(57)【要約】【課題】容量素子の電位を基準電位にリセットする能力が不足することで生じる画像不良を抑制する固体撮像装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。【解決手段】単位画素１から構成される画素アレイと、行選択回路と、単位画素１から出力された信号電位を蓄積する容量素子４と、容量素子４の電位を黒基準電位に設定する第１のＣＰ用トランジスタ５および第２のＣＰ用トランジスタ１６と、ＡＭＰ１３と、容量素子４の信号電位を出力アンプに出力させるＳＷ１１と、ＳＷ１１を順次選択してオン状態とすることでオン状態とされたＳＷ１１に対応する容量素子４の信号電位をＡＭＰ１３に順次出力させ、第２のＣＰ用トランジスタ１６を順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた第２のＣＰ用トランジスタ１６に対応する容量素子４の電位を黒基準電位に順次設定する第１のＳ／Ｒ８および第２のＳ／Ｒ１４とを備える。【選択図】図１
2010263509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配列された複数の単位画素から構成される画素アレイと、
前記単位画素を行単位で選択して信号電位を出力させる行選択手段と、
前記単位画素の列毎に設けられ、前記行選択手段により選択された単位画素から出力された信号電位を蓄積する容量素子と、
前記容量素子のそれぞれの電位を一括してリセット電位に設定するリセット手段と、
前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子とリセット電位との間に挿入され、該対応する容量素子の電位をリセット電位に設定するトランジスタと、
前記容量素子に蓄積された信号電位を出力する出力アンプと、
前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子と前記出力アンプとの間に挿入され、該対応する容量素子の信号電位を前記出力アンプに出力させるスイッチと、
前記スイッチを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記スイッチに対応する前記容量素子の信号電位を前記出力アンプに順次出力させ、前記トランジスタを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記トランジスタに対応する前記容量素子の電位をリセット電位に順次設定するシフトレジスタとを備える
固体撮像装置。
【請求項２】
前記シフトレジスタは、前記スイッチの選択から１クロック以上遅延して、選択された前記スイッチに対応する前記容量素子の電位をリセット電位に設定する前記トランジスタを選択する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記シフトレジスタは、１つの前記スイッチを選択している期間よりも少なくとも１クロック以上長い期間だけ１つの前記トランジスタを選択する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記トランジスタと接続されたリセット電位は、前記リセット手段が設定するリセット電位と異なる
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記シフトレジスタは、前記スイッチを順次選択してオン状態とする第１のシフトレジスタと、前記トランジスタを順次選択してオン状態とする第２のシフトレジスタとから構成される
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記固体撮像装置は、さらに、前記出力アンプの出力が任意の閾値以上のときに前記第２のシフトレジスタへのトリガパルスの供給を開始する比較手段を備える
請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記シフトレジスタは、１つのトリガパルスおよびクロックに基づいて前記スイッチを駆動する駆動パルスおよび前記トランジスタを駆動する駆動パルスを生成する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記シフトレジスタは、前記クロックの所定の１周期の期間で同一の前記容量素子に対応して設けられた前記スイッチおよび前記トランジスタを選択し、
前記スイッチが選択されている期間および前記トランジスタが選択されている期間は、それぞれ前記所定の１周期の半周期である
請求項７記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記シフトレジスタは、第１の駆動パルスを所定の前記スイッチに供給することにより前記所定のスイッチを選択した後に第２の駆動パルスを前記所定のスイッチと異なる前記スイッチに供給することにより前記所定のスイッチと異なるスイッチを選択し、前記第２の駆動パルスを前記所定のスイッチと同一の前記容量素子に対応して設けられた所定の前記トランジスタに供給することにより前記所定のトランジスタを選択する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記シフトレジスタは、第１の駆動パルスを所定の前記スイッチに供給することにより前記所定のスイッチを選択した後に第２の駆動パルスおよび第３の駆動パルスを前記所定のスイッチと異なる２つの前記スイッチにそれぞれ供給することにより前記所定のスイッチと異なる２つのスイッチを選択し、
前記固体撮像装置は、さらに、前記第２の駆動パルスおよび前記第３の駆動パルスのＯＲ出力を前記所定のスイッチと同一の前記容量素子に対応して設けられた所定の前記トランジスタに供給することにより前記所定のトランジスタを選択する演算手段を備える
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
固体撮像装置の駆動方法であって、
前記固体撮像装置は、
行列状に配列された複数の単位画素から構成される画素アレイと、
前記単位画素を行単位で選択して信号電位を出力させる行選択手段と、
前記単位画素の列毎に設けられ、前記行選択手段により選択された単位画素から出力された信号電位を蓄積する容量素子と、
前記容量素子のそれぞれの電位を一括してリセット電位に設定するリセット手段と、
前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子とリセット電位との間に挿入され、該対応する容量素子の電位をリセット電位に設定するトランジスタと、
前記容量素子に蓄積された信号電位を出力する出力アンプと、
前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子と前記出力アンプとの間に挿入され、該対応する容量素子の信号電位を前記出力アンプに出力させるスイッチとを備え、
前記スイッチを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記スイッチに対応する前記容量素子の信号電位を前記出力アンプに順次出力させ、前記トランジスタを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記トランジスタに対応する前記容量素子の電位をリセット電位に順次設定する
固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、特にＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）方式の固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像装置を用いたデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等が家庭用と業務用との区別に関わらず広く普及している。主な固体撮像装置としては、ＣＣＤ型イメージセンサとＭＯＳ型イメージセンサとの２種類がある。
【０００３】
このうちＭＯＳ型イメージセンサはＣＣＤ型イメージセンサに比べて低消費電力で動作可能、かつ既存のＭＯＳプロセスで製造可能等の利点があり、採用比率が大きくなりつつある。以下、図１６を用いて特許文献１に示された従来技術の固体撮像装置を示す。図１６は特許文献１の固体撮像装置の構成を示す回路図である。
【０００４】
図１６より、この固体撮像装置では、単位画素（セル）を構成する複数の画素ＭＯＳトランジスタ１０１が行列状に配列されている。そして、同固体撮像装置はシフトレジスタ等から構成される垂直走査回路（行選択回路）１０２及び水平走査回路１０８を備え、垂直走査回路１０２からの駆動パルスφＶｍは垂直選択線１０３を介してｍ行目の画素ＭＯＳトランジスタ１０１のゲートに入力される。
【０００５】
画素ＭＯＳトランジスタ１０１のソースは垂直信号線１０５に接続され、そのドレインは電源ＶＤＤが供給される電源線１０４に接続される。垂直信号線１０５には、動作ＭＯＳスイッチ１１３を介して信号電位（画素信号）を保持する負荷容量素子（負荷キャパシタ）１１４が接続される。負荷容量素子１１４は、垂直信号線１０５と接地電位との間に挿入される。動作ＭＯＳスイッチ１１３のゲートには動作パルスφＳＨが印加される。
【０００６】
負荷容量素子１１４には、負荷容量リセットＭＯＳスイッチ（クランプ用トランジスタ）１１５が並列接続され、負荷容量リセットＭＯＳスイッチ１１５のゲートにはリセットパルス（クランプパルス）φＣＲＳＴが印加される。負荷容量素子１１４は水平ＭＯＳスイッチ（列選択用スイッチ）１０９のドレインに接続され、水平ＭＯＳスイッチ１０９のソースは水平信号線１１０に接続される。ここで、負荷容量素子１１４の容量は、垂直信号線１０５のもつ容量と同等又はそれよりも大きく設定される。
【０００７】
水平走査回路１０８は、各水平ＭＯＳスイッチ１０９のゲートへ順次水平走査信号（パルス電圧）φＨｍを供給し、水平信号線１１０を通じて各負荷容量素子１１４に保持された信号電位を出力回路に供給させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２５５０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１の固体撮像装置は、各列の容量素子（列選択用スイッチ）の電位を基準電位にリセットするために、クランプパルスφＣＲＳＴにてクランプ用トランジスタを導通して同時にリセットをかける構造を持つ。しかし、特許文献１の固体撮像装置では、例えば過飽和光源を有する被写体の撮影が行われた場合、各列の容量素子の電位を黒基準電位にリセットする能力が不足し、基準電位へのリセットが不十分になる。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、容量素子の電位を基準電位にリセットする能力が不足することで生じる画像不良を抑制する固体撮像装置およびその駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は、行列状に配列された複数の単位画素から構成される画素アレイと、前記単位画素を行単位で選択して信号電位を出力させる行選択手段と、前記単位画素の列毎に設けられ、前記行選択手段により選択された単位画素から出力された信号電位を蓄積する容量素子と、前記容量素子のそれぞれの電位を一括してリセット電位に設定するリセット手段と、前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子とリセット電位との間に挿入され、該対応する容量素子の電位をリセット電位に設定するトランジスタと、前記容量素子に蓄積された信号電位を出力する出力アンプと、前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子と前記出力アンプとの間に挿入され、該対応する容量素子の信号電位を前記出力アンプに出力させるスイッチと、前記スイッチを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記スイッチに対応する前記容量素子の信号電位を前記出力アンプに順次出力させ、前記トランジスタを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記トランジスタに対応する前記容量素子の電位をリセット電位に順次設定するシフトレジスタとを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、各列の容量素子を一括してリセット（本リセット）すると共に、トランジスタを用いたリセットにより各列の容量素子を順次リセット（プリリセット）することができる。その結果、信号電位が出力されてから再度信号電位が容量素子に蓄積されるまでに、容量素子に対して２度のリセットを行うことができるので、容量素子の電位を基準電位にリセットする能力が不足することで生じる画像不良を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の固体撮像装置およびその駆動方法は、過飽和光源を有する被写体を撮影した時に各列の容量素子の電位を基準電位にリセットする能力が不足することで生じるストリーキングと呼ばれる偽信号を解消して、高画質の画像を得ることができる。その結果、明暗の差が激しい過飽和光源を有した被写体を撮影したときに、画像において被写体の過飽和光源の左右に横帯が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位が単位画素の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。
【図２】同実施形態の固体撮像装置において、画素部に過飽和信号が入力された場合のＳＷ（Ｎ）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【図３Ａ】同実施形態の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図３Ｂ】同実施形態の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図３Ｃ】同実施形態の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図４】比較例に係る固体撮像装置において、過飽和光源と暗部との両方を持った被写体を撮影した際における不具合を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例１に係る固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のＳＷ（Ｎ）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【図６Ａ】同変形例１の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図６Ｂ】同変形例１の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図６Ｃ】同変形例１の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例２に係る固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のＳＷ（Ｎ）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位が単位画素の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。
【図９】同実施形態の固体撮像装置において、画素部に過飽和信号が入力された場合のＳＷ（Ｎ）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【図１０Ａ】同実施形態の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図１０Ｂ】同実施形態の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図１０Ｃ】同実施形態の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位が単位画素の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。
【図１２】比較例に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位が単位画素の列単位に出力されるに至る部分の構成を例示する回路図である。
【図１３】同比較例の固体撮像装置における所定列の単位画素１の信号電位を出力させるときの駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１４】同比較例の固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のＳＷ（Ｎ）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【図１５Ａ】比較例の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図１５Ｂ】比較例の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図１５Ｃ】比較例の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図１５Ｄ】比較例の固体撮像装置により図４の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。
【図１６】従来技術の固体撮像装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位（画素信号）が単位画素１の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。
【００１７】
図１に示されるように、この固体撮像装置は、画素部（画素アレイ）と、サンプリング（以降、ＳＰと呼ぶ）用トランジスタ群と、列メモリ群と、第１のクランプ（以降、ＣＰと呼ぶ）用トランジスタ群と、列選択用の第１のシフトレジスタ（以降、Ｓ／Ｒと呼ぶ）８と、列選択用スイッチ（以下、ＳＷと呼ぶ）群と、水平信号線１２と、出力アンプ（以下、ＡＭＰと呼ぶ）１３と、第２のＳ／Ｒ１４と、第２のＣＰ用トランジスタ群と、垂直信号線１８と、行選択回路（図外）とを備える。
【００１８】
画素部は、行列状に設けられた複数の単位画素１から構成される。
ＳＰ用トランジスタ群は、垂直信号線１８を介して列方向に伝達された単位画素１の信号電位をサンプリングするためのＳＰ用トランジスタ３が単位画素１の列毎に設けられて構成される。ＳＰ用トランジスタ３のゲートには、ＳＰ用トランジスタ３を駆動するＳＰパルス２が入力される。
【００１９】
列メモリ群は、容量素子４が単位画素１の列毎に設けられて構成される。容量素子４は、行選択回路により選択された単位画素１から出力された信号電位を蓄積する。
【００２０】
第１のＣＰ用トランジスタ群は、容量素子４（ＳＷ１１）の電位を本リセットするための第１のＣＰ用トランジスタ５が容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成される。第１のＣＰ用トランジスタ５は、対応する容量素子４と黒基準電位６との間に挿入され、該対応する容量素子４の電位を黒基準電位６に設定する。第１のＣＰ用トランジスタ５のゲートには、第１のＣＰ用トランジスタ５を駆動するＣＰパルス７が入力される。第１のＣＰ用トランジスタ群は、本発明のリセット手段の一例であり、容量素子４のそれぞれの電位を一括してリセットとしての黒基準電位６に設定する。
【００２１】
第１のＳ／Ｒ８は、フリップフロップが単位画素１の列毎に設けられて構成され、ＳＷ１１を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされたＳＷ１１に対応する容量素子４の信号電位をＡＭＰ１３に順次出力させる。つまり、第１のＳ／Ｒ８は、ＳＷ１１を駆動（ＳＷ１１に駆動パルスを供給）して所定列の単位画素１の信号電位を水平信号線１２に出力させる。第１のＳ／Ｒ８にはトリガパルス９および駆動用クロックとしてのＳ／Ｒクロック１０が入力される。
【００２２】
ＳＷ群は、ＳＷ１１が容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成される。ＳＷ１１は、対応する容量素子４とＡＭＰ１３との間に挿入され、該対応する容量素子４の信号電位をＡＭＰ１３に出力させる。
【００２３】
水平信号線１２は、ＳＷ１１を介して出力された信号電位を水平方向に伝達する。
ＡＭＰ１３は、容量素子４に蓄積され、水平信号線１２により伝達された信号電位を出力する。
【００２４】
第２のＣＰ用トランジスタ群は、容量素子４（ＳＷ１１）の電位をプリリセットするための第２のＣＰ用トランジスタ１６が容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成される。第２のＣＰ用トランジスタ１６は、対応する容量素子４と黒基準電位６との間に挿入され、該対応する容量素子４の電位を黒基準電位６に設定する。
【００２５】
第２のＳ／Ｒ１４は、フリップフロップが容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成され、第２のＣＰ用トランジスタ１６を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた第２のＣＰ用トランジスタ１６に対応する容量素子４の電位を黒基準電位６に順次設定する。つまり、第２のＳ／Ｒ１４は、第２のＣＰ用トランジスタ１６をそれぞれ個別に駆動（第２のＣＰ用トランジスタ１６に駆動パルスを供給）して所定列の容量素子４（ＳＷ１１）の電位を黒基準電位６にプリリセットする。第２のＳ／Ｒ１４にはトリガパルス１５および駆動用クロックとしてのＳ／Ｒクロック１０が入力される。
【００２６】
なお、第１のＳ／Ｒ８および第２のＳ／Ｒ１４から構成されるシフトレジスタは、本発明のシフトレジスタの一例である。
【００２７】
行選択回路は、単位画素を１行単位で選択して信号電位を垂直信号線１８に出力させる。垂直信号線１８は、信号電位を垂直方向に伝達する。
【００２８】
次に、図２および図３を用いて、本実施形態に係る固体撮像装置の動作（駆動方法）について説明する。
【００２９】
図２は画素部に過飽和信号が入力された場合のＮ（Ｎは自然数）列目のＳＷ１１（以降ＳＷ（Ｎ）と略す）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【００３０】
まず垂直シフト期間にて、ＣＰパルス７がｈｉｇｈレベルとされて全列のＳＷ１１（容量素子４）の電位が黒基準電位６にリセット（本リセット）される。その後、ＣＰパルス７がｌｏｗレベルに戻され、ＳＰパルス２がｈｉｇｈレベルの期間で全列の単位画素１の信号電位が対応する容量素子４（ＳＷ１１）に保持される。
【００３１】
次にトリガパルス９が第１のＳ／Ｒ８に入力されたのを受けて、Ｓ／Ｒクロック１０にてＳＷ１１が順次選択されてゆき、ＳＷ（Ｎ）が選択された時にＮ列目の容量素子４（容量素子（Ｎ））に保持された信号電位がＡＭＰ１３より出力される。
【００３２】
このとき、トリガパルス１５がトリガパルス９よりもクロック１周期分遅れて第２のＳ／Ｒ１４に入力されたのを受けて、ＳＷ１１よりもクロック１周期分遅れてＳ／Ｒクロック１０にて各列の第２のＣＰ用トランジスタ１６が順次選択されてゆく。そしてＮ＋１列目のＳＷ１１（ＳＷ（Ｎ＋１））が選択されたときには、Ｎ列目の第２のＣＰ用トランジスタ１６が選択されて黒基準電位６がＳＷ（Ｎ）（容量素子（Ｎ））に供給される。本動作がプリリセットである。このプリリセットは選択された列のＳＷ１１（容量素子４）にしか動作しない。従って、第１のＳ／Ｒ８で各列のＳＷ１１が順次選択されてＡＭＰ１３より各列の容量素子４（ＳＷ１１）の信号電位が出力されていくと同時に、第２のＳ／Ｒ１４にて、クロック１周期分遅れて第１のＳ／Ｒ８で選択された列（ＡＭＰ１３への信号電位の出力が行われた列）の容量素子４（ＳＷ１１）の電位が黒基準電位６に順次プリリセットされてゆく。
【００３３】
図３Ａ〜図３Ｃは図４の様な過飽和光源と暗部の両方を持った被写体を撮影した際の複数の単位画素１（図４のＡ２ライン上の点線で囲った、過飽和光源と暗部との境界における過飽和光源の４画素と暗部の４画素との計８画素）の信号出力を説明するための図である。なお、図３Ａにおいて、画素１〜４は過飽和状態の単位画素１、画素５〜８は黒基準電位６に近い暗時状態の単位画素１を示している。
【００３４】
まず異なる列の画素１〜８から出力された信号電位が対応するＳＷ１１（ＳＷ（１）〜ＳＷ（８））に各々保持される。
【００３５】
次に図３Ｂおよび図３Ｃのタイミングチャートに示すように、第１のＳ／Ｒ８に入力されるトリガパルス９に対してトリガパルス１５がＳ／Ｒクロック１０の１周期分遅らせて入力されると、Ｓ／Ｒクロック１０の立ち上がりでＳＷ（１）が選択されてＡＭＰ１３よりＳＷ（１）の信号電位が出力される。そして、次のＳ／Ｒクロック１０の立ち上がりでＳＷ（２）が選択されてＡＭＰ１３からはＳＷ（２）の信号電位が出力されると共に、ＳＷ（１）に接続されている第２のＣＰ用トランジスタ１６が導通し、ＳＷ（１）の電位のみが黒基準電位６にプリリセットされる。
【００３６】
上記の様な手順で、Ｓ／Ｒクロック１０の供給を受けた第１のＳ／Ｒ８の制御のもとで各列のＳＷ１１の信号電位が順次ＡＭＰ１３より読み出されると共に、クロック１周期分遅れて各列のＳＷ１１の電位がひとつずつ順次黒基準電位６にプリリセットされてゆく。
【００３７】
画素５〜８からの出力は暗部の単位画素１の出力であり、黒基準電位６に近いので、プリリセットにてＳＷ１１を黒基準電位６にリセットできる。一方、画素１〜４の出力は過飽和状態の単位画素１の出力であるため、プリリセットではＳＷ１１を黒基準電位６にリセットしきれない場合がある。しかしながら、次の垂直シフト期間において、ＣＰパルス７のｈｉｇｈレベル時に全列同時に本リセットが実施されるので、ＳＷ（１）〜ＳＷ（４）の様に黒基準電位６にリセットしきれなかったＳＷ１１があったとしても最終的には全てのＳＷ１１（ＳＷ（１）〜ＳＷ（８））が黒基準電位６にリセットされる。垂直シフト期間でのＣＰパルス７による本リセットは、全ての列を同時にリセットするのに対し、プリリセットは各列ひとつずつを順次リセットしてゆく。よって、プリリセット時の負荷容量などの負担は軽く、かつリセット期間は短いという利点がある。加えて、例え過飽和信号をリセットする等のときにプリリセット期間で該当するＳＷ１１を黒基準電位６にリセットしきれずに黒基準電位６よりも少し大きい電位になったとしても、次の垂直シフト期間でのＣＰパルス７による本リセットで、十分に黒基準電位６にリセットすることができる。つまり信号出力期間での各列単位のプリリセットと、垂直シフト期間での全列同時に実施する本リセットとの２度のリセットを実施することで、各列のＳＷ１１の信号電位がどの様な状態にあったとしても、黒基準電位６にリセットすることができる。
【００３８】
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置では、列単位でのリセット操作が可能となるように第２のＳ／Ｒ１４および第２のＣＰ用トランジスタ群が追加される。そして、信号出力期間において、第１のＳ／Ｒ８にて各列のＳＷ１１を順次選択しＡＭＰ１３より容量素子４の信号電位を出力させるのと並行して、第２のＳ／Ｒ１４にて該信号電位の出力が行われた容量素子４（ＳＷ１１）を選択して黒基準電位６へのプリリセットを実施する。さらに、その後の垂直シフト期間においてＣＰパルス７にて黒基準電位６への本リセットをして各列の容量素子４（ＳＷ１１）の電位を確実に黒基準電位６にリセットする。その結果、本リセット時の能力不足を補うことで、ストリーキングと呼ばれる過飽和光源の左右に生じる横帯発生を防止することが出来る。
【００３９】
なお、本実施形態に係る固体撮像装置は、第２のＳ／Ｒ１４が第１のＳ／Ｒ８よりも数クロック分遅延して動作する構成を有するとした。しかし、同固体撮像装置は、ＡＭＰ１３の出力が任意の閾値以上のときに第２のＳ／Ｒ１４へのトリガパルスの供給を開始する比較回路をさらに備え、所定の期間だけ第２のＳ／Ｒ１４を動作させる構成を有していてもよい。つまり、ＡＭＰ１３の出力をコンパレータ等に入力させ、任意の閾値以上でｈｉｇｈレベルを出力させるようなコンパレータ出力とトリガパルス１５とをＡＮＤ回路で選択出力させる構成を有していてもよい。この構成によれば、ストリーキングが発生する様な過飽和光源が無い被写体を撮影する場合、第２のＳ／Ｒ１４を停止させて消費電力を軽減させることも可能である。
【００４０】
また、本実施形態に係る固体撮像装置において、第１のＣＰ用トランジスタ５および第２のＣＰ用トランジスタ１６のいずれもが同一の固定基準電位（黒基準電位）に接続され、プリリセットおよび本リセットのいずれにおいても容量素子４（ＳＷ１１）の電位は同一の固定基準電位（黒基準電位６）にリセットされるとした。しかし、第２のＣＰ用トランジスタ１６と接続された固定基準電位は第１のＣＰ用トランジスタ群が設定する固定基準電位と異なり、プリリセットおよび本リセットにおいて容量素子４（ＳＷ１１）の電位は異なる固定基準電位にリセットされてもよい。例えば、本リセットでの基準電位に対しプリリセットでの基準電位を高く設定することで、全列の容量素子４（ＳＷ１１）のプリリセット時の電位を高めに設定でき、例えプリリセットが不十分で既定の基準電位に到達しなかったとしても、本リセットにより既定の基準電位により近くすることができる。
【００４１】
（変形例１）
以下、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置（図１）の別の駆動方法について変形例１を用いて説明する。
【００４２】
図５は、本変形例に係る固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のＳＷ（Ｎ）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【００４３】
まず垂直シフト期間にて、ＣＰパルス７がｈｉｇｈレベルとされて全列のＳＷ１１（容量素子４）の電位が黒基準電位６に本リセットされる。その後、ＣＰパルス７がｌｏｗレベルに戻され、ＳＰパルス２がｈｉｇｈレベルの期間で全列の単位画素１の信号電位が対応する容量素子４（ＳＷ１１）に保持される。
【００４４】
次にトリガパルス９が第１のＳ／Ｒ８に入力されたのを受けて、Ｓ／Ｒクロック１０にてＳＷ１１が順次選択されてゆき、ＳＷ（Ｎ）が選択された時に容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））に保持された信号電位がＡＭＰ１３より出力される。
【００４５】
このとき、トリガパルス１５がトリガパルス９よりもクロック２周期分遅れて第２のＳ／Ｒ１４に入力されたのを受けて、ＳＷ１１の選択よりもクロック２周期分遅れてＳ／Ｒクロック１０にて各列の第２のＣＰ用トランジスタ１６が順次選択されてゆく。そしてＮ＋２列目のＳＷ１１（ＳＷ（Ｎ＋２））が選択されたときには、Ｎ列目の第２のＣＰ用トランジスタ１６が選択されて容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））がプリリセットされる。従って、ＳＷ（Ｎ）の選択と容量素子（Ｎ）のプリリセットとの間には、１クロック分の間隔が発生する。
【００４６】
図６Ａ〜図６Ｃは、図４の様な過飽和光源と暗部との両方を持った被写体を撮影した際の複数の単位画素１（図４のＡ２ライン上の点線で囲った、過飽和光源と暗部との境界における過飽和光源の４画素と暗部の４画素との計８画素分）の信号出力を説明するための図である。なお、図６Ａにおいて、画素１〜４は過飽和状態の単位画素１、画素５〜８は黒基準電位６に近い暗時状態の単位画素１を示している。
【００４７】
まず異なる列の画素１〜８から出力された信号電位が対応するＳＷ１１（ＳＷ（１）〜ＳＷ（８））に各々保持される。
【００４８】
次に図６Ｂおよび図６Ｃのタイミングチャートに示すように、第１のＳ／Ｒ８に入力されるトリガパルス９に対してトリガパルス１５がＳ／Ｒクロック１０の２周期分遅らせて入力されると、Ｓ／Ｒクロック１０の立ち上がりでＳＷ（１）が選択されてＡＭＰ１３よりＳＷ（１）の信号電位が出力される。そして、次のＳ／Ｒクロック１０の立ち上がりでＳＷ（２）が選択されてＡＭＰ１３からはＳＷ（２）の信号電位が出力されるが、その時点ではＳＷ（１）は過飽和電位を保持しつづけた状態である。さらに、次のＳ／Ｒクロック１０の立ち上がりでＳＷ（３）が選択されてＡＭＰ１３からはＳＷ（３）の信号電位が出力されると共に、ＳＷ（１）に接続されている第２のＣＰ用トランジスタ１６が導通し、ＳＷ（１）の電位のみが黒基準電位６にプリリセットされる。
【００４９】
この様に、ＳＷ１１の選択とプリリセットとの間には１クロック分の間隔が発生するのに加え、同じ時刻（クロックの立ち上がり）で選択されるＳＷ１１とプリリセットされるＳＷ１１とは隣接せず、１列分離れた（ＳＷ１１を１つ挟んで設けられた）状態となる。
【００５０】
以上のように、本変形例の駆動方法によれば、トリガパルス１５の入力タイミングをトリガパルス９の入力タイミングに対してＳ／Ｒクロック１０の２周期以上遅延させる。従って、ＳＷ１１の選択後に１クロック分の間隔をおいてプリリセットが行われるので、切替の影響によりプリリセットが効果的に実施できなかったり、選択されたＳＷ１１の隣でプリリセットが実施されることでプリリセットに起因したノイズが発生して選択されたＳＷ１１の出力に影響が及ぼされたりすることを防止できる。
【００５１】
なお、本変形例の駆動方法において、第２のＳ／Ｒ１４は、ＳＷ１１の選択から２クロック遅延して、選択されたＳＷ１１に対応する容量素子４の電位を黒基準電位６に設定する第２のＣＰ用トランジスタ１６を選択するとした。しかし、ＳＷ１１の選択と第２のＣＰ用トランジスタ１６の選択との間の間隔は１クロック以上であれば２クロックに限られない。
【００５２】
（変形例２）
以下、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置（図１）の別の駆動方法について変形例２を用いて説明する。
【００５３】
図７は本変形例に係る固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のＳＷ（Ｎ）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【００５４】
まず垂直シフト期間にて、ＣＰパルス７をｈｉｇｈレベルとして全列のＳＷ１１（容量素子４）の電位が黒基準電位６に本リセットされる。その後、ＣＰパルス７がｌｏｗレベルに戻され、ＳＰパルス２がｈｉｇｈレベルの期間で全列の単位画素１の信号電位が対応する容量素子４（ＳＷ１１）に保持される。
【００５５】
次にトリガパルス９が第１のＳ／Ｒ８に入力されたのを受けて、Ｓ／Ｒクロック１０にてＳＷ１１が順次選択されてゆき、ＳＷ（Ｎ）が選択された時に容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））に保持された信号電位がＡＭＰ１３より出力される。
【００５６】
このとき、トリガパルス１５がトリガパルス９よりもクロック１周期分遅れて第２のＳ／Ｒ１４に入力されたのを受けて、ＳＷ１１よりもクロック１周期分遅れてＳ／Ｒクロック１０にて各列の第２のＣＰ用トランジスタ１６が順次選択されてゆく。そしてＳＷ（Ｎ＋１）が選択されたときには、Ｎ列目の第２のＣＰ用トランジスタ１６が選択されてＳＷ（Ｎ）（容量素子（Ｎ））がプリリセットされる。
【００５７】
ここで、トリガパルス１５はクロック２周期分の幅を持つため、第２のＳ／Ｒ１４によるプリリセット期間はクロック２周期分となり、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法と比べ、プリリセット期間が２倍となる。よって、プリリセットが２倍の効力を持つ。
【００５８】
以上のように、本変形例の駆動方法によれば、プリリセット期間が長くなる。過飽和状態の単位画素１の信号電位を蓄積する容量素子４のリセットを十分に行えない場合でも、トリガパルス１５の選択期間を上記の様な内容でクロック単位にて広げることで、本リセットの期間を短くする、又はプリリセットのみで容量素子４（ＳＷ１１）の電位を黒基準電位６にリセットすることができる。プリリセットのみでリセットを行う場合、垂直シフト期間におけるＣＰパルス７による本リセットは不要となる。その結果、垂直シフト期間におけるＣＰパルス７がｈｉｇｈレベルとなる期間を縮めることができ、垂直シフト等、垂直シフト期間で必要となるパルスの幅を増やしたり、垂直シフト期間自体を縮めることができる。
【００５９】
なお、本変形例の駆動方法において、トリガパルス１５としてトリガパルス９とは異なるパルスが外部から入力されるとした。しかし、任意の段数で構成され、第１のＳ／Ｒ８および第２のＳ／Ｒ１４と同様にＳ／Ｒクロック１０で駆動する第３のＳ／Ｒを設け、第３のＳ／Ｒに第１のＳ／Ｒ８用のトリガパルス（トリガパルス９）を入力し、第１のＳ／Ｒ８用のトリガパルスを任意のクロック数分シフトさせて得られたパルスを、第２のＳ／Ｒ１４用のトリガパルスとして入力させる構成をとっても効果は変わらない。
【００６０】
また、本変形例の駆動方法において、第２のＳ／Ｒ１４は、１つのＳＷ１１を選択している期間の２倍の期間だけ１つの第２のＣＰ用トランジスタ１６を選択するとした。しかし、第２のＣＰ用トランジスタ１６を選択している期間は、１つのＳＷ１１を選択している期間よりも少なくとも１クロック以上長い期間であれば２倍に限られない。
【００６１】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位（画素信号）が単位画素１の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。
【００６２】
図８に示されるように、この固体撮像装置は、単位画素１から構成され画素部と、ＳＰ用トランジスタ３から構成されるＳＰ用トランジスタ群と、容量素子４から構成される列メモリ群と、第１のＣＰ用トランジスタ５から構成される第１のＣＰ用トランジスタ群と、Ｓ／Ｒ２８と、ＳＷ群と、水平信号線１２と、ＡＭＰ１３と、第２のＣＰ用トランジスタ群と、垂直信号線１８と、行選択回路（図外）とを備える。
【００６３】
ＳＰ用トランジスタ３のゲートにはＳＰパルス２が入力され、第１のＣＰ用トランジスタ５のゲートにはＣＰパルス７が入力される。
【００６４】
ＳＷ群は、ＳＷ３１が容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成される。ＳＷ３１は、対応する容量素子４とＡＭＰ１３との間に挿入され、該対応する容量素子４の信号電位をＡＭＰ１３に出力させる。
【００６５】
Ｓ／Ｒ２８は、２つのフリップフロップが容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成され、ＳＷ３１を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされたＳＷ３１に対応する容量素子４の信号電位をＡＭＰ１３に順次出力させる。つまり、Ｓ／Ｒ２８は、ＳＷ３１を駆動（ＳＷ３１に駆動パルスを供給）して所定列の単位画素１の信号電位を水平信号線１２に出力させる。
【００６６】
Ｓ／Ｒ２８は、第２のＣＰ用トランジスタ３４を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた第２のＣＰ用トランジスタ３４に対応する容量素子４（ＳＷ３１）の電位を黒基準電位６に順次設定する。つまり、Ｓ／Ｒ２８は、第２のＣＰ用トランジスタ３４を駆動（第２のＣＰ用トランジスタ３４に駆動パルスを供給）して所定列の容量素子４（ＳＷ３１）の電位を黒基準電位６にプリリセットする。
【００６７】
Ｓ／Ｒ２８には１つのトリガパルス２９および駆動用クロックとしてＳ／Ｒクロック３０が入力され、Ｓ／Ｒ２８は１つのトリガパルス２９およびＳ／Ｒクロック３０に基づいてＳＷ３１を駆動する駆動パルスおよび第２のＣＰ用トランジスタ３４を駆動する駆動パルスを生成する。
【００６８】
Ｓ／Ｒ２８は、Ｓ／Ｒクロック３０の所定の１周期の期間で同一の容量素子４に対応して設けられたＳＷ３１および第２のＣＰ用トランジスタ３４を選択する。このとき、ＳＷ３１が選択されている期間および第２のＣＰ用トランジスタ３４が選択されている期間は、それぞれＳ／Ｒクロック３０の所定の一周期の半周期である。従って、所定の列について、Ｓ／Ｒ２８を駆動するＳ／Ｒクロック３０の半周期で容量素子４（ＳＷ３１）の信号電位がＡＭＰ１３に出力され、残り半周期で容量素子４（ＳＷ３１）の電位が黒基準電位６に設定される。
【００６９】
第２のＣＰ用トランジスタ群は、容量素子４（ＳＷ３１）の電位をプリリセットするための第２のＣＰ用トランジスタ３４が容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成される。第２のＣＰ用トランジスタ３４は、対応する容量素子４と黒基準電位６との間に挿入され、該対応する容量素子４の電位を黒基準電位６に設定する。
【００７０】
次に、図９および図１０Ａ〜図１０Ｃを用いて、本実施形態に係る固体撮像装置の動作について説明する。
【００７１】
図９は画素部に過飽和信号が入力された場合のＮ列目のＳＷ（Ｎ）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【００７２】
まず垂直シフト期間にて、ＣＰパルス７がｈｉｇｈレベルとされて全列のＳＷ３１（容量素子４）の電位が黒基準電位６に本リセットされる。その後、ＣＰパルス７がｌｏｗレベルに戻され、ＳＰパルス２がｈｉｇｈレベルの期間で全列の単位画素１の信号電位が対応する容量素子４（ＳＷ３１）に保持される。
【００７３】
次に、トリガパルス２９がＳ／Ｒ２８に入力されたのを受けて、Ｓ／Ｒクロック３０の立ち上がりにてＳＷ３１が順次選択されてゆき、ＳＷ（Ｎ）が選択された時に容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））に保持された信号電位がＡＭＰ１３より出力される。
【００７４】
このとき、ＳＷ（Ｎ）の選択からクロック半周期分遅れてＳ／Ｒクロック３０の立下りでＮ列目の第２のＣＰ用トランジスタ３４が選択（導通）され、黒基準電位６が容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））に供給されてプリリセットが実施される。ＳＷ（Ｎ）の選択期間はＳ／Ｒクロック３０の１周期分であるが、Ｓ／Ｒクロック３０がｈｉｇｈレベルの期間で容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））の信号電位がＡＭＰ１３より出力され、Ｓ／Ｒクロック３０の立ち下がり以降のｌｏｗレベルの期間では容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））の電位のプリリセットが実施される。
【００７５】
図１０Ａ〜図１０Ｃは図４の様な過飽和光源と暗部の両方を持った被写体を撮影した際の複数の単位画素１（図４のＡ２ライン上の点線で囲った、過飽和光源と暗部との境界における過飽和光源の４画素と暗部の４画素との計８画素）の信号出力を説明するための図である。なお、図１０Ａにおいて、画素１〜４は過飽和状態の単位画素１、画素５〜８は黒基準電位６に近い暗時状態の単位画素１を示している。
【００７６】
まず異なる列の画素１〜８から出力された信号電位が対応するＳＷ３１（ＳＷ（１）〜ＳＷ（８））に各々保持される。
【００７７】
次に図１０Ｂおよび図１０Ｃのタイミングチャートに示すように、Ｓ／Ｒクロック３０の立ち上がりでＳＷ（１）が選択されてＡＭＰ１３よりＳＷ（１）の信号電位が出力される。そして、Ｓ／Ｒクロック３０立ち下がりでＳ／Ｒ２８から第２のＣＰ用トランジスタ３４を導通させる信号が出力され、Ｓ／Ｒクロック３０がｌｏｗレベルの期間にてＳＷ（１）の信号電位のみが黒基準電位６にプリリセットされる。
【００７８】
上記の様な手順で、Ｓ／Ｒクロック３０の供給を受けたＳ／Ｒ２８の制御のもとで各列のＳＷ３１の信号電位がクロック周期で順次ＡＭＰ１３より読み出されると共に、クロックの半周期分遅れたクロックの立ち下がり以降のｌｏｗレベルの期間にて各列のＳＷ３１の電位がひとつずつ順次黒基準電位６にプリリセットされてゆく。
【００７９】
画素５〜８からの出力は暗部の単位画素１の出力であり、黒基準電位６に近いので、プリリセットにてＳＷ３１を黒基準電位６にリセットできる。一方、画素１〜４は過飽和状態の単位画素１の出力であるため、プリリセットではＳＷ３１を黒基準電位６にリセットしきれない場合がある。しかしながら、次の垂直シフト期間において、ＣＰパルス７のｈｉｇｈレベル時に全列同時に本リセットが実施されるので、ＳＷ（１）〜ＳＷ（４）の様に黒基準電位６にリセットしきれなかったＳＷ３１があったとしても、最終的には全てのＳＷ１１（ＳＷ（１）〜ＳＷ（８））が黒基準電位６にリセットされる。
【００８０】
第１の実施形態の固体撮像装置では、第１のＳ／Ｒおよび第２のＳ／Ｒの２つのＳ／Ｒを設け、クロックツリーを考慮して２つのＳ／Ｒを同期して駆動させる必要があった。しかし、本実施形態の固体撮像装置では、Ｓ／Ｒはひとつのみであるので、クロックツリーを考慮した駆動を行う必要がない。但し、本実施形態の固体撮像装置の構成ではＳＷ（Ｎ）の信号電位をＡＭＰ１３より出力させる場合に信号出力期間がクロックの半周期になり、かつプリリセット期間もクロックの半周期になる。しかし、Ｎ＋１列目のＳ／Ｒ２８からプリリセット信号を取り出す構成にすることで、１．５周期遅れてプリリセットが実施されるので、従来通りＮ列目の容量素子４（ＳＷ３１）の信号電位をＡＭＰ１３より出力させる期間をクロックの１周期分にすることができる。また、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）のＣＤＳ（相関二重サンプリング）タイミングを調整し、第１の実施形態の固体撮像装置と比較して半分の周期でＣＤＳをかけることでもこれに対応することができる。
【００８１】
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置は、Ｓ／Ｒ２８に供給されるＳ／Ｒクロック３０の立ち上がりと立ち下がりを利用し、ＳＷ３１の選択およびプリリセットを順次行う。すなわち、固体撮像装置では、Ｓ／Ｒクロック３０がｈｉｇｈレベルの期間で所定列のＳＷ３１が選択されてＡＭＰ１３より信号電位が出力された後、Ｓ／Ｒクロック３０がｌｏｗレベルの期間にて選択された所定列の容量素子４に対して黒基準電位６へのプリリセットが実施される。従って、第１の実施形態に係る固体撮像装置の様に２本のＳ／Ｒが並列に動作し、レイアウト他の影響で遅延差が生じることはない。また、垂直シフト期間においてＣＰパルス７にて黒基準電位６への本リセットをする方法にてリセット時の能力不足を補うことで、ストリーキングと呼ばれる過飽和光源の左右に生じる横帯発生を防止できる。
【００８２】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位（画素信号）が単位画素１の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。
【００８３】
図１１に示されるように、この固体撮像装置は、単位画素１から構成される画素部と、ＳＰ用トランジスタ３から構成されるＳＰ用トランジスタと、容量素子４から構成される列メモリ群と、第１のＣＰ用トランジスタ５から構成される第１のＣＰ用トランジスタ群と、Ｓ／Ｒ４８と、ＳＷ群と、水平信号線１２と、ＡＭＰ１３と、第２のＣＰ用トランジスタ群と、垂直信号線１８と、行選択回路（図外）とを備える。
【００８４】
ＳＰ用トランジスタ３のゲートにはＳＰパルス２が入力され、第１のＣＰ用トランジスタ５のゲートにはＣＰパルス７が入力される。
【００８５】
ＳＷ群は、ＳＷ５１が容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成される。ＳＷ５１は、対応する容量素子４とＡＭＰ１３との間に挿入され、該対応する容量素子４の信号電位をＡＭＰ１３に出力させる。
【００８６】
Ｓ／Ｒ４８は、フリップフロップが容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成され、ＳＷ５１を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされたＳＷ５１に対応する容量素子４の信号電位をＡＭＰ１３に順次出力させる。つまり、Ｓ／Ｒ４８は、ＳＷ５１を駆動（ＳＷ５１に駆動パルスを供給）して所定列の単位画素１の信号電位を水平信号線１２に出力させる。
【００８７】
Ｓ／Ｒ４８は、第２のＣＰ用トランジスタ５４を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた第２のＣＰ用トランジスタ５４に対応する容量素子４の電位を黒基準電位６に順次設定する。つまり、Ｓ／Ｒ４８は、第２のＣＰ用トランジスタ５４を駆動（第２のＣＰ用トランジスタ５４に駆動パルスを供給）して所定列の容量素子４（ＳＷ５１）の電位を黒基準電位６にプリリセットする。
【００８８】
Ｓ／Ｒ４８にはトリガパルス４９および駆動用クロックとしてＳ／Ｒクロック５０が入力される。Ｓ／Ｒ４８では、Ｎ列目のフリップフロップの出力がＮ列目のＳＷ５１（ＳＷ（Ｎ））に、Ｎ＋１列目のフリップフロップの出力がＮ列目の第２のＣＰ用トランジスタ５４に接続される。この構成により、Ｓ／Ｒ４８は、第１の駆動パルス（Ｎ列目のフリップフロップの出力パルス）を所定のＳＷ５１に供給することにより所定のＳＷ５１を選択した後に第２の駆動パルス（Ｎ＋１列目のフリップフロップの出力パルス）を所定のＳＷ５１と異なるＳＷ５１に供給することにより所定のＳＷ５１と異なるＳＷ５１を選択し、第２の駆動パルスを所定のＳＷ５１と同一の容量素子４に対応して設けられた所定の第２のＣＰ用トランジスタ５４（Ｎ列目の第２のＣＰ用トランジスタ５４）に供給することにより所定の第２のＣＰ用トランジスタ５４を選択する。
【００８９】
第２のＣＰ用トランジスタ群は、容量素子４（ＳＷ５１）の電位をプリリセットするための第２のＣＰ用トランジスタ５４が容量素子４のそれぞれに対応して単位画素１の列毎に設けられて構成される。第２のＣＰ用トランジスタ５４は、対応する容量素子４と黒基準電位６との間に挿入され、該対応する容量素子４の電位を黒基準電位６に設定する。
【００９０】
本実施形態に係る固体撮像装置の動作は、第１および第２の実施形態に係る固体撮像装置の動作と同様である。
【００９１】
つまり、まず垂直シフト期間にて、ＣＰパルス７がｈｉｇｈレベルとされて全列のＳＷ５１（容量素子４）の電位が黒基準電位６に本リセットされる。その後、ＣＰパルス７がｌｏｗレベルに戻され、ＳＰパルス２がｈｉｇｈレベルの期間で全列の単位画素１の信号電位が対応する容量素子（ＳＷ５１）に保持される。
【００９２】
次に、トリガパルス４９がＳ／Ｒ４８に入力されたのを受けて、Ｓ／Ｒクロック５０の立ち上がりにてＳＷ５１が順次選択されてゆき、ＳＷ（Ｎ）が選択された時に容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））に保持された信号電位がＡＭＰ１３より出力される。Ｎ列目の第２のＣＰ用トランジスタ５４にｌｏｗレベルが供給されているときには、容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））に信号電位が保持され続ける。
【００９３】
このとき、Ｓ／Ｒクロック５０の立ち上がりにてＮ＋１列目のＳＷ５１（ＳＷ（Ｎ＋１））が選択されると、Ｓ／Ｒ４８のＮ＋１列目のフリップフロップからＮ列目の第２のＣＰ用トランジスタ５４にｈｉｇｈレベルが供給され、容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））の電位が黒基準電位６にプリリセットされる。よって、所定列についてＳＷ５１の選択とプリリセットとの間には、Ｓ／Ｒクロック５０の１周期分の時間差が生じる。
【００９４】
上記構成を有する固体撮像装置では、第１の実施形態の固体撮像装置の様にプリリセット用のＳ／Ｒを別途設ける必要がなく、また、第２の実施形態の固体撮像装置の様にプリリセットにＳ／Ｒクロック５０の立ち下がりを用いるためのクロックの立ち下がりで動作するフリップフロップをＳ／Ｒ４８に別途設ける必要が無い。
【００９５】
なお、上記構成を有する固体撮像装置では、ＳＷ（Ｎ）を選択した後、Ｓ／Ｒ４８のＮ＋１列目のフリップフロップの出力でＳＷ（Ｎ）がプリリセットされるとした。しかし、Ｓ／Ｒ４８のＮ＋２列目のフリップフロップの出力でＳＷ（Ｎ）がプリリセットされてもよい。
【００９６】
また、上記構成を有する固体撮像装置において、Ｓ／Ｒ４８は、第１の駆動パルス（Ｎ列目のフリップフロップの出力パルス）を所定のＳＷ５１（ＳＷ（Ｎ））に供給することにより所定のＳＷ５１を選択した後に第２の駆動パルス（Ｎ＋１列目のフリップフロップの出力パルス）および第３の駆動パルス（Ｎ＋２列目のフリップフロップの出力パルス）を所定のＳＷ５１と異なる２つのＳＷ５１（ＳＷ（Ｎ＋１）およびＳＷ（Ｎ＋２））にそれぞれ供給することにより所定のＳＷ５１と異なる２つのＳＷ５１を選択し、固体撮像装置は、さらに、第２の駆動パルスおよび第３の駆動パルスのＯＲ出力を所定のＳＷ５１と同一の容量素子４（容量素子（Ｎ））に対応して設けられた所定の第２のＣＰ用トランジスタ５４（Ｎ列目の第２のＣＰ用トランジスタ５４）に供給することにより所定の第２のＣＰ用トランジスタ５４を選択する演算回路を備えてもよい。この場合、Ｓ／Ｒ４８のＮ＋１列目およびＮ＋２列目のフリップフロップのＯＲ出力といった複数のフリップフロップのＯＲ出力で第２のＣＰ用トランジスタ５４をオン状態としてＳＷ（Ｎ）がプリリセットされる。その結果、プリリセットの期間を広げることが可能である。
【００９７】
以上のように本実施形態に係る固体撮像装置によれば、Ｓ／Ｒ４８は、Ｎ列目のフリップフロップの出力でＭ（Ｍは自然数でＮ＝Ｍの場合もある）列目のＳＷ５１を選択してＡＭＰ１３より信号電位を出力させ、Ｎ＋１列目のフリップフロップの出力でＭ列目の第２のＣＰ用トランジスタ５４を導通させてＭ列目の容量素子４（ＳＷ５１）の電位を黒基準電位６にプリリセットする。従って、黒基準電位６のプリリセットのためにＳＷ５１を駆動するＳ／Ｒ４８とは別にＳ／Ｒを設けたり、プリリセットにクロックの立ち下がりを使うために立ち下がり同期のフリップフロップの段数を増やしたりすることなくプリリセットを実施できる。また、プリリセットの後の垂直シフト期間においてＣＰパルス７にて黒基準電位６への本リセットをして各列の容量素子４（ＳＷ５１）の電位が確実に黒基準電位６にリセットされる。その結果、本リセット時の能力不足を補うことで、ストリーキングと呼ばれる過飽和光源の左右に生じる横帯発生を防止することが出来る。
【００９８】
（比較例）
以下、本発明の第１〜第３の実施形態の固体撮像装置と比較される固体撮像装置について比較例を用いて説明する。
【００９９】
図１２は本比較例に係る固体撮像装置（ＭＯＳ型イメージセンサ）における、画素部より出力された信号電位が単位画素１の列単位に出力されるに至る部分の構成を例示する回路図である。
【０１００】
図１２に示されるように、この固体撮像装置は、単位画素１から構成される画素部と、ＳＰ用トランジスタ３から構成されるＳＰ用トランジスタ群と、容量素子４から構成される列メモリ群と、第１のＣＰ用トランジスタ５から構成されるＣＰ用トランジスタ群と、Ｓ／Ｒ７８と、ＳＷ群、水平信号線１２と、ＡＭＰ１３と、垂直信号線１８と、行選択回路（図外）とを備える。
【０１０１】
ＳＰ用トランジスタ３のゲートにはＳＰパルス２が入力され、第１のＣＰ用トランジスタ５のゲートにはＣＰパルス７が入力される。第１のＣＰ用トランジスタ５には、黒基準電位６が接続される。
【０１０２】
ＳＷ群は、ＳＷ８１が単位画素１の列毎に設けられて構成される。
Ｓ／Ｒ７８は、フリップフロップが単位画素１の列毎に設けられて構成され、単位画素１の列毎に設けられたＳＷ８１を駆動（ＳＷ８１に駆動パルスを供給）して所定列の単位画素１の信号電位を水平信号線１２に出力させる。Ｓ／Ｒ７８にはトリガパルス７９および駆動用クロックとしてＳ／Ｒクロック８０が入力される。
【０１０３】
上記構成を有する図１２の固体撮像装置では、容量素子４の電位は、ＣＰパルス７にて第１のＣＰ用トランジスタ５を操作して全列の容量素子４（ＳＷ８１）が同時に黒基準電位６に一旦リセットされる。単位画素１で受光量に応じた信号電位が発生し、ＳＰパルス２による操作を受けてＳＰ用トランジスタ３は、ＳＰパルス２がｈｉｇｈレベルの期間に、その発生した信号電位を行単位に一括で容量素子４（ＳＷ８１）に保持させる。Ｓ／Ｒ７８は任意のトリガパルス７９を起点にＳ／Ｒクロック８０にて各列のＳＷ８１を順次選択し、容量素子４（ＳＷ８１）の信号電位は水平信号線１２を通じてＡＭＰ１３より出力される。
【０１０４】
図１３は図１２の固体撮像装置における所定列の単位画素１の信号電位を出力させるときの駆動方法を示すタイミングチャートである。
【０１０５】
まず単位画素１から出力された信号電位はＳＰパルス２をｈｉｇｈレベルにしてＳＰ用トランジスタ３をＯＮさせることで容量素子４に保持される。このとき、ＣＰパルス７をｈｉｇｈレベルにして容量素子４（ＳＷ８１）を黒基準電位６に接続し、ＣＰパルス７がｈｉｇｈレベルの期間に各列の容量素子４（ＳＷ８１）の電位が黒基準電位６にリセットされるようにして各列の単位画素１の信号電位が容量素子４に保持される。
【０１０６】
次に、Ｓ／Ｒ７８により１列単位でＳＷ８１が順次選択され、選択された列の容量素子４（ＳＷ８１）の信号電位がＡＭＰ１３より順次出力される。
【０１０７】
上記駆動方法によれば、各列全ての容量素子４（ＳＷ８１）の電位はＣＰパルス７にて一旦黒基準電位６にリセットされ、黒基準電位６を基準とした電位という形で信号電位が設定されるため、各列間で基準レベルにバラツキの無い、均一な信号電位が得られる。一方、黒基準電位６にリセットされる構造を持たない固体撮像装置の場合、基準電位について列ごとにバラツキを生じるため、画像において各列のバラツキが縦線となって表示される。
【０１０８】
このような比較例に係る固体撮像装置では、各列の容量素子４（ＳＷ８１）の電位を黒基準電位６にリセットするために、ＣＰパルス７にて第１のＣＰ用トランジスタ５を導通して各列の容量素子４（ＳＷ８１）に同時にリセットをかける構造となっている。しかし、以下の理由で、黒基準電位６へのリセットが不十分になる。
【０１０９】
第１の理由は、単位画素１の列数が多く、負荷容量が大きい、ということである。第２の理由は、黒基準電位６と第１のＣＰ用トランジスタ５とを結ぶラインが長く負荷容量が大きい、ということである。第３の理由は、黒基準電位６の供給能力が小さい、ということである。第４の理由は、第１のＣＰ用トランジスタ５の能力が小さい、ということである。第５の理由は、ＣＰパルス７のｈｉｇｈレベル（リセット）の期間が短く、黒基準電位６までに到達する時間が十分に確保できない、ということである。
【０１１０】
上記の第１〜第５の理由による特性不良が生じないように固体撮像装置の回路設計が行わるが、その場合には回路規模や面積が大きくなる等してコスト的に不利となる。また、連写性能を向上させるための高速化に対応するためにはリセット期間を短くせざるを得ないし、負荷容量が大きくなる傾向の一眼カメラ用途の大判センサの場合は、負荷容量を小さくすることが困難である。従って、図１２の比較例の固体撮像装置では、入射光量によって、黒基準電位６へのリセットに各列でバラツキが生じることがある。
【０１１１】
以下に、図面を用いて、図１２の比較例の固体撮像装置の特性不良の詳細について説明する。
【０１１２】
図４は、図１２の比較例の固体撮像装置における特性不良（不具合）を示す図である。
図４（ａ）に示す様な被写体を図１２の固体撮像装置で撮影すると、図４（ａ）および図４（ｂ）のＡ１およびＡ２で示される水平方向ラインにおける暗部の出力レベルは同じとした場合、図４（ｂ）に示すセンサ出力画像において、Ａ１の暗部の出力レベルに対し、Ａ２の過飽和光源の左右にある暗部の出力レベルが大きくなり、過飽和光源の左右に帯状の偽信号が生じる場合がある。この偽信号がストリーキングと呼ばれるものである。なお、図４（ａ）の様な被写体は暗部の背景の中央に過飽和光源があるものであり、実際の事例では、暗い部屋から明るい外光の入る窓を移した場合に相当する。
【０１１３】
次に、ストリーキングが発生する理由を図１４および図１５を用いて説明する。
図１４は画素部に過飽和信号が入力された場合のＳＷ（Ｎ）の電位変化を示すタイミングチャートである。
【０１１４】
本比較例に係る固体撮像装置の駆動は、垂直シフト期間と、信号出力期間との２期間に大別される。垂直シフト期間では主に単位画素１の行走査および電位のリセット等が実施され、信号電位は出力されない。信号出力期間では単位画素１の行単位で容量素子４（ＳＷ８１）に保持された信号電位がＳ／Ｒ７８による駆動を受けて順次ＡＭＰ１３より出力される。
【０１１５】
本比較例に係る固体撮像装置の駆動では、まず垂直シフト期間にて単位画素１の行が選択され、選択された行の単位画素１の信号電位がＳＰパルス２のｈｉｇｈレベルの期間にて容量素子４を介してＳＷ８１に保持される。その際、ＣＰパルス７がｈｉｇｈレベルの期間で容量素子４（ＳＷ８１）の電位が黒基準電位６にリセットされ、ＣＰパルス７がｌｏｗレベルに戻った後、ＳＰパルス２がｈｉｇｈレベルの期間で信号電位が容量素子４（ＳＷ８１）に保持される。
【０１１６】
次に、トリガパルス７９がＳ／Ｒ７８に入力されたのを受けて、Ｓ／Ｒクロック８０にてＳＷ８１が順次選択されてゆき、ＳＷ（Ｎ）が選択され、容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））に保持された信号電位がＡＭＰ１３より出力される。その後、次の単位画素１の行の信号電位が容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））に保持される前に再びＣＰパルス７にて容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））の電位が黒基準電位６にリセットされる。
【０１１７】
ここで、容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））の信号電位が小さければ、次のＣＰパルス７がｈｉｇｈレベルの期間で容易に容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））の電位を黒基準電位６にリセットすることが可能であるが、過飽和光源のように容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））の信号電位が大きい場合、リセット期間に容量素子（Ｎ）（ＳＷ（Ｎ））の電位が黒基準電位６に戻りきらない場合が発生する。
【０１１８】
図１５Ａおよび図１５Ｂは図４の被写体を撮影した際の複数の単位画素１（図４のＡ１ライン上中の点線で囲んだ８画素）の信号出力を説明するための図である。図１５Ｃおよび図１５Ｄは図４の被写体を撮影した際の複数の単位画素１（図４のＡ２ライン上中の点線で囲んだ８画素）の電位変化を説明するための図である。なお、図１５Ｃおよび図１５Ｄにおいて、画素１〜４は過飽和状態の単位画素１、画素５〜８は黒基準電位６に近い暗時状態の単位画素１を示している。
【０１１９】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、８画素全てが暗時状態であり、８画素に対応して設けられた８つのＳＷ８１のレベルが一様に黒基準電位６にほぼ等しい場合、ＣＰパルス７にて８つのＳＷ８１に対して同時にリセットを実施することで、８つのＳＷ８１を一様に黒基準電位６にリセットすることが出来る。しかしながら、図１５Ｃおよび図１５Ｄに示すように、８画素に過飽和状態および暗時状態が含まれ、８画素に対応して設けられた８つのＳＷ８１のレベルに黒基準電位６および過飽和レベルが含まれる場合、ＣＰパルス７にて８つのＳＷ８１に対して同時にリセットを実施しても、８つのＳＷ８１を一様に黒基準電位６にリセットすることが出来ない。なぜならば、図１４にて示したように、過飽和電位のＳＷ８１をリセットさせるためにリセットの能力が使い果たされるため、過飽和状態の画素１〜４に対応して設けられた４つのＳＷ８１に加え、暗時状態の画素５〜８に対応して設けられた４つのＳＷ８１までも黒基準電位６にリセットしきれなくなるからである。特に上記第１〜第５の理由により黒基準電位６へのリセットが不十分となる場合、全８つのＳＷ８１が黒基準電位６にリセットしきれない不具合が顕著となる。この時、図４のＡ２ライン上の暗時状態の画素５〜８に対応して設けられたＳＷ８１におけるリセット後の電位は図４のＡ１ライン上の暗時状態の画素１〜８に対応して設けられたＳＷ８１におけるリセット後の電位よりも大きくなる。従って、過飽和状態の単位画素１を含むラインにおける暗時状態の単位画素１の信号電位が大きくなり、画像において白帯となるストリーキングが発生する。
【０１２０】
また、ＣＰパルス７によるリセットは全列のＳＷ８１に対して同時に行われるため、光学的黒エリア（ＯＢ部）までもが影響を受けて偽信号が発生する場合がある。この場合、ＡＦＥにてＯＢクランプすると、図４のＡ１ライン上の単位画素１の光学的黒レベル（ＯＢレベル）に対して図４のＡ２ライン上の単位画素１のＯＢレベルが高くなるため、ＡＦＥ以降の信号処理における黒レベルに黒沈みが生じ、黒帯となる別要因のストリーキングが発生する。
【０１２１】
以上、本発明の固体撮像装置およびその駆動方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明は、固体撮像装置およびその駆動方法に有用であり、特に高画素ＭＯＳ型固体撮像装置およびその駆動方法として有用である。
【符号の説明】
【０１２３】
１    単位画素
２    ＳＰパルス
３    ＳＰ用トランジスタ
４    容量素子
５    第１のＣＰ用トランジスタ
６    黒基準電位
７    ＣＰパルス
８    第１のＳ／Ｒ
９、１５、２９、４９、７９    トリガパルス
１０、３０、５０、８０    Ｓ／Ｒクロック
１１、３１、５１、８１    ＳＷ
１２    水平信号線
１３    ＡＭＰ
１４    第２のＳ／Ｒ
１６、３４、５４    第２のＣＰ用トランジスタ
１８、１０５    垂直信号線
２８、４８、７８    Ｓ／Ｒ
１０１    画素ＭＯＳトランジスタ
１０２    垂直走査回路
１０３    垂直選択線
１０４    電源線
１０８    水平走査回路
１０９    水平ＭＯＳスイッチ
１１０    水平信号線
１１３    動作ＭＯＳスイッチ
１１４    負荷容量素子
１１５    負荷容量リセットＭＯＳスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６】
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