CN112153312B - 摄像元件和摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供摄像元件和摄像装置。摄像元件具备：第1读出电路，其将通过被光电转换的电荷而生成的第1信号向第1信号线读出；第1保持电路，其保持基于来自电源电路的电流的电压；和第1电流源，其将通过保持于所述第1保持电路的电压而生成的电流向所述第1信号线供给，所述第1保持电路在未通过所述第1读出电路向所述第1信号线读出所述第1信号时，保持基于来自所述电源电路的电流的电压。
Description
本申请是中国专利申请号为201680056905.8、进入国家阶段日期为2018年3月29日，国际申请日为2016年9月27日、PCT国际申请号为PCT/JP2016/078497、发明名称为“摄像元件和摄像装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及摄像元件和摄像装置。
背景技术
公知有一种能够将从像素读出的信号按照每个单位像素单元或按照将多个像素汇集而成的每个单元(cell)进行并列处理的摄像装置(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2012-244331号公报
发明内容
根据第1方案，摄像元件具备：第1读出电路，其将通过被光电转换的电荷而生成的第1信号向第1信号线读出；第1保持电路，其保持基于来自电源电路的电流的电压；和第1电流源，其将通过保持于所述第1保持电路的电压而生成的电流向所述第1信号线供给，所述第1保持电路在未通过所述第1读出电路向所述第1信号线读出所述第1信号时，保持基于来自所述电源电路的电流的电压。
附图说明
图1是表示第1实施方式的摄像装置1的构成的框图。
图2是表示第1实施方式的摄像元件3的构成的框图。
图3是表示第1实施方式的像素10的构成的框图。
图4是表示第1实施方式的电流源电路部120的构成的电路图。
图5是表示第1实施方式的电流源电路部120的动作例的时序图。
图6中，(a)是表示第1实施方式的像素电路150的一部分、电流源电路50的一部分、和基准电流源电路31的图。(b)是表示第1实施方式的像素电路150的一部分、电流源电路50的一部分、和基准电流源电路31之间的连接关系的图。
图7是表示第1实施方式的摄像装置1的长时间拍摄时的动作例的时序图。
图8是表示第1实施方式的摄像装置1的长时间拍摄时的另一动作例的时序图。
图9是表示第2实施方式的摄像装置1的连续拍摄时的动作例的时序图。
图10是表示第2实施方式的摄像装置1的连续拍摄时的另一动作例的时序图。
图11是表示第2实施方式的摄像装置1的连续拍摄时的另一动作例的时序图。
图12是表示第3实施方式的摄像装置1的动作例的时序图。
附图标记说明
1摄像装置、6长秒时曝光设定部、12光电转换部、30电流源、32存储部、31基准电流源电路、100读出电路。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式的摄像装置1的构成的框图。摄像装置1具备光学系统2、摄像元件3、操作部4、控制部5、以及长秒时曝光设定部6。光学系统2将来自被摄体的光向摄像元件3射出。摄像元件3对从光学系统2射出的光进行拍摄而生成例如图像数据。控制部5对从摄像元件3输出的图像数据进行各种图像处理。另外，控制部5将用于控制摄像元件3的动作的控制信号向摄像元件3输出。此外，光学系统2也可以是能够相对于摄像装置1拆装。
操作部4具备使拍摄动作开始的释放操作构件、使光学系统2的变焦动作开始的变焦操作构件、选择各种拍摄模式的模式选择操作构件等各种操作构件。操作部4输出基于各操作构件的操作的操作信号。控制部5基于由操作部4输出的操作信号等生成控制信号，对摄像元件3等摄像装置1的各部分进行控制。
长秒时曝光设定部6设定长时间拍摄(曝光)、例如1秒以上的曝光时间。长秒时曝光设定部6包括如下部分等：时间拍摄的设定部，其通过例如释放操作构件的下压开始曝光，通过再次的释放操作构件的下压结束曝光；B门拍摄的设定部，其通过释放操作构件的下压开始曝光，在下压过程中继续曝光，通过释放操作构件的下压结束而结束曝光；自动曝光运算部，其基于被摄体亮度而自动地设定长秒时的曝光时间；手动长秒时曝光设定部，其根据手动操作而设定长秒时的曝光时间。
图2是表示第1实施方式的摄像元件3的构成的框图。摄像元件3具备配置成矩阵状的多个像素10、控制像素10的像素控制部11、和电流源电路部120。像素控制部11具有电荷蓄积时间控制部111、偏压预置部112、以及偏压更新部113。
电荷蓄积时间控制部111控制像素10的电荷蓄积时间。偏压预置部112基于与释放操作构件的操作相应的操作信号使偏压预置(preset)(详细情况随后论述)。偏压更新部113生成用于使偏压更新(refresh)的更新定时信号(详细情况随后论述)。
出于方便说明，像素10配置成8行×10列。即，像素10沿着列方向(图2中的纵向)配置有8个，沿着行方向(图2中的横向)配置有10个。电流源电路部120具有：数量与配置成1行的像素10的个数10相同的电流源电路50a-50j；和包括向多个电流源电路50供给基准电流的基准电流源I1的基准电流源电路31。
图3是表示第1实施方式的像素10的构成的电路图。摄像元件3具有多个像素10。像素10具有光电转换部12和读出电路100。光电转换部12在摄像元件3的拍摄区域中配置成例如矩阵状。光电转换部12具有将入射的光转换成电荷的光电转换功能。光电转换部12蓄积被光电转换的电荷。光电转换部12由例如光电二极管构成。读出电路100将通过由光电转换部12进行光电转换得到的电荷而生成的像素信号向信号线17读出。像素信号构成例如图像数据。读出电路100具有传输部13、排出部14、浮置扩散部15、以及输出部16。
传输部13通过传输信号TX而被驱动，将由光电转换部12进行光电转换而得到的电荷向浮置扩散部15传输。即，传输部13在光电转换部12与浮置扩散部15之间形成电荷传输路径。输出部16将通过由传输部13从光电转换部12传输到浮置扩散部15的电荷而生成的像素信号向信号线17输出。输出部16是漏极端子、栅极端子以及源极端子分别与电源VDD、浮置扩散部15以及信号线17连接的晶体管。排出部14通过重置信号RST而被驱动，排出浮置扩散部15的电荷。浮置扩散部15通过由排出部14排出电荷而被重置成基准电位。
电流源30利用信号线17与读出电路100连接。电流源30供给用于由读出电路100读出像素信号(该像素信号通过由光电转换部12进行光电转换得到的电荷而生成)的电流。具体而言，电流源30是漏极端子、栅极端子以及源极端子分别与信号线17、电流源电路50以及地线(GND)连接的晶体管。电流源30向读出电路100的输出部16供给电流。即，输出部16将电流源30作为负荷电流源而构成源极跟随器电路。电流源30基于来自电流源电路50的电流生成向信号线17供给的电流。另外，电流源30的漏极端子和栅极端子被连接起来。
接着，对像素10的拍摄动作、即曝光动作进行说明。根据基于释放操作构件的拍摄开始信号、即释放信号，电荷蓄积时间控制部111将传输信号TX和重置信号RST设为高电平。通过使传输晶体管M1和重置晶体管M2接通(ON)，使光电转换部12的电荷和浮置扩散部15的电荷分别排出而使其重置。若电荷蓄积时间控制部111将传输信号TX和重置信号RST设为低电平(例如接地电平)而使重置结束，则光电转换部12开始与入射光相应的电荷的蓄积、即开始曝光动作。
在规定的曝光时间后，电荷蓄积时间控制部111将传输信号TX设为高电平(例如电源VDD电平)。若传输晶体管M1导通，则在曝光时间中蓄积于光电转换部12的电荷被向浮置扩散部15传输。通过传输到浮置扩散部15的电荷生成的像素信号在由输出部16输出到信号线17之后，由模拟/数字转换电路(未图示)转换成数字信号。如此一来，电荷蓄积时间控制部111利用传输信号TX和重置信号RST对像素10的电荷蓄积时间进行控制。
构成模拟/数字转换电路的一部分的比较电路将对像素信号和基准信号进行比较而生成的输出信号向锁存电路(latch circuit)输出。锁存电路基于比较电路的输出信号保持与从比较开始时起经过的经过时间相应的计数值。
图4是表示第1实施方式的电流源电路部120的构成的电路图。在图4所示的例子中，为了使说明简化，供给部130仅图示3个(供给部130A-供给部130C)。
基准电流源电路31具有基准电流源I1。基准电流源I1与电源VDD连接，输出基准电流i1。供给部130输出与从基准电流源I1输出的基准电流i1相应的电流。
存储电路110具有存储部32和调节部33。存储电路110(存储电路110A-存储电路110C)通过存储部32存储基于从基准电流源I1输出的基准电流i1的电压。存储部32与供给部130的栅极端子连接，将所存储的电压向供给部130供给。
供给部130生成基于存储于存储部32的电压的电流。存储部32例如由一个电极与供给部130的栅极端子连接、另一个电极被接地的电容器等电容元件构成。存储部32(存储部32A-存储部32C)在图4所示的例子中分别由电容器C1-电容器C3构成。
调节部33对从基准电流源电路31向存储部32供给的电流进行调节。在例如使存储部32A存储基于从基准电流源I1输出的电流的电压的情况下，以使从基准电流源I1向存储部32B和存储部32C供给的电流比从基准电流源I1向存储部32A供给的电流小的方式进行调节。
调节部33例如由将基准电流源电路31和存储部32连接的开关构成。调节部33(调节部33A-调节部33C)分别构成为包括开关SWS(SWS1-SWS3)、开关SWD(SWD1-SWD3)、以及开关SWO(SWO1-SWO3)。
开关SWS(SWS1-SWS3)、开关SWD(SWD1-SWD3)以及开关SWO(SWO1-SWO3)例如分别由晶体管构成。开关SWS(SWS1-SWS3)、开关SWD(SWD1-SWD3)以及开关SWO(SWO1-SWO3)通过由像素控制部11输出的控制信号而被控制。
图5是表示第1实施方式的调节部33的动作例的时序图。在图5中，SWS1-SWS3、SWD1-SWD3、SWO1-SWO3表示从像素控制部11向开关SWS(SWS1-SWS3)、开关SWD(SWD1-SWD3)以及开关SWO(SWO1-SWO3)输入的控制信号。另外，纵轴表示从像素控制部11输出的控制信号的电压电平，横轴表示时刻。开关SWS(SWS1-SWS3)、开关SWD(SWD1-SWD3)以及开关SWO(SWO1-SWO3)在所输入的控制信号是高电平的情况下接通，在低电平的情况下断开(OFF)。
在时刻t1，SWS1和SWD1成为高电平。开关SWD1接通，从而供给部130A的栅极端子和漏极端子连接。由此，供给部130A成为二极管连接。而且，由于开关SWS1接通，从而基准电流源I1与供给部130A和存储部32A之间连接。由此，向供给部130A和存储部32A供给来自基准电流源I1的基准电流i1。
供给部130A的栅极源极间电压Vgs成为基于基准电流i1和供给部130A的阈值电压Vth1的值。施加于供给部130A的栅极端子的电压Vg1成为与供给部130A的栅极源极间电压Vgs相应的值，成为基于基准电流i1和供给部130A的阈值电压Vth1的电压。存储部32A根据基准电流i1存储电压Vg1。
在时刻t2，SWD1成为低电平。开关SWD1断开，从而基准电流源I1与存储部32A之间的连接被解除。供给部130A的栅极源极间电压Vgs被存储于存储部32A。通过使开关SWD1比开关SWS1先断开，能够防止经由供给部130A存储于存储部32A的电压Vg1下降。
在时刻t3，SWS1成为低电平。开关SWS1断开，从而基准电流源I1与供给部130A之间的连接被解除。以下，同样地，开关SWS2和开关SWD2接通，从而基准电流源I1与供给部130B和存储部32B之间连接。由此，向供给部130B和存储部32B供给来自基准电流源I1的基准电流i1。在时刻t4-时刻t5，开关SWD2和开关SWS2分别成为低电平。开关SWD2和开关SWS2分别断开，从而基准电流源I1与存储部32B之间的连接被解除。供给部130B的栅极源极间电压Vgs被存储于存储部32B。
在时刻t5，SWS3和SWD3成为高电平。开关SWS3和开关SWD3接通，从而基准电流源I1与供给部130C和存储部32C之间连接。由此，向供给部130C和存储部32C供给来自基准电流源I1的基准电流i1。在时刻t6-时刻t7，开关SWD3和开关SWS3分别成为低电平。开关SWD3和开关SWS3分别断开，从而基准电流源I1与存储部32C之间的连接被解除。供给部130C的栅极源极间电压Vgs被存储于存储部32C。
在时刻t8，SWO1-SWO3成为高电平。通过开关SWO1-开关SWO3的接通，供给部130A-供给部130C生成并输出基于施加于各个栅极端子的电压Vg1-电压Vg3的电流。
图6的(a)是表示第1实施方式的像素电路150的一部分、电流源电路50、和基准电流源电路31的电路图。图6的(b)是表示第1实施方式的像素电路150的一部分、电流源电路50、和基准电流源电路31之间的连接关系的图。
在图6的(b)所示的例子中，示出8行×10列的像素电路150。各像素电路150构成为包括像素10、针对每个像素10配置的电流源30、对基于来自电流源电路50的电流的电压进行存储的第2存储部132、开关SWS2、开关SWD2、以及开关SWO2。多个像素电路150的个数是与摄像元件3的像素10的个数相同的数量。多个电流源电路50的个数是与摄像元件3的像素电路150的列数相同的数量。在图6的(b)中，像素电路150的列数是10，因此，电流源电路50的个数设为10(电流源电路50a-50j)而示出。此外，调节部33也可以由开关SWS1、开关SWD1、开关SWO1、开关SWS2、开关SWD2、开关SWO2构成。另外，存储电路110也可以由第1存储部(也称为第1保持电路)32、第2存储部(也称为第2保持电路)132、调节部33、供给部130构成。
接着，对电流源电路50与像素电路150之间的连接关系进行说明。在图6的(b)中，位于左端的电流源电路50a与位于左端的多个像素电路150a1、150a2、150a3、150a4、150a5、150a6、150a7、150a8连接。即，左端的电流源电路50a与左端列的多个像素电路150分别连接。同样地，左端列的电流源电路50a旁边的电流源电路50b与左端列的像素电路150a1-150a8旁边的列的多个像素电路150b1-150b8分别连接。以下同样地，位于右端的电流源电路50j与右端列的多个像素电路150j1、150j2、150j3、150j4、150j5、150j6、150j7、150j8连接。
如图6的(a)所示，电流源电路50与像素电路150之间的连接通过将像素电路150的开关SWS2和电流源电路50的开关SWO1连接来进行。通过该连接，像素电路150的第2存储部132的电容器C1经由开关SWD2、SWS2以及开关SWO1与电流源电路50的供给部130连接。
就图6的(b)所示的多个电流源电路50而言，例如从左端的电流源电路50a朝向右端的电流源电路50j依次通过来自基准电流源I1的基准电流i1对第1存储部32的电容器C1进行充电。该电容器C1的充电通过开关SWS1和SWD1的通断控制来进行。此外，这些开关SWS1和SWD1的通断控制与图5所示的开关SWS1和SWD1的通断控制、开关SWS2和SWD2的通断控制以及开关SWS3和SWD3的通断控制同样地进行。
通过上述的电容器C1的充电，基于基准电流i1的电压被存储(保持)于第1存储部32。这样一来，若在全部的电流源电路50a-50j中，基于基准电流i1的电压的存储结束，则全部的电流源电路50a-50j的开关SWO1与图5所示的开关SWO1-SWO3同样地被同时接通。利用该开关SWO1，全部的电流源电路50a-50j的供给部130成为能够将基于基准电流i1的电流向像素电路150a-150j供给的状态。供给部130供给通过存储于第1存储部32的电压生成的电流。来自该电流源电路50的电流是与来自基准电流源I1的基准电流i1相同的电流、或大致相同的电流。如此一来，各电流源电路50a-50j能够生成基于基准电流源I1的基准电流i1的电流并向像素电路150a-150j供给。
接下来，最下行的多个像素电路150a1-150j1的全部的开关SWS2、SWD2同时接通。通过该接通，在最下行的多个像素电路150a1-150j1中，第2存储部132的电容器C1通过来自各电流源电路50a-50j的供给部130的电流而被同时充电，电压存储(保持)于第2存储部132。如此一来，最下行的多个像素电路150a-150j的第2存储部132分别同时存储基于来自多个电流源电路50a-50j的电流的电压。
之后，对于从下起第2行的多个像素电路150a2-150j2的全部，开关SWS2、SWD2同时接通，通过各电流源电路50a-50j的电流，第2存储部132的电压被同时存储。以下同样地，在最上行的多个像素电路150a8-150j8的第2存储部132中分别同时存储基于来自电流源电路50a-50j的电流的电压。第2存储部132将所存储的电压(以下记为偏压)向电流源30供给。在第2存储部132中存储了电压之后，通过接通开关SWO2，电流源30将基于存储于第2存储部132的偏压的电流向信号线17供给。
如以上那样，电流源电路50a-50j直到最上行为止按照各行使像素电路150的第2存储部132同时存储电流源30的偏压而在全部的像素电路150中预置偏压。
偏压预置部112根据由释放操作构件进行的释放操作的开始，而在曝光动作开始前如上述那样使电流源电路部120驱动，对全部的像素电路150的电流源30的偏压进行初始设定、即预置(以下记作全像素偏压预置)。
偏压更新部113在曝光动作中对由偏压预置部112预置的偏压进行再设定、即更新(以下记作偏压更新)。此外，该更新动作补偿所预置的偏压由于第2存储部132的电容器C1的泄漏电流等而变动的量。由于更新动作补偿偏压的变动量，因此，能够以比在预置时所需要的时间短的时间进行。
接着，说明由本实施方式的摄像装置1进行的长时间拍摄动作。长秒时曝光设定部6利用自动曝光运算部或手动长秒时曝光设定部对例如5秒左右的长时间拍摄进行设定。图7是表示第1实施方式的摄像装置1的长时间拍摄时的动作例的时序图。根据基于释放操作构件进行的释放操作，电流源电路50a-50j被依次供给来自基准电流源I1的基准电流i1，并存储基于基准电流i1的电压。电流源电路50a-50j成为能够供给基于基准电流i1的电流的状态。
按照行从电流源电路50a-50j向各像素电路150供给电路，从而按照行进行使偏压依次存储的初始设定。若偏压向全部像素电路150的存储、即全像素偏压预置完成，则在图7所示的时刻t1，像素控制部11利用重置信号RST和传输信号TX使重置晶体管M2和传输晶体管M1接通而使各像素10的光电二极管和浮置扩散部15的电荷重置。在时刻t2，像素控制部11使重置结束，使曝光动作、即基于光电二极管进行的电荷蓄积开始。
偏压更新部113根据曝光时间和曝光开始时刻算出曝光结束时刻、即像素信号的读出开始时刻。偏压更新部113基于像素电路150的每行的更新时间和像素电路150的全行数，算出全部像素电路150的更新所需时间。偏压更新部113还基于像素信号的读出开始时刻和更新所需时间算出更新开始时刻。偏压更新部113基于更新开始时刻，在即将开始读出像素信号之前生成使全部的像素电路150的偏压更新完成的更新定时信号。
在时刻t3，在曝光动作中，像素控制部11基于更新定时信号输出使各电流源电路50和像素电路150的开关SWS、SWD、SWO驱动的控制信号。各电流源电路50按照像素电路150的行依次进行偏压更新。像素控制部11在即将开始读出像素信号之前使电流源电路部120完成全部的像素电路150的偏压的更新。在时刻t4，像素控制部11读出根据传输信号TX而蓄积于各像素10的光电二极管中的电荷。
在如基于被摄体亮度自动地设定曝光时间的情况、通过手动操作设定曝光时间的情况等那样曝光结束时刻预先决定的情况下，以全像素电路150的更新在即将读出像素信号之前结束的方式进行更新动作。像素信号的读出基于根据该刚刚之前被更新的偏压的电流来进行，因此，能够使像素信号的读出精度提高。
图8是表示第1实施方式的摄像装置1的长时间拍摄时的另一动作例的时序图。长秒时曝光设定部6利用时间拍摄的设定部、B门拍摄的设定部对长时间拍摄进行设定。在图8所示的例子中，对曝光结束时刻由拍摄者在曝光动作中决定的情况下的摄像装置1的动作例进行说明。在图8所示的例子中，根据基于像素10进行的电荷蓄积的开始而按照行进行更新动作，若针对全行更新动作结束，则再次进行每行的更新动作。
在图8中，在全像素偏压预置后，在时刻t1，像素控制部11使各像素10的光电二极管的电荷重置。在时刻t2，像素控制部11使重置解除，由此在各像素10中开始与入射光相应的电荷蓄积。
在图8所示的例子中，偏压更新部113基于曝光开始时刻生成如下更新定时信号：按照像素电路150的行依次进行选择，在选择了最上行的行之后，返回最初的行而重复进行更新动作。在时刻t2，像素控制部11基于更新定时信号输出控制信号，按照像素电路150的行依次进行偏压更新。
在时刻t3，若更新动作针对全部行的像素电路150结束，则像素控制部11从最初的行起再次使更新动作开始。根据由拍摄者决定了曝光结束时刻这一情况，在时刻t4，像素控制部11在使更新动作结束之后，读出蓄积于各像素10的光电二极管中的电荷。
在上述的实施方式中，示出了作为摄像元件3所包含的像素信号的读出电路100的电流源，但并不限于此。电流源30除了将像素信号转换成数字信号的模拟/数字转换电路的比较电路的电流源、摄像元件3所包含的电子回路以外，也能够用作其他源极跟随器电路的电流源。而且，电流源30也能够适用于源极跟随器电路以外的电子回路。
根据上述的实施方式，获得如下作用效果。
(1)摄像元件3具备：第1读出电路100，其将通过被光电转换的电荷而生成的第1信号向第1信号线17读出；第1存储电路110，其存储基于来自基准电流源I1的电流i1的电压；和第1电流源30，其将通过存储于第1存储电路110的电压生成的电流向第1信号线17供给，第1存储电路110在未通过第1读出电路100向第1信号线17读出第1信号时，存储基于来自基准电流源I1的电流i1的电压。由于如此设置，从而能够根据像素信号的读出定时使第1存储电路110存储电压。另外，像素信号的读出基于根据该刚刚之前所存储的电压生成的电流来进行，因此，能够使像素信号的读出精度提高。
(第2实施方式)
在第2实施方式中，说明由摄像装置1进行连续拍摄(连拍)的情况下的偏压的更新动作例。第2实施方式的摄像装置1是在图1中对第1实施方式的摄像装置1追加对连续拍摄模式进行设定的连续拍摄设定部7而成的构成。图9是表示第2实施方式的摄像装置1的连续拍摄时的动作例的时序图。在图9所示的例子中，若基于操作构件的操作信号等通过连续拍摄设定部7设定为连续拍摄模式，则针对每帧拍摄而逐行(每一行地)进行各像素电路150的偏压的更新。
以下说明图9所示的第2实施方式的摄像装置1的动作例。在连续拍摄设定部7设定了连续拍摄模式之后，若释放操作构件被操作而输出了释放信号，则如图9所示，偏压预置部112根据该释放信号而与第1实施方式同样地对全部的像素电路150的偏压进行初始设定、即预置。在该全部像素电路150的偏压的预置结束后，像素控制部11在时刻t1使各像素10的光电转换部12的电荷和浮置扩散部15的电荷分别重置，在时刻t2-t3进行第1帧的拍摄动作、即曝光(电荷蓄积)动作和像素信号的读出动作。
若第1帧的拍摄结束，则在第1帧的拍摄结束时刻t3与第2帧的拍摄开始时刻t4之间，进行第1行的像素电路150a1-150j1的偏压的更新动作。以下同样地，在第2帧的拍摄与第3帧的拍摄之间t5-t6进行第2行的像素电路150a2-150j2的偏压的更新动作，在第3帧的拍摄与第4帧的拍摄之间t7-t8进行第3行的像素电路150a3-150j3的偏压的更新动作。在如此连续拍摄的相邻帧的拍摄动作之间，进行每行的像素电路150的偏压的更新动作直到连续拍摄的结束为止。
图10是表示第2实施方式的摄像装置1的连续拍摄时的另一动作例的时序图。在图10所示的例子中，若通过连续拍摄设定部7设定为连续拍摄模式，则针对每帧拍摄而每三行地进行像素电路150的偏压的更新。
以下说明图10所示的摄像装置1的动作例。偏压预置部112根据释放信号而与第1实施方式同样地对全部的像素电路150的偏压进行预置。在全部的像素电路150的偏压的预置结束后，像素控制部11在时刻t1对各像素10的光电转换部12的电荷和浮置扩散部15的电荷分别进行重置，在时刻t2-t3进行第1帧的拍摄动作。
若第1帧的拍摄结束，则在第1帧的拍摄结束时刻t3与第2帧的拍摄开始时刻t4之间进行第1行的像素电路150a1-150j1、第2行的像素电路150a2-150j2、第3行的像素电路150a3-150j3的偏压的更新动作。以下同样地，在第2帧的拍摄与第3帧的拍摄之间t5-t6进行第4行的像素电路150a4-150j4、第5行的像素电路150a5-150j5、第6行的像素电路150a6-150j6的偏压的更新动作。如此在连续拍摄的相邻帧的拍摄动作之间，进行每多行像素电路150的偏压的更新动作直到连续拍摄的结束为止。
图11是表示第2实施方式的摄像装置1的连续拍摄时的另一动作例的时序图。在图11所示的例子中，针对每帧拍摄而同时进行两行像素电路150的偏压的更新。在第1实施方式中，对设置与像素电路150的列数相同数量的电流源电路50的例子进行了说明，但在图11所示的例子中，设置与像素电路150的多行相对应的电流源电路50。通过设置与像素电路150的多行(例如两行)相对应的个数的电流源电路50，同时对多行像素电路150的偏压进行设定。
以下说明图11所示的第2实施方式的摄像装置1的另一动作例。偏压预置部112根据释放信号而与第1实施方式同样地对全部的像素电路150的偏压进行预置。在全部的像素电路150的偏压的预置结束后，像素控制部11在时刻t1对各像素10的光电转换部12的电荷和浮置扩散部15的电荷分别进行重置，在时刻t2-t3进行第1帧的拍摄动作。
若第1帧的拍摄结束，则在第1帧的拍摄结束时刻t3与第2帧的拍摄开始时刻t4之间，同时进行第1行的像素电路150a1-150j1、第2行的像素电路150a2-150j2的偏压的更新动作。以下同样地，在第2帧的拍摄与第3帧的拍摄之间t5-t6同时进行第3行的像素电路150a3-150j3、第4行的像素电路150a4-150j4的偏压的更新动作。如此在连续拍摄的相邻帧的拍摄动作之间，进行同时更新多行像素电路150的偏压的动作直到连续拍摄的结束为止。
在上述的实施方式中，示出了作为摄像元件3所包含的像素信号的读出电路100的电流源，但并不限于此。电流源30除了将像素信号转换成数字信号的模拟/数字转换电路的比较电路的电流源、摄像元件3所包含的电子回路以外，也能够用作其他源极跟随器电路的电流源。而且，电流源30也能够适用于源极跟随器电路以外的电子回路。
根据上述的实施方式，除了与第1实施方式同样的作用效果之外，还获得如下作用效果。
(2)摄像装置1具备对连续拍摄模式进行设定的连续拍摄设定部7。由于如此设置，从而在连续拍摄设定部7设定了连续拍摄模式的情况下，能够在连续的拍摄的间隔中使多个存储电路110存储电压。
(第3实施方式)
上述的第1实施方式和第2实施方式的摄像装置1的摄像元件3在一个拍摄动作中使曝光时间、即电荷蓄积时间在全部的像素10中相同。第3实施方式的摄像装置1具备能够在一个拍摄动作中使曝光时间、即电荷蓄积时间针对每个像素10进行变更的摄像元件3。第3实施方式的摄像装置1的其他构成与第1实施方式和第2实施方式相同。
第3实施方式的摄像装置1具有图1和图2所示的摄像元件3，该摄像元件3具备多个像素10，各像素10各自的电荷蓄积时间能够针对每个像素10进行变更。这样的每个像素10的电荷蓄积时间的变更由电荷蓄积时间控制部111进行。此外，能够针对每个像素10变更电荷蓄积时间的摄像元件通过国际公开的WO13/164915而是公知的，因此，省略该像素和电荷蓄积时间控制部的具体构成的例示及其说明。
摄像元件3如上述那样能够在一个拍摄动作中针对每个像素10变更电荷蓄积时间，但为了说明的简化，在以下的说明中，将摄像元件3的全像素分成3个像素组。第1像素组的电荷蓄积时间被控制成第1时间，第2像素组的电荷蓄积时间被控制成第2时间，第3像素组的电荷蓄积时间被控制成第3时间。
摄像元件3的从偏压预置动作的开始到像素信号的读出动作的开始为止的时间在全部像素10中相同。
接着，对第3实施方式的摄像装置1的拍摄动作进行说明。摄像元件3在例如第1像素组对被摄体像的低亮度部分进行拍摄、第2像素组对被摄体的中亮度部分进行拍摄、第3像素组对被摄体像的高亮度部分进行拍摄的情况下，例如，第1像素组被设定成比较长的第1电荷蓄积时间，第2像素组被设定成比第1电荷蓄积时间短的第2电荷蓄积时间，第3像素组被设定成比第2电荷蓄积时间短的第3电荷蓄积时间。
若释放操作构件被操作而输出了释放信号，则如图12的(a)-(c)所示，根据释放信号而偏压预置部112与第1实施方式同样地使全部的像素电路150、即第1像素组-第3像素组的偏压预置。此外，图12的(a)是从第1像素组的偏压预置动作起示出读出动作的时序图，图12的(b)是从第2像素组的偏压预置动作起示出读出动作的时序图，图12的(c)是从第3像素组的偏压预置动作起示出读出动作的时序图。
在第1像素组-第3像素组中，在偏压的预置结束后，像素控制部11在时刻t1使各像素10的光电转换部12的电荷和浮置扩散部15的电荷分别重置。
在第1像素组中，如图12的(a)所示，在时刻t2，使重置结束而使曝光动作、即基于光电二极管进行的电荷蓄积开始。第1像素组的偏压更新部113与第1实施方式同样地，算出像素信号的读出开始时刻和更新所需时间，并且，基于像素信号的读出开始时刻和更新所需时间算出更新开始时刻。偏压更新部113基于更新开始时刻进行全部的像素电路150的偏压更新直到即将开始读出像素信号之前为止。在时刻t6，进行像素信号的读出动作。
在第2像素组中，如图12的(b)所示，在时刻t4，使重置结束而使曝光动作、即基于光电二极管进行的电荷蓄积开始。第2像素组的偏压更新部113与第1像素组同样地，基于像素信号的读出开始时刻和更新所需时间算出更新开始时刻。偏压更新部113还基于更新开始时刻进行全部的像素电路150的偏压更新直到即将开始读出像素信号之前为止。在时刻t6，进行像素信号的读出动作。
在第3像素组中，如图12的(c)所示，在时刻t5，使重置结束而使曝光动作、即基于光电二极管进行的电荷蓄积开始。第3像素组的偏压更新部113与第1像素组和第2像素组同样地，基于像素信号的读出开始时刻和更新所需时间算出更新开始时刻。偏压更新部113还基于更新开始时刻进行全部的像素电路150的偏压更新直到即将开始读出像素信号之前为止。在第1像素组-第3像素组中，在时刻t6进行像素信号的读出动作。
根据上述的实施方式，除了与第1实施方式同样的作用效果之外，还获得如下作用效果。
(3)多个光电转换部12的电荷蓄积时间不同。由于如此设置，从而能够对各光电转换部12的电荷蓄积时间分别单独地进行设定，并且，能够根据像素信号的读出时刻使各存储电路110存储电压。
如下那样的变形也处于本发明的范围内，也能够将变形例的一个或者多个与上述的实施方式组合。
(变形例1)
摄像元件3可以由1个半导体基板构成，也可以设为将多个半导体基板层叠而成的结构。摄像元件3例如具备设置有读出电路100的第1半导体基板和设置有锁存电路的第2半导体基板。
在上述的实施方式和变形例中，示出了作为摄像元件3所包含的像素信号的读出电路100的电流源，但并不限于此。电流源30除了将像素信号转换成数字信号的模拟/数字转换电路的比较电路的电流源、摄像元件3所包含的电子回路以外，也能够用作其他源极跟随器电路的电流源。而且，电流源30也能够适用于源极跟随器电路以外的电子回路。
在上述内容中，对各种实施方式和变形例进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内可想到的其他的形态也包含于本发明的范围内。
上述的实施方式和变形例也包括以下那样的摄像元件和摄像装置。
(1)一种摄像元件，具备：第1读出电路，其将通过被光电转换的电荷而生成的第1信号向第1信号线读出；第1保持电路，其保持基于来自电源电路的电流的电压；和第1电流源，其将通过保持于上述第1保持电路的电压生成的电流向上述第1信号线供给，上述第1保持电路在未通过上述第1读出电路向上述第1信号线读出上述第1信号时，保持基于来自上述电源电路的电流的电压。
(2)在(1)的摄像元件中，上述第1读出电路具有蓄积被光电转换的电荷的第1光电转换部，上述第1保持电路在通过上述第1光电转换部进行电荷的蓄积时，保持基于来自上述电源电路的电流的电压。
(3)在(2)的摄像元件中，具备：第2读出电路，其将通过被光电转换的电荷而生成的第2信号向第2信号线读出；第2保持电路，其保持基于来自上述电源电路的电流的电压；和第2电流源，其将通过保持于上述第2保持电路的电压而生成的电流向上述第2信号线供给，上述第2保持电路在未通过上述第2读出电路向上述第2信号线读出上述第2信号时，保持基于来自上述电源电路的电流的电压。
(4)在(3)的摄像元件中，上述第1保持电路和上述第2保持电路的对基于来自上述电源电路的电流的电压进行保持的定时不同。
(5)在(3)或(4)的摄像元件中，上述第2读出电路具有蓄积被光电转换的电荷的第2光电转换部，上述第2保持电路在通过上述第2光电转换部进行电荷的蓄积时，保持基于来自上述电源电路的电流的电压。
(6)在(5)的摄像元件中，上述第1保持电路和上述第2保持电路保持基于来自上述电源电路的电流的电压，直到上述第1光电转换部和上述第2光电转换部的电荷蓄积结束为止。
(7)在(6)的摄像元件中，上述第1光电转换部和上述第2光电转换部的电荷蓄积时间不同。
(8)在(3)～(7)的摄像元件中，具备：第1比较电路，其是将通过上述第1读出电路读出到上述第1信号线的上述第1信号转换成数字信号的模拟/数字转换电路的比较电路，具有与上述第1信号线连接、并输入上述第1信号的输入部；第1锁存电路，其存储根据上述第1比较电路的输出结果而被转换成数字信号的上述第1信号；第2比较电路，其是将通过上述第2读出电路读出到上述第2信号线的上述第2信号转换成数字信号的模拟/数字转换电路的比较电路，具有与上述第2信号线连接、并输入上述第2信号的输入部；第2锁存电路，其存储根据上述第2比较电路的输出结果而被转换成数字信号的上述第2信号，上述第1锁存电路和第2锁存电路设置于与设置有上述第1读出电路和上述第2读出电路的第1半导体基板不同的第2半导体基板。
(9)在(8)的摄像元件中，上述第1半导体基板被上述第2半导体基板层叠。
(10)一种摄像装置，具备(1)～(9)的摄像元件。
另外，上述的实施方式和变形例也包括以下那样的摄像元件和摄像装置。
(1)一种摄像元件，具备：第1读出电路，其将通过被光电转换的电荷而生成的第1信号向第1信号线读出；第1存储电路，其存储基于来自基准电流源的电流的电压；和第1电流源，其将通过存储于上述第1存储电路的电压而生成的电流向上述第1信号线供给，上述第1存储电路在未通过上述第1读出电路向上述第1信号线读出上述第1信号时，存储基于来自上述基准电流源的电流的电压。
(2)在(1)那样的摄像元件中，具备蓄积被光电转换的电荷的第1光电转换部，上述第1存储电路在通过上述第1光电转换部进行电荷的蓄积时，存储基于来自上述基准电流源的电流的电压。
(3)在(2)那样的摄像元件中，具备：第2读出电路，其将通过被光电转换的电荷而生成的第2信号向第2信号线读出；第2存储电路，其存储基于来自上述基准电流源的电流的电压；和第2电流源，其将通过存储于上述第2存储电路的电压而生成的电流向上述第2信号线供给，上述第2存储电路在未通过上述第2读出电路向上述第2信号线读出上述第2信号时，存储基于来自上述基准电流源的电流的电压。
(4)在(3)那样的摄像元件中，上述第1存储电路和上述第2存储电路的对基于来自上述基准电流源的电流的电压进行存储的定时不同。
(5)在(3)或(4)那样的摄像元件中，具备蓄积被光电转换的电荷的第2光电转换部，上述第2存储电路在通过上述第2光电转换部进行电荷的蓄积时，存储基于来自上述基准电流源的电流的电压。
(6)在(5)那样的摄像元件中，上述第1存储电路和上述第2存储电路存储基于来自上述基准电流源的电流的电压，直到上述第1光电转换部和上述第2光电转换部的电荷蓄积结束为止。
(7)在(6)那样的摄像元件中，上述第1光电转换部和上述第2光电转换部的电荷蓄积时间不同。
(8)在(3)～(7)那样的摄像元件中，具备：第1比较电路，其是将通过上述第1读出电路读出到上述第1信号线的上述第1信号转换成数字信号的模拟/数字转换电路的比较电路，具有与上述第1信号线连接、并输入上述第1信号的输入部；第1锁存电路，其存储根据上述第1比较电路的输出结果而被转换成数字信号的上述第1信号；第2比较电路，其是将通过上述第2读出电路读出到上述第2信号线的上述第2信号转换成数字信号的模拟/数字转换电路的比较电路，具有与上述第2信号线连接、并输入上述第2信号的输入部；和第2锁存电路，其存储根据上述第2比较电路的输出结果而被转换成数字信号的上述第2信号，上述第1锁存电路和第2锁存电路设置于与设置有上述第1读出电路和上述第2读出电路的第1半导体基板不同的第2半导体基板。
(9)在(8)那样的摄像元件中，上述第1半导体基板被上述第2半导体基板层叠。
(10)一种摄像装置，具备(1)～(9)那样的摄像元件。
如下优先权基础申请的公开内容被作为引用文编入于此。
日本国专利申请2015年第195284号(2015年9月30日申请)。
Claims (8)
1.一种摄像元件，其特征在于，
具备多个电流源电路和多个像素电路，
所述多个电流源电路具有：第1存储部，其存储基于来自基准电流源电路的电流得到的电压；和供给部，其供给根据存储于所述第1存储部的电压而生成的电流，
所述多个像素电路具有：像素，其包括将光转换为电荷的光电转换部、和用于读出基于由所述光电转换部进行转换得到的电荷而得到的信号的读出电路；第2存储部，其存储基于来自所述供给部的电流得到的电压；以及电流源，其将根据存储于所述第2存储部的电压而生成的电流向所述像素供给，
所述多个像素电路在行方向和列方向上并列配置，
所述多个电流源电路中的第1电流源电路与所述多个像素电路中的在所述列方向上并列配置的第1像素电路及第2像素电路连接，
所述第1像素电路的所述第2存储部和所述第2像素电路的所述第2存储部分别存储基于来自所述第1电流源电路的所述供给部的电流得到的电压，
所述多个电流源电路中的第2电流源电路与所述多个像素电路中的在所述行方向上与所述第1像素电路并列配置的第3像素电路连接，
所述第3像素电路的所述第2存储部分别存储基于来自所述第2电流源电路的所述供给部的电流得到的电压。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
所述供给部具有晶体管，该晶体管具有与所述第1存储部连接的栅极端子。
3.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1存储部具有由与所述栅极端子连接的电极、和与接地电压连接的电极构成的电容器。
4.根据权利要求3所述的摄像元件，其特征在于，
所述多个电流源电路具有对从所述基准电流源电路向所述第1存储部供给的电流进行调节的调节部。
5.根据权利要求4所述的摄像元件，其特征在于，
所述调节部具有用于将所述基准电流源电路与所述第1存储部之间连接的多个开关。
6.根据权利要求5所述的摄像元件，其特征在于，
所述多个开关以在所述基准电流源电路与所述第1存储部之间串联连接的方式配置。
7.根据权利要求6所述的摄像元件，其特征在于，
所述供给部所具有的晶体管的漏极端子通过所述调节部所具有的开关而与所述栅极端子连接。
8.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求2至4、6、7中任一项所述的摄像元件。
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