(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素列を構成する複数の画素と、
前記複数の画素の一部からの信号が出力されるように前記複数の画素列の１つに接続された出力線、および、前記出力線からの信号を受ける信号処理回路を、それぞれが含む複数の読出し回路と、
前記複数の読出し回路の１つへ電流を供給する第１トランジスタをそれぞれが含み、前記複数の読出し回路に対応して設けられた複数の第１電流源と、
前記複数の第１電流源の少なくとも１つに対しての基準となる基準電流を供給する第２トランジスタをそれぞれが含む複数の第２電流源と、
前記第１トランジスタから前記読出し回路への電流の出力を制御する第１制御部と、
前記第２トランジスタのゲートへの電圧の供給と前記第２トランジスタのゲートの電圧の保持とを選択的に行う第２制御部と、を備え、
前記第２制御部が前記第２トランジスタのゲートへ電圧を供給しているときに、前記第２トランジスタは前記基準電流を供給し、かつ、前記第１制御部は前記第１トランジスタから前記読出し回路への電流の出力を停止し、
前記第２制御部が前記第２トランジスタのゲートの電圧を保持しているときに、前記第１制御部は前記第１トランジスタから前記読出し回路へ電流を出力する、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の第２電流源に対応して設けられ、それぞれ前記第２トランジスタからの前記基準電流を受ける複数の第３トランジスタを含み、
前記複数の第３トランジスタの１つと、前記複数の第１電流源の前記少なくとも１つに含まれる前記第１トランジスタのそれぞれとが、カレントミラー回路を構成することにより、前記複数の第１電流源の前記少なくとも１つが前記第２トランジスタからの前記基準電流を基準とするように構成された、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記複数の第２電流源および前記複数の第３トランジスタは、それぞれ、前記複数の画素列のＮ個に対して１つの割合で配され、
前記第２トランジスタからの前記基準電流が、前記Ｎ個の画素列に対応する、前記複数の第１電流源のＮ個に対しての共通の基準であり、
前記第３トランジスタの１つと、前記複数の第１電流源のＮ個に含まれる前記第１トランジスタのそれぞれとが、前記カレントミラー回路を構成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記カレントミラー回路は、前記第１トランジスタと前記出力線との間の電気経路に配された第１ゲート接地回路と、前記第３トランジスタと前記第２トランジスタとの間の電気経路に配された第２ゲート接地回路とを含み、
前記第２トランジスタが、前記第１トランジスタのゲートおよび前記第３トランジスタのゲートに接続されている、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の第２電流源の数が、前記複数の第１電流源の数よりも少なく、
前記第２トランジスタからの前記基準電流が、前記複数の第１電流源の２つ以上に対しての基準である、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１制御部は、前記第１トランジスタと前記読出し回路とを接続する第１スイッチを備え、
前記第１スイッチがオンすることで、前記第１制御部が前記第１トランジスタから前記読出し回路へ電流を出力し、
前記第１スイッチがオフすることで、前記第１制御部が前記第１トランジスタから前記読出し回路への電流の出力を停止する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第２トランジスタのゲートへ電圧を供給する電圧供給部を備え、
前記第２制御部は、前記電圧供給部と前記第２トランジスタのゲートとを接続する第２スイッチを含み、
前記第２スイッチがオンすることで、前記電圧供給部からの電圧が前記第２トランジスタのゲートへ供給され、
前記第２スイッチがオフすることで、前記第２トランジスタのゲートの電圧が保持される、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第２トランジスタのソースおよびドレインの一方が接続され、基準電圧が供給されるノードと、
前記第２トランジスタのゲートに接続された第１端子と前記ノードに接続された第２端子とを有する容量素子と、を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１トランジスタのゲートへの電圧の供給と前記第１トランジスタのゲートの電圧の保持とを選択的に行う第３制御部と、を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第２制御部が、前記第２トランジスタのゲートの電圧の保持を開始した後に、前記第３制御部が、前記第１トランジスタのゲートの電圧の保持を開始する、
ことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の画素のそれぞれが増幅トランジスタを含み、
前記第１トランジスタが前記出力線へ電流を供給し、
前記増幅トランジスタと前記第１トランジスタとがソースフォロア回路を構成する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記信号処理回路が前記出力線からの信号を増幅する増幅回路を含み、
前記第１トランジスタが前記増幅回路へ電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記信号処理回路が前記出力線からの信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路を含み、
前記第１トランジスタが前記アナログデジタル変換回路へ電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
複数の画素列を構成する複数の画素と、
前記複数の画素の一部からの信号が出力されるように前記複数の画素列の１つに接続された出力線、および、前記出力線からの信号を受ける信号処理回路を、それぞれが含む複数の読出し回路と、
前記複数の読出し回路の１つへ電流を供給する第１トランジスタをそれぞれが含み、前記複数の読出し回路に対応して設けられた複数の第１電流源と、
基準電流を供給する第２トランジスタをそれぞれが含む複数の第２電流源と、
前記複数の第２電流源に対応して設けられ、それぞれが、前記第２トランジスタからの前記基準電流を受け、かつ、前記複数の第１電流源の少なくとも２つに含まれる前記第１トランジスタのそれぞれとカレントミラー回路を構成する、複数の第３トランジスタと、
前記第１トランジスタと前記読出し回路とを接続する第１スイッチと、
前記第２トランジスタのゲートに接続され、前記第２トランジスタのゲートを電気的にフローティングにするための第２スイッチと、を備え、
前記第２スイッチがオンのときに、前記第２トランジスタは前記基準電流を供給し、かつ、前記第１スイッチがオフであり、
前記第２スイッチがオフのときに、前記第１スイッチがオンである、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
前記第１トランジスタのゲートへ電圧を供給する電圧供給部と、
前記電圧供給部と前記第１トランジスタのゲートとを接続する第３スイッチと、を備える、
ことを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号を処理する信号処理装置と、を備えた撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置、および、撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図１に開示された固体撮像素子は、マトリクス状に配置された複数の画素１０からなる画素アレイ部１と、電流源回路部２とを有する。マトリクス状に配置された複数の画素１０に対して、列ごとに、垂直信号線ＶＬが配される。電流源回路部２は、複数の電流源回路２０からなる。各電流源回路２０は、対応する垂直信号線ＶＬに接続される。
【０００３】
特許文献１によれば、電流源回路２０に含まれるトランジスタ２１のゲートの電圧をサンプリングするときに、電流源回路２０から垂直信号線ＶＬへの電流の供給を停止している。具体的には、第２スイッチ２３がオンし、電流制御回路５が電圧Ｖｇａｔｅをトランジスタ２１のゲートへ供給しているときに、第１スイッチ２２がオフしている。そして、トランジスタ２１のゲートの電圧をホールドした後に、電流源回路２０から垂直信号線ＶＬへの電流の供給を再開している。具体的には、第２スイッチ２３がオフすることでトランジスタ２１のゲートの電圧がホールドされ、その後、第１スイッチ２２がオンする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０１０００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の固体撮像素子には、画質が低下するという課題がある。特許文献１によれば、トランジスタ２１のゲートの電圧をサンプリングしているときに、第１スイッチ２２がオフしている。そのため、トランジスタ２１のドレインの電圧は、ほぼグラウンド電圧にまで落ちている。その後、電流源回路２０から垂直信号線ＶＬへ電流を出力するために第１スイッチ２２をオンすると、トランジスタ２１のドレインの電圧が変動する。この時にはトランジスタ２１のゲートの電圧がホールドされている。つまり、トランジスタ２１のゲートは電気的にフローティングである。したがって、ドレインの電圧の変動が、ドレインとゲートとの容量結合を介して、トランジスタ２１のゲートの電圧を変化させる可能性がある。結果として、電流源回路２０の出力する電流が変動し、画質が低下する可能性がある。
【０００６】
以上の課題に鑑み、本発明は、撮像装置の画質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面に係る実施例は、複数の画素列を構成する複数の画素と、前記複数の画素の一部からの信号が出力されるように前記複数の画素列の１つに接続された出力線、および、前記出力線からの信号を受ける信号処理回路を、それぞれが含む複数の読出し回路と、前記複数の読出し回路の１つへ電流を供給する第１トランジスタをそれぞれが含み、前記複数の読出し回路に対応して設けられた複数の第１電流源と、前記複数の第１電流源の少なくとも１つに対しての基準となる基準電流を供給する第２トランジスタをそれぞれが含む複数の第２電流源と、前記第１トランジスタから前記読出し回路への電流の出力を制御する第１制御部と、前記第２トランジスタのゲートへの電圧の供給と前記第２トランジスタのゲートの電圧の保持とを選択的に行う第２制御部と、を備え、前記第２制御部が前記第２トランジスタのゲートへ電圧を供給しているときに、前記第２トランジスタは前記基準電流を供給し、かつ、前記第１制御部は前記第１トランジスタから前記読出し回路への電流の出力を停止し、前記第２制御部が前記第２トランジスタのゲートの電圧を保持しているときに、前記第１制御部は前記第１トランジスタから前記読出し回路へ電流を出力する、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の１つの側面に係る実施例は、複数の画素列を構成する複数の画素と、前記複数の画素の一部からの信号が出力されるように前記複数の画素列の１つに接続された出力線、および、前記出力線からの信号を受ける信号処理回路を、それぞれが含む複数の読出し回路と、前記複数の読出し回路の１つへ電流を供給する第１トランジスタをそれぞれが含み、前記複数の読出し回路に対応して設けられた複数の第１電流源と、基準電流を供給する第２トランジスタをそれぞれが含む複数の第２電流源と、前記複数の第２電流源に対応して設けられ、それぞれが、前記第２トランジスタからの前記基準電流を受け、かつ、前記複数の第１電流源の少なくとも２つに含まれる前記第１トランジスタのそれぞれとカレントミラー回路を構成する、複数の第３トランジスタと、前記第１トランジスタと前記読出し回路とを接続する第１スイッチと、前記第２トランジスタのゲートに接続され、前記第２トランジスタのゲートを電気的にフローティングにするための第２スイッチと、を備え、前記第２スイッチがオンのときに、前記第２トランジスタは前記基準電流を供給し、かつ、前記第１スイッチがオフであり、前記第２スイッチがオフのときに、前記第１スイッチがオンである、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像装置の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図２】撮像装置の等価回路を示す図。
【図３】画素の等価回路を示す図。
【図４】撮像装置の駆動信号のタイミングチャートを模式的に示す図。
【図５】撮像装置の等価回路を示す図。
【図６】撮像装置の等価回路を示す図。
【図７】撮像装置の等価回路を示す図。
【図８】撮像装置の駆動信号のタイミングチャートを模式的に示す図。
【図９】光電変換システムの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の撮像装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。複数の画素１０が、複数の画素列を含む画素アレイ１０Ａを構成する。図１には、３つの画素行と３つの画素列とを構成する９個の画素１０が示されている。しかし、複数の画素１０の数、および、複数の画素列の数はこれらに限定されない。
【００１２】
撮像装置は複数の読出し回路を備える。それぞれの読出し回路は、出力線１１２と信号処理回路４０とを含む。いくつかの実施例では、複数の読出し回路は、複数の画素列に対応して設けられる。つまり、複数の読出し回路は、それぞれ、複数の画素列の互いに異なる１つに対応して設けられる。
【００１３】
１つの画素列に含まれる複数の画素１０が、１つの出力線１１２に接続される。このような構成により、画素アレイ１０Ａを構成する複数の画素１０の一部、具体的には、１つの画素列に含まれる複数の画素１０からの信号が、出力線１１２に出力される。
【００１４】
出力線１１２に出力された信号は、対応する信号処理回路４０に入力される。つまり、信号処理回路４０は、出力線１１２に出力された信号を受けるように構成される。信号処理回路４０は、出力線１１２に出力された信号に対して、増幅、バッファリグ、比較、サンプルホールド、アナログデジタル変換（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ、以下ＡＤ変換）などの処理を行う。出力線１１２と信号処理回路４０との間の電気経路に、バッファ、スイッチ、増幅回路、クランプ回路など、信号を伝達する回路が配されてもよい。なお、図１においては、１つのブロックが、複数の読出し回路に含まれる複数の要素を示している。例えば、図１において増幅回路４２を表す１つのブロックは、複数の読出し回路のそれぞれに増幅回路４２が含まれることを表している。
【００１５】
撮像装置は、複数の第１電流源３０と複数の第２電流源３２とを備える。図１は、複数の第１電流源３０と複数の第２電流源３２とを、模式的に１つのブロックで表している。
【００１６】
複数の読出し回路に対応して、複数の第１電流源３０が設けられる。複数の第１電流源３０のそれぞれは、対応する１つの読出し回路へ電流を供給する第１トランジスタを含む。第１トランジスタは、図２にトランジスタＭ７として例示されている。いくつかの実施例では、第１トランジスタが出力線１１２へ電流を供給することで、画素１０の増幅トランジスタと第１トランジスタとがソースフォロア回路を構成する。いくつかの実施例では、第１トランジスタが信号処理回路４０へ電流を供給する。
【００１７】
撮像装置は、複数の第２電流源３２を備える。複数の第２電流源のそれぞれは、複数の第１電流源３０の少なくとも１つに対しての基準となる基準電流を供給する第２トランジスタを含む。第２トランジスタは、図２にトランジスタＭ２として例示されている。いくつかの実施例では、第１電流源３０に含まれる第１トランジスタと、第２トランジスタからの電流を受ける第３トランジスタとがカレントミラー回路を構成する。このような構成により、第２トランジスタの供給する基準電流を基準として、当該第１電流源３０が読出し回路へ電流を供給することができる。
【００１８】
いくつかの実施例では、複数の第１電流源３０の数と複数の第２電流源３２の数とが等しい。この場合、１つの第２トランジスタからの基準電流を、１つの第１電流源３０に含まれる第１トランジスタだけが基準とする。
【００１９】
いくつかの実施例では、第２電流源３２の数が、複数の第１電流源３０の数より少ない。この場合、１つの第２トランジスタからの基準電流を、２つ以上の第１電流源３０に含まれる第１トランジスタが共通の基準とする。具体的には、１つの第２トランジスタと、２つ以上の第１電流源３０に含まれる第１トランジスタのそれぞれとが、カレントミラー回路を構成する。
【００２０】
また、いくつかの実施例では、複数の第２電流源３２が、Ｎ個の画素列に対して１つの割合で配される。Ｎは２以上の自然数である。この場合、１つの第２トランジスタからの基準電流を、Ｎ個の第１電流源３０に含まれる第１トランジスタが共通の基準とする。具体的には、１つの第２トランジスタと、Ｎ個の第１電流源３０に含まれる第１トランジスタのそれぞれとが、カレントミラー回路を構成する。
【００２１】
撮像装置は、第１電流源３０に含まれる第１トランジスタから読出し回路への電流の出力を制御する第１制御部を備える。いくつかの実施例では、第１制御部は、第１電流源３０に含まれる第１トランジスタと読出し回路とを接続する第１スイッチを含む。第１スイッチは、図２にトランジスタＭ５として例示されている。
【００２２】
撮像装置は、第２電流源３２に含まれる第２トランジスタのゲートへの電圧の供給と、当該ゲートの電圧の保持とを選択的に行う第２制御部を備える。第２制御部は、例えば、電圧供給部と第２トランジスタのゲートとを電気的に導通させることにより、第２トランジスタのゲートに電圧を供給する。第２制御部は、例えば、第２トランジスタのゲートを電気的にフローティングにすることにより、第２トランジスタのゲートの電圧を保持する。いくつかの実施例では、第２制御部は、電圧供給部と第２トランジスタのゲートとを接続する、あるいは、第２トランジスタのゲートを電気的にフローティングにするための第２スイッチを含む。第２スイッチは、図２にトランジスタＭ２０として例示されている。
【００２３】
第２制御部が第２トランジスタのゲートへ電圧を供給しているときに、第２トランジスタは基準電流を供給し、かつ、第１制御部は第１トランジスタから読出し回路への電流の出力を停止する。また、第２制御部が前記第２トランジスタのゲートの電圧を保持しているときに、第１制御部は第１トランジスタから読出し回路へ電流を出力する。
【００２４】
本実施形態によれば、撮像装置の画質を向上させることができる。この効果について説明する。第２トランジスタのゲートに電圧が供給されているとき、第２トランジスタが基準電流を供給している。そのため、第２トランジスタのソースとドレインとの間には、基準電流に応じた電圧が生じている。したがって、第２制御部が第２トランジスタのゲートの電圧を保持するときに、第２トランジスタのドレインの電圧の変化を小さくする、あるいは、ゼロにすることができる。結果として、第２トランジスタのゲートの電圧の変動を低減することができるのである。
【００２５】
以下、本発明に係るいくつかの実施例を説明する。特に断りがない限り、本実施形態についての説明は、全ての実施例について同様である。また、いずれかの実施例の一部の構成を、他の実施例の一部と置換、あるいは、他の実施例に付加してもよい。
【実施例１】
【００２６】
実施例１の撮像装置を説明する。本実施例の撮像装置は、複数の画素列に対応して設けられた複数の第１電流源３０と、Ｎ個の画素列に対して１つの割合で配された複数の第２電流源３２とを備える。また、画素１０に含まれる増幅トランジスタＭ８と、第１電流源３０に含まれるトランジスタＭ７とがソースフォロア回路を構成している。
【００２７】
このような構成において、第２電流源３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートへ電圧が供給されているときに、トランジスタＭ２は基準電流を供給し、かつ、トランジスタＭ７から出力線１１２への電流の出力が停止される。そして、トランジスタＭ２のゲートに電圧が保持されているときに、トランジスタＭ７から出力線１１２へ電流が出力される。
【００２８】
図１は、本実施例の撮像装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。撮像領域に配された複数の画素１０が、複数の画素列および複数の画素行を含む画素アレイ１０Ａを構成する。１つの画素行に含まれる複数の画素１０が垂直走査回路２０からの駆動信号により選択される。さらに、垂直走査回路２０からの駆動信号に基づいて、選択された１つの画素行に含まれる複数の画素１０からの信号が、並行して、複数の出力線１１２に出力される。このような制御を複数の画素行に対して順次行うことにより、画素アレイ１０Ａからの信号が出力線１１２に出力される。
【００２９】
それぞれの出力線１１２には、第１電流源３０が接続される。第１電流源３０は、出力線１１２に電流を供給する。第１電流源３０は第２電流源３２に接続される。第２電流源３２は、第１電流源３０に対して基準となる基準電流を供給する。電圧供給部３４は、第２電流源３２へ電圧を供給する。電圧供給部３４は省略されてもよい。電圧供給部３４は省略された場合、例えば、外部から第２電流源３２へ直接電圧が供給されうる。
【００３０】
出力線１１２に出力された信号は、信号処理回路４０に入力される。信号処理回路４０は、出力線１１２に出力された信号に対して所定の信号処理を行う。本実施例の信号処理回路４０は出力線１１２からの信号を増幅する増幅回路４２、および、出力線１１２からの信号をデジタル信号へ変換するアナログデジタル変換回路（以下、ＡＤ変換回路）を含む。ＡＤ変換回路は比較部４４とメモリ４６とを含む。比較部４４には、参照信号発生回路５０によって生成された参照信号が入力される。比較部４４は、出力線１１２に出力された信号と参照信号との比較を行う。そして、比較部４４の出力が反転したタイミングで、カウンタ６０のカウント値がメモリ４６に記憶される。水平走査回路８０からの駆動信号に基づいて、メモリ４６に保持されたカウント値が、デジタル信号として読み出される。垂直走査回路２０、増幅回路４２、比較部４４、メモリ４６、参照信号発生回路５０、カウンタ６０、および、水平走査回路８０は、タイミング発生回路７０から供給されるクロック信号に基づいて制御される。
【００３１】
なお、本実施例の信号処理回路４０は、アナログ信号である画素１０からの信号を、デジタル信号に変換している。しかし、信号処理回路４０は、アナログ信号のまま画素１０からの信号を撮像装置の外部に出力してもよい。この場合、ＡＤ変換回路は省略される。
【００３２】
図２は本実施例の撮像装置の等価回路を示す図である。図１と同じ部分については、図１と同じ符号を付してある。また、図２においては、参照信号発生回路５０、カウンタ６０、および、水平走査回路８０の図示は省略されている。以下では１つの画素列を例に説明するが、他の画素列も同様の構成である。
【００３３】
図２に示されたトランジスタＭ１およびトランジスタＭ２には、それぞれ、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。図２に示されたトランジスタＭ３〜Ｍ７、および、トランジスタＭ２０には、それぞれ、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。
【００３４】
本実施例の撮像装置は、トランジスタＭ１と参照電流源３６とを含む電圧供給部３４を備える。参照電流源３６には、公知の電流源が用いられる。トランジスタＭ１および参照電流源３６は、電源ノードとグラウンドノードとの間の電気経路に直列に配される。電源ノードには、第１の基準電圧として電源電圧Ｖｄｄが供給される。グラウンドノードには、第２の基準電圧としてグラウンド電圧ＧＮＤが供給される。トランジスタＭ１のゲートとドレインとが互いに接続される。トランジスタＭ１のソースは電源ノードに接続される。このような構成により、トランジスタＭ１のゲート（ドレイン）の電圧が、参照電流源３６の電流によって定められる。電圧供給部３４は、トランジスタＭ１のゲート（ドレイン）の電圧を、複数の第２電流源３２に供給する。
【００３５】
複数の第２電流源３２のそれぞれは、トランジスタＭ２を含む。トランジスタＭ１とトランジスタＭ２とがカレントミラー回路を構成する。具体的には、トランジスタＭ２のゲートが、トランジスタＭ２０を介して、トランジスタＭ１のゲートおよびドレインに接続される。トランジスタＭ２のソースは電源ノードに接続される。このような構成により、トランジスタＭ２は、トランジスタＭ１に流れる電流をミラーして出力する。トランジスタＭ２から出力される電流が、第１電流源３２に対して基準となる基準電流である。
【００３６】
本実施例では、トランジスタＭ３が、トランジスタＭ２から出力される基準電流を受ける。具体的には、電源ノードとグラウンドノードとの間の電気経路に、トランジスタＭ２およびトランジスタＭ３が直列に配される。
【００３７】
トランジスタＭ２０は、トランジスタＭ２のゲートと電圧供給部３４とを接続するスイッチ（以下、第２スイッチＭ２０）である。第２スイッチＭ２０には、第２スイッチＭ２０のオンとオフとを制御するための駆動信号ＰＳＨが供給される。第２スイッチＭ２０がオンすることで、電圧供給部３４からの電圧がトランジスタＭ２のゲートに供給される。第２スイッチＭ２０がオフすることで、トランジスタＭ２のゲートはフローティングになる。つまり、第２スイッチＭ２０がオフすることで、トランジスタＭ２のゲートの電圧が保持される。
【００３８】
本実施例の第２電流源３２は、容量素子１１３を含む。容量素子１１３は第１端子および第２端子を含む。第１端子はトランジスタＭ２のゲートに接続される。第２端子は電源ノードに接続される。容量素子１１３によって、トランジスタＭ２のゲートの容量を大きくすることができるため、画質を向上させることができる。なお、容量素子１１３は省略してもよい。
【００３９】
複数の第１電流源３０のそれぞれは、トランジスタＭ７を含む。トランジスタＭ７と、トランジスタＭ２からの電流を受けるトランジスタＭ４とがカレントミラー回路を構成する。具体的には、トランジスタＭ７のゲートが、トランジスタＭ４のゲートとドレインとに接続される。このような構成により、第１電流源３０のトランジスタＭ７は、トランジスタＭ２からの基準電流を基準として、出力線１１２へ電流を出力する。
【００４０】
本実施例では、トランジスタＭ７とトランジスタＭ４とによって構成されるカレントミラー回路が、第１ゲート接地回路および第２ゲート接地回路を含む。第１ゲート接地回路は、トランジスタＭ７と出力線１１２との間の電気経路に配されたトランジスタＭ６を含む。第２ゲート接地回路は、トランジスタＭ４とトランジスタＭ２との間の電気経路に配されたトランジスタＭ３を含む。トランジスタＭ３のゲートとトランジスタＭ６のゲートには、それぞれ、バイアス電圧ＶＧＡＴＥが供給される。また、トランジスタＭ４のゲートおよびトランジスタＭ７のゲートは、トランジスタＭ３を介して、トランジスタＭ４のドレインに接続される。このような構成によれば、第１電流源３０から出力される電流を安定化することができる。結果として、画質を向上させることができる。なお、第１ゲート接地回路および第２ゲート接地回路は省略してもよい。
【００４１】
第１電流源３０のトランジスタＭ７は、トランジスタＭ５を介して、出力線１１２に接続される。トランジスタＭ５は、トランジスタＭ７と出力線１１２とを接続するスイッチ（以下、第１スイッチＭ５）である。第１スイッチＭ５には、第１スイッチＭ５のオンとオフとを制御するための駆動信号ＰＢＩＡＳが供給される。第１スイッチＭ５がオンすることで、第１電流源３０のトランジスタＭ７から出力線１１２へ電流が出力される。第１スイッチＭ５がオフすることで、第１電流源３０のトランジスタＭ７から出力線１１２への電流の出力が停止する。
【００４２】
本実施例においては、Ｎ個の画素列に対して１つの割合で、複数の第２電流源３２が配されている。Ｎは２以上の自然数である。そのため、Ｎ個の画素列に対応するＮ個の第１電流源３０が、１つのトランジスタＭ２からの基準電流を基準としている。具体的には、トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ４が、Ｎ個の画素列に対して１つの割合で設けられている。そして、トランジスタＭ５、Ｍ６、Ｍ７は、複数の画素列のそれぞれに設けられている。そして、１つのトランジスタＭ２からの電流を受ける１つのトランジスタＭ４が、Ｎ個の第１電流源３０に含まれるトランジスタＭ７のそれぞれとカレントミラー回路を構成している。このような構成によれば、基準電流を供給するトランジスタＭ２の数を減らすことができ、結果として、消費電力を低減できる。
【００４３】
画素アレイ１０ＡがＭ×Ｎ個の画素列を含んでいてもよい。Ｍは２以上の自然数である。この場合、複数のトランジスタＭ４と複数のトランジスタＭ７とが、それぞれ、１つのトランジスタＭ４、および、当該１つのトランジスタＭ４とカレントミラー回路を構成するＮ個のトランジスタＭ７からなるＭ個のグループに分けられる。複数のトランジスタＭ５と複数のトランジスタＭ６は、同様に、Ｍ個のグループに分けられる。各グループ内において、Ｎ個のトランジスタＭ５のゲートが共通のノードに接続される。また、各グループ内において、Ｎ個のトランジスタＭ６のゲートが共通のノードに接続される。一方で、異なるグループに属する２つのトランジスタＭ５のゲートは、互いに別のノードに接続される。また、異なるグループに属する２つのトランジスタＭ６のゲートは、互いに別のノードに接続される。
【００４４】
次に、画素１０の構成について説明する。図３は画素１０の等価回路を示す図である。図３は１つの画素１０のみを示しているが、他の画素１０も同様の構成である。
【００４５】
画素１０は、フォトダイオードＤ１を含む光電変換部、増幅トランジスタＭ８、選択トランジスタＭ９、転送トランジスタＭ１０、リセットトランジスタＭ１１を含む。光電変換部は、入射した光に基づく電荷を生成する。転送トランジスタＭ１０は、光電変換部の電荷を増幅トランジスタＭ８のゲートに転送する。リセットトランジスタＭ１１は、増幅トランジスタＭ８のゲートの電圧をリセットする。選択トランジスタＭ９は増幅トランジスタＭ８と出力線１１２との接続を制御する。選択トランジスタＭ９のゲート、転送トランジスタＭ１０のゲート、および、リセットトランジスタＭ１１のゲートには、それぞれ、駆動信号ＰＳＥＬ、駆動信号ＰＴＸ、駆動信号ＰＲＥＳが供給される。
【００４６】
画素１０の増幅トランジスタＭ８は、出力線１１２を介して、第１電流源３０のトランジスタＭ７に接続される。トランジスタＭ７が出力線１１２に電流を出力することで、増幅トランジスタＭ８とトランジスタＭ７とがソースフォロア回路を構成する。選択トランジスタＭ９がオンのときに、ソースフォロア回路は、増幅トランジスタＭ８のゲートの電圧に基づく信号を出力線１１２に出力する。
【００４７】
次に、本実施例の動作を説明する。図４は、撮像装置の駆動信号のタイミングチャートを模式的に示す図である。図４は、駆動信号ＰＳＨと駆動信号ＰＢＩＡＳとを示している。駆動信号がハイレベルのときに、対応するスイッチがオンする。駆動信号がローレベルのときに、対応するスイッチがオフする。
【００４８】
本実施例の撮像装置の動作は、電圧供給部３４からの電圧を第２電流源３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートにサンプリングするサンプリング動作と、トランジスタＭ２のゲートの電圧を保持するホールド動作とを含む。図４における時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間にサンプリング動作が行われる。時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間にホールド動作が行われている。サンプリング動作とホールド動作とのいずれを行うかは、撮像装置の駆動に合わせて決定される。
【００４９】
時刻ｔ０において、駆動信号ＰＳＨがローレベルからハイレベルに遷移する。これにより、第２スイッチＭ２０がオンする。第２スイッチＭ２０がオンしている間、電圧供給部３４からの電圧が、トランジスタＭ２のゲートに供給される。つまり、トランジスタＭ２のゲートに、電圧供給部３４の供給する電圧をサンプリングする。このとき、駆動信号ＰＢＩＡＳはローレベルであるため、第１スイッチＭ５はオフしている。したがって、トランジスタＭ７から出力線１１２への電流の供給は停止している。
【００５０】
時刻ｔ１において、駆動信号ＰＳＨがハイレベルからローレベルに遷移する。これにより、第２スイッチＭ２０がオフする。第２スイッチＭ２０がオフすることにより、トランジスタＭ２のゲートの電圧が保持される。
【００５１】
時刻ｔ２において、駆動信号ＰＢＩＡＳがローレベルからハイレベルに遷移する。これにより、第１スイッチＭ５がオンする。第１スイッチＭ５がオンすることにより、トランジスタＭ７から出力線１１２へ電流が出力される。
【００５２】
次に、時刻ｔ３において、駆動信号ＰＢＩＡＳがハイレベルからローレベルへ遷移する。これにより、第１スイッチＭ５がオフする。第１スイッチＭ５がオフすることにより、トランジスタＭ７から出力線１１２への電流の出力が停止される。
【００５３】
その後、時刻ｔ４において、駆動信号ＰＳＨがローレベルからハイレベルに遷移する。時刻ｔ４以降は、時刻ｔ０から時刻ｔ４までの動作を繰り返すことで、サンプリング動作とホールド動作とを切り替える。
【００５４】
本実施例において、第２電流源３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートに電圧が供給されている間、トランジスタＭ２は基準電流を出力している。一方で、第２電流源３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートに電圧が供給されている間、第１電流源３０に含まれるトランジスタＭ７からの電流の出力は停止している。そして、トランジスタＭ２のゲートの電圧が保持された後、トランジスタＭ７からの電流の出力が開始される。
【００５５】
このような構成によれば、撮像装置の画質を向上させることができる。この効果について説明する。まず、トランジスタＭ２のゲートに電圧をサンプリングしているとき、第２電流源３２に含まれるトランジスタＭ２が基準電流を供給している。トランジスタＭ２のドレインの電圧は、基準電流に応じて、電源電圧ＶＤＤとは異なる値をとる。言い換えると、トランジスタＭ２のソースとドレインとの間には所定の電圧が生じる。その後、トランジスタＭ２のゲートの電圧を保持した後も、トランジスタＭ２はほぼ同じ基準電流を供給する。したがって、サンプリング動作とホールド動作との間での、トランジスタＭ２のドレインの電圧の変動を小さくすることができる。そのため、トランジスタＭ２のゲートとドレインとの結合容量を介して生じるトランジスタＭ２のゲートの電圧の変動を小さくすることができる。結果として、トランジスタＭ２のゲートに正確に電圧を保持することができ、トランジスタＭ２が正確な基準電流を出力できる。このように、画質を向上させることが可能である。
【００５６】
また、トランジスタＭ２のゲートに電圧をサンプリングしているとき、第１電流源３０に含まれるトランジスタＭ７からの電流の出力が停止される。そのため、撮像装置全体で見たとき、電源ノードからグラウンドノードへの電流量の総和が低減される。これにより、電源ノードを構成する配線抵抗に起因した電圧降下を小さくすることができる。つまり、電源ノードにおける電圧シェーディングを低減できる。結果として、複数のトランジスタＭ２のゲートにサンプリングされる電圧のばらつきを低減することができる。なお、この電圧シェーディング低減の効果は、複数の第２電流源３２の数が複数の第１電流源３０の数より少ない実施例において、より顕著に得られる。
【００５７】
また、本実施例では、第２電流源３２のトランジスタＭ２に対して、電圧のサンプリングを行い、第２電流源３２の供給する基準電流を基準とする第１電流源３０の出力を停止している。そのため、サンプリングの後に、第１電流源３０に含まれるトランジスタＭ７からの電流の出力を開始したときに、第２電流源３２に含まれるトランジスタＭ２のドレインの電圧はほとんど変化しない。そのため、電圧シェーディングを低減しつつ、第２電流源での電圧の保持を正確に行うことができる。結果として、撮像装置の画質を大幅に向上させることが可能である。
【００５８】
以上に述べた通り、本実施例によれば、撮像装置の画質を向上させることができる。特に本実施例では画素１０から出力される信号のノイズを低減できる。
【実施例２】
【００５９】
実施例２の撮像装置を説明する。本実施例の撮像装置は、第１電流源１３０に含まれるトランジスタＭ７が、信号処理回路４０に含まれる増幅回路４２へ電流を供給する点で、実施例１と異なる。実施例１との相違を説明し、実施例１と同様の部分は説明を省略する。
【００６０】
本実施例では、第２電流源１３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートへ電圧が供給されているときに、トランジスタＭ２は基準電流を供給し、かつ、トランジスタＭ７から増幅回路４２への電流の出力が停止される。そして、トランジスタＭ２のゲートに電圧が保持されているときに、トランジスタＭ７から増幅回路４２へ電流が出力される。
【００６１】
図１は、本実施例の撮像装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。実施例１との相違は、第１電流源３０の代わりに第１電流源１３０が配されていること、および、第２電流源３２の代わりに第２電流源１３２が配されていることである。また、電圧供給部３４の代わりに電圧供給部１３４が配される。他の構成は実施例１と同様なので、説明を省略する。
【００６２】
複数の第１電流源１３０は、それぞれ、対応する画素列の信号処理回路４０に含まれる増幅回路４２に電流を供給する。また、第１電流源３０は第２電流源１３２に接続される。第２電流源１３２は、第１電流源１３０に対して基準となる基準電流を供給する。
【００６３】
図５は本実施例の撮像装置の等価回路を示す図である。図１または図２と同じ部分については、図１または図２と同じ符号を付してある。また、図５においては、信号処理回路４０に含まれる比較部４４、および、メモリ４６、ならびに、参照信号発生回路５０、カウンタ６０、水平走査回路８０の図示は省略されている。
【００６４】
図５に示されたトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、および、トランジスタＭ２０には、それぞれ、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。図５に示されたトランジスタＭ３〜Ｍ７には、それぞれ、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。
【００６５】
本実施例の電圧供給部１３４は、トランジスタＭ１がグラウンドノード側に接続され、参照電流源３６が電源ノード側に接続される点で、実施例１の電圧供給部３４と相違する。他の構成は電圧供給部３４と同じである。
【００６６】
本実施例の第２電流源１３２はトランジスタＭ２を含む。トランジスタＭ２のソースがグラウンドノードに接続される。また、第２電流源１３２に含まれる容量素子１１３の第２端子がグラウンドノードに接続される。他の構成は第２電流源３２と同じである。なお、トランジスタＭ２からの電流を受けるトランジスタＭ４のソースは電源ノードに接続される。
【００６７】
本実施例の第１電流源１３０はトランジスタＭ７を含む。トランジスタＭ７のソースが電源ノードに接続される。また、ゲート接地回路を構成するトランジスタＭ６と、第２スイッチＭ５は、トランジスタＭ７とグラウンドノードとの間の電気経路に直列に配される。
【００６８】
増幅回路４２には、出力線１１２からの信号Ｖｉｎが入力される。増幅回路４２は、入力された信号Ｖｉｎを増幅して、増幅信号Ｖｏｕｔを出力する。増幅回路４２は、トランジスタＭ１３とトランジスタＭ１２とを含む。トランジスタＭ１２およびトランジスタＭ１３には、それぞれ、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。トランジスタＭ１３のソースはグラウンドノードに接続される。トランジスタＭ１３のドレインは、トランジスタＭ１２を介して、出力ノードに接続される。トランジスタＭ１３はゲート接地回路を構成する。具体的に、トランジスタＭ１３のゲートにはバイアス電圧ＶＮＧＨが供給される。
【００６９】
第１電流源１３０に含まれるトランジスタＭ７は、増幅回路４２に電流を供給する。具体的には、トランジスタＭ７が、トランジスタＭ１２と電源ノードとの間の電気経路に配される。このような構成により、トランジスタＭ７は、トランジスタＭ１２の電流源負荷として動作する。
【００７０】
次に、本実施例の動作は、実施例１と同じである。すなわち、図４が、撮像装置の駆動信号のタイミングチャートを模式的に示す図である。詳細な説明は省略する。
【００７１】
本実施例において、第２電流源１３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートに電圧が供給されている間、トランジスタＭ２は基準電流を出力している。一方で、第２電流源１３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートに電圧が供給されている間、第１電流源１３０に含まれるトランジスタＭ７からの電流の出力は停止している。そして、トランジスタＭ２のゲートの電圧が保持された後、トランジスタＭ７からの電流の出力が開始される。
【００７２】
このような構成によれば、実施例１と同様に、撮像装置の画質を向上させることができる。特に本実施例では増幅回路４２から出力される信号のノイズを低減できる。
【実施例３】
【００７３】
実施例３の撮像装置を説明する。本実施例の撮像装置は、第１電流源１３０に含まれるトランジスタＭ７が、信号処理回路４０に含まれるＡＤ変換回路へ電流を供給する点で、実施例２と異なる。実施例２との相違を説明し、実施例１または実施例２と同様の部分は説明を省略する。
【００７４】
本実施例では、第２電流源１３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートへ電圧が供給されているときに、トランジスタＭ２は基準電流を供給し、かつ、トランジスタＭ７からＡＤ変換回路への電流の出力が停止される。そして、トランジスタＭ２のゲートに電圧が保持されているときに、トランジスタＭ７からＡＤ変換回路へ電流が出力される。
【００７５】
図１は、本実施例の撮像装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。本実施例の撮像装置は、複数の第１電流源１３０と、複数の第２電流源１３２とを備える。複数の第１電流源１３０は、それぞれ、対応する画素列の信号処理回路４０に含まれるＡＤ変換回路に電流を供給する。他の構成は実施例２と同様である。
【００７６】
図６は本実施例の撮像装置の等価回路を示す図である。図１、図２、または、図５と同じ部分については、図１、図２、または、図５と同じ符号を付してある。また、図６においては、信号処理回路４０に含まれる増幅回路４２、および、メモリ４６、ならびに、参照信号発生回路５０、カウンタ６０、水平走査回路８０の図示は省略されている。
【００７７】
図６に示されたトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、および、トランジスタＭ２０には、それぞれ、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。図６に示されたトランジスタＭ３〜Ｍ７には、それぞれ、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。
【００７８】
第１電流源１３０、第２電流源１３２、および、本実施例の電圧供給部１３４は、実施例２と同様である。これらの構成の説明は省略する。
【００７９】
図６には、ＡＤ変換回路に含まれる比較部４４が示されている。比較部４４の第１入力ノードには、出力線１１２からの信号Ｖｉｎが入力される。比較部４４の第２入力ノードには、参照信号発生回路５０によって生成された参照信号Ｖｒｅｆが入力される。比較部４４は、出力線１１２からの信号Ｖｉｎと参照信号Ｖｒｅｆとの比較を行う。参照信号Ｖｒｅｆには、例えば、ランプ信号が用いられる。
【００８０】
比較部４４は、差動対を構成するトランジスタＭ１４およびトランジスタＭ１５を含む。トランジスタＭ１４およびトランジスタＭ１５には、それぞれ、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。トランジスタＭ１４のドレイン、および、トランジスタＭ１５のドレインには、２つのトランジスタＭ１６によって構成されたカレントミラー回路が接続される。トランジスタＭ１６には、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。トランジスタＭ１５のドレインが、比較部４４の出力ノードである。
【００８１】
第１電流源１３０に含まれるトランジスタＭ７は、比較部４４に電流を供給する。具体的には、トランジスタＭ１４のソース、および、トランジスタＭ１５のソースが、第１電流源１３０に含まれるトランジスタＭ７に接続される。このような構成により、トランジスタＭ７が比較部４４のテール電流源として動作する。なお、トランジスタＭ７、および、トランジスタＭ１４〜Ｍ１６は、差動増幅回路を構成している。
【００８２】
次に、本実施例の動作は、実施例１と同じである。すなわち、図４が、撮像装置の駆動信号のタイミングチャートを模式的に示す図である。詳細な説明は省略する。
【００８３】
本実施例において、第２電流源１３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートに電圧が供給されている間、トランジスタＭ２は基準電流を出力している。一方で、第２電流源１３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートに電圧が供給されている間、第１電流源１３０に含まれるトランジスタＭ７からの電流の出力は停止している。そして、トランジスタＭ２のゲートの電圧が保持された後、トランジスタＭ７からの電流の出力が開始される。
【００８４】
このような構成によれば、実施例１と同様に、撮像装置の画質を向上させることができる。特に本実施例ではＡＤ変換回路によるＡＤ変換の精度を向上させることができる。
【実施例４】
【００８５】
実施例４の撮像装置を説明する。本実施例の撮像装置は、第１電流源２３０が、第１電流源２３０に含まれるトランジスタＭ７のゲートへの電圧の供給と、トランジスタＭ７のゲートの電圧の保持とを選択的に行う制御部を備える点で、実施例１と相違する。実施例１との相違を説明し、実施例１と同様の部分は説明を省略する。
【００８６】
図１は、本実施例の撮像装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。実施例１の第１電流源３０の代わりに、第１電流源２３０が配される。他の構成は、実施例１と同様なので、説明を省略する。
【００８７】
図７は本実施例の撮像装置の等価回路を示す図である。図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してある。図２においては、参照信号発生回路５０、カウンタ６０、および、水平走査回路８０の図示は省略されている。以下では１つの画素列を例に説明するが、他の画素列も同様の構成である。
【００８８】
本実施例の第１電流源２３０は、トランジスタＭ７のゲートに接続されたトランジスタＭ２１（以下、第３スイッチＭ２１）を含む。第３スイッチＭ２１には、第３スイッチＭ２１のオンとオフとを制御するための駆動信号ＰＳＨ２が供給される。第３スイッチＭ２１がオンすることで、トランジスタＭ７のゲートが、第２電流源３２に含まれるトランジスタＭ２のドレイン、および、トランジスタＭ４のゲートに接続される。第３スイッチＭ２１がオフすることで、トランジスタＭ７のゲートが電気的にフローティングになる。このような構成により、第３スイッチが、トランジスタＭ７のゲートへの電圧の供給と、トランジスタＭ７のゲートの電圧の保持とを選択的に行う。
【００８９】
本実施例の第１電流源２３０は、容量素子１１４を含む。容量素子１１４は第１端子および第２端子を含む。第１端子はトランジスタＭ７のゲートに接続される。第２端子はグラウンドノードに接続される。容量素子１１４によって、トランジスタＭ７のゲートの容量を大きくすることができるため、画質を向上させることができる。なお、容量素子１１４は省略してもよい。
【００９０】
第１電流源２３０の他の構成は、実施例１の第１電流源３０と同様である。なお、本実施例においては、第２スイッチＭ２０に駆動信号ＰＳＨ１が供給される。
【００９１】
次に、本実施例の動作を説明する。図８は、撮像装置の駆動信号のタイミングチャートを模式的に示す図である。図８は、駆動信号ＰＳＨ１、駆動信号ＰＳＨ２、駆動信号ＰＢＩＡＳ、駆動信号ＰＲＥＳ、および、駆動信号ＰＴＸを示している。駆動信号がハイレベルのときに、対応するスイッチまたはトランジスタがオンする。駆動信号がローレベルのときに、対応するスイッチまたはトランジスタがオフする。
【００９２】
本実施例の撮像装置の動作は、電圧供給部３４からの電圧を第２電流源３２に含まれるトランジスタＭ２のゲートにサンプリングするサンプリング動作と、トランジスタＭ２のゲートの電圧を保持するホールド動作とを含む。図８における時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間に、第２電流源３２におけるサンプリング動作が行われる。時刻ｔ１から時刻ｔ５までの期間に、第２電流源３２におけるホールド動作が行われている。
【００９３】
さらに、本実施例の撮像装置の動作は、第１電流源２３０に含まれるトランジスタＭ７のゲートに電圧をサンプリングするサンプリング動作と、トランジスタＭ７のゲートの電圧を保持するホールド動作とを含む。図８における時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間に、第１電流源２３０におけるサンプリング動作が行われる。時刻ｔ３から時刻ｔ５までの期間に、第１電流源２３０におけるホールド動作が行われている。それぞれの電流源でサンプリング動作とホールド動作とのいずれを行うかは、撮像装置の駆動に合わせて決定される。
【００９４】
時刻ｔ０において、駆動信号ＰＳＨ１および駆動信号ＰＳＨ２が、それぞれ、ローレベルからハイレベルへ遷移する。これにより、第２スイッチＭ２０および第３スイッチＭ２１がオンする。トランジスタＭ２のゲート、および、トランジスタＭ７のゲートに、それぞれ、電圧が供給される。このとき、駆動信号ＰＢＩＡＳはローレベルであるため、第１スイッチＭ５はオフしている。したがって、トランジスタＭ７から出力線１１２への電流の供給は停止している。
【００９５】
時刻ｔ１において、駆動信号ＰＳＨ１がハイレベルからローレベルに遷移する。これにより、第２スイッチＭ２０がオフする。第２スイッチＭ２０がオフすることにより、トランジスタＭ２のゲートの電圧が保持される。
【００９６】
時刻ｔ２において、駆動信号ＰＢＩＡＳがローレベルからハイレベルに遷移する。これにより、第１スイッチＭ５がオンする。第１スイッチＭ５がオンすることにより、トランジスタＭ７から出力線１１２へ電流が出力される。
【００９７】
その後、時刻ｔ３において、駆動信号ＰＳＨ２がハイレベルからローレベルに遷移する。これにより、第３スイッチＭ２１がオフする。第３スイッチＭ２１がオフすることにより、トランジスタＭ７のゲートの電圧が保持される。
【００９８】
次に、時刻ｔ４において、駆動信号ＰＢＩＡＳがハイレベルからローレベルへ遷移する。これにより、第１スイッチＭ５がオフする。第１スイッチＭ５がオフすることにより、トランジスタＭ７から出力線１１２への電流の出力が停止される。
【００９９】
その後、時刻ｔ５において、駆動信号ＰＳＨ１および駆動信号ＰＳＨ２が、それぞれ、ローレベルからハイレベルへ遷移する。時刻ｔ５以降は、時刻ｔ０から時刻ｔ５までの動作を繰り返すことで、サンプリング動作とホールド動作とを切り替える。
【０１００】
時刻ｔ３と時刻ｔ４との間の期間に、画素１０から出力線１１２への信号の出力動作が行われる。まず、駆動信号ＰＲＥＳがハイレベルとなることにより、増幅トランジスタＭ８のゲートの電圧がリセットされる。駆動信号ＰＲＥＳがローレベルとなった後に、駆動信号ＰＴＸがハイレベルになる。これにより、フォトダイオードＤ１の電荷が、増幅トランジスタＭ８のゲートに転送される。このような動作により、画素１０からの信号が、出力線１１２に出力される。
【０１０１】
本実施例では、複数の第１電流源２３０が、トランジスタＭ７に接続された第３スイッチＭ２１を含む。第３スイッチＭ２１は、トランジスタＭ７のゲートの電圧を保持する。このような構成によれば、ノイズを低減することができる。
【０１０２】
一部の画素列の画素１０のフォトダイオードＤ１に強い光が入射すると、当該画素列に対応する出力線１１２に大きな電圧の変動が生じる。出力線１１２の電圧の変動が、結合容量を介して、他の画素列の第１電流源２３０に含まれるトランジスタＭ７のゲートの電圧を変動させる可能性がある。結果としてノイズが生じる可能性がある。しかし、本実施例によれば、第３スイッチＭ２１によりトランジスタＭ７のゲートの電圧が保持されているため、出力線１１２の電圧の変動を受けにくい。特に、トランジスタＭ７のゲートに電圧を供給する配線が、出力線１１２と交差する方向に延在している場合、当該配線の電圧が変動しやすい。このような構成においては、ノイズを低減する効果がより顕著である。
【０１０３】
以上に述べた通り、本実施例によれば、撮像装置の画質を向上させることができる。特に本実施例では強い光が入射したときに生じるノイズを低減することができる。
【実施例５】
【０１０４】
図９には、本発明の１つの実施形態の光電変換システムの構成が示されている。光電変換システム８００は、例えば、光学部８１０、撮像素子１、映像信号処理部８３０、記録・通信部８４０、タイミング制御部８５０、システム制御部８６０、及び再生・表示部８７０を含む。撮像装置８２０は、撮像素子１及び映像信号処理部８３０を有する。撮像素子１には、上記の実施形態で説明された光電変換装置が用いられる。
【０１０５】
レンズ等の光学系である光学部８１０は、被写体からの光を撮像素子１の、複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ１０Ａに結像させ、被写体の像を形成する。撮像素子１は、タイミング制御部８５０からの信号に基づくタイミングで、画素アレイ１０Ａに結像された光に応じた信号を出力する。撮像素子１から出力された信号は、映像信号処理部である映像信号処理部８３０に入力され、映像信号処理部８３０が、プログラム等によって定められた方法に従って信号処理を行う。映像信号処理部８３０での処理によって得られた信号は画像データとして記録・通信部８４０に送られる。記録・通信部８４０は、画像を形成するための信号を再生・表示部８７０に送り、再生・表示部８７０に動画や静止画像を再生・表示させる。記録・通信部８４０は、また、映像信号処理部８３０からの信号を受けて、システム制御部８６０と通信を行うほか、不図示の記録媒体に、画像を形成するための信号を記録する動作も行う。
【０１０６】
システム制御部８６０は、撮像システムの動作を統括的に制御するものであり、光学部８１０、タイミング制御部８５０、記録・通信部８４０、及び再生・表示部８７０の駆動を制御する。また、システム制御部８６０は、例えば記録媒体である不図示の記憶装置を備え、ここに撮像システムの動作を制御するのに必要なプログラム等が記録される。また、システム制御部８６０は、例えばユーザの操作に応じて駆動モードを切り替える信号を撮像システム内に供給する。具体的な例としては、読み出す行やリセットする行の変更、電子ズームに伴う画角の変更や、電子防振に伴う画角のずらし等である。タイミング制御部８５０は、システム制御部８６０による制御に基づいて撮像素子１及び映像信号処理部８３０の駆動タイミングを制御する。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  画素
３０、１３０、２３０  第１電流源
３２、１３２  第２電流源
４０  信号処理回路
１１２  出力線
Ｍ１〜Ｍ１６  トランジスタ
Ｍ５  第１スイッチ（トランジスタ）
Ｍ２０  第２スイッチ（トランジスタ）
Ｍ２１  第３スイッチ（トランジスタ）
【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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【図８】
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【図９】
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