JP5632374B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像装置に関するものである。

固体撮像装置は、フォトダイオードおよび電荷蓄積部を各々有するＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、受光部の各画素部Ｐ_ｍ,ｎに対して或る期間にフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させるとともに行毎に各画素部Ｐ_ｍ,ｎの当該蓄積電荷量に応じたデータを出力させる行選択部と、受光部の各画素部Ｐ_ｍ,ｎから出力されたデータを入力して各画素部Ｐ_ｍ,ｎのフォトダイオードにおける発生電荷量に応じたデータを出力する読出部とを備え、また、この読出部から出力されたデータをＡＤ変換してデジタル値を出力するＡＤ変換部を更に備える場合がある。

このような固体撮像装置は、受光部の各画素部Ｐ_ｍ,ｎに到達した光の強度を検出して撮像することができる。また、近年では、このような固体撮像装置を用いて撮像だけでなく光通信を行うことが試みられている。例えば、特許文献１に開示された発明の固体撮像装置は、各画素部からデータを読み出す複数の手段を有していて、そのうちの第１読出し手段により画素部毎にデータを読み出すことで撮像をすることができ、また、第２読出し手段により特定の１または２以上の画素部のフォトダイオードから生じた電流信号を加算して出力することで光信号を受信することができる。

特許第３９９５９５９号公報

特許文献１に開示された発明の固体撮像装置は、何れの読出し手段によりデータを読み出すかを記憶する記憶部や、その記憶内容に従って特定の読出し手段によりデータを読み出すために出力経路を切り替える多数のスイッチを、画素部毎に備える必要がある。したがって、特許文献１に開示された発明の固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と比べて、１画素部当りの領域の面積が大きく、また、受光部の領域の面積に対する全フォトダイオードの領域の面積の比である開口率が小さい。

また、特許文献１に開示された発明の固体撮像装置は、受光部において複数個の光信号受信領域が存在することが想定される場合に、その想定される光信号受信領域の個数と同じ数の第２信号読出し手段を備えることが必要である。したがって、このことによっても、特許文献１に開示された発明の固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と比べて、１画素部当りの領域の面積が大きく、また、開口率が小さい。

さらに、特許文献１に開示された発明の固体撮像装置は、Ｋ個の第２信号読出し手段を備える場合に、Ｋ個より多い個数の光信号受信領域が受光部において存在すると、何れかの光信号受信領域に到達する光信号を受信することができない。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、１画素部当りの領域の面積の増大および開口率の低減を抑制することができ、受光部における光信号受信領域の個数の変動に対して柔軟に対応することができる光通信用の固体撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る固体撮像装置は、(1) 入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷を蓄積する電荷蓄積部と、電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するための第１スイッチと、電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するための第２スイッチと、を各々有するＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎが、Ｍ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、(2) 受光部における何れかの第ｍ１行を選択し、その行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎに対して、フォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、第１スイッチを閉じることで電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ１_ｎへ出力させる第１行選択部と、(3) 受光部における何れかの第ｍ２行を選択し、その行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎに対して、フォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、第２スイッチを閉じることで電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ２_ｎへ出力させる第２行選択部と、(4) Ｎ本の読出信号線Ｌ１_１〜Ｌ１_Ｎと接続され、第１行選択部により選択された受光部における第ｍ１行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎから読出信号線Ｌ１_ｎへ出力されたデータを入力して、第ｍ１行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力する第１読出部と、(5) Ｎ本の読出信号線Ｌ２_１〜Ｌ２_Ｎと接続され、第２行選択部により選択された受光部における第ｍ２行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎから読出信号線Ｌ２_ｎへ出力されたデータを入力して、第ｍ２行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力する第２読出部と、を備えることを特徴とする。さらに、本発明に係る固体撮像装置は、第１行選択部と第２行選択部とが受光部において互いに異なる行を選択し、第１行選択部および第１読出部と第２行選択部および第２読出部とが互いに並列的に動作をすることを特徴とする。ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数であり、ｍ，ｍ１，ｍ２は１以上Ｍ以下の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の整数である。

本発明に係る固体撮像装置では、第１行選択部により、受光部における何れかの第ｍ１行が選択され、その行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎにおいて、フォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積され、第１スイッチが閉じることで電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータが読出信号線Ｌ１_ｎへ出力される。各読出信号線Ｌ１_ｎと接続された第１読出部では、第１行選択部により選択された受光部における第ｍ１行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎから読出信号線Ｌ１_ｎへ出力されたデータが入力されて、第ｍ１行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータが出力される。

一方、第２行選択部により、受光部における何れかの第ｍ２行が選択され、その行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎにおいて、フォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積され、第２スイッチが閉じることで電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータが読出信号線Ｌ２_ｎへ出力される。各読出信号線Ｌ２_ｎと接続された第２読出部では、第２行選択部により選択された受光部における第ｍ２行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎから読出信号線Ｌ２_ｎへ出力されたデータが入力されて、第ｍ２行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータが出力される。

第１行選択部と第２行選択部とにより、受光部において互いに異なる行が選択される。そして、第１行選択部および第１読出部と、第２行選択部および第２読出部とは、互いに並列的に動作をする。これにより、例えば、第１行選択部および第１読出部により画像データが得られ、第２行選択部および第２読出部により通信データが得られる。

本発明に係る固体撮像装置は、(a1) 受光部において、各画素部Ｐ_ｍ,ｎのフォトダイオードの接合容量部および電荷蓄積部それぞれの放電ならびに電荷蓄積部による電荷蓄積を指示する制御信号を各画素部Ｐ_ｍ,ｎへ与えるための制御信号線が行毎に設けられ、各制御信号線の両端にスイッチまたはトライステートバッファが設けられ、(b1) 第１行選択部が、第ｍ１行の制御信号線の第１端に設けられたスイッチまたはトライステートバッファを介して該制御信号線へ制御信号を出力し、(c1) 第２行選択部が、第ｍ２行の制御信号線の第２端に設けられたスイッチまたはトライステートバッファを介して該制御信号線へ制御信号を出力するのが好適である。

この場合、(b2) 第１行選択部が、Ｍ個のラッチ回路を含み、そのうちの第ｍ１のラッチ回路に保持したデータが有意値であるときに第ｍ１行の制御信号線の第１端に設けられたスイッチまたはトライステートバッファを介して該制御信号線へ制御信号を出力し、(c2) 第２行選択部が、Ｍ個のラッチ回路を含み、そのうちの第ｍ２のラッチ回路に保持したデータが有意値であるときに第ｍ２行の制御信号線の第２端に設けられたスイッチまたはトライステートバッファを介して該制御信号線へ制御信号を出力するのが好適である。

或いは、本発明に係る固体撮像装置は、(a3) 受光部において、各画素部Ｐ_ｍ,ｎのフォトダイオードの接合容量部および電荷蓄積部それぞれの放電ならびに電荷蓄積部による電荷蓄積を指示する制御信号を各画素部Ｐ_ｍ,ｎへ与えるための制御信号線が行毎に設けられ、各制御信号線の一端に論理和回路が設けられ、(b3) 第１行選択部が、第ｍ１行の制御信号線の一端に設けられた論理和回路を介して該制御信号線へ制御信号を出力し、(c3) 第２行選択部が、第ｍ２行の制御信号線の一端に設けられた論理和回路を介して該制御信号線へ制御信号を出力するのが好適である。

この場合、(b4) 第１行選択部が、Ｍ個のラッチ回路を含み、そのうちの第ｍ１のラッチ回路に保持したデータが有意値であるときに第ｍ１行の制御信号線の一端に設けられた論理和回路を介して該制御信号線へ制御信号を出力し、(c4) 第２行選択部が、Ｍ個のラッチ回路を含み、そのうちの第ｍ２のラッチ回路に保持したデータが有意値であるときに第ｍ２行の制御信号線の一端に設けられた論理和回路を介して該制御信号線へ制御信号を出力するのが好適である。

本発明に係る固体撮像装置は、第１行選択部および第２行選択部それぞれのＭ個のラッチ回路が行順に縦続接続されてシフトレジスタを構成しており、そのシフトレジスタにおける初段のラッチ回路にＭビットのデータをシリアル入力することで各ラッチ回路がデータを保持するのが好適である。

本発明に係る固体撮像装置は、第１行選択部が、これに含まれるＭ個のラッチ回路のうち保持データが有意値であるラッチ回路に対応する複数の行に対して一定時間間隔で順次に制御信号を出力し、第２行選択部が、これに含まれるＭ個のラッチ回路のうち保持データが有意値であるラッチ回路に対応する複数の行に対して一定時間間隔で順次に制御信号を出力するのが好適である。

本発明に係る固体撮像装置は、１画素部当りの領域の面積の増大および開口率の低減を抑制することができ、受光部における光信号受信領域の個数の変動に対して柔軟に対応することができる。

図１は第１実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成を示す図である。 図２は第１実施形態に係る固体撮像装置１の第１読出部４０および第２読出部５０の構成を示す図である。 図３は第１実施形態に係る固体撮像装置１の画素部Ｐ_ｍ,ｎおよび保持部４１_ｎの回路構成を示す図である。 図４は第１実施形態に係る固体撮像装置１の差演算部４３の回路構成を示す図である。 図５は第１実施形態に係る固体撮像装置１の第１行選択部２０の構成を示す図である。 図６は第１実施形態に係る固体撮像装置１の第１行選択部２０の制御信号生成回路２１_ｍの構成を示す図である。 図７は第１実施形態に係る固体撮像装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図８は第１実施形態に係る固体撮像装置１の動作の他の一例を示すタイミングチャートである。 図９は第１実施形態に係る固体撮像装置１の動作の更に他の一例を示すタイミングチャートである。 図１０は第２実施形態に係る固体撮像装置２の概略構成を示す図である。 図１１は第２実施形態に係る固体撮像装置２の第１行選択部２０および第２行選択部３０の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）

図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成を示す図である。この図に示される固体撮像装置１は、受光部１０，第１行選択部２０，第２行選択部３０，第１読出部４０，第２読出部５０および制御部６０を備える。

受光部１０はＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎを含む。Ｍ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎは、共通の構成を有していて、Ｍ行Ｎ列に２次元配列されている。各画素部Ｐ_ｍ,ｎは第ｍ行第ｎ列に位置している。ここで、Ｍ，Ｎは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の各整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。

各画素部Ｐ_ｍ,ｎは、入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有する。各画素部Ｐ_ｍ,ｎは、第１行選択部２０または第２行選択部３０から制御信号線を介して受け取った各種の制御信号に基づいて、フォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積し、その電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ１_ｎまたは読出信号線Ｌ２_ｎへ出力する。

第１行選択部２０は、受光部１０における何れかの第ｍ１行を選択し、その行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎに対して、フォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、その電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ１_ｎへ出力させる。

第２行選択部３０は、受光部１０における何れかの第ｍ２行を選択し、その行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎに対して、フォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、その電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ２_ｎへ出力させる。

ここで、ｍ１，ｍ２は１以上Ｍ以下の整数である。第１行選択部２０および第２行選択部３０それぞれが選択する行の数は任意であるが、データの出力は各行ごとに順次行われる。ただし、第１行選択部２０と第２行選択部３０とは、受光部１０において互いに異なる行を選択する。

第１読出部４０は、Ｎ本の読出信号線Ｌ１_１〜Ｌ１_Ｎと接続され、第１行選択部２０により選択された受光部１０における第ｍ１行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎから読出信号線Ｌ１_ｎへ出力されたデータを入力して、第ｍ１行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力する。

第２読出部５０は、Ｎ本の読出信号線Ｌ２_１〜Ｌ２_Ｎと接続され、第２行選択部３０により選択された受光部１０における第ｍ２行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎから読出信号線Ｌ２_ｎへ出力されたデータを入力して、第ｍ２行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力する。

制御部６０は、第１行選択部２０，第２行選択部３０，第１読出部４０および第２読出部５０それぞれの動作を制御することで、固体撮像装置１全体の動作を制御する。制御部６０により制御されて、第１行選択部２０および第１読出部４０と、第２行選択部３０および第２読出部５０とは、互いに並列的に動作をすることができる。

図２は、第１実施形態に係る固体撮像装置１の第１読出部４０および第２読出部５０の構成を示す図である。この図では、受光部１０においてはＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎのうち第ｍ行第ｎ列の画素部Ｐ_ｍ,ｎが代表して示され、また、第１読出部４０および第２読出部５０それぞれにおいては該画素部Ｐ_ｍ,ｎに関連する構成要素が示されている。

第１読出部４０は、Ｎ個の保持部４１_１〜４１_Ｎ，第１列選択部４２および差演算部４３を含む。Ｎ個の保持部４１_１〜４１_Ｎは共通の構成を有している。各保持部４１_ｎは、受光部１０における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎと読出信号線Ｌ１_ｎを介して接続されていて、第１行選択部２０により選択された第ｍ１行の画素部Ｐ_ｍ１,ｎから読出信号線Ｌ１_ｎへ出力されたデータを入力して、そのデータを保持し、その保持したデータを出力することができる。各保持部４１_ｎは、ノイズ成分が重畳された信号成分のデータを入力して保持するとともに、ノイズ成分のみのデータを入力して保持するのが好適である。

Ｎ個の保持部４１_１〜４１_Ｎは、第１列選択部４２から受け取った各種の制御信号に基づいて、同一タイミングでデータをサンプリングして保持し、その保持したデータを順次に出力することができる。差演算部４３は、Ｎ個の保持部４１_１〜４１_Ｎそれぞれから順次に出力されたデータを入力し、ノイズ成分が重畳された信号成分のデータからノイズ成分のみのデータを差し引いて、信号成分に応じたデータを出力する。差演算部４３は、信号成分に応じたデータをアナログデータとして出力してもよいし、ＡＤ変換機能を有していてデジタルデータを出力してもよい、このようにして、第１読出部４０は、第ｍ１行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力することができる。

第２読出部５０は、Ｎ個の保持部５１_１〜５１_Ｎ，第２列選択部５２および差演算部５３を含む。Ｎ個の保持部５１_１〜５１_Ｎは共通の構成を有している。各保持部５１_ｎは、受光部１０における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎと読出信号線Ｌ２_ｎを介して接続されていて、第２行選択部２０により選択された第ｍ２行の画素部Ｐ_ｍ２,ｎから読出信号線Ｌ２_ｎへ出力されたデータを入力して、そのデータを保持し、その保持したデータを出力することができる。各保持部５１_ｎは、ノイズ成分が重畳された信号成分のデータを入力して保持するとともに、ノイズ成分のみのデータを入力して保持するのが好適である。

Ｎ個の保持部５１_１〜５１_Ｎは、第２列選択部５２から受け取った各種の制御信号に基づいて、同一タイミングでデータをサンプリングして保持し、その保持したデータを順次に出力することができる。差演算部５３は、Ｎ個の保持部５１_１〜５１_Ｎそれぞれから順次に出力されたデータを入力し、ノイズ成分が重畳された信号成分のデータからノイズ成分のみのデータを差し引いて、信号成分に応じたデータを出力する。差演算部５３は、信号成分に応じたデータをアナログデータとして出力してもよいし、ＡＤ変換機能を有していてデジタルデータを出力してもよい、このようにして、第２読出部５０は、第ｍ２行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力することができる。

図３は、第１実施形態に係る固体撮像装置１の画素部Ｐ_ｍ,ｎおよび保持部４１_ｎの回路構成を示す図である。この図でも、受光部１０においてはＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎのうち第ｍ行第ｎ列の画素部Ｐ_ｍ,ｎが代表して示され、また、第１読出部４０においては該画素部Ｐ_ｍ,ｎに関連する保持部４１_ｎが示されている。なお、保持部５１_ｎの構成は保持部４１_ｎの構成と同様である。

各画素部Ｐ_ｍ,ｎは、ＡＰＳ（Active Pixel Sensor）方式のものであって、フォトダイオードＰＤおよび６個のＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４_１，Ｔ４_２，Ｔ５を含む。この図に示されるように、トランジスタＴ１，トランジスタＴ２およびフォトダイオードＰＤは順に直列的に接続されていて、トランジスタＴ１のドレイン端子に基準電圧が入力され、フォトダイオードＰＤのアノ−ド端子が接地されている。トランジスタＴ１とトランジスタＴ２との接続点は、トランジスタＴ５を介してトランジスタＴ３のゲート端子に接続されている。

トランジスタＴ３のドレイン端子に基準電圧が入力される。トランジスタＴ３のソース端子は、トランジスタＴ４_１，Ｔ４_２それぞれのドレイン端子と接続されている。各画素部Ｐ_ｍ,ｎのトランジスタＴ４_１のソース端子は、読出信号線Ｌ１_ｎに接続されている。各画素部Ｐ_ｍ,ｎのトランジスタＴ４_２のソース端子は、読出信号線Ｌ２_ｎに接続されている。読出信号線Ｌ１_ｎおよび読出信号線Ｌ２_ｎそれぞれには定電流源が接続されている。

各画素部Ｐ_ｍ,ｎの転送用のトランジスタＴ２のゲート端子は、制御信号線ＬＴ_ｍと接続され、第１行選択部２０から出力されるTrans1(m)信号または第２行選択部３０から出力されるTrans2(m)信号が制御信号線ＬＴ_ｍ上のTrans(m)信号として入力される。各画素部Ｐ_ｍ,ｎのリセット用のトランジスタＴ１のゲート端子は、制御信号線ＬＲ_ｍと接続され、第１行選択部２０から出力されるReset1(m)信号または第２行選択部３０から出力されるReset2(m)信号が制御信号線上のReset(m)信号として入力される。各画素部Ｐ_ｍ,ｎのホールド用のトランジスタＴ５のゲート端子は、制御信号線ＬＨ_ｍと接続され、第１行選択部２０から出力されるHold1(m)信号または第２行選択部３０から出力されるHold2(m)信号が制御信号線上のHold(m)信号として入力される。

各画素部Ｐ_ｍ,ｎの出力選択用のトランジスタＴ４_１のゲート端子は、制御信号線ＬＡ１_ｍと接続され、第１行選択部２０から出力されるAddress1(m)信号が入力される。各画素部Ｐ_ｍ,ｎの出力選択用のトランジスタＴ４_２のゲート端子は、制御信号線ＬＡ２_ｍと接続され、第２行選択部３０から出力されるAddress2(m)信号が入力される。これらの制御信号（Reset(m)信号，Trans(m)信号，Hold(m)信号，Address1(m)信号，Address2(m)信号）は、第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎに対して共通に入力される。

制御信号線ＬＴ_ｍ，制御信号線ＬＲ_ｍおよび制御信号線ＬＨ_ｍは、行毎に設けられていて、第ｍ行の各画素部Ｐ_ｍ,ｎにおけるフォトダイオードＰＤの接合容量部および電荷蓄積部それぞれの放電ならびに電荷蓄積部による電荷蓄積を指示する制御信号（Reset(m)信号，Trans(m)信号，Hold(m)信号）を送る。これら制御信号線の第１端はスイッチを介して第１行選択部２０に接続され、また、これら制御信号線の第２端はスイッチを介して第２行選択部３０に接続されている。これら制御信号線それぞれの両端に設けられた２つのスイッチは、同時に閉じることはなく、常に少なくとも一方が開いている。なお、これらのスイッチに替えてトライステートバッファが用いられてもよく、この場合、これら制御信号線それぞれの両端に設けられた２つのトライステートバッファは、同時に導通状態になることはなく、常に少なくとも一方がハイインピーダンス状態にある。

制御信号線ＬＡ１_ｍおよび制御信号線ＬＡ２_ｍは、行毎に設けられていて、第ｍ行の各画素部Ｐ_ｍ,ｎにおける読出信号線Ｌ１_ｎまたは読出信号線Ｌ２_ｎへのデータ出力を指示する制御信号（Address1(m)信号，Address2(m)信号）を送る。各制御信号線ＬＡ１_ｍは第１行選択部２０に接続されている。各制御信号線ＬＡ２_ｍは第２行選択部３０に接続されている。Address1(m)信号とAddress2(m)信号とは同時にハイレベルとなることはなく、トランジスタＴ４_１とトランジスタＴ４_２とは同時にオン状態となることはない。

Reset(m)信号，Trans(m)信号およびHold(m)信号がハイレベルであるとき、フォトダイオードＰＤの接合容量部が放電され、また、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）が放電される。Trans(m)信号がローレベルであるとき、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は接合容量部に蓄積されていく。Reset(m)信号がローレベルであって、Trans(m)信号およびHold(m)信号がハイレベルであると、フォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積されていた電荷は、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に転送され蓄積される。

Address1(m)信号がハイレベルであるとき、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に蓄積されている電荷量に応じたデータ（ノイズ成分が重畳された信号成分のデータ）が、トランジスタＴ４_１を経て読出信号線Ｌ１_ｎへ出力され、第１読出部４０の保持部４１_ｎへ入力される。すなわち、トランジスタＴ４_１は、電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ１_ｎへ出力するための第１スイッチとして作用する。なお、電荷蓄積部が放電状態にあるときには、ノイズ成分のみのデータがトランジスタＴ４_１を経て読出信号線Ｌ１_ｎへ出力される。

Address2(m)信号がハイレベルであるとき、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に蓄積されている電荷量に応じたデータ（ノイズ成分が重畳された信号成分のデータ）が、トランジスタＴ４_２を経て読出信号線Ｌ２_ｎへ出力され、第２読出部５０の保持部５１_ｎへ入力される。すなわち、トランジスタＴ４_２は、電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ２_ｎへ出力するための第２スイッチとして作用する。なお、電荷蓄積部が放電状態にあるときには、ノイズ成分のみのデータがトランジスタＴ４_２を経て読出信号線Ｌ２_ｎへ出力される。

各保持部４１_ｎは、２つの容量素子Ｃ_１，Ｃ_２、および、４つのスイッチＳＷ_１１，ＳＷ_１２，ＳＷ_２１，ＳＷ_２２を含む。この保持部４１_ｎでは、スイッチＳＷ_１１およびスイッチＳＷ_１２は、直列的に接続されて読出信号線Ｌ１_ｎと配線Ｈline_s1との間に設けられ、容量素子Ｃ_１の一端は、スイッチＳＷ_１１とスイッチＳＷ_１２との間の接続点に接続され、容量素子Ｃ_１の他端は接地されている。また、スイッチＳＷ_２１およびスイッチＳＷ_２２は、直列的に接続されて読出信号線Ｌ１_ｎと配線Ｈline_n1との間に設けられ、容量素子Ｃ_２の一端は、スイッチＳＷ_２１とスイッチＳＷ_２２との間の接続点に接続され、容量素子Ｃ_２の他端は接地されている。

この保持部４１_ｎでは、スイッチＳＷ_１１は、第１列選択部４２から供給されるset_s1信号のレベルに応じて開閉する。スイッチＳＷ_２１は、第１列選択部４２から供給されるset_n1信号のレベルに応じて開閉する。set_s1信号およびset_n1信号は、Ｎ個の保持部４１_１〜４１_Ｎに対して共通に入力される。スイッチＳＷ_１２，ＳＷ_２２は、第１列選択部４２から供給されるhshift1(n)信号のレベルに応じて開閉する。

この保持部４１_ｎでは、set_n1信号がハイレベルからローレベルに転じてスイッチＳＷ_２１が開くときに画素部Ｐ_ｍ,ｎから読出信号線Ｌ１_ｎへ出力されていたノイズ成分が、それ以降、容量素子Ｃ_２により電圧値out_n1(n)として保持される。set_s1信号がハイレベルからローレベルに転じてスイッチＳＷ_１１が開くときに画素部Ｐ_ｍ,ｎから読出信号線Ｌ１_ｎへ出力されていたノイズ成分が重畳された信号成分が、それ以降、容量素子Ｃ_１により電圧値out_s1(n)として保持される。そして、hshift1(n)信号がハイレベルになると、スイッチＳＷ_１２が閉じて、容量素子Ｃ_１により保持されていた電圧値out_s1(n)が配線Ｈline_s1へ出力され、また、スイッチＳＷ_２２が閉じて、容量素子Ｃ_２により保持されていた電圧値out_n1(n)が配線Ｈline_n1へ出力される。これら電圧値out_s1(n)と電圧値out_n1(n)との差が、画素部Ｐ_ｍ,ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を表す。

図４は、第１実施形態に係る固体撮像装置１の差演算部４３の回路構成を示す図である。なお、差演算部５３の構成は差演算部４３の構成と同様である。この図に示されるように、差演算部４３は、アンプＡ_１〜Ａ_３、スイッチＳＷ_１，ＳＷ_２、および、抵抗器Ｒ_１〜Ｒ_４を含む。アンプＡ_３の反転入力端子は、抵抗器Ｒ_１を介してバッファアンプＡ_１の出力端子と接続され、抵抗器Ｒ_３を介して自己の出力端子と接続されている。アンプＡ_３の非反転入力端子は、抵抗器Ｒ_２を介してバッファアンプＡ_２の出力端子と接続され、抵抗器Ｒ_４を介して接地電位と接続されている。バッファアンプＡ_１の入力端子は、配線Ｈline_s1を介してＮ個の保持部４１_１〜４１_Ｎと接続され、スイッチＳＷ_１を介して接地電位と接続されている。バッファアンプＡ_２の入力端子は、配線Ｈline_n1を介してＮ個の保持部４１_１〜４１_Ｎと接続され、スイッチＳＷ_２を介して接地電位と接続されている。

差演算部４３のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_２は、第１列選択部４２から供給されるhreset1信号により制御されて開閉動作する。スイッチＳＷ_１が閉じることで、バッファアンプＡ_１の入力端子に入力される電圧値がリセットされる。スイッチＳＷ_２が閉じることで、バッファアンプＡ_２の入力端子に入力される電圧値がリセットされる。スイッチＳＷ_１，ＳＷ_２が開いているときに、Ｎ個の保持部４１_１〜４１_Ｎのうちの何れかの保持部４１_ｎから配線Ｈline_s1，Ｈline_n1へ出力された電圧値out_s1(n)，out_n1(n)が、バッファアンプＡ_１，Ａ_２の入力端子に入力される。バッファアンプＡ_１，Ａ_２それぞれの増幅率を１とし、４個の抵抗器Ｒ_１〜Ｒ_４それぞれの抵抗値が互いに等しいとすると、差演算部４３の出力端子から出力される電圧値は、配線Ｈline_s1および配線Ｈline_n1それぞれを経て入力される電圧値の差を表し、ノイズ成分が除去されたものとなる。

図５は、第１実施形態に係る固体撮像装置１の第１行選択部２０の構成を示す図である。この図に示されるように、第１行選択部２０は、第１のシフトレジスタを構成するＭ個の制御信号生成回路２１_１〜２１_Ｍ，および，第２のシフトレジスタを構成するＭ個のラッチ回路２２_１〜２２_Ｍを含む。

Ｍ個の制御信号生成回路２１_１〜２１_Ｍそれぞれは、共通の構成を有して順に縦続接続されている。すなわち、各制御信号生成回路２１_ｍの入力端子Ｉは前段の制御信号生成回路２１_ｍ−１の出力端子Ｏに接続されている（ここでは、ｍは２以上Ｍ以下の各整数）。初段の制御信号生成回路２１_１の入力端子Ｉは、クロックＶＣＬＫ１が指示する或るタイミングでハイレベルであって以降はローレベルであるvshift1(0)信号を入力する。

各制御信号生成回路２１_ｍは、クロックＶＣＬＫ１に同期して動作し、基本制御信号１を入力して、対応するラッチ回路２２_ｍにより保持されるデータrow_sel1_data[m]がハイレベルであるときに、Reset1(m)信号，Trans1(m)信号，Hold1(m)信号およびAddress1(m)信号を出力する。各制御信号生成回路２１_ｍは、対応するラッチ回路２２_ｍにより保持されるデータrow_sel1_data[m]がローレベルであるときには、Reset1(m)信号，Trans1(m)信号，Hold1(m)信号およびAddress1(m)信号を出力しない。

Ｍ個のラッチ回路２２_１〜２２_Ｍそれぞれは、Ｄフリップフロップであって順に縦続接続されている。すなわち、各ラッチ回路２２_ｍの入力端子Ｄは前段のラッチ回路２２_ｍ−１の出力端子Ｑに接続されている（ここでは、ｍは２以上Ｍ以下の各整数）。初段のラッチ回路２２_１の入力端子Ｄは、Ｍビットのデータrow_sel1_data[M:1]をシリアルに入力する。各ラッチ回路２２_ｍは、クロックrow_sel1_clkに同期して動作することで、データrow_sel1_data[m]を保持することができる。

各ラッチ回路２２_ｍは、保持しているデータrow_sel1_data[m]を、対応する制御信号生成回路２１_ｍへ与える。また、各ラッチ回路２２_ｍは、保持しているデータrow_sel1_data[m]を、制御信号線ＬＴ_ｍ，制御信号線ＬＲ_ｍおよび制御信号線ＬＨ_ｍそれぞれの第１端に設けられているスイッチに与えて、これらスイッチの開閉動作を制御する。データrow_sel1_data[m]がハイレベルであるときに、これらのスイッチは閉じる。

第１行選択部２０は、vshift1(0)信号，クロックＶＣＬＫ１，基本制御信号１，Ｍビットのデータrow_sel1_data[M:1]およびクロックrow_sel1_clkを制御部６０から与えられる。

なお、第２行選択部３０は、第１行選択部２０と同様の構成を有し、第１のシフトレジスタを構成するＭ個の制御信号生成回路３１_１〜３１_Ｍ，および，第２のシフトレジスタを構成するＭ個のラッチ回路３２_１〜３２_Ｍを含んでいて、これらが第１行選択部２０と同様に構成されている。

図６は、第１実施形態に係る固体撮像装置１の第１行選択部２０の制御信号生成回路２１_ｍの構成を示す図である。各制御信号生成回路２１_ｍは、Ｄフリップフロップ２１０、論理反転回路２１１、論理積回路２１２〜２１７，２２０および論理和回路２１８，２１９を含む。各制御信号生成回路２１_ｍは、図５で説明した基本制御信号１として、All_reset1信号，Reset1信号，Trans1信号，Hold1信号およびAddress1信号を入力する。

各制御信号生成回路２１_ｍのＤフリップフロップ２１０は、前段の制御信号生成回路２１_ｍ−１から出力されるvshift1(m-1)信号を入力して、クロックＶＣＬＫ１が指示するタイミングで当該データを保持し、その保持したデータを出力する。

各制御信号生成回路２１_ｍの論理積回路２１２は、対応するラッチ回路２２_ｍから出力されるデータrow_sel1_data[m]を入力するとともに、Ｄフリップフロップ２１０から出力されるデータをも入力して、これらの論理積のデータを出力する。

各制御信号生成回路２１_ｍの論理積回路２１３は、対応するラッチ回路２２_ｍから出力されるデータrow_sel1_data[m]が論理反転回路２１１により論理反転されたデータを入力するとともに、前段の制御信号生成回路２１_ｍ−１から出力されるvshift1(m-1)信号のデータをも入力して、これらの論理積のデータを出力する。

各制御信号生成回路２１_ｍの論理和回路２１８は、論理積回路２１２および論理積回路２１３それぞれのデータを入力して、これらの論理和のデータをvshift1(m)信号として出力する。

各制御信号生成回路２１_ｍの論理積回路２１４は、対応するラッチ回路２２_ｍから出力されるデータrow_sel1_data[m]を入力するとともに、Reset1信号のデータを入力して、これらの論理積のデータをReset1(m)信号として出力する。

各制御信号生成回路２１_ｍの論理積回路２１５は、対応するラッチ回路２２_ｍから出力されるデータrow_sel1_data[m]を入力するとともに、Trans1信号のデータを入力して、これらの論理積のデータをTrans1(m)信号として出力する。

各制御信号生成回路２１_ｍの論理積回路２１６は、対応するラッチ回路２２_ｍから出力されるデータrow_sel1_data[m]とAll_reset1信号のデータの論理積のデータ（論理積回路２２０の出力データ）と論理積回路２１２の出力データとの論理和のデータ（論理和回路２１９の出力データ）を入力するとともに、Hold1信号のデータを入力して、これらの論理積のデータをHold1(m)信号として出力する。

各制御信号生成回路２１_ｍの論理積回路２１７は、Address1信号のデータを入力するとともに、論理積回路２１２の出力データをも入力して、これらの論理積のデータをAddress1(m)信号として出力する。

このような構成を有する第１行選択部２０では、Ｍ個のラッチ回路２２_１〜２２_Ｍのうちの第ｍ１のラッチ回路２２_ｍ１に保持したデータがハイレベルである場合にのみ、これに対応する制御信号生成回路２１_ｍ１は、第ｍ１行の制御信号線の第１端に設けられたスイッチまたはトライステートバッファを介して該制御信号線へ制御信号（Reset(m)信号，Trans(m)信号，Hold(m)信号）を出力することができ、また、Address1(m)信号をも出力することができる。各制御信号生成回路２１_ｍから出力される制御信号はReset1(m)信号，Trans1(m)信号, Hold1(m)信号であるが、これらの信号が、第ｍ行の制御信号線、例えば、LRm、LTm、LHm, の第１端に設けられたスイッチまたはトライステートバッファを介して該制御信号線へ出力されると、それぞれ、Reset(m), Trans(m), Hold(m)として扱われる。

また、このような構成を有する第１行選択部２０では、Ｍ個のラッチ回路２２_１〜２２_Ｍのうち保持データがローレベルであるラッチ回路に対応する制御信号生成回路は、制御信号を出力することなく、前段から到達したvshift1信号を直ちに後段へ出力することができる。すなわち、Ｍ個のラッチ回路２２_１〜２２_Ｍのうち保持データがハイレベルであるラッチ回路のみが実質的なシフトレジスタを構成している。したがって、第１行選択部２０は、Ｍ個のラッチ回路２２_１〜２２_Ｍのうち保持データがハイレベルであるラッチ回路に対応する行に対して一定時間間隔（クロックＶＣＬＫ１の周期）で順次に制御信号を出力することができる。

既に説明したとおり、第１行選択部２０と第２行選択部３０とは、受光部１０において互いに異なる行を選択する。また、第１行選択部２０および第１読出部４０と、第２行選択部３０および第２読出部５０とは、互いに並列的に動作をすることができる。以下では、受光部１０におけるＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎのうち第ｘ１行第ｙ１列の画素部Ｐ_{ｘ１,ｙ１}および第ｘ２行第ｙ２列の画素部Ｐ_{ｘ２,ｙ２}それぞれに光信号が到達するとした場合を想定する。

この場合、第１行選択部２０は、受光部１０における第ｘ１行および第ｘ２行を除く(Ｍ−２)行を順次に選択して、各行の各画素部に対して、フォトダイオードＰＤで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、その電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータをトランジスタＴ４_１から読出信号線Ｌ１_ｎへ出力させる。第１読出部４０は、第１行選択部２０により選択された受光部１０における各行（第ｘ１行および第ｘ２行を除く。）の各画素部から読出信号線Ｌ１_ｎへ出力されたデータを入力して、各画素部のフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じたデータを出力する。これらのデータを得ることにより撮像をすることができる。ただし、第ｘ１行および第ｘ２行については、画像データが得られないが、両隣の行の画像データから補間すればよい。

また、第２行選択部３０は、受光部１０における第ｘ１行および第ｘ２行を順次に選択して、各行の各画素部に対して、フォトダイオードＰＤで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、その電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータをトランジスタＴ４_２から読出信号線Ｌ２_ｎへ出力させる。第２読出部５０は、第２行選択部３０により選択された受光部１０における第ｘ１行および第ｘ２行の各画素部から読出信号線Ｌ２_ｎへ出力されたデータを入力して、各画素部のフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じたデータを出力する。なお、第２読出部５０は、第ｘ１行については第ｙ１列の画素部Ｐ_{ｘ１,ｙ１}のデータのみを出力し、第ｘ２行については第ｙ２列の画素部Ｐ_{ｘ２,ｙ２}のデータのみを出力してもよい。これらのデータを得ることで光通信データを取得することができる。

図７は、第１実施形態に係る固体撮像装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。ここでは、簡略化のためにＭ＝Ｎ＝４ とし、第２行第２列の画素部Ｐ_２,２および第２行第３列の画素部Ｐ_２,３それぞれに光信号が到達するとし、また、第２読出部５０が２個の画素部Ｐ_２,２および画素部Ｐ_２,３それぞれのデータのみを出力することとする。この場合、第１行選択部２０において、ラッチ回路２２_１，２２_３および２２_４それぞれにはハイレベル値が保持され、ラッチ回路２２_２にはローレベル値が保持される。また、第２行選択部３０において、ラッチ回路３２_１，３２_３および３２_４それぞれにはローレベル値が保持され、ラッチ回路３２_２にはハイレベル値が保持される。これらの設定は読み出し前に行われることを想定している。同じ領域を続けて読み出すときには、再設定は不要である。読み出す領域を変えるときは、フレームとフレームとの間の時間に再設定を行う。

同図には、上から順に、第１行の４個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_１,４に与えられる制御信号（Trans(1)，Reset(1)信号，Hold(1)信号，Address1(1)信号，Address2(1)信号）、第２行の４個の画素部Ｐ_２,１〜Ｐ_２,４に与えられる制御信号（Trans(2)，Reset(2)信号，Hold(2)信号，Address1(2)信号，Address2(2)信号）、第３行の４個の画素部Ｐ_３,１〜Ｐ_３,４に与えられる制御信号（Trans(3)，Reset(3)信号，Hold(3)信号，Address1(3)信号，Address2(3)信号）、第４行の４個の画素部Ｐ_４,１〜Ｐ_４,４に与えられる制御信号（Trans(4)，Reset(4)信号，Hold(4)信号，Address1(4)信号，Address2(4)信号）、第１読出部４０から出力されるデータの内容（フレーム，行，列）、および、第２読出部５０から出力されるデータの内容（フレーム，行，列）、が示されている。

この図に示されるように、第１行選択部２０により選択される第１行，第３行および第４行の各画素部は、同一タイミングでフォトダイオードにおいて発生した電荷が電荷蓄積部に転送され蓄積される。そして、第１行選択部２０により第１行，第３行および第４行が順次に選択されて、第１読出部４０からは、第１行の各画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_１,４それぞれのデータが順に出力され、次に第３行の各画素部Ｐ_３,１〜Ｐ_３,４それぞれのデータが順に出力され、更に次に第４行の各画素部Ｐ_４,１〜Ｐ_４,４それぞれのデータが順に出力されて、１フレームの画像データが得られる。各フレームにおいて各行のデータは一定時間間隔で出力される。一方、第２行選択部３０により第３行の各画素部が選択され、第２読出部５０から第２行の２個の画素部Ｐ_２,２および画素部Ｐ_２,３それぞれのデータが順に出力されて、通信データが得られる。

より具体的な例で説明すると以下のとおりである。ここでは、Ｍ＝４８０、Ｎ＝６４０とした固体撮像装置を備えたカメラを自動車に搭載し、このカメラにより車前方の風景を撮像することを想定する。受光部１０における或る行の或る画素部に、前車ブレーキランプＬＥＤから発生する点滅信号（前車のアクセル・ブレーキの踏み具合や左折・右折との距離などの情報を想定）が到達するとする。また、受光部１０における他の或る行の或る画素部に、信号機ＬＥＤから発生する点滅信号（赤信号・青信号の種類や待機時間・渋滞情報などを想定）が到達することとする。つまり、受光部１０の４８０行のうち、２行に到達した光信号を受信し、他の４７８行で撮像をすることとする。また、転送時間を４０画素読出し期間とし、ピクセルレートを１０ＭＨｚとする。

第１行選択部２０により選択される４７８行の各画素部のデータが第１読出部４０から出力される際のフレームレートは、以下の計算式（１）で得られる。一方、第２行選択部３０により選択される２行の各画素部のデータが第２読出部５０から出力される際のフレームレートは、以下の計算式（２）で得られる。

１０ＭＨｚ／４７８×(６４０＋４０) ＝ ３１.７ｆｐｓ …（１）
１０ＭＨｚ／２×(６４０＋４０) ＝ ７.３５ｋｆｐｓ …（２）

このように、第１行選択部２０および第１読出部４０により、通常の３０ｆｐｓでの撮像が可能である。このとき、２行欠陥ラインができるが、隣接行から補間すればよい。また、第２行選択部３０および第２読出部５０により、２行のみの高速読み出しのデータ受信レートレートは７ｋｆｐｓ以上になるので、３.５ｋｆｐｓ程度までの光信号であれば、データ受信することができる。なお、第２読出部５０により、光信号を受信する２行のうちの特定の画素部のデータのみを出力するようにすれば、更なる高速化が可能である。

以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、通常の固体撮像装置と比較して、各画素部Ｐ_ｍ,ｎにおいて１個の出力選択用のトランジスタが追加されただけであり、受光部１０において各行に１本の制御信号線が追加されるとともに各列に１本の読出信号線が追加されただけである。したがって、本実施形態に係る固体撮像装置１は、受光部１０において１画素部当りの領域の面積の増大および開口率の低減を抑制することができる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１は、第１行選択部２０により選択された受光部１０の行の画素部のデータが第１読出部４０により出力されて撮像データが得られ、また、第２行選択部３０により選択された受光部１０の行の画素部のデータが第２読出部５０により出力されて通信データが得られる。したがって、本実施形態に係る固体撮像装置１は、受光部１０における光信号受信領域の個数が変動したとしても、第１行選択部２０および第２行選択部３０それぞれにより行を自由に選択することができるので、光信号受信領域の個数の変動に対して柔軟に対応することができる。

なお、本実施形態に係る固体撮像装置１は、これまでに説明したように、第１行選択部２０および第１読出部４０により撮像データを得るとともに、第２行選択部３０および第２読出部５０により通信データを得ることができるが、その他の使用形態も可能である。例えば、本実施形態に係る固体撮像装置１は、第１行選択部２０により受光部１０の全ての行を選択し、第１読出部４０により全ての画素部のデータを出力するようにしてもよく、この場合には、通常の固体撮像装置と同様の撮像をすることができる。

また、例えば、本実施形態に係る固体撮像装置１は、図８にタイミングチャートが示されるように、第１行選択部２０および第１読出部４０ならびに第２行選択部３０および第２読出部５０の双方とも通信データを得ることとしてもよい。この図に示される例では、固体撮像装置１は、第１行選択部２０および第１読出部４０により第２行の２個の画素部Ｐ_２,２および画素部Ｐ_２,３それぞれの通信データを得るとともに、第２行選択部３０および第２読出部５０により第４行の２個の画素部Ｐ_４,３および画素部Ｐ_４,４それぞれの通信データを得る。この場合、第１行選択部２０および第１読出部４０によるデータ受信レートと、第２行選択部３０および第２読出部５０によるデータ受信レートとを、互いに異ならせることも可能である。

また、例えば、本実施形態に係る固体撮像装置１は、図９にタイミングチャートが示されるように、第１行選択部２０および第１読出部４０ならびに第２行選択部３０および第２読出部５０の双方とも画像データを得ることとしてもよい。この図に示される例では、固体撮像装置１は、第１行選択部２０および第１読出部４０により第１行および第３行の各画素部の画像データを得るとともに、第２行選択部３０および第２読出部５０により第２行および第４行の各画素部の画像データを得る。この場合、第１行選択部２０および第１読出部４０によるフレームレートと、第２行選択部３０および第２読出部５０によるフレームレートとを、互いに異ならせることも可能である。

（第２実施形態）

図１０は、第２実施形態に係る固体撮像装置２の概略構成を示す図である。この図に示される固体撮像装置２は、受光部１０，第１行選択部２０，第２行選択部３０，第１読出部４０，第２読出部５０および制御部６０を備える。これらの各構成要素は、第１実施形態に係る固体撮像装置１の構成要素と同様の構成を有する。

第１実施形態では第１行選択部２０と第２行選択部３０とは受光部１０を挟んで配置されたが、第２実施形態では、第１行選択部２０および第２行選択部３０は受光部１０の一方側に配置される。また、第２実施形態では、第１行選択部２０および第２行選択部３０それぞれから出力される制御信号が論理和回路を経て制御信号線へ出力される。

図１１は、第２実施形態に係る固体撮像装置２の第１行選択部２０および第２行選択部３０の構成を示す図である。第２実施形態における第１行選択部２０は、図５および図６を用いて説明した第１実施形態におけるものと同様の構成を有していて、第１のシフトレジスタを構成するＭ個の制御信号生成回路２１_１〜２１_Ｍ，および，第２のシフトレジスタを構成するＭ個のラッチ回路２２_１〜２２_Ｍを含む。第２行選択部３０は、第１行選択部２０と同様の構成を有し、第１のシフトレジスタを構成するＭ個の制御信号生成回路３１_１〜３１_Ｍ，および，第２のシフトレジスタを構成するＭ個のラッチ回路３２_１〜３２_Ｍを含んでいて、これらが第１行選択部２０と同様に構成されている。

第１行選択部２０は、vshift1(0)信号，クロックＶＣＬＫ１，基本制御信号１，Ｍビットのデータrow_sel1_data[M:1]およびクロックrow_sel1_clkを制御部６０から与えられる。第２行選択部３０は、vshift2(0)信号，クロックＶＣＬＫ２，基本制御信号２，Ｍビットのデータrow_sel2_data[M:1]およびクロックrow_sel2_clkを制御部６０から与えられて、第１行選択部２０と同様に動作する。

各ビットのデータrow_sel1_data[m]およびデータrow_sel2_data[m]は、同時にハイレベルであることはなく、少なくとも一方がローレベルである。各ビットのデータrow_sel1_data[m]およびデータrow_sel2_data[m]は、互いに論理反転関係にあってもよい。この場合には、論理反転回路を設けて、第１行選択部２０のラッチ回路２２_ｍに保持させるデータrow_sel1_data[m]と、第２行選択部３０のラッチ回路３２_ｍに保持させるデータrow_sel2_data[m]とを、互いに論理が反転したものとしてラッチ回路２２_ｍ，３２_ｍに保持させるようにするのが好適である。

第１行選択部２０の各制御信号生成回路２１_ｍは、対応するラッチ回路２２_ｍにより保持されるデータrow_sel1_data[m]がハイレベルであるときに、制御信号線ＬＲ_ｍの一端に設けられた論理和回路を介してReset1(m)信号を制御信号線ＬＲ_ｍへReset(m)信号として出力し、制御信号線ＬＴ_ｍの一端に設けられた論理和回路を介してTrans1(m)信号を制御信号線ＬＴ_ｍへTrans(m)信号として出力し、制御信号線ＬＨ_ｍの一端に設けられた論理和回路を介してHold1(m)信号を制御信号線ＬＨ_ｍへHold(m)信号として出力し、また、Address1(m)信号を制御信号線ＬＡ１_ｍへ出力する。

第２行選択部３０の各制御信号生成回路３１_ｍは、対応するラッチ回路３２_ｍにより保持されるデータrow_sel2_data[m]がハイレベルであるときに、制御信号線ＬＲ_ｍの一端に設けられた論理和回路を介してReset2(m)信号を制御信号線ＬＲ_ｍへReset(m)信号として出力し、制御信号線ＬＴ_ｍの一端に設けられた論理和回路を介してTrans2(m)信号を制御信号線ＬＴ_ｍへTrans(m)信号として出力し、制御信号線ＬＨ_ｍの一端に設けられた論理和回路を介してHold2(m)信号を制御信号線ＬＨ_ｍへHold(m)信号として出力し、また、Address2(m)信号を制御信号線ＬＡ２_ｍへ出力する。

第２実施形態に係る固体撮像装置２も、第１実施形態に係る固体撮像装置１と同様に動作して、同様の効果を奏することができる。

また、本発明は、第１および第２の各実施形態に限られるわけではない。例えば、上記実施形態では電荷蓄積部としてトランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域があげられているが、フォトダイオードが電荷蓄積部をかねてもよい。

光通信用の固体撮像装置において１画素部当りの領域の面積の増大および開口率の低減を抑制することができ、受光部における光信号受信領域の個数の変動に対して柔軟に対応する用途に適用することができる。

１，２ 固体撮像装置
１０ 受光部
２０ 第１行選択部
２１_１〜２１_Ｍ 制御信号生成回路
２２_１〜２２_Ｍ ラッチ回路
３０ 第２行選択部
３１_１〜３１_Ｍ 制御信号生成回路
３２_１〜３２_Ｍ ラッチ回路
４０ 第１読出部
４１_１〜４１_Ｎ 保持部
４２ 第１列選択部
４３ 差演算部
５０ 第２読出部
５１_１〜５１_Ｎ 保持部
５２ 第１列選択部
５３ 差演算部
６０ 制御部
Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎ 画素部
Ｌ１_１〜Ｌ１_Ｎ，Ｌ２_１〜Ｌ２_Ｎ 読出信号線
ＬＴ_１〜ＬＴ_Ｍ，ＬＲ_１〜ＬＲ_Ｍ，ＬＨ_１〜ＬＨ_Ｍ，ＬＡ１_１〜ＬＡ１_Ｍ，ＬＡ２_１〜ＬＡ２_Ｍ 制御信号線

Claims (6)

1. 入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するための第１スイッチと、前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するための第２スイッチと、を各々有するＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎが、Ｍ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、
   前記受光部における何れかの第ｍ１行を選択し、その行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎに対して、前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させ、前記第１スイッチを閉じることで前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ１_ｎへ出力させる第１行選択部と、
   前記受光部における何れかの第ｍ２行を選択し、その行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎに対して、前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させ、前記第２スイッチを閉じることで前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ２_ｎへ出力させる第２行選択部と、
   Ｎ本の読出信号線Ｌ１_１〜Ｌ１_Ｎと接続され、前記第１行選択部により選択された前記受光部における第ｍ１行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎから読出信号線Ｌ１_ｎへ出力されたデータを入力して、第ｍ１行の各画素部Ｐ_ｍ１,ｎの前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力する第１読出部と、
   Ｎ本の読出信号線Ｌ２_１〜Ｌ２_Ｎと接続され、前記第２行選択部により選択された前記受光部における第ｍ２行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎから読出信号線Ｌ２_ｎへ出力されたデータを入力して、第ｍ２行の各画素部Ｐ_ｍ２,ｎの前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力する第２読出部と、
   を備え、
   前記第１行選択部と前記第２行選択部とが前記受光部において互いに異なる行を選択し、
   前記第１行選択部および前記第１読出部と前記第２行選択部および前記第２読出部とが互いに並列的に動作をし、
   前記受光部において、各画素部Ｐ _ｍ,ｎ の前記フォトダイオードの接合容量部および前記電荷蓄積部それぞれの放電ならびに前記電荷蓄積部による電荷蓄積を指示する制御信号を各画素部Ｐ _ｍ,ｎ へ与えるための制御信号線が行毎に設けられ、各制御信号線の両端にスイッチまたはトライステートバッファが設けられ、
   前記第１行選択部が、第ｍ１行の前記制御信号線の第１端に設けられた前記スイッチまたは前記トライステートバッファを介して該制御信号線へ前記制御信号を出力し、
   前記第２行選択部が、第ｍ２行の前記制御信号線の第２端に設けられた前記スイッチまたは前記トライステートバッファを介して該制御信号線へ前記制御信号を出力する、
   ことを特徴とする固体撮像装置（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍ，ｍ１，ｍ２は１以上Ｍ以下の整数、ｎは１以上Ｎ以下の整数）。
2. 前記第１行選択部が、Ｍ個のラッチ回路を含み、そのうちの第ｍ１のラッチ回路に保持したデータが有意値であるときに第ｍ１行の前記制御信号線の第１端に設けられた前記スイッチまたは前記トライステートバッファを介して該制御信号線へ前記制御信号を出力し、
   前記第２行選択部が、Ｍ個のラッチ回路を含み、そのうちの第ｍ２のラッチ回路に保持したデータが有意値であるときに第ｍ２行の前記制御信号線の第２端に設けられた前記スイッチまたは前記トライステートバッファを介して該制御信号線へ前記制御信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するための第１スイッチと、前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するための第２スイッチと、を各々有するＭ×Ｎ個の画素部Ｐ _１,１ 〜Ｐ _Ｍ,Ｎ が、Ｍ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、
   前記受光部における何れかの第ｍ１行を選択し、その行の各画素部Ｐ _ｍ１,ｎ に対して、前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させ、前記第１スイッチを閉じることで前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ１ _ｎ へ出力させる第１行選択部と、
   前記受光部における何れかの第ｍ２行を選択し、その行の各画素部Ｐ _ｍ２,ｎ に対して、前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させ、前記第２スイッチを閉じることで前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ２ _ｎ へ出力させる第２行選択部と、
   Ｎ本の読出信号線Ｌ１ _１ 〜Ｌ１ _Ｎ と接続され、前記第１行選択部により選択された前記受光部における第ｍ１行の各画素部Ｐ _ｍ１,ｎ から読出信号線Ｌ１ _ｎ へ出力されたデータを入力して、第ｍ１行の各画素部Ｐ _ｍ１,ｎ の前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力する第１読出部と、
   Ｎ本の読出信号線Ｌ２ _１ 〜Ｌ２ _Ｎ と接続され、前記第２行選択部により選択された前記受光部における第ｍ２行の各画素部Ｐ _ｍ２,ｎ から読出信号線Ｌ２ _ｎ へ出力されたデータを入力して、第ｍ２行の各画素部Ｐ _ｍ２,ｎ の前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータを出力する第２読出部と、
   を備え、
   前記第１行選択部と前記第２行選択部とが前記受光部において互いに異なる行を選択し、
   前記第１行選択部および前記第１読出部と前記第２行選択部および前記第２読出部とが互いに並列的に動作をし、
   前記受光部において、各画素部Ｐ_ｍ,ｎの前記フォトダイオードの接合容量部および前記電荷蓄積部それぞれの放電ならびに前記電荷蓄積部による電荷蓄積を指示する制御信号を各画素部Ｐ_ｍ,ｎへ与えるための制御信号線が行毎に設けられ、各制御信号線の一端に論理和回路が設けられ、
   前記第１行選択部が、第ｍ１行の前記制御信号線の一端に設けられた前記論理和回路を介して該制御信号線へ前記制御信号を出力し、
   前記第２行選択部が、第ｍ２行の前記制御信号線の一端に設けられた前記論理和回路を介して該制御信号線へ前記制御信号を出力する、
   ことを特徴とする固体撮像装置（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍ，ｍ１，ｍ２は１以上Ｍ以下の整数、ｎは１以上Ｎ以下の整数）。
4. 前記第１行選択部が、Ｍ個のラッチ回路を含み、そのうちの第ｍ１のラッチ回路に保持したデータが有意値であるときに第ｍ１行の前記制御信号線の一端に設けられた前記論理和回路を介して該制御信号線へ前記制御信号を出力し、
   前記第２行選択部が、Ｍ個のラッチ回路を含み、そのうちの第ｍ２のラッチ回路に保持したデータが有意値であるときに第ｍ２行の前記制御信号線の一端に設けられた前記論理和回路を介して該制御信号線へ前記制御信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 前記第１行選択部および前記第２行選択部それぞれのＭ個のラッチ回路が行順に縦続接続されてシフトレジスタを構成しており、そのシフトレジスタにおける初段のラッチ回路にＭビットのデータをシリアル入力することで各ラッチ回路がデータを保持する、
   ことを特徴とする請求項２または４に記載の固体撮像装置。
6. 前記第１行選択部が、これに含まれるＭ個のラッチ回路のうち保持データが有意値であるラッチ回路に対応する複数の行に対して一定時間間隔で順次に前記制御信号を出力し、
   前記第２行選択部が、これに含まれるＭ個のラッチ回路のうち保持データが有意値であるラッチ回路に対応する複数の行に対して一定時間間隔で順次に前記制御信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項２または４に記載の固体撮像装置。
   

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