(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電荷に変換する第１光電変換部と、
光を電荷に変換する第２光電変換部と、
前記第１光電変換部で変換された電荷と、前記第２光電変換部で変換された電荷と、が転送される拡散部と、
前記拡散部に接続される第１ゲートを有する第１トランジスタを含み、前記拡散部に転送された電荷により生成された信号を信号線へ読み出す第１読出部と、
前記拡散部に接続される第２ゲートを有する第２トランジスタを含み、前記拡散部に転送された電荷により生成された信号を前記信号線へ読み出す第２読出部と、を備え、
前記第１読出部及び前記第２読出部は、前記拡散部に転送された、前記第１光電変換部で変換された電荷により生成された信号を前記信号線へ読み出した後に、前記第２光電変換部で変換された電荷により生成された信号を前記信号線へ読み出す撮像素子。
【請求項２】
前記第１光電変換部で変換された電荷を前記拡散部へ転送する第１転送部と、
前記第１光電変換部で変換された電荷が前記第１転送部により生成された信号が前記信号線へ読み出された後に、前記第２光電変換部で変換された電荷を前記拡散部へ転送する第２転送部と、
を備える請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記拡散部は、前記第１転送部により前記第１光電変換部で変換された電荷が転送される第１拡散部と、前記第１拡散部に接続され、前記第２転送部により前記第２光電変換部で変換された電荷が転送される第２拡散部と、を有する請求項２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記第１拡散部及び前記第２拡散部を接続する接続部を備える請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記第１読出部は、前記拡散部に転送された電荷で印加された前記第１ゲートの電圧により生成された信号を前記信号線へ出力し、
前記第２読出部は、前記拡散部に転送された電荷で印加された前記第２ゲートの電圧により生成された信号を前記信号線へ出力する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記第１読出部は、前記第１ゲートの電圧により生成された信号を前記信号線へ出力する第３トランジスタを有し、
前記第２読出部は、前記第２ゲートの電圧により生成された信号を前記信号線へ出力する第４トランジスタを有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタは、電界効果型トランジスタである請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項８】
光を電荷に変換する第１光電変換部と、前記第１光電変換部で変換された電荷を転送する第１転送部と、前記第１転送部により前記第１光電変換部の電荷が転送される第１拡散部と、前記第１拡散部に接続された第１ゲートを有する第１トランジスタを含み、前記第１ゲートに印加された電圧により生成された信号を信号線へ読み出す第１読出部と、を備える第１画素と、
光を電荷に変換する第２光電変換部と、前記第２光電変換部で変換された電荷を転送する第２転送部と、前記第２転送部により前記第２光電変換部の電荷が転送される第２拡散部と、前記第２拡散部に接続された第２ゲートを有する第２トランジスタを含み、前記第２ゲートに印加された電圧により生成された信号を前記信号線へ読み出す第２読出部と、を備える第２画素と、
前記第１拡散部及び前記第２拡散部を接続する接続部と、を備え、
前記第２転送部は、前記第１転送部により前記第１光電変換部から前記第１拡散部へ転送された電荷で印加された前記第１ゲートの電圧により生成された信号と、前記第１転送部により前記第１光電変換部から前記第１拡散部へ転送された電荷で印加された前記第２ゲートの電圧により生成された信号と、が前記信号線へ読み出された後に、前記第２光電変換部で変換された電荷を前記第２拡散部へ転送する撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの電子カメラに搭載されているＣＭＯＳセンサは、受光面に行列状に配置された複数の画素を有し、各画素で入射光に応じた電荷が蓄積される。そして、増幅トランジスタで蓄積された電荷量に応じた電気信号に変換し、選択トランジスタを介して垂直信号線に読み出される。一方、低ＩＳＯ感度の実現及び画像品質向上のために、複数の画素で電荷を蓄積する領域を連結する画素混合の技術が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５０００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固体撮像素子のノイズの１つであるランダム性輝点の主因はＲＴＳノイズ（Ｒａｎｄｏｍ  Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｎｏｉｓｅ）であるが、ＲＴＳノイズの強さは、増幅トランジスタのゲート酸化膜容量Ｃｏｘ、ゲート長Ｌ、ゲート幅Ｗの積に反比例することが知られている。ところが、近年の固体撮像素子の小型化や高解像度化に伴って、増幅トランジスタの微細化が求められ、ＲＴＳノイズは悪化する傾向にある。
【０００５】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、増幅トランジスタのＲＴＳノイズを低減できる撮像素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る撮像素子は、光を電荷に変換する第１光電変換部と、光を電荷に変換する第２光電変換部と、第１光電変換部で変換された電荷と、第２光電変換部で変換された電荷と、が転送される拡散部と、拡散部に接続される第１ゲートを有する第１トランジスタを含み、拡散部に転送された電荷により生成された信号を信号線へ読み出す第１読出部と、拡散部に接続される第２ゲートを有する第２トランジスタを含み、拡散部に転送された電荷により生成された信号を信号線へ読み出す第２読出部と、を備え、第１読出部及び第２読出部は、拡散部に転送された、第１光電変換部で変換された電荷により生成された信号を信号線へ読み出した後に、第２光電変換部で変換された電荷により生成された信号を信号線へ読み出す。
【０００７】
また、第１光電変換部で変換された電荷を拡散部へ転送する第１転送部と、第１光電変換部で変換された電荷が第１転送部により生成された信号が信号線へ読み出された後に、第２光電変換部で変換された電荷を拡散部へ転送する第２転送部と、を備える。
【０００８】
また、拡散部は、第１転送部により第１光電変換部で変換された電荷が転送される第１拡散部と、第１拡散部に接続され、第２転送部により第２光電変換部で変換された電荷が転送される第２拡散部と、を有する。
また、第１拡散部及び第２拡散部を接続する接続部を備える。
【０００９】
また、第１読出部は、拡散部に転送された電荷で印加された第１ゲートの電圧により生成された信号を信号線へ出力し、第２読出部は、拡散部に転送された電荷で印加された第２ゲートの電圧により生成された信号を信号線へ出力する。
【００１０】
また、第１読出部は、第１ゲートの電圧により生成された信号を信号線へ出力する第３トランジスタを有し、第２読出部は、第２ゲートの電圧により生成された信号を信号線へ出力する。
また、第１トランジスタ及び第２トランジスタは、電界効果トランジスタである。
【００１１】
本発明に係る撮像素子は、光を電荷に変換する第１光電変換部と、第１光電変換部で変換された電荷を転送する第１転送部と、第１転送部により第１光電変換部の電荷が転送される第１拡散部と、第１拡散部に接続された第１ゲートを有する第１トランジスタを含み、第１ゲートに印加された電圧により生成された信号を信号線へ読み出す第１読出部と、を備える第１画素と、光を電荷に変換する第２光電変換部と、第２光電変換部で変換された電荷を転送する第２転送部と、第２転送部により第２光電変換部の電荷が転送される第２拡散部と、第２拡散部に接続された第２ゲートを有する第２トランジスタを含み、第２ゲートに印加された電圧により生成された信号を信号線へ読み出す第２読出部と、を備える第２画素と、第１拡散部及び第２拡散部を接続する接続部と、を備え、第２転送部は、第１転送部により第１光電変換部から第１拡散部へ転送された電荷で印加された第１ゲートの電圧により生成された信号と、第１転送部により第１光電変換部から第１拡散部へ転送された電荷で印加された第２ゲートの電圧により生成された信号と、が信号線へ読み出された後に、第２光電変換部で変換された電荷を第２拡散部へ転送する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る撮像素子は、増幅トランジスタのＲＴＳノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】固体撮像素子１０１の構成例を示す図である。
【図２】画素部１０２の画素配置例を示す図である。
【図３】画素ｐ１，ｐ２および読出回路ａの回路例を示す図である。
【図４】増幅トランジスタＡＭＴｒの半導体構成例を示す図である。
【図５】増幅トランジスタＡＭＴｒの並列読出しの効果を説明するための図である。
【図６】ＦＤ連結時のタイミングチャートである。
【図７】画素混合時のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る撮撮像素子の実施形態について図面を用いて詳しく説明する。
［固体撮像素子１０１の構成］
図１は、本実施形態に係る固体撮像素子１０１の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１において、固体撮像素子１０１は、画素部１０２と、垂直走査回路１０３と、カラム回路１０４と、水平出力回路１０５とを有する。
【００１６】
画素部１０２は、Ｎ行Ｍ列（Ｎ，Ｍは自然数）の行列状に配置された複数の画素を有し、例えば３２００×２４００画素などで構成される。ここで、一般的な固体撮像素子の場合は、入射光量に応じた電荷を蓄積する回路と、蓄積された電荷量に応じた電気信号を読み出す回路とが各画素毎に１つずつ設けられているが、図１に示した固体撮像素子１０１では、入射光量に応じた電荷を蓄積する回路が各画素毎に１つずつ設けられ、蓄積された電荷量に応じた電気信号を読み出す回路は複数の画素（図１の例では隣接するペアとなる行の２つの画素）で共用している。特に、本実施形態に係る固体撮像素子１０１では、電荷を蓄積する浮遊拡散領域（ＦＤ）を複数の行（図１の例では２行単位）で連結するための連結スイッチが配置されている。尚、画素部１０２の詳細な構成例については、後で説明する。
【００１７】
垂直走査回路１０３は、画素部１０２の各画素で光電変換されて蓄積された電荷を各列に配置された垂直信号線ＶＬＩＮＥに読み出すための複数のタイミング信号を出力する。尚、垂直走査回路１０３は、固体撮像素子１０１の外部から与えられるクロックや制御信号によって動作するが、図１では省略してある。
【００１８】
カラム回路１０４は、ＰＧＡ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：可変ゲインアンプ）回路、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤ変換器）回路などで構成される。
【００１９】
水平出力回路１０５は、画素部１０２から行単位で読み出される信号を一時的に保持し、１画素毎に固体撮像素子１０１の外部に読み出す。尚、水平出力回路１０５は、垂直走査回路１０３の読み出しタイミングに同期して動作するが、図１では省略してある。
［画素部１０２の構成］
図１において、画素部１０２は、入射光量に応じた電荷を蓄積する画素ｐ１，ｐ２と、蓄積された電荷量に応じた電気信号を読み出す読出回路ａと、電荷を蓄積する浮遊拡散領域ＦＤ１，ＦＤ２を画素間で連結するか否かを切り替えるための連結スイッチＦＤＳＷとを有する。
【００２０】
尚、図１では、ペアとなる２行を１組として、（ｎ−１），（ｎ），（ｎ＋１）の３組の６行２列で構成される１２個の画素（ｐ１，ｐ２）を中心として描いてある。そして、各組は、画素ｐ１の行と画素ｐ２の行の２行で構成され、画素ｐ１と画素ｐ２とで共用される１つの読出回路ａが配置されている。ここで、Ｎ行Ｍ列の画素のうちペアとなる２行に配置された画素を画素ｐ１および画素ｐ２と表記する。従って、各列の画素ｐ１および画素ｐ２はそれぞれＮ／２個となり、読出回路ａもＮ／２個である。尚、ｎは２行を１つとする組番号に対応し、１からＮ／２までの整数である。また、以降の説明において、便宜上、Ｎ／２をＫ（Ｋは１からＮ／２までの整数）と置く。
【００２１】
例えば図１の画素部１０２において、（ｎ−１）組の行の１列目は、画素ｐ１（ｎ−１，１）と、画素ｐ２（ｎ−１，１）とを有し、画素ｐ１（ｎ−１，１）または画素ｐ２（ｎ−１，１）から共用して信号を読み出す１つの読出回路ａ（ｎ−１，１）が配置されている。同様に、２列目は、画素ｐ１（ｎ−１，２）と、画素ｐ２（ｎ−１，２）とを有し、画素ｐ１（ｎ−１，２）または画素ｐ２（ｎ−１，２）から共用して信号を読み出す１つの読出回路ａ（ｎ−１，２）が配置されている。
【００２２】
次に、画素部１０２の画素配列について、図２を用いて説明する。図２において、画素部１０２は、Ｎ行Ｍ列（Ｋ組Ｍ列に対応）のＮ×Ｍ個の画素（画素ｐ１および画素ｐ２）がベイヤー配列で配置されており、各組毎にＲＧＢ三色のカラー信号が得られる。例えばＫ＝１組目において、１行１列目の画素ｐ１（１，１）はＲ画素、２行１列目の画素ｐ２（１，１）はＧ画素、１行２列目の画素ｐ１（１，２）はＧ画素、２行２列目の画素ｐ２（１，２）はＢ画素で、その他の列および組（行）も同様にＲＧＢの各フィルタを有する画素が配置され、カラー画像を撮影することができる。
【００２３】
ここで、各実施形態の説明において、Ｎ行Ｍ列（Ｋ組Ｍ列に対応）のＮ×Ｍ個の画素ｐ１および画素ｐ２のうち特定の画素を指す場合は座標（組番号，列番号）を付加して、例えば画素ｐ１（１，１）、ｐ２（１，１）のように表記し、全ての画素に共通の場合は座標を省略して画素ｐ１または画素ｐ２と表記する。また、読出回路ａや連結スイッチＦＤＳＷについても同様に、特定の回路を指す場合は座標（組番号，列番号）を付加して、例えば読出回路ａ（１，１）や連結スイッチＦＤＳＷ（１，１）のように表記し、全てに共通の場合は座標を省略して読出回路ａや連結スイッチＦＤＳＷと表記する。さらに、垂直信号線ＶＬＩＮＥやカラム回路１０４についても同様に、特定の回路を指す場合は（列番号）を付加して、例えば垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）やカラム回路１０４（１）のように表記し、全てに共通の場合は列番号を省略して垂直信号線ＶＬＩＮＥやカラム回路１０４と表記する。
［回路例］
次に、画素ｐ１および画素ｐ２、読出回路ａ、連結スイッチＦＤＳＷの具体的な回路例について図３を用いて説明する。尚、図３は、図１に示した１列目の（ｎ−１），（ｎ），（ｎ＋１）の３組に対応する６行分の画素ｐ１（ｎ−１，１）および画素ｐ２（ｎー１，１）から画素ｐ１（ｎ＋１，１）および画素ｐ２（ｎ＋１，１）までの６個の画素と、読出回路ａ（ｎ−１，１）から読出回路ａ（ｎ＋１，１）までの３つの読出回路ａと、連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ−１，１）から連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ＋１，１）までの３つの連結スイッチＦＤＳＷの回路例を示している。
【００２４】
例えば図３において、画素ｐ１（ｎ，１）は、フォトダイオードＰＤ１（ｎ，１）と、転送トランジスタＴＸＴｒ１（ｎ，１）と、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ，１）とを有する。同様に、画素ｐ２（ｎ，１）は、フォトダイオードＰＤ２（ｎ，１）と、転送トランジスタＴＸＴｒ２（ｎ，１）と、浮遊拡散領域ＦＤ２（ｎ，１）とを有する。尚、その他の画素ｐ１（ｎ−１，１）、画素ｐ２（ｎー１，１）、画素ｐ１（ｎ＋１，１）、画素ｐ２（ｎ＋１，１）についても同じ回路構成である。
【００２５】
読出回路ａ（ｎ，１）は、増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ，１）と、選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ，１）と、リセットトランジスタＲＳＴＴｒ（ｎ，１）とを有する。尚、その他の読出回路ａ（ｎ−１，１）および読出回路ａ（ｎ＋１，１）についても同様の回路構成である。
【００２６】
連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ，１）は、連結トランジスタＦＤＳＷＴｒ（ｎ，１）で構成される。尚、その他の連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ−１，１）および連結トランジスタＦＤＳＷＴｒ（ｎ＋１，１）についても同様の回路構成である。
【００２７】
ここで、例えば連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ，１）および連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ＋１，１）がオフの場合、読出回路ａ（ｎ，１）は、画素ｐ１（ｎ，１）または画素ｐ２（ｎ，１）で光電変換された電荷量に応じた電気信号を垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に出力する。同様に、読出回路ａ（ｎ＋１，１）は、画素ｐ１（ｎ＋１，１）または画素ｐ２（ｎ＋１，１）で光電変換された電荷量に応じた電気信号を垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に出力する。その他の組またはその他の列の読出回路ａについても同様に動作する。
【００２８】
このように、読出回路ａの上下に配置された連結スイッチＦＤＳＷがオフの場合は、読出回路ａはペアとなる２つの画素ｐ１または画素ｐ２から信号を読み出すだけの従来回路と同じである。尚、ペアとなる同じ組の２つの画素ｐ１および画素ｐ２の何れの画素で光電変換された信号を読み出すかは、垂直走査回路１０３から出力されるタイミング信号ＶＴＸ１またはＶＴＸ２により選択される。ここで、先に説明した画素ｐ１などの表記と同様に、垂直走査回路１０３から出力される各タイミング信号についても表記する。例えばタイミング信号ＶＴＸ１およびタイミング信号ＶＴＸ２が特定の画素に与えられることを説明する場合は、座標（組番号，列番号）を付加して、例えばタイミング信号ＶＴＸ１（ｎ，１）、タイミング信号ＶＴＸ２（ｎ，１）のように表記し、全ての画素に共通の場合は座標を省略してタイミング信号ＶＴＸ１およびタイミング信号ＶＴＸ２と表記する。その他のタイミング信号についても同様である。
【００２９】
一方、連結スイッチＦＤＳＷがオンの場合は、複数の浮遊拡散領域が連結スイッチＦＤＳＷによって電気的に接続される。つまり、各組のペアとなる２つの画素の浮遊拡散領域ＦＤ１およびＦＤ２を連結スイッチＦＤＳＷによって複数の組の他の浮遊拡散領域ＦＤ１およびＦＤ２と連結することができ、且つ、複数の読出回路ａで並列に電気信号を垂直信号線ＶＬＩＮＥに読み出すことができる。例えば図３において、連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ，１）は、画素ｐ１（ｎ−１，１）および画素ｐ２（ｎ−１，１）の浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ−１，１）およびＦＤ２（ｎ−１，１）と、画素ｐ１（ｎ，１）および画素ｐ２（ｎ，１）の浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ，１）およびＦＤ２（ｎ，１）とを連結することができる。且つ、読出回路ａ（ｎ−１，１）および読出回路ａ（ｎ，１）の増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ−１，１）と増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ，１）のゲートも接続されるので、選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ−１，１）および選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ，１）の両方をオンすることにより、読出回路ａ（ｎ−１，１）および読出回路ａ（ｎ，１）から連結された浮遊拡散領域に蓄積されている電荷量に応じた電気信号を垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に並列に読み出すことができる。
【００３０】
さらに、連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ＋１，１）をオンすると、画素ｐ１（ｎ−１，１）および画素ｐ２（ｎ−１，１）の浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ−１，１）およびＦＤ２（ｎ−１，１）と、画素ｐ１（ｎ，１）および画素ｐ２（ｎ，１）の浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ，１）およびＦＤ２（ｎ，１）と、画素ｐ１（ｎ＋１，１）および画素ｐ２（ｎ＋１，１）の浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ＋１，１）およびＦＤ２（ｎ＋１，１）とを連結することができる。この場合、読出回路ａ（ｎ−１，１）と読出回路ａ（ｎ，１）と読出回路ａ（ｎ＋１，１）の増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ−１，１）と増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ，１）と増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ＋１，１）の３つのゲートも並列に接続されるので、選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ−１，１）と選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ，１）と選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ＋１，１）とをオンすることにより、連結された浮遊拡散領域に蓄積されている電荷量に応じた電気信号を並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出すことができる。
【００３１】
このように、複数の画素ｐ１，ｐ２の浮遊拡散領域ＦＤ１，ＦＤ２を連結し、且つ、複数の読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥに読み出すことができるので、増幅トランジスタＡＭＴｒに起因するＲＴＳノイズを低減することができる。
【００３２】
尚、図３の例では、わかり易いように浮遊拡散領域ＦＤ１またはＦＤ２を各画素に設けたが、ペアとなる画素ｐ１と画素ｐ２で共用化してもよい。例えばｎ組のペアとなる画素ｐ１（ｎ，１）および画素ｐ２（ｎ，１）には、それぞれ浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ，１）および浮遊拡散領域ＦＤ２（ｎ，１）が配置されているが、１つにまとめてＦＤ（ｎ，１）のようにしてもよい。いずれの場合でも、浮遊拡散領域ＦＤには複数のフォトダイオードＰＤ（ＰＤ１，ＰＤ２）から電荷が転送される。
【００３３】
また、本実施形態に係る固体撮像素子１０１では、ペアとなる２つの画素ｐ１，ｐ２に対して１つの読出回路ａを配置したが、従来のように各画素毎に読出回路を配置する場合でも、本実施形態のように連結スイッチＦＤＳＷを設けて各画素の浮遊拡散領域を連結し、連結した浮遊拡散領域に対応する複数の読出回路の増幅トランジスタＡＭＴｒにより並列に信号を読み出すことにより同様の効果が得られる。
【００３４】
ここで、連結された浮遊拡散領域に蓄積されている電荷量に応じた電気信号を複数の読出回路ａで並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥに読み出すことによって、増幅トランジスタＡＭＴｒに起因するＲＴＳノイズが低減できる理由について説明する。
【００３５】
図４は、増幅トランジスタＡＭＴｒの半導体構造の一例を示す図である。図４において、ｇはゲート、ｓはソース、ｄはドレインである。また、Ｔｏｘはゲート酸化膜、Ｌはゲート長、Ｗはゲート幅である。ここで、ＲＳＴノイズは、ゲート酸化膜Ｔｏｘの容量をＣｏｘとして、ＲＳＴノイズの強さＲＳＴは（式１）で表すことができ、ゲート酸化膜容量Ｃｏｘと、ゲート長Ｌと、ゲート幅Ｗとに反比例する。
ＲＳＴ  ∝  １／√（Ｌ・Ｗ・Ｃｏｘ）      ・・・  （式１）
つまり、ゲート酸化膜容量Ｃｏｘ、ゲート長Ｌ、ゲート幅Ｗのいずれかを大きくすれば、ＲＴＳノイズは低減できるが、ゲート酸化膜容量Ｃｏｘ、ゲート長Ｌ、ゲート幅Ｗのいずれも大きくすると増幅トランジスタＡＭＴｒの半導体構造自体が大きくなってしまう。これは、近年の固体撮像素子の高解像度化や小型化に伴う半導体の微細化に適していない。そこで、本実施形態に係る固体撮像素子１０１では、複数の読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒを並列にして動作させることにより、見かけ上のゲート幅Ｗを大きくしてＲＳＴノイズを低減することができる。
【００３６】
例えば図５（ａ）は、１つの読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒと選択トランジスタＳＥＬＴｒが浮遊拡散領域ＦＤに蓄積された電荷量に応じた電気信号を垂直信号線ＶＬＩＮＥに読み出す部分の回路を描いた図である。一方、図５（ｂ）は、３つの読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒと選択トランジスタＳＥＬＴｒが連結された３つの浮遊拡散領域ＦＤに蓄積された電荷量に応じた電気信号を垂直信号線ＶＬＩＮＥに読み出す部分の回路を描いた図である。ここで、光電変換するフォトダイオードＰＤの数が同じであれば、１つの浮遊拡散領域に蓄積される電荷量と連結後の複数の浮遊拡散領域ＦＤに蓄積される電荷量とは同じであるが、図５（ａ）では１つの増幅トランジスタＡＭＴｒにより読み出され、図５（ｂ）では３つの増幅トランジスタＡＭＴｒにより並列に読み出される点が異なる。これにより、図４で説明した増幅トランジスタＡＭＴｒのゲート幅Ｗが見かけ上３倍に広がったことと等価となり、（式１）のＷが３倍になるので、ＲＳＴノイズの強さＲＳＴを１／√３に低減することができる。
【００３７】
次に、増幅トランジスタＡＭＴｒで並列読み出しを行う場合の具体例について説明する。本実施形態に係る固体撮像素子１０１は、垂直走査回路１０３が画素部１０２に出力する各タイミング信号のタイミングによって、様々な読み出し方を実現することができる。ここでは、１つの画素で光電変換された電荷を複数の画素の浮遊拡散領域に蓄積するＦＤ連結を行う場合と、複数の画素で光電変換されて浮遊拡散領域に蓄積された電荷を混合する画素混合の場合の２つの具体例について説明する。
［ＦＤ連結のタイミングチャート］
先ず、図３に示した回路において、ＦＤ連結による読み出しを行う場合のタイミングチャートについて図６を用いて説明する。尚、図６の各タイミング信号は、図１および図３のタイミング信号と同じものである。また、図６において、各タイミング信号は”Ｈｉｇｈレベル”でトランジスタがオン、”Ｌｏｗレベル”でトランジスタがオフするものとする。さらに、図６において、１Ｈは１行毎に読み出す期間を示し、この期間で他の列の各画素からも同様に信号が読み出される。
【００３８】
図６において、先ずタイミング信号ＶＦＤＳＷ（ｎ−１）は”Ｌｏｗレベル”なので連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ−１，１）はオフである。そして、時刻Ｔ１からＴ２の期間でタイミング信号ＶＲＳＴ（ｎ−１），ＶＲＳＴ（ｎ）が”Ｈｉｇｈレベル”になるのでリセットトランジスタＲＳＴＴｒ（ｎ−１，１），ＲＳＴＴｒ（ｎ，１）がオンし、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ−１，１），ＦＤ２（ｎ−１，１），ＦＤ１（ｎ，１），ＦＤ２（ｎ，１）に蓄積されていた電荷がリセットされる。尚、他のリセットトランジスタＲＳＴＴｒも同時にリセットするようにしてもよいが、ここでは動作がわかり易いように、読み出す画素に対応する浮遊拡散領域の電荷を読み出し前にその都度リセットするものとして説明する。また、リセットトランジスタＲＳＴＴｒ（ｎ−１，１），ＲＳＴＴｒ（ｎ，１）の両方をオンにするようにしたが、少なくとも１つのリセットトランジスタＲＳＴＴｒをオンするようにしてもよい。
【００３９】
次に、時刻Ｔ３からＴ４の期間でタイミング信号ＶＴＸ１（ｎ−１）が”Ｈｉｇｈレベル”になるので転送トランジスタＴＸＴｒ１（ｎ−１，１）がオンし、フォトダイオードＰＤ１（ｎ−１，１）で光電変換された電荷が浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ−１，１）およびＦＤ２（ｎ−１，１）に転送される。この時、時刻Ｔ１からＴ５の期間でタイミング信号ＶＦＤＳＷ（ｎ）が”Ｈｉｇｈレベル”になっており、連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ，１）がオンの状態なので、フォトダイオードＰＤ１（ｎ−１，１）で光電変換された電荷は、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ−１，１）およびＦＤ２（ｎ−１，１）だけでなく、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ，１）およびＦＤ２（ｎ，１）にも分割して蓄積される。実際には、時刻Ｔ３からＴ４の期間はタイミング信号ＶＳＥＬ（ｎ−１）およびＶＳＥＬ（ｎ）が”Ｈｉｇｈレベル”なので、選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ−１，１）およびＳＥＬＴｒ（ｎ，１）はオンされた状態にあり、増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ−１，１）およびＡＭＴｒ（ｎ，１）を介して並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出される。尚、フォトダイオードＰＤ１（ｎ−１，１）のペアとなる行のフォトダイオードＰＤ２（ｎ−１，１）で光電変換された電荷を読み出す場合の動作およびタイミングについての詳しい説明は省略するが、図６のタイミングチャートの時刻Ｔ３からＴ４の期間でタイミング信号ＶＴＸ２（ｎ−１）を”Ｈｉｇｈレベル”にして転送トランジスタＴＸＴｒ２（ｎ−１，１）をオンするようにすれば、上記の例と同様にフォトダイオードＰＤ２（ｎ−１，１）で光電変換された電荷を増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ−１，１）およびＡＭＴｒ（ｎ，１）を介して並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出すことができる。
【００４０】
次に、時刻Ｔ５からＴ６の期間でタイミング信号ＶＲＳＴ（ｎ），ＶＲＳＴ（ｎ＋１）が”Ｈｉｇｈレベル”になるのでリセットトランジスタＲＳＴＴｒ（ｎ，１），ＲＳＴＴｒ（ｎ＋１，１）がオンし、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ，１），ＦＤ２（ｎ，１），ＦＤ１（ｎ＋１，１），ＦＤ２（ｎ＋１，１）に蓄積されていた電荷がリセットされる。そして、時刻Ｔ７からＴ８の期間でタイミング信号ＶＴＸ１（ｎ）が”Ｈｉｇｈレベル”になるので転送トランジスタＴＸＴｒ１（ｎ，１）がオンする。この時、時刻Ｔ５からＴ９の期間でタイミング信号ＶＦＤＳＷ（ｎ＋１）が”Ｈｉｇｈレベル”になっており、連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ＋１，１）がオンの状態なので、フォトダイオードＰＤ１（ｎ，１）で光電変換された電荷は、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ，１），ＦＤ２（ｎ，１），ＦＤ１（ｎ＋１，１）およびＦＤ２（ｎ＋１，１）に分割して蓄積される。実際には、時刻Ｔ３からＴ４の期間と同様に、時刻Ｔ７からＴ８の期間はタイミング信号ＶＳＥＬ（ｎ）およびＶＳＥＬ（ｎ＋１）が”Ｈｉｇｈレベル”なので、選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ，１）およびＳＥＬＴｒ（ｎ＋１，１）はオンされた状態にあり、増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ，１）およびＡＭＴｒ（ｎ＋１，１）を介して並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出される。尚、フォトダイオードＰＤ２（ｎ，１）で光電変換された電荷を読み出す場合の動作およびタイミングについては省略するが、例えば図６のタイミングチャートの時刻Ｔ７からＴ８の期間でタイミング信号ＶＴＸ２（ｎ）を”Ｈｉｇｈレベル”にして転送トランジスタＴＸＴｒ２（ｎ，１）をオンするようにすれば、同様にフォトダイオードＰＤ２（ｎ，１）で光電変換された電荷を増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ，１）およびＡＭＴｒ（ｎ＋１，１）を介して並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出すことができる。
【００４１】
以下、時刻Ｔ９以降において、フォトダイオードＰＤ１（ｎ＋１，１）およびＰＤ２（ｎ＋１，１）についても同様のタイミングで光電変換された電荷を２つの増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ＋１，１）およびＡＭＴｒ（ｎ＋２，１）で並列に読み出すことができる。他の（ｎ＋２）や（ｎ＋３）の場合も同様のタイミングで動作し、固体撮像素子１０１から１画面分の画像データを読み出すことができる。
【００４２】
このように、特定の画素で光電変換された電荷を連結された浮遊拡散領域に蓄積し、且つ、複数の読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥに読み出すことにより、増幅トランジスタＡＭＴｒに起因するＲＴＳノイズを低減することができる。
【００４３】
尚、上記の説明では、１つの連結スイッチＦＤＳＷをオンして２つの読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列に信号を読み出すようにしたが、２つの連結スイッチＦＤＳＷをオンして３つの読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列に信号を読み出すようにしてもよい。また、３つ以上の連結スイッチＦＤＳＷをオンにしてもよく、この場合はオンする連結スイッチＦＤＳＷの数をＪ個（Ｊは自然数）とすると、並列読出しする増幅トランジスタＡＭＴｒの数は（Ｊ＋１）個になり、ＲＳＴノイズは理論的に１／√（Ｊ＋１）に低減できる。尚、上記の実施形態では、オンする連結スイッチＦＤＳＷの数は、並列読み出しする読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒの数より１つ少ない場合について説明したが、オンする連結スイッチＦＤＳＷの数が４つで、対応する３つの選択トランジスタＳＥＬＴｒのうち２つだけオンして、２つの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列読み出しするようにしてもよい。この場合のＲＳＴノイズは、理論的に１／√２に低減できる。つまり、並列読み出しする増幅トランジスタＡＭＴｒの数が２つ以上（Ｊ個以下）であれば同様の効果が得られる。
［画素混合のタイミングチャート］
次に、図３に示した回路において、画素混合による読み出しを行う場合のタイミングチャートについて図７を用いて説明する。尚、図７の各タイミング信号は、図１の垂直走査回路１０３および図３に示したタイミング信号と同じものである。また、図６と同様に、各タイミング信号は”Ｈｉｇｈレベル”でトランジスタがオン、”Ｌｏｗレベル”でトランジスタがオフするものとする。さらに、図７において、１Ｈは１行毎に読み出す期間を示し、この期間に同じ行の各画素からも同様に信号が読み出される。
【００４４】
先ず、フォトダイオードＰＤ１（ｎ−１，１），ＰＤ１（ｎ，１），ＰＤ１（ｎ＋１，１）で光電変換された電荷を画素混合して読み出す場合の動作およびタイミング（時刻Ｔ１１からＴ１５までに対応）について説明する。尚、フォトダイオードＰＤ２（ｎ−１，１），ＰＤ２（ｎ，１），ＰＤ２（ｎ＋１，１）で光電変換された電荷を画素混合して読み出す場合の動作およびタイミングは、以下の説明において、タイミング信号ＶＴＸ１（ｎ−１），ＶＴＸ１（ｎ），ＶＴＸ１（ｎ＋１）をタイミング信号ＶＴＸ２（ｎ−１），ＶＴＸ２（ｎ），ＶＴＸ２（ｎ＋１）に置き換えて考えればよいので、重複する説明は省略する。
【００４５】
図７において、タイミング信号ＶＦＤＳＷ（ｎ−１）は”Ｌｏｗレベル”なので連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ−１，１）はオフである。そして、時刻Ｔ１１からＴ１２の期間でタイミング信号ＶＲＳＴ（ｎ−１），ＶＲＳＴ（ｎ），ＶＲＳＴ（ｎ＋１）が”Ｈｉｇｈレベル”になるのでリセットトランジスタＲＳＴＴｒ（ｎ−１，１），ＲＳＴＴｒ（ｎ，１），ＲＳＴＴｒ（ｎ＋１，１）がオンし、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ−１，１），ＦＤ２（ｎ−１，１），ＦＤ１（ｎ，１），ＦＤ２（ｎ，１），ＦＤ１（ｎ＋１，１），ＦＤ２（ｎ＋１，１）に蓄積されていた電荷がリセットされる。尚、他のリセットトランジスタＲＳＴＴｒも同時にリセットするようにしてもよいが、ここでは動作がわかり易いように、読み出す画素に対応する浮遊拡散領域の電荷を読み出し前にその都度リセットするものとして説明する。また、リセットトランジスタＲＳＴＴｒ（ｎ−１，１），ＲＳＴＴｒ（ｎ，１），ＲＳＴＴｒ（ｎ＋１，１）を全てオンにするようにしたが、少なくとも１つのリセットトランジスタＲＳＴＴｒをオンするようにしてもよい。
【００４６】
次に、時刻Ｔ１３からＴ１４の期間でタイミング信号ＶＴＸ１（ｎ−１），ＶＴＸ１（ｎ），ＶＴＸ１（ｎ＋１）が”Ｈｉｇｈレベル”になるので転送トランジスタＴＸＴｒ１（ｎ−１，１），ＴＸＴｒ１（ｎ，１），ＴＸＴｒ１（ｎ＋１，１）がオンし、フォトダイオードＰＤ１（ｎ−１，１），ＰＤ１（ｎ，１），ＰＤ１（ｎ＋１，１）で光電変換された電荷の転送が行われるが、時刻Ｔ１１からＴ１５の期間でタイミング信号ＶＦＤＳＷ（ｎ）およびＶＦＤＳＷ（ｎ＋１）が”Ｈｉｇｈレベル”になっており、連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ，１）およびＦＤＳＷ（ｎ＋１，１）がオンの状態なので、フォトダイオードＰＤ１（ｎ−１，１），ＰＤ１（ｎ，１），ＰＤ１（ｎ＋１，１）で光電変換された電荷は、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ−１，１），ＦＤ２（ｎ−１，１），ＦＤ１（ｎ，１），ＦＤ２（ｎ，１），ＦＤ１（ｎ＋１，１），ＦＤ２（ｎ＋１，１）にも分割して蓄積される。ここで、時刻Ｔ１３からＴ１４の期間はタイミング信号ＶＳＥＬ（ｎ−１），ＶＳＥＬ（ｎ），ＶＳＥＬ（ｎ＋１）が”Ｈｉｇｈレベル”なので、選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ−１，１），ＳＥＬＴｒ（ｎ，１），ＳＥＬＴｒ（ｎ＋１，１）はオンされた状態にあり、３つの増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ−１，１），ＡＭＴｒ（ｎ，１），ＡＭＴｒ（ｎ＋１，１）を介して並列に信号が垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出される。
【００４７】
尚、同じ読出回路ａのペアとなる行のフォトダイオードＰＤ２（ｎ−１，１），ＰＤ２（ｎ，１），ＰＤ２（ｎ＋１，１）で光電変換された電荷を読み出す場合の動作およびタイミングは、図７のタイミングチャートの時刻Ｔ１３からＴ１４の期間でタイミング信号ＶＴＸ２（ｎ−１），ＶＴＸ２（ｎ），ＶＴＸ２（ｎ＋１）を”Ｈｉｇｈレベル”にして転送トランジスタＴＸＴｒ２（ｎ−１，１），ＴＸＴｒ２（ｎ，１），ＴＸＴｒ２（ｎ＋１，１）をオンするようにすれば、同様にＰＤ２（ｎ−１，１），ＰＤ２（ｎ，１），ＰＤ２（ｎ＋１，１）で光電変換された電荷を画素混合して３つの増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ−１，１），ＡＭＴｒ（ｎ，１），ＡＭＴｒ（ｎ＋１，１）を介して並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出すことができる。
【００４８】
次に、フォトダイオードＰＤ２（ｎ，１），ＰＤ２（ｎ＋１，１），ＰＤ２（ｎ＋２，１）で光電変換された電荷を画素混合して読み出す場合の動作およびタイミング（時刻Ｔ１５からＴ１９までに対応）について説明する。尚、フォトダイオードＰＤ１（ｎ，１），ＰＤ１（ｎ＋１，１），ＰＤ１（ｎ＋２，１）で光電変換された電荷を画素混合して読み出す場合の動作およびタイミングは、以下の説明において、タイミング信号ＶＴＸ２（ｎ），ＶＴＸ２（ｎ＋１），ＶＴＸ２（ｎ＋２）をタイミング信号ＶＴＸ１（ｎ），ＶＴＸ１（ｎ＋１），ＶＴＸ１（ｎ＋２）に置き換えて考えればよいので、重複する説明は省略する。
【００４９】
図７において、時刻Ｔ１５からＴ１６の期間でタイミング信号ＶＲＳＴ（ｎ），ＶＲＳＴ（ｎ＋１），ＶＲＳＴ（ｎ＋２）が”Ｈｉｇｈレベル”になるのでリセットトランジスタＲＳＴＴｒ（ｎ，１），ＲＳＴＴｒ（ｎ＋１，１），ＲＳＴＴｒ（ｎ＋２，１）がオンし、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ，１），ＦＤ２（ｎ，１），ＦＤ１（ｎ＋１，１），ＦＤ２（ｎ＋１，１），ＦＤ１（ｎ＋２，１），ＦＤ２（ｎ＋２，１）に蓄積されていた電荷がリセットされる。そして、時刻Ｔ１７からＴ１８の期間でタイミング信号ＶＴＸ２（ｎ），ＶＴＸ２（ｎ＋１），ＶＴＸ２（ｎ＋２）が”Ｈｉｇｈレベル”になるので転送トランジスタＴＸＴｒ２（ｎ，１），ＴＸＴｒ２（ｎ＋１，１），ＴＸＴｒ２（ｎ＋２，１）がオンする。この時、時刻Ｔ１５からＴ１７の期間でタイミング信号ＶＦＤＳＷ（ｎ＋１）およびＶＦＤＳＷ（ｎ＋２）が”Ｈｉｇｈレベル”で連結スイッチＦＤＳＷ（ｎ＋１，１）およびＦＤＳＷ（ｎ＋２，１）がオンの状態なので、フォトダイオードＰＤ２（ｎ，１），ＰＤ２（ｎ＋１，１），ＰＤ２（ｎ＋２，１）で光電変換された電荷は、浮遊拡散領域ＦＤ１（ｎ，１），ＦＤ２（ｎ，１），ＦＤ１（ｎ＋１，１），ＦＤ２（ｎ＋１，１），ＦＤ１（ｎ＋２，１），ＦＤ２（ｎ＋２，１）に分割して蓄積される。ここで、時刻Ｔ１３からＴ１４の期間と同様に、時刻Ｔ１７からＴ１８の期間はタイミング信号ＶＳＥＬ（ｎ），ＶＳＥＬ（ｎ＋１），ＶＳＥＬ（ｎ＋２）が”Ｈｉｇｈレベル”なので、選択トランジスタＳＥＬＴｒ（ｎ，１），ＳＥＬＴｒ（ｎ＋１，１），ＳＥＬＴｒ（ｎ＋２，１）はオンされた状態にあり、３つの増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ，１），ＡＭＴｒ（ｎ＋１，１），ＡＭＴｒ（ｎ＋２，１）を介して並列に信号が垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出される。
【００５０】
尚、フォトダイオードＰＤ１（ｎ，１），ＰＤ１（ｎ＋１，１），ＰＤ１（ｎ＋２，１）で光電変換された電荷を読み出す場合の動作およびタイミングは、例えば図７のタイミングチャートの時刻Ｔ１７からＴ１８の期間でタイミング信号ＶＴＸ１（ｎ），ＶＴＸ１（ｎ＋１），ＶＴＸ１（ｎ＋２）を”Ｈｉｇｈレベル”にして転送トランジスタＴＸＴｒ１（ｎ，１），ＴＸＴｒ１（ｎ＋１，１），ＴＸＴｒ１（ｎ＋２，１）をオンするようにすれば、同様にＰＤ１（ｎ，１），ＰＤ１（ｎ＋１，１），ＰＤ１（ｎ＋２，１）で光電変換された電荷を画素混合して３つの増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ，１），ＡＭＴｒ（ｎ＋１，１），ＡＭＴｒ（ｎ＋２，１）を介して並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出すことができる。
【００５１】
以下、時刻Ｔ１９以降において、フォトダイオードＰＤ１（ｎ＋１，１），ＰＤ１（ｎ＋２，１），ＰＤ１（ｎ＋３，１）およびＰＤ２（ｎ＋１，１），ＰＤ２（ｎ＋２，１），ＰＤ２（ｎ＋３，１）についても同様のタイミングで光電変換された電荷を画素混合して３つの増幅トランジスタＡＭＴｒ（ｎ＋１，１），ＡＭＴｒ（ｎ＋２，１），ＡＭＴｒ（ｎ＋３，１）を介して並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥ（１）に読み出すことができる。また、他の（ｎ＋４）や（ｎ＋５）においても同様のタイミングで動作し、固体撮像素子１０１から１画面分の画像データを画素混合して読み出すことができる。
【００５２】
このように、複数の画素で光電変換された電荷を画素混合して読み出す場合に、複数の読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列に垂直信号線ＶＬＩＮＥに読み出すことにより、増幅トランジスタＡＭＴｒに起因するＲＴＳノイズを低減することができる。
【００５３】
尚、上記の説明では、２つの連結スイッチＦＤＳＷをオンして３つの読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列に画素混合した信号を読み出すようにしたが、１つの連結スイッチＦＤＳＷをオンして２つの読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列に画素混合した信号を読み出すようにしてもよい。また、３つ以上の連結スイッチＦＤＳＷをオンにしてもよく、この場合は先にＦＤ連結で説明したように、オンする連結スイッチＦＤＳＷの数をＪ個とすると、並列読出しする増幅トランジスタＡＭＴｒの数は（Ｊ＋１）個になり、ＲＳＴノイズは理論的に１／√（Ｊ＋１）に低減できる。尚、上記の実施形態では、オンする連結スイッチＦＤＳＷの数は、並列読み出しする読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒの数より１つ少ない場合について説明したが、オンする連結スイッチＦＤＳＷの数が４つで、対応する３つの選択トランジスタＳＥＬＴｒのうち２つだけオンして、２つの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列読み出しするようにしてもよい。この場合のＲＳＴノイズは、理論的に１／√２に低減できる。つまり、並列読み出しする増幅トランジスタＡＭＴｒの数が２つ以上（Ｊ個以下）であれば同様の効果が得られる。
【００５４】
また、上記の画素混合の実施形態では、１画素置きに配置される複数の画素ｐ１同士または複数の画素ｐ２同士の電荷を混合するようにしたが、これは図２で説明したベイヤー配列の同色同士を混合するためであり、モノクロの撮像素子や配列が異なる撮像素子の場合は、１画素置きである必要はなく、画素ｐ１と画素ｐ２の電荷を複数の画素で混合するようにしてもよい。
【００５５】
以上、各実施形態で説明したように、本実施形態に係る固体撮像素子１０１は、低ＩＳＯ感度の実現及び画像品質向上のために、複数の画素で電荷を蓄積する領域を連結する画素混合の技術などにおいて、撮影画像に現れるランダム性輝点の原因である増幅トランジスタＡＭＴｒのＲＴＳノイズを低減することができる。
【００５６】
尚、上記の実施形態では、行方向に画素混合やＦＤ連結する例について説明したが、列方向であっても構わない。また、画素が行列状に配置されないハニカム配置の固体撮像素子であっても同様に連結スイッチＦＤＳＷを設けて、複数の読出回路ａの増幅トランジスタＡＭＴｒで並列に信号を読み出すことにより、同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、上記のＦＤ連結および画素混合の各実施形態では、２つの画素ｐ１と画素ｐ２の読出回路ａを共有する構成にしたが、画素毎に読出回路ａを配置する構成でも構わない。この場合、連結スイッチＦＤＳＷは、画素毎に配置される。
【００５８】
また、本発明に係る撮像素子について、各実施形態で例を挙げて説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１・・・固体撮像素子
１０２・・・画素部
１０３・・・垂直走査回路
１０４・・・カラム回路
１０５・・・水平出力回路
ａ・・・読出回路
ｐ１，ｐ２・・・画素
ＶＬＩＮＥ・・・垂直信号線
ＰＤ１，ＰＤ２・・・フォトダイオード
ＴＸＴｒ１，ＴＸＴｒ２・・・転送トランジスタ
ＦＤ１，ＦＤ２・・・浮遊拡散領域
ＦＤＳＷ・・・連結スイッチ
ＡＭＴｒ・・・増幅トランジスタ
ＳＥＬＴｒ・・・選択トランジスタ
ＲＳＴＴｒ・・・リセットトランジスタ
ＶＴＸ１，ＶＴＸ２，ＶＦＤＳＷ，ＶＲＳＴ，ＶＳＥＬ・・・タイミング信号
【図１】
0005895525.tif 000002
【図２】
0005895525.tif 000003
【図３】
0005895525.tif 000004
【図４】
0005895525.tif 000005
【図５】
0005895525.tif 000006
【図６】
0005895525.tif 000007
【図７】
0005895525.tif 000008