(57)【要約】【課題】信号出力の不均一性を抑制できる固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、それぞれが光電変換部を有し、第１方向に並んだ複数の画素と、前記光電変換部の信号電荷を電圧変換する複数の電荷検出部と、前記複数の電荷検出部に共通に接続された信号ラインと、前記信号ラインの信号出力を増幅する出力回路と、前記複数の画素ごとに設けられ、前記信号ラインに接続された複数の個別電流源と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが光電変換部を有し、第１方向に並んだ複数の画素と、
前記光電変換部の信号電荷を電圧変換する複数の電荷検出部と、
前記複数の電荷検出部に共通に接続された信号ラインと、
前記信号ラインの信号出力を増幅する出力回路と、
前記複数の画素ごとに設けられ、前記信号ラインに接続された複数の個別電流源と、
を備えた固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数の画素間で、前記複数の個別電流源のバイアス電圧は同じである請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記複数の画素は複数のブロックに分かれ、
前記複数の個別電流源のバイアス電圧を、ブロック単位で変える請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記複数の画素に共通に前記信号ラインに設けられた共通電流源をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記出力回路はアナログ信号を出力する請求項１〜４のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、リニアセンサにおいて、一方向に配列された複数の画素に共通に接続された１つの信号出力ラインに１つの共通電流源を設けた構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６５１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、信号出力の不均一性を抑制できる固体撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、固体撮像装置は、それぞれが光電変換部を有し、第１方向に並んだ複数の画素と、前記光電変換部の信号電荷を電圧変換する複数の電荷検出部と、前記複数の電荷検出部に共通に接続された信号ラインと、前記信号ラインの信号出力を増幅する出力回路と、前記複数の画素ごとに設けられ、前記信号ラインに接続された複数の個別電流源と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】（ａ）は第１実施形態の固体撮像装置の全体構成を示す回路図であり、（ｂ）は第１実施形態の固体撮像装置の信号出力波形図。
【図２】実施形態の固体撮像装置における電荷検出部および個別電流源の回路図。
【図３】固体撮像装置における初段信号ラインのＶin−Ｖout特性図。
【図４】（ａ）は第２実施形態の固体撮像装置の全体構成を示す回路図であり、（ｂ）は第２実施形態の固体撮像装置の信号出力波形図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【０００８】
図１（ａ）は、第１実施形態の固体撮像装置１の全体構成を示す回路図である。
【０００９】
固体撮像装置１は、例えば、少なくとも一列の画素列を有するリニアセンサである。画素列は、第１方向に並んだ複数の画素１０を有する。それぞれの画素１０は、光電変換部ＰＤを含む。光電変換部ＰＤには、光電変換部ＰＤの電位をリセットするリセットトランジスタＲＳＴが接続されている。
【００１０】
それぞれの画素１０ごとに電荷検出部２０が設けられている。複数の画素１０に対応して複数の電荷検出部２０が設けられている。光電変換部ＰＤは、電荷検出部２０のゲートに接続されている。
【００１１】
複数の電荷検出部２０に共通に初段信号ライン６０が接続されている。図１（ａ）には、１つの画素列に対して例えば２本の初段信号ライン６０が設けられた例を示すが、初段信号ライン６０の本数は任意である。
【００１２】
図１（ａ）に示す例では、１つの画素列における奇数番目の複数の画素１０に共通に接続された初段信号ライン６０と、偶数番目の複数の画素１０に共通に接続された初段信号ライン６０が設けられている。１つの画素列に接続される初段信号ラインを複数に分けると、負荷を減らして高速動作が可能になる。
【００１３】
初段信号ライン６０は出力回路７０に接続されている。
【００１４】
初段信号ライン６０には、それぞれの画素１０ごとに設けられた複数のシフトレジスタ５０が接続されている。
【００１５】
また、初段信号ライン６０には、それぞれの画素１０ごとに設けられた複数の個別電流源３０が接続されている。
【００１６】
図２は、電荷検出部２０と個別電流源３０の回路図である。
【００１７】
電荷検出部２０および個別電流源３０は、例えばソースフォロワ回路を構成する。電荷検出部２０のゲートには、光電変換部ＰＤの信号電荷が入力する。個別電流源３０のゲートにはバイアス電圧が与えられる。
【００１８】
それぞれの個別電流源３０とグランドとの間には、シフトレジスタ４０が接続されている。シフトレジスタ４０はシフトレジスタ５０と連動して動作し、シフトレジスタ４０およびシフトレジスタ５０によって選択された画素１０が初段信号ライン６０に順次信号電荷を出力する。
【００１９】
光電変換部ＰＤで光電変換された信号電荷は、それぞれの光電変換部ＰＤが接続された電荷検出部２０へと転送される。電荷検出部２０で信号電荷は電圧変換され、シフトレジスタ５０により順次初段信号ライン６０に出力される。個別電流源３０は、シフトレジスタ４０により選択されたときに動作する。
【００２０】
初段信号ライン６０に出力された信号は、出力回路７０に入力し、シリアル変換され、さらに増幅された後、出力端子７１から出力される。図１（ａ）に示す構成ではＡ／Ｄ変換されず、出力端子７１からはアナログ信号が出力される。
【００２１】
図１（ｂ）は、その出力端子７１からの信号出力波形図である。  
破線は比較例の固体撮像装置の信号出力波形を、実線は第１実施形態の固体撮像装置１の信号出力波形を表す。すべての画素１０に入射する光量は同じとしている。
【００２２】
比較例の固体撮像装置は、画素１０ごとに設けられた個別電流源３０を持たずに、複数の画素１０に共通の１つの共通電流源を１つの初段信号ライン６０に設けた構成を有する。
【００２３】
比較例においては、各画素１０ごとに設けられ個々のシフトレジスタ５０から出力回路７０までの配線長すなわち配線抵抗が異なるために電圧降下の影響を受け、各画素１０の信号出力をつなぎ合わせた信号出力波形は、出力回路７０への配線長が最も短い画素列の中央で最も高く、その中央から画素列の端に向かうにしたがって徐々に信号出力が下がってしまう。すなわち、信号不均一性が発生しやすい。
【００２４】
これに対して実施形態によれば、それぞれの画素１０ごとに個別電流源３０を設けることにより、初段信号ライン６０の電圧降下の影響を受けにくくなり、信号出力の不均一性を抑えることができる。
【００２５】
図３は、初段信号ラインのＶin−Ｖout特性図である。  
実線は第１実施形態の固体撮像装置１のＶin−Ｖout特性を、破線は上記比較例のＶin−Ｖout特性を表す。
【００２６】
実施形態では、比較例よりも少ない電流量で動作させることが可能となり、初段信号ライン６０のソースフォロワのゲインを比較例よりも増大させることができる。これは、ノイズも増幅させてしまう出力回路７０での増幅を抑制し、Ｓ／Ｎを改善させることを可能とする。
【００２７】
例えば、一列の画素列を構成する複数の画素１０間で、複数の個別電流源３０のバイアス電圧は同じ電圧に固定される。これは、バイアス電圧のばらつきの影響を受けず、信号出力の不均一性をより抑制することを可能とする。
【００２８】
または、一列の画素列を、それぞれが複数の画素１０を含む複数のブロックに分け、複数の個別電流源３０のバイアス電圧をブロック単位で変えるようにしてもよい。ブロック単位での適切なバイアス電圧制御は、信号不均一性を抑制しつつ、信号遅延時間の高速化を可能にする。
【００２９】
図４（ａ）は、第２実施形態の固体撮像装置２の全体構成を示す回路図である。
【００３０】
この固体撮像装置２は、第１実施形態の固体撮像装置１の構成に、さらに共通電流源８０を設けている。１つの初段信号ライン６０に１つの共通電流源８０接続している。
【００３１】
図４（ｂ）は、図１（ｂ）と同様の信号出力波形図である。  
破線は上記比較例の固体撮像装置の信号出力波形を、実線は第２実施形態の固体撮像装置２の信号出力波形を表す。
【００３２】
この第２実施形態においても、個別電流源３０を設けた分、共通電流源８０の能力を小さくすることができ、初段信号ライン６０の電圧降下の影響を受けにくくなり、信号出力の不均一性を抑えることができる。
【００３３】
さらに、個別電流源３０と共通電流源８０を共用することで、１画素の読み出し時間が短い場合の高速動作にも対応可能である。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１，２…固体撮像装置、１０…画素、２０…電荷検出部、３０…個別電流源、４０…シフトレジスタ、５０…シフトレジスタ、６０…初段信号ライン、７０…出力回路、８０…共通電流源、ＰＤ…光電変換部、ＲＳＴ…リセットトランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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