JP5226591B2 - Solid-state imaging device and camera system - Google Patents
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Description
本発明は、複数の画素のうち所定の列に含まれる一部の画素の電荷に応じた信号を読み出す間引き読み出しモードで動作可能な固体撮像装置およびカメラシステムに関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a camera system that can operate in a thinning readout mode for reading out signals corresponding to the charges of some pixels included in a predetermined column among a plurality of pixels.
まず、従来のMOS型固体撮像装置の基本構成および駆動方法について、図5、図6、図7、図8を用いて説明する。 First, the basic configuration and driving method of a conventional MOS type solid-state imaging device will be described with reference to FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG.
図5は、MOS型固体撮像装置に用いられる画素の構成を示している。MOS型固体撮像装置は、図5に示す単位画素100を2次元行列状に複数配列した構造を有し、単位画素100から画像情報を取得する。
FIG. 5 shows a configuration of a pixel used in the MOS type solid-state imaging device. The MOS solid-state imaging device has a structure in which a plurality of
図5において、フォトダイオード101は、入射した光に応じた電荷を蓄積する光電変換素子である。増幅トランジスタ104は、フォトダイオード101で発生した光生成電荷をPN接合容量やゲート容量などで電圧に変換し、増幅して読み出すためのトランジスタである。転送トランジスタ102は、フォトダイオード101で発生した光生成電荷を増幅トランジスタ104のゲート端子に転送するためのトランジスタである。
In FIG. 5, a
リセットトランジスタ103は、増幅トランジスタ104のゲート端子およびフォトダイオード101をリセットするためのトランジスタである。選択トランジスタ105は、画素を選択し、増幅トランジスタ104の出力を垂直信号線110に伝達するためのトランジスタである。ここで、フォトダイオード101以外は遮光されている。
The
画素電源線106は、全画素共通に電源(画素電源VDD)を供給する配線であり、増幅トランジスタ104のドレイン端子およびリセットトランジスタ103のドレイン端子に電気的に接続されている。行リセット線107は、1行分の画素をリセットするための配線であり、1行分の画素のリセットトランジスタ103のゲート端子にそれぞれ電気的に接続されている。
The pixel
行転送線108は、1行分の画素の光生成電荷をそれぞれの画素の増幅トランジスタ104のゲート端子に転送するための配線であり、1行分の転送トランジスタ102のゲート端子にそれぞれ電気的に接続されている。行選択線109は、1行分の画素を選択するための配線であり、1行分の選択トランジスタ105のゲート端子にそれぞれ電気的に接続されている。このような画素構成により、光電変換機能、リセット機能、メモリ機能、増幅読出し機能、選択機能が実現されている。
The
図6は、MOS型固体撮像装置の基本構成を模式的に示している。画素部200は、複数の単位画素100を2次元行列状に配列したものである。画素P11〜P34のそれぞれが単位画素100に対応する。ここでは、説明を簡単にするために、単位画素100を3行4列分並べた構成を示している。
FIG. 6 schematically shows a basic configuration of the MOS type solid-state imaging device. The
垂直走査回路202は、行選択を行うための垂直走査信号φVSR(i)(i=1,2,3)を順次出力する回路である。垂直選択部203は、垂直走査信号φVSR(i)に応じて、各画素P11〜P34の行選択線109、行リセット線107、および行転送線108に、行選択信号φSE(i)(i=1,2,3)、行リセット信号φRS(i)(i=1,2,3)、および行転送信号φTR(i)(i=1,2,3)をそれぞれ伝達する回路である。垂直選択部203は、各行に対応した垂直選択回路(MV1,MV2,MV3)を有する。図6では、行選択信号φSE、行リセット信号φRS、および行転送信号φTRを各行の垂直選択回路に伝達するための線を1本で示し、垂直選択回路の出力を各行1本で示しているが、実際にはそれぞれが独立している。
The
図6において、電流源部201は、列毎に備えられた電流源ML1,ML2,ML3,ML4を有する。電流源ML1〜ML4は一定のバイアス電流を流す。電流源ML1〜ML4の一方の端子は垂直信号線110に接続され、他方の端子はGND線111に接続されている。電流源ML1〜ML4と各列の垂直信号線110とが、それぞれ電気的に接続されることで、増幅トランジスタ104と電流源ML1〜ML4とによるソースフォロア回路が列ごとに構成される。
In FIG. 6, the
列処理回路部204は、上述のソースフォロア回路から出力される画素信号に対して、列ごとに設けられた列処理回路CDS1,CDS2,CDS3,CDS4により、それぞれ相関2重サンプリング(CDS)を行い、画素の固定パターンノイズなどのオフセットばらつき除去や信号増幅などの信号処理を行った後、信号処理結果を記憶する回路である。
The column
水平走査回路205は、列選択を行うための回路であり、水平走査信号φHSR(j)(j=1,2,3,4)を順次出力する。水平選択スイッチ部206は、列処理回路部204に記憶された信号処理結果を、水平走査信号φHSR(j)(j=1,2,3,4)に応じて、水平信号線207に伝達する。出力アンプ部208は、水平信号線207に伝達された、列処理回路部204からの信号処理結果を増幅し、外部に出力する。
The
次に、MOS型撮像装置の動画撮影時の駆動タイミングについて、図7を用いて説明する。垂直走査回路202から第1行目の垂直走査信号φVSR(1)が出力されると、第1行目の画素が駆動可能になる。
Next, the drive timing at the time of moving image shooting of the MOS type imaging device will be described with reference to FIG. When the vertical scanning signal φVSR (1) in the first row is output from the
より詳しく説明すると、第1行目の画素には、行選択信号φSEが、第1行目の選択信号φSE(1)として、垂直選択回路MV1、行選択線109を介して第1行目の画素の選択トランジスタ105のゲート端子に伝達されるようになる。また、第1行目の画素には、行リセット信号φRSが、第1行目のリセット信号φRS(1)として、垂直選択回路MV1、行リセット線107を介して第1行目の画素のリセットトランジスタ103のゲート端子に伝達されるようになる。また、第1行目の画素には、行転送信号φTRが、第1行目の転送信号φTR(1)として、垂直選択回路MV1、行転送線108を介して第1行目の画素の転送トランジスタ102のゲート端子に伝達されるようになる。
More specifically, the row selection signal φSE is applied to the pixels in the first row via the vertical selection circuit MV1 and the
第1行目の選択信号φSE(1)、リセット信号φRS(1)、転送信号φTR(1)は、期間Tvにおいて、第1行目の画素に伝達される。この期間Tvにおける動作について説明する。垂直走査信号φVSR(1)が“H”レベルになり、次いで行選択信号φSE(1)が“H”レベルになると、増幅トランジスタ104の出力が垂直信号線110に伝達されるようになる。すなわち信号読み出しおよび信号処理を行う期間が開始される。次いで行リセット信号φRS(1)が“H”レベルになると、増幅トランジスタ104のゲート端子が画素電源VDDのレベルにリセットされる。次いで行リセット信号φRS(1)が“L”レベルになると、このときに増幅トランジスタ104から出力されるリセットレベル出力が列処理回路部204によってサンプリングされる。
The selection signal φSE (1), the reset signal φRS (1), and the transfer signal φTR (1) in the first row are transmitted to the pixels in the first row in the period Tv. An operation in this period Tv will be described. When the vertical scanning signal φVSR (1) becomes “H” level and then the row selection signal φSE (1) becomes “H” level, the output of the
次いで行転送信号φTR(1)が“H”レベルになると、フォトダイオード101に蓄積された光生成電荷が増幅トランジスタ104のゲート端子に転送される。そして、行転送信号φTR(1)が“L”レベルになると、このときに出力される信号レベル出力が列処理回路部204によって再度サンプリングされる。
Next, when the row transfer signal φTR (1) becomes “H” level, the photogenerated charges accumulated in the
その後、列処理回路部204では、サンプリングされた信号レベル出力とリセットレベル出力との差分処理が行われ、差分処理後の信号が列処理回路CDS1,CDS2,CDS3,CDS4にそれぞれ記憶される。そして、行選択信号φSE(1)が“L”レベルになると、信号読み出しおよび信号処理を行う期間が終了する。フォトダイオード101に蓄積された光生成電荷を増幅トランジスタ104のゲート端子へ転送する動作が終了すると、フォトダイオード101はリセットされ、フォトダイオード101にて光生成電荷の蓄積が開始される。
Thereafter, the column
次に、期間Tv後の期間Thにおける動作について説明する。水平走査信号φHSR(j)(j=1,2,3,4)が水平走査回路205から順次出力されると、列処理回路部204の列処理回路CDS1,CDS2,CDS3,CDS4に記憶された差分処理後の信号が、水平選択スイッチ部206の水平選択スイッチMH1,MH2,MH3,MH4をそれぞれ介して順次水平信号線207に読み出される。水平信号線207に読み出された信号は出力アンプ部208で増幅され外部に出力される。図7では、外部に出力される信号をVoutで示している。このとき、出力アンプ部208には、信号帯域に応じて適当なバイアス電流が供給されている。
Next, the operation in the period Th after the period Tv will be described. When the horizontal scanning signal φHSR (j) (j = 1, 2, 3, 4) is sequentially output from the
以上の動作で1行分の画素の信号が読み出される。この動作を第1行から第3行まで順次行うことで、画素部200の全画素の信号を読み出すことができる(全画素読み出しモード)。すなわち画素部200の画素P11〜P34の画素信号が、出力アンプ部208からVoutとして順次出力される。以上の期間が1フレーム期間Tfであり、この説明ではフォトダイオード101の光生成電荷の蓄積期間になっている。
With the above operation, the pixel signals for one row are read out. By sequentially performing this operation from the first row to the third row, signals of all the pixels of the
次に、図6に示す固体撮像装置を用いて静止画撮影を行う場合の説明を行う。静止画撮影では、メカニカルシャッタを用いて露光時間が決定される。静止画撮影時の動作は以下のようになる。メカニカルシャッタが閉じて遮光された状態で全画素のリセット(初期リセット)が行われ、続いてメカニカルシャッタの先幕が開くことにより、露光が開始される。その後、所望の時間が経過した後、メカニカルシャッタの後幕が閉じることによって遮光され、露光が終了する。露光終了後、読み出し動作が行われる。 Next, a description will be given of a case where still image shooting is performed using the solid-state imaging device shown in FIG. In still image shooting, an exposure time is determined using a mechanical shutter. The operation during still image shooting is as follows. All pixels are reset (initial reset) in a state where the mechanical shutter is closed and shielded from light, and then the front curtain of the mechanical shutter is opened to start exposure. Thereafter, after a desired time has elapsed, the rear curtain of the mechanical shutter is closed to shield the light, and the exposure ends. After the exposure is completed, a reading operation is performed.
デジタルカメラなどにおいては、全画素の画素情報を独立に読み出すことに限らず、実際に使用する画素情報の量を減らし、一部の画素情報のみを使用する動作モードが設けられることもある。たとえば、所定の間隔を空けた行や列ごとに画素信号を読み出すいわゆる間引き読み出しモードや、ある領域を区切って画素信号を読み出す切り出しモードなどがある。これらの動作モードは、たとえば、液晶モニタで被写体をモニタリングする場合などに用いられる。これは、画素信号のうち、モニタの画素数分の情報のみを読み出せばよいためである。 In a digital camera or the like, not only pixel information of all pixels is read out independently, but an operation mode in which only a part of pixel information is used by reducing the amount of pixel information actually used may be provided. For example, there are a so-called thinning-out reading mode in which pixel signals are read for each row or column at a predetermined interval, and a cut-out mode in which pixel signals are read out by dividing a certain area. These operation modes are used, for example, when a subject is monitored with a liquid crystal monitor. This is because it is only necessary to read out information for the number of pixels of the monitor from the pixel signal.
また、デジタルカメラなどの携帯機器における画像伝送では、送信のデータレートが限られている。したがって、静止画については高精細な画像を得るために全画素の画素情報を伝送し、動画については画素情報を間引きすることによって情報量を減少させて伝送することが行われる。 Further, in image transmission in a portable device such as a digital camera, the transmission data rate is limited. Therefore, in order to obtain a high-definition image for a still image, pixel information of all the pixels is transmitted, and for a moving image, the information amount is reduced by thinning out the pixel information.
このような機能を持つ固体撮像装置において、間引き読み出しモード時に垂直信号線110に接続された電流源をスイッチによって切り替える機能を持ったものが提案されている。図8にその一例を示す。図8に示す構成は、電流源ML1、ML2,ML3,ML4とGND線111の間にスイッチ120が設けられていること、及びスイッチ120のON、OFFを制御する制御部209が設けられていることを除いて、図6に示した構成と同じである。この固体撮像装置では、間引き読み出しモード時に画素信号が読み出される列に接続された電流源をスイッチ120によってONにし、画素信号が読み出されない列に接続された電流源をスイッチ120によってOFFにすることで、間引き読み出しモード時の低消費電力化を図っている(特許文献1参照)。なお、間引き読み出しモード時には、水平走査回路205が、水平走査信号φHSR(j)により、画素信号を読み出す列の水平選択スイッチのみをONにすることで、所定の間隔を空けた列ごとに画素信号が読み出される。
A solid-state imaging device having such a function has been proposed which has a function of switching a current source connected to the
しかしながら、上記の固体撮像装置においては、間引き読み出しと全画素読み出しのそれぞれのモードでGND線111を流れる電流値が異なるため、GND線111の配線抵抗による電圧降下によって、電流源ML1〜ML4の基準となるGNDレベルが変動する。このため、画素内での出力レベルが同じであったとしても、間引き読み出しモード時と全画素読み出しモード時とで、垂直信号線110における信号レベルが異なる。したがって、間引き読み出しモード時と全画素読み出しモード時とで後段の信号処理回路への入力レベルが異なり、扱う信号範囲が変わることとなる。そのため、どちらか一方の動作モードで最適な信号処理を行っても、他方の動作モードでは良好な画像が得られないという問題があった。
However, in the above-described solid-state imaging device, since the current value flowing through the
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、間引き読み出しモード時に低消費電力化を図りつつ、良好な画像を得ることができる固体撮像装置およびカメラシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device and a camera system capable of obtaining a good image while reducing power consumption in the thinning readout mode. To do.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、電荷を蓄積する光電変換素子を有する複数の画素が2次元的に配置された構造を有し、前記複数の画素のうち所定の列に含まれる一部の画素のみの電荷に応じた信号を読み出す間引き読み出しモードで動作可能な固体撮像装置であって、前記複数の画素のうち前記間引き読み出しモード時に信号が読み出される画素で構成される第1画素列と、前記複数の画素のうち前記間引き読み出しモード時に信号が読み出されない画素で構成される第2画素列と、所定の大きさの電流を流入または流出させる一方の端子が、前記第1画素列の画素それぞれから延出する第1信号線に接続される複数の第1電流源と、所定の大きさの電流を流入または流出させる一方の端子が、前記第2画素列の画素それぞれから延出する第2信号線に接続される複数の第2電流源と、第1電圧が印加される第1位置と前記複数の第1電流源それぞれの他方の端子とを電気的に接続する第1配線と、第2電圧が印加される第2位置と前記複数の第2電流源それぞれの他方の端子とを電気的に接続する第2配線と、前記間引き読出しモード時に、前記第2電流源を前記第2信号線から電気的に切断するスイッチと、を有する固体撮像装置である。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and has a structure in which a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element for accumulating electric charges are two-dimensionally arranged. A solid-state imaging device operable in a thinning readout mode for reading out signals corresponding to charges of only some of the pixels included in a column, wherein the solid-state imaging device includes pixels from which signals are read out in the thinning readout mode. A first pixel column, a second pixel column composed of pixels from which the signal is not read out in the thinning readout mode among the plurality of pixels, and one terminal for flowing in or out a predetermined amount of current, A plurality of first current sources connected to a first signal line extending from each pixel of the first pixel column and one terminal for flowing in or out a predetermined amount of current are connected to the second pixel column. Picture A plurality of second current sources connected to a second signal line extending from each, a first position to which a first voltage is applied, and the other terminal of each of the plurality of first current sources are electrically connected A second wiring for electrically connecting a second position to which a second voltage is applied and the other terminal of each of the plurality of second current sources, and the second readout in the thinning readout mode. And a switch that electrically disconnects the current source from the second signal line.
また、本発明の固体撮像装置において、前記第2電圧のレベルは、電源電圧のレベルまたはGNDレベルである。 In the solid-state imaging device of the present invention, the level of the second voltage is a power supply voltage level or a GND level.
また、本発明の固体撮像装置は、電源電圧が印加される第3位置と前記第1画素列の画素それぞれの電源電圧入力端子とを電気的に接続する第1電源線と、電源電圧が印加される第4位置と前記第2画素列の画素それぞれの電源電圧入力端子とを電気的に接続する第2電源線と、を更に有する。 In the solid-state imaging device of the present invention, the power supply voltage is applied to the first power supply line that electrically connects the third position to which the power supply voltage is applied and the power supply voltage input terminal of each pixel of the first pixel column. And a second power supply line for electrically connecting the fourth position to the power supply voltage input terminal of each pixel of the second pixel column.
また、本発明は、上記の固体撮像装置を有するカメラシステムである。 Moreover, this invention is a camera system which has said solid-state imaging device.
本発明によれば、間引き読み出しモード時に、信号が読み出されない第2画素列に接続される第2電流源を第2信号線から電気的に切断することによって、低消費電力化を図ることができる。また、動作モードによらず、第1配線を流れる電流と第2配線を流れる電流との変動が低減されるように構成されているので、画素から出力される信号の変動が低減され、良好な画像を得ることができる。 According to the present invention, the power consumption can be reduced by electrically disconnecting the second current source connected to the second pixel column from which no signal is read out from the second signal line in the thinning readout mode. it can. In addition, since the variation between the current flowing through the first wiring and the current flowing through the second wiring is reduced regardless of the operation mode, the variation in the signal output from the pixel is reduced, which is favorable. An image can be obtained.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態による固体撮像装置全体の構成を示している。図1に示す構成は、電流源(ML1,ML2,ML3,ML4)に接続されたGND線111a,111b、及び電流源(ML1、ML2,ML3,ML4)のON、OFFを制御する制御部209を除いて、図6に示した構成と同じである。また、画素部200を構成する単位画素100(画素P11〜P34)の構成は、図5に示した構成と同じであるので、説明を省略する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the overall configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment. The configuration shown in FIG. 1 is a
画素P11,P21,P31は1列目の画素列を構成し、画素P12,P22,P32は2列目の画素列を構成し、画素P13,P23,P33は3列目の画素列を構成し、画素P14,P24,P34は4列目の画素列を構成している。本実施形態による固体撮像装置は、全画素読み出しモードと間引き読み出しモードのそれぞれで動作することが可能である。全画素読み出しモード時には全ての画素列から信号が読み出されるが、間引き読み出しモード時には1列目の画素列と3列目の画素列から信号が読み出され、2列目の画素列と4列目の画素列からは信号が読み出されない。 The pixels P11, P21, and P31 constitute the first pixel column, the pixels P12, P22, and P32 constitute the second pixel column, and the pixels P13, P23, and P33 constitute the third pixel column. Pixels P14, P24, and P34 constitute a fourth pixel column. The solid-state imaging device according to the present embodiment can operate in each of the all-pixel readout mode and the thinning readout mode. In the all pixel readout mode, signals are read from all the pixel columns, but in the thinning readout mode, signals are read from the first pixel column and the third pixel column, and the second pixel column and the fourth column. No signal is read from the pixel column.
図2は、垂直信号線110に接続された電流源部201周辺の構成を示している。電流源部201を構成する電流源ML1,ML2,ML3,ML4の一方の端子は、画素部200から延出する垂直信号線110−1〜110−4に接続されている。この電流源ML1,ML2,ML3,ML4の一方の端子に垂直信号線110−1〜110−4から所定の大きさの電流が流入する、または電流源ML1,ML2,ML3,ML4の一方の端子から垂直信号線110−1〜110−4に所定の大きさの電流が流出する。また、電流源ML1,ML2,ML3,ML4の他方の端子は、スイッチ120を介してGND線111a,111bに接続されている。
FIG. 2 shows a configuration around the
スイッチ120は、電流源のON,OFFを切り替える機能を有する。スイッチ120の一方の端子は電流源ML1,ML2,ML3,ML4の他方の端子に接続され、スイッチ120の他方の端子はGND線111a,111bに接続されている。GND線111aは、間引き読み出しモード時に信号を読み出す1列目の画素列および3列目の画素列の垂直信号線110−1,110−3に接続された電流源ML1,ML3の他方の端子に、スイッチ120を介して接続されている。GND線111bは、間引き読み出しモード時に信号を読み出さない2列目の画素列および4列目の画素列の垂直信号線110−2,110−4に接続された電流源ML2,ML4の他方の端子に、スイッチ120を介して接続されている。GND線111a,111bにはGNDレベルが印加されている。
The
次に、上記の固体撮像装置をデジタルカメラ(カメラシステム)に適用した場合のデジタルカメラの構成について、図3を用いて説明する。図3において、レンズ1は被写体像を固体撮像装置5に結像させる。レンズ制御装置2はレンズ1のズーム、フォーカス、絞りなどを駆動制御する。シャッタ3は遮光部材であり、いわゆる一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーン型のシャッタ機構である。シャッタ駆動装置4はシャッタ3を駆動制御する。
Next, the configuration of a digital camera when the above-described solid-state imaging device is applied to a digital camera (camera system) will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the
固体撮像装置5は、図1に示した構成を有し、レンズ1で結像された被写体像を画像信号として取り込む。A/D変換部6は、固体撮像装置5の出力端子より出力された信号をデジタル信号に変換する。撮像信号処理回路9は、A/D変換部6より出力された信号に対して、画像信号の増幅、画像データの各種補正、画像データの圧縮などを行う。
The solid-state imaging device 5 has the configuration shown in FIG. 1, and takes in the subject image formed by the
駆動回路7は固体撮像装置5を駆動制御する。制御装置11はデジタルカメラ全体の制御を行う。メモリ8は画像データを一時的に記憶する。記録装置10は、着脱可能な半導体メモリなどの記録媒体であって、画像データの記録または読み出しを行うことが可能である。
The
上記の構成を有する固体撮像装置が全画素読み出しモードで動作する場合、全ての電流源ML1,ML2,ML3,ML4に接続されているスイッチ120がONとなる。一方、固体撮像装置が間引き読み出しモードで動作する場合、信号を読み出さない2列目の画素列および4列目の画素列の垂直信号線110−2,110−4に接続された電流源ML2,ML4に接続されているスイッチ120のみがOFFとなる。これにより、間引き読み出しモード時に低消費電力化を図ることができる。
When the solid-state imaging device having the above configuration operates in the all-pixel readout mode, the
また、GND線がGND線111aとGND線111bとに分かれているため、間引き読み出しモード時と全画素読み出しモード時とでGND線の配線抵抗による電圧降下は等しくなる。すなわち、間引き読み出しモード時と全画素読み出しモード時において基準レベルが変化せず、GND線を流れる電流が変化しない。このため、間引き読み出しモード時と全画素読み出しモード時で画素内での出力レベルが同じであれば、垂直信号線110での信号レベルは等しくなり、後段の信号処理回路では同じレベルの画素出力信号を得ることができる。したがって、両モードで最適な信号処理が行えることとなり、良好な画像が得られる。
Further, since the GND line is divided into the
なお、本実施形態では、間引き読み出しモード時に信号を読み出す画素列と信号を読み出さない画素列とが隔列となっているが、必ずしもその限りではない。 In the present embodiment, the pixel column from which a signal is read out in the thinning readout mode and the pixel column from which no signal is read out are separated from each other.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態では、GNDレベルの変動をより少なくするための構成について説明する。図4は、本実施形態による固体撮像装置全体の構成を示している。図4に示す構成は、画素電源線106a,106bを除いて、図1に示した構成と同じである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a configuration for reducing the fluctuation of the GND level will be described. FIG. 4 shows the overall configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment. The configuration shown in FIG. 4 is the same as the configuration shown in FIG. 1 except for the pixel
画素P11〜P34には画素電源線106a,106bが接続されている。画素電源線106aは、間引き読み出しモード時に信号を読み出す1列目の画素列の画素P11,P21,P31および3列目の画素列の画素P13,P23,P33に接続されており、全画素読み出しモード時および間引き読み出しモード時に各画素に画素電源VDDを供給する。画素電源線106bは、間引き読み出しモード時に信号を読み出さない2列目の画素列の画素P12,P22,P32および4列目の画素列の画素P14,P24,P34に接続されており、全画素読み出しモード時のみ各画素に画素電源VDDを供給する。上記以外の点は第1の実施形態と同様である。
Pixel
このような構成を持つ固体撮像装置においては、第1の実施形態と同様に、間引き読み出しモード時に信号を読み出さない画素列の電流源をOFFにすることができるため、低消費電力化を実現することができる。また、第1の実施形態と同様に、間引き読み出しモード時と全画素読み出しモード時において基準レベルが変化せず、GND線を流れる電流が変化しない。さらに、間引き読み出しモード時と全画素読み出しモード時において電源レベルが変化しないため、基準レベルの変化がより抑えられる。このため、全画素読み出しモード時と間引き読み出しモード時で画素内での出力レベルが同じであれば、後段の信号処理回路では同じレベルの画素出力信号を得ることができる。したがって、両モードで最適な信号処理が行えることとなり、良好な画像が得られる。 In the solid-state imaging device having such a configuration, as in the first embodiment, it is possible to turn off the current source of the pixel column that does not read out signals in the thinning readout mode, thereby realizing low power consumption. be able to. As in the first embodiment, the reference level does not change in the thinning readout mode and the all-pixel readout mode, and the current flowing through the GND line does not change. Furthermore, since the power supply level does not change during the thinning readout mode and the all-pixel readout mode, the change in the reference level is further suppressed. Therefore, if the output level in the pixel is the same in the all-pixel reading mode and the thinning-out reading mode, the pixel output signal of the same level can be obtained in the signal processing circuit in the subsequent stage. Therefore, optimal signal processing can be performed in both modes, and a good image can be obtained.
なお、本実施形態では、間引き読み出しモード時に信号を読み出す画素列と信号を読み出さない画素列とが隔列となっているが、必ずしもその限りではない。 In the present embodiment, the pixel column from which a signal is read out in the thinning readout mode and the pixel column from which no signal is read out are separated from each other.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、図1または図4のGND線111a,111bをそれぞれ、所定の電圧を出力する電圧源に接続してもよい。
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. . For example, the
100・・・単位画素、101・・・フォトダイオード、102・・・転送トランジスタ、103・・・リセットトランジスタ、104・・・増幅トランジスタ、105・・・選択トランジスタ、200・・・画素部、201・・・電流源部、202・・・垂直走査回路、203・・・垂直選択部、204・・・列処理回路部、205・・・水平走査回路、206・・・水平選択スイッチ部、208・・・出力アンプ部、209・・・制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記複数の画素のうち前記間引き読み出しモード時に信号が読み出される画素で構成される第1画素列と、
前記複数の画素のうち前記間引き読み出しモード時に信号が読み出されない画素で構成される第2画素列と、
所定の大きさの電流を流入または流出させる一方の端子が、前記第1画素列の画素それぞれから延出する第1信号線に接続される複数の第1電流源と、
所定の大きさの電流を流入または流出させる一方の端子が、前記第2画素列の画素それぞれから延出する第2信号線に接続される複数の第2電流源と、
第1電圧が印加される第1位置と前記複数の第1電流源それぞれの他方の端子とを電気的に接続する第1配線と、
第2電圧が印加される第2位置と前記複数の第2電流源それぞれの他方の端子とを電気的に接続する第2配線と、
前記間引き読出しモード時に、前記第2電流源を前記第2信号線から電気的に切断するスイッチと、
を有する固体撮像装置。 It has a structure in which a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element for accumulating charges are two-dimensionally arranged, and reads out a signal corresponding to the charge of only some of the pixels included in a predetermined column among the plurality of pixels. A solid-state imaging device operable in a thinning readout mode,
A first pixel column composed of pixels from which signals are read out in the thinning readout mode among the plurality of pixels;
A second pixel column composed of pixels from which signals are not read out in the thinning readout mode among the plurality of pixels;
A plurality of first current sources connected to a first signal line extending from each of the pixels of the first pixel column, wherein one terminal for flowing in or out a predetermined amount of current;
A plurality of second current sources connected to second signal lines extending from the respective pixels of the second pixel column, wherein one terminal for flowing in or out a predetermined amount of current;
A first wiring electrically connecting a first position to which a first voltage is applied and the other terminal of each of the plurality of first current sources;
A second wiring electrically connecting a second position to which a second voltage is applied and the other terminal of each of the plurality of second current sources;
A switch for electrically disconnecting the second current source from the second signal line during the thinning readout mode;
A solid-state imaging device.
電源電圧が印加される第4位置と前記第2画素列の画素それぞれの電源電圧入力端子とを電気的に接続する第2電源線と、
を更に有する請求項1に記載の固体撮像装置。 A first power supply line electrically connecting a third position to which a power supply voltage is applied and a power supply voltage input terminal of each pixel of the first pixel column;
A second power supply line for electrically connecting a fourth position to which a power supply voltage is applied and a power supply voltage input terminal of each pixel of the second pixel column;
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising:
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