JP2014220771A - 固体撮像装置及びカメラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固体撮像装置は、画素アレイと複数の列信号線と、前記複数の列信号線に対応して配され、それぞれが備える制御端子の電位に応じた電流を前記複数の列信号線のそれぞれに流す複数の電流源とを備える。前記画素アレイから信号の読み出しを行う第1モードにおいて、第1電位生成部の出力を前記制御端子に接続して前記制御端子の電位を前記第1電位にする場合、前記制御端子の電位が前記第1電位に達する前に、当該電位が前記第1電位に達した時よりも大きい電流を前記制御端子に供給する。
【選択図】図1
Description
図1乃至3を参照しながら、第1実施形態の固体撮像装置101を説明する。図1は、固体撮像装置101の構成を説明するブロック図である。固体撮像装置101は、画素アレイ1と、垂直走査回路2と、増幅部13と、電位生成部14と、と備えうる。画素アレイ1からの信号は、垂直走査回路2からの制御信号にしたがって、列信号線NVを介して増幅部13に入力される。その後、該信号は、増幅部13によって増幅され、水平走査回路22に出力される。ここで、増幅部13は、図1に例示されるように、画素アレイ1からの信号を増幅するための構成の一部として定電流源20を有する。
図4を参照しながら、第2実施形態の固体撮像装置102を説明する。第2実施形態は、PMOSトランジスタM41pを用いてユニット4(第1電位生成部16に対応)を構成している点で第1実施形態と異なる。本実施形態のユニット4は、バイアス電流源Ib1とユニット4との関係から、ノードN1において、第1電位VCNT1を生成する。この構成によると、ノードN1の電位が第1電位VCNT1より下がると、PMOSトランジスタM41pのゲート端子‐ソース端子間の電位差VGSが大きくなり、PMOSトランジスタM41pに流れる電流の量が増加する。このように、本実施形態によると、第1実施形態と同様の効果が得られ、第2モードから第1モードへの遷移を高速に行うことができる。
図5を参照しながら、第3実施形態の固体撮像装置103を説明する。第3実施形態は、固体撮像装置103を構成するトランジスタにPMOSトランジスタを用いている点で第1実施形態と異なる。この場合、固体撮像装置103の動作は、第1実施形態の固体撮像装置101とは極性が逆になり、例えば、画素アレイ1に蓄積される電荷はホール(正孔)となる。図5において、PMOSトランジスタを用いたものについては、記号に「p」を付して示している。ユニット4乃至6は、適切な第1電位VCNT1及び第2電位VCNT2(電源電圧VDD=5Vとして、例えば、VCNT1=3V、第2電位VCNT2=4.2V)を供給するように設計されればよい。本実施形態のように、各トランジスタにPMOSトランジスタを用いて構成される態様によっても、NMOSトランジスタで構成される第1実施形態と同様の効果が得られる。
図8を参照しながら、第4実施形態の固体撮像装置105を説明する。第4実施形態は、ユニット4及び5において抵抗素子を用いて第1電圧VCNT1及び第2電圧VCNT2を生成している点で、第1実施形態と異なる。抵抗素子には、例えば、ポリシリコン等を用いればよい。例えば、電源電圧VDDを5Vとして、バイアス電流源Ib1の電流量を100μAとしたとき、ユニット4の第1抵抗素子R1は、その抵抗値が、例えば、30kΩになるように設けられればよい。これにより、ユニット4は、ノードN1において、第1電圧VCNT1(ここでは、2V)を生成することができる。ここで、第2モードから第1モードに切り替えた直後は、ノードN1の電位は、第1電圧VCNT1より低くなり、第1抵抗素子R1には、それに応じた量の電流が流れる。例えば、ノードN1の電位が1Vのときは、第1抵抗素子R1には、200μAの電流が流れる。その結果、ノードN1の電位は、第1電圧VCNT1(ここでは、2V)に戻りうる。
図9を参照しながら、第5実施形態の固体撮像装置106を説明する。本実施形態は、列電流源11の構成が第1実施形態と異なる。第1実施形態では、列電流源3は、各列に対応して配された電流源3cが複数のMOSトランジスタのカスコード接続によって構成されていたが、本実施形態のように、カスコード接続による構成を採用しなくてもよい。ユニット4は第1電圧VCNT1として、例えば、1.5V程度を生成し、ユニット5は第2電圧VCNT2として、例えば、1V程度を生成する。このように、本実施形態によっても第1実施形態と同様の効果が得られ、上記の構成を採ることによってユニット6を設けずにレイアウト面積を抑制してもよい。
図10を参照しながら、第6実施形態を説明する。図10に例示されるように、列アンプ群7の各列アンプ7cにおいて、差動増幅回路と接続される電流源(第2電流源)は、複数のMOSトランジスタのカスコード接続によって構成されてもよい。各列アンプ7cにおいてもカスコード接続によって構成された電流源を用いることによって、電流値の変動を抑えることができ、スミアの抑制やリニアリティの確保に有利である。ここでは、各列アンプ7cの電流源は、MOSトランジスタM71及びM72を用いたカスコード接続によって構成している。MOSトランジスタM71のゲート端子をノードNbに接続し、MOSトランジスタM72のゲート端子をノードNgに接続し、第1モードと第2モードとで、電流を調整できるように設けられている。また、第2モードにおいては、列アンプ7cに流れる電流値は0μAではなく、例えば、0.5μA程度のアイドリング電流を流すとよく、これにより、第2モードから第1モードへの遷移が速やかに為されうる。第1モードにおいては、列アンプ7cに流れる電流値は、例えば、2.5乃至10μA程度である。
Claims (13)
- 複数の画素ユニットが複数の行及び複数の列を構成するように配された画素アレイと、
それぞれが前記複数の列に対応して配され、前記画素アレイから信号を読み出すための複数の列信号線と、
それぞれが前記複数の列信号線に対応して配され、それぞれが備える制御端子の電位に応じた電流を前記複数の列信号線のそれぞれに流す複数の電流源と、を備える固体撮像装置であって、
第1電位を生成する第1電位生成部と、
前記第1電位とは異なる電位の第2電位を生成する第2電位生成部と、
前記画素アレイから信号の読み出しを行う第1モードでは、前記第1電位生成部の出力を前記制御端子に接続して前記制御端子の電位を前記第1電位にし、前記信号の読み出しを休止する第2モードでは、前記第2電位生成部の出力を前記制御端子に接続して前記制御端子の電位を前記第2電位にするスイッチ部と、を備え、
前記第1電位生成部は前記スイッチ部を介して、前記制御端子の電位が前記第1電位に達する前に、当該電位が前記第1電位に達した時よりも大きい電流を前記制御端子に供給し、
前記第2電位生成部は前記スイッチ部を介して、前記制御端子の電位が前記第2電位に達する前に、当該電位が前記第2電位に達した後よりも大きい電流を前記制御端子に供給する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記複数の電流源の前記制御端子のそれぞれは共通の制御信号線に接続されており、
前記第1電位生成部は、前記制御信号線の一方の端に配されており、前記第2電位生成部は、前記制御信号線の他方の端に配されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記第1電位生成部及び前記第2電位生成部のうち一方は、PMOSトランジスタ及び電流源で構成され、前記第1電位生成部及び前記第2電位生成部のうち他方は、NMOSトランジスタ及び電流源で構成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記画素アレイ、前記複数の電流源、前記第1電位生成部及び前記第2電位生成部を構成するトランジスタは、PMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタのうちのいずれか一方を用いて構成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。 - 前記第1電位生成部及び前記第2電位生成部のそれぞれは増幅回路を含む、
ことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。 - 前記第1電位生成部はソースフォロワ回路を構成し、前記第2電位生成部はソース接地回路を構成している、
ことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。 - 前記第1電位生成部及び前記第2電位生成部のそれぞれは、定電流源と抵抗素子とを用いて前記第1電位及び前記第2電位のそれぞれを生成する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記スイッチ部は、前記第1電位生成部と前記制御端子とを接続する第1スイッチ部と、前記第2電位生成部と前記制御端子とを接続する第2スイッチ部とを含む、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の電流源のそれぞれは、複数のMOSトランジスタのカスコード接続によって構成されており、前記制御端子は前記複数のMOSトランジスタのうちの少なくとも1つが備えるゲート端子を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の電流源のそれぞれは1つのMOSトランジスタによって構成されており、前記制御端子は前記MOSトランジスタが備えるゲート端子を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記固体撮像装置は、前記複数の列信号線に対応して配され、前記画素アレイから読み出した信号を増幅するための複数の列アンプをさらに備え、
前記複数の列アンプのそれぞれは、差動増幅回路と、前記差動増幅回路に電流を供給するための第2電流源と、を有し、
前記第2電流源は、前記スイッチ部を介して供給された前記第1電位又は前記第2電位に応じた量の電流を流す、
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記画素アレイから読み出される信号は、ノイズ成分を含む第1信号と、ノイズ成分及び前記画素ユニットに入射した光に応じた成分を含む第2信号と、を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
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