JP2002152565A - 定電流供給装置、固体撮像装置、撮像システム及び発光装置 - Google Patents
定電流供給装置、固体撮像装置、撮像システム及び発光装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の定電流回路の設定電流の変動を抑え
る。 【解決手段】 複数の定電流回路９と、各定電流回路か
ら供給される電流を定電流に維持するための電流値をそ
れぞれサンプルホールドする複数のサンプルホールド手
段２６′，２７と、電流値を設定するための基準電流を
複数のサンプルホールド手段に与える基準電流源２５
と、を備える。
る。 【解決手段】 複数の定電流回路９と、各定電流回路か
ら供給される電流を定電流に維持するための電流値をそ
れぞれサンプルホールドする複数のサンプルホールド手
段２６′，２７と、電流値を設定するための基準電流を
複数のサンプルホールド手段に与える基準電流源２５
と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、定電流供給装置、
固体撮像装置、撮像システム及び発光装置に係わり、特
に定電流回路を有する固体撮像装置、撮像システム、発
光装置に好適に用いられるものである。
固体撮像装置、撮像システム及び発光装置に係わり、特
に定電流回路を有する固体撮像装置、撮像システム、発
光装置に好適に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の、ＭＯＳ型固体撮像装置の
回路構成図、図６はそのタイミング図である。
回路構成図、図６はそのタイミング図である。
【０００３】図５において、各光電変換セルＳは、フォ
トダイオード１（１−１−１，１−１−２，１−１−
３，…）、転送スイッチ２（２−１−１，２−１−２，
２−１−３，…）、リセットスイッチ３（３−１−１，
３−１−２，３−１−３，…）、増幅トランジスタ４
（４−１−１，４−１−２，４−１−３，…）、選択ス
イッチ５（５−１−１，５−１−２，５−１−３，…）
から構成される。転送スイッチ２、リセットスイッチ
３、増幅トランジスタ４、選択スイッチ５としてはＭＯ
Ｓトランジスタを用いることができる。
トダイオード１（１−１−１，１−１−２，１−１−
３，…）、転送スイッチ２（２−１−１，２−１−２，
２−１−３，…）、リセットスイッチ３（３−１−１，
３−１−２，３−１−３，…）、増幅トランジスタ４
（４−１−１，４−１−２，４−１−３，…）、選択ス
イッチ５（５−１−１，５−１−２，５−１−３，…）
から構成される。転送スイッチ２、リセットスイッチ
３、増幅トランジスタ４、選択スイッチ５としてはＭＯ
Ｓトランジスタを用いることができる。
【０００４】各光電変換セルＳに配置されたフォトダイ
オード１に蓄積された信号は増幅トランジスタ４によっ
て電圧として、増幅トランジスタ４に接続される垂直出
力線８（８−１，８−２，８−３，…）に読み出される
が、この時、増幅トランジスタ４と定電流回路となって
いる負荷トランジスタ９（９−１，９−２，…）によっ
てソースフォロワー回路が構成されているのでフォトダ
イオード１の信号に応じた電圧信号が垂直出力線８に読
み出される。負荷トランジスタ９−１，９−２，９−
３，…のゲートは、定電流源２５と、そのゲートとドレ
インが短絡されたトランジスタ２６によって電圧印加さ
れることでカレントミラー回路が構成されている。負荷
トランジスタ９、定電流源２５、トランジスタ２６は定
電流供給手段となる。
オード１に蓄積された信号は増幅トランジスタ４によっ
て電圧として、増幅トランジスタ４に接続される垂直出
力線８（８−１，８−２，８−３，…）に読み出される
が、この時、増幅トランジスタ４と定電流回路となって
いる負荷トランジスタ９（９−１，９−２，…）によっ
てソースフォロワー回路が構成されているのでフォトダ
イオード１の信号に応じた電圧信号が垂直出力線８に読
み出される。負荷トランジスタ９−１，９−２，９−
３，…のゲートは、定電流源２５と、そのゲートとドレ
インが短絡されたトランジスタ２６によって電圧印加さ
れることでカレントミラー回路が構成されている。負荷
トランジスタ９、定電流源２５、トランジスタ２６は定
電流供給手段となる。
【０００５】さらに、この垂直出力線８の電圧を受け、
クランプ容量１３（１３−１，１３−２，１３−３，
…）を駆動するソースフォロワー回路がある。このソー
スフォロワー回路を構成するのはトランジスタ１１（１
１−１，１１−２，１１−３，…）と定電流回路となる
トランジスタ１２（１２−１，１２−２，１２−３，
…）であり、トランジスタ１２−１，１２−２，１２−
３，…のゲートは、定電流源２４と、そのゲートとドレ
インを短絡したトランジスタ２３によって電圧印加され
ることでカレントミラー回路を構成している。１４（１
４−１，１４−２，１４−３，…）はクランプ容量１３
の出力側の端子の所定の電位を設定するためのトランジ
スタ、２２は所定の電位に設定する電源端子である。
クランプ容量１３（１３−１，１３−２，１３−３，
…）を駆動するソースフォロワー回路がある。このソー
スフォロワー回路を構成するのはトランジスタ１１（１
１−１，１１−２，１１−３，…）と定電流回路となる
トランジスタ１２（１２−１，１２−２，１２−３，
…）であり、トランジスタ１２−１，１２−２，１２−
３，…のゲートは、定電流源２４と、そのゲートとドレ
インを短絡したトランジスタ２３によって電圧印加され
ることでカレントミラー回路を構成している。１４（１
４−１，１４−２，１４−３，…）はクランプ容量１３
の出力側の端子の所定の電位を設定するためのトランジ
スタ、２２は所定の電位に設定する電源端子である。
【０００６】垂直出力線８に現れる信号電圧はバッファ
ーアンプとなるトランジスタ１１、クランプ容量１３、
垂直信号線１６（１６−１，１６−２，１６−３，
…）、水平転送スイッチ１７（１７−１，１７−２，１
７−３，…）、水平出力線１８を経て、増幅アンプ２０
と負帰還容量１９を介して電圧信号が出力端子２１から
出力される。トランジスタ１２、トランジスタ２３、定
電流源２４は定電流供給手段となる。
ーアンプとなるトランジスタ１１、クランプ容量１３、
垂直信号線１６（１６−１，１６−２，１６−３，
…）、水平転送スイッチ１７（１７−１，１７−２，１
７−３，…）、水平出力線１８を経て、増幅アンプ２０
と負帰還容量１９を介して電圧信号が出力端子２１から
出力される。トランジスタ１２、トランジスタ２３、定
電流源２４は定電流供給手段となる。
【０００７】水平転送スイッチ１７は、水平シフトレジ
スタにより順次選択され、垂直信号線１６から順次信号
を水平出力線１８に出力する。行方向に配列された各セ
ルの転送スイッチ２（２−１−１，２−１−２，…、２
−２−１，２−２−２，…、…）の制御端子（ＭＯＳト
ランジスタの場合はゲート）は信号線７（７−１、７−
２、…）に接続され、行方向に配列された各セルのリセ
ットスイッチ３（３−１−１，３−１−２，…、３−２
−１，３−２−２，…、…）の制御端子は信号線６（６
−１、６−２、…）に接続され、行方向に配列された各
セルの選択スイッチ５（５−１−１，５−１−２，…、
５−２−１，５−２−２，…、…）の制御端子は信号線
１０（１０−１、１０−２、…）に接続されている。
スタにより順次選択され、垂直信号線１６から順次信号
を水平出力線１８に出力する。行方向に配列された各セ
ルの転送スイッチ２（２−１−１，２−１−２，…、２
−２−１，２−２−２，…、…）の制御端子（ＭＯＳト
ランジスタの場合はゲート）は信号線７（７−１、７−
２、…）に接続され、行方向に配列された各セルのリセ
ットスイッチ３（３−１−１，３−１−２，…、３−２
−１，３−２−２，…、…）の制御端子は信号線６（６
−１、６−２、…）に接続され、行方向に配列された各
セルの選択スイッチ５（５−１−１，５−１−２，…、
５−２−１，５−２−２，…、…）の制御端子は信号線
１０（１０−１、１０−２、…）に接続されている。
【０００８】上記ＭＯＳ型固体撮像装置の動作を図６を
用いて説明する。図６は上記ＭＯＳ型固体撮像装置にお
ける、信号の読み出し、及びその信号における雑音を低
減するクランプ型雑音低減回路の動作を表すタイミング
図である。
用いて説明する。図６は上記ＭＯＳ型固体撮像装置にお
ける、信号の読み出し、及びその信号における雑音を低
減するクランプ型雑音低減回路の動作を表すタイミング
図である。
【０００９】図６に示すように、信号線１０−１にＨレ
ベルの信号パルス１０１を印加することによって、第１
行目の増幅トランジスタ４−１−１，４−１−２，…を
活性化させる。信号線６−１にＨレベルの信号パルス１
０２を印加することによって第１行目のリセットトラン
ジスタ３−１−１，３−１−２，…をオンし、垂直出力
線８−１，８−２，８−３，…にセンサーのリセット電
位が現れるようにする。ほぼ同時に、クランプトランジ
スタ１４−１，１４−２，１４−３，…のゲートにＨレ
ベルの信号パルス１０４を印加して、クランプ容量１３
−１，１３−２，１３−３，…の両端に端子２２から加
えられるクランプ基準電圧の電位と、センサーリセット
電位に応じたソースフォロワー１１−１，１１−２，１
１−３の出力電位が印加されるようにする。この動作
で、第１行目に配列された各セルからノイズ信号が垂直
出力線８に読み出され、クランプ容量１３にノイズ信号
がクランプされることになる。
ベルの信号パルス１０１を印加することによって、第１
行目の増幅トランジスタ４−１−１，４−１−２，…を
活性化させる。信号線６−１にＨレベルの信号パルス１
０２を印加することによって第１行目のリセットトラン
ジスタ３−１−１，３−１−２，…をオンし、垂直出力
線８−１，８−２，８−３，…にセンサーのリセット電
位が現れるようにする。ほぼ同時に、クランプトランジ
スタ１４−１，１４−２，１４−３，…のゲートにＨレ
ベルの信号パルス１０４を印加して、クランプ容量１３
−１，１３−２，１３−３，…の両端に端子２２から加
えられるクランプ基準電圧の電位と、センサーリセット
電位に応じたソースフォロワー１１−１，１１−２，１
１−３の出力電位が印加されるようにする。この動作
で、第１行目に配列された各セルからノイズ信号が垂直
出力線８に読み出され、クランプ容量１３にノイズ信号
がクランプされることになる。
【００１０】その後、信号線７−１にＨレベルの信号パ
ルス１０３を印加することにより、転送スイッチ２−１
−１，２−１−２，２−１−３，…をオンさせ、フォト
ダイオード１−１−１，１−１−２，１−１−３，…の
信号電荷に対応する信号出力が垂直出力線８−１，８−
２，８−３，…に読み出され、それにともなってソース
フォロワー１１の出力に応じた電位がクランプ容量１３
の一端に現われる。
ルス１０３を印加することにより、転送スイッチ２−１
−１，２−１−２，２−１−３，…をオンさせ、フォト
ダイオード１−１−１，１−１−２，１−１−３，…の
信号電荷に対応する信号出力が垂直出力線８−１，８−
２，８−３，…に読み出され、それにともなってソース
フォロワー１１の出力に応じた電位がクランプ容量１３
の一端に現われる。
【００１１】その後、水平シフトレジスタによって、水
平転送スイッチ１７−１，１７−２，１７−３，…のゲ
ートにＨレベルの信号パルス１０５、１０６、１０７を
順次加えて、水平転送スイッチ１７−１，１７−２，１
７−３，…を順次オンして、第１行目に配列された各セ
ルからの信号を水平出力線１８に出力し、演算増幅器２
０と負帰還容量１９によって信号電荷を信号電圧に変換
し、出力端子２１から出力する。
平転送スイッチ１７−１，１７−２，１７−３，…のゲ
ートにＨレベルの信号パルス１０５、１０６、１０７を
順次加えて、水平転送スイッチ１７−１，１７−２，１
７−３，…を順次オンして、第１行目に配列された各セ
ルからの信号を水平出力線１８に出力し、演算増幅器２
０と負帰還容量１９によって信号電荷を信号電圧に変換
し、出力端子２１から出力する。
【００１２】以上説明した動作を第２行目、第３行目、
…に配列された各セルについて行うことで、全セルの信
号読み出しを行う。
…に配列された各セルについて行うことで、全セルの信
号読み出しを行う。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記構成におけるソー
スフォロワーの定電流回路は、定電流回路を構成するト
ランジスタのゲートとソースの電位（この場合はGND電
位）がそれぞれ等しいことを前提に構成されているが、
実際の半導体基板上に作られる、配線となるアルミはあ
る値の抵抗を有するため、そこに電流が流れることで電
圧降下が発生するため、多画素のセンサーICなど、その
チップ形状が大きくなるにつれ、GNDラインを形成する
アルミ配線長も長くなるため、上記電圧降下の大きさは
無視できなくなり、図５における各垂直出力線８に接続
されたソースフォロワーの定電流回路の設定電流は変動
し、ICのGND端子に遠いところほど、その電流値は小さ
くなるため、各垂直信号線の出力電圧にある傾き(シェ
ーディング)が発生してしまうという問題があった。ま
た、センサーを高速に駆動する場合には、前記ソースフ
ォロワーの出力インピーダンスを下げる必要が生じるた
め、前記ソースフォロワーに接続された定電流回路の設
定電流を大きくする必要があり、その結果、前記GND配
線の電圧降下分も増加するので、前記定電流の電流値は
大きく変動することになる。
スフォロワーの定電流回路は、定電流回路を構成するト
ランジスタのゲートとソースの電位（この場合はGND電
位）がそれぞれ等しいことを前提に構成されているが、
実際の半導体基板上に作られる、配線となるアルミはあ
る値の抵抗を有するため、そこに電流が流れることで電
圧降下が発生するため、多画素のセンサーICなど、その
チップ形状が大きくなるにつれ、GNDラインを形成する
アルミ配線長も長くなるため、上記電圧降下の大きさは
無視できなくなり、図５における各垂直出力線８に接続
されたソースフォロワーの定電流回路の設定電流は変動
し、ICのGND端子に遠いところほど、その電流値は小さ
くなるため、各垂直信号線の出力電圧にある傾き(シェ
ーディング)が発生してしまうという問題があった。ま
た、センサーを高速に駆動する場合には、前記ソースフ
ォロワーの出力インピーダンスを下げる必要が生じるた
め、前記ソースフォロワーに接続された定電流回路の設
定電流を大きくする必要があり、その結果、前記GND配
線の電圧降下分も増加するので、前記定電流の電流値は
大きく変動することになる。
【００１４】図７は上記の課題を模式的に表した回路図
及び特性図である。図７において、４１は電源端子、４
２はGND端子、４３は基準定電流源、４４（４４−１，
４４−２，…）は図５における垂直出力線８−１，８−
２，…を、４５はソースフォロワーの各出力端子、トラ
ンジスタ４６と４７でソースフォロワー回路を構成して
おり、４８（４８−１，４８−２，…）はGND配線が有
する寄生抵抗である。図７の特性図に示すように、基準
電流源の電流に対し、各ソースフォロワーの定電流回路
の電流はGND端子４２から遠ざかるほど低下する。
及び特性図である。図７において、４１は電源端子、４
２はGND端子、４３は基準定電流源、４４（４４−１，
４４−２，…）は図５における垂直出力線８−１，８−
２，…を、４５はソースフォロワーの各出力端子、トラ
ンジスタ４６と４７でソースフォロワー回路を構成して
おり、４８（４８−１，４８−２，…）はGND配線が有
する寄生抵抗である。図７の特性図に示すように、基準
電流源の電流に対し、各ソースフォロワーの定電流回路
の電流はGND端子４２から遠ざかるほど低下する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の定電流供給装置
は、複数の定電流回路と、各定電流回路から供給される
電流を定電流に維持するための電流値をそれぞれサンプ
ルホールドする複数のサンプルホールド手段と、該電流
値を設定するための基準電流を該複数のサンプルホール
ド手段に与える基準電流源と、を備えた定電流供給装置
である。
は、複数の定電流回路と、各定電流回路から供給される
電流を定電流に維持するための電流値をそれぞれサンプ
ルホールドする複数のサンプルホールド手段と、該電流
値を設定するための基準電流を該複数のサンプルホール
ド手段に与える基準電流源と、を備えた定電流供給装置
である。
【００１６】本発明の固体撮像装置および撮像システム
は本発明の定電流供給装置を用いたものである。また本
発明の発光装置は本発明の定電流供給装置を用いたもの
である。
は本発明の定電流供給装置を用いたものである。また本
発明の発光装置は本発明の定電流供給装置を用いたもの
である。
【００１７】なお、本発明においては、定電流回路は負
荷に電流を流し込む形で電流を供給する吐出型、負荷か
ら電流が流し込まれる形で電流を供給する吸込型を問わ
ず適用することができる。
荷に電流を流し込む形で電流を供給する吐出型、負荷か
ら電流が流し込まれる形で電流を供給する吸込型を問わ
ず適用することができる。
【００１８】本発明では、複数の定電流回路に電流をサ
ンプリングすることで電流値の設定を行うので、各定電
流回路に接続されているGND配線の電位に基本的には依
存しない。
ンプリングすることで電流値の設定を行うので、各定電
流回路に接続されているGND配線の電位に基本的には依
存しない。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００２０】図１は本発明の第１の実施例となる固体撮
像装置を示す回路構成図であり、図２はそのタイミング
図である。図１において、光電変換セルの構成は図５と
同じなので同一符号を付して説明は省略する。
像装置を示す回路構成図であり、図２はそのタイミング
図である。図１において、光電変換セルの構成は図５と
同じなので同一符号を付して説明は省略する。
【００２１】本実施例においては、図５におけるソース
フォロワーのバイアスを与える定電流回路(図５内の
９、１２)に定電流源２４，２５の電流をサンプル／ホ
ールドするための回路が挿入されている。なお、負荷ト
ランジスタ９、定電流源２５、ホールド容量２６′、ス
イッチ２７は定電流供給手段（定電流供給装置）とな
り、またトランジスタ３１、スイッチ３２、定電流源２
４、ホールド容量３０は定電流供給手段（定電流供給装
置）となる。
フォロワーのバイアスを与える定電流回路(図５内の
９、１２)に定電流源２４，２５の電流をサンプル／ホ
ールドするための回路が挿入されている。なお、負荷ト
ランジスタ９、定電流源２５、ホールド容量２６′、ス
イッチ２７は定電流供給手段（定電流供給装置）とな
り、またトランジスタ３１、スイッチ３２、定電流源２
４、ホールド容量３０は定電流供給手段（定電流供給装
置）となる。
【００２２】図１において、２６′（２６′−１，２
６′−２，…）はホールド容量、２７（２７−１，２７
−２，…），２８（２８−１，２８−２，…），２９
（２９−１，２９−２，…）はスイッチである。また、
３０（３０−１，３０−２，…）はホールド容量、３２
（３２−１，３２−２，…），３３（３３−１，３３−
２，…），３４（３４−１，３４−２，…）はスイッチ
である。スイッチ２７，２８，２９、スイッチ３２，３
３，３４としては、例えばＭＯＳトランジスタを用いる
ことができる。３１（３１−１，３１−２，…）は負荷
トランジスタである。
６′−２，…）はホールド容量、２７（２７−１，２７
−２，…），２８（２８−１，２８−２，…），２９
（２９−１，２９−２，…）はスイッチである。また、
３０（３０−１，３０−２，…）はホールド容量、３２
（３２−１，３２−２，…），３３（３３−１，３３−
２，…），３４（３４−１，３４−２，…）はスイッチ
である。スイッチ２７，２８，２９、スイッチ３２，３
３，３４としては、例えばＭＯＳトランジスタを用いる
ことができる。３１（３１−１，３１−２，…）は負荷
トランジスタである。
【００２３】スイッチ２７と２８は電流サンプル時にオ
ン、ホールド時にオフし、スイッチ２９は、その逆相
で、サンプル時にオフ、ホールド時にオンすることで電
流源２５の出力電流のサンプル/ホールドを行う。同様
に、スイッチ３２と３３は電流サンプル時にオン、ホー
ルド時にオフし、スイッチ３４は、その逆相で、サンプ
ル時にオフ、ホールド時にオンすることで電流源２４の
出力電流のサンプル/ホールドを行う。
ン、ホールド時にオフし、スイッチ２９は、その逆相
で、サンプル時にオフ、ホールド時にオンすることで電
流源２５の出力電流のサンプル/ホールドを行う。同様
に、スイッチ３２と３３は電流サンプル時にオン、ホー
ルド時にオフし、スイッチ３４は、その逆相で、サンプ
ル時にオフ、ホールド時にオンすることで電流源２４の
出力電流のサンプル/ホールドを行う。
【００２４】図２は上記バイアス電流のサンプルホール
ド動作と、図６を用いて説明したセンサー信号の出力、
及びその信号に含まれる雑音の低減を行うクランプ型雑
音低減回路の動作を表すタイミング図である。センサー
信号における動作、タイミング図は図６と同じなので説
明は省略する。
ド動作と、図６を用いて説明したセンサー信号の出力、
及びその信号に含まれる雑音の低減を行うクランプ型雑
音低減回路の動作を表すタイミング図である。センサー
信号における動作、タイミング図は図６と同じなので説
明は省略する。
【００２５】信号の転送を行う前の垂直帰線期間中など
に、前記電流サンプリングを行う。
に、前記電流サンプリングを行う。
【００２６】スイッチ２９−１にＬレベルの信号４０７
を加えた状態で、スイッチ２７−１と２８−１にそれぞ
れＨレベルの信号パルス４０１，４０２を加え、スイッ
チ２７−１と２８−１をオン、スイッチ２９−１をオフ
することで、電流源２５の電流値に応じたゲート・ソー
ス間電圧がトランジスタ９−１に発生し、その電圧がホ
ールド容量２６′−１に保存される。スイッチの有する
寄生電荷の問題からスイッチ２７−１をスイッチ２８−
１より先にオフさせる。次に同様な動作で、スイッチ２
７−２，２８−２をオンさせるために、信号パルス４０
３，４０４を印加し、ホールド容量２６′−２にトラン
ジスタ９−２のゲート・ソース間電圧を保存する。この
ようにして全ての電流サンプリングが行われた後、信号
パルス４０７をＨレベルとして、スイッチ２９−１，２
９−２，２９−３をオンさせ、トランジスタ９−１，９
−２，９−３の発生するバイアス定電流を垂直出力線８
−１，８−２，８−３に印加する。
を加えた状態で、スイッチ２７−１と２８−１にそれぞ
れＨレベルの信号パルス４０１，４０２を加え、スイッ
チ２７−１と２８−１をオン、スイッチ２９−１をオフ
することで、電流源２５の電流値に応じたゲート・ソー
ス間電圧がトランジスタ９−１に発生し、その電圧がホ
ールド容量２６′−１に保存される。スイッチの有する
寄生電荷の問題からスイッチ２７−１をスイッチ２８−
１より先にオフさせる。次に同様な動作で、スイッチ２
７−２，２８−２をオンさせるために、信号パルス４０
３，４０４を印加し、ホールド容量２６′−２にトラン
ジスタ９−２のゲート・ソース間電圧を保存する。この
ようにして全ての電流サンプリングが行われた後、信号
パルス４０７をＨレベルとして、スイッチ２９−１，２
９−２，２９−３をオンさせ、トランジスタ９−１，９
−２，９−３の発生するバイアス定電流を垂直出力線８
−１，８−２，８−３に印加する。
【００２７】以上説明した電流サンプリングと同様のタ
イミングで、ソースフォロワー用バイアス電流回路の電
流サンプリングを行う。
イミングで、ソースフォロワー用バイアス電流回路の電
流サンプリングを行う。
【００２８】スイッチ３４−１にＬレベルの信号４１４
を加えた状態で、スイッチ３２−１と３３−１にそれぞ
れＨレベルの信号パルス４０８，４０９を加え、スイッ
チ３２−１と３３−１をオン、スイッチ３４−１をオフ
することで、電流源２４の電流値に応じたゲート・ソー
ス間電圧がトランジスタ３１−１に発生し、その電圧が
ホールド容量３０−１に保存される。スイッチの有する
寄生電荷の問題からスイッチ３２−１をスイッチ３３−
１より先にオフさせる。次に同様な動作で、スイッチ３
２−２，３３−２をオンさせるために、信号パルス４１
０，４１１を印加し、ホールド容量３０−２にトランジ
スタ３１−２のゲート・ソース間電圧を保存する。この
ようにして全ての電流サンプリングが行われた後、信号
パルス４１４をＨレベルとして、スイッチ３１−１，３
１−２，３１−３をオンさせ、トランジスタ３１−１，
３１−２，３１−３の発生するバイアス定電流をソース
フォロワー１１−１，１１−２，１１−３に供給する。
を加えた状態で、スイッチ３２−１と３３−１にそれぞ
れＨレベルの信号パルス４０８，４０９を加え、スイッ
チ３２−１と３３−１をオン、スイッチ３４−１をオフ
することで、電流源２４の電流値に応じたゲート・ソー
ス間電圧がトランジスタ３１−１に発生し、その電圧が
ホールド容量３０−１に保存される。スイッチの有する
寄生電荷の問題からスイッチ３２−１をスイッチ３３−
１より先にオフさせる。次に同様な動作で、スイッチ３
２−２，３３−２をオンさせるために、信号パルス４１
０，４１１を印加し、ホールド容量３０−２にトランジ
スタ３１−２のゲート・ソース間電圧を保存する。この
ようにして全ての電流サンプリングが行われた後、信号
パルス４１４をＨレベルとして、スイッチ３１−１，３
１−２，３１−３をオンさせ、トランジスタ３１−１，
３１−２，３１−３の発生するバイアス定電流をソース
フォロワー１１−１，１１−２，１１−３に供給する。
【００２９】以上のセンサー内の必要なバイアス電流の
サンプリングによる設定が終了した後、図６を用いて説
明した信号読み出し動作を行う。
サンプリングによる設定が終了した後、図６を用いて説
明した信号読み出し動作を行う。
【００３０】このようなバイアス電流設定を行うこと
で、各バイアス電流の値を増加させてもシェーディング
等の垂直信号線に現れる信号電圧の変動は発生せず、セ
ンサーの高速駆動化と高精度化を同時に満たすことが可
能になる。
で、各バイアス電流の値を増加させてもシェーディング
等の垂直信号線に現れる信号電圧の変動は発生せず、セ
ンサーの高速駆動化と高精度化を同時に満たすことが可
能になる。
【００３１】以上のようなバイアス電流の設定方法はソ
ースフォロワーに限るものではなく、各信号線に付随す
る演算増幅器などのバイアス電流回路など、多数存在
し、その出力がGND電位または電源電圧の変動に依存す
る回路に対し適応可能であることは勿論である。
ースフォロワーに限るものではなく、各信号線に付随す
る演算増幅器などのバイアス電流回路など、多数存在
し、その出力がGND電位または電源電圧の変動に依存す
る回路に対し適応可能であることは勿論である。
【００３２】図３は本発明の第２の実施例となる発光装
置を示す回路構成図であり、定電流駆動が適したレーザ
ダイオードや発光ダイオード等の発光素子を複数駆動
し、レーザービームプリンター等その出力特性に高い相
対精度が必要な機器における発光素子駆動回路を示して
いる。
置を示す回路構成図であり、定電流駆動が適したレーザ
ダイオードや発光ダイオード等の発光素子を複数駆動
し、レーザービームプリンター等その出力特性に高い相
対精度が必要な機器における発光素子駆動回路を示して
いる。
【００３３】図３において、Ｄ１,Ｄ２，…はレーザー
ダイオードもしくは発光ダイオード（ＬＥＤ）（以下、
レーザーダイオードとして説明する。）で、Ｍ１〜Ｍ
４，…はレーザーダイオードＤ１,Ｄ２，…をスイッチ
ングするための差動回路を構成するＭＯＳトランジス
タ、Ｔ１，Ｔ２は実施例１と同様に定電流源Ｉ１の電流
をサンプリングするためのスイッチ、Ｎ１，Ｎ２，…は
トランジスタであり、電流源Ｉ１の電流値に応じたゲー
ト−ソース間電圧（Ｖgs）をホールド容量Ｃ１，Ｃ２，
…に保存する。この電流サンプリングの動作は実施例１
と同じであるので、この動作説明は省略する。
ダイオードもしくは発光ダイオード（ＬＥＤ）（以下、
レーザーダイオードとして説明する。）で、Ｍ１〜Ｍ
４，…はレーザーダイオードＤ１,Ｄ２，…をスイッチ
ングするための差動回路を構成するＭＯＳトランジス
タ、Ｔ１，Ｔ２は実施例１と同様に定電流源Ｉ１の電流
をサンプリングするためのスイッチ、Ｎ１，Ｎ２，…は
トランジスタであり、電流源Ｉ１の電流値に応じたゲー
ト−ソース間電圧（Ｖgs）をホールド容量Ｃ１，Ｃ２，
…に保存する。この電流サンプリングの動作は実施例１
と同じであるので、この動作説明は省略する。
【００３４】近年、光通信など、各発光素子のスイッチ
ング速度は非常に高速になっており、したがって上記差
動回路のバイアス電流も、この高速動作を可能にするた
め大きな値になっている。したがって、定電流回路を構
成するＭ１〜Ｍ４，…のソース電圧となっているＧＮＤ
電位の変動は、ＧＮＤ配線の有する寄生抵抗による電圧
降下によって大きくなっている。ＭＯＳトランジスタＭ
１のソース電位が変動すると、上記バイアス電流は当然
変動してしまう。
ング速度は非常に高速になっており、したがって上記差
動回路のバイアス電流も、この高速動作を可能にするた
め大きな値になっている。したがって、定電流回路を構
成するＭ１〜Ｍ４，…のソース電圧となっているＧＮＤ
電位の変動は、ＧＮＤ配線の有する寄生抵抗による電圧
降下によって大きくなっている。ＭＯＳトランジスタＭ
１のソース電位が変動すると、上記バイアス電流は当然
変動してしまう。
【００３５】複数の発光素子の電流−発光強度の特性
や、スイッチングにおけるパルス幅の相対精度は上記バ
イアス電流の相対精度に大きく依存するため、上記複数
の発光素子を用いる光通信機器やレーザービームプリン
ターなどでは前記バイアス電流の相対精度を向上させる
ことが重要となる。図３に示した発光素子駆動回路を用
いることによりバイアス電流の相対精度を向上させるこ
とが可能となる。
や、スイッチングにおけるパルス幅の相対精度は上記バ
イアス電流の相対精度に大きく依存するため、上記複数
の発光素子を用いる光通信機器やレーザービームプリン
ターなどでは前記バイアス電流の相対精度を向上させる
ことが重要となる。図３に示した発光素子駆動回路を用
いることによりバイアス電流の相対精度を向上させるこ
とが可能となる。
【００３６】図４に基づいて、本発明の固体撮像素子を
スチルカメラに適用した場合の一実施例について詳述す
る。
スチルカメラに適用した場合の一実施例について詳述す
る。
【００３７】図４は、本発明の固体撮像素子を「スチル
ビデオカメラ」に適用した場合を示すブロック図であ
る。
ビデオカメラ」に適用した場合を示すブロック図であ
る。
【００３８】図４において、５１はレンズのプロテクト
とメインスイッチを兼ねるバリア、５２は被写体の光学
像を固体撮像素子５４に結像させるレンズ、５３はレン
ズ５２を通った光量を可変するための絞り、５４はレン
ズ５２で結像された被写体を画像信号として取り込むた
めの固体撮像素子、５６は固体撮像素子５４より出力さ
れる画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ
変換器、５７はＡ／Ｄ変換器５６より出力された画像デ
ータに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理
部、５８は固体撮像素子５４、撮像信号処理回路５５、
Ａ／Ｄ変換器５６、信号処理部５７に、各種タイミング
信号を出力するタイミング発生部、５９は各種演算とス
チルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、６
０は画像データを一時的に記憶する為のメモリ部、６１
は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインター
フェース部、６２は画像データの記録または読み出しを
行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、６３は
外部コンピュータ等と通信する為のインターフェース部
である。
とメインスイッチを兼ねるバリア、５２は被写体の光学
像を固体撮像素子５４に結像させるレンズ、５３はレン
ズ５２を通った光量を可変するための絞り、５４はレン
ズ５２で結像された被写体を画像信号として取り込むた
めの固体撮像素子、５６は固体撮像素子５４より出力さ
れる画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ
変換器、５７はＡ／Ｄ変換器５６より出力された画像デ
ータに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理
部、５８は固体撮像素子５４、撮像信号処理回路５５、
Ａ／Ｄ変換器５６、信号処理部５７に、各種タイミング
信号を出力するタイミング発生部、５９は各種演算とス
チルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、６
０は画像データを一時的に記憶する為のメモリ部、６１
は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインター
フェース部、６２は画像データの記録または読み出しを
行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、６３は
外部コンピュータ等と通信する為のインターフェース部
である。
【００３９】次に、前述の構成における撮影時のスチル
ビデオカメラの動作について説明する。
ビデオカメラの動作について説明する。
【００４０】バリア５１がオープンされるとメイン電源
がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更に
Ａ／Ｄ変換器５６などの撮像系回路の電源がオンされ
る。それから、露光量を制御する為に、全体制御・演算
部５９は絞り５３を開放にし、固体撮像素子５４から出
力された信号はＡ／Ｄ変換器５６で変換された後、信号
処理部５７に入力される。
がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更に
Ａ／Ｄ変換器５６などの撮像系回路の電源がオンされ
る。それから、露光量を制御する為に、全体制御・演算
部５９は絞り５３を開放にし、固体撮像素子５４から出
力された信号はＡ／Ｄ変換器５６で変換された後、信号
処理部５７に入力される。
【００４１】そのデータを基に露出の演算を全体制御・
演算部５９で行う。この測光を行った結果により明るさ
を判断し、その結果に応じて全体制御・演算部５９は絞
りを制御する。
演算部５９で行う。この測光を行った結果により明るさ
を判断し、その結果に応じて全体制御・演算部５９は絞
りを制御する。
【００４２】次に、固体撮像素子５４から出力された信
号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の
演算を全体制御・演算部５９で行う。その後、レンズを
駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断し
た時は、再びレンズを駆動し測距を行う。そして、合焦
が確認された後に本露光が始まる。
号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の
演算を全体制御・演算部５９で行う。その後、レンズを
駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断し
た時は、再びレンズを駆動し測距を行う。そして、合焦
が確認された後に本露光が始まる。
【００４３】露光が終了すると、固体撮像素子５４から
出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器５６でＡ／Ｄ変換さ
れ、信号処理部５７を通り全体制御・演算部５９により
メモリ部に書き込まれる。
出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器５６でＡ／Ｄ変換さ
れ、信号処理部５７を通り全体制御・演算部５９により
メモリ部に書き込まれる。
【００４４】その後、メモリ部６０に蓄積されたデータ
は、全体制御・演算部５９の制御により記録媒体制御Ｉ
／Ｆ部を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体６２
に記録される。
は、全体制御・演算部５９の制御により記録媒体制御Ｉ
／Ｆ部を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体６２
に記録される。
【００４５】また、外部Ｉ／Ｆ部６３を通り直接コンピ
ュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
ュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
GND,電源の各配線の有する寄生抵抗による電圧降下の影
響を回避して、複数の定電流回路の設定電流の変動を抑
えることができる。
GND,電源の各配線の有する寄生抵抗による電圧降下の影
響を回避して、複数の定電流回路の設定電流の変動を抑
えることができる。
【００４７】特に撮像装置内の、垂直信号線に付随する
定電流回路など、多数存在し、かつその出力電流がGND
電位や電源電位の変動に対し影響を受ける回路に対し
て、リファレンスとなる定電流源の出力電流をサンプル
/ホールドし、ある基準電圧を参照することで電流の設
定を行なうことで、自らの消費電流などによる電流とGN
D,電源の各配線の有する寄生抵抗による電圧降下の影響
を回避し、撮像素子の出力の精度を向上させることがで
きる。
定電流回路など、多数存在し、かつその出力電流がGND
電位や電源電位の変動に対し影響を受ける回路に対し
て、リファレンスとなる定電流源の出力電流をサンプル
/ホールドし、ある基準電圧を参照することで電流の設
定を行なうことで、自らの消費電流などによる電流とGN
D,電源の各配線の有する寄生抵抗による電圧降下の影響
を回避し、撮像素子の出力の精度を向上させることがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施例となる固体撮像装置を示
す回路構成図である。
す回路構成図である。
【図２】バイアス電流のサンプルホールド動作と、セン
サー信号の出力、及びその信号に含まれる雑音の低減を
行うクランプ型雑音低減回路の動作を表すタイミング図
である。
サー信号の出力、及びその信号に含まれる雑音の低減を
行うクランプ型雑音低減回路の動作を表すタイミング図
である。
【図３】本発明の第２の実施例となる発光装置を示す回
路構成図である。
路構成図である。
【図４】本発明の固体撮像素子を「スチルビデオカメ
ラ」に適用した場合を示すブロック図である。
ラ」に適用した場合を示すブロック図である。
【図５】従来の、ＭＯＳ型固体撮像装置の回路構成図で
ある。
ある。
【図６】図５のＭＯＳ型固体撮像装置の動作を示すタイ
ミング図である。
ミング図である。
【図７】従来技術の課題を模式的に表した回路図及び特
性図である。
性図である。
１ フォトダイオード ２ 転送スイッチ ３ リセットスイッチ ４ 増幅トランジスタ ５ 選択スイッチ ６ 信号線 ７ 信号線 ８ 垂直出力線 ９ 負荷トランジスタ １０ 信号線 １１ トランジスタ １２ トランジスタ １３ クランプ容量 １４ トランジスタ １６ 垂直信号線 １７ 水平転送スイッチ １８ 水平出力線 １９ 負帰還容量 ２０ 増幅アンプ ２１ 出力端子 ２２ 電源端子 ２３ トランジスタ ２４ 定電流源 ２５ 定電流源 ２６ トランジスタ ２６′ ホールド容量 ２７，２８，２９ スイッチ ３０ ホールド容量 ３１，３２，３３，３４ スイッチ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｆ 3/24 Ｂ４１Ｊ 3/21 Ｌ Ｈ０４Ｎ 5/335 // Ｈ０４Ｎ 101:00
Claims (9)
- 【請求項１】 複数の定電流回路と、各定電流回路から
供給される電流を定電流に維持するための電流値をそれ
ぞれサンプルホールドする複数のサンプルホールド手段
と、該電流値を設定するための基準電流を該複数のサン
プルホールド手段に与える基準電流源と、を備えた定電
流供給装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の定電流供給装置におい
て、前記サンプルホールド手段は、スイッチ手段と容量
手段とを有し、該容量手段には前記電流値に対応する電
圧が保持され、該電圧を前記定電流回路に与えることで
定電流を維持することを特徴とする定電流供給装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の定電流供給装置におい
て、前記定電流回路はトランジスタを有し、 前記スイッチ手段は該トランジスタの主電極と制御電極
間に設けられ、前記容量手段はトランジスタの制御電極
に接続され、前記スイッチ手段をオンすることで、前記
電流値に対応する主電極・制御電極電圧を前記容量手段
に保持することを特徴とする定電流供給装置。 - 【請求項４】 光電変換手段と、この光電変換手段によ
って形成された信号電荷を信号電圧に変換して増幅する
増幅手段とを有する増幅型光電変換素子を備え、この増
幅型光電変換素子を信号出力線に接続し、該信号出力線
を介して信号を出力する固体撮像装置において、 前記信号出力線に、バイアス電流を与える定電流供給手
段として、請求項１から３のいずれかに記載の定電流供
給装置を用いたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項５】 複数の光電変換手段を有する光電変換素
子を備え、この光電変換素子を信号出力線に接続し、こ
の信号出力線に出力される信号をバッファーを介して伝
送する固体撮像装置において、 前記バッファーアンプのバイアス電流を与える定電流供
給手段として、請求項１から３のいずれかに記載の定電
流供給装置を用いたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の定電流供給装置におい
て、前記光電変換素子は、光電変換手段と、この光電変
換手段によって形成された信号電荷を信号電圧に変換し
て増幅する増幅手段とを有する増幅型光電変換素子であ
り、前記信号出力線に、バイアス電流を与える定電流供
給手段として、請求項１から３のいずれかに記載の定電
流供給装置を用いたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項７】 請求項５又は請求項６に記載の固体撮像
装置において、前記バッファーアンプは電界効果型トラ
ンジスタであり、前記定電流回路とでソースフォロワー
回路を構成する固体撮像装置。 - 【請求項８】 請求項４〜７のいずれかに記載の固体撮
像装置と、該固体撮像装置へ光を結像する光学系と、該
固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路と
を有することを特徴とする撮像システム。 - 【請求項９】 複数の発光素子を定電流駆動する発光装
置において、該複数の発光素子に定電流を供給する定電
流供給手段として、請求項１から３のいずれかに記載の
定電流供給装置を用いたことを特徴とする発光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000337899A JP3793016B2 (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 固体撮像装置及び撮像システム |
| US09/985,211 US7023482B2 (en) | 2000-11-06 | 2001-11-02 | Processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000337899A JP3793016B2 (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 固体撮像装置及び撮像システム |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2002152565A true JP2002152565A (ja) | 2002-05-24 |
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Family
ID=18813206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000337899A Expired - Fee Related JP3793016B2 (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 固体撮像装置及び撮像システム |
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|---|---|
| US (1) | US7023482B2 (ja) |
| JP (1) | JP3793016B2 (ja) |
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