出せる構成とすることができる。なおここでは、供給電流源２４１は、PMOSトランジスタで構成されるとして説明を続けるが、NMOSトランジスタで構成されるようにしても良い。
【００５３】
バイアス電流源２２１を流れるバイアス電流Ibiasは、供給部２３１の供給電流源２４１（供給電流源２４１を構成するPMOSトランジスタ）とバイアス電流源２２１（バイアス電流源２２１を構成するPMOSトランジスタ）の比で決まる。また、ブースト電流源２２２のブースト電流Iboostも、供給部２３１の供給電流源２４１（供給電流源２４１を構成するPMOSトランジスタ）とブースト電流源２２２（ブースト電流源２２２を構成するPMOSトランジスタ）の比で決まる。
【００５４】
制御装置２００によると、供給部２３１に流れる電流に比例した電流が、バイアス電流Ibiasとして流れる。またブースト電流Iboostも、供給部２３１に流れる電流に比例した電流となる。
【００５５】
制御装置２００の構成要素である電流源部２１１と供給部２３１には、アンプはない。アンプは、一般的に消費電流が大きいため、低消費電力化を妨げる可能性がある。しかしながら、制御装置２００は、アンプを含まない構成のため、消費電力を抑えることが可能となり、低消費電力化することが可能となる。
【００５６】
また、制御装置２００の構成要素である電流源部２１１と供給部２３１は、トランジスタで構成され、抵抗やキャパシタは含まれない。抵抗やキャパシタは、一般に面積が大きくなるが、そのような抵抗やキャパシタを含まない制御装置２００は、面積が大きくなることがない。すなわち、制御装置２００を小型化することが可能である。
【００５７】
また、制御装置２００においては、スイッチ２２３を含む構成とすることで、定常的にブースト電流Iboostを流すのではなく、必要なときだけ流すように制御することができるようになり、定常的に流れる消費電流量を低減することができる。すなわち、スイッチ２２３を設けることで、スイッチ２２３の閉じているときだけ、ブースト電流Iboostを流すように制御できるため、ブースト電流Iboostを流し続ける構成とされている装置よりも消費電流量を低減できることは明らかである。
【００５８】
制御装置２００においては、セトリング時間を短縮するために、スイッチング制御部２２４からの制御信号に応じ、セトリングを向上させたい時間にスイッチ２２３が閉じられ、ブースト電流源２２２からのブースト電流Iboostを供給する。ブースト電流Iboostが、容量Ｃに供給されることで、そのブースト電流Iboostにより、容量Ｃを充電することができ、セトリングを向上させることができる。
【００５９】
制御装置２００によればセトリング時間を短縮できることを説明する。図３に、制御装置２００におけるセトリング向上動作時の波形の一例示す。図３のＡは、制御装置２００に入力される電圧に関するグラフであり、横軸が時間を表し、縦軸が入力電圧（IN電圧）を表す。図３のＢは、図３のＡに示したような電圧が入力されたときに、制御装置２００から出力される電圧に関するグラフであり、横軸が時間を表し、縦軸が出力電圧（OUT電圧）を表す。
【００６０】
図３のＢのグラフにおいて、実線は、ブースト有りの場合の出力電圧波形を表し、破線は、ブースト無しの場合の出力電圧波形を表す。また図３のＢの上部には、スイッチング制御部２２４がスイッチ２２３に出力する制御信号（スイッチ２２３を構成するPMOSトランジスタのゲートに供給される信号）の波形を表し、スイッチ２２３が閉じられる時間をＴONと記述してある。
【００６１】
制御装置２００への入力電圧ＩＮの変化に対し、まず負荷容量や寄生容量（容量１１３）の充電にバイアス電流が流れるため、容量１１３の容量が大きいほど、出力電圧ＯＵＴのセトリング時間は長くなる。
【００６２】
ブースト電流の供給がなくセトリングが遅い場合の挙動は、図３のＢに破線として示したようになる。例えば、時刻ｔ１で後段の回路（不図示）が動作を開始するとする。ブーストが無い場合、時刻ｔ１のとき、出力電圧ＯＵＴが所望の電圧レベルに達しておらず、後段の回路が正常に動作できない可能性がある。このようなことを防ぐには、電流を増やしセトリングを速める必要がある。
【００６３】
そこで、図２に示したような構成とし、ブースト電流の供給ができる構成とした場合、図３のＢの実線で示したような波形となり、時刻ｔ１のとき、出力電圧ＯＵＴが所望の電圧レベルに達し、後段の回路が正常に動作できるようになる。
【００６４】
スイッチ２２３が閉じている時間ＴON（スイッチ２２３を構成するPMOSトランジスタがオンの）時間ＴONのみ、ブースト電流Iboostは流れる。この時間ＴONを、容量Ｃの大きさに応じて、制御信号で調整し、出力電圧ＯＵＴに流れる電流をバイアス電流Ibias＋ブースト電流Iboostにして充電時間を速めることでセトリング時間が向上される。
【００６５】
図３のＢを再度参照するに、実線で示したブースト有りの場合、時刻ｔ１までにセトリングができており、後段の回路を正常に動作させることができる。すなわち、本技術によれば、セトリング時間を短縮することができる。
【００６６】
また、時間ＴONの間、スイッチ２２３が閉じられ、ブースト電流Iboostが流れるが、時間ＴONの間以外は、ブースト電流Iboostは流れず、ブースト電流源２２２を付加した構成としても、時間ＴONの間以外の定常電流は増加しない。よって、低消費電力化することが可能となる。
【００６７】
図２に示した制御装置２００においては、供給部２３１内の電流源２４２は、固定電流源としたが、可変電流源とし、細かな電流制御が行われるように構成することも可能である。また、上記したように、バッファ部１１２、電流源部２１１内のトランジスタ、供給部２３１内のトランジスタは、PMOSで構成することも可能であるし、NMOSで構成することも可能であるし、PMOSとNMOSが混在した構成とすることも可能である。
【００６８】
＜第２の実施の形態における制御装置の構成＞
次に、第２の実施の形態における制御装置について説明する。図４は、第２の実施の形態における制御装置３００の構成を示す図である。
【００６９】
図４に示した制御装置３００は、図２に示した制御装置２００と比較し、供給部３３１内に第２の電流供給部３４３と第２の電流源３４４を追加した構成となっている点が異なる。
【００７０】
電流源部３１１は、図２に示した電流源部２１１と同じく、バイアス電流源３２１、ブースト電流源３２２、およびスイッチ３２３を有する。バイアス電流源３２１、ブースト電流源３２２、およびスイッチ３２３は、それぞれPMOSトランジスタで構成されている。
【００７１】
電流源部３１１にブースト電流源３２２を設けることで、容量Ｃを充電するための電流を供給することができる。またスイッチ３２３を設けることで、容量Ｃを充電する時間を制御することが可能となる。
【００７２】
スイッチ３２３の開閉（PMOSトランジスタのオン、オフ）の制御は、スイッチング制御部３２４により行われる。スイッチ３２３のゲートには、スイッチング制御部３２４からの制御信号が入力されるように構成されている。
【００７３】
図４に示した制御装置３００は、電流源部３１１の電流は、供給部３３１により制御される。電流源部３１１のバイアス電流源３２１のバイアス電流Ibiasは、供給部３３１の第１の電流供給部３４１と第１の電流源３４２で生成される。電流源部３１１のブースト電流源３２２のブースト電流Iboostは、供給部３３１の第２の電流供給部３４３と第２の電流源３４４で生成される。
【００７４】
このような構成によれば、一方の端子を流れる電流に比例した電流が他端から取り出せる構成とするこができる。すなわちこの場合、供給部３３１で流れる電流に比例した電流が、電流源部３１１で取り出せる構成とすることができる。
【００７５】
バイアス電流源３２１を流れるバイアス電流Ibiasは、供給部３３１の第１の電流供給部３４１（第１の電流供給部３４１を構成するPMOSトランジスタ）とバイアス電流源３２１（バイアス電流源３２１を構成するPMOSトランジスタ）の比で決まる。また、ブースト電流源３２２のブースト電流Iboostは、供給部３３１の第２の電流供給部３４３（第２の電流供給部３４３を構成するPMOSトランジスタ）とブースト電流源３２２（ブースト電流源３２２を構成するPMOSトランジスタ）の比で決まる。
【００７６】
制御装置３００の構成要素である電流源部３１１と供給部３３１には、アンプはない。アンプは、一般的に消費電流が大きいため、低消費電力化を妨げる可能性がある。しかしながら、制御装置３００は、アンプを含まない構成のため、消費電力を抑えることが可能となり、低消費電力化することが可能となる。
【００７７】
また、制御装置３００の構成要素である電流源部３１１と供給部３３１は、トランジスタで構成され、抵抗やキャパシは含まれない。抵抗やキャパシタは、一般に面積が大きくなるが、そのような抵抗やキャパシタを含まない制御装置３００は、面積が大きくなることがない。すなわち、制御装置３００を小型化することが可能である。
【００７８】
また、制御装置３００においては、スイッチ３２３を含む構成とすることで、定常的にブースト電流Iboostを流すのではなく、必要なときだけ流すように制御することができるようになり、定常的に流れる消費電流量を低減することができる。すなわち、スイッチ３２３を設けることで、スイッチ３２３の閉じているときだけ、ブースト電流Iboostを流すように制御できるため、ブースト電流Iboostを流し続ける構成とされている装置よりも消費電流量を低減できることは明らかである。
【００７９】
制御装置３００においては、セトリング時間を短縮するために、スイッチング制御部３２４からの制御信号に応じ、セトリングを向上させたい時間にスイッチ３２３が閉じられ、ブースト電流源３２２からのブースト電流Iboostを供給する。ブースト電流Iboostが、容量Ｃに供給されることで、そのブースト電流Iboostにより、容量Ｃを充電することができ、セトリングを向上させることができる。
【００８０】
図４に示した制御装置３００においては、バッファ部１１２、電流源部３１１内のトランジスタ、供給部３３１内のトランジスタは、PMOSで構成する例を示したが、このようにPMOSで構成することも可能であるし、NMOSで構成することも可能であるし、PMOSとNMOSが混在した構成とすることも可能である。
【００８１】
図４に示した制御装置３００においては、供給部３３１内の第１の電流源３４２と第２の電流源３４４は、それぞれ可変電流源である。可変電流源とすることで、細かな電流制御を行えるように構成することが可能である。また、制御装置３００においては、第１の電流源３４２と第２の電流源３４４をそれぞれ独立に設ける構成とした。このような構成とすることで、さらに細かな電流制御を行うことが可能である。ここで、制御装置３００の動作について説明する。
【００８２】
制御装置３００において、セトリング時間を短縮するとき、バイアス電流源３２１のバイアス電流は変えず、ブースト電流源３２２のブースト電流を増やすといった制御が行われる。この場合、供給部３３１の第１の電流源３４２での電流が一定に制御されることで、バイアス電流源３２１は定常電流となるように制御される。
【００８３】
そして、セトリング時間を短縮したいときに、スイッチング制御部３２４による制御により、スイッチ３２３が閉じられ、ブースト電流源３２２にブースト電流Iboostが流され、結果として、容量Ｃには、定常電流Ibiasとブースト電流Iboostが加算された電流が流れる。
【００８４】
スイッチ３２３が閉じられているときだけ、供給部３３１内の第２の電流源３４４に電流が流されるようにしても良い。第２の電流源３４４は、第１の電流源３４２と独立して設けられているため、第１の電流源３４２で電流を流している間、第２の電流源３４４では電流を停止しておくといったような制御を行うことができる。また、第２の電流源３４４は、可変電流源としているため、必要なときに、必要な電流を流すことが可能となる。
【００８５】
また、容量Ｃが可変の場合、容量Ｃが大きいときには第２の電流源３４４からの電流を大きくし、ブースト電流源３２２からのブースト電流Iboostが大きくなるように制御し、容量Ｃが小さいときには第２の電流源３４４からの電流を小さくし、ブースト電流源３２２からのブースト電流Iboostが小さくなるように制御することも可能である。
【００８６】
また、ブースト電流Iboostが容量Ｃに供給されるときには、ブースト電流Iboostが容量Ｃに供給されていないときに比べて、バイアス電流源３２１からのバイアス電流Ibiasが大きくなるように、供給部３３１の第１の電流源３４２が制御されるようにしても良い。
【００８７】
このような種々の制御を行うことが、供給部３３１内の第１の電流源３４２と第２の電流源３４４を独立に設け、それぞれ可変電流源とすることで可能となる。
【００８８】
なお、ここでは、供給部３３１内の第１の電流源３４２と第２の電流源３４４は、それぞれ可変電流源としたが、一方を可変電流源とし、他方を固定電流源としても、上記したような制御は可能である。また、細かな制御を必要としない制御装置の場合などには、供給部３３１内の第１の電流源３４２と第２の電流源３４４を共に固定電流源とする構成にすることも可能である。
【００８９】
また、供給部３３１内の第１の電流源３４２と第２の電流源３４４を独立して設ける場合を例にあげて説明したが、１つの電流源とした構成とすることも可能である。第１の電流源３４２と第２の電流源３４４を１つとした場合においても、スイッチ３２３の開閉により、ブースト電流Iboostの流れを制御できるため、セトリング時間を短縮したいときに、バイアス電流Ibiasとブースト電流Iboostを容量Ｃに供給することができる。
【００９０】
このように、スイッチ３２３を設けることでもブースト電流Iboostの調整自由度を拡張することができる。すなわち、制御装置３００においては、ブースト電流源３２２の電流元電流である第２の電流供給部３４３とスイッチ３２３が閉じている時間ＴONと可変電流源の併用により、ブースト電流Iboostの調整自由度拡張を実現することができる。
【００９１】
なお、制御装置３００において、入力信号の入力をスイッチング制御部３２４で検知し、その入力に応じて制御信号を調整する制御を行うように構成することも可能である。
【００９２】
上記したように、制御装置３００においても、低消費電力化、小型化、セトリング時間の短縮化を実現することができる。
【００９３】
＜ノイズ低減について＞
ところで、図２に示した制御装置２００と図４に示した制御装置３００は、それぞれスイッチ２２３（スイッチ３２３）を備えるため、そのスイッチ２２３（スイッチ３２３）の開閉時にスイッチングノイズが発生する可能性がある。
【００９４】
図５を参照し、制御装置２００に発生するノイズに関して説明する。図５は、図２に示した制御装置２００に、発生したノイズの伝搬経路を矢印で書き込んだ図である。図５に矢印で示したように、ブースト電流源２２２のスイッチ２２３の開閉切り替わり時に、スイッチ２２３（PMOSトランジスタ）のゲートーソース間の寄生容量と、ブースト電流源２２２のドレインーゲート間の寄生容量を介して、供給部２３１内の供給電流源２４１にスイッチングノイズが伝搬する可能性がある。
【００９５】
さらに、供給電流源２４１から、バイアス電流源２２１のゲートにスイッチングノイズが伝搬してしまう可能性がある。
【００９６】
スイッチングノイズが、バイアス電流源２２１に伝搬することで、バイアス電流Ibiasが変動してしまい、出力電圧ＯＵＴにノイズが発生してしまう可能性がある。このようなスイッチングノイズの伝搬によりノイズは、ノイズに対する要求が厳しい用途の場合、問題となる可能性がある。
【００９７】
図６を参照して説明するように制御装置３００においては、このようなスイッチングノイズの伝搬によりノイズを抑制することができるため、ノイズに対する要求が厳しい用途の場合には、制御装置３００を用いるようにし、ノイズに対する要求が厳しくない用途の場合には、制御装置２００を用いるようにしても良い。
【００９８】
図６を参照し、制御装置３００に発生するノイズに関して説明する。図６は、図４に示した制御装置３００に、発生したノイズの伝搬経路を矢印で書き込んだ図である。図６に矢印で示したように、ブースト電流源３２２のスイッチ３２３の開閉切り替わり時に、スイッチ３２３（PMOSトランジスタ）のゲートーソース間の寄生容量と、ブースト電流源２２２のドレインーゲート間の寄生容量を介して、供給部３３１内の第２の電流供給部３４３にスイッチングノイズが伝搬する可能性がある。
【００９９】
制御装置３００の場合、供給部３３１内の第２の電流供給部３４３にスイッチングノイズが伝搬する可能性はある。しかしながら、第２の電流供給部３４３は、バイアス電流源３２１と接続されている第１の電流供給部３４１は独立して設けられているため、第２の電流供給部３４３から、第１の電流供給部３４１にスイッチングノイズが伝搬することはない。よって、第１の電流供給部３４１からバイアス電流源３２１にスイッチングノイズが伝搬する可能性もない。
【０１００】
よって、制御装置３００においては、スイッチングノイズの伝搬によりノイズを抑制することができる。よって、ノイズに対する要求が厳しい用途においても、制御装置３００を適用することができる。
【０１０１】
＜撮像装置への適用例＞
ノイズに対する要求が厳しい用途として、イメージセンサに適用する場合が考えられる。ここで、制御装置３００をイメージセンサ（撮像装置）に適用した場合を例にあげて、適用例について説明する。
【０１０２】
制御装置３００は、例えば撮像装置のＡ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）の一部を構成する装置として適用できる。図７は、Ａ／Ｄ変換回路を列並列に有する撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の構成例を示すブロック図である。
【０１０３】
図７に示した撮像装置５００は、画素部５０２、垂直走査回路５０３、水平転送走査回路５０４、およびＡＤＣ群からなるカラム処理回路群５０５を有する。さらに、撮像装置５００は、デジタル−アナログ変換装置（ＤＡＣ）５０６、およびアンプ回路５０７を有する。画素部５０２は、フォトダイオード（光電変換素子）と画素内アンプとを含む単位画素５２１がマトリクス状（行列状）に配置されて構成される。
【０１０４】
カラム処理回路群５０５は、列毎にＡＤＣを形成するカラム処理回路５５１−１乃至５５１−ｎが配列されている。以下、カラム処理回路５５１−１乃至５５１−ｎを、個々に区別する必要が無い場合、単にカラム処理回路５５１と記述する。他の部分に関しても同様に記載する。
【０１０５】
各カラム処理回路５５１−１乃至５５１−ｎは、ＤＡＣ５０６により生成される参照信号を階段状に変化させたランプ波形である参照信号RAMP（参照電圧Ｖramp）と、行線毎に画素から垂直信号線５０８−１乃至５０８−ｎをそれぞれ経由し得られるアナログ信号とを比較する比較器５５２−１乃至５５２−ｎを有する。
【０１０６】
さらに、各カラム処理回路５５１は、比較器５５２の比較時間をカウントし、そのカウント結果を保持するカウンタラッチ５５３を有する。カラム処理回路５５１は、ｎビットデジタル信号変換機能を有し、垂直信号線（列線）５０８−１乃至５０８−ｎ毎に配置され、これにより列並列ＡＤＣブロックが構成される。各カラム処理回路５５１の出力は、例えばｋビット幅の水平転送線に接続されている。そして、水平転送線に対応したｋ個のアンプ回路５０７が配置される。
【０１０７】
図８は、ＡＤＣ５５１に、制御装置３００を適用したときのＡＤＣ５５１の構成図である。図７を参照して説明したように、ＡＤＣ５５１は、比較器５５２とカウンタラッチ５５３を含む構成とされ、比較器５５２には、各画素からの信号とＤＡＣ５０６からのランプ波が供給される構成とされている。
【０１０８】
このような構成を有するＡＤＣ５５１に制御装置３００を適用し、セトリング時間を短縮する構成とした場合、まず電流源部３１１を、各ＡＤＣ５５１に設ける構成とすることができる。すなわち、図８に示したように、電流源部３１１を、ＤＡＣ５０６と比較器５５２との間に設ける。このような構成とした場合、ＤＡＣ５０６からのランプ波は、電流源部３１１を介して、比較器５５２に供給される。
【０１０９】
比較器５５２には、電流源部３１１からのランプ波と、画素からの信号が入力される構成となる。このように、電流源部３１１は、各ＡＤＣ５５１に設けられるが、供給部３３１は、必ずしも各ＡＤＣ５５１に設ける必要はなく、図８に示したように、電流源部３１１−１乃至３１１−ｎ個の電流源部３１１に１個の供給部３３１を設け、共通して用いられる構成とすることができる。
【０１１０】
撮像装置５００においては、ＡＤＣ５５１は複数設けられ、各ＡＤＣ５５１に電流源部３１１が設けられるため、電流源部３１１も複数備えられることになる。上記したように、電流源部３１１は、小型化、低消費電力化に貢献できる構成となっているため、仮に複数設けても撮像装置５００の小型化、低消費電力化を妨げるようなことはない。
【０１１１】
ＡＤＣ５５１においては、ＡＤ変換の終了後に、次のＡＤ変換を開始するためには、参照信号（ランプ波）を初期値に戻すための時間（いわゆる、セトリング時間）が必要である。このセトリング時間は、ＡＤ変換処理を高速化するためには短縮したいが、安易に短縮して参照信号が十分に初期値に戻る前に次のＡＤ変換が開始されてしまうとＡＤ変換を正確に行えなくなる可能性がある。
【０１１２】
しかしながら、図８に示したような、制御装置３００を含むＡＤＣ５１１とすることで、セトリング時間を短縮することができ、また、参照信号が十分に初期値に戻る前に次のＡＤ変換が開始されてしまうようなことも防ぐことが可能となる。
【０１１３】
本技術を適用した制御装置を含む撮像装置においては、制御装置のセトリング時間を短くすることができうるため、撮像装置の高速化、高フレームレート化を実現することが可能となる。
【０１１４】
なおここでは、撮像装置に適用したが、本技術を適用した制御装置は、撮像装置以外にも適用できる。
【０１１５】
本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【０１１６】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
【０１１７】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１１８】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
【０１１９】
（１）
入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、
所定の容量を充電するための電流を供給する第２の電流源と、
前記所定の容量に対する前記第２の電流源からの電流を制御する制御部と
を備え、
前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている
制御装置。
（２）
前記第１の電流源と前記第２の電流源に流れる電流を供給する供給部とをさらに備え、
前記供給部で流れる電流に比例した電流が、前記第１の電流源と前記第２の電流源に流れる
前記（１）に記載の制御装置。
（３）
前記制御部は、スイッチであり、セトリング時間を短縮するときに閉じられる
前記（１）または（２）に記載の制御装置。
（４）
前記供給部は、固定の電流を流す電流源を含む
前記（２）または（３）に記載の制御装置。
（５）
前記供給部は、可変の電流を流す電流源を含む
前記（２）または（３）に記載の制御装置。
（６）
前記供給部は、前記第１の電流源に対して電流を供給する第１の電流供給部と、前記第２の電流源に対して電流を供給する第２の電流供給部とを備える
前記（２）乃至（５）のいずれかに記載の制御装置。
（７）
前記第１の電流供給部は、第１のトランジスタと第１の電流発生源から構成され、前記第２の電流供給部は、第２のトランジスタと第２の電流発生源から構成される
前記（６）に記載の制御装置。
（８）
前記第１の電琉発生源と前記第２の電流発生源は、独立して設けられている
前記（７）に記載の制御装置。
（９）
前記第１の電琉発生源と前記第２の電流発生源は、可変の電流を流す電流源である
前記（７）に記載の制御装置。
（１０）
前記第１の電琉発生源と前記第２の電流発生源は、固定の電流を流す電流源である
前記（７）に記載の制御装置。
（１１）
入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、
所定の容量を充電するための電流を供給する第２の電流源と、
前記所定の容量に対する前記第２の電流源からの電流を制御する制御部と
を備え、
前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている制御装置の制御方法であって、
前記制御部は、セトリング時間を短縮するときに、前記第１の電流源からの電流に加え、前記第２の電流源からの電流が前記所定の容量に供給されるように制御する
ステップを含む制御方法。
（１２）
所定の傾きで所定の初期電圧から徐々に変化する参照信号と画素信号とを比較する比較器と、
前記参照信号の入力を開始してから前記参照信号と前記画素信号の大小関係が反転するまでの時間をカウントするカウンタと、
前記参照信号を入力信号とし、前記入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、
前記参照信号が所定の値になるまで、前記第１の電流源からの電流に加え電流を供給する第２の電流源と、
前記第２の電流源からの電流の流れを制御する制御部と
を備え、
前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている
ＡＤ変換装置。
（１３）
所定の傾きで所定の初期電圧から徐々に変化する参照信号と画素信号とを比較する比較器と、
前記参照信号の入力を開始してから前記参照信号と前記画素信号の大小関係が反転するまでの時間をカウントするカウンタと、
前記参照信号を入力信号とし、前記入力信号に応じた出力信号を発生させるための第１の電流源と、
前記参照信号が所定の値になるまで、前記第１の電流源からの電流に加え電流を供給する第２の電流源と、
前記第２の電流源からの電流の流れを制御する制御部と
を備え、
前記第１の電流源と前記第２の電流源は、トランジスタで構成されている
ＡＤ変換装置のＡＤ変換方法であり、
前記制御部は、セトリング時間を短縮するときに、前記第１の電流源からの電流に加え、前記第２の電流源からの電流が前記所定の容量に供給されるように制御する
ステップを含むＡＤ変換方法。
【符号の説明】
【０１２０】
２００  制御装置，  ２１１  電流源部，  ２２１  バイアス電流源，  ２２２  ブースト電流源，  ２２３  スイッチ，  ２２４  スイッチング制御部，  ２３１  供給部，  ２４１  電流供給源，  ２４２  電流源，  ３００  制御装置，  ３１１  電流源部，  ３２１  バイアス電流源，  ３２２  ブースト電流源，  ３２３  スイッチ，  ３２４  スイッチング制御部，  ３３１  供給部，  ３４１  第１の電流供給源，  ３４２  第１の電流源，  ３４３  第２の電流供給源，  ３４４  第２の電流源
【図１】
2016076127.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2016076127.tif 000011
2016076127.tif 000012