JP3610144B2

JP3610144B2 - 固体撮像装置

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Publication number: JP3610144B2
Application number: JP00732696A
Authority: JP
Inventors: 真人篠原; 秀和高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2016-01-19
Also published as: JPH09200614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置に係わり、特に光電変換を行なうセンサセル部と、信号蓄積を行なうメモリセル部とを備えた固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像装置は例えば、イメージスキャナ用のラインセンサ、８ミリビデオ用のエリアセンサ等の用途に用いられており、画像処理機器の進歩とともにセンサセル部の高精細化，高感度化がより求められるようになってきている。ところで、固体撮像装置において、光の強さに応じた電気信号を精度よく読み出すためには、信号電荷に応じた信号を転送する場合に、該信号に付加されているノイズをできるだけ除去しておくことが求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなノイズを除去する手段としては、センサセル部からノイズ成分と、ノイズ成分，光信号成分を含む信号とを別々に読み出して、両者を差分処理し、光信号成分のみを読み出すことが考えられる。
【０００４】
しかしながら、信号を差分するための処理回路においてもノイズが生じ、またノイズ成分と、ノイズ成分，光信号成分を含む信号との一方を記憶しておくためのメモリ手段を別に設けた場合には、そのメモリ手段からもノイズが発生することになる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の固体撮像装置は、光電変換された電荷に対応する信号をゲートに受け反転信号として出力する第１のＭＯＳトランジスタを含むセンサセル部と、
信号を蓄積する第１の容量と、前記第１の容量に蓄積された信号をゲートに受け反転信号として出力する第２のＭＯＳトランジスタを含むメモリセル部と、
前記センサセル部及び前記メモリセル部からの反転信号が出力される出力線と、
前記出力線に一方の端子が接続された第２の容量、前記第２の容量のもう一方の端子に接続された転送用アンプ、前記転送用アンプの入力部と前記第２の容量との間に接続され、浮遊状態と固定電位との切り換えを行なうスイッチ手段、及び前記転送用アンプからの信号を前記出力線に転送するための転送用スイッチを含む転送系と、を有し、
前記第１のＭＯＳトランジスタから出力される第１の信号を、前記スイッチ手段により固定電位とした状態で、前記出力線を介して前記転送系の前記第２の容量の一方の端子に転送する第１の動作モードと、
前記スイッチ手段により浮遊状態とした状態で、前記第１の動作モードにより前記第２の容量に転送された前記第１の信号を反転して前記第２の容量のもう一方の端子に保持し、前記転送用アンプから第２の信号として出力し、前記転送用スイッチ、前記出力線を介して前記メモリセル部の前記第１の容量に転送する第２の動作モードと、
光電変換された電荷に対応する信号を反転して前記第１のＭＯＳトランジスタから第３の信号として、前記第１の動作モード後に前記出力線に出力し、前記スイッチ手段により浮遊状態とした状態で、前記第２の容量のもう一方の端子に前記第３の信号の反転信号を保持する第３の動作モードと、
浮遊状態とした状態で前記第２の容量のもう一方の端子に前記第３の信号の反転信号を保持しているときに、前記メモリセル部の前記第１の容量に蓄積した前記第２の信号を反転して前記メモリセル部から第４の信号として前記第２の容量の一方の端子に入力することで、前記第２の容量のもう一方の端子に保持された前記第３の信号の反転信号に第４の信号に加え、前記転送アンプより第５の信号として出力し、前記第５の信号を前記転送用スイッチ、前記出力線を介して前記メモリセル部の前記第１の容量に転送する第４の動作モードと、
前記第４の動作モードによって、前記メモリセル部の前記第１の容量に蓄積された前記第５の信号を反転して前記メモリセル部から出力する第５の動作モードと、
を有することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の第２の固体撮像装置は、上記第１の固体撮像装置において、前記センサセル部は、前記出力線からの信号を前記第１のＭＯＳトランジスタのゲートに入力するための第１のスイッチを有し、前記メモリセル部は、前記出力線からの信号を前記第２のＭＯＳトランジスタのゲートに入力するための第２のスイッチを有することを特徴とするものである。
【０００８】
【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用いて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の固体撮像装置の第１実施形態を示す回路構成図、図２はその動作を示すタイミングチャートである。なお、図１では共通出力線Ｌにそれぞれセンサセル部、転送系、メモリセル部が各１つ設けられた例を示しているが、センサセル部，メモリセル部は複数設けられてよいことは勿論である。また図１では簡易化のために共通出力線を１本のみ示している。
【０００９】
図１において、センサセル部はフォトダイオードＤ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_１１〜Ｍ_１３で構成されており、出力形式は反転増幅アンプ（ゲインは−１）となっている。共通出力線Ｌにはセンサセル部に所定電圧を印加するためのＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_１４、リセット電圧Ｖ_ＲＳを印加するためのＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_１５が設けられている。ＭＯＳトランジスタＭ_１１，Ｍ_１２，Ｍ_１４，Ｍ_１５はそれぞれ信号φ_ＰＳ１，φ_ＳＬ１，φ_Ｌ１，φ_ＲＳによってＯＮ・ＯＦＦ制御される。
【００１０】
上記センサセル部においては、まず、ＭＯＳトランジタＭ_１１及びＭＯＳトランジタＭ_１５がＯＮ状態となって、フォトダイオードＤ及びＭＯＳトランジスタＭ_１３のゲートに残留する電荷がリセットされ（リセット動作）、次にＭＯＳトランジタＭ_１１及びＭＯＳトランジタＭ_１５がＯＦＦ状態、ＭＯＳトランジタＭ_１２及びＭＯＳトランジタＭ_１４がＯＮ状態となって、ノイズが読み出される（ノイズ読出し動作）、次にフォトダイオードＤ_１及びＭＯＳトランジスタＭ_１３のゲートに光電変換された電荷が蓄積され（蓄積動作）、次にノイズ読出し動作と同様な動作で、ＭＯＳトランジスタＭ_１３のゲートに蓄積された電荷に対応する電流が流れて信号が読み出される（信号読出し動作）。
【００１１】
また、転送系は共通出力線Ｌの導通を制御するＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_２４、共通出力線Ｌに接続される容量Ｃ_Ｔ、容量Ｃ_Ｔの他方の電極に接続されるリセット用のＰチャネルＭＯＳトランジスタＭ_２３、容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位に基づく信号を出力するための転送用のアンプ（ここではＭＯＳ型ソースフォロアとなっている。）となるＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_２１，Ｍ_２２、メモリセル部への信号転送を制御するＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_２５から構成される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_２２には固定電圧Ｖ_Ｇが印加され、ＭＯＳトランジスタＭ_２３，Ｍ_２４，Ｍ_２５はそれぞれ信号φ_ＧＲ，φ_ＦＢ，φ_ＦＴによってＯＮ・ＯＦＦ制御される。
【００１２】
また、メモリセル部はフォトダイオードＤが容量Ｃ_Ｓに置きかわっていることを除きセンサセル部と同じ構成である。即ち、メモリセル部は容量Ｃ_Ｓ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_３１〜Ｍ_３３で構成されており、出力形式は反転増幅アンプ（ゲインは−１）となっている。共通出力線Ｌにはメモリセル部に所定電圧を印加するためのＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_３４が設けられている。ＭＯＳトランジスタＭ_３１，Ｍ_３２，Ｍ_３４はそれぞれ信号φ_ＰＳ２，φ_ＳＬ２，φ_Ｌ２によってＯＮ・ＯＦＦ制御される。蓄積された信号の読出し動作、リセット動作はセンサセル部と同じである。メモリセル部からのセンサ信号の読出しはシフトレジスタ，デコーダにより選択されて出力線に出力される。
【００１３】
以下、上記固体撮像装置の動作における信号の流れを図３を用いて概略的に説明する。
【００１４】
（１）まず、センサリセット直後に、センサセル部からセンサセル部ノイズＮ_Ｓが読み出され転送系に送られる。
【００１５】
（２）転送系でセンサセル部ノイズＮ_Ｓが反転され、転送系ノイズＮ_Ｔが加えられて、メモリセル部にノイズ（−Ｎ_Ｓ＋Ｎ_Ｔ）が入力される。
【００１６】
（３）光信号蓄積後、センサセル部から反転出力されたセンサ信号−Ｓにセンサセル部ノイズＮ_Ｓが加えられて、信号（−Ｓ＋Ｎ_Ｓ）として転送系に送られる。転送系では反転信号（Ｓ−Ｎ_Ｓ）とされて保持される。
【００１７】
（４）メモリセル部から反転信号（Ｎ_Ｓ−Ｎ_Ｔ）にメモリ部ノイズＮ_Ｍが加えられて、ノイズ（Ｎ_Ｓ−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）として転送系に送られる。転送系では反転信号（Ｓ−Ｎ_Ｓ）にノイズ（Ｎ_Ｓ−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）が加えられて、信号（Ｓ−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）となる。
【００１８】
（５）信号（Ｓ−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）に転送系ノイズＮ_Ｔが加えられて、メモリセル部に信号（Ｓ＋Ｎ_Ｍ）が入力される。
【００１９】
（６）メモリセル部から反転信号（−Ｓ−Ｎ_Ｍ）にメモリ部ノイズＮ_Ｍが加えられて、結果として信号（−Ｓ）が出力される。
【００２０】
次に上記固体撮像装置の動作（１）〜（６）について、さらに詳細に図１及び図２を用いて説明する。
【００２１】
まず、信号φ_ＲＳ及び信号φ_ＰＳ１を“Ｈ”レベルとして、センサセル部のリセットを行なう。
【００２２】
次に、信号φ_ＰＳ１を“Ｌ”レベルとした後、信号φ_ＧＲ，信号φ_ＦＴ，信号φ_ＰＳ２を“Ｈ”レベルとする。この時、転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極はＶ_ＲＳ、容量Ｃ_Ｔの他方の電極はＶ_ＧＲの電位に設定される。信号φ_ＲＳを“Ｌ”レベルとした後、信号φ_ＳＬ１及び信号φ_Ｌ１を“Ｈ”レベルとして、センサセル部からリセット後のセンサノイズを共通出力線に読み出す（この時、センサノイズはＮ_Ｓとして読み出され、共通出力線の電位はＶ_ＲＳ＋Ｎ_Ｓとなる。）。その後、信号φ_ＧＲを“Ｌ”レベルとして、容量Ｃ_Ｔの他方の電極を浮遊状態とした後に、信号φ_ＲＳを“Ｈ”レベルとすると、共通出力線の電位はＶ_ＲＳとなる。このとき、容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極の電位変動分は−Ｎ_Ｓとなるため、容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位もＶ_ＧＲから−Ｎ_Ｓ分変動する。そのため、転送系からメモリセル部にはセンサノイズＮ_Ｓの反転信号−Ｎ_Ｓが転送されるが、この時、転送系のノイズＮ_Ｔも付加されるので結果的にはメモリ部に（−Ｎ_Ｓ＋Ｎ_Ｔ）のノイズが入力されることになる（ノイズのメモリ転送動作）。ここまでが上記（１）、（２）の動作である。
【００２３】
次に、センサセル部の電荷蓄積を行なった後（この時、共通出力線はＶ_ＲＳにリセットされている。）、信号φ_ＧＲを“Ｈ”レベルとすると容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位はＶ_ＧＲとなり、信号φ_ＳＬ１，φ_Ｌ１を“Ｈ”レベルとすると、センサセル部から反転されたセンサ信号−ＳにセンサノイズＮ_Ｓが加えられた信号（−Ｓ＋Ｎ_Ｓ）が読み出され、共通出力線の電位はＶ_ＲＳからＶ_ＲＳ＋（−Ｓ＋Ｎ_Ｓ）となる。さらに信号φ_ＧＲを“Ｌ”レベルとして容量Ｃ_Ｔの他方の電極を浮遊状態とする（信号読出し動作）。
【００２４】
次に、信号φ_ＲＳを“Ｈ”レベルとする。この時、転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極の電位はＶ_ＲＳとなり、−（−Ｓ＋Ｎ_Ｓ）分変動するので、容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位も同電位分−（−Ｓ＋Ｎ_Ｓ）変動して電位はＶ_ＧＲ−（−Ｓ＋Ｎ_Ｓ）となる。その後、信号φ_ＲＳを“Ｌ”レベルとする。ここまでが上記（３）の動作である。
【００２５】
次に、信号φ_ＦＢ，φ_ＳＬ２，φ_Ｌ２を“Ｈ”レベルとすると、メモリセル部から記憶されていた（−Ｎ_Ｓ＋Ｎ_Ｔ）のノイズの反転信号（Ｎ_Ｓ−Ｎ_Ｔ）にメモリセル部のノイズＮ_Ｍが加えられて、転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極によみだされる（ノイズ転送動作）。この時、転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極の電位は（Ｎ_Ｓ−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）分変動するので、容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位も同電位分変動して、結局、Ｖ_ＧＲ−（−Ｓ＋Ｎ_Ｓ）＋（Ｎ_Ｓ−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）＝Ｖ_ＧＲ＋Ｓ−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍとなる。これが上記（４）の動作である。
【００２６】
次に信号φ_ＦＴ，信号φ_ＰＳ２を“Ｈ”レベルとして、転送系からメモリセル部に信号転送を行なうが、この時、転送系のノイズＮ_Ｔも加えられるので、結果的にはメモリ部に（Ｓ＋Ｎ_Ｍ）の信号がメモリセル部に入力されることになる（メモリ転送動作）。これが上記（５）の動作である。
【００２７】
次に信号φ_ＳＬ２，信号φ_Ｌ２を“Ｈ”レベルとして、メモリセル部から信号を読み出して出力する。この場合、反転信号（−Ｓ−Ｎ_Ｍ）にメモリセル部のノイズＮ_Ｍが加えられるので、結果的にノイズ成分が除去された、センサ信号−Ｓが出力されることになる。これが上記（６）の動作である。
【００２８】
実施形態１において、動作原理からわかるように、センサ固定パターンノイズだけでなく、センサセルのリセット動作毎に変動するランダムノイズも除去できるので、Ｓ／Ｎ比の高い出力を得ることができる。
（実施形態２）
図４は本発明の固体撮像装置の第２実施形態を示す回路構成図、図５はその動作を示すタイミングチャートである。なお、図４では共通出力線にそれぞれセンサセル部、転送系、メモリセル部が各１つ設けられた例を示しているが、センサセル部，メモリセル部は複数設けられてよいことは勿論である。また図４では簡易化のために共通出力線を１本のみ示している。
【００２９】
図４に示すように、本実施形態の回路構成は、図１に示した転送系に、センサセル部への信号転送を制御するＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_２６、及びセンサセルから転送系の容量Ｃ_Ｔへの信号転送を制御するＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_２７を付加した構成となっている。その他の転送系の構成及びセンサセル部，メモリセル部の構成は図１の固体撮像装置の回路構成と同じである。ただし、本実施形態では図４に示したように、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ_２４，Ｍ_２５，Ｍ_２６，Ｍ_２７はそれぞれ信号φ_ＦＢ２，φ_ＦＴ２，φ_ＦＴ１，φ_ＦＢ１によってＯＮ・ＯＦＦ制御される。
【００３０】
以下、上記固体撮像装置の動作における信号の流れを図６を用いて概略的に説明する。
【００３１】
（１）まず、センサセル部からセンサセル部ノイズＮ_Ｓが読み出され転送系に送られる。
【００３２】
（２）転送系で転送系ノイズＮ_Ｔが加えられて、センサセル部にノイズ（Ｎ_Ｓ＋Ｎ_Ｔ）が入力される。
【００３３】
（３）センサセル部からは反転出力−（Ｎ_Ｓ＋Ｎ_Ｔ）にセンサセル部ノイズＮ_Ｓが加わり、結果的にノイズ−Ｎ_Ｔが出力され、転送系に送られる。
【００３４】
（４）転送系では反転信号Ｎ_Ｔとされ、転送系ノイズＮ_Ｔが加えられて、ノイズ２Ｎ_Ｔがメモリセル部に送られる。
【００３５】
（５）センサセル部は光信号蓄積動作期間に入るが（センサセル部にはノイズＮ_Ｓ＋Ｎ_Ｔが残留している。）、この光信号蓄積動作期間中にセンサセル部に蓄積された信号電荷に対応する信号を読み出す。この出力信号は（−Ｓ_１−Ｎ_Ｔ）であり、転送系に送られる。
【００３６】
（６）転送系では転送系ノイズＮ_Ｔが加えられて、−Ｓ_１となり、この信号が光信号蓄積動作期間中の信号として出力される。
【００３７】
（７）センサセル部でさらに光信号蓄積が行なわれ、蓄積動作期間終了後に蓄積された信号電荷に対応する信号が読み出され、転送系に蓄積される。この出力信号は（−Ｓ_２−Ｎ_Ｔ）である。
【００３８】
（８）メモリセル部から反転信号−２Ｎ_Ｔにメモリセル部ノイズＮ_Ｍが加えられて、ノイズ（−２Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）が転送系に読み出される。
【００３９】
（９）転送系ではノイズ（−２Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）から信号（−Ｓ_２−Ｎ_Ｔ）が差分処理され、さらに転送系ノイズＮ_Ｔが加えられて、信号（Ｓ_２＋Ｎ_Ｍ）がメモリセル部に転送される。
【００４０】
（１０）メモリセル部から反転信号（−Ｓ_２−Ｎ_Ｍ）にメモリセル部ノイズＮ_Ｍが加えられて、結果として（−Ｓ_２）が出力される。
【００４１】
次に上記固体撮像装置の動作（１）〜（１０）について、さらに詳細に図４及び図５を用いて説明する。
【００４２】
まず、信号φ_ＲＳ及び信号φ_ＰＳ１を“Ｈ”レベルとして、センサセル部のリセットを行なう。
【００４３】
次に、信号φ_ＰＳ１を“Ｌ”レベルとした後、信号φ_ＧＲを“Ｈ”レベルとする。この時、信号φ_ＦＢ１，φ_ＦＢ２は“Ｈ”レベル状態を維持している。それで、転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極はＶ_ＲＳ、容量Ｃ_Ｔの他方の電極はＶ_ＧＲの電位に設定される。
【００４４】
さらに、信号φ_ＧＲを“Ｌ”レベル、信号φ_ＲＳを“Ｌ”レベルとした後、信号φ_ＳＬ１及び信号φ_Ｌ１を“Ｈ”レベルとして、センサセル部からリセット後のセンサノイズを共通出力線に読み出す（この時、センサノイズはＮ_Ｓとして読み出される。）。ここでまでが、上記（１）の動作である。
【００４５】
共通出力線の電位はＮ_Ｓ分変動するので、浮遊状態とされた容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位もＮ_Ｓ分変動する。信号φ_ＦＢ１を“Ｌ”レベルとし、信号φ_ＳＬ１及び信号φ_Ｌ１を“Ｌ”レベルとし、信号φ_ＦＴ１を“Ｈ”レベルとし、さらに信号φ_ＰＳ１を“Ｈ”レベルとすると、転送系からセンサセル部にセンサノイズＮ_Ｓが転送されるが、この時、転送系のノイズＮ_Ｔも加わるので結果的にはセンサセル部に（Ｎ_Ｓ＋Ｎ_Ｔ）のノイズが入力されることになる（ノイズのセンサセル転送動作）。これが上記（２）の動作である。
【００４６】
次に、信号φ_ＦＢ１，φ_ＦＴ２を“Ｈ”レベルとし、さらに、信号φ_ＧＲ，信号φ_ＳＬ１，φ_Ｌ１を“Ｈ”レベルとすると、センサセル部からは反転出力−（Ｎ_Ｓ＋Ｎ_Ｔ）にセンサセル部ノイズＮ_Ｓが加わり、結果的にノイズ−Ｎ_Ｔが出力され、転送系に送られる。この時、転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極の電位は−Ｎ_Ｔ分変動する一方、容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位はＶ_ＧＲに固定される。さらに信号φ_ＧＲを“Ｌ”レベルとして容量Ｃ_Ｔの他方の電極を浮遊状態とする（ノイズ読出し動作）。これが上記（３）の動作である。
【００４７】
次に、信号φ_ＲＳ及び信号φ_ＰＳ２を“Ｈ”レベルとすると、転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極の電位はＶ_ＲＳとなりＮ_Ｔ分変動するので、容量Ｃ_Ｔの他方の電極もＮ_Ｔ分変動し、転送系からメモリセル部にはノイズＮ_Ｔが転送されるが、この時、転送系の転送系ノイズＮ_Ｔも加わるので結果的にはメモリ部に２Ｎ_Ｔのノイズが入力されることになる（ノイズのメモリ転送動作）。これが上記（４）の動作である。
【００４８】
次に、センサセル部は光信号蓄積動作期間に入るが、この光信号蓄積動作期間中にセンサセルに蓄積された信号電荷に対応する信号を以下のように読み出す。
【００４９】
即ち、信号φ_ＧＲを“Ｈ”レベルとして（この時、信号φ_ＲＳは“Ｈ”レベルを維持している。）、転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極の電位をＶ_ＲＳ、容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位をＶ_ＧＲとする。さらに信号φ_ＧＲを“Ｌ”レベルとして容量Ｃ_Ｔの他方の電極を浮遊状態とする。その後、信号φ_ＳＬ１，φ_Ｌ１を“Ｈ”レベルとすると、センサセル部からは反転出力−（Ｓ_１＋Ｎ_Ｓ＋Ｎ_Ｔ）にセンサセル部ノイズＮ_Ｓが加わり、結果的に信号（−Ｓ_１−Ｎ_Ｔ）が出力され、転送系に送られる。これが上記（５）の動作である。
【００５０】
転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極の電位は（−Ｓ_１−Ｎ_Ｔ）分変動するので、容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位も同電位分変動して、Ｖ_ＧＲ＋（−Ｓ_１−Ｎ_Ｔ）となる。転送系から信号を転送する場合には転送系のノイズＮ_Ｔも加わるので結果的には転送系ＯＵＴ２から、信号−Ｓ_１が出力されることになる。これが上記（６）の動作である。
【００５１】
次に、センサセル部でさらに光信号蓄積が行なわれ、蓄積動作期間終了後に、信号φ_ＳＬ１，φ_Ｌ１，φ_ＧＲ，φ_ＦＢ２を“Ｈ”レベルとすると、転送系の容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位はＶ_ＧＲに固定され、容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極の電位はＶ_ＲＳから（−Ｓ_２−Ｎ_Ｔ）分変動する。なお、信号（−Ｓ_２−Ｎ_Ｔ）はセンサセル部からの反転出力−（Ｓ_２＋Ｎ_Ｓ＋Ｎ_Ｔ）にセンサセル部ノイズＮ_Ｓが加わったものである。これが上記（７）の動作である。
【００５２】
次に、信号φ_ＳＬ２，φ_Ｌ２を“Ｈ”レベルとすると、メモリセル部から反転信号−２Ｎ_Ｔにメモリセル部ノイズＮ_Ｍが加えられて、信号（−２Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）が転送系の容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極に読み出される（この時、転送系の容量Ｃ_Ｔの他方の電極は浮遊状態となっている。）。これが上記（８）の動作である。
【００５３】
すると容量Ｃ_Ｔの共通出力線側の電極の電位変動分は、−（−Ｓ_２−Ｎ_Ｔ）＋（−２Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）＝Ｓ_２−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍとなるので、容量Ｃ_Ｔの他方の電極の電位変動も（Ｓ_２−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）となり、信号φ_ＦＴ２，φ_ＰＳ２を“Ｈ”レベルとすると、転送系からメモリセル部には信号（Ｓ_２−Ｎ_Ｔ＋Ｎ_Ｍ）が転送されるが、この時、転送系のノイズＮ_Ｔも生ずるので結果的にはメモリセル部に（Ｓ_２＋Ｎ_Ｍ）の信号が入力されることになる。これが上記（９）の動作である。
【００５４】
次に信号φ_ＳＬ２，信号φ_Ｌ２を“Ｈ”レベルとして、メモリセル部から信号を読み出して出力する。この場合、反転信号（−Ｓ_２−Ｎ_Ｍ）にメモリセル部のノイズＮ_Ｍが加えられるので、結果的にノイズ成分が除去されたセンサ信号−Ｓ_２が出力されることになる。
【００５５】
この実施形態２において、センサのリセット動作時にのるランダムノイズも、（４）の動作時にメモリセルに転送され、（９）の動作でセンサランダムノイズが除去されるので、最終的な信号−Ｓ_２はセンサランダムノイズを含まないＳ／Ｎ比が高いものとなる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、センサセル部，メモリセル部，転送系で生ずるノイズ成分を除去することができ、ＳＮ比の高い出力信号を得ることができる。
【００５７】
また、本発明によれば、ＭＯＳトランジスタのみでセンサが形成できるため、簡単なプロセスを使うことで安価な固体撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体撮像装置の第１実施形態を示す回路構成図である。
【図２】上記第１実施形態の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】上記第１実施形態の固体撮像装置の動作における信号の流れを概略的に説明する図である。
【図４】本発明の固体撮像装置の第２実施形態を示す回路構成図である。
【図５】上記第２実施形態の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】上記第２実施形態の固体撮像装置の動作における信号の流れを概略的に説明する図である。
【符号の説明】
Ｄフォトダイオード
Ｍ_１１〜Ｍ_１３ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｍ_１４ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｍ_１５ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｃ_Ｔ容量
Ｍ_２１，Ｍ_２２ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｍ_２３ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｍ_２４ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｍ_２５ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｍ_２６，Ｍ_２７ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｃ_Ｓ容量
Ｍ_３１〜Ｍ_３３ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｍ_３４ＮチャネルＭＯＳトランジスタ

Claims

光電変換された電荷に対応する信号をゲートに受け反転信号として出力する第１のＭＯＳトランジスタを含むセンサセル部と、
信号を蓄積する第１の容量と、前記第１の容量に蓄積された信号をゲートに受け反転信号として出力する第２のＭＯＳトランジスタを含むメモリセル部と、
前記センサセル部及び前記メモリセル部からの反転信号が出力される出力線と、
前記出力線に一方の端子が接続された第２の容量、前記第２の容量のもう一方の端子に接続された転送用アンプ、前記転送用アンプの入力部と前記第２の容量との間に接続され、浮遊状態と固定電位との切り換えを行なうスイッチ手段、及び前記転送用アンプからの信号を前記出力線に転送するための転送用スイッチを含む転送系と、を有し、
前記第１のＭＯＳトランジスタから出力される第１の信号を、前記スイッチ手段により固定電位とした状態で、前記出力線を介して前記転送系の前記第２の容量の一方の端子に転送する第１の動作モードと、
前記スイッチ手段により浮遊状態とした状態で、前記第１の動作モードにより前記第２の容量に転送された前記第１の信号を反転して前記第２の容量のもう一方の端子に保持し、前記転送用アンプから第２の信号として出力し、前記転送用スイッチ、前記出力線を介して前記メモリセル部の前記第１の容量に転送する第２の動作モードと、
光電変換された電荷に対応する信号を反転して前記第１のＭＯＳトランジスタから第３の信号として、前記第１の動作モード後に前記出力線に出力し、前記スイッチ手段により浮遊状態とした状態で、前記第２の容量のもう一方の端子に前記第３の信号の反転信号を保持する第３の動作モードと、
浮遊状態とした状態で前記第２の容量のもう一方の端子に前記第３の信号の反転信号を保持しているときに、前記メモリセル部の前記第１の容量に蓄積した前記第２の信号を反転して前記メモリセル部から第４の信号として前記第２の容量の一方の端子に入力し、前記転送アンプより第５の信号として出力し、前記第５の信号を前記転送用スイッチ、前記出力線を介して前記メモリセル部の前記第１の容量に転送する第４の動作モードと、
前記第４の動作モードによって、前記メモリセル部の前記第１の容量に蓄積された前記第５の信号を反転して前記メモリセル部から出力する第５の動作モードと、
を有することを特徴とする固体撮像装置。
請求項１に記載の固体撮像装置において、前記センサセル部は、前記出力線からの信号を前記第１のＭＯＳトランジスタのゲートに入力するための第１のスイッチを有し、前記メモリセル部は、前記出力線からの信号を前記第２のＭＯＳトランジスタのゲートに入力するための第２のスイッチを有することを特徴とする固体撮像装置。