(57)【要約】【課題】サンプルホールド回路不使用時の感度の低下防止を図ることができ、また消費電流の低減を図ることのできる固体撮像装置を提供する。【解決手段】実施形態の固体撮像装置は、サンプルホールド回路１が、ＣＣＤの出力ＣＣＤＯＵＴをサンプリングし、そのサンプリングされた電圧を保持する。プレバッファ２は、サンプルホールド回路１の出力ＳＨＯが入力される。選択回路３は、プレバッファ２の出力ＰＢＯを第１の入力とし、ＣＣＤの出力ＣＣＤＯＵＴを第２の入力として、選択信ＳＷ号の指示に従って、第１の入力か第２の入力のいずれかを選択して出力する。メインバッファ４は、選択回路３の出力ＳＯが入力される。【選択図】  図１
2015019209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＣＤの出力をサンプリングし、前記サンプリングされた電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路の出力が入力されるプレバッファと、
前記プレバッファの出力を第１の入力とし、前記ＣＣＤの出力を第２の入力として、選択信号の指示に従って、前記第１の入力か前記第２の入力のいずれかを選択して出力する選択回路と、
前記選択回路の出力が入力されるメインバッファと
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記サンプルホールド回路の前記サンプリングの停止を制御するサンプリング停止制御部をさらに備える
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】
前記サンプリング停止制御部は、
前記選択信号が前記第２の入力の選択を指示するときに、前記サンプルホールド回路の前記サンプリングを停止させる
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記プレバッファが、
内部に流れる電流の経路を遮断する電流経路遮断部を有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記電流経路遮断部は、
前記選択信号が前記第２の入力の選択を指示するときに、前記電流の経路を遮断する
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やスキャナなどの画像読み取り装置では、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）を搭載する固体撮像装置により光電変換が行われる。近年、画像読み取り装置の読み取り速度の高速化に対応するため、固体撮像装置にサンプルホールド回路を設け、ＣＣＤの出力をサンプルホールドして、出力信号のレベルの安定化を図ることが行われている。
【０００３】
このとき、高速駆動時のサンプリング安定化のために、サンプルホールド回路の後段に駆動力の小さいプレバッファを設け、このプレバッファにより駆動力の大きいメインバッファを駆動する、２段バッファ構成が取られる。
【０００４】
このような固体撮像装置を用いる複写機やスキャナなどが、シリーズ展開されると、機種によっては、サンプルホールド機能を必要としないものも出てくる。その場合、サンプルホールド回路を常にサンプリング状態とし、ＣＣＤの出力をそのままプレバッファへ入力することが行われる。
【０００５】
このプレバッファを一導電型のＭＯＳトランジスタのみで構成すると、出力レベルが入力レベルよりも低下する。そのため、従来、サンプルホールド機能が必要でない場合も、信号がプレバッファを通過するため、固体撮像装置の感度が低下するという問題があった。また、プレバッファによる電流消費が発生するという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３８５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、サンプルホールド回路不使用時の感度の低下防止を図ることができ、また消費電流の低減を図ることのできる固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の固体撮像装置は、サンプルホールド回路と、プレバッファと、選択回路と、メインバッファとを備える。サンプルホールド回路は、ＣＣＤの出力をサンプリングし、前記サンプリングされた電圧を保持する。プレバッファは、前記サンプルホールド回路の出力が入力される。選択回路は、前記プレバッファの出力を第１の入力とし、前記ＣＣＤの出力を第２の入力として、選択信号の指示に従って、前記第１の入力か前記第２の入力のいずれかを選択して出力する。メインバッファは、前記選択回路の出力が入力される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の固体撮像装置の構成の例を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態の固体撮像装置のプレバッファの構成の例を示す回路図。
【図３】第１の実施形態の固体撮像装置の動作の例を示す波形図。
【図４】第２の実施形態の固体撮像装置の構成の例を示すブロック図。
【図５】サンプリング停止制御部の構成の例および動作の例を示す図。
【図６】第３の実施形態の固体撮像装置の構成の例を示すブロック図。
【図７】第３の実施形態の固体撮像装置のプレバッファの構成の例を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の固体撮像装置の構成の例を示すブロック図である。
【００１２】
本実施形態の固体撮像装置は、ＣＣＤの出力ＣＣＤＯＵＴをサンプリングし、そのサンプリングされた電圧を保持するサンプルホールド回路１と、サンプルホールド回路１の出力ＳＨＯが入力されるプレバッファ２と、プレバッファ２の出力ＰＢＯを第１の入力とし、ＣＣＤの出力ＣＣＤＯＵＴを第２の入力として、選択信号ＳＷ（ＳＷＮは、その反転信号）の指示に従って、第１の入力のＰＢＯか、第２の入力のＣＣＤＯＵＴのいずれかを選択して出力する選択回路３と、選択回路３の出力ＳＯが入力されるメインバッファ４と、を備える。
【００１３】
サンプルホールド回路１は、サンプリング信号ＳＰがゲート端子へ入力されるＮ型のＭＯＳトランジスタＭＴ１と反転サンプリング信号ＳＰＮがゲート端子へ入力されるＰ型のＭＯＳトランジスタＭＴ２を組み合わせたアナログスイッチと、そのアナログスイッチの出力端に接続されたキャパシタＣと、を有する。
【００１４】
サンプルホールド回路１は、サンプリング信号ＳＰが‘Ｈ’（高レベル）のときは、ＣＣＤの出力ＣＣＤＯＵＴをそのまま通過させ、サンプリング信号ＳＰが‘Ｈ’から‘Ｌ’（低レベル）へ変化するときのＣＣＤＯＵＴのレベルを、サンプリング信号ＳＰが‘Ｌ’の間、保持する。
【００１５】
プレバッファ２は、サンプルホールド回路１の出力をメインバッファ４へ伝達するための中間バッファである。サンプルホールド回路１自体には駆動力がないため、プレバッファ２を設けてメインバッファ４を駆動する。
【００１６】
図２に、プレバッファ２の回路構成の例を示す。図２に示す例では、プレバッファ２は、総てＮ型であるＭＯＳトランジスタＭＴ１１〜ＭＴ１４で構成されている。
【００１７】
図２に示すプレバッファ２では、ＭＯＳトランジスタＭＴ１１とＭＯＳトランジスタＭＴ１２がソースフォロワを形成し、ＭＯＳトランジスタＭＴ１３とＭＯＳトランジスタＭＴ１４により、ＭＯＳトランジスタＭＴ１２へ与えるバイアス電位を生成している。
【００１８】
ソースフォロワを形成するＭＯＳトランジスタＭＴ１１のゲート端子へ入力される信号と同相の信号が、ＭＯＳトランジスタＭＴ１１のドレイン端子から出力される。
【００１９】
ただし、ソースフォロワの増幅率は１より小さいため、プレバッファ２の出力ＰＢＯのレベルは、入力のＳＨＯのレベルよりも低下する。
【００２０】
選択回路３は、第１の入力のＰＢＯが入力されるＮ型のＭＯＳトランジスタＭＴ３と、第２の入力のＣＣＤＯＵＴが入力されるＮ型のＭＯＳトランジスタＭＴ４と、を有する。
【００２１】
ＭＯＳトランジスタＭＴ３は、ゲート端子へ選択信号ＳＷが入力され、ＭＯＳトランジスタＭＴ４は、ゲート端子へ反転選択信号ＳＷＮが入力される。
【００２２】
したがって、選択信号ＳＷが‘Ｈ’のときは、ＭＯＳトランジスタＭＴ３が導通し、選択信号ＳＷが‘Ｌ’のときは、ＭＯＳトランジスタＭＴ４が導通する。
【００２３】
すなわち、選択回路３は、選択信号ＳＷが‘Ｈ’のときは第１の入力のＰＢＯを選択し、選択信号ＳＷが‘Ｌ’のときは第２の入力のＣＣＤＯＵＴを選択して、それぞれを出力ＳＯとして出力する。
【００２４】
メインバッファ４は、選択回路３から出力されたＳＯを出力信号ＯＵＴとして外部へ出力する。
【００２５】
図３に、本実施形態の固体撮像装置の動作の例を波形図で示す。
【００２６】
本実施形態の固体撮像装置では、選択回路３の出力ＳＯとして、選択信号ＳＷが‘Ｈ’のときは、ＣＣＤの出力ＣＣＤＯＵＴをサンプルホールド回路１でサンプルホールドし、プレバッファ２を介した出力ＰＢＯが出力され、選択信号ＳＷが‘Ｌ’のときは、ＣＣＤの出力ＣＣＤＯＵＴがそのまま出力される。
【００２７】
そこで、サンプルホールド機能を必要としない場合は、選択信号ＳＷを‘Ｌ’とする。これにより、選択回路３の出力ＳＯには、プレバッファ２を介さずに、ＣＣＤの出力ＣＣＤＯＵＴをそのまま出力することができる。このとき、プレバッファ２を介さないため、プレバッファ２によるレベル低下の影響を受けることがない。
【００２８】
このような本実施の形態によれば、サンプルホールド機能を必要としない場合は、選択回路３の選択信号ＳＷを‘Ｌ’とすることにより、ＣＣＤの出力ＣＣＤＯＵＴを、プレバッファ２を介さずにそのまま出力することができる。
【００２９】
これにより、プレバッファ２によるレベル低下を避けることができ、サンプルホールド回路不使用時の感度の低下を防止することができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の固体撮像装置では、サンプルホールド機能を必要としない場合も、サンプルホールド回路１が動作していた。そこで、本実施形態では、サンプルホールド機能を必要としない場合に、サンプルホールド回路１の動作を停止することができる固体撮像装置の例を示す。
【００３１】
図４は、第２の実施形態の固体撮像装置の構成の例を示すブロック図である。
【００３２】
本実施形態の固体撮像装置は、第１の実施形態の固体撮像装置に、サンプリング停止制御部５を追加したものである。
【００３３】
サンプリング停止制御部５は、サンプリング信号ＳＰと選択信号ＳＷを入力として生成した、サンプリング信号ＳＰＷおよび反転サンプリング信号ＳＰＷＮを出力する。
【００３４】
本実施形態では、サンプリング信号ＳＰＷが、サンプルホールド回路１のＭＯＳトランジスタＭＴ１のゲート端子へ入力され、反転サンプリング信号ＳＰＷＮが、サンプルホールド回路１のＭＯＳトランジスタＭＴ２のゲート端子へ入力される。
【００３５】
図５（ａ）に、サンプリング停止制御部５の内部回路構成の例を示す。
【００３６】
サンプリング停止制御部５は、サンプリング信号ＳＰと選択信号ＳＷが入力されるＡＮＤゲートＡＮ１と、ＡＮＤゲートＡＮ１の出力を反転するインバータＩＶ１と、を有する。
【００３７】
このＡＮＤゲートＡＮ１の出力が、サンプリング信号ＳＰＷとして出力され、インバータＩＶ１の出力が、反転サンプリング信号ＳＰＷＮとして出力される。
【００３８】
図５（ｂ）に、サンプリング停止制御部５の動作波形の例を示す。
【００３９】
サンプリング信号ＳＰＷは、選択信号ＳＷが‘Ｈ’のときはサンプリング信号ＳＰと同じ信号であるが、選択信号ＳＷが‘Ｌ’のときは、‘Ｌ’レベルに固定される。
【００４０】
また、反転サンプリング信号ＳＰＷＮは、選択信号ＳＷが‘Ｈ’のときはサンプリング信号ＳＰの反転信号であるが、選択信号ＳＷが‘Ｌ’のときは、‘Ｈ’レベルに固定される。
【００４１】
したがって、選択信号ＳＷを‘Ｌ’にして、サンプルホールド機能を必要としないようにすると、サンプリング信号ＳＰＷは ‘Ｌ’レベルに固定され、反転サンプリング信号ＳＰＷＮは‘Ｈ’レベルに固定される。
【００４２】
そのため、選択信号ＳＷが‘Ｌ’の期間、サンプルホールド回路１のＭＯＳトランジスタＭＴ１およびＭＯＳトランジスタＭＴ２は非導通となり、サンプルホールド回路１はサンプリング動作を停止する。
【００４３】
このような本実施の形態によれば、サンプルホールド機能を必要としない場合は、サンプルホールド回路１のサンプリング動作を停止させることができる。これにより、サンプルホールド回路１のサンプリングに関わる消費電流を削減することができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態の固体撮像装置では、サンプルホールド機能を必要としない場合も、プレバッファ２に電流が流れていた。そこで、本実施形態では、サンプルホールド機能を必要としない場合に、プレバッファ２に流れる電流を遮断することができる固体撮像装置の例を示す。
【００４５】
図６は、第３の実施形態の固体撮像装置の構成の例を示すブロック図である。
【００４６】
本実施形態の固体撮像装置は、第２の実施形態の固体撮像装置のプレバッファ２を、電流経路遮断機能を有するプレバッファ２Ａに置換したものである。
【００４７】
プレバッファ２Ａは、選択信号ＳＷに応じて、内部の電流経路の導通／遮断を切り替える機能を有する。
【００４８】
図７に、プレバッファ２Ａの内部回路構成の例を示す。
【００４９】
プレバッファ２Ａは、図２で示したプレバッファ２の回路に、電流経路遮断部２１を追加したものである。
【００５０】
電流経路遮断部２１は、Ｎ型のＭＯＳトランジスタＭＴ２1、ＭＴ２２、ＭＴ２３を有する。
【００５１】
ＭＯＳトランジスタＭＴ２1は、電源端子ＶＤＤとＭＯＳトランジスタＭＴ１３の間に挿入され、ゲート端子へ選択信号ＳＷが入力される。選択信号ＳＷが‘Ｌ’のとき、ＭＯＳトランジスタＭＴ２1はオフし、電源端子ＶＤＤとＭＯＳトランジスタＭＴ１３間の電流経路を遮断する。
【００５２】
ＭＯＳトランジスタＭＴ２２、ＭＴ２３は、ソース端子が接地端子に接続され、ゲート端子へ反転選択信号ＳＷＮが入力される。ＭＯＳトランジスタＭＴ２２のドレイン端子はＭＯＳトランジスタＭＴ１３のゲート端子へ入力され、ＭＯＳトランジスタＭＴ２３のドレイン端子はＭＯＳトランジスタＭＴ１４、ＭＴ１２のゲート端子へ入力される。
【００５３】
したがって、選択信号ＳＷが‘Ｌ’（反転選択信号ＳＷＮが‘Ｈ’）のとき、ＭＯＳトランジスタＭＴ２２、ＭＴ２３はオンし、ＭＯＳトランジスタＭＴ１３、ＭＴ１４、ＭＴ１２のゲート端子のゲート端子を接地電位とする。これにより、ＭＯＳトランジスタＭＴ１３、ＭＴ１４、ＭＴ１２はオフし、それぞれの電流経路が遮断される。
【００５４】
すなわち、選択信号ＳＷを‘Ｌ’にして、サンプルホールド機能を必要としないようにすると、プレバッファ２Ａの内部の電流経路が総て遮断されることになる。
【００５５】
このような本実施の形態によれば、サンプルホールド機能を必要としない場合は、プレバッファ２Ａの内部の電流経路を遮断することができる。これにより、プレバッファ２Ａの消費電流を削減することができる。
【００５６】
以上説明した少なくとも１つの実施形態の固体撮像装置によれば、サンプルホールド回路不使用時の感度の低下防止を図ることができる。また、消費電流の低減を図ることができる。
【００５７】
また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１  サンプルホールド回路
２、２Ａ  プレバッファ
３  選択回路
４  メインバッファ
５  サンプリング停止制御部
２１  電流経路遮断部
ＭＴ１〜ＭＴ４、ＭＴ１１〜ＭＴ１４、ＭＴ２１〜ＭＴ２３  ＭＯＳトランジスタ
Ｃ  キャパシタ
ＡＮ１  ＡＮＤゲート
ＩＶ１  インバータ
【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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