JP4746962B2 - 固体撮像装置及び撮像システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の周辺回路領域を示す回路図である。以下、電界効果トランジスタを単にトランジスタという。図中、1は画素領域、2は垂直信号線、3は水平走査回路、4はカレントミラー構成回路、5は電流源の負荷を構成する最終段MOSトランジスタの共通ゲート線、6は輝度信号用水平信号線である。8は信号読み出し回路、9はFD電位生成回路、10は電流源の負荷を構成する最終段MOSトランジスタ、12は負荷電流源遮断用MOSトランジスタ、16はノイズレベル用水平信号線、17はメインアンプ、19は外部信号端子である。本実施形態では、負荷電流源の最終段のMOS電界効果トランジスタ10のゲート電極にコンデンサ7を取り付ける。そして、このコンデンサ7は、垂直信号線2ごとにトランジスタ10のゲート電極に接続される。
図5は、第2の実施形態による固体撮像装置の周辺回路領域を示す回路図である。図中、20はFD電位供給線であり、他の符号は、以前に説明した部品と同じである。第1の実施形態ではFDの電位制御は垂直信号線2を介して行われていたが、第2の実施形態では、FDの電位制御はFD電位供給線20を介して行われる。本実施形態では、FD電位の供給を垂直方向に走るFD電位供給線20から行う。また、第1の実施形態と同様に、負荷電流源の最終段のMOSトランジスタ10のゲート電極にコンデンサ7を取り付ける。そして、このコンデンサ7は、垂直信号線2ごとにある。
本発明の第3の実施形態は、負荷電流源の最終段のMOSトランジスタ10のゲート電極にコンデンサ7を取り付ける。そして、このコンデンサ7は、2本の垂直信号線2ごとに1つある。他の回路と駆動方法は、第1の実施形態と同様である。
本発明の第4の実施形態は、負荷電流源の最終段のMOSトランジスタ10のゲート電極にコンデンサ7を取り付ける。そして、このコンデンサ7は、4本の垂直信号線2ごとに1つある。他の回路と駆動方法は、第1の実施形態と同様である。
本発明の第5の実施形態は、4画素(4個のフォトダイオード)に一つのFD、リセットMOSトランジスタ、アンプ用MOSトランジスタがある。各画素(各フォトダイオード)には、一つずつ転送MOSトランジスタがある。このため、トランジスタ数が削減できる。
本発明の第6の実施形態は、第1の実施形態の負荷電流源にスイッチを加える形態である。図9は、第6の実施形態の周辺回路領域を示す回路図である。図中、21は負荷電流源スイッチ、22は負荷電流源スイッチのゲート線であり、他の部品番号は前述のとおりである。図10の駆動タイミングチャートを使って、負荷電流源スイッチ21の使い方を説明する。図9の負荷電流源スイッチのゲート線は、図10のφPVLのタイミングでオンオフ動作される。つまり、画素選択の時間はオンにするが、それ以外の時間はオフにするのである。
図8は、本発明の第1〜第6の実施形態に記載の固体撮像装置をカメラ(撮像システム)に適用した際の構成例を示す回路ブロック図である。本実施形態は、上記実施形態の固体撮像装置をカメラに応用する場合の例を示したものである。上記実施形態の固体撮像装置は、固体撮像素子54に対応する。撮影レンズ(光学系)52の手前にはシャッター51があり、露出を制御する。絞り53により必要に応じ光量を制御し、撮影レンズ52は固体撮像素子54に光を結像させる。固体撮像素子54から出力された撮像信号は信号処理回路55で処理され、A/D変換部56によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。出力されるディジタル信号はさらに信号処理部57で演算処理される。処理されたディジタル信号はメモリ部60に蓄えられたり、外部I/F部63を通して外部の機器に送られる。固体撮像素子54、撮像信号処理回路55、A/D変換部56、信号処理部57はタイミング発生部58により制御される他、システム全体は全体制御部・演算部59で制御される。記録媒体62に画像を記録するために、出力ディジタル信号は全体制御部・演算部59で制御される記録媒体制御I/F部61を通して、記録される。
2 垂直信号線
3 水平走査回路
4 負荷電流源構成回路
5 電流源最終段MOSトランジスタの共通ゲート線
6 輝度信号用水平信号線
7 コンデンサ
8 信号読み出し回路
9 FD電位生成回路
10 負荷電流源最終段MOSトランジスタ
11 垂直走査回路
12 負荷電流源遮断用MOSトランジスタ
13 n型シリコン基板
14 p型ウエル
15 n型領域
16 ノイズレベル用水平信号線
17 メインアンプ
18 酸化膜
19 外部信号端子
20 FD電位供給線
Claims (12)
- 光電変換された電荷を増幅するためのアンプ用電界効果トランジスタと、
前記アンプ用電界効果トランジスタのソース電極に接続される信号線と、
前記信号線に接続される電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタと、
前記電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタのゲート電極に接続されるコンデンサとを有し、
前記コンデンサは、互いに隣接する複数の前記信号線ごとに1つが前記電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタのゲート電極に接続されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記コンデンサは、MOS構造によって形成されていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記アンプ用電界効果トランジスタ、前記信号線及び前記電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタは複数配置され、
前記コンデンサは、前記各信号線ごとに前記電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタのゲート電極に接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。 - 前記コンデンサの容量は、1〜100fFであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記信号線と前記電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタとの間にスイッチを設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- さらに、電荷を蓄積し、前記アンプ用電界効果トランジスタのゲート電極に接続される画素コンデンサを有し、
前記画素コンデンサの電位制御は、前記信号線を介して行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - さらに、電荷を蓄積し、前記アンプ用電界効果トランジスタのゲート電極に接続される画素コンデンサを有し、
前記画素コンデンサの電位制御は、前記アンプ用電界効果トランジスタのドレイン電極に接続された供給線を介して行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記アンプ用電界効果トランジスタ、前記信号線及び前記電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタは複数配置され、
前記コンデンサは、2本の前記信号線ごとに1つが前記電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタのゲート電極に接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。 - 前記アンプ用電界効果トランジスタ、前記信号線及び前記電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタは複数配置され、
前記コンデンサは、4本の前記信号線ごとに1つが前記電流源の負荷を構成する電界効果トランジスタのゲート電極に接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。 - さらに、光電変換により電荷を生成する光電変換手段と、
電荷を蓄積し、前記アンプ用電界効果トランジスタのゲート電極に接続される画素コンデンサと、
前記光電変換手段の電荷を前記画素コンデンサに転送するための転送手段と
を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記画素コンデンサ及び前記アンプ用電界効果トランジスタは、複数個の前記光電変換手段ごとに1つが設けられ、
前記転送手段は、前記各光電変換手段ごとに1つが設けられることを特徴とする請求項10記載の固体撮像装置。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置へ光を結像する光学系と、
前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路と
を有することを特徴とする撮像システム。
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