(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレイン及びゲートが抵抗を介して接地され、ソースが電源に接続される第一のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、
ソースが電源に接続され、ゲートが前記第一のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続されている第二のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、
ソースが接地され、ドレインが前記第二のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、ゲートに所定の電圧が印加される第一のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、
前記第二のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される第一のスイッチと、
前記第一のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、前記第一のスイッチと連動してオンオフ制御される第二のスイッチと、
ソースが電源に接続され、ゲートが前記第一のスイッチに接続されている第三のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、
ソースが接地され、ドレインが前記第二のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレイン及び前記第三のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第二のスイッチに接続されている第二のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、
前記第三のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される第三のスイッチと、
前記第二のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、前記第三のスイッチと連動してオンオフ制御される第四のスイッチと、
ソースが電源に接続され、ゲートが前記第三のスイッチに接続されている第四のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、
ソースが接地され、ドレインが前記第三のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレイン及び前記第四のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第四のスイッチに接続されている第三のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、
前記第三のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレインに接続される出力電源端子と、
前記出力電源端子の電圧と第一の基準電圧とを比較して、前記第一の基準電圧より前記出力電源端子の電圧が下回ったら前記第一のスイッチ及び第二のスイッチをオン制御する第一のコンパレータと、
前記出力電源端子の電圧と前記第一の基準電圧より低い第二の基準電圧とを比較して、前記第二の基準電圧より前記出力電源端子の電圧が下回ったら前記第三のスイッチ及び第四のスイッチをオン制御する第二のコンパレータと、
前記出力電源端子から供給される電力によって駆動される２次元マトリクス状の撮像部と
を具備する固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。より詳細には、画像入力システムなどに適用される固体撮像装置に用いられる電源制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば画像入力システムなどに適用されるＭＯＳ型固体撮像装置などの電子機器には、当該装置に電力を供給する制御機構（いわゆる電源回路や電源装置）が設けられている。撮像装置における電力は、チップサイズと画素数、駆動方式に依存し、さらに出力レート（水平走査回路の駆動周波数）によって消費電力が増大する。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【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】
たとえば、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】
一方、一般に、固体撮像素子は、フォトダイオードなどで構成された各受光素子で受光面から入射した入射光を受光して光電変換を行ない、発生した電荷を検出回路によって検出し、その後増幅し、順次出力する。
【００１０】
たとえば、ＭＯＳ型固体撮像装置は、図示を割愛するが、一般的に、光電変換を行なうフォトダイオードとＭＯＳトランジスタからなる単位画素が行列状に多数配列された画素部と、画素部からの画素信号を受けて所定の信号処理を行なう信号処理部と、信号処理部で処理された画素信号を外部に出力する出力回路と、各部を制御する駆動制御部とを備えている。
【００１１】
画素部や信号処理部あるいは出力回路は概ねアナログ回路で構成される。一方、駆動制御部は、たとえば水平走査回路や垂直走査回路、あるいはタイミング発生回路などが設けられ、概ねデジタル回路で構成される。
【００１２】
ＭＯＳ型固体撮像装置は、ＣＣＤ固体撮像装置の１／５程度の消費電力であるが、携帯用機器に搭載するためには更なる低消費電力化が求められている。また、画素数が増加し、出力レート（水平走査回路の駆動周波数）が高くなると、やはり消費電力が増大する。
【００１３】
ここで、ＭＯＳ型固体撮像装置の消費電力を見ると、画素部ではＣＣＤ画素に比べて１／１０以下で殆ど無視でき、デジタル回路部分（駆動制御部）でも比較的に少なく、アナログ回路部分の出力回路で最も消費されている。特に、画素数が増加してくると、駆動周波数が上がり、これに伴って出力回路の周波数特性（以下ｆ特という）を上げていかなくてはならない。アナログ回路でｆ特を上げることは、バイアス電流を多く流さねばならず、益々消費電力が増加する。また、画素数が増加し出力レートが高くなると、出力回路のランダムノイズも増加する。
【００１４】
一方、全体の消費電力が上がると、撮像チップが熱を持つことになり、熱電流が発生してセンサ部のフォトダイオードに入り、雑音電流（いわゆる暗電流）が増加する。出力アンプに近いところだけ雑音電流が増えることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような問題を解決する一手法として、たとえば特許文献１には、固体撮像装置において、消費電力の低減とランダムノイズの低減を図る仕組みが開示されている。
【００１６】
【特許文献１】特開２００２−２０９１４９号公報
【００１７】
この特許文献１に記載の仕組みでは、複数の駆動モード信号により駆動周波数が可変とされ、複数の駆動モード信号に応じてバイアス電流を変化させる信号をバイアス電流調整部に供給し、駆動モードによって消費される電力を制御して消費電力を抑えている。
【００１８】
しかしながら、特許文献１に記載の仕組みでは、駆動モードが変わらない限り、電力は消費され続けると言う欠点がある。
【００１９】
また、撮像装置などの電子機器の多くは、一般的に、電圧源が電源回路に用いられる。この電圧源は、負荷が掛かっているときもいないときも（つまり負荷電流の大きさに関わらず）、常時に同じ電圧を負荷に供給し続けている。このため、電源回路自体の動作電力も無視できない。
【００２０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、消費電力をより一層低減できる仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、ドレイン及びゲートが抵抗を介して接地され、ソースが電源に接続される第一のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、ソースが電源に接続され、ゲートが第一のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続されている第二のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、ソースが接地され、ドレインが第二のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、ゲートに所定の電圧が印加される第一のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、第二のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される第一のスイッチと、第一のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、第一のスイッチと連動してオンオフ制御される第二のスイッチと、ソースが電源に接続され、ゲートが第一のスイッチに接続されている第三のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、ソースが接地され、ドレインが第二のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレイン及び第三のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、ゲートが第二のスイッチに接続されている第二のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、第三のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される第三のスイッチと、第二のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、第三のスイッチと連動してオンオフ制御される第四のスイッチと、ソースが電源に接続され、ゲートが第三のスイッチに接続されている第四のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、ソースが接地され、ドレインが第三のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレイン及び第四のＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、ゲートが第四のスイッチに接続されている第三のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタと、第三のＮｃｈ型ＭＯＳトランジスタのドレインに接続される出力電源端子と、出力電源端子の電圧と第一の基準電圧とを比較して、第一の基準電圧より出力電源端子の電圧が下回ったら第一のスイッチ及び第二のスイッチをオン制御する第一のコンパレータと、出力電源端子の電圧と第一の基準電圧より低い第二の基準電圧とを比較して、第二の基準電圧より出力電源端子の電圧が下回ったら第三のスイッチ及び第四のスイッチをオン制御する第二のコンパレータと、出力電源端子から供給される電力によって駆動される２次元マトリクス状の撮像部とを具備する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、固体撮像装置において、負荷電流に応じて電源回路自体の電源電流供給能力を調整するので、必要時に電源電流を負荷に供給し、無負荷時には電源電流の供給を停止してパワーセーブを自動的に行なうことができる。
【００３０】
特許文献１に記載の仕組みと組み合わせた場合、特許文献１に記載の仕組みよりもさらに消費電流の低減が可能となる。よって、特許文献１に記載の仕組みと組み合わせることで、撮像装置において、消費電力の低減とランダムノイズの低減を一層効率よく達成できるようになる。
【００３１】
電子機器の動作モードに応じて消費電力が大きく異なる場合であっても、負荷電流に応じて電源回路自体の電源電流供給能力を調整するので、動作モードに関わらず、電源電流供給能力を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。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。
【００３３】
＜第１実施形態；固体撮像装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るＣＭＯＳ固体撮像装置の第１実施形態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。
【００３４】
固体撮像装置１は、入射光量に応じた信号を出力する受光素子を含む画素が行および列に配列された（すなわち２次元マトリクス状の）撮像部を有し、各画素からの信号出力が電圧信号であって、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling ；相関２重サンプリング）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。
【００３５】
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回路（図ではカラム回路と記す）２６ａを有するカラム処理部２６とを備えている。駆動制御部７としては、たとえば、水平走査回路１２と垂直走査回路１４を備える。
【００３６】
なお、カラム処理部２６と水平走査回路１２との間の信号経路上には、各垂直信号線１９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。
【００３７】
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の各画素は、フォトダイオード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（後述する図２を参照）。
【００３８】
また、駆動制御部７の他の構成要素として、水平走査回路１２、垂直走査回路１４、あるいはカラム処理部２６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２０が設けられている。
【００３９】
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。
【００４０】
単位画素３は、垂直列選択のための垂直制御線１５を介して垂直走査回路１４と、垂直信号線１９を介してカラム処理部２６と、それぞれ接続されている。水平走査回路１２や垂直走査回路１４は、たとえばシフトレジスタを有して構成され、駆動信号操作部２０から与えられる駆動パルスに応答してシフト動作（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。
【００４１】
水平走査回路１２は、図示を割愛するが、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２６内の個々のカラム信号処理回路２６ａを選択する）水平アドレス設定部と、水平アドレス設定部にて規定された読出アドレスに従って、カラム処理部２６の各信号を水平信号線１８に導く水平駆動回路とを有する。
【００４２】
水平アドレス設定部は、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、カラム信号処理回路２６ａからの画素情報を順に選択し、その選択した画素情報を水平信号線１８に出力する選択手段としての機能を持つ。たとえば、水平走査回路１２は、カラム処理部２６からの画素信号を選択して水平信号線１８に出力するための水平走査パルスφＨ〔φH1，φH2，…，φHh〕をカラム処理部２６の水平スイッチに供給するようになされている。
【００４３】
垂直走査回路１４は、図示を割愛するが、垂直方向の読出行（垂直方向のアドレス）や水平方向の読出列（水平方向のアドレス）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と、垂直アドレス設定部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回路とを有する。
【００４４】
垂直アドレス設定部は、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。
【００４５】
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、各行の垂直駆動回路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、各行の垂直駆動回路とともに電子シャッタ行選択手段を構成する。
【００４６】
駆動信号操作部２０は、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）の機能ブロックであるタイミング発生部２１と、端子２０ａを介して入力クロックCLK0を受け取り、端子２０ｂを介して動作モードなどを指令するデータを受け取り、端子２０ｃを介して同期信号を受け取り、また端子２０ｄ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であるインタフェース部２２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へ、また垂直アドレス信号を垂直アドレス設定部へ出力し、各アドレス設定部，は、それを受けて対応する行もしくは列を選択する。
【００４７】
インタフェース部２２は、シリアルインタフェース機能を有しており、外部からシリアルデータが供給される。また、外部から同期信号およびクロック信号が、タイミング発生部２１およびインタフェース部２２に供給される。固体撮像装置１では、インタフェース部２２が外部からデータを受け取り、データに応じてタイミング発生部２１の動作が制御される。タイミング発生部２１では、データに応じて垂直走査回路１４、水平走査回路１２、カラム処理部２６、および出力回路２９を動作させる駆動パルスを発生し、各部へ供給するようになされる。
【００４８】
なお、駆動信号操作部２０は、撮像部１０や水平走査回路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や水平走査回路１２などから成る撮像デバイスと駆動信号操作部２０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。
【００４９】
カラム処理部２６は、垂直列ごとにカラム信号処理回路２６ａを有して構成されており、１行分の画素の信号を受けて、その信号を処理する。たとえば、カラム処理部２６は、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ており、駆動信号操作部２０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１９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。また、所定期間、信号を保持する信号保持機能をも持つ。
【００５０】
なお、カラム処理部２６には、ＣＤＳ処理機能部の後段に、必要に応じて信号増幅機能を持つＡＧＣ(Auto Gain Control) 回路やＡＤＣ(Analog Digital Converter)回路などを設けることも可能である。
【００５１】
カラム処理部２６により処理された画素情報を示す電圧信号は、水平走査回路１２からの水平選択信号により駆動される図示しない水平選択スイッチを介して所定のタイミングで読み出されて水平信号線１８に伝達されて、水平信号線１８の後端に接続された出力回路２９に入力される。
【００５２】
たとえば撮像部１０は、垂直走査回路１４によって走査され、すなわち垂直走査回路１４からの垂直選択パルスφＶ〔φV1，φV2，…，φVv〕により画素の行が順次選択され、選択（走査）された行の画素の信号が垂直信号線１９を通してカラム処理部２６に出力される。カラム処理部２６では、１行分の信号を受け、各画素固有のオフセット成分（固定パターンノイズ成分に相当する）を差し引いた信号が保持される。そして、水平走査回路１２からの水平走査パルスφＨ〔φH1，φH2，…，φHh〕により水平スイッチが順次オンしてカラム処理部２６に保持された１行分の画素の信号が水平信号線１８を通して出力回路２９に順次読み出される。出力回路２９でこの信号が増幅され出力端子２９ａにアナログ信号として出力される。
【００５３】
出力回路２９は、撮像部１０から水平信号線１８を通して出力される各画素の信号を適当なゲインで増幅した後、撮像信号Ｓ０として図示しない外部回路に端子２９ａを介して供給する。この出力回路２９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、信号増幅、色関係処理などを行なうこともある。
【００５４】
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１９→カラム処理部２６→水平信号線１８→出力回路２９の順で出力される。その駆動は、１行分の画素出力信号は垂直信号線１９を介してパラレルにカラム処理部２６に送り、ＣＤＳ処理後の信号は水平信号線１８を介してシリアルに出力するようにする。
【００５５】
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に配するか、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。
【００５６】
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。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２６と別体にして、撮像部１０やカラム処理部２６で固体撮像素子（本発明に係る半導体装置の一例）を構成し、この固体撮像素子（本発明に係る半導体装置の一例）と、別体の駆動制御部７とで、固体撮像装置（本発明に係る物理情報取得装置の一例）として構成するようにしてもよい。
【００５７】
たとえば、外部回路は、出力回路２９から出力されたアナログの撮像信号Ｓ０をデジタルの撮像データＤ０に変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital ）変換部と、Ａ／Ｄ変換部によりデジタル化された撮像データＤ０に基づいてデジタル信号処理を施すデジタル信号処理部（ＤＳＰ；Digital Signal Processor）とを備える。
【００５８】
デジタル信号処理部は、たとえば、Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号を適当に増幅して出力するデジタルアンプ部の機能を持つ。また、たとえば色分離処理を施してＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各画像を表す画像データＲＧＢを生成し、この画像データＲＧＢに対してその他の信号処理を施してモニタ出力用の画像データＤ２を生成する。また、デジタル信号処理部には、記録メディアに撮像データを保存するための信号圧縮処理などを行なう機能部が備えられる。
【００５９】
また外部回路は、デジタル信号処理部にてデジタル処理された画像データＤ２をアナログの画像信号Ｓ１に変換するＤ／Ａ（Digital to Analog ）変換部を備える。Ｄ／Ａ変換部から出力された画像信号Ｓ１は、液晶モニタなどの表示デバイスに送られる。操作者は、この表示デバイスに表示されるメニューや画像を見ながら、撮像モードを切り替えるなどの各種の操作を行なうことが可能になる。
【００６０】
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（チップ）外で行なう例を示したが、チップ内部に、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、チップに内蔵するように構成してもよい。
【００６１】
このような構成の固体撮像装置１において、水平走査回路１２や垂直走査回路１４およびそれらを制御する駆動信号操作部２０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。
【００６２】
また、固体撮像装置１は、本実施形態特有の構成として、電子機器の一例である固体撮像装置１の各機能部への電源供給を制御する電源制御装置１００を備えている。この電源制御装置１００は、いわゆる電源回路の一部として設けられていて、固体撮像装置１の各機能部に電力を供給する電源回路部１０２と、固体撮像装置１にて消費される電源電流の変化を検知する消費電流変化検知部１１０と、消費電流変化検知部１１０の検知結果に基づき固体撮像装置１の各機能部への電源電流供給能力を調節するように電源回路部１０２を制御する電源電流供給能力調節部１２０とを有している。
【００６３】
電源電流供給能力調節部１２０は、消費電流変化検知部１１０の検知結果が固体撮像装置１の各機能部に供給する電源駆動能力が所定量以上低下している旨を示しているときには電源供給能力を上昇させ、検知結果が電源駆動能力の変動幅が所定範囲内である旨を示しているときには電源供給能力を低下させるように供給命令信号ＣＮ２０（_1，_2，…，_n）を制御する。
【００６４】
図１では割愛して示しているが、電源回路部１０２は、固体撮像装置１が備える機能部（たとえば撮像部１０、カラム処理部２６、出力回路２９）ごとに独立して電源回路が設けられている。そして、消費電流変化検知部１１０および電源電流供給能力調節部１２０も、独立した電源回路ごとに設けられている。すなわち、電源回路部１０２から撮像部１０に第１の出力電圧Ｖdd_1が供給され、その供給電圧Ｖdd_1を監視する第１の消費電流変化検知部とその検知結果に基づき駆動電流を制御する第１の電源電流供給能力調節部が用意される。
【００６５】
同様に、電源回路部１０２からカラム処理部２６に第２の出力電圧Ｖdd_2が、また出力回路２９に第３の出力電圧Ｖdd_3がそれぞれ供給され、各供給電圧Ｖdd_2，_3を監視する第２および第３の消費電流変化検知部とその検知結果に基づき駆動電流を制御する第２および第３の電源電流供給能力調節部が用意される。
【００６６】
なお、特許文献１の仕組みと同様に、固体撮像装置１は、インタフェース部２２からの指令に応じてクロック信号を分周する分周部１６０を駆動信号操作部２０内に備え、さらに出力回路２９のｆ特を調整する手段として、出力回路２９に対するバイアス電流を調整するバイアス電流調整部１８０を出力回路２９の近傍に備えている。
【００６７】
インタフェース部２２の指令は、タイミング発生部２１および分周部１６０に入力される。分周部１６０は、インタフェース部２２からの指令に応じてクロック信号を分周してタイミング発生部２１に入力するように構成されている。
【００６８】
たとえば、撮像部１０の駆動モードを規定するシリアルデータがインタフェース部２２に入力され、モード選択が行なわれる。駆動モードに応じたデータはインタフェース部２２によってデコードされ、分周部１６０とタイミング発生部２１に入力される。分周部１６０では、インタフェース部２２からの指令（選択された駆動モードに基く指令）に応じて、たとえば外部から入力されたクロック信号を分周し、分周したクロック信号を同期信号に同期させてタイミング発生部２１に入力する。
【００６９】
タイミング発生部２１は、複数の駆動モードに対応して、複数の駆動モードのタイミングパルスを発生できるように構成されている。たとえば、分周部１６０からのクロック信号とインタフェース部２２からのデータを受け、選択された駆動モードのタイミングパルスを発生させて垂直走査回路１４、水平走査回路１２、カラム処理部２６、出力回路２９、およびバイアス電流調整部１８０の各部に入力する。
【００７０】
また、バイアス電流調整部１８０がタイミング発生部２１からのタイミングパルスで制御され、出力回路２９のバイアス電流が調整される。このバイアス電流で出力回路２９のｆ特が調整される。出力回路２９は、カラム処理部２６からの画素の信号を増幅して出力端子２９ａよりアナログ信号として出力する。
【００７１】
ここで、本実施形態では、インタフェース部２２からの信号に応じて何分周するかを切り替える分周部１６０を備えており、また出力回路２９に対してバイアス電流調整部１８０が存在し、タイミング発生部２１からの制御に基づき出力回路２９のバイアス電流を調整することで、出力回路２９のｆ特を調節する。固体撮像装置１の消費電力とランダムノイズの一定の割合は、出力回路２９によるものである。よって、ｆ特を駆動モードに応じて最適に調節することで、消費電力の低減と、画質の向上ができる。
【００７２】
一方、固体撮像装置１を駆動するためには、撮像部１０、カラム処理部２６、出力回路２９などの各機能部に、基準となる電圧（動作電源電圧）を供給する必要がある。電源制御装置１００は、たとえばボルティジフォロア回路を用いると常に一定な基準となる電圧を供給することができ、安定に電源電圧を供給できる。
【００７３】
しかしながら機能部（撮像部１０、カラム処理部２６、および出力回路２９）によって負荷電流が異なり、また同じ機能部であっても、その動作状態によって負荷電流が異なりある時間によって負荷電流が変動する。たとえば、信号を読み出しているときと読み出し後は使用する消費電力に差がでる。また複数の駆動モードによって動作させることによって、常に電圧変動が起こる。
【００７４】
そこで、本実施形態では、電源回路部１０２と、撮像部１０、カラム処理部２６、出力回路２９の間の出力配線の電圧を監視するべく、コンパレータを有する出力電圧変動検知部１１２を備えた消費電流変化検知部１１０を設けることで電圧変動の差を検知し、電源電流供給能力調節部１２０は、この検知結果に基づき電源供給能力を調整することとする。
【００７５】
たとえば、電源電流供給能力調節部１２０は、出力電圧変動検知部１１２の検知結果が各機能部に供給する出力電圧が所定量以上低下している旨を示しているときには電源電流供給能力を上昇させ信号を電源回路部１０２に供給し、出力電圧の変動幅が所定範囲内である旨を示しているときには電源電流供給能力を低下させる信号を電源回路部１０２に供給する。
【００７６】
＜電源電流供給能力調節の動作＞
図２は、消費電流変化検知部１１０と電源電流供給能力調節部１２０との一構成例を説明する図である。この図によって、消費電流変化検知部１１０と電源電流供給能力調節部１２０とが協働して行なう電源電流供給能力調節の動作が理解できる。
【００７７】
たとえば、消費電流変化検知部１１０は、電源回路部１０２が固体撮像装置１の各機能部に供給する出力電圧の変動を検知することで、対象の機能部にて消費される電源電流の変化を検知する出力電圧変動検知部１１２を有する。具体的には、各機能部で消費される電力を電圧モードで検出する検知部の一例として、独立したコンパレータ１１４を複数個有している。
【００７８】
先ず、出力電圧変動検知部１１２内に、抵抗素子Ｒ０を基準電源側とし抵抗素子Ｒｎを接地側として抵抗素子Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎを縦続接続した抵抗分圧回路１１３と、コンパレータ１１４＿１，２，…，ｎとを設ける。
【００７９】
各コンパレータ１１４の反転入力端子（−）は、共通に電源回路部１０２の出力側の電圧出力端子Ｖｄｄに接続され、その非反転入力端子（＋）は、それぞれ対応する抵抗素子Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎの接続中点Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｎに接続され、抵抗分圧を用いた電圧降下で生成されたコンパレータの基準電位が供給される。図示しないが、電圧出力端子Ｖｄｄには、リップル分を補正するコンデンサが設けられる。
【００８０】
このような接続態様により、コンパレータ１１４＿１，２，…，ｎは、電源回路部１０２の出力側の電圧出力端子Ｖｄｄの電圧を監視し、電圧が対応する接続中点Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｎの基準電位よりも高ければ出力を低レベル（Ｌ）にする。つまり、正常時（出力電圧が下がっていないとき）は、事実上、出力電圧変動検知部１１２は動作しない。
【００８１】
電圧が対応する接続中点Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｎの基準電位よりも下がると、コンパレータ１１４＿１，２，…，ｎは、出力を高レベル（Ｈ）にする。抵抗分圧回路１１３の接続態様から分かるように、電圧出力端子Ｖｄｄの電圧低下に連れて、コンパレータ１１４＿１，２，…，ｎの順に、出力をハイレベルにすることとなる。
【００８２】
一方、本実施形態の電源電流供給能力調節部１２０は、各コンパレータ１１４の出力端子を、そのまま電源回路部１０２の制御入力端子に接続している単純な構成である。つまり、コンパレータ１１４の出力端子は、電源回路部１０２のそれぞれ対応する制御入力端子に接続されており、実際には、コンパレータ１１４が、電源電流供給能力調節部１２０の機能を備えていると考えることもできる。
【００８３】
電源回路部１０２は、制御入力端子に供給される制御信号（供給命令信号ＣＮ２０_1，_2，…，_n）に基づき、負荷に対する駆動能力や負荷に対する駆動時の周波数特性を調整する機能要素を備えており、電源電流供給能力調節部１２０（本例ではコンパレータ１１４そのもの）からの供給命令信号を受けて電源供給能力や電源回路部１０２の周波数特性も切り替えることができるようになっている（詳細は後述する図３とその説明を参照）。
【００８４】
電源電流供給能力調節部１２０は、出力電圧変動検知部１１２に設けられている各コンパレータ１１４の検知結果が固体撮像装置１の各機能部に供給する出力電圧が所定量以上低下している旨を示しているときには、すなわち電源回路部１０２の供給電圧が下がると、電源回路部１０２の電源電流供給能力を上昇させ、検知結果が出力電圧の変動幅が所定範囲内である旨を示しているときには、すなわち電源回路部１０２の出力電圧が変動しない場合は、十分な駆動能力があるものとして電源電流供給能力を低下させる供給命令信号ＣＮ２０_1，_2，…，_nを、電源回路部１０２の対応する制御入力端子Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎに入力する。供給命令信号ＣＮ２０_1，_2，…，_nは、電源回路部１０２の駆動能力や周波数特性を高めたいときに、後述する図３のスイッチ２２２，２３２をオンさせるものであればよい。
【００８５】
電源回路部１０２が駆動能力不足となれば出力電圧が低下しようとし、また過剰な供給能力となれば出力電圧が変化しないので、出力電圧の変化状態を出力電圧変動検知部１１２のコンパレータ１１４で監視することで、実質的に、固体撮像装置１にて消費される電源電流の変化状態を検知し、その検知結果に基づき電源駆動能力を制御することができる。固体撮像装置１にて消費される電源電流の変化を電流そのもので検知するのではなく、電圧モードで検知するコンパレータ１１４という簡易な構成で検知できる利点がある。
【００８６】
＜電源回路の詳細＞
図３は、電源回路部１０２の一構成例を示す回路図である。電源回路部１０２は、カレントミラー回路を応用した駆動能力調整部を備えた構成となっている。具体的には、出力電圧を設定する機能要素として、２つのＰｃｈ型のＭＯＳトランジスタ２０２，２０４およびＮｃｈ型のＭＯＳトランジスタ２０６と、抵抗素子２０８とを備えている。
【００８７】
ＭＯＳトランジスタ２０２は、ドレインが定電流源の電流値を規定する抵抗素子２０８を介して接地（ＧＮＤ）され、ソースが電源に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０２，２０４の各ゲートが互いに共通接続され、かつＭＯＳトランジスタ２０２のドレインと抵抗素子２０８との接続点Ａにも接続されている。
【００８８】
ＭＯＳトランジスタ２０４は、ソースが電源に接続され、かつＭＯＳトランジスタ２０６が接地側に直列接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタ２０４のドレインがＭＯＳトランジスタ２０６のドレインと接続され、ＭＯＳトランジスタ２０６のソースが接地されている。また、ＭＯＳトランジスタ２０６のゲートに入力Ｖinが供給されるようになっている。
【００８９】
また電源回路部１０２は、駆動能力調整部２１０として、先ず、それぞれ所定の駆動能力を有する複数の駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）を備えている。各駆動出力部２２０は、それぞれを選択する選択部の一例であるスイッチ２２２（_1，_2，…，_n）と、Ｐｃｈ型のＭＯＳトランジスタ２２４（_1，_2，…，_n）とを有している。
【００９０】
各ＭＯＳトランジスタ２２４（_1，_2，…，_n）は、ソースが電源に接続され、ドレインが共通にＭＯＳトランジスタ２０４のドレインとＭＯＳトランジスタ２０６のドレインの接続点Ｂに接続されている。また、各ＭＯＳトランジスタ２２４（_1，_2，…，_n）のゲートは、対応するスイッチ２２２を介して、順次ＭＯＳトランジスタ２０２のドレインと抵抗素子２０８との接続点Ａに接続されている。
【００９１】
スイッチ２２２（_1，_2，…，_n）は、上段側のスイッチ２２２_1から順に縦続接続されている。すなわち、最上段のスイッチ２２２_1の入力端子が先ずＭＯＳトランジスタ２０２のドレインと抵抗素子２０８との接続点Ａ（ＭＯＳトランジスタ２０２，２０４のゲート）に接続され、出力端子が次段のスイッチ２２２_2の入力端子に接続され、以下順に上段側の出力端子が次段の入力端子に接続されている。
【００９２】
つまり、それぞれ所定の大きさの駆動電流能力を持つ駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）を並列配置し、消費電流変化検知部１１０の検知結果に基づいて何れかを選択する（選択する段数を調整する）構成としており、本例では、駆動出力部２２０_1が上段側（図中の左側）となり、駆動出力部２２０_nが下段側となるように接続されており、上段側のスイッチ２２２がオンしている場合に、下段側の駆動出力部２２０が機能するようになっている。
【００９３】
スイッチ２２２（_1，_2，…，_n）の制御端子は、電源回路部１０２の制御入力端子Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎに対応する。つまり、消費電流変化検知部１１０の出力電圧変動検知部１１２（具体的には各検知部としてのコンパレータ１１４）は、複数の駆動出力部２２０のそれぞれに対応して独立して設けられている。
【００９４】
電源電流供給能力調節部１２０は、消費電流変化検知部１１０の検知結果に基づいてスイッチ２２２（_1，_2，…，_n）の制御端子Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎに制御信号を供給することで、複数の駆動出力部２２０の何れかを選択して動作させる。ここで、図では、駆動出力部２２０_1が上段側（図中の左側）となり、駆動出力部２２０_nが下段側となるように接続されており、上段側のスイッチ２２２がオンしている場合に、下段側の駆動出力部２２０が機能するようになっている。
【００９５】
また駆動能力調整部２１０は、負荷に対する駆動時の周波数特性を調整する複数の周波数特性調整部２３０（_1，_2，…，_n）を有している。各周波数特性調整部２３０は、それぞれを選択する選択部の一例であるスイッチ２３２（_1，_2，…，_n）と、Ｎｃｈ型のＭＯＳトランジスタ２３４（_1，_2，…，_n）とを有している。
【００９６】
各ＭＯＳトランジスタ２３４（_1，_2，…，_n）は、対応するＭＯＳトランジスタ２２４（_1，_2，…，_n）と直列接続されている。つまり、各ＭＯＳトランジスタ２３４（_1，_2，…，_n）は、ソースが接地され、ドレインが対応するＭＯＳトランジスタ２０４のドレインに接続されている。また、各ＭＯＳトランジスタ２３４（_1，_2，…，_n）のゲートには、対応するスイッチ２３２を介して、順次入力Ｖinが供給されるようになっている。
【００９７】
スイッチ２３２（_1，_2，…，_n）は、上段側のスイッチ２３２_1から順に縦続接続されている。すなわち、最上段のスイッチ２３２_1の入力端子に先ずＶinが供給され、出力端子が次段のスイッチ２３２_2の入力端子に接続され、以下順に上段側の出力端子が次段の入力端子に接続されている。
【００９８】
つまり、所定の大きさのバイアス電流を供給するＭＯＳトランジスタ２３４（_1，_2，…，_n）を並列配置し、消費電流変化検知部１１０の検知結果に基づいて駆動出力部２２０のＭＯＳトランジスタ２２４（_1，_2，…，_n）と連動して何れかを選択する（選択する段数を調整する）構成としている。本例では、周波数特性調整部２３０_1が上段側（図中の左側）となり、周波数特性調整部２３０_nが下段側となるように接続されており、上段側のスイッチ２３２がオンしている場合に、下段側の周波数特性調整部２３０が機能するようになっている。
【００９９】
スイッチ２３２（_1，_2，…，_n）の制御端子は、電源回路部１０２の制御入力端子Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎに対応する。つまり、周波数特性調整部２３０は、複数の駆動出力部２２０のそれぞれに対応して独立して設けられた複数のスイッチ２３２の組合せでなり、かつ消費電流変化検知部１１０の出力電圧変動検知部１１２（具体的には各検知部としてのコンパレータ１１４）が、複数の周波数特性調整部２３０のそれぞれに対応して独立して設けられるようになっている。
【０１００】
電源電流供給能力調節部１２０は、消費電流変化検知部１１０の検知結果に基づいてスイッチ２３２（_1，_2，…，_n）の制御端子Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎに制御信号を供給することで、複数の周波数特性調整部２３０の何れかを選択して動作させる。ここで、図では、周波数特性調整部２３０_1が上段側となり、周波数特性調整部２３０_nが下段側となるように接続されており、上段側のスイッチ２３２がオンしている場合に、下段側の周波数特性調整部２３０が機能するようになっている。加えて、各ＭＯＳトランジスタ２３４（_1，_2，…，_n）は、対応するＭＯＳトランジスタ２２４（_1，_2，…，_n）と直列接続されているので、両者が連動して選択される。
【０１０１】
全体としては、先ずＭＯＳトランジスタ２０２，２０４，２０６および抵抗素子２０８で、カレントミラー回路が構成され、さらに、ＭＯＳトランジスタ２０２，２２４，２３４および抵抗素子２０８でも、カレントミラー回路が構成される。ＭＯＳトランジスタ２２２４が、電源回路部１０２の電圧出力端子Ｖｄｄに接続されている図示しないコンデンサに電流を供給する。
【０１０２】
このような構成の駆動能力調整部２１０においては、抵抗素子２０８で電流を決め、その電流値をカレントミラー回路で折り返して端子Ｖout に駆動電流として出力する。ＭＯＳトランジスタ２２４のゲート幅を適切に組み合わせることにより、その駆動電流の組合せを設定できる。本実施形態の構成においては、駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）の上段側を順次選択することで、結果として、“ｎ＋１”通りの駆動電流を出力することができる。
【０１０３】
電源電流供給能力調節部１２０（本例では出力電圧変動検知部１１２のコンパレータ１１４）からの供給命令信号ＣＮ２０_1，_2…，_nを対応する制御端子Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎに入力することで、電源回路部１０２の電源供給能力を切り替え、また同時に電源回路部１０２の周波数特性も切り替えることができる。
【０１０４】
たとえばＭＯＳトランジスタ２０４と全てのＭＯＳトランジスタ２２４のゲート幅を同じにすれば、全てのスイッチ２２２（_1，_2，…，_n）をオフさせて全ての駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）の機能を停止させることで、ＭＯＳトランジスタ２０４による１単位の駆動電流が流れ、スイッチ２２２_1のみをオンさせ残りのスイッチ２２２（_2，…，_n）をオフさせると、駆動出力部２２０_1のみを機能させ残りの駆動出力部２２０（_2，…，_n）の機能が停止され、ＭＯＳトランジスタ２０４と駆動出力部２２０_1による２単位の駆動電流が流れる。
【０１０５】
以下順に、下段側の駆動出力部２２０を動作させることで、１単位ごとに駆動電流が増加し、結果として、“ｎ＋１”通りの駆動電流を設定できる。消費電流変化検知部１１０の検知結果に基づきスイッチ２２２（_1，_2，…，_n）を制御することで、必要時に駆動電流を供給し、無負荷時にはパワーセーブを自動的に行なうなど電源回路部１０２の駆動電流を切り換えることで、センサの駆動方式と駆動している時間に応じて消費電力が大きく異なる場合でも、負荷電流に応じて電源供給能力を調整することができる。
【０１０６】
必要最低限の範囲で駆動出力部２２０の段数を設定して動作させるので電源回路部１０２自体の電力消費を最低限に抑えることができ、結果として、全体の消費電力の低減に繋がる。よって、画素数が増加し、出力レートが高くなると負荷電流が増える傾向になるが、本実施形態の構成を適用することで、消費電力を従来よりも低減でき、熱電流の発生を抑えることができるので、暗電流の低減化を図りたとえば出力回路のランダムノイズを低減することができる。
【０１０７】
また、駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）を切り替えることによる“ｎ＋１”通りの駆動電流の設定に連動して、周波数特性調整部２３０（_1，_2，…，_n）の動作を制御することで、電源回路部１０２（具体的にはＭＯＳトランジスタ２２４）の駆動電流の大きさに関わらず、周波数特性調整部２３０のＭＯＳトランジスタ２３４（_1，_2，…，_n）の電流状態を同じに維持できるので、周波数特性を一定に維持することができる。
【０１０８】
つまり、駆動出力部２２０の駆動電流の大きさに関わらずＭＯＳトランジスタ２３４を１つで構成すると、駆動電流が大きくなるに連れてＭＯＳトランジスタ２３４の周波数特性が低下する。これに対して、駆動電流の大きさを切り替えるＭＯＳトランジスタ２２４の選択に連動してＭＯＳトランジスタ２２４のバイアス電流を与えるＭＯＳトランジスタ２３４も切替選択することで、各ＭＯＳトランジスタ２３４（_1，_2，…，_n）の電流状態を同じに維持し、周波数特性を一定に維持する。
【０１０９】
駆動能力調整部２１０の出力電圧変動検知部１１２（具体的にはコンパレータ１１４）は、電源回路部１０２の駆動能力を高めたいときには、つまり出力電圧変動検知部１１２に設けられている各コンパレータ１１４の検知結果が、電源回路部１０２が固体撮像装置１の各機能部に供給する出力電圧が所定量以上低下しているときには、スイッチ２２２をオンさせ、電源回路部１０２の出力電圧の変動幅が所定範囲内であるときには十分な駆動能力があるものとして電源電流供給能力を低下させるようになっている。
【０１１０】
これにより、駆動能力のバランスの取れたところ、すなわち駆動能力不足とならず、かつ過剰な供給能力ともならない範囲で収束する。このとき、対応するスイッチ２３２をオンさせることで、動作しているＭＯＳトランジスタ２２４の電流状態を電源回路部１０２の駆動電流の大きさに関わらず同じに維持できるので、電源回路部１０２の周波数特性を一定に維持することができる。
【０１１１】
消費される電力に応じて、駆動出力部２２０を制御して自動的に電源回路部１０２の駆動電流を制御し、その際に周波数特性調整部２３０を制御して周波数特性を切り替えることにより、駆動モードが切り替るか否かに関わらず、駆動能力不足とならずかつ過剰な供給能力ともならない範囲で複数の駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）を切り替えるので、固体撮像装置１の消費電力を低減することができる。
【０１１２】
また、負荷が掛かっているときと掛かっていないときとで常に同じ電圧を負荷に供給し続けようとするものの、駆動能力不足とならずかつ過剰な供給能力ともならない範囲で複数の駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）を切り替えるので、電源回路部１０２の動作電力が過剰な駆動とならないようにすることができ、消費電力の低減に寄与する。
【０１１３】
また、特許文献１に記載の仕組みと組み合わせることで、同時に駆動周波数を低くした駆動モードでの消費電力低減とランダムノイズ低減を図ることができる。たとえば、撮像部１０の駆動モードに応じた外部データに基いて、駆動周波数の設定とともに、バイアス電流調整部１８０を制御し、すなわちたとえば間引きモード、切り出しモード、低速動作モードでは、駆動走査パルスのクロック周波数を落とし、それに応じてバイアス電流調整部１８０から出力されるバイアス電流を制御して出力回路２９のバイアス電流値を切り換え、出力回路２９のｆ特を低い方に切り換えることにより、固体撮像装置１における消費電力を低減することがきる。また、駆動走査パルスのクロック周波数を落とした駆動モードでのランダムノイズを低減することができる。
【０１１４】
このように、本実施形態を適用することで、特許文献１に記載の仕組みよりも一層の低消費電力化が可能になるので、熱電流の発生を抑え、固体撮像装置での暗電流の低減化を図ることもできる。特に固体撮像装置を用いた映像入力システム（画像入力装置）において、大幅な低消費電力化ができ、またランダムノイズを低減できるので、低駆動周波数モードでの画質、たとえばＳ／Ｎ比、ダイナミックレンジなどを向上させることができる。
【０１１５】
たとえば、固体撮像装置１を携帯機器などに搭載した場合に、消費電力の劇的な低減が図れ、かつクロック周波数を低くした駆動モードでのランダムノイズの低減が図れる。ランダムノイズを低減できるので、間引きモード、切り出しモード、低速全画素読出しモードなど、低駆動周波数による駆動モードでの画質、いわゆるＳ／Ｎ比、ダイナミックレンジなどを向上することができる。
【０１１６】
＜第２実施形態；固体撮像装置の構成＞
図４は、本発明の一実施形態に係るＣＭＯＳ固体撮像装置の第２実施形態の概略構成図である。第１実施形態との違いは、消費電流変化検知部１１０（具体的には図２に示したコンパレータ１１４）は、検知結果を駆動信号操作部２０に送るように構成して、駆動信号操作部２０側にても、電源回路部１０２に直接に供給命令信号を送り、固体撮像装置１全体の電力を調整するようにしている点にある。
【０１１７】
このような構成においては、駆動信号操作部２０が、電子機器の一例である固体撮像装置１の動作モードに応じた消費電流に基づいて、固体撮像装置１の各機能部への電源電流供給能力を調節する電源電流供給能力調節部の機能をも兼ねることとなる。
【０１１８】
なお、本例では、第１実施形態と同様に、電源電流供給能力調節部１２０による制御も並行して行なうように構成しているが、電源電流供給能力調節部１２０による制御機能を取り外した構成を排除するものではない。
【０１１９】
たとえば、電源回路部１０２の負荷電流は、たとえば通常モード、間引きモード、切出モード、低速全画素読出しモードなどの駆動周波数によって変わる。モード設定は駆動信号操作部２０においてなされる。よって、駆動信号操作部２０が、モード設定の切替えに応じて、電源回路部１０２の駆動能力を制御することで、モード移行直後の電流供給不足による電圧低下や電流供給過多による電圧上昇を防止できる。
【０１２０】
なお、消費電流変化検知部１１０（具体的には図２に示したコンパレータ１１４）から検知結果を駆動信号操作部２０に送るのは、モード移行前の検知結果がどのような状態であるのかによって駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）の並列駆動の段数が異なり、駆動信号操作部２０は、それに応じて、モード移行後の駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）の並列駆動の段数を設定する必要があるからである。
【０１２１】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２２】
また、上記の実施形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１２３】
たとえば、上記実施形態では、消費電流変化検知部１１０内に、複数の駆動出力部２２０や周波数特性調整部２３０のそれぞれに対応して独立した検知部としてコンパレータ１１４を設け、出力電圧変動検知部１１２の各コンパレータ１１４の出力端子を、そのまま電源回路部１０２の制御入力端子に接続して電源電流供給能力調節部１２０を構成していたが、このような構成に限らない。たとえば、消費電流変化検知部１１０には１つのコンパレータ１１４を設けてもよい。この場合、電源電流供給能力調節部１２０は、コンパレータ１１４の検知結果に基づき、何れの制御入力端子に制御信号を送出するかを判断する機能要素を備えるなど、様々な変更が可能である。
【０１２４】
また、それぞれ複数個の駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）や周波数特性調整部２３０（_1，_2，…，_n）を、多段接続して駆動能力調整部２１０を構成し、上段側から順次選択することで、駆動電流の調整や周波数特性の調整をするようにしていたが、これに限らず、たとえば、それぞれ複数個の駆動出力部２２０（_1，_2，…，_n）や周波数特性調整部２３０（_1，_2，…，_n）を並列配置して、それらを選択する構成とすることもできる。
【０１２５】
また、上記実施形態では、電子機器の一例として、被写体を撮像する撮像部１０と、撮像部１０で取得された画素信号に対して所定の信号処理をする信号処理部（カラム処理部２６）と、信号処理部で処理された信号を外部に出力する出力部（出力回路２９）とを備えた固体撮像装置１を制御対象として、電源電流供給能力調節部が、撮像部、信号処理部、および出力部のそれぞれに供給される電源について、電源電流供給能力を調節する構成について説明したが、言うまでもなく、制御対象となる電子機器は撮像装置に限らない。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るＣＭＯＳ固体撮像装置の第１実施形態の概略構成図である。
【図２】消費電流変化検知部と電源電流供給能力調節部との一構成例を説明する図である。
【図３】電源回路部の一構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＣＭＯＳ固体撮像装置の第２実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１…固体撮像装置、３…単位画素、７…駆動制御部、１０…撮像部、１２…水平走査回路、１４…垂直走査回路、２０…駆動信号操作部、２１…タイミング発生部、２２…インタフェース部、２６…カラム処理部、２９…出力回路、１００…電源制御装置、１０２…電源回路部、１１０…消費電流変化検知部、１１２…出力電圧変動検知部、１１４…コンパレータ、１２０…電源電流供給能力調節部、１６０…分周部、１８０…バイアス電流調整部、２１０…駆動能力調整部、２２０…駆動出力部、２２２，２３２…スイッチ（選択部）、２３０…周波数特性調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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