JP2005229637A - Solid imaging apparatus and its driving method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置およびその駆動方法に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a driving method thereof.
従来の固体撮像素子では信号出力増幅器が2段または3段のソースフォロアアンプの増幅部のみで構成され、ソースフォロアアンプの出力端子から信号が直接取り出されていた。 In a conventional solid-state imaging device, a signal output amplifier is configured only by an amplification unit of a two-stage or three-stage source follower amplifier, and a signal is directly extracted from an output terminal of the source follower amplifier.
しかしながら従来の構成では、信号出力増幅器の出力インピーダンスが75Ωより高いため、外部の信号処理回路へ電気信号を伝送する場合に、伝送ケーブルの特性インピーダンスは75Ω以下であるので、直接伝送ケーブルを接続するとインピーダンス整合が悪くなり、伝送損失が発生するので、伝送ケーブルを直接信号出力増幅器の出力端子に接続することができないという課題があった。 However, in the conventional configuration, since the output impedance of the signal output amplifier is higher than 75Ω, when transmitting an electric signal to an external signal processing circuit, the characteristic impedance of the transmission cable is 75Ω or less. Impedance matching deteriorates and transmission loss occurs, so that there is a problem that the transmission cable cannot be directly connected to the output terminal of the signal output amplifier.
また、信号出力増幅器の出力インピーダンスを75Ω以下にするために、ソースフォロアの最終段のMOSトランジスタのうち、電源端子側に接続されているMOSトランジスタのインピーダンスを75Ω以下にした場合、このトランジスタと接地端子間に接続されている負荷(ロード)MOSトランジスタに流れる電流が大きくなるため、ロードMOSトランジスタが60℃以上に発熱し、実用化が困難であるという課題があった。 In addition, in order to make the output impedance of the signal output amplifier 7575Ω or less, when the impedance of the MOS transistor connected to the power supply terminal among the MOS transistors at the final stage of the source follower is 75Ω or less, this transistor is grounded. Since the current flowing through the load MOS transistor connected between the terminals is increased, the load MOS transistor generates heat at 60 ° C. or more, which makes it difficult to put it into practical use.
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもので、伝送ケーブルが信号出力増幅器の出力端子に直接接続可能であり、かつMOSトランジスタの発熱を50℃以下に抑制できる固体撮像装置およびその駆動方法を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and a solid-state imaging device in which a transmission cable can be directly connected to an output terminal of a signal output amplifier, and heat generation of a MOS transistor can be suppressed to 50 ° C. or less, and its A driving method is provided.
上記課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、撮像部と出力部が集積され、前記出力部から出力信号を取り出すときのみ前記出力部に電流が流れるようにすることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the solid-state imaging device of the present invention is characterized in that an imaging unit and an output unit are integrated so that a current flows through the output unit only when an output signal is extracted from the output unit.
本発明の別の固体撮像装置は、撮像部と出力部が集積され、前記撮像部の映像期間のみ前記出力部に電流が流れるようにすることを特徴とする。 Another solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that an imaging unit and an output unit are integrated so that a current flows through the output unit only during a video period of the imaging unit.
前記出力部は多段のソースフォロアからなる増幅部を含むことが好ましい。 It is preferable that the output unit includes an amplifying unit including a multi-stage source follower.
前記出力部の出力端子に接続されたスイッチのオンオフにより前記出力部に流れる電流を調節することが好ましい。 It is preferable that the current flowing through the output unit is adjusted by turning on and off a switch connected to the output terminal of the output unit.
本発明の固体撮像装置の駆動方法は、撮像部と出力部が集積された固体撮像装置の駆動方法であって、前記出力部から出力信号を取り出すときのみ前記出力部に電流が流れるようにすることを特徴とする。 The driving method of the solid-state imaging device according to the present invention is a driving method of a solid-state imaging device in which an imaging unit and an output unit are integrated, and a current flows through the output unit only when an output signal is extracted from the output unit. It is characterized by that.
本発明の別の固体撮像装置の駆動方法は、撮像部と出力部が集積された固体撮像装置の駆動方法であって、前記撮像部の映像期間のみ前記出力部に電流が流れるようにすることを特徴とする。 Another solid-state imaging device driving method of the present invention is a driving method for a solid-state imaging device in which an imaging unit and an output unit are integrated, and a current flows through the output unit only during a video period of the imaging unit. It is characterized by.
前記出力部は多段のソースフォロアからなる増幅部を含むことが好ましい。 It is preferable that the output unit includes an amplifying unit including a multi-stage source follower.
本発明によれば、出力部のMOSトランジスタのドレインからソースに流れる不必要な電流を抑制することにより、固体撮像素子の内部でのMOSトランジスタの発熱を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress heat generation of the MOS transistor inside the solid-state imaging device by suppressing unnecessary current flowing from the drain to the source of the MOS transistor of the output unit.
本発明の固体撮像素子、固体撮像装置およびその駆動方法の実施の形態を図面を参照して説明する。 Embodiments of a solid-state imaging device, a solid-state imaging device, and a driving method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の第1の実施の形態における固体撮像素子を図1を用いて説明をする。
(Embodiment 1)
A solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この構造は、撮像部1と、4つのMOSトランジスタからなる2段ソースフォロア増幅器(アンプ)の増幅部2および出力インピーダンスが75Ω以下のMOSトランジスタからなる出力部3で構成され、撮像部1の出力端子4は2段ソースフォロアアンプの初段MOSトランジスタのゲートに接続され、2段ソースフォロアアンプのロードMOSトランジスタのゲートは共通のロードゲート端子5に接続され、また、出力部3のMOSトランジスタのゲートは、2段ソースフォロアアンプの出力端子6に、ドレインは電源端子7に、ソースは出力部3の出力端子8に接続されているものである。
This structure includes an
次に、以上のような構成の固体撮像素子における動作を説明する。 Next, the operation of the solid-state imaging device having the above configuration will be described.
まず、撮像部1で得られた映像の電気信号は、撮像部1の出力端子4を通って増幅部2の2段ソースフォロアアンプの初段MOSトランジスタのゲートに入力される。次に、増幅された電気信号は、2段ソースフォロアアンプの出力端子6から低出力インピーダンス(75Ω以下)の出力部3のMOSトランジスタのゲートに入力され、さらに出力部3の出力端子8から固体撮像素子外部へ出力される。
First, the electric signal of the video obtained by the
以上のように、本発明の第1の実施の形態の固体撮像素子は、出力部3が75Ω以下のMOSトランジスタで構成されているので、出力部3の出力インピーダンスが75Ω以下の低出力インピーダンスを実現することができる。従って、特性インピーダンスが75Ω以下である伝送ケーブルに直接接続することができる。
As described above, in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, since the
(実施の形態2)
本発明の第2の実施の形態における固体撮像装置を図2を用いて説明をする。
(Embodiment 2)
A solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この構造は、図2に示すように、第1の実施の形態における固体撮像素子に、さらに、出力部3の出力端子8と接地間に抵抗9が接続され、抵抗9の接地側とは反対側の端子に信号出力端子10が接続され、抵抗9は固体撮像素子の外部に設けられたものである。
In this structure, as shown in FIG. 2, a
この構造により、出力部のMOSトランジスタのドレインからソースに流れる低出力インピーダンスによる大きな電流を固体撮像素子の外部にある抵抗を通して流すことができるので、外部で発熱させることができ、固体撮像素子の内部でのMOSトランジスタの発熱を抑制することができる。 With this structure, a large current due to the low output impedance flowing from the drain to the source of the MOS transistor of the output section can be passed through a resistor outside the solid-state image sensor, so that heat can be generated outside, and the inside of the solid-state image sensor The heat generation of the MOS transistor can be suppressed.
(実施の形態3)
本発明の第3の実施の形態における固体撮像装置を図3を用いて説明をする。
(Embodiment 3)
A solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この構造は、図3に示すように、図2で示した第2の実施の形態における構造に、さらに、出力部3の出力端子8と抵抗9との間にスイッチ11を接続したものである。
As shown in FIG. 3, this structure is obtained by connecting a
この構造により、スイッチ11を用いて、信号出力端子10より信号が出力されるときのみスイッチ11をオンさせることにより、そのときのみ出力部のMOSトランジスタをオンさせ、信号出力端子10より信号が出力されないときにはスイッチ11をオフさせることにより、固体撮像素子内部でのMOSトランジスタの発熱をさらに抑制することができる。
With this structure, the
(実施の形態4)
本発明の固体撮像装置の第4の実施の形態を図4を用いて説明をする。
(Embodiment 4)
A fourth embodiment of the solid-state imaging device of the present invention will be described with reference to FIG.
この構造は、図2で示した第2の実施の形態の構造に、出力部3の出力端子8と抵抗9との間に伝送ケーブル12が接続されたものである。
In this structure, a
この構造によれば、出力部3の出力端子8から出力される電気信号は、例えば出力部3の出力インピーダンスを43Ωとした場合、特性インピーダンス43Ωの伝送ケーブル12を用いると、伝送ケーブル内での減衰や反射を起こすことなく伝送され、信号出力端子10から信号を損失無く取り出すことができる。
According to this structure, the electrical signal output from the
また、出力部3のMOSトランジスタのドレインからソースに流れる低出力インピーダンスによる大きな電流を伝送ケーブル12を通して固体撮像素子の外部にある抵抗9に流すことができるので、外部抵抗により外部で発熱させることができ、固体撮像素子の内部での発熱を抑制することができる。
In addition, since a large current due to the low output impedance flowing from the drain to the source of the MOS transistor of the
(実施の形態5)
本発明の第5の実施の形態における固体撮像装置を図5を用いて説明をする。
(Embodiment 5)
A solid-state imaging device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この構造は、図4に示した第4の実施の形態の構造に、さらに、伝送ケーブル12と抵抗9との間に、電気的にオン・オフができるスイッチ11を設けたものである。
In this structure, a
この構造によれば、第4の実施の形態で説明した効果の他に、信号出力端子10から信号を取り出す期間のみスイッチ11をオンさせ、それ以外の期間はスイッチ11をオフさせることにより、出力部3のMOSトランジスタのドレインからソースに流れる不必要な電流を抑制することができ、固体撮像素子の内部でのMOSトランジスタの発熱をさらに抑制することができる。
According to this structure, in addition to the effects described in the fourth embodiment, the
この効果をさらに詳しく説明する。 This effect will be described in more detail.
例えば、5万画素(水平225画素×垂直225画素)の固体撮像素子の映像をNTSC方式の26万画素のテレビ画面に表示する場合を考える。 For example, let us consider a case in which an image of a solid-state imaging device having 50,000 pixels (horizontal 225 pixels × vertical 225 pixels) is displayed on a NTSC type 260,000 pixel television screen.
図6に示すように、26万画素のテレビ画面13のうち斜線で示した5万画素の領域14のみ映像信号が存在するとき、斜線内の5万画素の領域14の期間のみこの5万画素の固体撮像装置のスイッチ11をオンし、それ以外はスイッチ11をオフすれば、出力部3のMOSトランジスタの消費電力は5分の1に抑制することができる。
As shown in FIG. 6, when a video signal exists only in the 50,000-pixel area 14 indicated by hatching in the 260,000-
次に、5万画素の固体撮像装置のスイッチ11を連続オンする連続駆動の場合と、図5で示したように映像信号が存在している5万画素の領域14の期間のみスイッチ11をオンする間欠駆動の場合とで、固体撮像素子の温度上昇を比較してみる。
Next, in the case of continuous driving in which the
固体撮像素子の温度上昇を測定する系としては、図5に示した出力部3のMOSトランジスタの出力インピーダンスを43Ωとし、43Ωの特性インピーダンスの伝送ケーブル12を用い、抵抗9に710Ωのものを接続した。また、スイッチ11および抵抗9と並列に、43μFのコンデンサおよび43Ωの抵抗からなる直列回路を接続した。
As a system for measuring the temperature rise of the solid-state imaging device, the output impedance of the MOS transistor of the
その結果、室温を26℃とした場合、連続駆動の場合の固体撮像素子温度が、71℃であるのに対し、間欠駆動の場合の固体撮像素子温度は、43℃に抑制できた。 As a result, when the room temperature was 26 ° C., the solid-state image sensor temperature in the continuous drive was 71 ° C., whereas the solid-state image sensor temperature in the intermittent drive could be suppressed to 43 ° C.
なお、上記実施の形態では、抵抗9として抵抗器を用いて説明したが、トランジスタ等を用いた抵抗体であっても、同様の効果が得られる。
In the above embodiment, the
本発明に係る固体撮像装置は、出力部に流れる不必要な電流を抑制することにより、固体撮像素子の内部での発熱を抑制することができ、有用である。 The solid-state imaging device according to the present invention is useful because it can suppress heat generation inside the solid-state imaging device by suppressing unnecessary current flowing through the output unit.
1 撮像部
2 増幅部
3 出力部
4 撮像部の出力端子
5 ロードゲート端子
6 2段ソースフォロアアンプの出力端子
7 電源端子
8 出力部の出力端子
9 抵抗
10 信号出力端子
11 スイッチ
12 伝送ケーブル
13 26万画素のテレビ画面
14 5万画素の領域
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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Cited By (1)
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WO2008072490A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device and electronic apparatus provided with the same |
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2005
- 2005-03-14 JP JP2005070696A patent/JP2005229637A/en active Pending
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WO2008072490A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device and electronic apparatus provided with the same |
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