| 講演抄録／キーワード |
| 講演名 |
2026-03-27 09:25
無段階加速度ランプ生成器の分散配置アーキテクチャに基づくシングルスロープADC CMOSイメージセンサ
○迫田隼人・大高俊德・佐藤俊一・浜本隆之（東京理科大） |
| 抄録 |
（和） |
多画素化および微細化が進むCISで広く用いられるシングルスロープAD変換器において，高分解能化と高速化の両立は極めて重要な課題である．筆者らはこれまで，既存の列回路の大幅な設計変更を要さない「ランプ波形変調アプローチ」に着目し，分散配置した多重積分回路による無段階加速度ランプ方式を提案することで，従来の折れ線近似ランプが抱える画質劣化の解決を図ってきた．本稿では，同方式を実装した試作チップの評価結果を報告する．理論通りの滑らかなランプ波形生成の実現に加え，非線形な信号変換と線形なリセット変換を用いたオンチップCDS特有のノイズ増幅課題に対し，画素毎の動作点に最適化されたルックアップテーブルによる線形空間への逆写像と，その後に同一ランプ利得設定の暗時データを用いて減算を行う外部オフセット補正を組み合わせた線形化処理を導入した．これにより，加速度ランプ特有の高照度領域における空間・時間ノイズの変調問題を解決し，結果として同領域においても線形ランプと遜色のない画質を維持した高速AD変換動作を実証した． |
| （英） |
Achieving both high resolution and high-speed operation is a critical challenge for single-slope analog-to-digital converters (SS-ADCs) widely used in CMOS image sensors (CIS) with increasing pixel counts and shrinking pixel sizes. To address this, we have focused on a "ramp waveform modulation approach" that requires no major design modifications to the column circuitry. We previously proposed a stepless acceleration ramp method using distributed multiple-integration circuits to resolve the image quality degradation inherent in conventional piecewise-linear ramp schemes. This paper reports the evaluation results of a prototype chip implementing this method. Along with demonstrating theoretically smooth ramp waveform generation on silicon, we address the noise amplification issue specific to on-chip correlated double sampling (CDS) architectures that mix nonlinear signal conversion with linear reset conversion. To solve this, we introduced a linearization process combining inverse mapping to a linear space via a pixel-level look-up table (LUT) optimized for each pixel's operating point, followed by external offset correction via subtraction using dark data under the same ramp gain setting. Consequently, we eliminated the spatial and temporal noise modulation problems in high-illuminance regions caused by the acceleration ramp, demonstrating high-speed ADC operation maintaining an image quality comparable to that of a linear ramp even at high-illuminance levels. |
| キーワード |
（和） |
CMOSイメージセンサ / シングルスロープADC / 無段階加速度ランプ / 分散配置アーキテクチャ / / / / |
| （英） |
CMOS Image Sensor / Single-Slope ADC / Stepless Accelerated Ramp / Distributed Ramp Architecture / / / / |
| 文献情報 |
映情学技報, vol. 50, no. 14, IST2026-12, pp. 7-12, 2026年3月. |
| 資料番号 |
IST2026-12 |
| 発行日 |
2026-03-20 (IST) |
| ISSN |
Online edition: ISSN 2424-1970 |
| PDFダウンロード |
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| 研究会情報 |
| 研究会 |
IST |
| 開催期間 |
2026-03-27 - 2026-03-27 |
| 開催地（和） |
機械振興会館 |
| 開催地（英） |
Kikai-Shinko-Kaikan Bldg. |
| テーマ（和） |
固体撮像技術および一般 |
| テーマ（英） |
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| 講演論文情報の詳細 |
| 申込み研究会 |
IST |
| 会議コード |
2026-03-IST |
| 本文の言語 |
日本語 |
| タイトル（和） |
無段階加速度ランプ生成器の分散配置アーキテクチャに基づくシングルスロープADC CMOSイメージセンサ |
| サブタイトル（和） |
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| タイトル（英） |
A Single-Slope ADC CMOS Image Sensor Based on a Distributed Architecture of Stepless-Acceleration Ramp Generators |
| サブタイトル（英） |
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| キーワード(1)（和/英） |
CMOSイメージセンサ / CMOS Image Sensor |
| キーワード(2)（和/英） |
シングルスロープADC / Single-Slope ADC |
| キーワード(3)（和/英） |
無段階加速度ランプ / Stepless Accelerated Ramp |
| キーワード(4)（和/英） |
分散配置アーキテクチャ / Distributed Ramp Architecture |
| キーワード(5)（和/英） |
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| キーワード(6)（和/英） |
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| キーワード(7)（和/英） |
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| キーワード(8)（和/英） |
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| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） |
迫田 隼人 / Hayato Sakoda / サコダ ハヤト |
| 第1著者 所属（和/英） |
東京理科大学 (略称： 東京理科大)
Tokyo University of Science (略称： TUS) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） |
大高 俊德 / Toshinori Otaka / オオタカ トシノリ |
| 第2著者 所属（和/英） |
東京理科大学 (略称： 東京理科大)
Tokyo University of Science (略称： TUS) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） |
佐藤 俊一 / Shunichi Sato / サトウ シュンイチ |
| 第3著者 所属（和/英） |
東京理科大学 (略称： 東京理科大)
Tokyo University of Science (略称： TUS) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） |
浜本 隆之 / Takayuki Hamamoto / ハマモト タカユキ |
| 第4著者 所属（和/英） |
東京理科大学 (略称： 東京理科大)
Tokyo University of Science (略称： TUS) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 講演者 |
第1著者 |
| 発表日時 |
2026-03-27 09:25:00 |
| 発表時間 |
15分 |
| 申込先研究会 |
IST |
| 資料番号 |
IST2026-12 |
| 巻番号（vol） |
vol.50 |
| 号番号（no） |
no.14 |
| ページ範囲 |
pp.7-12 |
| ページ数 |
6 |
| 発行日 |
2026-03-20 (IST) |