JP2008187281A - 固体撮像装置、及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて消費電力の低減化と回路規模の縮小化とを図り得る撮像装置、及びそれに用いられる固体撮像装置を提供する。
【解決手段】ｎ個の固体撮像装置１、これらを選択する制御部、信号処理部を備えた撮像装置である。制御部は、各固体撮像装置１に、２値の論理を持った選択信号を入力する。各固体撮像装置１の出力回路２は、画素入力信号が入力されるトランジスタ２１、トランジスタ２２、トランジスタ２３、出力信号を出力する出力配線２０を備える。導通端子２１ｂは電源に、導通端子２１ｃは導通端子２２ｂと出力配線２０とに、導通端子２２ｃは接地２４に接続される。ゲート端子２３ａには選択信号が、ゲート端子２２ａには反転信号が入力される。導通端子２３ｂ及びｃは、選択信号の論理が選択を示す場合に出力信号が出力され、選択を示さない場合に出力信号が出力されないように配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、出力回路を搭載した固体撮像装置、及び複数の固体撮像装置を搭載した撮像装置に関する。

従来から、撮影方向の異なる複数の静止画や動画を撮影するため、複数の固体撮像装置を備えた撮像装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の撮像装置について図１２を用いて説明する。図１２は、従来からの、複数の固体撮像装置を備えた撮像装置の概略構成を示すブロック図である。

図１２に示すように、撮像装置は、固体撮像装置３１（１）〜（ｎ）と、信号選択回路３２と、信号処理装置３３と、制御回路３４とを備えている。ｎは２以上の整数である。固体撮像装置３１（１）〜（ｎ）は、ＭＯＳ型撮像装置、又はＣＣＤ（charge coupled device）撮像装置であり、複数個が備えられている。受光領域３１ａは、複数個の画素（図示せず）をマトリクス状に配置することによって構成された画素アレイを示している。固体撮像装置３１（１）〜（ｎ）それぞれが出力した出力信号（ＶＯＵＴ（１）〜（ｎ））は、全て信号選択回路３２に入力される。

制御回路３４は、設定された順序に従い、設定された周期で一つの固体撮像装置３１を選択する。信号選択回路３２は、制御回路３４が選択した固体撮像装置３１の出力信号のみを選択し、これを撮像データ（ＡＦＥＩＮ）として信号処理装置３３に出力する。

信号処理装置３３は、アナログ信号処理を行うＡＦＥ（Analog Front End）や、デジタル信号処理を行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を有している。撮像データ（ＡＦＥＩＮ）は、信号処理装置３３によって信号処理された後、表示装置（図示せず）に入力される。表示装置の表示画面（図示せず）には、選択された固体撮像装置３１が撮像した静止画又は動画が表示される。

このような図１２に示す撮像装置の用途としては、例えば、自動車のドライバーから死角となる複数箇所を撮像する安全確認装置や、立体画像を得るために二方向から撮像を行うカメラ（立体画像撮影カメラ）が挙げられる。その他の用途としては、カプセル型の内視鏡が挙げられる。カプセル型の内視鏡装置は、体内の状況を確実に撮影する必要があるため、複数個の固体撮像装置の搭載が求められている。

ところで、上述した用途のうち、立体画像撮像カメラやカプセル型の内視鏡装置においては、電力消費量の低減が求められる。特に、カプセル型の内視鏡装置は、人の体内で長時間の撮影を行うため、電力消費量の低減化は重要課題となっている。しかし、図１２に示す撮像装置では、構成上、固体撮像装置３１（１）〜（ｎ）は、選択されているかどうかに関わらず、常に撮像データを出力し続けるため、この撮像装置を用いた場合は電力消費量の低減は困難である。

このような問題を解決するため、従来から、固体撮像装置の消費電力を低減する試みがなされている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２は、固体撮像装置の消費電力の低減を図るため、新たな固体撮像装置用の出力回路を提案している。特許文献２に示された出力回路は、固体撮像装置に蓄積された複数の画素信号を一画素ずつ読み出す際に、出力回路内に不要な電流が流れるのを止めることによって消費電力の低減を図っている。特許文献２に記載の出力回路の構成及び動作について図１３及び図１４を用いて説明する。

図１３は、従来からの固体撮像装置用の出力回路を示す回路図である。図１３に示すように、出力回路３５は、スイッチングトランジスタ３６と、ドライブトランジスタ３７と、バイアストランジスタ３８と、出力配線４０とを備えている。

スイッチングトランジスタ３６において、一方の導通端子３６ｂには、電源電圧（ＶＤＤ）が印加されており、他方の導通端子３６ｃには、ドライブトランジスタ３７の一方の導通端子３７ｂが接続されている。また、スイッチングトランジスタ３６のゲート端子３６ａには、反転リセット信号（／ΦＲ）が入力されている。なお、本明細書でいう導通端子とは、トランジスタのソース端子又はドレイン端子をいう。

また、ドライブトランジスタ３７の他方の導通端子３７ｃは、バイアストランジスタ３８の一方の導通端子３８ｂに接続されている。出力配線４０は、ドライブトランジスタ３７及びバイアストランジスタ３８のこの互いに接続された導通端子それぞれに接続されている。言い換えると、出力配線４０は、導通端子３７ｃと導通端子３８ｂとを接続する配線から分岐している。バイアストランジスタ３８の他方の導通端子３８ｃは接地３９に接続されている。

更に、ドライブトランジスタ３７のゲート端子３７ａには、画素入力信号（ＶＩＮ）が入力されている。バイアストランジスタ３８のゲート端子には、出力回路３５の動作点を決めるＤＣバイアス信号（ＶＧ）が入力されている。

ここで、図１４を用いて図１３に示した出力回路の動作について説明する。図１４は、図１３に示した出力回路における信号のタイミング及び波形を示す図であり、図１４（ａ）はリセット信号及び反転リセットクロック信号を示し、図１４（ｂ）は出力配線から出力される出力信号を示し、図３（ｃ）は出力回路に流れる電流を示している。

図１４（ａ）において、上側の波形はリセット信号（ΦＲ）を示し、下側の波形は反転リセット信号（／ΦＲ）を示している。リセット信号（ΦＲ）は、１画素の画素信号が、フローティングディフュージョン（図示せず）からドライブトランジスタ３７のゲート端子３７ａに読み出される度に、一定期間（期間Ｔ）、電圧レベルをハイに維持して、フローティングディフュージョンをリセットする。反転リセット信号（／ΦＲ）は、上述したようにリセット信号（ΦＲ）を反転させて得られた信号であり、スイッチングトランジスタ３６のゲート端子３６ａに入力される。

ところで、ゲート端子３６ａに、図１４（ａ）に示す反転リセット信号（／ΦＲ）ではなくて、スイッチングトランジスタ３６を常に導通状態とさせる信号を印加したとする。この場合、出力配線４０からの出力信号（ＶＯＵＴ）の波形は、図１４（ｂ）に示す形状となる。

具体的には、図１４（ｂ）に示すように、リセット信号（ΦＲ）の入力に応じて、リセット信号（ΦＲ）の漏れを原因としたノイズ波形４１が発生する（リセット期間Ｔ１）。その後、フローティングディフュージョンがリセット状態となると、出力信号の電圧レベルは一定値となる（フィードスルー期間Ｔ２）。そして、画素信号がフローティングディフュージョンに供給されると、出力信号の電圧レベルは、画素信号の電荷量に比例して変化し、画素信号の電荷量を特定する値となる（データ期間Ｔ３）。

このように、スイッチングトランジスタ３６を常に導通状態にすると、図１４（ｂ）に示すように、リセット期間Ｔ１において、不要な電圧が印加され、これにより出力回路に不要な電流が流れてしまう。

一方、スイッチングトランジスタ３６のゲート端子３６ａに反転リセット信号（／ΦＲ）を入力すると、期間Ｔにおいて、スイッチングトランジスタ３６が非導通状態となり、電源電圧ＶＤＤの供給が停止される。この結果、図１４（ｃ）に示すように、リセット期間Ｔ１において出力回路を流れる電流（回路電流）Ｉの電流値は０（ゼロ）となる。

このため、図１３に示す出力回路を固体撮像装置に取り付ければ、固体撮像装置における電力消費量を低減できる。よって、図１３に示す出力回路が取り付けられた固体撮像装置を用いて、図１２に示す撮像装置を構築すれば、撮像装置全体の電力消費量の低減も図ることができる。
特開平７−００７６５３号公報 特開平８−０２３４７８号公報

しかしながら、図１２に示した撮像装置の各固体撮像装置３１に、図１３に示した出力回路を取り付けたとしても、選択されていない固体撮像装置３１からの出力が０（ゼロ）となるわけではない。よって、この態様であっても、消費電力の低減は十分ではない。

また、撮像装置を搭載する機器においては、小型化が求められているが、同時に、撮像装置に対しても小型化が求められている。しかし、図１２に示した撮像装置では、選択した固体撮像装置の撮像データのみを信号処理装置に送るためには、信号選択回路３２が必ず必要であるため、回路規模が大きく、小型化が難しいという問題もある。

本発明の目的は、上記問題を解消し、従来に比べて消費電力の低減化と回路規模の縮小化とを図り得る撮像装置、及びそれに用いられる固体撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明における撮像装置は、複数の固体撮像装置と、前記複数の固体撮像装置の中から撮像を行う固体撮像装置を選択する制御部と、信号処理部とを備え、前記複数の固体撮像装置それぞれは、出力回路を備え、前記制御部は、前記複数の固体撮像装置それぞれ毎に、選択されているかどうかを特定する論理信号、又は前記論理信号及び前記論理信号の反転信号を入力し、前記固体撮像装置それぞれの前記出力回路は、ゲート端子に画素入力信号が入力されるドライブトランジスタと、バイアストランジスタと、スイッチングトランジスタと、前記画素入力信号に応じた出力信号を前記信号処理部へと出力するための出力配線とを備え、前記ドライバトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子は、電源に接続され、前記ドライバトランジスタの残りの導通端子は、前記バイアストランジスタの二つの導通端子のうちの一つの導通端子、及び前記出力配線に接続され、前記バイアストランジスタの残りの導通端子は接地に接続され、前記スイッチングトランジスタのゲート端子には、前記論理信号が入力され、前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記論理信号、又は前記反転信号が入力され、前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子は、そのゲート端子に入力されている前記論理信号の論理が、当該スイッチングトランジスタを備える固体撮像装置の選択を示す場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力され、選択を示さない場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力されないように配置されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するため本発明における固体撮像装置は、出力回路を備えた固体撮像装置であって、前記出力回路は、ゲート端子に画素入力信号が入力されるドライブトランジスタと、バイアストランジスタと、スイッチングトランジスタと、前記画素入力信号に応じた出力信号を出力する出力配線とを備え、前記ドライバトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子は、電源に接続され、前記ドライバトランジスタの残りの導通端子は、前記バイアストランジスタの二つの導通端子のうちの一つの導通端子、及び前記出力配線に接続され、前記バイアストランジスタの残りの導通端子は接地に接続され、前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子は、前記スイッチングトランジスタのゲート端子に外部から論理信号が入力され、且つ、前記バイアストランジスタのゲート端子に前記論理信号又は前記論理信号の反転信号が入力されている場合において、前記論理信号の論理が一の論理である場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力され、前記論理信号の論理が別の論理である場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力されないように配置されていることを特徴とする。

以上のように、本発明の固体撮像装置及び撮像装置によれば、複数の固体撮像装置の中から必要な固体撮像装置のみを動作させ、不要な固体撮像装置の動作を停止させることができる。このため、従来に比べて消費電力の低減化を図ることができる。また、動作させる固体撮像装置の選択には、従来のような信号選択回路は必要ないため、本発明の固体撮像装置及び撮像装置においては、回路規模の縮小化も図られる。

本発明における撮像装置は、複数の固体撮像装置と、前記複数の固体撮像装置の中から撮像を行う固体撮像装置を選択する制御部と、信号処理部とを備え、前記複数の固体撮像装置それぞれは、出力回路を備え、前記制御部は、前記複数の固体撮像装置それぞれ毎に、選択されているかどうかを特定する論理信号、又は前記論理信号及び前記論理信号の反転信号を入力し、前記固体撮像装置それぞれの前記出力回路は、ゲート端子に画素入力信号が入力されるドライブトランジスタと、バイアストランジスタと、スイッチングトランジスタと、前記画素入力信号に応じた出力信号を前記信号処理部へと出力するための出力配線とを備え、前記ドライバトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子は、電源に接続され、前記ドライバトランジスタの残りの導通端子は、前記バイアストランジスタの二つの導通端子のうちの一つの導通端子、及び前記出力配線に接続され、前記バイアストランジスタの残りの導通端子は接地に接続され、前記スイッチングトランジスタのゲート端子には、前記論理信号が入力され、前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記論理信号、又は前記反転信号が入力され、前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子は、そのゲート端子に入力されている前記論理信号の論理が、当該スイッチングトランジスタを備える固体撮像装置の選択を示す場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力され、選択を示さない場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力されないように配置されていることを特徴とする。

上記本発明における撮像装置においては、前記複数の固体撮像装置それぞれの出力回路に備えられた出力配線が、全て共通の単一の配線に接続され、前記単一の配線を介して前記信号処理部に接続されている態様であるのが良い。この態様によれば、回路構成を簡単にでき、回路規模の縮小化やコストの削減を図ることができる。

上記本発明における撮像装置は、前記複数の固体撮像装置それぞれの出力回路において、前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子が、前記接地に接続され、前記スイッチングトランジスタの残りの導通端子が、前記出力配線に接続され、前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記反転信号が入力され、前記出力配線には容量が設けられ、前記出力信号は前記容量を介して出力される態様とするのが好ましい。この態様によれば、選択されていない固体撮像装置の出力回路にノイズが入った場合に、このノイズの影響を最小限に抑えることができる。

上記本発明における撮像装置は、前記複数の固体撮像装置それぞれの出力回路において、前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子が、前記電源に接続され、前記スイッチングトランジスタの残りの導通端子が、前記出力配線に接続され、前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記反転信号が入力され、前記出力配線には容量が設けられ、前記出力信号は前記容量を介して出力される態様とするのも好ましい。この態様においても、選択されていない固体撮像装置の出力回路にノイズが入った場合に、このノイズの影響を最小限に抑えることができる。

また、上記本発明における撮像装置は、前記複数の固体撮像装置それぞれの出力回路において、前記スイッチングトランジスタにおける二つの導通端子間の部分が、前記出力配線の一部を構成し、前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記論理信号が入力されている態様とするのも好ましい。この態様によれば、更なる回路規模の縮小により、部品点数を低減でき、撮像装置のコストの削減を図ることができる。

本発明における固体撮像装置は、出力回路を備えた固体撮像装置であって、前記出力回路は、ゲート端子に画素入力信号が入力されるドライブトランジスタと、バイアストランジスタと、スイッチングトランジスタと、前記画素入力信号に応じた出力信号を出力する出力配線とを備え、前記ドライバトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子は、電源に接続され、前記ドライバトランジスタの残りの導通端子は、前記バイアストランジスタの二つの導通端子のうちの一つの導通端子、及び前記出力配線に接続され、前記バイアストランジスタの残りの導通端子は接地に接続され、前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子は、前記スイッチングトランジスタのゲート端子に外部から論理信号が入力され、且つ、前記バイアストランジスタのゲート端子に前記論理信号又は前記論理信号の反転信号が入力されている場合において、前記論理信号の論理が一の論理である場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力され、前記論理信号の論理が別の論理である場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力されないように配置されていることを特徴とする。

上記本発明における固体撮像装置は、前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子が、前記接地に接続され、前記スイッチングトランジスタの残りの導通端子が、前記出力配線に接続され、前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記反転信号が入力される態様であっても良い。

上記本発明における固体撮像装置は、前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子が、前記電源に接続され、前記スイッチングトランジスタの残りの導通端子が、前記出力配線に接続され、前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記反転信号が入力される態様であっても良い。

また、上記本発明における固体撮像装置は、前記スイッチングトランジスタにおける二つの導通端子間の部分が、前記出力配線の一部を構成し、前記バイアストランジスタのゲート端子に前記論理信号が入力される態様であっても良い。

（実施の形態１〜実施の形態３それぞれにおける固体撮像装置の共通の構成）
最初に、図１を用いて、以下に後述する本発明の実施の形態１〜３における固体撮像装置全てに共通の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１〜３における固体撮像装置の全体構成を示す構成図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態１〜３それぞれにおける固体撮像装置１は、ＭＯＳ型撮像装置である。固体撮像装置１は、出力回路２と、垂直走査回路３と、水平走査回路４と、カラム読出部５と、タイミングジェネレータ６と、画素アレイ７とを備えている。画素アレイ７は、従来からのＭＯＳ型撮像装置の場合と同様に、ＭＯＳセンサアレイであり、複数個の画素８によって構成されている。複数個の画素８は、行方向（水平方向）及び列方向（垂直方向）に沿ってマトリクス状に配置されている。図示してしないが、画素は、フォトダイオード、リセットトランジスタ、増幅用トランジスタ、読出用トランジスタを備えている。

垂直走査回路３は、タイミングジェネレータ６から供給されるアドレス選択信号に基づいて、画素アレイ７を構成する複数行の中から一つの行（水平１ライン）を選択する。本実施の形態１〜３においては、垂直走査回路３は、図中上から下へと順次行を選択する。また、垂直走査回路３は、有効領域の画素に対して列並列方式で読み出しを行っており、画素アレイ７において、水平方向に並ぶ画素に蓄積された信号電荷は、同時に読み出され、列毎に設けられた垂直信号線に与えられる。

具体的には、垂直走査回路３は、先ず、選択した行の各画素に対して、それから垂直信号線に向けてリセットレベルの信号を出力させる（いわゆるＰ相読出）。そして、垂直走査回路３は、各画素を構成するフォトダイオードに対して、それに蓄積された電荷の電荷量に応じた画素信号を垂直信号線に向けて出力させる（いわゆるＤ相読出）。垂直走査回路３は、このような読み出し動作を行毎に実行する。また、選択された行の画素からの画素信号の読み出しは、１水平期間における水平ブランキング期間内で行われる。水平ブランキング期間では、垂直走査回路３によって選択された行において、各画素の画素信号が、各垂直信号線に対して並列的に出力される。

各画素から垂直信号線に転送された画素信号は、カラム読出部５に入力される。カラム読出部５は、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）回路を備え、列毎にＰ相読出のレベル（リセットレベル）とＤ相読出のレベル（データレベル）との差を算出し、得られた値を画素信号としてサンプリングする。そして、カラム読出部５は、水平走査回路４の指示に応じて、得られた画素信号を一つずつ順に出力回路２に出力する。

タイミングジェネレータ６は、垂直走査回路３、水平走査回路４、カラム読出部５、及び出力回路２に対して、垂直同期信号及び水平同期信号に基づいて、動作タイミングの基準となる基準パルスを生成し、これを出力する。

本実施の形態１〜３では、タイミングジェネレータ６を介して、出力回路２には、選択信号（／ＶＳＥＬ）が入力されている。選択信号（／ＶＳＥＬ）は、後述するように、２値の論理信号であり、制御部（図２参照）が出力回路２の動作を制御するのに用いられる。制御部は、選択信号（／ＶＳＥＬ）の論理（電圧レベル）を切り換えることによって、出力回路２に対して、出力信号（ＶＯＵＴ）を出力させたり、出力を停止させたりしている。

なお、本実施の形態１〜３では、選択信号（／ＶＳＥＬ）は、タイミングジェネレータ６を介して出力回路２に入力されているが、この例に限定されるものではない。選択信号は、制御部によって直接に出力回路２に入力されていても良い。但し、出力回路２の動作とカラム読出部５の動作との同期を容易にする点からは、図１に示すように、選択信号は、タイミングジェネレータ６を介して出力回路２に入力されるのが好ましい。

（実施の形態１）
次に、本発明の実施の形態１における固体撮像装置及び撮像装置について図２〜図６を参照しながら説明する。最初に、本実施の形態１における撮像装置の全体構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における撮像装置の全体構成を示す構成図である。

図２に示すように、本実施の形態１における固体撮像装置は、ｎ（二以上の整数）個の固体撮像装置１と、制御部１０と、信号処理部１１とを備えている。制御部１０は、ｎ個の固体撮像装置１の中から撮像を行う固体撮像装置を選択する。各個体撮像装置１は、図１に示したように出力回路２を備えている。

また、制御部１０は、各固体撮像装置１に、具体的には、出力回路２に、選択されているかどうかを特定する選択信号（／ＶＳＥＬ）を入力する。選択信号は、上述したように２値の論理信号であり（後述の図４参照）、出力回路２は、その論理に応じて出力信号（ＶＯＵＴ）を出力したり、出力しなかったりするように構成されている。

本実施の形態１では、各固体撮像装置の符号は、１番目、２番目、・・・ｎ番目であることを示すため、それぞれ１（１）、１（２）、・・・１（ｎ）とする。また、選択信号の符号も、１番目、２番目、・・・ｎ番目の固体撮像装置のうちのいずれに入力される信号であるかを示すため、（／ＶＳＥＬ１）、（ＶＳＥＬ２）、・・・（ＶＳＥＬｎ）とする。同様に、出力信号の符号も、１番目、２番目、・・・ｎ番目の固体撮像装置のうちいずれから出力され他出力信号であるかを示すため、（ＶＯＵＴ１）、（ＶＯＵＴ２）、・・・（ＶＯＵＴｎ）とする。なお、番目を表す数字が無い場合は、何番目であるかの限定がない場合を示している。

また、本実施の形態１では、制御部１０は、固体撮像装置１（１）〜（ｎ）の中から一定の期間毎に順に一つの固体撮像装置１を選択する。よって、一定の期間毎に、順にいずれかの出力回路２から出力信号（ＶＯＵＴ１〜ＶＯＵＴｎ）が出力される。このとき、選択されていない固体撮像装置１は動作を停止しており、これらの出力回路２から出力信号（ＶＯＵＴ１〜ＶＯＵＴｎ）は出力されない。図２において、２０は出力信号が出力される出力配線である。

本実施の形態１は、制御部１０が、選択信号（／ＶＳＥＬ）に加え、その反転信号（ＶＳＥＬ）も各個体撮像装置に入力する態様であっても良い。更に、本実施の形態１は、各固体撮像装置１がその内部で反転信号（ＶＳＥＬ）を生成する態様であっても良い。また、本実施の形態１は、ｎ個の固体撮像装置１それぞれが同一の被写体を撮像する態様であっても良いし、それぞれが異なる被写体を撮像する態様であっても良い。なお、信号処理部１１は、図１２に示した従来からの信号処理回路と同様に、ＡＦＥやＤＳＰ等を備えている。信号処理部１１の構成については、図５を用いて後述する。

ここで、本実施の形態１における固体撮像装置に搭載されている出力回路及びその動作について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における固体撮像装置に搭載された出力回路の構成を示す回路図である。図４は、図３に示す出力回路における信号のタイミング及び波形を示す図であり、図４（ａ）は選択信号を示し、図４（ｂ）は出力配線から出力される出力信号を示し、図４（ｃ）は出力回路に流れる電流を示している。なお、図３及び図４においては、ｎ個の固体撮像装置１のうち、１番目と２番目の固体撮像装置のみが図示されている。

図３に示すように、いずれの固体撮像装置１においても、出力回路２は、ドライブトランジスタ２１と、バイアストランジスタ２２と、スイッチングトランジスタ２３と、出力配線２０とを備えている。画素入力信号ＶＩＮ１（又はＶＩＮ２）は、ドライブトランジスタ２１のゲート端子２１ａに入力される。また、画素入力信号（ＶＩＮ１又はＶＩＮ２）に応じた出力信号は、出力配線２０を介して信号処理部１１へと出力される。

ドライバトランジスタ２１の二つの導通端子のうち一つの導通端子（ソース端子）２１ｂは、電源に接続されている。導通端子２１ｂには、電源電圧ＶＤＤが印加される。ドライバトランジスタ２１の残りの導通端子（ドレイン端子）２１ｃは、バイアストランジスタ２２の二つの導通端子のうちの一つの導通端子（ドレイン端子）２２ｂに接続されている。また、導通端子２２ｂには、出力配線２０も接続されている。バイアストランジスタ２２の残りの導通端子（ソース端子）２２ｃは接地２４に接続されている。

更に、スイッチングトランジスタ２３のゲート端子２３ａには、選択信号（／ＶＳＥＬ１又は／ＶＳＥＬ２）が入力されている。一方、バイアストランジスタ２２のゲート端子２２ａには、選択信号の反転信号（ＶＳＥＬ１又はＶＳＥＬ２）が入力されている。なお、バイアストランジスタ２２は、後述するように、例えばｎチャネルＭＯＳトランジスタであり、そのゲート端子２２ａには、それを定電流トランジスタとする中間バイアス電位が印加されていれば良い。

また、スイッチングトランジスタ２３の導通端子２３ｂ及び２３ｃは、ゲート端子２３ａに入力されている選択信号の論理がスイッチングトランジスタ２３を備える固体撮像装置の選択を示す場合は、出力信号ＶＯＵＴが出力され、選択を示さない場合は、出力信号ＶＯＵＴが出力されないように配置されている。

具体的には、本実施の形態１においては、スイッチトランジスタ２３の二つの導通端子のうち一つの導通端子（ソース端子）２２ｃは、接地２４に接続され、残りの導通端子（ドレイン端子）２３ｂは、出力配線２０に接続されている。更に、本実施の形態１では、ドライバトランジスタ２１、バイアストランジスタ２２、及びスイッチングトランジスタ２３はｎチャンネルＭＯＳトランジスタである。

よって、例えば、固体撮像装置１（１）を選択する場合は、図４（ａ）〜（ｃ）の左側に示すように、選択信号（／ＶＳＥＬ１）の論理をローレベルに設定し、選択信号（／ＶＳＥＬ２）の論理をハイレベルに設定すれば良い。このとき、当然に反転信号（ＶＳＥＬ１）の論理はハイレベルに設定され、反転信号（ＶＳＥＬ２）の論理はローレベルに設定される。

この場合、固体撮像装置１（１）では、バイアストランジスタ２２は導通状態となり、スイッチングトランジスタ２３が遮断状態となり、出力配線２０から、画素入力信号（ＶＩＮ１）に応じた出力信号（ＶＯＵＴ１）が出力される。一方、固体撮像装置１（２）では、バイアストランジスタ２２が遮断状態となり、スイッチングトランジスタ２３が導通状態となり、出力配線２０は接地２４に短絡した状態となる。よって、出力信号ＶＯＵＴ（２）の電位は接地電位（０［Ｖ］）に固定され、固体撮像装置１（２）の出力回路２（出力配線２０）を流れる電流は０（ゼロ）となる。

逆に、固体撮像装置（２）を選択する場合は、図４（ａ）〜（ｃ）の右側に示すように、選択信号（／ＶＳＥＬ２）の論理をローベルに設定し、選択信号（／ＶＳＥＬ１）の論理をハイレベルに設定すれば良い。反転信号（ＶＳＥＬ１）の論理はローレベルに設定され、反転信号（ＶＳＥＬ２）の論理はハイレベルに設定される。

この場合は、固体撮像装置１（２）では、出力配線２０から、画素入力信号（ＶＩＮ２）に応じた出力信号ＶＯＵＴ（２）が出力される。一方、固体撮像装置１（１）における出力信号（ＶＯＵＴ（１））の電位は接地電位に固定され、固体撮像装置１（１）の出力回路２（配線２２ｃ）を流れる電流は０（ゼロ）となる。

このように、選択されていない固体撮像装置１の出力回路２を流れる電流が０（ゼロ）となることから、そこでの電力消費量も０（ゼロ）となる。よって、本実施の形態１によれば、従来例に比べて、撮像装置における消費電力を大幅に低減することができる。なお、図４（ｂ）に示すように、いずれの固体撮像装置が選択されている場合であっても、信号処理部１１には、撮像データ（ＡＦＥＩＮ）となる出力信号が入力される。信号処理部１１は効率良く動作することができる。

更に、本実施の形態１においては、従来例のような信号選択回路を用いることなく、固体撮像装置を選択できるため、各出力配線２０が単一の配線１９によって短絡している配線構造とできる。各出力配線２０は、配線１９を介して信号処理部１１に接続されている。このように、本実施の形態１における撮像装置では、従来例の撮像装置に比べて回路構成が簡素化され、その規模は縮小化されるので、撮像装置の小型化が図られる。

また、上述したように、本実施の形態１においては、選択されていない固体撮像装置１において、出力信号（ＶＯＵＴ）の電位は固定された状態にある。このため、選択されていない固体撮像装置１の出力回路２内に外部からノイズが印加された場合において、このノイズが、信号処理部１１に伝播されてしまうのを抑制できる。

なお、図２及び図３に示したように、本実施の形態１においては、各出力配線２０には、容量９が設けられ、出力信号（ＶＯＵＴ）は容量９を介して信号処理部１１に出力されている。これは、選択されていない固体撮像装置１において、出力信号の電位が固定電位（本実施の形態１では接地電位）に固定されるため、容量９を設けない場合は、選択されている固体撮像装置１においても、出力信号の電位が固定電位に固定されてしまうからである。

次に、図２に示した信号処理部１１について図５を用いて具体的に説明する。図５は、図２に示した信号処理部の構成を示すブロック図である。図５に示すように、信号処理部１１は、アナログ信号処理を行うＡＦＥ１２、Ａ／Ｄ変換回路１３、デジタル信号処理を行うＤＳＰ１４、及びＤ／Ａ変換回路１５を備えている。

ＡＦＥ１２は、主にＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路やＡＧＣ（自動利得制御）回路を備えている。ＣＤＳ回路は、フィールドスルー期間Ｔ２の電圧レベルとデータ期間Ｔ３の電圧レベルとの差を算出し、これから光の入射によって生じた信号の電圧レベルを求める。ＡＧＣ回路は、入力された信号の振幅がＡ／Ｄ変換回路１３の入力ダイナミックレンジに対して最適な振幅になるように、ゲインを自動調整する。

ＡＦＥ１２によってアナログ処理された信号は、Ａ／Ｄ変換回路１３に入力され、デジタル信号に変換される。得られたデジタル信号は、ＤＳＰ１４に入力され、デジタル処理される。具体的には、ＤＳＰ１４は、画像フォーマットへの変換やホワイトバランスの調整等を実施する。ＤＳＰ１４によってデジタル処理された信号は、Ｄ／Ａ変換回路１５に入力され、そこでアナログ信号に変換されて画像信号となる。画像信号は表示装置等に入力され、撮像画像が表示される。

次に、本実施の形態１における固体撮像装置及び撮像装置がカプセル型の内視鏡装置に利用された例について説明する。図６は、本実施の形態１における固体撮像装置及び撮像装置を搭載したカプセル型の内視鏡装置の概略構成を示す構成図である。

図６に示すように、内視鏡装置１６は、図２に示した撮像装置と同様の撮像装置と、内視鏡装置１６の各部に電力を供給する電源１８とを備えている。図６の例では、固体撮像装置１の数は二つであるが、これに限定されるものではない。固体撮像装置１は、一方の端部と他方の端部とに配置されている。また、固体撮像装置１毎に、レンズ素子１７が備えられている。本実施の形態１では、制御部１０から固体撮像装置１へと、固体撮像装置１から信号処理部１１へと、更に、制御部１０から信号処理部１１へと、それぞれ信号が送られる。

この内視鏡装置１６は、人体の内部に投与されると、固体撮像装置１を交互に動作させ、人体の内部の撮影を実行する。このとき、固体撮像装置１への電力供給は、電源１８によって賄われるが、撮影を行っていない固体撮像装置１は電力を消費しないため、電源１８による電力供給が不足する事態の発生は抑制される。このため、本実施の形態１における内視鏡装置１６を用いれば、患者の体内の各部を確実に撮像でき、早期の病巣発見に貢献できる。

なお、図６の例では、制御部１０は、固体撮像装置１への選択信号（／ＶＳＥＬ）の供給に加え、内視鏡装置１６全体で必要となる制御も行っている。制御部１０としては、ＣＰＵやメモリを備えたマイクロコンピュータを用いることができる。また、この場合は、マイクロコンピュータをＤＳＰとして機能させることもできる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における固体撮像装置及び撮像装置について図７及び図８を参照しながら説明する。図７は、本発明の実施の形態２における固体撮像装置に搭載された出力回路の構成を示す回路図である。図８は、図７に示す出力回路における信号のタイミング及び波形を示す図であり、図８（ａ）は選択信号を示し、図８（ｂ）は出力配線から出力される出力信号を示し、図８（ｃ）は出力回路に流れる電流を示している。

図７に示すように、本実施の形態２における出力回路２５は、スイッチングトランジスタ２３の配置の点で、実施の形態１において図３に示した出力回路２と異なっている。具体的には、スイッチングトランジスタ２３の一方の導通端子（ドレイン端子）２３ｃが、接地ではなく、電源に接続されている。

それ以外の点では、出力回路２５は、図３に示した出力回路２と同様に構成されている。各出力回路２５の出力配線２０にも容量９が設けられている。また、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、図８（ａ）〜（ｃ）の左側に示すように、例えば、固体撮像装置１（１）が選択されると、選択信号（／ＶＳＥＬ１）の論理がローレベルに、選択信号（／ＶＳＥＬ２）の論理がハイレベルに設定される。更に、固体撮像装置（２）が選択されると、図８（ａ）〜（ｃ）の右側に示すように、選択信号（／ＶＳＥＬ２）の論理がハイレベルに、選択信号（／ＶＳＥＬ１）の論理がローレベルに設定される。

但し、上記した相違点により、選択されなかった固体撮像装置１においては、出力配線２０は電源に短絡した状態となる。よって、図８（ｃ）に示すように、出力信号ＶＯＵＴ（２）の電位は電源電位（ＶＤＤ）に固定され、選択されなかった固体撮像装置１の出力回路２（導通端子２２ｃ）を流れる電流は０（ゼロ）となる。

このように、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、選択されていない固体撮像装置１の出力回路２を流れる電流が０（ゼロ）となることから、そこでの電力消費量も０（ゼロ）となる。よって、本実施の形態２を用いた場合も、従来例に比べて、撮像装置における消費電力を大幅に低減することができる。更に、本実施の形態２においても、従来例のような信号選択回路を用いることなく、固体撮像装置を選択できるため、回路構成の規模が縮小化され、撮像装置の小型化が図られる。

また、上述したように、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、選択されていない固体撮像装置１において、出力信号（ＶＯＵＴ）の電位は固定された状態にある。このため、選択されていない固体撮像装置１の出力回路２内に外部からノイズが印加された場合において、このノイズが、信号処理部１１に伝播されてしまうのを抑制できる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における固体撮像装置及び撮像装置について図９〜図１１を参照しながら説明する。図９は、本発明の実施の形態３における撮像装置の全体構成を示す構成図である。図１０は、本発明の実施の形態３における固体撮像装置に搭載された出力回路の構成を示す回路図である。図１１は、図１０に示す出力回路における信号のタイミング及び波形を示す図であり、図１１（ａ）は選択信号を示し、図１１（ｂ）は出力配線から出力される出力信号を示し、図１１（ｃ）は出力回路に流れる電流を示している。

図９及び図１０に示すように、本実施の形態３における出力回路２６は、スイッチングトランジスタの構成及び配置の点で、実施の形態１において図３に示した出力回路２及び実施の形態２において図７に示した出力回路２５の両方と異なっている。

具体的には、図１０に示すように、本実施の形態３においては、スイッチングトランジスタ２３における二つの導通端子間（ソース・ドレイン間）の部分が、出力配線２０の一部を構成している。つまり、スイッチングトランジスタ２３の一方の導通端子（ソース端子）２３ｂが、ドライバトランジスタ２１の導通端子（ソース端子）２１ｃに接続され、スイッチングトランジスタの他方の導通端子（ドレイン端子）２３ｃが信号処理部２１に接続された状態にある。

また、このような構成であるため、本実施の形態３では、バイアストランジスタ２２のゲート端子２２ａにも、スイッチングトランジスタ２３のゲート端子２３ａと同様に、選択信号（／ＶＳＥＬ）が入力される。よって、制御部１０（図９参照）は、実施の形態１及び２と異なり、各個体撮像装置１に選択信号（／ＶＳＥＬ）のみを入力し、反転信号（ＶＳＥＬ）を入力していない。

よって、本実施の形態３では、例えば、固体撮像装置１（１）を選択する場合は、図１１（ａ）〜（ｃ）の左側に示すように、選択信号（／ＶＳＥＬ１）の論理がハイレベルに設定され、選択信号（／ＶＳＥＬ２）の論理がローレベルに設定される。

この場合、固体撮像装置１（１）では、バイアストランジスタ２２は導通状態、スイッチングトランジスタ２３も導通状態となる。そして、固体撮像装置１（１）においては、出力配線２０から、画素入力信号（ＶＩＮ１）に応じた出力信号（ＶＯＵＴ１）が出力される。一方、固体撮像装置１（２）では、バイアストランジスタ２２が遮断状態、スイッチングトランジスタ２３も遮断状態となり、固体撮像装置１（２）の出力回路２（導通端子２２ｃ）を流れる電流は０（ゼロ）となる。

逆に、固体撮像装置（２）を選択する場合は、図１１（ａ）〜（ｃ）の右側に示すように、選択信号（／ＶＳＥＬ２）の論理がハイベルに設定され、選択信号（／ＶＳＥＬ１）の論理がローレベルに設定される。この場合は、固体撮像装置１（２）では、出力配線２０から、画素入力信号（ＶＩＮ２）に応じた出力信号ＶＯＵＴ（２）が出力される。一方、固体撮像装置１（１）の出力回路２（導通端子２２ｃ）を流れる電流は０（ゼロ）となる。

また、このような出力回路２６の構成により、本実施の形態３においては、各出力配線２０に容量（図３及び図７参照）を設ける必要がない。これは、選択されていない固体撮像装置１の出力回路２において、出力配線２０の一部はフローティング状態（即ち、拡散層に接続された状態）となっており、出力信号（ＶＯＵＴ）の電位が固定されていないからである。よって、本実施の形態３によれば、実施の形態１及び２に比べて、更に回路構成の簡略化を図ることができる。

このように、固体撮像装置が選択されている期間でしか、それに備えられたスイッチングトランジスタ２３は導通状態とならないため、本実施の形態３においても、選択されていない固体撮像装置１の出力回路２（導通端子２２ｃ）を流れる電流は０（ゼロ）となる。よって、本実施の形態３を用いた場合も、選択されていない固体撮像装置１における電力消費量は０（ゼロ）となり、従来例に比べて、撮像装置における消費電力を大幅に低減することができる。更に、本実施の形態３においても、従来例のような信号選択回路を用いることなく、固体撮像装置を選択できるため、回路構成の規模が縮小化され、撮像装置の小型化が図られる。

以上のように、本発明における固体撮像装置及び撮像装置を用いれば、複数の固体撮像装置を備えた撮像装置における消費電力の低減化や回路規模の縮小化を図ることができる。本発明における固体撮像装置及び撮像装置は産業上の利用可能性を有するものである。

図１は、本発明の実施の形態１〜３における固体撮像装置の全体構成を示す構成図である。 図２は、本発明の実施の形態１における撮像装置の全体構成を示す構成図である。 図３は、本発明の実施の形態１における固体撮像装置に搭載された出力回路の構成を示す回路図である。 図４は、図３に示す出力回路における信号のタイミング及び波形を示す図であり、図４（ａ）は選択信号を示し、図４（ｂ）は出力配線から出力される出力信号を示し、図４（ｃ）は出力回路に流れる電流を示している。 図５は、図２に示した信号処理部の構成を示すブロック図である。 図６は、本実施の形態１における固体撮像装置及び撮像装置を搭載したカプセル型の内視鏡装置の概略構成を示す構成図である。 図７は、本発明の実施の形態２における固体撮像装置に搭載された出力回路の構成を示す回路図である。 図８は、図７に示す出力回路における信号のタイミング及び波形を示す図であり、図８（ａ）は選択信号を示し、図８（ｂ）は出力配線から出力される出力信号を示し、図８（ｃ）は出力回路に流れる電流を示している。 図９は、本発明の実施の形態３における撮像装置の全体構成を示す構成図である。 図１０は、本発明の実施の形態３における固体撮像装置に搭載された出力回路の構成を示す回路図である。 図１１は、図１０に示す出力回路における信号のタイミング及び波形を示す図であり、図１１（ａ）は選択信号を示し、図１１（ｂ）は出力配線から出力される出力信号を示し、図１１（ｃ）は出力回路に流れる電流を示している。 図１２は、従来からの、複数の固体撮像装置を備えた撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 図１３は、従来からの固体撮像装置用の出力回路を示す回路図である。 図１４は、図１３に示した出力回路における信号のタイミング及び波形を示す図であり、図１４（ａ）はリセット信号及び反転リセットクロック信号を示し、図１４（ｂ）は出力配線から出力される出力信号を示し、図３（ｃ）は出力回路に流れる電流を示している。

符号の説明

１（１）〜（ｎ） 固体撮像装置
２ 出力回路
３ 垂直走査回路
４ 水平走査回路
５ カラム読出部
６ タイミングジェネレータ
７ 画素アレイ
８ 画素
９ 容量
１０ 制御部
１１ 信号処理部
１２ ＡＦＥ
１３ Ａ／Ｄ変換回路
１４ ＤＳＰ
１５ Ｄ／Ａ変換回路
１９ 配線
２０ 出力配線
２１ ドライブトランジスタ
２１ａ ドライブトランジスタのゲート端子
２１ｂ、２１ｃ ドライブトランジスタの導通端子
２２ バイアストランジスタ
２２ａ バイアストランジスタのゲート端子
２２ｂ、２２ｃ バイアストランジスタの導通端子
２３ スイッチングトランジスタ
２３ａ スイッチングトランジスタのゲート端子
２３ｂ、２３ｃ スイッチングトランジスタの導通端子
２４ 接地
２５ 出力回路
２６ 出力回路

Claims (9)

1. 複数の固体撮像装置と、前記複数の固体撮像装置の中から撮像を行う固体撮像装置を選択する制御部と、信号処理部とを備え、
   前記複数の固体撮像装置それぞれは、出力回路を備え、
   前記制御部は、前記複数の固体撮像装置それぞれ毎に、選択されているかどうかを特定する論理信号、又は前記論理信号及び前記論理信号の反転信号を入力し、
   前記固体撮像装置それぞれの前記出力回路は、ゲート端子に画素入力信号が入力されるドライブトランジスタと、バイアストランジスタと、スイッチングトランジスタと、前記画素入力信号に応じた出力信号を前記信号処理部へと出力するための出力配線とを備え、
   前記ドライバトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子は、電源に接続され、
   前記ドライバトランジスタの残りの導通端子は、前記バイアストランジスタの二つの導通端子のうちの一つの導通端子、及び前記出力配線に接続され、
   前記バイアストランジスタの残りの導通端子は接地に接続され、
   前記スイッチングトランジスタのゲート端子には、前記論理信号が入力され、
   前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記論理信号、又は前記反転信号が入力され、
   前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子は、そのゲート端子に入力されている前記論理信号の論理が、当該スイッチングトランジスタを備える固体撮像装置の選択を示す場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力され、選択を示さない場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力されないように配置されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記複数の固体撮像装置それぞれの出力回路に備えられた出力配線が、全て共通の単一の配線に接続され、前記単一の配線を介して前記信号処理部に接続されている請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記複数の固体撮像装置それぞれの出力回路において、
   前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子が、前記接地に接続され、
   前記スイッチングトランジスタの残りの導通端子が、前記出力配線に接続され、
   前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記反転信号が入力され、
   前記出力配線には容量が設けられ、前記出力信号は前記容量を介して出力される請求項１に記載の固体撮像装置。
4. 前記複数の固体撮像装置それぞれの出力回路において、
   前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子が、前記電源に接続され、
   前記スイッチングトランジスタの残りの導通端子が、前記出力配線に接続され、
   前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記反転信号が入力され、
   前記出力配線には容量が設けられ、前記出力信号は前記容量を介して出力される請求項１に記載の固体撮像装置。
5. 前記複数の固体撮像装置それぞれの出力回路において、
   前記スイッチングトランジスタにおける二つの導通端子間の部分が、前記出力配線の一部を構成し、
   前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記論理信号が入力されている請求項１に記載の固体撮像装置。
6. 出力回路を備えた固体撮像装置であって、
   前記出力回路は、ゲート端子に画素入力信号が入力されるドライブトランジスタと、バイアストランジスタと、スイッチングトランジスタと、前記画素入力信号に応じた出力信号を出力する出力配線とを備え、
   前記ドライバトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子は、電源に接続され、
   前記ドライバトランジスタの残りの導通端子は、前記バイアストランジスタの二つの導通端子のうちの一つの導通端子、及び前記出力配線に接続され、
   前記バイアストランジスタの残りの導通端子は接地に接続され、
   前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子は、前記スイッチングトランジスタのゲート端子に外部から論理信号が入力され、且つ、前記バイアストランジスタのゲート端子に前記論理信号又は前記論理信号の反転信号が入力されている場合において、前記論理信号の論理が一の論理である場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力され、前記論理信号の論理が別の論理である場合に、前記出力配線から前記出力信号が出力されないように配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
7. 前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子が、前記接地に接続され、
   前記スイッチングトランジスタの残りの導通端子が、前記出力配線に接続され、
   前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記反転信号が入力される請求項６に記載の固体撮像装置。
8. 前記スイッチングトランジスタの二つの導通端子のうち一つの導通端子が、前記電源に接続され、
   前記スイッチングトランジスタの残りの導通端子が、前記出力配線に接続され、
   前記バイアストランジスタのゲート端子には、前記反転信号が入力される請求項６に記載の固体撮像装置。
9. 前記スイッチングトランジスタにおける二つの導通端子間の部分が、前記出力配線の一部を構成し、
   前記バイアストランジスタのゲート端子に前記論理信号が入力される請求項６に記載の固体撮像装置。

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