JP2008301378A - 固体撮像装置および電子情報機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3TR構成画素を構成する増幅トランジスタ405のドレインと電圧源との間に接続されたカラムセレクト部420と、画素の信号電荷蓄積部403の電位を読み出すための読み出し信号線407を第1の電位に保持する信号線電位保持部440とを備え、読み出し信号線407を第1の電位に保持した状態で、信号電荷蓄積部403をリセット電位にリセットし、リセットトランジスタ404をオフした後、カラムセレクト部420をオンして、読み出し信号線407を第1の電位から第2の電位に昇圧する。
【選択図】図1
Description
VFD = Vd−Vth (式1)
になる。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1による増幅型固体撮像装置を説明する図であり、図1(a)は、該固体撮像装置の全体構成を模式的に示し、図1(b)は、該固体撮像装置における3TR構成画素の回路構成を示している。
(実施形態2)
図3は、本発明の実施形態2による固体撮像装置を説明する図である。
10a 画素アレイ部
10b 制御部
401,451 光電変換素子(受光部)
402,452 転送トランジスタ
403,453 信号電荷蓄積部(FD)
404,454 リセットトランジスタ
405,455 増幅トランジスタ
407 読み出し信号線
410,450 画素部
411 定電流源負荷
415 P型トランジスタ
416 N型トランジスタ
422,472 リセット信号線
423,473 転送ゲート選択線
425,475 リセットドレイン配線
420,520 カラム選択部
430,530 配線層
440 信号線電位保持部
Claims (21)
- 2次元状に配置された複数の画素と、画素列毎に配置され、各画素列の各画素からの信号電荷を読み出すための読み出し信号線とを備えた固体撮像装置であって、
該画素を、入射光を光電変換する光電変換素子と、該光電変換により得られた信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積部と、該光電変換素子から該信号電荷を該信号電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、該信号電荷蓄積部の電位を基準電圧にリセットするリセットトランジスタと、ソース側が該読み出し信号線に接続され、ゲートが該信号電荷蓄積部に接続され、該信号電荷蓄積部の電位を増幅して該読出し信号線に読み出す増幅トランジスタとを有する回路構成とし、
該画素列毎に設けられ、対応する画素列の読み出し信号線の電位を設定する電位設定部と、
該電位設定部を制御して該読出し信号線の電位を第1の電位に保持した状態で、読み出し画素のリセットトランジスタをオンして該信号電荷蓄積部の電位を基準電圧にリセットし、その後、該リセットトランジスタをオフするとともに、該電位設定部を制御して、該リセットトランジスタのオフによる該信号電荷蓄積部の電位変化とは逆方向に該信号電荷蓄積部の電位が変化するよう、該読出し信号線の電位を第2の電位にする制御部とを備えた固体撮像装置。 - 前記第1の電位は、電源電圧と接地電圧との間の電位であり、
前記第2の電位は、該第1の電位よりも高い請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記電位設定部は、
前記各画素列の画素における増幅トランジスタのドレインを共通接続する配線と電圧源との間に接続され、前記第2の電位を、該増幅トランジスタを介して前記読出し信号線に供給するカラム選択部と、
該画素列毎に設けられ、対応する画素列の読み出し信号線の電位を前記第1の電位に保持する信号線電位保持部とを有する請求項2記載の固体撮像装置。 - 前記カラム選択部は、前記電圧源と前記増幅トランジスタのドレインを共通接続する配線との間に接続されたカラム選択トランジスタからなり、該カラム選択トランジスタのゲートは、前記制御部により電位が制御されるカラム選択線に接続されている請求項3記載の固体撮像装置。
- 前記信号線電位保持部は、電圧源と接地との間に第1導電型トランジスタと第2導電型トランジスタとを直列に接続して構成したものであり、該電圧源側の第1導電型トランジスタのゲートは、該トランジスタのオンオフ動作を制御する選択信号線に接続され、該接地側の第2導電型トランジスタのゲートには、一定のバイアス電圧が印加されている請求項3記載の固体撮像装置。
- 前記画素列における画素の選択は、該画素列における選択すべき画素の信号電荷蓄積部の電位を制御することにより行う請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記制御部は、前記画素列における選択すべき画素のリセットトランジスタをオンし、かつ該選択すべき画素のリセットトランジスタにつながるリセットドレイン配線を電源電位にすることにより、該画素列における画素の選択を行う請求項2記載の固体撮像装置。
- 前記制御部は、前記画素列における画素の選択を行った後、前記転送トランジスタをオンして、前記光電変換素子で発生された信号電荷を、選択した画素の信号電荷蓄積部に転送する、請求項7記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換素子は、埋め込みフォトダイオードである請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記電位設定部は、
前記各画素列の画素における増幅トランジスタのドレインを共通接続する配線と電圧源との間に接続され、前記第2の電位を、該増幅トランジスタを介して前記読出し信号線に供給するカラム選択部と、
該画素列毎に設けられ、対応する画素列の読み出し信号線の電位を前記第1の電位に保持する信号線電位保持部とを有し、
前記制御部は、前記光電変換素子から前記信号電荷を前記信号電荷蓄積部に転送する前に、該信号線電位保持部をオンして該読み出し信号線の電位を第1の電位に保持した状態で、該画素列における読み出し画素のリセットトランジスタを所定の時間オンして、該信号電荷蓄積部を、その電位が該画素列における非読み出し画素それぞれの信号電荷蓄積部の電位より高くなるようリセットする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記制御部は、前記読み出し画素における信号電荷蓄積部の電位をリセットした後、前記読み出し信号線の電位が前記第1の電位より高い第2の電位になるよう、前記カラム選択部および前記信号線電位保持部を制御して、該信号電荷蓄積部の電位をそのリセット直後の電位よりも高くする請求項10記載の固体撮像装置。
- 前記カラム選択部は、前記増幅トランジスタとは導電性の異なるカラム選択トランジスタで構成されている請求項11記載の固体撮像装置。
- 前記制御部から供給されるカラム選択信号を反転するインバータを備え、
該インバータの出力を、前記カラム選択トランジスタのゲートに印加する請求項12記載の固体撮像装置。 - 前記カラム選択部を構成するトランジスタをN型導電型のカラム選択トランジスタとし、該N型導電型のカラム選択トランジスタのゲートには、電源電圧よりも高いトランジスタオン電圧を印加する請求項11記載の固体撮像装置。
- 前記制御部から供給されるカラム選択信号のハイレベル電位を、電源電圧より高い電圧にレベルシフトするレベルシフタを備え、
該レベルシフタの出力を、前記カラム選択トランジスタのゲートに印加する請求項14記載の固体撮像装置。 - 前記読み出し信号線の電位は、前記信号電荷蓄積部のリセット時には、該信号電荷蓄積部の電位と第2の電位との電位差が所定値に保たれるよう、前記第2の電位の大きさと同じだけ、前記第1の電位から変化する請求項11記載の固体撮像装置。
- 前記制御部は、前記信号電荷蓄積部のリセット時には、前記信号線電位保持部および前記カラムセレクト部を、これらが一定期間の間ともにオンするよう制御する請求項11記載の固体撮像装置。
- 前記リセットトランジスタがデプリション型のMOSトランジスタである請求項11記載の固体撮像装置。
- 前記非選択画素の信号電荷蓄積部の電位は、前記選択画素からの信号電荷の読み出し期間中、一定に保持される請求項11記載の固体撮像装置。
- 前記非選択画素の信号電荷蓄積部の電位は、前記第1の電圧と前記増幅トランジスタのしきい値電圧との和よりも低い請求項11記載の固体撮像装置。
- 請求項1〜20のいずれかに記載の固体撮像装置を撮像部または/および回路部に用いた電子情報機器。
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