JP6405184B2 - 固体撮像装置およびカメラ - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像装置、その駆動方法及びカメラに関する。

固体撮像装置は、例えば、行列状に配列された複数の画素と、駆動部と、読出部と、転送部と、出力部とを備える。駆動部は、例えばシフトレジスタを含む垂直走査回路であり、複数の画素を同期信号に基づいて行毎に走査しながら駆動する。読出部は、該駆動された画素から画素信号を読み出す。転送部は、例えばシフトレジスタを含む水平走査回路であり、該読み出された画素信号を同期信号に基づいて列毎に走査しながら転送する。

特開２００６−０８１０４８号公報

所定期間にわたって撮影が開始されない場合等には、一部のユニットの動作モードを休止状態にすることにより、固体撮像装置の消費電力を低減することができる。このことは、例えば、制御対象のユニットへの電力の供給を中止することによって為されうる。

特許文献１には、固体撮像装置におけるＰＮ接合で不測の順バイアス電流が発生することを防ぐため、固体撮像装置を構成する複数のユニットの状態を変更する順番を設定することが記載されている。しかしながら、特許文献１には、各ユニットの状態の変更するタイミングをどのように決定するかについては開示されていない。

本発明は、固体撮像装置を構成する各ユニットの動作モードを変更するタイミングを決定するのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。

本発明の一つの側面は固体撮像装置に係り、前記固体撮像装置は、複数の行および複数の列を形成するように配列された複数の画素を備える固体撮像装置であって、前記複数の画素を第１の同期信号に基づいて行毎に走査しながら駆動する駆動部と、前記駆動部により駆動された前記複数の画素から画素信号を読み出す読出部と、前記読出部により読み出された画素信号を第２の同期信号に基づいて列毎に走査しながら転送する転送部と、前記転送部により転送された画素信号を出力する出力部と、前記読出部および前記出力部に電力を供給する電力供給部と、制御部と、を備え、前記制御部は、画素信号の読み出しを開始する第１の場合には、前記電力供給部を非動作状態から動作状態にした後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づいて定まる第１期間が経過したタイミングで、前記電力供給部による前記読出部および前記出力部の前記少なくとも一方への電力の供給量を増加させ、画素信号の読み出しが終了した第２の場合には、前記電力供給部による前記読出部および前記出力部の前記少なくとも一方への電力の供給量を減少させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づいて定まる第２期間が経過したタイミングで、前記電力供給部を動作状態から非動作状態にすることを特徴とする。

本発明によれば、固体撮像装置を構成する各ユニットの動作モードを変更するタイミングを決定するのに有利である。

固体撮像装置の各ユニットの制御系の例を説明するためのブロック図。 固体撮像装置の全体構成例を説明するためのブロック図。 単位画素の構成例を説明するためのブロック図。 固体撮像装置の読出動作の一例を説明するためのタイミングチャート。 動作モード変更時のタイミングチャートの一例。 動作モード変更時のタイミングチャートの一例。 固体撮像装置の全体構成例を説明するためのブロック図。 固体撮像装置の全体構成例を説明するためのブロック図。 動作モード変更時のタイミングチャートの一例。 カメラの構成例を説明するためのブロック図。

図１を参照しながら、本発明に係る固体撮像装置１００（以下、単に「装置１００」という。）の各ユニットの制御系の例を説明する。

図１（ａ）に例示されるように、装置１００は、例えば、ユニットＵ１〜Ｕ３に電力を供給する電力供給部Ｕ_ＰＷと、制御部Ｕ_ＣＮＴとを備えている。電力供給部Ｕ_ＰＷは、電源ラインＶ０にスイッチＳＷ０を介して電気的に接続されている。電力供給部Ｕ_ＰＷは、スイッチＳＷ０が導通状態になることにより、電源ラインＶ０から所定の電圧を受けて、ユニットＵ１〜Ｕ３に供給するための定電圧や定電流を発生する。ユニットＵ１〜Ｕ３は、例えば、画素信号を読み出すための読出部、該読み出された信号を出力するための出力部、その他の装置１００を構成する回路部である。

ユニットＵ１〜Ｕ３は、それぞれ、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を介して電力供給部Ｕ_ＰＷに電気的に接続されている。ユニットＵ１〜Ｕ３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が導通状態になることにより、電力供給部Ｕ_ＰＷから対応電力（Ｖ１〜Ｖ３）を受ける。なお、ここでは説明を容易にするためユニットの数量が３の場合を例示したが、ユニットの数量は１、２又は４以上でもよい。

制御部Ｕ_ＣＮＴは、上記スイッチＳＷ０〜ＳＷ３のそれぞれを制御する。具体的には、制御部Ｕ_ＣＮＴは、端子ＣＩＮで受けた制御信号および端子ＣＬＫで受けた同期信号に基づいて、スイッチＳＷ０〜ＳＷ３を制御するための制御信号を端子ＣＯＵＴ０〜ＣＯＵＴ３からそれぞれ出力する。

図１（ｂ）は、制御部Ｕ_ＣＮＴに入力される制御信号および制御部Ｕ_ＣＮＴから出力される制御信号についてのタイミングチャートを示している。なお、図中の制御信号についての符号は、対応する端子の符号と同一のものとする。例えば、端子ＣＩＮに入力される制御信号は「制御信号ＣＩＮ」と示される。

時刻ｔ１０で、制御信号ＣＩＮがハイレベル（Ｈ）になる。これに応答して、制御部Ｕ_ＣＮＴは、制御信号ＣＯＵＴ０〜ＣＯＵＴ３を、ＣＯＵＴ０、ＣＯＵＴ１、ＣＯＵＴ２、ＣＯＵＴ３の順にＨにする。これにより、スイッチＳＷ０〜ＳＷ３は、ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の順に導通状態になる。具体的には、時刻ｔ１１で制御信号ＣＯＵＴ０をＨにしてスイッチＳＷ０を導通状態にし、電力供給部Ｕ_ＰＷは電源ラインＶ０に電気的に接続される。その後、時刻ｔ１２〜ｔ１４で、制御信号ＣＯＵＴ１〜ＣＯＵＴ３を順にＨにしてスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を順に導通状態にし、電力供給部Ｕ_ＰＷからユニットＵ１〜Ｕ３への電力供給が順に開始される。制御信号ＣＯＵＴ０〜ＣＯＵＴ３の出力のタイミングは、同期信号ＣＬＫに基づいて定められる。

時刻ｔ２０で、制御信号ＣＩＮがローレベル（Ｌ）になる。これに応答して、制御部Ｕ_ＣＮＴは、制御信号ＣＯＵＴ０〜ＣＯＵＴ３を、ＣＯＵＴ３、ＣＯＵＴ２、ＣＯＵＴ１、ＣＯＵＴ０の順にＬにする。即ち、時刻ｔ１１〜ｔ１４とは逆の順序で、制御信号ＣＯＵＴ０〜ＣＯＵＴ３の信号レベルを変化させる。これにより、スイッチＳＷ０〜ＳＷ３は、ＳＷ３、ＳＷ２、ＳＷ１、ＳＷ０の順に非導通状態になる。具体的には、時刻ｔ２１〜ｔ２３で制御信号ＣＯＵＴ３〜ＣＯＵＴ１を順にＬにしてスイッチＳＷ３〜ＳＷ１を非導通状態にし、電力供給部Ｕ_ＰＷからユニットＵ３〜Ｕ１への電力供給が中止される。その後、時刻ｔ２４で、制御信号ＣＯＵＴ０をＬにしてスイッチＳＷ０を非導通状態にし、電力供給部Ｕ_ＰＷは電源ラインＶ０から電気的に遮断される。

制御信号ＣＯＵＴ０〜ＣＯＵＴ３の出力のタイミングは、同期信号ＣＬＫに基づいて定められる。本方法によると、装置１００を構成する各ユニットの動作モードを変更し且つそのタイミングを決定するのに有利である。

なお、以上の一連の動作において、電力供給部Ｕ_ＰＷからユニットＵ１〜Ｕ３に電力が供給されている動作状態は、例えば「アクティブモード」と称されてもよい。また、該電力の供給が抑制されている非動作状態は、例えば「省電力モード」と称されてもよい。上述の時刻ｔ１０〜１４の一連の動作は、省電力モードからの復帰動作と称されてもよい。

ユニットＵ１〜Ｕ３のうちの１つは、画素信号、画像データ又はそれらに応じた信号若しくはデータを、他の少なくとも１つに対して供給する。そのため、ユニットＵ１〜Ｕ３への電力の供給およびその中止は、図１（ｂ）を参照しながら述べたように、所定の順に為されるとよい。例えば、ユニットＵ１がユニットＵ２から信号を受けて所定の信号処理を行う場合、省電力モードからアクティブモードに復帰する際には、ユニットＵ１は、ユニットＵ２から信号を受ける前に該信号を受けることが可能な状態になっている必要がある。そのため、ユニットＵ１への電力供給が、ユニットＵ２への電力供給よりも先に為される。同様に、アクティブモードから省電力モードに移行する際には、例えば、ユニットＵ１への電力供給の中止がユニットＵ２への電力供給の中止よりも後に為されることにより、ユニットＵ２からユニットＵ１への不要な信号等の供給が抑制される。

以下、いくつかの実施例を参照しながら本発明の具体例を述べる。

（第１実施例）
図２〜６を参照しながら、第１実施例の固体撮像装置１００_１を説明する。装置１００_１は、図２に例示されるように、撮像部１０１、駆動部１０４、読出部Ｕ_ＲＯ、転送部１１４および出力部Ｕ_ＯＵＴを備えている。撮像部１０１は、複数の画素ＰＸが複数の行および複数の列を形成するように配列された画素アレイを含む。

図３に例示されるように、各画素ＰＸは、光電変換素子ＰＤ（例えばフォトダイオード）、転送トランジスタＴ_ＴＸ、フローティングディフュージョンＦＤ、リセットトランジスタＴ_ＲＥＳ、ソースフォロワトランジスタＴ_ＳＦ、選択トランジスタＴ_ＳＥＬを含む。転送トランジスタＴ_ＴＸのゲート端子には、制御信号ＴＸが供給される。制御信号ＴＸが活性化されると、光電変換素子ＰＤにおいて受光によって発生し蓄積された電荷が、転送トランジスタＴ_ＴＸによって、フローティングディフュージョンＦＤに転送される。ソースフォロワトランジスタＴ_ＳＦのソース電位は、フローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷量の変動に応じて変化する。選択トランジスタＴ_ＳＥＬのゲート端子には、制御信号ＳＥＬが供給される。制御信号ＳＥＬが活性化されると、選択トランジスタＴ_ＳＥＬは、ソースフォロワトランジスタＴ_ＳＦのソース電位に応じた画素信号を、出力端子ＯＵＴから列信号線に出力する。また、リセットトランジスタＴ_ＲＥＳのゲート端子には、制御信号ＲＥＳが供給される。制御信号ＲＥＳが活性化されると、リセットトランジスタＴ_ＲＥＳはフローティングディフュージョンＦＤの電位をリセットする。

駆動部１０４は、タイミングジェネレータ１１９からの同期信号に基づいて、行毎に走査しながら複数の画素ＰＸを駆動する。具体的には、駆動部１０４は、例えば、シフトレジスタを含む垂直走査回路であり、同期信号（垂直同期信号とする）およびクロック信号に基づいて行を選択しながら複数の画素ＰＸを駆動する。

読出部Ｕ_ＲＯは、例えば、コンパレータ１０６、ランプジェネレータ１０８、カウンタ１１０およびメモリ１１２を含む。コンパレータ１０６は、画素アレイの各列に対応するように配され、時間の経過に伴って信号レベルが変化するランプ信号をランプジェネレータ１０８から受けて、該ランプ信号と、対応する列の画素ＰＸからの信号（画素信号）との大小関係を比較する。カウンタ１１０は、コンパレータ１０６による上記比較が開始されてからの時間を計測している。そして、コンパレータ１０６による比較結果に応じて（具体的には、ランプ信号と画素信号との大小関係が逆転したことに応じて）、カウンタ１１０の計測結果（カウント値）はメモリ１１２に保持される。このようにして画素信号のアナログデジタル変換（ＡＤ変換）が為されうる。

転送部１１４は、タイミングジェネレータ１１９からの同期信号に基づいて、メモリ１１２に保持された値を列毎に走査しながら出力部Ｕ_ＯＵＴに転送する。具体的には、転送部１１４は、例えば、シフトレジスタを含む水平走査回路であり、同期信号（水平同期信号とする）およびクロック信号に基づいて列を選択しながらメモリ１１２に保持された値を水平転送する。

出力部Ｕ_ＯＵＴは、例えば、信号処理回路１１６、パラレルシリアル変換回路１１７およびＬＶＤＳ（低電圧差動信号）回路１１８を含む。信号処理回路１１６は、転送部１１４により水平転送された画素信号に対して所定の信号処理（例えば、画素ＰＸのリセット時の画素信号を用いた減算処理）を行う。パラレルシリアル変換回路１１７は、信号処理回路１１６からの信号に対してパラレルシリアル変換を行う。ＬＶＤＳ回路１１８は、該変換されたデータをＬＶＤＳ伝送方式で外部に出力する。

また、装置１００_１は、更に、タイミングジェネレータ１１９、ＰＬＬ回路１２０、バンドギャップ回路１２１（バンドギャップリファレンス）、情報保持部１２２および制御設定部１２３を備えている。

タイミングジェネレータ１１９は、装置１００を構成する各ユニットを制御するための１以上の同期信号を生成し、該同期信号を対応ユニットに供給する。例えば、駆動部１０４は、タイミングジェネレータ１１９から垂直同期信号ＶＤを受けて行毎の走査を行い、複数の画素ＰＸを駆動する。また、例えば、転送部１１４は、タイミングジェネレータ１１９から水平同期信号ＨＤを受けて列毎の走査を行い、画素信号を転送する。その他の各ユニットについても同様であり、対応する信号をタイミングジェネレータ１１９から受けて所定の動作を行う。なお、垂直同期信号ＶＤおよび水平同期信号ＨＤを含む同期信号の一部は外部から直接供給されてもよい。

ＰＬＬ回路１２０は、外部からの基準クロック信号に基づいて（具体的には、該基準クロック信号を分周または逓倍して）１以上のクロック信号を生成する信号生成部であり、該生成されたクロック信号を対応ユニットに供給する。ＰＬＬ回路１２０は、互いに周波数の異なる２以上のクロック信号を生成することも可能である。該２以上のクロック信号は、例えば、カウンタ１１０、信号処理回路１１６、ＬＶＤＳ回路１１８、タイミングジェネレータ１１９等に供給される。

バンドギャップ回路１２１は、電源ラインから所定の電圧を受けて、装置１００を構成する各ユニットに供給するための１以上の電圧を発生し、該電圧を対応ユニットに供給する。バンドギャップ回路１２１は、互いに値が異なる２以上の電圧を生成することも可能である。該２以上の電圧は、例えば、撮像部１０１、駆動部１０４、コンパレータ１０６、ランプジェネレータ１０８、カウンタ１１０、メモリ１１２、転送部１１４、ＬＶＤＳ回路１１８、ＰＬＬ回路１２０等に供給される。

情報保持部１２２は、予め設定された情報、又は、撮影前にユーザにより設定され若しくは撮影中にユーザにより変更された撮影条件（例えば、シャッタースピードないし露光時間）に基づく情報を保持しており、不揮発性メモリ等の記憶部である。該情報は、例えば、動作モード（アクティブモード／省電力モード）を変更する際の各ユニットの制御順序やそのタイミング等を特定するための情報を含みうる。制御設定部１２３は、例えば、動作モードの変更通知を受けて情報保持部１２２から該情報を読み出し、該情報に基づく制御用のパラメータをタイミングジェネレータ１１９に設定する。タイミングジェネレータ１１９は、同期信号の他、電力供給の制御対象のユニットに供給するための制御信号であって上記設定されたパラメータに応じた制御信号を生成する。該制御信号は、例えば、駆動部１０４に供給される垂直同期信号ＶＤおよび転送部１１４に供給される水平同期信号ＨＤの少なくとも一方に基づいて生成される。

図４は、画素信号の読出動作を行うときのタイミングチャートを例示している。図中の横軸は時間軸を示している。縦軸には、前述の各信号ＨＤ、ＳＥＬ、ＲＥＳ、ＴＸの他、読出部Ｕ_ＲＯでの動作状態、及び、読出部Ｕ_ＲＯを構成する各ユニットの制御信号をそれぞれ示している。制御信号ＡＤＣ＿ＲＥＳ１は、コンパレータ１０６をリセットするための制御信号である。制御信号ＡＤＣ＿ＲＥＳ２は、ランプジェネレータ１０８およびカウンタ１１０をリセットするための制御信号である。制御信号ＣＮＴ＿ＣＯＭＰ、ＣＮＴ＿ＲＡＭＰおよびＣＮＴ＿ＣＯＵＮＴは、それぞれ、コンパレータ１０６、ランプジェネレータ１０８およびカウンタ１１０への電力供給を制御するための制御信号である。ここでは、上記制御信号は、いずれも、Ｈのときに活性化することを示し、Ｌのときに非活性化することを示す。

時刻ｔ４０１で信号ＨＤがＨになった後、時刻４０２では、信号ＳＥＬをＬにすると共に信号ＲＥＳをＨにすることにより、フローティングディフュージョンＦＤをリセットする。その後、時刻ｔ４０３で信号ＳＥＬをＨにして、画素信号の読出対象の画素ＰＸを選択する。

次に、時刻ｔ４０４で、信号ＡＤＣ＿ＲＥＳ１およびＡＤＣ＿ＲＥＳ２をＨにしてコンパレータ１０６、ランプジェネレータ１０８およびカウンタ１１０をリセットする。その後、時刻ｔ４０５で、信号ＡＤＣ＿ＲＥＳ１およびＡＤＣ＿ＲＥＳ２をＬにして、時刻４０２でリセットされたフローティングディフュージョンＦＤの電位に応じた信号（「Ｎ信号」とする）のＡＤ変換を行う。該ＡＤ変換が完了する時刻を時刻ｔ４０６とし、時刻ｔ４０４〜ｔ４０６の間、信号ＣＮＴ＿ＣＯＭＰ、ＣＮＴ＿ＲＡＭＰおよびＣＮＴ＿ＣＯＵＮＴはＨに維持される。

次に、時刻ｔ４０６で信号ＣＮＴ＿ＲＡＭＰおよびＣＮＴ＿ＣＯＵＮＴをＬにした後、時刻ｔ４０７で信号ＴＸをＨにして光電変換素子ＰＤで発生し蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。その後、時刻ｔ４０８で信号ＴＸをＬにする。

時刻ｔ４０９〜ｔ４１１では、時刻ｔ４０４〜４０６と同様の動作を行う。これにより、時刻４０７で電荷が転送されたフローティングディフュージョンＦＤの電位に応じた信号（「Ｓ信号」とする）のＡＤ変換を行う。そして、前述の信号処理回路１１６によってＮ信号とＳ信号との差分が信号成分として取得される。

再び図２を参照すると、タイミングジェネレータ１１９、情報保持部１２２および制御設定部１２３は、図１を参照しながら述べた制御部Ｕ_ＣＮＴに対応する。動作モードの変更通知は、図１を参照しながら述べた制御信号ＣＩＮに対応する。バンドギャップ回路１２１は、電力供給部Ｕ_ＰＷに対応する。また、電力供給の制御対象のユニットに供給するための制御信号は、図１を参照しながら述べた制御信号ＣＯＵＴ０等に対応する。即ち、本例では、動作モードの変更通知に応答して、垂直同期信号ＶＤおよび水平同期信号ＨＤの少なくとも一方に基づいて定まるタイミングで、制御対象のユニットへの電力供給が中止され、又は、該電力供給が再開される。このことを、以下、図５を参照しながら具体的に述べる。

図５は、光電変換素子ＰＤで電荷蓄積を行っている間にアクティブモードから省電力モードに移行した後に再びアクティブモードに復帰する場合のタイミングチャートを例示している。図中の横軸は時間軸を示している。縦軸には、動作モードの変更通知、垂直同期信号ＶＤ、クロック信号（例えば、駆動部１０４に供給されるクロック信号）、及び、光電変換素子ＰＤの状態を示している。また、その下には、装置１００_１を構成する各ユニットを４つのグループＧ（Ｇ１〜Ｇ４）に分類した場合の各グループＧの電力供給の状態、及び、該状態に対応する制御信号ＣＮＴ＿ＰＷ１〜ＣＮＴ＿ＰＷ４を示している。

グループＧ１は、例えば、定電圧や定電流等の電力やクロック信号等の基準信号を受けて所定の動作を行うユニットを含み、本例では例えば、撮像部１０１、コンパレータ１０６、ランプジェネレータ１０８、カウンタ１１０および信号処理回路１１６を含みうる。

グループＧ２は、例えば、上記電力や上記基準信号を受け且つグループＧ１のユニットの少なくとも一部から信号を受けて所定の動作するユニットを含み、本例では例えば、ＬＶＤＳ回路１１８を含みうる。

グループＧ３は、例えば、上記電力を受けてグループＧ１及びＧ２のユニットの少なくとも一部に上記基準信号を供給するユニットを含み、本例では例えば、ＰＬＬ回路１２０を含みうる。

グループＧ４は、例えば、グループＧ１〜Ｇ３に上記電力を供給するユニットを含み、本例では例えば、バンドギャップ回路１２１を含みうる。情報保持部１２２は記憶部として機能し、グループＧ１〜Ｇ４の、省電力モードからアクティブモードへの遷移の順序と、アクティブモードから省電力モードへの遷移の順序とを予め記憶している。本例では、Ｇ１からＧ４への昇順で、Ｇ１〜Ｇ４の回路が順次、アクティブモードから省電力モードに遷移する。そして、Ｇ４からＧ１への降順で、Ｇ１〜Ｇ４の回路が順次、省電力モードからアクティブモードに遷移する。

本例では、期間Ｔ５１の待機状態の後、期間Ｔ５２で垂直同期信号ＶＤを受けて全画素ＰＸのリセットが為される。その後、各画素ＰＸの光電変換素子ＰＤは電荷蓄積状態となるが、ここで、動作モードの変更通知Ａに応答してアクティブモードから省電力モードに移行する。具体的には、通知Ａを受けた後の第１の垂直同期信号ＶＤに応答して（ここでは、信号ＶＤがＨからＬに変わるタイミングで）、信号ＣＮＴ＿ＰＷ１をＨからＬにし、グループＧ１への電力供給を中止する。このときの時刻を時刻ｔ５０１とする。

そして、通知Ａを受けた後の第２の垂直同期信号ＶＤに応答して信号ＣＮＴ＿ＰＷ２をＨからＬにし、グループＧ２への電力供給を中止する（時刻ｔ５０２）。同様にして、第３の垂直同期信号ＶＤに応答してグループＧ３への電力供給を中止し（時刻ｔ５０３）、また、第４の垂直同期信号ＶＤに応答してグループＧ４への電力供給を中止する（時刻ｔ５０４）。

その後、所定期間が経過した後、動作モードの変更通知Ｂに応答して省電力モードからアクティブモードに復帰する。具体的には、通知Ｂを受けた後の第１の垂直同期信号ＶＤに応答して、信号ＣＮＴ＿ＰＷ４をＬからＨにし、グループＧ４への電力供給を再開する（時刻ｔ５０５）。そして、通知Ｂを受けた後の第２の垂直同期信号ＶＤに応答して信号ＣＮＴ＿ＰＷ３をＬからＨにし、グループＧ３への電力供給を再開する（時刻ｔ５０６）。同様にして、第３の垂直同期信号ＶＤに応答してグループＧ２への電力供給を再開し（時刻ｔ５０７）、また、第４の垂直同期信号ＶＤに応答してグループＧ１への電力供給を再開する（時刻ｔ５０８）。

期間Ｔ５３は、アクティブモードから省電力モードに移行するための期間とも言える。期間Ｔ５５は、省電力モードからアクティブモードに復帰するための期間とも言える。期間Ｔ５３〜Ｔ５５の間、各画素ＰＸの光電変換素子ＰＤは電荷蓄積状態に維持されている。

また、図５によると、時刻ｔ５０３〜ｔ５０６の間、グループＧ３のＰＬＬ回路１２０はクロック信号の生成を行わないため、図中においてクロック信号の波形はＬに維持されている。その後、省電力モードからアクティブモードに復帰する際には、生成が再開されたクロック信号が安定するまでの時間（いわゆるロックアップタイム）を考慮して、時刻ｔ５０６〜ｔ５０７の期間を設定すればよい。なお、ＰＬＬ回路１２０は、上記電力とは異なる他の電力が動作モードに関わらず供給される構成でもよい。その場合、例えば、外部からの基準クロック信号のＰＬＬ回路１２０への供給を中止または再開することによって動作モードの制御を行うことも可能である。

その後、期間Ｔ５６では各画素ＰＸから画素信号の読出動作が為され、そして、期間Ｔ５７では再び待機状態（期間Ｔ５１と同じ状態）になる。

本例によると、アクティブモードから省電力モードに移行する際には、上記通知Ａを受けて、グループＧ１〜Ｇ４への電力供給が、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の順に中止される。また、省電力モードからアクティブモードに復帰する際には、上記通知Ｂを受けて、グループＧ１〜Ｇ４への電力供給が、Ｇ４、Ｇ３、Ｇ２、Ｇ１の順に再開される。そして、これらの電力供給の中止または再開のタイミングは、垂直同期信号ＶＤに基づいて定められる。

上記通知Ａ及びＢは、装置１００_１の外部から供給されてもよいし、動作モードを制御するためのモード制御部であって装置１００_１がさらに備えるモード制御部から供給されてもよい。また、本例では、垂直同期信号ＶＤの１パルスごとにグループＧ１〜Ｇ４への電力供給が順に中止または再開される態様を例示したが、パルスの数量は本例に限られない。例えば、２以上のパルスごとに該電力供給が順に中止または再開されるように構成されてもよいし、その数量は、ユーザにより設定された撮影条件に基づいて変更されてもよい。即ち、クロック信号の整数倍の周期で、グループＧ１〜Ｇ４への電力供給が順に中止または再開されれば良い。

信号ＣＮＴ＿ＰＷ１〜ＣＮＴ＿ＰＷ４は、タイミングジェネレータ１１９で生成され、例えば、複数のラッチ回路を用いて生成されうる。例えば、アクティブモードから省電力モードに移行する場合には、例えば、垂直同期信号ＶＤに基づいて、通知Ａにしたがう信号をラッチ回路によりラッチしながら信号ＣＮＴ＿ＰＷ１として出力する。そして、次の垂直同期信号ＶＤに基づいて、該ラッチされた信号を信号ＣＮＴ＿ＰＷ２としてとして出力する。信号ＣＮＴ＿ＰＷ３〜４についても同様である。省電力モードからアクティブモードに復帰する場合（通知Ｂの場合）についても同様に考えればよい。

その他、以上の例では、グループＧ１〜Ｇ４への電力供給の中止または再開のタイミングが垂直同期信号ＶＤに基づいて定められる態様を例示したが、図６に例示されるように、該タイミングは水平同期信号ＨＤに基づいて定められてもよい。

図６は、他の実施例のタイミングチャートを図５と同様に示している。例えば、１パルス分の垂直同期信号ＶＤを受けている間（１行分を選択している間）に、Ｎを２以上の整数として、Ｎパルス分の水平同期信号ＨＤを受ける（Ｎ列を順に選択する）。そして、本例では、水平同期信号ＨＤの２パルスごとにグループＧ１〜Ｇ４への電力供給が順に中止または再開される。なお、パルスの数量は本例に限られるものではなく、１パルスごと又は３以上のパルスごとに該電力供給が順に中止または再開されるように構成されてもよい。即ち、クロック信号の整数倍の周期で、グループＧ１〜Ｇ４への電力供給が順に中止または再開されれば良い。

尚、本実施例では、グループＧ１〜Ｇ４を非動作状態とする場合に電力供給を中止し、動作状態とする場合に、電力供給を行う態様を例示したが、他の態様によって為されてもよい。例えば、グループＧ１〜Ｇ４を非動作状態とする場合に、グループＧ１〜Ｇ４を動作状態にする場合と比べて、供給する電力の量を少なくするようにしても良い。この例によると、非動作状態において比較的小さい量の電力が供給されているため、電力供給が中止されている場合と比べて、非動作状態から動作状態への遷移を高速化することができる。

（第２実施例）
前述の第１実施例で例示したグループＧ１〜Ｇ４は一例に過ぎず、装置１００の構成に応じて、適宜、グループの数量および各グループに含まれるユニットは変更されうる。

図７を参照しながら第２実施例の固体撮像装置１００_２を説明する。装置１００_２は、主に、２つのＰＬＬ回路（それぞれ、第１のＰＬＬ回路１２０_１及び第２のＰＬＬ回路１２０_２とする）を備えている、という点で装置１００_１と異なる。

ＰＬＬ回路１２０_１及び１２０_２は、いずれも、外部からの基準クロック信号に基づいて１以上のクロック信号を生成する。ＰＬＬ回路１２０_１は、例えば、タイミングジェネレータ１１９にクロック信号を供給し、タイミングジェネレータ１１９から所定の制御信号を受ける他、出力部Ｕ_ＯＵＴの各ユニットに供給するためのクロック信号を生成する。ＰＬＬ回路１２０_２は、ＰＬＬ回路１２０_１により生成されるクロック信号の周波数よりも高い周波数のクロック信号を生成し、例えば、カウンタ１１０に供給するためのクロック信号を生成する。なお、本例では、ＰＬＬ回路１２０_２は、バンドギャップ回路１２１から電力を受けて動作するのに対して、ＰＬＬ回路１２０_１は、バンドギャップ回路１２１から電力を受けずに他の電力供給部から電力を受けて動作する場合を考える。

本例のように、電力供給の中止または再開のタイミングが互いに異なる２つのユニットに、互いに異なる２つのクロック信号をそれぞれ供給する場合には、２つのＰＬＬ回路１２０_１及び１２０_２への電力供給の中止または再開のタイミングを変えてもよい。このことを、以下、第１実施例で例示した図５（又は図６）を参照しながら述べる。

本例では、グループＧ１は、例えば、撮像部１０１、コンパレータ１０６、ランプジェネレータ１０８、カウンタ１１０および信号処理回路１１６を含みうる（第１実施例と同様）。グループＧ２は、例えば、カウンタ１１０にクロック信号を供給するＰＬＬ回路１２０_２を含みうる。グループＧ３は、例えば、ＰＬＬ回路１２０_１からクロック信号を受けるＬＶＤＳ回路１１８を含みうる。グループＧ４は、例えば、バンドギャップ回路１２１およびＰＬＬ回路１２０_１を含みうる。

本例でのグループＧ１〜Ｇ４によると、ＰＬＬ回路１２０_２はカウンタ１１０にクロック信号を供給する。そのため、ＰＬＬ回路１２０_２への電力供給は、カウンタ１１０への電力供給よりも後に中止され、カウンタ１１０への電力供給よりも先に再開される。

また、ＬＶＤＳ回路１１８は読出部Ｕ_ＲＯからの信号に応じたデータを受ける。そのため、ＬＶＤＳ回路１１８への電力供給は、読出部Ｕ_ＲＯへの電力供給よりも後に中止され、読出部Ｕ_ＲＯへの電力供給よりも先に再開される。

また、ＰＬＬ回路１２０_１はＬＶＤＳ回路１１８にクロック信号を供給する。そのため、ＰＬＬ回路１２０_１への電力供給は、ＬＶＤＳ回路１１８への電力供給よりも後に中止され、ＬＶＤＳ回路１１８への電力供給よりも先に再開される。

なお、本構成の場合、ＬＶＤＳ回路１１８をグループＧ２に割り当てて、ＰＬＬ回路１２０_２をグループＧ３に割り当ててもよい。

また、本例では、ＰＬＬ回路１２０_１は、バンドギャップ回路１２１から電圧を受けずに他の電圧を受けて動作する。そのため、本例では、バンドギャップ回路１２１およびＰＬＬ回路１２０_１への電力供給は略同時に制御されてもよく、バンドギャップ回路１２１およびＰＬＬ回路１２０_１は互いに同じグループＧ４に割り当てられている。

（第３実施例）
図８を参照しながら、第３実施例の固体撮像装置１００_３を説明する。装置１００_３は、主に、バンドギャップ回路１２１の他、負電圧発生回路１２６をさらに備えている、という点で装置１００_２と異なる。負電圧発生回路１２６は、負電圧（０［Ｖ］より低い電圧）を発生し、これによって、例えば、撮像部１０１における各画素ＰＸの転送トランジスタＴ_ＴＸに供給する制御信号ＴＸのＬを負電圧に設定することができる。

本例のように、互いに異なる２つのユニットに互いに異なる２つの電力をそれぞれ供給する場合には、該２つの電力供給の中止または再開のタイミングを変えてもよい。このことを、以下、第１実施例で例示した図５（又は図６）を参照しながら述べる。

本例では、グループＧ１は、例えば、撮像部１０１、コンパレータ１０６、ランプジェネレータ１０８、カウンタ１１０および信号処理回路１１６を含みうる（第１〜第２実施例と同様）。グループＧ２は、例えば、カウンタ１１０にクロック信号を供給するＰＬＬ回路１２０_２と、ＰＬＬ回路１２０_１からクロック信号を受けるＬＶＤＳ回路１１８と含みうる。グループＧ３は、例えば、バンドギャップ回路１２１およびＰＬＬ回路１２０_１を含みうる。グループＧ４は、例えば、負電圧発生回路１２６を含みうる。

負電圧発生回路１２６への電力供給は、撮像部１０１への電力供給よりも後に中止され、カウンタ１１０への電力供給よりも先に再開される。負電圧発生回路１２６への電力供給の中止のタイミングが最後である必要はないが、省電力モードからアクティブモードに復帰する際には、負電圧発生回路１２６は、その内部に設けられた容量を十分に充電するのに比較的長い時間を要する。そのため、負電圧発生回路１２６への電力供給は最初に再開されるとよい。

（第４実施例）
図９を参照しながら第４実施例を説明する。前述の第１実施例では、光電変換素子ＰＤで電荷蓄積を行っている間に省電力モードに移行してアクティブモードに復帰する態様を例示した。しかし、動作モードの変更は上記態様に限られるものではなく、例えば、複数の画素ＰＸのそれぞれから１つの画素信号（１フレーム分の画素信号）を読み出した後に、動作モードの変更が為されてもよい。具体的には、１フレーム分の画素信号が読み出された後、次の１フレーム分の画素信号の読み出しを開始するまでの期間（いわゆる垂直ブランキング期間）に、省電力モードに移行してもよい。

図９は、本実施例のタイミングチャートを図５〜６（第１実施形態）と同様に示している。例えば、１パルス分の垂直同期信号ＶＤを受けている間（１行分を選択している間）に、Ｎパルス分の水平同期信号ＨＤを受ける（Ｎ列を順に選択する）。そして、本例では、第２のカウンタを用いて水平同期信号ＨＤのパルスをカウントし、その結果に基づいて、各グループＧへの電力供給を中止し、又は、該電力供給を再開する。

具体的には、水平同期信号ＨＤの１パルスごとにＨＤカウント値がカウントアップされる。そして、アクティブモードから省電力モードに移行する際には、例えば、ＨＤカウント値が「Ｎ」より大きくなったとき（本例では、ＨＤカウント値が「Ｎ＋１」になったとき）に、グループＧ１への電力供給を中止する。その後、次の水平同期信号ＨＤに応じてＨＤカウント値がカウントアップされたとき（本例では、ＨＤカウント値が「Ｎ＋２」になったとき）に、グループＧ２への電力供給を中止する。同様にして、ＨＤカウント値が「Ｎ＋３」、「Ｎ＋４」になったときに、グループＧ３、Ｇ４への電力供給をそれぞれ中止する。

省電力モードからアクティブモードに復帰する際についても同様である。具体的には、ＨＤカウント値が「Ｍ（＞Ｎ）」より大きくなったとき（本例では、ＨＤカウント値が「Ｍ＋１」になったとき）に、グループＧ４への電力供給を再開する。その後、次の水平同期信号ＨＤに応じてＨＤカウント値がカウントアップされたとき（本例では、ＨＤカウント値が「Ｍ＋２」になったとき）に、グループＧ３への電力供給を再開する。同様にして、ＨＤカウント値が「Ｍ＋３」、「Ｍ＋４」になったときに、グループＧ２、Ｇ１への電力供給をそれぞれ再開する。

その後、ＨＤカウント値はリセットされ、次の１フレーム分の画素信号の読み出しが開始される。

以上、いくつかの好適な実施例を例示したが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的等に応じて、その一部を変更してもよいし、各実施例の各特徴を組み合わせてもよい。また、各ユニットの構成は、目的等に応じて変更されればよく、例えば、２以上のユニットの各機能が１つのユニットによって達成されてもよいし、あるユニットの一部の機能が他のユニットによって達成されてもよい。

（カメラの構成例）
図１０は、各実施例で例示された固体撮像装置１００が適用されたカメラの構成例を説明するための図である。該カメラは、固体撮像装置１００の他、例えば、処理部２００、ＣＰＵ３００（又はプロセッサ）、操作部４００、撮像部に被写体像を結像するための光学系５００を具備する。また、該カメラは、静止画や動画をユーザに表示するための表示部６００、それらのデータを記憶するためのメモリ７００をさらに具備しうる。

光学系５００からの入射光に基づいて固体撮像装置１００により画像データが得られ、該画像データは、処理部２００により所定の補正処理が為され、また、表示部６００やメモリ７００に出力される。また、ユーザにより操作部４００を介して入力された撮影条件に応じて、ＣＰＵ３００によって、各ユニットの設定情報が変更され、又は、各ユニットの制御方法が変更されうる。

なお、カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。

１００：固体撮像装置、Ｕ_ＣＮＴ：制御部、Ｕ_ＰＷ：電力供給部、Ｕ_ＲＯ：読出部、Ｕ_ＯＵＴ：出力部、１０１：撮像部、１０４：駆動部、１０６：コンパレータ、１０８：ランプジェネレータ、１１０：カウンタ、１１２：メモリ、１１４：転送部、１１６：信号処理回路、１１７：パラレルシリアル変換回路、１１８：ＬＶＤＳ回路、１１９：タイミングジェネレータ、１２０：ＰＬＬ回路、１２１：バンドギャップ回路、１２２：情報保持部、１２３：制御設定部。

Claims (11)

1. 複数の行および複数の列を形成するように配列された複数の画素を備える固体撮像装置であって、
   前記複数の画素を第１の同期信号に基づいて行毎に走査しながら駆動する駆動部と、
   前記駆動部により駆動された前記複数の画素から画素信号を読み出す読出部と、
   前記読出部により読み出された画素信号を第２の同期信号に基づいて列毎に走査しながら転送する転送部と、
   前記転送部により転送された画素信号を出力する出力部と、
   前記読出部および前記出力部に電力を供給する電力供給部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   画素信号の読み出しを開始する第１の場合には、前記電力供給部を非動作状態から動作状態にした後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づいて定まる第１期間が経過したタイミングで、前記電力供給部による前記読出部および前記出力部の前記少なくとも一方への電力の供給量を増加させ、
   画素信号の読み出しが終了した第２の場合には、前記電力供給部による前記読出部および前記出力部の前記少なくとも一方への電力の供給量を減少させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づいて定まる第２期間が経過したタイミングで、前記電力供給部を動作状態から非動作状態にする
   ことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記第１期間および前記第２期間の双方は、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方の周期の整数倍である
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記制御部は、
   前記第１の場合には、前記電力供給部による前記出力部への電力の供給量を増加させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づく期間が経過したタイミングで前記電力供給部による前記読出部への電力の供給量を増加させ、
   前記第２の場合には、前記電力供給部による前記読出部への電力の供給量を減少させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づく期間が経過したタイミングで前記電力供給部による前記出力部への電力の供給量を減少させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記出力部を制御するための制御信号を生成する第１の信号生成部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記第１の場合には、前記電力供給部による前記出力部への電力の供給量を増加させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づく期間が経過したタイミングで前記第１の信号生成部による前記出力部への制御信号の供給を開始させ、
   前記第２の場合には、前記第１の信号生成部による前記出力部への制御信号の供給を中止させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づく期間が経過したタイミングで前記電力供給部による前記出力部への電力の供給量を減少させる
   ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 前記読出部を制御するための制御信号を生成する第２の信号生成部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記第１の場合には、前記電力供給部による前記読出部への電力の供給量を増加させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づく期間が経過したタイミングで前記第２の信号生成部による前記読出部への制御信号の供給を開始させ、
   前記第２の場合には、前記第２の信号生成部による前記読出部への制御信号の供給を中止させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づく期間が経過したタイミングで前記電力供給部による前記読出部への電力の供給量を減少させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記制御部は、
   前記第１の場合には、前記第１の信号生成部による前記出力部への制御信号の供給を開始させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づく期間が経過したタイミングで前記第２の信号生成部による前記読出部への制御信号の供給を開始させ、
   前記第２の場合には、前記第２の信号生成部による前記読出部への制御信号の供給を中止させた後、前記第１の同期信号および前記第２の同期信号の少なくとも一方に基づく期間が経過したタイミングで前記第１の信号生成部による前記出力部への制御信号の供給を中止させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
7. 前記電力供給部は、バンドギャップ回路を含み、
   前記第１の信号生成部は、第１のＰＬＬ回路を含み、
   前記第２の信号生成部は、前記第１のＰＬＬ回路とは異なる第２のＰＬＬ回路を含み、
   前記読出部は、コンパレータとランプジェネレータとカウンタとを含み、
   前記出力部は、ＬＶＤＳ回路を含む
   ことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置。
8. 前記第１期間と前記第２期間とを特定する情報を記憶するための記憶部をさらに備えており、前記第１期間および前記第２期間の双方はさらに前記記憶部の情報にしたがう
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
9. 前記記憶部の情報は、前記固体撮像装置への露光条件に基づいて設定される
   ことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置。
10. 前記電力供給部は、第１スイッチを介して電源ラインに接続され、且つ、前記読出部および前記出力部の少なくとも一方は、第２スイッチを介して前記電力供給部に接続されており、
    前記制御部は、ラッチ回路を有しており、
    前記制御部は、
    前記第１の場合には、画素信号の読み出しが開始されることの通知に応答して、該通知にしたがう信号を前記ラッチ回路によりラッチしながら前記第１スイッチを導通状態にするための信号を出力した後、前記第１期間が経過してから前記第２スイッチを導通状態にするための信号として該ラッチされた信号を出力し、
    前記第２の場合には、画素信号の読み出しが終了したことの通知に応答して、該通知にしたがう信号を前記ラッチ回路によりラッチしながら前記第２スイッチを非導通状態にするための信号を出力した後、前記第２期間が経過してから前記第１スイッチを非導通状態にするための信号として該ラッチされた信号を出力する
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
11. 請求項１から請求項１０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の信号を処理するプロセッサと、を具備する
    ことを特徴とするカメラ。
    

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