JP3962561B2 - 固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、イメージスキャナ用のイメージ入力装置に広範に用いられる固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高解像化のため、微細化プロセスを用いた光電変換素子のセルサイズ縮小が精力的に行われる一方、光電変換信号出力が低下することなどから、光電変換信号を増幅して出力することが可能な増幅型の固体撮像装置が注目されている。このような増幅型光電変換装置には、MOS型、AMI、CMD、BASIS等がある。このうち、MOS型はフォトダイオードで発生した光キャリアをMOSトランジスタのゲート電極に蓄積し、走査回路からの駆動タイミングに従って、その電位変化を出力部へ電荷増幅して出力するものである。近年では、このMOS型のうち、光電変換部や、その周辺回路部を含め全てCMOSプロセスで実現するCMOS型固体撮像装置が特に注目されてきている。
【０００３】
図１８に従来のCMOS型固体撮像装置のブロック図を示す。図１８において、１は画素部、２は垂直走査を行うための垂直走査回路ブロック、D11〜D33はフォトダイオード、M211〜M233はフォトダイオードの電荷をリセットするためのリセットMOS、M311〜M333はフォトダイオードの電荷を増幅するための増幅MOS、M411〜M433は行を選択するための選択MOS、V1〜V3は垂直信号線、M51〜M53は増幅MOSの負荷となる負荷MOS、M50は負荷MOSに流す定電流を設定するための入力MOS、５は入力MOSのゲート電圧を設定するための電圧入力端子である。
【０００４】
以下に動作を説明する。フォトダイオードD11〜D33に光が入射されると光信号電荷が発生し蓄積される。信号の読み出しは垂直シフトレジスタ２によって垂直走査しながら行ごとに順次、垂直信号線V1〜V3に読み出される。まず、１行目が選択されると選択MOS M411〜M431のゲートPSEL1がハイレベルとなり、増幅MOS M311〜M331がアクティブとなる。これによって、１行目の信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がハイレベルとなりフォトダイオードD11〜D31に蓄積された電荷がリセットされる。次に、２行目が選択され同様にして２行目の信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。３行目以降も同様にして垂直信号線V1〜V3に順次読み出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような読み出し動作において、光信号が大きいほど垂直信号線V1〜V3上の電圧は低くなる。また、垂直信号線V1〜V3は負荷MOS M51〜M53のドレインに接続されているため、垂直信号線上の電圧が変化すると、MOSトランジスタのチャネル長変調効果によって負荷MOSの電流値が変化する。従って、ある行を読み出しているときに共通のGNDライン４に流れる電流は、光が入射されている画素数、あるいは入射される光量によって変化することになる。
【０００６】
一方で、チップサイズ等の制約からGNDライン４の配線幅は有限の値しかとれず、あるインピーダンスを持つ。また、負荷MOSに流す定電流の値は、入力MOS M50のゲートと絶対的なGND（例えば外部基板の接地電位）との間に入力電圧5を与えることにより設定しているため、GNDライン４のインピーダンスと流れる電流で決まる電圧降下によって、設定電流の値が変化することになる。従って、光が入射されている画素が多いほど、また、入射されている光量が大きいほどGNDライン４の電圧降下が小さく負荷MOSの設定電流が多くなる。
【０００７】
結果的に光が入射されていない画素においても負荷MOSの電流値が大きくなり、増幅MOSのゲート・ソース間電圧が大きくなる。この現象によって、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびオプティカル・ブラック（OB）画素の出力電圧が異なり、強いスポット光が入射された画像で、スポットの左右に白っぽい帯が発生するという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、フォトダイオードからの光信号電荷を増幅して出力する増幅素子の負荷となるMOSトランジスタのドレイン電圧を一定にする定電圧手段を設けた固体撮像装置及びそれを用いた撮像システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、光信号を信号電荷に変換して蓄積する光電変換素子と、この蓄積された前記信号電荷を増幅する増幅素子と、この増幅素子における前記信号電荷をリセットするリセット素子とを画素の構成要素として含み、前記増幅素子において増幅された信号が読み出される信号線を含む固体撮像装置であって、前記信号線を介して前記増幅素子に電流を供給する負荷トランジスタと、この負荷トランジスタの前記信号線側の主電極領域の電圧を一定にする第１のトランジスタとを備え、前記第１のトランジスタの一方の主電極領域が前記負荷トランジスタの前記信号線側の主電極領域と接続され、他方の主電極領域が前記信号線に接続されており、前記増幅素子で増幅された信号を前記信号線の電圧変化を元に読み出すことを特徴とする。
【００１０】
以上の構成によって、強い光が入射されている画素を含む行の信号を読み出す場合においても、増幅素子の負荷となる負荷トランジスタの信号線側の主電極領域の電圧が一定となるので、垂直信号線の電圧変化によって負荷素子に流れる定電流の値が変化することはない。このため、光が入射されている画素の数、あるいは入射されている光量によってGNDラインの電圧降下量が変化することはなく、負荷トランジスタの設定電流は一定に保たれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の固体撮像装置の第１の実施の形態のブロック図である。上記固体撮像装置を構成する各回路素子は、半導体集積回路の製造技術によって、特に制限されないが、単結晶シリコンのような１個の半導体基板上において形成される。また、図１では簡単のため３行３列の画素アレイとしているが、このサイズに限定したものではない。
【００１３】
図１を用いて、本発明の固体撮像装置の構成について説明する。光信号電荷を発生するフォトダイオードD11〜D33は、この例ではアノード側が接地されている。フォトダイオードD11〜D33のカソード側は、増幅MOS M311〜M333のゲートに接続されている。また、上記増幅MOS M311〜M333のゲートには、これをリセットするためのリセットMOS M211〜M233のソースが接続され、リセットMOS M211〜M233のドレインは、リセット電源に接続されている。さらに、上記増幅MOS M311〜M333のドレインは、電源電圧を供給するための選択MOS M411〜M433に接続されている。上記リセットMOS M211のゲートは、横方向に延長して配置される第１の行選択線（垂直走査線）PRES1に接続される。同じ行に配置された他の画素セルの同様なリセットMOS M221,M231のゲートも上記第１の行選択線PRES1に共通に接続される。上記選択MOS M411のゲートは、横方向に延長して配置される第２の行選択線（垂直走査線）PSEL1に接続される。同じ行に配置された他の画素セルの同様な選択MOS M421,M431のゲートも上記第２の行選択線PSEL1に共通に接続される。これら第１〜第２の行選択線は、垂直走査回路ブロック２に接続され、後述する動作タイミングにもとづいて信号電圧が供給される。図１に示されている残りの行においても同様な構成の画素セルと、行選択線が設けられる。これらの行選択線には、上記垂直走査回路ブロック２により形成されたPRES2〜PRES3、PSEL2〜PSEL3が供給される。
【００１４】
上記増幅MOS M311のソースは、縦方向に延長して配置される垂直信号線V1に接続される。同じ列に配置される画素セルの同様な増幅MOS M312,M313のソースも上記垂直信号線V1に接続される。上記垂直信号線V1は、定電圧手段３であるゲート接地MOS M71を介して負荷素子である負荷MOS M51に接続される。M71のゲートはゲート電圧を供給する電圧入力端子６に接続される。図１に示されている残りの垂直信号線V2〜V3においても同様に増幅MOS、ゲート接地MOS、負荷MOSが接続される。さらに、上記負荷MOS M51〜M53のソースは共通のGNDライン４に、ゲートは入力MOS M50のゲートに接続されると共に電圧入力端子５に接続される。
【００１５】
次に、動作を説明する。フォトダイオードD11〜D33に光が入射されると光信号電荷が発生し蓄積される。信号の読み出しは垂直シフトレジスタ２によって垂直走査しながら行ごとに順次、垂直信号線V1〜V3に読み出される。まず、１行目が選択されると選択MOS M411〜M431のゲートPSEL1がハイレベルとなり、増幅MOS M311〜M331がアクティブとなる。これによって１行目の信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がハイレベルとなりフォトダイオードD11〜D31に蓄積された電荷がリセットされる。次に、２行目が選択され同様にして２行目の信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。３行目以降も同様にして垂直信号線V1〜V3に順次読み出される。
【００１６】
上記のような動作で例えば１行目を読み出しているとき、各垂直信号線V1〜V3に読み出される信号電圧が変化しても、負荷MOS M51〜M53のドレイン電圧は、ゲート接地MOS M71〜M73のソース電圧で決定されるため変化しない。このため、非常に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷MOS M51〜M53の電流値の変化を小さく保つことができる。従って、光が入射されている画素の数、あるいは入射される光量によってGNDライン４の電圧降下量が変化することはないため、どの行を読み出している場合においても負荷MOS M51〜M53の設定電流が一定に保たれる。上記構成によれば、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いスポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
【００１７】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の固体撮像装置の第２の実施の形態のブロック図である。第２の実施の形態の画素部１は、第１の実施の形態に対してフォトダイオードD11〜D33のカソード側と増幅MOS M311〜M333のゲートとの間にフォトダイオードに蓄積された光信号電荷を転送するための転送MOS M111〜M133を追加した構成となっている。
【００１８】
上記転送MOS M111のゲートは、横方向に延長して配置される第３の行選択線（垂直走査線）PTX1に接続される。同じ行に配置された他の画素セルの同様な転送MOS M121,M131のゲートも上記第３の行選択線PTX1に共通に接続される。第３の行選択線も第１、第２の行選択線と同様に、垂直走査回路ブロック２に接続され、後述する動作タイミングにもとづいて信号電圧が供給される。上記以外の画素部構成については図１と同様であり、同じ構成要素については同じ番号を附している。
【００１９】
さらに上記垂直信号線V1は、ノイズ信号転送スイッチM11を介してノイズ信号を一時保持するための容量CTN1に、また、光信号転送スイッチM21を介して光信号を一時保持するための容量CTS1に同時に接続される。ノイズ信号保持容量CTN1と光信号保持容量CTS1の逆側の端子は接地されている。ノイズ信号転送スイッチM11とノイズ信号保持容量CTN1との接続点と、光信号転送スイッチM21と光信号保持容量CTS1との接続点はそれぞれ、保持容量リセットスイッチM31、M32を介し接地されると共に、水平転送スイッチM41、M42を介して、光信号とノイズ信号の差をとるための差動回路ブロック８に接続される。
【００２０】
水平転送スイッチM41、M42のゲートは列選択線H1に共通に接続され、水平走査回路ブロック７に接続される。図２に示されている残りの列V2〜V3においても同様な構成の読み出し回路が設けられる。また、各列に接続されたノイズ信号転送スイッチM11〜M13、光信号転送スイッチM21〜M23のゲートは、PTN、PTSにそれぞれ共通に接続され、後述する動作タイミングにもとづいてそれぞれ信号電圧が供給される。
【００２１】
次に、図３を参照して本実施の形態の動作について説明する。フォトダイオードD11〜D33からの光信号電荷の読み出しに先立って、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がハイレベルとなる。これによって、増幅MOS M311〜M331のゲートがリセット電源にリセットされる。リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がロウレベルに復帰した後に、選択MOS M411〜M431のゲートPSEL1、ノイズ信号転送スイッチM11〜M13のゲートPTNがハイレベルとなる。これによって、リセットノイズが重畳されたリセット信号（ノイズ信号）がノイズ信号保持容量CTN1〜CTN3に読み出される。次に、ノイズ信号転送スイッチM11〜M13のゲートPTNがロウレベルに復帰する。
【００２２】
次に、転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がハイレベルとなり、フォトダイオードD11〜D33の光信号電荷が、増幅MOS M311〜M331のゲートに転送される。転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がロウレベルに復帰した後に、光信号転送スイッチM21〜M23のゲートPTSがハイレベルとなる。これによって、光信号が光信号保持容量CTS1〜CTS3に読み出される。次に光信号転送スイッチM21〜M23のゲートPTSがロウレベルに復帰する。ここまでの動作で、第１行目に接続された画素セルのノイズ信号と光信号が、それぞれの列に接続されたノイズ信号保持容量CTN1〜CTN3と光信号保持容量CTS1〜CTS3に保持される。
【００２３】
次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1および転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がハイレベルとなり、フォトダイオードD11〜D33の光信号電荷がリセットされる。この後、水平走査回路ブロックからの信号H1〜H3によって、各列の水平転送スイッチM41〜M46のゲートが順次ハイレベルとなり、ノイズ保持容量CTN1〜CTN3と光信号保持容量CTS1〜CTS3に保持されていた電圧が、順次差動回路ブロックに読み出される。差動回路ブロックでは、光信号とノイズ信号の差がとられ、出力端子OUTに順次出力される。以上で、第１行目に接続された画素セルの読み出しが完了する。
【００２４】
その後、第２行目の読み出しに先立って、ノイズ信号保持容量CTN1〜CTN3および光信号保持容量CTS1〜CTS3のリセットスイッチM31〜M36のゲートPCTRがハイレベルとなり、GNDにリセットされる。以下同様に、垂直走査回路ブロックからの信号によって第２行目以降に接続された画素セルの信号が順次読み出され、全画素セルの読み出しが完了する。
【００２５】
上記のような動作で例えば１行目を読み出しているとき、各垂直信号線V1〜V3に読み出される信号電圧が変化しても、負荷MOS M51〜M53のドレイン電圧は、ゲート接地MOS M71〜M73のソース電圧で決定されるため変化しない。このため、非常に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷MOS M51〜M53の電流値の変化を小さく保つことができる。従って、光が入射されている画素の数、あるいは入射される光量によってGNDライン４の電圧降下量が変化することはないため、どの行を読み出している場合においても負荷MOS M51〜M53の設定電流が一定に保たれる。
【００２６】
上記構成によれば、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いスポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
【００２７】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の固体撮像装置の第３の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、画素部１の構成が異なる。この例では、増幅MOS M311〜M333のドレインは直接、電源に接続されている。上記増幅MOS M311のソースは、縦方向に延長して配置される垂直信号線V1に選択MOS M411を介して接続される。同じ列に配置される画素セルの同様な増幅MOS M312,M313のソースも上記垂直信号線V1に選択MOS M412,M413を介して接続される。図４に示されている残りの垂直信号線V2〜V3においても同様に増幅MOS、選択MOSが接続される。
【００２８】
本実施の形態の動作については第２の実施の形態と同様であり同様の効果がある。
【００２９】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明の固体撮像装置の第４の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、第１の実施の形態に対して定電圧手段３の構成が異なる。この構成では、ゲート接地MOS M71〜M73のゲート電圧と負荷の定電流を設定する入力MOS M50のゲート電圧を独立に与える必要がない。
【００３０】
（第５の実施の形態）
図６は、本発明の固体撮像装置の第５の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、第１の実施の形態に対して定電圧手段３の構成が異なる。
【００３１】
（第６の実施の形態）
図７は、本発明の固体撮像装置の第６の実施の形態のブロック図である。本実施の形態の画素部１は、第３の実施の形態と同様の構成となっている。垂直信号線V1は、垂直信号線V1を負荷から切り離すためのスイッチM81とゲート接地MOS M71を介して負荷素子である負荷MOS M51に接続される。また、上記垂直信号線V1はクリップトランジスタM310にクリップ動作を制御するためのスイッチM410を介して接続される。図７に示されている残りの垂直信号線V2〜V3においても同様に増幅MOS、スイッチ、ゲート接地MOS、負荷MOS、クリップトランジスタおよび制御スイッチが接続される。上記スイッチM81〜M83のゲートおよび上記ゲート接地MOSM71〜M73のゲートは、制御信号入力端子９およびゲート電圧を供給する電圧入力端子６に、また、上記クリップトランジスタM310〜M330のゲートおよび上記制御スイッチM410〜M430のゲートは、クリップ電圧入力端子VCLIPおよび制御信号入力端子PSELにそれぞれ共通に接続され、後述する動作タイミングにもとづいてそれぞれ信号電圧が供給される。上記負荷MOS M51〜M53のソースは共通のGNDライン４に、ゲートは入力MOS M50のゲートに接続されると共に電圧入力端子５に接続される。
【００３２】
さらに、上記垂直信号線V1は、クランプ容量C01と転送スイッチM21を介して信号を一時保持するための容量CT1に接続され、水平転送スイッチM41を介して帰還系に帰還容量CFとリセットスイッチM0が接続された演算増幅器１０の反転端子に接続される。演算増幅器１０の正転端子はリファレンス電圧VREFに接続される。信号保持容量CT1の逆側の端子は接地されている。クランプ容量C01と転送スイッチM21との接続点はクランプスイッチM31を介してクランプ電源に接続される。
【００３３】
水平転送スイッチM41のゲートは列選択線H1に接続され、水平走査回路ブロック5に接続される。図７に示されている残りの列V2〜V3においても同様な構成の読み出し回路が設けられる。また、各列に接続されたクランプスイッチM31〜M33のゲートおよび転送スイッチM21〜M23のゲートは、クランプ信号入力端子PC0Rおよび転送信号入力端子PTにそれぞれ共通に接続され、後述する動作タイミングにもとづいてそれぞれ信号電圧が供給される。
【００３４】
次に、図８を参照して本実施の形態の動作について説明する。フォトダイオードD11〜D33からの光信号電荷の読み出しに先立って、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がハイレベルとなる。これによって、増幅MOS M311〜M331のゲートがリセット電源にリセットされる。リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がロウレベルに復帰すると同時にスイッチM81〜M83のゲート制御信号９がハイレベルとなり、さらにクランプスイッチM31〜M33のゲートPC0Rがハイレベルになった後に、選択MOS M411〜M431のゲートPSEL1およびクリップ制御信号PSELがハイレベルとなる。これによって、リセットノイズが重畳されたリセット信号（ノイズ信号）が垂直信号線V1〜V3に読み出されクランプ容量C01〜C03にクランプされる。同時に転送スイッチM21〜M23のゲートPTがハイレベルとなり、信号保持容量CT1〜CT3がクランプ電圧にリセットされる。次に、クランプスイッチM31〜M33のゲートPC0Rがロウレベルに復帰する。
【００３５】
次に、転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がハイレベルとなり、フォトダイオードD11〜D33の光信号電荷が、増幅MOS M311〜M331のゲートに転送されると同時に光信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。このときクリップトランジスタM310〜M330は制御信号によりアクティブとなっているため、増幅MOS M311〜M331のゲート電圧がクリップ電圧VCLIPよりも低い場合には、垂直信号線の電圧はクリップ電圧VCLIPから決まる電圧にクリップされる。次に、転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がロウレベルに復帰した後、転送スイッチM21〜M23のゲートPTがロウレベルとなる。これによって、リセット信号からの変化分（光信号）が信号保持容量CT1〜CT3に読み出される。ここまでの動作で、第１行目に接続された画素セルの光信号が、それぞれの列に接続された信号保持容量CT1〜CT3に保持される。
【００３６】
次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1および転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がハイレベル、スイッチM81〜M83のゲート制御信号９がロウレベルとなり、フォトダイオードD11〜D33の光信号電荷がリセットされる。この後、水平走査回路ブロックからの信号H1〜H3によって、各列の水平転送スイッチM41〜M46のゲートが順次ハイレベルとなり、信号保持容量CT1〜CT3に保持されていた電圧が、順次演算増幅器の帰還容量CFに読み出され、出力端子OUTに順次出力される。各列の信号読み出しの合間でリセットスイチM0によって帰還容量CFの電荷がリセットされる。以上で、第１行目に接続された画素セルの読み出しが完了する。以下同様に、垂直走査回路ブロックからの信号によって第２行目以降に接続された画素セルの信号が順次読み出され、全画素セルの読み出しが完了する。
【００３７】
上記のような動作で例えば１行目を読み出しているとき、各垂直信号線V1〜V3に読み出される信号電圧が変化しても、負荷MOS M51〜M53のドレイン電圧は、ゲート接地MOS M71〜M73のソース電圧で決定されるため変化しない。またゲート接地MOS M71〜M73のドレイン電圧はクリップトランジスタM310〜M330によりクリップされるため、OFFすることはない。このため、非常に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷MOS M51〜M53の電流値の変化を小さく保つことができる。従って、光が入射されている画素の数、あるいは入射される光量によってGNDライン４の電圧降下量が変化することはないため、どの行を読み出している場合においても負荷MOS M51〜M53の設定電流が一定に保たれる。
【００３８】
上記構成によれば、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いスポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
【００３９】
本実施の形態においては、垂直信号線V1を負荷から切り離すためのスイッチM81〜M83を設けているが、ゲート接地MOS M71〜M73のゲートに入力する電圧６をゲート接地電圧とGNDとの間でパルス動作させる構成でも同様の効果がある。
【００４０】
（第７の実施の形態）
図９は、本発明の固体撮像装置の第７の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、画素部１の構成を１次元のラインセンサーとした場合である。画素部１の構成は第１の実施の形態に対して行を選択する選択MOSがない構成であり、増幅MOS M313〜M333のドレインが直接、電源に接続されている。フォトダイオードD11〜D33に光が入射されると光信号電荷が発生し蓄積されると同時に、増幅MOS M313〜M333の出力ラインV4〜V6に出力される。次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRESがハイレベルとなりフォトダイオードD11〜D31に蓄積された電荷がリセットされる。
【００４１】
上記のような動作で、各垂直信号線V4〜V6に読み出される信号電圧が変化しても、負荷MOS M51〜M53のドレイン電圧は、ゲート接地MOS M71〜M73のソース電圧で決定されるため変化しない。このため、非常に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷MOS M51〜M53の電流値の変化を小さく保つことができる。従って、光が入射されている画素の数、あるいは入射される光量によってGNDライン４の電圧降下量が変化することはないため、どの行を読み出している場合においても負荷MOS M51〜M53の設定電流が一定に保たれる。
【００４２】
上記構成によれば、強い光が入射されている画素の数によってダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が変化することがないため、後段でＯＢをクランプする回路を設ける必要がなく回路が単純になる。
【００４３】
（第８の実施の形態）
図１０は、本発明の固体撮像装置の例えば第６の実施の形態の固体撮像装置を用いた撮像システムのブロック図である。１１は固体撮像装置、１２は固体撮像装置の出力信号の振幅をコントロールするためのプログラマブル・ゲインアンプ（PGA）、１３はADコンバータ（ADC）、１４はデジタル出力である。本発明の固体撮像装置を用いた場合、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行との水平ＯＢ画素の出力が変化することがないため、水平ＯＢをクランプする必要がなく図１０のようにDC直結で構成できる。これによって、水平ＯＢクランプレベルが行ごとにずれることによって発生する横スジ等は発生せず、簡潔なブロック構成で高画質の撮像システムを構成できる。
【００４４】
（第９の実施の形態）
図１１を参照して、本発明の固体撮像素子をビデオカメラに適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【００４５】
図１１は、本発明の固体撮像素子をビデオカメラに適用した場合を示すブロック図で、１０１は撮影レンズで焦点調節を行うためのフォーカスレンズ１０１Ａ、ズーム動作を行うズームレンズ１０１Ｂ、結像用のレンズ１０１Ｃを備えている。
【００４６】
１０２は絞り、１０３は撮像面に結像された被写体像を光電変換して電気的な撮像信号に変換する固体撮像素子、１０４は固体撮像素子１０３より出力された撮像信号をサンプルホールドし、さらに、レベルをアンプするサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）であり、映像信号を出力する。
【００４７】
１０５はサンプルホールド回路１０４から出力された映像信号にガンマ補正、色分離、ブランキング処理等の所定の処理を施すプロセス回路で、輝度信号Ｙおよびクロマ信号Ｃを出力する。プロセス回路５から出力されたクロマ信号Ｃは、色信号補正回路１２１で、ホワイトバランス及び色バランスの補正がなされ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙとして出力される。
【００４８】
また、プロセス回路１０５から出力された輝度信号Ｙと、色信号補正回路１２１から出力された色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、エンコーダ回路（ＥＮＣ回路）１２４で変調され、標準テレビジョン信号として出力される。そして、図示しないビデオレコーダ、あるいは電子ビューファインダ等のモニタＥＶＦへと供給される。
【００４９】
次いで、１０６はアイリス制御回路で有り、サンプルホールド回路１０４から供給される映像信号に基づいてアイリス駆動回路１０７を制御し、映像信号のレベルが所定レベルの一定値となるように、絞り１０２の開口量を制御すべくｉｇメータを自動制御するものである。
【００５０】
１１４は、サンプルホールド回路４から出力された映像信号中より合焦検出を行うために必要な高周波成分を抽出する異なった帯域制限のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。第１のバンドパスフィルタ１１３（ＢＰＦ１）、及び第２のバンドパスフィルタ１１４（ＢＰＦ２）から出力された信号は、ゲート回路１１５及びフォーカスゲート枠信号で各々でゲートされ、ピーク検出回路１１６でピーク値が検出されてホールドされると共に、論理制御回路１１７に入力される。
【００５１】
この信号を焦点電圧と呼び、この焦点電圧によってフォーカスを合わせている。また、１１８はフォーカスレンズ１０１Ａの移動位置を検出するフォーカスエンコーダ、１１９はズームレンズ１０１Ｂの焦点距離を検出するズームエンコーダ、１２０は絞り１０２の開口量を検出するアイリスエンコーダである。これらのエンコーダの検出値は、システムコントロールを行う論理制御回路１１７へと供給される論理制御回路１１７は、設定された合焦検出領域内に相当する映像信号に基づいて、被写体に対する合焦検出を行い焦点調節を行う。即ち、各々のバンドパスフィルタ１１３，１１４より供給された高周波成分のピーク値情報を取り込み、高周波成分のピーク値が最大となる位置へとフォーカスレンズ１０１Ａを駆動すべくフォーカス駆動回路９にフォーカスモータ１１０の回転方向、回転速度、回転／停止等の制御信号を供給し、これを制御する。
【００５２】
（第１０の実施の形態）
図１２を参照して、本発明の固体撮像素子をスチルカメラに適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【００５３】
図１２は、本発明の固体撮像素子を「スチルビデオカメラ」に適用した場合を示すブロック図である。１０１はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、１０２は被写体の光学像を固体撮像素子１０４に結像させるレンズ、１０３はレンズ１０２を通った光量を可変するための絞り、１０４はレンズ１０２で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、１０６は固体撮像素子１０４から撮像信号処理回路１０５を介して出力される画像信号のアナログ−デジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、１０７はＡ／Ｄ変換器１０６より出力された画像データに各種の補正を行うと共にデータを圧縮する信号処理部である。また、１０８は固体撮像素子１０４、撮像信号処理回路１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、信号処理部１０７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、１０９は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、１１０は画像データを一時的に記憶するためのメモリ部、１１１は記録媒体に記録又は読み出しを行うためのインターフェース部、１１２は画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、１１３は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部である。
【００５４】
次に、前述の構成における撮影時のスチルビデオカメラの動作について、説明する。
【００５５】
バリア１０１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、さらに、Ａ／Ｄ変換器１０６などの撮像系回路の電源がオンされる。
【００５６】
それから、露光量を制御するために、全体制御・演算部１０９は絞り１０３を開放にし、固体撮像素子１０４から出力された信号はＡ／Ｄ変換器１０６で変換された後、信号処理部１０７に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部１０９で行う。
【００５７】
この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部１０９は絞りを制御する。
【００５８】
次に、固体撮像素子１０４から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部１０９で行う。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。
【００５９】
そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像素子１０４から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器１０６でＡ−Ｄ変換され、信号処理部１０７を通り全体制御・演算１０９によりメモリ部に書き込まれる。その後、メモリ部１１０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部１０９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１１２に記録される。又外部Ｉ／Ｆ部１１３を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【００６０】
（第１１の実施の形態）
図１３，１４を参照して、本発明の固体撮像素子をシートフィード式の原稿画像記録装置に適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【００６１】
図１３は、原稿画像を読み取る原稿画像読取装置の概略図である。１０１は、密着型のイメージセンサ（以下“ＣＩＳ”とも呼ぶ）であり、固体撮像素子１０２、セルフォックレンズ１０３、ＬＥＤアレイ１０４及びコンタクトガラス１０５から構成されている。
【００６２】
搬送ローラ１０６は、ＣＩＳ１０１の前後に配置されており、原稿を配置させるために使用される。コンタクトシート１０７は、原稿をＣＩＳ１０１に接触させる為に使用される。１１０は、制御回路であり、ＣＩＳ１０１からの信号の処理を行う。
【００６３】
原稿検知レバー１０８は、原稿が差し込まれたことを検知するためのレバーであり、原稿が差し込まれたことを検知すると、原稿検知レバー１０８が傾くことにより、原稿検知センサー１０９の出力が変化することにより、その状態を制御回路１１０内のＣＰＵ２１５に伝達することにより、原稿が差し込まれたと判断して、原稿搬送ローラ１０６駆動用モータ（図示せず）を駆動させることにより、原稿搬送を開始させ読み取り動作を行う。
【００６４】
図１４は、図１３の制御回路１１０を詳細に説明するための電気的構成を示すブロック図である。以下に図１４を用いて、その回路動作を説明する。
【００６５】
図１４において、１０１はイメージセンサ（図１３のＣＩＳ）であり、光源である各色Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ２０２も一体化されており、ＣＩＳ１０１のコンタクトガラス１０５上を原稿を搬送させながら、ＬＥＤ制御（ドライブ）回路２０３にて１ライン毎に各色Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ２０２を切り替えて点灯させることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ線順次のカラー画像を読み取ることが可能である。
【００６６】
ＡＭＰ２０４は、ＣＩＳ２０１より出力された信号を増幅させる増幅器であり、２０５はこの増幅出力のＡ／Ｄ変換を行って、例えば８ビットのデジタル出力を得るＡ／Ｄ変換器である。シェーディングＲＡＭ２０６は、キャリブレーション用のシートを予め読み取ることにより、シェーディング補正用のデータが記憶されており、シェーディング補正回路２０７は、シェーディングＲＡＭ２０６のデータに基づいて読み取られた画像信号のシェーディング補正を行う。ピーク検知回路２０８は、読み取られた画像データにおけるピーク値を、ライン毎に検知する回路であり、原稿の先端を検知する為に使用される。
【００６７】
ガンマ変換回路２０９は、ホストコンピュータより予め設定されたガンマーカーブに従って読み取られた画像データのガンマ変換を行う。
【００６８】
バッファＲＡＭ２１０は、実際の読み取り動作とホストコンピュータとの通信におけるタイミングを合せる為に、画像データを１次的に記憶させるためのＲＡＭであり、パッキング／バッファＲＡＭ制御回路２１１は、ホストコンピュータより予め設定された画像出力モード（２値、４ビット多値、８ビット多値、２４ビット多値）に従ったパッキング処理を行った後に、そのデータをバッファＲＡＭ２１０に書き込む処理と、インターフェース回路２１２にバッファＲＡＭ２１０から画像データを読み込んで出力させる。
【００６９】
インターフェース回路２１２は、パーソナルコンピュータなどの本実施の形態に係る画像読み取り装置のホスト装置となる外部装置との間でコントロール信号の受容や画像信号の出力を行う。
【００７０】
２１５は、例えばマイクロコンピュータ形態のＣＰＵであり、処理手順を格納したＲＯＭ２１５Ａ及び作業用のＲＡＭ２１５Ｂを有し、ＲＯＭ２１５Ａに格納された手順に従って、各部の制御を行う。
【００７１】
２１６は、例えば水晶発振器、２１４は、ＣＰＵ２１５の設定に応じて発振器２１６の出力を分周して動作の基準となる各種タイミング信号を発生するタイミング信号発生回路である。２１３は、インターフェース回路２１２を介して制御回路と接続される外部装置であり、外部装置の一例としてはパーソナルコンピュータ等が挙げられる。
【００７２】
（第１２の実施の形態）
図１５，１６を参照して、本発明の固体撮像素子を通信機能等を有する原稿画像読み取り装置に適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【００７３】
図１５は、画像読取装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。リーダ部１０１は、不図示の原稿画像を読み取り、その原稿画像に応じた画像データをプリンタ部１０２及び画像入出力制御部１０３へ出力する。プリンタ部１０２は、リーダ部１０１及び画像入出力制御部１０３からの画像データに応じた画像を記録紙上に記録する。
【００７４】
画像入出力制御部１０３は、リーダ部１０１に接続されており、ファクシミリ部１０４、ファイル部１０５、コンピュータインターフェース部１０７、フォーマッタ部１０８、イメージメモリ部１０９、コア部１１０等からなる。これらの内、ファクシミリ部１０４は、電話回線１１３を介して受信した圧縮画像データを伸長した画像データをコア部１１０へ転送し、またコア部１１０から転送された画像データを圧縮した圧縮画像データを電話回線１１３を介して送信する。このファクシミリ部１０４にはハードディスク１１２が接続されており、受信した圧縮画像データを一時的に保存することができる。
【００７５】
ファイル部１０５には光磁気ディスクドライブユニット１０６が接続されており、ファイル部１０５は、コア部１１０から転送された画像データを圧縮し、その画像データをそれを検索する為のキーワードと共に光磁気ディスクドライブユニット１０６にセットされた光磁気ディスクに記憶させる。また、ファイル部１０５は、コア部１１０を介して転送されたキーワードに基づいて、光磁気ディスクに記憶されている圧縮画像データを検索する。そして、検索された圧縮画像データを読み出して伸長し、伸長された画像データをコア部１１０へ転送する。
【００７６】
コンピュータインターフェース部１０７は、パーソナルコンピュータ又はワークステーション（ＰＣ／ＷＳ）１１１とコア部１１０との間のインターフェースである。
【００７７】
また、フォーマッタ部１０８は、ＰＣ／ＷＳ１１１から転送された画像を表わすコードデータをプリンタ部１０２で記録できる画像データに展開するものであり、イメージメモリ部１０９は、ＰＣ／ＷＳ１１１から転送されたデータを一時的に記憶するものである。
【００７８】
コア部１１０は、リーダ部１０１、ファクシミリ部１０４、ファイル部１０５、コンピュータインターフェース部１０７、フォーマッタ部１０８、イメージメモリ部１０９のそれぞれの間のデータの流れを制御する。
【００７９】
図１６は、図１５のリーダ部１及びプリンタ部１０２の断面構成を示す図である。リーダ部１０１の原稿給送装置２０１は、不図示の原稿を最終ページから順に１枚ずつプラテンガラス２０２上ヘ給送し、原稿の読み取り動作終了後、プラテンガラス２０２上の原稿を排出するものである。また、原稿がプラテンガラス２０２上ヘ搬送されると、ランプ２０３を点灯し、スキャナユニット２０４の移動を開始させて、原稿を露光走査する。
【００８０】
この露光走査による原稿からの反射光は、ミラー２０５，２０６，２０７及びレンズ２０８によって、固体撮像素子２０９へ導かれる。このように、走査された原稿の画像は固体撮像素子２０９によって読み取られる。この固体撮像素子２０９から出力される画像データは、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正等の処理が施された後、プリンタ部１０２又はコア部１１０へ転送される。
【００８１】
プリンタ部１０２のレーザドライバ３２１は、レーザ発光部３０１を駆動し、リーダ部１０１から出力された画像データに応じたレーザ光をレーザ発光部３０１により発光させる。
【００８２】
このレーザ光は感光ドラム３０２の異なる位置に照射され、感光ドラム３０２にはこれらのレーザ光に応じた潜像が形成される。この感光ドラム３０２の潜像の部分には、現像機３０３によって現像剤が付着される。
【００８３】
そして、レーザ光照射開始と同期したタイミングで、カセット３０４及びカセット３０５のいずれかから記録しを給紙し、それを転写部３０６へ搬送し、感光ドラム３０２に付着現像材をこの記録紙上に転写する。現像材の乗った記録紙は定着部３０７に搬送され、定着部３０７における熱と圧力により現像材が記録紙上に定着される。
【００８４】
定着部３０７を通過した記録紙は排出ローラ３０８によって排出され、ソータ３２０は排出された記録紙をそれぞれのピンに収納して記録紙の仕分けを行う。
【００８５】
尚、ソータ３２０は、仕分けが設定されていない場合には、排出ローラ３０８まで記録紙を搬送した後、排出ローラ３０８の回転方向を逆転させ、フラッパ３０９によってそれを再給紙搬送路３１０へ導く。
【００８６】
また、多重記録が設定されていない場合には、記録紙を排出ローラ３０８まで搬送しないように、フラッパ３０９によってそれを再給紙搬送路３１０へ導く。再給紙搬送路３１０へ導かれた記録紙は上述したタイミングと同じタイミングで転写部３０６へ給紙される。
【００８７】
（第１３の実施の形態）
図１７を参照して、本発明の固体撮像素子を用いた、例えば実施の形態９のビデオカメラを有するカメラ制御システムについて詳述する。本実施の形態では、実施の形態９のビデオカメラに限らず、本発明の固体撮像素子を用いたスチルカメラであってもよい。
【００８８】
図１７は、カメラ制御システムを示す概略構成ブロック図である。１１０は映像データおよびカメラ制御情報（ステータス情報も含む）をデジタル伝送するネットワークであり、ｎ台の映像送信端末１１２（１１２―１〜１１２―ｎ）が接続している。
【００８９】
各映像送信端末１１２（１１２―１〜１１２―ｎ）には、カメラ制御装置１１４（１１４―１〜１１４―ｎ）を介してカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）が接続されている。カメラ制御装置１１４（１１４―１〜１１４―ｎ）は、映像送信端末１１２ビデオカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）からの制御信号に従い、接続するビデオカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）のパン、チルト、ズーム、フォーカス及び絞りなどを制御する。
【００９０】
また、ビデオカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）は、カメラ制御装置１１４（１１４―１〜１１４―ｎ）から電源が供給されており、カメラ制御装置１１４（１１４―１〜１１４―ｎ）は、外部からの制御信号に従い、ビデオカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）の電源のＯＮ／ＯＦＦが制御される。
【００９１】
また、ネットワーク１１０には、映像送信端末１１２（１１２―１〜１１２―ｎ）からネットワーク１１０に送出された映像情報を受信し、表示する映像受信端末１１８（１１８―１〜１１８―ｍ）が接続されている。各映像受信端末１１８（１１８―１〜１１８―ｍ）には、ビットマップディスプレイあるいはＣＲＴなどで構成されるモニタ１２０（１２０―１〜１２０―ｍ）が接続されている。
【００９２】
ここで、ネットワーク１１０は、有線である必要はなく、無線ＬＡＮ装置などを利用した無線ネットワークでもよい。この場合、映像受信端末１１８は、モニタ１２０と一体化して携帯型の映像受信端末装置とすることができる。
【００９３】
映像送信端末１１２（１１２―１〜１１２―ｎ）は、接続するカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）の出力映像信号をＨ．２６１などの所定の圧縮方式で圧縮し、ネットワーク１１０を介して、映像要求元の映像受信端末１１８又はすべての映像受信端末１１８に送信する。
【００９４】
映像受信端末１１８は、ネットワーク１１０、映像送信端末１１２及びカメラ制御装置１１４を介して任意のカメラ１１６の種々のパラメータ（撮影方位、撮影倍率、フォーカス及び絞りなど）と共に、電力供給のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能である。
【００９５】
ここで、映像送信端末１１２は、モニタを接続し、圧縮映像を伸長する映像伸長装置を設けることで、映像受信端末として兼用することができる。一方、映像受信端末１１８は、カメラ制御装置１１４およびビデオカメラ１１６を接続し、映像圧縮装置を設けることで、映像送信端末として兼用することができる。これらの端末には、映像送信又は映像受信に必要なソフトウエアを記録するＲＯＭが備えられている。
【００９６】
以上の構成によって、映像送信端末１１２は、ネットワーク１１０を経由して遠隔地の映像受信端末１１８に映像信号を伝送すると共に、映像受信端末１１８から伝送されるカメラ制御信号を受けて、カメラ１１６のパン、チルトなどの制御を実行する。
【００９７】
また、映像受信端末１１８は、映像送信端末１１２にカメラ制御信号を発信し、カメラ制御信号を受信した映像送信端末１１２は、そのカメラ制御信号の内容に応じてカメラ１６を制御すると共に、そのカメラ１１６の現在の状態を返送する。
【００９８】
映像受信端末１１８は、映像送信端末１１２から送られてくる映像データを受信し、所定の処理を施してモニタ１２０の表示画面上に撮影映像をリアルタイムに表示する。
【００９９】
以上説明したように、フォトダイオードからの光信号電荷を増幅する増幅素子とその負荷となる負荷素子とをゲート接地MOSを介して接続することによって、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いスポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。また、本発明の固体撮像装置を用いた撮像システムにおいて、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行との水平ＯＢ画素の出力が変化することがないため、水平ＯＢをクランプする必要がない。これによって、水平ＯＢクランプレベルが行ごとにずれることによって発生する横スジ等は発生せず、簡潔なブロック構成で高画質の撮像システムを構成できる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明は、高画質な画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図２】第２の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図３】第２の実施の形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】第３の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図５】第４の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図６】第５の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図７】第６の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図８】第６の実施の形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図９】第７の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図１０】第８の実施の形態を示す撮像システムのブロック図である。
【図１１】第９の実施の形態である、本発明の固体撮像素子をビデオカメラに適用した場合を示すブロック図である。
【図１２】第１０の実施の形態である、本発明の固体撮像素子をスチルビデオカメラに適用した場合を示すブロック図である。
【図１３】第１１の実施の形態である、原稿画像を読み取る原稿画像読取装置の概略図である。
【図１４】図１３の制御回路１１０を詳細に説明するための電気的構成を示すブロック図である。
【図１５】第１２の実施の形態である、画像読取装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５のリーダ部１０１及びプリンタ部１０２の断面構成を示す図である。
【図１７】第１３の実施の形態である、カメラ制御システムを示す概略構成ブロック図である。
【図１８】従来例の固体撮像装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 画素部
２ 垂直走査回路ブロック
３ 定電圧手段
４ ＧＮＤライン
５ 電圧入力端子
６ 制御パルス線
７ 水平走査回路ブロック
８ 差動回路ブロック
９ 制御信号入力端子
１０ 演算増幅器
１１ 固体撮像装置
１２ プログラマブル・ゲインアンプ
１３ ＡＤコンバータ
１４ デジタル出力
Ｄ１１〜Ｄ１３ フォトダイオード
Ｍ１１１〜Ｍ１３３ 転送ＭＯＳ
Ｍ２１１〜Ｍ２３３ リセットＭＯＳ
Ｍ３１１〜Ｍ３３３ 増幅ＭＯＳ
Ｍ４１１〜Ｍ４３３ 選択ＭＯＳ
Ｍ１１〜Ｍ１３ ノイズ信号転送スイッチ
Ｍ２１〜Ｍ２３ 光信号転送スイッチ
Ｍ３１〜Ｍ３６ 保持容量リセットスイッチ
Ｍ４１〜Ｍ４６ 水平転送スイッチ
Ｍ５０ 入力ＭＯＳ
Ｍ５１〜Ｍ５３ 負荷ＭＯＳ
Ｍ７１〜Ｍ７３ ゲート接地ＭＯＳ
Ｖ１〜Ｖ３ 垂直出力線
ＰＲＥＳ１〜ＰＲＥＳ３ 第１の行選択線
ＰＳＥＬ１〜ＰＳＥＬ３ 第２の行選択線
ＰＴＸ１〜ＰＴＸ３ 第３の行選択線
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、イメージスキャナ用のイメージ入力装置に広範に用いられる固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高解像化のため、微細化プロセスを用いた光電変換素子のセルサイズ縮小が精力的に行われる一方、光電変換信号出力が低下することなどから、光電変換信号を増幅して出力することが可能な増幅型の固体撮像装置が注目されている。このような増幅型光電変換装置には、MOS型、AMI、CMD、BASIS等がある。このうち、MOS型はフォトダイオードで発生した光キャリアをMOSトランジスタのゲート電極に蓄積し、走査回路からの駆動タイミングに従って、その電位変化を出力部へ電荷増幅して出力するものである。近年では、このMOS型のうち、光電変換部や、その周辺回路部を含め全てCMOSプロセスで実現するCMOS型固体撮像装置が特に注目されてきている。
【０００３】
図１８に従来のCMOS型固体撮像装置のブロック図を示す。図１８において、１は画素部、２は垂直走査を行うための垂直走査回路ブロック、D11〜D33はフォトダイオード、M211〜M233はフォトダイオードの電荷をリセットするためのリセットMOS、M311〜M333はフォトダイオードの電荷を増幅するための増幅MOS、M411〜M433は行を選択するための選択MOS、V1〜V3は垂直信号線、M51〜M53は増幅MOSの負荷となる負荷MOS、M50は負荷MOSに流す定電流を設定するための入力MOS、５は入力MOSのゲート電圧を設定するための電圧入力端子である。
【０００４】
以下に動作を説明する。フォトダイオードD11〜D33に光が入射されると光信号電荷が発生し蓄積される。信号の読み出しは垂直シフトレジスタ２によって垂直走査しながら行ごとに順次、垂直信号線V1〜V3に読み出される。まず、１行目が選択されると選択MOS M411〜M431のゲートPSEL1がハイレベルとなり、増幅MOS M311〜M331がアクティブとなる。これによって、１行目の信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がハイレベルとなりフォトダイオードD11〜D31に蓄積された電荷がリセットされる。次に、２行目が選択され同様にして２行目の信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。３行目以降も同様にして垂直信号線V1〜V3に順次読み出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような読み出し動作において、光信号が大きいほど垂直信号線V1〜V3上の電圧は低くなる。また、垂直信号線V1〜V3は負荷MOS M51〜M53のドレインに接続されているため、垂直信号線上の電圧が変化すると、MOSトランジスタのチャネル長変調効果によって負荷MOSの電流値が変化する。従って、ある行を読み出しているときに共通のGNDライン４に流れる電流は、光が入射されている画素数、あるいは入射される光量によって変化することになる。
【０００６】
一方で、チップサイズ等の制約からGNDライン４の配線幅は有限の値しかとれず、あるインピーダンスを持つ。また、負荷MOSに流す定電流の値は、入力MOS M50のゲートと絶対的なGND（例えば外部基板の接地電位）との間に入力電圧5を与えることにより設定しているため、GNDライン４のインピーダンスと流れる電流で決まる電圧降下によって、設定電流の値が変化することになる。従って、光が入射されている画素が多いほど、また、入射されている光量が大きいほどGNDライン４の電圧降下が小さく負荷MOSの設定電流が多くなる。
【０００７】
結果的に光が入射されていない画素においても負荷MOSの電流値が大きくなり、増幅MOSのゲート・ソース間電圧が大きくなる。この現象によって、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびオプティカル・ブラック（OB）画素の出力電圧が異なり、強いスポット光が入射された画像で、スポットの左右に白っぽい帯が発生するという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、フォトダイオードからの光信号電荷を増幅して出力する増幅素子の負荷となるMOSトランジスタのドレイン電圧を一定にする定電圧手段を設けた固体撮像装置及びそれを用いた撮像システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、光信号を信号電荷に変換して蓄積する光電変換素子と、この蓄積された前記信号電荷を増幅する増幅素子と、この増幅素子における前記信号電荷をリセットするリセット素子とを画素の構成要素として含み、前記増幅素子において増幅された信号が読み出される信号線を含む固体撮像装置であって、前記信号線を介して前記増幅素子に電流を供給する負荷トランジスタと、この負荷トランジスタの前記信号線側の主電極領域の電圧を一定にする第１のトランジスタとを備え、前記第１のトランジスタの一方の主電極領域が前記負荷トランジスタの前記信号線側の主電極領域と接続され、他方の主電極領域が前記信号線に接続されており、前記増幅素子で増幅された信号を前記信号線の電圧変化を元に読み出すことを特徴とする。
【００１０】
以上の構成によって、強い光が入射されている画素を含む行の信号を読み出す場合においても、増幅素子の負荷となる負荷トランジスタの信号線側の主電極領域の電圧が一定となるので、垂直信号線の電圧変化によって負荷素子に流れる定電流の値が変化することはない。このため、光が入射されている画素の数、あるいは入射されている光量によってGNDラインの電圧降下量が変化することはなく、負荷トランジスタの設定電流は一定に保たれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の固体撮像装置の第１の実施の形態のブロック図である。上記固体撮像装置を構成する各回路素子は、半導体集積回路の製造技術によって、特に制限されないが、単結晶シリコンのような１個の半導体基板上において形成される。また、図１では簡単のため３行３列の画素アレイとしているが、このサイズに限定したものではない。
【００１３】
図１を用いて、本発明の固体撮像装置の構成について説明する。光信号電荷を発生するフォトダイオードD11〜D33は、この例ではアノード側が接地されている。フォトダイオードD11〜D33のカソード側は、増幅MOS M311〜M333のゲートに接続されている。また、上記増幅MOS M311〜M333のゲートには、これをリセットするためのリセットMOS M211〜M233のソースが接続され、リセットMOS M211〜M233のドレインは、リセット電源に接続されている。さらに、上記増幅MOS M311〜M333のドレインは、電源電圧を供給するための選択MOS M411〜M433に接続されている。上記リセットMOS M211のゲートは、横方向に延長して配置される第１の行選択線（垂直走査線）PRES1に接続される。同じ行に配置された他の画素セルの同様なリセットMOS M221,M231のゲートも上記第１の行選択線PRES1に共通に接続される。上記選択MOS M411のゲートは、横方向に延長して配置される第２の行選択線（垂直走査線）PSEL1に接続される。同じ行に配置された他の画素セルの同様な選択MOS M421,M431のゲートも上記第２の行選択線PSEL1に共通に接続される。これら第１〜第２の行選択線は、垂直走査回路ブロック２に接続され、後述する動作タイミングにもとづいて信号電圧が供給される。図１に示されている残りの行においても同様な構成の画素セルと、行選択線が設けられる。これらの行選択線には、上記垂直走査回路ブロック２により形成されたPRES2〜PRES3、PSEL2〜PSEL3が供給される。
【００１４】
上記増幅MOS M311のソースは、縦方向に延長して配置される垂直信号線V1に接続される。同じ列に配置される画素セルの同様な増幅MOS M312,M313のソースも上記垂直信号線V1に接続される。上記垂直信号線V1は、定電圧手段３であるゲート接地MOS M71を介して負荷素子である負荷MOS M51に接続される。M71のゲートはゲート電圧を供給する電圧入力端子６に接続される。図１に示されている残りの垂直信号線V2〜V3においても同様に増幅MOS、ゲート接地MOS、負荷MOSが接続される。さらに、上記負荷MOS M51〜M53のソースは共通のGNDライン４に、ゲートは入力MOS M50のゲートに接続されると共に電圧入力端子５に接続される。
【００１５】
次に、動作を説明する。フォトダイオードD11〜D33に光が入射されると光信号電荷が発生し蓄積される。信号の読み出しは垂直シフトレジスタ２によって垂直走査しながら行ごとに順次、垂直信号線V1〜V3に読み出される。まず、１行目が選択されると選択MOS M411〜M431のゲートPSEL1がハイレベルとなり、増幅MOS M311〜M331がアクティブとなる。これによって１行目の信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がハイレベルとなりフォトダイオードD11〜D31に蓄積された電荷がリセットされる。次に、２行目が選択され同様にして２行目の信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。３行目以降も同様にして垂直信号線V1〜V3に順次読み出される。
【００１６】
上記のような動作で例えば１行目を読み出しているとき、各垂直信号線V1〜V3に読み出される信号電圧が変化しても、負荷MOS M51〜M53のドレイン電圧は、ゲート接地MOS M71〜M73のソース電圧で決定されるため変化しない。このため、非常に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷MOS M51〜M53の電流値の変化を小さく保つことができる。従って、光が入射されている画素の数、あるいは入射される光量によってGNDライン４の電圧降下量が変化することはないため、どの行を読み出している場合においても負荷MOS M51〜M53の設定電流が一定に保たれる。上記構成によれば、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いスポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
【００１７】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の固体撮像装置の第２の実施の形態のブロック図である。第２の実施の形態の画素部１は、第１の実施の形態に対してフォトダイオードD11〜D33のカソード側と増幅MOS M311〜M333のゲートとの間にフォトダイオードに蓄積された光信号電荷を転送するための転送MOS M111〜M133を追加した構成となっている。
【００１８】
上記転送MOS M111のゲートは、横方向に延長して配置される第３の行選択線（垂直走査線）PTX1に接続される。同じ行に配置された他の画素セルの同様な転送MOS M121,M131のゲートも上記第３の行選択線PTX1に共通に接続される。第３の行選択線も第１、第２の行選択線と同様に、垂直走査回路ブロック２に接続され、後述する動作タイミングにもとづいて信号電圧が供給される。上記以外の画素部構成については図１と同様であり、同じ構成要素については同じ番号を附している。
【００１９】
さらに上記垂直信号線V1は、ノイズ信号転送スイッチM11を介してノイズ信号を一時保持するための容量CTN1に、また、光信号転送スイッチM21を介して光信号を一時保持するための容量CTS1に同時に接続される。ノイズ信号保持容量CTN1と光信号保持容量CTS1の逆側の端子は接地されている。ノイズ信号転送スイッチM11とノイズ信号保持容量CTN1との接続点と、光信号転送スイッチM21と光信号保持容量CTS1との接続点はそれぞれ、保持容量リセットスイッチM31、M32を介し接地されると共に、水平転送スイッチM41、M42を介して、光信号とノイズ信号の差をとるための差動回路ブロック８に接続される。
【００２０】
水平転送スイッチM41、M42のゲートは列選択線H1に共通に接続され、水平走査回路ブロック７に接続される。図２に示されている残りの列V2〜V3においても同様な構成の読み出し回路が設けられる。また、各列に接続されたノイズ信号転送スイッチM11〜M13、光信号転送スイッチM21〜M23のゲートは、PTN、PTSにそれぞれ共通に接続され、後述する動作タイミングにもとづいてそれぞれ信号電圧が供給される。
【００２１】
次に、図３を参照して本実施の形態の動作について説明する。フォトダイオードD11〜D33からの光信号電荷の読み出しに先立って、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がハイレベルとなる。これによって、増幅MOS M311〜M331のゲートがリセット電源にリセットされる。リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がロウレベルに復帰した後に、選択MOS M411〜M431のゲートPSEL1、ノイズ信号転送スイッチM11〜M13のゲートPTNがハイレベルとなる。これによって、リセットノイズが重畳されたリセット信号（ノイズ信号）がノイズ信号保持容量CTN1〜CTN3に読み出される。次に、ノイズ信号転送スイッチM11〜M13のゲートPTNがロウレベルに復帰する。
【００２２】
次に、転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がハイレベルとなり、フォトダイオードD11〜D33の光信号電荷が、増幅MOS M311〜M331のゲートに転送される。転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がロウレベルに復帰した後に、光信号転送スイッチM21〜M23のゲートPTSがハイレベルとなる。これによって、光信号が光信号保持容量CTS1〜CTS3に読み出される。次に光信号転送スイッチM21〜M23のゲートPTSがロウレベルに復帰する。ここまでの動作で、第１行目に接続された画素セルのノイズ信号と光信号が、それぞれの列に接続されたノイズ信号保持容量CTN1〜CTN3と光信号保持容量CTS1〜CTS3に保持される。
【００２３】
次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1および転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がハイレベルとなり、フォトダイオードD11〜D33の光信号電荷がリセットされる。この後、水平走査回路ブロックからの信号H1〜H3によって、各列の水平転送スイッチM41〜M46のゲートが順次ハイレベルとなり、ノイズ保持容量CTN1〜CTN3と光信号保持容量CTS1〜CTS3に保持されていた電圧が、順次差動回路ブロックに読み出される。差動回路ブロックでは、光信号とノイズ信号の差がとられ、出力端子OUTに順次出力される。以上で、第１行目に接続された画素セルの読み出しが完了する。
【００２４】
その後、第２行目の読み出しに先立って、ノイズ信号保持容量CTN1〜CTN3および光信号保持容量CTS1〜CTS3のリセットスイッチM31〜M36のゲートPCTRがハイレベルとなり、GNDにリセットされる。以下同様に、垂直走査回路ブロックからの信号によって第２行目以降に接続された画素セルの信号が順次読み出され、全画素セルの読み出しが完了する。
【００２５】
上記のような動作で例えば１行目を読み出しているとき、各垂直信号線V1〜V3に読み出される信号電圧が変化しても、負荷MOS M51〜M53のドレイン電圧は、ゲート接地MOS M71〜M73のソース電圧で決定されるため変化しない。このため、非常に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷MOS M51〜M53の電流値の変化を小さく保つことができる。従って、光が入射されている画素の数、あるいは入射される光量によってGNDライン４の電圧降下量が変化することはないため、どの行を読み出している場合においても負荷MOS M51〜M53の設定電流が一定に保たれる。
【００２６】
上記構成によれば、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いスポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
【００２７】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の固体撮像装置の第３の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、画素部１の構成が異なる。この例では、増幅MOS M311〜M333のドレインは直接、電源に接続されている。上記増幅MOS M311のソースは、縦方向に延長して配置される垂直信号線V1に選択MOS M411を介して接続される。同じ列に配置される画素セルの同様な増幅MOS M312,M313のソースも上記垂直信号線V1に選択MOS M412,M413を介して接続される。図４に示されている残りの垂直信号線V2〜V3においても同様に増幅MOS、選択MOSが接続される。
【００２８】
本実施の形態の動作については第２の実施の形態と同様であり同様の効果がある。
【００２９】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明の固体撮像装置の第４の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、第１の実施の形態に対して定電圧手段３の構成が異なる。この構成では、ゲート接地MOS M71〜M73のゲート電圧と負荷の定電流を設定する入力MOS M50のゲート電圧を独立に与える必要がない。
【００３０】
（第５の実施の形態）
図６は、本発明の固体撮像装置の第５の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、第１の実施の形態に対して定電圧手段３の構成が異なる。
【００３１】
（第６の実施の形態）
図７は、本発明の固体撮像装置の第６の実施の形態のブロック図である。本実施の形態の画素部１は、第３の実施の形態と同様の構成となっている。垂直信号線V1は、垂直信号線V1を負荷から切り離すためのスイッチM81とゲート接地MOS M71を介して負荷素子である負荷MOS M51に接続される。また、上記垂直信号線V1はクリップトランジスタM310にクリップ動作を制御するためのスイッチM410を介して接続される。図７に示されている残りの垂直信号線V2〜V3においても同様に増幅MOS、スイッチ、ゲート接地MOS、負荷MOS、クリップトランジスタおよび制御スイッチが接続される。上記スイッチM81〜M83のゲートおよび上記ゲート接地MOSM71〜M73のゲートは、制御信号入力端子９およびゲート電圧を供給する電圧入力端子６に、また、上記クリップトランジスタM310〜M330のゲートおよび上記制御スイッチM410〜M430のゲートは、クリップ電圧入力端子VCLIPおよび制御信号入力端子PSELにそれぞれ共通に接続され、後述する動作タイミングにもとづいてそれぞれ信号電圧が供給される。上記負荷MOS M51〜M53のソースは共通のGNDライン４に、ゲートは入力MOS M50のゲートに接続されると共に電圧入力端子５に接続される。
【００３２】
さらに、上記垂直信号線V1は、クランプ容量C01と転送スイッチM21を介して信号を一時保持するための容量CT1に接続され、水平転送スイッチM41を介して帰還系に帰還容量CFとリセットスイッチM0が接続された演算増幅器１０の反転端子に接続される。演算増幅器１０の正転端子はリファレンス電圧VREFに接続される。信号保持容量CT1の逆側の端子は接地されている。クランプ容量C01と転送スイッチM21との接続点はクランプスイッチM31を介してクランプ電源に接続される。
【００３３】
水平転送スイッチM41のゲートは列選択線H1に接続され、水平走査回路ブロック5に接続される。図７に示されている残りの列V2〜V3においても同様な構成の読み出し回路が設けられる。また、各列に接続されたクランプスイッチM31〜M33のゲートおよび転送スイッチM21〜M23のゲートは、クランプ信号入力端子PC0Rおよび転送信号入力端子PTにそれぞれ共通に接続され、後述する動作タイミングにもとづいてそれぞれ信号電圧が供給される。
【００３４】
次に、図８を参照して本実施の形態の動作について説明する。フォトダイオードD11〜D33からの光信号電荷の読み出しに先立って、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がハイレベルとなる。これによって、増幅MOS M311〜M331のゲートがリセット電源にリセットされる。リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1がロウレベルに復帰すると同時にスイッチM81〜M83のゲート制御信号９がハイレベルとなり、さらにクランプスイッチM31〜M33のゲートPC0Rがハイレベルになった後に、選択MOS M411〜M431のゲートPSEL1およびクリップ制御信号PSELがハイレベルとなる。これによって、リセットノイズが重畳されたリセット信号（ノイズ信号）が垂直信号線V1〜V3に読み出されクランプ容量C01〜C03にクランプされる。同時に転送スイッチM21〜M23のゲートPTがハイレベルとなり、信号保持容量CT1〜CT3がクランプ電圧にリセットされる。次に、クランプスイッチM31〜M33のゲートPC0Rがロウレベルに復帰する。
【００３５】
次に、転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がハイレベルとなり、フォトダイオードD11〜D33の光信号電荷が、増幅MOS M311〜M331のゲートに転送されると同時に光信号が垂直信号線V1〜V3に読み出される。このときクリップトランジスタM310〜M330は制御信号によりアクティブとなっているため、増幅MOS M311〜M331のゲート電圧がクリップ電圧VCLIPよりも低い場合には、垂直信号線の電圧はクリップ電圧VCLIPから決まる電圧にクリップされる。次に、転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がロウレベルに復帰した後、転送スイッチM21〜M23のゲートPTがロウレベルとなる。これによって、リセット信号からの変化分（光信号）が信号保持容量CT1〜CT3に読み出される。ここまでの動作で、第１行目に接続された画素セルの光信号が、それぞれの列に接続された信号保持容量CT1〜CT3に保持される。
【００３６】
次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRES1および転送MOS M111〜M131のゲートPTX1がハイレベル、スイッチM81〜M83のゲート制御信号９がロウレベルとなり、フォトダイオードD11〜D33の光信号電荷がリセットされる。この後、水平走査回路ブロックからの信号H1〜H3によって、各列の水平転送スイッチM41〜M46のゲートが順次ハイレベルとなり、信号保持容量CT1〜CT3に保持されていた電圧が、順次演算増幅器の帰還容量CFに読み出され、出力端子OUTに順次出力される。各列の信号読み出しの合間でリセットスイチM0によって帰還容量CFの電荷がリセットされる。以上で、第１行目に接続された画素セルの読み出しが完了する。以下同様に、垂直走査回路ブロックからの信号によって第２行目以降に接続された画素セルの信号が順次読み出され、全画素セルの読み出しが完了する。
【００３７】
上記のような動作で例えば１行目を読み出しているとき、各垂直信号線V1〜V3に読み出される信号電圧が変化しても、負荷MOS M51〜M53のドレイン電圧は、ゲート接地MOS M71〜M73のソース電圧で決定されるため変化しない。またゲート接地MOS M71〜M73のドレイン電圧はクリップトランジスタM310〜M330によりクリップされるため、OFFすることはない。このため、非常に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷MOS M51〜M53の電流値の変化を小さく保つことができる。従って、光が入射されている画素の数、あるいは入射される光量によってGNDライン４の電圧降下量が変化することはないため、どの行を読み出している場合においても負荷MOS M51〜M53の設定電流が一定に保たれる。
【００３８】
上記構成によれば、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いスポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。
【００３９】
本実施の形態においては、垂直信号線V1を負荷から切り離すためのスイッチM81〜M83を設けているが、ゲート接地MOS M71〜M73のゲートに入力する電圧６をゲート接地電圧とGNDとの間でパルス動作させる構成でも同様の効果がある。
【００４０】
（第７の実施の形態）
図９は、本発明の固体撮像装置の第７の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、画素部１の構成を１次元のラインセンサーとした場合である。画素部１の構成は第１の実施の形態に対して行を選択する選択MOSがない構成であり、増幅MOS M313〜M333のドレインが直接、電源に接続されている。フォトダイオードD11〜D33に光が入射されると光信号電荷が発生し蓄積されると同時に、増幅MOS M313〜M333の出力ラインV4〜V6に出力される。次に、リセットMOS M211〜M231のゲートPRESがハイレベルとなりフォトダイオードD11〜D31に蓄積された電荷がリセットされる。
【００４１】
上記のような動作で、各垂直信号線V4〜V6に読み出される信号電圧が変化しても、負荷MOS M51〜M53のドレイン電圧は、ゲート接地MOS M71〜M73のソース電圧で決定されるため変化しない。このため、非常に大きい信号電荷を読み出す場合においても、負荷MOS M51〜M53の電流値の変化を小さく保つことができる。従って、光が入射されている画素の数、あるいは入射される光量によってGNDライン４の電圧降下量が変化することはないため、どの行を読み出している場合においても負荷MOS M51〜M53の設定電流が一定に保たれる。
【００４２】
上記構成によれば、強い光が入射されている画素の数によってダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が変化することがないため、後段でＯＢをクランプする回路を設ける必要がなく回路が単純になる。
【００４３】
（第８の実施の形態）
図１０は、本発明の固体撮像装置の例えば第６の実施の形態の固体撮像装置を用いた撮像システムのブロック図である。１１は固体撮像装置、１２は固体撮像装置の出力信号の振幅をコントロールするためのプログラマブル・ゲインアンプ（PGA）、１３はADコンバータ（ADC）、１４はデジタル出力である。本発明の固体撮像装置を用いた場合、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行との水平ＯＢ画素の出力が変化することがないため、水平ＯＢをクランプする必要がなく図１０のようにDC直結で構成できる。これによって、水平ＯＢクランプレベルが行ごとにずれることによって発生する横スジ等は発生せず、簡潔なブロック構成で高画質の撮像システムを構成できる。
【００４４】
（第９の実施の形態）
図１１を参照して、本発明の固体撮像素子をビデオカメラに適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【００４５】
図１１は、本発明の固体撮像素子をビデオカメラに適用した場合を示すブロック図で、１０１は撮影レンズで焦点調節を行うためのフォーカスレンズ１０１Ａ、ズーム動作を行うズームレンズ１０１Ｂ、結像用のレンズ１０１Ｃを備えている。
【００４６】
１０２は絞り、１０３は撮像面に結像された被写体像を光電変換して電気的な撮像信号に変換する固体撮像素子、１０４は固体撮像素子１０３より出力された撮像信号をサンプルホールドし、さらに、レベルをアンプするサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）であり、映像信号を出力する。
【００４７】
１０５はサンプルホールド回路１０４から出力された映像信号にガンマ補正、色分離、ブランキング処理等の所定の処理を施すプロセス回路で、輝度信号Ｙおよびクロマ信号Ｃを出力する。プロセス回路５から出力されたクロマ信号Ｃは、色信号補正回路１２１で、ホワイトバランス及び色バランスの補正がなされ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙとして出力される。
【００４８】
また、プロセス回路１０５から出力された輝度信号Ｙと、色信号補正回路１２１から出力された色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、エンコーダ回路（ＥＮＣ回路）１２４で変調され、標準テレビジョン信号として出力される。そして、図示しないビデオレコーダ、あるいは電子ビューファインダ等のモニタＥＶＦへと供給される。
【００４９】
次いで、１０６はアイリス制御回路で有り、サンプルホールド回路１０４から供給される映像信号に基づいてアイリス駆動回路１０７を制御し、映像信号のレベルが所定レベルの一定値となるように、絞り１０２の開口量を制御すべくｉｇメータを自動制御するものである。
【００５０】
１１４は、サンプルホールド回路４から出力された映像信号中より合焦検出を行うために必要な高周波成分を抽出する異なった帯域制限のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。第１のバンドパスフィルタ１１３（ＢＰＦ１）、及び第２のバンドパスフィルタ１１４（ＢＰＦ２）から出力された信号は、ゲート回路１１５及びフォーカスゲート枠信号で各々でゲートされ、ピーク検出回路１１６でピーク値が検出されてホールドされると共に、論理制御回路１１７に入力される。
【００５１】
この信号を焦点電圧と呼び、この焦点電圧によってフォーカスを合わせている。また、１１８はフォーカスレンズ１０１Ａの移動位置を検出するフォーカスエンコーダ、１１９はズームレンズ１０１Ｂの焦点距離を検出するズームエンコーダ、１２０は絞り１０２の開口量を検出するアイリスエンコーダである。これらのエンコーダの検出値は、システムコントロールを行う論理制御回路１１７へと供給される論理制御回路１１７は、設定された合焦検出領域内に相当する映像信号に基づいて、被写体に対する合焦検出を行い焦点調節を行う。即ち、各々のバンドパスフィルタ１１３，１１４より供給された高周波成分のピーク値情報を取り込み、高周波成分のピーク値が最大となる位置へとフォーカスレンズ１０１Ａを駆動すべくフォーカス駆動回路９にフォーカスモータ１１０の回転方向、回転速度、回転／停止等の制御信号を供給し、これを制御する。
【００５２】
（第１０の実施の形態）
図１２を参照して、本発明の固体撮像素子をスチルカメラに適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【００５３】
図１２は、本発明の固体撮像素子を「スチルビデオカメラ」に適用した場合を示すブロック図である。１０１はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、１０２は被写体の光学像を固体撮像素子１０４に結像させるレンズ、１０３はレンズ１０２を通った光量を可変するための絞り、１０４はレンズ１０２で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、１０６は固体撮像素子１０４から撮像信号処理回路１０５を介して出力される画像信号のアナログ−デジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、１０７はＡ／Ｄ変換器１０６より出力された画像データに各種の補正を行うと共にデータを圧縮する信号処理部である。また、１０８は固体撮像素子１０４、撮像信号処理回路１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、信号処理部１０７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、１０９は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、１１０は画像データを一時的に記憶するためのメモリ部、１１１は記録媒体に記録又は読み出しを行うためのインターフェース部、１１２は画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、１１３は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部である。
【００５４】
次に、前述の構成における撮影時のスチルビデオカメラの動作について、説明する。
【００５５】
バリア１０１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、さらに、Ａ／Ｄ変換器１０６などの撮像系回路の電源がオンされる。
【００５６】
それから、露光量を制御するために、全体制御・演算部１０９は絞り１０３を開放にし、固体撮像素子１０４から出力された信号はＡ／Ｄ変換器１０６で変換された後、信号処理部１０７に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部１０９で行う。
【００５７】
この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部１０９は絞りを制御する。
【００５８】
次に、固体撮像素子１０４から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部１０９で行う。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。
【００５９】
そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像素子１０４から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器１０６でＡ−Ｄ変換され、信号処理部１０７を通り全体制御・演算１０９によりメモリ部に書き込まれる。その後、メモリ部１１０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部１０９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１１２に記録される。又外部Ｉ／Ｆ部１１３を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【００６０】
（第１１の実施の形態）
図１３，１４を参照して、本発明の固体撮像素子をシートフィード式の原稿画像記録装置に適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【００６１】
図１３は、原稿画像を読み取る原稿画像読取装置の概略図である。１０１は、密着型のイメージセンサ（以下“ＣＩＳ”とも呼ぶ）であり、固体撮像素子１０２、セルフォックレンズ１０３、ＬＥＤアレイ１０４及びコンタクトガラス１０５から構成されている。
【００６２】
搬送ローラ１０６は、ＣＩＳ１０１の前後に配置されており、原稿を配置させるために使用される。コンタクトシート１０７は、原稿をＣＩＳ１０１に接触させる為に使用される。１１０は、制御回路であり、ＣＩＳ１０１からの信号の処理を行う。
【００６３】
原稿検知レバー１０８は、原稿が差し込まれたことを検知するためのレバーであり、原稿が差し込まれたことを検知すると、原稿検知レバー１０８が傾くことにより、原稿検知センサー１０９の出力が変化することにより、その状態を制御回路１１０内のＣＰＵ２１５に伝達することにより、原稿が差し込まれたと判断して、原稿搬送ローラ１０６駆動用モータ（図示せず）を駆動させることにより、原稿搬送を開始させ読み取り動作を行う。
【００６４】
図１４は、図１３の制御回路１１０を詳細に説明するための電気的構成を示すブロック図である。以下に図１４を用いて、その回路動作を説明する。
【００６５】
図１４において、１０１はイメージセンサ（図１３のＣＩＳ）であり、光源である各色Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ２０２も一体化されており、ＣＩＳ１０１のコンタクトガラス１０５上を原稿を搬送させながら、ＬＥＤ制御（ドライブ）回路２０３にて１ライン毎に各色Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ２０２を切り替えて点灯させることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ線順次のカラー画像を読み取ることが可能である。
【００６６】
ＡＭＰ２０４は、ＣＩＳ２０１より出力された信号を増幅させる増幅器であり、２０５はこの増幅出力のＡ／Ｄ変換を行って、例えば８ビットのデジタル出力を得るＡ／Ｄ変換器である。シェーディングＲＡＭ２０６は、キャリブレーション用のシートを予め読み取ることにより、シェーディング補正用のデータが記憶されており、シェーディング補正回路２０７は、シェーディングＲＡＭ２０６のデータに基づいて読み取られた画像信号のシェーディング補正を行う。ピーク検知回路２０８は、読み取られた画像データにおけるピーク値を、ライン毎に検知する回路であり、原稿の先端を検知する為に使用される。
【００６７】
ガンマ変換回路２０９は、ホストコンピュータより予め設定されたガンマーカーブに従って読み取られた画像データのガンマ変換を行う。
【００６８】
バッファＲＡＭ２１０は、実際の読み取り動作とホストコンピュータとの通信におけるタイミングを合せる為に、画像データを１次的に記憶させるためのＲＡＭであり、パッキング／バッファＲＡＭ制御回路２１１は、ホストコンピュータより予め設定された画像出力モード（２値、４ビット多値、８ビット多値、２４ビット多値）に従ったパッキング処理を行った後に、そのデータをバッファＲＡＭ２１０に書き込む処理と、インターフェース回路２１２にバッファＲＡＭ２１０から画像データを読み込んで出力させる。
【００６９】
インターフェース回路２１２は、パーソナルコンピュータなどの本実施の形態に係る画像読み取り装置のホスト装置となる外部装置との間でコントロール信号の受容や画像信号の出力を行う。
【００７０】
２１５は、例えばマイクロコンピュータ形態のＣＰＵであり、処理手順を格納したＲＯＭ２１５Ａ及び作業用のＲＡＭ２１５Ｂを有し、ＲＯＭ２１５Ａに格納された手順に従って、各部の制御を行う。
【００７１】
２１６は、例えば水晶発振器、２１４は、ＣＰＵ２１５の設定に応じて発振器２１６の出力を分周して動作の基準となる各種タイミング信号を発生するタイミング信号発生回路である。２１３は、インターフェース回路２１２を介して制御回路と接続される外部装置であり、外部装置の一例としてはパーソナルコンピュータ等が挙げられる。
【００７２】
（第１２の実施の形態）
図１５，１６を参照して、本発明の固体撮像素子を通信機能等を有する原稿画像読み取り装置に適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【００７３】
図１５は、画像読取装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。リーダ部１０１は、不図示の原稿画像を読み取り、その原稿画像に応じた画像データをプリンタ部１０２及び画像入出力制御部１０３へ出力する。プリンタ部１０２は、リーダ部１０１及び画像入出力制御部１０３からの画像データに応じた画像を記録紙上に記録する。
【００７４】
画像入出力制御部１０３は、リーダ部１０１に接続されており、ファクシミリ部１０４、ファイル部１０５、コンピュータインターフェース部１０７、フォーマッタ部１０８、イメージメモリ部１０９、コア部１１０等からなる。これらの内、ファクシミリ部１０４は、電話回線１１３を介して受信した圧縮画像データを伸長した画像データをコア部１１０へ転送し、またコア部１１０から転送された画像データを圧縮した圧縮画像データを電話回線１１３を介して送信する。このファクシミリ部１０４にはハードディスク１１２が接続されており、受信した圧縮画像データを一時的に保存することができる。
【００７５】
ファイル部１０５には光磁気ディスクドライブユニット１０６が接続されており、ファイル部１０５は、コア部１１０から転送された画像データを圧縮し、その画像データをそれを検索する為のキーワードと共に光磁気ディスクドライブユニット１０６にセットされた光磁気ディスクに記憶させる。また、ファイル部１０５は、コア部１１０を介して転送されたキーワードに基づいて、光磁気ディスクに記憶されている圧縮画像データを検索する。そして、検索された圧縮画像データを読み出して伸長し、伸長された画像データをコア部１１０へ転送する。
【００７６】
コンピュータインターフェース部１０７は、パーソナルコンピュータ又はワークステーション（ＰＣ／ＷＳ）１１１とコア部１１０との間のインターフェースである。
【００７７】
また、フォーマッタ部１０８は、ＰＣ／ＷＳ１１１から転送された画像を表わすコードデータをプリンタ部１０２で記録できる画像データに展開するものであり、イメージメモリ部１０９は、ＰＣ／ＷＳ１１１から転送されたデータを一時的に記憶するものである。
【００７８】
コア部１１０は、リーダ部１０１、ファクシミリ部１０４、ファイル部１０５、コンピュータインターフェース部１０７、フォーマッタ部１０８、イメージメモリ部１０９のそれぞれの間のデータの流れを制御する。
【００７９】
図１６は、図１５のリーダ部１及びプリンタ部１０２の断面構成を示す図である。リーダ部１０１の原稿給送装置２０１は、不図示の原稿を最終ページから順に１枚ずつプラテンガラス２０２上ヘ給送し、原稿の読み取り動作終了後、プラテンガラス２０２上の原稿を排出するものである。また、原稿がプラテンガラス２０２上ヘ搬送されると、ランプ２０３を点灯し、スキャナユニット２０４の移動を開始させて、原稿を露光走査する。
【００８０】
この露光走査による原稿からの反射光は、ミラー２０５，２０６，２０７及びレンズ２０８によって、固体撮像素子２０９へ導かれる。このように、走査された原稿の画像は固体撮像素子２０９によって読み取られる。この固体撮像素子２０９から出力される画像データは、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正等の処理が施された後、プリンタ部１０２又はコア部１１０へ転送される。
【００８１】
プリンタ部１０２のレーザドライバ３２１は、レーザ発光部３０１を駆動し、リーダ部１０１から出力された画像データに応じたレーザ光をレーザ発光部３０１により発光させる。
【００８２】
このレーザ光は感光ドラム３０２の異なる位置に照射され、感光ドラム３０２にはこれらのレーザ光に応じた潜像が形成される。この感光ドラム３０２の潜像の部分には、現像機３０３によって現像剤が付着される。
【００８３】
そして、レーザ光照射開始と同期したタイミングで、カセット３０４及びカセット３０５のいずれかから記録しを給紙し、それを転写部３０６へ搬送し、感光ドラム３０２に付着現像材をこの記録紙上に転写する。現像材の乗った記録紙は定着部３０７に搬送され、定着部３０７における熱と圧力により現像材が記録紙上に定着される。
【００８４】
定着部３０７を通過した記録紙は排出ローラ３０８によって排出され、ソータ３２０は排出された記録紙をそれぞれのピンに収納して記録紙の仕分けを行う。
【００８５】
尚、ソータ３２０は、仕分けが設定されていない場合には、排出ローラ３０８まで記録紙を搬送した後、排出ローラ３０８の回転方向を逆転させ、フラッパ３０９によってそれを再給紙搬送路３１０へ導く。
【００８６】
また、多重記録が設定されていない場合には、記録紙を排出ローラ３０８まで搬送しないように、フラッパ３０９によってそれを再給紙搬送路３１０へ導く。再給紙搬送路３１０へ導かれた記録紙は上述したタイミングと同じタイミングで転写部３０６へ給紙される。
【００８７】
（第１３の実施の形態）
図１７を参照して、本発明の固体撮像素子を用いた、例えば実施の形態９のビデオカメラを有するカメラ制御システムについて詳述する。本実施の形態では、実施の形態９のビデオカメラに限らず、本発明の固体撮像素子を用いたスチルカメラであってもよい。
【００８８】
図１７は、カメラ制御システムを示す概略構成ブロック図である。１１０は映像データおよびカメラ制御情報（ステータス情報も含む）をデジタル伝送するネットワークであり、ｎ台の映像送信端末１１２（１１２―１〜１１２―ｎ）が接続している。
【００８９】
各映像送信端末１１２（１１２―１〜１１２―ｎ）には、カメラ制御装置１１４（１１４―１〜１１４―ｎ）を介してカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）が接続されている。カメラ制御装置１１４（１１４―１〜１１４―ｎ）は、映像送信端末１１２ビデオカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）からの制御信号に従い、接続するビデオカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）のパン、チルト、ズーム、フォーカス及び絞りなどを制御する。
【００９０】
また、ビデオカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）は、カメラ制御装置１１４（１１４―１〜１１４―ｎ）から電源が供給されており、カメラ制御装置１１４（１１４―１〜１１４―ｎ）は、外部からの制御信号に従い、ビデオカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）の電源のＯＮ／ＯＦＦが制御される。
【００９１】
また、ネットワーク１１０には、映像送信端末１１２（１１２―１〜１１２―ｎ）からネットワーク１１０に送出された映像情報を受信し、表示する映像受信端末１１８（１１８―１〜１１８―ｍ）が接続されている。各映像受信端末１１８（１１８―１〜１１８―ｍ）には、ビットマップディスプレイあるいはＣＲＴなどで構成されるモニタ１２０（１２０―１〜１２０―ｍ）が接続されている。
【００９２】
ここで、ネットワーク１１０は、有線である必要はなく、無線ＬＡＮ装置などを利用した無線ネットワークでもよい。この場合、映像受信端末１１８は、モニタ１２０と一体化して携帯型の映像受信端末装置とすることができる。
【００９３】
映像送信端末１１２（１１２―１〜１１２―ｎ）は、接続するカメラ１１６（１１６―１〜１１６―ｎ）の出力映像信号をＨ．２６１などの所定の圧縮方式で圧縮し、ネットワーク１１０を介して、映像要求元の映像受信端末１１８又はすべての映像受信端末１１８に送信する。
【００９４】
映像受信端末１１８は、ネットワーク１１０、映像送信端末１１２及びカメラ制御装置１１４を介して任意のカメラ１１６の種々のパラメータ（撮影方位、撮影倍率、フォーカス及び絞りなど）と共に、電力供給のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能である。
【００９５】
ここで、映像送信端末１１２は、モニタを接続し、圧縮映像を伸長する映像伸長装置を設けることで、映像受信端末として兼用することができる。一方、映像受信端末１１８は、カメラ制御装置１１４およびビデオカメラ１１６を接続し、映像圧縮装置を設けることで、映像送信端末として兼用することができる。これらの端末には、映像送信又は映像受信に必要なソフトウエアを記録するＲＯＭが備えられている。
【００９６】
以上の構成によって、映像送信端末１１２は、ネットワーク１１０を経由して遠隔地の映像受信端末１１８に映像信号を伝送すると共に、映像受信端末１１８から伝送されるカメラ制御信号を受けて、カメラ１１６のパン、チルトなどの制御を実行する。
【００９７】
また、映像受信端末１１８は、映像送信端末１１２にカメラ制御信号を発信し、カメラ制御信号を受信した映像送信端末１１２は、そのカメラ制御信号の内容に応じてカメラ１６を制御すると共に、そのカメラ１１６の現在の状態を返送する。
【００９８】
映像受信端末１１８は、映像送信端末１１２から送られてくる映像データを受信し、所定の処理を施してモニタ１２０の表示画面上に撮影映像をリアルタイムに表示する。
【００９９】
以上説明したように、フォトダイオードからの光信号電荷を増幅する増幅素子とその負荷となる負荷素子とをゲート接地MOSを介して接続することによって、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行とのダーク画素およびＯＢ画素の出力電圧が等しくなり、強いスポット光が入射された画像において白っぽい帯が発生するという問題はなく、鮮明な画像を得ることができる。また、本発明の固体撮像装置を用いた撮像システムにおいて、強い光が入射されている画素を含む行と、そうでない行との水平ＯＢ画素の出力が変化することがないため、水平ＯＢをクランプする必要がない。これによって、水平ＯＢクランプレベルが行ごとにずれることによって発生する横スジ等は発生せず、簡潔なブロック構成で高画質の撮像システムを構成できる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明は、高画質な画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図２】第２の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図３】第２の実施の形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】第３の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図５】第４の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図６】第５の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図７】第６の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図８】第６の実施の形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図９】第７の実施の形態を示す固体撮像装置のブロック図である。
【図１０】第８の実施の形態を示す撮像システムのブロック図である。
【図１１】第９の実施の形態である、本発明の固体撮像素子をビデオカメラに適用した場合を示すブロック図である。
【図１２】第１０の実施の形態である、本発明の固体撮像素子をスチルビデオカメラに適用した場合を示すブロック図である。
【図１３】第１１の実施の形態である、原稿画像を読み取る原稿画像読取装置の概略図である。
【図１４】図１３の制御回路１１０を詳細に説明するための電気的構成を示すブロック図である。
【図１５】第１２の実施の形態である、画像読取装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５のリーダ部１０１及びプリンタ部１０２の断面構成を示す図である。
【図１７】第１３の実施の形態である、カメラ制御システムを示す概略構成ブロック図である。
【図１８】従来例の固体撮像装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 画素部
２ 垂直走査回路ブロック
３ 定電圧手段
４ ＧＮＤライン
５ 電圧入力端子
６ 制御パルス線
７ 水平走査回路ブロック
８ 差動回路ブロック
９ 制御信号入力端子
１０ 演算増幅器
１１ 固体撮像装置
１２ プログラマブル・ゲインアンプ
１３ ＡＤコンバータ
１４ デジタル出力
Ｄ１１〜Ｄ１３ フォトダイオード
Ｍ１１１〜Ｍ１３３ 転送ＭＯＳ
Ｍ２１１〜Ｍ２３３ リセットＭＯＳ
Ｍ３１１〜Ｍ３３３ 増幅ＭＯＳ
Ｍ４１１〜Ｍ４３３ 選択ＭＯＳ
Ｍ１１〜Ｍ１３ ノイズ信号転送スイッチ
Ｍ２１〜Ｍ２３ 光信号転送スイッチ
Ｍ３１〜Ｍ３６ 保持容量リセットスイッチ
Ｍ４１〜Ｍ４６ 水平転送スイッチ
Ｍ５０ 入力ＭＯＳ
Ｍ５１〜Ｍ５３ 負荷ＭＯＳ
Ｍ７１〜Ｍ７３ ゲート接地ＭＯＳ
Ｖ１〜Ｖ３ 垂直出力線
ＰＲＥＳ１〜ＰＲＥＳ３ 第１の行選択線
ＰＳＥＬ１〜ＰＳＥＬ３ 第２の行選択線
ＰＴＸ１〜ＰＴＸ３ 第３の行選択線
Claims (8)
- 光信号を信号電荷に変換して蓄積する光電変換素子と、この蓄積された前記信号電荷を増幅する増幅素子と、この増幅素子における前記信号電荷をリセットするリセット素子とを画素の構成要素として含み、前記増幅素子において増幅された信号が読み出される信号線を含む固体撮像装置であって、
前記信号線を介して前記増幅素子に電流を供給する負荷トランジスタと、
この負荷トランジスタの前記信号線側の主電極領域の電圧を一定にする第１のトランジスタとを備え、
前記第１のトランジスタの一方の主電極領域が前記負荷トランジスタの前記信号線側の主電極領域と接続され、他方の主電極領域が前記信号線に接続されており、
前記増幅素子で増幅された信号を前記信号線の電圧変化を元に読み出すことを特徴とする固体撮像装置。 - 特定の画素を選択する選択素子を画素の構成要素としてさらに含むことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出し転送する転送素子を画素の構成要素としてさらに含み、
前記増幅素子が、前記転送素子から転送された信号電荷を増幅することを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。 - 前記負荷トランジスタが、ＭＯＳトランジスタであって、前記信号線側主電極領域がドレインであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記第１のトランジスタは、ゲート接地のＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 光信号を信号電荷に変換して蓄積する光電変換素子と、この蓄積された前記信号電荷を増幅する増幅素子と、この増幅素子における前記信号電荷をリセットするリセット素子とを画素の構成要素として含み、前記増幅素子において増幅された信号が読み出される信号線を含む固体撮像装置であって、
前記信号線を介して前記増幅素子に定電流を供給する第１のトランジスタと、
ゲートが一定電位に固定された第２のトランジスタとを有し、
前記信号線と前記第１のトランジスタの主電極領域は前記第２のトランジスタを介して接続されており、
前記増幅素子で増幅された信号を前記信号線の電圧変化を元に読み出すことを特徴とする固体撮像装置。 - 光信号を信号電荷に変換して蓄積する光電変換素子と、この蓄積された前記信号電荷を増幅する増幅素子と、この増幅素子における前記信号電荷をリセットするリセット素子とを画素の構成要素として含み、前記増幅素子において増幅された信号が読み出される信号線を含む固体撮像装置であって、
前記信号線を介して前記増幅素子に定電流を供給するための、一端が接地電位に接続された負荷素子と、
この負荷素子の他端の電位を一定にするための定電圧手段とを有し、
前記信号線と前記負荷素子の他端は前記定電圧手段を介して接続されており、前記増幅素子で増幅された信号を前記信号線の電圧変化を元に読み出すことを特徴とする固体撮像装置。 - 結像光学系によって結像された像、又は密着配置されて露光された原稿の画像を光電変換する請求項１〜７のいずれかに記載の固体撮像装置と、
この固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする撮像システム。
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