JP6911838B2 - 固体撮像素子および固体撮像素子の動作方法、撮像装置、並びに電子機器 - Google Patents
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Description
本開示は、固体撮像素子および固体撮像素子の動作方法、撮像装置、並びに電子機器に関し、特に、省電力化できるようにした固体撮像素子および固体撮像素子の動作方法、撮像装置、並びに電子機器に関する。
近年、固体撮像素子は、撮像装置や携帯端末などに多く搭載されている。
ところが、撮像装置や携帯端末などでは、内蔵されるバッテリの容量に限界があるため、固体撮像素子に対して、省電力化を実現させる技術が求められていた。
そこで、従来において、固体撮像素子における動作である、1行、または、複数行毎に駆動する動作において、画素負荷を低減することで高速化、および省電力化を図る動きがあった(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1の技術においては、画素負荷の低減に限界があるため、結果として、高速化、および省電力化にも限界があった。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、画素負荷の低減に依存しない省電力化を実現するものである。
本開示の第1の側面の固体撮像素子は、画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部とを含む固体撮像素子である。
前記ドライバには、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記M行目の制御信号線に出力させ、前記短絡設定部には、前記制御信号を前記N行目のものから、前記M行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記M行目の制御信号線とを短絡状態に設定させるようにすることができる。
前記M行目は、(N+1)行目とすることができ、前記ドライバには、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記(N+1)行目の制御信号線に出力させ、前記短絡設定部には、前記制御信号を前記N行目のものから、前記(N+1)行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定させるようにすることができる。
前記フローティング設定部が、前記(N+1)行目の制御信号線の前記ドライバの出力をフローティング状態に設定する期間内に、前記短絡設定部には、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定させるようにすることができる。
前記フローティング設定部は、前記ドライバの出力をフローティング状態とするか否かを切り替えるスイッチとすることができ、前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態とするか否かを切り替えるスイッチとすることができる。
前記ドライバには、前記フローティング設定部を内包させ、前記ドライバの出力がフローティング状態ではなく、かつ、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を出力する第1の状態、若しくは、前記制御信号を出力しない第2の状態、または、前記ドライバの出力がフローティング状態の第3の状態のうちのいずれかの状態に設定させるようにすることができる。
前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、画素チップ上に構成されるようにすることができる。
前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、回路チップ上に構成されるようにすることができる。
前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、画素チップ上、および回路チップ上に分散して構成されるようにすることができる。
本開示の第1の側面の撮像装置は、画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部とを含む撮像装置である。
本開示の第1の側面の電子機器は、画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部とを含む電子機器である。
本開示の第1の側面においては、ドライバにより、画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号が画素配列の行単位で出力され、フローティング設定部により、前記ドライバの出力がフローティング状態に設定され、短絡設定部により、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とが短絡状態に設定される。
本開示の第2の側面の固体撮像素子の動作方法は、画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部とを含む固体撮像素子の動作方法であって、前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記M行目の制御信号線に出力し、前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記M行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する固体撮像素子の動作方法である。
前記M行目は、(N+1)行目とすることができ、前記ドライバには、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記(N+1)行目の制御信号線に出力させ、前記短絡設定部には、前記制御信号を前記N行目のものから、前記(N+1)行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定させるようにすることができる。
前記フローティング設定部が、前記(N+1)行目の制御信号線の前記ドライバの出力をフローティング状態に設定する期間内に、前記短絡設定部には、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定させるようにすることができる。
本開示の第2の側面においては、ドライバにより、画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号が画素配列の行単位で出力され、フローティング設定部により、前記ドライバの出力がフローティング状態に設定され、短絡設定部により、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とが短絡状態に設定され、前記ドライバにより、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号が、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記M行目の制御信号線に出力され、前記短絡設定部により、前記制御信号を前記N行目のものから、前記M行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記M行目の制御信号線とが短絡状態に設定される。
本開示の一側面によれば、画素負荷に依存しない省電力化を実現することが可能となる。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<本開示の固体撮像素子の構成例>
図1を参照して、本開示の技術を適用した固体撮像素子について説明する。
図1を参照して、本開示の技術を適用した固体撮像素子について説明する。
図1の固体撮像素子11は、被写体からの光を光電変換して画像データとして出力するデバイスである。例えば、固体撮像素子11は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いたCMOSイメージセンサ、CCD(Charge Coupled Device)を用いたCCDイメージセンサ等として構成される。
図1で示されるように、固体撮像素子11は、画素アレイ101、参照電圧発生部102、A/D変換部103、水平転送部104、記憶部105、演算部106、制御部111、および垂直走査部112を備えている。
画素アレイ101は、フォトダイオード等の光電変換素子を有する画素構成(単位画素)が平面状または曲面状に配置される画素領域である。
参照電圧発生部102は、A/D(Analog/Digital)変換部103のA/D変換の基準信号となる参照信号(参照電圧とも称する)Ramp122を発生する。参照電圧発生部102は、図1で示されるように、互いに電位の異なる参照電圧Ramp122を複数発生し、それをA/D変換部103に供給する。
A/D変換部103は、画素アレイ101の各単位画素から垂直信号線121−1乃至垂直信号線121−Nを介して読み出されたアナログ信号等をA/D変換し、そのデジタルデータを垂直信号線123−1乃至垂直信号線123−Nを介して水平転送部104に出力する。
水平転送部104は、A/D変換部103から供給されるデジタルデータを、伝送線124を介して記憶部105に記憶させた後、伝送線125を介して演算部106に順次に転送する。
演算部106は、水平転送部104から供給されるデジタルデータを用いて、A/D変換部103のA/D変換結果を補正するための演算を行う。演算部106は、補正したA/D変換結果のデータを、伝送線126を介して固体撮像素子11の外部等に出力する。
制御部111は、制御信号を制御信号線131乃至135のそれぞれを介して供給して、参照電圧発生部102、A/D変換部103、水平転送部104、演算部106、および垂直走査部112の各部を制御することにより、固体撮像素子11の全体の動作(各部の動作)を制御する。
垂直走査部112は、制御部111に制御されて、画素アレイ101の各単位画素のトランジスタに制御信号を供給し、トランジスタの動作を制御する。
画素アレイ101には、N行M列の単位画素が行列状(アレイ状)に配置されている(N,Mは任意の自然数)。
また、画素アレイ101には、垂直信号線121−1乃至垂直信号線121−M、並びに、制御線127−1乃至制御線127−Nが形成されている。垂直信号線121−1乃至垂直信号線121−Mを互いに区別して説明する必要が無い場合、垂直信号線121と称し、制御線127−1乃至制御線127−Nを互いに区別して説明する必要が無い場合、制御線127と称するものとし、その他の構成についても同様に称するものとする。単位画素の画素負荷は、カラム(列)毎に、そのカラムに対応する垂直信号線121に接続され、行毎に、その行に対応する制御線127に接続されている。
単位画素から読み出された信号は、垂直信号線121を介して、A/D変換部103に伝送される。また、制御線127には、垂直走査部112から各単位画素(各行)への制御信号が伝送される。
<従来の垂直走査部と画素アレイとの関係>
次に、図2を参照して、従来の垂直走査部112と画素アレイ101の各画素負荷151との関係について説明する。
次に、図2を参照して、従来の垂直走査部112と画素アレイ101の各画素負荷151との関係について説明する。
垂直走査部112と、画素アレイ101との境界において、垂直走査部112の各行には、制御信号を出力するドライバ141−1,141−2・・・,141−Nが設けられており、対応する画素アレイ101には、画素負荷151−1,151−2・・・151−Nが設けられており、ドライバ141より出力された制御信号に応じて、画素負荷151は、画素信号を転送させる。
尚、垂直操作部112と画素アレイ101とは同一チップにあってもよいし、TSV(Through Silicon Via)やマイクロバンプ、Cu製端子同士の接続(CuCu Pad接続)等で積層された別チップであってもよい。
<ドライバの構成例>
次に、図3を参照して、ドライバ141の構成例について説明する。
次に、図3を参照して、ドライバ141の構成例について説明する。
ドライバ141は、例えば、図3で示されるように、図中の上からPMOSからなるトランジスタ161−1、およびNMOSからなるトランジスタ162−1と、PMOSからなるトランジスタ161−2、およびNMOSからなるトランジスタ162−2との、それぞれのソースドレインが、電源VDDとグランド(接地電位)との間でシリーズに接続された、いわゆるインバータを2段構成としたものである。
そして、ドライバ141における、トランジスタ161−1,162−1の両方のゲートにおいてN行目の選択信号S[N]の入力が受け付けられ、トランジスタ161−1,162−1により、電源電圧VDDに対応する反転信号にされて出力されると、トランジスタ161−2,162−2により、再び反転信号にされて出力されて、電位がN行目の信号出力Sout[N]として出力される。
このような構成により、選択信号S[N]がHiレベルの場合、ドライバ141は、トランジスタ161−1がオンとされ、トランジスタ162−1がオフとされ、電源VDDレベルのLowレベルの信号が出力されて、トランジスタ161−2がオンとされ、トランジスタ162−2がオフとされ、Hiレベルの信号が、信号出力Sout[N]として出力される。
一方、選択信号S[N]がLowレベルの場合、ドライバ141は、トランジスタ161−1がオフとされ、トランジスタ162−1がオンとされ、グランドレベルのHiレベルの信号が出力されて、トランジスタ161−2がオフとされ、トランジスタ162−2がオンとされ、グランドレベルのLowレベルの信号が、信号出力Sout[N]として出力される。
<画素負荷の構成例>
次に、図4を参照して、画素負荷151を構成する画素回路の構成について説明する。画素負荷151を構成する画素回路は、光電変換素子として、例えばフォトダイオード171を有している。また、画素負荷151を構成する画素回路は、フォトダイオード171に加えて、例えば、転送トランジスタ(転送ゲート)172、リセットトランジスタ173、増幅トランジスタ174、及び、選択トランジスタ175の4つのトランジスタを有している。
次に、図4を参照して、画素負荷151を構成する画素回路の構成について説明する。画素負荷151を構成する画素回路は、光電変換素子として、例えばフォトダイオード171を有している。また、画素負荷151を構成する画素回路は、フォトダイオード171に加えて、例えば、転送トランジスタ(転送ゲート)172、リセットトランジスタ173、増幅トランジスタ174、及び、選択トランジスタ175の4つのトランジスタを有している。
ここでは、4つのトランジスタ172乃至175として、例えばNチャネルのトランジスタが用いられている。但し、ここで例示した転送トランジスタ172、リセットトランジスタ173、増幅トランジスタ174、及び、選択トランジスタ175の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。すなわち、必要に応じて、Pチャネルのトランジスタを用いる組み合わせとすることができる。
この画素負荷151を構成する画素回路に対して、当該画素回路を駆動する駆動信号である転送信号T、リセット信号R、及び、選択信号Sが垂直走査部112から適宜与えられる。すなわち、転送信号Tが転送トランジスタ172のゲート電極に、リセット信号Rがリセットトランジスタ173のゲート電極に、選択信号Sが選択トランジスタ175のゲート電極にそれぞれ印加される。
フォトダイオード171は、アノード電極が低電位側電源(例えば、グランド)に接続されており、受光した光(入射光)をその光量に応じた電荷量の光電荷(ここでは、光電子)に光電変換してその光電荷を蓄積する。フォトダイオード171のカソード電極は、転送トランジスタ172を介して増幅トランジスタ174のゲート電極と電気的に接続されている。増幅トランジスタ174のゲート電極と電気的に繋がったノード176をFD(フローティングディフュージョン/浮遊拡散領域)部と呼ぶ。
転送トランジスタ172は、フォトダイオード171のカソード電極とFD部176との間に接続されている。転送トランジスタ172のゲート電極には、高レベル(例えば、VDDレベル)がアクティブ(以下、「Highアクティブ」と記述する)の転送信号Tが垂直走査部112から与えられる。この転送信号Tに応答して、転送トランジスタ172が導通状態となり、フォトダイオード171で光電変換された光電荷をFD部176に転送する。
リセットトランジスタ173は、ドレイン電極が画素電源VDDに、ソース電極がFD部176にそれぞれ接続されている。リセットトランジスタ173のゲート電極には、Highアクティブのリセット信号Rが垂直走査部112から与えられる。このリセット信号Rに応答して、リセットトランジスタ173が導通状態となり、FD部176の電荷を画素電源VDDに捨てることによって当該FD部176をリセットする。
増幅トランジスタ174は、ゲート電極がFD部176に、ドレイン電極が画素電源VDDにそれぞれ接続されている。そして、増幅トランジスタ174は、リセットトランジスタ173によってリセットされた後のFD部176の電位をリセット信号(リセットレベル)Vresetとして出力する。増幅トランジスタ174はさらに、転送トランジスタ172によって信号電荷が転送された後のFD部176の電位を光蓄積信号(信号レベル)Vsigとして出力する。
選択トランジスタ175は、例えば、ドレイン電極が増幅トランジスタ174のソース電極に、ソース電極が垂直信号線にそれぞれ接続されている。選択トランジスタ175のゲート電極には、Highアクティブの選択信号Sが垂直走査部112から与えられる。この選択信号Sに応答して、選択トランジスタ175が導通状態となり、画素負荷151を選択状態として増幅トランジスタ174から出力される信号を垂直信号線に読み出す。
上述したことから明らかなように、画素負荷151を構成する画素回路からは、リセット後のFD部176の電位がリセットレベルVresetとして、次いで、信号電荷の転送後のFD部176の電位が信号レベルVsigとして順に垂直信号線に読み出されることになる。因みに、信号レベルVsigには、リセットレベルVresetの成分も含まれる。
なお、ここでは、選択トランジスタ175について、増幅トランジスタ174のソース電極と垂直信号線との間に接続する回路構成としたが、画素電源VDDと増幅トランジスタ174のドレイン電極との間に接続する回路構成を採ることも可能である。
また、画素負荷151を構成する画素回路としては、上記の4つのトランジスタから成る画素構成のものに限られるものではない。例えば、増幅トランジスタ174に選択トランジスタ175の機能を持たせた3個のトランジスタから成る画素構成や、複数の光電変換素子間(画素間)で、FD部176以降のトランジスタを共用する画素構成などであっても良く、その画素回路の構成は問わない。もちろん、画素負荷151には4つのトランジスタのゲート負荷だけでなく配線負荷も含まれる。
<従来の構成による動作>
次に、図5のタイミングチャートを参照して、従来の構成による動作について説明する。
次に、図5のタイミングチャートを参照して、従来の構成による動作について説明する。
尚、図5においては、上からN行目の転送信号T[N]、リセット信号R[N]、選択信号S[N]、N+1行目の転送信号T[N+1]、リセット信号R[N+1]、選択信号S[N+1]の、N行目のドライバ141の信号出力Sout[N]、およびN+1行目のドライバ141の出力Sout[N]のタイミングを示している。
すなわち、時刻t1において、N行目の選択信号S[N]がHiにされることにより、そのタイミングからN行目の信号出力Sout[N]が徐々に上昇し、Hiレベルにされて、画素負荷151−1に供給される。これによりN行目のトランジスタ175はオンにされる。
次に、時刻t2乃至t3において、N行目のリセット信号R[N]がHiレベルにされるので、この間、トランジスタ173がオンにされて、FD部176がリセットされる。
さらに、時刻t4乃至t5において、N行目の転送信号T[N]がHiレベルにされるので、この間、フォトダイオード171から電荷がFD部176に転送され、トランジスタ174において、FD部176に蓄積される電荷の電圧に相当する画素信号を、トランジスタ174,175を介して出力する。
そして、時刻t6において、N行目の選択信号S[N]がオフにされると共に、N+1行目の選択信号S[N+1]がオンにされ、行を進めながら以降の処理が繰り返される。
ここで、選択信号S[N]のオンとされる状態から、選択信号S[N+1]がオンとされる状態へ移る際の消費電力はV×(CV/t)で表される。ここで、Cは画素負荷、Vは出力の振幅、tは1周期の時間を表す。
信号出力Sout[N]および信号出力Sout[N+1]は、相互に干渉しないため、上記式で表される電力が消費されることになる。
<本開示の垂直走査部と画素アレイとの関係>
次に、図6を参照して、本開示の垂直走査部と画素アレイとの関係について説明する。尚、図6の構成において、図2における構成と同一の機能を備えた構成については、その説明を省略するものとする。
次に、図6を参照して、本開示の垂直走査部と画素アレイとの関係について説明する。尚、図6の構成において、図2における構成と同一の機能を備えた構成については、その説明を省略するものとする。
すなわち、図6の構成において、図2と異なるのは、垂直走査部112内にドライバ141の出力をフローティング状態とするオンまたはオフのスイッチC[N]と、隣接するN行目とN+1行目のドライバ141の出力を接続状態(短絡状態)とするオンまたはオフのスイッチCB[N]とを設けた構成である。
このスイッチC[N]およびスイッチCB[N]は、以下のように制御される。すなわち、選択信号S[N]が立ち上がるタイミング、および立ち下がるタイミングのそれぞれの近傍において、スイッチC[N]がオフの状態に制御されて、N行目とN+1行目のドライバ141をフローティング状態とし、さらに、そのタイミングにおいて、スイッチCB[N]がオンに制御されることで、隣接するN行目とN+1行目とが接続(短絡)され、それまでオン状態であった選択信号S[N]の信号線の電荷が、次にオンされる選択信号[N+1]の信号線に転送されることで、HiレベルとLowレベルの中間レベルであるM(ミドル)レベルにする。
その後、スイッチC[N]がオンに制御されてフローティング状態が解除され、スイッチCB[N]がオフに制御されて、これまで同様に次のN+1行目の動作がなされる。この動作により、新たなN+1行目の選択信号S[N+1]はMレベルからHiレベルへと移行させるのみでよくなるので、ドライバ141の消費電力を低減することが可能となる。
<本開示の構成による動作>
次に、図7のタイミングチャートを参照して、図6の本開示の構成による動作について説明する。尚、図7のタイミングチャートにおいて、図5のタイミングチャートにおける動作と同一の動作については、その説明を省略するものとする。すなわち、図7において、図5のタイミングチャートと異なるのは、スイッチCB[N−1],CB[N],CB[N+1],およびスイッチC[N],C[N+1]のオン、またはオフのタイミングを示すタイミングチャートが追記されている点である。
次に、図7のタイミングチャートを参照して、図6の本開示の構成による動作について説明する。尚、図7のタイミングチャートにおいて、図5のタイミングチャートにおける動作と同一の動作については、その説明を省略するものとする。すなわち、図7において、図5のタイミングチャートと異なるのは、スイッチCB[N−1],CB[N],CB[N+1],およびスイッチC[N],C[N+1]のオン、またはオフのタイミングを示すタイミングチャートが追記されている点である。
すなわち、図7においては、選択信号S[N]が立ち上がる時刻t1を含む時間t10乃至t13において、スイッチC[N]がオフとされN行目のドライバ141がフローティング状態とされる。さらに、このN行目のドライバ141がフローティング状態とされる時間t10乃至t13内であって、選択信号S[N]が立ち上がる時刻t1を含む時刻t11乃至t12において、スイッチCB[N−1]がオンにされて、N行目と(図示せぬ)N−1行目のドライバ141の出力Sout[N−1]の電荷が,Sout[N]へと転送されることで、相互の電荷が分配されることにより、(N−1)行目のドライバ141の出力の電位であるHi(H)レベルと、元々のN行目のドライバ141の出力の電位であるLow(L)レベルとが、それぞれ中間電位(Mレベル)となる。
この結果、時刻t1において、選択信号S[N]がオンにされて、N行目のドライバ141が信号出力をHiレベルにする際には、MレベルからHiレベルにするだけでよいため、ドライバ141の消費電力を低減することが可能となる。
同様に、選択信号S[N]が立ち下がり、選択信号S[N+1]が立ち上がる時刻t6を含む時間t14乃至t17において、スイッチC[N],C[N+1]がオフとされN行目とN+1行目のドライバ141がフローティング状態とされる。さらに、このN行目とN+1行目のドライバ141がフローティング状態とされる時間t14乃至t17内であって、選択信号S[N]が立ち下がり、選択信号S[N+1]が立ち上がる時刻t6を含む時刻t15乃至t16において、スイッチCB[N]がオンにされて、N行目と(図示せぬ)N+1行目のドライバ141の出力Sout[N]の電荷が,Sout[N+1]へと転送されることで、相互の電荷が分配されることにより、N行目のドライバ141の出力の電位であるHi(H)レベルと、元々のN+1行目のドライバ141の出力の電位であるLow(L)レベルとが、それぞれ中間電位(Mレベル)となる。
この結果、時刻t6においても、選択信号S[N+1]がオンにされて、N+1行目のドライバ141が信号出力をHiレベルにする際には、MレベルからHiレベルにするだけでよいため、ドライバ141の消費電力を低減することが可能となる。
より詳細には、時刻t1,t6のいずれにおいても、ドライバ141から供給する電力は、V×(C(V/2)/t)となる。すなわち、充電する振幅(充電電圧)が半分になるため、消費電力を半分にすることができる。
尚、選択信号S[N]の立ち上がりタイミングは、スイッチC[N]がオフとされる立下り後、つまり、オフにされた後であればよく、さらに、スイッチC[N]がオンとされる立ち上がり前でも後でもよい。
また、スイッチCB[N]のオン動作またはオフ動作は、スイッチC[N]がオフとなっている立下り中であればよい。図中ではスイッチC[N]が、選択信号S[N]より後に立ち上がるため、ドライバ出力である信号出力Sout[N]は、スイッチC[N]がオンとなる立ち上がり後に変化する。選択信号S[N]の立下りも同様に、スイッチC[N]がオフとなる立下り後であればいつでもよい。
選択信号S[N]が、スイッチC[N]より後に変化(立ち上がりまたは立下り)する場合、信号出力Sout[N]は、選択信号S[N]が変化するタイミングで変化する。
<第1の変形例>
以上においては、スイッチC[N]およびスイッチCB[N]が、垂直走査部112に設けられる例について説明してきたが、画素アレイ101に設けられるようにしてもよい。
以上においては、スイッチC[N]およびスイッチCB[N]が、垂直走査部112に設けられる例について説明してきたが、画素アレイ101に設けられるようにしてもよい。
すなわち、図8で示されるように、スイッチC[N]およびスイッチCB[N]は、画素アレイ101に設けられるようにしてもよい。
さらに、画素アレイ101が構成される画素チップと、垂直走査部112を含む回路が構成される回路チップとが、貼り合わされて、積層される固体撮像素子11の場合、画素チップを画素アレイ101側、回路チップを垂直操作部112側と読み替えることができる。また、この場合、スイッチC[N]およびスイッチCB[N]は、画素チップに設けるようにしてもよいし、回路チップに設けるようにしてもよい。
さらには、スイッチC[N]およびスイッチCB[N]は、全てを画素アレイ101に配置するようにしてもよいし、全てを垂直走査部112に配置するようにしてもよく、一部を画素アレイ101側に配置し、その他を垂直走査部112に配置するようにしてもよい。
<第2の変形例>
以上においては、ドライバ141が選択信号S[N]に対応した2値の信号出力Sout[N]を出力する例について説明してきたが、さらに、スイッチC[N]を制御する信号の状態に応じて、フローティング状態をも出力値として設定できるようにすることで、スイッチC[N]を省略するようにしてもよい。
以上においては、ドライバ141が選択信号S[N]に対応した2値の信号出力Sout[N]を出力する例について説明してきたが、さらに、スイッチC[N]を制御する信号の状態に応じて、フローティング状態をも出力値として設定できるようにすることで、スイッチC[N]を省略するようにしてもよい。
すなわち、図9は、選択信号S[N]に対応した2値の信号出力Sout[N]に加えて、スイッチC[N]を制御する信号(図9では、制御信号C[N])の状態に応じて、フローティング状態をも出力値として設定できるようにしたドライバ181を備えた垂直走査部112の構成が示されている。尚、図9の構成において、図6,図8の構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付している。
すなわち、ドライバ181は、選択信号S[N]に対応して信号出力Sout[N]をHiレベル、または、Lowレベルに切り替えると共に、図6または図8において、スイッチC[N]を制御した制御信号C[N]に基づいて、フローティング状態に切り替えることができる。この結果、スイッチC[N]が不要となる。
<図9のドライバの構成例>
このときのドライバ181は、例えば、図10で示されるような構成となる。すなわち、図10のドライバ181は、PMOSからなるトランジスタ161−1,161−2、およびNMOSからなるトランジスタ162−1,162−2に加えて、トランジスタ161−11,162−11が付加される。
このときのドライバ181は、例えば、図10で示されるような構成となる。すなわち、図10のドライバ181は、PMOSからなるトランジスタ161−1,161−2、およびNMOSからなるトランジスタ162−1,162−2に加えて、トランジスタ161−11,162−11が付加される。
より詳細には、制御信号C[N]を受け付けるPMOSからなるトランジスタ161−11と、制御信号C[N]が入力されるとき図示せぬインバータにより極性が反転されて、同時に入力されるインバース制御信号xC[N]を受け付けるNMOSからなるトランジスタ162−11とが設けられている。
図10においては、図中右部の電源VDDとグランドレベルとの間に、ソースドレインをシリーズに接続して、図中の上からトランジスタ161−11,161−2、およびトランジスタ162−2,162−11の順序で接続される。
さらに、トランジスタ162−11のゲートには、スイッチC[N]を制御する際に使用された制御信号C[N]が供給され、トランジスタ161−11のゲートには、制御信号C[N]のインバース制御信号xC[N]が供給される。また、トランジスタ161−1,162−1のゲートには、選択信号S[N]が供給され、選択信号S[N]の極性が反転した信号が出力され、これがトランジスタ161−2,162−2のゲートに供給される。
このような構成により、制御信号C[N]がHiレベルにされるとき、インバース制御信号xC[N]がLowレベルとされ、トランジスタ161−11,162−11がオンにされ、それぞれ電源電圧VDDおよびグランドレベルとされ、このとき、選択信号S[N]に応じて、トランジスタ161−1,162−1が、選択信号S[N]の極性を反転した信号を出力し、さらに、トランジスタ161−2,162−2が、さらに極性を反転した信号、すなわち、選択信号S[N]の極性に対応した信号出力Sout[N]を出力する。一方、制御信号C[N]がLowにされるとき、インバース制御信号xC[N]はHiにされ、トランジスタ161−11,162−11がオフにされ、トランジスタ161−2,162−2の出力であるSout[N]がフローティング状態とされる。
結果として、スイッチC[N]が不要とされることになる。
<図9のドライバとスイッチとを用いたレイアウト>
次に、上述したドライバ181とスイッチCB[N+1]を用いたときのレイアウトについて説明する。ここでは、スイッチCB[N+1]がNMOSのトランジスタにより構成されるものとする。
次に、上述したドライバ181とスイッチCB[N+1]を用いたときのレイアウトについて説明する。ここでは、スイッチCB[N+1]がNMOSのトランジスタにより構成されるものとする。
すなわち、図11で示されるように、各行について、図中の左側にPMOSが、右側にNMOSがそれぞれ配置されるものとする。このとき、図示しないが、PMOSの左端部は、電源電圧VDDが接続されており、NMOSの右端部は、グランドレベルとされている。
この状態で、PMOS上には、左から制御信号xC[N−1],xC[N]を受け付けるゲート191−(N−1),191−Nが設けられ、さらに、その右側には、選択信号S[N−1],S[N]を受け付けるゲート192−(N−1),191−Nが設けられている。
また、NMOS上には、左からスイッチCB[N−1],CB[N]の制御信号CB[N−1],CB[N]を受け付けるゲート193−(N−1),193−Nが設けられ、その右側には、選択信号S[N−1],S[N]を受け付けるゲート194−(N−1),194−Nが設けられ、さらに、その右側には、制御信号C[N−1],C[N]を受け付けるゲート195−(N−1),195−Nが設けられている。
そして、図11においては、画素負荷151−Nへの信号線LNが、N行目のPMOS上のゲート192−Nの右側(PMOSの右端部)で接続部T3により接続され、N行目のNMOS上のゲート193−N,194−Nの間で接続部T1により接続され、さらに、N行目のNMOSのゲート193の左側(NMOSの左端部)で接続部T2により接続されている。
すなわち、ゲート193−NがHiレベルとされて、スイッチCB[N]がオンとされることにより、画素負荷151−(N−1)の信号線L(N−1)の電荷が、画素負荷151−Nへの信号線LNに転送されて、電荷分割されることにより、画素負荷151−(N−1)の信号線L(N−1)の電位と、画素負荷151−Nへの信号線LNの電位とが、電荷拡散により等電位(中間電位)となり、その後、ドライバ181により信号出力Sout[N+1]を中間電位(Mレベル)からHiレベルに上昇させるのみでよくなるので、消費電力を低減させることが可能となる。
このような構成で、図10のドライバ181を実現することで、図9の垂直走査部112が機能する。
尚、図11においては、スイッチCB[N]はNMOSのみでの構成例であるが、CMOS型のものでもよいしPMOSだけの構成にしてもよい。さらに、レイアウト構成パターンは、図11以外の構成でもよい。
<図9のドライバのその他の構成例>
以上においては、ドライバ181の構成において、制御信号Sによる信号出力Sout[N]の出力を制御するトランジスタ161−1,162−1の後段における、トランジスタ161−2,162−2からなる構成を挟み込むように、フローティングを制御するトランジスタ161−11,162−11を設ける例について説明してきたが、トランジスタ161−11,162−11を、トランジスタ161−2,162−2で挟み込むような構成としてもよい。
以上においては、ドライバ181の構成において、制御信号Sによる信号出力Sout[N]の出力を制御するトランジスタ161−1,162−1の後段における、トランジスタ161−2,162−2からなる構成を挟み込むように、フローティングを制御するトランジスタ161−11,162−11を設ける例について説明してきたが、トランジスタ161−11,162−11を、トランジスタ161−2,162−2で挟み込むような構成としてもよい。
すなわち、図12で示されるように、ドライバ181の構成においては、制御信号C[N],xC[N]により制御されるフローティングを制御するトランジスタ161−11,162−11を挟み込むように、選択信号S[N]により信号出力Sout[N]を制御するトランジスタ161−2,162−2が設けられている。
図12で示されるドライバ181においても、図10で示されるドライバ181と同様に機能させることが可能となる。
尚、以上においては、CMOS型の固体撮像素子を用いた例について説明してきたが、CCD型の固体撮像素子にも適用することができる。この場合、3相型駆動でもよいし、2相型駆動や、4相型駆動でもよい。特にCCD型の固体撮像素子においてはチップ全体で電荷を転送するため、電力の大部分がCCD駆動に使用される。そのため、CCD型イメージセンサではより大きな低電力効果が得られる。
また、画素数の増加、画素チップサイズの増加などにより、画素負荷が増加した際、垂直操作回路の電力が増えるため、低電力化を効果的に実現させることが可能である。
さらに、以上においては、隣接する選択信号S[N]が供給されたN行目のドライバ141、または181の出力に接続された配線の電荷が、次のタイミングで供給される選択信号S[N+1]が供給される(N+1)行目のドライバ141、または181の出力に接続(短絡)された配線に転送されて、電荷分割されることで電位が中間電位になる例について説明してきた。しかしながら、短絡する信号線は、必ずしも隣接する行の信号線である必要はなく、数行程度であれば、離れた行を次の読み出し行とすることで、ドライバ141、または181の出力の配線を読み出しが終わった行と、次に読み出しを行う行とで接続(短絡)させるようにすることで、同様の効果を奏するものである。
<電子機器への適用例>
上述した固体撮像素子11は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
上述した固体撮像素子11は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
図13は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図13に示される撮像装置201は、光学系202、シャッタ装置203、固体撮像素子204、駆動回路205、信号処理回路206、モニタ207、およびメモリ208を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
光学系202は、1枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの光(入射光)を固体撮像素子204に導き、固体撮像素子204の受光面に結像させる。
シャッタ装置203は、光学系202および固体撮像素子204の間に配置され、駆動回路1005の制御に従って、固体撮像素子204への光照射期間および遮光期間を制御する。
固体撮像素子204は、上述した固体撮像素子を含むパッケージにより構成される。固体撮像素子204は、光学系202およびシャッタ装置203を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像素子204に蓄積された信号電荷は、駆動回路205から供給される駆動信号(タイミング信号)に従って転送される。
駆動回路205は、固体撮像素子204の転送動作、および、シャッタ装置203のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像素子204およびシャッタ装置203を駆動する。
信号処理回路206は、固体撮像素子204から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路206が信号処理を施すことにより得られた画像(画像データ)は、モニタ207に供給されて表示されたり、メモリ208に供給されて記憶(記録)されたりする。
このように構成されている撮像装置201においても、上述した固体撮像素子204に代えて、固体撮像素子11を適用することにより、省電力化を実現することが可能となる。
<固体撮像素子の使用例>
図14は、上述の固体撮像素子11を使用する使用例を示す図である。
図14は、上述の固体撮像素子11を使用する使用例を示す図である。
上述した撮像素子は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
尚、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
<1> 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部と
を含む固体撮像素子。
<2> 前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記M行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記M行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<1>に記載の固体撮像素子。
<3> 前記M行目は、(N+1)行目であり
前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記(N+1)行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記(N+1)行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<2>に記載の固体撮像素子。
<4> 前記フローティング設定部が、前記(N+1)行目の制御信号線の前記ドライバの出力をフローティング状態に設定する期間内に、前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<3>に記載の固体撮像素子。
<5> 前記フローティング設定部は、前記ドライバの出力をフローティング状態とするか否かを切り替えるスイッチであり、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態とするか否かを切り替えるスイッチである
<1>乃至<4>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<6> 前記ドライバは、前記フローティング設定部を内包し、前記ドライバの出力がフローティング状態ではなく、かつ、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を出力する第1の状態、若しくは、前記制御信号を出力しない第2の状態、または、前記ドライバの出力がフローティング状態の第3の状態のうちのいずれかの状態に設定する
<1>乃至<5>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<7> 前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、画素チップ上に構成される
<1>乃至<6>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<8> 前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、回路チップ上に構成される
<1>乃至<7>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<9> 前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、画素チップ上、および回路チップ上に分散して構成される
<1>乃至<8>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<10> 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部と
を含む撮像装置。
<11> 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部と
を含む電子機器。
<12> 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部とを含む固体撮像素子の動作方法であって、
前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記M行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記M行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
固体撮像素子の動作方法。
<13> 前記M行目は、(N+1)行目であり、
前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記(N+1)行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記(N+1)行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<12>に記載の固体撮像素子の動作方法。
<14> 前記フローティング設定部が、前記(N+1)行目の制御信号線の前記ドライバの出力をフローティング状態に設定する期間内に、前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<13>に記載の固体撮像素子の動作方法。
<1> 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部と
を含む固体撮像素子。
<2> 前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記M行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記M行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<1>に記載の固体撮像素子。
<3> 前記M行目は、(N+1)行目であり
前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記(N+1)行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記(N+1)行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<2>に記載の固体撮像素子。
<4> 前記フローティング設定部が、前記(N+1)行目の制御信号線の前記ドライバの出力をフローティング状態に設定する期間内に、前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<3>に記載の固体撮像素子。
<5> 前記フローティング設定部は、前記ドライバの出力をフローティング状態とするか否かを切り替えるスイッチであり、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態とするか否かを切り替えるスイッチである
<1>乃至<4>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<6> 前記ドライバは、前記フローティング設定部を内包し、前記ドライバの出力がフローティング状態ではなく、かつ、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を出力する第1の状態、若しくは、前記制御信号を出力しない第2の状態、または、前記ドライバの出力がフローティング状態の第3の状態のうちのいずれかの状態に設定する
<1>乃至<5>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<7> 前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、画素チップ上に構成される
<1>乃至<6>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<8> 前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、回路チップ上に構成される
<1>乃至<7>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<9> 前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、画素チップ上、および回路チップ上に分散して構成される
<1>乃至<8>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<10> 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部と
を含む撮像装置。
<11> 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部と
を含む電子機器。
<12> 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部とを含む固体撮像素子の動作方法であって、
前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記M行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記M行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
固体撮像素子の動作方法。
<13> 前記M行目は、(N+1)行目であり、
前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記(N+1)行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記(N+1)行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<12>に記載の固体撮像素子の動作方法。
<14> 前記フローティング設定部が、前記(N+1)行目の制御信号線の前記ドライバの出力をフローティング状態に設定する期間内に、前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
<13>に記載の固体撮像素子の動作方法。
11 固体撮像素子, 101 画素アレイ, 112 垂直走査部, 141,141−N,141−(N+1) ドライバ, 151,151−N,151−(N+1) 画素負荷, 161,161−1,161−2,162,162−1,162−2,162−3, トランジスタ, 181,181−N,181−(N+1) ドライバ, 191,191−N乃至195−N,191−(N+1)乃至195−(N+1) ゲート
Claims (14)
- 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部と
を含む固体撮像素子。 - 前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記M行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記M行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記M行目は、(N+1)行目であり、
前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記(N+1)行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記(N+1)行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記フローティング設定部が、前記(N+1)行目の制御信号線の前記ドライバの出力をフローティング状態に設定する期間内に、前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
請求項3に記載の固体撮像素子。 - 前記フローティング設定部は、前記ドライバの出力をフローティング状態とするか否かを切り替えるスイッチであり、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態とするか否かを切り替えるスイッチである
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記ドライバは、前記フローティング設定部を内包し、前記ドライバの出力がフローティング状態ではなく、かつ、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を出力する第1の状態、若しくは、前記制御信号を出力しない第2の状態、または、前記ドライバの出力がフローティング状態の第3の状態のうちのいずれかの状態に設定する
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、画素チップ上に構成される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、回路チップ上に構成される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記フローティング設定部、および前記短絡設定部は、画素チップ上、および回路チップ上に分散して構成される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部と
を含む撮像装置。 - 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部と
を含む電子機器。 - 画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を画素配列の行単位で出力するドライバと、
前記ドライバの出力をフローティング状態に設定するフローティング設定部と、
前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、N行目の制御信号線と、M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する短絡設定部とを含む固体撮像素子の動作方法であって、
前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記M行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記M行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記M行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
固体撮像素子の動作方法。 - 前記M行目は、(N+1)行目であり、
前記ドライバは、前記画素信号を垂直方向に転送させるための制御信号を、前記N行目の制御信号線に出力した後、前記(N+1)行目の制御信号線に出力し、
前記短絡設定部は、前記制御信号を前記N行目のものから、前記(N+1)行目のものに切り替えるタイミングを含む所定の期間内で、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
請求項12に記載の固体撮像素子の動作方法。 - 前記フローティング設定部が、前記(N+1)行目の制御信号線の前記ドライバの出力をフローティング状態に設定する期間内に、前記短絡設定部は、前記制御信号を前記画素配列の行単位で送信させる制御信号線のうち、前記N行目の制御信号線と、前記(N+1)行目の制御信号線とを短絡状態に設定する
請求項13に記載の固体撮像素子の動作方法。
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