JPH114384A - 固体撮像素子とその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 増幅型の固体撮像素子において、ブラン
キング期間中における出力部の変化を防止し、それによ
る悪影響を防止する。 【解決手段】 本発明は、水平及び／又は垂直ブランキ
ング期間中はリセット手段８により出力部７をリセット
状態に保持するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子、特
に各画素で検出した光を該画素にて光電変換及び増幅
し、電気信号の形で垂直信号線に読み出して例えばコン
デンサ等からなる信号保持手段に一時的に蓄積（保持）
し、その蓄積（保持）された信号を水平走査動作により
スイッチングされるスイッチング手段を介して水平信号
線に伝送し、出力部を介して出力する増幅型の固体撮像
素子と、その駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子として、各画素で検出した
光を該画素にて光電変換及び増幅し、電気信号の形で垂
直信号線に読み出して例えばコンデンサ等からなる信号
保持手段に一時的に蓄積（保持）し、その蓄積（保持）
された信号を水平走査動作によりスイッチングされるス
イッチング手段を介して水平信号線に伝送し、出力部を
介して出力する所謂増幅型の固体撮像素子があり、斯か
る固体撮像素子に関しても本願出願人は例えば特願平２
−２７８４１５号（特開平４−１５４２８１号公報）等
により各種提案を行っている。

【０００３】斯かる固体撮像素子は、各画素で検出した
光を信号電荷に変換した後その信号電荷のままで垂直転
送レジスタ及び水平転送レジスタにより垂直転送及び水
平転送して出力アンプまで搬送するタイプの所謂ＣＣＤ
型の固体撮像素子とは異なり、電荷のままで各画素から
出力部まで搬送するわけではないので、ＣＣＤによる電
荷の搬送中にノイズが侵入するという弊害が小さく、低
ノイズ化を図り易いという利点を有する。

【０００４】図２（Ａ）〜（Ｃ）はそのような増幅型の
固体撮像素子の一例を説明するためのものであり、
（Ａ）は固体撮像素子の概略構成を示す構成図、（Ｂ）
はリセット手段を示す回路図、（Ｃ）はリセット手段の
駆動を示すタイミングチャートである。図面において、
１は各画素（ｐｉｘｅ１ピクセル）を示し、光電変換素
子、集電領域、リセット用ＭＯＳトランジスタ、増幅用
トランジスタ等を有しているが、その詳細は本発明の解
決課題と直接関係しないので説明を省略する。（１，
４）、（２，４）等は各画素１のｘ，ｙ座標を示す。各
画素１の検出光は光電変換及び増幅され、各画素１の垂
直走査によりスイッチングされるトランジスタ２を介し
て垂直信号線３に伝達される。

【０００５】ｃａは信号保持用コンデンサで、各垂直信
号線３に対応して２個ずつ設けられている。図２に示し
た例では全画素読み出しができるように偶数ラインの信
号と奇数ラインの信号を互いに別の信号保持用コンデン
サに保持できるようにするために各垂直信号線３に対応
して２個ずつ信号保持用コンデンサを設けているが、そ
のように全画素読み出しをする必要がない固体撮像素子
の場合には、各垂直信号線３に対応して１個ずつ信号保
持用コンデンサｃａを設ければよい。４は各垂直信号線
３からの信号を信号保持用コンデンサｃａに伝達するス
イッチングトランジスタで、サンプルホールド信号ＳＨ
１、ＳＨ２（全画素読み出しをしない場合にはＳＨ２は
不必要である。）により制御される。５は各信号保持用
コンデンサｃａに対応して設けられ、該信号保持用コン
デンサｃａに保持された信号を水平信号線６に伝送する
スイッチングトランジスタで、水平走査動作によりスイ
ッチングされる。

【０００６】７は出力部を成すアンプで、非反転入力端
子に電圧ＶＢを受け、反転入力端子に上記水平信号線６
からの信号を受け、出力端子から信号を固体撮像素子の
出力信号として送出する。８はリセット手段で、図２
（Ｂ）に示すように、ＣＭＯＳトランジスタによるスイ
ッチング素子からなり、信号ＲＮ、ＲＰによりスイッチ
ング制御され、上記アンプ７の反転入力端子と出力端子
との間に接続されている。

【０００７】該リセット手段８は信号ＲＮが「ハイ」
に、ＲＰが「ロウ」になったとき導通し、アンプ７の出
力をその非反転入力端子のレベルＶＢと等しいレベルに
してリセットする。また、逆に、信号ＲＮが「ロウ」
に、ＲＰが「ハイ」になったとき非導通状態になり、ア
ンプ７からその反転入力端子に入力された信号に応じた
レベルの信号を出力させる。該リセット手段８はアンプ
７が１画素（ピクセル）の信号を出力するとき毎に導通
状態にされてそのアンプ７をリセットする役割を果た
す。

【０００８】そして、従来においてリセット手段８は、
図２（Ｃ）に示すように、有効期間か無効期間かを問わ
ず固体撮像素子の動作中は常に一定周期でオン、オフ制
御されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては、上述したように、リセット手段８が、有効期間か
無効期間かを問わず固体撮像素子の動作中は常に一定周
期でオン、オフ制御されていたので、該オン、オフ制御
によるところの無効期間中における固体撮像素子の出力
変化が固体撮像素子の本来の信号に影響したり、後段に
おける信号処理に悪影響を及ぼすことが少なくなかっ
た。また、分ランキング期間中には基板電圧の大きな変
化や、垂直走査動作があるので、それにより出力アンプ
７の出力が影響され、不安定となり、その他へ悪影響を
及ぼす。

【００１０】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、各画素で検出した光を該各画素にて
光電変換及び増幅し、電気信号の形で垂直信号線に読み
出して例えばコンデンサ等からなる信号保持手段一時的
に蓄積し、その蓄積された信号を水平走査によりスイッ
チングされるスイッチング手段を介して水平信号線に伝
達し、出力部を介して出力する増幅型の固体撮像素子に
おいて、ブランキング期間中における出力部の出力の変
化を防止し、それによる悪影響を防止することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、水平及び／又
は垂直ブランキング期間中はリセット手段により出力部
をリセット状態に保持するようにしてなる、或いは保持
することを特徴とする。

【００１２】従って、本発明によれば、出力部が水平及
び／又は垂直ブランキング期間中リセット手段によりリ
セット状態に保持されるので、その無効期間中出力が安
定し、変化しない。依って、無効期間中における出力部
の出力変化により他へ悪影響を及ぼすことを防止するこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、水平及び／又は垂直ブ
ランキング期間中はリセット手段により出力部をリセッ
ト状態に保持するようにしてなる、或いはする。本発明
は水平ブランキング期間中のみリセット状態を保持し続
けるという形態でも、垂直ブランキング期間中のみリセ
ット状態を保持し続けるという形態でも、垂直ブランキ
ング期間中と水平ブランキング期間中の両方ともリセッ
ト状態を保持し続けるという形態でも実施することがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）はそのような本発明固体撮
像素子の第１の実施例を説明するためのものであり、
（Ａ）は固体撮像素子の概略構成を示す構成図、（Ｂ）
はリセット手段を示す回路図、（Ｃ）はリセット手段の
駆動を示すタイミングチャートである。図面において、
１は各画素（ｐｉｘｅ１ピクセル）を示し、光電変換素
子、集電領域、リセット用ＭＯＳトランジスタ、増幅用
トランジスタ等を有しているが、その詳細は本発明の本
質と直接関係しないので説明を省略する。（１，４）、
（２，４）等は各画素１のｘ，ｙ座標を示す。各画素１
の検出光は光電変換及び増幅され、各画素１の垂直走査
によりスイッチングされるトランジスタ２を介して垂直
信号線３に伝達される。

【００１５】ｃａは信号保持用コンデンサで、各垂直信
号線３に対応して２個ずつ設けられている。本例では全
画素読み出しができるように偶数ラインの信号と奇数ラ
インの信号を互いに別の信号保持用コンデンサに保持で
きるようにするために各垂直信号線３に対応して２個ず
つ信号保持用コンデンサを設けているが、そのように全
画素読み出しをする必要がない固体撮像素子の場合に
は、各垂直信号線３に対応して１個ずつ信号保持用コン
デンサｃａを設ければよい。尚、本実施例においては、
各垂直信号線に対応して２個ずつ信号保持用コンデンサ
Ｃａを有するので、全画素読み出しができ、この場合に
は１画素（ピクセル）分ずつ出力する。４は各垂直信号
線３からの信号を信号保持用コンデンサｃａに伝達する
スイッチングトランジスタで、サンプルホールド信号Ｓ
Ｈ１、ＳＨ２（全画素読み出しをしない場合にはＳＨ２
は不必要である。）により制御される。５は各信号保持
用コンデンサｃａに対応して設けられ、該信号保持用コ
ンデンサｃａに保持された信号を水平信号線６に伝送す
るスイッチングトランジスタで、水平走査動作によりス
イッチングされる。

【００１６】７は出力部を成すアンプで、非反転入力端
子に電圧ＶＢを受け、反転入力端子に上記水平信号線６
からの信号を受け、出力端子から信号を固体撮像素子の
出力信号として送出する。８はリセット手段で、図２
（Ｂ）に示すように、ＣＭＯＳトランジスタによるスイ
ッチング素子からなり、信号ＲＮ、ＲＰによりスイッチ
ング制御され、上記アンプ７の反転入力端子と出力端子
との間に接続されている。

【００１７】該リセット手段８は信号ＲＮが「ハイ」
に、ＲＰが「ロウ」になったとき導通し、アンプ７の出
力をその非反転入力端子のレベルＶＢと等しいレベルに
してリセットする。また、逆に、信号ＲＮが「ロウ」
に、ＲＰが「ハイ」になったとき非導通状態になり、ア
ンプ７からその反転入力端子に入力された信号に応じた
レベルの信号を出力させる。該リセット手段８はアンプ
７が１画素（ピクセル）の信号を出力するとき毎に導通
状態にされてそのアンプ７をリセットする役割を果た
す。

【００１８】本実施例のリセット手段８は、有効期間は
当然に出力部７を、１画素分の信号を出力し終える毎に
リセットする動作を一定周期で繰り返し続けるが、図１
（Ｃ）に示すように、無効期間（水平及び／又は垂直ブ
ランキング期間中）は、導通状態にされて出力部８をリ
セット状態に保持し続ける。即ち、その無効期間中は、
信号ＲＮが「ハイ」に、ＲＰが「ロウ」に保持されるの
で、リセット手段８が導通状態を保ち続けるのである。
従って、その無効期間中は出力部７の出力はその反転入
力端子に受けているＶＢレベルと同一のレベルに保た
れ、出力レベルが安定する。

【００１９】依って、本実施例によれば、無効期間中に
おける出力部の出力変化により他へ悪影響を及ぼすこと
を防止することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、出力部が水平及び／又
は垂直ブランキング期間中リセット手段によりリセット
状態に保持されるので、その無効期間中出力が安定し、
変化しない。依って、無効期間中における出力部の出力
変化により他へ悪影響を及ぼすことを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明固体撮像素子の第１の
実施例を説明するためのものであり、（Ａ）は固体撮像
素子の概略構成を示す構成図、（Ｂ）はリセット手段を
示す回路図、（Ｃ）はリセット手段の駆動を示すタイミ
ングチャートである。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は増幅型の固体撮像素子の従来
例を説明するためのものであり、（Ａ）は固体撮像素子
の概略構成を示す構成図、（Ｂ）はリセット手段を示す
回路図、（Ｃ）はリセット手段の駆動を示すタイミング
チャートである。

【符号の説明】

１・・・画素、３・・・垂直信号線、ｃａ・・・信号保
持手段（信号保持用コンデンサ）、６・・・水平信号
線、７・・・出力部、８・・・リセット手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光電変換素子とそれに蓄積された信号電
   荷を増幅して電気信号にするトランジスタを少なくとも
   有し、垂直及び水平方向に二次元配列され、垂直走査さ
   れて上記電気信号を出力する複数の画素と、該画素の各
   垂直列に対応して設けられ、該画素から出力された電気
   信号を伝送する垂直信号線と、各垂直信号線に対応して
   設けられ、該垂直信号線を通じて送られてきた上記電気
   信号を一時的に保持する信号保持手段と、水平信号線
   と、該各信号保持手段に対応して設けられ、水平走査動
   作によりスイッチングされて上記信号保持手段に一時的
   に保持された電気信号を上記水平信号線に伝えるスイッ
   チング手段と、上記水平信号線に伝わった電気信号を出
   力する出力部と、該出力部を各画素からの信号の送出を
   終える毎にリセットするリセット手段と、を少なくとも
   有する固体撮像素子において、 水平及び／又は垂直ブランキング期間中は上記リセット
   手段により上記出力部をリセット状態に保持するように
   してなる。ことを特徴とする固体撮像素子。
2. 【請求項２】 光電変換素子とそれに蓄積された信号電
   荷を増幅して電気信号にするトランジスタを少なくとも
   有し、垂直及び水平方向に二次元配列され垂直走査され
   て上記電気信号を出力する複数の画素と、該画素の各垂
   直列に対応して設けられ、該画素から出力された電気信
   号を伝送する垂直信号線と、各垂直信号線に対応して設
   けられ、該垂直信号線を通じて送られてきた上記電気信
   号を一時的に保持する信号保持手段と、水平信号線と、
   該各信号保持手段に対応して設けられ、水平走査動作に
   よりスイッチングされて上記信号保持手段に一時的に保
   持された電気信号を上記水平信号線に伝えるスイッチン
   グ手段と、上記水平信号線に伝わった電気信号を出力す
   る出力部と、該出力部を各画素からの信号の送出を終え
   る毎にリセットするリセット手段と、を少なくとも有す
   る固体撮像素子の駆動方法において、 水平及び／又は垂直ブランキング期間中は上記リセット
   手段により上記出力部をリセット状態に保持する。こと
   を特徴とする固体撮像素子の駆動方法。