JP2007235835A - 増幅型固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走査回路20によって、フォトダイオード1からの信号電荷を信号電荷蓄積部3に転送する前に、増幅トランジスタ5のドレイン側電位を低くして読み出し信号線7の電位を第1の電位(Vg)に保持した状態で、リセットトランジスタ4を所定期間オンして信号電荷蓄積部3の電位をリセットする。その後、走査回路20によって、増幅トランジスタ5のドレイン側電位を高くして読み出し信号線7の電位を上記第1の電位(Vg)よりも高い第2の電位(Vrst)にすることにより、信号電荷蓄積部3の電位をリセット直後の電位よりも高くする。そして、上記転送トランジスタ2をオンしてフォトダイオード1からの信号電荷を信号電荷蓄積部3に転送する。
【選択図】図1
Description
VFD=Vd−Vth ……… (式1)
VFD=Vd−Vth+α ……… (式2)
馬渕圭司,外7名,「FD−Driving型CMOSセンサとその低電圧駆動技術」,映像情報メディア学会,2004年3月26日,Vol.28,No.23,PP.35−38
光電変換素子と、上記光電変換素子からの信号電荷を信号電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、上記信号電荷蓄積部の電位をリセットするリセットトランジスタとソース側が読み出し信号線に直接接続され、上記信号電荷蓄積部の電位を増幅して読み出す増幅トランジスタとを有する画素部と、
上記転送トランジスタと上記リセットトランジスタを制御すると共に上記増幅トランジスタのドレイン側電位を制御する制御部と
を備え、
上記制御部は、上記光電変換素子からの信号電荷を上記信号電荷蓄積部に転送する前に、上記増幅トランジスタのドレイン側電位を低くして上記読み出し信号線の電位を第1の電位に保持した状態で上記リセットトランジスタを所定期間オンして上記信号電荷蓄積部の電位をリセットした後、上記増幅トランジスタのドレイン側電位を高くして上記読み出し信号線の電位を上記第1の電位よりも高い第2の電位にして、上記信号電荷蓄積部の電位をリセット直後の電位よりも高くなるようにすることを特徴とする。
上記増幅トランジスタのドレイン側と高電位電源側との間に挿入された選択トランジスタを備え、
上記選択トランジスタは上記制御部により制御されることを特徴とする。
上記増幅トランジスタのドレイン側がドレイン信号線に接続され、
上記ドレイン信号線の電位は上記制御部により制御されることを特徴とする。
図1は、この発明の第1実施形態の増幅型固体撮像装置の要部を示す回路図である。この第1実施形態の増幅型固体撮像装置は、マトリックス状に配列された複数の画素部10と、上記画素部10を制御する制御部の一例としての走査回路20とを備えている。図1では、画素部10は1つのみを示す。上記画素部10および走査回路20を半導体基板(図示せず)上に形成している。
k=(Cgs+C8)/(Cfd+Cgs+C8) ……… (式3)
ここで、Cfd:信号電荷蓄積部3全体の容量、
Cgs:増幅トランジスタ5のゲート/ソース間容量、
C8:キャパシタンス8の容量
である。キャパシタンス8が無い場合はC8=0である。
図3は、この発明の第2実施形態の増幅型固体撮像装置の要部を示すタイミング図である。ここで対象となる画素部の回路図は、第1実施形態の図1に示す増幅型固体撮像装置の画素部と同じである。
図4は、この発明の第3実施形態の増幅型固体撮像装置の要部を示す回路図である。この第3実施形態の増幅型固体撮像装置は、リセットトランジスタ14および選択トランジスタ16がデプレッション型のMOS型トランジスタである点、読み出し信号線7と定電流負荷11との間にスイッチトランジスタ12を設けた点、および走査回路40を除いて第1実施形態の増幅型固体撮像装置と同一の構成をしている。
図6はこの発明の第4実施形態の増幅型固体撮像装置の要部の回路図を示しており、図7は上記増幅型固体撮像装置のタイミングを示している。
2…転送トランジスタ
3…信号電荷蓄積部
4,14…リセットトランジスタ
5…増幅トランジスタ
6,16…選択トランジスタ
7…読み出し信号線
10,30,50…画素部
20,40,60…走査回路
VFD=Vd−Vth ……… (式1)
VFD=Vd−Vth+α ……… (式2)
馬渕圭司,外7名,「FD−Driving型CMOSセンサとその低電圧駆動技術」,映像情報メディア学会,2004年3月26日,Vol.28,No.23,PP.35−38
光電変換素子と、上記光電変換素子からの信号電荷を信号電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、上記信号電荷蓄積部の電位をリセットするリセットトランジスタと、ソース側が読み出し信号線に直接接続され、上記信号電荷蓄積部の電位を増幅して読み出す増幅トランジスタとを有する画素部と、
上記転送トランジスタと上記リセットトランジスタを制御すると共に上記増幅トランジスタのドレイン側電位を制御する制御部と
を備え、
上記制御部は、
上記光電変換素子からの信号電荷を上記信号電荷蓄積部に転送する前に、上記増幅トランジスタのドレイン側電位を低くして上記読み出し信号線の電位を第1の電位に保持した状態で上記リセットトランジスタを所定期間オンして上記信号電荷蓄積部の電位をリセットした後、上記増幅トランジスタのドレイン側電位を高くして上記読み出し信号線の電位を上記第1の電位よりも高い第2の電位にして、上記増幅トランジスタの入力側と上記読み出し信号線側との間の容量を介して上記信号電荷蓄積部の電位をリセット直後の電位よりも高くなるようにし、
上記信号電荷蓄積部の電位をリセット直後の電位よりも高くした状態で上記転送トランジスタをオンして、上記光電変換素子からの信号電荷を上記信号電荷蓄積部に転送することを特徴とする。
上記増幅トランジスタのドレイン側と高電位電源側との間に挿入された選択トランジスタを備え、
上記選択トランジスタは上記制御部により制御されることを特徴とする。
上記増幅トランジスタのドレイン側がドレイン信号線に接続され、
上記ドレイン信号線の電位は上記制御部により制御されることを特徴とする。
図1は、この発明の第1実施形態の増幅型固体撮像装置の要部を示す回路図である。この第1実施形態の増幅型固体撮像装置は、マトリックス状に配列された複数の画素部10と、上記画素部10を制御する制御部の一例としての走査回路20とを備えている。図1では、画素部10は1つのみを示す。上記画素部10および走査回路20を半導体基板(図示せず)上に形成している。
k=(Cgs+C8)/(Cfd+Cgs+C8) ……… (式3)
ここで、Cfd:信号電荷蓄積部3全体の容量、
Cgs:増幅トランジスタ5のゲート/ソース間容量、
C8:キャパシタンス8の容量
である。キャパシタンス8が無い場合はC8=0である。
図3は、この発明の第2実施形態の増幅型固体撮像装置の要部を示すタイミング図である。ここで対象となる画素部の回路図は、第1実施形態の図1に示す増幅型固体撮像装置の画素部と同じである。
図4は、この発明の第3実施形態の増幅型固体撮像装置の要部を示す回路図である。この第3実施形態の増幅型固体撮像装置は、リセットトランジスタ14および選択トランジスタ16がデプレッション型のMOS型トランジスタである点、読み出し信号線7と定電流負荷11との間にスイッチトランジスタ12を設けた点、および走査回路40を除いて第1実施形態の増幅型固体撮像装置と同一の構成をしている。
図6はこの発明の第4実施形態の増幅型固体撮像装置の要部の回路図を示しており、図7は上記増幅型固体撮像装置のタイミングを示している。
2…転送トランジスタ
3…信号電荷蓄積部
4,14…リセットトランジスタ
5…増幅トランジスタ
6,16…選択トランジスタ
7…読み出し信号線
10,30,50…画素部
20,40,60…走査回路
Claims (12)
- 光電変換素子と、上記光電変換素子からの信号電荷を信号電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、上記信号電荷蓄積部の電位をリセットするリセットトランジスタとソース側が読み出し信号線に直接接続され、上記信号電荷蓄積部の電位を増幅して読み出す増幅トランジスタとを有する画素部と、
上記転送トランジスタと上記リセットトランジスタを制御すると共に上記増幅トランジスタのドレイン側電位を制御する制御部と
を備え、
上記制御部は、上記光電変換素子からの信号電荷を上記信号電荷蓄積部に転送する前に、上記増幅トランジスタのドレイン側電位を低くして上記読み出し信号線の電位を第1の電位に保持した状態で上記リセットトランジスタを所定期間オンして上記信号電荷蓄積部の電位をリセットした後、上記増幅トランジスタのドレイン側電位を高くして上記読み出し信号線の電位を上記第1の電位よりも高い第2の電位にして、上記信号電荷蓄積部の電位をリセット直後の電位よりも高くなるようにすることを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項1に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記増幅トランジスタのドレイン側と高電位電源側との間に挿入された選択トランジスタを備え、
上記選択トランジスタは上記制御部により制御されることを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項1に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記増幅トランジスタのドレイン側がドレイン信号線に接続され、
上記ドレイン信号線の電位は上記制御部により制御されることを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項1に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記制御部は、上記光電変換素子からの信号電荷を信号電荷蓄積部に転送するために、上記増幅トランジスタのドレイン側電位を高くして上記読み出し信号線の電位を上記第2の電位にした後、上記転送トランジスタをオンすることを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項1に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記読み出し信号線と低電位電源側との間に接続された負荷を備えたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項2に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記制御部は、上記リセットトランジスタをオンするときに上記選択トランジスタをオフ状態にして上記増幅トランジスタのドレイン側電位を低くし、上記読み出し信号線の電位を上記第1の電位にした後、上記選択トランジスタをオンすることにより上記増幅トランジスタのドレイン側電位を高くし、上記読み出し信号線の電位を上記第2の電位とすることを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項3に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記制御部は、上記リセットトランジスタをオンするときに上記ドレイン信号線の電位を低くして、上記読み出し信号線の電位を上記第1の電位にした後、上記ドレイン信号線電位を高くして、上記読み出し信号線の電位を上記第2の電位とすることを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項1に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記信号電荷蓄積部と上記読み出し信号線との間にキャパシタンス要素が挿入されていることを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項1に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記リセットトランジスタがデプレッション型のMOS型トランジスタであることを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項2に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記選択トランジスタがデプレッション型のMOS型トランジスタであることを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項3に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記読み出し信号線と上記負荷との間に設けられたスイッチトランジスタを備えたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。 - 請求項1に記載の増幅型固体撮像装置において、
上記光電変換素子が埋め込み型のフォトダイオードであることを特徴とする増幅型固体撮像装置。
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