JP2719058B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JP2719058B2 JP2719058B2 JP3215174A JP21517491A JP2719058B2 JP 2719058 B2 JP2719058 B2 JP 2719058B2 JP 3215174 A JP3215174 A JP 3215174A JP 21517491 A JP21517491 A JP 21517491A JP 2719058 B2 JP2719058 B2 JP 2719058B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- integrator
- input terminal
- operational amplifier
- turned
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 46
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims description 20
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の受光素子で構成
されたアレイを備えている固体撮像装置に関するもので
ある。
されたアレイを備えている固体撮像装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置は、走査方式（電荷転送方
式）でＣＣＤ（チャージカップルドデバイス）タイプ
と、ＭＯＳイメージセンサタイプの２つに大別され、現
在のところ、Ｓ／Ｎ比が高いなどの利点により前者が主
流である。しかし、画素についてランダムアクセスする
ような場合など、用途によってはＭＯＳイメージセンサ
の方が有利なことがある。ＭＯＳイメージセンサの場
合、アレイ上の受光素子の選択に用いられるシフトレジ
スタをデコーダに置き換え、デコーダのアドレスライン
を外部から制御することにより、部分的な読み出しが可
能となる。
式）でＣＣＤ（チャージカップルドデバイス）タイプ
と、ＭＯＳイメージセンサタイプの２つに大別され、現
在のところ、Ｓ／Ｎ比が高いなどの利点により前者が主
流である。しかし、画素についてランダムアクセスする
ような場合など、用途によってはＭＯＳイメージセンサ
の方が有利なことがある。ＭＯＳイメージセンサの場
合、アレイ上の受光素子の選択に用いられるシフトレジ
スタをデコーダに置き換え、デコーダのアドレスライン
を外部から制御することにより、部分的な読み出しが可
能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこの種
のＭＯＳイメージセンサは、フォトダイオードに蓄積さ
れた電荷を単にビデオラインに移しかえる方式であるた
め、光に対する感度が小さい。また、フォトダイオード
の電荷は、それぞれ読み出される毎にリセットされ、そ
こから次に読み出されるまでが情報蓄積期間となるた
め、情報蓄積開始の瞬間がフォトダイオード毎に異な
る。積分時間に換算するための手段が必要がある。この
ように、ＭＯＳイメージセンサタイプの固体撮像装置
は、フレキシビリティがあるのだが、感度，光電変換タ
イミング，電荷の制御方法など多くの解決すべき課題を
有していた。
のＭＯＳイメージセンサは、フォトダイオードに蓄積さ
れた電荷を単にビデオラインに移しかえる方式であるた
め、光に対する感度が小さい。また、フォトダイオード
の電荷は、それぞれ読み出される毎にリセットされ、そ
こから次に読み出されるまでが情報蓄積期間となるた
め、情報蓄積開始の瞬間がフォトダイオード毎に異な
る。積分時間に換算するための手段が必要がある。この
ように、ＭＯＳイメージセンサタイプの固体撮像装置
は、フレキシビリティがあるのだが、感度，光電変換タ
イミング，電荷の制御方法など多くの解決すべき課題を
有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の固体
撮像装置は、画素を構成する複数のフォトダイオードを
有する固体撮像装置において、それぞれのフォトダイオ
ードにそれぞれ並列接続された複数の容量素子と、それ
ぞれのフォトダイオードとぞれぞれの容量素子の一端と
の間を流れる電荷をそれぞれ制御する複数のスイッチ素
子からなる第１スイッチ素子群と、容量素子の一端に接
続されたビデオラインと、容量素子の一端とビデオライ
ンとの間にそれぞれ配置された複数のスイッチ素子から
なる第２スイッチ素子群と、第１スイッチ素子群のスイ
ッチ素子を一括して所定期間オン状態とした後、第１ス
イッチ素子群のスイッチ素子を一括してオフ状態とする
とともに、第２スイッチ素子群のスイッチ素子を順次オ
ン状態とするように制御する制御回路と、備えることを
特徴とする。また、本発明に係る第２の固体撮像装置
は、ビデオラインに一方の入力端子が接続され他方の入
力端子が所定の電位に固定された第１オペアンプ、第１
オペアンプの出力端子と一方の入力端子との間に接続さ
れた第１コンデンサ、及び、第１オペアンプの出力端子
と一方の入力端子との間に接続された第１リセット用ス
イッチを有する第１積分器を更に備え、制御回路は、第
２スイッチ素子群のスイッチ素子をオン状態とする前に
第１積分器の第１リセット用スイッチをオン状態とする
ことを特徴とする。また、本発明に係る第３の固体撮像
装置は、ビデオラインに一方の入力端子が接続され他方
の入力端子が所定の電位に固定された第１オペアンプ、
第１オペアンプの出力端子と一方の入力端子との間に接
続された第１コンデンサ、及び、第１オペアンプの出力
端子と一方の入力端子との間に接続された第１リセット
用スイッチを有する第１積分器と、ビデオラインに一方
の入力端子が接続され他方の入力端子が所定の電位に固
定された第２オペアンプ、第２オペアンプの出力端子と
一方の入力端子との間に接続された第２コンデンサ、及
び、第２オペアンプの出力端子と一方の入力端子との間
に接続された第２リセット用スイッチを有する第２積分
器と、第１及び第２積分器の少なくとも入力側にそれぞ
れ設けられた第１及び第２選択スイッチ素子と、を更に
備え、制御回路は、第１スイッチ素子群のスイッチ素子
をオン状態とするとき、第２積分器の第２リセット用ス
イッチをオフ状態としたまま、第１積分器の第１リセッ
ト用スイッチをオン状態とするとともに、第１及び第２
選択スイッチ素子のいずれかをオン状態とし、第１スイ
ッチ素子群のスイッチ素子がオフ状態のとき、第１及び
第２選択スイッチ素子を交互にオン及びオフ状態とする
ことを特徴とする。また、本発明に係る第４の固体撮像
装置は、第１積分器の出力側に接続され、第１積分器の
第１リセット用スイッチがオン状態からオフ状態に変化
する際に第１積分器から出力されるノイズ成分を含む信
号をクランプするとともに、ノイズが除去された信号を
第２スイッチ素子群のスイッチ素子がオン状態のときに
出力する信号後処理回路を更に備えたことを特徴とす
る。
撮像装置は、画素を構成する複数のフォトダイオードを
有する固体撮像装置において、それぞれのフォトダイオ
ードにそれぞれ並列接続された複数の容量素子と、それ
ぞれのフォトダイオードとぞれぞれの容量素子の一端と
の間を流れる電荷をそれぞれ制御する複数のスイッチ素
子からなる第１スイッチ素子群と、容量素子の一端に接
続されたビデオラインと、容量素子の一端とビデオライ
ンとの間にそれぞれ配置された複数のスイッチ素子から
なる第２スイッチ素子群と、第１スイッチ素子群のスイ
ッチ素子を一括して所定期間オン状態とした後、第１ス
イッチ素子群のスイッチ素子を一括してオフ状態とする
とともに、第２スイッチ素子群のスイッチ素子を順次オ
ン状態とするように制御する制御回路と、備えることを
特徴とする。また、本発明に係る第２の固体撮像装置
は、ビデオラインに一方の入力端子が接続され他方の入
力端子が所定の電位に固定された第１オペアンプ、第１
オペアンプの出力端子と一方の入力端子との間に接続さ
れた第１コンデンサ、及び、第１オペアンプの出力端子
と一方の入力端子との間に接続された第１リセット用ス
イッチを有する第１積分器を更に備え、制御回路は、第
２スイッチ素子群のスイッチ素子をオン状態とする前に
第１積分器の第１リセット用スイッチをオン状態とする
ことを特徴とする。また、本発明に係る第３の固体撮像
装置は、ビデオラインに一方の入力端子が接続され他方
の入力端子が所定の電位に固定された第１オペアンプ、
第１オペアンプの出力端子と一方の入力端子との間に接
続された第１コンデンサ、及び、第１オペアンプの出力
端子と一方の入力端子との間に接続された第１リセット
用スイッチを有する第１積分器と、ビデオラインに一方
の入力端子が接続され他方の入力端子が所定の電位に固
定された第２オペアンプ、第２オペアンプの出力端子と
一方の入力端子との間に接続された第２コンデンサ、及
び、第２オペアンプの出力端子と一方の入力端子との間
に接続された第２リセット用スイッチを有する第２積分
器と、第１及び第２積分器の少なくとも入力側にそれぞ
れ設けられた第１及び第２選択スイッチ素子と、を更に
備え、制御回路は、第１スイッチ素子群のスイッチ素子
をオン状態とするとき、第２積分器の第２リセット用ス
イッチをオフ状態としたまま、第１積分器の第１リセッ
ト用スイッチをオン状態とするとともに、第１及び第２
選択スイッチ素子のいずれかをオン状態とし、第１スイ
ッチ素子群のスイッチ素子がオフ状態のとき、第１及び
第２選択スイッチ素子を交互にオン及びオフ状態とする
ことを特徴とする。また、本発明に係る第４の固体撮像
装置は、第１積分器の出力側に接続され、第１積分器の
第１リセット用スイッチがオン状態からオフ状態に変化
する際に第１積分器から出力されるノイズ成分を含む信
号をクランプするとともに、ノイズが除去された信号を
第２スイッチ素子群のスイッチ素子がオン状態のときに
出力する信号後処理回路を更に備えたことを特徴とす
る。
【０００５】また、各フォトダイオードとそれに対応す
る容量素子との間をそれぞれオン−オフする複数の転送
スイッチ素子と、これら転送スイッチ素子を転送期間中
オンさせ、転送期間経過後の読出期間に読出スイッチ素
子を順次オンさせる制御回路と、一端が前記容量素子に
つながれ、他端がビデオラインに共通に接続された複数
の読出スイッチ素子をさらに備えることを特徴としても
良い。
る容量素子との間をそれぞれオン−オフする複数の転送
スイッチ素子と、これら転送スイッチ素子を転送期間中
オンさせ、転送期間経過後の読出期間に読出スイッチ素
子を順次オンさせる制御回路と、一端が前記容量素子に
つながれ、他端がビデオラインに共通に接続された複数
の読出スイッチ素子をさらに備えることを特徴としても
良い。
【０００６】そして、容量素子の容量よりも小さな容量
の積分コンデンサを有するとともにビデオラインにその
入力がつながれたリセット可能な積分器をさらに備え、
制御回路が、さらに、読出スイッチ素子を順次オンさせ
る前に積分器をリセットすることを特徴としても良い。
の積分コンデンサを有するとともにビデオラインにその
入力がつながれたリセット可能な積分器をさらに備え、
制御回路が、さらに、読出スイッチ素子を順次オンさせ
る前に積分器をリセットすることを特徴としても良い。
【０００７】また、積分器が、少なくとも並列に２系統
設けられ、その入出力に選択スイッチ素子を有し、制御
回路が、さらに、選択スイッチ素子を積分器について交
互にオン−オフさせることを特徴としても良い。
設けられ、その入出力に選択スイッチ素子を有し、制御
回路が、さらに、選択スイッチ素子を積分器について交
互にオン−オフさせることを特徴としても良い。
【０００８】さらに、積分器の出力と積分器のリセット
時のレベルとの差を増幅する信号後処理回路をさらに備
えたことを特徴ととしても良い。
時のレベルとの差を増幅する信号後処理回路をさらに備
えたことを特徴ととしても良い。
【０００９】
【作用】各フォトダイオードで光電変換によって生じた
電荷は、対応する容量素子に出力される。これを詳述す
ると、リセットされた段階では、フォトダイオードと容
量素子の接続端子はリセット電位に保たれている。その
後、フォトダイオードへの光の照射強度に応じて発生す
る電荷により、 Ｖ６ ＝ 発生電荷量 ／ （フォトダイオード自体の容量 ＋ 容量素子） 分の電圧だけ、接続端子の電位が下がる。Ｑ＝Ｃ・Ｖの
関係により、この場合に於いてリセット電位×容量値が
最大飽和電荷量であるので、容量素子分の電荷量だけ飽
和電荷量を増やすことができることは自明である。
電荷は、対応する容量素子に出力される。これを詳述す
ると、リセットされた段階では、フォトダイオードと容
量素子の接続端子はリセット電位に保たれている。その
後、フォトダイオードへの光の照射強度に応じて発生す
る電荷により、 Ｖ６ ＝ 発生電荷量 ／ （フォトダイオード自体の容量 ＋ 容量素子） 分の電圧だけ、接続端子の電位が下がる。Ｑ＝Ｃ・Ｖの
関係により、この場合に於いてリセット電位×容量値が
最大飽和電荷量であるので、容量素子分の電荷量だけ飽
和電荷量を増やすことができることは自明である。
【００１０】また、転送スイッチ素子などが設けられた
場合、転送期間中各転送スイッチ素子がオンになること
によって電荷が対応する容量素子に出力され、電荷が出
力されるまでの間の各フォトダイオードの光電変換時間
は、等しいものになっている。これら各容量素子に出力
された電荷は、ビデオラインからシーケンシャルに出力
される。
場合、転送期間中各転送スイッチ素子がオンになること
によって電荷が対応する容量素子に出力され、電荷が出
力されるまでの間の各フォトダイオードの光電変換時間
は、等しいものになっている。これら各容量素子に出力
された電荷は、ビデオラインからシーケンシャルに出力
される。
【００１１】積分器をさらに備えた場合、積分コンデン
サに電荷が転送され、およそ「積分コンデンサ／容量素
子」倍の電圧増幅がなされる。積分器が２系統以上の場
合は、選択スイッチ素子で積分器をインターリーブして
動作させ、積分器のリセット時のセトリングタイムがカ
バーされる。
サに電荷が転送され、およそ「積分コンデンサ／容量素
子」倍の電圧増幅がなされる。積分器が２系統以上の場
合は、選択スイッチ素子で積分器をインターリーブして
動作させ、積分器のリセット時のセトリングタイムがカ
バーされる。
【００１２】信号後処理回路をさらに備えた場合、積分
器のリセットノイズはリセット時のレベルに加算されて
おり、積分器の出力とリセット時のレベルとの差を増幅
することでリセットノイズが相殺される。
器のリセットノイズはリセット時のレベルに加算されて
おり、積分器の出力とリセット時のレベルとの差を増幅
することでリセットノイズが相殺される。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例を図１乃至図５を用いて説
明する。図１には、本発明の固体撮像装置の基板レイア
ウトの概要が示されている。
明する。図１には、本発明の固体撮像装置の基板レイア
ウトの概要が示されている。
【００１４】受光素子であるフォトダイオード１０Ａ〜
１０Ｆは、一直線状に並べられ、それぞれで画素を構成
している。この隣には、転送スイッチ素子であるＭＯＳ
スイッチ１１Ａ〜１１Ｆ，蓄積用容量素子１３Ａ〜１３
Ｆ，読出スイッチ素子であるＭＯＳスイッチ１２Ａ〜１
２Ｆが近接配置されている。ＭＯＳスイッチ１２Ａ〜１
２Ｆの隣には、ビデオライン１５が設けられ、積分器部
２０につながれている。ＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１Ｆ
は、フォトダイオード１０Ａ〜１０Ｆと蓄積用容量素子
１３Ａ〜１３Ｆとの電気的接続の制御するもので制御信
号ｄａｔａによって制御されている。ＭＯＳスイッチ１
２Ａ〜１２Ｆは、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆとビデ
オライン１５との電気的接続の制御するもので制御信号
ｓｅｌＡ〜ｓｅｌＦによって制御されている。積分器部
２０は、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆそれぞれの電圧
を電圧増幅して信号後処理回路２１に出力するものであ
る。信号後処理回路２１は、積分器の出力とリセット時
のレベルとの差を増幅することでリセットノイズを相殺
して出力する。制御回路１８は、制御信号ｓｅｌＡ〜ｓ
ｅｌＦを出力するシフトレジスタ１６と、制御信号ｄａ
ｔａ，積分器部２０及び信号後処理回路２１への制御信
号を出力するタイミングジェネレータ１７を有し、この
装置全体の動作を制御するものである。
１０Ｆは、一直線状に並べられ、それぞれで画素を構成
している。この隣には、転送スイッチ素子であるＭＯＳ
スイッチ１１Ａ〜１１Ｆ，蓄積用容量素子１３Ａ〜１３
Ｆ，読出スイッチ素子であるＭＯＳスイッチ１２Ａ〜１
２Ｆが近接配置されている。ＭＯＳスイッチ１２Ａ〜１
２Ｆの隣には、ビデオライン１５が設けられ、積分器部
２０につながれている。ＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１Ｆ
は、フォトダイオード１０Ａ〜１０Ｆと蓄積用容量素子
１３Ａ〜１３Ｆとの電気的接続の制御するもので制御信
号ｄａｔａによって制御されている。ＭＯＳスイッチ１
２Ａ〜１２Ｆは、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆとビデ
オライン１５との電気的接続の制御するもので制御信号
ｓｅｌＡ〜ｓｅｌＦによって制御されている。積分器部
２０は、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆそれぞれの電圧
を電圧増幅して信号後処理回路２１に出力するものであ
る。信号後処理回路２１は、積分器の出力とリセット時
のレベルとの差を増幅することでリセットノイズを相殺
して出力する。制御回路１８は、制御信号ｓｅｌＡ〜ｓ
ｅｌＦを出力するシフトレジスタ１６と、制御信号ｄａ
ｔａ，積分器部２０及び信号後処理回路２１への制御信
号を出力するタイミングジェネレータ１７を有し、この
装置全体の動作を制御するものである。
【００１５】図２には、この装置の光検出信号処理にか
かる回路図が示されている。フォトダイオード１０Ａ〜
１０Ｆ，ＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１Ｆ，蓄積用容量素
子１３Ａ〜１３Ｆ，ＭＯＳスイッチ１２Ａ〜１２Ｆにつ
いては、図面のスペースの関係上その一部に限って掲載
している。また、制御回路１８からは、図３若しくは図
４に示すような制御信号が与えられている。図３，図４
もまたスペースの関係上ＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１
Ｆ，ＭＯＳスイッチ１２Ａ〜１２Ｆにかかる制御信号に
ついてはその一部に限られている。図２を用いて積分器
部２０及び信号後処理回路２１について説明を追加す
る。
かる回路図が示されている。フォトダイオード１０Ａ〜
１０Ｆ，ＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１Ｆ，蓄積用容量素
子１３Ａ〜１３Ｆ，ＭＯＳスイッチ１２Ａ〜１２Ｆにつ
いては、図面のスペースの関係上その一部に限って掲載
している。また、制御回路１８からは、図３若しくは図
４に示すような制御信号が与えられている。図３，図４
もまたスペースの関係上ＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１
Ｆ，ＭＯＳスイッチ１２Ａ〜１２Ｆにかかる制御信号に
ついてはその一部に限られている。図２を用いて積分器
部２０及び信号後処理回路２１について説明を追加す
る。
【００１６】積分器部２０は、２系統の積分器２０Ａ，
２０Ｂを有する。これらの積分器２０Ａ，２０Ｂに設け
られた選択スイッチＭＳ１，ＭＳ２は、制御信号Ｓ１
Ａ，Ｓ２Ａ，Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂによってオン−オフされて
積分器２０Ａ，２０Ｂの入力及び出力を制御するもので
ある。リセットスイッチＭＱ３は、制御信号ｒｅｓｅｔ
Ａ，ｒｅｓｅｔＢがハイのとき、積分コンデンサＣｆを
ショートして積分器をリセットし、オペアンプＡ１，Ａ
２の出力を基準電圧Ｖref1にする。制御回路１８から図
３の制御信号がくる場合は、１系統の積分器で動作し、
図４の制御信号がくる場合は、２系統の積分器で動作す
る。
２０Ｂを有する。これらの積分器２０Ａ，２０Ｂに設け
られた選択スイッチＭＳ１，ＭＳ２は、制御信号Ｓ１
Ａ，Ｓ２Ａ，Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂによってオン−オフされて
積分器２０Ａ，２０Ｂの入力及び出力を制御するもので
ある。リセットスイッチＭＱ３は、制御信号ｒｅｓｅｔ
Ａ，ｒｅｓｅｔＢがハイのとき、積分コンデンサＣｆを
ショートして積分器をリセットし、オペアンプＡ１，Ａ
２の出力を基準電圧Ｖref1にする。制御回路１８から図
３の制御信号がくる場合は、１系統の積分器で動作し、
図４の制御信号がくる場合は、２系統の積分器で動作す
る。
【００１７】信号後処理回路２１は、制御信号ｃｌａｍ
ｐ，ｈｏｌｄで制御される。制御信号ｃｌａｍｐがハイ
のときトランジスタＭＱ４，５が導通して積分器２０Ａ
又は２０Ｂのリセット時のレベルと基準レベルＶref2と
の差をコンデンサＣS1に保持し、制御信号ｈｏｌｄがハ
イのときトランジスタＭＱ６が導通してその時のレベル
をコンデンサＣS2に保持する。これによって、積分器２
０Ａ又は２０Ｂの出力とリセット時のレベルとの差を出
力している。この動作については後述する。
ｐ，ｈｏｌｄで制御される。制御信号ｃｌａｍｐがハイ
のときトランジスタＭＱ４，５が導通して積分器２０Ａ
又は２０Ｂのリセット時のレベルと基準レベルＶref2と
の差をコンデンサＣS1に保持し、制御信号ｈｏｌｄがハ
イのときトランジスタＭＱ６が導通してその時のレベル
をコンデンサＣS2に保持する。これによって、積分器２
０Ａ又は２０Ｂの出力とリセット時のレベルとの差を出
力している。この動作については後述する。
【００１８】つぎに、積分器を１系統とした場合のこの
装置の動作について、光信号蓄積動作時（図３のｔ1 〜
ｔ3 ），その信号の読み出し動作時（図３のｔ4 〜
ｔ15）に分けて説明する。
装置の動作について、光信号蓄積動作時（図３のｔ1 〜
ｔ3 ），その信号の読み出し動作時（図３のｔ4 〜
ｔ15）に分けて説明する。
【００１９】光信号蓄積動作の最初に、図３の左側に示
すように、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆのリセットが
行われる。この際、ＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１Ｆ，Ｍ
ＯＳスイッチ１２Ａ〜１２Ｆがオンとなり、フォトダイ
オード１０Ａ〜１０Ｆ，蓄積用容量素子１３Ａ〜１３
Ｆ，ビデオライン１５がつながる。また、制御信号ｒｅ
ｓｅｔＡによってオペアンプＡ１の出力と反転入力がつ
ながり、積分器がリセットされ、出力が基準電圧Ｖref1
になる。この基準電圧Ｖref1が、ビデオライン１５を介
して、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆに印加され、充電
されてリセットが完了する（図３のｔ1 〜ｔ2 ）。
すように、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆのリセットが
行われる。この際、ＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１Ｆ，Ｍ
ＯＳスイッチ１２Ａ〜１２Ｆがオンとなり、フォトダイ
オード１０Ａ〜１０Ｆ，蓄積用容量素子１３Ａ〜１３
Ｆ，ビデオライン１５がつながる。また、制御信号ｒｅ
ｓｅｔＡによってオペアンプＡ１の出力と反転入力がつ
ながり、積分器がリセットされ、出力が基準電圧Ｖref1
になる。この基準電圧Ｖref1が、ビデオライン１５を介
して、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆに印加され、充電
されてリセットが完了する（図３のｔ1 〜ｔ2 ）。
【００２０】このリセット完了後、制御信号ｓｅｌＡ〜
ｓｅｌＦがローになり、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆ
がビデオライン１５と切り離され、蓄積動作になる。フ
ォトダイオード１０Ａ〜１０Ｆと蓄積用容量素子１３Ａ
〜１３Ｆとはつながれており、初期状態において、基準
電圧Ｖref1に応じた電荷が充電されている。各フォトダ
イオード１０Ａ〜１０Ｆには、入射した光強度に応じた
光電流が流れ、充電されている電荷が減少する。即ち、
蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆの両端電圧は、フォトダ
イオード１０Ａ〜１０Ｆに流れた電流の分だけ減少す
る。一定の時間後、制御信号ｄａｔａがローとなること
によってＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１Ｆは一斉にオフと
なる。蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆがフォトダイオー
ド１０Ａ〜１０Ｆと切り離され、電荷即ちそれらの各端
子電圧が保持され（図３のｔ2 〜ｔ3 ）、光信号蓄積動
作（積分動作）が完了する。
ｓｅｌＦがローになり、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆ
がビデオライン１５と切り離され、蓄積動作になる。フ
ォトダイオード１０Ａ〜１０Ｆと蓄積用容量素子１３Ａ
〜１３Ｆとはつながれており、初期状態において、基準
電圧Ｖref1に応じた電荷が充電されている。各フォトダ
イオード１０Ａ〜１０Ｆには、入射した光強度に応じた
光電流が流れ、充電されている電荷が減少する。即ち、
蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆの両端電圧は、フォトダ
イオード１０Ａ〜１０Ｆに流れた電流の分だけ減少す
る。一定の時間後、制御信号ｄａｔａがローとなること
によってＭＯＳスイッチ１１Ａ〜１１Ｆは一斉にオフと
なる。蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆがフォトダイオー
ド１０Ａ〜１０Ｆと切り離され、電荷即ちそれらの各端
子電圧が保持され（図３のｔ2 〜ｔ3 ）、光信号蓄積動
作（積分動作）が完了する。
【００２１】信号の読み出し動作は、つぎに示すよう
に、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆに蓄えられた電荷を
順次読み出すことによって行われる。この場合、制御信
号Ｓ１Ａ，Ｓ２Ａは常にハイであり、制御信号Ｓ１Ｂ，
Ｓ２Ｂは常にローになっていて、積分器２０ＡのＭＯＳ
スイッチＭＳ１，ＭＳ２は常にオン、積分器２０Ｂの選
択スイッチＭＳ１，ＭＳ２は常にオフになっている。
に、蓄積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆに蓄えられた電荷を
順次読み出すことによって行われる。この場合、制御信
号Ｓ１Ａ，Ｓ２Ａは常にハイであり、制御信号Ｓ１Ｂ，
Ｓ２Ｂは常にローになっていて、積分器２０ＡのＭＯＳ
スイッチＭＳ１，ＭＳ２は常にオン、積分器２０Ｂの選
択スイッチＭＳ１，ＭＳ２は常にオフになっている。
【００２２】蓄積用容量素子１３Ａの電荷を読みだす前
に、制御信号ｒｅｓｅｔＡがハイとなって積分コンデン
サＣｆが短絡され、積分器２０Ａがリセットされる。ビ
デオライン１５は、選択スイッチＭＳ１を介して基準電
圧Ｖref1が出力され、この基準電圧Ｖref1の電位にな
る。また、制御信号ｈｏｌｄがローに、制御信号ｃｌａ
ｍｐがハイになって信号後処理回路２１がリセットされ
る。積分器２０Ａのリセット時のレベルが選択スイッチ
ＭＳ２を介して信号後処理回路２１に出力される。続い
て、制御信号ｒｅｓｅｔＡがローとなると、積分器２０
Ａの出力にリセットスイッチＭＱ３のスイッチングノイ
ズが重畳された出力があらわれる。制御信号ｈｏｌｄが
ハイに、制御信号ｃｌａｍｐがローになって、この積分
器２０Ａの出力がコンデンサＣｓ1 に保持される。（図
３のｔ4 〜ｔ7 ）。
に、制御信号ｒｅｓｅｔＡがハイとなって積分コンデン
サＣｆが短絡され、積分器２０Ａがリセットされる。ビ
デオライン１５は、選択スイッチＭＳ１を介して基準電
圧Ｖref1が出力され、この基準電圧Ｖref1の電位にな
る。また、制御信号ｈｏｌｄがローに、制御信号ｃｌａ
ｍｐがハイになって信号後処理回路２１がリセットされ
る。積分器２０Ａのリセット時のレベルが選択スイッチ
ＭＳ２を介して信号後処理回路２１に出力される。続い
て、制御信号ｒｅｓｅｔＡがローとなると、積分器２０
Ａの出力にリセットスイッチＭＱ３のスイッチングノイ
ズが重畳された出力があらわれる。制御信号ｈｏｌｄが
ハイに、制御信号ｃｌａｍｐがローになって、この積分
器２０Ａの出力がコンデンサＣｓ1 に保持される。（図
３のｔ4 〜ｔ7 ）。
【００２３】制御信号ｓｅｌＡがハイになって、蓄積用
容量素子１３Ａがビデオライン１５を介して積分器２０
Ａに接続され、蓄積用容量素子１３Ａに蓄えられた電荷
が積分コンデンサＣｆに移し変えられる。このとき、オ
ペアンプＡ１の増幅作用により、この動作は非常に高速
なものになっている。蓄積用容量素子１３Ａの電圧は、
リセット状態の基準電圧Ｖref1になる。また、積分器の
出力電圧ＶO は、 ＶO ＝Ｖref1＋Ｉｓｈ・Δｔ／Ｃｆ （ただし、Ｉｓｈは光電流、Δｔは積分時間（ｔ2 〜ｔ
3 ）である。）信号後処理回路２１の出力Ｖout は、電
荷保存則を用いてつぎの式であらわせる。 （Ｖoff ＋Ｖref2−Ｖreset −ΔＶn ）×ＣS1 ＋（Ｖoff ＋Ｖref2−Ｖref2）×ＣS2 ＝（Ｖoff ＋Ｖref2−Ｖo −ΔＶn ）×ＣS1 ＋（Ｖoff ＋Ｖref2−Ｖout ）×ＣS2 ここで、Ｖreset ：オペアンプＡ１のリセット時の出力 Ｖoff ：オペアンプＡ１のオフセット電圧 ΔＶn ：リセットスイッチＭＱ３のスイッチングノイズ この左辺はリセット時のコンデンサＣS1，ＣS2の状態、
右辺は蓄積用容量素子から電荷が読み出された時の状態
を示している。
容量素子１３Ａがビデオライン１５を介して積分器２０
Ａに接続され、蓄積用容量素子１３Ａに蓄えられた電荷
が積分コンデンサＣｆに移し変えられる。このとき、オ
ペアンプＡ１の増幅作用により、この動作は非常に高速
なものになっている。蓄積用容量素子１３Ａの電圧は、
リセット状態の基準電圧Ｖref1になる。また、積分器の
出力電圧ＶO は、 ＶO ＝Ｖref1＋Ｉｓｈ・Δｔ／Ｃｆ （ただし、Ｉｓｈは光電流、Δｔは積分時間（ｔ2 〜ｔ
3 ）である。）信号後処理回路２１の出力Ｖout は、電
荷保存則を用いてつぎの式であらわせる。 （Ｖoff ＋Ｖref2−Ｖreset −ΔＶn ）×ＣS1 ＋（Ｖoff ＋Ｖref2−Ｖref2）×ＣS2 ＝（Ｖoff ＋Ｖref2−Ｖo −ΔＶn ）×ＣS1 ＋（Ｖoff ＋Ｖref2−Ｖout ）×ＣS2 ここで、Ｖreset ：オペアンプＡ１のリセット時の出力 Ｖoff ：オペアンプＡ１のオフセット電圧 ΔＶn ：リセットスイッチＭＱ３のスイッチングノイズ この左辺はリセット時のコンデンサＣS1，ＣS2の状態、
右辺は蓄積用容量素子から電荷が読み出された時の状態
を示している。
【００２４】Ｖreset は基準電圧Ｖref1に等しいので、 Ｖout ＝−（ＣS1／ＣS2）・（Ｉｓｈ・Δｔ／Ｃｆ）＋Ｖref2 となる。さらに、ＣS1＝ＣS2とすると、 Ｖout ＝Ｖref2−Ｉｓｈ・Δｔ／Ｃｆ となり、オペアンプ回路Ａ１のオフセット電圧や、リセ
ットスイッチＭＱ３のスイッチングノイズ等の要素に影
響されずに、正確に基準電圧Ｖref2に対する光信号情報
即ち光の強度に応じた信号が信号後処理回路２１から出
力される（図３のｔ8 〜ｔ9 ）。
ットスイッチＭＱ３のスイッチングノイズ等の要素に影
響されずに、正確に基準電圧Ｖref2に対する光信号情報
即ち光の強度に応じた信号が信号後処理回路２１から出
力される（図３のｔ8 〜ｔ9 ）。
【００２５】蓄積用容量素子１３Ｂ以降についても、同
様の動作で蓄えられた電荷が順に読みだされ、光の強度
に応じた信号が出力される（図３のｔ14〜ｔ19）。
様の動作で蓄えられた電荷が順に読みだされ、光の強度
に応じた信号が出力される（図３のｔ14〜ｔ19）。
【００２６】積分器２０Ａのリセットの際（図３のｔ5
〜ｔ6 ）に、オペアンプＡ１の出力にリンギングが発生
しやすく、制御信号ｒｅｓｅｔＡがハイとなっている期
間を十分長いものにする必要があり、高速動作の妨げと
なる場合がある。この場合、積分器を２系統以上とし、
これらの積分器を切り替えることによってこの問題は解
決される。
〜ｔ6 ）に、オペアンプＡ１の出力にリンギングが発生
しやすく、制御信号ｒｅｓｅｔＡがハイとなっている期
間を十分長いものにする必要があり、高速動作の妨げと
なる場合がある。この場合、積分器を２系統以上とし、
これらの積分器を切り替えることによってこの問題は解
決される。
【００２７】図４は、積分器を２系統とした場合の制御
信号のタイミングチャートである。光信号蓄積動作時
（図４のｔ1 〜ｔ3 ）では、前述の図３と同じ動作で蓄
積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆに電荷が蓄積されている。
信号の読み出し動作時（図４の右側）には、制御信号Ｓ
１Ａ及びＳ２ＡとＳ１Ｂ及びＳ２Ｂとで積分器２０Ａ，
２０Ｂを切り替えている。また、片方の積分器が蓄積用
容量素子の電荷を入力しているときに、もう片方の積分
器をリセットしている。そのため、制御信号ｒｅｓｅｔ
Ａ，Ｂがハイとなっている期間（図４のｔ28〜ｔ29，ｔ
38〜ｔ39）が十分長いものになり、オペアンプＡ１のリ
ンギングがあらわれても、それが出力されるのを防止し
ている。
信号のタイミングチャートである。光信号蓄積動作時
（図４のｔ1 〜ｔ3 ）では、前述の図３と同じ動作で蓄
積用容量素子１３Ａ〜１３Ｆに電荷が蓄積されている。
信号の読み出し動作時（図４の右側）には、制御信号Ｓ
１Ａ及びＳ２ＡとＳ１Ｂ及びＳ２Ｂとで積分器２０Ａ，
２０Ｂを切り替えている。また、片方の積分器が蓄積用
容量素子の電荷を入力しているときに、もう片方の積分
器をリセットしている。そのため、制御信号ｒｅｓｅｔ
Ａ，Ｂがハイとなっている期間（図４のｔ28〜ｔ29，ｔ
38〜ｔ39）が十分長いものになり、オペアンプＡ１のリ
ンギングがあらわれても、それが出力されるのを防止し
ている。
【００２８】前述の固体撮像装置をカラー化することが
可能である。図５には、カラー化した場合の基板レイア
ウトの概要が示されている。赤色フォトダイオード列４
１０Ｒ，緑色フォトダイオード列４１０Ｇ，青色フォト
ダイオード列４１０Ｂは、図１のフォトダイオード１０
Ａ〜Ｆと同等のもので、互いに隣接して配置されてい
る。これらに対応する蓄積用容量素子，ＭＯＳスイッチ
などは、符号４１２Ｒ，４１２Ｇ，４１２Ｂで示される
部分に設けられている。各蓄積用容量素子の電荷は、そ
れぞれ赤色用ビデオライン４１５Ｒ，緑色用ビデオライ
ン４１５Ｇ，青色用ビデオライン４１５Ｂに出力され、
赤色用積分器４２０Ｒ，緑色用積分器４２０Ｇ，青色用
積分器４２０Ｂ及び赤色用信号後処理回路４２１Ｒ，緑
色用信号後処理回路４２１Ｇ，青色用信号後処理回路４
２１Ｂで増幅され、出力される。図６には赤色フォトダ
イオード列４１０Ｒ，緑色フォトダイオード列４１０
Ｇ，青色フォトダイオード列４１０Ｂの配置されている
領域の拡大図が示されている。各フォトダイオード列４
１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂを構成する赤色用フォトダ
イオード６１０Ｒ，緑色用フォトダイオード６１０Ｇ，
青色用フォトダイオード６１０Ｂが近接配置され，アル
ミ配線パターン６１１Ｒ，６１１Ｇ，６１１ＢでＭＯＳ
スイッチを介して各蓄積用容量素子につながれている。
可能である。図５には、カラー化した場合の基板レイア
ウトの概要が示されている。赤色フォトダイオード列４
１０Ｒ，緑色フォトダイオード列４１０Ｇ，青色フォト
ダイオード列４１０Ｂは、図１のフォトダイオード１０
Ａ〜Ｆと同等のもので、互いに隣接して配置されてい
る。これらに対応する蓄積用容量素子，ＭＯＳスイッチ
などは、符号４１２Ｒ，４１２Ｇ，４１２Ｂで示される
部分に設けられている。各蓄積用容量素子の電荷は、そ
れぞれ赤色用ビデオライン４１５Ｒ，緑色用ビデオライ
ン４１５Ｇ，青色用ビデオライン４１５Ｂに出力され、
赤色用積分器４２０Ｒ，緑色用積分器４２０Ｇ，青色用
積分器４２０Ｂ及び赤色用信号後処理回路４２１Ｒ，緑
色用信号後処理回路４２１Ｇ，青色用信号後処理回路４
２１Ｂで増幅され、出力される。図６には赤色フォトダ
イオード列４１０Ｒ，緑色フォトダイオード列４１０
Ｇ，青色フォトダイオード列４１０Ｂの配置されている
領域の拡大図が示されている。各フォトダイオード列４
１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂを構成する赤色用フォトダ
イオード６１０Ｒ，緑色用フォトダイオード６１０Ｇ，
青色用フォトダイオード６１０Ｂが近接配置され，アル
ミ配線パターン６１１Ｒ，６１１Ｇ，６１１ＢでＭＯＳ
スイッチを介して各蓄積用容量素子につながれている。
【００２９】以上説明したように、上記実施例の固体撮
像装置は、画素を構成する複数のフォトダイオード１０
Ａ〜１０Ｃを有する固体撮像装置において、それぞれの
フォトダイオード１０Ａ〜１０Ｃにそれぞれ並列接続さ
れた複数の容量素子１３Ａ〜１３Ｃと、それぞれのフォ
トダイオード１０Ａ〜１０Ｃとそれぞれの容量素子１３
Ａ〜１３Ｃの一端との間を流れる電荷をそれぞれ制御す
る複数のスイッチ素子からなる第１スイッチ素子群１１
Ａ〜１１Ｃと、容量素子１３Ａ〜１３Ｃの一端に接続さ
れたビデオライン１５と、容量素子１３Ａ〜１３Ｃの一
端とビデオライン１５との間にそれぞれ配置された複数
のスイッチ素子からなる第２スイッチ素子群１２Ａ〜１
２Ｃと、第１スイッチ素子群のスイッチ素子１１Ａ〜１
１Ｃを一括して所定期間ｔ１〜ｔ３オン状態とした後、
第１スイッチ素子群１１Ａ〜１１Ｃのスイッチ素子を一
括してオフ状態とするとともに、第２スイッチ素子１２
Ａ〜１２Ｃを順次オン状態とするように制御する制御回
路と備える。また、上記実施例の固体撮像装置は、ビデ
オライン１５に一方の入力端子が接続され他方の入力端
子が所定の電位に固定された第１オペアンプＡ１、第１
オペアンプＡ１の出力端子と一方の入力端子との間に接
続された第１コンデンサＣｆ、及び、第１オペアンプＡ
１の出力端子と一方の入力端子との間に接続された第１
リセット用スイッチＭＱ３を有する第１積分器２０Ａを
更に備え、制御回路は、第２スイッチ素子群のスイッチ
素子１２Ａ〜１２Ｃをオン状態とする前に第１積分器２
０Ａの第１リセット用スイッチＭＱ３をオン状態とす
る。また、上記実施例の固体撮像装置は、ビデオライン
１５に一方の入力端子が接続され他方の入力端子が所定
の電位に固定された第１オペアンプＡ１、第１オペアン
プＡ１の出力端子と一方の入力端子との間に接続された
第１コンデンサＣｆ、及び、第１オペアンプＡ１の出力
端子と一方の入力端子との間に接続された第１リセット
用スイッチＭＱ３を有する第１積分器２０Ａと、ビデオ
ライン１５に一方の入力端子が接続され他方の入力端子
が所定の電位に固定された第２オペアンプＡ１、第２オ
ペアンプＡ１の出力端子と一方の入力端子との間に接続
された第２コンデンサＣｆ、及び、第２オペアンプＡ１
の出力端子と一方の入力端子との間に接続された第２リ
セット用スイッチＭＱ３を有する第２積分器２０Ｂと、
第１及び第２積分器２０Ａ，２０Ｂの少なくとも入力側
にそれぞれ設けられた第１及び第２選択スイッチ素子Ｍ
Ｓ１，ＭＳ１と、を更に備え、制御回路は、第１スイッ
チ素子群のスイッチ素子１１Ａ〜１１Ｃをオン状態とす
るとき、第２積分器２０Ｂの第２リセット用スイッチＭ
Ｑ３をオフ状態としたまま、第１積分器２０Ａの第１リ
セット用スイッチＭＱ３をオン状態とするとともに、第
１及び第２選択スイッチ素子ＭＳ１，ＭＳ１のいずれか
をオン状態とし、第１スイッチ素子群のスイッチ素子１
１Ａ〜１１Ｃがオフ状態のとき、第１及び第２選択スイ
ッチ素子ＭＳ１，ＭＳ１を交互にオン及びオフ状態とす
る。また、上記実施例の固体撮像装置は、第１積分器２
０Ａの出力側に接続され、第１積分器２０Ａの第１リセ
ット用スイッチＭＱ３がオン状態からオフ状態に変化す
る際に第１積分器２０Ａから出力されるノイズ成分を含
む信号をクランプするとともに、ノイズが除去された信
号を第２スイッチ素子のスイッチ素子１２Ａ〜１２Ｃが
オン状態のときに出力する信号後処理回路２１を更に備
える。本発明は、前述の実施例に限らず、様々な変形が
可能である。
像装置は、画素を構成する複数のフォトダイオード１０
Ａ〜１０Ｃを有する固体撮像装置において、それぞれの
フォトダイオード１０Ａ〜１０Ｃにそれぞれ並列接続さ
れた複数の容量素子１３Ａ〜１３Ｃと、それぞれのフォ
トダイオード１０Ａ〜１０Ｃとそれぞれの容量素子１３
Ａ〜１３Ｃの一端との間を流れる電荷をそれぞれ制御す
る複数のスイッチ素子からなる第１スイッチ素子群１１
Ａ〜１１Ｃと、容量素子１３Ａ〜１３Ｃの一端に接続さ
れたビデオライン１５と、容量素子１３Ａ〜１３Ｃの一
端とビデオライン１５との間にそれぞれ配置された複数
のスイッチ素子からなる第２スイッチ素子群１２Ａ〜１
２Ｃと、第１スイッチ素子群のスイッチ素子１１Ａ〜１
１Ｃを一括して所定期間ｔ１〜ｔ３オン状態とした後、
第１スイッチ素子群１１Ａ〜１１Ｃのスイッチ素子を一
括してオフ状態とするとともに、第２スイッチ素子１２
Ａ〜１２Ｃを順次オン状態とするように制御する制御回
路と備える。また、上記実施例の固体撮像装置は、ビデ
オライン１５に一方の入力端子が接続され他方の入力端
子が所定の電位に固定された第１オペアンプＡ１、第１
オペアンプＡ１の出力端子と一方の入力端子との間に接
続された第１コンデンサＣｆ、及び、第１オペアンプＡ
１の出力端子と一方の入力端子との間に接続された第１
リセット用スイッチＭＱ３を有する第１積分器２０Ａを
更に備え、制御回路は、第２スイッチ素子群のスイッチ
素子１２Ａ〜１２Ｃをオン状態とする前に第１積分器２
０Ａの第１リセット用スイッチＭＱ３をオン状態とす
る。また、上記実施例の固体撮像装置は、ビデオライン
１５に一方の入力端子が接続され他方の入力端子が所定
の電位に固定された第１オペアンプＡ１、第１オペアン
プＡ１の出力端子と一方の入力端子との間に接続された
第１コンデンサＣｆ、及び、第１オペアンプＡ１の出力
端子と一方の入力端子との間に接続された第１リセット
用スイッチＭＱ３を有する第１積分器２０Ａと、ビデオ
ライン１５に一方の入力端子が接続され他方の入力端子
が所定の電位に固定された第２オペアンプＡ１、第２オ
ペアンプＡ１の出力端子と一方の入力端子との間に接続
された第２コンデンサＣｆ、及び、第２オペアンプＡ１
の出力端子と一方の入力端子との間に接続された第２リ
セット用スイッチＭＱ３を有する第２積分器２０Ｂと、
第１及び第２積分器２０Ａ，２０Ｂの少なくとも入力側
にそれぞれ設けられた第１及び第２選択スイッチ素子Ｍ
Ｓ１，ＭＳ１と、を更に備え、制御回路は、第１スイッ
チ素子群のスイッチ素子１１Ａ〜１１Ｃをオン状態とす
るとき、第２積分器２０Ｂの第２リセット用スイッチＭ
Ｑ３をオフ状態としたまま、第１積分器２０Ａの第１リ
セット用スイッチＭＱ３をオン状態とするとともに、第
１及び第２選択スイッチ素子ＭＳ１，ＭＳ１のいずれか
をオン状態とし、第１スイッチ素子群のスイッチ素子１
１Ａ〜１１Ｃがオフ状態のとき、第１及び第２選択スイ
ッチ素子ＭＳ１，ＭＳ１を交互にオン及びオフ状態とす
る。また、上記実施例の固体撮像装置は、第１積分器２
０Ａの出力側に接続され、第１積分器２０Ａの第１リセ
ット用スイッチＭＱ３がオン状態からオフ状態に変化す
る際に第１積分器２０Ａから出力されるノイズ成分を含
む信号をクランプするとともに、ノイズが除去された信
号を第２スイッチ素子のスイッチ素子１２Ａ〜１２Ｃが
オン状態のときに出力する信号後処理回路２１を更に備
える。本発明は、前述の実施例に限らず、様々な変形が
可能である。
【００３０】例えば、蓄積用容量素子のリセット時の充
電電圧を基準電圧Ｖref1としたが、別個に充電用電源
と、この電源とビデオラインとの間にスイッチを設け
て、この電源から蓄積用容量素子へ充電しても良い。こ
の場合、電源を可変にすることができ、レベル調節が可
能となる。また、光強度の高いときは、積分器に代えて
ＦＥＴによるバッファアンプにすることができる。さら
に、シフトレジスタをデコーダに置き換え、任意のフォ
トダイオードから読み出すようにしても良い。
電電圧を基準電圧Ｖref1としたが、別個に充電用電源
と、この電源とビデオラインとの間にスイッチを設け
て、この電源から蓄積用容量素子へ充電しても良い。こ
の場合、電源を可変にすることができ、レベル調節が可
能となる。また、光強度の高いときは、積分器に代えて
ＦＥＴによるバッファアンプにすることができる。さら
に、シフトレジスタをデコーダに置き換え、任意のフォ
トダイオードから読み出すようにしても良い。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置によれば、同じ期間中各転送スイッチ素子がオンに
なるため各フォトダイオードでの光電変換時間は等しい
ものになり、出力信号の条件が等しくなり、外部でのレ
ベル補正が不要である。また、容量素子をフォトダイオ
ード毎に備えており、しかも画素情報である容量素子の
端子電圧を読出スイッチ素子から順次読み出し、積分器
で電圧増幅するので、高い感度の画素情報を得ることが
できる。さらに、積分器を２系統にすると高速動作にす
ることができる。また、装置内に内蔵された信号後処理
回路を介して電流増幅手段の出力を取り出すので、Ｓ／
Ｎ比の高い信号を取り出すことができ、かつ、外部に複
雑な信号処理回路が不要となるので、使い勝手がよい。
装置によれば、同じ期間中各転送スイッチ素子がオンに
なるため各フォトダイオードでの光電変換時間は等しい
ものになり、出力信号の条件が等しくなり、外部でのレ
ベル補正が不要である。また、容量素子をフォトダイオ
ード毎に備えており、しかも画素情報である容量素子の
端子電圧を読出スイッチ素子から順次読み出し、積分器
で電圧増幅するので、高い感度の画素情報を得ることが
できる。さらに、積分器を２系統にすると高速動作にす
ることができる。また、装置内に内蔵された信号後処理
回路を介して電流増幅手段の出力を取り出すので、Ｓ／
Ｎ比の高い信号を取り出すことができ、かつ、外部に複
雑な信号処理回路が不要となるので、使い勝手がよい。
【図１】本発明の一実施例のレイアウトの概略図。
【図２】本発明の一実施例を示す回路図
【図３】本実施例の積分器が１系統の動作を示すタイミ
ングチャート。
ングチャート。
【図４】本実施例の積分器が２系統の動作を示すタイミ
ングチャート。
ングチャート。
【図５】カラー化した時の本発明の一実施例のレイアウ
トの概略図。
トの概略図。
【図６】フォトダイオード列の配置されている領域の拡
大図。
大図。
１０Ａ〜１０Ｆ…フォトダイオード １１Ａ〜１１Ｆ，１２Ａ〜１２Ｆ…ＭＯＳスイッチ １３Ａ〜１３Ｆ…蓄積用容量素子 １５…ビデオライン １８…制御回路 ２０Ａ，２０Ｂ…積分器 ２１…信号後処理回路 ＭＳ１，ＭＳ２…選択スイッチ ４１５Ｒ，４１５Ｇ，４１５Ｂ…ビデオライン ４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂ…積分器部 ４２１Ｒ，４２１Ｇ，４２１Ｂ…信号後処理回路 ６１０Ｒ，６１０Ｇ，６１０Ｂ…フォトダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｇ (56)参考文献 特開 平１−248881（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−109975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56572（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 画素を構成する複数のフォトダイオード
を有する固体撮像装置において、 それぞれの前記フォトダイオードにそれぞれ並列接続さ
れた複数の容量素子と、 それぞれの前記フォトダイオードとぞれぞれの前記容量
素子の一端との間を流れる電荷をそれぞれ制御する複数
のスイッチ素子からなる第１スイッチ素子群と、 前記容量素子の前記一端に接続されたビデオラインと、 前記容量素子の前記一端と前記ビデオラインとの間にそ
れぞれ配置された複数のスイッチ素子からなる第２スイ
ッチ素子群と、 前記第１スイッチ素子群のスイッチ素子を一括して所定
期間オン状態とした後、前記第１スイッチ素子群のスイ
ッチ素子を一括してオフ状態とするとともに、前記第２
スイッチ素子群のスイッチ素子を順次オン状態とするよ
うに制御する制御回路と、 備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記ビデオラインに一方の入力端子が接
続され他方の入力端子が所定の電位に固定された第１オ
ペアンプ、前記第１オペアンプの出力端子と前記一方の
入力端子との間に接続された第１コンデンサ、及び、前
記第１オペアンプの前記出力端子と前記一方の入力端子
との間に接続された第１リセット用スイッチを有する第
１積分器を更に備え、 前記制御回路は、前記第２スイッチ素子群のスイッチ素
子をオン状態とする前に前記第１積分器の前記第１リセ
ット用スイッチをオン状態とすることを特徴とする請求
項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記ビデオラインに一方の入力端子が接
続され他方の入力端子が所定の電位に固定された第１オ
ペアンプ、前記第１オペアンプの出力端子と前記一方の
入力端子との間に接続された第１コンデンサ、及び、前
記第１オペアンプの前記出力端子と前記一方の入力端子
との間に接続された第１リセット用スイッチを有する第
１積分器と、 前記ビデオラインに一方の入力端子が接続され他方の入
力端子が所定の電位に固定された第２オペアンプ、前記
第２オペアンプの出力端子と前記一方の入力端子との間
に接続された第２コンデンサ、及び、前記第２オペアン
プの前記出力端子と前記一方の入力端子との間に接続さ
れた第２リセット用スイッチを有する第２積分器と、 前記第１及び第２積分器の少なくとも入力側にそれぞれ
設けられた第１及び第２選択スイッチ素子と、 を更に備え、 前記制御回路は、前記第１スイッチ素子群のスイッチ素
子をオン状態とするとき、前記第２積分器の前記第２リ
セット用スイッチをオフ状態としたまま、前記第１積分
器の前記第１リセット用スイッチをオン状態とするとと
もに、前記第１及び第２選択スイッチ素子のいずれかを
オン状態とし、前記第１スイッチ素子群のスイッチ素子
がオフ状態のとき、前記第１及び第２選択スイッチ素子
を交互にオン及びオフ状態とすることを特徴とする請求
項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記第１積分器の出力側に接続され、前
記第１積分器の前記第１リセット用スイッチがオン状態
からオフ状態に変化する際に前記第１積分器から出力さ
れるノイズ成分を含む信号をクランプするとともに、前
記ノイズが除去された信号を前記第２スイッチ素子群の
スイッチ素子がオン状態のときに出力する信号後処理回
路を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の固体
撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3215174A JP2719058B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3215174A JP2719058B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0556213A JPH0556213A (ja) | 1993-03-05 |
| JP2719058B2 true JP2719058B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=16667892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3215174A Expired - Fee Related JP2719058B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2719058B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3319310A4 (en) * | 2015-06-30 | 2018-12-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011007562A1 (ja) * | 2009-07-16 | 2011-01-20 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | 画像読取装置 |
| JP5489114B2 (ja) * | 2009-11-12 | 2014-05-14 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 撮像機能付き表示装置、駆動方法および電子機器 |
| JP6063642B2 (ja) * | 2012-05-18 | 2017-01-18 | オリンパス株式会社 | 光検出装置 |
| JP6238686B2 (ja) * | 2013-11-08 | 2017-11-29 | オリンパス株式会社 | 光検出回路および顕微鏡システム |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6156572A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-22 | Fujitsu Ltd | イメ−ジセンサ駆動回路 |
| JPS63167573A (ja) * | 1986-12-29 | 1988-07-11 | Toshiba Corp | 画像読取装置 |
| JP2589747B2 (ja) * | 1988-03-30 | 1997-03-12 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像素子およびその駆動方法 |
| JPH03149955A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-26 | Hitachi Ltd | ラインセンサ |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP3215174A patent/JP2719058B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3319310A4 (en) * | 2015-06-30 | 2018-12-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device |
| US10212368B2 (en) | 2015-06-30 | 2019-02-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0556213A (ja) | 1993-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1178673B1 (en) | Solid state image pickup apparatus | |
| US6914227B2 (en) | Image sensing apparatus capable of outputting image by converting resolution by adding and reading out a plurality of pixels, its control method, and image sensing system | |
| US5920345A (en) | CMOS image sensor with improved fill factor | |
| US6320616B1 (en) | CMOS image sensor with reduced fixed pattern noise | |
| KR100732140B1 (ko) | 촬상 장치 | |
| US11592331B2 (en) | Pixel circuit to improve sensing efficiency, image sensor using the same and operating method thereof | |
| JP2008067107A (ja) | 光電変換装置及び撮像装置 | |
| US7375752B2 (en) | Solid state imaging device with dedicated single pixel readout channels and associated methods | |
| US9961282B2 (en) | Image pickup apparatus and image pickup system | |
| JP3372555B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2719058B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| WO2013129512A1 (ja) | 固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラ | |
| JP2548809B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| CN113228623A (zh) | 超高动态范围cmos传感器 | |
| JPH02101878A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP3563971B2 (ja) | 信号処理装置及びそれを用いた撮像装置 | |
| JP2000022118A (ja) | 撮像装置 | |
| JP6213599B2 (ja) | 撮像素子及び撮像装置 | |
| CN110214444B (zh) | 背面照明的全局快门成像阵列 | |
| JP4129080B2 (ja) | 画像入力装置 | |
| JP2791073B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP4040312B2 (ja) | 固体撮像素子及び撮像装置 | |
| JPH1169231A (ja) | センサ出力読み出し回路 | |
| JPH06178046A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP2001036919A (ja) | カラー撮像装置および撮像システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081114 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091114 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091114 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101114 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |