JP3512152B2 - 増幅型固体撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents

増幅型固体撮像装置およびその駆動方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、増幅型固体撮像装
置およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】増幅型固体撮像装置ではＣＣＤ固体撮像
装置と同様に電子絞りとして電子シャッター方式が採用
されている。電子シャッター動作は、各画素内のフォト
ダイオードが光電変換によって生成した信号電荷の蓄積
を開始する直前に信号電荷の蓄積部をリセットすること
によってフォトダイオードの電荷蓄積時間を可変とする
ものである。画素に蓄積された信号電荷は水平同期信号
に同期して行毎に読み出されるため、電子シャッター動
作も行毎に実行される（フォーカルプレーン動作）。よ
り詳細には、ある行について電子シャッター動作が行わ
れた後、信号電荷の蓄積が開始され、所定期間経過後に
信号読み出し動作が実行される。読み出し時、読み出し
動作のためのリセットが実行される。上記「所定期間」
はフォトダイオードの電荷蓄積時間を規定し、どの行に
ついても等しく設定される。その結果、同じ強度の光の
照射を受けた画素は、どの行においても理論的には同じ
量の電荷を蓄積することになる。
【０００３】図１は、従来の増幅型固体撮像装置１００
の概略構成を示している。
【０００４】装置１００において、行列状に配列された
複数の画素１０２が撮像部を構成している。各画素１０
２内にはフォトダイオードが設けられており、受光量に
応じた量の電荷を蓄積する。撮像部から画素行を順次選
択するための行選択エンコーダ１０３が撮像部の横側に
配置されている。図１の例では、画素行の数はｍである
（２≦ｍ）。行選択エンコーダ１０３は直列に接続され
たｍ個の行選択回路を含んでいる。行選択回路ｉ（１≦
ｉ≦ｍ）は所定のタイミングで電子シャッター動作のた
めのリセット信号を生成し、第ｉ行に属する全ての画素
１０２に送出する。行選択エンコーダ１０３が電子シャ
ッター動作のためのリセット信号を出力するタイミング
は行毎に異なっている。すなわち、リセット信号は第１
行〜第ｍ行の画素に対して順次出力される。
【０００５】一方、読み出しのための行選択（通常の行
選択）も、ｍ個の行選択回路によって順次実行される。
電子シャッター動作と読み出し動作との間の期間は、各
行について共通に設定される。選択された行から読み出
された信号は、列選択駆動部１０７の働きで出力バッフ
ァ１１１に送られ、出力バッファ１１１から画素信号と
して出力される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】各画素１０２内におけ
るフォトダイオードの電位は、電子シャッター動作のた
めのリセットによって所定の電位（リセット電位）に強
制的に復帰させられる。このリセット電位は各画素１０
２で共通の値を示すべきである。しかしながら、ある行
におけるリセット電位が他の行におけるリセット電位か
らシフトする現象が生じ、それによって画面上に水平ノ
イズが現れることを本願発明者は見いだした。この水平
ノイズは、画面上において特定の複数行に常に現れ、画
像のクォリティーを劣化させる。
【０００７】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、電子シャッター動作に起因す
る水平ノイズの発生を抑制した増幅型固体撮像装置およ
びその駆動方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による増幅型固体
撮像装置は、行列状に配列された複数の画素であって、
各々が光電変換によって信号電荷を生成し、前記信号電
荷に対応する信号情報を蓄積することのできる信号蓄積
部を含む複数の画素と、電子シャッター動作のためのリ
セット信号を生成し、電子シャッター動作のために選択
した行の画素に前記リセット信号を送出し、それによっ
て前記選択した行の画素に含まれる前記信号蓄積部を第
１電源供給部の電源電位にリセットするリセット信号送
出手段と、信号読み出し動作のために前記複数の画素か
ら少なくとも１行の画素を順次選択する行選択手段と、
前記信号読み出し動作のために前記行選択手段によって
選択された行の画素に含まれる前記信号蓄積部内に蓄積
されている前記信号情報を読み出す信号検出回路であっ
て、前記第１電源供給部と第２の電源供給部との間に直
列的に接続された増幅器を有し、前記第１電源供給部と
前記第２の電源供給部との間に電流を流すことによって
前記信号情報を検知し、増幅した信号情報を出力する信
号検出回路とを備えた増幅型固体撮像装置であって、前
記リセット信号送出手段が前記リセット信号を送出する
タイミングでは、必ず前記行選択手段が前記読み出し動
作のためにリセット行以外の画素行を選択するタイミン
グと重複していることを特徴とする。
【０００９】前記画素の行数は１フレーム期間内に含ま
れる水平同期信号の数（ＨＤ数）に等しいことが好まし
い。
【００１０】前記複数の画素は、有効画素領域に設けら
れた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域に設
けられたダミー画素群とに分けられており、前記ダミー
画素群に含まれる画素の行数は、前記１フレーム期間内
に含まれる水平同期信号の数から前記撮像用画素群に含
まれる画素の行数を引いた数に等しくなるように設定さ
れていることが好ましい。
【００１１】また前記複数の画素は、有効画素領域に設
けられた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域
に設けられた少なくともひとつのダミー画素行とに分け
られており、各フレームにおいて前記撮像用画素群に含
まれる画素行の前記行選択手段による選択が終了した
後、次のフレームの読み出しが開始されるまで前記ダミ
ー画素行に対して擬似的な信号読み出し動作を繰り返し
実行させるダミー行選択手段を更に備えていることが好
ましい。
【００１２】また前記複数の画素は、有効画素領域に設
けられた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域
に設けられた少なくともひとつのダミー画素行とに分け
られており、前記行選択手段によって前記撮像用画素群
に含まれる画素行が選択されていない場合において、前
記電子シャッター動作のためのリセット信号が前記撮像
用画素群に含まれる画素行に送出される期間と重複する
期間に前記ダミー画素行を選択し、前記ダミー画素行に
対して擬似的な信号読み出し動作を繰り返し実行させる
ダミー行選択手段を更に備えていることが好ましい。
【００１３】前記リセット信号送出手段は、前記行選択
手段内に含まれていてもよい。
【００１４】前記信号検出回路の前記増幅器は、画素毎
に設けられた駆動素子と、画素列毎に設けられた負荷素
子とによって構成されていることが好ましい。
【００１５】好ましい実施形態では、前記駆動素子は、
前記信号蓄積部に接続されたゲート電極と、前記第１電
源供給部に接続されたドレインと、前記負荷素子に接続
されたソースとを備えたトランジスタである。
【００１６】好ましい実施形態では、前記駆動素子およ
び前記負荷素子がソースフォロワー回路を形成してい
る。
【００１７】好ましい実施形態では、前記信号蓄積部
が、光電変換を行うフォトダイオードと、前記フォトダ
イオードが生成した電荷を蓄積する容量素子と、前記フ
ォトダイオードと前記容量素子との間の電気的導通／非
導通を調整するトランジスタとを備えている。
【００１８】本発明による増幅型固体撮像装置の駆動方
法は、行列状に配列された複数の画素であって、各々が
光電変換によって信号電荷を生成し、前記信号電荷に対
応する信号情報を蓄積することのできる信号蓄積部を含
む複数の画素と、電子シャッター動作のためのリセット
信号を生成し、電子シャッター動作のために選択した行
の画素に前記リセット信号を送出 し、それによって前記
選択した行の画素に含まれる前記信号蓄積部を第１電源
供給部の電源電位にリセットするリセット信号送出手段
と、信号読み出し動作のために前記複数の画素から少な
くとも１行の画素を順次選択する行選択手段と、前記信
号読み出し動作のために前記行選択手段によって選択さ
れた行の画素に含まれる前記信号蓄積部内に蓄積されて
いる前記信号情報を読み出す信号検出回路であって、前
記第１電源供給部と第２の電源供給部との間に直列的に
接続された増幅器を有し、前記第１電源供給部と前記第
２の電源供給部との間に電流を流すことによって前記信
号情報を検知し、増幅した信号情報を出力する信号検出
回路とを備えた増幅型固体撮像装置の駆動方法であっ
て、前記リセット信号送出手段が前記リセット信号を送
出するタイミングでは、必ず前記行選択手段が前記読み
出し動作のためにリセット行以外の画素行を選択するタ
イミングと重複していることを特徴とする。
【００１９】前記駆動方法において、画素の行数は１フ
レーム期間内に含まれる水平同期信号の数（ＨＤ数）に
等しいことが好ましい。
【００２０】前記複数の画素は、有効画素領域に設けら
れた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域に設
けられたダミー画素群とに分けられており、前記ダミー
画素群に含まれる画素の行数は、前記１フレーム期間内
に含まれる水平同期信号の数から前記撮像用画素群に含
まれる画素の行数を引いた数に等しくなるように設定さ
れていることが好ましい。
【００２１】また前記複数の画素は、有効画素領域に設
けられた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域
に設けられた少なくともひとつのダミー画素行とに分け
られており、各フレームにおいて前記撮像用画素群に含
まれる画素行の前記行選択手段による選択が終了した
後、次のフレームの読み出しが開始されるまで前記ダミ
ー画素行に対して擬似的な信号読み出し動作を繰り返し
実行させるダミー行選択手段を更に備えていることが好
ましい。
【００２２】また前記複数の画素は、有効画素領域に設
けられた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域
に設けられた少なくともひとつのダミー画素行とに分け
られており、前記行選択手段によって前記撮像用画素群
に含まれる画素行が選択されていない場合において、前
記電子シャッター動作のためのリセット信号が前記撮像
用画素群に含まれる画素行に送出される期間と重複する
期間に前記ダミー画素行を選択し、前記ダミー画素行に
対して擬似的な信号読み出し動作を繰り返し実行させる
ダミー行選択手段を更に備えていることが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態） 以下、図面を参照しながら、本発明による増幅型固体撮
像装置の実施形態を説明する。図２および図３は、本実
施形態にかかる増幅型固体撮像装置１の構成を示してい
る。
【００２４】まず図２を参照する。この固体撮像装置１
は、シリコン基板などの半導体領域にマトリクス（行
列）状に配列された複数の画素２を備えている。図２で
は、２行２列の画素２が記載されているが、実際には、
多数の画素行および画素列が形成される。本願明細書で
は、画素信号を形成するための有効画素領域内に設けら
れた画素の行数をｍとし、列数をｌとする（ｍおよびｌ
はともに２以上の整数）。固体撮像装置の場合、例えば
ｍは５０〜２０００であり、ｌは５０〜２０００であ
る。本実施形態では、ｍは４８０、ｌは６４０とする。
【００２５】各画素２は信号蓄積部を有し、信号蓄積部
内にはフォトダイオードなどの光電変換素子が設けられ
ている。各信号蓄積部は、その中の光電変換素子に入射
した光の強度に応じた情報を「電位または電荷量」とし
て蓄積することができる。光電変換素子は、リセット時
において第１の電位状態（リセット電位）にあるが、そ
の後の光入射によって電荷を生成・蓄積し、第２の電位
状態に遷移する。第２の電位状態は、入射光の強度に応
じて異なるレベルを示す。本願明細書における「第２の
電位状態」は、電子シャッター動作のためのリセットが
なされた後、画素２に入射した光の総量に依存して変化
する。なお、各画素２の内部構成については、あとで詳
細に説明する。
【００２６】装置１は、複数の画素２から特定の画素を
選択して、その画素にアクセスするための複数の配線お
よび回路を有している。これらの配線および回路ならび
に各画素を構成するトランジスタ素子などは、公知の半
導体集積回路における製造技術と同様の技術を用いて基
板上に形成される。本実施形態では、行選択エンコーダ
３がリセット配線４および行選択線５を介して全ての画
素２に電気的に接続されている。ひとつのリセット配線
４は、それに対応するひとつの行内の複数の画素２のす
べてに接続されている。同様に、ひとつの行選択線５
は、それに対応するひとつの行内の複数の画素２のすべ
てに接続されている。行選択エンコーダ３からは、配線
４および５の組が画素２の行数に等しい数だけ延びてい
る。
【００２７】複数の行の中から特定の行を選択するため
に、行選択エンコーダ３は、特定行に割り当てられた行
選択線５の電位を例えば論理「Ｌｏｗ」から論理「Ｈｉ
ｇｈ」に選択的に変化させる。このとき、他の行に対応
する行選択線の電位は論理「Ｌｏｗ」にする。その結
果、論理「Ｈｉｇｈ」に相当する電位が、その特定行に
含まれる全ての画素２内のスイッチング素子の制御端子
部に供給され、そのスイッチング素子を導通させる。ス
イッチング素子の導通によって、選択された行内の各信
号蓄積部に蓄積されていた情報に応じた電位が、対応す
る垂直信号線６上に現れることになる。このとき、選択
された行以外の行においては、各画素２内の信号蓄積部
とそれに対応する垂直信号線との間は非導通状態にあ
る。なお、情報検知のための回路およびその動作につい
ては、あとで詳細に説明する。
【００２８】このようにして、ある選択された行に含ま
れる全ての画素２から対応する全ての垂直信号線６に、
それぞれ、信号蓄積部内の情報が読み出された後、各列
の情報が水平シフトレジスタ（列選択駆動部）７の働き
によってひとつづつ順番に読み出されて行く。情報は、
最終的には、出力バッファ（出力アンプ）１１を介して
信号出力される。
【００２９】次に、本実施形態における画素２の構成を
詳細に説明する。
【００３０】画素２は、図２に示されるように、信号蓄
積部として機能するフォトダイオード２１と、ゲート電
極２２がフォトダイオード２１に接続されたＭＯＳトラ
ンジスタ２３とを含んでいる。フォトダイオード２１
は、たとえば、シリコン基板内に形成されたｐｎ接合ダ
イオードなどである。ＭＯＳトランジスタ２３は、例え
ば、シリコン基板内にチャネル領域およびソース／ドレ
イン領域を有する通常のＭＯＳ構造を有している。ＭＯ
Ｓトランジスタ２３は、信号読み出し用検知回路内の駆
動素子（増幅素子）として機能し、その検知回路がフォ
トダイオード２１の電位状態の微小な変化を増幅して読
み出すうえで重要な働きを行う。本実施形態では、ＭＯ
Ｓトランジスタ２３のゲート電極２２とフォトダイオー
ド２１との間に、特別の容量素子は挿入されていない
が、ここにキャパシタ等の容量素子を挿入しても良い。
【００３１】画素２は、他に、リセット素子２４とスイ
ッチング素子２５とを含んでいる。リセット素子２４
は、リセット配線４に接続されたゲート電極を有するＭ
ＯＳトランジスタ（リセットトランジスタ）である。こ
のＭＯＳトランジスタのドレインは電源配線２６０を介
して第１電源端子（ＶDD）２６に接続されており、ソー
スはフォトダイオード２１に接続されている。行選択エ
ンコーダ３によって選択行のリセット配線４の電位が論
理「Ｌｏｗ」から論理「Ｈｉｇｈ」に選択的に変化させ
られると、その選択行内のリセット素子２４が導通し、
その結果、第１電源端子（Ｖ DD ）２６へ電源配線２６０
を介してフォトダイオード２１に蓄積されていた電荷が
排出される。フォトダイオード２１の電位状態、すなわ
ち、駆動素子２３のゲート電極２２の電位状態は、第１
電源端子２６の電源電位（ＶDD）によって定まるある値
に強制的に復帰させられる（「リセット」される）。リ
セット動作完了後、画素２が受け取る光の強度に応じ
て、フォトダイオード２１の電位は徐々に変化する。光
の照射によってフォトダイオード２１の電位状態が変化
するのは、フォトダイオード２１の持つ光電変換機能に
よってキャリアが生成され、生成されたキャリアがフォ
トダイオード２１内に蓄積されるからである。
【００３２】画素２のスイッチング素子２５は、行選択
線５に接続されたゲート電極を有するＭＯＳトランジス
タから構成されている。このＭＯＳトランジスタのドレ
インは駆動素子２３のソースに接続されており、ソース
は垂直信号線６に接続されている。行選択エンコーダ３
によって、図示されている行選択線５の電位が論理「Ｌ
ｏｗ」から論理「Ｈｉｇｈ」に選択的に変化させられる
と、スイッチング素子２５が導通し、その結果、第１電
源端子（Ｖ DD ）２６から駆動素子２３、スイッチング素
子２５、垂直信号線６および負荷素子２７を介して第２
電源端子（ＶSS）２８に電流が流れる。このとき、垂直
信号線６の電位は、フォトダイオード２１の電位状態
（ＭＯＳトランジスタ２３のゲート電極２２の電位）に
依存して変化する。その結果、垂直信号線６の電位は、
画素２の信号蓄積部の第２の電位状態に応じたレベルを
持つことになる。
【００３３】ある１つの列に着目した場合、選択された
行に属する駆動素子２３とそれに対応する負荷素子２７
とは、第１電源端子（ＶDD）２６と第２電源端子
（ＶSS）２８との間において直列的に接続され、ソース
フォロワー回路を形成している。各列には、１つの負荷
素子２７が割り当てられており、選択された行の駆動素
子２３がスイッチング素子２５を介して対応する負荷素
子２７に電気的に接続される。このようなソースフォロ
ワー回路は、各画素に蓄積された信号電荷の量を増幅し
て電位信号として出力することができる。なお、本願明
細書では、全ての列の負荷素子２７を全体として「負荷
回路３０」と称することがある。
【００３４】素子面積の有効利用のため、フォトダイオ
ード２１のリセット用電源、およびソースフォロワー回
路用電源は、第１電源端子（ＶDD）２６から共通の電源
配線２６０を介して供給される。
【００３５】次に、図３を参照しながら、本実施形態に
かかる増幅型固体撮像装置１の特徴を説明する。
【００３６】装置１は、図３に示すように、ｍ個の通常
の画素行とは別に、少なくとも１つのダミー画素行を備
えている。ｍ個の画素行は有効画素領域内に位置し、撮
像部を構成している。一方、ダミー画素行は有効画素領
域の外に位置し、ダミー撮像部を構成している。本実施
形態の場合、ダミー画素行の数は、１フレーム期間内に
含まれる水平同期信号の数（ＨＤ数）からｍを差し引い
た数に等しくなるように設定されている。本実施形態の
ｍは４８０であり、ＨＤ数は５２５である（ＮＴＳＣ方
式）ので、ダミー画素行数（＝ＨＤ数−ｍ）は４５にな
る。
【００３７】本実施形態のダミー画素行内の各画素の構
成は、有効画素領域内の画素の構成と同様である。言い
換えると、ダミー画素行内の各画素は、図２に示される
画素２と同様にフォトダイオード２１やトランジスタを
含んでおり、垂直信号線６を介して負荷回路３０や列選
択駆動部７に接続されている。このため、本実施形態の
場合、通常の撮像部分とダミー撮像部分とを外観上区別
することはできない。
【００３８】行選択エンコーダ３によってダミー画素行
が選択されると、ダミーの画素内に含まれているリセッ
ト素子２４やスイッチング素子２５が制御信号を受け取
って正常に動作する。ダミー画素内のスイッチング素子
２５が導通すると、図２に示される第１電源端子
（ＶDD）２６からダミー画素内の駆動素子２３およびス
イッチング素子２５、並びに垂直信号線６および負荷素
子２７を介して第２電源端子（ＶSS）２８に電流が流れ
る。
【００３９】しかし、ダミー画素は受けた光についての
信号情報を蓄積する必要はない。ダミー画素は、通常の
画素と同じように、スイッチング素子２５の導通によっ
て第１電源端子（ＶDD）２６から駆動素子２３、スイッ
チング素子２５、垂直信号線６および負荷素子２７を介
して第２電源端子（ＶSS）２８に電流を流すような構成
を有していればよい。このため、ダミー画素は光電変換
機能を発揮する必要もない。従って、ダミー画素は遮光
膜によって覆われていても良いし、フォトダイオードを
有している必要もない。ダミー画素行の役割は、撮像部
内に含まれる何れかの画素行で電子シャッター動作のた
めのリセットが実行されているときに、その画素行での
リセット状態の変動を防止し、リセット電位が各行で等
しくなるようにすることにある。このダミー画素行の機
能の詳細は後で説明する。まずは、図４を参照しながら
装置１の駆動を説明する。
【００４０】図４は、行選択エンコーダ３内の行選択回
路が送出する制御信号等のタイミングチャートを示して
いる。図４の最上部には、水平同期信号ＨＤが示されて
いる。各行選択回路は水平同期信号ＨＤに同期しながら
行選択信号ＳＬ1〜ＳＬm+3およびリセット信号ＲＳ1〜
ＲＳm+3を対応する行に送出するが、図４ではそれらの
信号の一部の行に関連するものを記載している。なお、
時間は図中右方向に沿って進行する。
【００４１】図４に示されているＶＳＩＮは、読み出し
動作のための行選択動作を行選択エンコーダ３に開始さ
せるための信号である。ＶＳＳＩＮは電子シャッター動
作のための行選択動作を行選択エンコーダ３に開始させ
る信号である。ＶＳＩＮ信号は各フレーム期間内に１回
の割合で、ＶＳＳＩＮ信号は各フレーム期間内に少なく
とも１回の割合で行選択エンコーダ３に入力される。Ｃ
ＳＬは読み出し動作のタイミングを規定する選択同期信
号を示し、ＣＲＳはリセット動作のためのタイミングを
規定するリセット同期信号を示している。行選択エンコ
ーダ３は、これらの信号を受け取り、水平同期信号ＨＤ
に同期しながら、各種の制御信号を生成し、電子シャッ
ター動作と行選択動作とを実行する。
【００４２】図５は、第ｉ行の行選択回路を示してい
る。各々が図５に示されるような構成を持つ第１行〜第
ｍ＋３行の行選択回路が直列的に接続され、それによっ
て行選択エンコーダ３が構成されている。行選択エンコ
ーダ３は、２列の垂直シフトレジスタを有している。各
垂直シフトレジスタ（第１および第２シフトレジスタ）
は、直列接続された複数のフリップフロップ回路５０か
ら構成されている。
【００４３】第１シフトレジスタの第１行部分は、水平
同期信号ＨＤと読み出し動作のためのスタートパルス信
号ＶＳＩＮとを受け取る。第１シフトレジスタの第ｉ行
部分の出力Ｑiは、第（ｉ＋１）行部分のフリップフロ
ップ回路５０の端子Ｄに与えられる。このようにして、
第１シフトレジスタの出力動作は、水平同期信号ＨＤに
同期しながら第１行から最終行まで実行される。一方、
第２シフトレジスタの第１行部分は、水平同期信号ＨＤ
と電子シャッター動作のためのスタートパルス信号ＶＳ
ＳＩＮとを受け取る。第２シフトレジスタの第ｉ行部分
の出力ＱＳiは、第（ｉ＋１）行部分のフリップフロッ
プ回路５０の端子Ｄに与えられる。このようにして、第
２シフトレジスタの出力動作も、水平同期信号ＨＤに同
期しながら第１行から最終行まで実行される。
【００４４】第１および第２のシフトレジスタの出力
（ＱiおよびＱＳi）と、選択同期信号ＣＳＬおよびリセ
ット同期信号ＣＲＳとを用いて、行選択エンコーダ３は
図４に示されるようなタイミングで行選択信号ＳＬiお
よびリセット信号ＲＳiを生成し、これらの制御信号を
各行の行選択配線５およびリセット配線４を介して各行
の画素に供給する。
【００４５】再び、図４を参照する。ＶＳＩＮが「Ｈｉ
ｇｈ」に立ち上がっている間に供給された水平同期信号
ＨＤが、当該フレーム期間の第１ＨＤとなる。その後、
第５２５ＨＤが供給され、そのフレーム期間が終了す
る。もう一度ＶＳＩＮが「Ｈｉｇｈ」に立ち上がると、
次のフレーム期間が開始される。
【００４６】行選択エンコーダ３は第１ＨＤに同期して
行選択信号ＳＬ1およびリセット信号ＲＳ1を生成し、第
１行の画素に送出する。これによって、第１行の画素で
読み出し動作が実行されることになる。その後、行選択
エンコーダ３は第２ＨＤに同期して行選択信号ＳＬ2お
よびリセット信号ＲＳ2を生成し、第２行の画素に送出
する。これによって、第２行の画素で読み出し動作が実
行されることになる。同様の動作が他の行に対しても順
次実行されて行く。
【００４７】一方、ＶＳＳＩＮが「Ｈｉｇｈ」に立ち上
がっている間に供給された水平同期信号（図４では第４
ＨＤ）に同期して、行選択エンコーダ３はリセット信号
ＲＳ1を生成し、第１行の画素に送出する。これによっ
て、第１行の画素で電子シャッター動作のためのリセッ
トが実行されることになる。その後、行選択エンコーダ
３は第５ＨＤに同期してリセット信号ＲＳ2を生成し、
第２行の画素に送出する。これによって、第２行の画素
で電子シャッター動作のためのリセットが実行されるこ
とになる。同様の動作が他の行に対しても順次実行され
て行く。
【００４８】図４からわかるように、有効画素領域に含
まれる任意の第ｉ行（１≦ｉ≦ｍ）に対して電子シャッ
ター動作のためリセット信号が与えられているときは、
かならず、他の行に対する読み出し動作が実行されてい
る。例えば、第ｍ行で電子シャッター動作のためのリセ
ットが行われているとき、第（ｍ＋３）行で読み出し動
作が行われている。もし、第（ｍ＋１）〜第（ｍ＋３）
行のダミー画素行が存在しなければ、第（ｍ−２）〜第
ｍ行で電子シャッター動作のためのリセットが行われて
いるときに何れの行においても読み出し動作は実行され
ないことになる。
【００４９】本実施形態では、このようにダミー画素行
を設け、有効画素領域内の撮像部と同様に駆動すること
によって、撮像部内の各画素行に対して同じ条件で電子
シャッター動作のためのリセット信号を与えることにし
ている。その結果、電子シャッター動作によるリセット
電位は撮像部の各画素で共通の値を示すことになり、画
面上に水平ノイズは現れなくなる。
【００５０】以下、ダミー画素によって水平ノイズが消
失する理由を詳細に説明する。
【００５１】図６は、第ｉ行（１≦ｉ≦ｍ）と第ｎ行
（ｎ≠ｉ）に関する制御信号の一部を示すタイミングチ
ャートである。時刻ａ−１では、第ｉ行に電子シャッタ
ー動作のための制御信号が与えられている。行選択信号
ＳＬiは、「Ｌｏｗ」のままであるため、第ｉ行のスイ
ッチング素子２５はＯＦＦ状態のままである。しかし、
リセット信号ＲＳ i は「Ｈｉｇｈ」になるため、第ｉ行
のリセット素子２４として機能するＭＯＳトランジスタ
はＯＮ状態に変化し、導通する。その結果、第１電源端
子（ＶDD）２６とフォトダイオード２１とが電気的に接
続され、フォトダイオード２１に蓄積されていた電荷が
第１電源端子（ＶDD）２６に排出される。このようなリ
セット動作によって、フォトダイオード２１の電荷蓄積
領域の電位は第１の電位状態に強制的に復帰される。
【００５２】時刻ｂ−１では、第ｉ行で読み出し動作が
実行される。読み出し動作は、まず、行選択信号ＳＬi
が「Ｌｏｗ」から「Ｈｉｇｈ」に変化し、第ｉ行のスイ
ッチング素子２５をＯＮ状態に変化させることによって
開始される。第ｉ行のスイッチング素子２５が導通する
と、前述のように、第１電源端子（ＶDD）２６から垂直
信号線６を介して第２電源端子（ＶSS）２８に電流が流
れる。その結果、電子シャッター動作のためのリセット
（時刻ａ−１）から時刻ｂ−１までの間に第ｉ行の画素
で生成・蓄積されていた電荷の量に対応する信号電位が
垂直信号線６上に出力される。
【００５３】時刻ｃでは、リセット信号ＲＳiが「Ｌｏ
ｗ」から「Ｈｉｇｈ」に変化し、第ｉ行のリセット素子
２４をＯＮ状態に変化させる。第ｉ行のスイッチング素
子２５はＯＮ状態のままである。リセット信号ＲＳ i が
「Ｈｉｇｈ」になるため、第ｉ行のリセット素子２４と
して機能するＭＯＳトランジスタもＯＮ状態に変化し、
導通する。その結果、第１電源端子（ＶDD）２６とフォ
トダイオード２１とが電気的に接続され、フォトダイオ
ード２１に蓄積されていた電荷が第１電源端子（ＶDD）
２６に排出される。
【００５４】時刻ｄでは、リセット後のフォトダイオー
ド２１の電位状態が検知される。この検知は、時刻ｂ−
１におけるリセット前のフォトダイオード２１の電位状
態検知と同様に実行される。時刻ｃのリセット前後で生
じるフォトダイオード２１の電位状態の変化に基づい
て、画素に蓄積されていた情報が信号として再生される
ことになる。
【００５５】本実施形態によれば、時刻ａ−１におい
て、電子シャッターのためのリセット動作が第ｉ行で行
われるとともに、第ｎ行で読み出し動作が実行される。
この第ｎ行は、通常の撮像部またはダミー撮像部に属す
る何れかの行である。第ｎ行での読み出し動作は、行選
択信号ＳＬnが「Ｌｏｗ」から「Ｈｉｇｈ」に変化し、
第ｎ行のスイッチング素子２５をＯＮ状態に変化させる
ことによって開始される。第ｎ行のスイッチング素子２
５が導通すると、前述のように、第１電源端子（ＶDD）
２６から垂直信号線６を介して第２電源端子（ＶSS）２
８に電流が流れる。その結果、第ｎ行の画素に蓄積され
ていた電荷の量に対応する信号電位が垂直信号線６上に
出力される。
【００５６】第ｎ行が通常の撮像部に属する場合、この
読み出し動作によって垂直信号線６上に出力された電位
は有効な画素信号として使用される。これに対して、第
ｎ行がダミー撮像部に属する場合は、この読み出し動作
によって垂直信号線６上に出力された電位は有効な信号
として使用されない。ダミー撮像部に対する読み出し動
作は、第ｉ行（１≦ｉ≦ｍ）に対して電子シャッター動
作のためのリセットを実行する時に、第１電源端子（Ｖ
DD）２６から垂直信号線６を介して第２電源端子
（ＶSS）２８に電流を流すために実行される。
【００５７】以下、図７〜図１０を参照しながら、上記
動作を実行しているときの第ｉ行のフォトダイオード２
１の電位状態を説明する。
【００５８】まず、図７を参照する。図７は、時刻ａ−
１における第ｉ行内の画素の等価回路、リセット素子２
４の模式断面構造およびその表面ポテンシャル分布を示
している。図７に示されている例において、リセット素
子２４はｎチャネル型ＭＯＳトランジスタから構成され
ており、フォトダイオード２１のｎ型不純物拡散領域は
リセット素子２４のソース領域を兼ねている。リセット
素子２４の周囲はＬＯＣＯＳ膜などからなる素子分離３
３によって囲まれている。素子分離３３の下にはｐ型不
純物がドープされたチャネルストップ３２が形成されて
いる。
【００５９】時刻ａ−１において、電子シャッター動作
のためのリセットが行われるため、フォトダイオード２
１の電位（正確には、フォトダイオード２１のｎ型不純
物拡散領域の表面電位）は、リセット素子２４のドレイ
ン領域（リセットドレイン）３１の電位にほぼ等しくな
る。リセットドレイン３１は電源配線２６０を介して第
１電源端子（ＶDD）２６に接続されている。本実施形態
によれば、第ｎ行で読み出し動作が行われるため、電源
配線２６０をソースフォロワー電流Ｉdが流れる。この
電流Ｉdは、フォトダイオード２１のリセットによって
第１電源端子（ＶDD）２６から第ｉ行のフォトダイオー
ド２１に流れる電流（リセットドレイン電流）よりも遙
かに大きい。例えば、負荷回路３０を流れるソースフォ
ロワー電流Ｉdは数μＡ〜数百μＡであり、リセットド
レイン電流は数ｆＡ〜数百ｆＡである。電源配線２６０
の主要抵抗をＲiとすると、リセットドレイン３１に供
給される電源にＩd×Ｒiの電圧降下が生じるため、リセ
ットドレイン３１の電位はＶDD’＝ＶDD−Ｉd×Ｒｉで
表現される値になる。
【００６０】共通電源配線２６０の配線抵抗は、そのレ
イアウトに依存して異なるが、通常、数十Ω〜数ｋΩの
値を示す。ここで仮に、１画素あたりのソースフォロワ
ー電流Ｉdが１０μＡ、リセットドレイン電流が１０ｆ
Ａ、共通電源配線２６０の配線抵抗が１ｋΩであるとす
る。その場合、リセットドレイン電流が流れたときの画
素部の電源電圧降下は１０ｆＡ×１ｋΩ＝１０ｐＶとな
り、ソースフォロワー電流が流れた場合の画素部の電源
電圧降下は１０μＡ×１ｋΩ＝１０ｍＶとなる。このよ
うに、リセットドレイン電流はソースフォロワー電流に
比較して無視できるため、その電圧降下の影響も無視で
きる。
【００６１】なお、時刻ａ−１では、第ｉ行のスイッチ
ング素子２５は導通していないため、第ｉ行のスイッチ
ング素子２５を介してソースフォロワー電流が流れるこ
とはない。注意すべき点は、ソースフォロワー電流Ｉd
が第ｎ行のスイッチング素子２５を介して流れているこ
とである。しかも、本実施形態では、ある任意の第ｉ行
（１≦ｉ≦ｍ）に対して電子シャッター動作のためのリ
セットが行われるときには必ず他の行で読み出し動作が
実行されるということが、有効画素領域内の全ての行
（ｉ＝１、２、・・・、ｍ−１、ｍ）について成立す
る。
【００６２】図８を参照する。時刻ｂ−１ではフォトダ
イオード２１に電荷が蓄積され、その電位はリセット時
のＶDD’からＶsigだけ変位し、（ＶDD’−Ｖsig）とい
う値を示している。Ｖsigの大きさは、光電変換によっ
て生成・蓄積された電荷の量に応じて決まる。この電位
（ＶDD’−Ｖsig）は駆動素子２３のゲート電極に与え
られている。第ｉ行での読み出し動作の開始によって、
電源配線２６０をソースフォロワー電流Ｉdが流れる。
この電流Ｉdは、第１電源端子（ＶDD）２６から第ｉ行
の駆動素子２３およびスイッチング素子２５を介して負
荷回路３０へと流れる。第ｉ行以外の行については、読
み出し動作が行われていないため、ソースフォロワー電
流Ｉ d の大きさは、時刻ａ−１のときの大きさにほぼ等
しい。このとき、リセットドレイン電流は流れないが、
リセットドレイン電流の有無を無視する。
【００６３】図９を参照する。時刻ｃでは、読み出し動
作のためのリセットが実行され、フォトダイオード２１
の電荷は第１電源端子（ＶDD）２６に排出される。その
結果、フォトダイオード２１の電位はリセットドレイン
３１の電位ＶDD’と等しくなる。電位ＶDD’は駆動素子
２３のゲート電極に与えられる。このため、この電位Ｖ
DD’に応じた信号電位が垂直信号線６上に現れ始める。
【００６４】図１０を参照する。時刻ｄでは、リセット
素子２４がＯＮ状態からＯＦＦ状態に復帰する。リセッ
ト直後において、電位ＶDD’は駆動素子２３のゲート電
極に与えられている。このため、電位ＶDD’に応じた信
号電位が垂直信号線６上に現れる。
【００６５】こうして第ｉ行の画素から検知される信号
情報は、ＶDD’−（ＶDD’−Ｖsig）＝Ｖsigに対応した
大きさをもつことになる。
【００６６】以上の説明から明らかなように、本実施形
態では、電子シャッター動作のためのリセットによって
フォトダイオード２１の電位はＶDD’に強制復帰され
る。各画素を分離するアルミニウムからなる金属遮光膜
を電源配線２６０として使用することによって、この電
位ＶDD’は各行でほぼ共通の大きさを示す。言い換える
と、ある画素行におけるリセット電位が他の画素行にお
けるリセット電位からシフトする現象の発生が防止され
る。その結果、水平ノイズの抑制されたハイクォリティ
の画像を提供することができる。
【００６７】次に、図１１〜図１４を参照しながら、ダ
ミー画素を設けていない増幅型固体撮像装置（比較例）
における水平ノイズの発生メカニズムを説明する。この
比較例は、図３の装置１からダミー画素およびそのため
の行選択回路を除去した装置に相当し、１フレーム期間
内に含まれる水平同期信号ＨＤの数と画素行数とが一致
していない。
【００６８】図１１は、ダミー画素を設けていない増幅
型固体撮像装置において行選択エンコーダ内の行選択回
路が送出する制御信号等のタイミングチャートを示して
おり、図４のタイミングチャートに対応するものであ
る。
【００６９】図１１の時刻（I）においては、第１行で
電子シャッター動作のためのリセットが行われるととも
に、第４行で読み出し動作が行われている。時刻（II）
では、第ｍ行において電子シャッター動作のためのリセ
ットが行われるが、他の何れの行においても読み出し動
作は行われていない。
【００７０】図１２を参照する。図１２は、第ｉ行（１
≦ｉ≦ｍ）と第ｎ行（１≦ｎ≦ｍ、ｎ≠ｉ）に関する制
御信号の一部を示すタイミングチャートである。時刻ａ
−２では、第ｉ行に電子シャッター動作のための制御信
号が与えられている。行選択信号ＳＬiが「Ｌｏｗ」の
ままであるが、リセット信号ＲＳ i は「Ｈｉｇｈ」にな
る。このため、第ｉ行のリセット素子２４は導通し、フ
ォトダイオード２１の電荷蓄積領域の電位は第１の電位
状態に強制的に復帰される。この時刻ａ−２では、第ｉ
行以外のどの行においても読み出し動作は全く行われて
ないものとする。その場合、図１３に示すように、電子
シャッター動作のためのリセットが行われ、フォトダイ
オード２１の電位はリセットドレイン３１の電位に等し
くなる。リセットドレイン３１の電位は、電源配線２６
０を介してソースフォロワー電流Ｉdが流れないため、
ＶDDにほとんど一致する。従って、リセット後のフォト
ダイオード２１の電位はＶDDになる。その後、フォトダ
イオード２１は受けた光の量に応じた電荷を生成し、蓄
積する。
【００７１】時刻ｂ−２では、読み出し動作が開始され
る。その場合、図１４に示すように、第ｉ行の画素を通
して電源配線２６０をソースフォロワー電流Ｉdが流れ
ているため、リセットドレイン３１での電位はＶDD’＝
ＶDD−Ｉd×Ｒiに低下する。一方、フォトダイオード２
１の電位は、リセット時のＶDDからＶsigだけ変位し、
（ＶDD−Ｖsig）という値を示している。前述のよう
に、Ｖsigの大きさは、光電変換によって生成・蓄積さ
れた電荷の量に応じて決まる。この電位（ＶDD−
Ｖsig）は駆動素子２３のゲート電極に与えられてい
る。
【００７２】時刻ｃでは、読み出し動作のためのリセッ
トが行われる。このときは、第ｉ行の画素を通して電源
配線２６０をソースフォロワー電流Ｉdが流れているた
め、フォトダイオード２１の電位はＶDD’＝ＶDD−Ｉd
×Ｒiに強制的に変位させられる。
【００７３】こうして時刻ｄにおいて、第ｉ行の画素か
ら検知される信号情報は、ＶDD’−（ＶDD−Ｖsig）に
対応した大きさをもつことになる。
【００７４】しかしながら、第ｉ行で電子シャッター動
作のためのリセットが行われているときに他の何れかの
行で読み出し動作が行われる場合は、図７〜図１０を参
照しながら説明したように、Ｖsigに対応した信号情報
が得られる。従って、行によって、ＶDD’−ＶDDの電位
差に相当する変動が出力信号に生じることになる。
【００７５】図１１からわかるように、特定の行におい
て、電子シャッター動作のためのリセットと他の何れか
の行での読み出し動作とが同じタイミングで生じるが、
他の特定の行（例えば第ｍ行）では、電子シャッター動
作のためのリセットが行われるとき他の行では読み出し
動作が行われていない。このため、電子シャッター動作
のためのリセット状態が行によって異なり、水平ノイズ
が発生することになる。
【００７６】これに対して本実施形態では、有効画素領
域内の各画素行について、電子シャッター動作を同じ条
件で実行する。このような動作を達成するため、本実施
形態では、ダミー画素の行を設けることによって、画素
の総行数が１フレーム期間内に含まれる水平同期信号の
数（ＨＤ数）に等しくなるようにしている。
【００７７】（第２の実施形態） 以下、本発明による増幅型固体撮像装置の他の実施形態
を説明する。
【００７８】図１５は、本実施形態にかかる増幅型固体
撮像装置６０の構成を示している。装置６０が第１の実
施形態の装置１と異なる点は、ダミー行の数と、ダミー
行選択回路Ａの構成とにある。
【００７９】本実施形態では、ダミー行数は１である。
また、ダミー行選択回路Ａの構成は、他の行選択回路１
〜ｍの構成と異なっている。なお、第１の実施形態にお
けるダミー行のための行選択回路は、有効画素のための
行選択回路と同様の構成を有している。
【００８０】図１６は、第ｍ行のための行選択回路およ
びダミー行選択回路Ａの構成を示している。ダミー行選
択回路Ａは、リセット端子付きのＤフリップフロップ５
２を有しており、そのリセット端子Ｒでスタートパルス
信号ＶＳＩＮを受け取る。より詳細には、第ｍ行の行選
択回路から出力Ｑｍを受けると、次のフレーム期間を開
始させるためのスタートパルス信号ＶＳＩＮを受け取る
まで、水平同期信号ＨＤに同期した制御信号（ＳＬ
dummyおよびＲＳdummy）を出力し続ける。
【００８１】図１７は、本実施形態の増幅型固体撮像装
置６０において行選択エンコーダ３内の行選択回路およ
びダミー行選択回路Ａが送出する制御信号等のタイミン
グチャートを示している。図１７からわかるように、第
ｍ行について読み出し動作が行われた後、水平同期信号
ＨＤに同期しながら、行選択信号ＳＬdummyおよびリセ
ット信号ＲＳdummyが繰り返し出力されている。言い換
えると、ダミーの画素行では、読み出し動作が繰り返し
実行される。そのため、通常の撮像部内の全ての行で読
み出し動作が終了した後、次のフレーム期間が始まるま
で、通常の撮像部に対する読み出し動作に代わって、ダ
ミー行での読み出し動作が実行される。その結果、通常
の撮像部内の全ての行において、同じ条件で、電子シャ
ッター動作のためのリセットが実行されることになる。
【００８２】本実施形態によれば、１フレーム期間に含
まれる水平同期信号の数が変更された場合でも正常に動
作する。
【００８３】（第３の実施形態） 以下、本発明による増幅型固体撮像装置の更に他の実施
形態を説明する。
【００８４】図１８は、本実施形態にかかる増幅型固体
撮像装置７０の構成を示している。本装置７０が第２の
実施形態の増幅型固体撮像装置６０と異なる点は、ダミ
ー行選択回路Ｂの構成にある。ダミー行選択回路Ｂは、
図１９に示す構成を有している。そのため、ダミー行選
択回路Ｂは第ｍ行の行選択回路から出力Ｑｍを受ける
と、水平同期信号ＨＤに同期した制御信号（ＳＬdummy
およびＲＳdummy）の出力を開始する。ダミー行選択回
路Ｂは、スタートパルス信号ＶＳＩＮを受け取るか、ま
たは、第ｍ行における電子シャッター動作のためのリセ
ットが終了するまで、水平同期信号ＨＤに同期した制御
信号（ＳＬdummyおよびＲＳdummy）の出力を繰り返す。
【００８５】図２０は、本実施形態の増幅型固体撮像装
置７０において行選択エンコーダ３内の行選択回路およ
びダミー行選択回路Ｂが送出する制御信号等のタイミン
グチャートを示している。図２０からわかるように、第
ｍ行について読み出し動作が行われた後、第ｍ行につい
て電子シャッター動作のためのリセットが終了するま
で、水平同期信号ＨＤに同期しながら、行選択信号ＳＬ
dummyおよびリセット信号ＲＳdummyが繰り返し出力され
ている。そのため、通常の撮像部内の全ての行で読み出
し動作が終了した後、通常の撮像部内の全ての行で電子
シャッター動作のためのリセットが終了するまで、通常
の撮像部に対する読み出し動作に代わって、ダミー行で
の読み出し動作が実行される。その結果、通常の撮像部
内の全ての行において、同じ条件で、電子シャッター動
作のためのリセットが実行されることになる。
【００８６】本実施形態の装置７０が第２の実施形態の
装置６０に比較して有利な点は、ダミー行の駆動を必要
最小限に抑え、消費電力を低減できる点にある。
【００８７】第２および第３の実施形態では、ダミー行
を１行だけ設けているが、ダミー行の数は複数であって
もよい。例えばダミー行が２行である場合、ダミー行選
択回路は２行分設けられる。そして、それぞれのダミー
行が水平同期信号ＨＤに同期しながら交互に読み出し動
作を実行することになる。
【００８８】第２および第３の実施形態では、ダミー行
が各フレーム期間の相対的に遅い時刻に動作するように
構成される。しかし、第１の実施形態では、ダミー行
は、各フレーム期間の相対的に早い時刻に動作するよう
に構成されてもよい。例えば、図３では、有効画素領域
（第１行から第ｍ行）の下側にダミー行（第ｍ＋１行か
ら第５２５行）が配置されているが、有効画素領域（第
１行から第ｍ行）の図中上側に配置しても良い。
【００８９】なお、上記各実施形態では、電子シャッタ
ー動作のためのリセット信号を読み出し動作のための行
選択エンコーダ３の内部で生成し、出力している。しか
し、本発明はこの方式に限定されない。例えば、電子シ
ャッター動作のためのリセット信号信号生成回路を図３
の撮像部の左側に配置し、撮像部の右側に読み出し動作
のための制御信号出力回路（行選択回路）を配置しても
良い。また、それらの回路を左右反転させて配置しても
良い。
【００９０】また、各画素として、図２１に示す構成を
有する画素を採用しても良い。図２１の画素は、信号蓄
積部としてフォトダイオード２１以外にトランスファゲ
ート５６を含んでおり、信号蓄積ノードに接続された容
量素子５５の電位が駆動素子２３のゲート電極に与えら
れる。言い換えると、ソースフォロワー回路は信号蓄積
ノードの電位を検知することになる。このように本発明
は実施形態の画素構成によって限定されない。
【００９１】また、本発明は、画素に蓄積された信号電
荷を、負荷回路に電流を流すことによって増幅・検知す
るタイプのＭＯＳ型固体撮像装置に広く適用できる。例
えば、ソースフォロワー回路の代わりにインバータ回路
を用いて信号検知回路を構成しても良い。重要な点は、
検知回路がリセットの前後において画素内信号電荷量を
検知し、増幅して出力する機能を有していることにあ
る。
【００９２】なお、上記各実施形態では、２列の垂直シ
フトレジスタを用いて行選択エンコーダ３を形成してい
る。そのため、行選択は物理的空間において順番に実行
される。しかし、物理的にランダムな位置に存在する行
に順次アクセスできる行選択エンコーダを使用してもよ
い。
【００９３】
【発明の効果】本発明によれば、電子シャッター動作に
起因する水平ノイズの発生を抑制した増幅型固体撮像装
置およびその駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の増幅型固体撮像装置１００の概略構成を
示す図面である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる増幅型固体撮
像装置１の画素の構成を詳細に示す図面である。
【図３】増幅型固体撮像装置１の構成を示す図面であ
る。
【図４】増幅型固体撮像装置１の行選択エンコーダ内の
行選択回路が送出する制御信号等のタイミングチャート
である。
【図５】増幅型固体撮像装置１の行選択エンコーダに含
まれる第ｉ行の行選択回路を示す回路図である。
【図６】増幅型固体撮像装置１の第ｉ行（１≦ｉ≦ｍ）
と第ｎ行（ｎ≠ｉ）に関する制御信号の一部を示すタイ
ミングチャートである。
【図７】増幅型固体撮像装置１について、時刻ａ−１に
おける第ｉ行内の画素の等価回路、リセット素子２４の
模式断面構造およびその表面ポテンシャル分布を示す図
面である。
【図８】増幅型固体撮像装置１について、時刻ｂ−１に
おける第ｉ行内の画素の等価回路、リセット素子２４の
模式断面構造およびその表面ポテンシャル分布を示す図
面である。
【図９】増幅型固体撮像装置１について、時刻ｃにおけ
る第ｉ行内の画素の等価回路、リセット素子２４の模式
断面構造およびその表面ポテンシャル分布を示す図面で
ある。
【図１０】増幅型固体撮像装置１について、時刻ｄにお
ける第ｉ行内の画素の等価回路、リセット素子２４の模
式断面構造およびその表面ポテンシャル分布を示す図面
である。
【図１１】ダミー画素を設けない増幅型固体撮像装置に
おいて行選択エンコーダ内の行選択回路が送出する制御
信号等のタイミングチャートである。
【図１２】ダミー画素を設けない増幅型固体撮像装置に
おいて第ｉ行（１≦ｉ≦ｍ）と第ｎ行（ｎ≠ｉ）に関す
る制御信号の一部を示すタイミングチャートである。
【図１３】ダミー画素を設けない増幅型固体撮像装置に
ついて、時刻ａ−２における第ｉ行内の画素の等価回
路、リセット素子の模式断面構造およびその表面ポテン
シャル分布を示す図面である。
【図１４】ダミー画素を設けない増幅型固体撮像装置に
ついて、時刻ｂ−２における第ｉ行内の画素の等価回
路、リセット素子の模式断面構造およびその表面ポテン
シャル分布を示す図面である。
【図１５】第２の実施形態にかかる増幅型固体撮像装置
６０の構成を示す図面である。
【図１６】増幅型固体撮像装置６０の第ｍ行のための行
選択回路およびダミー行選択回路Ａの構成を示す回路図
である。
【図１７】増幅型固体撮像装置６０の行選択エンコーダ
内の行選択回路およびダミー行選択回路Ａが送出する制
御信号等のタイミングチャートである。
【図１８】第３の実施形態にかかる増幅型固体撮像装置
７０の構成を示す図面である。
【図１９】増幅型固体撮像装置７０の第ｍ行のための行
選択回路およびダミー行選択回路Ｂの構成を示す回路図
である。
【図２０】増幅型固体撮像装置７０の行選択エンコーダ
内の行選択回路およびダミー行選択回路Ｂが送出する制
御信号等のタイミングチャートである。
【図２１】本発明に使用され得る画素の他の構成例を示
す回路図である。
【符号の説明】
１ 第１の実施形態にかかる増幅型固体撮像装置 ２ 画素 ３ 行選択エンコーダ ４ リセット配線 ５ 行選択線 ６ 垂直信号線 ７ 列選択駆動部 ２１ フォトダイオード ２２ ゲート電極 ２３ 駆動素子（増幅用ＭＯＳトランジスタ） ２４ リセット素子 ２５ スイッチング素子 ２６ 第１電源端子（ＶDD） ２７ 負荷素子 ２８ 第２電源端子（ＶSS） ３０ 負荷回路 ３１ リセットドレイン ３２ チャネルストップ ３３ ＬＯＣＯＳ素子分離領域 ５０ フリップフロップ回路 ５２ リセット端子付きフリップフロップ回路 ５５ 容量素子 ５６ トランスファゲート ６０ 第２の実施形態にかかる増幅型固体撮像装置 ７０ 第３の実施形態にかかる増幅型固体撮像装置 １００ 従来の増幅型固体撮像装置 １０３ 従来の行選択エンコーダ １０７ 列選択駆動部 ２６０ 電源配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/335 H01L 27/146

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 行列状に配列された複数の画素であっ
    て、各々が光電変換によって信号電荷を生成し、前記信
    号電荷に対応する信号情報を蓄積することのできる信号
    蓄積部を含む複数の画素と、 電子シャッター動作のためのリセット信号を生成し、電
    子シャッター動作のために選択した行の画素に前記リセ
    ット信号を送出し、それによって前記選択した行の画素
    に含まれる前記信号蓄積部を第１電源供給部の電源電位
    にリセットするリセット信号送出手段と、 信号読み出し動作のために前記複数の画素から少なくと
    も１行の画素を順次選択する行選択手段と、 前記信号読み出し動作のために前記行選択手段によって
    選択された行の画素に含まれる前記信号蓄積部内に蓄積
    されている前記信号情報を読み出す信号検出回路であっ
    て、前記第１電源供給部と第２の電源供給部との間に直
    列的に接続された増幅器を有し、前記第１電源供給部と
    前記第２の電源供給部との間に電流を流すことによって
    前記信号情報を検知し、増幅した信号情報を出力する信
    号検出回路と、 を備えた増幅型固体撮像装置であって、前記 リセット信号送出手段が前記リセット信号を送出す
    るタイミングでは、必ず前記行選択手段が前記読み出し
    動作のためにリセット行以外の画素行を選択するタイミ
    ングと重複していることを特徴とする増幅型固体撮像装
    置。
  2. 【請求項２】 前記画素の行数は１フレーム期間内に含
    まれる水平同期信号の数（ＨＤ数）に等しいことを特徴
    とする請求項１に記載の増幅型固体撮像装置。
  3. 【請求項３】 前記複数の画素は、有効画素領域に設け
    られた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域に
    設けられたダミー画素群とに分けられており、 前記ダミー画素群に含まれる画素の行数は、前記１フレ
    ーム期間内に含まれる水平同期 信号の数から前記撮像用画素群に含まれる画素の行数を
    引いた数に等しくなるように設定されていることを特徴
    とする請求項２に記載の増幅型固体撮像装置。
  4. 【請求項４】 前記複数の画素は、有効画素領域に設け
    られた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域に
    設けられた少なくともひとつのダミー画素行とに分けら
    れており、 各フレームにおいて前記撮像用画素群に含まれる画素行
    の前記行選択手段による選択が終了した後、次のフレー
    ムの読み出しが開始されるまで前記ダミー画素行に対し
    て擬似的な信号読み出し動作を繰り返し実行させるダミ
    ー行選択手段を更に備えていることを特徴とする請求項
    １に記載の増幅型固体撮像装置。
  5. 【請求項５】 前記複数の画素は、有効画素領域に設け
    られた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域に
    設けられた少なくともひとつのダミー画素行とに分けら
    れており、 前記行選択手段によって前記撮像用画素群に含まれる画
    素行が選択されていない場合において、前記電子シャッ
    ター動作のためのリセット信号が前記撮像用画素群に含
    まれる画素行に送出される期間と重複する期間に前記ダ
    ミー画素行を選択し、前記ダミー画素行に対して擬似的
    な信号読み出し動作を繰り返し実行させるダミー行選択
    手段を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載
    の増幅型固体撮像装置。
  6. 【請求項６】 前記リセット信号送出手段は、前記行選
    択手段内に含まれていることを特徴とする請求項１から
    ５の何れか１項に記載の増幅型固体撮像装置。
  7. 【請求項７】 前記信号検出回路の前記増幅器は、画素
    毎に設けられた駆動素子と、画素列毎に設けられた負荷
    素子とによって構成されていることを特徴とする請求項
    １から５の何れか１項に記載の増幅型固体撮像装置。
  8. 【請求項８】 前記駆動素子は、前記信号蓄積部に接続
    されたゲート電極と、前記第１電源供給部に接続された
    ドレインと、前記負荷素子に接続されたソースとを備え
    たトランジスタであることを特徴とする請求項７に記載
    の増幅型固体撮像装置。
  9. 【請求項９】 前記駆動素子および前記負荷素子がソー
    スフォロワー回路を形成していることを特徴とする請求
    項７に記載の増幅型固体撮像装置。
  10. 【請求項１０】 前記信号蓄積部が、光電変換を行うフ
    ォトダイオードと、前記フォトダイオードが生成した電
    荷を蓄積する容量素子と、前記フォトダイオードと前記
    容量素子との間の電気的導通／非導通を調整するトラン
    ジスタとを備えていることを特徴とする請求項１から５
    の何れか１項に記載の増幅型固体撮像装置。
  11. 【請求項１１】 行列状に配列された複数の画素であっ
    て、各々光電変換によって信号電荷を生成し、前記信号
    電荷に対応する信号情報を蓄積することのできる信号蓄
    積部を含む複数の画素と、 電子シャッター動作のためのリセット信号を生成し、電
    子シャッター動作のために選択した行の画素に前記リセ
    ット信号を送出し、それによって前記選択した行の画素
    に含まれる前記信号蓄積部を第１電源供給部の電源電位
    にリセットするリセット信号送出手段と、 信号読み出し動作のために前記複数の画素から少なくと
    も１行の画素を順次選択する行選択手段と、 前記信号読み出し動作のために前記行選択手段によって
    選択された行の画素に含まれる前記信号蓄積部内に蓄積
    されている前記信号情報を読み出す信号検出回路であっ
    て、前記第１電源供給部と第２の電源供給部との間に直
    列的に接続された増幅器を有し、前記第１電源供給部と
    前記第２の電源供給部との間に電流を流すことによって
    前記信号情報を検知し、増幅した信号情報を出力する信
    号検出回路と、 を備えた増幅型固体撮像装置の駆動方法であって、 前記リセット信号送出手段が前記リセット信号を送出す
    るタイミングでは、必ず前記行選択手段が前記読み出し
    動作のためにリセット行以外の画素行を選択するタイミ
    ングと重複していることを特徴とする増幅型固体撮像装
    置の駆動方法。
  12. 【請求項１２】 前記画素の行数は１フレーム期間内に
    含まれる水平同期信号の数（ＨＤ数）に等しいことを特
    徴とする請求項１１に記載の増幅型固体撮像装置の駆動
    方法。
  13. 【請求項１３】 前記複数の画素は、有効画素領域に設
    けられた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域
    に設けられたダミー画素群とに分けられており、 前記ダミー画素群に含まれる画素の行数は、前記１フレ
    ーム期間内に含まれる水平同期信号の数から前記撮像用
    画素群に含まれる画素の行数を引いた数に等しくなるよ
    うに設定されていることを特徴とする請求項１２に記載
    の増幅型固体撮像装置の駆動方法。
  14. 【請求項１４】 前記複数の画素は、有効画素領域に設
    けられた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域
    に設けられた少なくともひとつのダミー画素行とに分け
    られており、 各フレームにおいて前記撮像用画素群に含まれる画素行
    の前記行選択手段による選択が終了した後、次のフレー
    ムの読み出しが開始されるまで前記ダミー画素行に対し
    て擬似的な信号読み出し動作を繰り返し実行させるダミ
    ー行選択手段を更に備えていることを特徴とする請求項
    １１に記載の増幅型固体撮像装置の駆動方法。
  15. 【請求項１５】 前記複数の画素は、有効画素領域に設
    けられた撮像用画素群と、前記有効画素領域以外の領域
    に設けられた少なくともひとつのダミー画素行とに分け
    られており、 前記行選択手段によって前記撮像用画素群に含まれる画
    素行が選択されていない場合において、前記電子シャッ
    ター動作のためのリセット信号が前記撮像用画素群に含
    まれる画素行に送出される期間と重複する期間に前記ダ
    ミー画素行を選択し、前記ダミー画素行に対して擬似的
    な信号読み出し動作を繰り返し実行させるダミー行選択
    手段を更に備えていることを特徴とする請求項１１に記
    載の増幅型固体撮像装置の駆動方法。
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