專利名稱：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換方法以及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及A/D轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換方法以及程序，具體涉及可以降低功耗的A/D轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換方法以及程序。
背景技術(shù)：
在獲取圖像的圖像傳感器中，已經(jīng)提出了一種具有比較器和紋波計(jì)數(shù)器(ripplecounter)的結(jié)構(gòu)(見專利文件 I (JP-A-2006-33453)和專利文件 2 (JP-A-2005-278135))，比較器將像素輸出與坡形基準(zhǔn)電勢(shì)進(jìn)行比較，紋波計(jì)數(shù)器用于關(guān)于每列測(cè)量像素輸出與基準(zhǔn)電勢(shì)之間的數(shù)值關(guān)系反轉(zhuǎn)之前經(jīng)過(guò)的時(shí)間。
圖I示出了具有比較器和計(jì)數(shù)器的典型電路示例。圖2是圖I中的電路的時(shí)序圖。在圖I中所示的電路中，在比較器I中開始基準(zhǔn)電壓Vramp的掃描，并同時(shí)開始計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)操作。當(dāng)基準(zhǔn)電壓Vramp低于輸入電壓VSL時(shí)，比較器I的輸出信號(hào)VCO從高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健Ｔ谙陆笛靥?，停止?jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)操作。計(jì)數(shù)值VCNT與基準(zhǔn)電壓Vramp所掃描的電壓寬度具有一對(duì)一的關(guān)系，并且計(jì)數(shù)值VCNT是輸入電壓的模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。在專利文件1、2中，紋波計(jì)數(shù)器被用作計(jì)數(shù)器，并且通過(guò)反轉(zhuǎn)紋波計(jì)數(shù)器的各個(gè)比特而實(shí)現(xiàn)減法。此外，通過(guò)保持第一數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)值以及為下一數(shù)據(jù)連續(xù)操作紋波計(jì)數(shù)器而實(shí)現(xiàn)加法操作。在此配置中，關(guān)于每列獨(dú)立地執(zhí)行圖像傳感器中經(jīng)常執(zhí)行的⑶S(相關(guān)復(fù)式采樣)操作，因此，像素輸出的AD轉(zhuǎn)換結(jié)果不依賴于列之間的時(shí)鐘信號(hào)和基準(zhǔn)電勢(shì)的傾斜度。結(jié)果，可以使用更塊的時(shí)鐘信號(hào)執(zhí)行計(jì)數(shù)操作。此外，可以關(guān)于每列執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的加法和減法，因此，存在可以在AD轉(zhuǎn)換電路上執(zhí)行同一列內(nèi)的像素輸出的加法操作的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高這些電路的分辨率，提高頻率和花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行處理是可以想象的。此外，也可以期望功耗的降低。此外，隨著便攜式終端的普及，還期望降低電路尺寸。因此，期望控制適當(dāng)?shù)谋匾直媛?，從而在不劣化性能的情況下抑制功耗。根據(jù)本公開的實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器在預(yù)定時(shí)間將m比特的分辨率切換為小于m比特的η比特的分辨率?？赏ㄟ^(guò)在預(yù)定時(shí)間部分地停止將以m比特的分辨率提供的具有多個(gè)相位差的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)將分辨率切換為η比特的分辨率。當(dāng)以m比特的分辨率提供具有多個(gè)相位差的時(shí)鐘信號(hào)、并且停止所述時(shí)鐘信號(hào)從而切換到η比特的分辨率時(shí)，可以在邏輯值為“ I ”的條件下停止要被停止的時(shí)鐘信號(hào)中的至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)?？梢皂憫?yīng)于計(jì)數(shù)高位比特的紋波計(jì)數(shù)器內(nèi)的預(yù)定輸出，解碼根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)的低位比特。可以通過(guò)在所述預(yù)定時(shí)間部分停止要以m比特的分辨率提供的格雷碼(graycode)計(jì)數(shù)器，將分辨率切換到η比特的分辨率。當(dāng)以m比特的分辨率提供多個(gè)格雷碼、并且停止所述格雷碼從而切換到η比特的分辨率時(shí)，可以在邏輯值為“I”的條件下停止要被停止的格雷碼中的至少一個(gè)格雷碼。所述預(yù)定時(shí)間可以是進(jìn)入白區(qū)域的時(shí)間。所述預(yù)定時(shí)間可以是進(jìn)入ILSB的改變淹沒在噪聲中的區(qū)域的時(shí)間。所述A/D轉(zhuǎn)換器可以包括比較單元，其將具有電壓值隨時(shí)間線性改變的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓與輸入電壓進(jìn)行比較；高位比特計(jì)數(shù)器，其利用所述比較單元的輸出的反轉(zhuǎn)作為觸發(fā)而開始操作或停止操作，并且關(guān)于所述時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期執(zhí)行計(jì)數(shù)；以及時(shí)間量化單元，其通過(guò)在比較器的輸出反轉(zhuǎn)時(shí)使用不同相位的多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)鎖存相位信息并解碼值，來(lái)利用比所述時(shí)鐘信號(hào)的周期更高的分辨率輸出低位比特。
所述A/D轉(zhuǎn)換器可以包括比較單元，其將具有電壓值隨時(shí)間線性改變的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓與輸入電壓進(jìn)行比較；高位比特計(jì)數(shù)器，其利用比較器的輸出的反轉(zhuǎn)作為觸發(fā)而開始操作或停止操作，并且關(guān)于所述時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期執(zhí)行計(jì)數(shù)；以及低位比特計(jì)數(shù)器，其通過(guò)鎖存由所述格雷碼計(jì)數(shù)器從所述時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的格雷碼并解碼值，來(lái)輸出低位比特。可以在圖像傳感器中提供多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換器，并且可以向多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換器提供相同的控制信號(hào)。根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的一種A/D轉(zhuǎn)換方法包括在預(yù)定時(shí)間將m比特的分辨率切換為比m比特小的η比特的分辨率。根據(jù)本公開的再一實(shí)施例的程序是一種計(jì)算機(jī)可讀程序，用于允許控制將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器的計(jì)算機(jī)在預(yù)定時(shí)間將m比特的分辨率切換為比m比特小的η比特的分辨率。在根據(jù)本公開的實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換方法、以及程序中，在預(yù)定時(shí)間將m比特的分辨率切換為比m比特小的η比特的分辨率。根據(jù)本公開的實(shí)施例，可以控制適當(dāng)?shù)谋匾直媛省４送?，通過(guò)控制分辨率，可以降低功耗。


圖I是用于說(shuō)明具有比較器和計(jì)數(shù)器的電路的圖。圖2是用于說(shuō)明具有比較器和計(jì)數(shù)器的電路的操作的圖。圖3示出具有鎖存器、解碼器和紋波計(jì)數(shù)器的電路。圖4示出圖3中所示的電路的細(xì)節(jié)。圖5是用于說(shuō)明圖4中所示的電路的操作的圖。圖6是用于說(shuō)明解碼器的圖。圖7是用于說(shuō)明解碼值的圖。圖8是用于說(shuō)明執(zhí)行時(shí)鐘停止的區(qū)域的圖。圖9是用于說(shuō)明執(zhí)行時(shí)鐘停止的區(qū)域的圖。圖10是用于說(shuō)明圖4中所示的電路的操作的圖。圖11是用于說(shuō)明解碼器的圖。
圖12是用于說(shuō)明解碼值的圖。圖13是用于說(shuō)明圖4中所示的電路的操作的圖。圖14是用于說(shuō)明解碼器的圖。圖15是用于說(shuō)明解碼值的圖。圖16是用于說(shuō)明在操作模式之間切換的圖。圖17A至17C是用于說(shuō)明各個(gè)操作模式中的操作的圖。圖18是示出安裝了列并行ADC的固態(tài)圖像傳感器件的配置示例的框圖。圖19是用于說(shuō)明圖4中所示的電路的操作的圖。 圖20是用于說(shuō)明線性度的圖。圖21是用于說(shuō)明線性度的圖。圖22是用于說(shuō)明圖4中所示的電路的操作的圖。圖23是用于說(shuō)明線性度的圖。圖24是用于說(shuō)明單調(diào)遞增特性的損耗的圖。圖25是用于說(shuō)明操作模式之間的切換的圖。圖26是用于說(shuō)明圖4中所示的電路的操作的圖。圖27是用于說(shuō)明線性度的圖。圖28是用于說(shuō)明誤差的圖。圖29是用于說(shuō)明圖4中所示的電路的操作的圖。圖30是用于說(shuō)明線性度的圖。圖31是用于說(shuō)明誤差的圖。圖32是用于說(shuō)明單調(diào)遞增特性的改善的圖。圖33是用于說(shuō)明圖3中所示的電路的操作的圖。圖34是用于說(shuō)明操作模式之間的切換的圖。圖35示出執(zhí)行圖33中所示的操作的電路的細(xì)節(jié)。圖36A至36C是用于說(shuō)明圖35中所示的電路的操作的圖。圖37示出圖3中所示的電路的其它細(xì)節(jié)。圖38示出圖37中所示的電路的細(xì)節(jié)。圖39是用于說(shuō)明圖37中所示的電路的操作的圖。圖40是用于說(shuō)明操作模式之間的切換的圖。圖41是用于說(shuō)明解碼器的圖。圖42是用于說(shuō)明線性度的圖。圖43是用于說(shuō)明線性度的圖。圖44是用于說(shuō)明操作模式之間的切換的圖。圖45是用于說(shuō)明誤差的圖。圖46是用于說(shuō)明線性度的圖。圖47是用于說(shuō)明記錄介質(zhì)的圖。
具體實(shí)施例方式[關(guān)于第一實(shí)施例]
圖3示出了 A/D轉(zhuǎn)換器(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)的一個(gè)實(shí)施例的配置。A/D轉(zhuǎn)換器20具有基準(zhǔn)電壓供應(yīng)單元21、比較器22、鎖存解碼電路23、以及紋波計(jì)數(shù)器24。鎖存解碼電路23包括鎖存電路和解碼電路。 圖3中所示的A/D轉(zhuǎn)換器20是集成A/D轉(zhuǎn)換器20，其通過(guò)高位比特計(jì)數(shù)器以及鎖存和解碼不同相位的時(shí)鐘信號(hào)的TDC(時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器)來(lái)獲得低位比特的信息。這里，作為示例，示出了具有14比特(包括高位11比特的紋波計(jì)數(shù)器和低位3比特的TDC)的分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器20。比較器22將從基準(zhǔn)電壓供應(yīng)單元21提供的具有電壓值隨時(shí)間線性改變的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓Vramp與輸入電壓VSL進(jìn)行比較，并向鎖存解碼電路23和紋波計(jì)數(shù)器24輸出響應(yīng)于結(jié)果的電平的輸出信號(hào)VC0。當(dāng)比較器22的輸出信號(hào)VCO的電平反轉(zhuǎn)時(shí)，紋波計(jì)數(shù)器24的高位比特停止計(jì)數(shù)，并且鎖存解碼電路23鎖存時(shí)鐘信號(hào)CLK的相位信息并輸出鎖存數(shù)據(jù)EB (擴(kuò)展碼EB)。將有45度相位差的時(shí)鐘信號(hào)CLKA、時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC、時(shí)鐘信號(hào)C LKD提供給鎖存解碼電路23，并且通過(guò)各個(gè)時(shí)鐘信號(hào)鎖存相位信息。從供應(yīng)單元(未示出)中提供這些時(shí)鐘信號(hào)，并且在控制單元(未示出)的控制下將從供應(yīng)單元中提供的時(shí)鐘信號(hào)提供給鎖存解碼電路23。如后面將描述的，當(dāng)預(yù)定區(qū)域(例如白區(qū)域)被確定時(shí)停止時(shí)鐘信號(hào)的提供，并且通過(guò)控制單元執(zhí)行該確定。鎖存解碼電路23將鎖存信息轉(zhuǎn)換為脈沖(串)，并且將脈沖作為紋波計(jì)數(shù)器24的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)輸出。響應(yīng)于鎖存解碼電路23的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)，紋波計(jì)數(shù)器24將時(shí)鐘信號(hào)的相位信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼，作為紋波計(jì)數(shù)器的最低有效位。圖4示出圖3中所示的A/D轉(zhuǎn)換器20的鎖存解碼電路23的詳細(xì)配置。圖4中所示的鎖存解碼電路23是將擴(kuò)展碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制值的電路。圖4中所示的鎖存解碼電路23包括鎖存電路41和解碼電路51，并且鎖存電路41包括觸發(fā)器42至45。解碼電路51具有選擇器52、第一解碼電路53、第一紋波計(jì)數(shù)器部分54、掩碼電路55、第二解碼電路56、第二紋波計(jì)數(shù)器部分57。比較器22(圖3)將具有電壓值隨時(shí)間線性改變的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓Vramp與輸入電壓VSL進(jìn)行比較，并向鎖存電路41的各個(gè)觸發(fā)器42至45輸出響應(yīng)于結(jié)果的電平的輸出信號(hào)VCO。鎖存電路41具有觸發(fā)器42、43、44作為第一鎖存器、并具有觸發(fā)器46作為第二鎖存器。鎖存電路41使用不同相位的多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)在比較器22的輸出信號(hào)VCO反轉(zhuǎn)時(shí)鎖存相位信息。在該實(shí)施例中，包括參考時(shí)鐘信號(hào)CLKA順序偏移45度相位的時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC、時(shí)鐘信號(hào)CLKD以及時(shí)鐘信號(hào)CLKA本身的四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)被用作不同相位的多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。45度的相移對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)周期Tck的1/8。各個(gè)觸發(fā)器42至45與比較器22的輸出信號(hào)VCO同步地鎖存時(shí)鐘信號(hào)CLKA、時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC和時(shí)鐘信號(hào)CLKD的相位信息。觸發(fā)器42與比較器22的輸出信號(hào)VCO同步地鎖存時(shí)鐘信號(hào)CLKD。從觸發(fā)器42的Q輸出獲得擴(kuò)展碼EB [O]，并且觸發(fā)器42向選擇器52輸出所獲得的擴(kuò)展碼EB [O]。觸發(fā)器43與比較器22的輸出信號(hào)VCO同步地鎖存時(shí)鐘信號(hào)CLKC的相位信息。從觸發(fā)器43的Q輸出獲得擴(kuò)展碼EB[1]，并且觸發(fā)器43向選擇器52輸出所獲得的擴(kuò)展碼EB [I]。觸發(fā)器44與比較器22的輸出信號(hào)VCO同步地鎖存時(shí)鐘信號(hào)CLKB的相位信息。從觸發(fā)器44的Q輸出獲得擴(kuò)展碼EB [2]，并且觸發(fā)器44向選擇器52輸出所獲得擴(kuò)展碼EB [2]。觸發(fā)器45與比較器22的輸出信號(hào)VCO同步地鎖存時(shí)鐘信號(hào)CLKA的相位信息。從觸發(fā)器45的Q輸出獲得擴(kuò)展碼EB [3]，并且觸發(fā)器45向第一解碼電路53和掩碼電路55輸出所獲得的擴(kuò)展碼EB [3]。選擇器52響應(yīng)于選擇信號(hào)EBSEL [2:0]順序地選擇從觸發(fā)器42至44輸出的擴(kuò)展碼EB [O]、擴(kuò)展碼EB [I]和擴(kuò)展碼EB [2]，并將它們作為信號(hào)EBO輸出給第一解碼電路53。第一解碼電路53響應(yīng)于脈沖信號(hào)EBCK和擴(kuò)展碼EB [3]將作為鎖存電路41的鎖存信息的擴(kuò)展碼EB [O]至EB [2]轉(zhuǎn)換為脈沖(串)，并將脈沖信號(hào)EBCKO輸出，作為第一紋波計(jì)數(shù)器部分54的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)。第一解碼電路53具有與或(AND-OR)電路61，包括兩個(gè)與電路和一個(gè)或電路。與或電路61的第一個(gè)三輸入與電路的第一輸入端連接到脈沖信號(hào)EBCK的供應(yīng)線 。第一個(gè)三輸入與電路的第二負(fù)輸入端連接到擴(kuò)展碼EB[3]的輸出線，并且第三負(fù)輸入端連接到選擇器52的信號(hào)EBO的供應(yīng)線。與或電路61的第二個(gè)三輸入與電路的第一輸入端連接到脈沖信號(hào)EBCK的供應(yīng)線。第二個(gè)三輸入與電路的第二輸入端連接到擴(kuò)展碼EB[3]的輸出線，并且第三輸入端連接到選擇器52的信號(hào)EBO的供應(yīng)線。來(lái)自第一個(gè)三輸入與電路和第二個(gè)三輸入與電路的輸出被分別提供給或電路。此外，來(lái)自或電路的輸出被提供給第一紋波計(jì)數(shù)器部分54。第一紋波計(jì)數(shù)器部分54響應(yīng)于第一解碼電路53的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)將時(shí)鐘信號(hào)的相位信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼作為低位比特。第一紋波計(jì)數(shù)器部分54具有級(jí)聯(lián)的觸發(fā)器62和觸發(fā)器63作為存儲(chǔ)器件。觸發(fā)器62的端子CIN連接到第一解碼電路53的脈沖信號(hào)EBCKO的供應(yīng)線，輸入D連接到反相輸出/Q(“/”表示反相)，并且輸出Q連接到觸發(fā)器63的端子CIN0觸發(fā)器63的D輸入連接到反相輸出/Q，并且輸出Q連接到第二解碼電路56。掩碼電路55執(zhí)行確定是否響應(yīng)于掩碼信號(hào)XEBMSK將鎖存電路41的擴(kuò)展碼EB [3]輸入到第二解碼電路56并處理它的掩碼處理。掩碼電路55包括負(fù)二輸入與電路。掩碼電路55的與電路的第一負(fù)輸入端連接到鎖存電路41的擴(kuò)展碼EB[3]的供應(yīng)線，并且第二負(fù)輸入端連接到低有效(active)電平的掩碼信號(hào)XEBMSK的供應(yīng)線。第二解碼電路56響應(yīng)于脈沖信號(hào)EB4CK將鎖存電路41的擴(kuò)展碼EB [3]轉(zhuǎn)換為脈沖(串)，并將信號(hào)Q[2]作為第二紋波計(jì)數(shù)器部分57的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)輸出。第二解碼電路56具有包括兩個(gè)與電路和一個(gè)或電路的與或電路64。與或電路64的第一個(gè)二輸入與電路的第一輸入端連接到脈沖信號(hào)EB4CK的供應(yīng)線，并且第二輸入端連接到掩碼電路55的輸出端。與或電路64的第二個(gè)二輸入與電路的第一負(fù)輸入端連接到掩碼電路的輸出端，并且第二輸入端連接到第一紋波計(jì)數(shù)器部分54的輸出Q[l]的輸出線。第一個(gè)二輸入與電路的輸出以及第二與電路的輸出被提供給或電路，并且來(lái)自或電路的輸出信號(hào)Q [2]被提供給第二紋波計(jì)數(shù)器部分57。第二紋波計(jì)數(shù)器部分57響應(yīng)于第二解碼電路56的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)將時(shí)鐘信號(hào)的相位信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼作為紋波計(jì)數(shù)器的高位比特。第二紋波計(jì)數(shù)器部分57具有觸發(fā)器57和紋波計(jì)數(shù)器24(圖3)。觸發(fā)器57的輸入D連接到反相輸出/Q( “/”表示反相)，端子CIN連接到第二解碼電路56的輸出信號(hào)Q[2]的供應(yīng)線，并且輸出Q連接到紋波計(jì)數(shù)器24(圖3)的輸入端。觸發(fā)器57在二進(jìn)制轉(zhuǎn)換后用作存儲(chǔ)器件(鎖存器)。圖5示出用于說(shuō)明圖4中的A/D轉(zhuǎn)換器20的操作的時(shí)序圖，圖6示出用于將擴(kuò)展碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制值的算法，以及圖7示出將擴(kuò)展碼EB[3:0]解碼為二進(jìn)制值的解碼結(jié)果的示例。圖5示出了相位偏移l/8Tck(Tck是時(shí)鐘信號(hào)周期)的四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的情況。通過(guò)四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLKA至CLKD的0/1的組合將時(shí)鐘信號(hào)的周期均勻地劃分為8份。在從O至l/8Tck的第一時(shí)段中，時(shí)鐘信號(hào)CLK[3:0] = 1000b，在從1/8至2/8Tck的下一個(gè)時(shí)段中，時(shí)鐘信號(hào)CLK[3:0] = 1100b,...通過(guò)將時(shí)鐘信號(hào)CLK的相位劃分為8個(gè)，可以獲得二進(jìn)制碼中的3b的信息。在比較器22的輸出信號(hào)VCO從高電平⑶變?yōu)榈碗娖?L) 時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLK[3:0]被鎖存，并且鎖存數(shù)據(jù)是擴(kuò)展碼EB [3:0]。如果時(shí)鐘信號(hào)的從O至l/8Tck的第一時(shí)段被轉(zhuǎn)換為“0”，從l/8Tck至2/8Tck的時(shí)段被轉(zhuǎn)換為“ I ”，并且接下來(lái)的這些時(shí)段被轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)值2、3、4...，則產(chǎn)生具有如圖7中所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)字的脈沖。在3比特TDC中，如果擴(kuò)展碼EB [3] = I，則擴(kuò)展碼EB [2:0]的“ I ”的數(shù)目是對(duì)應(yīng)的數(shù)值，并且如果擴(kuò)展碼EB [3] =0，則擴(kuò)展碼EB [2:0]的“O”的數(shù)目以及通過(guò)將“4”加到其上而得到的數(shù)是對(duì)應(yīng)的數(shù)值。根據(jù)該算法，參考圖7，如果擴(kuò)展碼EB[3]，EB[2]，EB[1],EB [O]是“ I，0，0，O”，則二進(jìn)制碼是“000”，并且解碼值是“O”。類似地，如果擴(kuò)展碼EB [3]，EB [2]，EB [I]，EB [O]是 “ I，I，0，O”，則二進(jìn)制碼是 “001”，并且解碼值是 “ I ”。如果擴(kuò)展碼EB [3]，EB [2]，EB [ I]，EB [O]是 “ I，I，I，O ”，貝IJ二進(jìn)制碼是 “ 010 ”，并且解碼值是“2”。如果擴(kuò)展碼EB [3]，EB [2]，EB [I]，EB [O]是“ I，I，I，I ”，則二進(jìn)制碼是“011”，并且解碼值是“3”。如果擴(kuò)展碼EB[3]，EB[2], EB[1], EB[O]是“0，1，1，1”，則二進(jìn)制碼是“100”，并且解碼值是“4”。如果擴(kuò)展碼EB [3]，EB [2]，EB [ I]，EB [O]是 “ O，O，I，1”，貝IJ二進(jìn)制碼是 “ 101 ”，并且解碼值是“5”。類似地，如果擴(kuò)展碼EB [3] ,EB [2], EB [I], EB [O]是“0，0，0，1”，則二進(jìn)制碼是 “110”，并且解碼值是 “6”。如果擴(kuò)展碼 EB [3]，EB [2]，EB [I]，EB [O]是 “0，0，0，0”，則二進(jìn)制碼是“111 ”，并且解碼值是“7”。以此方式，將擴(kuò)展碼轉(zhuǎn)換為解碼值。[關(guān)于降低功耗的處理]因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器電路20以上述方式操作，所以可以使用擴(kuò)展碼執(zhí)行具有改善的分辨率的A/D轉(zhuǎn)換。例如，根據(jù)包括A/D轉(zhuǎn)換器電路20的數(shù)碼相機(jī)，可以預(yù)期由于更高的分辨率而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量的提升。換言之，當(dāng)分辨率更高時(shí)，可以提高包括A/D轉(zhuǎn)換器電路20的裝置中的數(shù)據(jù)質(zhì)量，例如圖像質(zhì)量和聲音質(zhì)量。在以下說(shuō)明中，將主要示例性地說(shuō)明將該實(shí)施例中的A/D轉(zhuǎn)換器電路應(yīng)用到處理圖像和視頻的裝置(諸如數(shù)碼相機(jī))中的情況，并將說(shuō)明在不劣化圖像質(zhì)量的情況下降低功耗的處理。如上所述，將四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸入到鎖存解碼電路23中。通過(guò)停止時(shí)鐘信號(hào)，可以降低功耗。然而，當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，分辨率變低。因此，將說(shuō)明甚至當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)且分辨率變低時(shí)也幾乎沒有(具有可忽略的)影響的情況。圖8是示出進(jìn)入圖像傳感器的光的照度與圖像傳感器的像素內(nèi)產(chǎn)生的電子數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。在較低照度時(shí)，即在黑區(qū)域中，作為固定分量的電路噪聲占主導(dǎo)，而與光量成比例的信號(hào)分量較小。另一方面，在較高照度時(shí)，即在白區(qū)域中，與照度的平方成比例的光散粒噪聲占主導(dǎo)。假設(shè)由入射光產(chǎn)生的電子數(shù)是Q[e-]，則光散粒噪聲由以下等式(I)定義。
光散粒噪聲= V^[e—]…(I)假設(shè)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換效率為E[V/e_]，則光散粒噪聲由以下等式(2)定義。
光散粒噪聲=五…(2) 這里，假設(shè)由于讀取電路的固定分量的電路噪聲是Nc[V s]，并且噪聲的總量N[Vrms]被表達(dá)為電子數(shù)Q的函數(shù)，則獲得以下等式(3)和(4)。N(Q)2 =(Ey)Q)2 +Nc2 ··· (3)N(Q) = ^E2Q +Nc2 ··· (4)圖9中的曲線圖是示出光電子數(shù)Q[_e](橫軸)與噪聲總量N[V S](縱軸)的關(guān)系的曲線圖。在圖9中，QFD[-e]是像素的飽和容量。此外，圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍是DKANeE[V]，并且A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率是η [比特]。在此情況中，ILSB (最低有效位)的權(quán)重(即ILSB改變的電壓寬度)由以下等式(5)表達(dá)。電壓寬度DEANGE/2n. · · (5)圖9示出了噪聲總量N的曲線和噪聲總量的一半(1/2)N的曲線。這里，當(dāng)ILSB的電壓寬度0-7211小于噪聲總量的一半N/2時(shí)，ILSB的改變淹沒在噪聲中，并且在該區(qū)域(例如白區(qū)域)中可能不必須需要A/D轉(zhuǎn)換器的11[比特]的分辨率。在分辨率淹沒在噪聲中的區(qū)域中，不必保持用于維持圖像質(zhì)量的分辨率，并且分辨率可以是η比特或更少。如上所述，A/D轉(zhuǎn)換器電路20通過(guò)將四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸入鎖存解碼電路23并處理它們以產(chǎn)生低位3比特來(lái)提高分辨率，并且可以通過(guò)在不影響圖像質(zhì)量的范圍內(nèi)停止時(shí)鐘信號(hào)來(lái)降低A/D轉(zhuǎn)換器電路20的功耗。換言之，通過(guò)關(guān)注于在具有高照度的部分中(例如在白區(qū)域中)不需要A/D轉(zhuǎn)換器20的最高分辨率的區(qū)域并降低A/D轉(zhuǎn)換器20在該區(qū)域中的分辨率來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器20的較低功耗。注意，分辨率淹沒在噪聲中的條件不限于上述條件，因?yàn)橥ㄟ^(guò)圖像質(zhì)量評(píng)估等確定這一點(diǎn)。即，在上述示例中，設(shè)定了 ILSB的電壓寬度于噪聲總量的一半Ν/2的條件，然而，不僅可以使用噪聲總量的一半還可以使用其它值，諸如總量的三分之一或五分
之一 O將說(shuō)明當(dāng)在A/D轉(zhuǎn)換器電路20中停止輸入到鎖存解碼電路23的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的解碼值。參照?qǐng)D5至圖7，已經(jīng)說(shuō)明了當(dāng)未停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的解碼值，即在作為其中獲得三個(gè)二進(jìn)制碼的3比特TDC操作的操作模式中的解碼值。類似地，下面，將分別說(shuō)明在作為其中獲得兩個(gè)二進(jìn)制碼的2比特TDC操作的操作模式中停止兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的解碼值、以及在作為其中獲得一個(gè)二進(jìn)制碼的I比特TDC操作的操作模式中停止三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的解碼值。[關(guān)于2比特TDC的操作模式]圖10是用于說(shuō)明圖4中的A/D轉(zhuǎn)換器20的操作的時(shí)序圖、以及其中停止輸入到鎖存解碼電路23的四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)并且電路用作2比特TDC的時(shí)序圖。圖11示出將擴(kuò)展碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制值的算法。圖12示出將擴(kuò)展碼EB[3:0]解碼為二進(jìn)制值的解碼結(jié)果的示例。相位偏移l/8Tck (Tck是時(shí)鐘信號(hào)周期)的四個(gè)信號(hào)被輸入到鎖存解碼電路23，并且該時(shí)序圖是當(dāng)它們中的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)操作時(shí)的時(shí)序圖。圖10示出當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKA和時(shí)鐘信號(hào)CLKC操作并且時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKD停止時(shí)的時(shí)序圖。此外，在圖10中，點(diǎn)化線示出時(shí)鐘信號(hào)被停止。在2比特TDC的操作模式中，如果EB[3]本身是“1”，則其計(jì)數(shù)是“0”，并且如果EB [3]是“0”，則其計(jì)數(shù)是“4”。關(guān)于EB[1]，分別地，如果EB[3]是“ 1”，則計(jì)數(shù)是邏輯值“ I”的數(shù)目的兩倍，并且如果EB [3]是“0”，則計(jì)數(shù)是邏輯值“O”的數(shù)目的兩倍。換言之，如果擴(kuò)展碼EB[3] = 1，則擴(kuò)展碼EB[1:0]的“I”的數(shù)目是對(duì)應(yīng)的數(shù)值，并且如果擴(kuò)展碼EB[3]=0，則擴(kuò)展碼EB [I: O]的“O”的數(shù)目以及將其加上4是對(duì)應(yīng)的數(shù)值。根據(jù)該算法，時(shí)鐘信號(hào)周期的O 至2/8Tck的第一時(shí)段被轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)值“0”，時(shí)鐘信號(hào)周期的3/8Tck至4/8Tck的時(shí)段被轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)值“2”，時(shí)鐘信號(hào)周期的5/8Tck至6/8Tck的時(shí)段被轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)值“4”，時(shí)鐘信號(hào)周期的7/8Tck至8/8Tck的時(shí)段被轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)值“6”，并且產(chǎn)生具有如圖12中所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)字的脈沖。如果擴(kuò)展碼EB [3]，EB [I]是“ 1，0”，則二進(jìn)制碼是“000”并且解碼值是“O”。如果擴(kuò)展碼EB [3], EB [I]是“1，1”，則二進(jìn)制碼是“010”并且解碼值是“2”。如果擴(kuò)展碼EB [3]，EB [I]是“0，1”，則二進(jìn)制碼是“100”并且解碼值是“4”。如果擴(kuò)展碼EB [3]，EB [I]是“0，0”，則二進(jìn)制碼是“110”并且解碼值是“6”。在此情況下，在時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期中，當(dāng)輸出信號(hào)VCO改變時(shí)鎖存相位相位差90度的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLKA、CLKC的值，并且獲得四對(duì)擴(kuò)展碼EB [3]、EB [I]。通過(guò)解碼這四對(duì)碼，可以獲得低位2比特的信息，其可以如圖12中所示。這里，與3比特TDC相比較，已知用于獲取相位信息所必須的時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目減少2個(gè)。這意味著，通過(guò)降低I比特的分辨率，兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的操作不再必要。很清楚，如果不操作這兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，則可以降低所消耗的功率的量。[關(guān)于I比特TDC的操作模式]圖13是用于說(shuō)明圖4中的A/D轉(zhuǎn)換器20的操作的時(shí)序圖、以及其中停止輸入到鎖存解碼電路23的四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)并且電路用作I比特TDC的時(shí)序圖。圖14示出了將擴(kuò)展碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制值的算法。圖15示出將擴(kuò)展碼EB[3:0]解碼為二進(jìn)制值的解碼結(jié)果的示例。相位偏移l/8Tck (Tck是時(shí)鐘信號(hào)周期)的四個(gè)信號(hào)被輸入到鎖存解碼電路23，并且該時(shí)序圖是當(dāng)它們中的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)操作時(shí)的時(shí)序圖。圖13示出當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKA操作而時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC和時(shí)鐘信號(hào)CLKD停止時(shí)的時(shí)序圖。此外，在圖13中，點(diǎn)化線示出時(shí)鐘信號(hào)被停止。在I比特TDC的操作模式中，如果EB[3]本身是“1”，則其計(jì)數(shù)是“0”，并且如果EB[3]是“0”，則其計(jì)數(shù)是“4”。換言之，如果擴(kuò)展碼EB[3] = 1，則計(jì)數(shù)是“0”，并且如果EB [3] = O，則計(jì)數(shù)是“4”。根據(jù)該算法，時(shí)鐘信號(hào)周期的O至4/8Tck的第一時(shí)段被轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)值“0”，時(shí)鐘信號(hào)周期的5/8Tck至8/8Tck的時(shí)段被轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)值“4”，并且產(chǎn)生了具有如圖15所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)字的脈沖。如果擴(kuò)展碼EB[3]是“1”，則二進(jìn)制碼是“000”并且解碼值是“O”。如果擴(kuò)展碼EB [3]是“ I ”，則二進(jìn)制碼是“ 100”并且解碼值是“4”。在此情況下，僅需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLKA，并且用時(shí)鐘信號(hào)的高(Hi)或低(Lo)的兩個(gè)電平作為相位信息而獲得擴(kuò)展碼EB[3]。通過(guò)解碼這兩個(gè)碼，可以獲得低位I比特的信
肩、O這里，與2比特TDC相比較，已知用于獲取相位信息所必須的時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目減少I個(gè)。此外，與3比特TDC相比較，已知用于獲取相位信息所必須的時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目減少3個(gè)。很清楚，如果這三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)不操作，則可以降低所消耗的功率的量。以此方式，通過(guò)停止時(shí)鐘信號(hào)，分辨率變得更低。然而，通過(guò)合適地定時(shí)時(shí)鐘信號(hào)的停止，可以在不因?yàn)榉直媛实慕档投踊瘓D像質(zhì)量的 情況下降低功耗。停止時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間例如是當(dāng)ILSB的電壓寬度D_/2n小于噪聲總量的一半N/2時(shí)，如上所述。甚至當(dāng)在該區(qū)域中停止時(shí)鐘信號(hào)并且降低分辨率時(shí)，也可以在不對(duì)圖像質(zhì)量有任何實(shí)質(zhì)影響的情況下執(zhí)行解碼。[關(guān)于操作模式之間的切換]下面將參考圖16說(shuō)明通過(guò)以3比特TDC、2比特TDC、1比特TDC的順序進(jìn)行切換而使用鎖存解碼電路23的情況，換句話說(shuō)，即鎖存解碼電路23從操作四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的操作模式切換到操作兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的操作模式、并進(jìn)一步切換到操作一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的操作模式的情況。圖16示出A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段和四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的操作時(shí)段。在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段的第一個(gè)半時(shí)段中，以像素輸出VSL的較高電勢(shì)(較低的照度)而執(zhí)行計(jì)數(shù)，并且在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段的第二個(gè)半時(shí)段中以較低的VSL電勢(shì)(較高的照度)而執(zhí)行計(jì)數(shù)。在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段中，在具有較低照度的黑區(qū)域中、電路作為具有較高分辨率的3比特TDC操作，并且同時(shí)，操作四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLKA、CLKB, CLKC, CLKD。從可以降低分辨率的區(qū)域中，停止兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLKB、CLKD,并且電路作為2比特TDC操作。此外，進(jìn)一步停止一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLKC，電路作為I比特TDC操作。通過(guò)以此方式順序地停止時(shí)鐘信號(hào)，與恒定地操作四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)并且電路以m比特的分辨率工作的情況相比，在停止時(shí)鐘信號(hào)CLKB、CLKC、CLKD并且電路以η比特分辨率工作的情況中，至少可以將電流消耗減小所停止的時(shí)鐘信號(hào)的量。此外，通過(guò)在白區(qū)域中停止時(shí)鐘信號(hào)，甚至當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)并且降低分辨率時(shí)也不導(dǎo)致圖像質(zhì)量的實(shí)質(zhì)劣化。[關(guān)于由于停止時(shí)鐘而失敗的可能性]然而，通過(guò)以此方式順序地停止時(shí)鐘信號(hào)，可能劣化線性度，并可能丟失單調(diào)遞增特性。在說(shuō)明原因之前，將說(shuō)明提供給A/D轉(zhuǎn)換器電路20的控制信號(hào)。圖17Α至圖17C示出控制信號(hào)的波形。圖17Α示出當(dāng)鎖存解碼電路23用作3比特TDC時(shí)的波形，圖17Β示出當(dāng)電路用作2比特TDC時(shí)的波形，圖17C示出電路用作I比特TDC時(shí)的波形?？刂菩盘?hào)EBCK的脈沖是用于驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器的信號(hào)源。控制信號(hào)EBCKO是表示控制信號(hào)EBCK的脈沖是否通過(guò)的脈沖，并且該脈沖根據(jù)擴(kuò)展碼的值的組合而控制當(dāng)必須計(jì)數(shù)時(shí)通過(guò)控制信號(hào)EBCK的脈沖而當(dāng)不必須計(jì)數(shù)時(shí)不通過(guò)控制信號(hào)EBCK的脈沖。通過(guò)的脈沖實(shí)際上作為計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器。控制信號(hào)XEBMSK是用于執(zhí)行掩碼處理的控制信號(hào)，掩碼處理確定是否將鎖存電路41的擴(kuò)展碼ΕΒ[3]輸入到第二解碼電路56?？刂菩盘?hào)EB4CK是用于響應(yīng)于控制信號(hào)EB4CK的脈沖而將鎖存電路41的擴(kuò)展碼EB[3]轉(zhuǎn)換為脈沖(串)、并輸出信號(hào)Q[2]作為第二紋波計(jì)數(shù)器部分57的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)的控制信號(hào)。在圖17A至圖17C中，如果EB[3]本身是“ 1”，則其計(jì)數(shù)是“0”，并且如果EB[3]本身是“0”，則其計(jì)數(shù)是“4”，因此，關(guān)于EB [3]，控制脈沖被控制信號(hào)XEBMSK和控制信號(hào)EB4CK直接發(fā)送到第三比特的紋波計(jì)數(shù)器(具有Q[2]輸出的觸發(fā)器57)。在3比特TDC的情況中，關(guān)于EB [2:0]，在EBSEL [2:0]時(shí)訪問(wèn)存儲(chǔ)各自的擴(kuò)展碼的觸發(fā)器62、63，并且同時(shí)控制信號(hào)EBCK —個(gè)一個(gè)地產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)脈沖。通過(guò)EB [3]的值和所訪問(wèn)的EB [2:0]的值，根據(jù)控制信號(hào)EBCKO的脈沖是否通過(guò)而將邏輯值的數(shù)目發(fā)送給第一或第二比特的紋波計(jì)數(shù)器(具有輸出Q
、Q[1]的觸發(fā)器62、63)。如圖17B所示，在2比特TDC的情況下，EB[1]的邏輯值被計(jì)數(shù)兩次，并且對(duì)EB[I]的訪問(wèn)通過(guò)EBSEL[1]執(zhí)行兩次并計(jì)數(shù)兩次。如圖17 C中所示，在I比特TDC的情況中，不存在通過(guò)EBSEL [2:0]對(duì)EB [2:0]的訪問(wèn)。例如，在圖4中所示的根據(jù)控制信號(hào)操作的A/D轉(zhuǎn)換器20被應(yīng)用到列并行布置的圖像傳感器中的情況中，當(dāng)如圖18中所示應(yīng)用時(shí)，控制信號(hào)EBSEL、EBCK、EB4CK、XEBMSK等是共同分布到所有列的控制信號(hào)。圖18是示出當(dāng)將圖4中所示的A/D轉(zhuǎn)換器20以列并行布置的方式應(yīng)用到圖像傳感器時(shí)、安裝了列并行ADC的固態(tài)圖像傳感器件(CMOS圖像傳感器)的配置示例的框圖。圖18中所示的固態(tài)圖像傳感器件100具有像素單元102、垂直掃描電路103、水平傳輸掃描電路104、以及包括一組ADC的列處理電路組105。此外，固態(tài)圖像傳感器件100具有數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 106和放大器電路107。DAC106對(duì)應(yīng)于圖3中基準(zhǔn)電壓供應(yīng)單元21。像素單元102包括以矩陣布置的單元像素121，每個(gè)單元像素包含光電二極管(光電轉(zhuǎn)換器件)和像素內(nèi)放大器。列處理電路組105包括關(guān)于每列布置的形成ADC的多個(gè)列處理電路151。每個(gè)列處理電路(ADC) 151對(duì)應(yīng)于圖3和圖4中的A/D轉(zhuǎn)換器電路20。每個(gè)列處理電路151具有比較器151-1，其關(guān)于每個(gè)行線將作為通過(guò)改變由DAC 106以逐步方式產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)而獲得的斜坡波形的基準(zhǔn)信號(hào)RAMP(基準(zhǔn)電壓Vramp)與通過(guò)垂直信號(hào)線108從像素獲得的模擬信號(hào)進(jìn)行比較。比較器151-1對(duì)應(yīng)于圖3中的比較器22。此外，每個(gè)列處理電路151具有計(jì)數(shù)器鎖存器151-2，其計(jì)數(shù)比較器151_1的比較時(shí)間并保存其計(jì)數(shù)結(jié)果。計(jì)數(shù)器鎖存器151-2對(duì)應(yīng)于圖3中的鎖存解碼電路23和紋波計(jì)數(shù)器24。列處理電路151各自具有η比特的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換功能(在圖3所示的示例中為14比特)，并關(guān)于垂直信號(hào)線(列線)108-1至108-η中的每個(gè)提供列處理電路151，從而形成列并行ADC塊。每個(gè)存儲(chǔ)器151-2的輸出連接到例如具有k比特寬度的水平傳輸線109。此外，提供對(duì)應(yīng)于水平傳輸線的k個(gè)放大器電路107。在固態(tài)圖像傳感器件100中，并行地布置列處理電路151 ( S卩，A/D轉(zhuǎn)換器電路20)，并且控制信號(hào)EBSEL、EBCK, EB4CK、XEBMSK等被共同地分布到各自的A/D轉(zhuǎn)換器電路20。因此，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)被停止并且在預(yù)定區(qū)域(例如白區(qū)域)中降低分辨率時(shí)，因?yàn)殛P(guān)于每列，要被A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)不同，所以關(guān)于每列不同分辨率的碼被存儲(chǔ)在擴(kuò)展碼中，然而，由特定的控制信號(hào)共同地執(zhí)行解碼處理。因此，不一定確保諸如當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的時(shí)間的時(shí)間在所有A/D轉(zhuǎn)換器電路20中都合適并且執(zhí)行解碼。
圖19示出了通過(guò)3比特TDC的解碼處理對(duì)2比特TDC的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果。在2比特TDC的情況中，因?yàn)闀r(shí)鐘信號(hào)CLKB被停止，所以其輸出為O。類似地，在2比特TDC的情況中，因?yàn)闀r(shí)鐘信號(hào)CLKD被停止，所以其輸出為O。在2比特TDC的情況中，在通常條件下不使用這兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的值，然而，如果錯(cuò)誤地作為3比特TDC執(zhí)行處理，則也處理這兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的值。結(jié)果，如參照?qǐng)D10已經(jīng)說(shuō)明的，在2比特TDC的情況中，在通常條件下，解碼值(附加值)是0，0，2，2，4，4，6，6，然而，如圖19所示，如果2比特TDC的擴(kuò)展碼被3比特TDC的解碼處理解碼，則解碼值是0，0，1，1，6，6，7，7。注意，理想解碼值(附加值)是指具有響應(yīng)于分辨率的理想線性度的值。實(shí)際解碼值是指當(dāng)不執(zhí)行下文將說(shuō)明的處理時(shí)的解碼值。如果執(zhí)行將要說(shuō)明的處理，則實(shí)際解碼值與理想解碼值之間的差變小。圖20是圖19中所示的結(jié)果的曲線圖。圖20是通過(guò) 分別畫出理想解碼值和作為由3比特TDC的解碼處理對(duì)2比特TDC的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果的實(shí)際解碼值而形成的曲線圖。在圖20中，圓點(diǎn)是理想解碼值的圖。此外，方點(diǎn)是實(shí)際解碼值的圖，并且當(dāng)在低電平狀態(tài)中分別停止時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKD時(shí)獲得所述解碼值。圖20示出A/D轉(zhuǎn)換的線性度(輸出信號(hào)相對(duì)于輸入信號(hào)的保真度)，其中橫軸是時(shí)間，縱軸是解碼值。從圖20中，可以看出理想解碼值偏離實(shí)際解碼值。用于參考，圖21示出通過(guò)分別畫出理想解碼值和作為由3比特TDC的解碼處理對(duì)3比特TDC的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果的實(shí)際解碼值而形成的曲線圖。在此情況中，理想解碼值與實(shí)際解碼值一致，因?yàn)?比特TDC的擴(kuò)展碼被3比特TDC的解碼處理解碼。如此，優(yōu)選的是理想解碼值盡可能與實(shí)際解碼值一致。換言之，優(yōu)選的是當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，輸出盡可能接近理想解碼值的實(shí)際解碼值。然而，如果不執(zhí)行將要說(shuō)明的處理，如圖20所示，則當(dāng)停止兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，理想解碼值偏離實(shí)際解碼值。類似地，將說(shuō)明由3比特TDC的解碼處理解碼I比特TDC的擴(kuò)展碼的情況。圖22示出由3比特TDC的解碼處理解碼I比特TDC的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果。在I比特TDC的情況中，因?yàn)橥Ｖ沽藭r(shí)鐘信號(hào)CLKB，所以其輸出是O。類似地，在I比特TDC的情況中，因?yàn)橐呀?jīng)停止了時(shí)鐘信號(hào)CLKC和CLKD，所以它們的輸出都為O。在I比特TDC的情況中，在通常條件下不使用這三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的值，然而，如果錯(cuò)誤地作為3比特TDC執(zhí)行處理，則也處理這三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的值。結(jié)果，如參照?qǐng)D13已說(shuō)明的，在I比特TDC的情況中，在通常條件下，附加值是0，0，0，0，4，4，4，4，然而，如圖22所示，如果由3比特TDC的解碼處理解碼I比特TDC的擴(kuò)展碼，則解碼值為0，0，0，0，7，7，7，7。圖23是示出它們的曲線圖。圖23是通過(guò)分別畫出理想解碼值與作為由3比特TDC的解碼處理對(duì)I比特TDC的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果的實(shí)際解碼值而形成的曲線圖。在圖23中，圓點(diǎn)是理想解碼值的圖。此外，方點(diǎn)是實(shí)際解碼值的圖，并且當(dāng)在低電平狀態(tài)中分別停止時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC和時(shí)鐘信號(hào)CLKD時(shí)獲得解碼值。圖23示出A/D轉(zhuǎn)換的線性度，其中橫軸是時(shí)間，縱軸是解碼值。從圖23中，可以看出理想解碼值偏離實(shí)際解碼值。而且，在此情況中，優(yōu)選的是當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，輸出盡可能接近理想解碼值的實(shí)際解碼值。然而，如果不執(zhí)行將要說(shuō)明的處理，如圖23中所示，則當(dāng)停止這三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，理想解碼值偏離實(shí)際解碼值。如上所述，考慮到當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，理想解碼值偏離實(shí)際解碼值，并且線性度被劣化。為了防止線性度的劣化，執(zhí)行將要說(shuō)明的處理。在說(shuō)明該處理之前，將說(shuō)明由于停止時(shí)鐘信號(hào)而丟失單調(diào)遞增特性的可能性。圖24示出當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的解碼值，即具有不同分辨率的TDC的接合處的解碼值。在圖22所示的示例中，已知附加值在接合部分中上升和下降，并且丟失單調(diào)遞增特性。即，在將操作模式從3比特TDC切換到2比特TDC之前的解碼值是“3”，而在那之后的解碼值是“ I ”，并且接著的解碼值是“6”。在通常條件下，如果處理保持3比特TDC，則解碼值單調(diào)地作為0，I，2，3，4，5，6，7，8遞增，如圖5中所示。此外，如果處理是2比特TDC ，則解碼值單調(diào)地作為0，0，2，2，4，4，6，6遞增，如圖10中所示。然而，根據(jù)操作模式從3比特TDC切換到2比特TDC的時(shí)間，解碼值可能不單調(diào)遞增，例如作為0，1，2，3，1，6，6，7，7，如圖24中所示。而且，雖然未示出，當(dāng)操作模式從2比特TDC切換為I比特TDC時(shí)，解碼值也可能不單調(diào)遞增。如上所述，當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，可能丟失單調(diào)遞增特性，并且當(dāng)丟失單調(diào)遞增特性時(shí)，丟失處的解碼值的精度可能更低。因此，可以通過(guò)執(zhí)行下面將說(shuō)明的處理防止單調(diào)遞增特性的丟失。[關(guān)于實(shí)施例1-1]將說(shuō)明上述線性度劣化以及單調(diào)遞增特性丟失的考慮中的處理。首先，將說(shuō)明通過(guò)調(diào)整當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的邏輯值來(lái)緩解線性度劣化和單調(diào)遞增特性丟失的處理。再次參照?qǐng)D19、22。圖19示出由3比特TDC的解碼處理對(duì)2比特TDC的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果。在圖19中，時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKD都被停止，并且被固定在低電平上(在下文中，它們將被描述為低固定(Lo-fixed))。因此，邏輯值是“O”。類似地，在圖22中，時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC以及時(shí)鐘信號(hào)CLKD都被停止并被低固定。因此，邏輯值是 “O”。再次參照?qǐng)D16。圖16示出A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段以及四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的操作時(shí)段。在圖16中，已知當(dāng)操作模式從3比特TDC模式切換為2比特TDC模式時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKD被停止且分別被Lo停止(Lo-stopped)。此外，當(dāng)操作模式從2比特TDC模式切換到I比特TDC模式時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLCK也被停止，且時(shí)鐘信號(hào)CLCK也被低停止。當(dāng)模式切換時(shí)，要被停止的時(shí)鐘信號(hào)不被停止在如上所述的低電平上，而是停止在高電平上(下文稱為“高停止(Hi-stopped)”)。換言之，當(dāng)模式切換時(shí)，停止時(shí)鐘信號(hào)使得要被停止的時(shí)鐘信號(hào)的邏輯值可能不是“O”而可能是“ I”。具體地，如圖25中所示，在白區(qū)域中停止時(shí)鐘信號(hào)(例如，停止作為時(shí)鐘信號(hào)之一的時(shí)鐘信號(hào)CLKB)的情況中，該信號(hào)不是低固定，而是高固定(Hi-fixed)。在圖25中，實(shí)線表示實(shí)際操作。當(dāng)模式從3比特TDC模式切換到2比特TDC模式時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLKB被高停止，并保持高電平狀態(tài)停止。當(dāng)模式從2比特TDC模式切換為I比特TDC模式時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLKC被低停止，并保持低電平狀態(tài)而停止。當(dāng)操作模式從3比特TDC模式切換為2比特TDC模式時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLKD被低停止，并且保持低電平狀態(tài)而停止。在此情況中，已經(jīng)示出了當(dāng)模式切換時(shí)僅一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)(時(shí)鐘信號(hào)CLKB)被高停止的示例。這里通過(guò)該時(shí)鐘信號(hào)被高停止的示例進(jìn)行說(shuō)明，但該說(shuō)明并非用于限制僅一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)被高停止的情況。例如，當(dāng)模式從3比特TDC切換到2比特TDC時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLKD也被停止，并且時(shí)鐘信號(hào)CLKD可以如時(shí)鐘信號(hào)CLKB —樣被高停止。此外，時(shí)鐘信號(hào)CLKB可以被低停止，并且時(shí)鐘信號(hào)CLKD可以被高停止。此外，當(dāng)模式從2比特TDC切換為I比特TDC時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLKC也可以被高停止。注意，可以通過(guò)設(shè)計(jì)階段等中的模擬來(lái)確定哪個(gè)時(shí)鐘信號(hào)被高停止以及哪個(gè)時(shí)鐘信號(hào)被低停止。圖28中示出并說(shuō)明了模擬結(jié)果，下文將對(duì)其說(shuō)明。這里，將繼續(xù)在模式從3比特TDC切換到2比特TDC時(shí)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被高停止而其它時(shí)鐘信號(hào)被低停止的情況下進(jìn)行說(shuō)明。在以此方式停止時(shí)鐘信號(hào)的情況中，對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)被停止的時(shí)段中的EB[2]，不存儲(chǔ)邏輯值“O”而存儲(chǔ)邏輯值“I”。這應(yīng)用到解碼處理的算法，從而可以防止線性度的劣化，并可以緩解單調(diào)遞增特性的丟失。
將參照?qǐng)D26說(shuō)明這一點(diǎn)。圖26示出由3比特TDC的解碼處理對(duì)2比特TDC模式中鎖存的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果。圖26對(duì)應(yīng)于圖19。圖19示出由3比特TDC的解碼處理對(duì)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被低停止時(shí)的2比特TDC的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果，而圖26的不同點(diǎn)在于其示出由3比特TDC的解碼處理對(duì)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被高停止時(shí)的2比特TDC的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果。再次參照?qǐng)D19，在2比特TDC的情況中，在通常條件下，附加值(解碼值)是0，0，2,2,4,4，6，6，然而，當(dāng)由3比特TDC的解碼處理對(duì)2比特TDC的擴(kuò)展碼進(jìn)行解碼并且時(shí)鐘信號(hào)CLKB被低停止時(shí)，解碼值是0，0，I，I，6，6，7，7。在此情況中，理想值與實(shí)際解碼值之間的差為 0,0, -I, -1,2,2,1,1ο然而，如圖26中所示，甚至當(dāng)由3比特TDC的解碼處理解碼2比特TDC的擴(kuò)展碼時(shí)，如果時(shí)鐘信號(hào)CLKB被高停止，則解碼值是1，1，2，2，5，5，6，6。在此情況中，理想值與實(shí)際解碼值之間的差是1，1，0，0，1，1，0，0。如圖19中所示，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被低停止時(shí)，理想值與實(shí)際解碼值之間的差最多是“2”。另一方面，如圖26中所示，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被高停止時(shí)，理想值與實(shí)際解碼值之間的差最多是“I”。即，已知當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被高停止時(shí)，與理想值的偏差較小。此外，關(guān)于該偏差參照?qǐng)D27。圖27示出A/D轉(zhuǎn)換的線性度，其中橫軸是時(shí)間，縱軸是解碼值。圖27對(duì)應(yīng)于圖20。圖20示出時(shí)鐘信號(hào)被低停止時(shí)的A/D轉(zhuǎn)換的線性度，而圖27示出時(shí)鐘信號(hào)被高停止時(shí)的A/D轉(zhuǎn)換的線性度。通過(guò)比較圖20與圖27，可以清楚地看出，在圖27所示的情況中，理想解碼值與實(shí)際解碼值的偏差比圖20所示的情況更小，并且實(shí)際解碼值被繪出為更接近理想解碼值的值。以此方式，通過(guò)在高電平狀態(tài)停止時(shí)鐘信號(hào)，改善了線性度。如上所述，被高停止的時(shí)鐘信號(hào)不限于時(shí)鐘信號(hào)CLKB，另一時(shí)鐘信號(hào)(時(shí)鐘信號(hào)CLKC)也可以被高停止。圖28示出組合時(shí)鐘信號(hào)CLKB或/和時(shí)鐘信號(hào)CLKC被低停止或/和聞停止的情況的最大誤差。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKD都被低停止時(shí)，最大誤差是2LSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKD都被高停止時(shí)，最大誤差是2LSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被低停止而時(shí)鐘信號(hào)CLKD被高停止時(shí)，最大誤差是1LSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被高停止而時(shí)鐘信號(hào)CLKD被低停止時(shí)，最大誤差是1LSB。
結(jié)果，已知通過(guò)高停止時(shí)鐘信號(hào)CLKB或時(shí)鐘信號(hào)CLKD中的任一個(gè)，可以將最大誤差抑制為1LSB。因此，當(dāng)模式從3比特TDC切換為2比特TDC時(shí)，通過(guò)高停止時(shí)鐘信號(hào)CLKB或時(shí)鐘信號(hào)CLKD中的任一個(gè)，可以改善線性度。接著，將說(shuō)明I比特TDC的情況。圖29示出由3比特TDC的解碼處理對(duì)I比特TDC模式中鎖存的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果。圖29對(duì)應(yīng)于圖22。圖22示出由3比特TDC的解碼處理對(duì)時(shí)鐘信號(hào)CLKC被低停止時(shí)的I比特TDC的擴(kuò)展碼的解碼結(jié)果，而圖29的不同點(diǎn)在于其示出由3比特TDC的解碼處理對(duì)時(shí)鐘信號(hào)CLKC被高停止時(shí)的I比特TDC的擴(kuò)展碼的 解碼結(jié)果。再次參照?qǐng)D22，在I比特TDC的情況中，在通常條件下，附加值(解碼值)是0，0，0，0，4，4，4，4，然而，當(dāng)I比特TDC的擴(kuò)展碼由3比特TDC的解碼處理解碼并且時(shí)鐘信號(hào)CLKC被低停止時(shí)，解碼值是0，0，0，0，7，7，7，7。在此情況中，理想值與實(shí)際解碼值之間的差是 0，0，0，0，3，3，3，3。然而，如圖29中所示，甚至當(dāng)I比特TDC的擴(kuò)展碼由3比特TDC的解碼處理解碼時(shí)，如果時(shí)鐘信號(hào)CLKC被高停止，則解碼值是1，1，1，1，6，6，6，6。在此情況中，理想值與實(shí)際解碼值之間的差是1，1，1，1，2，2，2，2。如圖22中所示，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKC被低停止時(shí)，理想值與實(shí)際解碼值之間的差最多是“3”。另一方面，如圖29中所示，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKC被高停止時(shí)，理想值與實(shí)際解碼值之間的差最多是“2”。S卩，已經(jīng)知道，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKC被高停止時(shí)，與理想值的偏差較小。此外，關(guān)于偏差參照?qǐng)D30。圖30示出A/D轉(zhuǎn)換的線性度，其中橫軸是時(shí)間，縱軸是解碼值。圖30對(duì)應(yīng)于圖23。圖23示出當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)被低停止時(shí)的A/D轉(zhuǎn)換的線性度，而圖30示出當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)被高停止時(shí)的A/D轉(zhuǎn)換的線性度。通過(guò)比較圖22與圖30，可以清楚地看出，在圖30所示的情況中，理想解碼值與實(shí)際解碼值的偏差小于圖23所示的情況，并且實(shí)際解碼值被繪出為更接近理想解碼值的值。以此方式，通過(guò)在高電平狀態(tài)停止時(shí)鐘信號(hào)，改善了線性度。在已經(jīng)停止了時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKD之后停止時(shí)鐘信號(hào)CLKC。根據(jù)這三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)被高停止還是低停止，最大誤差改變。因此，圖31示出了停止要在I比特TDC中停止的三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLKB、CLKC, CLKD的邏輯組合及其最大誤差。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC和時(shí)鐘信號(hào)CLKD都被低停止時(shí)，最大誤差是3LSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKD都被低停止并且時(shí)鐘信號(hào)CLKC被高停止時(shí)，最大誤差是ILSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKD都被高停止并且時(shí)鐘信號(hào)CLKC被低停止時(shí)，最大誤差是1LSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC和時(shí)鐘信號(hào)CLKD被高停止時(shí)，最大誤差是3LSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKC都被低停止并且時(shí)鐘信號(hào)CLKD被高停止時(shí)，最大誤差是ILSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被低停止并且時(shí)鐘信號(hào)CLKC和時(shí)鐘信號(hào)CLKD都被高停止時(shí)，最大誤差是ILSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB被高停止并且時(shí)鐘信號(hào)CLKC和時(shí)鐘信號(hào)CLKD都被低停止時(shí)，最大誤差是ILSB。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB和時(shí)鐘信號(hào)CLKC都被高停止并且時(shí)鐘信號(hào)CLKD被低停止時(shí)，最大誤差是1LSB。根據(jù)這些已經(jīng)知道，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC或時(shí)鐘信號(hào)CLKD被停止時(shí)，通過(guò)高停止一個(gè)或兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，改善了線性度。此外，當(dāng)操作模式從3比特TDC轉(zhuǎn)換為2比特TDC時(shí)，如已經(jīng)參照?qǐng)D28所說(shuō)明的，通過(guò)高停止時(shí)鐘信號(hào)CLKB或時(shí)鐘信號(hào)CLKD之一，改善了線性度。這被額外地考慮，并且接著知道，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKB、時(shí)鐘信號(hào)CLKC或時(shí)鐘信號(hào)CLKD被停止時(shí)，可以高停止時(shí)鐘信號(hào)CLKB或時(shí)鐘信號(hào)CLKD之一，并且可以高停止或低停止時(shí)鐘信號(hào)CLKC。如上所述，當(dāng)在預(yù)定區(qū)域(例如白區(qū)域)中通過(guò)以高電平狀態(tài)停止時(shí)鐘信號(hào)而停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)由于停止時(shí)鐘信號(hào)而導(dǎo)致的功耗的降低，同時(shí)將線性度的降低抑制到最小。 此外，以此方式，通過(guò)高停止信號(hào)，可以將單調(diào)遞增特性的丟失抑制到最小。將參照?qǐng)D32說(shuō)明這一點(diǎn)。圖32示出當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)被停止時(shí)的解碼值，即在具有不同分辨率的TDC的接合處的解碼值。圖32對(duì)應(yīng)于圖24。圖24示出當(dāng)在具有不同分辨率的TDC的接合處低停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的解碼值，并且圖32的不同點(diǎn)在于其示出了當(dāng)在具有不同分辨率的TDC的接合處高停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的解碼值。圖32中所示的示例是當(dāng)模式從3比特TDC切換到2比特TDC時(shí)高停止時(shí)鐘信號(hào)CLKB的示例。在此情況中，解碼值是0，1，2，3，4，5，6，7，6。當(dāng)模式從3比特TDC切換到2比特TDC時(shí)，切換之前的值是“7”，并且切換之后的值是“6”。如此，所述值是“6”、“7”，并且接著，如果其單調(diào)地遞增，則變?yōu)椤?”，然而其變?yōu)椤?”，而且單調(diào)遞增特性丟失，并且存在小變化值，其為“I”。S卩，在圖24所示的示例中，在“1”，“2”，“3”之后，當(dāng)操作模式切換時(shí)，值是“1”，并且從“3”至“ I”中存在“2”的改變。此外，在“ I”之后解碼值變?yōu)椤?”，存在“5”的改變。作為比較，已經(jīng)知道僅“ I”的改變明顯較小，并且，甚至當(dāng)單調(diào)遞增特性丟失時(shí)，該丟失也被抑制到最小。S卩，通過(guò)高停止時(shí)鐘信號(hào)，可以將單調(diào)遞增特性的丟失抑制到最小。換言之，甚至當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)被高停止、解碼值在具有不同分辨率的TDC的接合處上升和下降并且單調(diào)遞增特性丟失時(shí)，該差值也較小，并且可以將負(fù)面效應(yīng)抑制到最小。如上所述，通過(guò)在預(yù)定區(qū)域(例如白區(qū)域)中停止時(shí)鐘信號(hào)，至少可以將功耗減小所停止的時(shí)鐘信號(hào)的量。停止時(shí)鐘信號(hào)使得分辨率更低，然而，因?yàn)榉直媛试谑茌^低分辨率影響較小的區(qū)域(例如白區(qū)域)中較小，所以最終解碼值不受影響，并且可以維持圖像質(zhì)量。因此，根據(jù)該實(shí)施例，通過(guò)在預(yù)定區(qū)域中降低分辨率(切換分辨率)，可以在不劣化圖像質(zhì)量的情況下降低功耗。此外，當(dāng)分辨率被降低、即時(shí)鐘信號(hào)被停止時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定被停止的時(shí)鐘信號(hào)的狀態(tài)(低電平或高電平狀態(tài))，可以將線性度的降低和單調(diào)遞增特性的丟失抑制到最小。[關(guān)于實(shí)施例1-2]在上述實(shí)施例1-1中，已經(jīng)說(shuō)明了當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)在高電平狀態(tài)中停止時(shí)鐘信號(hào)的示例。根據(jù)實(shí)施例1-1，可以將線性度的降低以及單調(diào)遞增特性的丟失抑制到最小，然而，難以完全抑制它們。接著，將說(shuō)明完全抑制線性度的降低和單調(diào)遞增特性的丟失的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，觀察計(jì)數(shù)器的高位比特的改變，識(shí)別列的照度和分辨率，并且響應(yīng)于各列的分辨率，從分布到所有列的多個(gè)解碼控制中選擇性地執(zhí)行解碼控制。在該實(shí)施例中，類似地，在預(yù)定區(qū)域中停止時(shí)鐘信號(hào)，并且當(dāng)它們被停止時(shí)執(zhí)行下列處理。此外，下面說(shuō)明的處理是應(yīng)用于如圖18所示的安裝了列并行ADC的固態(tài)圖像傳感器件(CMOS圖像傳感器)的處理，其使用多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，并且當(dāng)共同使用控制信號(hào)時(shí)執(zhí)行所述處理。參照?qǐng)D33，示出在基于不同照度的各列中、關(guān)于具有不同分辨率的TDC組、識(shí)別各列中的照度和分辨率的原理。圖3中所示的A/D轉(zhuǎn)換器電路20屬于集成A/D轉(zhuǎn)換器電路并且向上計(jì)數(shù)(up-count)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段，因此，當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)段被設(shè)定為計(jì)數(shù)值改變的時(shí)間點(diǎn)時(shí)，可以形成反向引用計(jì)數(shù)值的配置。具體地，通過(guò)形成引用高位比特的配置，可以在每列中識(shí)別在哪個(gè)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段中，VCO改變以及擴(kuò)展碼被鎖存。在圖33所示的示例中，引用Q[12]和Q[1 3]，在Q[12]首次變?yōu)椤癐”之后，作為2比特TDC，預(yù)定時(shí)鐘信號(hào)被停止，接著，在Q[13]首次變?yōu)椤癐”之后，作為I比特TDC，預(yù)定時(shí)鐘信號(hào)被停止。此外，執(zhí)行處理，以在Q[12]首次變?yōu)椤癐”時(shí)在邏輯電路中施加控制信號(hào)TDC2SEL，并且在Q[13]首次變?yōu)椤癐”時(shí)在邏輯電路中施加控制信號(hào)TDC1SEL。通過(guò)該處理，通過(guò)每列中的控制信號(hào)TDC2SEL和控制信號(hào)TDC1SEL知道VCO在哪個(gè)區(qū)域中改變，并且使用這一點(diǎn)執(zhí)行對(duì)應(yīng)于圖34的分辨率的解碼處理。參照?qǐng)D34，當(dāng)控制信號(hào)TDC2SEL和控制信號(hào)TDC1SEL未被施加(“O”)時(shí)，鎖存解碼電路23 (圖3)用作3比特TDC。當(dāng)控制信號(hào)TDC2SEL被施加(“I”)而控制信號(hào)TDC1SEL未被施加(“O” )時(shí)，鎖存解碼電路23用作2比特TDC。當(dāng)控制信號(hào)TDC2SEL和控制信號(hào)TDC1SEL都被施加(“I”)時(shí)，鎖存解碼電路23用作I比特TDC?？刂菩盘?hào)TDC2SEL未被施加(“O”)而控制信號(hào)TDC1SEL被施加(“I”)的條件不產(chǎn)生，因此未被定義為操作模式。如果產(chǎn)生該條件，則執(zhí)行錯(cuò)誤處理。執(zhí)行處理的A/D轉(zhuǎn)換器電路20具有如圖35所示的配置。相同的標(biāo)記分配給與圖4中所示的A/D轉(zhuǎn)換器電路20相同的部分，并且省略它們的說(shuō)明。圖35中所示的A/D轉(zhuǎn)換器電路200具有通過(guò)將TDC分辨率切換電路201添加到圖4中所示的A/D轉(zhuǎn)換器電路20而形成的配置。此外，圖35示出高位比特紋波計(jì)數(shù)器202作為形成紋波計(jì)數(shù)器24的高位比特的紋波計(jì)數(shù)器。紋波計(jì)數(shù)器24包括具有要計(jì)數(shù)的比特?cái)?shù)的數(shù)目的觸發(fā)器，并且在它們之中，示出了觸發(fā)器221和觸發(fā)器222作為高位比特的計(jì)數(shù)器。觸發(fā)器221計(jì)數(shù)高位比特的Q [x]，觸發(fā)器222計(jì)數(shù)高位比特的Q[y]。在執(zhí)行已經(jīng)參照?qǐng)D33說(shuō)明的處理的A/D轉(zhuǎn)換器電路200的情況中，x和y是“12”和“13”。然而，X和y不限于“12”和“13”，而是可以與紋波計(jì)數(shù)器24內(nèi)的預(yù)定觸發(fā)器關(guān)聯(lián)，并引用它們的輸出。此外，不限于引用連續(xù)輸出的實(shí)施例，而也可以采用引用不連續(xù)輸出的實(shí)施例。此外，可以采用不僅引用兩個(gè)輸出、還引用其它輸出的配置。TDC分辨率切換電路201具有包括兩個(gè)與電路和一個(gè)或電路的與或電路211、與電路212、以及馬勒C元件(Muller C_element) 213、214。已知馬勒C元件為等待元件，其是當(dāng)兩個(gè)輸入相同時(shí)輸出值而當(dāng)兩個(gè)輸入不同時(shí)保持和輸出之前的輸出值的電路。與或電路211的第一個(gè)二輸入與電路的第一輸入端連接到脈沖信號(hào)EBCK2的供應(yīng)線。控制信號(hào)TDC2SEL從與電路214中提供給第一個(gè)二輸入與電路的第二負(fù)輸入端。與或電路211的第二個(gè)二輸入與電路的第一輸入端連接到脈沖信號(hào)EBCKl的供應(yīng)線。控制信號(hào)TDC2SEL從馬勒C元件214中提供給第二個(gè)二輸入與電路的第二輸入端。來(lái)自第一個(gè)二輸入與電路和第二個(gè)二輸入與電路的輸出被提供給或電路。來(lái)自或電路的輸出被提供給與電路212的第一輸入端。來(lái)自馬勒C元件213的控制信號(hào)TDC1SEL被提供給與電路212的第二負(fù)輸入端。來(lái)自與電路212的輸出被提供給與或電路61的第一個(gè)三輸入與電路的第一輸入端以及第二個(gè)三輸入與電路的第一輸入端，作為脈沖信號(hào)EBCK。將參照?qǐng)D36A至圖36C說(shuō)明具有該配置的A/D轉(zhuǎn)換器電路200的操作。圖36A至圖36C示出控制信號(hào)的波形。圖36A示出當(dāng)鎖存解碼電路23 (圖3)用作3比特TDC時(shí)的波形，圖36B示出當(dāng)該電路用作2比特TDC時(shí)的波 形，以及圖36C示出當(dāng)該電路用作I比特TDC時(shí)的波形。圖36A至圖36C中所示的控制波形是提供給鎖存解碼電路23的控制信號(hào)的波形，并且鎖存解碼電路23的內(nèi)容是圖35中所示的A/D轉(zhuǎn)換器電路200的部分。圖36A至圖36C中所示的控制波形是提供給A/D轉(zhuǎn)換器電路200的控制信號(hào)的波形，并且，為了比較，再次參考圖17A至圖17C中所示的提供給A/D轉(zhuǎn)換器電路20 (圖4)的控制信號(hào)的波形。例如，比較圖17A和圖36A。已知圖36A具有控制信號(hào)EBCK2和控制信號(hào)EBCKl添加到圖17A?？刂菩盘?hào)EBCK、控制信號(hào)EBCK0、控制信號(hào)XEBMSK、以及控制信號(hào)EB4CK是在A/D轉(zhuǎn)換器電路20和A/D轉(zhuǎn)換器電路200中用于執(zhí)行相同控制的信號(hào)。然而，在A/D轉(zhuǎn)換器電路20 (圖4)中，控制信號(hào)EBCK是外部提供的信號(hào)并被共同地提供到各個(gè)列，而在A/D轉(zhuǎn)換器電路200 (圖35)中，控制信號(hào)EBCK的不同點(diǎn)在于其是從控制信號(hào)EBCKl和控制信號(hào)EBCK2中產(chǎn)生的信號(hào)。換言之，在A/D轉(zhuǎn)換器電路20 (圖4)中，控制信號(hào)EBCK是外部提供的信號(hào)，而在A/D轉(zhuǎn)換器電路200 (圖35)中，控制信號(hào)EBCK是自身產(chǎn)生的信號(hào)。因此，在A/D轉(zhuǎn)換器電路200中，單列可以基于各個(gè)列中不同的控制信號(hào)EBCK以列中最佳分辨率執(zhí)行解碼處理。從而，與A/D轉(zhuǎn)換器電路20相比，在A/D轉(zhuǎn)換器電路200中，向各個(gè)列共同地提供控制信號(hào)EBCK時(shí)，幾乎不可能發(fā)生線性度的劣化和單調(diào)遞增特性的丟失。參照?qǐng)D36A至圖36C，在所有列中，在控制信號(hào)EBCKl中分布用于2比特TDC的兩個(gè)脈沖，并且在控制信號(hào)EBCK2中分布用于3比特TDC的三個(gè)脈沖，并且通過(guò)響應(yīng)于控制信號(hào)TDC2SEL和控制信號(hào)TDC1SEL的值而選擇和掩碼控制信號(hào)EBCKl和控制信號(hào)EBCK2，可以執(zhí)行響應(yīng)于分辨率的解碼。這里，在針對(duì)3比特TDC和2比特TDC 二者的切換時(shí)，EBSEL[2:0]被設(shè)置為訪問(wèn)EB[2] 一次，EB[I]兩次，以及 EB[O] 一次。如圖36A中所示，當(dāng)(TDC2SEL，TDC1SEL) = (0,0)時(shí)，操作模式是3比特TDC。在這一點(diǎn)上，為解碼脈沖選擇控制信號(hào)EBCK2，并向控制信號(hào)EBCK輸出三個(gè)脈沖。取決于通過(guò)根據(jù)EB[3]的值和所訪問(wèn)的EB[2:0]的值的控制信號(hào)EBCKO的脈沖是否與已經(jīng)參照?qǐng)D17A至17C所說(shuō)明的情況中相同而執(zhí)行計(jì)數(shù)。如圖36B所示，當(dāng)(TDC2SEL，TDC1SEL) = (1,0)時(shí)，操作模式是2比特TDC。在這一點(diǎn)上，為解碼脈沖選擇控制信號(hào)EBCKl，并向控制信號(hào)EBCK輸出兩個(gè)脈沖。取決于通過(guò)根據(jù)EB[3]的值和兩次訪問(wèn)的EB[1]的值的控制信號(hào)EBCKO的脈沖是否與已經(jīng)參照?qǐng)D17A至17C所說(shuō)明的情況中相同而執(zhí)行計(jì)數(shù)。
如圖36C所示，當(dāng)(TDC2SEL，TDC1SEL) = (1,1)時(shí)，操作模式是I比特TDC。在這一點(diǎn)上，控制信號(hào)EBCK2和控制信號(hào)EBCKl被掩碼，并且在控制信號(hào)EBCK中不產(chǎn)生脈沖。因此，如果存在通過(guò)EBSEL[2:0]的訪問(wèn)，則EBCKO中不產(chǎn)生脈沖。以此方式，基于控制信號(hào)TDC2SEL和控制信號(hào)TDC1SEL執(zhí)行解碼處理，因此在圖35中所示的A/D轉(zhuǎn)換器電路200中，通過(guò)在預(yù)定區(qū)域(例如白區(qū)域)中停止時(shí)鐘信號(hào)，可以將功耗至少減少所停止的時(shí)鐘信號(hào)的量。停止時(shí)鐘信號(hào)使得分辨率降低，然而，因?yàn)榉直媛试谑茌^低分辨率影響較小的區(qū)域(例如白區(qū)域)中較小，所以最終解碼值不受影響，并且可以保持圖像質(zhì)量。S卩，根據(jù)該實(shí)施例，通過(guò)在預(yù)定區(qū)域中降低分辨率(切換分辨率)，可以在不劣化圖像質(zhì)量的情況下降低功耗。此外，當(dāng)降低分辨率時(shí) ，即時(shí)鐘信號(hào)被停止時(shí)，通過(guò)基于施加預(yù)定控制信號(hào)(在上述示例中是控制信號(hào)TDC2SEL和控制信號(hào)TDC1SEL)所產(chǎn)生的信號(hào)而參照紋波計(jì)數(shù)器中的高位比特執(zhí)行解碼處理，可以防止線性度的劣化和單調(diào)遞增特性的丟失。即，甚至當(dāng)降低分辨率時(shí)，也可以保持與分辨率降低之前相同水平的圖像質(zhì)量。如上所述，在具有比較器、高位比特計(jì)數(shù)器以及時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)的集成A/D轉(zhuǎn)換器中，通過(guò)響應(yīng)于照度降低白(亮)區(qū)域中的TDC的分辨率，停止具有不必要相位信息的時(shí)鐘，并且可以降低功耗，其中，比較器將具有電壓值隨著時(shí)間線性變化的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓與輸入電壓進(jìn)行比較；高位比特計(jì)數(shù)器用比較器的輸出的反轉(zhuǎn)作為觸發(fā)而開始操作或停止操作，并關(guān)于時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期執(zhí)行計(jì)數(shù)；TDC使用不同相位的多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)在比較器的輸出反轉(zhuǎn)時(shí)鎖存相位信息，解碼所述值，并由此以比時(shí)鐘信號(hào)的周期更高的分辨率輸出低位比特?？梢詫⒓葾/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于具有列并行的集成A/D轉(zhuǎn)換器的CMOS圖像傳感器中，并且關(guān)于列中具有取決于照度差的不同分辨率的TDC的組，可以通過(guò)控制停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)要固定的邏輯值，緩解由響應(yīng)于所有列中的特定分辨率而執(zhí)行均勻的解碼控制所導(dǎo)致的DNL(差分非線性)的劣化以及線性度的劣化的可能性。此外，在集成A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于具有列并行的集成A/D轉(zhuǎn)換器的CMOS圖像傳感器的情況中，關(guān)于列中具有取決于照度差的不同分辨率的TDC組，通過(guò)觀察各個(gè)列中的計(jì)數(shù)器的高位比特的改變，可以識(shí)別列的照度和分辨率，可以響應(yīng)于各個(gè)列的分辨率而從分布在所有列中的多個(gè)解碼控制中選擇性地執(zhí)行解碼控制，并且可以防止DNL (差分非線性)的劣化以及線性度的劣化。[關(guān)于實(shí)施例2]圖37示出了 A/D轉(zhuǎn)換器(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)的一個(gè)實(shí)施例的配置。A/D轉(zhuǎn)換器300具有基準(zhǔn)電壓供應(yīng)單元321、比較器322、鎖存解碼電路323、紋波計(jì)數(shù)器324、以及格雷碼計(jì)數(shù)器325。鎖存解碼電路323包括鎖存電路和解碼電路。A/D轉(zhuǎn)換器300是集成A/D轉(zhuǎn)換器，其通過(guò)高位比特計(jì)數(shù)器和GC計(jì)數(shù)器(格雷碼計(jì)數(shù)器)來(lái)獲得低位比特，GC計(jì)數(shù)器的特征在于相鄰值之間的變化恒定為I。圖37示出具有14比特分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，其包括高位9比特的紋波計(jì)數(shù)器和低位5比特的GC計(jì)數(shù)器，作為示例。比較器322將從基準(zhǔn)電壓供應(yīng)單元321提供的具有電壓值隨時(shí)間線性改變的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓Vramp與輸入電壓VSL進(jìn)行比較，并向鎖存解碼電路323輸出響應(yīng)于該結(jié)果的電平的輸出信號(hào)VCO。當(dāng)比較器322的輸出信號(hào)VCO的電平反轉(zhuǎn)時(shí)，鎖存解碼電路323鎖存格雷碼并輸出鎖存數(shù)據(jù)GC。從格雷碼計(jì)數(shù)器325中將5比特的格雷碼GC[4:0]提供給鎖存解碼電路323。將基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK提供給格雷碼計(jì)數(shù)器325。鎖存解碼電路323將鎖存信息轉(zhuǎn)換為脈沖(串)，并且將脈沖作為紋波計(jì)數(shù)器324的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)輸出。響應(yīng)于鎖存解碼電路323的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)，紋波計(jì)數(shù)器324將時(shí)鐘信號(hào)的相位信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼，作為紋波計(jì)數(shù)器的最低有效位。在將圖37中所示的A/D轉(zhuǎn)換器300以列并行的布置應(yīng)用到圖像傳感器的情況中，例如，當(dāng)應(yīng)用如圖18所示時(shí)，列處理電路組105具有如圖38所示的配置。
列處理電路組105包括低位N比特和高位M比特的ADC。例如，列處理電路組105包括低位5個(gè)比特和高位9個(gè)比特的總共14比特的ADC。列處理電路組105具有包括多個(gè)列的多個(gè)ADC塊105-1至105-P。換言之，列處理電路組105被分段為多個(gè)ADC塊，每個(gè)ADC塊包括多個(gè)列。一個(gè)ADC具有圖37所示的A/D轉(zhuǎn)換器300的配置。在列處理電路組105中，在每個(gè)ADC塊105_1至105-P中各自提供格雷碼計(jì)數(shù)器325-1至325-P之一。格雷碼計(jì)數(shù)器325-1至325-P用作碼轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器。在每列中，提供關(guān)于每列執(zhí)行比較處理、低位比特鎖存、以及高位比特計(jì)數(shù)操作的列處理部分351。列處理部分351具有比較器322，其關(guān)于每一行線將作為由DAC 321 (基準(zhǔn)電壓供應(yīng)單元321)產(chǎn)生的具有變化的梯度的斜坡波形的基準(zhǔn)信號(hào)RAMP(Vslop)與從像素經(jīng)由垂直信號(hào)線獲得的模擬信號(hào)VSL進(jìn)行比較。列處理部分351具有低位N比特的低位比特鎖存部分352，其根據(jù)比較器322的輸出以及格雷碼計(jì)數(shù)器325-1至325-P的計(jì)數(shù)結(jié)果鎖存計(jì)數(shù)值。列處理部分351具有用于高位M比特的高位比特計(jì)數(shù)部分353，其根據(jù)低位比特鎖存部分352的最低有效位鎖存電路的鎖存輸出執(zhí)行計(jì)數(shù)操作。低位比特鎖存部分352對(duì)應(yīng)于鎖存解碼電路323，高位比特計(jì)數(shù)器部分352對(duì)應(yīng)于紋波計(jì)數(shù)器324。例如，基準(zhǔn)信號(hào)RAMP被產(chǎn)生為電壓值隨著時(shí)間線性變化的斜坡波形。每個(gè)列處理部分351的比較器322將基準(zhǔn)信號(hào)RAMP與從像素部分(未示出)的尋址像素讀取到垂直線的模擬信號(hào)VSL進(jìn)行比較。這里，比較器322以高電平輸出輸出信號(hào)VCO直到基準(zhǔn)信號(hào)RAMP與模擬信號(hào)VSL —致，并且在一致時(shí)將輸出信號(hào)VCO的電平從高電平反轉(zhuǎn)為低電平。用比較器322的輸出信號(hào)VCO的輸出電平的反轉(zhuǎn)作為觸發(fā)，執(zhí)行低位比特鎖存部分352中的格雷碼GC[O]至[4]的鎖存操作。每個(gè)格雷碼計(jì)數(shù)器325根據(jù)頻率fn(MHz)的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK產(chǎn)生N比特的格雷碼GC作為數(shù)字碼，例如，該基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK在定時(shí)控制電路中包含的PLL電路371中產(chǎn)生，并在時(shí)鐘信號(hào)供應(yīng)線中傳播。該多個(gè)N比特格雷碼GC被形成為其中的電平在邏輯“O”和邏輯“ I ”之間僅轉(zhuǎn)變一個(gè)比特的碼。格雷碼計(jì)數(shù)器325根據(jù)頻率為fn的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK執(zhí)行計(jì)數(shù)操作，并以分頻產(chǎn)生5( = N)比特的格雷碼GC
至[4]。格雷碼計(jì)數(shù)器325以(1/2) fn的頻率產(chǎn)生最低有效格雷碼GC [O]，以(1/4) fn的頻率產(chǎn)生格雷碼GC[1]，并且以(l/8)fn MHz的頻率產(chǎn)生格雷碼GC[2]。此外，格雷碼計(jì)數(shù)器325以(l/16)fn的頻率產(chǎn)生格雷碼GC[3]以及最高有效格雷碼GC[4]。各個(gè)格雷碼計(jì)數(shù)器325向用于相同ADC塊105-1至105-P中包括的多個(gè)列的低位比特鎖存部分352提供所產(chǎn)生的格雷碼。格雷碼計(jì)數(shù)器325在輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK的下降沿處產(chǎn)生二進(jìn)制碼BC
至BC[4]，并產(chǎn)生輸入時(shí)鐘信號(hào)和二進(jìn)制碼BC
至BC[4]。此外，計(jì)數(shù)器通過(guò)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK同頻率的時(shí)鐘信號(hào)CK及其反轉(zhuǎn)信號(hào)XCK重新同步各個(gè)比特，并輸出格雷碼GC [O]至GC[4]。各個(gè)格雷碼計(jì)數(shù)器325向用于相同ADC塊105-1至105-P中包括的多個(gè)列的低位比特鎖存部分352提供所產(chǎn)生的格雷碼。圖39示出基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK和格雷碼GC [4:0]的波形。在比較器322中將從基準(zhǔn)電壓供應(yīng)單元321提供的具有電壓隨時(shí)間線性改變的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓RAMP與輸出電壓VSL進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果作為VCO輸出，并將其提供給鎖存解碼電路323。在每列中，高位比特計(jì)數(shù)器在VCO改變時(shí)開始或停止操作。此外，低位比特鎖存部分352通過(guò)格雷碼計(jì)數(shù)器325分別加載和鎖存格雷碼GC[O]、格雷碼GC[ I]、格雷碼GC[2]、格雷碼GC[3]、和格雷碼GC [4]。而且，在使用格雷碼的A/D轉(zhuǎn)換器300中，通過(guò)在預(yù)定區(qū)域中降低分辨率而降低功耗。將參照?qǐng)D40說(shuō)明這一點(diǎn)。圖40示出A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段和格雷碼GC [4:0]的操作時(shí)段。在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段的第一個(gè)半時(shí)段中，在像素輸出VSL的較高電勢(shì)(較低照度)處執(zhí)行計(jì)數(shù)，并且在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段的第二個(gè)半時(shí)段中，在較低VSL電勢(shì)(較高照度)處執(zhí)行計(jì)數(shù)。在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)段中，在具有較低照度的黑區(qū)域中，以具有較高分辨率的5比特GC操作模式操作電路，并且在格雷碼計(jì)數(shù)器325中輸出格雷碼GC[4:0]。此外，從甚至當(dāng)分辨率降低時(shí)也不實(shí)質(zhì)降低圖像質(zhì)量的區(qū)域，停止最低有效格雷碼GC
的輸出，并將電路切換到4比特GC操作模式，并作為4比特GC而操作。此外，接著，停止下一格雷碼GC[1]的輸出，并將電路切換到3比特GC操作模式，并作為3比特GC而操作。繼而，電路可以接著被切換到2比特GC操作模式和I比特GC操作模式，或者可以在3比特GC操作模式中停止操作模式的切換。以此方式，通過(guò)順序地降低分辨率(切換分辨率)，可以降低功耗。作為降低分辨率的方法，可以停止格雷碼的輸出。很清楚，通過(guò)停止格雷碼的輸出，在預(yù)定區(qū)域(例如白區(qū)域)中，相比于從格雷碼計(jì)數(shù)器325連續(xù)輸出格雷碼GC[4:0]的情況，電流消耗可以減小所停止的GC[1:0]的量。注意，僅通過(guò)停止格雷碼的輸出，可能劣化線性度。參照?qǐng)D41，將說(shuō)明將n+1比特的格雷碼GC[η:O]轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制值BC[η:O]的算法。圖41示出將5比特的格雷碼GC[4:0]轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制值BC[4:0]的方法。最高有效格雷碼GC [η]被原樣地轉(zhuǎn)換為最高有效二進(jìn)制值BC [η]，并且，接著基于以下等式(6)獲得二進(jìn)制值。BC[m-l]=BC[m] GC[m-l] · · · (6)其中，十是異或。從等式(6)中知道，通過(guò)高位二進(jìn)制碼BC[m]與對(duì)應(yīng)于低位二進(jìn)制碼的格雷碼GC[m-l]的異或來(lái)計(jì)算低位二進(jìn)制碼BC[m-1]。在根據(jù)圖41的說(shuō)明中，首先將最高有效格雷碼GC[4]原樣地轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼BC[4]。通過(guò)本級(jí)鎖存的格雷碼GC與前一級(jí)的二進(jìn)制碼BC的異或(EXOR)，將低位比特轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼BC，因此，通過(guò)本級(jí)鎖存的格雷碼GC[3]與前一級(jí)的二進(jìn)制碼BC[4]的EXOR獲得二進(jìn)制碼BC [3]。類似地，通過(guò)本級(jí)鎖存的格雷碼GC[2]與前一級(jí)的二進(jìn)制碼BC[3]的EXOR獲得二進(jìn)制碼BC[2]，通過(guò)本級(jí)鎖存的格雷碼GC[1]與前一級(jí)的二進(jìn)制碼BC[2]的EXOR獲得二進(jìn)制碼BC[I]，以及通過(guò)本級(jí)鎖存的格雷碼GC[O]與前一級(jí)的二進(jìn)制碼BC[I]的EXOR獲得二進(jìn)制碼BC
。以此方式，使用與低位二進(jìn)制碼具有相同有效性(significance)的格雷碼
獲得二進(jìn)制碼。在圖42中，通過(guò)根據(jù)上述算法轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制值的結(jié)果示出A/D轉(zhuǎn)換的線性度，其中橫軸是時(shí)間，縱軸是解碼值。在圖42中，實(shí)際解碼值是如圖40中所示當(dāng)格雷碼GC
被低固定和停止時(shí)的值。在圖42中，圓點(diǎn)是理想解碼值的圖，方點(diǎn)是電路在4比特GC操作模式中操作時(shí)的實(shí)際解碼值的圖。
根據(jù)圖42，可以看出，理想解碼值偏離實(shí)際解碼值。此外，在圖43中，通過(guò)當(dāng)格雷碼GC[1]和格雷碼GC
被低固定時(shí)根據(jù)上述算法轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的結(jié)果，示出了 A/D轉(zhuǎn)換的線性度，其中橫軸是時(shí)間，縱軸是解碼值。在圖43中，圓點(diǎn)是理想解碼值的圖，方點(diǎn)是電路在4比特GC操作模式中操作時(shí)的實(shí)際解碼值的圖。而且，在圖43所示的情況中，可以看出理想解碼值偏離實(shí)際解碼值。以此方式，當(dāng)格雷碼被停止時(shí)，如果它們被低固定，那么線性度可能劣化。對(duì)于圖42中示出的實(shí)際解碼值，當(dāng)格雷碼的輸出被停止時(shí)，它們被低固定。即，在GC[O] =L或GC[1]，GC
= (L，L)的條件下停止格雷碼的輸出。可以不通過(guò)如此方式停止輸出、而是通過(guò)改變要被停止的邏輯值來(lái)改善線性度。圖44示出當(dāng)在格雷碼計(jì)數(shù)器中停止最低有效格雷碼GC
時(shí)、在白區(qū)域中停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)其不被低固定而被高固定的示例。即，在GC
=H的條件下，格雷碼的輸出被停止。通過(guò)這種方式停止，在停止格雷碼的輸出的時(shí)段(停止時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)段)中，鎖存在每列中的值不是邏輯值“0”，而是存儲(chǔ)了邏輯值“I”。這應(yīng)用于將格雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制值的算法，并且改善了線性度。已經(jīng)確認(rèn)，在4比特GC的操作區(qū)域中，如果GC
被低固定或高固定，則線性度沒有變化。已經(jīng)確認(rèn)，在3比特GC的操作區(qū)域中，如果碼被固定為(GC[1]，GC
) = (Lo,Hi)、(Hi，Hi)，則線性度被改善。這一點(diǎn)在圖45中示出。圖45示出在3比特GC操作中要被停止的兩個(gè)格雷碼GC[1]、GC
的邏輯值的組合以及它們的最大誤差的表。當(dāng)格雷碼GC[O]和格雷碼GC[I]都被低停止時(shí)，最大誤差是3LSB。當(dāng)格雷碼GC[O]被低停止并且格雷碼GC[1]被高停止時(shí)，最大誤差是3LSB。當(dāng)格雷碼GC
被高停止并且格雷碼GC[1]被低停止時(shí)，最大誤差是2LSB。當(dāng)格雷碼GC
和格雷碼GC[1]都被高停止時(shí)，最大誤差是2LSB。根據(jù)該結(jié)果，如果設(shè)定格雷碼GC
被高停止并且格雷碼GC[1]被低停止的條件或者設(shè)定格雷碼GC
和格雷碼GC[1]都被高停止的條件，則解碼值的最大誤差變小，并且甚至當(dāng)停止時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，解碼值的精度的劣化也被抑制到最小。此外，通過(guò)改變?cè)诙鄠€(gè)組合中停止所述碼時(shí)的邏輯值，可以改善線性度。因此，這里，僅示出了示例，而不是示出對(duì)組合的限定。圖46示出A/D轉(zhuǎn)換的線性度，其中橫軸是時(shí)間，縱軸是解碼值。圖46示出3比特GC操作區(qū)域的結(jié)果。圖46對(duì)應(yīng)于圖43，圖43示出將碼停止為GC[1]，GC
= (L，L)時(shí)的解碼值，而圖46示出將碼停止為GC[1]，GC
= (L，H)或GC[1]，GC
= (H，H)時(shí)的解碼值。此外，在圖46中，圓點(diǎn)是理想解碼值的圖，方點(diǎn)是格雷碼被停止為GC[1]，GC
=(L, H)時(shí)的解碼值的圖，并且三角形點(diǎn)是格雷碼被停止為GC[1]，GC
= (H，H)時(shí)的解碼值的圖。如圖46中所示，可以看出，當(dāng)碼被停止為GC[I]，GC[O] = (L，H)或GC[I]，GC[O]=(H，H)時(shí)的解碼值偏離實(shí)際解碼值，然而偏差寬度小于圖43中示出的情況。S卩，當(dāng)碼被停止為 GC[I]，GC[O] = (L, H)或 GC[I]，GC[O] = (H，H)時(shí)比碼被停止為 GC[I]，GC[O]=(L，L)時(shí)，線性度更加改善。此外，再次參照?qǐng)D43。在圖43中，從時(shí)間4至?xí)r間5解碼值的增加率與從時(shí)間8至?xí)r間9解碼值的增加率不同。在此情況中，它們單調(diào)地遞增，然而，增加率之間的差變大。另一方面，在圖46中，從時(shí)間4至?xí)r間5解碼值的增加率與從時(shí)間8至?xí)r間9解碼值的增加率幾乎相同。在此情況中，它們單調(diào)地遞增，并且增加 率之間的差較小。根據(jù)該結(jié)果知道，單調(diào)遞增特性也被改善。在具有比較器、高位比特計(jì)數(shù)器以及灰度二進(jìn)制組合計(jì)數(shù)器的集成A/D轉(zhuǎn)換器中，可以通過(guò)響應(yīng)于照度在白(亮)區(qū)域中降低分辨率、而從格雷碼計(jì)數(shù)器中停止不必要的格雷碼的輸出來(lái)降低電流消耗，其中，比較器將具有電壓值隨著時(shí)間線性變化的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓與輸入電壓進(jìn)行比較；高位比特計(jì)數(shù)器用比較器的輸出的反轉(zhuǎn)作為觸發(fā)而開始操作或停止操作，并關(guān)于時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期執(zhí)行時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)；灰度二進(jìn)制組合計(jì)數(shù)器通過(guò)鎖存由格雷碼計(jì)數(shù)器從時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的格雷碼并解碼所述值而輸出低位比特。此外，可以以列并行布置的方式將集成A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于CMOS圖像傳感器，并且關(guān)于列中具有取決于照度差的不同分辨率的灰度二進(jìn)制組合計(jì)數(shù)器的組，可以通過(guò)控制當(dāng)停止從格雷碼計(jì)數(shù)器中輸出的格雷碼時(shí)的邏輯值、來(lái)緩解由在所有列中執(zhí)行均勻的解碼控制而導(dǎo)致的DNL(差分非線性)的劣化以及線性度的劣化的可能性。注意，在上述實(shí)施例中，集成A/D轉(zhuǎn)換器已作為示例被說(shuō)明，然而其不限制集成類型，本公開可以應(yīng)用到順序比較類型、管線類型、Σ Δ類型等。[關(guān)于記錄介質(zhì)]可以通過(guò)硬件或軟件執(zhí)行上述處理序列。在通過(guò)軟件執(zhí)行處理序列的情況下，在計(jì)算機(jī)中安裝形成軟件的程序。這里，計(jì)算機(jī)例如包括集成在專用硬件中的計(jì)算機(jī)、可以通過(guò)安裝各種程序而執(zhí)行各種功能的通用計(jì)算機(jī)等。圖47是示出使用程序執(zhí)行上述處理序列的計(jì)算機(jī)的硬件的配置示例的框圖。在該計(jì)算機(jī)中，CPU(中央處理單元)1001、ROM(只讀存儲(chǔ)器)1002、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)1003通過(guò)總線1004互相連接。輸入/輸出接口 1005也連接到總線1004。輸入單元1006、輸出單元1007、存儲(chǔ)單元1008、通信單元1009、和驅(qū)動(dòng)器1010連接到輸入/輸出接口1005。輸入單元1006包括鍵盤、鼠標(biāo)、麥克風(fēng)等。輸出單元1007包括顯示器、揚(yáng)聲器等。存儲(chǔ)單元1008包括硬盤、非易失性存儲(chǔ)器等。通信單元1009包括網(wǎng)絡(luò)接口等。驅(qū)動(dòng)器1010驅(qū)動(dòng)磁盤、光盤、磁光盤、或諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的可移除介質(zhì)1011。在具有上述配置的計(jì)算機(jī)中，通過(guò)CPU 1001將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元1008中的程序加載在RAM 1003中(例如經(jīng)由輸入/輸出接口 1005和總線1004)并執(zhí)行它來(lái)執(zhí)行上述處理序列。例如，計(jì)算機(jī)(CPU 1001)執(zhí)行的程序可以被記錄和提供在作為封裝介質(zhì)的可移除介質(zhì)1011等中。此外，可以經(jīng)由有線或無(wú)線傳輸介質(zhì)(諸如局域網(wǎng)、因特網(wǎng)、或數(shù)字衛(wèi)星廣播)來(lái)提供程序。在計(jì)算機(jī)中，可以通過(guò)將可移除介質(zhì)安裝在驅(qū)動(dòng)器1010上而經(jīng)由輸入/輸出接口1005將程序安裝在存儲(chǔ)單元1008中。此外，可以通過(guò)通信單元1009經(jīng)由有線或無(wú)線傳輸介質(zhì)接收程序，并將其安裝在存儲(chǔ)單元1008中。另外，可以預(yù)先將程序安裝在ROM 1002和存儲(chǔ)單元1008中。注意，計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序可以是 用于根據(jù)本說(shuō)明書中說(shuō)明的順序執(zhí)行時(shí)間順序處理的程序，或者是并行執(zhí)行處理或者在調(diào)用的必要時(shí)間執(zhí)行處理的程序。此外，在本說(shuō)明書中，系統(tǒng)是指包括多個(gè)裝置的整個(gè)設(shè)備。注意，本公開的實(shí)施例不限定于上述實(shí)施例，而是可以在不偏離本公開的范圍的情況下進(jìn)行各種改變。本公開包含與2011年3月9日提交到日本專利局的日本在先專利申請(qǐng)JP2011-052084中公開的主題相關(guān)的主題，通過(guò)引用將其全文合并到這里。
權(quán)利要求
1.一種A/D轉(zhuǎn)換器，其在預(yù)定時(shí)間將m比特的分辨率切換為比m比特小的n比特的分辨率。
2.如權(quán)利要求I所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中，通過(guò)在所述預(yù)定時(shí)間部分地停止要以m比特的分辨率提供的具有多個(gè)相位差的時(shí)鐘信號(hào)，將分辨率切換為n比特的分辨率。
3.如權(quán)利要求2所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)以m比特的分辨率提供具有多個(gè)相位差的時(shí)鐘信號(hào)、并且停止所述時(shí)鐘信號(hào)從而切換到n比特的分辨率時(shí)，在邏輯值為“I”的狀態(tài)下停止要被停止的時(shí)鐘信號(hào)中的至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。
4.如權(quán)利要求2所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中，響應(yīng)于計(jì)數(shù)高位比特的紋波計(jì)數(shù)器內(nèi)的預(yù)定輸出，解碼根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)的低位比特。
5.如權(quán)利要求I所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中，通過(guò)在所述預(yù)定時(shí)間部分地停止要以m比特的分辨率提供的格雷碼計(jì)數(shù)器，將分辨率切換到n比特的分辨率。
6.如權(quán)利要求5所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)以m比特的分辨率提供多個(gè)格雷碼、并且停止所述格雷碼從而切換到n比特的分辨率時(shí)，在邏輯值為“I”的狀態(tài)下停止要被停止的格雷碼中的至少一個(gè)格雷碼。
7.如權(quán)利要求I所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中，所述預(yù)定時(shí)間是進(jìn)入白區(qū)域的時(shí)間。
8.如權(quán)利要求I所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其中，所述預(yù)定時(shí)間是進(jìn)入ILSB的改變淹沒在噪聲中的區(qū)域的時(shí)間。
9.如權(quán)利要求I所述的A/D轉(zhuǎn)換器，還包括 比較單元，其將具有電壓值隨時(shí)間線性改變的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓與輸入電壓進(jìn)行比較； 高位比特計(jì)數(shù)器，其用所述比較單元的輸出的反轉(zhuǎn)作為觸發(fā)開始操作或停止操作，并且關(guān)于所述時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期執(zhí)行計(jì)數(shù)；以及 時(shí)間量化單元，其通過(guò)當(dāng)比較器的輸出反轉(zhuǎn)時(shí)使用不同相位的多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)鎖存相位信息并解碼值，輸出分辨率比所述時(shí)鐘信號(hào)的周期更高的低位比特。
10.如權(quán)利要求I所述的A/D轉(zhuǎn)換器，還包括 比較單元，其將具有電壓值隨時(shí)間線性改變的斜坡波形的基準(zhǔn)電壓與輸入電壓進(jìn)行比較； 高位比特計(jì)數(shù)器，其用所述比較單元的輸出的反轉(zhuǎn)作為觸發(fā)開始操作或停止操作，并且關(guān)于所述時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期執(zhí)行計(jì)數(shù)；以及 低位比特計(jì)數(shù)器，通過(guò)鎖存由所述格雷碼計(jì)數(shù)器從所述時(shí)鐘信號(hào)中產(chǎn)生的格雷碼并解碼值，而輸出低位比特。
11.如權(quán)利要求I所述的A/D轉(zhuǎn)換器，在圖像傳感器中提供多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換器，并且向多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換器提供相同的控制信號(hào)。
12.—種A/D轉(zhuǎn)換方法,包括 在預(yù)定時(shí)間將m比特的分辨率切換為比m比特小的n比特的分辨率。
13.一種計(jì)算機(jī)可讀程序，用于允許控制將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器的計(jì)算機(jī)在預(yù)定時(shí)間將m比特的分辨率切換為比m比特小的n比特的分辨率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種A/D轉(zhuǎn)換器，其在預(yù)定時(shí)間將m比特的分辨率切換為比m比特小的n比特的分辨率。
文檔編號(hào)H04N5/3745GK102684698SQ20121005255
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者宇井博貴, 高橋知宏 申請(qǐng)人:索尼公司