JP2010178117A5

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Publication number: JP2010178117A5
Application number: JP2009019218A
Authority: JP
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2029-01-30

Claims

内部にメモリを有する単位画素が行列状に複数配置されてなる画素アレイと、該画素アレイを構成する各画素に対する動作制御を行う制御回路部とを備えた増幅型固体撮像装置において、
前記各画素は、
受光した光に応じた信号を生成して出力する光電変換部と、
該光電変換部から出力された信号がゲートに入力され、該ゲートに入力された信号を増幅して出力するＭＯＳトランジスタからなる第１の増幅トランジスタと、
該第１の増幅トランジスタから出力された信号を記憶するための前記メモリをなす第１の容量と、
前記第１の増幅トランジスタから出力された信号に対して、該第１の容量への出力制御を行って該第１の容量への書き込み制御を行う第１の書き込みスイッチ部と、
前記第１の容量に書き込まれた信号がゲートに入力され、該ゲートに入力された信号を増幅して出力するＭＯＳトランジスタからなる第２の増幅トランジスタと、
前記第１の容量に書き込まれた信号を所定の第１電圧に初期化する初期化トランジスタと、
をそれぞれ備え、
前記第１の増幅トランジスタは、前記第１の容量のみを負荷とし、前記第１の書き込みスイッチ部は、前記初期化トランジスタによって前記第１の容量に対する前記初期化が行われた後、前記第１の増幅トランジスタが飽和領域動作からサブスレッショルド領域動作に移行して準安定状態になる期間、前記第１の増幅トランジスタから出力された信号を前記第１の容量へ出力して前記第１の容量への書き込みを行うことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
前記制御回路部は、前記画素アレイを構成する前記各画素に対して、同時に作動させて該各画素内の前記第１の容量に対する書き込み動作をそれぞれ行わせた後、所定の方法で前記各画素の前記第１の容量からの読み出しを順次行うことを特徴とする請求項１記載の増幅型固体撮像装置。
前記画素アレイ内の各画素は、列単位で前記第１の増幅トランジスタが電源線に接続され、該電源線は列単位ごとにそれぞれ抵抗を介して所定の電源電圧に接続されることを特徴とする請求項２記載の増幅型固体撮像装置。
前記画素アレイ内の各画素は、列単位で前記第１の増幅トランジスタが電源線に接続され、全列の該各電源線はそれぞれ接続され、該接続部は抵抗を介して所定の電源電圧に接続されることを特徴とする請求項２記載の増幅型固体撮像装置。
前記制御回路部は、前記画素アレイから行ごとに順次読み出しを行う際、非選択行の各画素における前記初期化トランジスタに対して、前記第２の増幅トランジスタがそれぞれ不活性になるような前記第１電圧に初期化させることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の増幅型固体撮像装置。
前記各画素は、
前記第１の増幅トランジスタから出力された信号を記憶するための前記メモリをなす１つ以上の第２の容量と、
前記第１の増幅トランジスタから出力された信号に対して、対応する該第２の容量への出力制御を行って該第２の容量への書き込み制御を行う１つ以上の第２の書き込みスイッチ部と、
前記第１の容量に書き込まれた信号に対して、前記第２の増幅トランジスタのゲートへの出力制御を行う第１の読み出しスイッチ部と、
対応する前記第２の容量に書き込まれた信号に対して、前記第２の増幅トランジスタのゲートへの出力制御を行う１つ以上の第２の読み出しスイッチ部と、
を備え、
前記第１の増幅トランジスタは、前記第１又は第２の容量のみを負荷とし、前記初期化トランジスタは、前記第２の容量に書き込まれた信号を前記所定の第１電圧に初期化し、前記第２の書き込みスイッチ部は、前記初期化トランジスタによって前記第２の容量に対する前記初期化が行われた後、前記第１の増幅トランジスタが飽和領域動作からサブスレッショルド領域動作に移行して準安定状態になる期間、前記第１の増幅トランジスタから出力された信号を前記第２の容量へ出力して前記第２の容量への書き込みを行うことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の増幅型固体撮像装置。
前記各画素は、前記第１の増幅トランジスタのゲートを所定の第２電圧にリセットするリセットトランジスタをそれぞれ備え、前記第１及び第２の各書き込みスイッチ部は、前記第１及び第２の各容量に対して、ゲートが前記リセットされたときの前記第１の増幅トランジスタからの出力信号を一方の容量に書き込み、ゲートに前記光電変換部からの出力信号が入力されているときの前記第１の増幅トランジスタからの出力信号を他方の容量に書き込むことを特徴とする請求項６記載の増幅型固体撮像装置。
前記各画素は、前記リセット動作時に前記第１の増幅トランジスタの出力端に所定の電圧を出力する制御スイッチ部をそれぞれ備えることを特徴とする請求項６又は７記載の増幅型固体撮像装置。
前記第１の増幅トランジスタは、エンハンスメント型のＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の増幅型固体撮像装置。
前記第２の増幅トランジスタは、デプレッション型のＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項９記載の増幅型固体撮像装置。
前記第１の容量は、少なくともその一部にＭＯＳ型容量を含むことを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載の増幅型固体撮像装置。
前記ＭＯＳ型容量は、デプレッション型のＭＯＳ型容量であることを特徴とする請求項１１記載の増幅型固体撮像装置。