【イメージセンサ】ADC (A/D変換器)とは？ADCの基本構造

　ADC (Analog to Digital Converter，A/D変換器) はアナログ信号をデジタル信号に変換する電子回路です． 本記事ではイメージセンサにおける基本的なADCの構造について解説していきます．

ADC (Analog to Digital Converter)とは

　ADC (Analog to Digital Converter，A/D変換器) はアナログ信号をデジタル信号に変換する電子回路です．現在のほとんどのイメージセンサの出力は，コンピュータで扱うことのできるデジタル信号です．しかしイメージセンサのPD (Photo Diode)の出力はアナログ信号であるため，このアナログ信号をADCでデジタル信号に変換します．

　イメージセンサのADCの基本構造は以下で解説しますが，直接ADC，カラムADC，画素並列ADCがあります．

ADCの基本構造

直列ADC

　直列ADCは図１のようにイメージセンサの読出し回路の後段にADCがあり，一つあるいは数個のADCでイメージセンサの画素すべてのアナログ信号を順次，デジタル信号に変換していきます．

　この方式では構造が簡単でADCの数を少なくでき，同じADCを共有できるためADCのばらつきの影響をなくすことができます．しかしより多くの画素を変換しなければならないため，フレームレートを高くしずらいです．またADCを高速に動作させなければならないため，現在では画素数が少ないイメージセンサなどで限定的に使用されます．

カラムADC

　カラムADCでは図２のように，ADCが各カラム (列)毎にあります．この方式では一行分の画素を同時にデジタル信号へ変換します．

　そのため，多画素でも高速に変換できるため多く使われています．また直列ADCと比べてより早い段階でデジタル信号に変換できるため，一部のノイズをより小さくすることができます．

画素並列ADC

　画素並列ADCは図３のように各画素にADCを搭載する方式です．画素並列ADCでは画素毎にADCがあるため高速かつ，読出し回路によるノイズを低減できる特徴があります．

　しかし各画素にADCがあるため画素が大きくなり，またPD (Photo Diode)の占める割合が下がり感度が落ちるといった欠点がありました．しかしながら，裏面照射 (BSI)や積層構造といった技術により，これらの欠点を克服した構造が出てきています．

まとめ

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