(57)【要約】【課題】それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、画素信号の並列出力による高速化とを実現することができる固体撮像装置、およびこの固体撮像装置を搭載した撮像装置を提供する。【解決手段】２次元の行列状に配置された複数の画素が予め定めた複数行毎に組となった複数のグループに分けられている画素部を有する第１の基板と、グループ内で同じ列に配置された複数の画素が接続される垂直信号線に対応する画素負荷電流源と、対応する垂直信号線に出力された画素信号に対して予め定めた処理を行う列回路とをグループに属する画素の列毎に具備し、それぞれの列回路が処理した画像信号を画素の行毎に出力する信号処理回路を、グループのそれぞれに対応して複数有する第２の基板とを備え、第１の基板と第２の基板とが積層され、垂直信号線に対応するそれぞれの基板間接続部を介して電気的に接続される。【選択図】図２
2015213257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元の行列状に配置された複数の画素が、予め定めた複数行毎に組となった複数のグループに分けられている画素部を有する第１の基板と、
前記グループ内で同じ列に配置された複数の前記画素が接続される垂直信号線に対応する画素負荷電流源と、対応する該垂直信号線に前記画素から出力された画素信号に対して予め定めた処理を行う列回路とを、該グループに属する前記画素の列毎に具備し、それぞれの前記列回路が処理した画素信号を、画像信号として前記画素の行毎に出力する信号処理回路を、前記グループのそれぞれに対応して複数有する第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板とが積層され、
それぞれの前記グループ内のそれぞれの前記垂直信号線と、該グループに対応する前記信号処理回路内で該垂直信号線に対応する前記画素負荷電流源および前記列回路とのそれぞれが、該垂直信号線に対応するそれぞれの基板間接続部を介して電気的に接続される、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第２の基板は、さらに、
当該固体撮像装置から前記画像信号を出力する際の動作に応じて、前記信号処理回路内の構成要素の電源を制御する電源制御部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記信号処理回路は、さらに、
それぞれの前記列回路に対応し、該対応する前記列回路が接続された前記垂直信号線に、該対応する前記列回路を補正するための補正用画素信号を出力する補正用画素、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記電源制御部は、
それぞれの前記グループ内の前記画素を同時に駆動して、それぞれの前記グループに対応する前記信号処理回路から並列に、該駆動した前記画素から出力された前記画素信号に応じた前記画像信号を当該固体撮像装置から出力する際に、前記信号処理回路内の全ての構成要素の電源をＯＮ状態にし、
前記画素のそれぞれを順次駆動して、該駆動した前記画素に対応する前記信号処理回路から、該駆動した前記画素から出力された前記画素信号に応じた前記画像信号を当該固体撮像装置から順次出力する際に、該画像信号の出力のために動作する前記信号処理回路内の構成要素の電源をＯＮ状態にし、該画像信号の出力のために動作しない前記信号処理回路内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にする、
ことを特徴とする請求項２、または請求項２を引用する請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
当該固体撮像装置から前記画像信号を出力する前に、それぞれの前記信号処理回路に備えた前記列回路のそれぞれを、対応する前記補正用画素が出力した前記補正用画素信号を用いて補正する、
ことを特徴とする請求項３、または請求項３を引用する請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記電源制御部は、
それぞれの前記信号処理回路に備えた出力部を含めて、前記信号処理回路内の構成要素の電源のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを制御する、
ことを特徴とする請求項２、または請求項２を引用する請求項３から請求項５のいずれか１の項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
２次元の行列状に配置された複数の画素が、予め定めた複数行毎に組となった複数のグループに分けられている画素部を有する第１の基板と、
前記グループ内で同じ列に配置された複数の前記画素が接続される垂直信号線に対応する画素負荷電流源と、対応する該垂直信号線に前記画素から出力された画素信号に対して予め定めた処理を行う列回路とを、該グループに属する前記画素の列毎に具備し、それぞれの前記列回路が処理した画素信号を、画像信号として前記画素の行毎に出力する信号処理回路を、前記グループのそれぞれに対応して複数有する第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板とが積層され、
それぞれの前記グループ内のそれぞれの前記垂直信号線と、該グループに対応する前記信号処理回路内で該垂直信号線に対応する前記画素負荷電流源および前記列回路とのそれぞれが、該垂直信号線に対応するそれぞれの基板間接続部を介して電気的に接続される固体撮像装置、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
前記固体撮像装置に入射する光の量を制御するメカニカルシャッタ、
をさらに備え、
それぞれの前記グループ内の前記画素を同時に駆動して、それぞれの前記グループに対応する前記信号処理回路から並列に、該駆動した前記画素から出力された前記画素信号に応じた前記画像信号を前記固体撮像装置から出力させる際に、前記メカニカルシャッタによって、該固体撮像装置に入射する光を遮光する、
ことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラや電子スチルカメラなどの撮像装置が広く一般に普及している。これらの撮像装置には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）型の固体撮像装置や、増幅型の固体撮像装置が使用されている。増幅型の固体撮像装置では、光が入射する光電変換部が生成、蓄積した信号電荷を増幅部に導き、この増幅部が増幅した信号を画素信号として出力する画素が、２次元の行列状に複数配置されている。
【０００３】
増幅型の固体撮像装置には、例えば、増幅部に接合型電界効果トランジスタを用いた固体撮像装置や、増幅部にＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）トランジスタを用いたＣＭＯＳ型固体撮像装置（以下、「固体撮像装置」ともいう）などがある。
【０００４】
また、近年では、固体撮像装置の高画素化、高画質化に伴って、固体撮像装置に備える画素数が多くなっている。これに伴って、固体撮像装置に備えたそれぞれの画素からの画素信号の読み出しの高速化が要求されている。
【０００５】
従来の一般的な固体撮像装置では、２次元の行列状に配列されたそれぞれの画素内の光電変換部が生成、蓄積した信号電荷を増幅し、行毎に順次読み出す方式を採用している。このため、固体撮像装置に備える画素数が多くなると、１つの垂直信号線に接続されるトランジスタ（選択部）の数が増加することになる。このことにより、固体撮像装置では、それぞれの画素から行毎に読み出された画素信号が、画素の列毎に設けられた列回路に到達するまでの時間が長くなり、消費電力も増大してしまう。つまり、固体撮像装置に備える画素数が多くなると、画素から列回路までの画素信号の読み出しに多くの時間を要し、固体撮像装置の消費電力も増大してしまう。
【０００６】
また、固体撮像装置に備える画素数の増加に応じてチップ面積を大きくしてしまうと、固体撮像装置を製造する際の歩留まりが悪くなるばかりではなく、垂直信号線自体の容量（配線容量）も大きくなる。この垂直信号線の容量の増大は、画素信号の読み出し時間がさらに長くなる方向に影響してしまう。また、固体撮像装置の消費電力も増大してしまう。
【０００７】
画素の大きさ（サイズ）を小さくして固体撮像装置の多画素化に対応することが考えられる。この場合には、それぞれの画素に対応する画素負荷電流源の電流値を増やすことによって、多くの画素からの画素信号の読み出しを高速化することができる。
【０００８】
ところが、それぞれの画素に対応する画素負荷電流源の電流値を増やす場合には、増幅部のトランジスタのサイズを大きくしないと、画素信号を垂直信号線に読み出す際の特性を確保することができない。しかしながら、小さいサイズの画素では、増幅部のトランジスタを大きくすると、画素内に形成する光電変換部であるフォトダイオードに必要な大きさを確保することができなくなってしまい、ダイナミックレンジやリニアリティが十分に取れなくなってしまう。このようなことから、固体撮像装置の多画素化に対応するための画素の微細化と、それぞれの画素からの画素信号の読み出しの高速化との両立は、非常に難しい。
【０００９】
このような問題を解決するための技術として、例えば、特許文献１のように、固体撮像装置に備えた画素を複数のグループに分けることによって、１つの垂直信号線に接続されるトランジスタ（増幅部）の数を減らす方法が開示されている。特許文献１で開示された技術では、固体撮像装置に備えた画素を２つのグループに分けることによって、従来の１つの垂直信号線を２つに分割している。そして、分割した垂直信号線のそれぞれに対応する列回路を設けている。つまり、特許文献１で開示された技術では、固体撮像装置に備えた画素のそれぞれの列に対応した列回路の組を、画素部内の画素を分割したグループ数分だけ設けている。
【００１０】
このような構成によって、特許文献１で開示された技術では、それぞれの垂直信号線に接続されるトランジスタ（増幅部）の数を１／２に減らし、すなわち、それぞれの画素から列回路に画素信号を読み出す際の垂直信号線の負荷を軽減して、画素信号の読み出し時間を短縮している。また、特許文献１で開示された技術では、２つのグループからの画素信号の読み出しを並列に行うことによって、それぞれの画素からの画素信号の読み出しの高速化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−２４３７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、固体撮像装置に備えるそれぞれの回路の配置を考慮した場合、特許文献１に開示された技術によって実質的に画素部内の画素を分けることができるグループの数は、２グループまでである。これは、従来の固体撮像装置では、画素のそれぞれの列に対応して設けられる列回路は、画素部の周辺に配置される構成であることに起因する。仮に、特許文献１に開示された技術を適用して画素部内の画素を４つのグループに分けると、画素部の中央部分にグループ化された画素に対応する列回路の組を配置するための領域を固体撮像装置内に確保することが必要になる。このとき、画素部の中央部分に列回路の組を配置するための領域を確保してしまうと、つまり、画素部の中央部分に画素以外の領域を設けてしまうと、この領域に画素を配置することができなくなり、画像が分断されてしまうことになるため、列回路の組を画素部の中央部分に配置することはできない。従って、画素部の中央部分にグループ化された画素に対応する列回路の組も画素部の周辺に配置することになり、垂直信号線を分割したことによる負荷を軽減する効果を十分に得ることはできない。このことから、従来の固体撮像装置では、垂直信号線も、実質的に２つまでしか分割することができない。
【００１３】
また、固体撮像装置を搭載した撮像装置における撮影では、常に遮光された複数行のオプティカルブラック（ＯＢ）領域の画素から読み出した画素信号に基づいて、入射した光に応じてそれぞれの画素から出力される画素信号に対する黒レベルの変動を補正するための画像処理が必要であることも、特許文献１に開示された技術において実質的に画素部内の画素を２グループまでにしか分けることができない要因となる。これは、オプティカルブラック（ＯＢ）領域は、画素が常に遮光されているため、固体撮像装置に２次元の行列状に配列された画素部の端以外には配置することができないからである。仮に、特許文献１に開示された技術において、画素部の中央部分にオプティカルブラック（ＯＢ）領域を設けてしまうと、その領域に入射した光に応じた画素信号を読み出すことができなくなり、正常に黒レベルを補正した良好な画質の画像を得ることができなくなってしまう。
【００１４】
このため、特許文献１に開示された技術では、それぞれの画素から列回路に画素信号を読み出す際の垂直信号線の負荷の軽減と、それぞれの画素からの画素信号の読み出しの高速化とには、限界がある。つまり、固体撮像装置に備える画素数がさらに多くなると、上述した問題と同じ問題が再び起こってしまう。
【００１５】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、画素信号の並列出力による高速化とを実現することができる固体撮像装置、およびこの固体撮像装置を搭載した撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、２次元の行列状に配置された複数の画素が、予め定めた複数行毎に組となった複数のグループに分けられている画素部を有する第１の基板と、前記グループ内で同じ列に配置された複数の前記画素が接続される垂直信号線に対応する画素負荷電流源と、対応する該垂直信号線に前記画素から出力された画素信号に対して予め定めた処理を行う列回路とを、該グループに属する前記画素の列毎に具備し、それぞれの前記列回路が処理した画素信号を、画像信号として前記画素の行毎に出力する信号処理回路を、前記グループのそれぞれに対応して複数有する第２の基板と、を備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが積層され、それぞれの前記グループ内のそれぞれの前記垂直信号線と、該グループに対応する前記信号処理回路内で該垂直信号線に対応する前記画素負荷電流源および前記列回路とのそれぞれが、該垂直信号線に対応するそれぞれの基板間接続部を介して電気的に接続される、ことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の前記第２の基板は、さらに、当該固体撮像装置から前記画像信号を出力する際の動作に応じて、前記信号処理回路内の構成要素の電源を制御する電源制御部、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の前記信号処理回路は、さらに、それぞれの前記列回路に対応し、該対応する前記列回路が接続された前記垂直信号線に、該対応する前記列回路を補正するための補正用画素信号を出力する補正用画素、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の前記電源制御部は、それぞれの前記グループ内の前記画素を同時に駆動して、それぞれの前記グループに対応する前記信号処理回路から並列に、該駆動した前記画素から出力された前記画素信号に応じた前記画像信号を当該固体撮像装置から出力する際に、前記信号処理回路内の全ての構成要素の電源をＯＮ状態にし、前記画素のそれぞれを順次駆動して、該駆動した前記画素に対応する前記信号処理回路から、該駆動した前記画素から出力された前記画素信号に応じた前記画像信号を当該固体撮像装置から順次出力する際に、該画像信号の出力のために動作する前記信号処理回路内の構成要素の電源をＯＮ状態にし、該画像信号の出力のために動作しない前記信号処理回路内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にする、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の固体撮像装置は、当該固体撮像装置から前記画像信号を出力する前に、それぞれの前記信号処理回路に備えた前記列回路のそれぞれを、対応する前記補正用画素が出力した前記補正用画素信号を用いて補正する、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の前記電源制御部は、それぞれの前記信号処理回路に備えた出力部を含めて、前記信号処理回路内の構成要素の電源のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを制御する、ことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の撮像装置は、２次元の行列状に配置された複数の画素が、予め定めた複数行毎に組となった複数のグループに分けられている画素部を有する第１の基板と、前記グループ内で同じ列に配置された複数の前記画素が接続される垂直信号線に対応する画素負荷電流源と、対応する該垂直信号線に前記画素から出力された画素信号に対して予め定めた処理を行う列回路とを、該グループに属する前記画素の列毎に具備し、それぞれの前記列回路が処理した画素信号を、画像信号として前記画素の行毎に出力する信号処理回路を、前記グループのそれぞれに対応して複数有する第２の基板と、を備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが積層され、それぞれの前記グループ内のそれぞれの前記垂直信号線と、該グループに対応する前記信号処理回路内で該垂直信号線に対応する前記画素負荷電流源および前記列回路とのそれぞれが、該垂直信号線に対応するそれぞれの基板間接続部を介して電気的に接続される固体撮像装置、を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の撮像装置は、前記固体撮像装置に入射する光の量を制御するメカニカルシャッタ、をさらに備え、それぞれの前記グループ内の前記画素を同時に駆動して、それぞれの前記グループに対応する前記信号処理回路から並列に、該駆動した前記画素から出力された前記画素信号に応じた前記画像信号を前記固体撮像装置から出力させる際に、前記メカニカルシャッタによって、該固体撮像装置に入射する光を遮光する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、画素信号の並列出力による高速化とを実現することができる固体撮像装置、およびこの固体撮像装置を搭載した撮像装置を提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態による撮像装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態の撮像装置に搭載した固体撮像装置の概略の構成を示した概観図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示したブロック図である。
【図４】本第１の実施形態の固体撮像装置の画素アレイ部内の単位画素の概略構成を示した回路図である。
【図５】本第１の実施形態の固体撮像装置における画素信号の読み出し方法を示した図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示したブロック図である。
【図７】本第２の実施形態の固体撮像装置における画素信号の読み出し方法を示した図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示したブロック図である。
【図９】本第３の実施形態の固体撮像装置の信号処理回路部内の補正用画素の概略構成を示した回路図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による固体撮像装置の第２の基板の概略構成を示したブロック図である。
【図１１】本第４の実施形態の固体撮像装置における画素信号の読み出し方法を示した図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態による固体撮像装置の第２の基板の概略構成を示したブロック図である。
【図１３】本第５の実施形態の固体撮像装置における画素信号の読み出し方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による撮像装置（例えば、デジタル一眼カメラシステム）の概略構成を示したブロック図である。図１に示した撮像装置８は、レンズユニット部２、固体撮像装置１、画像信号処理装置３、記録装置４、カメラ制御装置５、表示装置６、メカニカルシャッタ７から構成される。
【００２７】
レンズユニット部２は、カメラ制御装置５によってズーム、フォーカス、絞りなどが駆動制御され、被写体像を固体撮像装置１に結像させる。
メカニカルシャッタ７は、固体撮像装置１に入射する被写体光の量を制御（調節）するために機械的に開閉する幕である。メカニカルシャッタ７が動作することによって、例えば、撮像装置８において静止画像を撮影する際に、被写体光が固体撮像装置１に入射する時間、すなわち、露光時間を調節する。また、メカニカルシャッタ７が動作することによって、例えば、撮像装置８において動画像を撮影する際に、被写体光が固体撮像装置１に入射する量を調節する。
固体撮像装置１は、カメラ制御装置５によって駆動・制御され、レンズユニット部２を介して固体撮像装置１内に入射した被写体光を露光して画像信号に変換するＣＭＯＳ型固体撮像装置である。なお、この固体撮像装置１に関する詳細な説明は、後述する。
【００２８】
画像信号処理装置３は、固体撮像装置１から出力された画像信号に対して、信号の増幅、画像データへの変換および各種の補正、画像データの圧縮などの処理を行う。画像信号処理装置３は、各処理における画像データの一時記憶手段として図示しないメモリを利用する。
記録装置４は、半導体メモリなどの着脱可能な記録媒体であり、画像データの記録または読み出しを行う。
表示装置６は、固体撮像装置１に結像され、画像信号処理装置３によって処理された画像データ、または記録装置４から読み出された画像データに基づく画像を表示する液晶などの表示装置である。
カメラ制御装置５は、撮像装置８の全体の制御を行う制御装置である。
【００２９】
次に、本実施形態の撮像装置８に搭載した固体撮像装置１について説明する。図２は、本実施形態の撮像装置８に搭載した固体撮像装置１の概略の構成を示した概観図である。固体撮像装置１は、第１の基板１０と、第２の基板２０と、基板間接続部３０とから構成される。図２（ａ）には、固体撮像装置１の側面図を示し、図２（ｂ）には、固体撮像装置１を構成するそれぞれの基板の平面図を示している。
【００３０】
固体撮像装置１は、図２（ａ）に示したように、第１の基板１０と第２の基板２０との２つの基板（チップ）が積層され、第１の基板１０と第２の基板２０とが基板間接続部３０で接合（接続）された構成である。
【００３１】
第１の基板１０には、入射した被写体光（可視光）に応じた画素信号を出力する画素（以下、「単位画素」という）が、２次元の行列状に複数配置された画素アレイ部１１が形成されている。また、第１の基板１０には、画素アレイ部１１内に形成されたそれぞれの単位画素から、列毎に画素信号を読み出して第２の基板２０に出力させる垂直読み出し回路を備えている。
【００３２】
第２の基板２０には、第１の基板１０の画素アレイ部１１内に形成されたそれぞれの単位画素が出力した画素信号を単位画素の列毎に処理する複数の列回路を備え、それぞれの列回路が処理した画素信号を画像信号として単位画素の行毎に外部に出力する信号処理回路部２１が形成されている。
【００３３】
基板間接続部３０は、第１の基板１０内の構成要素と第２の基板２０内の構成要素とを電気的に接続するための接続部である。接合された第１の基板１０および第２の基板２０に配置された構成要素同士は、対応するそれぞれの基板間接続部３０を介して、それぞれの電気信号の送受信を行う。
【００３４】
第１の基板１０は、画素アレイ部１１内に形成された単位画素に、配線層の反対側から被写体光（可視光）が入射される裏面照射（ＢａｃｋＳｉｄｅ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ：ＢＳＩ）型のシリコン基板である。第１の基板１０は、図２（ｂ−１）に示したように、画素アレイ部１１と垂直読み出し回路１２とを備えている。
【００３５】
画素アレイ部１１は、上述したように、複数の単位画素が２次元の行列状に配置されている画素部である。画素アレイ部１１内のそれぞれの単位画素は、入射した被写体光（可視光）に応じた信号電荷を生成、蓄積する光電変換部と、この光電変換部が蓄積した信号電荷を増幅して画素信号として出力する増幅部を備えている。それぞれの単位画素は、垂直読み出し回路１２から入力された制御信号に応じて、増幅部が増幅した被写体光に応じた画素信号を、第２の基板２０の信号処理回路部２１内に備えた対応する列回路に、基板間接続部３０を介して出力する。なお、この単位画素に関する詳細な説明は、後述する。
【００３６】
垂直読み出し回路１２は、画素アレイ部１１内のそれぞれの単位画素を駆動し、それぞれの単位画素が生成、蓄積した被写体光に応じた画素信号を、第２の基板２０の信号処理回路部２１内に備えた対応する列回路に読み出させる（出力させる）。垂直読み出し回路１２は、単位画素を駆動するための制御信号を、画素アレイ部１１に配置された単位画素の行毎に出力する。
【００３７】
第２の基板２０は、図２（ｂ−２）に示したように、信号処理回路部２１を備えている。信号処理回路部２１は、上述したように、画素アレイ部１１内に配置された単位画素のそれぞれの列に対応し、対応する単位画素から順次入力されたそれぞれの画素信号に対して予め定めた処理を施した処理後の画素信号を出力する列回路を複数備えている。また、信号処理回路部２１は、画素アレイ部１１内に配置された各列の単位画素のそれぞれに対応する列回路が処理した画像信号を、画素アレイ部１１内に配置された単位画素の行毎に順次読み出して外部に出力する水平読み出し回路を備えている。
【００３８】
固体撮像装置１では、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素が、複数行分で組となった形式で、複数の領域（グループ）に分けられている。このため、固体撮像装置１では、それぞれの単位画素から信号処理回路部２１内に備えた対応する列回路に画素信号を出力するための垂直信号線が複数に分割されている。このため、固体撮像装置１では、垂直読み出し回路１２が、それぞれのグループに属する単位画素が同時に、対応する列回路に画素信号を出力させることができる。すなわち、垂直読み出し回路１２は、それぞれの単位画素を行毎に順次駆動してそれぞれのグループから順次画素信号を出力させるための制御信号のみではなく、複数のグループ内の単位画素を同時に駆動して、それぞれのグループから同時に画素信号を出力させるための制御信号を出力することができる。このため、固体撮像装置１では、信号処理回路部２１が、単位画素のそれぞれのグループに対応する構成になっている。より具体的には、単位画素のそれぞれの列に対応する複数の列回路と１つの水平読み出し回路とが組になった信号処理回路（以下、「グループ用信号処理回路」という）を、グループの数だけ備えている。そして、固体撮像装置１では、分割した垂直信号線毎に、それぞれの単位画素が出力する画素信号を対応するグループ用信号処理回路に伝送するための基板間接続部３０が配置されている。
【００３９】
図２には、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素を４つのグループに分け、すなわち、画素アレイ部１１内の垂直信号線を４つに分割した構成を示している。そして、図２（ｂ−２）には、信号処理回路部２１内に、画素アレイ部１１内に配置された単位画素のグループのそれぞれに対応した４つのグループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４を備えている場合を示している。また、図２（ａ）には、垂直信号線を分割した単位画素のそれぞれのグループ毎に、対応するグループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれに備えた列回路と接続するための基板間接続部３０が配置されている、つまり、分割されたそれぞれの垂直信号線毎に基板間接続部３０が配置されている場合を示している。
【００４０】
なお、基板間接続部３０としては、例えば、蒸着法、めっき法で作製されるマイクロバンプ、例えば、シリコン貫通電極（ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｖｉａ）、または金属配線層によって接続する構造などが用いられる。ただし、固体撮像装置１では、画素アレイ部１１の領域内に基板間接続部３０が配置されることを考慮すると、マイクロバンプが用いられることが望ましい。このとき、第１の基板１０と第２の基板２０との間に存在する空間には、接着剤などの絶縁部材を充填させてもよい。
【００４１】
なお、第１の基板１０内の構成要素と第２の基板２０内の構成要素とが接続される位置、すなわち、基板間接続部３０が形成される位置に応じた複数の構造の基板間接続部３０を用いてもよい。例えば、図１（ａ）に示した構成では、第１の基板１０に形成された画素アレイ部１１内の構成要素と、第２の基板２０に形成された信号処理回路部２１内の構成要素とを電気的に接続する基板間接続部３０としてマイクロバンプを用い、画素アレイ部１１以外の構成要素と信号処理回路部２１以外の構成要素とを電気的に接続する基板間接続部３０としてシリコン貫通電極を用いる構成にすることもできる。
【００４２】
このような構成によって、固体撮像装置１では、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素を複数のグループに分け、画素アレイ部１１内の垂直信号線を複数に分割する。これにより、固体撮像装置１では、それぞれの垂直信号線の長さを短くし、かつ、それぞれの垂直信号線に接続される単位画素の数を少なくすることができる。これにより、固体撮像装置１では、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することができる。このことにより、固体撮像装置１では、それぞれの単位画素に対応する画素負荷電流源の電流値を増やすことなく、また、増幅部のトランジスタのサイズを大きくすることなく、それぞれの単位画素から対応する列回路への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化を実現することができる。
【００４３】
しかも、固体撮像装置１では、画素アレイ部１１が形成された第１の基板１０と信号処理回路部２１が形成された第２の基板２０とが積層される構成であるため、従来の固体撮像装置において垂直信号線の負荷を軽減する構成のように、垂直信号線を分割する数に制約が生じることなく、好適な数に垂直信号線を分割することができる。これにより、固体撮像装置１では、チップ面積を大きくすることなく、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減し、それぞれの単位画素から対応する列回路への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化を実現することができる。
【００４４】
そして、固体撮像装置１では、それぞれのグループに属する単位画素から同時に、対応する信号処理回路部２１（グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のいずれか）に画素信号を出力することによって、グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれから同時に、画像信号を出力することができる。より具体的には、垂直読み出し回路１２は、それぞれの単位画素から画素信号を読み出して対応する列回路に出力させるための制御信号を、異なるグループに属する単位画素のそれぞれに同時に出力する、つまり、画素アレイ部１１に配置された異なる行の単位画素から同時に、対応する列回路に画素信号を出力させる。そして、グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれから、対応するグループの単位画素から入力されたそれぞれの画素信号を処理した画像信号を、同時に外部に出力する。これにより、図２に示した固体撮像装置１の構成では、４行分の画像信号を同時に外部に出力することができる。このことにより、固体撮像装置１では、画像信号の出力の高速化を実現することができる。
【００４５】
このように、固体撮像装置１では、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによって、それぞれの単位画素から対応する列回路への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、それぞれの列回路が処理した画像信号を並列に出力することによる固体撮像装置１の高速化とを両立することができる。
【００４６】
＜第１の実施形態＞
次に、本実施形態の撮像装置８に搭載した固体撮像装置１のより詳細な構成の一例について説明する。図３は、本第１の実施形態による固体撮像装置１の概略構成を示したブロック図である。図３に示した本第１の実施形態の固体撮像装置１は、画素アレイ部１１、垂直読み出し回路１２、および画素制御部１３を備えた第１の基板１０と、信号処理回路部２１および読み出し回路制御部２３を備えた第２の基板２０と、から構成される。
【００４７】
画素アレイ部１１は、１６行４列の２次元の行列状に単位画素１１０が配置され、配置されたそれぞれの単位画素１１０を４つのグループに分けている。そして、画素アレイ部１１は、配置された１列毎の単位画素１１０に対応する垂直信号線のそれぞれを４つに分割している。より具体的には、画素アレイ部１１は、配置された全ての単位画素１１０を、４行４列毎に第１のグループ〜第４のグループに分け、同じ１列の単位画素１１０に対応する垂直信号線を４つに分割している。
【００４８】
また、信号処理回路部２１は、画素アレイ部１１で分けられた単位画素１１０の第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに対応する４つのグループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４を備えている。グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれは、画素アレイ部１１内に配置された単位画素１１０の列数に応じた数の画素負荷電流源および列回路と、それぞれの列回路に共通した水平読み出し回路および出力部とを備えている。すなわち、グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれは、画素アレイ部１１内に４列に配置された単位画素１１０のそれぞれの列に対応する４つの画素負荷電流源および４つの列回路と、１つの水平読み出し回路および出力部とを備えている。
【００４９】
より具体的には、画素アレイ部１１における第１のグループに対応するグループ用信号処理回路２２１は、第１のグループに属する４列の単位画素１１０にそれぞれ対応する４つの画素負荷電流源（画素負荷電流源２４１１〜画素負荷電流源２４１４）と、４つの列回路（列回路２５１１〜列回路２５１４）と、水平読み出し回路２６１と、出力部２７１とを備えている。また、画素アレイ部１１における第２のグループに対応するグループ用信号処理回路２２２は、第２のグループに属する４列の単位画素１１０にそれぞれ対応する４つの画素負荷電流源（画素負荷電流源２４２１〜画素負荷電流源２４２４）と、４つの列回路（列回路２５２１〜列回路２５２４）と、水平読み出し回路２６２と、出力部２７２とを備えている。また、画素アレイ部１１における第３のグループに対応するグループ用信号処理回路２２３は、第３のグループに属する４列の単位画素１１０にそれぞれ対応する４つの画素負荷電流源（画素負荷電流源２４３１〜画素負荷電流源２４３４）と、４つの列回路（列回路２５３１〜列回路２５３４）と、水平読み出し回路２６３と、出力部２７３とを備えている。また、画素アレイ部１１における第４のグループに対応するグループ用信号処理回路２２４は、第４のグループに属する４列の単位画素１１０にそれぞれ対応する４つの画素負荷電流源（画素負荷電流源２４４１〜画素負荷電流源２４４４）と、４つの列回路（列回路２５４１〜列回路２５４４）と、水平読み出し回路２６４と、出力部２７４とを備えている。
【００５０】
なお、以下の説明においては、グループ用信号処理回路２２１、グループ用信号処理回路２２２、グループ用信号処理回路２２３、およびグループ用信号処理回路２２４を区別しない場合には、「グループ用信号処理回路２２」という。また、グループ用信号処理回路２２１内の画素負荷電流源２４１１〜画素負荷電流源２４１４を区別しない場合には、「画素負荷電流源２４１」という。また、グループ用信号処理回路２２２内の画素負荷電流源２４２１〜画素負荷電流源２４２４を区別しない場合には、「画素負荷電流源２４２」という。また、グループ用信号処理回路２２３内の画素負荷電流源２４３１〜画素負荷電流源２４３４を区別しない場合には、「画素負荷電流源２４３」という。また、グループ用信号処理回路２２４内の画素負荷電流源２４４１〜画素負荷電流源２４４４を区別しない場合には、「画素負荷電流源２４４」という。また、グループ用信号処理回路２２１内の画素負荷電流源２４１１〜画素負荷電流源２４１４、グループ用信号処理回路２２２内の画素負荷電流源２４２１〜画素負荷電流源２４２４、グループ用信号処理回路２２３内の画素負荷電流源２４３１〜画素負荷電流源２４３４、およびグループ用信号処理回路２２４内の画素負荷電流源２４４１〜画素負荷電流源２４４４を区別しない場合には、「画素負荷電流源２４」という。
【００５１】
また、以下の説明においては、グループ用信号処理回路２２１内の列回路２５１１〜列回路２５１４を区別しない場合には、「列回路２５１」という。また、グループ用信号処理回路２２２内の列回路２５２１〜列回路２５２４を区別しない場合には、「列回路２５２」という。また、グループ用信号処理回路２２３内の列回路２５３１〜列回路２５３４を区別しない場合には、「列回路２５３」という。また、グループ用信号処理回路２２４内の列回路２５４１〜列回路２５４４を区別しない場合には、「列回路２５４」という。また、グループ用信号処理回路２２１内の列回路２５１１〜列回路２５１４、グループ用信号処理回路２２２内の列回路２５２１〜列回路２５２４、グループ用信号処理回路２２３内の列回路２５３１〜列回路２５３４、およびグループ用信号処理回路２２４内の列回路２５４１〜列回路２５４４を区別しない場合には、「列回路２５」という。
【００５２】
また、以下の説明においては、グループ用信号処理回路２２１内の水平読み出し回路２６１、グループ用信号処理回路２２２内の水平読み出し回路２６２、グループ用信号処理回路２２３内の水平読み出し回路２６３、およびグループ用信号処理回路２２４内の水平読み出し回路２６４を区別しない場合には、「水平読み出し回路２６」という。また、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１、グループ用信号処理回路２２２内の出力部２７２、グループ用信号処理回路２２３内の出力部２７３、およびグループ用信号処理回路２２４内の出力部２７４を区別しない場合には、「出力部２７」という。
【００５３】
画素アレイ部１１内のそれぞれの単位画素１１０は、垂直読み出し回路１２から入力された制御信号に応じて、入射した被写体光に応じた画素信号を、対応する垂直信号線に出力する。それぞれのグループ内で同じ１列の単位画素１１０に対応する垂直信号線のそれぞれは、対応するそれぞれの基板間接続部３０を介して、対応するそれぞれのグループ用信号処理回路２２内の画素負荷電流源および列回路に接続されている。
【００５４】
より具体的には、第１のグループの１列目の４つの単位画素１１０が接続された垂直信号線は、基板間接続部３１１を介して、グループ用信号処理回路２２１で対応する画素負荷電流源２４１１および列回路２５１１に接続されている。同様に、第１のグループの２〜４列目の４つの単位画素１１０が接続されたそれぞれの垂直信号線は、基板間接続部３１２〜基板間接続部３１４のそれぞれを介して、グループ用信号処理回路２２１で対応する画素負荷電流源２４１２〜画素負荷電流源２４１４、および列回路２５１２〜列回路２５１４に接続されている。
【００５５】
同様に、第２のグループの１〜４列目の４つの単位画素１１０が接続されたそれぞれの垂直信号線は、基板間接続部３２１〜基板間接続部３２４のそれぞれを介して、グループ用信号処理回路２２２で対応する画素負荷電流源２４２１〜画素負荷電流源２４２４、および列回路２５２１〜列回路２５２４に接続されている。同様に、第３のグループの１〜４列目の４つの単位画素１１０が接続されたそれぞれの垂直信号線は、基板間接続部３３１〜基板間接続部３３４のそれぞれを介して、グループ用信号処理回路２２３で対応する画素負荷電流源２４３１〜画素負荷電流源２４３４、および列回路２５３１〜列回路２５３４に接続されている。同様に、第４のグループの１〜４列目の４つの単位画素１１０が接続されたそれぞれの垂直信号線は、基板間接続部３４１〜基板間接続部３４４のそれぞれを介して、グループ用信号処理回路２２４で対応する画素負荷電流源２４４１〜画素負荷電流源２４４４、および列回路２５４１〜列回路２５４４に接続されている。
【００５６】
それぞれのグループ用信号処理回路２２内の画素負荷電流源２４は、一方がグループ用信号処理回路２２のグラウンドに接続され、もう一方が対応する垂直信号線に接続された電流源である。画素負荷電流源２４は、対応する垂直信号線に接続された単位画素１１０内に備える増幅部のトランジスタの負荷として動作する。
【００５７】
それぞれのグループ用信号処理回路２２内の列回路２５は、読み出し回路制御部２３からの制御に応じて、対応する垂直信号線に接続された単位画素１１０から順次入力されたそれぞれの画素信号に対して予め定めた処理を行う処理回路である。列回路のそれぞれは、グループ用信号処理回路２２内の水平読み出し回路２６からの制御に応じて、入力された画素信号に対して処理を行った後の出力信号を、対応する出力部２７に出力する。
【００５８】
なお、列回路２５としては、例えば、画素信号に対してノイズ抑圧などを行うＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）回路や、画素信号の増幅を行う増幅回路や、画素信号（アナログ信号）をアナログデジタル変換して画素信号の大きさに応じたデジタル信号を出力するアナログデジタル変換回路などが考えられる。図３には、本第１の実施形態の固体撮像装置１に備えたそれぞれの列回路２５が、アナログデジタル変換回路（ＡＤＣ）である場合を示している。なお、アナログデジタル変換回路には、例えば、ＣＤＳ処理を行う機能を備えていてもよい。
【００５９】
それぞれのグループ用信号処理回路２２内の水平読み出し回路２６は、対応する列回路２５から出力される処理後の出力信号を順次読み出し、出力部２７に順次出力させる。
それぞれのグループ用信号処理回路２２内の出力部２７は、水平読み出し回路２６によって対応する列回路２５から順次入力された処理後の出力信号を、画像信号として固体撮像装置１の外部に出力する。
【００６０】
読み出し回路制御部２３は、固体撮像装置１が画素信号を読み出して画像信号として出力する際の動作モードに応じて、第１の基板１０に備えた画素制御部１３、および信号処理回路部２１内のそれぞれのグループ用信号処理回路２２に備えた列回路２５と水平読み出し回路２６とを制御する。なお、固体撮像装置１が画像信号を出力する動作モードに関する詳細な説明は、後述する。
【００６１】
画素制御部１３は、読み出し回路制御部２３からの制御に応じて、すなわち、固体撮像装置１が画素信号を読み出して画像信号として出力する際の動作モードに応じて、垂直読み出し回路１２が画素アレイ部１１内のそれぞれの単位画素１１０を駆動して画素信号を読み出す方法を制御する。
垂直読み出し回路１２は、画素制御部１３からの制御に応じて、画素アレイ部１１内のそれぞれの単位画素１１０を駆動し、各単位画素１１０の画素信号を対応する垂直信号線に出力させる。なお、上述したように、垂直読み出し回路１２は、画素アレイ部１１に備えたそれぞれの単位画素１１０を順次駆動するのみではなく、複数のグループ内の単位画素１１０を同時に駆動することができる。
【００６２】
このような構成によって、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０を４つのグループ（第１のグループ〜第４のグループ）に分ける、つまり、画素アレイ部１１内の垂直信号線を４つに分割することによって、それぞれの垂直信号線の長さを短くし、かつ、それぞれの垂直信号線に接続される単位画素１１０の数を１／４にしている。すなわち、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、分割されたそれぞれの垂直信号線の負荷を、従来の固体撮像装置における１列の垂直信号線の負荷の１／４に軽減している。これにより、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、それぞれの単位画素１１０に対応する画素負荷電流源２４の電流値を増やすことなく、また、単位画素１１０内に備える増幅部のトランジスタのサイズを大きくすることなく、それぞれの単位画素１１０から対応する列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化を実現することができる。
【００６３】
また、本第１の実施形態による固体撮像装置１では、画素アレイ部１１において分割されたそれぞれの垂直信号線毎に、グループ用信号処理回路２２、つまり、画素負荷電流源２４、列回路２５、水平読み出し回路２６、および出力部２７を備える。これにより、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、それぞれのグループに属する単位画素１１０から同時に、対応するグループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４に画素信号を出力することによって、グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれから同時に、画像信号を出力することができる。つまり、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、４行分の画像信号を同時に外部に出力することができる。このことにより、本第１の実施形態による固体撮像装置１では、画像信号の出力の高速化を実現することができる。
【００６４】
このように、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる単位画素１１０から列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、それぞれの列回路２５が処理した画像信号を並列に出力することによる固体撮像装置１の高速化とを両立することができる。
【００６５】
次に、本第１の実施形態の固体撮像装置１内の画素アレイ部１１に備えた単位画素１１０について説明する。図４は、本第１の実施形態の固体撮像装置１の画素アレイ部１１内の単位画素１１０の概略構成を示した回路図である。図４には、１つの単位画素１１０を示している。
【００６６】
図４において、単位画素１１０は、光電変換部ＰＤと、転送トランジスタＭ１と、電荷蓄積部ＦＤと、画素リセットトランジスタＭ２と、増幅トランジスタＭ３と、選択トランジスタＭ４とから構成される。単位画素１１０は、入射した被写体光（可視光）を画素信号に変換して、垂直信号線４０に出力する。
【００６７】
光電変換部ＰＤは、入射した被写体光を光電変換して信号電荷を発生させ、発生した信号電荷を光電変換信号として蓄積する。
転送トランジスタＭ１は、垂直読み出し回路１２から入力された制御信号φＴＸに応じて、光電変換部ＰＤに蓄積された光電変換信号を、増幅トランジスタＭ３のゲート端子に転送する。これにより、光電変換部ＰＤに蓄積され、転送トランジスタＭ１によって転送された光電変換信号が、電荷蓄積部ＦＤに蓄積される。
電荷蓄積部ＦＤは、増幅トランジスタＭ３のゲート端子に接続されたノードに付随する容量であり、図４に示した単位画素１１０の概略構成においては、キャパシタの記号で示している。
【００６８】
増幅トランジスタＭ３は、転送トランジスタＭ１によってゲート端子に転送された光電変換信号、すなわち、電荷蓄積部ＦＤに蓄積された光電変換信号に応じた信号電圧を出力する。このとき、増幅トランジスタＭ３は、対応する垂直信号線４０に、対応する基板間接続部３０を介して接続された画素負荷電流源２４の電流値に応じて、電荷蓄積部ＦＤに蓄積された光電変換信号を増幅した信号電圧を出力する。
【００６９】
選択トランジスタＭ４は、垂直読み出し回路１２から入力された制御信号φＳＥＬに応じて、増幅トランジスタＭ３から出力された信号電圧を、画素信号として垂直信号線４０に出力する。これにより、光電変換部ＰＤが発生して蓄積した光電変換信号に応じた画素信号が、垂直信号線４０に読み出される。
【００７０】
画素リセットトランジスタＭ２は、垂直読み出し回路１２から入力された制御信号φＲＳＴに応じて、単位画素１１０内の光電変換信号を、電源電圧ＶＤＤにリセットする。
【００７１】
このような構成によって単位画素１１０内の光電変換部ＰＤが入射した被写体光を光電変換した光電変換信号に応じた画素信号が、対応する基板間接続部３０を介して、対応する列回路２５に入力される。
【００７２】
なお、図４に示した単位画素１１０の動作は、一般的な固体撮像装置に配置される単位画素の動作と同様である。従って、単位画素１１０の動作に関する詳細な説明は省略する。
【００７３】
次に、本第１の実施形態の固体撮像装置１が画素信号を読み出して画像信号として出力する動作モードについて説明する。図５は、本第１の実施形態の固体撮像装置１における画素信号の読み出し方法を示した図である。図５（ａ）には、固体撮像装置１に備えた画素アレイ部１１内に配置された全ての単位画素１１０を４つのグループに分けた、第１のグループ〜第４のグループの領域を示している。また、図５（ｂ）および図５（ｃ）には、固体撮像装置１のそれぞれの動作モードにおいて画素信号を出力する単位画素１１０の行、すなわち、画像信号として出力する画素アレイ部１１の行の遷移を模式的に示している。なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）において、横軸は固体撮像装置１がそれぞれの単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を出力する時間を示し、縦軸は固体撮像装置１が画素信号に応じた画像信号を出力する単位画素１１０の行を示している。
【００７４】
図５（ａ）に示したように、固体撮像装置１では、画素アレイ部１１内に配置された全ての単位画素１１０の領域を、第１のグループ〜第４のグループの４つのグループに分けている。そして、固体撮像装置１では、垂直読み出し回路１２が、画素アレイ部１１に備えたそれぞれの単位画素１１０を順次駆動するのみではなく、複数のグループ内の単位画素１１０を同時に駆動することができる。このため、固体撮像装置１では、複数のグループ内の単位画素１１０を同時に駆動して複数の行の画素信号に応じた画像信号を並列に出力する動作モード（以下、「並列動作モード」という）と、画素アレイ部１１に備えたそれぞれの単位画素１１０を順次駆動してそれぞれの行の画素信号に応じた画像信号を順次出力する動作モード（以下、「順次動作モード」という）との２つの動作モードで、画像信号を出力することができる。図５（ｂ）には、並列動作モードにおける単位画素１１０の行の遷移を模式的に示し、図５（ｃ）には、順次動作モードにおける単位画素１１０の行の遷移を模式的に示している。
【００７５】
なお、２つの動作モードの切り替え、つまり、並列動作モードまたは順次動作モードの設定は、例えば、撮像装置８に備えたカメラ制御装置５が行う。そして、撮像装置８では、固体撮像装置１から出力された画像信号に対して処理を行う画像信号処理装置３が、カメラ制御装置５によって設定された（切り替えられた）固体撮像装置１の動作モードに応じた処理を行う。
【００７６】
まず、図５（ｂ）に示した並列動作モードにおける画素信号の読み出し方法について説明する。読み出し回路制御部２３は、並列動作モードで画像信号を出力することを表す制御信号を画素制御部１３に出力する。これにより、画素制御部１３は、垂直読み出し回路１２に、４つのグループに属する単位画素１１０を同時に駆動して、画素信号を順次読み出すことを指示する。この指示に応じて垂直読み出し回路１２は、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに属する最初の行の単位画素１１０を駆動し、それぞれの画素信号を、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに対応するグループ用信号処理回路２２に出力させる。
【００７７】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２内のそれぞれの列回路２５に、対応するグループに属する単位画素１１０から出力された画素信号に対する処理（ここでは、アナログデジタル変換処理）を実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２内の水平読み出し回路２６に、対応するそれぞれの列回路２５から出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７に出力させる。
【００７８】
これにより、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに属する最初の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号が、グループ用信号処理回路２２内の出力部２７が並列に、すなわち、４行分の画像信号が同時に外部に出力される。
【００７９】
その後、垂直読み出し回路１２は、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに属する次の行の単位画素１１０を駆動し、それぞれの画素信号を、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに対応するグループ用信号処理回路２２に出力させる。そして、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２内のそれぞれの列回路２５による処理の実行、水平読み出し回路２６による処理後の出力信号の出力部２７への順次出力を行わせる。
【００８０】
これにより、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに属する次の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた４行分の画像信号が同時に、グループ用信号処理回路２２内の出力部２７から出力される。
【００８１】
以降、同様に、垂直読み出し回路１２は、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに属する単位画素１１０を行毎に順次駆動して、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに対応するグループ用信号処理回路２２にそれぞれの画素信号を順次出力させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２内のそれぞれの列回路２５による処理と、処理後の出力信号の出力部２７への出力とを順次行わせる。
【００８２】
そして、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに属する最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号の、グループ用信号処理回路２２内の出力部２７からの同時出力が終了すると、固体撮像装置１は、並列動作モードによる画像信号の出力を完了する。
【００８３】
このように、並列動作モードでは、図５（ｂ）に示したように、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに属する単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を並列に出力する。これにより、並列動作モードでは、固体撮像装置１からの画像信号の出力を高速化することができる。
【００８４】
なお、並列動作モードでは、分割した垂直信号線のそれぞれの領域、つまり、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに属する単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を並列に出力する。このため、並列動作モードは、固体撮像装置１の露光が終了した後に入射する被写体光を、撮像装置８に備えたメカニカルシャッタ７によって遮光する場合や、全ての単位画素１１０内の光電変換部ＰＤが出力する光電変換信号を転送トランジスタＭ１によって同時に転送する、いわゆる、グローバルシャッタ方式を採用した場合において設定されることが望ましい。
【００８５】
続いて、図５（ｃ）に示した順次動作モードにおける画素信号の読み出し方法について説明する。読み出し回路制御部２３は、順次動作モードで画像信号を出力することを表す制御信号を画素制御部１３に出力する。これにより、画素制御部１３は、垂直読み出し回路１２に、４つのグループに属する単位画素１１０を順次駆動して、画素信号を順次読み出すことを指示する。この指示に応じて垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する最初の行の単位画素１１０を駆動し、それぞれの画素信号を、第１のグループに対応するグループ用信号処理回路２２１に出力させる。
【００８６】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１内のそれぞれの列回路２５１に、対応する第１のグループに属する単位画素１１０から出力された画素信号に対する処理（ここでは、アナログデジタル変換処理）を実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１内の水平読み出し回路２６１に、対応するそれぞれの列回路２５１から出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７１に出力させる。
【００８７】
これにより、第１のグループに属する最初の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号が、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１から外部に出力される。
【００８８】
その後、垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する次の行の単位画素１１０を駆動し、それぞれの画素信号を、第１のグループに対応するグループ用信号処理回路２２１に出力させる。そして、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１内のそれぞれの列回路２５１による処理の実行、水平読み出し回路２６１による処理後の出力信号の出力部２７１への順次出力を行わせる。
【００８９】
これにより、第１のグループに属する次の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号が、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１から出力される。
【００９０】
以降、同様に、垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する単位画素１１０を行毎に順次駆動して、第１のグループに対応するグループ用信号処理回路２２１にそれぞれの画素信号を順次出力させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１内のそれぞれの列回路２５１による処理と、処理後の出力信号の出力部２７１への出力とを順次行わせる。
【００９１】
その後、垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第２のグループに属する最初の行の単位画素１１０を駆動し、それぞれの画素信号を、第２のグループに対応するグループ用信号処理回路２２２に出力させる。
【００９２】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２２内のそれぞれの列回路２５２に、対応する第２のグループに属する単位画素１１０から出力された画素信号に対する処理を実行させ、グループ用信号処理回路２２２内の水平読み出し回路２６２に、対応するそれぞれの列回路２５２から出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７２に出力させる。
【００９３】
これにより、第２のグループに属する最初の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号が、第１のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、グループ用信号処理回路２２２内の出力部２７２から外部に出力される。
【００９４】
以降、同様に、垂直読み出し回路１２は、第２のグループに属する単位画素１１０の駆動に引き続き、第３のグループに属する単位画素１１０を順次駆動し、さらに、第３のグループに属する単位画素１１０の駆動に引き続き、第４のグループに属する単位画素１１０を順次駆動して、それぞれの画素信号を、対応するグループ用信号処理回路２２に順次出力させる。また、読み出し回路制御部２３は、垂直読み出し回路１２が駆動する単位画素１１０に対応するグループ用信号処理回路２２内のそれぞれの列回路２５による処理の実行、水平読み出し回路２６による処理後の出力信号の出力部２７への順次出力を行わせる。
【００９５】
これにより、第２のグループに属する最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号のグループ用信号処理回路２２２内の出力部２７２からの出力に引き続き、第３のグループに属する最初の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号から、グループ用信号処理回路２２３内の出力部２７３から順次出力される。さらに、第３のグループに属する最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号のグループ用信号処理回路２２３内の出力部２７３からの出力に引き続き、第４のグループに属する最初の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号から、グループ用信号処理回路２２４内の出力部２７４から順次出力される。
【００９６】
そして、第４のグループに属する最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号のグループ用信号処理回路２２４内の出力部２７４からの出力が終了すると、固体撮像装置１は、順次動作モードによる画像信号の出力を完了する。
【００９７】
このように、順次動作モードでは、図５（ｃ）に示したように、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに属する単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を、それぞれの単位画素１１０に対応するグループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれから順次出力する。これにより、順次動作モードでは、従来の固体撮像装置と同様に、画素アレイ部１１に配置された全ての単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を順次出力することができる。このとき、固体撮像装置１では、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０を４つのグループに分けて垂直信号線を４つに分割することによって、それぞれの垂直信号線の長さを短くし、かつ、それぞれの垂直信号線に接続される単位画素１１０の数を１／４にしている。このため、固体撮像装置１では、分割されたそれぞれの垂直信号線の負荷が、従来の固体撮像装置における１列の垂直信号線の負荷の１／４に軽減され、画像信号を出力する際の消費電力を、従来の固体撮像装置よりも低減することができる。または、従来の固体撮像装置と画素負荷電流源の電流値を同等とした場合、画素から列回路までの読み出しをより高速化することができる。
【００９８】
また、順次動作モードでは、分割した垂直信号線のそれぞれの領域、つまり、第１のグループ〜第４のグループをまたいで、それぞれのグループに属する単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を順次出力する、いわゆる、ローリングシャッタ方式での画像信号の読み出しとなるため、被写体の歪が行方向に対して均一になる。このため、本第１の実施形態の固体撮像装置１を搭載した撮像装置８では、順次動作モードで出力された画像信号に基づいて動画像を生成する際に、それぞれのグループ（領域）間での被写体歪の段差の発生を抑えることができる。
【００９９】
本第１の実施形態によれば、２次元の行列状に配置された複数の画素（単位画素１１０）が、予め定めた複数行毎に組となった複数のグループ（第１のグループ〜第４のグループ）に分けられている画素部（画素アレイ部１１）を有する第１の基板（第１の基板１０）と、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループ内で同じ列に配置された複数の単位画素１１０が接続される垂直信号線（垂直信号線４０）に対応する画素負荷電流源（画素負荷電流源２４）と、対応する垂直信号線４０に単位画素１１０から出力された画素信号に対して予め定めた処理を行う列回路（列回路２５）とを、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに属する単位画素１１０の列毎に具備し、それぞれの列回路２５が処理した画素信号を、画像信号として単位画素１１０の行毎に出力する信号処理回路（グループ用信号処理回路２２）を、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに対応して複数有する第２の基板（第２の基板２０）と、を備え、第１の基板１０と第２の基板２０とが積層され、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループ内のそれぞれの垂直信号線４０と、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２内でそれぞれの垂直信号線４０に対応する画素負荷電流源２４および列回路２５とのそれぞれが、それぞれの垂直信号線４０に対応するそれぞれの基板間接続部（基板間接続部３０）を介して電気的に接続される固体撮像装置（固体撮像装置１）が構成される。
【０１００】
また、本第１の実施形態によれば、２次元の行列状に配置された複数の単位画素１１０が、予め定めた複数行毎に組となった複数のグループ（第１のグループ〜第４のグループ）に分けられている画素アレイ部１１を有する第１の基板１０と、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループ内で同じ列に配置された複数の単位画素１１０が接続される垂直信号線４０に対応する画素負荷電流源２４と、対応する垂直信号線４０に単位画素１１０から出力された画素信号に対して予め定めた処理を行う列回路２５とを、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに属する単位画素１１０の列毎に具備し、それぞれの列回路２５が処理した画素信号を、画像信号として単位画素１１０の行毎に出力するグループ用信号処理回路２２を、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに対応して複数有する第２の基板２０と、を備え、第１の基板１０と第２の基板２０とが積層され、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループ内のそれぞれの垂直信号線４０と、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２内でそれぞれの垂直信号線４０に対応する画素負荷電流源２４および列回路２５とのそれぞれが、それぞれの垂直信号線４０に対応するそれぞれの基板間接続部３０を介して電気的に接続される固体撮像装置１を備える撮像装置（撮像装置８）が構成される。
【０１０１】
また、本第１の実施形態によれば、固体撮像装置１に入射する光の量を制御するメカニカルシャッタ（メカニカルシャッタ７）、をさらに備え、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループ内の単位画素１１０を同時に駆動して、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２から並列に、ここで駆動した単位画素１１０から出力された画素信号に応じた画像信号をこの固体撮像装置１から出力させる際に、メカニカルシャッタ７によって、この固体撮像装置１に入射する光を遮光する撮像装置８が構成される。
【０１０２】
上記に述べたように、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、画素アレイ部１１が形成された第１の基板１０と信号処理回路部２１が形成された第２の基板２０とが積層された構成にする。これにより、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０を、数が制限されることなく、複数のグループに分けることができる。そして、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、画素アレイ部１１内で同じ列の単位画素１１０が接続される垂直信号線を、単位画素１１０を分けたグループの数に分割することができる。これにより、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、それぞれの垂直信号線の長さを短くし、かつ、それぞれの垂直信号線に接続される単位画素１１０の数を少なくすることができ、分割されたそれぞれの垂直信号線の負荷を、従来の固体撮像装置における１列の垂直信号線の負荷よりも軽減することができる。このことにより、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、それぞれの単位画素１１０に対応する画素負荷電流源２４の電流値を増やすことなく、また、単位画素１１０内に備える増幅トランジスタＭ３のサイズを大きくすることなく、それぞれの単位画素１１０から対応する列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化を実現することができる。
【０１０３】
なお、本第１の実施形態の固体撮像装置１において画素アレイ部１１の垂直信号線を分割する際には、それぞれの垂直信号線に接続される単位画素１１０の数が均等であることが望ましい。つまり、本第１の実施形態の固体撮像装置１において画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０を複数のグループに分ける際には、それぞれのグループに属する単位画素１１０の数が均等であることが望ましい。図２〜図５に示した本第１の実施形態の固体撮像装置１では、単位画素１１０を４つのグループに分け、画素アレイ部１１内のそれぞれの垂直信号線の長さを１／４にして、かつ、それぞれの垂直信号線に接続される単位画素１１０の数を１／４にし、それぞれの垂直信号線の負荷を１／４に軽減した構成を示している。
【０１０４】
また、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、それぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２を、第２の基板２０内に備える。そして、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、並列動作モードにおいて、それぞれのグループに属する単位画素１１０から同時に、対応するグループ用信号処理回路２２に画素信号を出力することによって、グループ用信号処理回路２２のそれぞれから同時に、４行分の画像信号を外部に出力する。このことにより、本第１の実施形態による固体撮像装置１では、画像信号の出力の高速化を実現することができる。このとき、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、それぞれのグループにおいて、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減しているため、画像信号を出力する際の低消費電力化を実現することができる。また、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、順次動作モードにおいて、それぞれのグループに属する単位画素１１０から順次、対応するグループ用信号処理回路２２に画素信号を出力することによって、グループ用信号処理回路２２のそれぞれから順次、画像信号を外部に出力する。このことにより、本第１の実施形態による固体撮像装置１では、それぞれのグループにおけるそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減した効果によって、画像信号を出力する際の低消費電力化を実現することができる。
【０１０５】
このように、本第１の実施形態の固体撮像装置１では、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによって、高速化と低消費電力化とを両立することができる。
【０１０６】
＜第２の実施形態＞
次に、本実施形態の撮像装置８に搭載した固体撮像装置の別の構成の一例について説明する。本第２の実施形態による固体撮像装置は、図１に示した本実施形態の撮像装置８に備えた固体撮像装置１に代わって、撮像装置８に搭載される。以下の説明においては、本第２の実施形態による固体撮像装置を、「固体撮像装置１００」という。なお、本第２の実施形態による固体撮像装置１００の構成は、図３に示した第１の実施形態の固体撮像装置１と同様の構成を含んでいる。従って、以下の説明においては、本第２の実施形態による固体撮像装置１００のそれぞれの構成要素において、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様の構成要素には、固体撮像装置１と同一の符号を用いて説明し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【０１０７】
図６は、本第２の実施形態による固体撮像装置１００の概略構成を示したブロック図である。本第２の実施形態の固体撮像装置１００も、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、第１の基板１０と第２の基板２０との２つの基板（チップ）が積層され、第１の基板１０と第２の基板２０とが基板間接続部３０で接合（接続）された構成である。図６に示した本第２の実施形態の固体撮像装置１００は、画素アレイ部１１、垂直読み出し回路１２、および画素制御部１３を備えた第１の基板１０と、信号処理回路部２１、読み出し回路制御部２３、および電源制御部２８を備えた第２の基板２０と、から構成される。
【０１０８】
本第２の実施形態の固体撮像装置１００は、図３に示した第１の実施形態の固体撮像装置１の構成に、電源制御部２８が追加された構成である。この電源制御部２８の追加に伴って、本第２の実施形態の固体撮像装置１００内の対応する構成要素のそれぞれには、電源制御部２８に応じた機能が追加されている。ただし、これらの構成要素は、電源制御部２８に対応して追加された機能以外は、第１の実施形態の固体撮像装置１内のそれぞれの構成要素と同様である。つまり、これらの構成要素の動作は、追加された機能に応じた動作以外は、第１の実施形態の固体撮像装置１内の対応する構成要素の動作と同様である。従って、以下の説明においては、説明を容易にするため、電源制御部２８に応じた機能が追加された構成要素も、固体撮像装置１と同一の符号を用い、追加された機能に応じた動作に関してのみ説明を行う。
【０１０９】
読み出し回路制御部２３は、固体撮像装置１００が画素信号を読み出して画像信号として出力する際の動作モードに応じて、第１の基板１０に備えた画素制御部１３、および信号処理回路部２１内のそれぞれのグループ用信号処理回路２２に備えた列回路２５と水平読み出し回路２６とを制御する。また、読み出し回路制御部２３は、固体撮像装置１００の動作モードに応じて、電源制御部２８を制御する。
【０１１０】
電源制御部２８は、読み出し回路制御部２３からの制御に応じて、すなわち、固体撮像装置１００が画素信号を読み出して画像信号として出力する際の動作モードに応じて、信号処理回路部２１内のそれぞれのグループ用信号処理回路２２の構成要素の電源を制御する。つまり、固体撮像装置１００が現在の画像信号を出力するときに動作するグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＮ状態にし、動作しないグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。
【０１１１】
電源制御部２８における電源のＯＮまたはＯＦＦの制御は、例えば、それぞれの構成要素への電流の供給を制御することによって行う。より具体的には、電源制御部２８は、固体撮像装置１００が現在の画像信号を出力するときに動作するグループ用信号処理回路２２に備えた画素負荷電流源２４、列回路２５、水平読み出し回路２６、および出力部２７に電流を供給し、現在の画像信号の出力では動作しないグループ用信号処理回路２２に備えた画素負荷電流源２４、列回路２５、水平読み出し回路２６、および出力部２７への電流の供給を停止する。これにより、画像信号を出力するグループ用信号処理回路２２のみが動作することになる。なお、それぞれの動作モードにおける電源の制御、つまり、電源のＯＮまたはＯＦＦの制御に関する詳細な説明は、後述する。
【０１１２】
このような構成によって、本第２の実施形態の固体撮像装置１００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０を第１のグループ〜第４のグループの４つのグループに分けて、それぞれの垂直信号線の長さを短くし、かつ、それぞれの垂直信号線に接続される単位画素１１０の数を１／４にする。これにより、本第２の実施形態の固体撮像装置１００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる単位画素１１０から列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、それぞれの列回路２５が処理した画像信号を並列に出力することによる固体撮像装置１００の高速化とを両立することができる。
【０１１３】
また、本第２の実施形態による固体撮像装置１００では、電源制御部２８を備える。そして、電源制御部２８が、固体撮像装置１００が画素信号を読み出して画像信号として出力する動作モードに応じて、それぞれのグループ用信号処理回路２２に備えた構成要素の電源を制御する。これにより、現在の画像信号の出力において動作しないグループ用信号処理回路２２内の構成要素による消費電流が削減され、固体撮像装置１００のさらなる低消費電力化を実現することができる。
【０１１４】
次に、本第２の実施形態の固体撮像装置１００が画素信号を読み出して画像信号として出力する動作モードについて説明する。図７は、本第２の実施形態の固体撮像装置１００における画素信号の読み出し方法を示した図である。
【０１１５】
図７（ａ）には、固体撮像装置１００に備えた画素アレイ部１１内に配置された全ての単位画素１１０を４つのグループに分けた、第１のグループ〜第４のグループの領域を示している。図７（ａ）に示したように、固体撮像装置１００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、画素アレイ部１１内に配置された全ての単位画素１１０の領域を、第１のグループ〜第４のグループの４つのグループに分けている。このため、固体撮像装置１００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、並列動作モードと順次動作モードとの２つの動作モードで、画像信号を出力することができる。
【０１１６】
また、上述したように、固体撮像装置１００では、電源制御部２８が、動作モードに応じて、グループ用信号処理回路２２の電源を制御する。図７（ｂ）には、並列動作モードにおける単位画素１１０の行の遷移を模式的に示し、図７（ｃ）には、順次動作モードにおける単位画素１１０の行の遷移を模式的に示している。なお、図７（ｂ）および図７（ｃ）において、横軸は固体撮像装置１００がそれぞれの単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を出力する時間を示し、縦軸は固体撮像装置１００が画素信号に応じた画像信号を出力する単位画素１１０の行を示している。
【０１１７】
まず、図７（ｂ）に示した並列動作モードにおける画素信号の読み出し方法について説明する。読み出し回路制御部２３は、並列動作モードで画像信号を出力することを表す制御信号を、画素制御部１３と電源制御部２８とに出力する。これにより、電源制御部２８は、全てのグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＮ状態にする。また、画素制御部１３は、垂直読み出し回路１２に、４つのグループに属する単位画素１１０を同時に駆動して、画素信号を順次読み出すことを指示する。この指示に応じて垂直読み出し回路１２は、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに対応するグループ用信号処理回路２２に順次出力させる。
【０１１８】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２内のそれぞれの列回路２５に、対応するグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理（ここでは、アナログデジタル変換処理）を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２内の水平読み出し回路２６に、対応するそれぞれの列回路２５から順次出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７に出力させる。
【０１１９】
これにより、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、グループ用信号処理回路２２内の出力部２７が並列に、すなわち、４行分の画像信号が同時に外部に順次出力される。
【０１２０】
なお、上述したように、固体撮像装置１００における並列動作モードでは、電源制御部２８が、全てのグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＮ状態にしている。従って、固体撮像装置１００における並列動作モードの動作は、第１の実施形態の固体撮像装置１における並列動作モードの動作と同様である。従って、固体撮像装置１００における並列動作モードの動作に関する詳細な説明は省略する。
【０１２１】
続いて、図７（ｃ）に示した順次動作モードにおける画素信号の読み出し方法について説明する。読み出し回路制御部２３は、順次動作モードで画像信号を出力することを表す制御信号を、画素制御部１３と電源制御部２８とに出力する。これにより、画素制御部１３は、垂直読み出し回路１２に、４つのグループに属する単位画素１１０を順次駆動して、画素信号を順次読み出すことを指示する。この指示に応じて垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第１のグループに対応するグループ用信号処理回路２２１に順次出力させる。
【０１２２】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１内のそれぞれの列回路２５１に、対応する第１のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理（ここでは、アナログデジタル変換処理）を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１内の水平読み出し回路２６１に、対応するそれぞれの列回路２５１から順次出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７１に出力させる。
【０１２３】
このとき、電源制御部２８は、読み出し回路制御部２３から入力された順次動作モードで画像信号を出力することを表す制御信号に応じて、グループ用信号処理回路２２１内の構成要素（画素負荷電流源２４１、列回路２５１、水平読み出し回路２６１、および出力部２７１）の電源をＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２２〜グループ用信号処理回路２２４内の構成要素（画素負荷電流源２４２〜画素負荷電流源２４４、列回路２５２〜列回路２５４、水平読み出し回路２６２〜水平読み出し回路２６４、および出力部２７２〜出力部２７４）の電源をＯＦＦ状態にする。これにより、第１のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１から外部に順次出力される。
【０１２４】
その後、垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第２のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第２のグループに対応するグループ用信号処理回路２２２に順次出力させる。
【０１２５】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２２内のそれぞれの列回路２５２に、対応する第２のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理を順次実行させ、グループ用信号処理回路２２２内の水平読み出し回路２６２に、対応するそれぞれの列回路２５２から順次出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７２に出力させる。
【０１２６】
このとき、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２２内の構成要素（画素負荷電流源２４２、列回路２５２、水平読み出し回路２６２、および出力部２７２）の電源をＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１、およびグループ用信号処理回路２２３〜グループ用信号処理回路２２４内の構成要素（画素負荷電流源２４１および画素負荷電流源２４３〜画素負荷電流源２４４と、列回路２５１および列回路２５３〜列回路２５４と、水平読み出し回路２６１および水平読み出し回路２６３〜水平読み出し回路２６４と、出力部２７１および出力部２７３〜出力部２７４）の電源をＯＦＦ状態にする。
これにより、第２のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、第１のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、グループ用信号処理回路２２２内の出力部２７２から外部に順次出力される。
【０１２７】
その後、垂直読み出し回路１２は、第２のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第３のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第３のグループに対応するグループ用信号処理回路２２３に順次出力させる。
【０１２８】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２３内のそれぞれの列回路２５３に、対応する第３のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理を順次実行させ、グループ用信号処理回路２２３内の水平読み出し回路２６３に、対応するそれぞれの列回路２５３から順次出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７３に出力させる。
【０１２９】
このとき、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３内の構成要素（画素負荷電流源２４３、列回路２５３、水平読み出し回路２６３、および出力部２７３）の電源をＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２２、およびグループ用信号処理回路２２４内の構成要素（画素負荷電流源２４１〜画素負荷電流源２４２および画素負荷電流源２４４と、列回路２５１〜列回路２５２および列回路２５４と、水平読み出し回路２６１〜水平読み出し回路２６２および水平読み出し回路２６４と、出力部２７１〜出力部２７２および出力部２７４）の電源をＯＦＦ状態にする。これにより、第３のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、第２のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、グループ用信号処理回路２２３内の出力部２７３から外部に順次出力される。
【０１３０】
その後、垂直読み出し回路１２は、第３のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第４のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第４のグループに対応するグループ用信号処理回路２２４に順次出力させる。
【０１３１】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２４内のそれぞれの列回路２５４に、対応する第４のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理を順次実行させ、グループ用信号処理回路２２４内の水平読み出し回路２６４に、対応するそれぞれの列回路２５４から順次出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７４に出力させる。
【０１３２】
このとき、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２４内の構成要素（画素負荷電流源２４４、列回路２５４、水平読み出し回路２６４、および出力部２７４）の電源をＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２３内の構成要素（画素負荷電流源２４１〜画素負荷電流源２４３、列回路２５１〜列回路２５３、水平読み出し回路２６１〜水平読み出し回路２６３、および出力部２７１〜出力部２７３）の電源をＯＦＦ状態にする。これにより、第４のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、第３のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、グループ用信号処理回路２２４内の出力部２７４から外部に順次出力される。
【０１３３】
そして、第４のグループに属する最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号のグループ用信号処理回路２２４内の出力部２７４からの出力が終了すると、固体撮像装置１００は、順次動作モードによる画像信号の出力を完了する。
【０１３４】
このように、順次動作モードでは、図７（ｃ）に示したように、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに属する単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を、それぞれの単位画素１１０に対応するグループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれから順次出力する。この固体撮像装置１００における順次動作モードによって出力される画像信号は、第１の実施形態の固体撮像装置１における順次動作モードによって出力される画像信号と同様である。ただし、固体撮像装置１００では、電源制御部２８が、画像信号を出力するときに動作するグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源のみをＯＮ状態にし、動作しないグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にしている。このため、固体撮像装置１００における順次動作モードでは、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減したことによる、第１の実施形態の固体撮像装置１における順次動作モードと同様の消費電力の削減効果に加えて、動作しないグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にしたことによるさらなる消費電力の削減効果を得ることができる。
【０１３５】
本第２の実施形態によれば、第２の基板２０は、さらに、この固体撮像装置（固体撮像装置１００）から画像信号を出力する際の動作に応じて、グループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源を制御する電源制御部（電源制御部２８）を備える固体撮像装置（固体撮像装置１００）が構成される。
【０１３６】
また、本第２の実施形態によれば、電源制御部２８は、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループ内の単位画素１１０を同時に駆動して、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２から並列に、ここで駆動した単位画素１１０から出力された画素信号に応じた画像信号をこの固体撮像装置１００から出力する際に、グループ用信号処理回路２２内の全ての構成要素の電源をＯＮ状態にし、単位画素１１０のそれぞれを順次駆動して、ここで駆動した単位画素１１０に対応するグループ用信号処理回路２２から、ここで駆動した単位画素１１０から出力された画素信号に応じた画像信号をこの固体撮像装置１００から順次出力する際に、現在の画像信号の出力のために動作するグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＮ状態にし、現在の画像信号の出力のために動作しないグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にする固体撮像装置１００が構成される。
【０１３７】
また、本第２の実施形態によれば、電源制御部２８は、それぞれのグループ用信号処理回路２２に備えた出力部（出力部２７）を含めて、グループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを制御する固体撮像装置１００が構成される。
【０１３８】
上記に述べたように、本第２の実施形態の固体撮像装置１００でも、画素アレイ部１１が形成された第１の基板１０と信号処理回路部２１が形成された第２の基板２０とが積層された構成にする。これにより、本第２の実施形態の固体撮像装置１００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０を、数が制限されることなく複数のグループに分けることができ、画素アレイ部１１内で同じ列の単位画素１１０が接続される垂直信号線を、単位画素１１０を分けたグループの数に分割することができる。これにより、本第２の実施形態の固体撮像装置１００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、それぞれの単位画素１１０から対応する列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化を実現することができる。
【０１３９】
また、本第２の実施形態の固体撮像装置１００でも、それぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２を、第２の基板２０内に備える。そして、本第２の実施形態の固体撮像装置１００では、順次動作モードにおいて、画像信号を出力するときに動作するグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源のみをＯＮ状態にし、動作しないグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。これにより、本第２の実施形態の固体撮像装置１００では、順次動作モードにおいて、それぞれのグループにおけるそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減したことによる画像信号を出力する際の低消費電力化の効果に加えて、グループ用信号処理回路２２の電源の制御による画像信号を出力する際の低消費電力化の効果を得ることができる。なお、本第２の実施形態の固体撮像装置１００でも、並列動作モードにおける動作は、第１の実施形態の固体撮像装置１における並列動作モードの動作と同様であるため、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、それぞれのグループにおけるそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減したことによる画像信号を出力する際の低消費電力化の効果を得ることができる。
【０１４０】
このように、本第２の実施形態の固体撮像装置１００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる高速化と低消費電力化とを両立することができる。
【０１４１】
なお、図６に示した本第２の実施形態による固体撮像装置１００の構成では、電源制御部２８が、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の列回路２５と水平読み出し回路２６との電源を制御する構成を示した。しかし、列回路２５と水平読み出し回路２６との電源の制御を、読み出し回路制御部２３が行う構成にすることもできる。また、電源制御部２８の代わりに、読み出し回路制御部２３が、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の全ての構成要素の電源を制御する構成であってもよい。
【０１４２】
＜第３の実施形態＞
次に、本実施形態の撮像装置８に搭載した固体撮像装置のさらに別の構成の一例について説明する。本第３の実施形態による固体撮像装置は、図１に示した本実施形態の撮像装置８に備えた固体撮像装置１に代わって、撮像装置８に搭載される。以下の説明においては、本第３の実施形態による固体撮像装置を、「固体撮像装置２００」という。なお、本第３の実施形態による固体撮像装置２００の構成は、図３に示した第１の実施形態の固体撮像装置１と同様の構成を含んでいる。従って、以下の説明においては、本第３の実施形態による固体撮像装置２００のそれぞれの構成要素において、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様の構成要素には、固体撮像装置１と同一の符号を用いて説明し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【０１４３】
図８は、本第３の実施形態による固体撮像装置２００の概略構成を示したブロック図である。本第３の実施形態の固体撮像装置２００も、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、第１の基板１０と第２の基板２０との２つの基板（チップ）が積層され、第１の基板１０と第２の基板２０とが基板間接続部３０で接合（接続）された構成である。図８に示した本第３の実施形態の固体撮像装置２００は、画素アレイ部１１、垂直読み出し回路１２、および画素制御部１３を備えた第１の基板１０と、信号処理回路部２１および読み出し回路制御部２３を備えた第２の基板２０と、から構成される。
【０１４４】
本第３の実施形態の固体撮像装置２００は、図３に示した第１の実施形態の固体撮像装置１に備えた信号処理回路部２１内のそれぞれのグループ用信号処理回路２２に、それぞれの列回路２５に対応した補正用の画素（以下「補正用画素」という）が追加された構成である。ただし、それぞれのグループ用信号処理回路２２は、補正用画素が追加された以外は、第１の実施形態の固体撮像装置１に備えた信号処理回路部２１内のそれぞれのグループ用信号処理回路２２と同様である。つまり、それぞれのグループ用信号処理回路２２の動作は、追加された補正用画素に対応する動作をする以外は、第１の実施形態の固体撮像装置１のグループ用信号処理回路２２の動作と同様である。従って、以下の説明においては、説明を容易にするため、補正用画素が追加されたグループ用信号処理回路２２も、固体撮像装置１と同一の符号を用い、追加された補正用画素に対応する動作に関してのみ説明を行う。
【０１４５】
また、読み出し回路制御部２３には、補正用画素を駆動する機能が追加されている。ただし、読み出し回路制御部２３は、補正用画素を駆動する機能以外は、第１の実施形態の固体撮像装置１内の読み出し回路制御部２３と同様である。従って、以下の説明においては、説明を容易にするため、補正用画素を駆動する機能が追加された読み出し回路制御部２３も、固体撮像装置１と同一の符号を用い、追加された機能に応じた動作に関してのみ説明を行う。
【０１４６】
信号処理回路部２１は、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、画素アレイ部１１で分けられた単位画素１１０の第１のグループ〜第４のグループのそれぞれに対応する４つのグループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４を備えている。グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれは、画素アレイ部１１内に配置された単位画素１１０の列数に応じた数の補正用画素、画素負荷電流源、および列回路と、それぞれの列回路に共通した水平読み出し回路および出力部とを備えている。すなわち、グループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれは、画素アレイ部１１内に４列に配置された単位画素１１０のそれぞれの列に対応する４つの補正用画素、画素負荷電流源、および列回路と、１つの水平読み出し回路および出力部とを備えている。
【０１４７】
より具体的には、画素アレイ部１１における第１のグループに対応するグループ用信号処理回路２２１は、第１のグループに属する４列の単位画素１１０にそれぞれ対応する４つの補正用画素（補正用画素２９１１〜補正用画素２９１４）と、４つの画素負荷電流源２４１と、４つの列回路２５１と、水平読み出し回路２６１と、出力部２７１とを備えている。また、画素アレイ部１１における第２のグループに対応するグループ用信号処理回路２２２は、第２のグループに属する４列の単位画素１１０にそれぞれ対応する４つの補正用画素（補正用画素２９２１〜補正用画素２９２４）と、４つの画素負荷電流源２４２と、４つの列回路２５２と、水平読み出し回路２６２と、出力部２７２とを備えている。また、画素アレイ部１１における第３のグループに対応するグループ用信号処理回路２２３は、第３のグループに属する４列の単位画素１１０にそれぞれ対応する４つの補正用画素（補正用画素２９３１〜補正用画素２９３４）と、４つの画素負荷電流源２４３と、４つの列回路２５３と、水平読み出し回路２６３と、出力部２７３とを備えている。また、画素アレイ部１１における第４のグループに対応するグループ用信号処理回路２２４は、第４のグループに属する４列の単位画素１１０にそれぞれ対応する４つの補正用画素（補正用画素２９４１〜補正用画素２９４４）と、４つの画素負荷電流源２４４と、４つの列回路２５４と、水平読み出し回路２６４と、出力部２７４とを備えている。
【０１４８】
なお、以下の説明においては、グループ用信号処理回路２２１内の補正用画素２９１１〜補正用画素２９１４を区別しない場合には、「補正用画素２９１」という。また、グループ用信号処理回路２２２内の補正用画素２９２１〜補正用画素２９２４を区別しない場合には、「補正用画素２９２」という。また、グループ用信号処理回路２２３内の補正用画素２９３１〜補正用画素２９３４を区別しない場合には、「補正用画素２９３」という。また、グループ用信号処理回路２２４内の補正用画素２９４１〜補正用画素２９４４を区別しない場合には、「補正用画素２９４」という。また、グループ用信号処理回路２２１内の補正用画素２９１１〜補正用画素２９１４、グループ用信号処理回路２２２内の補正用画素２９２１〜補正用画素２９２４、グループ用信号処理回路２２３内の補正用画素２９３１〜補正用画素２９３４、およびグループ用信号処理回路２２４内の補正用画素２９４１〜補正用画素２９４４を区別しない場合には、「補正用画素２９」という。
【０１４９】
それぞれのグループ用信号処理回路２２内の補正用画素２９は、読み出し回路制御部２３から入力された制御信号に応じて、それぞれのグループ用信号処理回路２２に備えた列回路２５を補正するための補正用画素信号を出力する、単位画素１１０と同様の構成の画素である。ただし、単位画素１１０が、被写体光に応じた画素信号を出力するのに対して、補正用画素２９は、予め定めた基準電圧の電圧値に応じた補正用画素信号を、対応する垂直信号線に出力する。これにより、予め定めた電圧値に応じた補正用画素信号が、対応するそれぞれの列回路２５に入力される。このとき、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の画素負荷電流源２４は、対応する垂直信号線に接続された補正用画素２９内に備える増幅部のトランジスタの負荷としても動作する。なお、この補正用画素２９に関する詳細な説明は、後述する。
【０１５０】
読み出し回路制御部２３は、固体撮像装置２００が画素信号を読み出して画像信号として出力する際の動作モードに応じて、第１の基板１０に備えた画素制御部１３、および信号処理回路部２１内のそれぞれのグループ用信号処理回路２２に備えた列回路２５と水平読み出し回路２６とを制御する。また、読み出し回路制御部２３は、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の補正用画素２９を、垂直読み出し回路１２と同様に駆動し、それぞれの補正用画素２９が出力する補正用画素信号を対応する列回路２５に読み出させる（出力させる）。なお、読み出し回路制御部２３は、補正用画素２９を駆動するための制御信号を、グループ用信号処理回路２２毎に出力することもできるが、全ての補正用画素２９に同時に出力することもできる。
【０１５１】
読み出し回路制御部２３は、固体撮像装置２００が、それぞれの動作モードによって画素信号に応じた画像信号を出力する前に、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の補正用画素２９を駆動して、グループ用信号処理回路２２内の列回路２５に、補正用画素信号に対して処理を行わる。そして、読み出し回路制御部２３は、補正用画素信号に対して処理を行った後のそれぞれの出力信号が同一になるように、それぞれの列回路２５を補正する。
【０１５２】
読み出し回路制御部２３による列回路２５の補正では、例えば、最初に、それぞれの列回路２５の出力信号を読み出し、全ての列回路２５から読み出した出力信号に基づいて、それぞれの列回路２５が同一の出力信号を出力するように補正するための補正値を算出する。そして、読み出し回路制御部２３は、それぞれの動作モードによって画素信号に応じた画像信号を出力する際に、すなわち、単位画素１１０が出力した画素信号に対する処理をそれぞれの列回路２５に行わせる際に、それぞれの列回路２５を、算出した補正値に応じて制御する。これにより、固体撮像装置２００は、それぞれの単位画素１１０が出力する画素信号の基準のレベルが補正された画像信号を出力することができる。
【０１５３】
このような構成によって、本第３の実施形態の固体撮像装置２００では、それぞれの動作モードによって単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を出力する前に、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の列回路２５が出力する出力信号のレベルを補正する。これにより、本第３の実施形態の固体撮像装置２００では、画素アレイ部１１内で同じ列の単位画素１１０が接続される垂直信号線を、単位画素１１０を分けたグループ毎に分割した場合でも、それぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２内の列回路２５が出力する出力信号のレベル差を少なくすることができる。このことにより、本第３の実施形態の固体撮像装置２００を搭載した撮像装置８が生成する画像（静止画像や動画像）における単位画素１１０を分けたそれぞれの領域（グループ）間での段差（レベル差）を抑えることができる。
【０１５４】
次に、本第３の実施形態の固体撮像装置２００内のそれぞれのグループ用信号処理回路２２に備えた補正用画素２９について説明する。補正用画素２９は、図４に示した単位画素１１０内の光電変換部ＰＤが入射した被写体光を光電変換した光電変換信号に応じた画素信号の代わりに、予め定めた基準電圧の電圧値に応じた補正用画素信号を出力する。このため、補正用画素２９は、単位画素１１０と同様の構成を含んでいる。従って、以下の説明においては、補正用画素２９のそれぞれの構成要素において、単位画素１１０と同様の構成要素には、単位画素１１０と同一の符号を用いて説明する。
【０１５５】
図９は、本第３の実施形態の固体撮像装置２００の信号処理回路部２１内の補正用画素２９の概略構成を示した回路図である。図９には、１つの補正用画素２９を示している。
【０１５６】
図９において、補正用画素２９は、転送トランジスタＭ１と、電荷蓄積部ＦＤと、画素リセットトランジスタＭ２と、増幅トランジスタＭ３と、選択トランジスタＭ４とから構成される。補正用画素２９は、単位画素１１０に備えた光電変換部ＰＤが削除され、予め定めた基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値を、光電変換部ＰＤが入射した被写体光（可視光）を光電変換した信号電荷の電圧値として動作する。そして、補正用画素２９は、基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値を補正用画素信号に変換して、垂直信号線４０に出力する。
【０１５７】
転送トランジスタＭ１は、読み出し回路制御部２３から入力された制御信号φＴＸに応じて、基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値を、増幅トランジスタＭ３のゲート端子に転送する。これにより、転送トランジスタＭ１によって転送された基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値が、電荷蓄積部ＦＤに蓄積される。
電荷蓄積部ＦＤは、増幅トランジスタＭ３のゲート端子に接続されたノードに付随する容量であり、図９に示した補正用画素２９の概略構成においては、キャパシタの記号で示している。
【０１５８】
増幅トランジスタＭ３は、転送トランジスタＭ１によってゲート端子に転送された基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値、すなわち、電荷蓄積部ＦＤに蓄積された基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値に応じた信号電圧を出力する。このとき、増幅トランジスタＭ３は、対応する垂直信号線４０に接続された画素負荷電流源２４の電流値に応じて、電荷蓄積部ＦＤに蓄積された基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値を増幅した信号電圧を出力する。
【０１５９】
選択トランジスタＭ４は、読み出し回路制御部２３から入力された制御信号φＳＥＬに応じて、増幅トランジスタＭ３から出力された信号電圧を、補正用画素信号として垂直信号線４０に出力する。これにより、基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値に応じた補正用画素信号が、単位画素１１０が出力する画素信号に対応する状態で、垂直信号線４０に読み出される。
【０１６０】
画素リセットトランジスタＭ２は、読み出し回路制御部２３から入力された制御信号φＲＳＴに応じて、補正用画素２９内の基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値を、電源電圧ＶＤＤにリセットする。
【０１６１】
このような構成によって補正用画素２９内の基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値に応じた補正用画素信号が、対応する列回路２５に入力される。
【０１６２】
なお、図９に示した補正用画素２９の動作は、単位画素１１０の動作と同様である。従って、補正用画素２９の動作に関する詳細な説明は省略する。
【０１６３】
本第３の実施形態によれば、グループ用信号処理回路２２は、さらに、それぞれの列回路２５に対応し、ここで対応する列回路２５が接続された垂直信号線４０に、ここで対応する列回路２５を補正するための補正用画素信号を出力する補正用画素（補正用画素２９）を備える固体撮像装置（固体撮像装置２００）が構成される。
【０１６４】
また、本第３の実施形態によれば、この固体撮像装置２００から画像信号を出力する前に、それぞれのグループ用信号処理回路２２に備えた列回路２５のそれぞれを、対応する補正用画素２９が出力した補正用画素信号を用いて補正する固体撮像装置２００が構成される。
【０１６５】
上記に述べたように、本第３の実施形態の固体撮像装置２００でも、画素アレイ部１１が形成された第１の基板１０と信号処理回路部２１が形成された第２の基板２０とが積層された構成にする。これにより、本第３の実施形態の固体撮像装置２００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０を、数が制限されることなく複数のグループに分けることができ、画素アレイ部１１内で同じ列の単位画素１１０が接続される垂直信号線を、単位画素１１０を分けたグループの数に分割することができる。これにより、本第３の実施形態の固体撮像装置２００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、それぞれの単位画素１１０から対応する列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、それぞれのグループにおけるそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減したことによる画像信号を出力する際の低消費電力化の効果を得ることができる。
【０１６６】
また、本第３の実施形態の固体撮像装置２００でも、それぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２を、第２の基板２０内に備える。そして、本第３の実施形態の固体撮像装置２００では、それぞれのグループ用信号処理回路２２内に、補正用画素２９を備える。これにより、本第３の実施形態の固体撮像装置２００では、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の列回路２５が出力する出力信号のレベル差を少なくし、単位画素１１０をグループに分けて出力する画像信号におけるそれぞれのグループ間での段差（レベル差）を抑えることができる。なお、それぞれのグループ用信号処理回路２２内に備えた補正用画素２９が出力する補正用画素信号に応じたそれぞれの列回路２５からの出力信号の読み出しを複数回行い、それぞれの出力信号に基づいて補正値を算出することが望ましい。これにより、補正用画素２９が出力する補正用画素信号のランダム的なばらつきの影響を少なくすることができる。これにより、例えば、同じ列回路２５が出力する出力信号に対するノイズの影響を抑えるなど、補正の精度を向上することができる。
【０１６７】
このように、本第３の実施形態の固体撮像装置２００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる高速化と低消費電力化とを両立することができる。また、本第３の実施形態の固体撮像装置２００では、分割したそれぞれの垂直信号線に対応するグループ用信号処理回路２２内の列回路２５間のレベル差（段差）を抑え、本第３の実施形態の固体撮像装置２００を搭載した撮像装置８が、良好な画像を生成することができる。
【０１６８】
なお、図８に示した本第３の実施形態の固体撮像装置２００では、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の列回路２５毎に、１つの補正用画素２９を備える構成について説明した。しかし、それぞれの列回路２５に対応する補正用画素２９の数は、図８に示した構成、すなわち、１つに限定されるものではない。例えば、１つの列回路２５に対して、複数の補正用画素２９を備える構成にすることもできる。この場合、読み出し回路制御部２３は、それぞれの列回路２５の補正を、対応する複数の補正用画素２９が出力するそれぞれの補正用画素信号に基づいて行うことができ、補正用画素２９自体の固定的なばらつきの影響を少なくすることができる。これにより、例えば、補正値の算出に用いるそれぞれの補正用画素信号に応じて列回路２５が出力する出力信号におけるノイズの影響を抑えるなど、補正の精度を向上することができる。なお、１つの列回路２５に対して、複数の補正用画素２９を備える場合、この列回路２５が対応するグループ内に配置された単位画素１１０の行数分の数が、グループ用信号処理回路２２内に備える補正用画素２９の最大の数となることが考えられるが、その数は、グループ内に配置された単位画素１１０の複数行毎など、グループ用信号処理回路２２内に補正用画素２９を配置することができる範囲内で決定することができる。
【０１６９】
なお、読み出し回路制御部２３による列回路２５の補正は、固体撮像装置２００が、それぞれの動作モードによって画素信号に応じた画像信号を出力する毎に、すなわち、固体撮像装置２００がそれぞれのフレームの画像信号を出力する前に毎回行うことができる。しかし、例えば、読み出し回路制御部２３内に、補正値を保持しておく記憶部を備えることによって、予め定めたタイミングのときに、列回路２５の補正を行う構成にすることもできる。例えば、本第３の実施形態の固体撮像装置２００を搭載した撮像装置８が起動したとき、固体撮像装置２００の動作モードが変更されたとき、または予め定めた定期的なタイミングのときなどに、読み出し回路制御部２３に保持している補正値を更新する構成にすることもできる。
【０１７０】
また、図９に示した補正用画素２９の構成では、単位画素１１０の構成要素から光電変換部ＰＤが削除され、代わりに予め定めた基準電圧Ｖｔｅｓｔの電圧値を転送トランジスタＭ１によって増幅トランジスタＭ３のゲート端子に転送する、単位画素１１０と類似した構成について説明した。しかし、補正用画素２９の構成は、図９に示した構成に限定されるものではない。例えば、補正用画素２９も、単位画素１１０と同じ構成、すなわち、光電変換部ＰＤを備えた構成にすることもできる。これにより、本第３の実施形態の固体撮像装置２００において、補正用画素２９が出力する補正用画素信号を、常に遮光された複数行のオプティカルブラック（ＯＢ）領域の単位画素１１０が出力する画素信号と同様に、画素信号に対する黒レベルの変動を補正するために用いることが可能となる。これは、補正用画素２９は、第２の基板２０内に形成されるため、補正用画素２９を遮光することが容易であるからである。このような構成にすることによって、本第３の実施形態の固体撮像装置２００では、画素アレイ部１１内の単位画素１１０の領域を分けたそれぞれのグループ毎に、すなわち、画素アレイ部１１の中央部分の領域であっても、オプティカルブラック（ＯＢ）領域を設けた構成と同様の構成にすることができる。ただし、半導体デバイスの製造方法（製造プロセス）では、光電変換部ＰＤを形成するためにより多くの工程を要するため、補正用画素２９は、図９に示した構成の方が優位であると考えられる。この構成であっても、補正用画素２９が出力する補正用画素信号を、オプティカルブラック（ＯＢ）領域の単位画素１１０が出力する画素信号と同様に処理することができる。
【０１７１】
なお、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００では、それぞれのグループ用信号処理回路２２が別々にそれぞれの構成要素を備える構成について説明した。しかし、それぞれのグループ用信号処理回路２２の一部の構成要素を共通にした構成にすることもできる。
【０１７２】
＜第４の実施形態＞
次に、本実施形態の撮像装置８に搭載した固体撮像装置のさらに別の構成の一例について説明する。本第４の実施形態による固体撮像装置は、図１に示した本実施形態の撮像装置８に備えた固体撮像装置１に代わって、撮像装置８に搭載される。以下の説明においては、本第４の実施形態による固体撮像装置を、「固体撮像装置３００」という。なお、本第４の実施形態による固体撮像装置３００の構成は、図６に示した第２の実施形態の固体撮像装置１００と同様の構成を含んでいる。従って、以下の説明においては、本第４の実施形態による固体撮像装置３００のそれぞれの構成要素において、第２の実施形態の固体撮像装置１００と同様の構成要素には、固体撮像装置１００と同一の符号を用いて説明し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【０１７３】
図１０は、本第４の実施形態による固体撮像装置３００の第２の基板２０の概略構成を示したブロック図である。本第４の実施形態の固体撮像装置３００も、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、第１の基板１０と第２の基板２０との２つの基板（チップ）が積層され、第１の基板１０と第２の基板２０とが基板間接続部３０で接合（接続）された構成である。なお、本第４の実施形態の固体撮像装置３００における第１の基板１０の構成は、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００の第１の基板１０の構成と同様である。従って、図１０には、本第４の実施形態の固体撮像装置３００の第２の基板２０の構成のみを示している。
【０１７４】
図１０に示した本第４の実施形態の固体撮像装置３００の第２の基板２０は、信号処理回路部２１、読み出し回路制御部２３、および電源制御部２８を備えている。本第４の実施形態の固体撮像装置３００の第２の基板２０は、図６に示した第２の実施形態の固体撮像装置１００の構成において、信号処理回路部２１に備えたグループ用信号処理回路２２が、水平読み出し回路２６を共有する構成である。より具体的には、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とのそれぞれが、水平読み出し回路を共有し、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とのそれぞれが、水平読み出し回路を共有する構成である。
【０１７５】
以下の説明においては、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とのそれぞれが共有する水平読み出し回路を、「水平読み出し回路２６１２」といい、グループ用信号処理回路２２２とグループ用信号処理回路２２３とのそれぞれが共有する水平読み出し回路を、「水平読み出し回路２６３４」という。
【０１７６】
なお、グループ用信号処理回路２２のそれぞれは、水平読み出し回路２６を共有する以外は、第２の実施形態の固体撮像装置１００に備えたグループ用信号処理回路２２と同様、すなわち、グループ用信号処理回路２２のそれぞれの動作は、同様である。従って、以下の説明においては、説明を容易にするため、第２の実施形態の固体撮像装置１００に備えたグループ用信号処理回路２２と同様の構成要素に関する説明は省略する。なお、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とのそれぞれが共有する水平読み出し回路２６１２と、グループ用信号処理回路２２２とグループ用信号処理回路２２３とのそれぞれが共有する水平読み出し回路２６３４とを区別しない場合には、「水平読み出し回路２６」という。
【０１７７】
電源制御部２８は、読み出し回路制御部２３からの制御に応じて、すなわち、固体撮像装置３００が画素信号を読み出して画像信号として出力する際の動作モードに応じて、信号処理回路部２１内のそれぞれのグループ用信号処理回路２２の電源を制御する。このとき、電源制御部２８は、固体撮像装置３００が現在の画像信号を出力するときに動作するグループ用信号処理回路２２に備えた画素負荷電流源２４、列回路２５、および出力部２７と、それぞれのグループ用信号処理回路２２で共有される水平読み出し回路２６との電源のみをＯＮの状態に制御する。
【０１７８】
それぞれのグループ用信号処理回路２２で共有される水平読み出し回路２６は、対応する列回路２５から出力される処理後の出力信号を順次読み出し、対応する出力部２７に順次出力させる。
それぞれのグループ用信号処理回路２２内の出力部２７は、対応する水平読み出し回路２６によって対応する列回路２５から順次入力された処理後の出力信号を、画像信号として固体撮像装置３００の外部に出力する。
【０１７９】
このような構成によって、本第４の実施形態の固体撮像装置３００では、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００と同様に、単位画素１１０から列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、それぞれの列回路２５が処理した画像信号を並列に出力することによる固体撮像装置３００の高速化とを両立することができる。また、本第４の実施形態の固体撮像装置３００では、それぞれのグループ用信号処理回路２２で水平読み出し回路２６を共有した構成であるため、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００よりも回路規模を小さくすることができる。
【０１８０】
次に、本第４の実施形態の固体撮像装置３００が画素信号を読み出して画像信号として出力する動作モードについて説明する。図１１は、本第４の実施形態の固体撮像装置３００における画素信号の読み出し方法を示した図である。
【０１８１】
本第４の実施形態の固体撮像装置３００においても、図１１（ａ）に示したように、画素アレイ部１１内に配置された全ての単位画素１１０の領域を、第１のグループ〜第４のグループの４つのグループに分けている。従って、本第４の実施形態の固体撮像装置３００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００と同様に、並列動作モードと順次動作モードとの２つの動作モードで、画像信号を出力することができる。
【０１８２】
図１１（ｂ）には、並列動作モードにおける単位画素１１０の行の遷移を模式的に示し、図１１（ｃ）には、順次動作モードにおける単位画素１１０の行の遷移を模式的に示している。そして、固体撮像装置３００でも、第２の実施形態の固体撮像装置１００と同様に、電源制御部２８が、動作モードに応じて、グループ用信号処理回路２２の電源を制御する。なお、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）において、横軸は固体撮像装置３００がそれぞれの単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を出力する時間を示し、縦軸は固体撮像装置３００が画素信号に応じた画像信号を出力する単位画素１１０の行を示している。
【０１８３】
なお、図１１（ｂ）に示した並列動作モードにおける画素信号の読み出し方法では、電源制御部２８は、全てのグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＮ状態にする。そして、固体撮像装置３００における並列動作モードの動作では、２つのグループ用信号処理回路２２で共有された１つの水平読み出し回路２６が、共有されたグループ用信号処理回路２２内の列回路２５から出力される処理後の出力信号を同時に順次読み出し、対応する出力部２７に順次出力させる。この動作の違い以外は、固体撮像装置３００における並列動作モードの動作は、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００における並列動作モードの動作と同様である。従って、固体撮像装置３００における並列動作モードの動作に関する詳細な説明は省略する。
【０１８４】
続いて、図１１（ｃ）に示した順次動作モードにおける画素信号の読み出し方法について説明する。固体撮像装置３００の順次動作モードにおける画素信号の読み出し方法では、第２の実施形態の固体撮像装置１００と同様に、電源制御部２８が、現在の画像信号を出力するときに動作するグループ用信号処理回路２２のみの電源をＯＮの状態に制御する。
【０１８５】
より具体的には、固体撮像装置３００が第１のグループの画像信号を出力する期間では、図７（ｂ）に示したように、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１に備えた画素負荷電流源２４１、列回路２５１、および出力部２７１と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２との電源のみをＯＮの状態に制御する。また、固体撮像装置３００が第２のグループの画像信号を出力する期間では、図７（ｂ）に示したように、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２２に備えた画素負荷電流源２４２、列回路２５２、および出力部２７２と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２との電源のみをＯＮの状態に制御する。また、固体撮像装置３００が第３のグループの画像信号を出力する期間では、図７（ｂ）に示したように、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３に備えた画素負荷電流源２４３、列回路２５３、および出力部２７３と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４との電源のみをＯＮの状態に制御する。また、固体撮像装置３００が第４のグループの画像信号を出力する期間では、図７（ｂ）に示したように、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２４に備えた画素負荷電流源２４４、列回路２５４、および出力部２７４と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４との電源のみをＯＮの状態に制御する。
【０１８６】
固体撮像装置３００が、順次動作モードでの画像信号の読み出しを開始すると、読み出し回路制御部２３は、順次動作モードで画像信号を出力することを表す制御信号を、画素制御部１３と電源制御部２８とに出力する。これにより、画素制御部１３は、垂直読み出し回路１２に、４つのグループに属する単位画素１１０を順次駆動して、画素信号を順次読み出すことを指示する。この指示に応じて垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第１のグループに対応するグループ用信号処理回路２２１に順次出力させる。
【０１８７】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１内のそれぞれの列回路２５１に、対応する第１のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理（ここでは、アナログデジタル変換処理）を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２に、グループ用信号処理回路２２１内の対応するそれぞれの列回路２５１から順次出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７１に出力させる。
【０１８８】
このとき、電源制御部２８は、読み出し回路制御部２３から入力された順次動作モードで画像信号を出力することを表す制御信号に応じて、第１のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＮ状態にし、第２のグループ〜第４のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。より具体的には、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１に備えた画素負荷電流源２４１、列回路２５１、および出力部２７１と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２との電源のみをＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２２に備えた画素負荷電流源２４２、列回路２５２、および出力部２７２の電源をＯＦＦ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３に備えた画素負荷電流源２４３、列回路２５３、および出力部２７３と、グループ用信号処理回路２２４に備えた画素負荷電流源２４４、列回路２５４、および出力部２７４と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４との電源をＯＦＦ状態にする。
【０１８９】
これにより、第１のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１から外部に順次出力される。
【０１９０】
その後、垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第２のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第２のグループに対応するグループ用信号処理回路２２２に順次出力させる。
【０１９１】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２２内のそれぞれの列回路２５２に、対応する第２のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２に、グループ用信号処理回路２２２内の対応するそれぞれの列回路２５２から順次出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７２に出力させる。
【０１９２】
このとき、電源制御部２８は、第２のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＮ状態にし、第２のグループ、および第３のグループ〜第４のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。より具体的には、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２２に備えた画素負荷電流源２４２、列回路２５２、および出力部２７２と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２との電源のみをＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１に備えた画素負荷電流源２４１、列回路２５１、および出力部２７１の電源をＯＦＦ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３に備えた画素負荷電流源２４３、列回路２５３、および出力部２７３と、グループ用信号処理回路２２４に備えた画素負荷電流源２４４、列回路２５４、および出力部２７４と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４との電源をＯＦＦ状態にする。
【０１９３】
これにより、第２のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、第１のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、グループ用信号処理回路２２２内の出力部２７２から外部に順次出力される。
【０１９４】
その後、垂直読み出し回路１２は、第２のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第３のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第３のグループに対応するグループ用信号処理回路２２３に順次出力させる。
【０１９５】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２３内のそれぞれの列回路２５３に、対応する第３のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４に、グループ用信号処理回路２２３内の対応するそれぞれの列回路２５３から順次出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７３に出力させる。
【０１９６】
このとき、電源制御部２８は、第３のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＮ状態にし、第１のグループ〜第２のグループ、および第４のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。より具体的には、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３に備えた画素負荷電流源２４３、列回路２５３、および出力部２７３と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４との電源のみをＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２４に備えた画素負荷電流源２４４、列回路２５４、および出力部２７４の電源をＯＦＦ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１に備えた画素負荷電流源２４１、列回路２５１、および出力部２７１と、グループ用信号処理回路２２２に備えた画素負荷電流源２４２、列回路２５２、および出力部２７２と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２との電源をＯＦＦ状態にする。
【０１９７】
これにより、第３のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、第２のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、グループ用信号処理回路２２３内の出力部２７３から外部に順次出力される。
【０１９８】
その後、垂直読み出し回路１２は、第３のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第４のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第４のグループに対応するグループ用信号処理回路２２４に順次出力させる。
【０１９９】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２４内のそれぞれの列回路２５４に、対応する第４のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４に、グループ用信号処理回路２２４内の対応するそれぞれの列回路２５４から順次出力された処理後の出力信号を順次、出力部２７４に出力させる。
【０２００】
このとき、電源制御部２８は、第４のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＮ状態にし、第１のグループ〜第３のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。より具体的には、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２４に備えた画素負荷電流源２４４、列回路２５４、および出力部２７４と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４との電源のみをＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３に備えた画素負荷電流源２４３、列回路２５３、および出力部２７３の電源をＯＦＦ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１に備えた画素負荷電流源２４１、列回路２５１、および出力部２７１と、グループ用信号処理回路２２２に備えた画素負荷電流源２４２、列回路２５２、および出力部２７２と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２との電源をＯＦＦ状態にする。
【０２０１】
これにより、第４のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、第３のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、グループ用信号処理回路２２４内の出力部２７４から外部に順次出力される。
【０２０２】
そして、第４のグループに属する最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号のグループ用信号処理回路２２４内の出力部２７４からの出力が終了すると、固体撮像装置３００は、順次動作モードによる画像信号の出力を完了する。
【０２０３】
このように、固体撮像装置３００における順次動作モードでは、図１１（ｃ）に示したように、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに属する単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を、それぞれの単位画素１１０に対応するグループ用信号処理回路２２１〜グループ用信号処理回路２２４のそれぞれから順次出力する。この固体撮像装置３００における順次動作モードによって出力される画像信号は、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００における順次動作モードによって出力される画像信号と同様である。そして、固体撮像装置３００では、第２の実施形態の固体撮像装置１００と同様に、電源制御部２８が、画像信号を出力するときに動作するグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源のみをＯＮ状態にし、動作しないグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にしている。ただし、固体撮像装置３００では、水平読み出し回路２６が、２つのグループ用信号処理回路２２で共有されている。このため、固体撮像装置３００では、第２の実施形態の固体撮像装置１００と同様に、動作しないグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にしたことによる消費電力の削減効果に加えて、水平読み出し回路２６を２つのグループ用信号処理回路２２で共有したことによる回路規模の削減効果を得ることができる。
【０２０４】
上記に述べたように、本第４の実施形態の固体撮像装置３００でも、画素アレイ部１１が形成された第１の基板１０と信号処理回路部２１が形成された第２の基板２０とが積層された構成にする。これにより、本第４の実施形態の固体撮像装置３００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００と同様に、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０を、数が制限されることなく複数のグループに分けて、画素アレイ部１１内で同じ列の単位画素１１０が接続される垂直信号線をグループの数に分割することができる。これにより、本第４の実施形態の固体撮像装置３００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００と同様に、それぞれの単位画素１１０から対応する列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、それぞれのグループにおけるそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減したことによる画像信号を出力する際の低消費電力化の効果を得ることができる。
【０２０５】
また、本第４の実施形態の固体撮像装置３００でも、それぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２を、第２の基板２０内に備える。そして、本第４の実施形態の固体撮像装置３００では、水平読み出し回路２６を複数のグループ用信号処理回路２２で共有している。また、本第４の実施形態の固体撮像装置３００では、順次動作モードにおいて、画像信号を出力するときに動作するグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源のみをＯＮ状態にし、動作しないグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。これにより、本第４の実施形態の固体撮像装置３００でも、順次動作モードにおいて、第２の実施形態の固体撮像装置１００と同様の、画像信号を出力する際の低消費電力化の効果に加えて、複数のグループ用信号処理回路２２で水平読み出し回路２６を共有したことによる回路規模の削減の効果を得ることができる。なお、本第４の実施形態の固体撮像装置３００でも、並列動作モードにおける動作は、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００における並列動作モードの動作と同様であるため、それぞれのグループにおけるそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減したことによる画像信号を出力する際の低消費電力化の効果を得ることができる。
【０２０６】
このように、本第４の実施形態の固体撮像装置３００でも、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００と同様に、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる高速化と低消費電力化とを両立することができる。また、本第４の実施形態の固体撮像装置３００では、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、および本第３の実施形態の固体撮像装置２００よりも、回路規模を削減することができる。
【０２０７】
なお、図１０に示した本第４の実施形態による固体撮像装置３００の構成でも、電源制御部２８が、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の列回路２５と、複数のグループ用信号処理回路２２で共有する水平読み出し回路２６との電源を制御する構成を示した。しかし、列回路２５と水平読み出し回路２６との電源の制御を、読み出し回路制御部２３が行う構成にすることもできる。また、電源制御部２８の代わりに、読み出し回路制御部２３が、それぞれのグループ用信号処理回路２２内の全ての構成要素の電源を制御する構成であってもよい。
【０２０８】
なお、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、第３の実施形態の固体撮像装置２００、および本第４の実施形態による固体撮像装置３００では、それぞれのグループ用信号処理回路２２に備えた出力部２７から、対応する単位画素１１０から出力された画素信号に応じた画像信号を出力する構成について説明した。つまり、第１の実施形態の固体撮像装置１、第２の実施形態の固体撮像装置１００、第３の実施形態の固体撮像装置２００、および本第４の実施形態による固体撮像装置３００では、分けたグループのそれぞれに対応する出力端子から、画像信号を出力する構成について説明した。しかし、図５（ｃ）、図７（ｃ）、および図１１（ｃ）を見てわかるように、順次動作モードにおいては、複数の出力部２７が並列（同時）に画像信号を外部に出力することはない。つまり、順次動作モードにおいて画像信号を出力する出力部２７は、いずれか１つの出力部２７である。このため、順次動作モードにおいて画像信号を出力する出力部２７を同じ出力部２７にする、つまり、出力部２７を共通にした構成にすることもできる。
【０２０９】
＜第５の実施形態＞
次に、本実施形態の撮像装置８に搭載した固体撮像装置のさらに別の構成の一例について説明する。本第５の実施形態による固体撮像装置は、図１に示した本実施形態の撮像装置８に備えた固体撮像装置１に代わって、撮像装置８に搭載される。以下の説明においては、本第５の実施形態による固体撮像装置を、「固体撮像装置４００」という。なお、本第５の実施形態による固体撮像装置４００の構成は、図１０に示した第４の実施形態の固体撮像装置３００と同様の構成を含んでいる。従って、以下の説明においては、本第５の実施形態による固体撮像装置４００のそれぞれの構成要素において、第４の実施形態の固体撮像装置３００と同様の構成要素には、固体撮像装置３００と同一の符号を用いて説明し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【０２１０】
図１２は、本第５の実施形態による固体撮像装置４００の第２の基板２０の概略構成を示したブロック図である。本第５の実施形態の固体撮像装置４００も、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、第１の基板１０と第２の基板２０との２つの基板（チップ）が積層され、第１の基板１０と第２の基板２０とが基板間接続部３０で接合（接続）された構成である。なお、本第５の実施形態の固体撮像装置４００における第１の基板１０の構成は、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置の第１の基板１０の構成と同様である。従って、図１２には、本第５の実施形態の固体撮像装置４００の第２の基板２０の構成のみを示している。
【０２１１】
図１２に示した本第５の実施形態の固体撮像装置４００の第２の基板２０は、信号処理回路部２１、読み出し回路制御部２３、および電源制御部２８を備えている。また、本第５の実施形態の固体撮像装置４００の第２の基板２０は、第４の実施形態の固体撮像装置３００と同様に、信号処理回路部２１に備えたグループ用信号処理回路２２が、水平読み出し回路２６を共有する構成である。さらに、本第５の実施形態の固体撮像装置４００の第２の基板２０は、信号処理回路部２１に備えた全てのグループ用信号処理回路２２が共有するマルチプレクサ２２０を備えている。
【０２１２】
なお、グループ用信号処理回路２２のそれぞれは、マルチプレクサ２２０を共有する以外は、第４の実施形態の固体撮像装置３００に備えたグループ用信号処理回路２２と同様、すなわち、グループ用信号処理回路２２のそれぞれの動作は、同様である。従って、以下の説明においては、説明を容易にするため、第４の実施形態の固体撮像装置３００に備えたグループ用信号処理回路２２と同様の構成要素に関する説明は省略する。
【０２１３】
電源制御部２８は、第４の実施形態の固体撮像装置３００に備えた電源制御部２８と同様に、読み出し回路制御部２３からの制御に応じて、すなわち、固体撮像装置４００が画素信号を読み出して画像信号として出力する際の動作モードに応じて、信号処理回路部２１内のそれぞれのグループ用信号処理回路２２の電源を制御する。また、電源制御部２８は、固体撮像装置４００が画素信号を読み出して画像信号として出力する際の動作モードに応じて、マルチプレクサ２２０による画像信号の選択を制御し、読み出し回路制御部２３から指定されたグループ用信号処理回路２２内の出力部２７から、画像信号を出力させる。
【０２１４】
それぞれのグループ用信号処理回路２２で共有されるマルチプレクサ２２０は、電源制御部２８からの制御に応じて、対応するそれぞれの列回路２５から出力された処理後の出力信号の出力先の出力部２７を切り替える。
それぞれのグループ用信号処理回路２２内の出力部２７は、マルチプレクサ２２０を介して列回路２５から順次入力された処理後の出力信号を、画像信号として固体撮像装置４００の外部に出力する。
【０２１５】
このような構成によって、本第５の実施形態の固体撮像装置４００では、読み出し回路制御部２３から指定されたグループ用信号処理回路２２内の出力部２７から、画像信号を出力させる。なお、本第５の実施形態の固体撮像装置４００でも、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置と同様に、単位画素１１０から列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、それぞれの列回路２５が処理した画像信号を並列に出力することによる固体撮像装置４００の高速化とを両立することができる。
【０２１６】
次に、本第５の実施形態の固体撮像装置４００が画素信号を読み出して画像信号として出力する動作モードについて説明する。図１３は、本第５の実施形態の固体撮像装置４００における画素信号の読み出し方法を示した図である。
【０２１７】
本第５の実施形態の固体撮像装置４００においても、図１３（ａ）に示したように、画素アレイ部１１内に配置された全ての単位画素１１０の領域を、第１のグループ〜第４のグループの４つのグループに分けている。従って、本第５の実施形態の固体撮像装置４００でも、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置と同様に、並列動作モードと順次動作モードとの２つの動作モードで、画像信号を出力することができる。
【０２１８】
図１３（ｂ）には、並列動作モードにおける単位画素１１０の行の遷移を模式的に示し、図１３（ｃ）には、順次動作モードにおける単位画素１１０の行の遷移を模式的に示している。そして、固体撮像装置４００でも、第４の実施形態の固体撮像装置３００と同様に、電源制御部２８が、動作モードに応じて、グループ用信号処理回路２２の電源を制御する。なお、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）において、横軸は固体撮像装置４００がそれぞれの単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を出力する時間を示し、縦軸は固体撮像装置４００が画素信号に応じた画像信号を出力する単位画素１１０の行を示している。
【０２１９】
なお、図１３（ｂ）に示した並列動作モードにおける画素信号の読み出し方法では、電源制御部２８は、全てのグループ用信号処理回路２２内の構成要素の電源をＯＮ状態にする。このため、固体撮像装置４００における並列動作モードの動作でも、２つのグループ用信号処理回路２２で共有された１つの水平読み出し回路２６が、共有されたグループ用信号処理回路２２内の列回路２５から出力される処理後の出力信号を同時に順次読み出して対応する出力部２７に順次出力させることによって、第４の実施形態の固体撮像装置３００と同様に、４行分の画像信号を同時に外部に出力することができる。従って、固体撮像装置３００における並列動作モードの動作に関する詳細な説明は省略する。
【０２２０】
続いて、図１３（ｃ）に示した順次動作モードにおける画素信号の読み出し方法について説明する。なお、図１３（ｃ）に示した順次動作モードでは、全ての画像信号を、出力部２７１から出力する場合の一例について説明する。固体撮像装置４００の順次動作モードにおける画素信号の読み出し方法では、第４の実施形態の固体撮像装置３００と同様に、電源制御部２８が、現在の画像信号を出力するときに動作するグループ用信号処理回路２２のみの電源をＯＮの状態に制御する。また、電源制御部２８は、読み出し回路制御部２３からの制御に応じて、マルチプレクサ２２０が、それぞれの列回路２５から出力された処理後の出力信号の出力先を、出力部２７１に切り替えるように制御する。
【０２２１】
より具体的には、固体撮像装置４００が第１のグループの画像信号を出力する期間では、グループ用信号処理回路２２１内のそれぞれの列回路２５が出力した画像信号を出力部２７１から出力するようにマルチプレクサ２２０におけるグループ用信号処理回路２２１内の列回路２５と出力部２７１との接続を制御する。また、固体撮像装置４００が第２のグループの画像信号を出力する期間では、グループ用信号処理回路２２２内のそれぞれの列回路２５が出力した画像信号を出力部２７１から出力するようにマルチプレクサ２２０におけるグループ用信号処理回路２２２内の列回路２５と出力部２７１との接続を制御する。また、固体撮像装置４００が第３のグループの画像信号を出力する期間では、グループ用信号処理回路２２３内のそれぞれの列回路２５が出力した画像信号を出力部２７１から出力するようにマルチプレクサ２２０におけるグループ用信号処理回路２２３内の列回路２５と出力部２７１との接続を制御する。また、固体撮像装置４００が第４のグループの画像信号を出力する期間では、グループ用信号処理回路２２４内のそれぞれの列回路２５が出力した画像信号を出力部２７１から出力するようにマルチプレクサ２２０におけるグループ用信号処理回路２２４内の列回路２５と出力部２７１との接続を制御する。
【０２２２】
固体撮像装置４００が、順次動作モードでの画像信号の読み出しを開始すると、読み出し回路制御部２３は、順次動作モードで画像信号を出力することを表す制御信号を、画素制御部１３と電源制御部２８とに出力する。これにより、画素制御部１３は、垂直読み出し回路１２に、４つのグループに属する単位画素１１０を順次駆動して、画素信号を順次読み出すことを指示する。この指示に応じて垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第１のグループに対応するグループ用信号処理回路２２１に順次出力させる。
【０２２３】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１内のそれぞれの列回路２５１に、対応する第１のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理（ここでは、アナログデジタル変換処理）を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２に、グループ用信号処理回路２２１内の対応するそれぞれの列回路２５１から順次出力された処理後の出力信号を順次、マルチプレクサ２２０に出力させる。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１内の対応するそれぞれの列回路２５１の出力信号線と、出力部２７１の入力信号線とを接続するように、マルチプレクサ２２０を制御する。
【０２２４】
そして、電源制御部２８は、読み出し回路制御部２３から入力された順次動作モードで画像信号を出力することを表す制御信号に応じて、第１のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＮ状態にし、第２のグループ〜第４のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。より具体的には、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１に備えた画素負荷電流源２４１、列回路２５１、および出力部２７１と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２との電源のみをＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２２に備えた画素負荷電流源２４２、列回路２５２、および出力部２７２の電源をＯＦＦ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３に備えた画素負荷電流源２４３、列回路２５３、および出力部２７３と、グループ用信号処理回路２２４に備えた画素負荷電流源２４４、列回路２５４、および出力部２７４と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４との電源をＯＦＦ状態にする。
【０２２５】
これにより、第１のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、マルチプレクサ２２０を介して、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１から外部に順次出力される。
【０２２６】
その後、垂直読み出し回路１２は、第１のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第２のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第２のグループに対応するグループ用信号処理回路２２２に順次出力させる。
【０２２７】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２２内のそれぞれの列回路２５２に、対応する第２のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２に、グループ用信号処理回路２２２内の対応するそれぞれの列回路２５２から順次出力された処理後の出力信号を順次、マルチプレクサ２２０に出力させる。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２２内の対応するそれぞれの列回路２５２の出力信号線と、出力部２７１の入力信号線とを接続するように、マルチプレクサ２２０を制御する。
【０２２８】
そして、電源制御部２８は、第２のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＮ状態にし、第２のグループ、および第３のグループ〜第４のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。より具体的には、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２２に備えた画素負荷電流源２４２および列回路２５２と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２と、グループ用信号処理回路２２１に備えた出力部２７１との電源のみをＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１に備えた画素負荷電流源２４１および列回路２５１と、グループ用信号処理回路２２２に備えた出力部２７２との電源をＯＦＦ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３に備えた画素負荷電流源２４３、列回路２５３、および出力部２７３と、グループ用信号処理回路２２４に備えた画素負荷電流源２４４、列回路２５４、および出力部２７４と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４との電源をＯＦＦ状態にする。
【０２２９】
これにより、第２のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、第１のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、マルチプレクサ２２０を介して、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１から外部に順次出力される。
【０２３０】
その後、垂直読み出し回路１２は、第２のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第３のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第３のグループに対応するグループ用信号処理回路２２３に順次出力させる。
【０２３１】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２３内のそれぞれの列回路２５３に、対応する第３のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４に、グループ用信号処理回路２２３内の対応するそれぞれの列回路２５３から順次出力された処理後の出力信号を順次、マルチプレクサ２２０に出力させる。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３内の対応するそれぞれの列回路２５３の出力信号線と、出力部２７１の入力信号線とを接続するように、マルチプレクサ２２０を制御する。
【０２３２】
そして、電源制御部２８は、第３のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＮ状態にし、第１のグループ〜第２のグループ、および第４のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。より具体的には、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３に備えた画素負荷電流源２４３および列回路２５３と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４と、グループ用信号処理回路２２１に備えた出力部２７１との電源のみをＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２４に備えた画素負荷電流源２４４、列回路２５４、および出力部２７４と、グループ用信号処理回路２２３に備えた出力部２７３との電源をＯＦＦ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１に備えた画素負荷電流源２４１および列回路２５１と、グループ用信号処理回路２２２に備えた画素負荷電流源２４２、列回路２５２、および出力部２７２と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２との電源をＯＦＦ状態にする。
【０２３３】
これにより、第３のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、第２のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、マルチプレクサ２２０を介して、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１から外部に順次出力される。
【０２３４】
その後、垂直読み出し回路１２は、第３のグループに属する最後の行の単位画素１１０の駆動が終了した後、引き続き、第４のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次駆動し、それぞれの画素信号を、第４のグループに対応するグループ用信号処理回路２２４に順次出力させる。
【０２３５】
また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２４内のそれぞれの列回路２５４に、対応する第４のグループに属する単位画素１１０から順次出力された画素信号に対する処理を順次実行させる。また、読み出し回路制御部２３は、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４に、グループ用信号処理回路２２４内の対応するそれぞれの列回路２５４から順次出力された処理後の出力信号を順次、マルチプレクサ２２０に出力させる。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２４内の対応するそれぞれの列回路２５４の出力信号線と、出力部２７１の入力信号線とを接続するように、マルチプレクサ２２０を制御する。
【０２３６】
そして、電源制御部２８は、第４のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＮ状態にし、第１のグループ〜第３のグループの画像信号を出力するときに動作する構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。より具体的には、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２４に備えた画素負荷電流源２４４および列回路２５４と、グループ用信号処理回路２２３とグループ用信号処理回路２２４とで共有される水平読み出し回路２６３４と、グループ用信号処理回路２２１に備えた出力部２７１との電源のみをＯＮ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２３に備えた画素負荷電流源２４３、列回路２５３、および出力部２７３と、グループ用信号処理回路２２４に備えた出力部２７４との電源をＯＦＦ状態にする。また、電源制御部２８は、グループ用信号処理回路２２１に備えた画素負荷電流源２４１および列回路２５１と、グループ用信号処理回路２２２に備えた画素負荷電流源２４２、列回路２５２、および出力部２７２と、グループ用信号処理回路２２１とグループ用信号処理回路２２２とで共有される水平読み出し回路２６１２との電源をＯＦＦ状態にする。
【０２３７】
これにより、第４のグループに属する最初の行の単位画素１１０から順次出力された画素信号に応じた画像信号が、第３のグループの最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に続いて、マルチプレクサ２２０を介して、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１から外部に順次出力される。
【０２３８】
そして、第４のグループに属する最後の行の単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号のグループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１からの出力が終了すると、固体撮像装置４００は、順次動作モードによる画像信号の出力を完了する。
【０２３９】
このように、固体撮像装置４００における順次動作モードでは、図１３（ｃ）に示したように、第１のグループ〜第４のグループのそれぞれのグループに属する単位画素１１０が出力した画素信号に応じた画像信号を、１つの出力部２７（ここでは、グループ用信号処理回路２２１内の出力部２７１）から順次出力する。この固体撮像装置４００における順次動作モードによって出力される画像信号は、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置における順次動作モードによって出力される画像信号と同様である。これにより、本第５の実施形態の固体撮像装置４００を搭載した撮像装置８では、１つの出力端子、すなわち、１系統の出力端子から全ての画像信号が出力されるため、順次動作モードで出力された画像信号に基づいて画像（静止画像や動画像）を生成する際の処理を容易にすることができる。
【０２４０】
なお、図１３（ｃ）に示した順次動作モードでは、全ての画像信号を、出力部２７１から出力する場合の一例について説明したが、他の出力部２７から画像信号を出力させることや、複数の出力部２７から画像信号を出力させることもできる。この場合であっても、上述した動作と同様に考えることができるため、詳細な説明は省略する。
【０２４１】
上記に述べたように、本第５の実施形態の固体撮像装置４００でも、画素アレイ部１１が形成された第１の基板１０と信号処理回路部２１が形成された第２の基板２０とが積層された構成にする。これにより、本第５の実施形態の固体撮像装置４００でも、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置と同様に、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０を、数が制限されることなく複数のグループに分けて、画素アレイ部１１内で同じ列の単位画素１１０が接続される垂直信号線をグループの数に分割することができる。これにより、本第５の実施形態の固体撮像装置４００でも、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置と同様に、それぞれの単位画素１１０から対応する列回路２５への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、それぞれのグループにおけるそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減したことによる画像信号を出力する際の低消費電力化の効果を得ることができる。
【０２４２】
また、本第５の実施形態の固体撮像装置４００でも、それぞれのグループに対応するグループ用信号処理回路２２を、第２の基板２０内に備える。そして、本第５の実施形態の固体撮像装置４００では、マルチプレクサ２２０によって、画像信号を出力する出力部２７を切り替えることができる。これにより、本第５の実施形態の固体撮像装置４００でも、順次動作モードにおいて、第４の実施形態の固体撮像装置３００と同様の、画像信号を出力する際の低消費電力化の効果に加えて、マルチプレクサ２２０で画像信号を出力する出力部２７を切り替えることによって以降の処理を容易にすることができるという効果を得ることができる。なお、本第５の実施形態の固体撮像装置４００でも、並列動作モードにおける動作は、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置における並列動作モードの動作と同様であるため、それぞれのグループにおけるそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減したことによる画像信号を出力する際の低消費電力化の効果を得ることができる。
【０２４３】
このように、本第５の実施形態の固体撮像装置４００でも、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置と同様に、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる高速化と低消費電力化とを両立することができる。また、本第５の実施形態の固体撮像装置４００では、順次動作モードで出力した画像信号に対する以降の処理を、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置よりも容易にすることができる。
【０２４４】
なお、図１２に示した本第５の実施形態による固体撮像装置４００の構成では、電源制御部２８が、マルチプレクサ２２０を介して出力する画像信号の出力先の出力部２７を切り替える制御を行う構成を示した。しかし、マルチプレクサ２２０による出力部２７の切り替えの制御を、読み出し回路制御部２３が行う構成にすることもできる。
【０２４５】
上記に述べたように、本発明を実施するための形態によれば、固体撮像装置を、画素アレイ部が形成された第１の基板と信号処理回路部が形成された第２の基板とが積層された構成にする。そして、第１の基板の画素アレイ部内に配置されたそれぞれの単位画素を、複数のグループ（実施形態においては、４つのグループ）に分け、第２の基板にそれぞれのグループに対応する信号処理回路（実施形態においては、グループ用信号処理回路）を配置する。これにより、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、画素アレイ部内に配置されたそれぞれの単位画素を、数が制限されることなく複数のグループに分けることができ、画素アレイ部内で同じ列の単位画素が接続される垂直信号線を、単位画素を分けたグループの数に分割することができる。このことにより、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、それぞれの垂直信号線の長さを短くし、かつ、それぞれの垂直信号線に接続される単位画素の数を少なくすることができ、分割されたそれぞれの垂直信号線の負荷を、従来の固体撮像装置における１列の垂直信号線の負荷よりも軽減することができる。これにより、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、それぞれの単位画素に対応する画素負荷電流源の電流値を増やすことなく、また、単位画素内に備える増幅トランジスタのサイズを大きくすることなく、それぞれの単位画素から対応する信号処理回路（実施形態においては、グループ用信号処理回路）内の列回路への画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化を実現することができる。
【０２４６】
また、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、複数に分けたそれぞれのグループに属する単位画素から同時に画素信号を読み出すことによって、単位画素を分けたグループの数と同じ行数分（実施形態においては、４行分）の画像信号を同時に出力する。これにより、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、それぞれのグループ内でそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減していることによる低消費電力化と、複数行分の画像信号を同時に出力することによる高速化を実現することができる。また、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、複数に分けたそれぞれのグループに属する単位画素から順次画素信号を読み出すことによって、画素アレイ部に配置されたそれぞれの単位画素に対応する画像信号を順次出力する。これにより、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、それぞれのグループ内でそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減していることによる低消費電力化を実現することができる。このように、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、それぞれの垂直信号線の負荷を軽減することによる画素信号の読み出しの高速化および低消費電力化と、画素信号の並列出力による高速化とを実現することができる。
【０２４７】
また、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、画像信号を出力するときに動作する信号処理回路（実施形態においては、グループ用信号処理回路）内の構成要素の電源のみをＯＮ状態にし、動作しない信号処理回路（実施形態においては、グループ用信号処理回路）内の構成要素の電源をＯＦＦ状態にする。これにより、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、それぞれのグループにおけるそれぞれの垂直信号線の負荷を軽減したことによる画像信号を出力する際の低消費電力化の効果に加えて、動作しない信号処理回路（実施形態においては、グループ用信号処理回路）内の構成要素の電源をＯＦＦしたことによる画像信号を出力する際の低消費電力化の効果を得ることができる。
【０２４８】
また、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、第２の基板に配置されたそれぞれのグループに対応する信号処理回路（実施形態においては、グループ用信号処理回路）内に、列回路を補正するための補正用画素信号を備える。これにより、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、それぞれの列回路が出力する出力信号のレベル差を少なくし、画素アレイ部内に配置された単位画素を複数に分けたことによるそれぞれのグループ間での段差（レベル差）を抑えることができる。そして、補正用画素が出力する補正用画素信号に応じたそれぞれの列回路からの出力信号の読み出しを複数回行う、または１つの列回路に対応する補正用画素を複数備えることによって、同じ列回路が出力する出力信号におけるノイズの影響を抑えるなど、補正の精度を向上することができる。
【０２４９】
また、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、第２の基板に配置されたそれぞれのグループに対応する信号処理回路（実施形態においては、グループ用信号処理回路）で、構成要素を共有する。これにより、本発明を実施するための形態の固体撮像装置の回路規模を削減することができる。
【０２５０】
また、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、列回路が出力する出力信号を画像信号として出力する出力部を選択するマルチプレクサを備える。これにより、本発明を実施するための形態の固体撮像装置では、画像信号を出力する出力端子を１系統にすることができ、本発明を実施するための形態の固体撮像装置を搭載した撮像装置における画像信号に基づいた画像（静止画像や動画像）の生成処理を容易にすることができる。
【０２５１】
なお、本発明における回路構成の具体的な構成は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更をすることができる。例えば、固体撮像装置または単位画素の構成要素や回路構成が変更された場合でも、本発明の考え方を適用することによって、同様の効果を得ることができる。
【０２５２】
また、単位画素の行方向および列方向の配置、グループの数は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において単位画素を配置する行方向および列方向の数、単位画素を分けるグループの数を変更することができる。例えば、実施形態においては、画素アレイ部１１内に配置されたそれぞれの単位画素１１０をグループに分ける数が４つである、すなわち、第１のグループ〜第４のグループに分けた場合について説明したが、グループの数を２つや３つにしてもよいし、５つ以上にしてもよい。
【０２５３】
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。
【０２５４】
また、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、２枚の基板が接続部により接続されていてもよいし、３枚以上の基板が接続部で接続されていてもよい。
【符号の説明】
【０２５５】
１，１００，２００・・・固体撮像装置（固体撮像装置）
２・・・レンズユニット部（撮像装置）
３・・・画像信号処理装置（撮像装置）
４・・・記録装置（撮像装置）
５・・・カメラ制御装置（撮像装置）
６・・・表示装置（撮像装置）
７・・・メカニカルシャッタ（メカニカルシャッタ，撮像装置）
８・・・撮像装置（撮像装置）
１０・・・第１の基板（第１の基板，固体撮像装置）
１１・・・画素アレイ部（画素部，第１の基板，固体撮像装置）
１１０・・・単位画素（画素，画素部，第１の基板，固体撮像装置）
１２・・・垂直読み出し回路（第１の基板，固体撮像装置）
１３・・・画素制御部（第１の基板，固体撮像装置）
２０・・・第２の基板（第２の基板，固体撮像装置）
２１・・・信号処理回路部（第２の基板，固体撮像装置）
２２，２２１，２２２，２２３，２２４・・・グループ用信号処理回路（信号処理回路，第２の基板，固体撮像装置）
２４，２４１，２４１１，２４１２，２４１３，２４１４，２４２，２４２１，２４２２，２４２３，２４２４，２４３，２４３１，２４３２，２４３３，２４３４，２４４，２４４１，２４４２，２４４３，２４４４・・・画素負荷電流源（画素負荷電流源，信号処理回路，第２の基板，固体撮像装置）
２５，２５１，２５１１，２５１２，２５１３，２５１４，２５２，２５２１，２５２２，２５２３，２５２４，２５３，２５３１，２５３２，２５３３，２５３４，２５４，２５４１，２５４２，２５４３，２５４４・・・列回路（列回路，信号処理回路，第２の基板，固体撮像装置）
２６，２６１，２６２，２６１２，２６３，２６４，２６３４・・・水平読み出し回路（信号処理回路，第２の基板，固体撮像装置）
２７，２７１，２７２，２７３，２７４・・・出力部（出力部，信号処理回路，第２の基板，固体撮像装置）
２９，２９１，２９１１，２９１２，２９１３，２９１４，２９２，２９２１，２９２２，２９２３，２９２４，２９３，２９３１，２９３２，２９３３，２９３４，２９４，２９４１，２９４２，２９４３，２９４４・・・補正用画素（補正用画素，信号処理回路，第２の基板，固体撮像装置）
２３・・・読み出し回路制御部（第２の基板，固体撮像装置）
２８・・・電源制御部（電源制御部，第２の基板，固体撮像装置）
２２０・・・マルチプレクサ（第２の基板，固体撮像装置）
３０，３１１，３１２，３１３，３１４，３２１，３２２，３２３，３２４，３３１，３３２，３３３，３３４，３４１，３４２，３４３，３４４・・・基板間接続部（基板間接続部）
ＰＤ・・・光電変換部（画素）
Ｍ１・・・転送トランジスタ（画素）
ＦＤ・・・電荷蓄積部（画素）
Ｍ２・・・画素リセットトランジスタ（画素）
Ｍ３・・・増幅トランジスタ（画素）
Ｍ４・・・選択トランジスタ（画素）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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