(57)【要約】読み出し期間中に画素出力が変動してもノイズ耐性の高い信号を出力する。入射光を光電変換するＰＤ（１１）を含み２次元配列された複数の単位画素（９）と、１以上の該単位画素（９）を含む複数の画素グループ毎に設けられたＦＤ（１３）およびノイズ信号と信号ノイズ和信号とを個別に出力可能な出力端子（８）と、出力端子（８）が共通に接続され、出力端子（８）から出力される信号に基づく電圧を保持可能な複数の第１の転送線（６ａ）と、該第１の転送線（６ａ）に並列して設けられ、電圧を保持可能な複数の第２の転送線（６ｂ）と、該第２の転送線（６ｂ）と第１の転送線（６ａ）とを接続する転送線間容量素子（２０）と、各第２の転送線（６ｂ）をリセット電圧にリセットするリセットスイッチ（１６ｂ）と、各第２の転送線（６ｂ）に設けられた読み出しスイッチ（１９）と、各第２の転送線（６ｂ）がそれぞれ読み出しスイッチ（１９）を介して並列に接続された第３の転送線（７）とを備える固体撮像装置を提供する。
2013157423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換する光電変換素子を含み２次元配列された複数の単位画素と、
１以上の該単位画素を含む複数の画素グループ毎に設けられ、該画素グループ内の各前記単位画素の前記光電変換素子において光電変換された信号電荷を電圧または電流に変換する電荷変換素子、および、該電荷変換素子をリセットする際に発生するノイズ信号と該ノイズ信号に光電変換により発生した信号を加えた信号ノイズ和信号とを個別に出力可能な出力端子と、
複数の前記画素グループの前記出力端子が共通に接続され、該出力端子から出力される信号に基づく電圧を保持可能な複数の第１の転送線と、
該第１の転送線に並列して設けられ、電圧を保持可能な複数の第２の転送線と、
該第２の転送線と前記第１の転送線とを接続する転送線間容量素子と、
各前記第２の転送線をリセット電圧にリセットするリセットスイッチと、
各前記第２の転送線に設けられた読み出しスイッチと、
各前記第２の転送線がそれぞれ前記読み出しスイッチを介して並列に接続された第３の転送線とを備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記画素グループの前記出力端子から前記第１の転送線に信号を出力する前記単位画素を選択する画素選択手段と、各前記第１の転送線を第１の電圧にリセットするリセット手段とを備え、
前記第１の転送線を前記リセット手段をオン状態にして前記第１の電圧にリセットした後に前記リセット手段をオフ状態に切り替えて浮遊電位状態にし、
前記出力端子に出力されたノイズ信号を、浮遊電位状態とされている前記第１の転送線に読み出しながら、前記リセットスイッチをオン状態にして前記第２の転送線を前記リセット電圧にリセットするノイズ信号読み出し動作と、
前記リセットスイッチをオフ状態にして前記第２の転送線を浮遊電位状態にした後、前記画素選択手段により選択された前記単位画素から前記出力端子に出力された信号ノイズ和信号を、浮遊電位状態とされている前記第１の転送線に読み出す信号ノイズ和信号読み出し動作とを行う請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記画素グループの前記出力端子から前記第１の転送線に信号を出力する前記単位画素を選択する画素選択手段と、
前記第１の転送線への定電流の供給をオンオフする定電流回路素子とを備え、
該定電流回路素子をオン状態にして前記第１の転送線に定電流を供給した状態で、前記出力端子に出力されたノイズ信号を、前記第１の転送線に読み出しながら、前記リセットスイッチをオン状態にして前記第２の転送線を前記リセット電圧にリセットするノイズ信号読み出し動作と、
前記リセットスイッチをオフ状態にして前記第２の転送線を浮遊電位状態にした後、前記画素選択手段により選択された前記単位画素から前記出力端子に出力された信号ノイズ和信号を、前記定電流回路素子をオン状態にして前記第１の転送線に定電流を供給した状態で、前記第１の転送線に読み出し動作とを行う請求項１に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサに代表されるような、光電変換素子が蓄積した信号電荷を画素内において信号電圧に変換してから信号線に出力する増幅型固体撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この固体撮像装置は、画素内の電荷電圧変換素子をリセットする際に発生する電圧（以下、ノイズ電圧という。）と、該ノイズ電圧に、光電変換により発生した信号電荷を加えた電圧（以下、信号ノイズ和電圧という。）とを画素内の電荷電圧変換素子から出力させて、別々に保持させる２つの容量素子を全ての垂直信号線に備えている。【０００３】
そして、この固体撮像装置は、垂直シフトレジスタにより選択された行の全ての画素からのノイズ電圧と信号ノイズ和電圧とを容量素子に保持した後に、水平シフトレジスタにより選択された列に備えられた２つの容量素子から、ノイズ電圧と信号ノイズ和電圧とを出力し、ＣＤＳ回路によってこれらの電圧の差分を算出することでノイズ除去を行う構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の固体撮像装置は、小型化のために列に備えられた容量素子を削除すると、ＣＤＳ回路によってノイズ除去を行うためには、ノイズ信号の読み出しを１ライン分行った後に信号ノイズ和信号の読み出しを行う必要があり、読み出し期間中に画素出力が変動した場合には、ノイズ除去ができなくなる。これは、特に、画素数が増加することにより顕著となる。【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、読み出し期間中に画素出力が変動してもノイズ耐性の高い信号を出力することができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、入射光を光電変換する光電変換素子を含み２次元配列された複数の単位画素と、１以上の該単位画素を含む複数の画素グループ毎に設けられ、該画素グループ内の各前記単位画素の前記光電変換素子において光電変換された信号電荷を電圧または電流に変換する電荷変換素子、および、該電荷変換素子をリセットする際に発生するノイズ信号と該ノイズ信号に光電変換により発生した信号を加えた信号ノイズ和信号とを個別に出力可能な出力端子と、複数の前記画素グループの前記出力端子が共通に接続され、該出力端子から出力される信号に基づく電圧を保持可能な複数の第１の転送線と、該第１の転送線に並列して設けられ、電圧を保持可能な複数の第２の転送線と、該第２の転送線と前記第１の転送線とを接続する転送線間容量素子と、各前記第２の転送線をリセット電圧にリセットするリセットスイッチと、各前記第２の転送線に設けられた読み出しスイッチと、各前記第２の転送線がそれぞれ前記読み出しスイッチを介して並列に接続された第３の転送線とを備える固体撮像装置を提供する。【０００８】
本態様によれば、入射光が各画素グループに属する単位画素内の光電変換素子に入射すると、光電変換によって信号電荷が発生し光電変換素子に保持される。この状態で、各画素グループに設けられた電荷変換素子をリセットする。電荷変換素子をリセットすることにより発生したノイズ信号は、各画素グループの出力端子から各第１の転送線へと出力され、ノイズ信号に応じた大きさの電圧（以下、ノイズ電圧という。）の形態で各第１の転送線に保持される。【０００９】
次に、ノイズ信号が画素グループの出力端子から第１の転送線に出力されている状態でリセットスイッチによって第２の転送線をリセット電圧にリセットする。これにより、転送線間容量素子により接続された第２の転送線のリセット電圧が、第１の転送線のノイズ電圧を表す電圧として保存される。その後に、第１の転送線を浮遊電位状態として、画素グループの出力端子から信号ノイズ和信号を第１の転送線に出力すると、信号ノイズ和信号に応じた大きさの電圧（以下、信号ノイズ和電圧という。）の形態で第１の転送線に保持される。【００１０】
このとき、第１の転送線に保持されている電圧は、信号ノイズ和信号の出力の前後において、信号ノイズ和電圧とノイズ電圧との差分（以下、信号電圧という。）だけ変化する。転送線間容量素子によって第１の転送線に接続された第２の転送線の電圧は、第１の転送線の電圧が変化すると、容量性カップリングによって、同じ差分だけ変化する。既知の第２の電圧にリセットされている第２の転送線の電圧は入射光の光量に応じた信号電圧分だけ変動するので、読み出しスイッチをオン状態に切り替えることにより、ノイズの除去された信号電圧を第３の転送線に読み出すことができる。【００１１】
すなわち、本態様に係る固体撮像装置によれば、各単位画素のノイズ信号の出力と信号ノイズ和信号の出力との時間差が短くて済み、読み出し期間中に画素出力が変動しても、精度よくノイズを除去して、ノイズ耐性の高い信号からなる画像を構築することができる。【００１２】
上記態様においては、前記画素グループの前記出力端子から前記第１の転送線に信号を出力する前記単位画素を選択する画素選択手段と、各前記第１の転送線を第１の電圧にリセットするリセット手段とを備え、前記第１の転送線を前記リセット手段をオン状態にして前記第１の電圧にリセットした後に前記リセット手段をオフ状態に切り替えて浮遊電位状態にし、前記出力端子に出力されたノイズ信号を、浮遊電位状態とされている前記第１の転送線に読み出しながら、前記リセットスイッチをオン状態にして前記第２の転送線を前記リセット電圧にリセットするノイズ信号読み出し動作と、前記リセットスイッチをオフ状態にして前記第２の転送線を浮遊電位状態にした後、前記画素選択手段により選択された前記単位画素から前記出力端子に出力された信号ノイズ和信号を、浮遊電位状態とされている前記第１の転送線に読み出す信号ノイズ和信号読み出し動作とを行ってもよい。
このようにすることで、いわゆる容量負荷型の読み出し方式により、簡易な構成で、各単位画素のノイズ信号と信号ノイズ和信号との差分を直接読み出すことができる。【００１３】
また、上記態様においては、前記画素グループの前記出力端子から前記第１の転送線に信号を出力する前記単位画素を選択する画素選択手段と、前記第１の転送線への定電流の供給をオンオフする定電流回路素子とを備え、該定電流回路素子をオン状態にして前記第１の転送線に定電流を供給した状態で、前記出力端子に出力されたノイズ信号を、前記第１の転送線に読み出しながら、前記リセットスイッチをオン状態にして前記第２の転送線を前記リセット電圧にリセットするノイズ信号読み出し動作と、前記リセットスイッチをオフ状態にして前記第２の転送線を浮遊電位状態にした後、前記画素選択手段により選択された前記単位画素から前記出力端子に出力された信号ノイズ和信号を、前記定電流回路素子をオン状態にして前記第１の転送線に定電流を供給した状態で、前記第１の転送線に読み出し動作とを行ってもよい。
このようにすることで、いわゆる定電流負荷型の読み出し方式により、精度よく、各単位画素のノイズ信号と信号ノイズ和信号との差分を直接読み出すことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、読み出し期間中に画素出力が変動してもノイズ耐性の高い信号を出力することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す回路図である。
【図２】図１の固体撮像装置が備える画素を含む列回路の構成を示す回路図である。
【図３】図１の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す回路図である。
【図５】図４の固体撮像装置が備える画素を含む列回路の構成を示す回路図である。
【図６】図４の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】図４の固体撮像装置の変形例を示す回路図である。
【図８】図７の固体撮像装置が備える画素を含む列回路の構成を示す回路図である。
【図９】図７の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１の固体撮像装置の変形例であって、容量負荷型の固体撮像装置の構成を示す回路図である。
【図１１】図１０の固体撮像装置が備える画素を含む列回路の構成を示す回路図である。
【図１２】図１０の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、複数の画素Ｐを備える画素アレイ２、垂直シフトレジスタ３、水平シフトレジスタ４およびこれらのシフトレジスタ３，４を制御する制御回路５を備えている。
【００１７】
画素アレイ２は、行列状、すなわち行方向と列方向に所定数配列された複数の画素Ｐと、同一の列に属する複数の画素Ｐが共通に接続された複数の第１の垂直信号線（第１の転送線）６ａと、各該第１の垂直信号線と並列に延びる複数の第２の垂直信号線（第２の転送線）６ｂと、複数の第２の垂直信号線６ｂが共通に接続された水平信号線（第３の転送線）７とを備えている。本実施形態においては、１つの画素Ｐが１つの画素グループを構成している。
【００１８】
各画素Ｐは、図２に示されるように、単位画素９と、該単位画素９から出力された信号電荷を電圧に変換するフローティングディフュージョン（ＦＤ、電荷変換素子）１３と、ＦＤ１３に蓄積された信号電荷を電圧として読み出す増幅トランジスタ１４と、該増幅トランジスタ１４と転送トランジスタ１２との間に接続されＦＤ１３の電圧をリセットするＦＤリセットトランジスタ１５と、前記増幅トランジスタ１４の出力線（出力端子）８と第１の垂直信号線６ａとの間に配置された選択トランジスタ１０とを備えている。
【００１９】
各単位画素９は、受光した光信号を光電変換して信号電荷を蓄積するフォトダイオード（ＰＤ、光電変換素子）１１と、該ＰＤ１１に蓄積された信号電荷を転送する転送トランジスタ１２と備えている。
【００２０】
増幅トランジスタ１４のソースは出力線８に接続されている。増幅トランジスタ１４は、ゲートに接続されたＦＤ１３の信号電圧を電流増幅し、その信号を出力線８に出力するようになっている。具体的には、垂直シフトレジスタ３からＦＤリセットトランジスタ１５のゲートにＦＤリセットパルスφＲが入力されることにより、増幅トランジスタ１４のゲートがアクティブ状態となり、読み出し可能な状態となる。同時に、ＦＤ１３に転送された信号電荷は、ＦＤリセットトランジスタ１５のドレイン側に排出される。これによりＦＤ１３の電圧がリセットされるようになっている。
【００２１】
転送トランジスタ１２は、ゲートに転送パルスφＴが入力されることにより、ソース側のＰＤ１１からドレイン側のＦＤ１３へ、ＰＤ１１が蓄積した信号電荷を転送するようになっている。転送トランジスタ１２へのφＴ信号は列毎に入力される。この転送動作によりＰＤ１１が蓄積していた信号電荷量はゼロにリセットされる。ＦＤ１３は、転送トランジスタ１２を介してＰＤ１１から転送されてきた信号電荷に応じた信号電圧を生成するようになっている。
【００２２】
選択トランジスタ１０は、ゲートにノイズ読出パルスφＳが入力されることにより、ドレイン側の増幅トランジスタ１４からソース側の第１の垂直信号線６ａに、ＦＤ１３に生成された信号電圧に応じた信号を出力するようになっている。
【００２３】
各垂直信号線６ａ，６ｂには、これらの電位をリセットするリセット手段が設けられている。リセット手段は、それぞれゲートへのリセットパルスφＶＣＬ１、φＶＣＬ２が入力されることにより、各垂直信号線６ａ，６ｂをＶＲＥＦにリセットする信号線リセットトランジスタ（リセットスイッチ）１６ａ，１６ｂにより構成されている。
【００２４】
第１の垂直信号線６ａには、該第１の垂直信号線６ａと定電流源１７との間に配置され、第１の垂直信号線６ａと定電流源１７との導通および切断を切り替える定電流源接続スイッチ１８が設けられている。
また、第２の垂直信号線６ｂには、該第２の垂直信号線６ｂと水平信号線７との導通および切断を切り替える垂直信号線選択スイッチ（読み出しスイッチ）１９が設けられている。
さらに、第１の垂直信号線６ａと第２の垂直信号線６ｂとの間には、両垂直信号線６ａ，６ｂを接続する容量素子（ＣＡＣ）２０が設けられている。
【００２５】
垂直シフトレジスタ３は、画素アレイ２の中から一の行を選択し、選択した行に属する画素ＰにパルスφＲ，φＴ，φＳを入力することにより、各画素Ｐから第１の垂直信号線６ａへ信号を出力させるようになっている。
【００２６】
水平シフトレジスタ４は、垂直信号線選択スイッチ１９に対して垂直信号線選択パルスφＨＣＬＫを入力することにより、垂直信号線選択パルスφＨＣＬＫが入力された第２の垂直信号線６ｂから水平信号線７へ信号を出力させるようになっている。
【００２７】
制御回路５は、予め設定されたパルスシーケンスに従い、上述した各パルスを出力させる制御信号を垂直シフトレジスタ３および水平シフトレジスタ４に出力することにより、画素アレイ２からの信号の読み出し動作を制御するようになっている。
図１および図２において、符号ＣＶ１，ＣＶ２は、各垂直信号線６ａ，６ｂの寄生容量を表している。
【００２８】
次に、このように構成された固体撮像装置１の駆動方法について図３のタイミングチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置１は、画素Ｐが受光した光信号に係る電圧と、ＦＤ１２のリセットの際に生じたノイズに係る電圧（以下、「ノイズ電圧（ノイズ信号）」という。）とを読み出す。ここで、画素Ｐが受光した光信号に係る電圧には、上記したＦＤ１２のリセットの際に生じたノイズ電圧が含まれている。すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置１においては、ノイズ電圧と、該ノイズ電圧に画素Ｐが受光した光信号に係る電圧を加えた電圧（以下、「信号ノイズ和電圧（信号ノイズ和信号）」という。）とを個別に第１の垂直信号線６ａに個別に読み出すことで、第２の垂直信号線６ｂに現れる信号ノイズ和電圧とノイズ電圧との差分を水平信号線７に出力するようになっている。
【００２９】
最初に、ノイズ電圧を第１の垂直信号線６ａに出力して一旦保持させる動作は以下のようにして行われる。
まず、全ての第１の垂直信号線６ａの定電流源接続スイッチ１８を遮断した状態で、当該垂直信号線６ａのリセット手段を構成している信号線リセットトランジスタ１６ａにリセットパルスφＶＣＬ１が印加され、当該第１の垂直信号線６ａが電位ＶＲＥＦにリセットされる。また、これと同時に、垂直シフトレジスタ３から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲが印加されることで、ＦＤ１２の電位がリセットされ、選択された画素Ｐの増幅トランジスタ１４が導通する。
【００３０】
この状態で、第１の垂直信号線６ａに設けられている定電流源接続スイッチ１８のゲートにパルスφＣＯＬを入力することにより、定電流源接続スイッチ１８がオン状態となり、第１の垂直信号線６ａに定電流が流れる。そして、これと同時に、当該第１の垂直信号線６ａに接続されている出力線８の選択トランジスタ１０のゲートにノイズ読出パルスφＳが入力されることにより、該選択トランジスタ１０が導通し、リセットされていたＦＤ１２のノイズ電圧が第１の垂直信号線６ａに出力される。そして、パルスφＣＯＬの入力を所定時間保持した後に停止して、定電流源接続スイッチ１８がオフ状態に切り替えられることにより、第１の垂直信号線６ａは浮遊電位状態となり、ノイズ電圧が当該第１の垂直信号線６ａの寄生容量に一旦保持される。
【００３１】
次に、全ての第１の垂直信号線６ａにノイズ電圧が保持されている状態で、全ての第２の垂直信号線６ｂのリセット手段を構成している信号線リセットトランジスタ１６ｂにリセットパルスφＶＣＬ２が印加され、当該第２の垂直信号線６ｂが既知の電位ＶＲＥＦにリセットされる。
そして、この後に、垂直シフトレジスタ３から出力対象となる行に属する各画素Ｐの転送トランジスタ１２のゲートに転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ１１からＦＤ１２へ、ＰＤ１１が蓄積した信号電荷が転送され、ＦＤ１２の電位が、信号ノイズ和電圧に設定される。
【００３２】
この状態で、増幅トランジスタ１４は導通状態にあるので、第１の垂直信号線６ａの電位が、ノイズ電圧から信号ノイズ和電圧に変化させられる。
この場合において、本実施形態に係る固体撮像装置においては、第１の垂直信号線６ａと第２の垂直信号線６ｂとは、容量素子２０によって接続されているので、第１の垂直信号線６ａの電位がノイズ電圧から信号ノイズ和電圧へと変化すると、容量素子２０によるカップリング効果によって、第２の垂直信号線６ｂの電位が、信号ノイズ和電圧とノイズ電圧との差分だけ変化する。
【００３３】
そして、同一行内の全ての画素Ｐからの信号ノイズ和電圧が第１の垂直信号６ａに出力された時点で、水平シフトレジスタ４から垂直信号線選択パルスφＨＣＬＫを垂直信号線選択スイッチ１９に印加する。
これにより、第２の垂直信号線６ｂに保持されていた信号ノイズ和電圧とノイズ電圧との差分が水平信号線７に読み出される。水平信号線７には信号増幅手段２１が設けられており、読み出されたノイズ電圧と信号ノイズ和電圧との差分である画素信号は信号増幅手段２１によって増幅されて出力される。
【００３４】
そして、全ての第２の垂直信号線６ｂから、ノイズ電圧と信号ノイズ和電圧との差分を順次、水平信号線７に読み出すことにより、１行分の画素信号を得ることができる。したがって、垂直シフトレジスタ３によって選択する行を順次切り替えて同一処理を行うことにより、全ての画素Ｐの画素信号を出力し、１枚の画像を取得することができる。
【００３５】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置１によれば、同一画素Ｐから別個に出力されたノイズ電圧と信号ノイズ和電圧とが第１の垂直信号線６ａに別々に出力されるだけで、第２の垂直信号線６ｂに現れた信号ノイズ和電圧とノイズ電圧との差分を水平信号線７に読み出すことができる。その結果、ノイズ電圧を読み出した直後に、短時間の内に信号ノイズ和電圧を読み出すことができる。その結果、読み出し期間中に画素Ｐの出力が変動してもノイズ耐性の高い信号を出力することができるという利点がある。
【００３６】
また、同一画素Ｐから別個に出力されたノイズ電圧と信号ノイズ和電圧とが第１の垂直信号線６ａに別々に出力されるだけで、第２の垂直信号線６ｂに現れた信号ノイズ和電圧とノイズ電圧との差分を水平信号線７に出力でき、その後段に差動アンプのような回路を設けずに済む。したがって、構成を簡易にして小型化することができるという利点がある。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置３０について図面を参照して説明する。本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る固体撮像装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態に係る固体撮像装置３０は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１が、全ての画素Ｐに、増幅トランジスタ１４と、ＦＤリセットトランジスタ１５と、選択トランジスタ１０とを備えていたのに対し、図４に示すように、列方向に並ぶ２画素Ｐで、これら増幅トランジスタ１４、ＦＤリセットトランジスタ１５および選択トランジスタ１０を共有している点で相違している。
【００３８】
すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置３０においては、図５に示されるように、２つの単位画素９からなる画素グループ３１において、各単位画素９が、ＰＤ１１と転送トランジスタ１２とを備え、全ての転送トランジスタ１２のドレイン側が共通のＦＤ１３に接続されるとともに、該ＦＤ１３をリセットする単一のＦＤリセットトランジスタ１５、ＦＤ１３に蓄積された信号電荷を電圧として読み出す増幅トランジスタ１４、および、該増幅トランジスタ１４のソース側に接続する出力線８に設けられた選択トランジスタ１０が各画素グループ３１によって共有されている。
【００３９】
このように構成された本実施形態に係る固体撮像装置３０の動作について、図６を参照して説明する。
本実施形態において、各画素グループ３１の２つの単位画素９からのノイズ電圧および信号ノイズ和電圧の読出し動作は、１つの単位画素９のノイズ電圧を第１の垂直信号線６ａに出力して該垂直信号線６ａの寄生容量に一旦保持させた状態で、第２の垂直信号線６ｂをリセット電圧にリセットし、その後、信号ノイズ和電圧を第１の垂直信号線６ａに出力することにより行われ、その結果、第２の垂直信号線６ｂに現れた信号ノイズ和電圧とノイズ電圧との差分を水平信号線７に読み出す動作を、単位画素９を切り替えて２回繰り返すことにより行われるものである。
【００４０】
すなわち、本実施形態においては、垂直シフトレジスタ（画素選択手段）３は、２つの単位画素９の転送トランジスタ１２に対して２つの転送パルスφＴ１、φＴ２を出力する。垂直シフトレジスタ３からの各転送パルスφＴ１、φＴ２の異なる時刻における出力により、各単位画素９からの信号ノイズ和電圧が第１の垂直信号線６ａに異なる時刻に出力されて保持される。
【００４１】
そして、第２の垂直信号線６ｂに現れた信号ノイズ和電圧とノイズ電圧との差分が、選択された行内の全ての画素グループ３１に対して水平信号線７に読み出された後に、単位画素９を切り替えて同じ動作が繰り返されることにより、全ての単位画素９からの信号電圧を得ることができる。
【００４２】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置３０によれば、２つの単位画素９毎に、ＦＤ１２、増幅トランジスタ１４、および選択トランジスタ１０を共有するので、画素アレイ２内のＰＤ１１以外の素子を少なくして、小型化あるいは高解像度化を図ることができるという利点がある。
【００４３】
なお、本実施形態においては、画素グループ３１が２つの単位画素９からなる場合を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、１以上の任意の数の単位画素９を含むことにしてもよい。例えば、図７〜図９に示されるように画素グループ３２が４つの単位画素９を含むこととしてもよい。
【００４４】
また、本実施形態においては、ノイズ電圧および信号ノイズ和電圧を第１の垂直信号線６ａに読み出す際に、第１の垂直信号線６ａを定電流源１７に接続して定電流を流しつつ所定時間読み出す、いわゆる定電流負荷方式の読み出し方法を例示して説明したが、これに代えて、定電流源１７に接続することなく読み出す容量負荷方式の読み出し方法を採用してもよい。
【００４５】
容量負荷方式の読み出し方法を採用した場合のブロック図およびタイミングチャートをそれぞれ、図１０〜図１２に示す。また、容量負荷方式の場合についても、複数の画素Ｐからなる画素グループ３１に適用することができる。
【００４６】
この容量負荷方式によっても、定電流負荷方式と同様の効果を奏することができる。さらに、定電流源１７、定電流源接続トランジスタ１８およびこれらの制御信号を不要とすることができ、さらに、簡易に構成および制御することができるという利点がある。
また、定電流負荷方式の場合には、第１の垂直信号線６ａをリセット電圧ＶＲＥＦにリセットする信号線リセットトランジスタ１６ａはなくてもよい。
【００４７】
また、本実施形態においては、画素が行列状に配列された画素アレイ２に適用した場合を例示したが、これに代えて、画素がハニカム状に配列された画素アレイに適用することにしてもよい。
また、本実施形態においては、電荷変換素子１３が、電荷を電圧に変換して出力することとしたが、これに代えて、電流に変換して出力するものを採用してもよい。
【００４８】
また、本実施形態においては、垂直信号線６ａ，６ｂの寄生容量を利用してノイズ電圧および信号ノイズ和電圧を垂直信号線６ａ，６ｂに保持させることとした。これにより、特別な容量素子を不要として、固体撮像装置１，３０の小型化を図ることができる。
【００４９】
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、各垂直信号線６ａ，６ｂに容量素子（図示略）を接続することにしてもよい。これによっても、ノイズ電圧および信号ノイズ和電圧の時間差低減による、読み出し期間中に画素出力が変動してもノイズ耐性の高い信号を出力することができるという効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１，３０  固体撮像装置
３  垂直シフトレジスタ（画素選択手段）
６ａ  第１の垂直信号線（第１の転送線）
６ｂ  第２の垂直信号線（第２の転送線）
７  水平信号線（第３の転送線）
８  出力線（出力端子）
９  単位画素
１０  選択トランジスタ
１１  光電変換素子、ＰＤ
１３  電荷変換素子、ＦＤ
１６ａ  信号線リセットトランジスタ（リセット手段）
１６ｂ  信号線リセットトランジスタ（リセットスイッチ）
１８  定電流源接続トランジスタ（定電流回路素子）
１９  垂直信号線選択スイッチ（読み出しスイッチ）
２０  容量素子（転送線間容量素子）
３１，３２  画素グループ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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