JP2001230974A - 固体撮像装置及び撮像システム - Google Patents
固体撮像装置及び撮像システムInfo
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- H04N25/65—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to reset noise, e.g. KTC noise related to CMOS structures by techniques other than CDS
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
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- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 強い光が入射している画素を含む行と、そう
でない行とのダーク画素及びオプティカル・ブラック
（ＯＢ）画素の出力電圧が異なり、強いスポット光が入
射した画像で、スポットの左右に白っぽい帯が発生す
る。 【解決手段】 光信号を信号電荷に変換して蓄積する光
電変換手段と、光電変換手段に蓄積された信号電荷を増
幅する増幅手段と、増幅手段の信号電荷をリセットする
リセット手段とを画素の構成要素として含み、且つ、増
幅手段の出力が所定電圧以下にならないように制限する
手段を具備する。
でない行とのダーク画素及びオプティカル・ブラック
（ＯＢ）画素の出力電圧が異なり、強いスポット光が入
射した画像で、スポットの左右に白っぽい帯が発生す
る。 【解決手段】 光信号を信号電荷に変換して蓄積する光
電変換手段と、光電変換手段に蓄積された信号電荷を増
幅する増幅手段と、増幅手段の信号電荷をリセットする
リセット手段とを画素の構成要素として含み、且つ、増
幅手段の出力が所定電圧以下にならないように制限する
手段を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラやデ
ジタルスチルカメラ用のイメージ入力装置等として広範
に用いられる固体撮像装置、及びそれを用いた撮像シス
テムに関するものである。
ジタルスチルカメラ用のイメージ入力装置等として広範
に用いられる固体撮像装置、及びそれを用いた撮像シス
テムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高解像化のため、微細化プロセス
を用いた光電変換素子のセルサイズ縮小が精力的に行わ
れる一方、光電変換信号出力が低下すること等から光電
変換信号を増幅して出力することが可能な増幅型の固体
撮像装置が注目されている。このような増幅型光電変換
装置には、ＭＯＳ型、ＡＭＩ、ＣＭＤ、ＢＡＳＩＳ等が
ある。このうち、ＭＯＳ型はフォトダイオードで発生し
た光キャリアをＭＯＳトランジスタのゲート電極に蓄積
し、走査回路からの駆動タイミングに従ってその電位変
化を出力部へ電荷増幅して出力するものである。近年、
このＭＯＳ型のうち、光電変換部や、その周辺回路部を
含め全てＣＭＯＳプロセスで実現するＣＭＯＳ型固体撮
像装置が特に注目されている。
を用いた光電変換素子のセルサイズ縮小が精力的に行わ
れる一方、光電変換信号出力が低下すること等から光電
変換信号を増幅して出力することが可能な増幅型の固体
撮像装置が注目されている。このような増幅型光電変換
装置には、ＭＯＳ型、ＡＭＩ、ＣＭＤ、ＢＡＳＩＳ等が
ある。このうち、ＭＯＳ型はフォトダイオードで発生し
た光キャリアをＭＯＳトランジスタのゲート電極に蓄積
し、走査回路からの駆動タイミングに従ってその電位変
化を出力部へ電荷増幅して出力するものである。近年、
このＭＯＳ型のうち、光電変換部や、その周辺回路部を
含め全てＣＭＯＳプロセスで実現するＣＭＯＳ型固体撮
像装置が特に注目されている。
【０００３】図９は従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置の構
成を示すブロック図である。図９において、１は画素
部、２は垂直走査を行うための垂直走査回路ブロックで
ある。画素部１内のＤ１１〜Ｄ３３はフォトダイオー
ド、Ｍ２１１〜Ｍ２３３はフォトダイオードの電荷をリ
セットするためのリセットＭＯＳ（ＭＯＳトランジスタ
をＭＯＳと略す）、Ｍ３１１〜Ｍ３３３はフォトダイオ
ードの電荷を増加するための増幅ＭＯＳ、Ｍ４１１〜Ｍ
４３３は行を選択するための選択ＭＯＳ、Ｖ１〜Ｖ３は
垂直出力線である。また、Ｍ５１〜Ｍ５３は増幅ＭＯＳ
の負荷となる負荷ＭＯＳ、Ｍ５０は負荷ＭＯＳに流す定
電流を設定するための入力ＭＯＳ、５は入力ＭＯＳのゲ
ート電圧を設定するための電圧入力端子である。
成を示すブロック図である。図９において、１は画素
部、２は垂直走査を行うための垂直走査回路ブロックで
ある。画素部１内のＤ１１〜Ｄ３３はフォトダイオー
ド、Ｍ２１１〜Ｍ２３３はフォトダイオードの電荷をリ
セットするためのリセットＭＯＳ（ＭＯＳトランジスタ
をＭＯＳと略す）、Ｍ３１１〜Ｍ３３３はフォトダイオ
ードの電荷を増加するための増幅ＭＯＳ、Ｍ４１１〜Ｍ
４３３は行を選択するための選択ＭＯＳ、Ｖ１〜Ｖ３は
垂直出力線である。また、Ｍ５１〜Ｍ５３は増幅ＭＯＳ
の負荷となる負荷ＭＯＳ、Ｍ５０は負荷ＭＯＳに流す定
電流を設定するための入力ＭＯＳ、５は入力ＭＯＳのゲ
ート電圧を設定するための電圧入力端子である。
【０００４】次に、図９の固体撮像装置の動作について
説明する。まず、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３に光
が入射されると、各々のフォトダイオードは光信号電荷
を発生し蓄積する。信号を読み出す時は垂直走査回路ブ
ロック２によって垂直走査しながら行毎に順次垂直出力
線Ｖ１〜Ｖ３に読み出す。まず、１行目が選択されると
選択ＭＯＳＭ４１１〜Ｍ４３１のゲートが接続された第
２の行選択線ＰＳＥＬ１の信号がハイレベルとなり、増
幅ＭＯＳＭ３１１〜Ｍ３３１がアクティブとなる。これ
によって、１行目の信号が垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に読み
出される。次いで、リセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３１
のゲートが接続された第１の行選択線ＰＲＥＳ１の信号
がハイレベルとなり、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３１
に蓄積された電荷がリセットされる。次に、２行目が選
択され、同様にして２行目の信号が垂直出力線Ｖ１〜Ｖ
３に読み出される。３行目以降も同様にして垂直出力線
Ｖ１〜Ｖ３に順次読み出される。
説明する。まず、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３に光
が入射されると、各々のフォトダイオードは光信号電荷
を発生し蓄積する。信号を読み出す時は垂直走査回路ブ
ロック２によって垂直走査しながら行毎に順次垂直出力
線Ｖ１〜Ｖ３に読み出す。まず、１行目が選択されると
選択ＭＯＳＭ４１１〜Ｍ４３１のゲートが接続された第
２の行選択線ＰＳＥＬ１の信号がハイレベルとなり、増
幅ＭＯＳＭ３１１〜Ｍ３３１がアクティブとなる。これ
によって、１行目の信号が垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に読み
出される。次いで、リセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３１
のゲートが接続された第１の行選択線ＰＲＥＳ１の信号
がハイレベルとなり、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３１
に蓄積された電荷がリセットされる。次に、２行目が選
択され、同様にして２行目の信号が垂直出力線Ｖ１〜Ｖ
３に読み出される。３行目以降も同様にして垂直出力線
Ｖ１〜Ｖ３に順次読み出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図９の固体撮像装置で
は、読み出し動作時において光信号が大きいほど垂直出
力線Ｖ１〜Ｖ３上の電圧は低くなる。また、垂直出力線
Ｖ１〜Ｖ３は負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３のドレインに接
続されているため、非常に強い光が入射されている画素
の信号を読み出している列は、負荷ＭＯＳのソース・ド
レイン間の電圧が０Ｖとなり、負荷ＭＯＳがＯＦＦして
しまう。従って、ある行を読み出している時に共通のＧ
ＮＤライン４に流れる電流は、ＯＦＦしている負荷ＭＯ
Ｓの数によって異なることになる。一方で、チップサイ
ズ等の制約からＧＮＤライン４の配線幅は有限の値しか
とれず、あるインピーダンスを持つ。
は、読み出し動作時において光信号が大きいほど垂直出
力線Ｖ１〜Ｖ３上の電圧は低くなる。また、垂直出力線
Ｖ１〜Ｖ３は負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３のドレインに接
続されているため、非常に強い光が入射されている画素
の信号を読み出している列は、負荷ＭＯＳのソース・ド
レイン間の電圧が０Ｖとなり、負荷ＭＯＳがＯＦＦして
しまう。従って、ある行を読み出している時に共通のＧ
ＮＤライン４に流れる電流は、ＯＦＦしている負荷ＭＯ
Ｓの数によって異なることになる。一方で、チップサイ
ズ等の制約からＧＮＤライン４の配線幅は有限の値しか
とれず、あるインピーダンスを持つ。
【０００６】また、負荷ＭＯＳに流す定電流の値は、入
力ＭＯＳＭ５０のゲートと絶対的なＧＮＤ（例えば外部
基板の接地電位）との間に入力端子５の電圧を与えるこ
とにより設定しているため、ＧＮＤライン４のインピー
ダンスと流れる電流で決まる電圧降下によって設定電流
の値が変化する。これは、強い光が入射している画素の
数が多い行ほどＯＦＦしている負荷ＭＯＳの数が多いた
め、ＧＮＤライン４の電圧降下が小さく負荷ＭＯＳの設
定電流が多くなり、増幅ＭＯＳのゲート・ソース間電圧
が大きくなることを意味している。この現象によって、
強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行
とのダーク画素及びオプティカル・ブラック（ＯＢ）画
素の出力電圧が異なり、強いスポット光が入射された画
像で、スポットの左右に白っぽい帯が発生するという問
題があった。
力ＭＯＳＭ５０のゲートと絶対的なＧＮＤ（例えば外部
基板の接地電位）との間に入力端子５の電圧を与えるこ
とにより設定しているため、ＧＮＤライン４のインピー
ダンスと流れる電流で決まる電圧降下によって設定電流
の値が変化する。これは、強い光が入射している画素の
数が多い行ほどＯＦＦしている負荷ＭＯＳの数が多いた
め、ＧＮＤライン４の電圧降下が小さく負荷ＭＯＳの設
定電流が多くなり、増幅ＭＯＳのゲート・ソース間電圧
が大きくなることを意味している。この現象によって、
強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行
とのダーク画素及びオプティカル・ブラック（ＯＢ）画
素の出力電圧が異なり、強いスポット光が入射された画
像で、スポットの左右に白っぽい帯が発生するという問
題があった。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たものであり、その目的は画素部からの光信号電荷を増
幅して出力する増幅手段の出力が所定電圧以下にならな
いように制限することにより、鮮明な画像を得ることが
可能な固体撮像装置及び撮像システムを提供することに
ある。
たものであり、その目的は画素部からの光信号電荷を増
幅して出力する増幅手段の出力が所定電圧以下にならな
いように制限することにより、鮮明な画像を得ることが
可能な固体撮像装置及び撮像システムを提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光信号
を信号電荷に変換して蓄積する光電変換手段と、前記光
電変換手段に蓄積された信号電荷を増幅する増幅手段と
を画素の構成要素として含み、且つ、前記増幅手段の出
力が所定電圧以下にならないように制限する手段を有す
ることを特徴とする固体撮像装置によって達成される。
を信号電荷に変換して蓄積する光電変換手段と、前記光
電変換手段に蓄積された信号電荷を増幅する増幅手段と
を画素の構成要素として含み、且つ、前記増幅手段の出
力が所定電圧以下にならないように制限する手段を有す
ることを特徴とする固体撮像装置によって達成される。
【０００９】また、本発明の目的は、光信号を信号電荷
に変換して蓄積する光電変換手段と、前記光電変換手段
に蓄積された信号電荷を増幅する増幅手段と、前記増幅
手段の信号電荷をリセットするリセット手段と、画素を
選択する選択手段とを画素の構成要素として含み、且
つ、前記増幅手段の出力が所定電圧以下にならないよう
に制限する手段を有することを特徴とする固体撮像装置
によって達成される。
に変換して蓄積する光電変換手段と、前記光電変換手段
に蓄積された信号電荷を増幅する増幅手段と、前記増幅
手段の信号電荷をリセットするリセット手段と、画素を
選択する選択手段とを画素の構成要素として含み、且
つ、前記増幅手段の出力が所定電圧以下にならないよう
に制限する手段を有することを特徴とする固体撮像装置
によって達成される。
【００１０】更に、本発明の目的は、光信号を信号電荷
に変換して蓄積する光電変換手段と、前記光電変換手段
に蓄積された信号電荷を読み出す読み出し手段と、前記
読み出し手段を通して読み出された信号電荷を増幅する
増幅手段と、前記増幅手段の信号電荷をリセットするリ
セット手段と、画素を選択する選択手段とを画素の構成
要素として含み、且つ、前記増幅手段の出力が所定電圧
以下にならないように制限する手段を有することを特徴
とする固体撮像装置によって達成される。
に変換して蓄積する光電変換手段と、前記光電変換手段
に蓄積された信号電荷を読み出す読み出し手段と、前記
読み出し手段を通して読み出された信号電荷を増幅する
増幅手段と、前記増幅手段の信号電荷をリセットするリ
セット手段と、画素を選択する選択手段とを画素の構成
要素として含み、且つ、前記増幅手段の出力が所定電圧
以下にならないように制限する手段を有することを特徴
とする固体撮像装置によって達成される。
【００１１】
【作用】本発明によれば、強い光が入射されている画素
の信号を読み出す場合においても、垂直出力線の電圧が
所定電圧以下にならないため、負荷ＭＯＳがＯＦＦする
ことを防ぐことができる。このため、強い光が入射され
ている画素の数によってＧＮＤラインの電圧降下量が変
化することはなく、負荷ＭＯＳの設定電流は一定に保た
れる。従って、強いスポット光が入射された画像におい
ても白っぽい帯の発生はなく、鮮明な画像を得ることが
できる。
の信号を読み出す場合においても、垂直出力線の電圧が
所定電圧以下にならないため、負荷ＭＯＳがＯＦＦする
ことを防ぐことができる。このため、強い光が入射され
ている画素の数によってＧＮＤラインの電圧降下量が変
化することはなく、負荷ＭＯＳの設定電流は一定に保た
れる。従って、強いスポット光が入射された画像におい
ても白っぽい帯の発生はなく、鮮明な画像を得ることが
できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施の
形態において固体撮像装置を構成する各回路素子は、例
えば、半導体集積回路の製造技術によって単結晶シリコ
ンのような１個の半導体基板上に形成されているものと
するが、これに限定されるものではない。また、以下の
実施形態においては簡単のため３行３列の画素アレイと
しているが、もちろんこれに限定されるものではない。
更に、以下の実施形態においてＭＯＳトランジスタは単
にＭＯＳと略している。
て図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施の
形態において固体撮像装置を構成する各回路素子は、例
えば、半導体集積回路の製造技術によって単結晶シリコ
ンのような１個の半導体基板上に形成されているものと
するが、これに限定されるものではない。また、以下の
実施形態においては簡単のため３行３列の画素アレイと
しているが、もちろんこれに限定されるものではない。
更に、以下の実施形態においてＭＯＳトランジスタは単
にＭＯＳと略している。
【００１３】［第１の実施形態］図１は本発明の固体撮
像装置の第１の実施形態を示すブロック図である。なお
図１では図９の従来装置と同一部分は同一符号を付して
いる。即ち、１は画素部、２は垂直走査回路ブロック、
４はＧＮＤラインである。これらは、いずれも図９のも
のと同じである。また、３は後述するように垂直出力線
をクリップするためのクリップ手段である。画素部１に
ついて説明すると、まず、光信号電荷を発生するフォト
ダイオードＤ１１〜Ｄ３３は、この例ではアノード側が
接地され、カソード側が増幅ＭＯＳＭ３１１からＭ３３
３のゲートに接続されている。また、増幅ＭＯＳＭ３１
１〜Ｍ３３３のゲートには、これをリセットするための
リセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３３のソースが接続さ
れ、リセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３３のドレインはリ
セット電源に接続されている。増幅ＭＯＳＭ３１１〜Ｍ
３３３のドレインは、電源電圧を供給するための選択Ｍ
ＯＳＭ４１１〜Ｍ４３３に接続されている。
像装置の第１の実施形態を示すブロック図である。なお
図１では図９の従来装置と同一部分は同一符号を付して
いる。即ち、１は画素部、２は垂直走査回路ブロック、
４はＧＮＤラインである。これらは、いずれも図９のも
のと同じである。また、３は後述するように垂直出力線
をクリップするためのクリップ手段である。画素部１に
ついて説明すると、まず、光信号電荷を発生するフォト
ダイオードＤ１１〜Ｄ３３は、この例ではアノード側が
接地され、カソード側が増幅ＭＯＳＭ３１１からＭ３３
３のゲートに接続されている。また、増幅ＭＯＳＭ３１
１〜Ｍ３３３のゲートには、これをリセットするための
リセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３３のソースが接続さ
れ、リセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３３のドレインはリ
セット電源に接続されている。増幅ＭＯＳＭ３１１〜Ｍ
３３３のドレインは、電源電圧を供給するための選択Ｍ
ＯＳＭ４１１〜Ｍ４３３に接続されている。
【００１４】リセットＭＯＳＭ２１１のゲートは、横方
向に延長して配置された第１の行選択線（垂直走査線）
ＰＲＥＳ１に接続されている。同じ行に配置された他の
画素セルのリセットＭＯＳＭ２２１，Ｍ２３１のゲート
も第１の行選択線ＰＲＥＳ１に共通に接続されている。
選択ＭＯＳＭ４１１のゲートは、横方向に延長して配置
された第２の行選択線（垂直走査線）ＰＳＥＬ１に接続
されている。同じ行に配置された他の画素セルの選択Ｍ
ＯＳＭ４２１，Ｍ４３１のゲートも第２の行選択線ＰＳ
ＥＬ１に共通に接続されている。これら第１〜第２の行
選択線は、垂直走査回路ブロック２に接続され、後述す
る動作タイミングに基づいて信号電圧が供給される。
向に延長して配置された第１の行選択線（垂直走査線）
ＰＲＥＳ１に接続されている。同じ行に配置された他の
画素セルのリセットＭＯＳＭ２２１，Ｍ２３１のゲート
も第１の行選択線ＰＲＥＳ１に共通に接続されている。
選択ＭＯＳＭ４１１のゲートは、横方向に延長して配置
された第２の行選択線（垂直走査線）ＰＳＥＬ１に接続
されている。同じ行に配置された他の画素セルの選択Ｍ
ＯＳＭ４２１，Ｍ４３１のゲートも第２の行選択線ＰＳ
ＥＬ１に共通に接続されている。これら第１〜第２の行
選択線は、垂直走査回路ブロック２に接続され、後述す
る動作タイミングに基づいて信号電圧が供給される。
【００１５】図１の残りの行においても同様の構成の画
素セルと、行選択線が設けられている。これらの行選択
線には、垂直走査回路ブロック２からの行選択線ＰＲＥ
Ｓ２〜ＰＲＥＳ３、ＰＳＥＬ２〜ＰＳＥＬ３の信号が供
給される。増幅ＭＯＳＭ３１１のソースは、縦方向に延
長して配置された垂直信号線Ｖ１に接続されている。同
じ列に配置された画素セルの増幅ＭＯＳＭ３１２，Ｍ３
１３のソースも垂直信号線Ｖ１に接続されている。垂直
信号線Ｖ１には、負荷手段である負荷ＭＯＳＭ５１に接
続されると共に、垂直出力線Ｖ１をクリップするための
クリップ手段３が接続されている。
素セルと、行選択線が設けられている。これらの行選択
線には、垂直走査回路ブロック２からの行選択線ＰＲＥ
Ｓ２〜ＰＲＥＳ３、ＰＳＥＬ２〜ＰＳＥＬ３の信号が供
給される。増幅ＭＯＳＭ３１１のソースは、縦方向に延
長して配置された垂直信号線Ｖ１に接続されている。同
じ列に配置された画素セルの増幅ＭＯＳＭ３１２，Ｍ３
１３のソースも垂直信号線Ｖ１に接続されている。垂直
信号線Ｖ１には、負荷手段である負荷ＭＯＳＭ５１に接
続されると共に、垂直出力線Ｖ１をクリップするための
クリップ手段３が接続されている。
【００１６】クリップ手段３はクリップＭＯＳＭ７１と
クリップ動作をアクティブにするためのＭＯＳＭ８１か
らなっていて、垂直出力線Ｖ１にはＭＯＳＭ７１のソー
スが接続されている。ＭＯＳＭ７１のドレインはＭＯＳ
Ｍ８１を介して電源に接続され、ゲートはクリップ電圧
を設定するための電源線７に接続されている。ＭＯＳＭ
８１のゲートはクリップ動作を制御するための制御パル
ス線６に接続されている。図１の残りの垂直出力線Ｖ２
〜Ｖ３においても同様に増幅ＭＯＳ、負荷ＭＯＳ、クリ
ップ手段３が接続されている。更に、負荷ＭＯＳＭ５１
〜Ｍ５３のソースは共通のＧＮＤライン４に、ゲートは
入力ＭＯＳＭ５０のゲートに接続されると共に電圧入力
端子５に接続されている。
クリップ動作をアクティブにするためのＭＯＳＭ８１か
らなっていて、垂直出力線Ｖ１にはＭＯＳＭ７１のソー
スが接続されている。ＭＯＳＭ７１のドレインはＭＯＳ
Ｍ８１を介して電源に接続され、ゲートはクリップ電圧
を設定するための電源線７に接続されている。ＭＯＳＭ
８１のゲートはクリップ動作を制御するための制御パル
ス線６に接続されている。図１の残りの垂直出力線Ｖ２
〜Ｖ３においても同様に増幅ＭＯＳ、負荷ＭＯＳ、クリ
ップ手段３が接続されている。更に、負荷ＭＯＳＭ５１
〜Ｍ５３のソースは共通のＧＮＤライン４に、ゲートは
入力ＭＯＳＭ５０のゲートに接続されると共に電圧入力
端子５に接続されている。
【００１７】次に、本実施形態の動作について説明す
る。フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３に光が入射される
と、各フォトダイオードは光信号電荷を発生し蓄積す
る。信号を読み出す時は垂直走査回路ブロック２によっ
て垂直走査しながら行毎に順次垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に
読み出す。まず、１行目が選択されると、選択ＭＯＳＭ
４１１〜Ｍ４３１のゲートが接続された第２の行選択線
ＰＳＥＬ１がハイレベルとなり、増幅ＭＯＳＭ３１１〜
Ｍ３３１がアクティブとなる。同時に、クリップ手段３
を駆動する制御パルス線６の信号もハイレベルとなり、
クリップＭＯＳＭ７１〜Ｍ７３もアクティブとなる。こ
れによって１行目の信号が垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に読み
出される。次いで、リセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３１
のゲートの第１の行選択線ＰＲＥＳ１がハイレベルとな
り、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３１に蓄積された電荷
がリセットされる。次に、２行目が選択され同様にして
２行目の信号が垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に読み出される。
３行目以降も同様にして垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に順次読
み出される。
る。フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３に光が入射される
と、各フォトダイオードは光信号電荷を発生し蓄積す
る。信号を読み出す時は垂直走査回路ブロック２によっ
て垂直走査しながら行毎に順次垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に
読み出す。まず、１行目が選択されると、選択ＭＯＳＭ
４１１〜Ｍ４３１のゲートが接続された第２の行選択線
ＰＳＥＬ１がハイレベルとなり、増幅ＭＯＳＭ３１１〜
Ｍ３３１がアクティブとなる。同時に、クリップ手段３
を駆動する制御パルス線６の信号もハイレベルとなり、
クリップＭＯＳＭ７１〜Ｍ７３もアクティブとなる。こ
れによって１行目の信号が垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に読み
出される。次いで、リセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３１
のゲートの第１の行選択線ＰＲＥＳ１がハイレベルとな
り、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３１に蓄積された電荷
がリセットされる。次に、２行目が選択され同様にして
２行目の信号が垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に読み出される。
３行目以降も同様にして垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に順次読
み出される。
【００１８】ここで、このような動作において、例えば
１行目を読み出している時、増幅ＭＯＳＭ３１１とクリ
ップＭＯＳＭ７１、増幅ＭＯＳＭ３２１とクリップＭＯ
ＳＭ７２、増幅ＭＯＳＭ３３１とクリップＭＯＳＭ７３
はそれぞれソースが共通に接続され、差動の構成となっ
ている。例えば、垂直出力線Ｖ１に読み出される信号電
圧は、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲート電圧が設定されたク
リップ電圧７よりも十分高い場合には、クリップＭＯＳ
Ｍ７１がＯＦＦしているため、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲ
ートの信号電圧に基づいた電圧が読み出される。しか
し、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲート電圧が設定されたクリ
ップ電圧７に近づいてくると、クリップＭＯＳＭ７１が
ＯＮしてクリップが効き始め、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲ
ート電圧が設定されたクリップ電圧７より十分に低い場
合には、垂直出力線Ｖ１は設定されたクリップ電圧７で
決まる電圧以下には下がらない。
１行目を読み出している時、増幅ＭＯＳＭ３１１とクリ
ップＭＯＳＭ７１、増幅ＭＯＳＭ３２１とクリップＭＯ
ＳＭ７２、増幅ＭＯＳＭ３３１とクリップＭＯＳＭ７３
はそれぞれソースが共通に接続され、差動の構成となっ
ている。例えば、垂直出力線Ｖ１に読み出される信号電
圧は、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲート電圧が設定されたク
リップ電圧７よりも十分高い場合には、クリップＭＯＳ
Ｍ７１がＯＦＦしているため、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲ
ートの信号電圧に基づいた電圧が読み出される。しか
し、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲート電圧が設定されたクリ
ップ電圧７に近づいてくると、クリップＭＯＳＭ７１が
ＯＮしてクリップが効き始め、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲ
ート電圧が設定されたクリップ電圧７より十分に低い場
合には、垂直出力線Ｖ１は設定されたクリップ電圧７で
決まる電圧以下には下がらない。
【００１９】図１の残りの垂直出力線Ｖ２〜Ｖ３におい
ても同様である。このため、垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３の電
圧が、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領域で動作する
ためのドレイン電圧以下にならないようにクリップ電圧
７を設定することによって非常に大きい信号電荷を読み
出す場合においても、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３がＯＦ
Ｆしないようにすることができる。従って、強い光が入
射されている画素の数によってＧＮＤライン４の電圧降
下量が変化することはないため、どの行を読み出してい
る場合においても負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３の設定電流
が一定に保たれる。このように本実施形態では、強い光
が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダ
ーク画素及びＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いス
ポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生す
るという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
ても同様である。このため、垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３の電
圧が、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領域で動作する
ためのドレイン電圧以下にならないようにクリップ電圧
７を設定することによって非常に大きい信号電荷を読み
出す場合においても、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３がＯＦ
Ｆしないようにすることができる。従って、強い光が入
射されている画素の数によってＧＮＤライン４の電圧降
下量が変化することはないため、どの行を読み出してい
る場合においても負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３の設定電流
が一定に保たれる。このように本実施形態では、強い光
が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダ
ーク画素及びＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いス
ポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生す
るという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
【００２０】［第２の実施形態］図２は本発明の固体撮
像装置の第２の実施形態を示すブロック図である。第２
の実施形態では、画素部１は第１の実施形態に対しフォ
トダイオードＤ１１〜Ｄ３３のカソード側と増幅ＭＯＳ
Ｍ３１１〜Ｍ３３３のゲートとの間にフォトダイオード
に蓄積された光信号電荷を転送するための転送ＭＯＳＭ
１１１〜Ｍ１３３を追加した構成となっている。転送Ｍ
ＯＳＭ３１１のゲートは、横方向に延長して配置された
第３の行選択線（垂直走査線）ＰＴＸ１に接続されてい
る。同じ行に配置された他の画素セルの転送ＭＯＳＭ１
２１，Ｍ１３１のゲートも第３の行選択線ＰＴＸ１に共
通に接続されている。第３の行選択線も第１、第２の行
選択線と同様に垂直走査回路ブロック２に接続され、後
述する動作タイミングに基づいて信号電圧が供給され
る。上記以外の画素部の構成については図１と同様であ
り、同じ構成要素については同じ番号を付している。
像装置の第２の実施形態を示すブロック図である。第２
の実施形態では、画素部１は第１の実施形態に対しフォ
トダイオードＤ１１〜Ｄ３３のカソード側と増幅ＭＯＳ
Ｍ３１１〜Ｍ３３３のゲートとの間にフォトダイオード
に蓄積された光信号電荷を転送するための転送ＭＯＳＭ
１１１〜Ｍ１３３を追加した構成となっている。転送Ｍ
ＯＳＭ３１１のゲートは、横方向に延長して配置された
第３の行選択線（垂直走査線）ＰＴＸ１に接続されてい
る。同じ行に配置された他の画素セルの転送ＭＯＳＭ１
２１，Ｍ１３１のゲートも第３の行選択線ＰＴＸ１に共
通に接続されている。第３の行選択線も第１、第２の行
選択線と同様に垂直走査回路ブロック２に接続され、後
述する動作タイミングに基づいて信号電圧が供給され
る。上記以外の画素部の構成については図１と同様であ
り、同じ構成要素については同じ番号を付している。
【００２１】更に、垂直信号線Ｖ１はノイズ信号転送ス
イッチＭ１１を介してノイズ信号を一時保持するための
容量ＣＴＮ１に、また、光信号転送スイッチＭ２１を介
して光信号を一時保持するための容量ＣＴＳ１に同時に
接続されている。ノイズ信号保持容量ＣＴＮ１と光信号
保持容量ＣＴＳ１の逆側の端子は接地されている。ノイ
ズ信号転送スイッチＭ１１とノイズ信号保持容量ＣＴＮ
１との接続点と、光信号転送スイッチＭ２１と光信号保
持容量ＣＴＳ１との接続点はそれぞれ、保持容量リセッ
トスイッチＭ３１，Ｍ３２を介して接地されると共に、
水平転送スイッチＭ４１，Ｍ４２を介して光信号とノイ
ズ信号の差をとるための差動回路ブロック８に接続され
ている。
イッチＭ１１を介してノイズ信号を一時保持するための
容量ＣＴＮ１に、また、光信号転送スイッチＭ２１を介
して光信号を一時保持するための容量ＣＴＳ１に同時に
接続されている。ノイズ信号保持容量ＣＴＮ１と光信号
保持容量ＣＴＳ１の逆側の端子は接地されている。ノイ
ズ信号転送スイッチＭ１１とノイズ信号保持容量ＣＴＮ
１との接続点と、光信号転送スイッチＭ２１と光信号保
持容量ＣＴＳ１との接続点はそれぞれ、保持容量リセッ
トスイッチＭ３１，Ｍ３２を介して接地されると共に、
水平転送スイッチＭ４１，Ｍ４２を介して光信号とノイ
ズ信号の差をとるための差動回路ブロック８に接続され
ている。
【００２２】水平転送スイッチＭ４１，Ｍ４２のゲート
は列選択線Ｈ１に共通に接続され、水平走査回路ブロッ
ク１０に接続されている。図２の残りの列Ｖ２〜Ｖ３に
おいても同様の構成の読み出し回路が設けられている。
また、各列に接続されたノイズ信号転送スイッチＭ１１
〜Ｍ１３、光信号転送スイッチＭ２１〜Ｍ２３のゲート
は、ＰＴＮ、ＰＴＳにそれぞれ共通に接続され、後述す
る動作タイミングに基づいてそれぞれ信号電圧が供給さ
れる。
は列選択線Ｈ１に共通に接続され、水平走査回路ブロッ
ク１０に接続されている。図２の残りの列Ｖ２〜Ｖ３に
おいても同様の構成の読み出し回路が設けられている。
また、各列に接続されたノイズ信号転送スイッチＭ１１
〜Ｍ１３、光信号転送スイッチＭ２１〜Ｍ２３のゲート
は、ＰＴＮ、ＰＴＳにそれぞれ共通に接続され、後述す
る動作タイミングに基づいてそれぞれ信号電圧が供給さ
れる。
【００２３】次に、本実施形態の動作について説明す
る。フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３からの光信号電荷
の読み出しに先立ってリセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３
１のゲートの第１の行選択線ＰＲＥＳ１がハイレベルと
なる。これによって、増幅ＭＯＳＭ３１１〜Ｍ３３１の
ゲートがリセット電源にリセットされる。また、リセッ
トＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３１のゲートの第１の行選択線
ＰＲＥＳ１がローレベルに復帰した後に、選択ＭＯＳＭ
４１１〜Ｍ４３１のゲートの第２の行選択線ＰＳＥＬ
１、クリップ手段３の制御パルス線６の制御パルス及び
ノイズ信号転送スイッチＭ１１〜Ｍ１３のゲートのＰＴ
Ｎがハイレベルとなる。これによって、リセットノイズ
が重畳されたリセット信号（ノイズ信号）がノイズ信号
保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３に読み出される。
る。フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３からの光信号電荷
の読み出しに先立ってリセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３
１のゲートの第１の行選択線ＰＲＥＳ１がハイレベルと
なる。これによって、増幅ＭＯＳＭ３１１〜Ｍ３３１の
ゲートがリセット電源にリセットされる。また、リセッ
トＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３１のゲートの第１の行選択線
ＰＲＥＳ１がローレベルに復帰した後に、選択ＭＯＳＭ
４１１〜Ｍ４３１のゲートの第２の行選択線ＰＳＥＬ
１、クリップ手段３の制御パルス線６の制御パルス及び
ノイズ信号転送スイッチＭ１１〜Ｍ１３のゲートのＰＴ
Ｎがハイレベルとなる。これによって、リセットノイズ
が重畳されたリセット信号（ノイズ信号）がノイズ信号
保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３に読み出される。
【００２４】次いで、ノイズ信号転送スイッチＭ１１〜
Ｍ１３のゲートのＰＴＮがローレベルに復帰する。次
に、転送ＭＯＳＭ１１１〜Ｍ１３１のゲートＰＴＸ１が
ハイレベルとなり、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３の
光信号電荷が増幅ＭＯＳＭ３１１〜Ｍ３３１のゲートに
転送される。また、転送ＭＯＳＭ１１１〜Ｍ１３１のゲ
ートのＰＴＸ１がローレベルに復帰した後に、光信号転
送スイッチＭ２１〜Ｍ２３のゲートのＰＴＳがハイレベ
ルとなる。これによって、光信号が光信号保持容量ＣＴ
Ｓ１〜ＣＴＳ３に読み出される。次に、選択ＭＯＳＭ４
１１〜Ｍ４３１のゲートのＰＳＥＬ１、クリップ手段３
の制御パルス線６及び光信号転送スイッチＭ２１〜Ｍ２
３のゲートのＰＴＳがローレベルに復帰する。ここまで
の動作で、第１行目に接続された画素セルのノイズ信号
と光信号が、それぞれの列に接続されたノイズ信号保持
容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３と光信号保持容量ＣＴＳ１〜Ｃ
ＴＳ３に保持される。
Ｍ１３のゲートのＰＴＮがローレベルに復帰する。次
に、転送ＭＯＳＭ１１１〜Ｍ１３１のゲートＰＴＸ１が
ハイレベルとなり、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３の
光信号電荷が増幅ＭＯＳＭ３１１〜Ｍ３３１のゲートに
転送される。また、転送ＭＯＳＭ１１１〜Ｍ１３１のゲ
ートのＰＴＸ１がローレベルに復帰した後に、光信号転
送スイッチＭ２１〜Ｍ２３のゲートのＰＴＳがハイレベ
ルとなる。これによって、光信号が光信号保持容量ＣＴ
Ｓ１〜ＣＴＳ３に読み出される。次に、選択ＭＯＳＭ４
１１〜Ｍ４３１のゲートのＰＳＥＬ１、クリップ手段３
の制御パルス線６及び光信号転送スイッチＭ２１〜Ｍ２
３のゲートのＰＴＳがローレベルに復帰する。ここまで
の動作で、第１行目に接続された画素セルのノイズ信号
と光信号が、それぞれの列に接続されたノイズ信号保持
容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３と光信号保持容量ＣＴＳ１〜Ｃ
ＴＳ３に保持される。
【００２５】次に、リセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３１
のゲートの第１の行選択線ＰＲＥＳ１及び転送ＭＯＳＭ
１１１〜Ｍ１３１のゲートのＰＴＸ１がハイレベルとな
り、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３の光信号電荷がリ
セットされる。この後、水平走査回路ブロック１０から
の信号Ｈ１〜Ｈ３によって各列の水平転送スイッチＭ４
１〜Ｍ４６のゲートが順次ハイレベルとなり、ノイズ保
持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３と光信号保持容量ＣＴＳ１〜
ＣＴＳ３に保持されている電圧が順次差動回路ブロック
８に読み出される。差動回路ブロック８では光信号とノ
イズ信号の差がとられ、出力端子ＯＵＴに順次出力され
る。以上で第１行目に接続された画素セルの読み出しを
完了する。この後、第２行目の読み出しに先立ってノイ
ズ信号保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３及び光信号保持容量
ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３のリセットスイッチＭ３１〜Ｍ３６
のゲートのＰＣＴＲがハイレベルとなり、ＧＮＤにリセ
ットされる。以下、同様に垂直走査回路ブロック２から
の信号によって第２行目以降に接続された画素セルの信
号が順次読み出され、全画素セルの読み出しを完了す
る。
のゲートの第１の行選択線ＰＲＥＳ１及び転送ＭＯＳＭ
１１１〜Ｍ１３１のゲートのＰＴＸ１がハイレベルとな
り、フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３の光信号電荷がリ
セットされる。この後、水平走査回路ブロック１０から
の信号Ｈ１〜Ｈ３によって各列の水平転送スイッチＭ４
１〜Ｍ４６のゲートが順次ハイレベルとなり、ノイズ保
持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３と光信号保持容量ＣＴＳ１〜
ＣＴＳ３に保持されている電圧が順次差動回路ブロック
８に読み出される。差動回路ブロック８では光信号とノ
イズ信号の差がとられ、出力端子ＯＵＴに順次出力され
る。以上で第１行目に接続された画素セルの読み出しを
完了する。この後、第２行目の読み出しに先立ってノイ
ズ信号保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３及び光信号保持容量
ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３のリセットスイッチＭ３１〜Ｍ３６
のゲートのＰＣＴＲがハイレベルとなり、ＧＮＤにリセ
ットされる。以下、同様に垂直走査回路ブロック２から
の信号によって第２行目以降に接続された画素セルの信
号が順次読み出され、全画素セルの読み出しを完了す
る。
【００２６】このような動作で、例えば１行目を読み出
している時、増幅ＭＯＳＭ３１１とクリップＭＯＳＭ７
１，増幅ＭＯＳＭ３２１とクリップＭＯＳＭ７２，増幅
ＭＯＳＭ３３１とクリップＭＯＳＭ７３はそれぞれソー
スが共通に接続され、差動の構成となる。例えば、垂直
出力線Ｖ１に読み出される光信号電圧は、増幅ＭＯＳＭ
３１１のゲート電圧が設定されたクリップ電圧７よりも
十分高い場合には、クリップＭＯＳＭ７１がＯＦＦして
いるため、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲートの信号電圧に基
づいた電圧が読み出される。しかし、増幅ＭＯＳＭ３１
１のゲート電圧が設定されたクリップ電圧７に近づいて
くると、クリップＭＯＳＭ７１がＯＮしクリップが効き
始め、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲート電圧が設定されたク
リップ電圧７より十分に低い場合には、垂直出力線Ｖ１
は設定されたクリップ電圧７で決まる電圧以下には下が
らない。
している時、増幅ＭＯＳＭ３１１とクリップＭＯＳＭ７
１，増幅ＭＯＳＭ３２１とクリップＭＯＳＭ７２，増幅
ＭＯＳＭ３３１とクリップＭＯＳＭ７３はそれぞれソー
スが共通に接続され、差動の構成となる。例えば、垂直
出力線Ｖ１に読み出される光信号電圧は、増幅ＭＯＳＭ
３１１のゲート電圧が設定されたクリップ電圧７よりも
十分高い場合には、クリップＭＯＳＭ７１がＯＦＦして
いるため、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲートの信号電圧に基
づいた電圧が読み出される。しかし、増幅ＭＯＳＭ３１
１のゲート電圧が設定されたクリップ電圧７に近づいて
くると、クリップＭＯＳＭ７１がＯＮしクリップが効き
始め、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲート電圧が設定されたク
リップ電圧７より十分に低い場合には、垂直出力線Ｖ１
は設定されたクリップ電圧７で決まる電圧以下には下が
らない。
【００２７】図２の残りの垂直出力線Ｖ２〜Ｖ３におい
ても同様である。このため、垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３の電
圧が負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領域で動作するた
めのドレイン電圧以下にならないようにクリップ電圧７
を設定することによって、非常に大きい信号電荷を読み
出す場合においても、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３がＯＦ
Ｆしないようにすることができる。従って、強い光が入
射されている画素の数によってＧＮＤライン４の電圧降
下量が変化することはないため、どの行を読み出してい
る場合においても負荷ＭＯＳの設定電流が一定に保たれ
る。本実施形態においても、同様に強い光が入射されて
いる画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素及び
ＯＢ画素の出力電圧が等しくなるため、強いスポット光
が入射された画像において白っぽい帯が発生するという
問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
ても同様である。このため、垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３の電
圧が負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領域で動作するた
めのドレイン電圧以下にならないようにクリップ電圧７
を設定することによって、非常に大きい信号電荷を読み
出す場合においても、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３がＯＦ
Ｆしないようにすることができる。従って、強い光が入
射されている画素の数によってＧＮＤライン４の電圧降
下量が変化することはないため、どの行を読み出してい
る場合においても負荷ＭＯＳの設定電流が一定に保たれ
る。本実施形態においても、同様に強い光が入射されて
いる画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素及び
ＯＢ画素の出力電圧が等しくなるため、強いスポット光
が入射された画像において白っぽい帯が発生するという
問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
【００２８】［第３の実施形態］図３は本発明の固体撮
像装置の第３の実施形態を示すブロック図である。第３
の実施形態では、クリップ手段３がクリップダイオード
Ｄ４１〜Ｄ４３とクリップ動作をアクティブにするため
のＭＯＳＭ８１〜Ｍ８３で構成されている以外は第２の
実施形態とまったく同様の構成である。クリップダイオ
ードＤ４１〜Ｄ４３のカソードは垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３
に接続されている。クリップダイオードＤ４１〜Ｄ４３
のアノードは、ＭＯＳＭ８１〜Ｍ８３を介してクリップ
電圧を設定するための電源線７に接続されている。ＭＯ
ＳＭ８１〜Ｍ８３のゲートはクリップ動作を制御するた
めの制御パルス線６に接続されている。この実施形態の
動作については図２と同様であるが、クリップ手段にダ
イオードを用いているため、より急峻にクリップするこ
とができる。
像装置の第３の実施形態を示すブロック図である。第３
の実施形態では、クリップ手段３がクリップダイオード
Ｄ４１〜Ｄ４３とクリップ動作をアクティブにするため
のＭＯＳＭ８１〜Ｍ８３で構成されている以外は第２の
実施形態とまったく同様の構成である。クリップダイオ
ードＤ４１〜Ｄ４３のカソードは垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３
に接続されている。クリップダイオードＤ４１〜Ｄ４３
のアノードは、ＭＯＳＭ８１〜Ｍ８３を介してクリップ
電圧を設定するための電源線７に接続されている。ＭＯ
ＳＭ８１〜Ｍ８３のゲートはクリップ動作を制御するた
めの制御パルス線６に接続されている。この実施形態の
動作については図２と同様であるが、クリップ手段にダ
イオードを用いているため、より急峻にクリップするこ
とができる。
【００２９】［第４の実施形態］図４は本発明の固体撮
像装置の第４の実施形態を示すブロック図である。第４
の実施形態では、第２の実施形態に対し画素部１及びク
リップ手段３の構成が異っている。即ち、増幅ＭＯＳＭ
３１１〜Ｍ３３３のドレインは直接電源に接続されてい
る。増幅ＭＯＳＭ３１１のソースは、縦方向に延長して
配置された垂直信号線Ｖ１に選択ＭＯＳＭ４１１を介し
て接続されている。同じ列に配置された画素セルの増幅
ＭＯＳＭ３１２，Ｍ３１３のソースも垂直信号線Ｖ１に
選択ＭＯＳＭ４１２，Ｍ４１３を介して接続されてい
る。
像装置の第４の実施形態を示すブロック図である。第４
の実施形態では、第２の実施形態に対し画素部１及びク
リップ手段３の構成が異っている。即ち、増幅ＭＯＳＭ
３１１〜Ｍ３３３のドレインは直接電源に接続されてい
る。増幅ＭＯＳＭ３１１のソースは、縦方向に延長して
配置された垂直信号線Ｖ１に選択ＭＯＳＭ４１１を介し
て接続されている。同じ列に配置された画素セルの増幅
ＭＯＳＭ３１２，Ｍ３１３のソースも垂直信号線Ｖ１に
選択ＭＯＳＭ４１２，Ｍ４１３を介して接続されてい
る。
【００３０】また、クリップ手段３はクリップＭＯＳＭ
７１とクリップ動作をアクティブにするためのＭＯＳＭ
８１からなっていて、垂直出力線Ｖ１にはＭＯＳＭ８１
のソースが接続されている。クリップＭＯＳＭ７１は画
素部１の構成と同様に直接電源に接続され、ゲートはク
リップ電圧を設定するための電源線７に接続されてい
る。ＭＯＳＭ８１のゲートはクリップ動作を制御するた
めの制御パルス線６に接続されている。図４の残りの垂
直出力線Ｖ２〜Ｖ３においても同様に増幅ＭＯＳ、選択
ＭＯＳ及びクリップ手段３が接続されている。本実施形
態の動作は第２の実施形態の動作と同様であるので説明
を省略する。また、本実施形態では、第２の実施形態と
同様の効果が得られる。
７１とクリップ動作をアクティブにするためのＭＯＳＭ
８１からなっていて、垂直出力線Ｖ１にはＭＯＳＭ８１
のソースが接続されている。クリップＭＯＳＭ７１は画
素部１の構成と同様に直接電源に接続され、ゲートはク
リップ電圧を設定するための電源線７に接続されてい
る。ＭＯＳＭ８１のゲートはクリップ動作を制御するた
めの制御パルス線６に接続されている。図４の残りの垂
直出力線Ｖ２〜Ｖ３においても同様に増幅ＭＯＳ、選択
ＭＯＳ及びクリップ手段３が接続されている。本実施形
態の動作は第２の実施形態の動作と同様であるので説明
を省略する。また、本実施形態では、第２の実施形態と
同様の効果が得られる。
【００３１】［第５の実施形態］図５は本発明の固体撮
像装置の第５の実施形態を示すブロック図である。第５
の実施形態では、第１の実施形態に対しクリップ手段３
の構成が異なっている。即ち、本実施形態では、クリッ
プ手段３はクリップＭＯＳＭ７１〜Ｍ７３からなり、垂
直出力線Ｖ１〜Ｖ３にはクリップＭＯＳ７１〜Ｍ７３の
ソースが接続されている。また、ＭＯＳＭ７０〜Ｍ７３
のゲートは共通に入力端子５に接続され、ＭＯＳＭ７０
〜Ｍ７３のドレインは電源に接続されている。
像装置の第５の実施形態を示すブロック図である。第５
の実施形態では、第１の実施形態に対しクリップ手段３
の構成が異なっている。即ち、本実施形態では、クリッ
プ手段３はクリップＭＯＳＭ７１〜Ｍ７３からなり、垂
直出力線Ｖ１〜Ｖ３にはクリップＭＯＳ７１〜Ｍ７３の
ソースが接続されている。また、ＭＯＳＭ７０〜Ｍ７３
のゲートは共通に入力端子５に接続され、ＭＯＳＭ７０
〜Ｍ７３のドレインは電源に接続されている。
【００３２】次に、動作について説明する。フォトダイ
オードＤ１１〜Ｄ３３に光が入射され、蓄積された光信
号電荷を垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に順次読み出す動作は第
１の実施形態と同様である。ここで、例えば、垂直出力
線Ｖ１に読み出される信号電圧は、増幅ＭＯＳＭ３１１
のゲート電圧が入力端子５の電圧よりも十分高い場合に
は、クリップＭＯＳＭ７１がＯＦＦしているため、増幅
ＭＯＳＭ３１１のゲートの信号電圧に基づいた電圧が読
み出される。しかし、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲート電圧
が入力端子５の電圧に近づいてくると、クリップＭＯＳ
Ｍ７１がＯＮしクリップが効き始め、増幅ＭＯＳＭ３１
１のゲート電圧が入力端子電圧５より十分に低い場合に
は垂直出力線Ｖ１は入力端子５の電圧で決まる電圧以下
には下がらない。図１の残りの垂直出力線Ｖ２〜Ｖ３に
おいても同様である。このため、垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３
の電圧が、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領域で動作
するためのドレイン電圧以下にならないため、非常に大
きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷ＭＯＳＭ
５１からＭ５３がＯＦＦしないようにすることができ
る。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態においては第１の実施形態におけるク
リップ電圧７を入力端子５の電圧と独立に設定する必要
がない。
オードＤ１１〜Ｄ３３に光が入射され、蓄積された光信
号電荷を垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に順次読み出す動作は第
１の実施形態と同様である。ここで、例えば、垂直出力
線Ｖ１に読み出される信号電圧は、増幅ＭＯＳＭ３１１
のゲート電圧が入力端子５の電圧よりも十分高い場合に
は、クリップＭＯＳＭ７１がＯＦＦしているため、増幅
ＭＯＳＭ３１１のゲートの信号電圧に基づいた電圧が読
み出される。しかし、増幅ＭＯＳＭ３１１のゲート電圧
が入力端子５の電圧に近づいてくると、クリップＭＯＳ
Ｍ７１がＯＮしクリップが効き始め、増幅ＭＯＳＭ３１
１のゲート電圧が入力端子電圧５より十分に低い場合に
は垂直出力線Ｖ１は入力端子５の電圧で決まる電圧以下
には下がらない。図１の残りの垂直出力線Ｖ２〜Ｖ３に
おいても同様である。このため、垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３
の電圧が、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領域で動作
するためのドレイン電圧以下にならないため、非常に大
きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷ＭＯＳＭ
５１からＭ５３がＯＦＦしないようにすることができ
る。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態においては第１の実施形態におけるク
リップ電圧７を入力端子５の電圧と独立に設定する必要
がない。
【００３３】［第６の実施形態］図６は本発明の固体撮
像装置の第６の実施形態を示すブロック図である。第６
の実施形態では、第１の実施形態のクリップ手段３の代
わりにリセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３３のゲートを駆
動するパルスのローレベルの電圧をＶＲＥＳＬ端子９か
ら設定することにより同等の機能を持たせている。この
場合、ＶＲＥＳＬ端子９はＢＵＦ（バッファ）１〜３の
グランド側電源端子に接続され、ＶＲＥＳＬ端子９の電
圧によりリセットＭＯＳのゲート駆動パルスのローレベ
ル電圧を設定するように構成されている。
像装置の第６の実施形態を示すブロック図である。第６
の実施形態では、第１の実施形態のクリップ手段３の代
わりにリセットＭＯＳＭ２１１〜Ｍ２３３のゲートを駆
動するパルスのローレベルの電圧をＶＲＥＳＬ端子９か
ら設定することにより同等の機能を持たせている。この
場合、ＶＲＥＳＬ端子９はＢＵＦ（バッファ）１〜３の
グランド側電源端子に接続され、ＶＲＥＳＬ端子９の電
圧によりリセットＭＯＳのゲート駆動パルスのローレベ
ル電圧を設定するように構成されている。
【００３４】次に、本実施形態の動作について説明す
る。フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３に光が入射され、
蓄積された光信号電荷を垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に順次読
み出す動作は、第１実施形態と同様である。ここで、上
記のような動作で１行目を読み出している時、例えば、
フォトダイオードＤ１１の光信号電荷で決まるリセット
ＭＯＳＭ２１１のソース電圧がゲート電圧（ＶＲＥＳＬ
端子９の電圧）よりも高い場合は、リセットＭＯＳＭ２
１１がＯＦＦしているため、フォトダイオードＤ１１の
光信号電荷で決まる増幅ＭＯＳＭ３１１のゲートの信号
電圧に基づいた電圧が読み出される。
る。フォトダイオードＤ１１〜Ｄ３３に光が入射され、
蓄積された光信号電荷を垂直出力線Ｖ１〜Ｖ３に順次読
み出す動作は、第１実施形態と同様である。ここで、上
記のような動作で１行目を読み出している時、例えば、
フォトダイオードＤ１１の光信号電荷で決まるリセット
ＭＯＳＭ２１１のソース電圧がゲート電圧（ＶＲＥＳＬ
端子９の電圧）よりも高い場合は、リセットＭＯＳＭ２
１１がＯＦＦしているため、フォトダイオードＤ１１の
光信号電荷で決まる増幅ＭＯＳＭ３１１のゲートの信号
電圧に基づいた電圧が読み出される。
【００３５】しかし、フォトダイオードＤ１１の光信号
電荷で決まるリセットＭＯＳＭ２１１のソース電圧がゲ
ート電圧（ＶＲＥＳＬ端子９の電圧）−Ｖｔｈ（リセッ
トＭＯＳＭ２１１のスレッショールド電圧）よりも低く
なると、リセットＭＯＳＭ２１１がＯＮし、増幅ＭＯＳ
Ｍ３１１のゲート電圧はクリップされる。従って、垂直
出力線Ｖ１はＶＲＥＳＬ端子９の電圧−Ｖｔｈで決まる
電圧以下には下がらない。図６の残りの垂直出力線Ｖ２
〜Ｖ３においても同様である。このため、垂直出力線Ｖ
１〜Ｖ３の電圧が、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領
域で動作するためのドレイン電圧以下にならないように
ＶＲＥＳＬ端子９の電圧を設定することによって、非常
に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷ＭＯ
ＳＭ５１〜Ｍ５３がＯＦＦしないようにすることができ
る。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
電荷で決まるリセットＭＯＳＭ２１１のソース電圧がゲ
ート電圧（ＶＲＥＳＬ端子９の電圧）−Ｖｔｈ（リセッ
トＭＯＳＭ２１１のスレッショールド電圧）よりも低く
なると、リセットＭＯＳＭ２１１がＯＮし、増幅ＭＯＳ
Ｍ３１１のゲート電圧はクリップされる。従って、垂直
出力線Ｖ１はＶＲＥＳＬ端子９の電圧−Ｖｔｈで決まる
電圧以下には下がらない。図６の残りの垂直出力線Ｖ２
〜Ｖ３においても同様である。このため、垂直出力線Ｖ
１〜Ｖ３の電圧が、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領
域で動作するためのドレイン電圧以下にならないように
ＶＲＥＳＬ端子９の電圧を設定することによって、非常
に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷ＭＯ
ＳＭ５１〜Ｍ５３がＯＦＦしないようにすることができ
る。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３６】［第７の実施形態］図７は本発明の固体撮
像装置の第７の実施形態を示すブロック図である。第７
の実施形態では、画素部１の構成を１次元のラインセン
サーとしている。画素部１の構成は第１の実施形態に対
して行を選択する選択ＭＯＳがない構成であり、増幅Ｍ
ＯＳＭ３１３〜Ｍ３３３のドレインが直接電源に接続さ
れている。また、増幅ＭＯＳＭ３１３〜Ｍ３３３の出力
をクリップするためのクリップ手段３はクリップＭＯＳ
Ｍ７１〜Ｍ７３のみで構成されており、ドレインは直接
電源に接続されている。フォトダイオードＤ１３〜Ｄ３
３に光が入射されると光信号電荷を発生し蓄積されると
同時に、増幅ＭＯＳＭ３１３〜Ｍ３３３の出力ラインＶ
４〜Ｖ６に出力される。次に、リセットＭＯＳＭ２１３
〜Ｍ２３３のゲートのＰＲＥＳがハイレベルとなり、フ
ォトダイオードＤ１３〜Ｄ３３に蓄積された電荷がリセ
ットされる。
像装置の第７の実施形態を示すブロック図である。第７
の実施形態では、画素部１の構成を１次元のラインセン
サーとしている。画素部１の構成は第１の実施形態に対
して行を選択する選択ＭＯＳがない構成であり、増幅Ｍ
ＯＳＭ３１３〜Ｍ３３３のドレインが直接電源に接続さ
れている。また、増幅ＭＯＳＭ３１３〜Ｍ３３３の出力
をクリップするためのクリップ手段３はクリップＭＯＳ
Ｍ７１〜Ｍ７３のみで構成されており、ドレインは直接
電源に接続されている。フォトダイオードＤ１３〜Ｄ３
３に光が入射されると光信号電荷を発生し蓄積されると
同時に、増幅ＭＯＳＭ３１３〜Ｍ３３３の出力ラインＶ
４〜Ｖ６に出力される。次に、リセットＭＯＳＭ２１３
〜Ｍ２３３のゲートのＰＲＥＳがハイレベルとなり、フ
ォトダイオードＤ１３〜Ｄ３３に蓄積された電荷がリセ
ットされる。
【００３７】このような動作で、増幅ＭＯＳＭ３１３と
クリップＭＯＳＭ７１、増幅ＭＯＳＭ３２３とクリップ
ＭＯＳＭ７２、増幅ＭＯＳＭ３３３とクリップＭＯＳＭ
７３はそれぞれソースが共通に接続されており、差動の
構成となっている。例えば、出力線Ｖ４に読み出される
信号電圧は、増幅ＭＯＳＭ３１３のゲート電圧が設定さ
れた電源線７のクリップ電圧よりも十分高い場合には、
クリップＭＯＳＭ７１がＯＦＦしているため、増幅ＭＯ
ＳＭ３１３のゲートの信号電圧に基づいた電圧が読み出
される。しかし、増幅ＭＯＳＭ３１３のゲート電圧が設
定されたクリップ電圧に近づいてくると、クリップＭＯ
ＳＭ７１がＯＮしクリップが効き始めるため、増幅ＭＯ
ＳＭ３１３のゲート電圧が設定されたクリップ電圧より
十分に低い場合には、垂直出力線Ｖ４は設定されたクリ
ップ電圧で決まる電圧以下には下がらない。
クリップＭＯＳＭ７１、増幅ＭＯＳＭ３２３とクリップ
ＭＯＳＭ７２、増幅ＭＯＳＭ３３３とクリップＭＯＳＭ
７３はそれぞれソースが共通に接続されており、差動の
構成となっている。例えば、出力線Ｖ４に読み出される
信号電圧は、増幅ＭＯＳＭ３１３のゲート電圧が設定さ
れた電源線７のクリップ電圧よりも十分高い場合には、
クリップＭＯＳＭ７１がＯＦＦしているため、増幅ＭＯ
ＳＭ３１３のゲートの信号電圧に基づいた電圧が読み出
される。しかし、増幅ＭＯＳＭ３１３のゲート電圧が設
定されたクリップ電圧に近づいてくると、クリップＭＯ
ＳＭ７１がＯＮしクリップが効き始めるため、増幅ＭＯ
ＳＭ３１３のゲート電圧が設定されたクリップ電圧より
十分に低い場合には、垂直出力線Ｖ４は設定されたクリ
ップ電圧で決まる電圧以下には下がらない。
【００３８】図７の残りの出力線Ｖ５〜Ｖ６においても
同様である。このため、出力線Ｖ４〜Ｖ６の電圧が、負
荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領域で動作するためのド
レイン電圧以下にならないようにクリップ電圧を設定す
ることによって、非常に大きい信号電荷を読み出す場合
においても負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３がＯＦＦしないよ
うにすることができる。従って、強い光が入射されてい
る画素の数によってＧＮＤライン４の電圧降下量が変化
することはないため、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３の設定
電流が一定に保たれる。本実施形態では、強い光が入射
されている画素の数によってダーク画素及びＯＢ画素の
出力電圧が変化することがないため、後段でＯＢをクラ
ンプする回路を設ける必要がなく回路を単純にできる。
同様である。このため、出力線Ｖ４〜Ｖ６の電圧が、負
荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３が飽和領域で動作するためのド
レイン電圧以下にならないようにクリップ電圧を設定す
ることによって、非常に大きい信号電荷を読み出す場合
においても負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３がＯＦＦしないよ
うにすることができる。従って、強い光が入射されてい
る画素の数によってＧＮＤライン４の電圧降下量が変化
することはないため、負荷ＭＯＳＭ５１〜Ｍ５３の設定
電流が一定に保たれる。本実施形態では、強い光が入射
されている画素の数によってダーク画素及びＯＢ画素の
出力電圧が変化することがないため、後段でＯＢをクラ
ンプする回路を設ける必要がなく回路を単純にできる。
【００３９】［第８の実施形態］図８は本発明の固体撮
像装置を用いた撮像システムの一実施形態を示すブロッ
ク図である。１１は固体撮像装置、１２は固体撮像装置
１１の出力信号の振幅をコントロールするためのプログ
ラマブル・ゲインアンプ（ＰＧＡ）、１３はＡＤコンバ
ータ（ＡＤＣ）、１４はデジタル出力である。固体撮像
装置１１としては第１〜第７の実施形態のいずれかを用
いるものとする。このように上記固体撮像装置を用いた
場合、強い光が入射されている画素を含む行と、そうで
ない行との水平ＯＢ画素の出力が変化することがないた
め、水平ＯＢをクランプする必要がなく図８のようにＤ
Ｃ直結で構成できる。これによって、水平ＯＢクランプ
レベルが行毎にずれることによって発生する横スジ等は
発生せず、簡潔なブロック構成で高画質の撮像システム
を構築できる。
像装置を用いた撮像システムの一実施形態を示すブロッ
ク図である。１１は固体撮像装置、１２は固体撮像装置
１１の出力信号の振幅をコントロールするためのプログ
ラマブル・ゲインアンプ（ＰＧＡ）、１３はＡＤコンバ
ータ（ＡＤＣ）、１４はデジタル出力である。固体撮像
装置１１としては第１〜第７の実施形態のいずれかを用
いるものとする。このように上記固体撮像装置を用いた
場合、強い光が入射されている画素を含む行と、そうで
ない行との水平ＯＢ画素の出力が変化することがないた
め、水平ＯＢをクランプする必要がなく図８のようにＤ
Ｃ直結で構成できる。これによって、水平ＯＢクランプ
レベルが行毎にずれることによって発生する横スジ等は
発生せず、簡潔なブロック構成で高画質の撮像システム
を構築できる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ォトダイオードからの光信号電荷を増幅する増幅手段の
出力が所定電圧以下にならないように制限することによ
り、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでな
い行とのダーク画素及びＯＢ画素の出力電圧が等しくな
り、強いスポット光が入射された画像において白っぽい
帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ること
ができる。また、本発明の固体撮像装置を用いることに
より、強い光が入射されている画素を含む行と、そうで
ない行との水平ＯＢ画素の出力が変化することがないた
め、水平ＯＢをクランプする必要がない。これによっ
て、水平ＯＢクランプレベルが行毎にずれることによっ
て発生する横スジ等は発生せず、簡潔なブロック構成で
高画質の撮像システムを構築することができる。
ォトダイオードからの光信号電荷を増幅する増幅手段の
出力が所定電圧以下にならないように制限することによ
り、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでな
い行とのダーク画素及びＯＢ画素の出力電圧が等しくな
り、強いスポット光が入射された画像において白っぽい
帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ること
ができる。また、本発明の固体撮像装置を用いることに
より、強い光が入射されている画素を含む行と、そうで
ない行との水平ＯＢ画素の出力が変化することがないた
め、水平ＯＢをクランプする必要がない。これによっ
て、水平ＯＢクランプレベルが行毎にずれることによっ
て発生する横スジ等は発生せず、簡潔なブロック構成で
高画質の撮像システムを構築することができる。
【図１】本発明の固体撮像装置の第１の実施形態の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明の第３の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】本発明の第４の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図５】本発明の第５の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】本発明の第６の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】本発明の第７の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図８】本発明の第８の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図９】従来の固体撮像装置を示すブロック図である。
１ 画素部 ２ 垂直走査回路ブロック ３ クリップ手段 ４ ＧＮＤライン ５ 電圧入力端子 ６ 制御パルス線 ７ 電源線 ８ 差動回路ブロック １０ 水平走査回路ブロック １１ 固体撮像装置 １２ プログラマブル・ゲインアンプ １３ ＡＤコンバータ Ｄ１１〜Ｄ１３ フォトダイオード Ｄ４１〜Ｄ４３ クリップダイオード Ｍ１１１〜Ｍ１３３ 転送ＭＯＳ Ｍ２１１〜Ｍ２３３ リセットＭＯＳ Ｍ３１１〜Ｍ３３３ 増幅ＭＯＳ Ｍ４１１〜Ｍ４３３ 選択ＭＯＳ Ｍ１１〜Ｍ１３ ノイズ信号転送スイッチ Ｍ２１〜Ｍ２３ 光信号転送スイッチ Ｍ３１〜Ｍ３６ 保持容量リセットスイッチ Ｍ４１〜Ｍ４６ 水平転送スイッチ Ｍ５０ 入力ＭＯＳ Ｍ５１〜Ｍ５３ 負荷ＭＯＳ Ｍ７１〜Ｍ７３ クリップＭＯＳ Ｖ１〜Ｖ３ 垂直出力線 ＰＲＥＳ１ 第１の行選択線 ＰＳＥＬ１ 第２の行選択線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 徹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 乾 文洋 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 藤村 大 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 江口 智子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 4M118 AA05 AA10 AB01 BA14 CA02 DD10 DD12 FA06 FA50 5C024 AX01 CX12 CY16 GX03 GX16 GY31 GY37 GY39 GZ04 GZ16 HX11 HX12 HX17 HX29 HX35 HX40 HX41
Claims (20)
- 【請求項１】 光信号を信号電荷に変換して蓄積する光
電変換手段と、前記光電変換手段に蓄積された信号電荷
を増幅する増幅手段とを画素の構成要素として含み、且
つ、前記増幅手段の出力が所定電圧以下にならないよう
に制限する手段を有することを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項２】 前記増幅手段の出力に接続され、前記増
幅手段に電流を供給する負荷手段を有し、前記所定電圧
は、前記負荷手段がオフしない最低電圧であることを特
徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記増幅手段の出力に接続され、前記増
幅手段に電流を供給するＭＯＳトランジスタを有し、前
記所定電圧は、前記ＭＯＳトランジスタが飽和領域で動
作する最低電圧であることを特徴とする請求項１に記載
の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記制限手段は、前記増幅手段の出力を
クリップすることにより前記増幅手段の出力が所定電圧
以下にならないように制限するクリップ手段より成るこ
とを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 更に、前記増幅手段の信号電荷をリセッ
トするリセット手段を画素の構成要素として含むことを
特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項６】 前記制限手段は、前記リセット手段のゲ
ートを駆動する信号のローレベルを制御することにより
前記増幅手段の出力が所定電圧以下にならないように制
限することを特徴とする請求項１、５に記載の固体撮像
装置。 - 【請求項７】 光信号を信号電荷に変換して蓄積する光
電変換手段と、前記光電変換手段に蓄積された信号電荷
を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の信号電荷をリセ
ットするリセット手段と、画素を選択する選択手段とを
画素の構成要素として含み、且つ、前記増幅手段の出力
が所定電圧以下にならないように制限する手段を有する
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項８】 前記増幅手段の出力に接続され、前記増
幅手段に電流を供給する負荷手段を有し、前記所定電圧
は、前記負荷手段がオフしない最低電圧であることを特
徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。 - 【請求項９】 前記増幅手段の出力に接続され、前記増
幅手段に電流を供給するＭＯＳトランジスタを有し、前
記所定電圧は、前記ＭＯＳトランジスタが飽和領域で動
作する最低電圧であることを特徴とする請求項７に記載
の固体撮像装置。 - 【請求項１０】 前記制限手段は、前記増幅手段の出力
をクリップすることにより前記増幅手段の出力が所定電
圧以下にならないように制限するクリップ手段より成る
ことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１１】 前記クリップ手段は、画素の構成要素
と同じ構成であることを特徴とする請求項１０に記載の
固体撮像装置。 - 【請求項１２】 前記制限手段は、前記リセット手段の
ゲートを駆動する信号のローレベルを制御することによ
り前記増幅手段の出力が所定電圧以下にならないように
制限することを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項１３】 光信号を信号電荷に変換して蓄積する
光電変換手段と、前記光電変換手段に蓄積された信号電
荷を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段を通し
て読み出された信号電荷を増幅する増幅手段と、前記増
幅手段の信号電荷をリセットするリセット手段と、画素
を選択する選択手段とを画素の構成要素として含み、且
つ、前記増幅手段の出力が所定電圧以下にならないよう
に制限する手段を有することを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項１４】 前記増幅手段の出力に接続され、前記
増幅手段に電流を供給する負荷手段を有し、前記所定電
圧は、前記負荷手段がオフしない最低電圧であることを
特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１５】 前記増幅手段の出力に接続され、前記
増幅手段に電流を供給するＭＯＳトランジスタを有し、
前記所定電圧は、前記ＭＯＳトランジスタが飽和領域で
動作する最低電圧であることを特徴とする請求項１３に
記載の固体撮像装置。 - 【請求項１６】 前記制限手段は、前記増幅手段の出力
をクリップすることにより前記増幅手段の出力が所定電
圧以下にならないように制限するクリップ手段より成る
ことを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１７】 前記クリップ手段は、画素の構成要素
と同じ構成であることを特徴とする請求項１６に記載の
固体撮像装置。 - 【請求項１８】 前記制限手段は、前記リセット手段の
ゲートを駆動する信号のローレベルを制御することによ
り前記増幅手段の出力が所定電圧以下にならないように
制限することを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像
装置。 - 【請求項１９】 前記クリップ手段は、クリップ用ダイ
オードと、該ダイオードを制御信号に応じて駆動し、設
定されたクリップ電圧をダイオードを介して前記増幅手
段の出力に供給するスイッチ手段とで構成されることを
特徴とする請求項１６に記載の固体撮像装置。 - 【請求項２０】 請求項１〜１９のいずれかに記載の固
体撮像装置を有することを特徴とする撮像システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000041295A JP3685445B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 固体撮像装置及び撮像システム |
| US09/783,556 US6963371B2 (en) | 2000-02-18 | 2001-02-15 | Image pickup apparatus including a plurality of pixels, each having a photoelectric conversion element and an amplifier whose output is prevented from falling below a predetermined level |
| US11/119,932 US7576788B2 (en) | 2000-02-18 | 2005-05-03 | Image pickup apparatus including a plurality of pixels, each having a photoelectric conversion element and an amplifier whose output is prevented from falling below a predetermined level |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000041295A JP3685445B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 固体撮像装置及び撮像システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001230974A true JP2001230974A (ja) | 2001-08-24 |
| JP3685445B2 JP3685445B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=18564555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000041295A Expired - Lifetime JP3685445B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 固体撮像装置及び撮像システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6963371B2 (ja) |
| JP (1) | JP3685445B2 (ja) |
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