JP2010011246A - 固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

【課題】得られる画像に混入するノイズを低減する。
【解決手段】固体撮像素子１は、２次元に配置され入射光を光電変換する複数の画素１１と、これらの画素１１に対して、画素行毎に、当該画素１１を駆動する複数種の駆動信号φＲＥＳ，φＴＸ，φＳＥＬを供給する垂直走査回路１２と、画素１１の各列に対応して設けられ対応する列の画素１１の出力信号が供給される垂直信号線１４と、を備える。垂直走査回路１２は、駆動信号φＲＥＳ，φＴＸ，φＳＥＬを出力する出力回路をなすバッファ回路Ｂ１〜Ｂ３と、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３以外のデジタル回路を含む信号生成回路２０とを有する。バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３は、垂直走査回路１２の信号生成回路２０を作動させる電源（グランド電位ＤＧＮＤ及び電源電位ＤＶＤＤ）とは異なる所定電源（グランド電位ＤＲＶＧＮＤ及び電源電位ＤＲＶＶＤＤ）により作動される。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子に関するものである。

ビデオカメラや電子スチルカメラなどでは、ＣＣＤ型や増幅型の固体撮像素子が使用されている。このような固体撮像素子では、光電変換部を有する画素がマトリクス状に複数配置されており、各画素の光電変換部にて信号電荷を生成する。増幅型固体撮像素子では、画素の光電変換部にて生成・蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン等の電荷電圧変換部に導き、電荷電圧変換部で信号電荷を電圧に変換し、その電圧に応じた信号を画素に設けられた増幅部によって画素から出力する。増幅型固体撮像素子の各画素は、一般的に、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部、前記信号電荷を受け取って前記信号電荷を電圧に変換する等の電荷電圧変換部、該電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅部、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する電荷転送部、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセット部、及び、当該画素を選択する選択部を、有している（例えば、下記特許文献１）。

このような増幅型固体撮像素子では、２次元に配置された複数の画素に対して、画素行毎に、当該画素を駆動する複数種の駆動信号（例えば、電荷転送部をオンオフする２値の信号、リセット部をオンオフする２値の信号、選択部をオンオフする２値の信号）を供給する垂直走査回路を備えている（例えば、下記特許文献１）。この垂直走査回路は、一般的に、シフトレジスタ及びその他のデジタル回路と、それらの回路によって得た信号を必要な駆動能力等を持つ信号に変換して前記駆動信号として出力するバッファ回路等の出力回路と、を有している。

そして、従来は、垂直走査回路の各部は、前記出力回路であろうと、その他のデジタル回路であろうと、全て同じ電源で作動されていた。
特開平１１−１２２５３２号公報

しかしながら、本発明者らの研究の結果、前記従来の固体撮像素子では、垂直走査回路の各部を全て同じ電源で作動させることに起因して、固体撮像素子から得られる画像に混入するノイズが増大していることが判明した。そのノイズ発生原因等については、後述する比較例の説明を参照されたい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、得られる画像に混入するノイズを低減することができる固体撮像素子を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による固体撮像素子は、２次元に配置され入射光を光電変換する複数の画素と、前記複数の画素に対して、画素行毎に、当該画素を駆動する複数種の駆動信号を供給する垂直走査回路と、前記複数の画素の各列に対応して設けられ対応する列の前記画素の出力信号が供給される垂直信号線と、を備え、前記垂直走査回路は、前記複数種の駆動信号を出力する出力回路と、該出力回路以外のデジタル回路とを含み、前記出力回路のうち、前記複数種の駆動信号のうちの少なくとも１種類の駆動信号を出力する回路は、前記垂直走査回路の前記デジタル回路を作動させる電源とは異なる所定電源により作動されるものである。

本発明の第２の態様による固体撮像素子は、前記第１の態様において、前記所定電源は、前記垂直走査回路以外のデジタル回路を作動させる電源とも異なるものである。

本発明の第３の態様による固体撮像素子は、前記第１又は第２の態様において、前記各画素は増幅部を有し、前記所定電源は前記増幅部を作動させる電源であるものである。

本発明の第４の態様による固体撮像素子は、前記第１又は第２の態様において、前記各画素は、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部、前記信号電荷を受け取って前記信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部、該電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅部、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する電荷転送部、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセット部、及び、当該画素を選択する選択部を有するものである。

本発明の第５の態様による固体撮像素子は、前記第４の態様において、前記所定電源は前記増幅部を作動させる電源であるものである。

本発明によれば、得られる画像に混入するノイズを低減することができる固体撮像素子を提供することができる。

以下、本発明による固体撮像素子について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態による固体撮像素子１を示す概略ブロック図である。本実施の形態による固体撮像素子１は、ＣＭＯＳ型固体撮像素子として構成されている。

図１に示すように、本実施の形態による固体撮像素子１は、一般的なＣＭＯＳ型固体撮像素子と同様に、２次元状に配置された複数の単位画素１１（図１では、２×２個の画素１１のみを示す。）と、垂直走査回路１２と、水平走査回路１３と、画素１１の各列に対応して設けられ対応する列の画素１１の出力信号が供給される垂直信号線１４と、各垂直信号線１４に接続された定電流源１５とを有している。なお、画素１１の数が限定されるものではないことは、言うまでもない。

各画素１１は、一般的なＣＭＯＳ型固体撮像素子と同様に、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部としてのフォトダイオードＰＤと、前記信号電荷を受け取って前記信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部としてのフローティングディフュージョンＦＤと、フローティングディフュージョンＦＤの電位に応じた信号を出力する増幅部としての増幅トランジスタＡＭＰと、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤに電荷を転送する電荷転送部としての転送トランジスタＴＸと、フローティングディフュージョンＦＤの電位をリセットするリセット部としてのリセットトランジスタＲＥＳと、当該画素１１を選択するための選択部としての選択トランジスタＳＥＬとを有し、図１に示すように接続されている。なお、本実施の形態では、画素１１のトランジスタＡＭＰ，ＴＸ，ＲＥＳ，ＳＥＬは、全てｎＭＯＳトランジスタである。各画素１１は第１の電源により作動するようになっており、各増幅トランジスタＡＭＰも前記第１の電源により作動するようになっている。図１において、ＡＶＤＤは前記第１の電源の電源電位、ＡＧＮＤは前記第１の電源のグランド電位である。

転送トランジスタＴＸのゲートは、画素行毎に、垂直走査回路１２からの転送トランジスタＴＸを制御する駆動信号φＴＸを転送トランジスタＴＸに供給する駆動信号線に、接続されている。リセットトランジスタＲＥＳのゲートは、画素行毎に、垂直走査回路１２からのリセットトランジスタＲＥＳを制御する駆動信号φＲＥＳをリセットトランジスタＲＥＳに供給する駆動信号線に、接続されている。選択トランジスタＳＥＬのゲートは、画素行毎に、垂直走査回路１２からの選択トランジスタＳＥＬを制御する駆動信号φＳＥＬを選択トランジスタＳＥＬに供給する駆動信号線に、接続されている。

フォトダイオードＰＤは、入射光の光量（被写体光）に応じて信号電荷を生成する。転送トランジスタＴＸは、転送パルス（駆動信号）φＴＸのハイレベル期間にオンし、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。リセットトランジスタＲＥＳは、リセットパルス（駆動信号）φＲＥＳのハイレベル期間にオンし、フローティングディフュージョンＦＤをリセットする。

増幅トランジスタＡＭＰは、そのドレインが前記第１の電源の電源電位ＡＶＤＤに接続され、そのゲートがフローティングディフュージョンＦＤに接続され、そのソースが選択トランジスタＳＥＬのドレインに接続され、定電流源１５を構成し各垂直信号線１４に対応して設けられたトランジスタＴＤを負荷とするソースフォロア回路を構成している。各トランジスタＴＤのドレインは各垂直信号線１４に接続され、各トランジスタＴＤのソースは前記第１の電源のグランド電位ＡＧＮＤに接続されている。各トランジスタＴＤのゲートは共通に接続され、そこには、前記第１の電源の電源電位ＡＶＤＤとグランド電位ＡＧＮＤとの間に接続された抵抗ＲＬ及びトランジスタＴＳからなる定電流設定回路によって得た一定電圧が、与えられている。これにより、定電流源１５は、垂直信号線１４に対応する画素１１の選択トランジスタＳＥＬがオンされたときに、当該垂直信号線１４に電流を流す。この電流は、当該画素１１の増幅トランジスタＡＭＰのソースフォロアバイアス電流である。

増幅トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤの電圧値に応じて、選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線１４に読み出し電流を出力する。選択トランジスタＳＥＬは、選択パルス（駆動信号）φＳＥＬのハイレベル期間にオンし、増幅トランジスタＡＭＰのソースを垂直信号線１４に接続する。

垂直走査回路１２は、外部からの駆動パルス（図示せず）を受けて、画素行毎に、選択パルスφＳＥＬ、リセットパルスφＲＥＳ及び転送パルスφＴＸをそれぞれ出力する。本実施の形態では、垂直走査回路１２は、信号生成回路２０と、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３とから構成されている。信号生成回路２０は、シフトレジスタ及びその他のデジタル回路を含んでおり、外部からの前記駆動パルス（図示せず）を受けて、画素行毎に、選択パルスφＳＥＬ、リセットパルスφＲＥＳ及び転送パルスφＴＸにそれぞれ対応する信号を生成する。したがって、信号生成回路２０には、垂直走査回路１２におけるバッファ回路Ｂ１〜Ｂ３以外のデジタル回路が全て含まれている。バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３は、画素行毎に設けられている。各バッファ回路Ｂ１は、各画素行に対応するもの毎に、リセットパルスφＲＥＳに対応する信号生成回路２０からの信号を必要な駆動能力等を持つリセットパルスφＲＥＳに変換して、これを出力する。各バッファ回路Ｂ２は、各画素行に対応するもの毎に、転送パルスφＴＸに対応する信号生成回路２０からの信号を必要な駆動能力等を持つ転送パルスφＴＸに変換して、これを出力する。各バッファ回路Ｂ３は、各画素行に対応するもの毎に、選択パルスφＳＥＬに対応する信号生成回路２０からの信号を必要な駆動能力等を持つ選択パルスφＳＥＬに変換して、これを出力する。本実施の形態では、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３が、画素１１を駆動する３種類の駆動信号φＲＥＳ，φＴＸ，φＳＥＬを出力する出力回路を構成している。

本実施の形態では、垂直走査回路１２の信号生成回路２０は、前記第１の電源（グランド電位ＡＧＮＤ及び電源電位ＡＶＤＤ）とは異なる別系統の第２の電源により作動するようになっている。図１において、ＤＶＤＤは前記第２の電源の電源電位、ＤＧＮＤは前記第２の電源のグランド電位である。一方、垂直走査回路１２のバッファ回路Ｂ１〜Ｂ３は、前記第１の電源及び前記第２の電源とは異なる別系統の第３の電源により作動するようになっている。図１において、ＤＲＶＶＤＤは前記第３の電源の電源電位、ＤＲＶＧＮＤは前記第３の電源のグランド電位である。

また、水平走査回路１３は、外部からの駆動パルス（図示せず）を受けて、列毎に水平走査信号φＨを出力する。水平走査回路１３は、シフトレジスタ及びその他のデジタル回路を含んでおり、垂直走査回路１２の信号生成回路２０と同じく、前記第２の電源（グランド電位ＤＧＮＤ及び電源電位ＤＶＤＤ）により作動するようになっている。

また、本実施の形態による固体撮像素子は、各垂直信号線１４の信号に応じた信号をサンプリング制御信号φＴＶＮ，φＴＶＳに従ってサンプリングして保持するとともに、当該保持された信号を水平走査信号φＨに従って水平信号線１６Ｎ，１６Ｓへ供給するサンプルホールド部１７を、備えている。本実施の形態では、サンプルホールド部１７は、各垂直信号線１４に対応して設けられた光信号用蓄積容量ＣＳ及び暗信号用蓄積容量ＣＮと、画素１１で光電変換された光情報を含む光信号を光信号用サンプリング制御信号φＴＶＳに従って光信号用蓄積容量ＣＳに蓄積させる光信号用サンプリングスイッチＴＶＳと、前記光信号から差し引くべきノイズ成分を含む差分用信号してのいわゆる暗信号を暗信号用サンプリング制御信号φＴＶＮに従って暗信号用蓄積容量ＣＮに蓄積させる暗信号用サンプリングスイッチＴＶＮと、光信号用蓄積容量ＣＳに蓄積された光信号を水平走査信号φＨに従って光信号用水平信号線１６Ｓに供給する光信号用水平転送スイッチＴＨＳと、暗信号用蓄積容量ＣＮに蓄積された暗信号を水平走査信号φＨに従って暗信号用水平信号線１６Ｎに供給する暗信号用水平転送スイッチＴＨＮとを有している。なお、実際には、水平信号線１６Ｎ，１６Ｓをそれぞれ所定タイミングで所定の電位にリセットするための各トランジスタが設けられるが、それらのトランジスタの図示は省略している。水平信号線１６Ｎ，１６Ｓには、出力アンプＡＰＮ，ＡＰＳがそれぞれ接続されている。本実施の形態では、スイッチＴＶＳ，ＴＶＮ，ＴＨＳ，ＴＨＮは、全てｎＭＯＳトランジスタである。

各光信号用サンプリングスイッチＴＶＳのゲートは共通に接続され、そこには外部制御部（図示せず）から光信号用サンプリング制御信号φＴＶＳが供給される。光信号用サンプリング制御信号φＴＶＳに応じて光信号用サンプリングスイッチＴＶＳがオンすると、垂直信号線１４の光信号が、対応する光信号用蓄積容量ＣＳに蓄積される。各暗信号用サンプリングスイッチＴＶＮのゲートは共通に接続され、そこには外部制御部（図示せず）から暗信号用サンプリング制御信号φＴＶＮが供給される。暗信号用サンプリング制御信号φＴＶＮに応じて暗信号用サンプリングスイッチＴＶＮがオンすると、垂直信号線１４の暗信号が、対応する暗信号用蓄積容量ＣＮに蓄積される。

各列毎に、光信号用水平転送スイッチＴＨＳ及び暗信号用水平転送スイッチＴＨＮのゲートが共通に接続され、そこには水平走査回路１３から対応する列の水平走査信号φＨが供給される。各列の水平走査信号φＨに応じて、各列の水平転送スイッチＴＨＳ，ＴＨＮがオンすると、対応する列の光信号用蓄積容量ＣＳ及び暗信号用蓄積容量ＣＮにそれぞれ蓄積されていた光信号及び暗信号が、光信号用水平信号線１６Ｓ及び暗信号用水平信号線１６Ｎにそれぞれ出力され、それぞれ出力アンプＡＰＳ，ＡＰＮを介して、外部信号処理部（図示せず）へ出力される。出力アンプＡＰＳ，ＡＰＮは、前記第１の電源（グランド電位ＡＧＮＤ及び電源電位ＡＶＤＤ）により作動するようになっている。

図面には示していないが、前記外部信号処理部は、出力アンプＡＰＳ，ＡＰＮの出力間の差分を、差動アンプ等によって得る。これにより相関２重サンプリングが実現され、この外部信号処理部から、画像信号として、固定パターンノイズ等が除去された光情報信号が得られる。なお、このような差分を得る差動アンプ等を固体撮像素子１に搭載してもよい。

図２は、本実施の形態による固体撮像素子１の読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。

本実施の形態では、メカニカルシャッタ（図示せず）が所定の露光期間だけ開かれて各画素１１のフォトダイオードＰＤの電荷蓄積層に電荷が蓄積された後、１行ずつ順次選択され、各１行について順次同じ動作が行われていく。図２は、主として、ｎ行目の画素１１が選択され、引き続いてｎ＋１行目の画素１１が選択された場合の動作を示している。

期間Ｔ１は、ｎ−１行目の画素１１の出力の水平走査期間であり、後述する期間Ｔ３に対応している。期間Ｔ１後の期間Ｔ２は、ｎ行目の画素１１の出力の水平ブランキング期間である。

期間Ｔ２において、垂直走査回路１２によりｎ行目の画素１１が選択され、ｎ行目のリセットパルスφＲＥＳ（ｎ）がローレベルに変化し、ｎ行目のリセットトランジスタＲＥＳがオフする。また、期間Ｔ２において、ｎ行目の選択パルスφＳＥＬ（ｎ）がハイレベルに変化し、ｎ行目の選択トランジスタＳＥＬがオンする。ｎ行目の選択トランジスタＳＥＬのオンにより、ｎ行目の増幅トランジスタＡＭＰのソースは垂直信号線１４に接続される。そして、ｎ行目の増幅トランジスタＡＭＰは、定電流源１５によってソースフォロア回路として動作する。

期間Ｔ２が開始した後、期間Ｔ１２が開始するまでの期間においては、ｎ行目の選択トランジスタＳＥＬがオンし、同時にｎ行目のリセットトランジスタＲＥＳがオフすることで、ｎ行目の画素１１の増幅トランジスタＡＭＰのゲート電圧が、フローティング状態となり、ｎ行目の画素１１のリセットレベルが垂直信号線１４に現れる。このとき、期間Ｔ２が開始した後の期間Ｔ１１において、暗信号用サンプリングパルス（制御信号）φＴＶＮがハイレベルに変化し、暗信号用サンプリングスイッチＴＶＮがオンする。これにより、ｎ行目の画素１１の暗信号が、暗信号用蓄積容量ＣＮに蓄積される。この動作は、ｎ行目の各列の画素１１に対して同時並列に実行される。

次に、期間Ｔ２中の期間Ｔ１２において、ｎ行目の転送パルスφＴＸ（ｎ）がハイレベルに変化し、ｎ行目の転送トランジスタＴＸがオンする。ｎ行目の転送トランジスタＴＸのオンにより、ｎ行目の画素１１のフォトダイオードＰＤで光電変換され蓄積されていた信号電荷が、対応するフローティングディフュージョンＦＤに転送される。これによって、フローティングディフュージョンＦＤの電圧は転送されてきた電荷量に応じた電圧となり、この電圧が増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極に印加される。その結果、ｎ行目の画素１１の光情報を含んだレベルが、垂直信号線１４に現れる。このとき、期間Ｔ１２の後の期間Ｔ１３において、光信号用サンプリングパルス（制御信号）φＴＶＳがハイレベルに変化し、光信号用サンプリングスイッチＴＶＳがオンする。これにより、ｎ行目の画素１１の光信号が、光信号用蓄積容量ＣＳに蓄積される。この動作は、ｎ行目の各列の画素１１に対して同時並列に実行される。

このようにして、期間Ｔ２において、ｎ行目の画素１１の出力信号のサンプリングが行われ、各列毎に、暗信号用蓄積容量ＣＮにはｎ行目の画素１１の暗信号が蓄積され、光信号用蓄積容量ＣＳにはｎ行目の画素１１の光信号が蓄積される。

期間Ｔ２後の期間Ｔ３は、ｎ行目の画素１１の出力の水平走査期間である。期間Ｔ３において、水平走査回路１３からの水平走査信号φＨによる水平走査によって暗信号用水平転送スイッチＴＨＮ及び光信号用水平転送スイッチＴＨＳが各垂直信号線１４に対応するもの毎に順次オンされ、蓄積容量ＣＮ，ＣＳにそれぞれ蓄積されていた暗信号及び光信号が各垂直信号線１４に対応するもの毎に順次暗信号用水平信号線１６Ｎ及び光信号用水平信号線１６Ｓにそれぞれ読み出され、出力アンプＡＰＮ，ＡＰＳをそれぞれ介して外部信号処理部３へ出力される。外部信号処理部３は、出力アンプＡＰＳ，ＡＰＮの出力間の差分を、差動アンプ等によって得る。これにより、外部信号処理部３から、画像信号として、固定パターンノイズ等が除去された光情報信号が得られる。

次に、期間Ｔ４，Ｔ５において、ｎ行目に関して期間Ｔ２，Ｔ３で行われたのと同様の動作が、ｎ＋１行目について行われ、それ以降においても同様の動作を繰り返す。

ところで、実際には、図３に示すように、前記各画素１１において、増幅トランジスタＡＭＰのゲートの電位を決定する容量としては、前記第１の電源のグランド電位ＡＧＮＤと増幅トランジスタＡＭＰのゲートとの間のフローティングディフュージョンＦＤの他に、増幅トランジスタＡＭＰのゲートと前記第１の電源の電源電位ＡＶＤＤとの間の寄生容量ＣＡＶＤＤ、増幅トランジスタＡＭＰのゲートと垂直信号線１４との間の寄生容量ＣＯＵＴ、増幅トランジスタＡＭＰのゲートと駆動信号φＲＥＳの駆動信号線との間の寄生容量ＣＲＥＳ、増幅トランジスタＡＭＰのゲートと駆動信号φＴＸの駆動信号線との間の寄生容量と転送トランジスタＴＸのゲートとソース／ドレインとの間のオーバーラップ容量との合成容量ＣＴＸ、及び、増幅トランジスタＡＭＰのゲートと駆動信号φＳＥＬの駆動信号線との間の寄生容量ＣＳＥＬも、存在する。なお、図３は、図１中の１つの画素１１の寄生容量等を示す回路図である。

したがって、前記寄生容量ＣＲＥＳが存在するために、駆動信号φＲＥＳに高周波ノイズ成分が重畳されると、それに応じたノイズ成分が増幅トランジスタＡＭＰのゲート電位に現れ、それに応じたノイズが垂直信号線１４への画素出力に現れる。同様に、前記合成容量ＣＴＸが存在するために、駆動信号φＴＸに高周波ノイズ成分が重畳されると、それに応じたノイズ成分が増幅トランジスタＡＭＰのゲート電位に現れ、それに応じたノイズが垂直信号線１４への画素出力に現れる。同様に、前記寄生容量ＣＳＥＬが存在するために、駆動信号φＳＥＬに高周波ノイズ成分が重畳されると、それに応じたノイズ成分が増幅トランジスタＡＭＰのゲート電位に現れ、それに応じたノイズが垂直信号線１４への画素出力に現れる。これらのノイズは、前述した図２中の電荷転送前の期間Ｔ１１のサンプリング時、及び、電荷転送後の期間Ｔ１３のサンプリング時の両方において、影響を及ぼし、その結果、最終的に得られる画像にノイズが混入される。

ここで、本実施の形態と比較される比較例について説明する。図４は、この比較例による固体撮像素子１０１を示す概略ブロック図である。この比較例は、前述した従来技術に相当している。図４において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

この比較例による固体撮像素子１０１が本実施の形態による固体撮像素子１と異なる所は、本実施の形態では、駆動信号φＲＥＳ，φＴＸ，φＳＥＬをそれぞれ出力するバッファ回路Ｂ１〜Ｂ３が、垂直走査回路１２の信号生成回路２０を作動させる前記第２の電源（グランド電位ＤＧＮＤ及び電源電位ＤＶＤＤ）とは異なる別系統の、前記第３の電源（グランド電位ＤＲＶＧＮＤ及び電源電位ＤＲＶＶＤＤ）により作動されるようになっているのに対し、この比較例では、駆動信号φＲＥＳ，φＴＸ，φＳＥＬをそれぞれ出力するバッファ回路Ｂ１〜Ｂ３が、垂直走査回路１２の信号生成回路２０（したがって、デジタル回路）を作動させる第２の電源（グランド電位ＤＧＮＤ及び電源電位ＤＶＤＤ）により作動されるようになっている点のみである。

前記第２の電源（グランド電位ＤＧＮＤ及び電源電位ＤＶＤＤ）は、垂直走査回路１２の信号生成回路２０（したがって、デジタル回路）の作動に用いられているため、スパイク状の高周波ノイズ成分を多く含んでいる。したがって、この比較例では、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３がこの第２の電源で作動するため、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３から出力される駆動信号φＲＥＳ，φＴＸ，φＳＥＬは、スパイク状の高周波ノイズ成分を多く含むことになる。したがって、図２を参照した先の説明からわかるように、この比較例では、最終的に得られる画像に混入されるノイズが大きくなるのである。

これに対し、本実施の形態では、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３が、前記第２の電源とは異なる別系統の前記第３の電源（グランド電位ＤＲＶＧＮＤ及び電源電位ＤＲＶＶＤＤ）により作動され、前記第３の電源はデジタル回路の作動に用いられていないのでスパイク状の高周波ノイズ成分を含んでいないため、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３から出力される駆動信号φＲＥＳ，φＴＸ，φＳＥＬは、スパイク状の高周波ノイズ成分を含んでいない。したがって、本実施の形態によれば、最終的に得られる画像に混入されるノイズが低減されるのである。

なお、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３のうちの１種類又は２種類のバッファ回路のみを前記第３の電源（グランド電位ＤＲＶＧＮＤ及び電源電位ＤＲＶＶＤＤ）で作動させ、残りの２種類又は１種類のバッファ回路を前記第２の電源（グランド電位ＤＧＮＤ及び電源電位ＤＶＤＤ）で作動させてもよい。この場合には、本実施の形態ほどノイズ低減効果は大きくないが、前記比較例に比べれば、ノイズを低減することができる。

［第２の実施の形態］

図５は、本発明の第２の実施の形態による固体撮像素子３１を示す概略ブロック図である。図５において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態による固体撮像素子３１が前記第１の実施の形態による固体撮像素子１と異なる所は、前記第１の実施の形態では、駆動信号φＲＥＳ，φＴＸ，φＳＥＬをそれぞれ出力するバッファ回路Ｂ１〜Ｂ３が、前記第３の電源（グランド電位ＤＲＶＧＮＤ及び電源電位ＤＲＶＶＤＤ）により作動されるようになっているのに対し、本実施の形態では、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３が、各画素１１の増幅トランジスタＡＭＰ等を作動させる前記第１の電源（グランド電位ＡＧＮＤ及び電源電位ＡＶＤＤ）により作動されるようになっている点のみである。

前記第１の電源（グランド電位ＡＧＮＤ及び電源電位ＡＶＤＤ）も、デジタル回路の作動に用いられていないのでスパイク状の高周波ノイズ成分を含んでいないため、本実施の形態においても、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３から出力される駆動信号φＲＥＳ，φＴＸ，φＳＥＬは、スパイク状の高周波ノイズ成分を含んでいない。したがって、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様に、最終的に得られる画像に混入されるノイズが低減される。

また、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と異なり、前記第３の電源が不要となるので、用意すべき電源数を低減することができる。

なお、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ３のうちの１種類又は２種類のバッファ回路のみを前記第１の電源（グランド電位ＡＧＮＤ及び電源電位ＡＶＤＤ）で作動させ、残りの２種類又は１種類のバッファ回路を前記第２の電源（グランド電位ＤＧＮＤ及び電源電位ＤＶＤＤ）で作動させてもよい。この場合には、本実施の形態ほどノイズ低減効果は大きくないが、前記比較例に比べれば、ノイズを低減することができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明では、各画素１１の構成は前述した構成に限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態による固体撮像素子を示す概略ブロック図である。 図１に示す固体撮像素子の読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。 図１中の１つの画素の寄生容量等を示す回路図である。 比較例による固体撮像素子を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態による固体撮像素子を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１，３１ 固体撮像素子
１１ 画素
１２ 垂直走査回路
１３ 水平走査回路
１４ 垂直信号線
Ｂ１〜Ｂ３ バッファ回路（出力回路）

Claims (5)

1. ２次元に配置され入射光を光電変換する複数の画素と、
   前記複数の画素に対して、画素行毎に、当該画素を駆動する複数種の駆動信号を供給する垂直走査回路と、
   前記複数の画素の各列に対応して設けられ対応する列の前記画素の出力信号が供給される垂直信号線と、
   を備え、
   前記垂直走査回路は、前記複数種の駆動信号を出力する出力回路と、該出力回路以外のデジタル回路とを含み、
   前記出力回路のうち、前記複数種の駆動信号のうちの少なくとも１種類の駆動信号を出力する回路は、前記垂直走査回路の前記デジタル回路を作動させる電源とは異なる所定電源により作動されることを特徴とする固体撮像素子。
2. 前記所定電源は、前記垂直走査回路以外のデジタル回路を作動させる電源とも異なることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
3. 前記各画素は増幅部を有し、前記所定電源は前記増幅部を作動させる電源であることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像素子。
4. 前記各画素は、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部、前記信号電荷を受け取って前記信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部、該電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅部、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する電荷転送部、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセット部、及び、当該画素を選択する選択部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像素子。
5. 前記所定電源は前記増幅部を作動させる電源であることを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。

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