(57)【要約】【課題】  画像のノイズを低減する。【解決手段】  固体撮像素子は、光電変換素子、転送スイッチ、増幅トランジスタおよび画素選択スイッチを含む画素と、増幅器と、スイッチ制御部とを有している。光電変換素子は、光信号を信号電荷に変換する。転送スイッチは、光電変換素子からの信号電荷をフローティングディフュージョン領域に転送する。増幅トランジスタは、フローティングディフュージョン領域に転送された信号電荷に基づく信号を生成する。画素選択スイッチは、増幅トランジスタからの信号を選択的に垂直信号線に出力する。増幅器は、垂直信号線に出力された信号を増幅する。そして、スイッチ制御部は、転送スイッチがオンの期間中、画素選択スイッチをオフする。【選択図】    図３
2010278787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を信号電荷に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子からの前記信号電荷をフローティングディフュージョン領域に転送する転送スイッチと、前記フローティングディフュージョン領域に転送された前記信号電荷に基づく信号を生成する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタからの信号を選択的に垂直信号線に出力する画素選択スイッチとを有する画素と、
前記垂直信号線に出力された信号を増幅する増幅器と、
前記転送スイッチがオンの期間中、前記画素選択スイッチをオフするスイッチ制御部とを備えていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子において、
前記増幅器は、反転増幅器であることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１記載の固体撮像素子において、
前記増幅器の増幅率は、８倍以上であることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１記載の固体撮像素子において、
前記転送スイッチがオフからオンに切り替わる前の状態での前記画素の出力に対応するノイズ信号を蓄積するノイズ信号蓄積部と、
前記信号電荷に対応する画像信号を蓄積する画像信号蓄積部と、
前記増幅器と前記ノイズ信号蓄積部との間に設けられ、前記増幅器から出力される前記ノイズ信号を前記ノイズ信号蓄積部に転送するノイズ信号選択スイッチと、
前記増幅器と前記画像信号蓄積部との間に設けられ、前記増幅器から出力される前記画像信号を前記画像信号蓄積部に転送する画像信号選択スイッチとを備え、
前記スイッチ制御部は、前記ノイズ信号選択スイッチがオンからオフに切り替わった後で、かつ、前記転送スイッチがオフからオンに切り替わる前に、前記画素選択スイッチをオフすることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１記載の固体撮像素子において、
複数の前記画素により構成される画素群を備え、
前記光電変換素子および前記転送スイッチは、前記画素毎に設けられ、
前記フローティングディフュージョン領域、前記増幅トランジスタおよび前記画素選択スイッチは、前記画素群毎に設けられ、前記画素群を構成する前記複数の画素に共用されていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項６】
光信号を信号電荷に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子からの前記信号電荷をフローティングディフュージョン領域に転送する転送スイッチと、前記フローティングディフュージョン領域に転送された前記信号電荷に基づく信号を生成する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタからの信号を選択的に垂直信号線に出力する画素選択スイッチとを有する画素と、
前記垂直信号線に出力された信号を増幅する増幅器とを備えた固体撮像素子の駆動方法において、
前記転送スイッチがオンの期間中、前記画素選択スイッチをオフすることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子および固体撮像素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラ等の撮像装置には、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の固体撮像素子が使用されている。この種の固体撮像素子は、光電変換素子を有する複数の画素がマトリクス状に配置されている。また、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子は、マトリクス状に配置された各画素から読み出された信号を増幅する信号増幅部（以下、カラムアンプとも称する）を有している（例えば、特許文献１）。例えば、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子では、画素は、入射光の光量に応じて信号電荷を生成するフォトダイオード等の光電変換素子、転送トランジスタ、フローティングディフュージョン領域、増幅トランジスタおよびリセットトランジスタを有している。
【０００３】
この種のＣＭＯＳ型の固体撮像素子では、例えば、フォトダイオードで発生した信号電荷は、転送トランジスタがオン状態のときに、フローティングディフュージョン領域に転送される。そして、例えば、増幅トランジスタは、フローティングディフュージョン領域に蓄積された電荷に基づく信号電圧を、マトリクス状に配置された画素の列毎に設けられた垂直信号線に出力する。なお、リセットトランジスタは、フローティングディフュージョン領域に信号電荷が転送される前に、フローティングディフュージョン領域の電荷を初期状態にリセットする。また、例えば、上述したカラムアンプは、各画素から垂直信号線を介して受ける信号を増幅する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６９４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のＣＭＯＳ型の固体撮像素子では、例えば、転送トランジスタのゲートに高レベルの電圧が印加されている期間中（転送トランジスタがオン状態のとき）、転送トランジスタのゲートとフローティングディフュージョン領域とのカップリングにより、フローティングディフュージョン領域の電圧は、上昇する。すなわち、転送トランジスタがオン状態の期間、フローティングディフュージョン領域の電圧は、フォトダイオードで発生した信号電荷に基づく所望の電圧に比べて高い電圧に維持される。そして、転送トランジスタのゲートに印加される電圧が低レベルに変化したとき（転送トランジスタがオフ状態のとき）、フローティングディフュージョン領域の電圧は、フォトダイオードで発生した信号電荷に基づく所望の電圧に戻る。
【０００６】
すなわち、転送トランジスタがオン状態の期間では、カラムアンプに入力される垂直信号線の電圧は、所望の電圧に比べて高い電圧である。例えば、カラムアンプが演算増幅器により構成された反転増幅器の場合、カラムアンプは、転送トランジスタがオン状態のとき、所望の入力電圧に比べて高い電圧を反転増幅するため、所望の出力電圧に比べて低い電圧を出力する。
【０００７】
したがって、カラムアンプの増幅率が高い状態で暗い画像が撮影された場合、転送トランジスタがオン状態の期間中、カラムアンプの出力電圧をＧＮＤレベル（接地電圧）以下にするような電圧が、カラムアンプに入力されるおそれがある。この場合、カラムアンプは、出力電圧をＧＮＤレベル（接地電圧）以下にできないため、イマジナリーショートが成立しなくなり、正常動作の範囲から外れる。なお、転送トランジスタがオフ状態に戻り、垂直信号線の電圧が所望の電圧に戻った場合でも、カラムアンプが一時的に正常動作の範囲から外れた影響により、カラムアンプの出力電圧は、所望の出力電圧に戻らない。
【０００８】
また、出力電圧の誤差（転送トランジスタがオフ状態に戻った後のカラムアンプの出力電圧と、所望の出力電圧との差）は、カラムアンプ毎に異なるため、画像に縦筋の固定パターンノイズが発生する。特に、カラムアンプの増幅率が高い場合、画像の縦筋ノイズは、顕著に発生する。なお、固体撮像素子の高感度化のためには、カラムアンプの増幅率を高くする必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、カラムアンプを有する固体撮像素子において、画像の縦筋ノイズを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
固体撮像素子は、光電変換素子、転送スイッチ、増幅トランジスタおよび画素選択スイッチを含む画素と、増幅器と、スイッチ制御部とを有している。光電変換素子は、光信号を信号電荷に変換する。転送スイッチは、光電変換素子からの信号電荷をフローティングディフュージョン領域に転送する。増幅トランジスタは、フローティングディフュージョン領域に転送された信号電荷に基づく信号を生成する。画素選択スイッチは、増幅トランジスタからの信号を選択的に垂直信号線に出力する。増幅器は、垂直信号線に出力された信号を増幅する。そして、スイッチ制御部は、転送スイッチがオンの期間中、画素選択スイッチをオフする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カラムアンプを有する固体撮像素子において、画像の縦筋ノイズを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態における固体撮像素子の概要を示す図である。
【図２】図１に示した固体撮像素子の画素の一例を示す図である。
【図３】図１に示した固体撮像素子の動作の一例を示す図である。
【図４】図１に示したカラムアンプの入出力電圧の一例を示す図である。
【図５】図１に示したカラムアンプの入出力電圧の別の例を示す図である。
【図６】縦筋ノイズとカラムアンプの増幅率との関係の一例を示す図である。
【図７】図１に示した固体撮像素子を用いて構成された撮像装置の一例を示す図である。
【図８】図２に示した画素の変形例を示す図である。
【図９】図２に示した画素の別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態を示している。この実施形態の固体撮像素子１０は、例えば、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子であり、画素アレイ２０、垂直走査回路３０、定電流源４０、増幅器（以下、カラムアンプとも称する）５０、蓄積信号選択部６０、信号蓄積部７０、水平選択スイッチ部８０、水平走査回路９０および垂直信号線１００有している。
【００１５】
画素アレイ２０は、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２にマトリクス状に配置された複数の画素２２を有している。以下、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２を、行方向Ｄ１および列方向Ｄ２ともそれぞれ称する。例えば、各画素２２は、入射光の光量に応じた電気信号を生成する。また、列方向Ｄ２に配置された複数の画素２２は、列毎に設けられた垂直信号線１００により、互いに接続されている。
【００１６】
垂直走査回路３０は、制御信号ＳＥＬ、ＲＳＴ、ＴＸを用いて、画素アレイ２０の画素２２を行毎に制御する。例えば、垂直走査回路３０は、制御信号ＳＥＬ（ｎ）、ＲＳＴ（ｎ）、ＴＸ（ｎ）を制御し、ｎ行目の各画素２２の信号を各垂直信号線１００に出力する。また、例えば、垂直走査回路３０は、制御信号ＳＥＬ（ｎ＋１）、ＲＳＴ（ｎ＋１）、ＴＸ（ｎ＋１）を制御し、ｎ＋１行目の各画素２２の信号を各垂直信号線１００に出力する。以下、制御信号ＳＥＬ、ＲＳＴ、ＴＸを選択信号ＳＥＬ、リセット信号ＲＳＴ、転送信号ＴＸともそれぞれ称する。
【００１７】
定電流源４０は、各画素２２からの信号を読み出すために、画素アレイ２０の画素２２の列毎に設けられている。例えば、各電流源４０は、各垂直信号線１００に接続されている。カラムアンプ５０は、例えば、演算増幅器を用いて構成された反転増幅器であり、画素アレイ２０の画素２２の列毎に設けられている。各カラムアンプ５０は、各画素２２から各垂直信号線１００を介して読み出された信号を反転増幅する。
【００１８】
蓄積信号選択部６０は、画素アレイ２０の画素２２の列毎に設けられた画像信号選択スイッチＭＳ１およびノイズ信号選択スイッチＭＮ１を有している。例えば、画像信号選択スイッチＭＳ１は、ｎＭＯＳトランジスタであり、ソースが信号蓄積部７０の画像信号蓄積部ＣＳに接続され、ドレインがカラムアンプ５０の出力に接続され、ゲートで制御信号ＴＳを受けている。この場合、画像信号選択スイッチＭＳ１は、制御信号ＴＳが高レベルの期間にオンし、カラムアンプ５０から入力された信号を信号蓄積部７０に出力する。
【００１９】
また、例えば、ノイズ信号選択スイッチＭＮ１は、ｎＭＯＳトランジスタであり、ソースが信号蓄積部７０のノイズ信号蓄積部ＣＮに接続され、ドレインがカラムアンプ５０の出力に接続され、ゲートで制御信号ＴＮを受けている。この場合、ノイズ信号選択スイッチＭＮ１は、制御信号ＴＮが高レベルの期間にオンし、カラムアンプ５０から入力された信号を信号蓄積部７０に出力する。以下、画像信号選択スイッチＭＳ１、ノイズ信号選択スイッチＭＮ１をトランジスタＭＳ１、ＭＮ１ともそれぞれ称する。
【００２０】
信号蓄積部７０は、画素アレイ２０の画素２２の列毎に設けられた画像信号蓄積部ＣＳおよびノイズ信号蓄積部ＣＮを有している。例えば、画像信号蓄積部ＣＳは、容量であり、一方の端子がトランジスタＭＳ１のソースに接続され、他方の端子が接地されている。また、例えば、ノイズ信号蓄積部ＣＮは、容量であり、一方の端子がトランジスタＭＮ１のソースに接続され、他方の端子が接地されている。以下、画像信号蓄積部ＣＳ、ノイズ信号蓄積部ＣＮを容量ＣＳ、ＣＮともそれぞれ称する。
【００２１】
水平選択スイッチ部８０は、画素アレイ２０の画素２２の列毎に設けられた画像信号出力スイッチＭＳ２およびノイズ信号出力スイッチＭＮ２を有している。例えば、画像信号出力スイッチＭＳ２およびノイズ信号出力スイッチＭＮ２は、ｎＭＯＳトランジスタである。以下、画像信号出力スイッチＭＳ２、ノイズ信号出力スイッチＭＮ２をトランジスタＭＳ２、ＭＮ２ともそれぞれ称する。
【００２２】
例えば、トランジスタＭＳ２は、ソースから画像信号ＯＵＴＳを出力し、ドレインがトランジスタＭＳ１のソースおよび容量ＣＳの一方の端子に接続され、ゲートで制御信号ＧＨを受けている。また、例えば、トランジスタＭＮ２は、ソースからノイズ信号ＯＵＴＮを出力し、ドレインがトランジスタＭＮ１のソースおよび容量ＣＮの一方の端子に接続され、ゲートで制御信号ＧＨを受けている。なお、トランジスタＭＳ２、ＭＮ２のゲートは、互いに接続されている。
【００２３】
すなわち、画像信号出力スイッチＭＳ２は、制御信号ＧＨが高レベルの期間にオンし、容量ＣＳに保持された電圧を画像信号ＯＵＴＳとして出力する。また、ノイズ信号出力スイッチＭＮ２は、制御信号ＧＨが高レベルの期間にオンし、容量ＣＮに保持された電圧をノイズ信号ＯＵＴＮとして出力する。ここで、ノイズ信号ＯＵＴＮは、例えば、画素２２のリセットノイズ成分等を含む固定ノイズ成分を示す信号である。したがって、例えば、画像信号ＯＵＴＳに含まれる画素２２のリセットノイズ成分等の固定ノイズ成分は、画像信号ＯＵＴＳからノイズ信号ＯＵＴＮを減算することにより、除去される。
【００２４】
水平走査回路９０は、制御信号ＧＨを用いて、トランジスタＭＳ２、ＭＮ２を順次オンし、信号蓄積部７０の容量ＣＳ、ＣＮにそれぞれ保持された信号ＯＵＴＳ、ＯＵＴＮを順次出力する。例えば、ｍ列目の画素２２から読み出された信号に対応する画像信号ＯＵＴＳ、ノイズ信号ＯＵＴＮをそれぞれ出力するとき、水平走査回路９０は、制御信号ＧＨ（ｍ）を高レベルに制御し、他の制御信号ＧＨを低レベルに制御する。また、例えば、ｍ＋１列目の画素２２から読み出された信号に対応する画像信号ＯＵＴＳ、ノイズ信号ＯＵＴＮをそれぞれ出力するとき、水平走査回路９０は、制御信号ＧＨ（ｍ＋１）を高レベルに制御し、他の制御信号ＧＨを低レベルに制御する。
【００２５】
図２は、図１に示した固体撮像素子１０の画素２２の一例を示している。画素２２は、光信号を信号電荷に変換する光電変換素子ＰＤ、転送トランジスタＭＴＲ、増幅トランジスタＭＡＭ、画素選択トランジスタＭＳＥ、リセットトランジスタＭＲＳおよびフローティングディフュージョンＦＤ（フローティングディフュージョン領域）を有している。なお、フローティングディフュージョンＦＤは、光電変換素子ＰＤから転送される電荷を蓄積する寄生容量ＣＦＤが形成される領域（トランジスタＭＴＲのドレイン領域、トランジスタＭＴＲ、ＭＡＭ間の配線領域、トランジスタＭＡＭのゲート領域等）である。
【００２６】
光電変換素子ＰＤは、例えば、フォトダイオードＰＤであり、アノードが接地され、カソードが転送トランジスタＭＴＲのソースに接続されている。以下、光電変換素子ＰＤをフォトダイオードＰＤとも称する。例えば、フォトダイオードＰＤは、入射光の光量に応じて信号電荷を生成する。フォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷は、転送トランジスタＭＴＲを介して、フローティングディフュージョンＦＤに転送される。
【００２７】
転送トランジスタＭＴＲは、例えば、ｎＭＯＳトランジスタであり、ドレインが増幅トランジスタＭＡＭのゲートに接続され、ソースがフォトダイオードＰＤのカソードに接続され、ゲートで転送信号ＴＸを受ける。この場合、転送トランジスタＭＴＲは、転送信号ＴＸが高レベルの期間にオンし、フォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。なお、フローティングディフュージョンＦＤに転送された信号電荷は、容量ＣＦＤに蓄積される。
【００２８】
増幅トランジスタＭＡＭは、例えば、ｎＭＯＳトランジスタであり、ソースが画素選択トランジスタＭＳＥのドレインに接続され、ドレインが電源ＶＤＤに接続され、ゲートが転送トランジスタＭＴＲのドレインに接続されている。すなわち、フローティングディフュージョンＦＤの電圧（容量ＣＦＤの電圧）は、増幅トランジスタＭＡＭのゲートに入力される。そして、増幅トランジスタＭＡＭは、例えば、ゲートの電圧から増幅トランジスタＭＡＭの閾値電圧分降下した電圧を、ソースから出力する。このように、増幅トランジスタＭＡＭは、フローティングディフュージョンＦＤに転送された信号電荷に基づく画像信号を生成する。
【００２９】
画素選択トランジスタＭＳＥは、例えば、ｎＭＯＳトランジスタであり、ソースが垂直信号線１００に接続され、ドレインが増幅トランジスタＭＡＭのソースに接続され、ゲートで選択信号ＳＥＬを受ける。この場合、画素選択トランジスタＭＳＥは、選択信号ＳＥＬが高レベルの期間にオンし、増幅トランジスタＭＡＭのソースと垂直信号線１００との間を導通させる。したがって、画素選択トランジスタＭＳＥがオンの期間では、増幅トランジスタＭＡＭと、画素選択トランジスタＭＳＥと、垂直信号線１００に接続された定電流源４０とにより、ソースフォロア回路が構成される。これにより、画素選択トランジスタＭＳＥにより選択された画素２２の信号が、垂直信号線１００に出力される。
【００３０】
リセットトランジスタＭＲＳは、例えば、ｎＭＯＳトランジスタであり、ソースが増幅トランジスタＭＡＭのゲートに接続され、ドレインが電源ＶＤＤに接続され、ゲートでリセット信号ＲＳＴを受ける。この場合、リセットトランジスタＭＲＳは、リセット信号ＲＳＴが高レベルの期間にオンし、フローティングディフュージョンＦＤの電荷（容量ＣＦＤに蓄積されている電荷）を初期状態にリセットする。すなわち、リセットトランジスタＭＲＳは、リセット信号ＲＳＴが高レベルの期間に、フローティングディフュージョンＦＤの電圧を初期状態にリセットする。
【００３１】
このように、転送トランジスタＭＴＲ、画素選択トランジスタＭＳＥおよびリセットトランジスタＭＲＳは、制御信号ＴＸ、ＳＥＬ、ＲＳＴにより制御されるスイッチとして機能する。
【００３２】
図３は、図１に示した固体撮像素子１０の動作の一例を示している。なお、図３は、上述した図１に示した画素アレイ２０のｎ行目の各画素２２から画像信号ＯＵＴＳおよびノイズ信号ＯＵＴＮをそれぞれ読み出すときの固体撮像素子１０の動作を示している。例えば、図１に示した垂直走査回路３０は、制御信号ＲＳＴ、ＳＥＬ、ＴＸを図３に示すように制御し、上述した図２に示したリセットトランジスタＭＲＳ、画素選択トランジスタＭＳＥ、転送トランジスタＭＴＲを制御する。また、例えば、固体撮像素子１０は、図３に示すように制御される制御信号ＴＮ、ＴＳを受け、図１に示したトランジスタＭＳ１、ＭＮ１を制御する。
【００３３】
なお、アクセス期間ＡＰは、各画素２２の画像信号ＯＵＴＳおよびノイズ信号ＯＵＴＮを、図１に示した信号蓄積部７０の容量ＣＳ、ＣＮにそれぞれ蓄積するための期間である。また、水平走査期間ＨＳＮは、信号蓄積部７０の容量ＣＳ、ＣＮにそれぞれ蓄積された画像信号ＯＵＴＳおよびノイズ信号ＯＵＴＮを順次出力するための期間である。例えば、アクセス期間ＡＰ（ｎ）および水平走査期間ＨＳＮ（ｎ）は、ｎ行目の画素２２の信号を読み出すためのアクセス期間ＡＰおよび水平走査期間ＨＳＮをそれぞれ示している。以下、ｎ行目の各画素２２の図２に示した要素を、符号の末尾にｎを追加して称する場合もある。例えば、ｎ行目の各画素２２の増幅トランジスタＭＡＭを、増幅トランジスタＭＡＭｎとも称する。
【００３４】
ｎ行目の画素２２のアクセス期間ＡＰ（ｎ）に移る前では、リセット信号ＲＳＴ（ｎ）が高レベルに維持され（図３（ａ））、リセットトランジスタＭＲＳｎがオンしている。すなわち、フローティングディフュージョンＦＤｎの電圧は、アクセス期間ＡＰ（ｎ）に移る前に、初期状態（以下、リセット状態とも称する）にリセットされる。
【００３５】
アクセス期間ＡＰ（ｎ）では、先ず、リセット信号ＲＳＴ（ｎ）が高レベルから低レベルに変化し（図３（ｂ））、リセットトランジスタＭＲＳｎがオフする。これにより、フローティングディフュージョンＦＤｎは、転送トランジスタＭＴＲｎがオンしたときに、フォトダイオードＰＤｎからの信号電荷を蓄積できる。なお、フローティングディフュージョンＦＤｎの電圧は、フォトダイオードＰＤｎから信号電荷が転送されるまで、リセット状態に維持される。
【００３６】
次に、選択信号ＳＥＬ（ｎ）が低レベルから高レベルに変化し（図３（ｃ））、画素選択トランジスタＭＳＥｎがオンする。画素選択トランジスタＭＳＥｎがオンすることにより、上述した図２で説明したように、増幅トランジスタＭＡＭｎのソースから信号を出力するソースフォロア回路が構成される。これにより、増幅トランジスタＭＡＭｎは、フローティングディフュージョンＦＤｎの電圧（リセット状態の電圧）に応じた電圧を、画素選択トランジスタＭＳＥｎを介して垂直信号線１００に出力する。なお、垂直信号線１００に出力された電圧は、図１に示したカラムアンプ５０により反転増幅される。
【００３７】
そして、制御信号ＴＮが低レベルから高レベルに変化し（図３（ｄ））、図１に示したトランジスタＭＮ１がオンする。これにより、ｎ行目の画素２２のリセット状態に対応する信号（図１に示したノイズ信号ＯＵＴＮ）は、信号蓄積部７０の容量ＣＮに蓄積される。その後、制御信号ＴＮが高レベルから低レベルに変化し（図３（ｅ））、トランジスタＭＮ１がオフする。これにより、ｎ行目の画素２２のノイズ信号ＯＵＴＮは、容量ＣＮに保持される。
【００３８】
制御信号ＴＮが高レベルから低レベルに変化した後に、選択信号ＳＥＬ（ｎ）が高レベルから低レベルに変化する（図３（ｆ））。これにより、画素選択トランジスタＭＳＥｎがオフし、増幅トランジスタＭＡＭのソースと垂直信号線１００との間が非導通になる。制御信号ＴＮが低レベルに変化した後に、選択信号ＳＥＬ（ｎ）が低レベルに変化するため、選択信号ＳＥＬ（ｎ）の変化は、容量ＣＮに保持されるノイズ信号ＯＵＴＮに影響を与えない。すなわち、この実施形態では、容量ＣＮに保持されるノイズ信号ＯＵＴＮに影響を与えずに、転送信号ＴＸ（ｎ）の高レベル期間に、画素選択トランジスタＭＳＥｎをオフできる。
【００３９】
選択信号ＳＥＬ（ｎ）が高レベルから低レベルに変化した後に、転送信号ＴＸ（ｎ）が低レベルから高レベルに変化する（図３（ｇ））。そして、一定期間経過後に、転送信号ＴＸ（ｎ）が高レベルから低レベルに変化する（図３（ｈ））。これにより、転送トランジスタＭＴＲｎが一定期間オンし、フォトダイオードＰＤｎにより生成された信号電荷が、転送トランジスタＭＴＲｎを介して、フローティングディフュージョンＦＤｎに転送される。
【００４０】
なお、転送信号ＴＸ（ｎ）が高レベルの期間では、フローティングディフュージョンＦＤｎの電圧は、転送トランジスタＭＴＲｎのゲートとフローティングディフュージョンＦＤｎとのカップリングにより、上昇する。そして、転送信号ＴＸ（ｎ）が低レベルに戻ったときに、フローティングディフュージョンＦＤｎの電圧は、フォトダイオードＰＤｎにより生成された信号電荷に基づく所望の電圧に戻る。
【００４１】
転送信号ＴＸ（ｎ）が低レベルに戻った後に、選択信号ＳＥＬ（ｎ）が低レベルから高レベルに変化する（図３（ｉ））。これにより、画素選択トランジスタＭＳＥｎがオンし、フローティングディフュージョンＦＤｎの電圧（信号電荷が蓄積された容量ＣＦＤの電圧）に応じた電圧が、増幅トランジスタＭＡＭｎから画素選択トランジスタＭＳＥｎを介して垂直信号線１００に出力される。なお、垂直信号線１００に出力された電圧は、カラムアンプ５０により反転増幅される。
【００４２】
このように、転送信号ＴＸ（ｎ）が高レベルの期間では、画素選択トランジスタＭＳＥｎがオフしているため、増幅トランジスタＭＡＭｎのソースと垂直信号線１００との間が非導通である。したがって、この実施形態では、高レベルの転送信号ＴＸ（ｎ）によるフローティングディフュージョンＦＤｎの電圧上昇がカラムアンプ５０に伝達されることを防止できる。なお、画素選択トランジスタＭＳＥｎがオフしている期間に、定電流源４０により、カラムアンプ５０の入力容量（図示せず）から電流が引き抜かれた場合、カラムアンプ５０の入力電圧は低下する。この場合でも、入力電圧の低下は、カラムアンプ５０の正常動作の範囲内であるため、問題ない。
【００４３】
選択信号ＳＥＬ（ｎ）が低レベルから高レベルに変化した後に、制御信号ＴＳが低レベルから高レベルに変化し（図３（ｊ））、図１に示したトランジスタＭＳ１がオンする。これにより、ｎ行目の画素２２のフォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷に対応する信号（図１に示した画像信号ＯＵＴＳ）は、信号蓄積部７０の容量ＣＳに蓄積される。その後、制御信号ＴＳが高レベルから低レベルに変化し（図３（ｋ））、トランジスタＭＳ１がオフする。これにより、ｎ行目の画素２２の画像信号ＯＵＴＳは、容量ＣＳに保持される。
【００４４】
水平走査期間ＨＳＮ（ｎ）では、図１に示した制御信号ＧＨが高レベルに順次変化する。例えば、水平走査回路９０は、出力対象の列に対応する制御信号ＧＨを高レベルに変化させたとき、他の制御信号ＧＨを低レベルに変化させる。これにより、トランジスタＭＳ２、ＭＮ２が順次オンし、信号蓄積部７０の容量ＣＳ、ＣＮにそれぞれ保持された信号ＯＵＴＳ、ＯＵＴＮが順次出力される。
【００４５】
なお、アクセス期間ＡＰ（ｎ）および水平走査期間ＨＳＮ（ｎ）では、制御信号ＲＳＴ（ｎ）、ＳＥＬ（ｎ）、ＴＸ（ｎ）以外の制御信号ＲＳＴ、ＳＥＬ、ＴＸは、高レベル、低レベルおよび低レベルにそれぞれ維持されている。また、アクセス期間ＡＰ（ｎ＋１）では、制御信号ＲＳＴ（ｎ＋１）、ＳＥＬ（ｎ＋１）、ＴＸ（ｎ＋１）、ＴＮ、ＴＳは、アクセス期間ＡＰ（ｎ）の制御信号ＲＳＴ（ｎ）、ＳＥＬ（ｎ）、ＴＸ（ｎ）、ＴＮ、ＴＳと同様に制御される。
【００４６】
図４は、図１に示したカラムアンプ５０の入出力電圧の一例を示している。なお、図４は、上述した図２に示したフォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷が多いとき（例えば、明るい所で撮影されたとき）のカラムアンプ５０の入出力電圧の一例を示している。図中の符号ＦＤ、ＡＩＮ、ＡＯＵＴは、フローティングディフュージョンＦＤの電圧、カラムアンプ５０の入力電圧、カラムアンプ５０の出力電圧をそれぞれ示している。以下、フローティングディフュージョンＦＤの電圧を、電圧ＦＤとも称する。
【００４７】
転送信号ＴＸが低レベルから高レベルに変化する前では、上述した図３で説明したように、フローティングディフュージョンＦＤの電圧（電圧ＦＤ）は、リセット状態の電圧Ｖ１に維持されている（図４（ａ））。そして、転送信号ＴＸが低レベルから高レベルに変化したときに、電圧ＦＤは、転送トランジスタＭＴＲのゲートとフローティングディフュージョンＦＤとのカップリングにより、電圧Ｖ１から電圧ＶＤＦだけ上昇する（図４（ｂ））。その後、電圧ＦＤは、フォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷に応じた電圧ＶＳＩＧ０だけ低下する（図４（ｃ））。そして、転送信号ＴＸが低レベルに戻ったときに、電圧ＦＤは、電圧ＶＤＦだけ低下し、フォトダイオードＰＤにより生成された信号電荷に基づく電圧（電圧Ｖ１から電圧ＶＳＩＧ０低下した電圧）に戻る（図４（ｄ））。
【００４８】
また、カラムアンプ５０の入力電圧ＡＩＮは、画素選択トランジスタＭＳＥが転送信号ＴＸの高レベル期間中オフしているため、画素選択トランジスタＭＳＥが再度オンするまで、リセット状態時の電圧Ｖ２に維持される（図４（ｅ））。このため、カラムアンプ５０の出力電圧ＡＯＵＴは、画素選択トランジスタＭＳＥが再度オンするまで、リセット状態時の電圧ＶＲＥＦに維持される（図４（ｆ））。選択信号ＳＥＬが低レベルから高レベルに再度変化したとき、カラムアンプ５０の入力電圧ＡＩＮは、例えば、電圧Ｖ２から電圧ＶＳＩＧ（ＶＳＩＧ＝ＶＳＩＧ０×［増幅トランジスタＭＡＭのゲイン］）だけ低下する（図４（ｇ））。そして、カラムアンプ５０の出力電圧ＡＯＵＴは、カラムアンプ５０の増幅率Ｇと電圧ＶＳＩＧとの積だけ電圧ＶＲＥＦから上昇する（図４（ｈ））。
【００４９】
図５は、図１に示したカラムアンプ５０の入出力電圧の別の例を示している。なお、図５は、説明を分かり易くするために、上述した図２に示したフォトダイオードＰＤにより信号電荷が生成されないとき（例えば、暗い状態で撮影されたとき）のカラムアンプ５０の入出力電圧の一例を示している。図の“ＳＥＬ制御有り”の波形は、上述した図３に示した動作が実施されたときのカラムアンプ５０の入出力電圧等を示し、図の“ＳＥＬ制御無し”の波形は、“ＳＥＬ制御有り”の比較例を示している。図の“ＳＥＬ制御無し”の動作では、選択信号ＳＥＬは、転送信号ＴＸが高レベルの期間に、低レベルにされない。なお、図中の符号の意味は、上述した図４と同じである。
【００５０】
図５の“ＳＥＬ制御有り”（図３に示した動作が実施されたとき）では、転送信号ＴＸが低レベルから高レベルに変化する前の期間中、フローティングディフュージョンＦＤの電圧（電圧ＦＤ）は、リセット状態の電圧Ｖ１に維持されている（図５（ａ））。そして、転送信号ＴＸが低レベルから高レベルに変化したときに、電圧ＦＤは、転送トランジスタＭＴＲのゲートとフローティングディフュージョンＦＤとのカップリングにより、電圧Ｖ１から電圧ＶＤＦだけ上昇する（図５（ｂ））。その後、転送信号ＴＸが低レベルに戻ったときに、電圧ＦＤは、電圧ＶＤＦだけ低下し、リセット状態の電圧Ｖ１に戻る（図５（ｃ））。
【００５１】
また、カラムアンプ５０の入力電圧ＡＩＮは、画素選択トランジスタＭＳＥが転送信号ＴＸの高レベル期間中オフしているため、画素選択トランジスタＭＳＥが再度オンするまで、リセット状態時の電圧Ｖ２に維持される（図５（ｄ））。このため、カラムアンプ５０の出力電圧ＡＯＵＴは、画素選択トランジスタＭＳＥが再度オンするまで、リセット状態時の電圧ＶＲＥＦに維持される（図５（ｅ））。なお、フォトダイオードＰＤにより信号電荷が生成されないため、選択信号ＳＥＬが低レベルから高レベルに再度変化したとき、カラムアンプ５０の入力電圧ＡＩＮは、電圧Ｖ２に維持される（図５（ｆ））。このため、カラムアンプ５０の出力電圧ＡＯＵＴは、転送信号ＴＸが高レベルから低レベルに変化した後でも、電圧ＶＲＥＦに維持される（図５（ｇ））。
【００５２】
一方、比較例（“ＳＥＬ制御無し”）では、画素選択トランジスタＭＳＥが転送信号ＴＸの高レベル期間中オンしているため、カラムアンプ５０の入力電圧ＡＩＮは、電圧Ｖ２から電圧ＶＤＦだけ上昇する（図５（ｈ））。このため、カラムアンプ５０は、出力電圧ＡＯＵＴを、増幅率Ｇと電圧ＶＤＦとの積だけ電圧ＶＲＥＦから低下させるように動作する（図の破線の矢印）。出力電圧ＡＯＵＴは、接地電圧ＧＮＤ以下に下がらないため、接地電圧ＧＮＤ付近の電圧になる（図５（ｉ）））。この場合、カラムアンプ５０は、正常動作の範囲から外れる。例えば、カラムアンプ５０が演算増幅器により構成されている場合、イマジナリーショートが成立しなくなり、正常動作の範囲から外れる。
【００５３】
その後、転送信号ＴＸが低レベルに戻ったときに、電圧ＦＤは、電圧ＶＤＦだけ低下し、リセット状態の電圧Ｖ１に戻る（図５（ｊ））。これにより、カラムアンプ５０の入力電圧ＡＩＮは、電圧ＶＤＦだけ低下し、リセット状態の電圧Ｖ２に戻る（図５（ｋ））。なお、カラムアンプ５０の入力電圧ＡＩＮが電圧Ｖ２に戻った場合でも、カラムアンプ５０が一時的に正常動作の範囲から外れた影響により、カラムアンプ５０の出力電圧ＡＯＵＴは、所望の出力電圧ＶＲＥＦに戻らない（図５（ｌ））。カラムアンプ５０の出力電圧ＡＯＵＴは、所望の出力電圧ＶＲＥＦより高くなる場合も、所望の出力電圧ＶＲＥＦより低くなる場合もある。カラムアンプ５０の出力電圧ＡＯＵＴの誤差ＶＥＲは、カラムアンプ５０毎に異なるため、画像に縦筋の固定パターンノイズが発生する。
【００５４】
また、転送信号ＴＸの高レベル期間に、上述した図１に示した垂直信号線１００の電圧（電圧ＡＩＮ）が上昇するため、読み出し対象の画素２２に列方向Ｄ２に隣接する画素２２（他の画素２２）が影響を受けるおそれがある。例えば、他の画素２２のフローティングディフュージョンＦＤと垂直信号線１００とのカップリングにより、他の画素２２のフローティングディフュージョンＦＤの電圧が上昇し、他の画素２２のリセット状態の電圧が変動する。リセット状態の電圧の変動量が画素２２毎に異なる場合、増幅トランジスタＭＡＭの動作範囲が画素２２毎に異なり、画素２２から出力される信号が画素２２毎にばらつくおそれがある。この場合、画像にノイズが発生する。
【００５５】
これに対し、この実施形態では、上述したように、少なくとも転送信号ＴＸが高レベルの期間中、画素選択トランジスタＭＳＥがオフしているため、カラムアンプ５０が正常動作の範囲から外れることを防止できる。これにより、この実施形態では、転送信号ＴＸが高レベルから低レベルに変化した後に、カラムアンプ５０の出力電圧ＡＯＵＴが所望の出力電圧ＶＲＥＦと異なる電圧になることを防止できる。この結果、画像の縦筋ノイズを低減できる。なお、この実施形態では、上述した図３で説明したように、容量ＣＮに保持されるノイズ信号ＯＵＴＮに影響を与えずに、転送信号ＴＸ（ｎ）の高レベル期間に、画素選択トランジスタＭＳＥｎをオフできる。これにより、画像の精度を維持した状態で、画像の縦筋ノイズを低減できる。
【００５６】
また、この実施形態では、上述したように、少なくとも転送信号ＴＸが高レベルの期間中、増幅トランジスタＭＡＭのソースと垂直信号線１００との間が非導通である。このため、読み出し対象の画素２２のフローティングディフュージョンＦＤの電圧上昇が、垂直信号線１００を介して、他の画素２２に影響を与えることを防止できる。
【００５７】
図６は、縦筋ノイズとカラムアンプ５０の増幅率との関係の一例を示している。図の“ＳＥＬ制御有り”（実線および円形）は、上述した図３に示した動作が実施されたときの測定結果を示し、図の“ＳＥＬ制御無し”（破線および三角形）は、“ＳＥＬ制御有り”の比較例を示している。図の“ＳＥＬ制御無し”の測定時の動作では、選択信号ＳＥＬは、転送信号ＴＸが高レベルの期間に、低レベルにされない。図の横軸は、カラムアンプ５０の増幅率を示し、縦軸は、暗時の縦筋ノイズを基準値に対する相対値で示している。なお、縦筋ノイズの基準値は、上述した図３に示した動作において、カラムアンプ５０の増幅率を２．５倍にしたときの縦筋ノイズの測定値（電圧値）である。
【００５８】
図６の“ＳＥＬ制御有り”（図３に示した動作が実施されたとき）では、カラムアンプ５０の増幅率が１０倍より小さい場合、暗時の縦筋ノイズは、増幅率が増加しても、ほとんど変化しない。増幅率が１０倍より大きい場合、暗時の縦筋ノイズは、増幅率の増加に伴い、増加する。一方、比較例（“ＳＥＬ制御無し”）では、カラムアンプ５０の増幅率が１０倍より小さい場合、暗時の縦筋ノイズは、増幅率の増加に伴い、緩やかに増加する。そして、増幅率が１０倍より大きい場合、暗時の縦筋ノイズは、増幅率の増加に伴い急激に増加する。例えば、増幅率が５倍以上では、暗時の縦筋ノイズは、図３に示した動作が実施されたとき（“ＳＥＬ制御有り”）に比べて大きくなる。
【００５９】
したがって、この実施形態では、カラムアンプ５０の増幅率を８倍以上にすることにより、画像の縦筋ノイズの増加を抑えつつ、固体撮像素子１０を高感度化できる。なお、好ましくは、カラムアンプ５０の増幅率を１０倍以上、より好ましくは、カラムアンプ５０の増幅率を２０倍以上にしてもよい。また、カラムアンプ５０の増幅率を大きくした場合に発生する縦筋ノイズを低減するために、以下に示す補正処理が実施されてもよい。
【００６０】
例えば、補正処理では、画素２２が露光される前に、転送トランジスタＭＴＲをオフにした状態での全画素２２の出力を補正用信号として読み出す。そして、同じ列に配置された複数の画素２２（列方向Ｄ２に配置された複数の画素２２）から読み出された補正用信号を積算して平均することにより、各列の縦筋固定パターンノイズ成分を算出する。さらに、撮影画像のデータから縦筋固定パターンノイズ成分を減算する。これにより、画像の暗部に発生する縦筋ノイズを低減できる。なお、補正用信号は、固体撮像素子１０の全画素２２（全画面）から読み出されなくてもよい。例えば、補正処理を高速化するために、補正用信号は、固体撮像素子１０の一部の画素２２（例えば、５００行程度）から読み出されてもよい。
【００６１】
ここで、転送トランジスタＭＴＲをオフにして補正用信号を読み出すのは、フォトダイオードＰＤの暗電流や白点傷欠陥画素の影響を除去するためである。上述した図３に示した動作に、上述の補正処理を組み合わせることにより、縦筋固定パターンノイズを更に低減できる。例えば、補正処理は、後述する図７に示す撮像装置の制御部１３０により実施される。あるいは、補正処理を実施する補正部を固体撮像素子１０内に設けてもよい。
【００６２】
図７は、図１に示した固体撮像素子１０を用いて構成された撮像装置の一例を示している。撮像装置は、例えば、デジタルカメラであり、固体撮像素子１０、光学系１２０、制御部１３０、メモリ１４０、記憶媒体１５０、モニタ１６０、および操作部１７０を有している。例えば、固体撮像素子１０は、上述した図１に示した画像信号ＯＵＴＳやノイズ信号ＯＵＴＮ等を制御部１３０に出力する。
【００６３】
光学系１２０は、被写体の像を固体撮像素子１０の受光面に結像する撮影レンズ１２２を有している。なお、光学系１２０は、撮影レンズ１２２の他に、ズームレンズやフォーカスレンズ等を有してもよい。制御部１３０は、例えば、マイクロプロセッサであり、図示しないプログラムに基づいて、固体撮像素子１０や撮像装置の動作を制御する。例えば、制御部１３０は、オートフォーカス制御、絞り制御、固体撮像素子１０への露光制御および画像データの記録等を実施する。また、例えば、制御部１３０は、上述した図１に示した制御信号ＴＮ、ＴＳを制御する。なお、制御部１３０は、上述した図６で説明した補正処理を実施してもよい。例えば、制御部１３０は、図６で説明した補正処理を実施する補正部を含んで構成されてもよい。また、制御部１３０は、例えば、上述した図２に示したフォトダイオードＰＤが形成される基板上に一体に形成されてもよい。
【００６４】
メモリ１４０は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）やＳＲＡＭ（Static RAM）等で形成された内蔵メモリであり、撮影された画像の画像データ等を記憶する。記憶媒体１５０は、撮影された画像の画像データ等を記憶する。モニタ１６０は、例えば、液晶ディスプレイであり、撮影された画像、メモリ１４０に記憶された画像、記憶媒体１５０に記憶された画像およびメニュー画面等を表示する。操作部１７０は、レリーズボタンおよびその他の各種スイッチを有し、撮像装置を動作させるために、ユーザにより操作される。
【００６５】
以上、この実施形態では、垂直走査回路３０は、少なくとも転送信号ＴＸが高レベルの期間中、選択信号ＳＥＬを低レベルに維持する。このように、この実施形態では、垂直走査回路３０は、転送トランジスタＭＴＲがオンの期間中、画素選択トランジスタＭＳＥをオフするスイッチ制御部として機能する。すなわち、この実施形態では、少なくとも転送トランジスタＭＴＲがオンしている期間中、画素選択トランジスタＭＳＥをオフさせ、増幅トランジスタＭＡＭのソースと垂直信号線１００との間を非導通にする。これにより、この実施形態では、所望の入力電圧（例えば、図５に示した電圧Ｖ２）に比べて高い電圧がカラムアンプ５０に入力されることを防止できる。この結果、この実施形態では、カラムアンプ５０が正常動作の範囲から外れることを防止でき、画像の縦筋ノイズを低減できる。
【００６６】
なお、上述した実施形態では、カラムアンプ５０が反転増幅器である場合の例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、カラムアンプ５０は、非反転増幅器でもよい。この場合、例えば、リセット状態時のカラムアンプ５０の出力電圧（上述した図５に示した電圧ＶＲＥＦ）が電源電圧ＶＤＤ側に設定され、カラムアンプ５０の出力電圧は、フォトダイオードＰＤで生成される信号電荷の増加（入射光の光量の増加）に伴い、低下する。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、カラムアンプ５０は、演算増幅器を用いずに構成されてもよい。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
上述した実施形態では、増幅トランジスタＭＡＭが画素２２毎に設けられる例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図８や図９に示すように、１つの増幅トランジスタＭＡＭは、複数の画素２２に共用されてもよい。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
図８は、図２に示した画素２２の変形例を示している。図８に示した画素の構成は、１つの画素共用部２８（増幅トランジスタＭＡＭ、画素選択トランジスタＭＳＥ、リセットトランジスタＭＲＳおよびフローティングディフュージョンＦＤ）が２つの画素で共用されている点を除いて、上述した図２と同じである。図１−図７で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
【００６９】
画素群２４は、列方向Ｄ２に隣接する２つの画素により構成され、画素主要部２６ａ、２６ｂおよび画素共用部２８を有している。画素主要部２６（２６ａ、２６ｂ）は、画素群２４を構成する画素毎に設けられ、画素共用部２８は、画素群２４を構成する２つの画素で共用されている。各画素主要部２６（２６ａ、２６ｂ）は、フォトダイオードＰＤ（ＰＤａ、ＰＤｂ）および転送トランジスタＭＴＲ（ＭＴＲａ、ＭＴＲｂ）を有している。また、画素共用部２８は、増幅トランジスタＭＡＭ、画素選択トランジスタＭＳＥ、リセットトランジスタＭＲＳおよびフローティングディフュージョンＦＤを有している。なお、転送トランジスタＭＴＲａ、ＭＴＲｂのドレインは、増幅トランジスタＭＡＭのゲートに共通に接続されている。
【００７０】
すなわち、画素主要部２６ａおよび画素共用部２８により構成される画素（画素群２４のうちの１つの画素）は、図２に示した画素２２と同じ構成である。また、画素主要部２６ｂおよび画素共用部２８により構成される画素（画素群２４のうちの別の１つの画素）は、図２に示した画素２２と同じ構成である。したがって、画素群２４を有する固体撮像素子１０の構成および動作は、１つの画素共用部２８が２つの画素で共用されている点を除いて、上述した図１および図３とそれぞれ同じである。例えば、画素主要部２６ａおよび画素共用部２８により構成される画素から信号を読み出す場合、上述した図１に示した垂直走査回路３０は、少なくとも転送信号ＴＸａが高レベルの期間中、選択信号ＳＥＬを低レベルに維持する。また、画素主要部２６ｂおよび画素共用部２８により構成される画素から信号を読み出す場合、図１に示した垂直走査回路３０は、少なくとも転送信号ＴＸｂが高レベルの期間中、選択信号ＳＥＬを低レベルに維持する。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
図９は、図２に示した画素２２の別の変形例を示している。図９に示した画素の構成は、１つの画素共用部２８（増幅トランジスタＭＡＭ、画素選択トランジスタＭＳＥ、リセットトランジスタＭＲＳおよびフローティングディフュージョンＦＤ）が４つの画素で共用されている点を除いて、上述した図２と同じである。図１−図７で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
【００７２】
画素群２５は、列方向Ｄ２に隣接する４つの画素により構成され、画素主要部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄおよび画素共用部２８を有している。画素主要部２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）は、画素群２５を構成する画素毎に設けられ、画素共用部２８は、画素群２５を構成する４つの画素で共用されている。各画素主要部２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）は、フォトダイオードＰＤ（ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄ）および転送トランジスタＭＴＲ（ＭＴＲａ、ＭＴＲｂ、ＭＴＲｃ、ＭＴＲｄ）を有している。また、画素共用部２８は、増幅トランジスタＭＡＭ、画素選択トランジスタＭＳＥ、リセットトランジスタＭＲＳおよびフローティングディフュージョンＦＤを有している。なお、転送トランジスタＭＴＲａ、ＭＴＲｂ、ＭＴＲｃ、ＭＴＲｄのドレインは、増幅トランジスタＭＡＭのゲートに共通に接続されている。
【００７３】
すなわち、１つの画素主要部２６（例えば、画素主要部２６ａ）および画素共用部２８により構成される画素（画素群２５のうちの１つの画素）は、図２に示した画素２２と同じ構成である。したがって、画素群２５を有する固体撮像素子１０の構成および動作は、１つの画素共用部２８が４つの画素で共用されている点を除いて、上述した図１および図３とそれぞれ同じである。例えば、画素主要部２６ａおよび画素共用部２８により構成される画素から信号を読み出す場合、上述した図１に示した垂直走査回路３０は、少なくとも転送信号ＴＸａが高レベルの期間中、選択信号ＳＥＬを低レベルに維持する。また、その他の画素主要部２６ｂ、２６ｃ、２６ｄから信号をそれぞれ読み出す場合においても、画素主要部２６ａと同様に、図１に示した垂直走査回路３０は、少なくとも各転送信号ＴＸｂ、ＴＸｃ、ＴＸｄが高レベルの期間中、選択信号ＳＥＬを低レベルに維持する。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
固体撮像素子および固体撮像素子の駆動方法に利用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１０‥固体撮像素子；２０‥画素アレイ；２２‥画素；２４、２５‥画素群；２６‥画素主要部；２８‥画素共用部；３０‥垂直走査回路；４０‥定電流源；５０‥増幅器；６０‥蓄積信号選択部；７０‥信号蓄積部；８０‥水平選択スイッチ部；９０‥水平走査回路；１００‥垂直信号線；ＦＤ‥フローティングディフュージョン；ＭＡＭ‥増幅トランジスタ；ＭＲＳ‥リセットトランジスタ；ＭＳＥ‥画素選択トランジスタ；ＭＴＲ‥転送トランジスタ；ＰＤ‥フォトダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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