JP2006081048A - Imaging apparatus - Google Patents

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JP2004264830A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Tanimoto
孝司 谷本
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
三洋電機株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a power consumption reduction effect is damaged if each of units is recovered in an arbitrary timing when partially stopping an imaging apparatus employing a solid-state imaging device between frames in order to reduce its power consumption.
SOLUTION: Prior to an imaging term, an output voltage Vdrv of a driver power supply circuit and an output voltage Vsub of a substrate voltage power supply circuit are boosted and recovered. An output Vdd of an amplifier power supply circuit is boosted and recovered thereafter before start of a reading term, and an AFE circuit is shifted from a standby state to an active state.
COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体撮像素子を用いた撮像装置に関し、特に消費電力を低減するための固体撮像素子の駆動停止及び再開に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus using a solid-state imaging device, a driving stop and resumption of the solid-state imaging device, in particular for reducing the power consumption.

CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサを用いた撮像装置はCCDイメージセンサの他、CCDイメージセンサを駆動する駆動回路(ドライバ)やCCDイメージセンサの出力に対して各種の処理を施すプロセッサ、さらには、撮像画面を表示するディスプレイや画像信号をデータとして記憶するメモリ等より構成される。 CCD (Charge Coupled Device) imaging device using an image sensor other CCD image sensor, a processor for performing various processing on the output of the drive circuit (driver), a CCD image sensor for driving the CCD image sensor, and further, composed of a memory for storing the display and image signals for displaying an image pickup screen as data. このような撮像装置はバッテリ駆動されることが多いため、撮像装置を構成する各部のうち、定常的に使用しない部分については、不使用の期間に動作を停止して消費電力を低減することが可能である。 Since such an imaging apparatus is often driven by batteries, among the respective portions constituting the imaging device, parts not used on a regular basis, it is possible to reduce the power consumption by stopping the operation in the period of non-use possible it is.

例えば、医療用内視鏡において、撮影は数フレーム/秒程度の比較的低いフレームレートで足りる。 For example, in a medical endoscope, shooting suffices relatively low frame rate of several frames / sec. それに応じてフレーム間にて比較的長く動作を停止することが可能であり、消費電力低減の効果も大きい。 It is possible to stop the relatively long operation in between frames accordingly, even greater reduction in power consumption effect.

特に、消化器等の観察用途に開発され使用されているカプセル型の内視鏡は基本的に、カプセル内の内蔵されたバッテリで撮像装置を駆動する構成であり、消費電力の低減によりバッテリをより小型化することができ、ひいてはカプセル型内視鏡のサイズを小さくすることが可能となる。 In particular, the endoscope of the capsule that is being developed is used for observation purposes digestive etc. Basically, a configuration for driving the imaging device with built-in battery in the capsule, the battery by reducing the power consumption can be more compact, it is possible to reduce the size of the turn the capsule endoscope.

CCDイメージセンサを用いた撮像装置において、具体的にフレーム間にて停止できる部分として、例えば、CCDイメージセンサでの電荷の蓄積及び転送に用いられる駆動用電源として、半導体基板に印加される正電圧を生成する基板電源、ドライバにて用いられる負電圧を生成する駆動回路用電源があり、さらに、CCDイメージセンサの出力部に設けられる出力アンプに電力を供給するアンプ用電源、CCDイメージセンサから出力されるアナログ画像信号に対して信号処理を行うアナログ信号処理回路がある。 In the imaging apparatus using a CCD image sensor, a moiety that can stop at between concrete frame, for example, as a driving power source used for the accumulation and transfer of charges in the CCD image sensor, a positive voltage applied to the semiconductor substrate substrate supply for generating, there is the power drive circuit for generating a negative voltage used by driver, further, the amplifier power supply for supplying power to the output amplifiers provided at the output of the CCD image sensor, the output from the CCD image sensor an analog signal processing circuit for performing signal processing on the analog image signal.

それら部分は先行するフレームにて撮影された画像信号の出力の完了により当該フレームの撮影動作が終了すると休止され、次のフレームの撮影動作に際して休止状態から復帰される。 They moiety photographing operation of the frame is paused to end a completion of the output of the image signal captured by the preceding frame, are restored from hibernation when the photographing operation of the next frame. ここで、それら各部の復帰を任意のタイミングで行うと、消費電力の低減効果が損なわれるという問題があった。 Here, when the return of their respective portions at any timing, reduction of power consumption is disadvantageously impaired.

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、消費電力低減の効果が好適に実現される撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is reduce the power consumption to provide an imaging apparatus which is suitably realized.

本発明に係る撮像装置は、信号電荷に応じた画像信号を出力アンプで増幅して出力する固体撮像素子と、前記固体撮像素子をパルス駆動して前記信号電荷を転送出力させる駆動回路と、前記固体撮像素子及び前記駆動回路に電力を供給する第1電源回路と、前記出力アンプに電力を供給する第2電源回路と、前記固体撮像素子から1フレームの前記画像信号が出力される読み出し期間の終了に応じて、前記第1電源回路及び前記第2電源回路を停止する制御部とを有し、前記制御部が、前記固体撮像素子の新たな撮像期間の開始に先行して、前記第1電源回路を起動しその出力電圧を回復させ、前記撮像期間の開始後、前記第2電源回路を起動し、その出力電圧を当該撮像期間に対応する前記画像信号の前記読み出し期間の開始前に回復させ Imaging device according to the present invention, a solid-state imaging device for amplifying and outputting an image signal corresponding to the signal charge in the output amplifier, and a drive circuit for transferring and outputting the signal charges of the solid-state imaging device and pulse driving, the a first power supply circuit for supplying power to the solid-state imaging device and the driving circuit, a second power supply circuit for supplying power to the output amplifier, the read period for the image signal of one frame from the solid-state imaging device is output in response to the end, the first and a power supply circuit and a control unit for stopping the second power supply circuit, wherein the control unit, prior to the start of a new imaging period of the solid-state imaging device, the first start power circuit to restore the output voltage, after the start of the imaging period, activating the second power supply circuit, it recovers its output voltage before the start of the reading period of the image signal corresponding to the imaging period to ものである。 It is intended.

第1電源回路から供給される電力を用いて、固体撮像素子の電荷転送チャネルや半導体基板等の電位状態が制御され、信号電荷の蓄積、転送、及び電子シャッタ動作等による信号電荷の排出が行われる。 Using electric power supplied from the first power supply circuit, the potential conditions such as charge transfer channel and the semiconductor substrate of the solid-state image sensor is controlled, the accumulation of the signal charge, transfer, and discharge of signal charges by the electronic shutter operation or the like row divide. 固体撮像素子において、信号電荷を電圧信号に変換して出力する出力部には出力アンプが設けられる。 In the solid-state imaging device, the output unit for converting the signal charge into a voltage signal output amplifier is provided. この出力アンプは、第1電源回路とは別個の電源である第2電源回路から電力を供給され動作する。 The output amplifier, the first power supply circuit operates powered from the second power supply circuit is a separate power supply. 第1電源回路は、起動後、所定の立ち上がり期間を経て出力電圧が安定した状態に達する。 The first power supply circuit after starting, the output voltage through a predetermined rise period reaches a stable state. 本発明によれば、第1電源回路は撮像期間に先行して安定状態まで回復されるように起動される。 According to the present invention, the first power supply circuit is started to be restored to a stable state prior to imaging period. 一方、第2電源回路は、出力アンプと同じ基板上に形成される固体撮像素子の他の主要部の電気的状態が通常動作時の定常状態となっている撮像期間の開始後に起動され、かつ撮像期間にて得られた信号電荷に対応する電圧信号の出力が始まる前に安定状態まで回復される。 On the other hand, the second power supply circuit is activated after the start of the imaging period in which other electrical state of the main portion of a solid state image pickup devices formed on the same substrate as the output amplifier is in a steady state during normal operation, and It is recovered to a stable state before the output of the voltage signal corresponding to the signal charges obtained by the image pickup period starts.

別の本発明に係る撮像装置は、信号電荷に応じた画像信号を増幅して出力する出力アンプ及び、当該出力アンプの電源拡散層と基板領域との間にダイオード構造を形成し前記電源拡散層に印加される過電圧から当該出力アンプを保護する保護回路を含む固体撮像素子と、前記固体撮像素子をパルス駆動して前記信号電荷を転送出力させる駆動回路と、前記固体撮像素子及び前記駆動回路に電力を供給する第1電源回路と、前記電源拡散層に電圧を印加し前記出力アンプに電力を供給する第2電源回路と、前記第1電源回路及び前記第2電源回路の起動及び停止を制御する制御部と、を有し、前記第1電源回路が、前記固体撮像素子の基板領域に前記ダイオード構造を逆バイアスとする電圧を印加し、前記制御部が、前記固体撮像素子から1フ The imaging device according to another aspect of the present invention, the output amplifier amplifies and outputs the image signal corresponding to the signal charges and, the power supply diffusion layer to form a diode structure between the power supply diffusion layer and the substrate region of the output amplifier a solid-state imaging device including a protective circuit for protecting the output amplifier from an overvoltage applied to a driver circuit for transferring and outputting the signal charges by pulsing the solid-state imaging device, the solid-state image sensor and the driving circuit control the first power supply circuit for supplying power, and a second power supply circuit supplies power to the output amplifier by applying a voltage to the power source diffusion layer, the start and stop of the first power supply circuit and said second power supply circuit a control unit for the said first power supply circuit, wherein the diode structure on the substrate region of the solid-state imaging device by applying a voltage to reverse bias, the control unit 1 off from the solid-state imaging device ームの前記画像信号が出力される読み出し期間の終了に応じて、前記第2電源回路を停止させ、次いで前記第1電源回路を停止させ、前記固体撮像素子の新たな撮像期間の開始に先行して、前記第1電源回路を起動しその出力電圧を回復させ、前記第1電源回路の起動後、前記第2電源回路を起動し、その出力電圧を当該撮像期間に対応する前記画像信号の前記読み出し期間の開始前に回復させる。 Upon completion of the readout period of the image signal over beam is output, the second power supply circuit is stopped, and then stops the first power supply circuit, prior to the start of a new imaging period of the solid-state imaging device and said first power supply circuit to start the restored the output voltage, after starting the first power supply circuit, activates the second power supply circuit, the output voltage of the image signal corresponding to the imaging period to recover before the start of the read period.

通常状態では、出力アンプの電源拡散層と基板領域との間の保護回路は逆バイアス状態とされるが、電源拡散層に意図しない電圧が印加されることが起こり得る。 In the normal state, the protection circuit between the power source diffusion layer and the substrate region of the output amplifier is is a reverse bias state, it may happen that an unintended voltage source diffusion layer is applied. その場合に、保護回路は、ダイオード構造を順バイアスとする過電圧から出力アンプを保護する。 In that case, the protection circuit protects the output amplifier from overvoltage diode structure forward biased. 本発明によれば、第1電源回路が起動している期間内、すなわちダイオード構造が逆バイアスされている期間内でのみ、第2電源回路が電源拡散層に電圧を印加する。 According to the present invention, within the period in which the first power supply circuit is activated, i.e. only within a period in which the diode structure is reverse biased, the second power supply circuit applies a voltage to the power source diffusion layer. つまり、第1電源回路が基板領域に電圧を印加していない状態で第2電源回路が電圧を印加されて、ダイオード構造が順バイアスとなることが回避される。 That is, the second power supply circuit with the first power supply circuit is a voltage is not applied to the substrate region is applied a voltage, diode structure is avoided to become forward biased.

他の本発明に係る撮像装置においては、前記制御部が、前記撮像期間の終了後、前記第2電源回路を起動する。 In the imaging apparatus according to another present invention, the control unit, after the end of the imaging period, to start the second power supply circuit.

本発明によれば、露光動作が完了し撮像期間が終了してから、信号電荷に応じた電圧信号の出力が開始されるまでの期間内に、第2電源回路が起動から安定状態までの立ち上がり期間が設定される。 Rise of According to the present invention, the imaging period exposure operation is completed is completed, within a period until the output of the voltage signal corresponding to the signal charges is started, until the second power supply circuit is a stable state from the start period is set. 例えば、フレーム転送型CCDイメージセンサにおいては、撮像期間の終了から読み出し期間の開始までの期間は、蓄積部へのフレーム転送動作の開始から、蓄積部から水平転送部へのライン転送動作の開始までの期間に相当する。 For example, in a frame transfer CCD image sensor, the period from the end of the imaging period to the start of the readout period, from the start of a frame transfer operation to the storage unit, from the storage unit to the beginning of the line transfer operation in the horizontal transfer unit It corresponds to a period of time.

さらに他の本発明に係る撮像装置においては、前記固体撮像素子から出力される前記画像信号に対して信号処理を行う信号処理回路を有し、前記制御部が、前記読み出し期間の終了に応じて、さらに前記信号処理回路を停止し、前記撮像期間の開始後かつ前記読み出し期間の開始前に前記信号処理回路を起動する。 In still imaging apparatus according to another invention includes a signal processing circuit for performing signal processing on the image signal output from the solid-state imaging device, wherein the control unit is, depending on the completion of the reading period , further the signal processing circuit is stopped, activates the signal processing circuit before the start of the after starting and the readout period of the imaging period.

本発明の好適な態様は、前記制御部が、前記第2電源回路の出力電圧の回復後に前記信号処理回路を起動する撮像装置である。 Preferred embodiments of the present invention, the control unit is an imaging device to start the signal processing circuit after the recovery of the output voltage of the second power supply circuit.

本発明の他の好適な態様は、前記第1電源回路が、前記固体撮像素子の基板に印加する所定の基板電圧を生成する基板電圧用電源回路と、前記駆動回路に供給する所定の駆動回路用電圧を生成する駆動回路用電源回路と、を含む撮像装置である。 Another preferred embodiment of the present invention, the first power supply circuit, a power supply circuit board voltage for generating a predetermined substrate voltage applied to the substrate of the solid-predetermined drive circuit for supplying to said drive circuit a drive circuit power supply circuit for generating a use voltage, which is an imaging apparatus including a.

本発明によれば、撮像装置の停止された各部を時間差を設けて所定の順序で起動することで、各部が不必要に早いタイミングで起動されず、消費電力低減の効果を好適に得ることができる。 According to the present invention, the stop has been each unit of the imaging device with a time difference by starting in a predetermined order, each part is not started unnecessarily early timing, it is possible to obtain suitably reduce the power consumption it can. また、固体撮像素子において、第2電源回路から電源供給を受ける半導体領域とその近傍の半導体領域、例えば基板との間の電気的バイアス状態が通常動作時に応じたものとなり、それら領域間で不必要な電流が流れることが防止されることで電力消費が抑制され得る。 Further, in the solid-state imaging device, the semiconductor region and the semiconductor region in the vicinity thereof receive power from the second power supply circuit, for example, assumed that the electrical bias conditions between the substrate corresponding to the normal operation, unnecessary between the regions a current power consumption can be prevented from flowing it may be suppressed.

以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図1は本実施形態に係る撮像装置の概略のブロック構成図である。 Figure 1 is a schematic block diagram showing an imaging apparatus according to the present embodiment. 本撮像装置は、固体撮像素子であるCCDイメージセンサ2、CCDイメージセンサ2を駆動するための各種パルスを生成するドライバ4(駆動回路)、CCDイメージセンサ2の動作に必要な電圧を発生する電源部6、ドライバ4及び電源部6に対して制御パルスを供給するタイミングジェネレータ8、CCDイメージセンサ2の出力信号Voutに対しアナログ信号処理を行うAFE(Analog Front End)回路10及びAFE回路10の出力信号に対し各種のデジタル処理を施すデジタル信号処理回路12を含んで構成される。 Power present image pickup apparatus, the CCD image sensor 2 which is a solid-state imaging device, CCD image driver 4 generates various pulses for driving the sensor 2 (drive circuit) for generating a voltage necessary for the operation of the CCD image sensor 2 part 6, the output of the AFE (analog Front End) circuit 10 and the AFE circuit 10 to the timing generator 8, the output signal Vout of the CCD image sensor 2 supplies a control pulse to the driver 4 and the power supply unit 6 performs analog signal processing signal to configured to include a digital signal processing circuit 12 for performing various digital processes.

ここで、CCDイメージセンサ2は、フレーム転送型であり、撮像部2i、蓄積部2s、水平転送部2h及び出力部2dを含んで、n型半導体基板に形成される。 Here, CCD image sensor 2 is a frame transfer type, the image pickup unit 2i, the storage unit 2s, include horizontal transfer section 2h, and an output section 2d, is formed on the n-type semiconductor substrate. 撮像部2i、蓄積部2sは3相駆動のCCDシフトレジスタで構成される。 Imaging unit 2i, the storage section 2s is composed of CCD shift registers of the three-phase driving. 出力部2dは、水平転送部2hから出力される信号電荷を浮遊拡散層に受け、その電位変化に応じた電圧信号を取り出す。 The output unit 2d receives the signal charges outputted from the horizontal transfer portion 2h to the floating diffusion layer, taking out a voltage signal corresponding to the potential change. 浮遊拡散層から得られた電圧信号は微弱であるため、これを増幅するために出力部2dには出力アンプが設けられる。 Since the voltage signal obtained from the floating diffusion layer is weak, the output amplifier is provided in the output section 2d to amplify it. 例えば、出力アンプはMOS型電界効果トランジスタからなるソースフォロワアンプが複数段接続された構成を有する。 For example, the output amplifier has a structure in which a source follower amplifier consisting of MOS-type field effect transistor are connected in a plurality of stages. ここで、ソースフォロワアンプは後段ほどチャネル電流を大きく設定して、段階的に駆動能力が増加するように構成される。 Here, the source follower amplifier is set to a large channel current as subsequent configured to stepwise driving capability is increased.

ドライバ4は、撮像部2iの垂直シフトレジスタを駆動する3相クロックφi、蓄積部2sの垂直シフトレジスタを駆動する3相クロックφs、水平転送部2hのCCDシフトレジスタを駆動するクロックφh、出力部2dの浮遊拡散層の電位をリセットするリセットトランジスタのゲートをオン/オフ制御するクロックφrを生成して、CCDイメージセンサ2の各部に供給する。 Driver 4, 3-phase clocks φi for driving the vertical shift register of the imaging section 2i, 3-phase clock φs for driving the vertical shift registers of the storage section 2s, a clock for driving the CCD shift register of the horizontal transfer section 2h .phi.h, output unit the gate of the reset transistor for resetting the potential of the floating diffusion layer 2d to generate the on / off control for the clock [phi] r, are supplied to each section of the CCD image sensor 2.

電源部6は、ドライバ4に供給する所定の負電圧Vdrvを生成するドライバ用電源回路20(駆動回路用電源回路)、CCDイメージセンサ2の基板に印加される所定の正電圧Vsubを生成する基板電圧用電源回路22、及びCCDイメージセンサ2の出力部2dに設けられる出力アンプに所定の正電圧Vddを供給するアンプ用電源回路24を含んで構成される。 Substrate power supply unit 6, the (power circuit for the driving circuit) power supply circuit 20 for the driver to generate a predetermined negative voltage Vdrv supplied to driver 4, and generates a predetermined positive voltage Vsub applied to the substrate of the CCD image sensor 2 voltage power supply circuit 22, and configured to include an amplifier power supply circuit 24 for supplying a predetermined positive voltage Vdd to the output amplifiers provided at the output portion 2d of the CCD image sensor 2. ちなみに、Vddは数ボルト程度であり、またVsubはそれより高い電圧に設定される。 Incidentally, Vdd is about several volts, and Vsub is set to higher voltages.

電源部6は、タイミングジェネレータ8から入力される昇圧パルスによりチャージポンプ動作を行って電圧を昇圧する。 Power unit 6 boosts the voltage by performing a charge pump operation by the boost pulse input from the timing generator 8. これにより電源部6は、昇圧パルスの入力量を所定の時定数で積分した値に応じた電圧としてVdrv、Vsub、Vddをそれぞれ生成し、ドライバ4、CCDイメージセンサ2の基板、及び出力アンプへ出力する。 Thus the power supply unit 6, Vdrv input of the boost pulse as a voltage corresponding to the integrated value with a predetermined time constant, Vsub, Vdd to generate each of the driver 4, CCD image sensor 2 substrate, and the output amplifier Output. 電源部6は例えばDC−DCコンバータを用いて構成される。 Power source unit 6 is configured with a DC-DC converter, for example.

これらドライバ用電源回路20、基板電圧用電源回路22及びアンプ用電源回路24は、1フレームの画像信号の読み出しが完了すると停止される。 These driver power circuit 20, a power supply circuit 22 and the amplifier power supply circuit 24 for the substrate voltage is stopped and reading of the image signal of one frame is completed. この停止は、昇圧パルスの供給を停止することにより行われる。 This stop is performed by stopping the supply of the boost pulse. 電源部6の各出力電圧は、昇圧パルスの供給が停止されると降下する。 Each output voltage of the power supply unit 6 drops the supply of the boost pulse is stopped.

AFE回路10は、相関二重サンプリング処理(CDS:Correlated Double Sampling)を行うCDS回路、CDS回路の出力信号をデジタル信号に変換するADC(Analog-to-Digital Converter)を含んで構成される。 AFE circuit 10 includes a correlated double sampling processing (CDS: Correlated Double Sampling) CDS circuit for performing, configured to include a ADC (Analog-to-Digital Converter) for converting an output signal of the CDS circuit into a digital signal.

タイミングジェネレータ8及びデジタル信号処理回路12は、例えばデジタルシグナルプロセッサ(DSP)14を用いて構成される。 A timing generator 8 and the digital signal processing circuit 12 is composed of, for example, using a digital signal processor (DSP) 14. タイミングジェネレータ8は、プログラムされたタイミングにてドライバ4にタイミングパルスを与える。 The timing generator 8 provides a timing pulse to the driver 4 in programmed timing. ドライバ4は、タイミングジェネレータ8からのタイミングパルスに応じて、CCDイメージセンサ2を駆動するパルスを生成して出力する。 Driver 4 according to the timing pulses from the timing generator 8 to generate and output a pulse for driving the CCD image sensor 2. また、タイミングジェネレータ8は、上述したように電源部6へ昇圧パルスを供給する。 The timing generator 8 supplies the boosting pulse to the power supply unit 6, as described above.

図2は、本装置の動作を説明するタイミングチャートであり、垂直同期信号VD、CCDイメージセンサ2の動作状態(撮像期間か読み出し期間か)、電子シャッタのトリガ信号ST、ドライバ用電源回路20の出力電圧Vdrv、基板電圧用電源回路22の出力電圧Vsub、アンプ用電源回路24の出力電圧Vdd、AFE回路10の動作状態(スタンバイ状態かアクティブ状態か)を表している。 Figure 2 is a timing chart for explaining the operation of the device, the vertical synchronizing signal VD, (or imaging period or the read period) the operating state of the CCD image sensor 2, the electronic shutter trigger signal ST, the driver power circuit 20 output voltage Vdrv, represents the output voltage Vsub of the substrate voltage power supply circuit 22, the output voltage Vdd of the amplifier power supply circuit 24, the operating state of the AFE circuit 10 (or standby state or the active state).

垂直同期信号VDがL(Low)レベルとなるVDパルス40の期間が垂直ブランキング期間となる。 Period of VD pulse 40 the vertical synchronization signal VD becomes L (Low) level is the vertical blanking period. 垂直ブランキングの周期に同期して1フレームの撮影動作が行われる。 Imaging operation for one frame is performed in synchronization with the period of the vertical blanking. 例えば、先行するフレームでの露光状態に基づいて後続フレームでの露光時間Eが定められ、タイミングジェネレータ8はVDパルス40の立ち下がりに時間Eだけ先行するタイミングにて電子シャッタのトリガ信号STにシャッタトリガパルス(STTRGパルス)42を発生させる。 For example, the exposure time in the subsequent frame E is determined based on the exposure state of the preceding frame, the timing generator 8 shutter trigger signal ST of the electronic shutter at the timing preceding by time E to the falling of the VD pulse 40 trigger pulse (STTRG pulse) 42 to generate.

またタイミングジェネレータ8は、このSTTRGパルス42に先行して、停止状態にあるドライバ用電源回路20及び基板電圧用電源回路22の昇圧動作を実行する。 The timing generator 8, prior to this STTRG pulse 42, to perform the boosting operation of the driver power circuit 20 and the substrate voltage power supply circuit 22 in a stopped state. この昇圧動作はSTTRGパルス42のタイミングまでに完了するように行われる。 The step-up operation is performed to complete before the timing of STTRG pulse 42. それにより得られたVdrv及びVsubがドライバ4及び基板に供給され、STTRGパルス42のタイミングにてドライバ4は電子シャッタ動作を実行する。 Thereby resulting Vdrv and Vsub is supplied to the driver 4 and the substrate, the driver 4 at the timing of STTRG pulse 42 executes the electronic shutter operation.

電子シャッタ動作では、撮像部2iの垂直シフトレジスタの転送電極が全てオフ状態とされ、基板表面側のn型不純物領域(Nウェル)に発生した信号電荷は、基板Nsubに印加された正電圧Vsubに引き寄せられ排出される。 In the electronic shutter operation, all the transfer electrodes of the vertical shift register of the imaging section 2i is turned off, the signal charges generated in the n-type impurity region (N-well) of the substrate surface side, a positive voltage Vsub applied to the substrate Nsub are discharged are attracted to. その後、ドライバ4は撮像部2iの転送電極に印加される3相クロックφi1〜φi3を制御してNウェルに電位井戸を形成し、入射光に応じて発生する信号電荷の蓄積を可能とする。 Thereafter, driver 4 a potential well formed in the N-well to control the 3-phase clock φi1~φi3 applied to the transfer electrodes of the imaging section 2i, enabling accumulation of the signal charges generated in response to incident light. このようにしてSTTRGパルス42に連動して撮像期間が開始され、撮像部2iにて露光動作が行われる。 Thus imaging period is started in association with the STTRG pulse 42, the exposure operation is performed by the image pickup unit 2i.

露光期間Eの終わりはVDパルス40の立ち下がりのタイミングとなる。 The end of the exposure period E is the timing of the fall of the VD pulse 40. VDパルス40が立ち下がると、ドライバ4は撮像部2iから蓄積部2sへ信号電荷を高速に転送するフレーム転送動作を開始し、その開始と共に露光動作が終了し、撮像期間が終わる。 When VD pulse 40 falls, driver 4 starts frame transfer operation to transfer signal charges from the imaging section 2i to the storage section 2s at high speed, the exposure operation is completed with its start and end image pickup period.

蓄積部2sは遮光膜で覆われており、フレーム転送された信号電荷を保持することができる。 Storage section 2s is covered with a light shielding film, it is possible to hold the frame transferred signal charges. 蓄積部2sに格納された信号電荷は、読み出し期間にて順次、出力部2dに転送され、画像信号として読み出される。 Stored signal charge storage section 2s sequentially in the read period, is transferred to the output unit 2d, it is read out as an image signal. 読み出し期間の開始は撮像期間の終了後、所定時間後のタイミングに設定される。 Starting the read period after the end of the imaging period, it is set to a timing after a predetermined time. タイミングジェネレータ8は、この読み出し期間の開始に先行して、停止状態にあるアンプ用電源回路24の昇圧動作を実行する。 The timing generator 8, prior to the start of the read period, to perform a boosting operation of the amplifier power supply circuit 24 in a stopped state. この昇圧動作は読み出し期間の開始までに完了するように行われる。 The step-up operation is performed to complete before the start of the reading period. それにより得られたVddが出力アンプに供給される。 Thereby resulting Vdd is supplied to the output amplifier. また、タイミングジェネレータ8は読み出し期間の開始に先行して、AFE回路10のスタンバイ状態を解除し、AFE回路10を起動させる。 The timing generator 8 prior to the start of the reading period, and wake the AFE circuit 10, it activates the AFE circuit 10. これによりAFE回路10はアクティブ状態に移行する。 Thus AFE circuit 10 shifts to the active state.

ここで、アンプ用電源回路24の昇圧動作は撮像期間の終了前から開始することができる。 Here, the step-up operation of the amplifier power supply circuit 24 can be started before the end of the imaging period. その一方で、当該昇圧動作が撮像部2iの信号電荷のノイズ成分を増加させるといった影響を及ぼすことが懸念される場合には、当該昇圧動作を撮像期間の終了後から開始させてもよい。 On the other hand, if the step-up operation there is a concern that affect such increasing the noise component of the signal charges of the imaging section 2i may be initiated the boosting operation after the end of the imaging period.

AFE回路10の起動は、撮像期間の終了前から開始することができ、またアンプ用電源回路24の昇圧動作の開始前から開始することもできる。 Starting AFE circuit 10 may be started before the end of the imaging period, or can be started before the start of the boosting operation of the amplifier power supply circuit 24. 一方、AFE回路10がCCDイメージセンサ2の出力Voutでフィードバック制御を行う構成を含むような場合には、Voutのバイアスレベル等が安定してからAFE回路10を起動すると、例えば、フィードバック制御が円滑に収束し得る。 On the other hand, when the AFE circuit 10 is to include a configuration for performing feedback control on the output Vout of the CCD image sensor 2, the bias level, etc. of Vout starts the AFE circuit 10 from the stable, for example, smooth feedback control It may converge to. そのような場合、アンプ用電源回路24の昇圧動作が完了することによりVoutのバイアスレベルが安定してからAFE回路10を起動するように構成することができる。 In such a case, Vout in bias level by boosting operation of the amplifier power supply circuit 24 is completed can be configured to start the AFE circuit 10 stably.

上述のように、アンプ用電源回路24の昇圧動作及びAFE回路10の起動は、基本的には、ドライバ用電源回路20及び基板電圧用電源回路22の昇圧動作に対して遅延して行われ、その分、消費電力が低減される。 As discussed above, activation of the step-up operation and AFE circuit 10 of the amplifier power supply circuit 24 is basically performed with a delay with respect to the step-up operation of the driver power circuit 20 and the substrate voltage power supply circuit 22, that amount, the power consumption is reduced.

また、出力アンプに対する保護回路として、半導体基板上にてVddが印加される拡散層領域の電圧が所定値より高くなると、Vddから基板領域Nsubに向けて電流を流すダイオード構造が作り込まれている。 Also, as a protection circuit for the output amplifier, when the voltage of the diffusion layer region Vdd is applied at the semiconductor substrate is higher than the predetermined value, the diode structure to flow a current toward the Vdd to the substrate region Nsub is built . このダイオードは、通常は、Vsub>Vddであることにより逆バイアス状態となっているが、Vdd端子に静電気放電やサージ電圧等により通常電圧より高い電圧が不意に加わると、順バイアスとなって電流を流し、出力アンプの破壊の発生等を防止する。 This diode, is usually has a reverse bias state by a Vsub> Vdd, the voltage higher than the normal voltage by electrostatic discharge or surge voltage or the like is applied to unexpectedly Vdd terminal and a forward bias current flushed to prevent the occurrence of destruction of the output amplifier. 本装置においては、Vsubの昇圧後にVddの昇圧を開始することで、保護回路のダイオードを逆バイアスに保ったままVddの昇圧を行うことができる。 In this device, by starting boosting Vdd after boosting the Vsub, it is possible to perform the boosting of Vdd while maintaining the diodes of the protection circuit to reverse bias. すなわち、順バイアス電流の発生が防止されるため、電力消費が抑制される。 That is, since the occurrence of the forward bias current is prevented, the power consumption is suppressed.

Vddの昇圧及びAFE回路10の起動が完了した後、読み出し期間が開始される。 After activation of the booster and AFE circuit 10 of Vdd is completed, the readout period is started. 読み出し期間において、ドライバ4は蓄積部2sに格納される信号電荷のライン転送、水平転送、出力部2dのリセットゲートの動作を制御する。 In the reading period, the driver 4 line transfer signal charges stored in the storage section 2s, controls the horizontal transfer operation of the reset gate of the output unit 2d. ライン転送動作では、蓄積部2sの信号電荷は1行ずつ水平転送部2hへ垂直転送される。 In the line transfer operation, signal charges of the storage section 2s is vertically transferred to the horizontal transfer section 2h line by line. 水平転送部2hに転送された1行分の信号電荷は、CCDシフトレジスタで構成される水平転送部2hの水平転送動作により、次のライン転送までに出力部2dへ順次、転送される。 One row of the signal charges transferred to the horizontal transfer unit 2h, the horizontal transfer operation of the composed horizontal transfer portion 2h in the CCD shift register, sequentially to the output section 2d by the next line transfer, is transferred. 出力部2dは、上述のように浮遊拡散層にて信号電荷量に応じた電圧信号を検出し、出力アンプで増幅して画像信号Voutとして出力する。 The output unit 2d detects a voltage signal corresponding to the signal charge amount at floating diffusion layer as described above, and outputs as an image signal Vout is amplified by the output amplifier.

1フレームのVoutの出力が完了し、読み出し期間が終わると、上述したように電源部6は停止され、またAFE回路10はスタンバイ状態とされ、これらにより電力消費の抑制が図られる。 1 outputs the Vout frame is completed, the read period is over, the power supply unit 6 as described above is stopped, also the AFE circuit 10 is a standby state, these by suppressing power consumption is achieved.

本実施形態に係る撮像装置の概略のブロック構成図である。 Schematic block diagram showing an imaging apparatus according to the present embodiment. 本装置の動作を説明するタイミングチャートである。 Is a timing chart for explaining the operation of the device.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

2 CCDイメージセンサ、2i 撮像部、2s 蓄積部、2h 水平転送部、2d 出力部、4 ドライバ、6 電源部、8 タイミングジェネレータ、10 AFE回路、12 デジタル信号処理回路、14 DSP、20 ドライバ用電源回路、22 基板電圧用電源回路、24 アンプ用電源回路。 2 CCD image sensor, 2i imaging unit, 2s storage unit, 2h horizontal transfer unit, 2d output unit, 4 drivers, 6 power unit, 8 a timing generator, 10 AFE circuit, 12 digital signal processing circuit, power supply 14 DSP, 20 driver circuit, the power supply circuit 22 board voltage, 24 amp power supply circuit.

Claims (6)

  1. 信号電荷に応じた画像信号を出力アンプで増幅して出力する固体撮像素子と、 And the solid-state image sensor that amplifies and outputs an image signal at the output amplifier corresponding to the signal charges,
    前記固体撮像素子をパルス駆動して前記信号電荷を転送出力させる駆動回路と、 A drive circuit for transferring and outputting the signal charges of the solid-state imaging device and pulse driving,
    前記固体撮像素子及び前記駆動回路に電力を供給する第1電源回路と、 A first power supply circuit for supplying power to the solid-state imaging element and the driving circuit,
    前記出力アンプに電力を供給する第2電源回路と、 A second power supply circuit supplies power to said output amplifier,
    前記固体撮像素子から1フレームの前記画像信号が出力される読み出し期間の終了に応じて、前記第1電源回路及び前記第2電源回路を停止する制御部と、 And the solid in response to the end of the readout period of the image signal of one frame from the imaging device is output, the control unit for stopping the first power supply circuit and said second power supply circuit,
    を有し、 Have,
    前記制御部は、 Wherein,
    前記固体撮像素子の新たな撮像期間の開始に先行して、前記第1電源回路を起動しその出力電圧を回復させ、 The solid prior to the start of a new imaging period of the image sensor, to start the first power supply circuit to restore the output voltage,
    前記撮像期間の開始後、前記第2電源回路を起動し、その出力電圧を当該撮像期間に対応する前記画像信号の前記読み出し期間の開始前に回復させること、 After the start of the imaging period, activating the second power supply circuit, the output voltage can be recovered before the start of the reading period of the image signal corresponding to the imaging period,
    を特徴とする撮像装置。 Imaging device according to claim.
  2. 信号電荷に応じた画像信号を増幅して出力する出力アンプ及び、当該出力アンプの電源拡散層と基板領域との間にダイオード構造を形成し前記電源拡散層に印加される過電圧から当該出力アンプを保護する保護回路を含む固体撮像素子と、 Signal output amplifier amplifies the image signal output corresponding to the charge and, the output amplifier from an overvoltage applied to form a diode structure wherein the power supply diffusion layer between the output amplifier of the power supply diffusion layer and the substrate region a solid-state imaging device including a protection circuit for protecting,
    前記固体撮像素子をパルス駆動して前記信号電荷を転送出力させる駆動回路と、 A drive circuit for transferring and outputting the signal charges of the solid-state imaging device and pulse driving,
    前記固体撮像素子及び前記駆動回路に電力を供給する第1電源回路と、 A first power supply circuit for supplying power to the solid-state imaging element and the driving circuit,
    前記電源拡散層に電圧を印加し前記出力アンプに電力を供給する第2電源回路と、 A second power supply circuit supplies power to the output amplifier by applying a voltage to the power source diffusion layer,
    前記第1電源回路及び前記第2電源回路の起動及び停止を制御する制御部と、 A control unit for controlling start and stop of the first power supply circuit and said second power supply circuit,
    を有し、 Have,
    前記第1電源回路は、前記固体撮像素子の基板領域に前記ダイオード構造を逆バイアスとする電圧を印加し、 The first power supply circuit applies a voltage to the diode structure and the reverse bias to the substrate region of the solid-
    前記制御部は、 Wherein,
    前記固体撮像素子から1フレームの前記画像信号が出力される読み出し期間の終了に応じて、前記第2電源回路を停止させ、次いで前記第1電源回路を停止させ、 The solid in response to the end of the read period when the image signal is output for one frame from the imaging device, the second power supply circuit is stopped, and then stops the first power supply circuit,
    前記固体撮像素子の新たな撮像期間の開始に先行して、前記第1電源回路を起動しその出力電圧を回復させ、 The solid prior to the start of a new imaging period of the image sensor, to start the first power supply circuit to restore the output voltage,
    前記第1電源回路の起動後、前記第2電源回路を起動し、その出力電圧を当該撮像期間に対応する前記画像信号の前記読み出し期間の開始前に回復させること、 After activation of the first power supply circuit, activates the second power supply circuit, the output voltage can be recovered before the start of the reading period of the image signal corresponding to the imaging period,
    を特徴とする撮像装置。 Imaging device according to claim.
  3. 請求項1又は請求項2に記載の撮像装置において、 The imaging apparatus according to claim 1 or claim 2,
    前記制御部は、 Wherein,
    前記撮像期間の終了後、前記第2電源回路を起動すること、 After completion of the imaging period, to start the second power supply circuit,
    を特徴とする撮像装置。 Imaging device according to claim.
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の撮像装置において、 The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3,
    前記固体撮像素子から出力される前記画像信号に対して信号処理を行う信号処理回路を有し、 A signal processing circuit for performing signal processing on the image signal output from the solid-state imaging device,
    前記制御部は、 Wherein,
    前記読み出し期間の終了に応じて、さらに前記信号処理回路を停止し、 In response to the end of the readout period, and further stops the signal processing circuit,
    前記撮像期間の開始後かつ前記読み出し期間の開始前に前記信号処理回路を起動すること、 To start the signal processing circuit before the start of the after starting and the readout period of the imaging period,
    を特徴とする撮像装置。 Imaging device according to claim.
  5. 請求項4に記載の撮像装置において、 The imaging apparatus according to claim 4,
    前記制御部は、 Wherein,
    前記第2電源回路の出力電圧の回復後に前記信号処理回路を起動すること、 To start the signal processing circuit after the recovery of the output voltage of the second power supply circuit,
    を特徴とする撮像装置。 Imaging device according to claim.
  6. 請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の撮像装置において、 The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5,
    前記第1電源回路は、 The first power supply circuit,
    前記固体撮像素子の基板に印加する所定の基板電圧を生成する基板電圧用電源回路と、 A power supply circuit board voltage for generating a predetermined substrate voltage applied to the substrate of the solid-
    前記駆動回路に供給する所定の駆動回路用電圧を生成する駆動回路用電源回路と、 A drive circuit power supply circuit for generating a predetermined driving circuit for voltage to be supplied to said driving circuit,
    を含むことを特徴とする撮像装置。 Imaging device, which comprises a.
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