KR20190094339A - 고체 촬상 소자 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 개시는, 광전변환한 거의 모든 전하를 고용량시 신호로 활용할 수 있도록 하는 고체 촬상 소자 및 전자 기기에 관한 것이다. 화소는, 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 구비하고, 선택 트랜지스터는, 리셋 트랜지스터에 의한 리셋 후에 판독행을 선택하고, 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행한다. 본 개시는, 예를 들면, 적층형의 고체 촬상 소자에 적용할 수 있다.
Description
본 개시는, 고체 촬상 소자 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 광전변환한 거의 모든 전하를 고용량시(高容量時) 신호로 활용할 수 있도록 한 고체 촬상 소자 및 전자 기기에 관한 것이다.
종래 4Tr.형의 화소 회로에 대해, 플로팅 디퓨전(FD)에 접속 트랜지스터와 용량을 추가하고, 전하 전압 변환 게인을 전환하여 2회의 판독을 행함으로써 다이내믹 레인지를 확대하는 센서가 알려져 있다. (예를 들면, 특허문헌 1)
통상의 CMOS 이미지 센서(CIS)에서는, 포토 다이오드(PD)에서 발생한 전자를 단일한 FD에서 전하 전압 변환한다. 이때의 FD의 용량은 전하 전압 변환 게인(CG) 및 포화 전하수(Qs)에 관계가 있고, 이들의 파라미터에 트레이드 오프가 발생한다. 예를 들면, 용량을 작게 한 경우, 1전자당이 발생하는 전압은 커지기 때문에 CG는 높아지는 것이지만, 적은 전자로 큰 전압이 발생하기 때문에 용량은 채워지기 쉬워지고 Qs는 작아져 버린다. 용량을 크게 한 경우에는 반대의 것이 발생한다. 이 트레이드 오프는 CIS의 다이내믹 레인지를 제한한다.
특허문헌 1에서는 이 트레이드 오프를,
·FD의 용량을 트랜지스터 스위치와 추가한 용량으로 전환하는 것
및,
· 2회의 판독 동작을 행하는 것
으로 해결하고 있다.
FD는 극력 작게 함으로써, CG를 높게 한다. 그만큼, FD에서의 Qs는 작아져 버리지만, 용량과 접속함으로써 용량을 크게 하여 Qs를 크게 할 수 있다. 각각의 상태에서 판독 동작을 행하여, 소용량시의 신호를 저조도 영역에, 고용량시의 신호를 고조도 영역에 사용함으로써 트레이드 오프를 해소하고, 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다. 특히, 저조도 상태의 고감도화가 메리트이다.
그렇지만, 특허문헌 1의 판독 동작에서는, 충분히 다이내믹 레인지 확대의 은혜를 얻을 수가 없다. 소용량 모드에서 판독한 전하를 고용량시의 기준전위로 이용하고 있기(또는 리셋하고 있기) 때문에, 대용량 모드의 신호 전하에 기여하지 않는다(신호 전하의 손실이 있다).
본 개시는, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 광전변환한 거의 모든 전하를 고용량시 신호로 활용할 수 있는 것이다.
본 기술의 제1의 측면의 고체 촬상 소자는, 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며, 상기 화소는, 광전변환부와, 전송 트랜지스터와, 상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 구비하고, 상기 선택 트랜지스터는, 상기 리셋 트랜지스터에 의한 리셋 후에 판독행을 선택하고, 상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행한다.
상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고, 상기 리셋 트랜지스터는, 판독 동작 후에, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 저전위로 리셋한다.
본 기술의 제1의 측면의 전자 기기는, 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며, 상기 화소는, 광전변환부와, 전송 트랜지스터와, 상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 구비하고, 상기 선택 트랜지스터는, 상기 리셋 트랜지스터에 의한 리셋 후에 판독행을 선택하고, 상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 고체 촬상 소자와, 상기 고체 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와, 입사광을 상기 고체 촬상 소자에 입사하는 광학계를 갖는다.
본 기술의 제2의 측면의 고체 촬상 소자는, 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며, 상기 화소는, 광전변환부와, 전송 트랜지스터와, 상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고, 상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고, 상기 증폭 트랜지스터는, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어에 의해, 온/오프를 전환하고, 상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하고, 상기 리셋 트랜지스터는, 판독 동작 후에, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 저전위로 리셋한다.
본 기술의 제2의 측면의 전자 기기는, 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며, 상기 화소는, 광전변환부와, 전송 트랜지스터와, 상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고, 상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고, 상기 증폭 트랜지스터는, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어에 의해, 온/오프를 전환하고, 상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하고, 상기 리셋 트랜지스터는, 판독 동작 후에, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 저전위로 리셋하는 고체 촬상 소자와, 상기 고체 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와, 입사광을 상기 고체 촬상 소자에 입사하는 광학계를 갖는다.
본 기술의 제3의 측면의 고체 촬상 소자는, 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며, 상기 화소는, 광전변환부와, 전송 트랜지스터와, 상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고, 소용량시의 기준전위 판독 전에 있어서, 상기 분리 트랜지스터는, 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트를 온 하고, 상기 전송 트랜지스터는, 고용량시의 기준전위 판독을 행한다.
고용량시의 기준전위 판독 후에, 상기 분리 트랜지스터는, 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트를 오프 하고, 상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독을 행할 수가 있다.
상기 분리 트랜지스터는, 오프 시의 부(負)바이어스가 조정된다.
상기 분리 트랜지스터의 임계치가 조정된다.
상기 복수의 플로팅 디퓨전부에 기생하는 노드가 이용되어, 상기 분리 트랜지스터의 온(on) 시의 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위가 저하된다.
상기 증폭 트랜지스터의 소스측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 또한 구비할 수 있다.
상기 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 또한 구비할 수 있다.
상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고, 상기 증폭 트랜지스터는, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어에 의해, 온/오프를 전환할 수 있다.
본 기술의 제3의 측면의 전자 기기는, 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며, 상기 화소는, 광전변환부와, 전송 트랜지스터와, 상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고, 소용량시의 기준전위 판독 전에 있어서, 상기 분리 트랜지스터는, 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트를 온 하고, 상기 전송 트랜지스터는, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 고체 촬상 소자와, 상기 고체 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와, 입사광을 상기 고체 촬상 소자에 입사하는 광학계를 갖는다.
본 기술의 제1의 측면에서는, 광전변환부로부터의 전하를, 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터의 드레인측에 구비된 선택 트랜지스터에 의해, 리셋 트랜지스터에 의한 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 리셋 후에 판독행이 선택되고, 상기 전송 트랜지스터에 의해 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독이 행하여진다.
본 기술의 제2의 측면에서는, 광전변환부로부터의 전하를, 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터의 드레인측에 구비된 선택 트랜지스터에 의해, 상기 리셋 트랜지스터에 의한 리셋 후에 판독행이 선택되고, 상기 전송 트랜지스터에 의해 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독이 행하여진다.
본 기술의 제3의 측면에서는, 소용량시의 기준전위 판독 전에 있어서, 광전변환부로부터의 전하를, 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터에 의해 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트가 온 되고, 상기 전송 트랜지스터에 의해, 고용량시의 기준전위 판독이 행하여진다.
본 기술에 의하면, 광전변환한 거의 모든 전하를 고용량시 신호로 활용할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는, 어디까지나 예시이고, 본 기술의 효과는, 본 명세서에 기재된 효과로 한정되는 것이 아니고, 부가적인 효과가 있어도 좋다.
도 1은 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자의 개략 구성례를 도시하는 블록도.
도 2는 제1의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 3은 도 2의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 도면.
도 4는 제2의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 5는 도 4의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 도면.
도 6은 제3의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 7은 도 6의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 도면.
도 8은 제4의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 9는 도 8의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 도면.
도 10은 제5의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 11은 제6의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 12는 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자의 구성례를 도시하는 모식도.
도 13은 본 기술을 적용한 이미지 센서의 사용례를 도시하는 도면.
도 14는 본 기술을 적용한 전자 기기의 구성례를 도시하는 블록도.
도 15는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 16은 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 17은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 18은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
도 2는 제1의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 3은 도 2의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 도면.
도 4는 제2의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 5는 도 4의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 도면.
도 6은 제3의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 7은 도 6의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 도면.
도 8은 제4의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 9는 도 8의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 도면.
도 10은 제5의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 11은 제6의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 12는 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자의 구성례를 도시하는 모식도.
도 13은 본 기술을 적용한 이미지 센서의 사용례를 도시하는 도면.
도 14는 본 기술을 적용한 전자 기기의 구성례를 도시하는 블록도.
도 15는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 16은 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 17은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 18은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하, 본 개시를 실시하기 위한 형태(이하 실시의 형태라고 한다)에 관해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
0. 고체 촬상 소자의 개략 구성례
1. 제1의 실시의 형태
2. 제2의 실시의 형태
3. 제3의 실시의 형태
4. 제4의 실시의 형태
5. 제5의 실시의 형태
6. 제6의 실시의 형태
7. 고체 촬상 소자의 배치례
8. 이미지 센서의 사용례
9. 전자 기기의 예
10. 내시경 수술 시스템에의 응용례
11. 이동체에의 응용례
<0. 고체 촬상 소자의 개략 구성례>
도 1은, 본 기술의 각 실시의 형태에 적용되는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 고체 촬상 소자의 한 예의 개략 구성례를 도시하고 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 고체 촬상 소자(소자 칩)(1)는, 반도체 기판(11)(예를 들면 실리콘 기판)에 복수의 광전변환 소자를 포함하는 화소(2)가 규칙적으로 2차원적으로 배열된 화소 영역(이른바 촬상 영역(3))과, 주변 회로 영역을 갖고서 구성된다.
화소(2)는, 광전변환 소자(예를 들면, PD(Photo Diode))와, 복수의 화소 트랜지스터(이른바 MOS 트랜지스터)를 갖고서 이루어진다. 복수의 화소 트랜지스터는, 예를 들면, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 및 증폭 트랜지스터의 3개의 트랜지스터로 구성할 수 있고, 또한 선택 트랜지스터를 추가하여 4개의 트랜지스터로 구성할 수도 있다.
또한, 화소(2)는, 화소 공유 구조로 할 수도 있다. 화소 공유 구조는, 복수의 포토 다이오드, 복수의 전송 트랜지스터, 공유되는 하나의 플로팅 디퓨전, 및, 공유되는 하나씩의 다른 화소 트랜지스터로 구성된다. 포토 다이오드는, 광전변환 소자이다.
주변 회로 영역은, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5), 수평 구동 회로(6), 출력 회로(7), 및 제어 회로(8)로 구성된다.
제어 회로(8)는, 입력 클록이나, 동작 모드 등을 지령하는 데이터를 수취하고, 또한, 고체 촬상 소자(1)의 내부 정보 등의 데이터를 출력한다. 구체적으로는, 제어 회로(8)는, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 및 마스터 클록에 의거하여, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5), 및 수평 구동 회로(6)의 동작의 기준이 되는 클록 신호나 제어 신호를 생성한다. 그리고, 제어 회로(8)는, 이들의 신호를 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5), 및 수평 구동 회로(6)에 입력한다.
수직 구동 회로(4)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 화소 구동 배선을 선택하고, 선택된 화소 구동 배선에 화소(2)를 구동하기 위한 펄스를 공급하고, 행 단위로 화소(2)를 구동한다. 구체적으로는, 수직 구동 회로(4)는, 화소 영역(3)의 각 화소(2)를 행 단위로 순차적으로 수직 방향으로 선택 주사하고, 수직 신호선(VSL)(9)을 통하여 각 화소(2)의 광전변환 소자에서 수광량에 응하여 생성한 신호 전하에 의거한 화소 신호를 칼럼 신호 처리 회로(5)에 공급한다.
칼럼 신호 처리 회로(5)는, 화소(2)의 예를 들면 열마다 배치되어 있고, 1행분의 화소(2)로부터 출력되는 신호를 화소열마다 노이즈 제거 등의 신호 처리를 행한다. 구체적으로는, 칼럼 신호 처리 회로(5)는, 화소(2) 고유의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 CDS(Correlated Double Sampling)나, 신호 증폭, A/D(Analog/Digital) 변환 등의 신호 처리를 행한다. 칼럼 신호 처리 회로(5)의 출력단에는, 수평 선택 스위치(도시 생략)가 수평 신호선(10)과의 사이에 접속되고 마련된다.
수평 구동 회로(6)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 수평 주사 펄스를 순차적으로 출력함에 의해, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각을 순번대로 선택하고, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 화소 신호를 수평 신호선(10)에 출력시킨다.
출력 회로(7)는, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 수평 신호선(10)을 통하여 순차적으로 공급되는 신호에 대해, 신호 처리를 행하여 출력한다. 출력 회로(7)는, 예를 들면, 버퍼링만을 행하는 경우도 있고, 흑레벨 조정, 열(列)편차 보정, 각종 디지털 신호 처리 등을 행하는 경우도 있다.
입출력 단자(12)는, 외부와 신호의 교환을 하기 위해 마련된다.
<1. 제1의 실시의 형태>
[고체 촬상 소자의 구성례]
본 기술에 관한 고체 촬상 소자의 실시의 형태는, 복수의 화소가 2차원 행렬형상으로 배열된 화소 영역을 가지며, 화소가 다음의 요소를 구비한다. 화소는, 물리량을 검출하고, 물리량에 응한 전하를 축적하는 축적부, 즉 광전변환부가 되는 포토 다이오드(PD)와, 포토 다이오드(PD)로부터 전하를 전송하는 전송 트랜지스터를 구비한다. 또한, 화소는, 포토 다이오드(PD)로부터의 전하를, 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 검출부, 즉 복수의 플로팅 디퓨전부(FD)와, 플로팅 디퓨전부(FD)를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 구비한다. 또한, 화소는, 복수의 플로팅 디퓨전부(FD) 사이의 접속을 온·오프 제어하는 분리 트랜지스터와, 플로팅 디퓨전부(FD)의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비한다.
도 2는, 제1의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면이다. 본 실시의 형태에서는, 2개의 플로팅 디퓨전부(FD1, FD2)를 갖고서 구성된다. 화소(2)는, 하나의 포토 다이오드(PD)(50)와, 각 하나의 전송 트랜지스터(TRG)(51), 리셋 트랜지스터(RST)(52), 증폭 트랜지스터(AMP)(53), 선택 트랜지스터(SEL54) 및 분리 트랜지스터(FDG)(55)와, 2개의 제1 플로팅 디퓨전부(FD1)(61) 및 제2 플로팅 디퓨전부(FD2)(62)를 구비한다. 도 2의 예에서는, 선택 트랜지스터(54)는, 증폭 트랜지스터(53)의 드레인측에 배치되어 있다.
포토 다이오드(50)는, 전송 트랜지스터(51)를 통하여 제1 플로팅 디퓨전부(61)에 접속된다. 제1 플로팅 디퓨전부(61)는, 증폭 트랜지스터(53)의 게이트에 접속됨과 함께, 분리 트랜지스터(55)를 통하여 제2 플로팅 디퓨전부(62)에 접속된다. 제2 플로팅 디퓨전부(62)는, 리셋 트랜지스터(52)에 접속됨과 함께, 용량 소자(C)(63)에 접속된다. 용량 소자(63)의 타단은 접지된다. 이 예에서는, 제2 플로팅 디퓨전부(62)는, 기생 용량뿐만 아니라, 용량 소자(63)에 의해 토탈의 용량을 벌어들이고 있다. 용량 소자(63)는, 예를 들면, 폴리실리콘 등으로 형성하여도 좋고, 다른 예에서는, 용량 소자(63)를 드러나게 만들지 않고서 확산층의 기생 용량을 이용할 뿐이라도 좋다. 한 예로서, 용량 소자(63)는, 폴리실리콘막―게이트 산화막―Si 기판의 구조로 구성하여도 좋고, 1층째 폴리실리콘막―SiN 등의 층간막―2층째 폴리실리콘막의 구조로 구성하여도 좋다. 증폭 트랜지스터(53)는, 그 드레인이 선택 트랜지스터(54)에 접속되고, 그 소스가 수직 신호선(9)에 접속된다. 또한, 도 2에서는, 예를 들면, FD가 기생한 노드로서, FD 부스트(64)가, 드레인과 소스 사이에 도시되어 있지만, 본 기술에서 이용되는 FD가 기생한 노드는, FD 부스트(64)로 한정되지 않는다. 또한, 리셋 트랜지스터(52) 및 선택 트랜지스터(54)의 각각의 드레인이 전원(Vdd)에 접속된다.
고용량과 소용량의 판독을 알맞게 하기 위해서는, 제2 플로팅 디퓨전부(62)는, 제1 플로팅 디퓨전부(61)의 2배 내지 20배 정도의 용량을 갖는 것이 바람직하다. 그래서, 제2 플로팅 디퓨전부(62)의 용량은, 포토 다이오드(50)의 포화 전하를 꼭 완전히 받을 정도가 좋다.
전송 트랜지스터(51)의 게이트는, 전송선(71)에 접속된다. 분리 트랜지스터(55)의 게이트는, 분리선(72)에 접속된다. 선택 트랜지스터(54)의 게이트는 선택선(73)에 접속된다. 리셋 트랜지스터(52)의 게이트는, 리셋선(74)에 접속된다.
상기 화소(2)에서는, 선택 트랜지스터(54)가 온 상태일 때, 증폭 트랜지스터(53)는 제1 플로팅 디퓨전부(61)의 전위에 대응한 신호를 수직 신호선(VSL)(9)에 출력한다. 또한, 증폭 트랜지스터(53)는, 분리 트랜지스터(55)가 온 한 상태에서는, 접속된 제1 및 제2 플로팅 디퓨전부(61 및 62)의 전위에 대응한 신호를 수직 신호선(VSL)(9)에 출력한다. 이 수직 신호선(VSL)(9)이 전술한 바와 같이 후단 회로인 칼럼 처리 회로에 접속되고, 수직 신호선(9)에 출력된 신호가 칼럼 처리 회로에 받아들여진다. 리셋 트랜지스터(52)는, 제1, 제2 플로팅 디퓨전부(61, 62)의 전하를 전원(Vdd), 즉 전원 배선에 배출하여 제1, 제2 플로팅 디퓨전부(61, 62)를 리셋한다.
[구동 방법]
제1의 실시의 형태의 고체 촬상 소자는, 도 3에 도시되는 구동 방법에 의해 구동하도록 구성된다. 도 3의 예에서, SEL은, 선택 트랜지스터(54)의 구동 타이밍을 나타내고, RST는, 리셋 트랜지스터(52)의 구동 타이밍을 나타내고, FDG는, 분리 트랜지스터(55)의 구동 타이밍을 나타내고, TRG는, 전송 트랜지스터(51)의 구동 타이밍을 나타낸다. FD는, 제1 및 제2 플로팅 디퓨전부(61 및 62)의 전위 변동을 나타내고, VSL은, 수직 신호선(9)의 전위 변동을 나타낸다.
우선, 판독 동작을 시작함에 있어서, 리셋 트랜지스터(52)와 분리 트랜지스터(55)가 온 상태가 됨으로써, FD(이하, 제1 및 제2 플로팅 디퓨전부(61 및 62)를 통합하여 FD라고 칭한다)의 리셋이 행하여진다. 리셋 트랜지스터(52)가 오프 상태가 된 후, 분리 트랜지스터(55)가 온 상태 그대로이고, 선택 트랜지스터(54)에 의한 행 선택 동작이 행하여지기 때문에, 수직 신호선(VSL)(9)의 전위 변동이 FD에 전반되고, FD의 전위를 고전위화할 수 있다.
그 후, 고용량시의 기준전위 판독(Low P상)이 행하여지고, 분리 트랜지스터(55)가 오프 상태가 됨으로써, 소용량시의 기준 판독(High P상)이 행하여진다.
전송 트랜지스터(51)가 온 상태가 되면, 포토 다이오드(50)의 전하가 제1 플로팅 디퓨전부(61)에 전송되고, 전송 트랜지스터(51)가 오프 상태가 되고, 소용량시의 데이터 판독(High D상)이 행하여진다. 그 후, 분리 트랜지스터(55)가 온 상태 중에, 전송 트랜지스터(51)가 온 상태가 되고, 오프 상태가 되었을 때에, 고용량시의 데이터 판독(Low D상)이 행하여진다. 데이터의 판독 후, 선택 트랜지스터(54)와 분리 트랜지스터(55)가 오프 된다.
여기서, 예를 들면, 소용량시에 판독 전하를 고용량시의 기준전위로 이용하는(또는 리셋하는) 구동 방법인 경우, 신호 전하의 손실이 있고, 대용량시의 신호 전하에 기여하지 않았다. 이에 대해, 도 3의 구동 방법에서는, 고용량시의 기준전위 판독(Low P상)은, 소용량시의 기준 판독(High P상) 전에 행하여지도록 하였다.
이에 의해, 포토 다이오드(50)에서 축적한 전하가 전부 신호 전하에 기여하기 때문에, 다이내믹 레인지의 확대의 은혜를 최대한 활용할 수 있다.
또한, 예를 들면, 선택 트랜지스터(54)에 의한 행 선택 동작과, FD의 리셋 동작을 동시에 행하는 구동 방법인 경우, 행 선택시에 발생하는 수직 신호선(VSL)(9)의 전위 변동을, FD에 전반하는 것이 곤란하였다(즉, FD가 리셋 전압에 고정되어 있다).
이에 대해, 도 3의 구동 방법에서는, 리셋 트랜지스터(52)에 의한 리셋 동작의 후에, 선택 트랜지스터(54)에 의한 행 선택 동작이 행하여지기 때문에, 수직 신호선(VSL)(9)의 전위 변동을, FD(제1, 제2 플로팅 디퓨전부(61, 62))에 전반하고, 플로팅 디퓨전의 전위를 고전위화할 수 있다.
이에 의해, 제1, 제2 플로팅 디퓨전부(61, 62)가 차지 인젝션에 의해 저전위화하는 영향을 캔슬할 수 있어서, 전송의 저해를 회피할 수 있다.
그렇지만, 도 3의 구동 방법에서는, 증폭 트랜지스터(53)의 게이트 용량이, 그대로, 수직 신호선(VSL)(9)에 추가되고 버리기 때문에, 수직 신호선(VSL)(9)의 부하의 증대를 막는 것은 곤란하였다.
<2. 제2의 실시의 형태>
[고체 촬상 소자의 구성례]
도 4는, 제2의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면이다.
도 4의 화소(2)의 회로 구성은, 도 2의 화소(2)의 회로 구성과 기본적으로 같은 구성을 하고 있다. 즉, 도 4의 화소(2)는, 하나의 포토 다이오드(PD)(50)와, 각 하나의 전송 트랜지스터(TRG)(51), 리셋 트랜지스터(RST)(52), 증폭 트랜지스터(AMP)(53), 선택 트랜지스터(SEL55) 및 분리 트랜지스터(FDG)(55)와, 2개의 제1 플로팅 디퓨전부(FD1)(61) 및 제2 플로팅 디퓨전부(FD2)(62)를 구비하는 점은, 도 2의 화소(2)와 공통되어 있다. 단, 도 4의 화소(2)의 회로 구성은, 리셋 트랜지스터(53)의 드레인측의 공통 전원(VDD)이, 독립한 VDR로 교체된 점이 도 2의 화소(2)의 회로 구성과 다르다. 또한, 이 리셋용의 독립 전원(VDR)은, 고전위와 저전위의 2값을 취할 수 있다. 즉, 리셋용의 독립 전원(VDR)은, FD의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있다.
[구동 방법]
제2의 실시의 형태의 고체 촬상 소자는, 도 5에 도시되는 구동 방법에 의해 구동하도록 구성된다. 도 5의 예에서, VDR은, 리셋용의 독립 전원(VDR)의 구동 타이밍을 나타낸다. SEL은, 선택 트랜지스터(54)의 구동 타이밍을 나타내고, RST는, 리셋 트랜지스터(52)의 구동 타이밍을 나타내고, FDG는, 분리 트랜지스터(55)의 구동 타이밍을 나타내고, TRG는, 전송 트랜지스터(51)의 구동 타이밍을 나타낸다. FD는, 제1 및 제2 플로팅 디퓨전부(61 및 62)의 전위 변동을 나타내고, VSL은, 수직 신호선(9)의 전위 변동을 나타낸다.
도 5의 구동 방법에서는, VDR의 구동과, 판독의 후에 FD(제1 및 제2 플로팅 디퓨전부(61 및 62))의 리셋이 추가되어 있다.
구체적으로는, 우선, 판독 동작을 시작함에 있어서, FD의 리셋이 행하여진다. 이때, VDR은 고전위 상태에 있고, FD는 고전위로 리셋된다. 후술하지만, 전(前) 프레임의 판독 동작의 최후에, VDR의 저전위에 의해 FD가 저전위로 리셋되고, 증폭 트랜지스터(53)가 OFF의 상태로 되어 있다. 그 때문에, 이 고전위로의 리셋 동작은, FD의 리셋을 행하는 외에, 증폭 트랜지스터(53)를 ON 상태로 하는 효과도 갖는다.
그 후, 도 3의 구동 방법과 마찬가지로, 판독 동작을 순차적으로 행한다. 선택 트랜지스터(54)의 판독을 종료한 후, VDR을 저전위 상태로 하여 FD의 리셋이 행하여진다. 증폭 트랜지스터(53)가 OFF 상태가 되기 때문에, 다른 행의 판독 기간 중에 수직 신호선(VSL)(9)에 증폭 트랜지스터(53)의 게이트의 용량이 중첩하는 것을 막아, 수직 신호선(VSL)(9)의 부하를 경감할 수 있다.
여기서, 도 2 및 도 4의 회로 구성의 경우, 선택 트랜지스터(54)가 증폭 트랜지스터(53)의 드레인측에 접속하고 있기 때문에, 도 3의 구동 방법에서는, 증폭 트랜지스터(53)의 게이트 용량이 수직 신호선(VSL)(9)의 부하에 중첩하여 버림으로써, 수직 신호선(VSL)(9)의 세트링(전위 정정)에 시간이 걸리기 때문에, 프레임 레이트가 제한되어 있다.
이에 대해, 도 5의 구동 방법을 이용함에 의해, 증폭 트랜지스터(53)의 ON/OFF를 전환하는 것이 가능해지고, 수직 신호선(VSL)(9)의 부하를 경감하고, 프레임 레이트의 제한을 해소할 수 있다.
<3. 제3의 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성례]
도 6은, 제3의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면이다.
도 6의 화소(2)의 회로 구성은, 선택 트랜지스터(54)가 제외된 점이, 도 4의 회로 구성과 다르다. 도 6의 화소(2)는, 하나의 포토 다이오드(PD)(50)와, 각 하나의 전송 트랜지스터(TRG)(51), 리셋 트랜지스터(RST)(52), 증폭 트랜지스터(AMP)(53), 및 분리 트랜지스터(FDG)(55)와, 2개의 제1 플로팅 디퓨전부(FD1)(61) 및 제2 플로팅 디퓨전부(FD2)(62)를 구비하는 점은, 도 4의 회로 구성과 공통되어 있다.
[구동 방법]
제3의 실시의 형태의 고체 촬상 장치는, 도 7에 도시되는 구동 방법에 의해 구동하도록 구성된다. 도 7의 예에서, VDR은, 리셋용의 독립 전원(VDR)의 구동 타이밍을 나타낸다. RST는, 리셋 트랜지스터(52)의 구동 타이밍을 나타내고, FDG는, 분리 트랜지스터(55)의 구동 타이밍을 나타내고, TRG는, 전송 트랜지스터(51)의 구동 타이밍을 나타낸다. FD는, 제1 및 제2 플로팅 디퓨전부(61 및 62)의 전위 변동을 나타내고, VSL은, 수직 신호선(9)의 전위 변동을 나타낸다.
도 7의 구동 방법은, 선택 트랜지스터(54)의 구동이 제외된 이외에, 도 5의 구동 방법으로부터, 아무런 변경은 없다. 즉, 우선, 판독 동작을 시작함에 있어서, FD의 리셋이 행하여진다. 이때, VDR은 고전위 상태에 있고, FD는 고전위로 리셋된다. 후술하지만, 전 프레임의 판독 동작의 최후에, VDR의 저전위에 의해 FD가 저전위로 리셋되고, 증폭 트랜지스터(53)가 OFF의 상태로 되어 있다. 그 때문에, 이 고전위로의 리셋 동작은, FD의 리셋을 행하는 외에, 증폭 트랜지스터(53)를 ON 상태로 하는 효과도 갖는다.
그 후, 도 3의 구동 방법과 마찬가지로, 판독 동작을 순차적으로 행한다. 판독을 종료한 후, VDR을 저전위 상태로 하여 FD의 리셋이 행하여진다. 증폭 트랜지스터(53)가 OFF 상태가 되기 때문에, 다른 행의 판독 기간 중에 수직 신호선(VSL)(9)에 증폭 트랜지스터(53)의 게이트의 용량이 중첩하는 것을 막고, 수직 신호선(VSL)(9)의 부하를 경감할 수 있다.
이상과 같이, 제3의 실시 형태에서는, FD 전위의 제어에 의해, 증폭 트랜지스터(53)의 ON과 OFF를 전환하여 행 선택을 행하는 것이 가능해지고, 그 결과, 선택 트랜지스터(54)의 제거가 가능해졌다.
한편으로, 제3의 실시의 형태에서는, 제1 및 제2의 실시의 형태에서 효과였던 수직 신호선(VSL)(9)의 전위 변동을 이용한 FD 전위의 고전위화에는 주의가 필요해진다. 즉, 판독 동작의 처음에 FD를 고전위로 리셋하는 타이밍에서, 행 선택도 시작되기 때문에, 수직 신호선(VSL)(9)의 전위 변동이 시작하여 버린다. 이 전위 변동을 정정하기 보다 빨리 FD 리셋을 종료하여, FD에 수직 신호선(VSL)(9)의 전위 변동을 전반하여야 한다. 따라서, 리셋 트랜지스터(52)의 ON의 기간은 리셋 동작에 충분한 기간을 확보하면서도, 극력 짧은 시간으로 할 필요가 있다.
이상과 같이, 본 기술에 의하면, 포토 다이오드에서 광전변환한 거의 모든 전하를 고용량시 신호로 활용할 수가 있어서, FD 저용량화에 의한 고감도화 및 접속 용량에 의한 Qs 증가의 효과를 최대한 얻어져서, 다이내믹 레인지의 확대에 공헌할 수 있다.
또한, 본 기술에 의하면, 수직 신호선의 전위 변동을 이용하여 FD 전위를 고전위화하도록 하였기 때문에, FD가 리셋 직후에 저전위화하여 버리는 것을 억제하여, 저조도 영역에서의 선형성을 담보할 수 있다.
또한, 본 기술에 의하면, FD의 저전위 리셋에 의한 각 행의 증폭 트랜지스터의 게이트 용량이 수직 신호선에 중첩하는 것을 막아, 수직 신호선의 부하를 경감함으로써 프레임 레이트의 향상에 공헌할 수 있다.
<4. 제4의 실시의 형태>
[고체 촬상 소자의 구성례]
도 8은, 제4의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면이다.
도 8의 화소(2)의 회로 구성은, 선택 트랜지스터(54)와 증폭 트랜지스터(53)가 반대의 위치에 배치되어 있는 점이, 도 2의 화소(2)의 회로 구성과 다르다. 도 8의 화소(2)는, 하나의 포토 다이오드(50)와, 각 하나의 전송 트랜지스터(51), 리셋 트랜지스터(52), 증폭 트랜지스터(53), 선택 트랜지스터(54) 및 분리 트랜지스터(55)와, 제1의 플로팅 디퓨전부(61) 및 제2의 플로팅 디퓨전부(62)를 구비하는 점은, 도 2의 화소(2)와 공통되어 있다. 또한, 도 2의 회로 구성과 마찬가지로, 전송 트랜지스터(51)의 게이트는, 전송선(TRX)(71)에 접속되어 있다. 분리 트랜지스터(55)의 게이트는, 분리(FDG)선(72)에 접속되어 있다. 선택 트랜지스터(54)의 게이트는 선택(SEL)선(73)에 접속되어 있다. 리셋 트랜지스터(52)의 게이트는, 리셋(RES)선(74)에 접속되어 있다.
[구동 방법]
제4의 실시의 형태의 고체 촬상 장치는, 도 9에 도시되는 구동 방법에 의해 구동하도록 구성된다. 도 9의 예에서, SEL은, 선택 트랜지스터(54)의 구동 타이밍을 나타내고, RST는, 리셋 트랜지스터(52)의 구동 타이밍을 나타내고, FDG는, 분리 트랜지스터(55)의 구동 타이밍을 나타내고, TRL(TRX)은, 전송 트랜지스터(51)의 구동 타이밍을 나타낸다. 또한, VSL은, 수직 신호선(9)의 전위 변동을 나타낸다. 또한, VSL에서의 점선은, 본 기술의 구동 방법인 경우의 VSL과 비교하기(실선) 위해(때문에), 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 구동 방법인 경우의 VSL을 나타내고 있다.
우선, 판독 동작을 시작함에 있어서, 선택선(73)에 의해 선택 트랜지스터(54)가 온 되고, 분리선(72)과 리셋선(74)에 의해, 분리 트랜지스터(55)와 리셋 트랜지스터(52)가 동시에 온 됨으로써, FD(제1의 플로팅 디퓨전부(61) 및 제2의 플로팅 디퓨전부(62))의 전위가 리셋된다. 그 후, 분리 트랜지스터(55)가 오프 한 후, 리셋 트랜지스터(52)가 오프 되면, 이 상태를 콤퍼레이터의 기준전위로 하여 오토 제로(고용량시와 소용량시의 AZ)가 실시된다.
리셋 트랜지스터(52)가 오프의 상태에서, 분리 트랜지스터(55)를 온 함에 의해, 분리 트랜지스터(55)와 FD 사이의 기생 용량과 FD의 전하가, 분리 트랜지스터(55)의 채널에 유기됨에 의해, FD 전위가 상승하게 된다. 이 상태에서, 고용량시(Low P상)의 기준전위 판독이 행하여지고, 분리 트랜지스터(55)가 오프 상태가 된다.
이에 의해, 분리 트랜지스터(55)와 FD 사이의 기생 용량과 FD의 전하가, FD에 주입됨(차지 인젝션)에 의해 FD 전위가 하강한다. 이 상태에서, 소용량시(High P상)의 기준전위 판독이 행하여진다.
이때, FD 전위는 Low P상으로 상승하고, High P상에서, Low P상과 같은 하강을 나타내기 때문에, FD 전위의 증감은 거의 0이 되고, FD 전위의 저하는 회피된다.
계속해서, 전송 트랜지스터(51)의 게이트가 온 상태가 되어, 포토 다이오드(50)의 전하가 판독되고, 소용량시(High D상)의 신호 전위 판독이 행하여진다. 또한, 분리 트랜지스터(55)가 온 상태가 되어, 재차 전송 트랜지스터(51)의 게이트가 온 되어, 모든 PD 전하를 판독할 수 있고, 이것이, 고용량시(Low D상)의 신호 전위 판독이 된다.
그렇지만, 리셋 트랜지스터(52)가 오프 상태에서, 분리 트랜지스터(55)가 온, 오프 함에 의한 차지 인젝션의 양을 제어하는 것은 곤란하고, 이와 함께 FD 전위의 상승·하강도 같이 제어하는 것은 곤란하다.
그래서, 제4의 실시례의 구동을 실시하면, 분리 트랜지스터(55)가 온, 오프 전후의 전위 변동은 0이 되고, 결국 FD 전위 저하는 일어나지 않지만, 분리 트랜지스터(55)가 온 상태가 됨에 의한 FD 전위의 올라감이 너무 큰 경우에 FD 전위 저하는 일어나는 일이 있다. 그것은, 콤퍼레이터의 D레인지를 떼어서 본래의 Low P상 전위를 검출할 수 없거나, 화소 전원 전압 이상으로 승압된 경우도 본래의 Low P상 전위를 검출할 수 없기 때문이다.
[변형례]
또한, 제4의 실시례의 회로 구성이나 구동에 변경은 없지만, 제1의 변형례로서, 분리 트랜지스터(55)의 오프 시의 부(負)바이어스를 조정함으로써, 차지 인젝션의 양을 제어할 수 있다.
또한, 제4의 실시례의 회로 구성이나 구동에 변경은 없지만, 제2의 변형례로서, 분리 트랜지스터(55)의 임계치(Vth)를 조정함으로써, 차지 인젝션의 양을 제어할 수 있다.
또한, 제4의 실시례의 회로 구성에서, FD에 기생하는 노드(예를 들면, 도 2의 FD 부스트(64))를 이용하여, 분리 트랜지스터(55)의 온 시의 FD 전위를 효과(效果)시킬 수 있다.
<5. 제5의 실시의 형태>
[고체 촬상 소자의 구성례]
도 10은, 제5의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면이다.
도 10의 화소(2)의 회로 구성은, 증폭 트랜지스터(53)의 소스측에 배치되어 있던 선택 트랜지스터(54)가 증폭 트랜지스터의 드레인측에 배치되어 있는 점만이, 도 8의 화소(2)의 회로 구성과 다르다. 도 8의 화소(2)는, 하나의 포토 다이오드(50)와, 각 하나의 전송 트랜지스터(51), 리셋 트랜지스터(52), 증폭 트랜지스터(53), 선택 트랜지스터(54), 분리 트랜지스터(55)와, 플로팅 디퓨전부(FD61) 및 제2의 플로팅 디퓨전부(62)를 구비하는 점은, 도 8의 회로 구성과 공통되어 있다.
선택 트랜지스터(54)가, 증폭 트랜지스터(53)의 드레인측에 배치되어 있는 경우의 회로 구성이라도, 구동 방법은, 도 9를 참조하여 상술한 제4의 실시의 형태의 구동 방법과 기본적으로 같은 동작을 하고, 같은 효과를 갖기 때문에, 그 설명은 반복이 되어서 생략된다.
<6. 제6의 실시의 형태>
[고체 촬상 소자의 구성례]
도 11은, 제6의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자의 화소의 등가 회로를 도시하는 도면이다. 도 11의 등가 회로는, 선택 트랜지스터가 제외되고, 리셋 전위로 행 선택이 행하여지는 경우의 예가 도시되어 있다.
도 11의 화소(2)의 회로 구성은, 선택 트랜지스터(54)가 제외되고, 회로(81)를 통하여 입력된 선택선(73)에 의해, 리셋 트랜지스터(52)의 전원이, 회로(81)에 VDDH 또는 VDDL이 인가됨으로써, 선택/비선택이 정하여지는 점만이, 도 8의 화소(2)의 회로 구성과 다르다. 예를 들면,(VDDH/VDDL=3.3V/1.2V) 정도이다. 도 8의 화소(2)는, 하나의 포토 다이오드(PD)(50)와, 각 하나의 전송 트랜지스터(51), 리셋 트랜지스터(52), 증폭 트랜지스터(53), 및 분리 트랜지스터(55)와, 플로팅 디퓨전부(61) 및 제2의 플로팅 디퓨전부(62)를 구비하는 점은, 도 8의 회로 구성과 공통되어 있다.
도 11에 도시되는 바와 같이, 선택 트랜지스터(54)가 제외된 경우의 회로 구성이라도, 구동 방법은, 도 9를 참조하여 상술한 제4의 실시의 형태의 구동 방법과 기본적으로 같은 동작을 하고, 같은 효과를 갖기 때문에, 그 설명은 반복이 되어서 생략된다. 즉, 선택 트랜지스터가 없고, 리셋 전위로 행 선택을 행하는 경우에도, 선택행에서는, 도 9의 SEL의 구동 타이밍과 같다.
이상과 같이 함으로써, 제4 내지 제6의 실시의 형태에 기재된 기술에 의하면, 포토 다이오드에서 광전변환한 거의 모든 전하를 고용량시 신호로 활용할 수 있고, FD저 용량화에 의한 고감도화 및 접속 용량에 의한 Qs 증가의 효과를 최대한 얻어지고, 다이내믹 레인지의 확대에 공헌할 수 있다.
또한, 분리 트랜지스터의 온/오프의 순번을 변경하고, FD 전위의 고전위화를 행함으로써, FD의 리셋 직후의 저전위화를 용이하게 회피하고, 저조도 영역에서의 선형성을 담보할 수 있다.
또한, 본 기술은, 상술한 고체 촬상 소자뿐만 아니라, 대소 화소, 화소 공유, 적층형 CIS의 고체 촬상 소자에도 적용할 수 있다. 적층형 CIS의 고체 촬상 소자인 경우의 회로 구성은, 다음의 도 12에 도시되는 바와 같이, 상하 칩에 임의로 배치 가능하다.
<7. 고체 촬상 소자의 배치례>
도 12는, 도 1의 고체 촬상 소자(1)의 배치례를 도시하는 도면이다.
고체 촬상 소자(1)의 화소 영역(11), 제어 회로(102), 및 신호 처리 회로를 포함하는 로직 회로(103)의 배치는, 예를 들면, 도 12의 A 내지 도 12의 C에 도시하는 제1 내지 제3의 배치의 어느 하나로 할 수 있다.
즉, 고체 촬상 소자(1)의 화소 영역(11), 제어 회로(102), 및 로직 회로(103)의 배치는, 도 12의 A에 도시하는 바와 같이, 전부를 하나의 반도체 기판(111)에 배치하는 제1의 배치로 할 수 있다.
또한, 고체 촬상 소자(1)의 화소 영역(11), 제어 회로(102), 및 로직 회로(103)의 배치는, 도 12의 B에 도시하는 바와 같이, 적층된 2개의 반도체 기판(112)과 반도체 기판(113) 중의 일방에 화소 영역(11)과 제어 회로(102)를 배치하고, 타방에 로직 회로(103)를 배치하는 제2의 배치로 할 수 있다. 도 12의 B의 예에서는, 화소 영역(11)과 제어 회로(102)는 반도체 기판(112)에 배치되고, 로직 회로(103)는 반도체 기판(113)에 배치되어 있다.
또한, 고체 촬상 소자(1)의 화소 영역(11), 제어 회로(102), 및 로직 회로(103)의 배치는, 도 12의 C에 도시하는 바와 같이, 적층된 2개의 반도체 기판(114)과 반도체 기판(115)중의 일방에 화소 영역(11)을 배치하고, 타방에 제어 회로(102)와 로직 회로(103)를 배치하는 제3의 배치로 할 수 있다. 도 12의 C의 예에서는, 화소 영역(11)은 반도체 기판(114)에 배치되고, 제어 회로(102)와 로직 회로(103)는 반도체 기판(115)에 배치되어 있다.
<8. 이미지 센서의 사용례>
도 13은, 상술한 고체 촬상 소자를 사용하는 사용례를 도시하는 도면이다.
상술한 고체 촬상 소자(이미지 센서)는, 예를 들면, 이하와 같이, 가시광이나, 적외광, 자외광, X선 등의 광을 센싱하는 다양한 케이스에 사용할 수 있다.
·디지털 카메라나, 카메라 기능 부착의 휴대 기기 등의, 감상용으로 제공되는 화상을 촬영하는 장치
·자동 정지 등의 안전운전이나, 운전자 상태의 인식 등을 위해, 자동차의 전방이나 후방, 주위, 차내 등을 촬영하는 차량탑재용 센서, 주행 차량이나 도로를 감시하는 감시 카메라, 차량 사이 등의 거리측정을 행하는 거리측정 센서 등의, 교통용으로 제공되는 장치
·유저의 제스처를 촬영하고, 그 제스처에 따른 기기 조작을 행하기 위해, TV나, 냉장고, 에어 컨디셔너 등의 가전에 제공되는 장치
·내시경이나, 적외광의 수광에 의한 혈관 촬영을 행하는 장치 등의, 의료나 헬스케어용으로 제공되는 장치
·방범 용도의 감시 카메라나, 인물 인증 용도의 카메라 등의, 시큐리티용으로 제공되는 장치
·피부를 촬영하는 피부측정기나, 두피를 촬영한 현미경 등의, 미용용으로 제공되는 장치
·스포츠 용도 등 용의 액션 카메라나 웨어러블 카메라 등의, 스포츠용으로 제공되는 장치
·밭이나 작물의 상태를 감시하기 위한 카메라 등의, 농업용으로 제공되는 장치
<9. 전자 기기의 예>
<전자 기기의 구성례>
또한, 본 기술은, 고체 촬상 소자에의 적용으로 한정되는 것이 아니고, 촬상 장치에도 적용 가능하다. 여기서, 촬상 장치란, 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라 등의 카메라 시스템이나, 휴대 전화기 등의 촬상 기능을 갖는 전자 기기인 것을 말하다. 또한, 전자 기기에 탑재되는 모듈형상의 형태, 즉 카메라 모듈을 촬상 장치로 하는 경우도 있다.
여기서, 도 14를 참조하여, 본 기술의 전자 기기의 구성례에 관해 설명한다.
도 14에 도시되는 전자 기기(300)는, 고체 촬상 소자(소자 칩(301)), 광학 렌즈(302), 셔터 장치(303), 구동 회로(304), 및 신호 처리 회로(305)를 구비하고 있다. 고체 촬상 소자(301)로서는, 상술한 본 기술의 고체 촬상 소자(1)가 마련된다.
광학 렌즈(302)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 고체 촬상 소자(301)의 촬상면상에 결상시킨다. 이에 의해, 고체 촬상 소자(301) 내에 일정 기간 신호 전하가 축적된다. 셔터 장치(303)는, 고체 촬상 소자(301)에 대한 광조사 기간 및 차광 기간을 제어한다.
구동 회로(304)는, 고체 촬상 소자(301)의 신호 전송 동작, 셔터 장치(303)의 셔터 동작, 및 도시하지 않은 발광부의 발광 동작을 제어하는 구동 신호를 공급한다. 구동 회로(304)는, 도시하지 않은 CPU에 의해 설정된 파라미터를 이용하여 각 동작을 제어한다. 구동 회로(304)로부터 공급되는 구동 신호(타이밍 신호)에 의해, 고체 촬상 소자(301)는 신호 전송을 행한다. 신호 처리 회로(305)는, 고체 촬상 소자(301)로부터 출력된 신호에 대해 각종의 신호 처리를 행한다. 신호 처리가 시행된 영상 신호는, 메모리 등의 기억 매체에 기억되거나, 모니터에 출력된다.
<10. 내시경 수술 시스템에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 좋다.
도 15는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면이다.
도 15에서는, 시술자(의사)11131)가, 내시경 수술 시스템(11000)을 이용하여, 환자 베드(11133)상의 환자(11132)에 수술을 행하고 있는 양상이 도시되어 있다. 도시하는 바와 같이, 내시경 수술 시스템(11000)은, 내시경(11100)과, 기복(氣腹) 튜브(11111)나 에너지 처치구(11112) 등의, 기타의 시술구(11110)와, 내시경(11100)을 지지하는 지지 암 장치(11120)와, 내시경하 수술을 위한 각종의 장치가 탑재된 카트(11200)로 구성된다.
내시경(11100)은, 선단부터 소정 길이의 영역이 환자(11132)의 체강 내에 삽입되는 경통(鏡筒)(11101)과, 경통(11101)의 기단(基端)에 접속되는 카메라 헤드(11102)로 구성된다. 도시한 예에서는, 경성의 경통(11101)을 갖는 이른바 경성경으로서 구성된 내시경(11100)을 도시하고 있지만, 내시경(11100)은, 연성의 경통을 갖는 이른바 연성경으로서 구성되어도 좋다.
경통(11101)의 선단에는, 대물 렌즈가 감입된 개구부가 마련되어 있다. 내시경(11100)에는 광원 장치(11203)가 접속되어 있고, 당해 광원 장치(11203)에 의해 생성된 광이, 경통(11101)의 내부에 연설되는 라이트 가이드에 의해 당해 경통의 선단까지 도광되고, 대물 렌즈를 통하여 환자(11132)의 체강 내의 관찰 대상을 향하여 조사된다. 또한, 내시경(11100)은, 직시경이라도 좋고, 사시경 또는 측시경이라도 좋다.
카메라 헤드(11102)의 내부에는 광학계 및 촬상 소자가 마련되어 있고, 관찰 대상으로부터의 반사광(관찰 광)은 당해 광학계에 의해 당해 촬상 소자에 집광된다. 당해 촬상 소자에 의해 관찰광이 광전변환되고, 관찰광에 대응하는 전기 신호, 즉 관찰상에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 당해 화상 신호는, RAW 데이터로서 카메라 컨트롤 유닛(CCU : Camera Control Unit)(11201)에 송신된다.
CCU(11201)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등에 의해 구성되고, 내시경(11100) 및 표시 장치(11202)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, CCU(11201)는, 카메라 헤드(11102)로부터 화상 신호를 수취하고, 그 화상 신호에 대해, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리) 등의, 당해 화상 신호에 의거한 화상을 표시하기 위한 각종의 화상 처리를 시행한다.
표시 장치(11202)는, CCU(11201)로부터의 제어에 의해, 당해 CCU(11201)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거한 화상을 표시한다.
광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED(light emitting diode) 등의 광원으로 구성되고, 시술부 등을 촬영할 때의 조사광을 내시경(11100)에 공급한다.
입력 장치(11204)는, 내시경 수술 시스템(11000)에 대한 입력 인터페이스이다. 유저는, 입력 장치(11204)를 통하여, 내시경 수술 시스템(11000)에 대해 각종의 정보의 입력이나 지시 입력을 행할 수가 있다. 예를 들면, 유저는, 내시경(11100)에 의한 촬상 조건(조사광의 종류, 배율 및 초점 거리 등)을 변경하는 취지의 지시 등을 입력한다.
처치구 제어 장치(11205)는, 조직의 소작(燒灼, cauterization), 절개 또는 혈관의 봉지 등을 위한 에너지 처치구(11112)의 구동을 제어한다. 기복 장치(11206)는, 내시경(11100)에 의한 시야의 확보 및 시술자의 작업 공간의 확보의 목적으로, 환자(11132)의 체강을 부풀리기 위해, 기복 튜브(11111)를 통하여 당해 체강 내에 가스를 송입한다. 레코더(11207)는, 수술에 관한 각종의 정보를 기록 가능한 장치이다. 프린터(11208)는, 수술에 관한 각종의 정보를, 텍스트, 화상 또는 그래프 등 각종의 형식으로 인쇄 가능한 장치이다.
또한, 내시경(11100)으로 시술부를 촬영할 때의 조사광을 공급하는 광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED, 레이저 광원 또는 이들의 조합에 의해 구성되는 백색 광원으로 구성할 수 있다. RGB 레이저 광원의 조합에 의해 백색 광원이 구성되는 경우에는, 각 색(각 파장)의 출력 강도 및 출력 타이밍을 고정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 광원 장치(11203)에서 촬상 화상의 화이트 밸런스의 조정을 행할 수가 있다. 또한, 이 경우에는, RGB 레이저 광원 각각으로부터의 레이저광을 시분할로 관찰 대상에 조사하고, 그 조사 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어함에 의해, RGB 각각에 대응하는 화상을 시분할로 촬상하는 것도 가능하다. 당해 방법에 의하면, 당해 촬상 소자에 컬러 필터를 마련하지 않아도, 컬러 화상을 얻을 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 출력하는 광의 강도를 소정의 시간마다 변경하도록 그 구동이 제어되어도 좋다. 그 광의 강도의 변경의 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어하여 시분할로 화상을 취득하고, 그 화상을 합성함에 의해, 이른바 흑(黑) 바램(black defect) 및 백(白) 바램(halation)이 없는 고다이내믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 특수광 관찰에 대응한 소정의 파장 대역의 광을 공급 가능하게 구성되어도 좋다. 특수광 관찰에서는, 예를 들면, 체조직에서의 광의 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰시에 있어서의 조사광(즉, 백색광)에 비하여 협대역의 광을 조사함에 의해, 점막 표층의 혈관 등의 소정의 조직을 고(高)콘트라스트로 촬영하는, 이른바 협대역광 관찰(Narrow Band Imaging)이 행하여진다. 또는, 특수광 관찰에서는, 여기광(勵起光)을 조사함에 의해 발생하는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰이 행하여져도 좋다. 형광 관찰에서는, 체조직에 여기광을 조사하여 당해 체조직으로부터의 형광을 관찰하는 것(자가(自家) 형광 관찰), 또는 인도시아닌그린(ICG) 등의 시약을 체조직에 국주(局注)함과 함께 당해 체조직에 그 시약의 형광 파장에 대응하는 여기광을 조사하여 형광상을 얻는 것 등을 행할 수가 있다. 광원 장치(11203)는, 이와 같은 특수광 관찰에 대응하는 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하게 구성될 수 있다.
도 15는, 도 14에 도시하는 카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
카메라 헤드(11102)는, 렌즈 유닛(11401)과, 촬상부(11402)와, 구동부(11403)와, 통신부(11404)와, 카메라 헤드 제어부(11405)를 갖는다. CCU(11201)는, 통신부(11411)와, 화상 처리부(11412)와, 제어부(11413)를 갖는다. 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)는, 전송 케이블(11400)에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
렌즈 유닛(11401)은, 경통(11101)과의 접속부에 마련되는 광학계이다. 경통(11101)의 선단부터 받아들여진 관찰광은, 카메라 헤드(11102)까지 도광되고, 당해 렌즈 유닛(11401)에 입사한다. 렌즈 유닛(11401)은, 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되어 구성된다.
촬상부(11402)를 구성하는 촬상 소자는, 하나(이른바 단판식)라도 좋고, 복수(이른바 다판식)라도 좋다. 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들면 각 촬상 소자에 의해 RGB 각각에 대응하는 화상 신호가 생성되고, 그들이 합성됨에 의해 컬러 화상이 얻어져도 좋다. 또는, 촬상부(11402)는, 3D(dimensional) 표시에 대응하는 우안용 및 좌안용의 화상 신호를 각각 취득하기 위한 한 쌍의 촬상 소자를 갖도록 구성되어도 좋다. 3D 표시가 행하여짐에 의해, 시술자(11131)는 시술부에서의 생체조직의 깊이를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능해지다. 또한, 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 각 촬상 소자에 대응하여, 렌즈 유닛(11401)도 복수 계통 마련될 수 있다.
또한, 촬상부(11402)는, 반드시 카메라 헤드(11102)에 마련되지 않아도 좋다. 예를 들면, 촬상부(11402)는, 경통(11101)의 내부에, 대물 렌즈의 직후에 마련되어도 좋다.
구동부(11403)는, 액추에이터에 의해 구성되고, 카메라 헤드 제어부(11405)로부터의 제어에 의해, 렌즈 유닛(11401)의 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 광축에 따라 소정의 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해, 촬상부(11402)에 의한 촬상 화상의 배율 및 초점이 적절히 조정될 수 있다.
통신부(11404)는, CCU(11201)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11404)는, 촬상부(11402)로부터 얻은 화상 신호를 RAW 데이터로서 전송 케이블(11400)을 통하여 CCU(11201)에 송신한다.
또한, 통신부(11404)는, CCU(11201)로부터, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 수신하고, 카메라 헤드 제어부(11405)에 공급한다. 당해 제어 신호에는, 예를 들면, 촬상 화상의 프레임 레이트를 지정하는 취지의 정보, 촬상시의 노출치를 지정하는 취지의 정보, 및/또는 촬상 화상의 배율 및 초점을 지정하는 취지의 정보 등, 촬상 조건에 관한 정보가 포함된다.
또한, 상기한 프레임 레이트나 노출치, 배율, 초점 등의 촬상 조건은, 유저에 의해 적절히 지정되어도 좋고, 취득된 화상 신호에 의거하여 CCU(11201)의 제어부(11413)에 의해 자동적으로 설정되어도 좋다. 후자인 경우에는, 이른바 AE(Auto Exposure) 기능, AF(Auto Focus) 기능 및 AWB(Auto White Balance) 기능이 내시경(11100)에 탑재되어 있게 된다.
카메라 헤드 제어부(11405)는, 통신부(11404)를 통하여 수신한 CCU(11201)로부터의 제어 신호에 의거하여, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어한다.
통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)로부터, 전송 케이블(11400)을 통하여 송신되는 화상 신호를 수신한다.
또한, 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)에 대해, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 화상 신호나 제어 신호는, 전기통신이나 광통신 등에 의해 송신할 수 있다.
화상 처리부(11412)는, 카메라 헤드(11102)로부터 송신된 RAW 데이터인 화상 신호에 대해 각종의 화상 처리를 시행한다.
제어부(11413)는, 내시경(11100)에 의한 시술부 등의 촬상, 및, 시술부 등의 촬상에 의해 얻어지는 촬상 화상의 표시에 관한 각종의 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
또한, 제어부(11413)는, 화상 처리부(11412)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거하여, 시술부 등이 찍힌 촬상 화상을 표시 장치(11202)에 표시시킨다. 이때, 제어부(11413)는, 각종의 화상 인식 기술을 이용하여 촬상 화상 내에서의 각종의 물체를 인식하여도 좋다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 촬상 화상에 포함되는 물체의 에지의 형상이나 색 등을 검출함에 의해, 겸자(鉗子) 등의 시술구, 특정한 생체 부위, 출혈, 에너지 처치구(11112)의 사용시의 미스트 등을 인식할 수 있다. 제어부(11413)는, 표시 장치(11202)에 촬상 화상을 표시시킬 때에, 그 인식 결과를 이용하여, 각종의 수술 지원 정보를 당해 시술부의 화상에 중첩 표시시켜도 좋다. 수술 지원 정보가 중첩 표시되고, 시술자(11131)에 제시됨에 의해, 시술자(11131)의 부담을 경감하는 것이나, 시술자(11131)가 확실하게 수술을 진행하는 것이 가능해진다.
카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)를 접속하는 전송 케이블(11400)은, 전기 신호의 통신에 대응한 전기 신호 케이블, 광통신에 대응한 광파이버, 또는 이들의 복합 케이블이다.
여기서, 도시한 예에서는, 전송 케이블(11400)을 이용하여 유선으로 통신이 행하여지고 있지만, 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)와의 사이의 통신은 무선으로 행하여져도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 내시경(11100)이나, 카메라 헤드(11102)(의 촬상부(11402)), CCU(11201)의 화상 처리부(11412), 광원 장치(11203) 등에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 1, 도 2, 도 4, 도 6, 도 8 내지 도 10의 고체 촬상 소자(1)는, 촬상부(11402)에 적용할 수 있다. 촬상부(11402) 및 화상 처리부(11412)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 포토 다이오드에서 광전변환한 거의 모든 전하를 고용량시 신호로 활용할 수 있기 때문에, 시술자가 시술부를 확실하게 확인하는 것이 가능해진다.
또한, 여기서는, 한 예로서 내시경 수술 시스템에 관해 설명하였지만, 본 개시에 관한 기술은, 그 밖에, 예를 들면, 현미경 수술 시스템 등에 적용되어도 좋다.
<11. 이동체에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 16은, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 16에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차량탑재 네트워크 I/F(Interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관한 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신된 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력된 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별하여도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 거차 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 하는 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 하는 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12030)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환한 등의 방현(防眩)(glare protection)을 도모하는 것을 목적으로 하는 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 16의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 17은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 17에서는, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프론트유리의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프론트유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 차실 내의 프론트유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 17에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 중합됨에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행한 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차의 내차와의 앞에 미리 확보하여야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 하는 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 기타의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031)(촬상부(12101 내지 12104) 포함한다)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 1, 도 2, 도 4, 도 6, 도 8 내지 도 10의 고체 촬상 소자(1)는, 촬상부(12031)에 적용할 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 포토 다이오드에서 광전변환한 거의 모든 전하를 고용량시 신호로 활용할 수 있기 때문에, 예를 들면, 차량탑재기에 있어서, 보다 선명한 화상을 얻는다는 각별한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 상술한 일련의 처리를 기술하는 스텝은, 기재된 순서에 따라 시계열적으로 행하여지는 처리는 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않더라도, 병렬적 또는 개별적으로 실행되는 처리도 포함하는 것이다.
또한, 본 개시에서의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
또한, 이상에서, 하나의 장치(또는 처리부)로서 설명한 구성을 분할하여, 복수의 장치(또는 처리부)로서 구성하도록 하여도 좋다. 역으로, 이상에서 복수의 장치(또는 처리부)로서 설명한 구성을 통합하여 하나의 장치(또는 처리부)로서 구성되도록 하여도 좋다. 또한, 각 장치(또는 각 처리부)의 구성에 상술한 이외의 구성을 부가하도록 하여도 물론 좋고. 또한, 시스템 전체로서의 구성이나 동작이 실질적으로 같으면, 어느 장치(또는 처리부)의 구성의 일부를 다른 장치(또는 다른 처리부)의 구성에 포함하도록 하여도 좋다. 즉, 본 기술은, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 알맞은 실시 형태에 관해 상세히 설명하였지만, 개시는 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 개시가 속하는 기술의 분야에서 통상의 지식을 갖는 것이면, 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종의 변경례 또한 수정례에 상도할 수 있음은 분명하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터와,
상기 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 구비하고,
상기 선택 트랜지스터는, 상기 리셋 트랜지스터에 의한 리셋 후에 판독행을 선택하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 고체 촬상 소자.
(2) 상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고,
상기 리셋 트랜지스터는, 판독 동작 후에, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 저전위로 리셋하는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(3) 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터와,
상기 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 구비하고,
상기 선택 트랜지스터는, 상기 리셋 트랜지스터에 의한 리셋 후에 판독행을 선택하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 고체 촬상 소자와,
상기 고체 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와,
입사광을 상기 고체 촬상 소자에 입사하는 광학계를 갖는 전자 기기.
(4) 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고,
상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고,
상기 증폭 트랜지스터는, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어에 의해, 온/오프를 전환하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하고,
상기 리셋 트랜지스터는, 판독 동작 후에, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 저전위로 리셋하는 고체 촬상 소자.
(5) 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고,
상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고,
상기 증폭 트랜지스터는, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어에 의해, 온/오프를 전환하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하고,
상기 리셋 트랜지스터는, 판독 동작 후에, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 저전위로 리셋하는 고체 촬상 소자와,
상기 고체 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와,
입사광을 상기 고체 촬상 소자에 입사하는 광학계를 갖는 전자 기기.
(6) 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고,
소용량시의 기준전위 판독 전에 있어서,
상기 분리 트랜지스터는, 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트를 온 하고,
상기 전송 트랜지스터는, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 고체 촬상 소자.
(7) 고용량시의 기준전위 판독 후에,
상기 분리 트랜지스터는, 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트를 오프 하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독을 행하는 상기 (6)에 기재된 고체 촬상 소자.
(8) 상기 분리 트랜지스터는, 오프 시의 부바이어스가 조정되는 상기 (7)에 기재된 고체 촬상 소자.
(9) 상기 분리 트랜지스터의 임계치가 조정되는 상기 (7)에 기재된 고체 촬상 소자.
(10) 상기 복수의 플로팅 디퓨전부에 기생하는 노드가 이용되어, 상기 분리 트랜지스터의 온 시의 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위가 저하되는 상기 (7)에 기재된 고체 촬상 소자.
(11) 상기 증폭 트랜지스터의 소스측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 또한 구비하는 상기 (6) 내지 (10)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(12) 상기 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 또한 구비하는 상기 (6) 내지 의 어느 하나(10)에 기재된 고체 촬상 소자.
(13) 상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고,
상기 증폭 트랜지스터는, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어에 의해, 온/오프를 전환하는 상기 (6) 내지 (10)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(14) 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고,
소용량시의 기준전위 판독 전에 있어서,
상기 분리 트랜지스터는, 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트를 온 하고,
상기 전송 트랜지스터는, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 고체 촬상 소자와,
상기 고체 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와,
입사광을 상기 고체 촬상 소자에 입사하는 광학계를 갖는 전자 기기.
1 : 고체 촬상 소자
2 : 화소
3 : 화소 영역
9 : 수직 신호선
50 : 포토 다이오드
51 : 전송 트랜지스터
52 : 리셋 트랜지스터
53 : 증폭 트랜지스터
54 : 선택 트랜지스터
55 : 분리 트랜지스터
61 : 제1 플로팅 디퓨전부
62 : 제2 플로팅 디퓨전부
63 : 용량 소자
64 : FD 부스트
71 : 전송선
72 : 분리선
73 : 선택선
74 : 리셋선
300 : 전자 기기
301 : 고체 촬상 소자
302 : 광학 렌즈
303 : 셔터 장치
304 : 구동 회로
305 : 신호 처리 회로
2 : 화소
3 : 화소 영역
9 : 수직 신호선
50 : 포토 다이오드
51 : 전송 트랜지스터
52 : 리셋 트랜지스터
53 : 증폭 트랜지스터
54 : 선택 트랜지스터
55 : 분리 트랜지스터
61 : 제1 플로팅 디퓨전부
62 : 제2 플로팅 디퓨전부
63 : 용량 소자
64 : FD 부스트
71 : 전송선
72 : 분리선
73 : 선택선
74 : 리셋선
300 : 전자 기기
301 : 고체 촬상 소자
302 : 광학 렌즈
303 : 셔터 장치
304 : 구동 회로
305 : 신호 처리 회로
Claims (14)
- 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터와,
상기 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 구비하고,
상기 선택 트랜지스터는, 상기 리셋 트랜지스터에 의한 리셋 후에 판독행을 선택하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 제1항에 있어서,
상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고,
상기 리셋 트랜지스터는, 판독 동작 후에, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 저전위로 리셋하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터와,
상기 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 구비하고,
상기 선택 트랜지스터는, 상기 리셋 트랜지스터에 의한 리셋 후에 판독행을 선택하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 고체 촬상 소자와,
상기 고체 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와,
입사광을 상기 고체 촬상 소자에 입사하는 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기. - 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고,
상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고,
상기 증폭 트랜지스터는, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어에 의해, 온/오프를 전환하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하고,
상기 리셋 트랜지스터는, 판독 동작 후에, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 저전위로 리셋하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고,
상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고,
상기 증폭 트랜지스터는, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어에 의해, 온/오프를 전환하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독 전에, 고용량시의 기준전위 판독을 행하고,
상기 리셋 트랜지스터는, 판독 동작 후에, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 저전위로 리셋하는 고체 촬상 소자와,
상기 고체 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와,
입사광을 상기 고체 촬상 소자에 입사하는 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기. - 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고,
소용량시의 기준전위 판독 전에 있어서,
상기 분리 트랜지스터는, 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트를 온 하고,
상기 전송 트랜지스터는, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 제6항에 있어서,
고용량시의 기준전위 판독 후에,
상기 분리 트랜지스터는, 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트를 오프 하고,
상기 전송 트랜지스터는, 소용량시의 기준전위 판독을 행하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 제7항에 있어서,
상기 분리 트랜지스터는, 오프 시의 부바이어스가 조정되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 제7항에 있어서,
상기 분리 트랜지스터의 임계치가 조정되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 제7항에 있어서,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부에 기생하는 노드가 이용되어, 상기 분리 트랜지스터의 온 시의 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위가 저하되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 제7항에 있어서,
상기 증폭 트랜지스터의 소스측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 제7항에 있어서,
상기 증폭 트랜지스터의 드레인측에 판독행을 선택하는 선택 트랜지스터를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 제7항에 있어서,
상기 리셋 트랜지스터의 드레인측의 전원은, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어가 가능하게 구성되어 있고,
상기 증폭 트랜지스터는, 상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위 제어에 의해, 온/오프를 전환하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. - 복수의 화소가 배열된 화소 영역을 가지며,
상기 화소는,
광전변환부와,
전송 트랜지스터와,
상기 광전변환부로부터의 전하를, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 수취하는 복수의 플로팅 디퓨전부와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부를 리셋하는 리셋 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 접속을 온/오프 제어하는 분리 트랜지스터와,
상기 복수의 플로팅 디퓨전부의 전위에 대응하는 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 구비하고,
소용량시의 기준전위 판독 전에 있어서,
상기 분리 트랜지스터는, 드레인측이 플로팅 상태에서 게이트를 온 하고,
상기 전송 트랜지스터는, 고용량시의 기준전위 판독을 행하는 고체 촬상 소자와,
상기 고체 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와,
입사광을 상기 고체 촬상 소자에 입사하는 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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