(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検知する検知部と当該検知部で検知した物理量に基づいて単位信号を生成する単位信号生成部とを単位構成要素内に含み、複数の前記単位構成要素が所定の順に配されて複数の出力信号線に接続され、各単位構成要素が対応する前記出力信号線から前記単位信号を出力する単位構成要素部と、
所定の前記出力信号線に共通に設けられ、基準電流を発生する基準電流源部と、
前記複数の出力信号線のそれぞれに設けられ、前記基準電流に応じた動作電流を、対応する前記出力信号線へ供給する動作電流源部と、
前記基準電流源部または前記動作電流源部を制御して、前記複数の出力信号線の一部を選択して前記動作電流を流すことで前記単位信号を読み出す選択読出モードが指定されたときには、前記単位信号を読み出さない非選択の出力信号線の電流を、前記選択された出力信号線の前記動作電流よりも減少させる制御部と、
を備え、
前記複数の出力信号線から出力される複数の前記単位信号に基づいて物理情報を取得する
物理情報取得装置。
【請求項２】
前記基準電流源部として、前記制御部の制御によって、前記複数の出力信号線の一部と残る他の一部とに対して選択的に動作電流を流すために、それぞれが基準電流を発生可能な２つの基準電流源部を備える
請求項１に記載の物理情報取得装置。
【請求項３】
前記２つの基準電流源部の各々は、一方の前記基準電流源部が、前記選択された出力信号線に前記動作電流を流すための第１の基準電流を発生するときに、他方の前記基準電流部が、前記動作電流より小さい電流を対応する前記出力信号線に流すための第２の基準電流を発生し、前記制御部によって、前記第１の基準電流と前記第２の基準電流の切り替えが可能に構成されている
請求項２に記載の物理情報取得装置。
【請求項４】
前記２つの基準電流源部の各々は、一方の前記基準電流源部が、前記選択された出力信号線に前記動作電流を流すために前記基準電流を発生するときに、他方の前記基準電流部は、前記動作電流をゼロとするように制御され、当該動作電流を流すか否かを前記制御部によって切り替え可能に構成されている
請求項２に記載の物理情報取得装置。
【請求項５】
前記複数の出力信号線は、出力信号線ごとの前記動作電流源部を介して共通の共通電位線に接続されている
請求項３または４に記載の物理情報取得装置。
【請求項６】
前記動作電流源部は、前記出力信号線ごとに前記動作電流の電流路の導通と非導通を前記制御部の制御により切り替えるスイッチを有する
請求項１〜５の何れか一項に記載の物理情報取得装置。
【請求項７】
前記非選択の出力信号線の電位を所定値に固定する基準電圧供給部を、さらに有する
請求項１から６の何れか一項に記載の物理情報取得装置。
【請求項８】
前記動作電流源部は、前記動作電流の経路に接続された電流制御スイッチを含み、
前記基準電流源部と各電流制御スイッチは、前記基準電流のミラー電流を前記動作電流とするミラー電流回路を構成する
請求項１から７の何れか一項に記載の物理情報取得装置。
【請求項９】
複数の単位構成要素の各々で物理量を検知し、かつ当該検知した物理量に基づいて単位信号を生成し、
前記複数の単位構成要素内で生成された複数の前記単位信号を、各単位構成要素にそれぞれ接続される出力信号線に動作電流を流すことで読み出し、
読み出した前記単位信号に基づいて物理情報を取得する物理情報取得方法であって、
複数の前記出力信号線に対応した共通な基準電流を発生させ、
当該基準電流に応じた前記動作電流を前記複数の出力信号線に流す際に、前記単位信号を読み出すために選択された出力信号線には動作電流を流し、
前記選択された出力信号線を、前記単位信号を読み出さない非選択の出力信号線に切り替えるときは、当該出力信号線の電流を減少させる
物理情報取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理情報取得方法および物理情報取得装置に関する。より詳細には、たとえば光や放射線などの外部から入力される電磁波に対して感応性をする複数の単位構成要素が配列されてなり、単位構成要素によって電気信号に変換された物理量分布を電気信号として読出可能な、たとえば固体撮像装置などの、物理量分布検知の半導体装置を用いて、情報量を減らして一部の情報のみを使用する動作モードに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば光や放射線などの外部から入力される電磁波あるいは圧力（接触など）などの物理量変化に対して感応性をする単位構成要素（たとえば画素）をライン状もしくはマトリクス状に複数個配列してなる物理量分布検知半導体装置が様々な分野で使われている。
【０００３】
一例として映像機器の分野では、物理量の一例である光（電磁波の一例）の変化を検知するＣＣＤ（Charge Coupled Device ）型あるいはＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ；金属酸化膜半導体）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor； 相補金属酸化膜半導体）型の撮像素子（撮像デバイス）を用いた固体撮像装置が使われている。
【０００４】
また、コンピュータ機器の分野では、指紋に関する情報を圧力に基づく電気的特性の変化や光学的特性の変化に基づき指紋の像を検知する指紋認証装置などが使われている。これらは、単位構成要素（固体撮像装置にあっては画素）によって電気信号に変換された物理量分布を電気信号として読み出す。
【０００５】
また、固体撮像装置の中には、電荷生成部で生成された信号電荷に応じた画素信号を生成する画素信号生成部に増幅用の駆動トランジスタを有する増幅型固体撮像素子（ＡＰＳ；Active Pixel Sensor ／ゲインセルともいわれる）構成の画素を備えた増幅型固体撮像装置がある。たとえば、ＣＭＯＳ型固体撮像装置の多くはそのような構成をなしている。
【０００６】
近年、低消費電力化やシステムの小型化の点でＣＣＤ型イメージセンサよりも有利なＸＹアドレス型固体撮像素子、たとえばＣＭＯＳ型イメージセンサが広く用いられるようになってきている。
【０００７】
このような増幅型固体撮像装置において画素信号を外部に読み出すには、複数の単位画素が配列されている画素部に対してアドレス制御をし、個々の単位画素からの信号を決められたアドレスの順または任意に選択して読み出すようにしている。つまり、増幅型固体撮像装置は、アドレス制御型の固体撮像装置の一例である。
【０００８】
また、単位画素がマトリクス状に配されたＸ−Ｙアドレス型固体撮像素子の一種である増幅型固体撮像素子は、画素そのものに増幅機能を持たせるために、ＭＯＳ構造などの能動素子（ＭＯＳトランジスタ）を用いて画素を構成している。すなわち、光電変換素子であるフォトダイオードに蓄積された信号電荷（光電子やホール）を前記能動素子で増幅し、画像情報として読み出す。
【０００９】
この種のＸ−Ｙアドレス型固体撮像素子では、たとえば、画素トランジスタが２次元行列状に多数配列されて画素部が構成され、ライン（行）ごとあるいは画素ごとに入射光に対応する信号電荷の蓄積が開始され、その蓄積された信号電荷に基づく電流または電圧の信号がアドレス指定によって各画素から順に読み出される。ここで、ＭＯＳ（ＣＭＯＳを含む）型においては、アドレス制御の一例として、１行分を同時にアクセスして行単位で画素信号を画素部から読み出す方式が多く用いられている。
【００１０】
＜従来の固体撮像装置の構成と動作＞
図１２は、従来例のＣＭＯＳ固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略構成図である。この図１２に示した固体撮像装置１は、単位画素３から画素信号を出力する増幅用トランジスタがソースフォロワ回路を構成するようになっており、かつ、たとえば非特許文献１，２に示されるように、ソースフォロワの負荷として一定の動作電流を流すトランジスタが設けられ、特に特許文献２と同様に、そのトランジスタをカレントミラー回路を用いているものである。
【００１１】
【非特許文献１】米本和也著、“ＣＣＤ／ＣＭＯＳイメージセンサの基礎と応用”、ＣＱ出版社、2003年8月10日、初版、第６章の図６−９など
【非特許文献２】１９９６ ＩＳＳＣＣ ＳＬＩＤＥ ＳＵＰＰＬＥＭＥＮＴ， ＳＥＳＳＩＯＮ ６，ＰＡＰＥＲ ＴＰ ６．５（ｐｐ．８０，８１，３７２，２７２）
【００１２】
図１２に示すように、この固体撮像装置は、複数の単位画素３が配列された撮像部（画素部）１０と、撮像部１０の外側に設けられた水平走査部１２および垂直走査部１４と、垂直列ごとに配されたカラム信号処理部２２を有するカラム処理部２０と、撮像部１０の単位画素３に画素信号読出用の動作電流（読出電流）を供給する読出電流源部２７と、水平選択スイッチ部６０と、出力回路８８とを備えている。これらの各機能部は、同一の半導体基板上に設けられている。
【００１３】
詳細は、図示を割愛するが、単位画素３は、たとえば、行および列に、すなわち２次元マトリクス状に配列され、また、所定行を選択し、さらに画素信号を垂直信号線（信号読出線）１８に読み出すために、垂直走査部１４で制御される行制御線１５や画素信号をカラム処理部２０に伝達する垂直信号線（出力信号線）１８と接続される。
【００１４】
また図示を割愛するが、単位画素３には、受光量に応じた信号電荷を生成するフォトダイオードや、生成された信号電荷に基づいて画素信号を生成するフローティングディフュージョンアンプ構成の画素信号生成部などが設けられる。
【００１５】
ここで、画素信号生成部には、読出電流源部２７との間で回路構成されることで、略一定の動作電流（読出電流、負荷電流）が供給されるソースフォロワ構成の増幅用トランジスタ４２が設けられる。
【００１６】
カラム処理部２０は、各垂直列の垂直信号線１８と水平信号線８６との間の信号経路上に配置され（レイアウト的に垂直信号線１８と水平信号線８６との間であることに限定されない）、各垂直信号線１８から画素信号を取り込んで、必要に応じて所定の信号処理を施してから、水平走査部１２による水平走査（水平方向のアドレス選択）によって、所定列の画素信号を、水平信号線８６を介して出力回路８８に渡すようになっている。
【００１７】
たとえば、カラム処理部２０には、単位画素３からの画素信号Ｓ１を保持する蓄積機能を持った回路（カラム信号処理部）が設けられる。一例として、スイッチ用のトランジスタ１１２と画素信号Ｓ１に応じた電圧値を保持する記憶部１１４とが設けられている。なお、この記憶部１１４は、非特許文献１の図６−９に示されているＣＤＳ(Correlated Double Sampling ；相関２重サンプリング）処理機能部用のものとして利用されるものと考えてもよい。
【００１８】
トランジスタ１１２のゲートには、各記憶部１１４に画素信号を保持させる書込制御信号ＭＷＲが供給される。垂直信号線１８には、入射光に応じてフォトダイオードなどから出力される信号電荷に応じた電位から、ソースフォロワ構成の増幅用トランジスタ４２の閾値電圧値だけ低下させられた画素信号Ｓ１が出力され、これが記憶部１１４に印加される。
【００１９】
水平選択スイッチ部６０には、スイッチ用のトランジスタ１２２が設けられ、そのゲートには、水平走査部１２から列選択用の制御パルスφｇが供給され、記憶部１１４に記憶された画素信号電圧Ｖｍ（画素信号Ｓ２）を水平信号線８６側に所定のタイミングで出力するように構成されている。
【００２０】
読出電流源部２７は、各垂直列に設けられたトランジスタ（特に負荷ＭＯＳトランジスタという）３０３と、全垂直列に対して共用される電流生成部３１２およびトランジスタ３１４を有する基準電流源部３１０とを備えている。各垂直列の負荷ＭＯＳトランジスタ３０３は基準電流源部３１０のトランジスタ３１４との間でカレントミラー回路を構成するように接続されている。基準電流源部３１０は、垂直列ごとに設けられた負荷ＭＯＳトランジスタ３０３（図３などの電流源トランジスタ３０４に相当）に流れる電流を制御する電流制御部として機能するものである。
【００２１】
各カラム信号処理部（信号保持部２４）の出力側は、水平選択スイッチ部６０のトランジスタ１２２を介して水平信号線８６に接続されている。水平信号線８６は出力回路８８に接続される。出力回路８８から出力された撮像信号Ｓ３は、固体撮像装置（デバイス）の外部に出力される。
【００２２】
ここで、この従来例においては、画素信号Ｓ１の増幅にはソースフォロワを利用し、負荷としてカレントミラー型の負荷ＭＯＳトランジスタ３０３を各垂直列に配置している。この負荷ＭＯＳトランジスタ３０３の電流値は負荷ＭＯＳ電流源として機能する基準電流源部３１０によって決められる。
【００２３】
各列に配された記憶部１１４によって、全体としてラインメモリ構成の信号保持部２４が構成され、１行分の画素信号が同時に各列の記憶部１１４に読み出されて一旦保持され、後に、水平走査部１２による水平走査によって、所定のタイミングで何れかの列に選択のものが選択されて水平信号線８６に読み出され出力回路８８側に渡される。
【００２４】
一方、デジタルスチルカメラに代表される静止画の撮像技術では、撮像デバイスとして多画素の固体撮像素子を用い、全画素の画素情報を独立に読み出すことによって静止画を得るようにしている。たとえば、デジタルスチルカメラでは、シャッタを切って撮り込んだ静止画には高精細化が要求されるため、より多画素の固体撮像素子が用いられる。
【００２５】
一方、全画素の画素情報を独立に読み出すことに限らず、実際に使用する画素情報量を減らし、画素部の一部の画素情報のみを使用する動作モードが設けられることもある。たとえば、所定の間隔行や間隔列ごとに画素信号を読み出すいわゆる間引き読出モードや、ある領域を区切って読み出す切出モードなどがある。
【００２６】
たとえば、静止画を撮り込む前には、通常、小画面のたとえば液晶モニタに動画（被写体画像）を映し出して被写体を確認（モニタリング）する作業が行なわれる。この被写体を確認している段階（モニタリングモード）では、液晶モニタの画素数に応じた荒い画像（低解像度の画像）でよい。
【００２７】
また、デジタルスチルカメラなどの携帯機器における画像伝送では、送信のデータレートが限られている。したがって、静止画については高精細な画像を得るために全画素の画素情報を伝送し、動画については画素情報を間引きすることによって情報量を減少させて伝送する。
【００２８】
撮像デバイスとしてＣＣＤ型イメージセンサを用いた場合の画素情報の間引き処理では、たとえば、イメージセンサ（画素部、撮像部）から画素情報を全画素分読み出した後、外部の信号処理系で画素情報を間引く方法が採られていた。また、撮像デバイスとしてたとえばＭＯＳ型イメージセンサを用いたカラーカメラにおいても、ＣＣＤ型イメージセンサでの間引読出方法にならっていた。
【００２９】
このような理由から、ＣＣＤ型イメージセンサあるいはＭＯＳ型イメージセンサを撮像デバイスとして用いた単板式カラーカメラでは、イメージセンサから画素情報を全画素分読み出した後、外部の信号処理系で画素情報の間引き処理を行なうようにしていた。しかしながら、この場合、間引き処理によって情報量を減らしているにも拘わらず、イメージセンサの駆動周波数は不変であるので、消費電力を低減できることにはならず、逆に、後段の信号処理系に負荷をかける結果となっていた。
【００３０】
特に、ＭＯＳ型イメージセンサを撮像デバイスとして用いた単板式カラーカメラにあっては、ＣＣＤ型イメージセンサに対する優位性が、先述したように、低消費電力化とシステムの小型化にあるので、実際に使用する画素情報量を減らした場合には、それに応じて後段の信号処理系に負荷を掛けずに消費電力を低減できれば、その意義は非常に大きいと言える。このような要求に応える仕組みとして、たとえば特許文献１に記載の仕組みがある。
【００３１】
【特許文献１】特開２００１−２９８７４８号公報
【００３２】
この特許文献１に記載の仕組みでは、カラーコーディングの配列を単位として、その単位の繰返し（たとえば垂直２×水平２の繰返し）のカラーコーディングを持つカラーフィルタが配されたＸＹアドレス型固体撮像素子を用い、間引読出モードが指定されたとき、システムのクロック周波数を間引きの度合いに応じて低周波数に変換し、その変換されたクロック周波数に基づいて行方向にも列方向にも数画素ずつ飛ばしながら画素を選択して順に画素信号を読み出すようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
しかしながら、特許文献１に記載の仕組みを、図１２に示すような、各垂直列の垂直信号線１８と水平信号線８６との間にカラム処理部２０を配置し、水平走査部１２による水平走査によって、所定列の画素信号を、水平信号線８６を介して出力回路８８に渡す仕組みに適用したのでは、必ずしも、十分な消費電力の低減効果を得ることができない。
【００３４】
すなわち、特許文献１に記載の仕組みでは、垂直信号線と水平信号線との間に直接に水平走査用のトランジスタを設けているので、間引読出モード時には、全画素読出モード時よりも低周波数のシステムクロックに基づいて、読出対象となる列の垂直信号線のみから選択的に画素信号を水平信号線側に読み出すことができる（特許文献１の段落３６〜４０を参照）。
【００３５】
ここで図１２に示す構成に特許文献１に記載の仕組みを適用すると、水平走査による間引処理の対象は、ラインメモリ構成の信号保持部２４とせざるを得ず、最終的には使用されない列の画素信号をも、一旦、信号保持部２４の記憶部１１４に保持することになる。
【００３６】
すなわち、垂直信号線に接続されているラインメモリ構成の信号保持部２４に、１行分の全ての列の画素情報を一度蓄積し、画素信号を必要としない列は、水平走査による水平選択パルスの駆動を変えることにより、画素情報を必要とする間引かれない列の画素信号のみを信号保持部２４から取り出す方式とすることになる。
【００３７】
しかしながら、１行分の全ての列の画素情報を一度カラム処理部２０に読み出してたとえばラインメモリに蓄積するなどしていたのでは、画素信号を撮像部１０からカラム処理部２０へ伝達させるために必要な動作電流Ｉ０を、全ての列の垂直信号線１８に流し続けた状態となる。このため、間引処理によって情報量を減らしているにも拘わらず、消費電力を低減できることにはならない。
【００３８】
同様のことは、間引読出モードに限らず、ある領域を区切って読み出す切出モードなど、全画素の画素情報を独立に読み出すのではなく、画素部の一部の画素情報のみを使用する動作モードの全てについて言えることである。
【００３９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、垂直信号線と水平信号線との間に垂直信号線から画素信号を取り込んで、必要に応じて所定の信号処理を施してから水平方向のアドレス選択操作によって画素信号を水平信号線に出力する構成で、画素情報の間引き処理を行なう場合に、後段の信号処理系に負荷を掛けずに、また消費電力の低減を確実に図ることのできる仕組みを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
本発明に係る仕組みにおいては、物理量を検知する検知部と当該検知部で検知した物理量に基づいて単位信号を生成する単位信号生成部とを単位構成要素内に含み、複数の前記単位構成要素が所定の順に配されて複数の出力信号線に接続され、各単位構成要素が対応する前記出力信号線から前記単位信号を出力する単位構成要素部と、所定の前記出力信号線に共通に設けられ、基準電流を発生する基準電流源部と、前記複数の出力信号線のそれぞれに設けられ、前記基準電流に応じた動作電流を、対応する前記出力信号線へ供給する動作電流源部と、前記基準電流源部または前記動作電流源部を制御して、前記複数の出力信号線の一部を選択して前記動作電流を流すことで前記単位信号を読み出す選択読出モードが指定されたときには、前記単位信号を読み出さない非選択の出力信号線の電流を、前記選択された出力信号線の前記動作電流よりも減少させる制御部と、を備え、前記複数の出力信号線から出力される複数の前記単位信号に基づいて物理情報を取得する。
【００４１】
そして、半導体装置を構成する各単位構成要素の内の一部のものから単位信号を読み出す選択読出モードが指定されたときには、読出対象とならない単位信号生成部の出力信号線の動作電流を、読出対象となる単位信号生成部の出力信号線の動作電流よりも減少させるようにした。
【００４２】
なお、選択読出モード時の単位信号の外部への読出手法自体は、たとえば特開２００１−２９８７４８号公報に記載の仕組みをそのまま適用することができる。すなわち、間引読出しや領域切出しなどの選択読出モードが指定されたときには、システムのクロック周波数を変換し、この周波数変換されたクロック周波数に基づいてカラーコーディングに対応した順番で単位構成要素を選択して信号を読み出せばよい。また、カラーコーディングの配列順を保つように特定の単位構成要素のみを選択して信号を読み出せばよい。
【００４３】
また従属項に記載された発明は、本発明に係る仕組みのさらなる有利な具体例を規定する。たとえば、読出対象とならない単位信号生成部の出力信号線の動作電流減少させるには、たとえば電流路をオン／オフ切替可能なスイッチを設けることで、動作電流をゼロにすることが考えられる。
【００４４】
あるいは、上記スイッチを設けることなく、選択または非選択の各出力信号線に接続される動作電流源部と、共通の基準電流源部の何れかを制御部で直接に制御してもよい。この場合、制御量を調整することで、読み出しがされない非選択の出力信号線について、動作電流をゼロにすることもできるし、読み出しがなされる選択された出力信号線を流れる動作電流よりも少ない微少電流を維持させることもできる。
【００４５】
なお、読出対象とならない単位信号生成部の出力信号線の動作電流をゼロにする際には、読出対象とならない単位信号生成部の出力信号線の動作点電位を所定値にする基準電圧供給部を設けるのがよい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、選択読出モードが指定されたときには、読出対象とならない単位信号生成部の出力信号線の動作電流を、読出対象となる単位信号生成部の出力信号線の動作電流よりも減少させるようにした。垂直信号線と水平信号線との間に垂直信号線から画素信号を取り込んで、必要に応じて所定の信号処理を施してから水平方向のアドレス選択操作によって画素信号を水平信号線に出力する構成であっても、確実に、その電流減少分だけ消費電力を低減できる。また、単位信号生成部から信号を外部に読み出す段階で選択的な読出処理を行なうことができるので、信号処理系に負荷を掛けることなく情報量を圧縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下においては、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像装置の一例である、ＣＭＯＳ撮像素子をデバイスとして使用した場合を例に説明する。
【００４８】
ただしこれは一例であって、対象となるデバイスはＭＯＳ型の撮像デバイスに限らない。光や放射線などの外部から入力される電磁波に対して感応性をする単位構成要素をライン状もしくはマトリクス状に複数個配列してなる物理量分布検知用の半導体装置の全てに、後述する実施形態が同様に適用できる。特に、一方の読出方向である垂直列方向に１つの垂直信号線１８を共有する複数の単位画素３を備えた構成とする場合に用いると好適である。
【００４９】
なお、後述する説明において各機能部の配置や接続関係の説明は、レイアウト（物理的な配置形態）などについての特段の説明のない限り、基本的には、信号系路上についてのものである。
【００５０】
＜撮像装置の概略構成＞
図１は、本発明に係る物理情報取得装置の一実施形態であるＣＭＯＳ固体撮像装置の概略構成図である。この固体撮像装置１は、たとえばカラー画像を撮像し得る電子スチルカメラやＦＡ（Factory Automation）カメラとして適用されるようになっている。
【００５１】
固体撮像装置１は、入射光量に応じた信号を出力する図示しない検知部としての受光素子を含む単位画素が行および列の正方格子状に配列された（すなわち２次元マトリクス状の）撮像部を有し、各単位画素からの信号出力が電圧信号であって、ＣＤＳ処理機能部やその他の機能部が垂直列ごとに設けられたカラム型のものである。
【００５２】
すなわち、図１に示すように、固体撮像装置１は、複数の単位画素３（単位構成要素の一例）が行および列に（２次元行列状に）多数配列された撮像部（画素部）１０いわゆるエリアセンサ部と、撮像部１０の外側に設けられた駆動制御部７と、各垂直列に配されたカラム信号処理部（図ではカラム回路と記す）２２を有するカラム処理部２０と、読出電流源部２７と、水平選択スイッチ部６０とを備えている。
【００５３】
なお、読出電流源部２７は、撮像部１０とカラム処理部２０との間の信号経路（垂直信号線１８）上に設けられ、各垂直信号線１８に対してドレイン端子が接続された図示しない負荷ＭＯＳトランジスタを含む負荷トランジスタ部が配され、各負荷ＭＯＳトランジスタを駆動制御する負荷制御部（負荷ＭＯＳコントローラ）が設けられている。なお、読出電流源部２７の詳細については後述する。
【００５４】
駆動制御部７としては、たとえば水平走査部１２と垂直走査部１４とを備える。また、駆動制御部７の他の構成要素として、水平走査部１２、垂直走査部１４、あるいはカラム処理部２０などの固体撮像装置１の各機能部に所定タイミングの制御パルスを供給する駆動信号操作部（読出アドレス制御装置の一例）１６が設けられている。
【００５５】
これらの駆動制御部７の各要素は、撮像部１０とともに、半導体集積回路製造技術と同様の技術を用いて単結晶シリコンなどの半導体領域に一体的に形成され、半導体システムの一例である固体撮像素子（撮像デバイス）として構成される。
【００５６】
図１では、簡単のため行および列の一部を省略して示しているが、現実には、撮像部１０の各行や各列には、数十から数千の単位画素３が配置される。なお、図示を割愛するが、撮像部１０には、各画素に所定のカラーコーディングを持つ色分離フィルタが形成される。また図示を割愛するが、撮像部１０の各単位画素３は、フォトダイオードやフォトゲートなどの光電変換素子およびトランジスタ回路によって構成されている。
【００５７】
単位画素３は、垂直列選択のための垂直制御線１５を介して垂直走査部１４と、また複数の検知部で検知され増幅素子を有する単位信号生成部で増幅された後に単位画素３から出力される画素信号Ｓ１（＿１〜ｈ；１行中の画素番号）をそれぞれ伝送する伝送線としての垂直信号線１８を介してカラム処理部２０と、それぞれ接続されている。
【００５８】
水平走査部１２は、駆動信号操作部１６から与えられる駆動パルスに応答して列アドレス選択動作（たとえばシフト動作（走査））を開始し、また垂直走査部１４は、駆動信号操作部１６から与えられる駆動パルスに応答して行アドレス選択動作（たとえばシフト動作（走査））を開始するようになっている。垂直制御線１５には、単位画素３を駆動するための種々のパルス信号が含まれる。
【００５９】
水平走査部１２は、水平方向の読出列（水平方向のアドレス）を規定する（カラム処理部２０内の個々のカラム信号処理部２２を選択する）水平アドレス設定部１２ｘと、水平アドレス設定部１２ｘにて規定された読出アドレスに従ってカラム処理部２０の各信号を水平信号線８６に導く水平駆動部１２ｙとを有する。
【００６０】
水平アドレス設定部１２ｘは、図示を割愛するが、シフトレジスタあるいはデコーダを有して構成されており、カラム信号処理部２２からの画素情報を所定の順に選択し、その選択した画素情報を水平信号線８６に出力する選択手段としての機能を持つ。
【００６１】
垂直走査部１４は、垂直方向の読出行（垂直方向のアドレス）を規定する（撮像部１０の行を選択する）垂直アドレス設定部１４ｘと、垂直アドレス設定部１４ｘにて規定された読出アドレス上（水平行方向）の単位画素３に対する制御線にパルスを供給して駆動する垂直駆動部１４ｙとを有する。
【００６２】
垂直アドレス設定部１４ｘは、図示を割愛するが、信号を読み出す行の基本的な制御を行なう垂直シフトレジスタあるいはデコーダの他に、電子シャッタ用の行の制御を行なうシャッタシフトレジスタも有する。
【００６３】
垂直シフトレジスタは、撮像部１０から画素情報を読み出すに当たって各画素を行単位で選択するためのものであり、各行の垂直駆動部１４ｙとともに信号出力行選択手段を構成する。シャッタシフトレジスタは、電子シャッタ動作を行なうに当たって各画素を行単位で選択するためのものであり、各行の垂直駆動部１４ｙとともに電子シャッタ行選択手段を構成する。
【００６４】
駆動信号操作部１６は、図示しないが、各部の動作に必要なクロックや所定タイミングのパルス信号を供給するタイミングジェネレータＴＧ（読出アドレス制御装置の一例）の機能ブロックと、端子１ａを介して入力クロックCLK0や動作モードなどを指令するデータを受け取り、また端子１ｂを介して固体撮像装置１の情報を含むデータDATAを出力する通信インタフェースの機能ブロックとを備える。また、水平アドレス信号を水平アドレス設定部１２ｘへ、また垂直アドレス信号を垂直アドレス設定部１４ｘへ出力し、各アドレス設定部１２ｘ，１４ｘは、それを受けて対応する行もしくは列を選択する。
【００６５】
なお、駆動信号操作部１６は、撮像部１０や水平走査部１２など、他の機能要素とは独立して、別の半導体集積回路として提供されてもよい。この場合、撮像部１０や水平走査部１２などから成る撮像デバイスと駆動信号操作部１６とにより、半導体システムの一例である撮像装置が構築される。この撮像装置は、周辺の信号処理回路や電源回路なども組み込まれた撮像モジュールとして提供されてもよい。
【００６６】
カラム処理部２０は、垂直列（カラム）ごとにカラム信号処理部２２を有して構成されており、１行分の画素の信号を受けて、各カラム信号処理部２２が対応列の画素信号Ｓ１（＿１〜ｈ；１行中の画素番号）を処理して、処理済みの画素信号Ｓ１（＿１〜ｈ；１行中の画素番号）を出力する。
【００６７】
たとえば、各カラム信号処理部２２は、図示を割愛するが、蓄積容量を具備した記憶部を有し、カラム処理部２０全体としてラインメモリを備えた構造となっており、単位画素３から垂直信号線１８を介して読み出された画素信号（単位信号）Ｓ１に基づく所定目的用の物理情報を表わす電位信号Ｖｍを記憶するラインメモリ構造の信号保持機能を備えるようにすることができる（後述する図２を参照）。また同様に蓄積容量を持ち、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling ；相関２重サンプリング）処理を利用したノイズ除去手段の機能を備えるようにしてもよい。
【００６８】
ＣＤＳ処理を行なう場合、駆動信号操作部１６から与えられるサンプルパルスＳＨＰとサンプルパルスＳＨＤといった２つのサンプルパルスに基づいて、垂直信号線１８を介して入力された電圧モードの画素情報に対して、画素リセット直後の信号レベル（ノイズレベル；０レベル）と真の信号レベルとの差分をとる処理を行なうことで、画素ごとの固定ばらつきによる固定パターンノイズ（ＦＰＮ；Fixed Pattern Noise ）やリセットノイズといわれるノイズ信号成分を取り除く。
【００６９】
なお、カラム信号処理部２２には、ＣＤＳ処理機能部などの後段に、必要に応じて信号増幅機能を持つＡＧＣ(Auto Gain Control) 回路やその他の処理機能回路などを設けることも可能である。
【００７０】
カラム処理部２０の後段には、図示しない水平読出用のスイッチ（選択スイッチ）を備えた水平選択スイッチ部６０が設けられている。各垂直列のカラム信号処理部２２の出力端は、カラム信号処理部２２から画素信号Ｓ２（画素信号Ｓ１に基づく出力単位信号）を順次読み出すための、各垂直列に対応する水平選択スイッチ部６０の選択スイッチの入力端ｉにそれぞれ接続されている。
【００７１】
水平選択スイッチ部６０の各垂直列の制御ゲート端ｃは、水平方向の読出アドレスを制御・駆動する水平走査部１２の水平駆動部１２ｙに接続される。一方、水平選択スイッチ部６０の各垂直列の選択スイッチの出力端ｏは、行方向に画素信号を順次転送出力する水平信号線８６が共通接続されている。水平信号線８６の後端には出力回路８８が設けられている。
【００７２】
水平信号線８６は、単位画素３のそれぞれから垂直信号線１８を介して伝送される個々の画素信号Ｓ１（詳しくはそれに基づく画素信号Ｓ２）を、垂直信号線１８の配列方向である水平方向に所定順に出力するため読出線として機能するものであり、カラム信号処理部２２から、垂直列ごとに存在する図示しない選択スイッチによって選択された信号を取り出して出力回路８８に渡す。
【００７３】
すなわち、カラム信号処理部２２により処理された画素情報を表わす信号電荷に応じた各垂直列の電圧信号は、水平走査部１２からの水平選択信号φＨ１〜φＨｈに応じた水平読出パルスφｇ１〜φｇｈにより駆動される垂直列ごとに設けられた選択スイッチにより所定のタイミングで選択され水平信号線８６に読み出される。そして、水平信号線８６の後端に設けられた出力回路８８に入力される。
【００７４】
出力回路８８は、撮像部１０から水平信号線８６を通して出力される各単位画素３の画素信号Ｓ２＿１〜ｈ（ｈ＝ｎ）を適当なゲインで増幅した後、撮像信号Ｓ３として図示しない外部回路に出力端子８８ａを介して供給する。この出力回路８８は、たとえば、バッファリングだけする場合もあるし、その前に黒レベル調整、列ばらつき補正、色関係処理などを行なうこともある。
【００７５】
つまり、本実施形態のカラム型の固体撮像装置１においては、単位画素３からの出力信号（電圧信号）が、垂直信号線１８→カラム処理部２０（カラム信号処理部２２）→水平信号線８６→出力回路８８の順で伝送される。その駆動は、１行分の画素出力信号は垂直信号線１８を介してパラレルにカラム処理部２０に送り、処理後の信号は水平信号線８６を介してシリアルに出力するようにする。この画素信号のカラム処理部２０までの垂直転送動作は１行分の単位画素３に対して同時に行なわれる。
【００７６】
なお、垂直列や水平列ごとの駆動が可能である限り、それぞれのパルス信号を単位画素３に対して水平行方向および垂直列方向の何れから供給するか、すなわちパルス信号を印加するための駆動クロック線の物理的な配線方法は自由である。
【００７７】
このような構成の固体撮像装置１において、水平走査部１２や垂直走査部１４およびそれらを制御する駆動信号操作部１６により、撮像部１０の各画素を水平行単位で順に選択し、その選択した１つの水平行分の画素の情報を同時に読み出すタイプのＣＭＯＳイメージセンサが構成される。
【００７８】
出力回路８８の後段に設けられる図示しない外部回路は、撮像部１０や駆動制御部７などが同一の半導体領域に一体的に形成された固体撮像素子とは別の基板（プリント基板もしくは半導体基板）上に構成されており、各撮影モードに対応した回路構成が採られるようになっている。
【００７９】
撮像部１０や駆動制御部７などからなる固体撮像素子（本発明に係る半導体装置や物理情報取得装置の一例）と外部回路とによって、固体撮像装置１が構成されている。駆動制御部７を撮像部１０やカラム処理部２０と別体にして、撮像部１０やカラム処理部２０で固体撮像素子（半導体装置の一例）を構成し、この固体撮像素子と別体の駆動制御部７とで、撮像装置（本発明に係る物理情報取得装置の一例）として構成してもよい。
【００８０】
なおここでは、固体撮像素子の後段の信号処理を担当する外部回路を固体撮像素子（撮像チップ）外で行なう例を示したが、外部回路の全てもしくは一部（たとえばＡ／Ｄ変換部やデジタルアンプ部など）の機能要素を、固体撮像素子のチップに内蔵するように構成してもよい。つまり、撮像部１０や駆動制御部７などが同一の半導体領域に一体的に形成された固体撮像素子と同一の半導体基板上に外部回路を構成して、実質的に、固体撮像装置１と物理情報取得装置とが同一のものとして構成してもよい。
【００８１】
また図では、水平選択スイッチ部６０や駆動制御部７を撮像部１０とともに備えて固体撮像装置１を構成し、実質的に、固体撮像装置１が物理情報取得装置としても機能するように構成しているが、物理情報取得装置は、必ずしもこのような構成に限定されない。水平選択スイッチ部６０や駆動制御部７の全体もしくは一機能部分が撮像部１０と同一の半導体領域に一体的に形成されたものであることは要件ではない。水平選択スイッチ部６０および駆動制御部７を、撮像部１０とは異なる回路基板（別の半導体基板に限らず一般的な回路基板をも意味する）、たとえば外部回路が設けられる回路基板に形成してもよい。
【００８２】
＜＜画素構造＞＞
図２は、図１に示した固体撮像装置１に使用される単位画素３の構成例を示す図である。撮像部１０内の単位画素（画素セル）３の構成は、通常のＣＭＯＳイメージセンサと同様であり、本実施形態では、ＣＭＯＳセンサとして汎用的な４ＴＲ構成のものを使用することができるし、４ＴＲ構成のものに限らず、たとえば、特許第２７０８４５５号公報に記載のように、３つのトランジスタからなる３ＴＲ構成のものを使用することもできる。もちろん、これらの画素構成は一例であり、通常のＣＭＯＳイメージセンサのアレイ構成であれば、何れのものでも使用できる。
【００８３】
画素内アンプとしては、たとえばフローティングディフュージョンアンプ構成のものが用いられる。一例としては、電荷生成部に対して、電荷読出部（転送ゲート部／読出ゲート部）の一例である読出選択用トランジスタ、リセットゲート部の一例であるリセットトランジスタ、垂直選択用トランジスタ、およびフローティングディフュージョンの電位変化を検知する検知素子の一例であるソースフォロア構成の増幅用トランジスタを有する構成を使用することができる。
【００８４】
たとえば、図２に示すように、電荷生成部と３つのトランジスタからなる３ＴＲ構成とすることで、単位画素３におけるトランジスタが占める面積を少なくし、画素サイズを小さくすることができる（たとえば特許第２７０８４５５号公報参照）。
【００８５】
この３ＴＲ構成の単位画素３は、光電変換を行なうことで受光した光に対応する信号電荷を生成する電荷生成部３２（たとえばフォトダイオード）と、電荷生成部３２により生成された信号電荷に対応する信号電圧を増幅するための、ドレイン線（ＤＲＮ）に接続された増幅用トランジスタ４２と、電荷生成部３２をリセットするためのリセットトランジスタ３６とを、それぞれ有している。また、図示しない垂直走査部１４より転送配線（ＴＲＦ）５５を介して走査される読出選択用トランジスタ（転送ゲート部）３４が、電荷生成部３２と増幅用トランジスタ４２のゲートとの間に設けられている。
【００８６】
増幅用トランジスタ４２のゲートおよびリセットトランジスタ３６のソースは読出選択用トランジスタ３４を介して電荷生成部３２に、リセットトランジスタ３６のドレインおよび増幅用トランジスタ４２のドレインはドレイン線に、それぞれ接続されている。また、増幅用トランジスタ４２のソースは垂直信号線１８に接続されている。
【００８７】
読出選択用トランジスタ３４は、転送配線５５を介して転送駆動バッファ２５０により駆動されるようになっている。リセットトランジスタ３６は、リセット配線５６を介してリセット駆動バッファ２５２により駆動されるようになっている。
【００８８】
転送駆動バッファ２５０、リセット駆動バッファ２５２とも基準電圧である０Ｖと、電源電圧の２値で動作する。特に、この画素における読出選択用トランジスタ３４のゲートに供給されるローレベル電圧は０Ｖである。
【００８９】
増幅用トランジスタ４２は各垂直信号線１８に接続されており、また垂直信号線１８は垂直列ごとに、画素信号生成部５が画素信号を出力するための動作電流を供給する動作電流供給部の一例である読出電流源部２７の定電流源Ｉｎの一部をなす負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚのドレイン側に直接にもしくはスイッチを介して接続されている（詳細は後述する）。
【００９０】
また、各負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚには、図示しない負荷制御部からの負荷制御信号SFLACT（本実施形態では複数系統で）が垂直信号線１８に対して所定の関係で共通に入力され、信号読出し対象となる各垂直信号線１８に対しては各増幅用トランジスタ４２に接続された負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚによって予め決められた定電流を流し続けるが、信号読出し対象以外の各垂直信号線１８、つまり画素信号を必要としない非読出対象列に対しては、より小さな電流（ゼロを含む）に減少させるようになっている。
【００９１】
つまり、信号読出し対象となる読出対象列の各垂直信号線１８に関してのみ、負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚは、選択行の増幅用トランジスタ４２とソースフォロアを組んで、画素信号の読出しに必要な大きさの読出電流を増幅用トランジスタ４２に供給することで、垂直信号線１８への信号出力をさせ、全体としては消費電力の低減を図る。
【００９２】
この点は、信号読出し対象となるか否かに拘わらず、全ての垂直信号線１８に対して選択行の増幅用トランジスタ４２とソースフォロアを組んで読出電流を増幅用トランジスタ４２に供給することで垂直信号線１８への信号出力をさせる従来構成と大きく異なるのである。
【００９３】
上記において、“所定の関係”は、全画素の画素信号を読み出す全画素読出モード以外で、ある特定の列の画素信号のみを読み出すモード（以下、列選択読出モードと称する）時における読出対象となる垂直列と読出対象とならない垂直列との関係である。列選択読出モードの具体的な例としては、所定の間隔列ごとに画素信号を読み出すいわゆる間引き読出モードや、ある領域（本例では特に行方向に関して）を区切って読み出す切出モードなどがある。
【００９４】
また、“画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に流れる電流を減少させる”具体的な仕組みとしては、電流源としての負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚと垂直信号線１８との間に、画素信号を必要としない列の電流を流さないようにする機構を設ける第１の仕組みを採ることが考えられる。この第１の仕組みを採ることで、画素信号を必要としない列の画素信号を読み出す機能を完全に果たさなくすることができ、その分、消費電力の低減を図ることができる。
【００９５】
“画素信号を必要としない列の電流を流さないようにする機構”としては、たとえばトランジスタなどの半導体製のスイッチを設けるなど、電流路をオン／オフ切替えする（導通状態と非導通状態とを切り替える）切替手段を設けることが考えられる。
【００９６】
また、“画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に流れる電流を減少させる”具体的な仕組みとして、画素信号を必要としない列の垂直信号線１８に接続されている電流源としての負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚを直接に制御することにより電流量を減少させる第２の仕組みを採ることが考えられる。この第２の仕組みを採ることで、画素信号を必要としない列の画素信号を読み出す機能を果たさなくすることができ、その分、消費電力の低減を図ることができる。
【００９７】
画素信号を必要としない列について“電流量を減少させる”際には、通常の読取時の負荷電流よりも小さくすればよく、電流源としての負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚの活性（能動）状態を維持することで小さな電流を流しておいてもよいし、電流源としての負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚそのものを完全にオフ（非導通状態）状態にすることで電流を完全に流さない状態にしてもよい。
【００９８】
なお、画素信号を必要としない列の垂直信号線１８に電流を流さない状態にすると、場合によっては、該当列の垂直信号線１８の電位が不定状態となり、系が不安定になることが懸念される。この問題を解消するには、画素信号を必要としない列の垂直信号線１８に電流を流さない状態にするときには、それに対応して、読み出さない列の垂直信号線１８をある電位に固定する仕組みを設けるのがよい。
【００９９】
ここで、３ＴＲ構成の単位画素３においては、４ＴＲ構成と同様に、フローティングディフュージョン３８は増幅用トランジスタ４２のゲートに接続されているので、増幅用トランジスタ４２はフローティングディフュージョン３８の電位に対応した信号を垂直信号線１８に出力する。
【０１００】
リセットトランジスタ３６は、リセット配線（ＲＳＴ）５６が行方向に延びており、ドレイン線（ＤＲＮ）５７は殆どの画素に共通になっている。このドレイン線５７は、ドレイン駆動バッファ（以下ＤＲＮ駆動バッファという）２４０により駆動される。リセットトランジスタ３６はリセット駆動バッファ２５２により駆動され、フローティングディフュージョン３８の電位を制御する。
【０１０１】
ドレイン線５７が行方向に分離されているが、このドレイン線５７は１行分の画素の信号電流を流さなければならないので、実際には列方向に電流を流せるように、全行共通の配線となる。電荷生成部３２（光電変換素子）にて生成された信号電荷は読出選択用トランジスタ３４によりフローティングディフュージョン３８に転送される。
【０１０２】
ここで、３ＴＲ構成の単位画素３には、４ＴＲ構成とは異なり、増幅用トランジスタ４２と直列に接続される垂直選択用トランジスタ４０が設けられていない。垂直信号線１８には多数の画素が接続されているが、画素の選択は、選択トランジスタではなく、ＦＤ電位の制御により行なう。通常は、ＦＤ電位をロー（Ｌｏｗ）にしている。画素を選択するときは、選択画素のＦＤ電位をハイ（Ｈｉｇｈ）にすることで、選択画素の信号を垂直信号線１８に出す。その後、選択画素のＦＤ電位をローに戻す。この操作は１行分の画素に対して同時に行なわれる。
【０１０３】
このようにＦＤ電位を制御するためには、１）選択行ＦＤ電位をハイにするときに、ドレイン線５７をハイにし、選択行のリセットトランジスタ３６を通して、そのＦＤ電位をハイにする、２）選択行ＦＤ電位をローに戻すときに、ドレイン線５７をローにし、選択行のリセットトランジスタ３６を通して、そのＦＤ電位をローにする、という動作を行なう。
【０１０４】
画素信号の読出し時には、先ずリセットパルスφＲＳＴをアクティブにして、同一行に配置された単位画素３のフォトダイオードなどの電荷生成部３２をリセットする。この後、リセットされた各単位画素３は入射される光を変換して電荷を蓄積する。一定の蓄積時間が経過すると、読出対象の垂直信号線１８ごとに読出電流が負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚから供給される。
【０１０５】
この状態で転送信号φＴＲＧをアクティブして電荷生成部３２の信号電荷をフローティングディフュージョン３８に転送する。すると、ソースフォロア構成の増幅用トランジスタ４２の電位が信号電荷に応じて変化する。これにより、対象行に配置された単位画素３のうち、読出電流が供給された垂直列に配置されている単位画素３から、入射光を変換した画素信号Ｓ１が読み出される。
【０１０６】
＜＜読出電流源部の詳細；第１実施形態＞＞
図３は、読出電流源部２７の第１実施形態の回路構成を説明する図である。ここでは、読出電流源部２７の他に、カラム処理部２０の一例として設けられる信号保持部（記憶部）２４、水平走査部１２、および出力回路８８を示している（後述する他の実施形態の回路構成でも同様である）。
【０１０７】
本実施形態の構成は、画素信号生成部５のソースフォロワの負荷としてカレントミラー回路を用いるとともに、読出電流源部２７を、間引読出モード時の間引き列の組合せに対応するように、負荷制御部３８０からの複数系統の負荷制御信号SFLACTにより負荷電流の供給を個別に制御する点に特徴を有する。これにより、間引読出モード時に画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に流れる負荷電流（ソース電流）を、読出対象列の負荷電流よりも減少させることで、消費電力の低減を図るのである。
【０１０８】
特に、この第１実施形態の構成においては、画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８には電流を完全に流さなくする手法として、半導体製のスイッチを設けるなど電流路を導通状態と非導通状態とに切り替える切替手段を設ける手法を採用して、不必要な画素信号をラインメモリ構成のカラム処理部２０としての信号保持部２４に蓄積せず、低消費電力化を図る。以下具体的に説明する。
【０１０９】
信号保持部２４は、垂直列ごとに、撮像部１０と水平信号線８６の信号系路上に設けられたスイッチとして機能するＮｃｈ型のトランジスタ１１２と、トランジスタ１１２の水平信号線８６側と接地（ＧＮＤ）との間に設けられた記憶回路（単一の記憶素子でもよい）１１４とを備える。各垂直列の記憶部１１４を纏めてラインメモリと称する。トランジスタ１１２のゲートには、各記憶部１１４に画素信号を保持させる書込制御信号ＭＷＲが図示しない駆動信号操作部１６から供給される。
【０１１０】
水平選択スイッチ部６０は、垂直列ごとに、トランジスタ１１２の水平信号線８６側の信号系路上に設けられた水平読出用の選択スイッチとして機能するＮｃｈ型のトランジスタ１２２を備えている。トランジスタ１２２のゲートには、水平走査部１２からの水平選択信号φＨ１〜φＨｈに応じた駆動パルスφｇ１〜φｇｈが供給され、所定のタイミングで何れかの垂直列の記憶部１１４が選択され、記憶部１１４に一時的にされていた画素信号Ｓ２（Ｖｍ）が水平信号線８６に読み出されるようになっている。
【０１１１】
また、第１実施形態の特徴部分である読出電流源部２７は、図２に示した負荷ＭＯＳトランジスタ２７ｚに対応するＮｃｈ型のトランジスタ３０４（負荷ＭＯＳトランジスタもしくは電流源トランジスタとも称する）と、電流出力端である電流源トランジスタ３０４のドレインと単位画素３の画素信号生成部５に対しての電流供給線としての機能を持つ垂直信号線１８とを接続切替えする切替スイッチとして機能するＮｃｈ型のスイッチトランジスタ３０８とを垂直列ごとに備えるとともに、全垂直列に対して共用される基準電流源部３１０を備えている。
【０１１２】
電流源トランジスタ３０４との垂直信号線１８との間に電流路をオン／オフ切替可能なスイッチトランジスタ３０８を設けた構成とし、各電流源トランジスタ３０４，３０８（纏めて負荷ＭＯＳ群３００ともいう）は垂直信号線１８と接地（ＧＮＤ）との間に縦続接続されている。具体的には、各スイッチトランジスタ３０８は、ドレインが垂直信号線１８に接続され、そのソースが電流源トランジスタ３０４のドレインに接続され、ゲートには負荷制御部３８０からの各別の負荷制御信号SFLACTが各垂直列に対して“所定の組合せ関係”で入力されるようになっている。
【０１１３】
基準電流源部３１０は、電源側に配された電流生成部３１２と電流生成部３１２に対して接地側に配されたＮｃｈ型のトランジスタ３１４とを有し、トランジスタ３１４が各垂直列の電流源トランジスタ３０４との間でカレントミラー回路を構成するように接続されている。具体的には、電流源トランジスタ３０４，３１４のソースがともに接地（ＧＮＤ）に接続され、トランジスタ３１４のゲートが、各垂直列の電流源トランジスタ３０４のゲートに共通に接続され、かつ自身のドレインに接続され、さらに電流生成部３１２の出力端に接続されている。
【０１１４】
カレントミラー回路は、電流生成部３１２から出力される電流信号を受け取り、この受け取った電流信号の大きさに対応する大きさの電流信号を出力する電流／電流変換部の一例である。カレントミラー回路を構成する各垂直列の全電流源トランジスタ３０４と基準電流源部３１０のトランジスタ３１４としては、電流ばらつきができるだけ生じないように、同じ特性のものが用いられる。各垂直列の電流ばらつきに起因する縦筋状ノイズの発生を防止するためである。
【０１１５】
なお、各電流源トランジスタ３０４は、ソースが接地線であるソース線３０９に共通に接続されている。ソース線３０９は、水平方向の端部（図３の左右の垂直列）で基板バイアスである接地（ＧＮＤ）に接続されるようになっている。つまり、負荷ＭＯＳ群３００の接地（ＧＮＤ）に対する動作電流（読出電流）が、チップの左右両端から供給されるような構成となっている。
【０１１６】
このような構成により、単位画素３で取得された画素信号Ｓ１の増幅にはソースフォロワを利用し、負荷としてカレントミラー型の負荷ＭＯＳ（読出電流源部２７の負荷ＭＯＳ群３００）を各列に配置するようになっている。負荷ＭＯＳ群３００の電流値は負荷ＭＯＳ電流源として機能する基準電流源部３１０によって決められる。
【０１１７】
ここで、第１実施形態の読出電流源部２７は、スイッチトランジスタ３０８に供給するオン／オフ制御用の負荷制御信号SFLACTを、“所定の組合せ関係”の一例として、間引読出モード時における読出対象列のスイッチトランジスタ３０８ａに供給する負荷制御信号SFLACTａと非読出対象列のスイッチトランジスタ３０８ｂに供給する負荷制御信号SFLACTｂの独立した制御ラインで、各スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂを独立に制御するようにしている。
【０１１８】
図示した例では、間引読出モード時には、画素信号Ｓ１_1，Ｓ１_3，…，Ｓ１_2n-１（纏めてＳ１_o）の奇数列を読出対象列とし、画素信号Ｓ１_2，Ｓ１_4，…，Ｓ１_2n （纏めてＳ１_e）の偶数列を非読出対象列とする１列間引き動作を行なうようにし、各スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂを交互に配列している。たとえば特許文献１の図８に記載のように、同一列では同一色で、行方向に３色の繰返しの原色カラーコーディングを持つ場合での間引読出しに適用できる。
【０１１９】
なお、１列間引きは間引読出モード動作の一例に過ぎず、画素信号を読み出す１列に対して画素信号を読み出さない非読出対象列を２，３，…列配してもよいし、逆に、画素信号を読み出さない１列に対して画素信号を読み出す読出対象列を２，３，…列配してもよいし、また、これらの任意の組合せを採ることもできる。
【０１２０】
たとえば、カラーコーディングをも考慮した際には、たとえば特許文献１の図４に示されるように、垂直２×水平２（２行２列）を単位とし、その繰返しの原色カラーコーティングを持つ色分離フィルタを持つ撮像素子において、２行／２列ずつスキップしながら１画素ずつ画素信号を読み出す際には、２列おきに読出対象列が配されるように、読出対象列のスイッチトランジスタ３０８ａと非読出対象列のスイッチトランジスタ３０８ｂを配置すればよい。
【０１２１】
また、特許文献１の図６に示されるように、垂直２×水平２を単位とし、その繰返しの原色カラーコーティングを持つ色分離フィルタを持つ撮像素子において、その単位を行方向にも列方向にも１単位ずつ飛ばしながら順に画素信号を読み出す際には、隣接する２列を読出対象列とし、さらにその隣の隣接する２列を非読出対象列とするように、読出対象列のスイッチトランジスタ３０８ａと非読出対象列のスイッチトランジスタ３０８ｂを配置すればよい。
【０１２２】
何れにしても、読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ａを配置し、非読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ｂを配置し、それぞれを独立の負荷制御信号SFLACTａ，SFLACTｂで制御できるように、画素信号を間引く列（つまり画素信号を必要としない列）と間引かない列（つまり画素信号を必要とする列）に合わせて構成すればよいのである。間引位置が予め固定されていれば、それに合わせて、スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂを配置しておくことは簡単である。
【０１２３】
各スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂは、負荷制御部３８０からの対応する負荷制御信号SFLACTａ，SFLACTｂによって独立に制御されるようになっている。すなわち、奇数列（読出対象列）のスイッチトランジスタ３０８ａのゲートには、負荷制御信号SFLACTａが共通に入力され、偶数列（非読出対象列）のスイッチトランジスタ３０８ｂのゲートには、負荷制御信号SFLACTｂが共通に入力される。
【０１２４】
ここで、各スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂを負荷制御信号SFLACTａ，SFLACTｂで独立に制御するべく、第１実施形態の負荷制御部３８０は、スイッチトランジスタ３０８ａ用の負荷制御信号SFLACTａを生成する負荷制御部３８０ａと、スイッチトランジスタ３０８ｂ用の負荷制御信号SFLACTｂを生成する負荷制御部３８０ｂとを個別に備えている。各負荷制御部３８０ａ，３８０ｂは、スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂを導通状態と非導通状態の何れかにするスイッチ制御部として機能する。
【０１２５】
なお、このように、ハードウェア回路構成として個別の負荷制御部３８０ａ，３８０ｂを設けるのではなく、単一の負荷制御部３８０により、機能的に、負荷制御信号SFLACTａ，SFLACTｂを独立に出力可能な構成としてもよい。
【０１２６】
このような構成により、読出対象列（本例では奇数列）のスイッチトランジスタ３０８ａおよび電流源トランジスタ３０４ａには、全画素読出モード時と間引読出モード時の何れについても負荷電流Ｉｏが流れるが、非読出対象列（本例では偶数列）のスイッチトランジスタ３０８ｂおよび電流源トランジスタ３０４ｂに関しては、全画素読出モード時には負荷電流Ｉｏが流れるが、間引読出モード時には負荷電流は“０；ゼロ”となる。
【０１２７】
すなわち、全画素読出モード時には、負荷制御部３８０ａ，３８０ｂは、電流源トランジスタ３０４の前段に位置したスイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂの全てを導通状態とするように負荷制御信号SFLACTａ，負荷制御信号SFLACTｂを制御する。これにより、電流源トランジスタ３０４の機能により、各電荷生成部３２で光電変換された信号電荷に基づく全ての画素信号は、垂直信号線１８を通りラインメモリ構成の信号保持部２４へと伝播し蓄積される。ラインメモリ構成の信号保持部２４に蓄積された画素信号は、水平走査部１２により順次水平信号線８６へ読み出され、出力回路８８を経由して外部に出力される。
【０１２８】
一方、間引読出モード時には、システムのクロック周波数を変換し、その変換されたクロック周波数に基づいて、カラーフィルタのカラーコーディングに対応した順番で画素を選択して画素信号を読み出す。単位画素３から画素信号を出力回路８８側に読み出す段階で間引処理を行なえるので、画素情報の順序や空間的な位置関係の何れについても全画素読み出しと同じまま、信号処理系に負荷を掛けることなく画素情報量を圧縮することができ、しかもシステムのクロック周波数の変換に伴って消費電力を低減できるとともに、動作モードを変えてもフレームレートを一定にできる。
【０１２９】
また、負荷制御部３８０ｂにより負荷制御信号SFLACTｂを制御して、読み出さない非読出対象列の垂直信号線１８に接続されているスイッチトランジスタ３０８ｂを非導通状態にすることにより、ラインメモリ構成の信号保持部２４に非読出対象列の画素信号を蓄積することなく、画素信号の必要な読出対象列の垂直信号線１８に接続されているスイッチトランジスタ３０８ａのみを導通状態にすることにより、その読出対象列の画素信号のみをラインメモリ構成の信号保持部２４に蓄積し、順次水平方向の水平信号線８６を経由して出力回路８８へと出力することができる。
【０１３０】
このように、画素信号を必要としない非読出対象列の各垂直信号線１８に接続されている電流源トランジスタ３０４ｂの前段に位置したスイッチトランジスタ３０８ｂを非導通状態とすることで、画素情報の必要ない複数（本例では偶数列）の垂直信号線１８の画素情報を間引くことができ、画素情報が必要とされる複数（本例では奇数列）の垂直信号線１８の信号のみを読み出すことができる。
【０１３１】
また、読み出さない非読出対象列（本例では偶数列）においては、その非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂの前段に位置したスイッチトランジスタ３０８ｂを非導通状態にしているため、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂは、それ自体は導通状態にあっても、実際には負荷電流Ｉｏを流さなくなり、画素信号を必要としない非読出対象列の余分な消費電流を抑えることができ、全体としては、その分だけ消費電流を低減することができる。
【０１３２】
従来構成に加えて、少なくとも非読出対象列ごとに、電流経路上にスイッチ（スイッチトランジスタ３０８）を設けるので、回路構成規模が増えるが、“電流を流す／流さない”を制御する仕組みとしては最も単純な考えに基づいて構成されたものであり、スイッチのオン／オフ制御といった簡単な制御によって間引読出モード時に非読出対象列の垂直信号線１８の動作電流をゼロにすることができる利点がある。
【０１３３】
なお、上記説明では、全ての列にスイッチトランジスタ３０８を設け、１列間引き動作時には、奇数列を読出対象列とし偶数列を非読出対象列とするように負荷制御部３８０ａ，３８０ｂが負荷制御信号SFLACTａ，SFLACTｂを独立に制御する事例で説明したが、これとは逆に、奇数列を非読出対象列とし偶数列を読出対象列とするように制御することもできる。
【０１３４】
また、本実施形態の構成では、非読出対象列に対してだけでなく、読出対象列に対してもスイッチトランジスタ３０８ａを設けておき、またこのスイッチトランジスタ３０８ａを制御する負荷制御部３８０ａを設けていたが、たとえば、奇数列と偶数列の何れを読出対象列とし非読出対象列とするかを予め固定してもよければ、全ての列にスイッチトランジスタ３０８を設けることは必要ではなく、少なくとも、非読出対象列に関してスイッチトランジスタ３０８ｂを設け、そのスイッチトランジスタ３０８ｂを負荷制御信号SFLACTｂで制御する負荷制御部３８０ｂを設ければよい。
【０１３５】
また、先にも述べたカラーコーディングと間引読出モードとの関係では、垂直走査部１４による垂直走査によって読出対象行が切り替っても、読出対象列と非読出対象列との配置関係は変わらない。よって、使用する撮像素子の撮像部１０における色分離フィルタのカラーコーディングに合わせて、読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ａを配置し、非読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ｂを配置しておくことが考えられるが、カラーコーディングに応じた間引態様に合わせて、非読出対象列に関してのみスイッチトランジスタ３０８ｂを設け、そのスイッチトランジスタ３０８ｂを負荷制御信号SFLACTｂで制御する負荷制御部３８０ｂを設けることで、回路構成をコンパクトにすることも考えられる。
【０１３６】
なお、カラーコーディングの態様によっては、垂直走査部１４による垂直走査によって読出対象行が切り替わると、読出対象列と非読出対象列との関係が変更される場合もあり得る。この場合でも、たとえば、読出対象列と非読出対象列との関係が逆転するような場合には、図３に示したように、ある行に着目したときに、読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ａが配置され、非読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ｂが配置されるようにしておけば、何ら問題なく対処できる。
【０１３７】
これに対して、読出対象行が切り替わったときに、読出対象列と非読出対象列との組合せ関係が動的に変更される（逆転以外の状態で変更される）場合には、それに応じて、スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂの接続態様を切り替えることのできる柔軟な構成が必要となる。この対処のためには、たとえば垂直方向と水平方向のマトリクス選択によって各垂直列のスイッチトランジスタ３０８のゲートを制御することで読出対象列と非読出対象列とを動的に切替可能な構成とすればよい。
【０１３８】
なお、これらの場合でも、撮像部１０から画素信号を読み出す必要のない待機期間中には、消費電力低減のために、全ての列の垂直信号線１８に負荷電流Ｉｏを流さないように、電流源トランジスタ３０４そのものを制御して、全ての列の電流源トランジスタ３０４をオフさせるのがよい。このためには、各列の電流源トランジスタ３０４そのものにアクセスする構成を別途設ける必要はなく、基準電流源部３１０で制御すればよい。
【０１３９】
具体的には、全列の電流源トランジスタ３０４とカレントミラーを構成する基準電流源部３１０のトランジスタ３１４に流れる電流をゼロに切り替える構成を採ればよい。このためには、たとえば、トランジスタ３１４への電流供給源として機能する電流生成部３１２とトランジスタ３１４との間に、スイッチトランジスタ３０８と同様にして、たとえばトランジスタなどの半導体製のスイッチを設けるなど、電流路をオン／オフ切替えする（導通状態と非導通状態とを切り替える）切替手段を設けることが考えられる（後述する第３実施形態を参照）。
【０１４０】
＜＜読出電流源部の詳細；第２実施形態＞＞
図４は、読出電流源部２７の第２実施形態の回路構成を説明する図である。第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成において、画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に電流を流さない状態にした際に、その非読出対象列の垂直信号線１８の電位が不定状態となる現象を改善する仕組みを設けた点に特徴を有する。
【０１４１】
具体的には、図示するように、所定の大きさの基準電圧Ｖref を供給する基準電圧供給部３９０を備えている。基準電圧供給部３９０は、基準電圧Ｖref を生成して各垂直列に共通に供給する基準電圧生成部３９２と、各垂直列の垂直信号線１８と接続され基準電圧生成部３９２からの基準電圧供給をオン／オフ切替えする（導通状態と非導通状態とを切り替える）切替手段として機能する垂直列ごとに設けられたＰｃｈ型もしくはＮｃｈ型のスイッチトランジスタ３９４と、スイッチトランジスタ３９４を制御する電圧安定化制御部３９８とを備えている。
【０１４２】
基準電圧生成部３９２の前段にスイッチトランジスタ３９４を設けた構成とし、そのゲートには電圧安定化制御部３９８からの各別の基準電圧制御信号REFCNTを各垂直列に対して“所定の組合せ関係”で入力するようにする。
【０１４３】
基準電圧生成部３９２としては、所定の大きさの基準電圧Ｖref を生成できるものであればよく、たとえば抵抗分割回路やツェナーダイオードなどの基準電圧生成素子を利用するなどして所定の大きさの基準電圧Ｖref を生成するようにしてもよい。あるいは、画素信号読出し時の垂直信号線１８の動作点電圧を検知して、その検知した動作点電圧に対応する（動作点電圧とほぼ同じ大きさの）基準電圧Ｖref を生成する回路構成を採ってもよい。後者の方が、スイッチトランジスタ３０８をオフした際の垂直信号線１８の動作点電圧と、負荷電流Ｉａが供給される読出時の動作点電圧との差を小さくでき、より安定となる。
【０１４４】
ここで、電圧安定化制御部３９８は、スイッチトランジスタ３９４に供給するオン／オフ制御用の基準電圧制御信号REFCNTを、“所定の組合せ関係”の一例として、間引読出モード時における読出対象列のスイッチトランジスタ３９４ａに供給する基準電圧制御信号REFCNTａと非読出対象列のスイッチトランジスタ３９４ｂに供給する基準電圧制御信号REFCNTｂの独立した制御ラインで、非読出対象列の垂直信号線１８に対して基準電圧生成部３９２で生成される基準電圧Ｖref を供給するように、各スイッチトランジスタ３９４ａ，３９４ｂを独立に制御するようにしている。
【０１４５】
図示した例では、第１実施形態の構成と同様に、間引読出モード時には、奇数列を読出対象列とし、偶数列を非読出対象列とする１列間引き動作を行なうようにし、各スイッチトランジスタ３９４ａ，３９４ｂを交互に配列している。なお、１列間引きは間引読出モード動作の一例に過ぎず、画素信号を読み出す１列に対して画素信号を読み出さない列を２，３，…列配してもよいし、逆に、画素信号を読み出さない１列に対して画素信号を読み出す列を２，３，…列配してもよい。もちろん、この関係は、電流源としての電流源トランジスタ３０４側に設けられるスイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂの関係と整合させる。
【０１４６】
何れにしても、読出対象列に対してスイッチトランジスタ３９４ａを配置し、非読出対象列に対してスイッチトランジスタ３９４ｂを配置し、それぞれを独立の基準電圧制御信号REFCNTａ，REFCNTｂで制御できるように、画素信号を間引く列と間引かない列に合わせて構成すればよいのである。
【０１４７】
各スイッチトランジスタ３９４ａ，３９４ｂは、電圧安定化制御部３９８からの対応する基準電圧制御信号REFCNTａ，REFCNTｂによって独立に制御されるようになっている。すなわち、奇数列（読出対象列）のスイッチトランジスタ３９４ａのゲートには、基準電圧制御信号REFCNTａが共通に入力され、偶数列（非読出対象列）のスイッチトランジスタ３９４ｂのゲートには、基準電圧制御信号REFCNTｂが共通に入力される。
【０１４８】
ここで、各スイッチトランジスタ３９４ａ，３９４ｂを基準電圧制御信号REFCNTａ，REFCNTｂで独立に制御するべく、第２実施形態の電圧安定化制御部３９８は、スイッチトランジスタ３９４ａ用の基準電圧制御信号REFCNTａを生成する電圧安定化制御部３９８ａと、スイッチトランジスタ３９４ｂ用の基準電圧制御信号REFCNTｂを生成する電圧安定化制御部３９８ｂとを個別に備えている。
【０１４９】
なお、このように、ハードウェア回路構成として個別の電圧安定化制御部３９８ａ，３９８ｂを設けるのではなく、単一の電圧安定化制御部３９８により、機能的に、基準電圧制御信号REFCNTａ，REFCNTｂを独立に出力可能な構成としてもよい。この点は、負荷制御部３８０ａ，３８０ｂと同様である。
【０１５０】
このような構成により、間引読出モード時には、負荷制御部３８０ｂは、負荷制御信号SFLACTｂを制御して、非読出対象列のスイッチトランジスタ３０８ｂをオフさせることで非読出対象列の垂直信号線１８の動作電流をゼロにする。また、電圧安定化制御部３９８ｂは、基準電圧制御信号REFCNTｂを制御してスイッチトランジスタ３９４ｂをオンさせることで、その垂直信号線１８の動作点電位を基準電圧Ｖref にする。
【０１５１】
非読出対象列の垂直信号線１８に対して基準電圧生成部３９２で生成される基準電圧Ｖref を供給することで、画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８の電位がフローティング状態（電位的に不安定な状態）となることを避け、ある一定の基準電圧Ｖref に固定することができる。
【０１５２】
すなわち、間引読出モード時には、画素信号を読み出さない非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂの上部に位置するスイッチトランジスタ３０８ｂが非導通状態になった際、電圧安定化制御部３９８ｂにより基準電圧制御信号REFCNTｂで制御されたスイッチトランジスタ３９４が導通状態となることにより、基準電圧生成部３９２から基準電圧Ｖref が非読出対象列の垂直信号線１８に供給され、その非読出対象列の垂直信号線１８がある一定の電位（基準電圧Ｖref ）となる。この方式により、画素信号を読み出さない非読出対象列の垂直信号線１８が、フローティング状態となり、電位的に不安定になることを防止することができる。
【０１５３】
また、スイッチトランジスタ３０８ｂが非導通状態になった際にのみ、スイッチトランジスタ３９４を導通状態にして基準電圧生成部３９２から基準電圧Ｖref を非読出対象列の垂直信号線１８に供給するので、後段のカラム処理部２０の回路構成がどのようなものであっても、悪影響を与えることがない。
【０１５４】
なお、上記説明では、全ての列にスイッチトランジスタ３９４を設け、１列間引き動作時には、奇数列を読出対象列とし偶数列を非読出対象列とするように電圧安定化制御部３９８ａ，３９８ｂが基準電圧制御信号REFCNTａ，REFCNTｂを独立に制御する事例で説明したが、これとは逆に、奇数列を非読出対象列とし偶数列を読出対象列とするように制御することもできる。
【０１５５】
また、奇数列と偶数列の何れを読出対象列とし非読出対象列とするかを予め固定してもよければ、全ての列にスイッチトランジスタ３９４を設けることは必要ではなく、少なくとも、非読出対象列に関してスイッチトランジスタ３９４ｂを設け、そのスイッチトランジスタ３９４ｂを基準電圧制御信号REFCNTｂで制御する電圧安定化制御部３９８ｂを設ければよい。この点は、第１実施形態におけるスイッチトランジスタ３０８ｂおよび電圧安定化制御部３９８ｂと同様である。
【０１５６】
また、上記説明では、スイッチトランジスタ３０８ｂが非導通状態になった際にのみ、スイッチトランジスタ３９４を導通状態にして基準電圧生成部３９２から基準電圧Ｖref を非読出対象列の垂直信号線１８に供給するようにしていたが、後段のカラム処理部２０の動作に不都合が生じなければ、読出対象列であるのか非読出対象列であるのかを問わず、基準電圧Ｖref を常時供給する構成を採用してもよい。こうすることで、電圧安定化制御部３９８を割愛することができ回路構成をコンパクトにできる。この場合、電流源トランジスタ３０４からの負荷電流供給に悪影響を与えないように、たとえば所定の大きさの抵抗値を持つ抵抗素子を介して基準電圧Ｖref を常時供給する構成を採るとよい。
【０１５７】
なお、読出対象列と非読出対象列との組合せ関係が動的に変更される場合には、それに応じて、スイッチトランジスタ３９４ａ，３９４ｂの接続態様を切り替えることのできる柔軟な構成が必要となる。この対処のためには、スイッチトランジスタ３０８に関してと同様に、たとえば垂直方向と水平方向のマトリクス選択によって各垂直列のスイッチトランジスタ３９４のゲートを制御することで読出対象列と非読出対象列とを動的に切替可能な構成とすればよい。
【０１５８】
＜＜読出電流源部の詳細；第３実施形態＞＞
図５は、読出電流源部２７の第３実施形態の回路構成を説明する図である。第３実施形態の構成は、“画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に流れる電流を減少させる”具体的な仕組みとして、画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に接続されている電流源トランジスタ３０４を直接に、間引読出モード時の間引き列の組合せに対応するように個別に制御することにより電流量を減少させる仕組みを採用する点に特徴を有する。
【０１５９】
すなわち、電流源トランジスタ３０４の上部に位置するスイッチトランジスタ３０８を全画素読出モードであるのか間引読出モードであるのかに応じて制御する方式ではなく、電流源トランジスタ３０４の流す電流量を全画素読出モードであるのか間引読出モードであるのかに応じて制御する方式としている。
【０１６０】
特に、この第３実施形態では、画素信号を必要としない列について“電流量を減少させる”際に、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂそのものを完全にオフ（非導通状態）状態にすることで非読出対象列の垂直信号線１８に電流を完全に流さない状態にする点に特徴を有する。
【０１６１】
具体的には、読出対象列の電流源トランジスタ３０４ａと非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂとを独立に制御できる構成を採る。すなわち、先ず、電流源トランジスタ３０４のゲートには、基準電流源部３１０からの各別の電流制御電圧ＶICNTを各垂直列に対して“所定の組合せ関係”で入力するようにする。
【０１６２】
ここで、基準電流源部３１０は、電流源トランジスタ３０４のゲートに供給するカレントミラー用の電流制御電圧ＶICNTを、“所定の組合せ関係”の一例として、間引読出モード時における読出対象列の電流源トランジスタ３０４ａに供給する電流制御電圧ＶICNTａと非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂに供給する電流制御電圧ＶICNTｂの独立した制御ラインで、各電流源トランジスタ３０４ａ，３０４ｂを独立にカレントミラー構成で制御するようにしている。
【０１６３】
図示した例では、第１実施形態の構成と同様に、間引読出モード時には、奇数列を読出対象列とし、偶数列を非読出対象列とする１列間引き動作を行なうようにし、各電流源トランジスタ３０４ａ，３０４ｂを交互に配列している。なお、１列間引きは間引読出モード動作の一例に過ぎず、画素信号を読み出す１列に対して画素信号を読み出さない列を２，３，…列配してもよいし、逆に、画素信号を読み出さない１列に対して画素信号を読み出す列を２，３，…列配してもよい。もちろん、この関係は、第１実施形態の構成におけるスイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂの関係と同様である。
【０１６４】
何れにしても、読出対象列に対して電流源トランジスタ３０４ａを配置し、非読出対象列に対して電流源トランジスタ３０４ｂを配置し、それぞれを独立の電流制御電圧ＶICNTａ，ＶICNTｂで制御できるように、画素信号を間引く列と間引かない列に合わせて構成すればよいのである。
【０１６５】
電流源トランジスタ３０４ａ，３０４ｂは、基準電流源部３１０からの対応する電流制御電圧ＶICNTａ，ＶICNTｂによって独立に制御されるようになっている。すなわち、奇数列（読出対象列）の電流源トランジスタ３０４ａのゲートには、１本の制御線によって電流制御電圧ＶICNTａが共通に入力され、偶数列（非読出対象列）の電流源トランジスタ３０４ｂのゲートには、１本の制御線によって電流制御電圧ＶICNTｂが共通に入力される。
【０１６６】
ここで、各電流源トランジスタ３０４ａ，３０４ｂを電流制御電圧ＶICNTａ，ＶICNTｂで独立に制御するべく、第３実施形態の基準電流源部３１０は、電流源トランジスタ３０４ａ用の電流制御電圧ＶICNTａを生成する基準電流源部３１０ａと、電流源トランジスタ３０４ｂ用の電流制御電圧ＶICNTａを生成する基準電流源部３１０ｂとを個別に備えている。
【０１６７】
なお、このように、ハードウェア回路構成として個別の基準電流源部３１０ａ，３１０ｂを設けるのではなく、単一の基準電流源部３１０により、機能的に、電流制御電圧ＶICNTａ，ＶICNTｂを独立に出力可能な構成としてもよい。この点は、負荷制御部３８０ａ，３８０ｂや、電圧安定化制御部３９８ａ，３９８ｂと同様である。
【０１６８】
各基準電流源部３１０ａ，３１０ｂは、読出対象列の電流源トランジスタ３０４ａとカレントミラーを構成する基準電流源部３１０ａのトランジスタ３１４ａに流れる電流Ｉｏａや非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂとカレントミラーを構成する基準電流源部３１０ｂのトランジスタ３１４ｂに流れる電流Ｉｏｂをゼロに切り替える構成を採っている。
【０１６９】
具体的には、トランジスタ３１４ａ，３１４ｂへの電流供給源として機能する電流生成部３１２ａ，３１２ｂとトランジスタ３１４ａ，３１４ｂとの間に、スイッチトランジスタ３０８と同様にして、電流路をオン／オフ切替えする（導通状態と非導通状態とを切り替える）切替手段としてスイッチトランジスタ３１８ａ，３１８ｂを設けている。スイッチトランジスタ３１８ａ，３１８ｂのゲートには、スイッチトランジスタ３１８ａ，３１８ｂをオン／オフ制御する制御信号ＩCNT ａ，ＩCNT ｂが供給されるようになっている。
【０１７０】
このような構成により、全画素読出モードであるのか間引読出モードであるのかに応じて、電流源トランジスタ３０４ａ，３０４ｂに流す電流量を独立に制御することができる。すなわち、電流源そのものを制御する方式においても、画素信号を必要としない非読出対象列の画素信号を読み出す機能を果たさない状態とすることにより、画素信号の必要な信号のみをラインメモリ構成の信号保持部２４に蓄積し読み出すことができる。
【０１７１】
また、間引読出モード時には、画素信号を必要としない非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂそのものを非導通状態とすることにより、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂは、実際には負荷電流Ｉｏを流さなくなり、第１実施形態と同様に、画素信号を必要としない非読出対象列の余分な消費電流を抑えることができ、全体としては、その分だけ消費電流を低減することができる。
【０１７２】
電流経路上には特段の付加回路を設けることなく、少なくとも非読出対象列の電流源（電流源トランジスタ３０４）に対応する基準電流源部を制御して直接に非読出対象列の電流源に“電流を流す／流さない”を制御する仕組みとしているので、第１実施形態の構成よりもコンパクトになる。
【０１７３】
また、基準電流源部を制御する仕組みとしては、各列の電流源トランジスタ３０４との間でカレントミラーを構成する基準電流源部３１０に内蔵のトランジスタ３１４と基準電流源（電流生成部３１２）との間の電流経路上に１つのスイッチ（スイッチトランジスタ３１８）を設けるだけでよく、しかも、“電流を流す／流さない”を制御する仕組みとしては最も単純な考えに基づいて構成するものであり、１箇所のスイッチのオン／オフ制御といった簡単な制御によって間引読出モード時に非読出対象列の垂直信号線１８の動作電流をゼロにすることができる利点がある。
【０１７４】
なお、上記説明では、読出対象列の電流源トランジスタ３０４ａとカレントミラー構成となる基準電流源部３１０ａと、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂとカレントミラー構成となる基準電流源部３１０ｂのそれぞれについて、スイッチトランジスタ３１８ａ，３１８ｂを設け、１列間引き動作時には、奇数列を読出対象列とし偶数列を非読出対象列とするように制御信号ＩCNT ａ，ＩCNT ｂを独立に制御する事例で説明したが、これとは逆に、奇数列を非読出対象列とし偶数列を読出対象列とするように制御することもできる。
【０１７５】
また、奇数列と偶数列の何れを読出対象列とし非読出対象列とするかを予め固定してもよければ、少なくとも、非読出対象列に関してスイッチトランジスタ３１８ｂを設け、そのスイッチトランジスタ３１８ｂを制御信号ＩCNT ｂで制御する構成を採ってもよい。この点は、第１実施形態と同様であり、先にも述べたカラーコーディングと間引読みの場合についても同様である。
【０１７６】
なお、読出対象行が切り替わったときに、読出対象列と非読出対象列との組合せ関係が動的に変更される場合には、それに応じて、読出対象列用の電流源トランジスタ３０４ａと非読出対象列用の電流源トランジスタ３０４ｂの接続態様を切り替えることのできる柔軟な構成が必要となる。
【０１７７】
この対処のためには、たとえば各列の電流源トランジスタ３０４に対して個別にスイッチトランジスタ３１８を備えた基準電流源部３１０を用意しておき、垂直方向と水平方向のマトリクス選択によって各垂直列対応のスイッチトランジスタ３１８のゲートを間引位置に応じて制御することで読出対象列対応と非読出対象列対応とを動的に切替可能な構成とすればよい。
【０１７８】
ただし、これらの場合、撮像部１０から画素信号を読み出す必要のない待機期間中に、消費電力低減のために、全ての列の垂直信号線１８に負荷電流Ｉｏを流さないように、電流源トランジスタ３０４そのものを制御して、全ての列の電流源トランジスタ３０４をオフさせるには、別途、そのための仕組みを講じる必要が生じる。この点では、構成としては、読出対象列についてもスイッチトランジスタ３１８ａを設け、そのスイッチトランジスタ３１８ａを制御信号ＩCNT ａ  で制御する構成を残しておくのがよい。
【０１７９】
＜＜読出電流源部の詳細；第４実施形態＞＞
図６は、読出電流源部２７の第４実施形態の回路構成を説明する図である。第４実施形態の構成は、第３実施形態の構成において、画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に電流を流さない状態にした際に、その非読出対象列の垂直信号線１８の電位が不定状態となる現象を第２実施形態と同様の仕組みを利用して改善する点に特徴を有する。
【０１８０】
具体的には、第２実施形態と同様に、所定の大きさの基準電圧Ｖref を供給する基準電圧供給部３９０を備えている。基準電圧生成部３９２やスイッチトランジスタ３９４や電圧安定化制御部３９８は、第２実施形態の構成と同様であり、ここではその説明を割愛する。
【０１８１】
このような構成により、間引読出モード時には、非読出対象列の垂直信号線１８に対して基準電圧生成部３９２で生成される基準電圧Ｖref を供給することで、画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８の電位がフローティング状態（電位的に不安定な状態）となることを避け、ある一定の基準電圧Ｖref に固定することができるなど、第２実施形態と同様の効果を享受することができる。
【０１８２】
＜＜読出電流源部の詳細；第５実施形態＞＞
図７は、読出電流源部２７の第５実施形態の回路構成を説明する図である。図７では、第３実施形態に対する変形例で示しているが、同様の仕組みは第４実施形態にも適用できる。
【０１８３】
第５実施形態の構成は、第３および第４実施形態と同様に、画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に接続されている電流源トランジスタ３０４を直接に、間引読出モード時の間引き列の組合せに対応するように個別に制御することにより電流量を減少させる点で共通する。
【０１８４】
ここで、この第５実施形態の構成では、画素信号を必要としない列について“電流量を減少させる”際に、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂそのものを完全にオフ（非導通状態）状態にすることで非読出対象列の垂直信号線１８に電流を完全に流さない状態にするに当たり、第３および第４実施形態とは異なり、共通の基準電流源部３１０から出力される電流源トランジスタ３０４のゲートに供給するカレントミラー用の電流制御電圧ＶICNTを２系統に分け、これを全画素読出モードであるのか間引読出モードであるのかに応じて制御する方式としている点に特徴を有する。
【０１８５】
第３および第４実施形態の構成では、基準電流源部３１０を２系統に分けているので、前例の場合、電流源を奇数列と偶数列とでそれぞれ配置する構成となり、それぞれの電流源の製造ばらつきにより、全画素読出モード時に縦筋が目立つ可能性が出て来る。この問題を解消するべく、１つの電流源から電流制御電圧ＶICNTを２つに分岐して全画素読出モードであるのか間引読出モードであるのかに応じて制御する方式としたのが第５実施形態である。
【０１８６】
すなわち、図示のように、基準電流源部３１０のトランジスタ３１４のゲートに生成される電流制御電圧ＶICNTを２系統に分ける手段として、奇数列用のスイッチ回路３１９ａと偶数列用のスイッチ回路３１９ｂを設けている。
【０１８７】
各スイッチ回路３１９ａ，３１９ｂは、それぞれ２入力−１出力型のものであり、一方の入力端子には、基準電流源部３１０側からの電流制御電圧ＶICNTが入力され、他方の入力端子は接地され、出力端子がそれぞれ対応する電流源トランジスタ３０４ａ，３０４ｂのゲートに共通に接続されている。スイッチ回路３１９ａ，３１９ｂの他方の入力端子を接地にしているのは、スイッチ回路３１９ａ，３１９ｂをオフ状態にすることで電流源トランジスタ３０４ａ，３０４ｂのゲート電位がフローティング状態となり安定しなくなるの防止するためである。
【０１８８】
各スイッチ回路３１９ａ，３１９ｂの制御入力端子には、スイッチ回路３１９ａ，３１９ｂの出力信号である電流制御電圧ＶICNTａ，ＶICNTｂが、基準電流源部３１０側からの電流制御電圧ＶICNTおよび接地電位の何れかとなるように制御する制御信号ＩCNT ａ，ＩCNT ｂが供給されるようになっている。
【０１８９】
このような構成により、第３実施形態と同様の効果が得られる。また、基準電流源部３１０を１つにできるので、第３実施形態の構成よりもコンパクトにできる。全画素読出モード時には、全垂直列の電流源トランジスタ３０４のゲートに基準電流源部３１０から電流制御電圧ＶICNTが共通に供給されるので、電流源トランジスタ３０４のばらつきは別として、電流源（本例の場合電流生成部３１２）ばらつきに起因する縦筋の問題は起きないと考えてよい。
【０１９０】
＜＜読出電流源部の詳細；第６実施形態＞＞
図８は、読出電流源部２７の第６実施形態の回路構成を説明する図である。第６実施形態の構成は、“画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に流れる電流を減少させる”具体的な仕組みとして、画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８に接続されている電流源トランジスタ３０４を直接に、間引読出モード時の間引き列の組合せに対応するように個別に制御することにより電流量を減少させる仕組みを採用する点で第３実施形態と共通する。
【０１９１】
そして、特に、この第６実施形態では、画素信号を必要としない列について“電流量を減少させる”際に、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂそのものを完全にオフ（非導通状態）状態にするのではなく、画素信号読出用の負荷電流Ｉｏよりも小さな微少電流Ｉminute（図の垂直列上ではＩｍで示す）を流す状態にすることを可能に構成する点に特徴を有する。
【０１９２】
具体的には、第３実施形態と同様に、読出対象列の電流源トランジスタ３０４ａと非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂとを独立した電流制御電圧ＶICNTａ，ＶICNTｂで制御するべく、独立した基準電流源部３１０ａ，３１０ｂを設けている。もちろん、単一の基準電流源部３１０により、機能的に、電流制御電圧ＶICNTａ，ＶICNTｂを独立に出力可能な構成としてもよい。この点は、第３実施形態と同様である。
【０１９３】
ここで、第６実施形態の構成においては、間引読出モード時に、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂの動作電流をゼロにするのではなく、微少電流Ｉminuteを流す状態にする点で第３実施形態と違いがある。具体的には、図示するように、少なくとも、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂに対応した基準電流源部３１０ｂの電流生成部３１２ｂを可変電流形式の電流源で構成すればよい。
【０１９４】
すなわち、間引読出モードが指定されたときに、非読出対象列についての電流源トランジスタ３０４ｂを制御して、電流源トランジスタ３０４ｂに流れる電流を、読出対象列の電流源トランジスタ３０４ａに流れる電流Ｉ０よりも減少させる電流制御部として、電流源トランジスタ３０４ｂと関わりのある基準電流源部３１０ｂを設ける。
【０１９５】
可変電流形式の電流源をどのようにして構成するかは周知のことであるので、ここではその説明を割愛する。なお、この可変電流形式の電流源を制御することで、実質的に、第３実施形態と同様に、間引読出モード時に、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂの動作電流をゼロにすることもできる。
【０１９６】
このような構成により、全画素読出モードであるのか間引読出モードであるのかに応じて、電流源トランジスタ３０４ａ，３０４ｂに流す電流量を独立に制御することができるし、間引読出モード時には、画素信号を必要としない非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂに微少電流Ｉminuteを流しておくことができ、第１〜第４実施形態よりも電流低減効果は劣るものの、画素信号を必要としない非読出対象列の余分な消費電流を抑えることができ、全体としては、その分だけ消費電流を低減することができる。
【０１９７】
電流経路上には特段の付加回路を設けることなく、少なくとも非読出対象列の電流源（電流源トランジスタ３０４）に対応する基準電流源部を制御して直接に非読出対象列の電流源に流れる電流量を制御する仕組みとしているので、第１実施形態の構成よりもコンパクトになる。
【０１９８】
また、基準電流源部を制御する仕組みとしては、各列の電流源トランジスタ３０４との間でカレントミラーを構成する基準電流源部３１０に内蔵のトランジスタ３１４に電流を供給する基準電流源（電流生成部３１２）を可変電流形式の電流源で構成すればよく、回路規模もさほど大きくはならないと考えてよい。また、制御量を調整することで、非読出対象列の垂直信号線１８の動作電流をゼロにすることもできる。
【０１９９】
また、間引読出モード時に、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂの動作電流をゼロにするのではなく、微少電流Ｉminuteを流しておくようにすれば、その微少電流Ｉminuteを垂直信号線１８の電位確定用電流として利用することができる。よって、第２や第４実施形態のような基準電圧供給部３９０および電圧安定化制御部３９８を設けなくても、画素信号を必要としない非読出対象列の垂直信号線１８の電位がフローティング状態（電位的に不安定な状態）となることを避け、ある一定の電圧に固定することができる。
【０２００】
＜＜読出電流源部の詳細；第７実施形態＞＞
図９は、読出電流源部２７の第７実施形態の回路構成を説明する図である。図９では、図８に示した第６実施形態に対する変形例で示しているが、第６実施形態が、基準電圧供給部３９０を設ける第２実施形態の仕組みを採り得るように、この第７実施形態でも、基準電圧供給部３９０を設ける第２実施形態の仕組みを採ることができる。
【０２０１】
第７実施形態は、画素信号を必要としない列について“電流量を減少させる”際に、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂそのものを制御して微少電流Ｉminuteを流しておく状態にするに当たり、第６実施形態とは異なり、共通の基準電流源部３１０から出力される電流源トランジスタ３０４のゲートに供給するカレントミラー用の電流制御電圧ＶICNTを２系統に分け、これを全画素読出モードであるのか間引読出モードであるのかに応じて制御する方式としている点に特徴を有する。
【０２０２】
基本的には第５実施形態と類似するが、第５実施形態では、読み出さない垂直列の電流源トランジスタ３０４ｂに流れる電流をゼロにしていたが、この第７実施形態では、微少電流Ｉminuteを流しておくための仕組みを設けている点が異なる。
【０２０３】
すなわち、図示のように、画素信号を読み出すための動作電流Ｉ０を規定する基準電流源部３１０ａと、画素信号を読み出さないときの微少電流Ｉminute（ゼロにすることも可能）を規定する基準電流源部３１０ｂとを設けておく。第６実施形態とは異なり、可変電流形式とする必要はなく、基準電流源部３１０ａの電流生成部３１２ａは画素信号を読み出すための動作電流Ｉ０を流し、基準電流源部３１０ｂの電流生成部３１２ｂ、画素信号を読み出さないときの微少電流Ｉminuteを流すものであればよい。
【０２０４】
そして、各基準電流源部３１０ａ，３１０ｂのトランジスタ３１４ａ，３１４ｂの各ゲートに生成される電流制御電圧ＶICNT０，ＶICNTｍを２系統に分ける手段として、奇数列用のスイッチ回路３１９ａと偶数列用のスイッチ回路３１９ｂを設けている。
【０２０５】
各スイッチ回路３１９ａ，３１９ｂは、それぞれ２入力−１出力型のものであり、一方の入力端子には、基準電流源部３１０ａ側からの電流制御電圧ＶICNT０が入力され、他方の入力端子には、基準電流源部３１０ｂ側からの電流制御電圧ＶICNTｍが入力され、出力端子がそれぞれ対応する電流源トランジスタ３０４ａ，３０４ｂのゲートに共通に接続されている。
【０２０６】
第５実施形態との比較では、スイッチ回路３１９ａ，３１９ｂの他方の入力端子を、電流源トランジスタ３０４ｂをオフ状態にするべく接地にするのか、電流源トランジスタ３０４ｂに微少電流Ｉminuteを流させるための電流制御電圧ＶICNTｍを入力するかの違いである。
【０２０７】
各スイッチ回路３１９ａ，３１９ｂの制御入力端子には、第５実施形態と同様に、スイッチ回路３１９ａ，３１９ｂの出力信号である電流制御電圧ＶICNTａ，ＶICNTｂが、基準電流源部３１０ａ側からの電流制御電圧ＶICNT０および基準電流源部３１０ｂ側からの電流制御電圧ＶICNTｍの何れかとなるように制御する制御信号ＩCNT ａ，ＩCNT ｂが供給されるようになっている。
【０２０８】
このような構成により、第６実施形態と同様の効果が得られる。全画素読出モード時には、全垂直列の電流源トランジスタ３０４のゲートに基準電流源部３１０ａから電流制御電圧ＶICNT０が共通に供給されるので、電流源トランジスタ３０４のばらつきは別として、電流源（本例の場合電流生成部３１２）ばらつきに起因する縦筋の問題は起きないと考えてよい。
【０２０９】
＜＜読出電流源部の詳細；第８実施形態＞＞
図１０は、読出電流源部２７の第８実施形態の回路構成を説明する図である。第８実施形態の構成は、列選択読出モードの一例として、間引読出モードではなく、撮像部１０の一部の領域（本例では特に行方向に関して）を区切って読み出す切出モードに対応した事例である。特に、この第８実施形態では、第１および第２実施形態のように、各垂直列の電流源トランジスタ３０４と垂直信号線１８との間にスイッチトランジスタ３０８を配置する態様での切出モードに対応した事例である。
【０２１０】
基本的には、少なくとも、切出モード時に非読出対象列となる垂直列に関して、スイッチトランジスタ３０８ｂを設け、そのスイッチトランジスタ３０８ｂを負荷制御信号SFLACTｂで制御する負荷制御部３８０ｂを設ければよい。
【０２１１】
もちろん、図示するように、切出モード時に読出対象列となる垂直列に関して、スイッチトランジスタ３０８ａを設け、そのスイッチトランジスタ３０８ａを負荷制御信号SFLACTａで制御する負荷制御部３８０ａを設けてもよい。つまり、何れにしても、切出モード時において、読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ａを配置し、非読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ｂを配置し、それぞれを独立の負荷制御信号SFLACTａ，SFLACTｂで制御できるように、画素信号を必要とする列と画素信号を必要としない列に合わせて構成すればよいのである。
【０２１２】
図示した例では、第１実施形態に対する変形例で示しており、水平行方向の中央部の複数列を纏めて読出対象列とし、左右両側に枠（無画像部分）をなす非読出対象列を配置している。ただしこれは一例であって、たとえば、水平行方向の左右何れかのある複数列の範囲を纏めて読出対象列とし、残りを非読出対象列としてもよい。切出位置が予め固定されていれば、それに合わせて、スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂを配置しておくことは簡単である。
【０２１３】
また、図示した例では、第１実施形態への変形例で示しているが、第２実施形態のように、基準電圧供給部３９０および電圧安定化制御部３９８を設ける構成を採用することもできる。
【０２１４】
基本的な動作は、第１実施形態と同様であり、切出モード時には、負荷制御部３８０ｂにより負荷制御信号SFLACTｂを制御し、読み出さない非読出対象列の垂直信号線１８に接続されているスイッチトランジスタ３０８ｂを非導通状態にすることにより、ラインメモリ構成の信号保持部２４に非読出対象列の画素信号を蓄積することなく、画素信号の必要な読出対象列の垂直信号線１８に接続されているスイッチトランジスタ３０８ａのみを導通状態にすることにより、その読出対象列の画素信号のみをラインメモリ構成の信号保持部２４に蓄積し、順次水平方向の水平信号線８６を経由して出力回路８８へと出力する。
【０２１５】
これにより、切出モード時に画素情報の必要ない複数（本例では水平方向の左右両側の枠列）の垂直信号線１８の画素情報をカラム処理部２０に読み出さずに捨てることができ、画素情報が必要とされる複数（本例では水平方向の中央部）の垂直信号線１８の信号のみをカラム処理部２０に読み出すことができる。
【０２１６】
また、読み出さない非読出対象列においては、その非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂの前段に位置したスイッチトランジスタ３０８ｂを非導通状態にしているため、非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂは、実際には負荷電流Ｉｏを流さなくなり、画素信号を必要としない非読出対象列の余分な消費電流を抑えることができ、全体としては、その分だけ消費電流を低減することができる。
【０２１７】
なお、上記説明では、切出位置が予め固定されている場合で説明したが、切出位置を動的に変更可能な構成の要求もあり得る。このためには、切出位置に応じて、スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂの接続態様を切り替えることのできる柔軟な構成が必要となる。この対処のためには、たとえば垂直方向と水平方向のマトリクス選択によって各垂直列のスイッチトランジスタ３０８のゲートを制御することで読出対象列と非読出対象列とを動的に切替可能な構成とすればよい。
【０２１８】
＜＜読出電流源部の詳細；第９実施形態＞＞
図１１は、読出電流源部２７の第９実施形態の回路構成を説明する図である。第９実施形態の構成は、第８実施形態と同様に、列選択読出モードの一例として切出モードに対応するとともに、第３〜第６実施形態のように、各垂直列の電流源トランジスタ３０４を制御する態様での切出モードに対応した事例である。図示した例では、第３実施形態への変形例で示している。
【０２１９】
基本的には、少なくとも、切出モード時に非読出対象列となる垂直列に関して、スイッチトランジスタ３１８ｂを有する基準電流源部３１０ｂを設け、そのスイッチトランジスタ３１８ｂのゲートを制御信号ＩCNT ｂでオン／オフ制御する構成とすればよい。
【０２２０】
もちろん、図示するように、切出モード時に読出対象列となる垂直列に関して、スイッチトランジスタ３１８ａを有する基準電流源部３１０ａを設け、そのスイッチトランジスタ３１８ａのゲートを制御信号ＩCNT ａでオン／オフ制御する構成としてもよい。何れにしても、切出モード時において、読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ａを配置し、非読出対象列に対してスイッチトランジスタ３０８ｂを配置し、それぞれを独立の負荷制御信号SFLACTａ，SFLACTｂで制御できるように、画素信号を必要とする列と画素信号を必要としない列に合わせて構成すればよいのである。
【０２２１】
また、水平行方向の何れの範囲を読出対象列とし非読出対象列とするかも自由であり、切出位置が予め固定されていれば、それに合わせて、スイッチトランジスタ３０８ａ，３０８ｂを配置しておけばよい。この点は第８実施形態と同様である。
【０２２２】
基本的な動作は、第３実施形態と同様であり、切出モード時には、基準電流源部３１０ｂにより電流制御電圧ＶICNTｂを制御して、読み出さない非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂを非導通状態にすることにより、ラインメモリ構成の信号保持部２４に非読出対象列の画素信号を蓄積することなく、画素信号の必要な読出対象列の垂直信号線１８に接続されている電流源トランジスタ３０４ａのみを導通状態にすることにより、その読出対象列の画素信号のみをラインメモリ構成の信号保持部２４に蓄積し、順次水平方向の水平信号線８６を経由して出力回路８８へと出力する。
【０２２３】
これにより、切出モード時に画素情報の必要ない複数（本例では水平方向の左右両側の枠列）の垂直信号線１８の画素情報をカラム処理部２０に読み出さずに捨てることができ、画素情報が必要とされる複数（本例では水平方向の中央部）の垂直信号線１８の信号のみをカラム処理部２０に読み出すことができる。
【０２２４】
また、読み出さない非読出対象列においては、その非読出対象列の電流源トランジスタ３０４ｂは、非導通状態にしているため、負荷電流Ｉｏを流さなくなり、画素信号を必要としない非読出対象列の余分な消費電流を抑えることができ、全体としては、その分だけ消費電流を低減することができる。
【０２２５】
なお、上記説明では、切出位置が予め固定されている場合で説明したが、切出位置を動的に変更可能な構成の要求もあり得る。このためには、第３実施形態と同様に、各列の電流源トランジスタ３０４に対して個別にスイッチトランジスタ３１８を備えた基準電流源部３１０を用意しておき、垂直方向と水平方向のマトリクス選択によって各垂直列対応のスイッチトランジスタ３１８のゲートを切出位置に応じて制御することで読出対象列対応と非読出対象列対応とを動的に切替可能な構成とすればよい。
【０２２６】
また、図示した例では、第３実施形態への変形例で示しているが、第４実施形態のように、基準電圧供給部３９０および電圧安定化制御部３９８を設ける構成を採用することもできる。また、スイッチトランジスタ３１８ｂを有する基準電流源部３１０ｂを設けるのではなく、第６実施形態のように、電流生成部３１２ｂ自体を可変電流型のものにしてもよい。
【０２２７】
また、第５実施形態のように、共通の基準電流源部３１０から出力されるカレントミラー用の電流制御電圧ＶICNTを２系統に分けるスイッチ回路３１９を設け、読み出さない垂直列に流れる電流をゼロにする構成を採ることもできる。また、第７実施形態と同様に、画素信号読出用の動作電流Ｉ０を規定する基準電流源部３１０ａと画素信号を読み出さないときの微少電流Ｉminuteを規定する基準電流源部３１０ｂとを設け、それぞれから出力されるカレントミラー用の電流制御電圧ＶICNT０，ＶICNTｍをそれぞれ２系統に分けるスイッチ回路３１９を設け、読み出さない垂直列に流れる電流を微少電流Ｉminuteにする構成を採ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】本発明に係る物理情報取得装置の一実施形態であるＣＭＯＳ固体撮像装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した固体撮像装置に使用される単位画素の構成例を示す図である。
【図３】読出電流源部の第１実施形態の回路構成を説明する図である。
【図４】読出電流源部の第２実施形態の回路構成を説明する図である。
【図５】読出電流源部の第３実施形態の回路構成を説明する図である。
【図６】読出電流源部の第４実施形態の回路構成を説明する図である。
【図７】読出電流源部の第５実施形態の回路構成を説明する図である。
【図８】読出電流源部の第６実施形態の回路構成を説明する図である。
【図９】読出電流源部の第７実施形態の回路構成を説明する図である。
【図１０】読出電流源部の第８実施形態の回路構成を説明する図である。
【図１１】読出電流源部の第９実施形態の回路構成を説明する図である。
【図１２】従来例のＣＭＯＳ固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略構成図である。
【符号の説明】
【０２２９】
１…固体撮像装置、３…単位画素、５…画素信号生成部、７…駆動制御部、１０…撮像部、１２…水平走査部、１４…垂直走査部、１５…垂直制御線、１６…駆動信号操作部、１８…垂直信号線、２０…カラム処理部、２２…カラム信号処理部、２４…信号保持部、２７…読出電流源部、２７ｚ…負荷ＭＯＳトランジスタ、３２…電荷生成部、３８…フローティングディフュージョン、４２…増幅用トランジスタ、６０…水平選択スイッチ部、８６…水平信号線、８８…出力回路、１１２…トランジスタ、１１４…記憶部、１２２…トランジスタ、３００…負荷ＭＯＳ群、３０２…トランジスタ、３０３…負荷ＭＯＳトランジスタ、３０４…電流源トランジスタ、３０８…スイッチトランジスタ、３０９…ソース線、３１０…基準電流源部、３１２…電流生成部、３１４…トランジスタ、３１８…スイッチトランジスタ、３１９…スイッチ回路、３８０…負荷制御部、３９０…基準電圧供給部、３９２…基準電圧生成部、３９４…スイッチトランジスタ、３９８…電圧安定化制御部
【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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