KR20150110262A - 고체 촬상 장치 - Google Patents

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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 화소 어레이부는 광전 변환된 전하를 축적하는 화소가 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스형으로 배치되고, 칼럼 ADC 회로는 상기 화소로부터 판독된 화소 신호와 기준 전압의 비교 결과에 기초하여, 상기 화소 신호의 AD 변환값을 칼럼마다 산출하며, 수직 신호선은 상기 화소로부터 판독된 화소 신호를 상기 칼럼마다 상기 칼럼 ADC 회로에 전송하고, 부하 회로는 상기 로우 방향으로 분산되어 배치되어, 상기 화소와의 사이에서 소스 폴로워 회로를 구성함으로써, 상기 화소로부터 상기 수직 신호선에 상기 칼럼마다 화소 신호를 판독한다.

Description

고체 촬상 장치{SOLID-STATE IMAGING DEVICE}
본 발명은 일반적으로 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2014년 3월 20일에 출원된 일본 특허 출원 제2014-57618호의 우선권의 이익을 향수하며, 그 일본 특허 출원의 전체 내용은 본 출원에서 원용된다.
고체 촬상 장치에서는, 신호 판독 시에 각 화소와의 사이에서 칼럼마다 소스 폴로워 회로를 구성함으로써, 화소 신호를 칼럼마다 병렬로 판독하는 방법이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 강도가 높은 광 입사에 의하여 발생하는 스트리킹(streaking)을 저감시키는 것이 가능한 고체 촬상 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태의 고체 촬상 장치는, 광전 변환된 전하를 축적하는 화소가 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스형으로 배치된 화소 어레이부와,
상기 화소로부터 판독된 화소 신호와 기준 전압의 비교 결과에 기초하여, 상기 화소 신호의 AD 변환값을 칼럼마다 산출하는 칼럼 ADC 회로와,
상기 화소로부터 판독된 화소 신호를 상기 칼럼마다 상기 칼럼 ADC 회로에 전송하는 수직 신호선과,
상기 화소와의 사이에서 소스 폴로워 회로를 구성함으로써, 상기 화소로부터 상기 수직 신호선에 상기 칼럼마다 화소 신호를 판독하는 부하 회로를 구비하고,
상기 부하 회로는 상기 로우 방향으로 분산되어 배치되어, 상기 소스 폴로워 회로의 바이어스 전압을 발생시키는 바이어스 전압 발생부를 구비한다.
다른 실시형태의 고체 촬상 장치는, 광전 변환된 전하를 축적하는 화소가 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스형으로 배치된 화소 어레이부와,
상기 화소로부터 판독된 화소 신호와 기준 전압의 비교 결과에 기초하여, 상기 화소 신호의 AD 변환값을 칼럼마다 산출하는 칼럼 ADC 회로와,
상기 화소로부터 판독된 화소 신호를 상기 칼럼마다 상기 칼럼 ADC 회로에 전송하는 수직 신호선과,
상기 화소와의 사이에서 소스 폴로워 회로를 구성함으로써, 상기 화소로부터 상기 수직 신호선에 상기 칼럼마다 화소 신호를 판독하는 부하 회로를 구비하고,
상기 부하 회로는,
상기 소스 폴로워 회로의 바이어스 전압을 발생시키는 제1 바이어스 전압 발생부와,
상기 소스 폴로워 회로의 바이어스 전압을 발생시키는 제2 바이어스 전압 발생부를 구비한다.
상기 구성의 고체 촬상 장치에 의하면, 강도가 높은 광 입사에 의하여 발생하는 스트리킹을 저감시키는 것이 가능하다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 고체 촬상 장치의 화소의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 3은 도 1의 고체 촬상 장치의 부하 회로의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 4는 도 1의 화소의 판독 동작 시의 각 부의 전압 파형을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5의 (a)는 도 3의 부하 회로의 구성예를 도시하는 블록도, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 부하 트랜지스터에 흐르는 전류의 변동을 나타내는 도면, 도 5의 (c)는 바이어스 전압 발생부가 분산되어 배치되어 있을 때의 화소 신호의 신호 레벨 및 리셋 레벨의 변동을, 바이어스 전압 발생부가 1군데에 배치되어 있을 때와 비교하여 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)는 제2 실시형태에 따른 고체 촬상 장치에 적용되는 부하 회로의 구성예를 도시하는 블록도, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 부하 트랜지스터에 흐르는 전류의 변동을 나타내는 도면, 도 6의 (c)는 바이어스 전압 발생부가 분산되어 배치되어 있을 때의 화소 신호의 신호 레벨 및 리셋 레벨의 변동을 나타내는 도면이다.
도 7은 제3 실시형태에 따른 고체 촬상 장치가 적용된 디지털 카메라의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 화소 어레이부와, 칼럼 ADC 회로와, 수직 신호선과, 부하 회로를 구비한다. 화소 어레이부는, 광전 변환된 전하를 축적하는 화소가 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스형으로 배치되어 있다. 칼럼 ADC 회로는, 상기 화소로부터 판독된 화소 신호와 기준 전압의 비교 결과에 기초하여, 상기 화소 신호의 AD 변환값을 칼럼마다 산출한다. 수직 신호선은, 상기 화소로부터 판독된 화소 신호를 상기 칼럼마다 상기 칼럼 ADC 회로에 전송한다. 부하 회로는, 상기 화소와의 사이에서 소스 폴로워 회로를 구성함으로써, 상기 화소로부터 상기 수직 신호선에 상기 칼럼마다 화소 신호를 판독한다. 여기서 부하 회로는, 상기 로우 방향으로 분산되어 배치되어, 상기 소스 폴로워 회로의 바이어스 전압을 발생시키는 바이어스 전압 발생부를 구비한다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 실시형태에 따른 고체 촬상 장치를 상세하게 설명한다. 또한, 이들 실시형태에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(제1 실시형태)
도 1은, 제1 실시형태에 따른 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1에 있어서, 고체 촬상 장치에는 화소 어레이부(1)가 설치되어 있다. 화소 어레이부(1)에는, 광전 변환된 전하를 축적하는 화소 PC가 로우 방향 RD 및 칼럼 방향 CD로 m(m은 양의 정수)행×n(n은 양의 정수)열 분만큼 매트릭스형으로 배치되어 있다. 또한, 이 화소 어레이부(1)에 있어서, 로우 방향 RD로는 화소 PC의 판독 제어를 행하는 수평 제어선 Hlin이 설치되고, 칼럼 방향 CD로는 화소 PC로부터 판독된 신호를 전송하는 수직 신호선 Vlin이 설치되어 있다.
또한 고체 촬상 장치에는, 판독 대상으로 되는 화소 PC를 수직 방향으로 주사하는 수직 주사 회로(2), 화소 PC와의 사이에서 소스 폴로워 회로를 구성함으로써, 화소 PC로부터 수직 신호선 Vlin에 칼럼마다 화소 신호를 판독하는 부하 회로(3), 각 화소 PC의 신호 성분을 CDS에 의해 칼럼마다 검출하는 칼럼 ADC 회로(4), 판독 대상으로 되는 화소 PC를 수평 방향으로 주사하는 수평 주사 회로(5), 칼럼 ADC 회로(4)에 기준 전압 VREF를 출력하는 기준 전압 발생 회로(6) 및 각 화소 PC의 판독이나 축적의 타이밍을 제어하는 타이밍 제어 회로(7)가 설치되어 있다. 부하 회로(3)에는, 화소 신호를 판독하는 소스 폴로워 회로의 바이어스 전압을 발생시키는 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)가 설치되어 있다. 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)는 로우 방향 RD로 분산되어 배치되어 있다.
그리고, 수직 주사 회로(2)에서 화소 PC가 수직 방향으로 주사됨으로써, 로우 방향 RD로 화소 PC가 선택된다. 그리고 부하 회로(3)에 있어서, 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)로부터의 바이어스 전압을 받으면서, 그 화소 PC와의 사이에서 소스 폴로워 동작이 행해짐으로써, 화소 PC로부터 판독된 화소 신호가 수직 신호선 Vlin을 통하여 전송되어, 칼럼 ADC 회로(4)로 보내진다. 또한, 기준 전압 발생 회로(6)에 있어서, 기준 전압 VREF로서 램프파가 설정되어, 칼럼 ADC 회로(4)로 보내진다. 그리고 칼럼 ADC 회로(4)에 있어서, 화소 PC로부터 판독된 신호 레벨과 리셋 레벨이 램프파의 레벨에 일치할 때까지 클럭의 카운트 동작이 행해지고, 그때의 신호 레벨과 리셋 레벨의 차분이 취해짐으로써 각 화소 PC의 신호 성분이 CDS에 의해 검출되어, 출력 신호 S1로서 출력된다.
여기서, 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)를 로우 방향 RD로 분산하여 배치함으로써, 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)의 기준 레벨의 변동이 자(自) 칼럼으로부터 타(他)칼럼으로 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이로 인하여, 강도가 높은 광이 자 칼럼의 화소 PC에 국소적으로 입사되었을 경우에 있어서도, 타 칼럼의 화소 신호의 레벨이 변동되는 것을 억제할 수 있어, 스트리킹(가로줄 노이즈)을 저감시킬 수 있다.
도 2는, 도 1의 고체 촬상 장치의 화소의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 2에 있어서, 각 화소 PC에는 포토 다이오드 PD, 행 선택 트랜지스터 Ta, 증폭 트랜지스터 Tb, 리셋 트랜지스터 Tr 및 판독 트랜지스터 Td가 설치되어 있다. 또한, 증폭 트랜지스터 Tb와 리셋 트랜지스터 Tr과 판독 트랜지스터 Td의 접속점에는, 검출 노드로서 플로팅 디퓨전 FD가 형성되어 있다.
그리고 화소 PC에 있어서, 판독 트랜지스터 Td의 소스는 포토 다이오드 PD에 접속되고, 판독 트랜지스터 Td의 게이트에는 판독 신호 ΦD가 입력된다. 또한, 리셋 트랜지스터 Tr의 소스는 판독 트랜지스터 Td의 드레인에 접속되고, 리셋 트랜지스터 Tr의 게이트에는 리셋 신호 ΦR이 입력되며, 리셋 트랜지스터 Tr의 드레인은 전원 전위 VDD에 접속되어 있다. 또한, 행 선택 트랜지스터 Ta의 게이트에는 행 선택 신호 ΦA가 입력되고, 행 선택 트랜지스터 Ta의 드레인은 전원 전위 VDD에 접속되어 있다. 또한, 증폭 트랜지스터 Tb의 소스는 수직 신호선 Vlin에 접속되고, 증폭 트랜지스터 Tb의 게이트는 판독 트랜지스터 Td의 드레인에 접속되며, 증폭 트랜지스터 Tb의 드레인은 행 선택 트랜지스터 Ta의 소스에 접속되어 있다. 또한, 도 1의 수평 제어선 Hlin은 판독 신호 ΦD, 리셋 신호 ΦR 및 행 선택 신호 ΦA를 로우마다 화소 PC에 전송할 수 있다. 도 1의 부하 회로(3)에는 정전류원 GA1이 칼럼마다 설치되고, 정전류원 GA1은 수직 신호선 Vlin에 접속되어 있다. 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)는 각 칼럼의 정전류원 GA1의 바이어스 전압을 발생시킬 수 있다.
도 3은, 도 1의 고체 촬상 장치의 부하 회로의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 3에 있어서, 화소 어레이부(1)에는 칼럼마다 수직 신호선 Vlin1 내지 Vlinn이 설치되어 있다. 화소 어레이부(1)의 각 로우의 화소 PC에는, 증폭 트랜지스터 Tb1 내지 Tbn이 칼럼마다 설치되어 있다. 부하 회로(3)에는 칼럼마다 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn이 설치되어 있다. 각 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn은, 도 2의 정전류원 GA1로서 동작할 수 있다. 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn은, 예를 들어 N채널 트랜지스터를 사용할 수 있다. 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn의 드레인은 수직 신호선 Vlin1 내지 Vlinn에 각각 접속되고, 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn의 소스는 기준 전위 VSS에 접속되며, 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn의 게이트는 바이어스 전압 전송선 LG에 접속되어 있다. 기준 전위 VSS는, 예를 들어 접지 전위로 설정할 수 있다.
바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)에는, 바이어스 트랜지스터 MA 내지 ME 및 저항 RA 내지 RE가 각각 설치되어 있다. 바이어스 트랜지스터 MA 내지 ME은, 예를 들어 N채널 트랜지스터를 사용할 수 있다. 바이어스 트랜지스터 MA 내지 ME의 드레인은 저항 RA 내지 RE 각각을 통하여 전원 전위 VDD에 각각 접속되고, 바이어스 트랜지스터 MA 내지 ME의 소스는 기준 전위 VSS에 접속되며, 바이어스 트랜지스터 MA 내지 ME의 게이트는 바이어스 트랜지스터 MA 내지 ME의 드레인에 접속되어 있다.
그리고, 바이어스 트랜지스터 MA 내지 ME의 드레인으로부터 각각 출력된 바이어스 전압 VB는, 바이어스 전압 전송선 LG를 통하여 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn의 게이트에 인가된다.
그리고, 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn과 증폭 트랜지스터 Tb1 내지 Tbn로 소스 폴로워 회로가 칼럼마다 구성됨으로써, 화소 신호 Vsig1 내지 Vsign이 칼럼마다 병렬로 출력된다.
도 4는, 도 1의 화소의 판독 동작 시의 각 부의 전압 파형을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 4에 있어서, 행 선택 신호 ΦA가 로우 레벨인 경우, 행 선택 트랜지스터 Ta가 오프 상태로 되어 소스 폴로워 동작하지 않기 때문에, 수직 신호선 Vlin에 신호는 출력되지 않는다. 이때, 판독 신호 ΦD와 리셋 신호 ΦR이 하이 레벨로 되면, 판독 트랜지스터 Td가 온되어, 포토 다이오드 PD에 축적되어 있던 전하가 플로팅 디퓨전 FD에 배출된다. 그리고, 리셋 트랜지스터 Tr을 통하여 전원 전위 VDD에 배출된다.
포토 다이오드 PD에 축적되어 있던 전하가 전원 전위 VDD에 배출된 후, 판독 신호 ΦD가 로우 레벨로 되면, 포토 다이오드 PD에서는 유효한 신호 전하의 축적이 개시된다.
이어서, 리셋 신호 ΦR이 상승하면, 리셋 트랜지스터 Tr이 온되어, 플로팅 디퓨전 FD에 누설 전류 등으로 인해 발생한 여분의 전하가 리셋된다.
그리고, 행 선택 신호 ΦA가 하이 레벨로 되면, 화소 PC의 행 선택 트랜지스터 Ta가 온되어, 증폭 트랜지스터 Tb의 드레인에 전원 전위 VDD가 인가됨으로써, 증폭 트랜지스터 Tb와 정전류원 GA1로 소스 폴로워가 구성된다. 그리고, 플로팅 디퓨전 FD의 리셋 레벨 RL에 따른 전압이 증폭 트랜지스터 Tb의 게이트에 인가된다. 여기서, 증폭 트랜지스터 Tb와 정전류원 GA1로 소스 폴로워가 구성되어 있으므로, 증폭 트랜지스터 Tb의 게이트에 인가된 전압에 수직 신호선 Vlin의 전압이 추종하여, 리셋 레벨 RL의 화소 신호 Vsig가 수직 신호선 Vlin을 통하여 칼럼 ADC 회로(4)에 출력된다.
이때, 기준 전압 VREF로서 램프파 WR이 부여되고, 리셋 레벨 RL의 화소 신호 Vsig와 기준 전압 VREF가 비교된다. 그리고, 리셋 레벨 RL의 화소 신호 Vsig가 기준 전압 VREF의 레벨과 일치할 때까지 다운 카운트됨으로써, 리셋 레벨 RL의 화소 신호 Vsig가 디지털값 DR로 변환되어 유지된다.
이어서, 판독 신호 ΦD가 상승하면, 판독 트랜지스터 Td가 온되어, 포토 다이오드 PD에 축적되어 있던 전하가 플로팅 디퓨전 FD에 전송되고, 플로팅 디퓨전 FD의 신호 레벨 SL에 따른 전압이 증폭 트랜지스터 Tb의 게이트에 인가된다. 여기서, 증폭 트랜지스터 Tb와 정전류원 GA1로 소스 폴로워가 구성되어 있으므로, 증폭 트랜지스터 Tb의 게이트에 인가된 전압에 수직 신호선 Vlin의 전압이 추종하여, 신호 레벨 SL의 화소 신호 Vsig가 수직 신호선 Vlin을 통하여 칼럼 ADC 회로(4)에 출력된다.
이때, 기준 전압 VREF로서 램프파 WS가 부여되고, 신호 레벨 SL의 화소 신호 Vsig와 기준 전압 VREF가 비교된다. 그리고, 신호 레벨 SL의 화소 신호 Vsig가 기준 전압 VREF의 레벨과 일치할 때까지 이번에는 업 카운트됨으로써, 신호 레벨 SL의 화소 신호 Vsig가 디지털값 DS로 변환된다. 그리고, 리셋 레벨 RL의 화소 신호 Vsig와 신호 레벨 SL의 화소 신호 Vsig의 차분 DR-DS가 유지되어, 출력 신호 S1로서 출력된다.
도 5의 (a)는 도 3의 부하 회로의 구성예를 도시하는 블록도, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 부하 트랜지스터에 흐르는 전류의 변동을 나타내는 도면, 도 5의 (c)는 바이어스 전압 발생부가 분산되어 배치되어 있을 때의 화소 신호의 신호 레벨 및 리셋 레벨의 변동을, 바이어스 전압 발생부가 1군데에 배치되어 있을 때와 비교하여 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)에 있어서, 화소 어레이부(1)의 국소 영역(1A)에 강도가 높은 광이 입사되었다고 하자. 이때, 국소 영역(1A)의 칼럼에서는, 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn에 흐르는 전류 i가 감소되고, 그 감소분을 Δi라고 하면 i-Δi로 된다. 이 때문에, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn에 흐르는 전류 i의 분포는 L1에서 L2로 변화된다. 그 결과, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 화소 신호 Vsig의 리셋 레벨 RL의 검출 시의 기준 전위 VSS의 분포 P1과, 화소 신호 Vsig의 신호 레벨 SL의 검출 시의 기준 전위 VSS의 분포 P2 사이에 전압 변동 ΔVSS가 발생한다.
여기서, 부하 회로(3)에 바이어스 전압 발생부(3A)만이 1군데에 설치되고, 바이어스 전압 발생부(3B 내지 3E)가 없다고 하자. 이 경우, 화소 신호 Vsig의 리셋 레벨 RL의 검출 시의 화소 신호 VsigA의 분포 S1과, 화소 신호 Vsig의 신호 레벨 SL의 검출 시의 화소 신호 VsigB의 분포 S3 사이에 전압 변동 ΔVsig2가 발생한다. 이 때문에, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼에서도, 화소 신호 VsigB의 레벨이 변동되고, 그 전압 변동 ΔVsig2에 대응한 스트리킹(1B)이 발생한다.
이에 반하여, 부하 회로(3)에 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)가 로우 방향 RD로 분산되어 배치되어 있다고 하자. 이 경우, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼에 전압 변동 ΔVSS가 발생하면, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼에 근접하는 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)의 기준 전위 VSS도 변화된다. 이로 인하여, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn의 바이어스 전압 VB가 변화되고, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼 전압 변동 ΔVSS에 의하여 발생하는 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn의 전류의 변화가 상쇄된다. 그 결과, 화소 신호 Vsig의 신호 레벨 SL의 검출 시의 화소 신호 VsigB의 분포는 S3에서 S2로 되고, 화소 신호 Vsig의 리셋 레벨 RL의 검출 시의 화소 신호 VsigA의 분포 S1과, 화소 신호 Vsig의 신호 레벨 SL의 검출 시의 화소 신호 VsigB의 분포 S2 사이의 전압 변동은 ΔVsig2에서 ΔVsig1로 된다. 이로 인하여, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼에 있어서의 화소 신호 VsigB의 레벨의 변동이 감소하여, 스트리킹(1B)을 저감시킬 수 있다.
(제2 실시형태)
도 6의 (a)는 제2 실시형태에 따른 고체 촬상 장치에 적용되는 부하 회로의 구성예를 도시하는 블록도, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 부하 트랜지스터에 흐르는 전류의 변동을 나타내는 도면, 도 6의 (c)는 바이어스 전압 발생부가 분산되어 배치되어 있을 때의 화소 신호의 신호 레벨 및 리셋 레벨의 변동을 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)의 구성에서는, 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)에 대하여 바이어스 전압 전송선 LG가 공통으로 설치되어 있었다. 이에 반하여 도 6의 (a)의 구성에서는, 바이어스 전압 전송선 LG가 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)마다 분할되고, 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)에 각각 대응하여 바이어스 전압 전송선 LA 내지 LE가 설치되어 있다.
그리고, 화소 어레이부(1)의 국소 영역(1A)에 강도가 높은 광이 입사되었다고 하자. 이때, 국소 영역(1A)의 칼럼에서는, 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn에 흐르는 전류 i가 감소되고, 그 감소분을 Δi라고 하면 i-Δi로 된다. 이 때문에, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn에 흐르는 전류 i의 분포는 L1에서 L2로 변화한다. 그 결과, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 화소 신호 Vsig의 리셋 레벨 RL의 검출 시의 기준 전위 VSS의 분포 P1과, 화소 신호 Vsig의 신호 레벨 SL의 검출 시의 기준 전위 VSS의 분포 P2 사이에 전압 변동 ΔVSS가 발생한다.
국소 영역(1A)의 주변의 칼럼에 전압 변동 ΔVSS가 발생하면, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼에 근접하는 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)의 기준 전위 VSS도 변화된다. 이로 인하여, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn의 바이어스 전압 VB가 변화되고, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼 전압 변동 ΔVSS에 의하여 발생하는 부하 트랜지스터 MD1 내지 MDn의 전류의 변화가 상쇄된다. 그 결과, 화소 신호 Vsig의 리셋 레벨 RL의 검출 시의 화소 신호 VsigA의 분포 S1과, 화소 신호 Vsig의 신호 레벨 SL의 검출 시의 화소 신호 VsigB의 분포 S2 사이의 전압 변동 ΔVsig1이 작아져, 국소 영역(1A)의 주변의 칼럼에서 발생하는 스트리킹을 저감시킬 수 있다.
여기서, 바이어스 전압 전송선 LG를 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)마다 분할함으로써, 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E) 간에서 바이어스 전압 VB의 변동이 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
또한 상술한 실시형태에서는, 5개의 바이어스 전압 발생부(3A 내지 3E)를 로우 방향 RD로 분산하여 배치한 구성에 대하여 나타냈지만, 2개 이상의 바이어스 전압 발생부를 로우 방향 RD로 분산하여 배치하도록 해도 된다.
(제3 실시형태)
도 7은, 제3 실시형태에 따른 고체 촬상 장치가 적용된 디지털 카메라의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 7에 있어서, 디지털 카메라(11)는 카메라 모듈(12) 및 후단 처리부(13)를 갖는다. 카메라 모듈(12)은 촬상 광학계(14) 및 고체 촬상 장치(15)를 갖는다. 후단 처리부(13)는 이미지 시그널 프로세서(ISP)(16), 기억부(17) 및 표시부(18)를 갖는다. 또한, ISP(16)의 적어도 일부의 구성은, 고체 촬상 장치(15)와 함께 1칩화하도록 해도 된다. 고체 촬상 장치(15)로서는, 도 1 또는 도 6의 구성을 사용할 수 있다.
촬상 광학계(14)는 피사체로부터의 광을 도입하여 피사체 상을 결상시킨다. 고체 촬상 장치(15)는 피사체상을 촬상한다. ISP(16)는 고체 촬상 장치(15)에서의 촬상에 의하여 얻어진 화상 신호를 신호 처리한다. 기억부(17)는 ISP(16)에서의 신호 처리를 거친 화상을 저장한다. 기억부(17)는 사용자의 조작 등에 따라, 표시부(18)에 화상 신호를 출력한다. 표시부(18)는 ISP(16) 또는 기억부(17)로부터 입력되는 화상 신호에 따라, 화상을 표시한다. 표시부(18)는, 예를 들어 액정 디스플레이이다. 또한, 카메라 모듈(12)은 디지털 카메라(11) 이외에도, 예를 들어 카메라폰 단말기 등의 전자 기기에 적용하도록 해도 된다.
본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않았다. 이들 신규의 실시형태는 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 아울러, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 고체 촬상 장치로서,
    광전 변환된 전하를 축적하는 화소가 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스형으로 배치된 화소 어레이부와,
    상기 화소로부터 판독된 화소 신호와 기준 전압의 비교 결과에 기초하여, 상기 화소 신호의 AD 변환값을 칼럼마다 산출하는 칼럼 ADC 회로와,
    상기 화소로부터 판독된 화소 신호를 상기 칼럼마다 상기 칼럼 ADC 회로에 전송하는 수직 신호선과,
    상기 화소와의 사이에서 소스 폴로워 회로를 구성함으로써, 상기 화소로부터 상기 수직 신호선에 상기 칼럼마다 화소 신호를 판독하는 부하 회로를 구비하고,
    상기 부하 회로는, 상기 로우 방향으로 분산되어 배치되어, 상기 소스 폴로워 회로의 바이어스 전압을 발생시키는 바이어스 전압 발생부를 구비하는, 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 회로는, 정전류원으로서 동작하는 부하 트랜지스터를 상기 칼럼마다 구비하는, 고체 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바이어스 전압 발생부는, 상기 바이어스 전압을 발생시키는 바이어스 트랜지스터를 구비하는, 고체 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부하 트랜지스터에 상기 바이어스 전압을 전송하는 바이어스 전압 전송선이 상기 바이어스 전압 발생부마다 분할되어 있는, 고체 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 부하 트랜지스터의 게이트는 상기 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 부하 트랜지스터의 드레인은 상기 수직 신호선에 접속되며, 상기 부하 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되어 있는, 고체 촬상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바이어스 트랜지스터의 게이트는 상기 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 바이어스 트랜지스터의 드레인은 저항을 통하여 전원 전위에 접속되며, 상기 바이어스 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되어 있는, 고체 촬상 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 부하 트랜지스터에 상기 바이어스 전압을 전송하는 바이어스 전압 전송선이, 상기 바이어스 전압 발생부에서 공통화되어 있는, 고체 촬상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부하 트랜지스터의 게이트는 상기 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 부하 트랜지스터의 드레인은 상기 수직 신호선에 접속되며, 상기 부하 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되어 있는, 고체 촬상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바이어스 트랜지스터의 게이트는 상기 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 바이어스 트랜지스터의 드레인은 저항을 통하여 전원 전위에 접속되며, 상기 바이어스 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되어 있는, 고체 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화소는,
    광전 변환된 전하를 축적하는 포토 다이오드와,
    상기 화소를 행 방향으로 선택하는 행 선택 트랜지스터와,
    상기 포토 다이오드로부터 판독된 신호를 검출하는 증폭 트랜지스터와,
    상기 포토 다이오드로부터 판독된 신호를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
    상기 포토 다이오드로부터 신호를 판독하는 판독 트랜지스터를 구비하는, 고체 촬상 장치.
  11. 광전 변환된 전하를 축적하는 화소가 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스형으로 배치된 화소 어레이부와,
    상기 화소로부터 판독된 화소 신호와 기준 전압의 비교 결과에 기초하여, 상기 화소 신호의 AD 변환값을 칼럼마다 산출하는 칼럼 ADC 회로와,
    상기 화소로부터 판독된 화소 신호를 상기 칼럼마다 상기 칼럼 ADC 회로에 전송하는 수직 신호선과,
    상기 화소와의 사이에서 소스 폴로워 회로를 구성함으로써, 상기 화소로부터 상기 수직 신호선에 상기 칼럼마다 화소 신호를 판독하는 부하 회로를 구비하고,
    상기 부하 회로는,
    상기 소스 폴로워 회로의 바이어스 전압을 발생시키는 제1 바이어스 전압 발생부와,
    상기 소스 폴로워 회로의 바이어스 전압을 발생시키는 제2 바이어스 전압 발생부를 구비하는, 고체 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 부하 회로는, 정전류원으로서 동작하는 부하 트랜지스터를 상기 칼럼마다 구비하는, 고체 촬상 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 바이어스 전압 발생부는, 상기 바이어스 전압을 발생시키는 제1 바이어스 트랜지스터를 구비하고,
    상기 제2 바이어스 전압 발생부는, 상기 바이어스 전압을 발생시키는 제2 바이어스 트랜지스터를 구비하는, 고체 촬상 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 바이어스 전압 발생부에 대하여 설치되어, 제1 칼럼의 부하 트랜지스터에 상기 바이어스 전압을 전송하는 제1 바이어스 전압 전송선과,
    상기 제2 바이어스 전압 발생부에 대하여 설치되어, 제2 칼럼의 부하 트랜지스터에 상기 바이어스 전압을 전송하는 제2 바이어스 전압 전송선을 구비하는, 고체 촬상 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 칼럼의 부하 트랜지스터의 게이트는 상기 제1 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 제1 칼럼의 부하 트랜지스터의 드레인은 상기 제1 칼럼의 상기 수직 신호선에 접속되며, 상기 제1 칼럼의 부하 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되고,
    상기 제2 칼럼의 부하 트랜지스터의 게이트는 상기 제2 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 제2 칼럼의 부하 트랜지스터의 드레인은 상기 제2 칼럼의 상기 수직 신호선에 접속되며, 상기 제2 칼럼의 부하 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되어 있는, 고체 촬상 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 바이어스 트랜지스터의 게이트는 상기 제1 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 제1 바이어스 트랜지스터의 드레인은 제1 저항을 통하여 전원 전위에 접속되며, 상기 제1 바이어스 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되고,
    상기 제2 바이어스 트랜지스터의 게이트는 상기 제2 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 제2 바이어스 트랜지스터의 드레인은 제2 저항을 통하여 전원 전위에 접속되며, 상기 제2 바이어스 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되어 있는, 고체 촬상 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 부하 트랜지스터에 상기 바이어스 전압을 전송하는 바이어스 전압 전송선이, 상기 제1 바이어스 전압 발생부 및 상기 제2 바이어스 전압 발생부에서 공통화되어 있는, 고체 촬상 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 부하 트랜지스터의 게이트는 상기 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 부하 트랜지스터의 드레인은 상기 수직 신호선에 접속되며, 상기 부하 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되어 있는, 고체 촬상 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 바이어스 트랜지스터 및 상기 제2 바이어스 트랜지스터의 게이트는 상기 바이어스 전압 전송선에 접속되고, 상기 제1 바이어스 트랜지스터의 드레인은 제1 저항을 통하여 전원 전위에 접속되며, 상기 제2 바이어스 트랜지스터의 드레인은 제2 저항을 통하여 전원 전위에 접속되고, 상기 제1 바이어스 트랜지스터 및 상기 제2 바이어스 트랜지스터의 소스는 접지 전위에 접속되어 있는, 고체 촬상 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 화소는,
    광전 변환된 전하를 축적하는 포토 다이오드와,
    상기 화소를 행 방향으로 선택하는 행 선택 트랜지스터와,
    상기 포토 다이오드로부터 판독된 신호를 검출하는 증폭 트랜지스터와,
    상기 포토 다이오드로부터 판독된 신호를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
    상기 포토 다이오드로부터 신호를 판독하는 판독 트랜지스터를 구비하는, 고체 촬상 장치.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6527713B2 (ja) * 2015-02-24 2019-06-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
EP3358830B1 (en) * 2015-09-30 2020-11-25 Nikon Corporation Imaging element, imaging device, and electronic apparatus
JP2020004136A (ja) * 2018-06-28 2020-01-09 株式会社リコー 半導体集積回路および電源供給装置
JP6656330B1 (ja) * 2018-09-21 2020-03-04 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
JP2020078020A (ja) * 2018-11-09 2020-05-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4438437B2 (ja) 2004-02-05 2010-03-24 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP4337779B2 (ja) * 2004-07-01 2009-09-30 ソニー株式会社 物理情報取得方法および物理情報取得装置並びに物理量分布検知の半導体装置
JP2011029793A (ja) 2009-07-22 2011-02-10 Panasonic Corp 固体撮像装置およびカメラ
JP2011239068A (ja) * 2010-05-07 2011-11-24 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2011259407A (ja) * 2010-05-13 2011-12-22 Sony Corp 信号処理回路、固体撮像素子およびカメラシステム
JP2012010008A (ja) 2010-06-23 2012-01-12 Sony Corp 撮像素子及び撮像装置
JP5930651B2 (ja) 2011-10-07 2016-06-08 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP6152992B2 (ja) * 2012-05-30 2017-06-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置およびカメラ
JP5330581B2 (ja) 2012-09-10 2013-10-30 キヤノン株式会社 撮像装置、及び撮像システム

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