WO2009087726A1 - Imaging device - Google Patents

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Abstract

An imaging device includes a plurality of pixels (31) arranged in a two-dimensional shape. Each of pixels (31) has: a photodiode (PD) which generates a signal charge in accordance with the light quantity of the incident light from an object and accumulates the light; and an amplification transistor (AMP) which outputs a pixel signal based on the signal charge to a signal line (34) by a read-out operation. Furthermore, the imaging device includes a constant current source (35) which forms a source follower circuit together with the amplification transistor (AMP) during the read-out operation of the amplification transistor (AMP); and a current control unit (36) which variably controls the output current value of the constant current source (35) during the read-out operation of the amplification transistor (AMP) in accordance with supplied control signals fA and fB.

Description

撮像装置Imaging device
 本発明は、被写体像を撮像する撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus that captures a subject image.
 ビデオカメラや電子スチルカメラなどでは、CCD型や増幅型の固体撮像装置が使用されている。このような固体撮像装置では、光電変換部を有する画素がマトリクス状に複数配置されており、各画素の光電変換部にて信号電荷を生成する。 In CCD cameras and electronic still cameras, CCD-type and amplification-type solid-state imaging devices are used. In such a solid-state imaging device, a plurality of pixels each having a photoelectric conversion unit are arranged in a matrix, and signal charges are generated by the photoelectric conversion unit of each pixel.
 増幅型固体撮像装置では、画素の光電変換部にて生成・蓄積された信号電荷に応じた信号を、画素に設けられた増幅部によって画素から出力する(下記特許文献1,2)。そして、増幅型固体撮像装置では、前記増幅部の読み出し動作時において前記増幅部と共にソースフォロワ回路を形成する定電流源が設けられ、このソースフォロワ動作によって画素信号が信号線に出力されるようになっている(下記特許文献1,2)。 In the amplification type solid-state imaging device, a signal corresponding to the signal charge generated and accumulated in the photoelectric conversion unit of the pixel is output from the pixel by the amplification unit provided in the pixel (Patent Documents 1 and 2 below). In the amplification type solid-state imaging device, a constant current source that forms a source follower circuit together with the amplification unit is provided during the readout operation of the amplification unit, and a pixel signal is output to the signal line by the source follower operation. (Patent Documents 1 and 2 below).
 従来、このような増幅型固体撮像装置では、定電流源の出力電流値は、増幅部の読み出し動作時において常に同じ値に固定されていた。なお、特許文献2に開示された増幅型固体撮像装置では、増幅部をなすトランジスタの読み出し動作時以外に定電流源に流れる電流を制限する電流制限手段が設けられているが、この電流制限手段は、単に当該トランジスタの読み出し動作時以外において定電流源の電流を制限するにすぎず、特許文献2は、増幅部の読み出し動作時において定電流源の出力電流値を可変にすることを開示も示唆もしていない。
特開平11-196331号公報 特開平8-18866号公報
Conventionally, in such an amplification type solid-state imaging device, the output current value of the constant current source is always fixed to the same value during the reading operation of the amplification unit. Note that the amplification type solid-state imaging device disclosed in Patent Document 2 is provided with current limiting means for limiting the current flowing through the constant current source other than during the reading operation of the transistor constituting the amplification unit. Is merely limiting the current of the constant current source except during the read operation of the transistor, and Patent Document 2 discloses that the output current value of the constant current source is variable during the read operation of the amplifying unit. I did not suggest.
JP 11-196331 A JP-A-8-18866
 ところで、前述したような増幅型固体撮像装置では、画素信号が出力される信号線には寄生容量等が存在しているため、信号線上の信号が変化しようとしても瞬時に変化することはできずに、信号線の時定数に応じてある程度緩慢に変化することになり、信号線上の信号が安定するまでにある程度時間を要する。ここでは、信号線上の信号が安定するのに要する時間を静定時間と呼ぶ。静定時間が短いほど、画素信号を高速に読み出すことができる。一方、静定時間は、定電流源からの出力電流によって信号線の寄生容量等が充電される時間によって決まるため、定電流源の出力電流値が高いほど、静定時間を短縮することができる。よって、定電流源の出力電流値を高い値に設定することで、画素信号を高速に読み出すことができる。 By the way, in the amplification type solid-state imaging device as described above, since a signal line to which a pixel signal is output has a parasitic capacitance or the like, even if the signal on the signal line is changed, it cannot be changed instantaneously. In addition, it changes slowly to some extent according to the time constant of the signal line, and it takes some time for the signal on the signal line to stabilize. Here, the time required for the signal on the signal line to stabilize is referred to as a settling time. The shorter the settling time, the faster the pixel signal can be read out. On the other hand, since the settling time is determined by the time during which the parasitic capacitance of the signal line is charged by the output current from the constant current source, the settling time can be shortened as the output current value of the constant current source is high. . Therefore, the pixel signal can be read at high speed by setting the output current value of the constant current source to a high value.
 しかしながら、前記従来の増幅型固体撮像装置では、定電流源の出力電流値は、増幅部の読み出し動作時において常に同じ値に固定されていたので、画素信号を高速に読み出すべく増幅部の読み出し動作時における定電流源の出力電流値を高い値に設定すると、増幅部の読み出し動作時における定電流源の出力電流値は、常に高い電流値となってしまい、これにより、消費電力が増大してしまう。 However, in the conventional amplification type solid-state imaging device, since the output current value of the constant current source is always fixed to the same value during the reading operation of the amplifying unit, the reading operation of the amplifying unit to read out the pixel signal at high speed If the output current value of the constant current source at the time is set to a high value, the output current value of the constant current source at the time of the read operation of the amplifying unit will always be a high current value, thereby increasing the power consumption. End up.
 本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、増幅部の読み出し動作時における定電流源の出力電流値を常に高い電流値に固定してしまう場合に比べて、消費電力を低減することができる撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and reduces power consumption as compared with the case where the output current value of the constant current source is always fixed to a high current value during the read operation of the amplifying unit. An object of the present invention is to provide an imaging device capable of performing the above.
 前記課題を解決するため、本発明の第1の態様による撮像装置は、被写体からの入射光の光量に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部と、読み出し動作によって前記信号電荷に応じた画素信号を信号線に出力する増幅部とを有する画素を複数備え、前記複数の画素が2次元状に配置された撮像装置であって、前記増幅部と共にソースフォロワ回路を形成する定電流源と、前記増幅部の読み出し動作時における前記定電流源の出力電流値を、供給される制御信号に応じて可変に制御する電流制御部と、を備えたものである。 In order to solve the above problems, an imaging apparatus according to a first aspect of the present invention generates a signal charge according to the amount of incident light from a subject and stores the signal charge according to the signal charge by a read operation. A constant current source that includes a plurality of pixels each having an amplification unit that outputs a pixel signal to a signal line, and in which the plurality of pixels are two-dimensionally arranged, and forms a source follower circuit together with the amplification unit; A current control unit that variably controls the output current value of the constant current source during the read operation of the amplification unit in accordance with a supplied control signal.
 本発明の第2の態様による撮像装置は、前記第1の態様において、前記電流制御部に前記制御信号を供給する制御部を備え、前記制御部は、所定の動作モード時と他の所定の動作モード時とでは、前記増幅部の読み出し動作時における前記定電流源の出力電流値が互いに異なるように、前記電流制御部に前記制御信号を供給するものである。 An imaging apparatus according to a second aspect of the present invention includes, in the first aspect, a control unit that supplies the control signal to the current control unit, wherein the control unit is in a predetermined operation mode and other predetermined In the operation mode, the control signal is supplied to the current control unit so that the output current values of the constant current sources during the read operation of the amplification unit are different from each other.
 本発明の第3の態様による撮像装置は、前記第1の態様において、前記電流制御部に前記制御信号を供給する制御部と、前記被写体を測光する測光部とを備え、前記制御部は、所定の動作モード時に、前記測光部の測光結果に基づいて、前記入射光の光量が小さい場合は前記入射光の光量が大きい場合に比べて、前記増幅部の読み出し動作時における前記定電流源の出力電流値が小さくなるように、前記電流制御部に前記制御信号を供給するものである。 An imaging apparatus according to a third aspect of the present invention includes, in the first aspect, a control unit that supplies the control signal to the current control unit, and a photometry unit that performs photometry on the subject, and the control unit includes: Based on the photometric result of the photometry unit during a predetermined operation mode, when the light amount of the incident light is small, compared with the case where the light amount of the incident light is large, The control signal is supplied to the current control unit so that the output current value becomes small.
 本発明の第4の態様による撮像装置は、前記第1の態様において、前記電流制御部に前記制御信号を供給する制御部を備え、前記制御部は、所定の動作モード時に、前記画素信号に基づいて、前記入射光の光量が小さい場合は前記入射光の光量が大きい場合に比べて、前記増幅部の読み出し動作時における前記定電流源の出力電流値が小さくなるように、前記電流制御部に前記制御信号を供給するものである。 An imaging device according to a fourth aspect of the present invention includes, in the first aspect, a control unit that supplies the control signal to the current control unit, and the control unit outputs the pixel signal in a predetermined operation mode. Based on the above, the current control unit is configured such that the output current value of the constant current source is smaller when the light amount of the incident light is smaller than when the light amount of the incident light is large. To supply the control signal.
 本発明の第5の態様による撮像装置は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記複数の画素の各々は、当該画素の前記光電変換部からの前記信号電荷を受け取って当該信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する電荷転送部、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセット部、及び、当該画素を選択する選択部を有し、前記増幅部は、前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を前記画素信号として出力するものである。 In the imaging device according to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, each of the plurality of pixels receives the signal charge from the photoelectric conversion unit of the pixel and receives the signal. A charge-voltage conversion unit that converts charge into voltage, a charge transfer unit that transfers charge from the photoelectric conversion unit to the charge-voltage conversion unit, a reset unit that resets the potential of the charge-voltage conversion unit, and the pixel The amplifying unit outputs a signal corresponding to the potential of the charge-voltage conversion unit as the pixel signal.
 本発明によれば、増幅部の読み出し動作時における定電流源の出力電流値を動作モードや状況に応じて最適化等することが可能となるので、増幅部の読み出し動作時における定電流源の出力電流値を常に高い電流値に固定してしまう場合に比べて、消費電力を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to optimize the output current value of the constant current source during the read operation of the amplification unit according to the operation mode and the situation. Compared with the case where the output current value is always fixed to a high current value, the power consumption can be reduced.
本発明の一実施の形態による電子カメラを示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the electronic camera by one embodiment of this invention. 図1中のイメージセンサを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the image sensor in FIG. 図1中の定電流源及び電流制御部の具体例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a specific example of a constant current source and a current control unit in FIG. 1. 定電流源の出力電流が小さい場合における、図1に示す電子カメラの読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart showing an example of a reading operation of the electronic camera shown in FIG. 1 when the output current of the constant current source is small. 定電流源の出力電流が中程度である場合における、図1に示す電子カメラの読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart showing an example of a reading operation of the electronic camera shown in FIG. 1 when the output current of the constant current source is medium. 定電流源の出力電流が大きい場合における、図1に示す電子カメラの読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart showing an example of a reading operation of the electronic camera shown in FIG. 1 when the output current of the constant current source is large. 図4乃至図6中の期間T1,T2における垂直信号線の電位、パルスφSEL(n),φRES(n),φTXを併せて示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a potential of a vertical signal line and pulses φSEL (n), φRES (n), and φTX in periods T1 and T2 in FIGS.
 以下、本発明による撮像装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
 図1は、本発明の一実施の形態による撮像装置としての電子カメラ10を示す概略ブロック図である。 FIG. 1 is a schematic block diagram showing an electronic camera 10 as an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
 図1において、電子カメラ10には、撮影レンズ12が装着される。この撮影レンズ12の像空間には、イメージセンサ11の撮像面が配置される。イメージセンサ11の撮像シーケンスは、タイミングジェネレータ14が生成する制御パルス群によってタイミング制御される。これらの制御パルス群は、ドライブ回路100を介して、イメージセンサ11に供給される。 In FIG. 1, a photographing lens 12 is attached to the electronic camera 10. In the image space of the photographing lens 12, the imaging surface of the image sensor 11 is arranged. The imaging sequence of the image sensor 11 is timing-controlled by a control pulse group generated by the timing generator 14. These control pulse groups are supplied to the image sensor 11 via the drive circuit 100.
 この撮像シーケンスによってイメージセンサ11から読み出される画像データは、信号処理部15(感度設定部を含む)及びA/D変換部16を経由して、メモリ17に一時格納される。 The image data read from the image sensor 11 by this imaging sequence is temporarily stored in the memory 17 via the signal processing unit 15 (including the sensitivity setting unit) and the A / D conversion unit 16.
 このメモリ17は、バス18に接続される。このバス18には、マイクロプロセッサ19、記録部22、画像圧縮部24、モニタ表示部30、及び画像処理部25なども接続される。このマイクロプロセッサ19には、タイミングジェネレータ14、レリーズ釦などの操作部19a、測光部19b、撮像感度入力部19cが接続される。また、前記記録部22には、記録媒体22aが着脱自在に装着される。 The memory 17 is connected to the bus 18. A microprocessor 19, a recording unit 22, an image compression unit 24, a monitor display unit 30, an image processing unit 25 and the like are also connected to the bus 18. The microprocessor 19 is connected to a timing generator 14, an operation unit 19a such as a release button, a photometry unit 19b, and an imaging sensitivity input unit 19c. A recording medium 22a is detachably attached to the recording unit 22.
 なお、マイクロプロセッサ19は、タイミングジェネレータ14、イメージセンサ11を制御することで、本撮影前にプレビュー画像(スルー画像など)を生成することも可能である。 Note that the microprocessor 19 can also generate a preview image (through image or the like) before actual photographing by controlling the timing generator 14 and the image sensor 11.
 図2は、図1中のイメージセンサ11を示す回路図である。このイメージセンサ11は、CMOS型固体撮像素子として構成されている。 FIG. 2 is a circuit diagram showing the image sensor 11 in FIG. The image sensor 11 is configured as a CMOS solid-state image sensor.
 図2に示すように、このイメージセンサ11は、一般的なCMOS型固体撮像素子と同様に、2次元状に配置された複数の単位画素31(図2では、2×2個の画素31のみを示す。)と、垂直走査回路(垂直走査部)32と、水平走査回路(水平走査部)33と、画素31の各列に対応して設けられ対応する列の画素31の出力信号が供給される垂直信号線34と、各垂直信号線34に接続された定電流源35とを有している。また、このイメージセンサ11は、一般的なCMOS型固体撮像素子とは異なり、電流制御部36を有し、電流制御部36によって定電流源35の出力電流値が可変に制御されるようになっている。この点については、後に図3を参照して詳述する。なお、画素31の数が限定されるものではないことは、言うまでもない。 As shown in FIG. 2, the image sensor 11 has a plurality of unit pixels 31 (in FIG. 2, only 2 × 2 pixels 31 are arranged), like a general CMOS solid-state image sensor. ), A vertical scanning circuit (vertical scanning unit) 32, a horizontal scanning circuit (horizontal scanning unit) 33, and an output signal of a pixel 31 in a corresponding column provided corresponding to each column of pixels 31 is supplied. Vertical signal lines 34 and constant current sources 35 connected to the vertical signal lines 34. Further, the image sensor 11 includes a current control unit 36 unlike a general CMOS solid-state imaging device, and the current control unit 36 variably controls the output current value of the constant current source 35. ing. This point will be described in detail later with reference to FIG. Needless to say, the number of pixels 31 is not limited.
 各画素31は、一般的なCMOS型固体撮像素子と同様に、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部としてのフォトダイオードPDと、前記信号電荷を受け取って前記信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部としてのフローティングディフュージョンFDと、読み出し動作によって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(したがって、前記信号電荷に応じた信号)を出力する増幅部としての増幅トランジスタAMPと、フォトダイオードPDからフローティングディフュージョンFDに電荷を転送する電荷転送部としての転送トランジスタTXと、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リセット部としてのリセットトランジスタRESと、当該画素31を選択するための選択部としての選択トランジスタSELとを有し、図2に示すように接続されている。なお、本実施の形態では、画素31のトランジスタAMP,TX,RES,SELは、全てnMOSトランジスタである。図2において、Vddは電源電圧である。 Each pixel 31 includes a photodiode PD as a photoelectric conversion unit that generates and accumulates signal charges according to incident light, and receives the signal charges and converts the signal charges into voltage as in a general CMOS solid-state imaging device. A floating diffusion FD serving as a charge-voltage conversion unit that converts to a voltage, an amplifying transistor AMP serving as an amplifying unit that outputs a signal corresponding to the potential of the floating diffusion FD by a read operation (and thus a signal corresponding to the signal charge), and a photo A transfer transistor TX as a charge transfer unit for transferring charges from the diode PD to the floating diffusion FD, a reset transistor RES as a reset unit for resetting the potential of the floating diffusion FD, and a selection unit for selecting the pixel 31 Of the selection transistor and a SEL, it is connected as shown in FIG. In the present embodiment, the transistors AMP, TX, RES, and SEL of the pixel 31 are all nMOS transistors. In FIG. 2, Vdd is a power supply voltage.
 転送トランジスタTXのゲートは、行毎に、垂直走査回路32からの転送トランジスタTXを制御する制御信号φTXを転送トランジスタTXに供給する制御線に、接続されている。リセットトランジスタRESのゲートは、行毎に、垂直走査回路32からのリセットトランジスタRESを制御する制御信号φRESをリセットトランジスタRESに供給する制御線に、接続されている。選択トランジスタSELのゲートは、行毎に、垂直走査回路32からの選択トランジスタSELを制御する制御信号φSELを選択トランジスタSELに供給する制御線に、接続されている。 The gate of the transfer transistor TX is connected to a control line for supplying the control signal φTX for controlling the transfer transistor TX from the vertical scanning circuit 32 to the transfer transistor TX for each row. The gate of the reset transistor RES is connected to a control line that supplies the reset transistor RES with a control signal φRES for controlling the reset transistor RES from the vertical scanning circuit 32 for each row. The gate of the selection transistor SEL is connected to a control line for supplying a control signal φSEL for controlling the selection transistor SEL from the vertical scanning circuit 32 to the selection transistor SEL for each row.
 フォトダイオードPDは、入射光の光量(被写体光)に応じて信号電荷を生成する。転送トランジスタTXは、転送パルス(制御信号)φTXのハイレベル期間にオンし、フォトダイオードPDに蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する。リセットトランジスタRESは、リセットパルス(制御信号)φRESのハイレベル期間にオンし、フローティングディフュージョンFDをリセットする。 The photodiode PD generates a signal charge according to the amount of incident light (subject light). The transfer transistor TX is turned on during the high level period of the transfer pulse (control signal) φTX, and transfers the signal charge accumulated in the photodiode PD to the floating diffusion FD. The reset transistor RES is turned on during a high level period of the reset pulse (control signal) φRES to reset the floating diffusion FD.
 増幅トランジスタAMPは、そのドレインが電源電圧Vddに接続され、そのゲートがフローティングディフュージョンFDに接続され、そのソースが選択トランジスタSELのドレインに接続され、増幅トランジスタAMPの読み出し動作時に選択トランジスタSELがオンされたときに、定電流源35を負荷とするソースフォロア回路を構成する。各定電流源35の一端は各垂直信号線34に接続され、各定電流源35の他端は接地されている。これにより、定電流源35は、垂直信号線34に対応する画素31の選択トランジスタSELがオンされたときに、当該垂直信号線34に電流を流す。この電流は、当該画素31の増幅トランジスタAMPのソースフォロアバイアス電流である。増幅トランジスタAMPは、フローティングディフュージョンFDの電圧値に応じて、選択トランジスタSELを介して垂直信号線34に読み出し電流を出力する。選択トランジスタSELは、選択パルス(画素制御信号)φSELのハイレベル期間にオンし、増幅トランジスタAMPのソースを垂直信号線34に接続する。 The amplification transistor AMP has its drain connected to the power supply voltage Vdd, its gate connected to the floating diffusion FD, its source connected to the drain of the selection transistor SEL, and the selection transistor SEL turned on during the read operation of the amplification transistor AMP. A source follower circuit having the constant current source 35 as a load is configured. One end of each constant current source 35 is connected to each vertical signal line 34, and the other end of each constant current source 35 is grounded. Accordingly, the constant current source 35 causes a current to flow through the vertical signal line 34 when the selection transistor SEL of the pixel 31 corresponding to the vertical signal line 34 is turned on. This current is a source follower bias current of the amplification transistor AMP of the pixel 31. The amplification transistor AMP outputs a read current to the vertical signal line 34 via the selection transistor SEL according to the voltage value of the floating diffusion FD. The selection transistor SEL is turned on during a high level period of the selection pulse (pixel control signal) φSEL, and connects the source of the amplification transistor AMP to the vertical signal line 34.
 垂直走査回路32は、ドライブ回路100からの制御パルス(図示せず)を受けて、画素31の行毎に、選択パルスφSEL、リセットパルスφRES及び転送パルスφTXをそれぞれ出力する。また、水平走査回路33は、ドライブ回路100からの制御パルス(図示せず)を受けて、列毎に水平走査信号φHを出力する。 The vertical scanning circuit 32 receives a control pulse (not shown) from the drive circuit 100 and outputs a selection pulse φSEL, a reset pulse φRES, and a transfer pulse φTX for each row of the pixels 31. Further, the horizontal scanning circuit 33 receives a control pulse (not shown) from the drive circuit 100, and outputs a horizontal scanning signal φH for each column.
 また、このイメージセンサ11は、各垂直信号線34の信号に応じた信号をサンプリング制御信号φTVN,φTVSに従ってサンプリングして保持するとともに、当該保持された信号を水平走査信号φHに従って水平信号線38N,38Sへ供給するサンプルホールド部37を、備えている。本実施の形態では、サンプルホールド部37は、各垂直信号線34に対応して設けられた光信号用蓄積容量CS及び暗信号用蓄積容量CNと、画素31で光電変換された光情報を含む光信号を光信号用サンプリング制御信号φTVSに従って光信号用蓄積容量CSに蓄積させる光信号用サンプリングスイッチTVSと、前記光信号から差し引くべきノイズ成分を含む差分用信号してのいわゆる暗信号を暗信号用サンプリング制御信号φTVNに従って暗信号用蓄積容量CNに蓄積させる暗信号用サンプリングスイッチTVNと、光信号用蓄積容量CSに蓄積された光信号を水平走査信号φHに従って光信号用水平信号線38Sに供給する光信号用水平転送スイッチTHSと、暗信号用蓄積容量CNに蓄積された暗信号を水平走査信号φHに従って暗信号用水平信号線38Nに供給する暗信号用水平転送スイッチTHNとを有している。なお、実際には、水平信号線38N,38Sをそれぞれ所定タイミングで所定の電位にリセットするための各トランジスタが設けられるが、それらのトランジスタの図示は省略している。水平信号線38N,38Sには、出力アンプAPN,APSがそれぞれ接続されている。本実施の形態では、スイッチTVS,TVN,THS,THNは、全てnMOSトランジスタである。 The image sensor 11 samples and holds signals according to the signals of the vertical signal lines 34 according to the sampling control signals φTVN and φTVS, and also holds the held signals according to the horizontal scanning signal φH. A sample hold unit 37 for supplying to 38S is provided. In the present embodiment, the sample hold unit 37 includes optical signal storage capacitors CS and dark signal storage capacitors CN provided corresponding to the vertical signal lines 34, and optical information photoelectrically converted by the pixels 31. An optical signal sampling switch TVS for storing the optical signal in the optical signal storage capacitor CS according to the optical signal sampling control signal φTVS, and a so-called dark signal as a differential signal including a noise component to be subtracted from the optical signal is a dark signal. A dark signal sampling switch TVN for storing in the dark signal storage capacitor CN in accordance with the sampling control signal φTVN, and an optical signal stored in the optical signal storage capacitor CS to the optical signal horizontal signal line 38S in accordance with the horizontal scanning signal φH. The dark signal stored in the horizontal transfer switch THS for the optical signal and the dark signal storage capacitor CN in accordance with the horizontal scanning signal φH. And a horizontal transfer switch THN for dark signal to be supplied to the dark signal horizontal signal line 38N. Actually, each transistor for resetting the horizontal signal lines 38N and 38S to a predetermined potential at a predetermined timing is provided, but the illustration of these transistors is omitted. Output amplifiers APN and APS are connected to the horizontal signal lines 38N and 38S, respectively. In this embodiment, the switches TVS, TVN, THS, and THN are all nMOS transistors.
 各光信号用サンプリングスイッチTVSのゲートは共通に接続され、そこにはドライブ回路100から光信号用サンプリング制御信号φTVSが供給される。光信号用サンプリング制御信号φTVSに応じて光信号用サンプリングスイッチTVSがオンすると、垂直信号線34の光信号が、対応する光信号用蓄積容量CSに蓄積される。各暗信号用サンプリングスイッチTVNのゲートは共通に接続され、そこにはドライブ回路100から暗信号用サンプリング制御信号φTVNが供給される。暗信号用サンプリング制御信号φTVNに応じて暗信号用サンプリングスイッチTVNがオンすると、垂直信号線34の暗信号が、対応する暗信号用蓄積容量CNに蓄積される。 The gates of the optical signal sampling switches TVS are connected in common, and the optical signal sampling control signal φTVS is supplied from the drive circuit 100 to the gate. When the optical signal sampling switch TVS is turned on in response to the optical signal sampling control signal φTVS, the optical signal on the vertical signal line 34 is stored in the corresponding optical signal storage capacitor CS. The gates of the dark signal sampling switches TVN are connected in common, and a dark signal sampling control signal φTVN is supplied from the drive circuit 100 thereto. When the dark signal sampling switch TVN is turned on in response to the dark signal sampling control signal φTVN, the dark signal on the vertical signal line 34 is stored in the corresponding dark signal storage capacitor CN.
 各列毎に、光信号用水平転送スイッチTHS及び暗信号用水平転送スイッチTHNのゲートが共通に接続され、そこには水平走査回路33から対応する列の水平走査信号φHが供給される。各列の水平走査信号φHに応じて、各列の水平転送スイッチTHS,THNがオンすると、対応する列の光信号用蓄積容量CS及び暗信号用蓄積容量CNにそれぞれ蓄積されていた光信号及び暗信号が、光信号用水平信号線38S及び暗信号用水平信号線38Nにそれぞれ出力され、それぞれ出力アンプAPS,APNを介して、図1中の信号処理部15へ出力される。 The gates of the horizontal transfer switch for optical signal THS and the horizontal transfer switch for dark signal THN are connected in common to each column, and the horizontal scanning signal φH of the corresponding column is supplied from the horizontal scanning circuit 33 thereto. When the horizontal transfer switches THS and THN of each column are turned on in accordance with the horizontal scanning signal φH of each column, the optical signal stored in the optical signal storage capacitor CS and the dark signal storage capacitor CN of the corresponding column and The dark signals are respectively output to the optical signal horizontal signal line 38S and the dark signal horizontal signal line 38N, and are output to the signal processing unit 15 in FIG. 1 through the output amplifiers APS and APN, respectively.
 図面には示していないが、信号処理部15は、出力アンプAPS,APNの出力間の差分を、差動アンプ等によって得る。これにより相関2重サンプリングが実現され、信号処理部15から、画像信号として、固定パターンノイズ等が除去された光情報信号が得られる。 Although not shown in the drawing, the signal processing unit 15 obtains a difference between outputs of the output amplifiers APS and APN by a differential amplifier or the like. Thereby, correlated double sampling is realized, and an optical information signal from which fixed pattern noise and the like are removed is obtained as an image signal from the signal processing unit 15.
 図3は、図1中の定電流源35及び電流制御部36の具体例を示す回路図である。本例では、定電流源35は、MOSFET41で構成され、垂直信号線34及び電流制御部36に対して図示のように接続されている。電流制御部36は、カレントミラー回路を利用して構成され、基準電流源51及びMOSFET52~58を備え、これらが図示のように接続された構成となっている。今、基準電流源51が生成する電流の値をIとし、MOSFET58に流れる電流の値をIとする。図1中のドライブ回路100から供給される制御信号φA,φBによって、MOSFET54,56が両方ともオフしている場合、I=I≡Iminとなり、関連する垂直信号線34に接続された画素31の選択スイッチSELがオンして当該画素31の増幅トランジスタAMPが当該垂直信号線34に接続された状態において、当該垂直信号線34に流れる電流の値(定電流源35の出力電流値)Iは、Imin=Iとなる。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of the constant current source 35 and the current control unit 36 in FIG. In this example, the constant current source 35 is configured by a MOSFET 41 and is connected to the vertical signal line 34 and the current control unit 36 as illustrated. The current control unit 36 is configured using a current mirror circuit, and includes a reference current source 51 and MOSFETs 52 to 58, which are connected as illustrated. Now, the value of the current generated by the reference current source 51 is I 0, and the value of the current flowing through the MOSFET 58 is I 1 . When both the MOSFETs 54 and 56 are turned off by the control signals φA and φB supplied from the drive circuit 100 in FIG. 1, I 1 = I 0 ≡Imin, and the pixels connected to the related vertical signal line 34 In a state where the selection switch SEL of 31 is turned on and the amplification transistor AMP of the pixel 31 is connected to the vertical signal line 34, the value of the current flowing through the vertical signal line 34 (output current value of the constant current source 35) I is a Imin = I 0.
 制御信号φA,φBによってMOSFET54,56の一方がオンし他方がオフしている場合、I=2×I≡Imidとなり、関連する垂直信号線34に接続された画素31の選択スイッチSELがオンして当該画素31の増幅トランジスタAMPが当該垂直信号線34に接続された状態において、当該垂直信号線34に流れる電流の値(定電流源35の出力電流値)Iは、Imid=2×Iとなる。 When one of the MOSFETs 54 and 56 is turned on and the other is turned off by the control signals φA and φB, I 1 = 2 × I 0 ≡Imid, and the selection switch SEL of the pixel 31 connected to the related vertical signal line 34 is In the state where the amplification transistor AMP of the pixel 31 is connected to the vertical signal line 34, the value of the current flowing through the vertical signal line 34 (the output current value of the constant current source 35) I is Imid = 2 × I 0 .
 制御信号φA,φBによってMOSFET54,56の両方がオンしている場合、I=3×I≡Imaxとなり、関連する垂直信号線34に接続された画素31の選択スイッチSELがオンして当該画素31の増幅トランジスタAMPが当該垂直信号線34に接続された状態において、当該垂直信号線34に流れる電流の値(定電流源35の出力電流値)Iは、Imax=3×Iとなる。 When both of the MOSFETs 54 and 56 are turned on by the control signals φA and φB, I 1 = 3 × I 0 ≡Imax, and the selection switch SEL of the pixel 31 connected to the related vertical signal line 34 is turned on, and In a state where the amplification transistor AMP of the pixel 31 is connected to the vertical signal line 34, the value of the current flowing through the vertical signal line 34 (the output current value of the constant current source 35) I is Imax = 3 × I 0. .
 このように、本例では、電流制御部36は、増幅トランジスタAMPの読み出し動作時における定電流源35の出力電流値を、ドライブ回路100から供給される制御信号φA,φBに応じて、Imin、Imid及びImaxの3段階に可変に制御するように構成されている。もっとも、定電流源35の出力電流値の可変の段階数は、3段階に限定されるものではなく、2段階以上であればよい。なお、本実施の形態では、ドライブ回路100は、電流制御部36に制御信号φA,φBを供給する制御部となっている。 As described above, in this example, the current control unit 36 determines the output current value of the constant current source 35 during the read operation of the amplification transistor AMP according to the control signals φA and φB supplied from the drive circuit 100. It is configured to be variably controlled in three stages of Imid and Imax. However, the number of variable steps of the output current value of the constant current source 35 is not limited to three, but may be two or more. In the present embodiment, the drive circuit 100 is a control unit that supplies the control signals φA and φB to the current control unit 36.
 図4乃至図6は、本実施の形態による電子カメラ10(特に、イメージセンサ11)の読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。図4はI=Iminの場合、図5はI=Imidの場合、図6はI=Imaxの場合をそれぞれ示している。定電流源35の出力電流値Iが異なる図4乃至図6の各場合において互いに異なる所は、垂直信号線34の電位の変化の様子と、水平ブランキング期間T2,T4,・・・の長さ及びパルスφTVSの幅T13のみであり、いずれの場合も基本的な動作は同じである。各場合の相違点については、後に図7を参照して説明することとし、まず、基本的な動作について、図4乃至図6を参照して説明する。 4 to 6 are timing charts showing an example of the reading operation of the electronic camera 10 (particularly, the image sensor 11) according to the present embodiment. 4 shows a case where I = Imin, FIG. 5 shows a case where I = Imid, and FIG. 6 shows a case where I = Imax. 4 to FIG. 6 in which the output current value I of the constant current source 35 is different from each other, the change in potential of the vertical signal line 34 and the length of the horizontal blanking periods T2, T4,. Only the width T13 of the pulse φTVS, and the basic operation is the same in either case. Differences in each case will be described later with reference to FIG. 7. First, basic operations will be described with reference to FIGS.
 本実施の形態では、メカニカルシャッタ(図示せず)が所定の露光期間だけ開かれて各画素31のフォトダイオードPDの電荷蓄積層に電荷が蓄積された後、1行ずつ順次選択され、各1行について順次同じ動作が行われていく。図4乃至図6は、主として、n行目の画素31が選択され、引き続いてn+1行目の画素31が選択された場合の動作を示している。 In the present embodiment, a mechanical shutter (not shown) is opened for a predetermined exposure period and charges are accumulated in the charge accumulation layer of the photodiode PD of each pixel 31, and then each row is selected one by one. The same operation is sequentially performed on the rows. 4 to 6 mainly show the operation when the pixel 31 in the nth row is selected and the pixel 31 in the (n + 1) th row is subsequently selected.
 期間T1は、n-1行目の画素31の出力の水平走査期間であり、後述する期間T3に対応している。期間T1後の期間T2は、n行目の画素31の出力の水平ブランキング期間である。 The period T1 is a horizontal scanning period of the output of the pixel 31 in the (n-1) th row and corresponds to a period T3 described later. A period T2 after the period T1 is a horizontal blanking period of the output of the pixel 31 in the n-th row.
 期間T2において、垂直走査回路32によりn行目の画素31が選択され、n行目のリセットパルスφRES(n)がローレベルに変化し、n行目のリセットトランジスタRESがオフする。また、期間T2において、n行目の選択パルスφSEL(n)がハイレベルに変化し、n行目の選択トランジスタSELがオンする。n行目の選択トランジスタSELのオンにより、n行目の増幅トランジスタAMPのソースは垂直信号線34に接続される。そして、n行目の増幅トランジスタAMPは、定電流源35によってソースフォロア回路として動作する。 In the period T2, the pixel 31 in the nth row is selected by the vertical scanning circuit 32, the reset pulse φRES (n) in the nth row is changed to a low level, and the reset transistor RES in the nth row is turned off. Further, in the period T2, the selection pulse φSEL (n) in the nth row changes to a high level, and the selection transistor SEL in the nth row is turned on. When the selection transistor SEL in the n-th row is turned on, the source of the amplification transistor AMP in the n-th row is connected to the vertical signal line 34. The n-th amplification transistor AMP operates as a source follower circuit by the constant current source 35.
 期間T2が開始した後、期間T12が開始するまでの期間においては、n行目の選択トランジスタSELがオンし、同時にn行目のリセットトランジスタRESがオフすることで、n行目の画素31の増幅トランジスタAMPのゲート電圧が、フローティング状態となり、n行目の画素31のリセットレベルが垂直信号線34に現れる。このとき、期間T2が開始した後の期間T11において、暗信号用サンプリングパルス(制御信号)φTVNがハイレベルに変化し、暗信号用サンプリングスイッチTVNがオンする。これにより、n行目の画素31の暗信号が、暗信号用蓄積容量CNに蓄積される。この動作は、n行目の各列の画素31に対して同時並列に実行される。 In the period from the start of the period T2 to the start of the period T12, the n-th row selection transistor SEL is turned on, and at the same time, the n-th row reset transistor RES is turned off. The gate voltage of the amplification transistor AMP enters a floating state, and the reset level of the pixel 31 in the nth row appears on the vertical signal line 34. At this time, in the period T11 after the period T2 starts, the dark signal sampling pulse (control signal) φTVN changes to the high level, and the dark signal sampling switch TVN is turned on. As a result, the dark signal of the pixel 31 in the n-th row is accumulated in the dark signal storage capacitor CN. This operation is executed simultaneously in parallel for the pixels 31 in each column of the nth row.
 次に、期間T2中の期間T12において、n行目の転送パルスφTX(n)がハイレベルに変化し、n行目の転送トランジスタTXがオンする。n行目の転送トランジスタTXのオンにより、n行目の画素31のフォトダイオードPDで光電変換され蓄積されていた信号電荷が、対応するフローティングディフュージョンFDに転送される。これによって、フローティングディフュージョンFDの電圧は転送されてきた電荷量に応じた電圧となり、この電圧が増幅トランジスタAMPのゲート電極に印加される。その結果、n行目の画素31の光情報を含んだレベルが、垂直信号線34に現れる。このとき、期間T12の後の期間T13において、光信号用サンプリングパルス(制御信号)φTVSがハイレベルに変化し、光信号用サンプリングスイッチTVSがオンする。これにより、n行目の画素31の光信号が、光信号用蓄積容量CSに蓄積される。この動作は、n行目の各列の画素31に対して同時並列に実行される。 Next, in the period T12 in the period T2, the transfer pulse φTX (n) in the nth row changes to a high level, and the transfer transistor TX in the nth row is turned on. When the transfer transistor TX in the n-th row is turned on, the signal charge photoelectrically converted and accumulated by the photodiode PD of the pixel 31 in the n-th row is transferred to the corresponding floating diffusion FD. As a result, the voltage of the floating diffusion FD becomes a voltage corresponding to the transferred charge amount, and this voltage is applied to the gate electrode of the amplification transistor AMP. As a result, a level including the optical information of the pixels 31 in the nth row appears on the vertical signal line 34. At this time, in the period T13 after the period T12, the optical signal sampling pulse (control signal) φTVS changes to the high level, and the optical signal sampling switch TVS is turned on. As a result, the optical signal of the pixel 31 in the n-th row is stored in the optical signal storage capacitor CS. This operation is performed simultaneously in parallel on the pixels 31 in each column of the nth row.
 このようにして、期間T2において、n行目の画素31の出力信号のサンプリングが行われ、各列毎に、暗信号用蓄積容量CNにはn行目の画素31の暗信号が蓄積され、光信号用蓄積容量CSにはn行目の画素31の光信号が蓄積される。 In this way, in the period T2, the output signal of the pixel 31 in the n-th row is sampled, and the dark signal of the pixel 31 in the n-th row is accumulated in the dark signal storage capacitor CN for each column. The optical signal storage capacitor CS stores the optical signal of the pixel 31 in the n-th row.
 期間T2後の期間T3は、n行目の画素31の出力の水平走査期間である。期間T3において、水平走査回路33からの水平走査信号φHによる水平走査によって暗信号用水平転送スイッチTHN及び光信号用水平転送スイッチTHSが各垂直信号線34に対応するもの毎に順次オンされ、蓄積容量CN,CSにそれぞれ蓄積されていた暗信号及び光信号が各垂直信号線34に対応するもの毎に順次暗信号用水平信号線38N及び光信号用水平信号線38Sにそれぞれ読み出され、出力アンプAPN,APSをそれぞれ介して信号処理部15へ出力される。信号処理部15は、出力アンプAPS,APNの出力間の差分を、差動アンプ等によって得る。これにより、信号処理部15から、画像信号として、固定パターンノイズ等が除去された光情報信号が得られる。 The period T3 after the period T2 is a horizontal scanning period of the output of the pixel 31 in the n-th row. In the period T3, the horizontal transfer switch for dark signal THN and the horizontal transfer switch for optical signal THS are sequentially turned on and stored for each of the vertical signal lines 34 by horizontal scanning using the horizontal scanning signal φH from the horizontal scanning circuit 33. The dark signal and the optical signal respectively stored in the capacitors CN and CS are sequentially read out to the dark signal horizontal signal line 38N and the optical signal horizontal signal line 38S for each corresponding to each vertical signal line 34, and output. The signals are output to the signal processing unit 15 through the amplifiers APN and APS, respectively. The signal processing unit 15 obtains the difference between the outputs of the output amplifiers APS and APN using a differential amplifier or the like. Thereby, an optical information signal from which fixed pattern noise and the like are removed is obtained as an image signal from the signal processing unit 15.
 次に、期間T4,T5において、n行目に関して期間T2,T3で行われたのと同様の動作が、n+1行目について行われ、それ以降においても同様の動作を繰り返す。 Next, in the periods T4 and T5, the same operation as that performed in the periods T2 and T3 for the nth row is performed for the (n + 1) th row, and the same operation is repeated thereafter.
 図4乃至図6には垂直信号線34の電位の変化もそれぞれ示しているが、それらの比較が容易となるように、図7には、図4乃至図6中の期間T1,T2における垂直信号線34の電位、パルスφSEL(n),φRES(n),φTX(n)を併せて示している。なお、図4乃至図6に示すように期間T2の長さはそれぞれ異なっているが、図7では、期間T2は図4の場合(I=Iminの場合)であるものとして記載している。また、図4乃至図7では、入射光の光量が互いに同じで比較的大きい(したがって、信号レベル(光信号レベル)とリセットレベル(暗信号レベル)との差が互いに同じで比較的大きい)ものとして示している。 FIGS. 4 to 6 also show changes in the potential of the vertical signal line 34. To facilitate comparison, FIG. 7 shows the vertical signal lines 34 in the periods T1 and T2 in FIGS. The potential of the signal line 34 and the pulses φSEL (n), φRES (n), and φTX (n) are also shown. Although the length of the period T2 is different as shown in FIGS. 4 to 6, the period T2 is described as being in the case of FIG. 4 (in the case of I = Imin) in FIG. 4 to 7, the amounts of incident light are the same and relatively large (therefore, the difference between the signal level (light signal level) and the reset level (dark signal level) is the same and relatively large). As shown.
 画素信号が出力される垂直信号線34には寄生容量等が存在しているため、垂直信号線34上の信号が変化しようとしても瞬時に変化することはできず、図4乃至図7に示すように、垂直信号線34の時定数に応じてある程度緩慢に変化し、垂直信号線34の信号がリセットレベルから信号レベルに安定するまでにある程度の静定時間(安定化時間)を要する。この静定時間は、定電流源35の出力電流値Iが高いほど短縮することができ、図4乃至図7に示すように、定電流源35の出力電流値IがIminである場合が1番長く、出力電流値IがImidである場合が2番目に長く、出力電流値IがImidである場合が1番短くなる。したがって、出力電流値Iが大きいほど、サンプリング制御信号φTVSの幅T13を短縮して水平ブランキング期間T2を短縮しても、静定した信号レベルを適切にサンプリングすることができる。そこで、図4乃至図7に示す例では、出力電流値Iが大きいほど、サンプリング制御信号φTVSの幅T13を短縮して水平ブランキング期間T2を短縮している。本実施の形態では、タイミングジェネレータ14及びドライブ回路100によって、電流制御部36に供給される制御信号φA,φBによりI=Iminとされる場合は図4に示すようにφTVSの幅及び期間T1が比較的長く設定され、I=Imidとされる場合は図5に示すようにφTVSの幅及び期間T1が中程度に設定され、I=Imaxとされる場合は図6に示すようにφTVSの幅及び期間T1が比較的短く設定さるようになっている。そして、水平ブランキング期間T2が短縮すると画素信号の読み出しが高速になるので、出力電流値Iが大きいほど、画素信号を高速に読み出すことができる。 Since there is a parasitic capacitance or the like in the vertical signal line 34 from which the pixel signal is output, even if the signal on the vertical signal line 34 is changed, it cannot be changed instantaneously, as shown in FIGS. As described above, the signal changes slowly to some extent according to the time constant of the vertical signal line 34, and a certain amount of stabilization time (stabilization time) is required until the signal of the vertical signal line 34 is stabilized from the reset level to the signal level. This stabilization time can be shortened as the output current value I of the constant current source 35 is higher. As shown in FIGS. 4 to 7, there is a case where the output current value I of the constant current source 35 is Imin. The case where the output current value I is Imid is the second longest, and the case where the output current value I is Imid is the shortest. Therefore, as the output current value I is larger, even when the width T13 of the sampling control signal φTVS is shortened and the horizontal blanking period T2 is shortened, the settled signal level can be appropriately sampled. Therefore, in the example shown in FIGS. 4 to 7, as the output current value I is larger, the width T13 of the sampling control signal φTVS is shortened to shorten the horizontal blanking period T2. In the present embodiment, when I = Imin is set by the control signals φA and φB supplied to the current control unit 36 by the timing generator 14 and the drive circuit 100, the width of φTVS and the period T1 are set as shown in FIG. When it is set relatively long and I = Imid, the width of φTVS and the period T1 are set to medium as shown in FIG. 5, and when I = Imax, the width of φTVS is set as shown in FIG. The period T1 is set to be relatively short. When the horizontal blanking period T2 is shortened, the reading of the pixel signal becomes faster. Therefore, the larger the output current value I, the faster the pixel signal can be read.
 従来技術と同様に電流制御部36を除去するとともに定電流源35を常に同じ値の電流を固定的に出力するように、本実施の形態を変形しても、増幅トランジスタAMPの読み出し動作時に定電流源35の出力電流値Iが常にImaxとなるように構成しておけば、図7の場合と同様に、画素信号を高速に読み出すことができる。しかし、この場合には、画素信号をさほど高速に読み出す必要がない場合などにおいても、増幅トランジスタAMPの読み出し動作時の定電流源35の出力電流値Iが常にImaxとなるので、消費電流が増大してしまう。 Even if this embodiment is modified so that the current controller 36 is removed and the constant current source 35 always outputs the same value of current in a fixed manner as in the prior art, the constant current source 35 is fixed during the read operation of the amplification transistor AMP. As long as the output current value I of the current source 35 is always set to Imax, the pixel signal can be read at high speed as in the case of FIG. However, in this case, even when it is not necessary to read out the pixel signal at such a high speed, the output current value I of the constant current source 35 at the time of the reading operation of the amplification transistor AMP is always Imax. Resulting in.
 これに対し、本実施の形態によれば、ドライブ回路100から供給される制御信号φA,φBに応じて、増幅トランジスタAMPの読み出し動作時における定電流源35の出力電流値IをImin、Imid及びImaxの3段階に可変に制御することができるので、その出力電流値Iを動作モードや状況に応じて最適化等することが可能となる。したがって、本実施の形態によれば、出力電流値Iを常に高いImaxに固定してしまう場合に比べて、消費電力を低減することができる。 On the other hand, according to the present embodiment, the output current value I of the constant current source 35 during the read operation of the amplification transistor AMP is set to Imin, Imid, and I according to the control signals φA and φB supplied from the drive circuit 100. Since it can be variably controlled in three stages of Imax, the output current value I can be optimized according to the operation mode and the situation. Therefore, according to the present embodiment, the power consumption can be reduced as compared with the case where the output current value I is always fixed at a high Imax.
 本実施の形態では、例えば、非常に動きの速い被写体を動画として撮像する高速動画撮影モードの場合は図6に示す動作が実現され、さほど動きの速くない被写体を動画として撮像する低速動画撮影モードの場合は図5に示す動作が実現され、静止画撮影モードの場合は図4に示す動作が実現されるようにしてもよい。これは、操作部19aによる撮影モードの設定操作を受けたマイクロプロセッサ19が、タイミングジェネレータ14及びドライブ回路100を制御することによって、実現することができる。この場合、高速読み出しによる高速動画撮影が実現されつつ、低速動画撮影モードや静止画撮影モードにおいて消費電力が低減される。 In the present embodiment, for example, in the case of a high-speed moving image shooting mode in which a very fast moving subject is imaged as a moving image, the operation shown in FIG. 6 is realized, and a low-speed moving image shooting mode in which an object that does not move so fast is imaged as a moving image. 5 may be realized, and in the still image shooting mode, the operation shown in FIG. 4 may be realized. This can be realized by controlling the timing generator 14 and the drive circuit 100 by the microprocessor 19 that has received the photographing mode setting operation by the operation unit 19a. In this case, high-speed moving image shooting by high-speed reading is realized, and power consumption is reduced in the low-speed moving image shooting mode and the still image shooting mode.
 また、本実施の形態では、例えば、少なくとも所定の動作モード時に、イメージセンサ11に対する入射光量に応じて、当該入射光量が小さい場合は当該入射光量が大きい場合に比べて、増幅トランジスタAMPの読み出し動作時の定電流源35の出力電流値Iが小さくなるように、マイクロプロセッサ19の制御下においてタイミングジェネレータ14及びドライブ回路100によって電流制御部36に制御信号φA,φBを供給してもよい。具体的には、例えば、マイクロプロセッサ19の制御下におけるタイミングジェネレータ14及びドライブ回路100の動作によって、イメージセンサ11に対する入射光量が小さい場合は前記図4に示す動作が実現され、当該入射光量が中程度の場合は前記図5に示す動作が実現され、当該入射光量が大きい場合は前記図6に示す動作が実現されるようにしてもよい。このとき、マイクロプロセッサ19は、イメージセンサ11の入射光の光量の大きさを、測光部19による測光結果に基づいて判断してもよいし、あるいは、予め撮像して得た画像信号に基づいて判断してもよい。なお、I=Imidとする場合及びI=Imaxとする場合であっても、高速読み出しが必要なければ、水平ブランキング期間T2,T4,・・・の長さやパルスφTVSの幅T13を、I=Iminの場合の図4と同じにしてもよい。 In the present embodiment, for example, at least in a predetermined operation mode, the read operation of the amplification transistor AMP is smaller when the incident light amount is small than when the incident light amount is large, according to the incident light amount with respect to the image sensor 11. The control signals φA and φB may be supplied to the current control unit 36 by the timing generator 14 and the drive circuit 100 under the control of the microprocessor 19 so that the output current value I of the constant current source 35 at the time becomes small. Specifically, for example, when the incident light quantity with respect to the image sensor 11 is small by the operation of the timing generator 14 and the drive circuit 100 under the control of the microprocessor 19, the operation shown in FIG. 5 may be realized, and the operation shown in FIG. 6 may be realized when the amount of incident light is large. At this time, the microprocessor 19 may determine the magnitude of the amount of incident light of the image sensor 11 based on a photometric result obtained by the photometric unit 19 or based on an image signal obtained by imaging in advance. You may judge. Even if I = Imid and I = Imax, if high-speed reading is not required, the length of the horizontal blanking periods T2, T4,. You may make it the same as FIG. 4 in the case of Imin.
 増幅トランジスタAMPの読み出し動作時の定電流源35の出力電流値Iが同じであるとすれば、イメージセンサ11に対する入射光(すなわち、画素31に対する入射光)の光量が小さければ、リセットレベルと信号レベルとの差が小さいため、静定時間は短くなる一方、当該入射光の光量が大きければ、リセットレベルと信号レベルとの差が大きいため、静定時間は長くなる。よって、静定した信号レベルを適切にサンプリングするためには、前記入射光の光量が大きければ、増幅トランジスタAMPの読み出し動作時の定電流源35の出力電流値Iを大きくして静定時間を短くする必要があるが、前記入射光の光量が小さければ、前記出力電流値Iを大きくしなくても静定時間はさほど長くならないため、前記出力電流値Iを大きくする必要はない。 Assuming that the output current value I of the constant current source 35 during the read operation of the amplification transistor AMP is the same, if the amount of incident light to the image sensor 11 (that is, incident light to the pixel 31) is small, the reset level and signal Since the difference from the level is small, the settling time is shortened. On the other hand, if the amount of the incident light is large, the difference between the reset level and the signal level is large, and the settling time is lengthened. Therefore, in order to appropriately sample the settled signal level, if the amount of the incident light is large, the output current value I of the constant current source 35 during the read operation of the amplification transistor AMP is increased to increase the stabilization time. Although it is necessary to shorten it, if the amount of the incident light is small, the settling time does not become so long without increasing the output current value I. Therefore, it is not necessary to increase the output current value I.
 したがって、前述したように、イメージセンサ11に対する入射光量が小さい場合にI=Iminとし、当該入射光量が中程度の場合にI=midとし、当該入射光量が大きい場合にI=Imaxとすれば、イメージセンサ11に対する入射光量に拘わらずにI=Imaxとする場合に比べて、消費電力を低減することができる。 Therefore, as described above, if I = Imin when the incident light quantity to the image sensor 11 is small, I = mid when the incident light quantity is medium, and I = Imax when the incident light quantity is large, The power consumption can be reduced compared to the case where I = Imax regardless of the amount of light incident on the image sensor 11.
 以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments.

Claims (5)

  1.  被写体からの入射光の光量に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部と、読み出し動作によって前記信号電荷に応じた画素信号を信号線に出力する増幅部とを有する画素を複数備え、前記複数の画素が2次元状に配置された撮像装置であって、
     前記増幅部と共にソースフォロワ回路を形成する定電流源と、
     前記増幅部の読み出し動作時における前記定電流源の出力電流値を、供給される制御信号に応じて可変に制御する電流制御部と、
     を備えたことを特徴とする撮像装置。
    A plurality of pixels having a photoelectric conversion unit that generates and accumulates signal charges according to the amount of incident light from a subject and an amplification unit that outputs a pixel signal corresponding to the signal charges to a signal line by a read operation; An imaging device in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally,
    A constant current source that forms a source follower circuit together with the amplifier;
    A current control unit that variably controls an output current value of the constant current source during a read operation of the amplification unit according to a supplied control signal;
    An imaging apparatus comprising:
  2.  前記電流制御部に前記制御信号を供給する制御部を備え、
     前記制御部は、所定の動作モード時と他の所定の動作モード時とでは、前記増幅部の読み出し動作時における前記定電流源の出力電流値が互いに異なるように、前記電流制御部に前記制御信号を供給することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
    A controller for supplying the control signal to the current controller;
    The control unit controls the current control unit so that an output current value of the constant current source is different between a predetermined operation mode and another predetermined operation mode during a read operation of the amplification unit. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a signal is supplied.
  3.  前記電流制御部に前記制御信号を供給する制御部と、前記被写体を測光する測光部とを備え、
     前記制御部は、所定の動作モード時に、前記測光部の測光結果に基づいて、前記入射光の光量が小さい場合は前記入射光の光量が大きい場合に比べて、前記増幅部の読み出し動作時における前記定電流源の出力電流値が小さくなるように、前記電流制御部に前記制御信号を供給することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
    A control unit that supplies the control signal to the current control unit, and a photometric unit that performs photometry of the subject,
    In the predetermined operation mode, the control unit is configured based on the photometry result of the photometry unit when the light amount of the incident light is small and when the light amount of the incident light is large, compared with the case where the light amount of the incident light is large. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control signal is supplied to the current control unit so that an output current value of the constant current source becomes small.
  4.  前記電流制御部に前記制御信号を供給する制御部を備え、
     前記制御部は、所定の動作モード時に、前記画素信号に基づいて、前記入射光の光量が小さい場合は前記入射光の光量が大きい場合に比べて、前記増幅部の読み出し動作時における前記定電流源の出力電流値が小さくなるように、前記電流制御部に前記制御信号を供給することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
    A controller for supplying the control signal to the current controller;
    In the predetermined operation mode, the control unit has the constant current during the read operation of the amplifying unit based on the pixel signal when the incident light amount is small compared to when the incident light amount is large. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control signal is supplied to the current control unit so that an output current value of the source becomes small.
  5.  前記複数の画素の各々は、当該画素の前記光電変換部からの前記信号電荷を受け取って当該信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する電荷転送部、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセット部、及び、当該画素を選択する選択部を有し、前記増幅部は、前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を前記画素信号として出力することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の撮像装置。 Each of the plurality of pixels receives the signal charge from the photoelectric conversion unit of the pixel and converts the signal charge into a voltage, and transfers the charge from the photoelectric conversion unit to the charge voltage conversion unit. A charge transfer unit, a reset unit that resets the potential of the charge-voltage conversion unit, and a selection unit that selects the pixel. The amplification unit outputs a signal corresponding to the potential of the charge-voltage conversion unit to the pixel The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus outputs the signal as a signal.
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