JP2003259228A - 固体撮像装置およびその信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ４画素加算を行うときに、行わないときの４
倍の電流がカレントミラー回路の入力側に流れ込むと、
カレントミラー回路の動作点が大きくずれて正常な動作
が行われない。 【解決手段】 通常の撮像モードとｎ画素加算モード
（モニターモード）とを選択的にとり得るＣＭＯＳ型イ
メージセンサ等のＸ−Ｙアドレス型固体撮像装置におい
て、カレントミラー回路２３の入力側のＭＯＳトランジ
スタ２３１に対して（ｎ−１）個、本例の場合には３個
のＭＯＳトランジスタ２３４−１〜２３４−３を並列に
接続し、これらＭＯＳトランジスタ２３４−１〜２３４
−３を加算画素数ｎに応じて動作状態にする。これによ
り、ＭＯＳトランジスタ２３１にｎ画素分の信号電流を
流すのではなく、その平均の信号電流を流して、カレン
トミラー回路の動作点が大きくずれないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＯＳ型イメージ
センサに代表されるＸ−Ｙアドレス型固体撮像装置およ
びその信号処理方法に関し、特に画素信号を電流の形で
出力する電流出力方式の画素部を有するＸ−Ｙアドレス
型固体撮像装置およびその画像信号を処理するための信
号処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルカメラやカメラ機能付き携帯電
話機などの小型の電子機器において、その撮像デバイス
として固体撮像装置が用いられている。この種の用途と
して用いられる固体撮像装置においては、より高画質の
画像を得るために多画素化が進められている。一方、例
えばデジタルカメラには、被写体をモニタリングするた
めのディスプレイ（モニター）が搭載されているが、こ
のディスプレイの解像度は被写体を確認できれば十分で
あり、よってカメラ本体の低コスト化を図る上でもそれ
程高く設定されていない。

【０００３】このため、ディスプレイで被写体をモニタ
リングする際には、固体撮像装置から出力される画像信
号をディスプレイの解像度に合わせる必要がある。した
がって、固体撮像素子よりも低解像度のディスプレイを
搭載した機器においては、固体撮像素子から出力される
画素情報を間引くいわゆる間引き処理が行われる。例え
ば垂直方向の解像度を考えた場合、画素からの信号の読
み出しを複数行につき１行ずつ行うことで垂直方向での
間引き処理が行われる。

【０００４】しかし、画素情報を単に間引くと、全画素
のうちの一部の画素の情報しか画像信号に反映されない
ことになるため、表示画像にモアレが発生し、画質を劣
化させることになる。このような理由から、全画素の画
素情報を画像信号に反映させてモアレの発生を防ぐため
に、単に画素情報を間引くのではなく、複数行分の画素
の情報を列ごとに加算し、その加算して得た信号を１画
素分の信号として出力することにより、結果として間引
き処理を実行し、固体撮像装置から出力される画像信号
をディスプレイの解像度に合わせることが行われてい
る。

【０００５】ここで、例えばデジタルカメラの撮像デバ
イスとして、Ｘ−Ｙアドレス型固体撮像装置、例えばＭ
ＯＳ型イメージセンサを用いた場合の画像信号を処理す
る信号処理系について説明する。

【０００６】図３は、信号処理回路の従来例を示す回路
図である。ここでは、撮像部（画素部）については、あ
る１つの画素１００の構成を簡略化して示している。す
なわち、画素１００は、光電変換素子であるフォトダイ
オード１０１と、このフォトダイオード１０１での光電
変換によって得られた信号電荷を増幅して出力する増幅
用トランジスタ１０２とを有している。

【０００７】この画素１００の画素情報は電流として読
み出され、信号線１１０を通して信号処理回路に供給さ
れる。本例に係る信号処理回路は、カレントミラー回路
１２０、Ｉ（電流）／Ｖ（電圧）変換回路１３０および
オフセット電流注入源１４０によって構成されている。

【０００８】カレントミラー回路１２０は、ゲート電極
とドレイン電極が短絡されたＭＯＳトランジスタ１２１
と、このＭＯＳトランジスタ１２１のドレイン・ゲート
電極とゲート電極が接続されたＭＯＳトランジスタ１２
２と、ＭＯＳトランジスタ１２１のゲート・ドレイン電
極と電源ＶＤＤとの間に接続されたバイアス電流源１２
３とを有する構成となっている。

【０００９】Ｉ／Ｖ変換回路１３０は、カレントミラー
回路１２０の出力端、即ちＭＯＳトランジスタ１２２の
ドレイン電極に反転（−）入力端が接続された差動アン
プ１３１と、差動アンプ１３１の非反転（＋）入力端に
接続されたバイアス電圧源１３２と、差動アンプ１３１
の出力端と反転入力端との間に接続された帰還抵抗１３
３とを有する構成となっている。オフセット電流注入源
１４０は、カレントミラー回路１２０の出力端とＩ／Ｖ
変換回路１３０の入力端との間に接続され、カレントミ
ラー回路１２０の出力電流に対してオフセット電流を注
入する。

【００１０】この信号処理回路において、カレントミラ
ー回路１２０の入力側には、画素１００から読み出され
る画素電流と電流源１２３から供給されるバイアス電流
とが流れ込むようになっている。また、カレントミラー
回路１２０の出力端とＩ／Ｖ変換回路１３０の入力端と
の間には、オフセット電流注入源１４０から黒時の電流
がオフセット電流として注入されるようになっている。
これは、黒時の電流と画素電流との差分をとって信号成
分（データ）を読み取るためである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の信号処理回
路を有する従来例に係る固体撮像装置において、垂直方
向でｎ個、例えば４個の画素の信号を加算する４画素加
算モードを考えると、加算する４個の画素から読み出さ
れる画素電流が同じと仮定した場合に、４画素加算モー
ドでは４画素加算モードにしないときの４倍の電流がカ
レントミラー回路１２０の入力側に流れ込むことにな
る。

【００１２】ここで単純に、Ｉ／Ｖ変換回路１３０の帰
還抵抗１３３の抵抗値を１／４にして、Ｉ／Ｖ変換回路
１３０の出力電圧を４画素加算しないときと同じ出力電
圧値にしようとしても、カレントミラー回路１２０の入
力電流が４倍になることによってＭＯＳトランジスタ１
２１のドレイン-ソース間電圧Ｖｄｓが大きくなり、そ
のことによって４倍された画素電流が減少してしまい、
カレントミラー回路１２０の入力側に４画素分の電流が
流れ込まなくなり、動作点がずれることによって出力電
圧に誤差が生じる。誤差が生じると、モニターモード
（４画素加算モード）で使用した電子シャッターや、後
段の信号処理系に設けられる可変ゲインアンプ（ＰＧ
Ａ）の値を撮像モード時にそのまま使用できないことに
なる。

【００１３】また、４画素加算モードでは、図４に示す
ように、オフセット電流（黒時の電流）も４倍にする必
要があることから、黒時の画素電流を発生させるダミー
画素も４個必要になるため、ダミー画素領域の面積を大
きくとらざるを得ないとともに、ダミー画素をコントロ
ールするためのロジック回路も必要になるという課題も
ある。

【００１４】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、信号処理回路での正
確な信号処理を実現可能な固体撮像装置およびその信号
処理方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、画素が行列状に配置され、各画素の画
素信号を電流として出力する画素部と、この画素部の各
画素から出力される第１の信号電流を入力とし、当該信
号電流に比例した第２の信号電流を出力するカレントミ
ラー回路とを備え、画素部の各画素から１行単位で信号
電流を読み出す第１の動作モードと、ｎ行単位でｎ画素
分の信号電流を同時に読み出す第２の動作モードとを選
択的にとる固体撮像装置において、上記カレントミラー
回路として、入力側トランジスタに対して（ｎ−１）個
のトランジスタを並列に接続し、第２の動作モード時に
制御手段によって（ｎ−１）個のトランジスタを動作状
態にする構成のものを用いる。

【００１６】上記構成の固体撮像装置において、第２の
動作モードでは、ｎ行単位でｎ画素分の信号電流が同時
に読み出されることで、これらｎ画素分の信号電流が信
号線上で加算されてカレントミラー回路の入力側に流れ
込む。このとき、カレントミラー回路において、入力側
トランジスタに加えて（ｎ−１）個のトランジスタが動
作状態にあることで、計ｎ個のトランジスタが並列接続
された状態となり、個々のトランジスタにはｎ画素分の
信号電流が平均されて流れる。すなわち、カレントミラ
ーを構成する入力側トランジスタには、ｎ画素分の信号
電流が流れるのではなく、その平均の信号電流が流れ
る。したがって、カレントミラー回路の動作点が大きく
ずれることはない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施形態に係るＸ−Ｙ
アドレス型固体撮像装置、例えば画素信号を電流の形で
読み出す電流読み出し方式のＣＭＯＳ型イメージセンサ
の構成例を示す回路図である。

【００１９】図１において、単位画素１１は、光電変換
素子である例えばフォダイオード１２の他に、増幅用ト
ランジスタ１３、垂直選択用トランジスタ１４およびリ
セット用トランジスタ１５の３個の画素トランジスタを
有する構成となっている。これら画素トランジスタ１３
〜１５として、本例では、ＮｃｈＭＯＳトランジスタが
用いられている。そして、この単位画素１１が行列状に
多数配置されて画素部（撮像部）を構成している。ここ
では、図面の簡略化のために、ｍ行ｎ列目の単位画素の
みを代表して示している。なお、上記の単位画素１１の
構成は一例に過ぎず、これに限られるものではない。

【００２０】この単位画素１１に対して、垂直選択用ト
ランジスタ１４のゲート電極には垂直走査回路１６から
垂直選択線１７を通して垂直走査パルスφＶＳ（…，φ
ＶＳｍ，…）が与えられ、リセット用トランジスタ１５
のゲート電極には垂直走査回路１６から垂直リセット線
１８を通して垂直リセットパルスφＶＲ（…，φＶＲ
ｍ，…）が与えられる。また、フォトダイオード１２で
光電変換によって得られた信号電荷は増幅用トランジス
タ１３で信号電流に変換され、垂直選択用トランジスタ
１４を通して垂直信号線１９に出力される。

【００２１】垂直信号線１９の一端と水平信号線２０と
の間には、水平選択用トランジスタ２１が接続されてい
る。この水平選択用トランジスタ２１のゲート電極に
は、水平走査回路２２から水平走査パルスφＨ（…，φ
Ｈｎ，…）が与えられる。これにより、画素１１から垂
直信号線１９に出力された信号電流は、水平選択用トラ
ンジスタ２１を通して水平信号線２０に流れる。水平信
号線２０の一方の端部には、カレントミラー回路２３お
よびＩ／Ｖ変換回路２４を含む信号処理回路が接続され
ている。

【００２２】上記構成のＣＭＯＳ型撮像装置は、デジタ
ルカメラやカメラ機能付き携帯電話機などの小型の機器
において、その撮像デバイスとして用いられるものであ
る。そのために、当該ＣＭＯＳ型撮像装置では、画素単
位で画素信号を読み出す通常の撮像モードの他に、垂直
方向においてｎ個の画素の画素信号を加算して読み出す
ｎ画素加算モードを採り得る構成となっている。このｎ
画素加算モードは、先述したように、本撮像装置から出
力される画像信号をモニターの解像度に合わせるための
動作モードである。したがって、モニターモードとも言
える。

【００２３】このモニターモードは、次のようにして実
行される。すなわち、通常の撮像モードでは、垂直走査
回路１６から垂直走査パルスφＶＳが１行単位で順に出
力され、単位画素１１が１行単位で選択されるのに対し
て、モニターモードでは、垂直走査回路１６から垂直走
査パルスφＶＳがｎ行単位で順に出力され、単位画素１
１がｎ行単位で選択される。これら動作モードの切り替
えは、図示せぬタイミング制御回路の制御下で行われ
る。

【００２４】単位画素１１がｎ行単位で選択されること
で、垂直信号線１９には列ごとにｎ画素分の画素信号が
電流の形で同時に読み出される。これにより、垂直信号
線１９上において、垂直方向ｎ個の画素について画素信
号の加算が行われる。その結果、モニターモードでの垂
直走査線数は、通常の撮像モードでの垂直走査線数の１
／ｎになる。このｎの値は、本撮像装置の垂直方向の画
素数と、当該撮像装置を搭載する機器のモニター（ディ
スプレイ）の垂直走査線数との関係から決められること
になる。ここでは、ｎの値を最大４とし、２，３，４の
うちの１つを任意に選択可能とする。ただし、ｎ＝１は
通常の撮像モードである。

【００２５】次に、カレントミラー回路２３およびＩ／
Ｖ変換回路２４を含む信号処理回路の構成について説明
する。カレントミラー回路２３の具体的な構成が、本発
明の特徴とするところである。

【００２６】再び図１において、カレントミラー回路２
３は、ゲート電極とドレイン電極が短絡（ダイオード接
続）されかつ水平信号線２０に接続され、ソース電極が
接地されたＮｃｈＭＯＳトランジスタ２３１と、このＭ
ＯＳトランジスタ２３１とゲート電極（制御電極）が共
通に接続され、ソース電極が接地されたＮｃｈＭＯＳト
ランジスタ２３２とを有する構成を基本とし、ＭＯＳト
ランジスタ２３１のドレイン・ゲート電極にバイアス電
流源２３３が接続されている。

【００２７】これらの構成要素に加えて、本例の場合、
ＭＯＳトランジスタ２３１に対して３個のＮｃｈＭＯＳ
トランジスタ２３４−１〜２３４−３が並列に接続され
るとともに、これらＭＯＳトランジスタ２３４−１〜２
３４−３のゲート電極とドレイン電極との間にスイッチ
２３５−１〜２３５−３がそれぞれ接続されている。さ
らに、ＭＯＳトランジスタ２３１のゲート・ドレイン電
極に対して、３個のスイッチ２３６−１〜２３６−３と
３個のバイアス電流源２３７−１〜２３７−３とがそれ
ぞれ直列に接続されている。

【００２８】このカレントミラー回路２３において、互
いに並列に接続されたＭＯＳトランジスタ２３１とＭＯ
Ｓトランジスタ２３４−１〜２３４−３の各々として
は、同じトランジスタサイズのものが用いられる。スイ
ッチ２３５−１〜２３５−３，２３６−１〜２３６−３
は、デコーダ２７（図２を参照）により、通常の撮像モ
ードでは全てスイッチがオフ（開）となり、ｎ画素加算
モードではｎの数に応じて順にオン（閉）となるように
制御が行われる。

【００２９】具体的には、ｎ＝１は通常の撮像モードで
あり、ｎ＝２ときは例えばスイッチ２３５−１とスイッ
チ２３６−１が、ｎ＝３ときは例えばスイッチ２３５−
１，２３５−２とスイッチ２３６−１，２３６−２が、
ｎ＝４のときは全てのスイッチがオンとなる。

【００３０】Ｉ／Ｖ変換回路２４は、カレントミラー回
路２３の出力端、即ちＭＯＳトランジスタ２３２のドレ
イン電極に反転（−）入力端が接続された差動アンプ２
４１と、差動アンプ２４１の非反転（＋）入力端に接続
されたバイアス電圧源２４２と、差動アンプ２４１の出
力端と反転入力端との間に接続された帰還抵抗２４３と
を有する構成となっている。バイアス電圧源２４２のバ
イアス電圧は、例えばＶＤＤ／２に設定される。

【００３１】カレントミラー回路２３の出力端とＩ／Ｖ
変換回路２４との間、具体的にはＭＯＳトランジスタ２
３２のドレイン電極と差動アンプ２４１の反転入力端と
の間には、オフセット電流注入源２５が接続されてい
る。このオフセット電流注入源２５は、カレントミラー
回路２３の出力電流に対して黒時の電流をオフセット電
流として注入する。

【００３２】次に、上記構成の本実施形態に係るＣＭＯ
Ｓ型イメージセンサの回路動作について説明する。

【００３３】先ず、通常の撮像モードでの基本動作につ
いて説明するに、フォトダイオード１２で光電変換さ
れ、蓄積された信号電荷（本例では電子）は、増幅用ト
ランジスタ１３においてその電荷量に応じた信号電圧が
増幅されて信号電流として出力される。この信号電流
は、垂直走査回路１６から出力される垂直走査パルスφ
ＶＳによって順に選択駆動される垂直選択用トランジス
タ１４を通して垂直信号線１９に画素信号として読み出
される。

【００３４】垂直信号線１９に読み出された画素信号電
流は、水平映像期間中において、水平走査回路２２から
水平走査に同期して出力される水平走査パルスφＨによ
って順に選択駆動される水平選択用トランジスタ２１を
通して水平信号線２０に出力される。この画素信号電流
は、カレントミラー回路２３を通してＩ／Ｖ変換回路２
４に供給され、このＩ／Ｖ変換回路２４で信号電圧に変
換されて画像信号Ｖｏｕｔとして出力される。なお、通
常の撮像モードでは、先述したように、カレントミラー
回路２３のスイッチ２３５−１〜２３５−３，２３６−
１〜２３６−３は、デコーダ２６（図２を参照）の制御
の下に全てオフ状態にある。

【００３５】画素信号の出力が終わった画素について、
出力の終わったすぐ次の水平ブランキング期間中に、垂
直走査回路１６から出力される垂直リセットパルスφＶ
Ｒに応答してリセット用トランジスタ１５がオン状態に
なる。これにより、フォトダイオード１２のカソード電
極がリセット用トランジスタ１５を介して電源ＶＤＤに
短絡されることで画素のリセット動作が行われ、その後
新たにフォトダイオード１２での信号電荷の蓄積が開始
される。以上の一連の動作が、通常の撮像モードでの基
本的な動作である。

【００３６】一方、例えばｎ＝４の４画素加算モード
（モニターモード）が設定された場合には、垂直走査回
路１６から垂直走査パルスφＶＳが４行単位で順に出力
され、単位画素１１が４行単位で選択される。単位画素
１１が４行単位で選択されることで、垂直信号線１９に
は列ごとに４画素分の画素信号が電流の形で同時に出力
される。これにより、垂直信号線１９上で４個の画素に
ついて画素信号電流の加算が行われる。この加算された
４画素分の信号電流は、水平選択用トランジスタ２１お
よび水平信号線２０を通してカレントミラー回路２３お
よびＩ／Ｖ変換回路２４を含む信号処理回路に供給され
る。

【００３７】ここで、本発明の特徴部分である信号処理
回路の回路動作について説明する。本例では、モニター
モードとして４画素加算の場合を例に採っていることか
ら、カレントミラー回路２３のスイッチ２３５−１〜２
３５−３，２３６−１〜２３６−３は、デコーダ２６
（図２を参照）の制御の下に全てオン状態にある。

【００３８】先ず、カレントミラー回路２３は、ＭＯＳ
トランジスタ２３１，２３２が同じ特性のものであれ
ば、出力側の電圧（トランジスタ２３２のドレイン電
圧）に関わらず入力電流（トランジスタ２３１のドレイ
ン電流）と出力電流（トランジスタ２３２のドレイン電
流）が同じになる回路動作を行う。この性質を利用し
て、カレントミラー回路２３の入力電圧（トランジスタ
２３１のドレイン電圧）が低い状態になるようにＭＯＳ
トランジスタ２３１の閾値電圧を設定すれば、カレント
ミラー回路２３の出力電圧（トランジスタ２３２のドレ
イン電圧）を入力側よりも高くして、電源電圧ＶＤＤの
約１／２に上げたとしても、カレントミラー回路２３の
入力電流は同じになる。

【００３９】すると、差動アンプ２４１および帰還抵抗
２４３で構成されるＩ／Ｖ変換回路２４では、信号電流
を信号電圧に変換する際に、差動アンプ２４１の良好な
入出力特性を使うことができる。その結果、単位画素１
１の増幅用トランジスタ１３に大きな電圧をかけること
と、Ｉ／Ｖ変換回路２４のリニアリティの良好な範囲を
使うことの両立が可能となる。

【００４０】すなわち、水平信号線２０とＩ／Ｖ変換回
路２４との間にカレントミラー回路２３が介在すること
により、水平信号線２０の電位とＩ／Ｖ変換回路２４の
入力電圧とに電位差をつけることができる。その結果、
Ｉ／Ｖ変換回路２４の入出力特性が最も良好になるよう
に差動アンプ２４１の非反転入力端に与えるバイアス電
圧を設定し、なおかつ、本撮像装置の感度を向上するた
めに、増幅用トランジスタ１３のドレイン−ソース間に
大きな電圧を与えられるように、垂直信号線１９および
水平信号線２０の各電位を下げることができる。

【００４１】換言すれば、水平信号線２０とＩ／Ｖ変換
回路２４との間にカレントミラー回路２３が介在するこ
とにより、垂直信号線１９および水平信号線２０の各電
位とＩ／Ｖ変換回路２４の入力電圧を独立に制御するこ
とができ、その結果、Ｉ／Ｖ変換回路２４の入力動作点
をグランドレベルに近づけることができるため、画素１
１の感度（増幅率）の向上とＩ／Ｖ変換回路２４のリニ
アリティの維持とを両立できるのである。

【００４２】また、本例に係るカレントミラー回路２３
においては、入力側のＭＯＳトランジスタ２３１に対し
て例えば３個のＭＯＳトランジスタ２３４−１〜２３４
−３を並列に接続した構成を採っているため、ＭＯＳト
ランジスタ２３１，２３４−１〜２３４−３の１個当た
りに流れる電流Ｉｄｓは、入力側にＭＯＳトランジスタ
１個しかもたない従来回路に比べて１／４となる。

【００４３】したがって、４画素加算を行うときには、
スイッチ２３５−１〜２３５−３およびスイッチ２３６
−１〜２３６−３をオンにすると、カレントミラー回路
２３からＩ／Ｖ変換回路２４には、４画素分の信号電流
の平均とバイアス電流と黒時の電流（オフセット電流）
とが流れ込むこととなり、オフセット電流も変わること
なく、Ｉ／Ｖ変換回路２４はカレントミラー回路２３の
入力側ＭＯＳトランジスタが１個のときと同様の動作を
する。

【００４４】上述したように、通常の撮像モードとｎ画
素加算モード（モニターモード）とを選択的にとり得る
ＣＭＯＳ型イメージセンサ等のＸ−Ｙアドレス型固体撮
像装置において、カレントミラー回路２３の入力側のＭ
ＯＳトランジスタ２３１に対して（ｎ−１）個、本例の
場合には３個のＭＯＳトランジスタ２３４−１〜２３４
−３を並列に接続し、これらＭＯＳトランジスタ２３４
−１〜２３４−３を加算画素数ｎに応じて動作状態にす
ることにより、ＭＯＳトランジスタ２３１にはｎ画素分
の平均の信号電流が流れることになるため、ｎ画素分の
信号電流がそのまま流れる場合のようにカレントミラー
回路２３の動作点が大きくずれることはない。

【００４５】すなわち、カレントミラー回路２３の動作
状態は、通常の撮像モードとｎ画素加算モードとでほぼ
同じとなる。したがって、次段のＩ／Ｖ変換回路２４に
おいて、その帰還抵抗２４３の抵抗値を通常の撮像モー
ドとｎ画素加算モードとで切り替える必要がなくなる。
これは、Ｉ／Ｖ変換回路２４のゲインが、通常の撮像モ
ードとｎ画素加算モードとで同じ、即ち動作モードに関
係なく一定であることを意味する。

【００４６】このように、ｎ画素加算モードにおいて、
カレントミラー回路２３の動作点がずれないことによ
り、カレントミラー回路２３は正常な動作を行って入力
される信号電流に比例した信号電流を出力できるため、
Ｉ／Ｖ変換回路２４でＩ／Ｖ変換後の出力電圧に誤差が
生じることもない。したがって、４画素加算モード（モ
ニターモード）で使用した電子シャッターや、後段の信
号処理系に配される可変ゲインアンプ（ＰＧＡ）の値を
撮像モード時にそのまま使用できることになる。

【００４７】また、従来技術では、例えば４画素加算を
行った場合に、図４に示すように、カレントミラー回路
２３の出力端とＩ／Ｖ変換回路２４の入力端との間に注
入するオフセット電流（黒時の電流）も４倍にする必要
があったが、本実施形態に係るカレントミラー回路２３
を用いることにより、カレントミラー回路２３からＩ／
Ｖ変換回路２４には４画素分の平均の信号電流が供給さ
れることになるため、図２に示すように、オフセット電
流を通常の撮像モードとｎ画素加算モードとで切り替え
る必要がなくなる。

【００４８】これは、オフセット電流が通常の撮像モー
ドとｎ画素加算モードとで同じ、即ち動作モードに関係
なく一定であることを意味する。これにより、ｎ画素加
算モードでオフセット電流を増やす必要がないため、従
来技術に比べて本ＣＭＯＳ型イメージセンサ全体として
の低消費電流化が図れることになる。

【００４９】なお、上記実施形態では、バイアス電流源
２３３およびそれに対応したバイアス電流源２３７−１
〜２３７−３と、オフセット電流注入源２５を具備した
信号処理回路を前提として説明したが、これらの電流源
は必須のものではなく、これらの電流源を具備しない信
号処理回路に対しても本発明は適用可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素部の各画素から１行単位で信号電流を読み出す第１
の動作モードと、ｎ行単位でｎ画素分の信号電流を同時
に読み出す第２の動作モードとを選択的にとる固体撮像
装置において、各画素から出力される信号電流を処理す
るカレントミラー回路を、入力側トランジスタに対して
（ｎ−１）個のトランジスタを並列に接続し、第２の動
作モード時に（ｎ−１）個のトランジスタを動作状態に
する構成としたことで、第２の動作モードではカレント
ミラーを構成する入力側トランジスタにｎ画素分の信号
電流が流れるのではなく、その平均の信号電流が流れる
ことから、カレントミラー回路の動作点が大きくずれる
ことはないため、正確な信号処理を実現できることにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＣＭＯＳ型イメージ
センサの構成例を示す回路図である。

【図２】本実施形態に係るＣＭＯＳ型イメージセンサに
おける４画素加算の場合の概念図である。

【図３】従来技術を示す回路図である。

【図４】従来技術における４画素加算の場合の概念図で
ある。

【符号の説明】

１１…単位画素、１２…フォトダイオード、１３…増幅
用トランジスタ、１６…垂直走査回路、１９…垂直信号
線、２０…水平信号線、２２…水平走査回路、２３…カ
レントミラー回路、２４…Ｉ（電流）／Ｖ（電圧）変換
回路

フロントページの続き (72)発明者 安井 幸弘 神奈川県横浜市保土ヶ谷区神戸町134番地 ソニー・エルエスアイ・デザイン株式会 社内 Ｆターム(参考） 4M118 AB01 BA14 DD09 FA06 5C024 CX27 GY31 GZ24 HX21 HX28 HX40 HX50

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素が行列状に配置され、各画素の画素
   信号を電流として出力する画素部と、 前記画素部の各画素から出力される第１の信号電流を入
   力とし、当該第１の信号電流に比例した第２の信号電流
   を出力するカレントミラー回路とを備え、 前記画素部の各画素から１行単位で信号電流を読み出す
   第１の動作モードと、ｎ行単位でｎ画素分の信号電流を
   同時に読み出す第２の動作モードとを選択的にとる固体
   撮像装置であって、 前記カレントミラー回路は、 前記第１の信号電流を入力とするダイオード接続の入力
   側トランジスタと、 前記入力側トランジスタと制御電極が共通に接続されて
   前記第２の信号電流を出力する出力側トランジスタと、 前記入力側トランジスタに対して並列に接続された（ｎ
   −１）個のトランジスタと、 前記第２の動作モード時に前記（ｎ−１）個のトランジ
   スタを動作状態にする制御手段とを有することを特徴と
   する固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記カレントミラー回路から出力される
   前記第２の信号電流を信号電圧に変換して出力する電流
   ／電圧変換回路をさらに備えることを特徴とする請求項
   １記載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 前記カレントミラー回路から出力される
   前記第２の信号電流にオフセット電流を注入するオフセ
   ット電流注入手段をさらに備えることを特徴とする請求
   項２記載の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 画素が行列状に配置され、各画素の画素
   信号を電流として出力する画素部と、 前記画素部の各画素から出力される第１の信号電流を入
   力とし、当該第１の信号電流に比例した第２の信号電流
   を出力するカレントミラー回路とを備え、 前記画素部の各画素から１行単位で信号電流を読み出す
   第１の動作モードと、ｎ行単位でｎ画素分の信号電流を
   同時に読み出す第２の動作モードとを選択的にとる固体
   撮像装置において、 前記第２の動作モードでは、前記ｎ画素分の信号電流の
   平均をとって前記カレントミラー回路の入力側に流すこ
   とを特徴とする固体撮像装置の信号処理方法。