(57)【要約】      （修正有）【課題】有効画素とリファレンス画素との信号の差を得て、有効画素の出力する信号のノイズ成分を充分に低減できる方法、および、有効画素とオプティカルブラック画素との信号の差を得て、有効画素の出力する信号のノイズ成分を充分に低減する方法を提供する。【解決手段】有効画素である第１の画素の光信号と、有効画素の第２の画素のリファレンス信号との差分に基づく信号を得る。この差分信号を用いて、撮像装置が出力する信号を処理する。【選択図】図１
2015126239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を各々が有し、各々が、リファレンス信号と、前記光電変換部で生じた電荷に基づく光信号とをそれぞれ出力する第１および第２の画素と、
前記第１の画素と前記第２の画素との一方のリファレンス信号が入力される第１のノードと、前記第１の画素と前記第２の画素との他方の光信号が入力される第２のノードとを有し、入力された前記リファレンス信号と前記光信号との差に基づく信号を出力する差信号生成部とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１および第２の画素の各々が、前記光信号と前記リファレンス信号とを出力する増幅トランジスタを有し、
前記第１および第２の画素の前記増幅トランジスタが、共通の電源配線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像装置は、前記画素を走査する垂直走査回路をさらに有し、
前記垂直走査回路が、前記第１および第２の画素を同じタイミングで選択することによって、前記第１の画素と前記第２の画素の一方の前記リファレンス信号が前記差信号生成部に入力される期間と、前記第１の画素と前記第２の画素の他方の前記光信号が前記差信号生成部に入力される期間との少なくとも一部同士を重ならせることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記第１および第２の画素を含む複数の画素が行列状に設けられた画素アレイを有し、
前記第１および第２の画素は、互いに同じ行に属することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像装置は、前記第１および第２の画素を含む複数の画素が行列状に設けられた画素アレイを有し、
前記第１および第２の画素は、互いに異なる列および互いに異なる行に属することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１のノードに、前記第１の画素と前記第２の画素の他方のリファレンス信号がさらに入力され、前記第２のノードに、前記第１の画素と前記第２の画素の一方の光信号がさらに入力され、
前記第１の画素と前記第２の画素の他方の前記リファレンス信号と、前記第１の画素と前記第２の画素の一方の前記光信号との差に基づく信号を出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像装置は、前記第１および第２の画素を含む複数の画素が行列状に設けられた画素アレイを有し、
前記第１の画素と前記第２の画素とに挟まれる画素の数が１０以内であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項８】
前記差信号生成部が、差動アンプを有し、
前記差信号生成部が出力する前記リファレンス信号と前記光信号との差に基づく信号が、前記差動アンプが、前記リファレンス信号と前記光信号との差の信号を増幅した信号であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】
前記差信号生成部が、前記リファレンス信号と前記光信号との差に基づくデジタル信号を生成するアナログデジタル変換回路であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の撮像装置と、
前記撮像装置が出力する信号を処理する出力信号処理部と、
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１１】
光電変換部を各々が有するとともに、各々がリファレンス信号と前記光電変換部で生じた電荷に基づく光信号とをそれぞれ出力する複数の画素を有する撮像装置の駆動方法であって、
前記複数の画素のうちの第１の画素と第２の画素の一方が前記リファレンス信号を出力し、
前記複数の画素のうちの前記第１の画素と前記第２の画素の他方の前記光信号を出力し、
前記第１の画素と前記第２の画素との一方の前記リファレンス信号と前記第１の画素と前記第２の画素との他方の前記光信号との差の信号に基づく信号を出力することを特徴とする撮像装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記第１の画素と前記第２の画素の他方が前記電荷に基づく光信号をさらに出力し、
前記第１の画素と前記第２の画素の一方がリファレンス信号をさらに出力し、
前記第１の画素と前記第２の画素の他方の前記光信号と、前記第１の画素と前記第２の画素の一方の前記光信号との差の信号に基づく信号をさらに出力することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１３】
前記駆動方法の、前記第１の画素と前記第２の画素との一方である前記第１の画素のリファレンス信号と、前記第１の画素と前記第２の画素との他方である前記第２の画素の光信号との差の信号に基づく信号を出力する工程が第１工程であって、
第２工程が、前記複数の画素のうちの、前記第２の画素の近傍の第３の画素が前記電荷に基づく光信号を出力し、前記第２の画素がリファレンス信号を出力し、前記第２の画素のリファレンス信号と前記第３の画素の光信号との差の信号に基づく信号を出力する工程であり、
前記第１工程の後に前記第２工程を行うことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記撮像装置はさらに、光電変換により電荷が生じる光電変換部を有するとともに、前記光電変換部が遮光されたオプティカルブラック画素を、前記第１の画素の近傍に有し、
前記第１の画素が前記電荷に基づく光信号を出力し、
前記オプティカルブラック画素が出力する信号と、前記第１の画素の前記光信号との差に基づく信号を出力することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記撮像装置はさらに、遮光された光電変換部を有するオプティカルブラック画素を、前記第１の画素の近傍に有し、
前記第１の画素が前記光信号を出力し、
前記オプティカルブラック画素が出力する信号と、前記第１の画素の光信号との差に基づく信号を出力する第３工程を、前記第１工程の前に行うことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記撮像装置は、前記複数の画素が行列状に設けられた画素アレイを有し、
前記第１および第２の画素は、互いに同じ行に属することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１７】
前記撮像装置は、前記複数の画素が行列状に設けられた画素アレイを有し、
前記第１および第２の画素は、互いに異なる列および互いに異なる行に属することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１８】
前記撮像装置は、前記複数の画素が行列状に設けられた画素アレイを有し、
前記第１の画素と前記第２の画素とに挟まれる画素の数が１０以内であることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１９】
前記第１および第２の画素の各々が、前記光信号とリファレンス信号とを出力する増幅トランジスタを有し、
前記第１および第２の画素の前記増幅トランジスタが、共通の電源配線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置、撮像システム、撮像装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、入射光を光電変換して電荷を生成し、浮遊拡散容量に電荷を転送し、浮遊拡散容量の保持した電荷に基づく信号を出力する有効画素を有する構成が記載されている。さらに特許文献１の撮像装置は、浮遊拡散容量に基準電圧を与えることで、基準信号を出力するリファレンス画素を有する。また、特許文献１には、光電変換部が遮光されたオプティカルブラック画素を有する撮像装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１の撮像装置は、リファレンス画素あるいはオプティカルブラック画素の一方と、有効画素が出力する信号との差の信号を出力する差信号生成部を有している。差信号生成部が出力する信号は、リファレンス画素あるいはオプティカルブラック画素の出力する信号と、有効画素の出力する信号との出力する信号とに共通して含まれるノイズ成分を差し引いた信号である。これにより、特許文献１に記載の撮像装置は、有効画素の出力する信号からノイズ成分を低減した信号を出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５３７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有効画素とリファレンス画素とのそれぞれに含まれる信号では、暗電流によるノイズ成分の量が異なることがある。これにより、有効画素が出力する信号からリファレンス画素が出力する信号を差し引いても、有効画素のノイズ成分を精度よく低減することができないことがあった。また、オプティカルブラック画素では、光電変換部を遮光する遮光部と、浮遊拡散容量との間で寄生容量が存在することがある。この場合には、有効画素とオプティカルブラック画素とのそれぞれに含まれる信号では、ノイズ成分が異なる。従って、有効画素が出力する信号からオプティカルブラック画素の出力する信号を差し引いても、有効画素のノイズ成分を精度よく低減することができないことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、その一の態様は、光電変換部を各々が有し、各々が、リファレンス信号と、前記光電変換部で生じた電荷に基づく光信号とをそれぞれ出力する第１および第２の画素と、前記第１の画素と前記第２の画素との一方のリファレンス信号が入力される第１のノードと、前記第１の画素と前記第２の画素との他方の光信号が入力される第２のノードとを有し、入力された前記リファレンス信号と前記光信号との差に基づく信号を出力する差信号生成部とを有することを特徴とする撮像装置である。
【０００７】
また、一の態様は、光電変換部を各々が有するとともに、各々がリファレンス信号と前記光電変換部で生じた電荷に基づく光信号とをそれぞれ出力する複数の画素を有する撮像装置の駆動方法であって、前記複数の画素のうちの第１の画素と第２の画素の一方が前記リファレンス信号を出力し、前記複数の画素のうちの前記第１の画素と前記第２の画素の他方の前記光信号を出力し、前記第１の画素と前記第２の画素との一方の前記リファレンス信号と前記第１の画素と前記第２の画素との他方の前記光信号との差の信号に基づく信号を出力することを特徴とする撮像装置の駆動方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、有効画素の出力する信号からノイズ成分を高精度に低減した信号を出力する撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像装置の構成の一例を示した図
【図２】画素の構成の一例と垂直走査回路とを合わせて示した図
【図３】撮像装置の動作の一例を示した図
【図４】電源配線に生じる電圧変動の説明図
【図５】撮像装置の構成の一例を示した図
【図６】撮像装置の動作の一例を示した図
【図７】撮像装置の構成の一例を示した図
【図８】画素の構成の一例と垂直走査回路とを合わせて示した図
【図９】撮像装置の構成の一例を示した図
【図１０】撮像装置の動作の一例を示した図
【図１１】撮像システムの構成の一例を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら各実施例の撮像装置について説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１は、本実施例の撮像装置の一例を示したブロック図である。本実施例の撮像装置は、画素１００が行列状に配された画素アレイを有する撮像領域１と、垂直走査回路２と、差信号生成部３と、水平転送部４を有する。画素１００は、垂直走査回路２から信号ＰＴＸ、信号ＰＲＥＳ、信号ＰＳＥＬが入力される各ノードと、信号を出力するノードＰＤＯＵＴを有する。以下、本明細書では、画素１００について単にＭ行目（Ｍは１以上の整数）と記す時は、撮像領域１の、差信号生成部３が設けられた側に位置する端部とは逆の端部から数えたものとして扱う。また、画素１００について単にＮ列目（Ｎは１以上の整数）と記す時は、撮像領域１の、垂直走査回路２が設けられた側に位置する端部から数えたものとして扱う。
【００１２】
垂直走査回路２は、画素１００に供給する信号ＰＴＸ１、信号ＰＴＸ２、信号ＰＲＥＳ、信号ＰＳＥＬの信号レベルを制御することによって、撮像領域１の画素１００を行単位での走査である垂直走査を行う。この垂直走査回路２による垂直走査によって、各画素１００は光電変換信号とリファレンス信号のそれぞれを各々のＰＤＯＵＴ端子から垂直信号線５−１、垂直信号線５−２に出力する。電流源７−１は垂直信号線５−１を介して画素１００に電流を供給する。電流源７−２は垂直信号線５−２を介して画素１００に電流を供給する。
【００１３】
差信号生成部３は、スイッチ６−１、スイッチ６−２、スイッチ６−３、スイッチ６−４、差動アンプ８を有する。不図示のタイミングジェネレータは、スイッチ６−１、スイッチ６−２、スイッチ６−３、スイッチ６−４を、信号ＤＳＥＬ１、信号ＤＳＥＬ２の信号レベルによって、導通状態、非導通状態を制御する。差信号生成部３は、垂直信号線５から入力される信号を増幅した信号を水平転送部４に出力する。
【００１４】
水平転送部４は、スイッチ１０−１、スイッチ１０−２、容量素子ＣＴｍ、容量素子ＣＴｐ、スイッチ２０−１、スイッチ２０−２、水平走査回路３０、出力アンプ４０を有する。不図示のタイミングジェネレータは、信号ＰＣＴの信号レベルを制御することによって、スイッチ１０−１、スイッチ１０−２の導通状態と非導通状態を制御する。
【００１５】
水平走査回路３０は、差動アンプ８が設けられた列毎に、スイッチ２０−１、スイッチ２０−２の導通状態と非導通状態を順次制御する。これにより、水平走査回路３０は、差動アンプ８の列単位の走査である水平走査を行う。
【００１６】
水平走査回路３０がスイッチ２０−１、スイッチ２０−２を導通状態とすると、容量素子ＣＴｍ、容量素子ＣＴｐに保持された信号が出力アンプ４０に入力される。出力アンプ４０は入力された信号を増幅した信号を、端子ＯＵＴ＿Ｐ、端子ＯＵＴ＿Ｍを介して撮像装置の外部に出力する。
【００１７】
尚、図１では、２列の画素１００および１列の差動アンプ８に関わる部材について符号を付している。符号を付した列に対して右隣に位置する２列の画素１００および１列の差差動アンプ８に関わる部材の構造はそれぞれ、左隣に位置する２列の画素１００および１列の差動アンプ８に関わる部材の構造と同じである。
【００１８】
図２は、２列の画素１００の構成の詳細を示した図である。図２では、画素１００−１、画素１００−２はトランジスタ１２−１、トランジスタ１２−２に垂直走査回路２から入力される信号が異なる点を除いて、同じである。よって、ここでは画素１００−１を主に説明する。
【００１９】
画素１００−１は、フォトダイオード１１−１、トランジスタ１２−１、トランジスタ１４−１、トランジスタ１５−１、トランジスタ１６−１、浮遊拡散容量１３−１を有している。フォトダイオード１１−１は、入射光に基づく電荷を蓄積する光電変換部である。トランジスタ１２−１は、垂直走査回路２から入力される信号ＰＴＸ１がＨｉｇｈレベル（以下、Ｈレベル）となると、フォトダイオード１１−１に蓄積された電荷を浮遊拡散容量１３−１に転送する。トランジスタ１５−１は、入力ノードが浮遊拡散容量１３−１に電気的に接続されている。トランジスタ１５−１は一方の主ノードに、垂直信号線５−１を介して接続される電流源７−１からバイアス電流が供給され、他方の主ノードに電源電圧ＶＤＤが供給されることでソースフォロワを構成する。トランジスタ１６−１は、垂直走査回路２から入力される信号ＰＳＥＬがＨレベルとなると、トランジスタ１５−１が出力する信号を垂直信号線５−１に出力する。トランジスタ１６−１が垂直信号線５−１に信号を出力するノードがノードＰＤＯＵＴである。トランジスタ１５−１が出力する信号は、浮遊拡散容量１３−１の保持する電荷に基づく信号である。
【００２０】
トランジスタ１４−１は、垂直走査回路２から入力される信号ＰＲＥＳがＨレベルとなると、浮遊拡散容量１１３−１の電位を電源電圧ＶＤＤに基づく電位にリセットする。
【００２１】
尚、垂直走査回路２は画素１００−１のトランジスタ１２−１には信号ＰＴＸ１を出力し、画素１００−２のトランジスタ１２−２には信号ＰＴＸ２を出力する。
【００２２】
図３は、図１に示した撮像装置の動作を示したタイミング図である。図３に示したＶｌｉｎｅ１は垂直信号線５−１の電位を示している。また、図３に示したＶｌｉｎｅ２は垂直信号線５−２の電位を示している。図３に示したＡＭＰｉｎｐは、図１に示した差動アンプ８の非反転入力ノードの電位を示している。ＡＭＰｉｎｍは、図１に示した差動アンプ８の反転入力ノードの電位を示している。以下、図１、図２で付した符号を参照しながら、図３のタイミング図を用いて本実施例の撮像装置の動作について説明する。
【００２３】
時刻ｔ０において、垂直走査回路２は、信号ＰＴＸ１、信号ＰＴＸ２をＬｏｗレベル（以下、Ｌレベルと表記する。）としている。
【００２４】
時刻ｔ０に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳをＨレベルとする。これにより、画素１００−１、画素１００−２の各々の浮遊拡散容量１３−１、浮遊拡散容量１３−２の電位がリセットされる。また、垂直走査回路２は同時刻に信号ＰＳＥＬをＨレベルとする。これにより、トランジスタ１５−１が、リセットされている浮遊拡散容量１３−１の電位に基づく信号を、トランジスタ１６−１を介して垂直信号線５−１に出力する。同様に、トランジスタ１５−２が、リセットされている浮遊拡散容量１３−２の電位に基づく信号を、トランジスタ１６−２を介して垂直信号線５−２に出力する。垂直走査回路２は信号ＰＳＥＬをＨレベルとすることによって、画素１００−１と画素１００−２を同じタイミングで選択している。これにより、画素１００−１が差動アンプ８にリファレンス信号を出力する期間と、画素１００−２が差動アンプ８に光信号を出力する期間とが重なっている。
【００２５】
また、時刻ｔ０に不図示のタイミングジェネレータは信号ＤＳＥＬ１をＨレベルとする。これにより、図１に示したスイッチ６−１、スイッチ６−３が導通状態となる。また、タイミングジェネレータは、信号ＤＳＥＬ２をＬレベルとしている。よって、図１に示したスイッチ６−２、スイッチ６−４は非導通状態である。従って、信号ＤＳＥＬ１がＨレベルの期間において、差動アンプ８の非反転入力ノードの電位ＡＭＰｉｎｐは、垂直信号線５−１の電位Ｖｌｉｎｅ１となる。同様に、信号ＤＳＥＬ１がＨレベルの期間において、差動アンプ８の反転入力ノードの電位ＡＭＰｉｎｍは、垂直信号線５−２の電位Ｖｌｉｎｅ２となる。
【００２６】
時刻ｔ１に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳ１をＬレベルとし、画素１００−１、画素１００−２の浮遊拡散容量１３−１、浮遊拡散容量１３−２の電位のリセットを解除する。この時に、トランジスタ１５−１、トランジスタ１５−２が出力している信号をリファレンス信号と表記する。
【００２７】
時刻ｔ２に、垂直走査回路２は、信号ＰＴＸ１をＨレベルとした後、時刻ｔ３に、垂直走査回路２は、信号ＰＴＸ１をＬレベルとする。これにより、図２に示したトランジスタ１２−１が、フォトダイオード１１−１が蓄積した電荷を、浮遊拡散容量１３−１に転送する。これにより、トランジスタ１５−１が、浮遊拡散容量１３−１の電位に基づく信号を、トランジスタ１６−１を介して垂直信号線５−１に出力する。このトランジスタ１５−１が出力する信号は、フォトダイオード１１−１が蓄積した電荷に基づく信号である。このトランジスタ１５−１、あるいはトランジスタ１５−２がフォトダイオード１１−１、あるいはフォトダイオード１１−２が蓄積した電荷に基づいて出力する信号を光信号と表記する。ここでは、画素１００−２は、リファレンス信号を出力する第１の画素である。一方、画素１００−１は、光信号を出力する第２の画素である。ここでは垂直信号線５−２は、第１の画素である画素１００−２からリファレンス信号が入力される第１の垂直信号線である。また、垂直信号線５−１は、第２の画素である画素１００−１から光信号が入力される第２の垂直信号線である。トランジスタ１５−１、トランジスタ１５−２のそれぞれは、光信号とリファレンス信号を出力する増幅トランジスタである。
【００２８】
差動アンプ８は、トランジスタ１５−１が出力する光信号と、トランジスタ１５−２が出力するリファレンス信号との差の信号を増幅した信号を出力する。
【００２９】
時刻ｔ４に、タイミングジェネレータは信号ＰＣＴをＨレベルとする。そして、時刻ｔ５に、タイミングジェネレータは信号ＰＣＴをＬレベルとする。これにより、容量素子ＣＴｍ、ＣＴｐはそれぞれ、差動アンプ８が時刻ｔ５に出力する信号を保持する。
【００３０】
時刻ｔ６から、水平走査回路３０はスイッチ２０−１、スイッチ２０−２を導通状態とする。これにより、容量素子ＣＴｍ、容量素子ＣＴｐが保持した信号が、出力アンプ４０に入力される。出力アンプ４０は、容量素子ＣＴｍ、容量素子ＣＴｐに基づく信号を、端子ＯＵＴ＿Ｐ、端子ＯＵＴ＿Ｍに出力する。水平走査回路３０は時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間に、差動アンプ８が設けられた列ごとに、容量素子ＣＴｍ、ＣＴｐが保持した信号を出力アンプ４０に転送する。
【００３１】
時刻ｔ８に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳをＨレベルにする。これにより、浮遊拡散容量１３−１、浮遊拡散容量１３−２の電位がリセットされる。また、時刻ｔ８に、タイミングジェネレータが、信号ＤＳＥＬ１をＬレベルにするとともに、信号ＤＳＥＬ２をＨレベルにする。これにより、差動アンプ８の非反転入力ノードの電位ＡＭＰｉｎｐは、垂直信号線５−２の電位Ｖｌｉｎｅ２となる。同様に、差動アンプ８の反転入力ノードの電位ＡＭＰｉｎｍは、垂直信号線５−１の電位Ｖｌｉｎｅ１となる。
【００３２】
時刻ｔ９に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳをＬレベルにする。これにより、浮遊拡散容量１３−１、浮遊拡散容量１３−２のリセットが解除される。よって、トランジスタ１５−１はトランジスタ１６−１を介して垂直信号線５−１にリファレンス信号を出力する。同様に、トランジスタ１５−２はトランジスタ１６−２を介して垂直信号線５−２にリファレンス信号を出力する。
【００３３】
時刻ｔ１０に、垂直走査回路２は、信号ＰＴＸ２をＨレベルとした後、時刻ｔ１１に、垂直走査回路２は、信号ＰＴＸ２をＬレベルとする。これにより、トランジスタ１２−２が、フォトダイオード１１−２が蓄積した電荷を、浮遊拡散容量１３−２に転送する。これにより、トランジスタ１５−２は、トランジスタ１６−２を介して垂直信号線５−２に光信号を出力する。ここでは、画素１００−１は、リファレンス信号を出力する第１の画素である。一方、画素１００−２は、光信号を出力する第２の画素である。ここでは、垂直信号線５−１は、第１の画素である画素１００−１からリファレンス信号が入力される第１の垂直信号線である。また、垂直信号線５−２は、第２の画素である画素１００−２から光信号が入力される第２の垂直信号線である。
【００３４】
差動アンプ８は、トランジスタ１５−２が出力する光信号と、トランジスタ１５−１が出力するリファレンス信号との差の信号を増幅した信号を出力する。
【００３５】
時刻ｔ１２に、タイミングジェネレータは信号ＰＣＴをＨレベルとする。そして、時刻ｔ１３に、タイミングジェネレータは信号ＰＣＴをＬレベルとする。これにより、容量素子ＣＴｍ、ＣＴｐはそれぞれ、差動アンプ８−１が時刻ｔ１３に出力する信号を保持する。
【００３６】
時刻ｔ１４から時刻ｔ１５の期間、水平走査回路３０は、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間と同様に、水平走査を行う。これにより、出力アンプ４０は、差動アンプ８が設けられた列に対応して設けられた各列の容量素子ＣＴｍ、ＣＴｐが保持した信号に基づく信号を順次、端子ＯＵＴ＿ｍ、端子ＯＵＴ＿ｐに出力する。
【００３７】
このように、本実施例の撮像装置は、差動アンプ８−１が、有効画素である画素１００−１、画素１００−２の一方の光信号と、他方のリファレンス信号との差の信号を出力する。これにより、リファレンス画素あるいはオプティカルブラック画素と、有効画素の光信号との差の信号を得る場合に比して、光信号に含まれるノイズ成分を精度よく差し引くことができる。
【００３８】
以下に、本実施例の撮像装置が、光信号とリファレンス信号との双方に含まれる共通のノイズ成分をさらに低減できる例を説明する。
【００３９】
図４（ａ）は、撮像装置の動作環境において、磁界が変動することによって生じるノイズを説明するための模式図である。画素１００に電位を供給する電源電圧ＶＤＤは電源配線２００によって、格子状の画素１００に対して共通に供給されている。この電源配線２００に対し、撮像装置の外部から磁界の変動による磁束が通過したとする。磁束の変化によって起電力が電源配線２００に生じる。これにより、電源配線２００に渦電流が流れる。この電源配線２００に流れる渦電流によって、電源配線２００の電源電圧ＶＤＤが変動する。しかし、電源配線２００において、渦電流が流れる電気的経路の寄生抵抗と寄生容量は一様ではない。また、電源配線２００の場所によって起電力の発生量が異なる。これらの理由により、電源配線２００の場所によって、電源電圧ＶＤＤの変動量のばらつきが生じる。このことから、有効画素領域外のリファレンス画素と有効画素とでは、リファレンス画素と有効画素との電源電圧ＶＤＤの変動量がばらつく。これによって、リファレンス画素の出力する信号と、有効画素の出力する信号とに含まれるノイズ成分の量がばらつく。従って、特許文献１のように、有効画素領域外のリファレンス画素と有効画素との差を得る構成では、有効画素の出力する信号に含まれるノイズ成分の低減の精度が低下する。
【００４０】
一方、本実施例の撮像装置は、上述したように、差動アンプ８は光信号と、当該光信号を出力する画素１００の近傍に位置する画素１００のリファレンス信号との差の信号を増幅した信号を出力する。これにより、本実施例の撮像装置は、光信号との差を得るのに用いるリファレンス信号を出力する画素１００と、当該光信号を出力する画素１００との電源電圧ＶＤＤの変動量が特許文献１に記載の構成に比して揃いやすい。よって、本実施例の撮像装置は、特許文献１の構成に比して、差動アンプ８に入力される信号同士のノイズ成分が揃いやすい。このことから、本実施例の撮像装置は、光信号に含まれるノイズ成分の低減の精度を特許文献１に構成に比して向上させることができる。
【００４１】
本実施例では、画素１００の出力する光信号と、当該光信号を出力する画素１００とは別の画素１００のリファレンス信号との差を得る差信号生成部３の一例として差動アンプ８を有する例を説明した。他の例として、特許文献１の図８、図９に記載のように、アナログデジタル変換回路を用いるようにしても良く、前記差をデジタル信号として出力しても良い。
【００４２】
尚、第１の画素と第２の画素の一方が差動アンプ８にリファレンス信号を出力する期間の全てと、第１の画素と第２の画素の他方が差動アンプ８に光信号を出力する期間の全てを重ねる必要はない。つまり、第１の画素と第２の画素の一方が差動アンプ８にリファレンス信号を出力する期間と、第１の画素と第２の画素の他方が差動アンプ８に光信号を出力する期間との少なくとも一部同士が重なっていれば良い。
【００４３】
また、本実施例では、リファレンス信号を出力する第１の画素と、光信号を出力する第２の画素が互いに隣り合っている例を基に説明した。本実施例は、第１の画素と第２の画素が隣り合っている例に限定されるものではない。第１の画素と第２の画素との距離は、第１の画素と第２の画素との間に含まれる画素の数が１０以内となる距離であることが好ましい。この第１の画素と第２の画素との間に含まれる画素の数とは、第１の画素と第２の画素のそれぞれの重心を直線で結び、その直線が通過する画素の数である。
【００４４】
また、以下に本実施例の撮像装置が有する別の効果について説明する。
【００４５】
図４（ｂ）は、４列の画素である画素１００−１、画素１００−２、画素１００−３、画素１００―４を示した図である。画素１００−３は画素１００−１と同じ構造を有している。また、画素１００−４は画素１００−２と同じ構造を有している。また、図４（ｂ）では、画素１００−２に強い光が入射していることを示している。垂直走査回路２が信号ＰＴＸ２をＨレベルとすると、画素１００−１と画素１００−３とにおいて、フォトダイオード１１−１、フォトダイオード１１−３が蓄積した電荷が浮遊拡散容量１３−１、浮遊拡散容量１３−３にそれぞれ転送される。フォトダイオード１１−２には強い光が入射しているため、トランジスタ１５−２の入力ノードの電位が大きく変動する。このトランジスタ１５−２の入力ノードの電位の大きな変動が、トランジスタ１２−２の寄生容量を介して、信号ＰＴＸ２を伝送する制御線（以下、ＰＴＸ２線と表記する。）に伝達する。ＰＴＸ２線と、信号ＰＴＸ１を伝送する制御線（以下、ＰＴＸ１線と表記する。）とが近傍に設けられている場合、ＰＴＸ１線とＰＴＸ２線との間の配線間容量によって、ＰＴＸ２線の電位変動がＰＴＸ１線に伝達される。ＰＴＸ１線の電位変動によって、画素１００―１のトランジスタ１２−１を介してトランジスタ１５−１の電位が変動することがある。このような場合、本実施例の撮像装置は、画素１００−１のリファレンス信号と、画素１００−２の光信号との差の信号を得ることによって、ＰＴＸ１線とＰＴＸ２線との電位変動による影響を差し引くことができる。
【００４６】
（実施例２）
本実施例の撮像装置について、実施例１とは異なる点を中心に説明する。
【００４７】
図５は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。図５では、２行２列に設けられた画素１００−５、画素１００−６、画素１００−７、画素１００−８を示している。図５では、図２に示した部材と同じ機能を有する部材に対して、図２に付した符号と同じ符号を付している。
【００４８】
本実施例では、光信号を出力する画素１００と、当該光信号との差を得るためのリファレンス信号を出力する画素１００とが、斜めの位置関係にある。つまり、光信号を画素１００−５が出力する場合には、この光信号との差を得るためのリファレンス信号を画素１００−８が出力する。同様に、光信号を画素１００−６が出力する場合には、この光信号との差を得るためのリファレンス信号を画素１００−７が出力する。同様に、光信号を画素１００−７が出力する場合には、この光信号との差を得るためのリファレンス信号を画素１００−５が出力する。同様に、光信号を画素１００−８が出力する場合には、この光信号との差を得るためのリファレンス信号を画素１００−６が出力する。本実施例では、リファレンス信号を出力する画素である第１の画素と、光信号を出力する第２の画素とが互いに異なる列および互いに異なる行に位置する関係にある。
【００４９】
実施例１では、画素１００の各列に１つの垂直信号線５が設けられていたが、本実施例では、画素１００の各列に対して２つの垂直信号線５０、５１が設けられている。垂直信号線５０−１、垂直信号線５１−１は共に、画素１００−５、画素１００−７が設けられた列に対応して設けられている。垂直信号線５０−２、垂直信号線５１−２は共に、画素１００−６、画素１００−８が設けられた列に対応して設けられている。実施例１では、トランジスタ１５は、トランジスタ１６を介して垂直信号線５に電気的に接続されていた。本実施例では、トランジスタ１５は、トランジスタ１７、１８の一方を介して垂直信号線５０に電気的に接続され、さらに、トランジスタ１７、１８の他方を介して垂直信号線５１に電気的に接続されている。
【００５０】
垂直走査回路２が出力する信号ＰＲＥＳは、画素１００−５、画素１００−６、画素１００−７、画素１００−８の各々が有するトランジスタ１４に共通に入力される。垂直走査回路２が出力する信号ＰＴＸ１は、画素１００−５、画素１００−６の各々が有するトランジスタ１２に共通に入力される。垂直走査回路２が出力する信号ＰＴＸ２は、画素１００−７、画素１００−８の各々が有するトランジスタ１２に共通に入力される。垂直走査回路２が出力する信号ＰＳＥＬ１は、画素１００−５、画素１００−６、画素１００−７、画素１００−８の各々が有するトランジスタ１７に共通に入力される。垂直走査回路２が出力する信号ＰＳＥＬ２は、画素１００−５、画素１００−６、画素１００−７、画素１００−８の各々が有するトランジスタ１８に共通に入力される。
【００５１】
差動アンプ８０の非反転入力ノードには、垂直信号線５０−１の電位が入力される。差動アンプ８０の反転入力ノードには、垂直信号線５１−２の電位が入力される。差動アンプ８０の非反転入力ノードには、垂直信号線５０−２の電位が入力される。差動アンプ８０の反転入力ノードには、垂直信号線５１−１の電位が入力される。
【００５２】
タイミングジェネレータが信号ＰＣＴをＨレベルとすると、スイッチ９０−１、スイッチ９１−１、スイッチ９０−２、９１−２が導通状態となる。これにより、容量素子ＣＴｐ１、容量素子ＣＴｍ１は差動アンプ８０の出力する信号を保持する。同様に、容量素子ＣＴＰ２、容量素子ＣＴｍ２は差動アンプ８１の出力する信号を保持する。
【００５３】
水平走査回路３０がスイッチ２００−１、スイッチ２０１−１を導通状態とすると、出力アンプ４００−１に容量素子ＣＴｐ１、容量素子ＣＴｍ１が保持した信号が入力される。出力アンプ４００−１は、容量素子ＣＴｐ１、容量素子ＣＴｍ１が保持した信号を増幅した信号を、端子ＯＵＴ＿Ｐ１、端子ＯＵＴ＿Ｍ１に出力する。
【００５４】
水平走査回路３０がスイッチ２００−２、スイッチ２０１−２を導通状態とすると、出力アンプ４００−２に容量素子ＣＴｐ２、容量素子ＣＴｍ２が保持した信号が入力される。出力アンプ４００−２は、容量素子ＣＴｐ２、容量素子ＣＴｍ２が保持した信号を増幅した信号を、端子ＯＵＴ＿Ｐ２、端子ＯＵＴ＿Ｍ２に出力する。
【００５５】
図６は、図５に示した撮像装置の動作を示したタイミング図である。図６に示したＡＭＰｉｎｐ１、ＡＭＰｉｎｍ１、ＡＭＰｉｎｐ２、ＡＭＰｉｎｍ２はそれぞれ順に、差動アンプ８０の非反転入力ノードおよび反転入力ノード、差動アンプ８１の非反転入力ノードおよび反転入力ノードの電位である。
【００５６】
時刻ｔ０に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳをＨレベルとする。これにより、浮遊拡散容量１３−５、浮遊拡散容量１３−６、浮遊拡散容量１３−７、浮遊拡散容量１３−８の電位がリセットされる。また、垂直走査回路２は、信号ＰＳＥＬ１をＨレベルとする。これにより、各画素１００のトランジスタ１７が導通状態となる。よって、トランジスタ１５−５は、トランジスタ１７−５を介して垂直信号線５０−１に信号を出力する。また、トランジスタ１５−６は、トランジスタ１７−６を介して垂直信号線５０−２に信号を出力する。また、トランジスタ１５−７は、トランジスタ１７−７を介して垂直信号線５１−１に信号を出力する。また、トランジスタ１５−８は、トランジスタ１７−８を介して垂直信号線５１−２に信号を出力する。
【００５７】
時刻ｔ１に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳをＬレベルとする。これにより、浮遊拡散容量１３−５、浮遊拡散容量１３−６、浮遊拡散容量１３−７、浮遊拡散容量１３−８の電位のリセットが解除される。
【００５８】
時刻ｔ２に、垂直走査回路２は、信号ＰＴＸ１をＨレベルとした後、時刻ｔ３に信号ＰＴＸ１をＬレベルとする。これにより、画素１００−５のトランジスタ１７−５が垂直信号線５０−１に光信号を出力する。また、画素１００−６のトランジスタ１７−６が垂直信号線５０−２に光信号を出力する。ここでは、画素１００−７および画素１００−８は、それぞれがリファレンス信号を出力する第１の画素である。一方、画素１００−５および画素１００−６は、それぞれが光信号を出力する第２の画素である。ここでは、垂直信号線５１−１および垂直信号線５１−２のそれぞれは、第１の画素である画素１００−７および画素１００−８のそれぞれからリファレンス信号が入力される第１の垂直信号線である。また、垂直信号線５０−１および垂直信号線５０−２のそれぞれは、第２の画素である画素１００−５および画素１００−６のそれぞれから光信号が入力される第２の垂直信号線である。
【００５９】
差動アンプ８０は、画素１００−５から入力される光信号と、画素１００−８から入力されるリファレンス信号との差を増幅した信号を出力する。また、差動アンプ８１は、画素１００−６から入力される光信号と、画素１００−７から入力されるリファレンス信号との差を増幅した信号を出力する。
【００６０】
時刻ｔ４に、タイミングジェネレータは、信号ＰＣＴをＨレベルとした後、時刻ｔ５に信号ＰＴＣをＬレベルとする。これにより、容量素子ＣＴｐ１、ＣＴｍ１は差動アンプ８０が出力する信号を保持する。また、容量素子ＣＴｐ２、ＣＴｍ２は差動アンプ８１が出力する信号を保持する。
【００６１】
時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間、水平走査回路３０は、各列の容量素子ＣＴｍ、容量素子ＣＴｐを順次走査する。本実施例の撮像装置では、スイッチ２００−１、スイッチ２０１−１、スイッチ２００−２、スイッチ２０１−２を同時に導通状態とする。これにより、容量素子ＣＴｐ１、容量素子ＣＴｍ１が出力アンプ４００−１に信号を出力する期間と、容量素子ＣＴｐ２、容量素子ＣＴｍ２が出力アンプ４００−２に信号を出力する期間とを重ねることができる。これにより、実施例１の撮像装置に比して、本実施例の撮像装置は、水平走査期間を短縮することができる。
【００６２】
時刻ｔ７に、垂直走査回路２は信号ＰＳＥＬ１をＬレベルとする。
【００６３】
時刻ｔ８に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳをＨレベルとする。これにより、浮遊拡散容量１３−５、浮遊拡散容量１３−６、浮遊拡散容量１３−７、浮遊拡散容量１３−８の電位がリセットされる。また、垂直走査回路２は、信号ＰＳＥＬ２をＨレベルとする。これにより、各画素１００のトランジスタ１８が導通状態となる。よって、トランジスタ１５−５は、トランジスタ１８−５を介して垂直信号線５１−１に信号を出力する。また、トランジスタ１５−６は、トランジスタ１８−６を介して垂直信号線５１−２に信号を出力する。また、トランジスタ１５−７は、トランジスタ１８−７を介して垂直信号線５０−１に信号を出力する。また、トランジスタ１５−８は、トランジスタ１８−８を介して垂直信号線５０−２に信号を出力する。
【００６４】
時刻ｔ９に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳをＬレベルとする。これにより、浮遊拡散容量１３−５、浮遊拡散容量１３−６、浮遊拡散容量１３−７、浮遊拡散容量１３−８の電位のリセットが解除される。
【００６５】
時刻ｔ１０に、垂直走査回路２は、信号ＰＴＸ２をＨレベルとした後、時刻ｔ１１に信号ＰＴＸ２をＬレベルとする。これにより、画素１００−７のトランジスタ１７−７が垂直信号線５１−１に光信号を出力する。また、画素１００−８のトランジスタ１７−８が垂直信号線５１−２に光信号を出力する。ここでは、画素１００−５および画素１００−６は、それぞれがリファレンス信号を出力する第１の画素である。一方、画素１００−７および画素１００−８は、それぞれが光信号を出力する第２の画素である。ここでは、垂直信号線５１−１および垂直信号線５１−２のそれぞれは、第１の画素である画素１００−５および画素１００−６のそれぞれからリファレンス信号が入力される第１の垂直信号線である。また、垂直信号線５０−１および垂直信号線５０−２のそれぞれは、第２の画素である画素１００−７および画素１００−８のそれぞれから光信号が入力される第２の垂直信号線である。
【００６６】
差動アンプ８０は、画素１００−７から入力される光信号と、画素１００−６から入力されるリファレンス信号との差を増幅した信号を出力する。また、差動アンプ８１は、画素１００−８から入力される光信号と、画素１００−５から入力されるリファレンス信号との差を増幅した信号を出力する。
【００６７】
時刻ｔ１２、時刻ｔ１３の動作は、時刻ｔ４、時刻ｔ５の動作とそれぞれ同じである。
【００６８】
時刻ｔ１４から時刻ｔ１５の動作は、時刻ｔ６から時刻ｔ７の動作と同じである。
【００６９】
本実施例の撮像装置においても、実施例１と同じ効果を得ることができる。さらに、画素１００の各列に対して２本の垂直信号線５０、５１を設けることによって、隣接する２列の画素１００から光信号を、実施例１の撮像装置よりも高速に読み出すことができる。
【００７０】
また、本実施例の撮像装置は、複数の出力アンプ４００−１、４００−２を有している。これにより、本実施例の撮像装置は、２列の画素１００の光信号に基づく信号を外部に出力する期間を互いに重ねることができる。これにより、複数列の画素１００の光信号に基づく信号を撮像装置の外部に出力する期間を短縮することができる。
【００７１】
尚、本実施例では、１列の画素１００に対し、２本の垂直信号線を設けていたが、さらに多くの垂直信号線を設けるようにしても良い。また、本実施例の撮像装置は、２つの出力アンプ４００を有していたが、さらに多くの出力アンプ４００を有するようにしても良い。
【００７２】
本実施例の別の例を図７に示す。図７の撮像装置は、差動アンプ８０と差動アンプ８１が、画素１００が設けられた撮像領域１を挟んで設けられている。図５の撮像装置では、２列の画素１００に対応して、２列分の差動アンプ８０、８１を設ける幅が必要であった。この構成の場合、撮像装置の画素数の増大によって２列の画素１００の幅が狭くなると、２列の差動アンプ８０、８１を設けられなくなることがある。一方で、図７の撮像装置では、２列の画素１００に対応して、１列分の差動アンプ８０の幅に、差動アンプ８０、差動アンプ８１を収めることができる。これにより、図７の撮像装置は、図５の撮像装置に比して、撮像装置の画素数の増大による２列の画素１００の幅の狭小化に対応しやすくすることができる。
【００７３】
（実施例３）
本実施例の撮像装置について、実施例２と異なる点を中心に説明する。
【００７４】
図８は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。
【００７５】
実施例２では、信号ＰＴＸ１は、同一行である画素１００−５、画素１００−６に共通して供給されていた。また、実施例２では、信号ＰＴＸ２は、同一行である画素１００−７、画素１００−８に共通して供給されていた。本実施例では、信号ＰＴＸ１は、同一列である画素１００−９、画素１００−１１に共通して供給される。また、本実施例では、信号ＰＴＸ２は、同一列である画素１００−１０、画素１００−１２に共通して供給される。
【００７６】
図８の撮像装置では、画素１００の構成は、実施例２の画素１００の構成と同じである。
【００７７】
本実施例の差信号生成部３、水平転送部４は実施例２の図５に記載の構成と同じである。
【００７８】
本実施例では、光信号を出力する画素１００と、当該光信号との差を得るためのリファレンス信号を出力する画素１００とが同一行に設けられている。
【００７９】
図８の撮像装置の動作は、実施例２の図６を参照しながら説明した動作と同じである。
【００８０】
図６の時刻ｔ５において、本実施例の撮像装置では、容量素子ＣＴｐ１、容量素子ＣＴｍ１が、画素１００−９が出力する光信号と、画素１００−１０が出力するリファレンス信号との差の信号を差動アンプ８０が増幅した信号を保持する。また、同時刻において、容量素子ＣＴｐ２、容量素子ＣＴｍ２が、画素１００−１１が出力する光信号と、画素１００−１２が出力するリファレンス信号との差の信号を増幅アンプ８１が増幅した信号を保持する。
【００８１】
また、図６の時刻ｔ１３において、本実施例の撮像装置では、容量素子ＣＴｐ１、容量素子ＣＴｍ１が、画素１００−１０が出力する光信号と、画素１００−９が出力するリファレンス信号との差の信号を差動アンプ８０が増幅した信号を保持する。また同時刻において、容量素子ＣＴｐ２、容量素子ＣＴｍ２が、画素１００−１２が出力する光信号と、画素１００−１１が出力するリファレンス信号との差の信号を差動アンプ８１が増幅した信号を保持する。
【００８２】
本実施例の撮像装置においても、実施例２の撮像装置と同じ効果を得ることができる。
【００８３】
また、本実施例の撮像装置においても、実施例２にて図７を参照しながら説明した差信号生成部３、水平転送部４の構成としても良い。
【００８４】
（実施例４）
本実施例の撮像装置について、実施例２と異なる点を中心に説明する。本実施例の撮像装置は、第１の行に属する画素１００が光信号を同じタイミングで出力する。そして、光信号と同じタイミングで差信号生成部３に入力されるリファレンス信号を、第１の行に先立って光信号を出力した第２の行の画素１００が出力する。
【００８５】
図９は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。撮像領域１には、複数の画素１１０が行列状に設けられている。図９では、複数の画素１１０の各々について、それぞれ枝番を付して表している。複数の画素１１０の各々は、フォトダイオード１１１、トランジスタ１１２、浮遊拡散容量１１３、トランジスタ１１４、トランジスタ１１５、トランジスタ１１７、トランジスタ１１８を有する。画素１１０が有する部材についても、図９では、画素１１０に付した枝番と対応する枝番を付している。
【００８６】
また、図９では、垂直走査回路２が出力する信号について、ｎ行目の画素行に出力する信号を、信号名称の後に［ｎ］を付して表している。
【００８７】
図９の差信号生成部３、水平転送部４は、実施例２にて図５を参照しながら説明した構成と同じ構成である。
【００８８】
フォトダイオード１１１−１は、入射光に基づく電荷を蓄積する光電変換部である。トランジスタ１１２−１は、垂直走査回路２から入力される信号ＰＴＸ［１］がＨレベルとなると、フォトダイオード１１１−１に蓄積された電荷を浮遊拡散容量１１３−１に転送する。トランジスタ１１５−１は、入力ノードが浮遊拡散容量１１３−１に電気的に接続されている。トランジスタ１１５−１は、トランジスタ１１７−１と垂直信号線５００−１を介して差動アンプ８０の非反転入力ノードに電気的に接続される。
【００８９】
トランジスタ１１７−１は、垂直走査回路２から入力される信号ＰＳＥＬ１［１］がＨレベルとなると、トランジスタ１１５−１が出力する信号を垂直信号線５００−１に出力する。
【００９０】
トランジスタ１１８−１は、垂直走査回路２から入力される信号ＰＳＥＬ２［１］がＨレベルとなると、トランジスタ１１５−１が出力する信号を垂直信号線５０１−１に出力する。
【００９１】
トランジスタ１１４−１は、垂直走査回路２から入力される信号ＰＲＥＳ［１］がＨレベルとなると、浮遊拡散容量１１３−１の電位を電源電圧ＶＤＤに基づく電位にリセットする。
【００９２】
尚、図９の撮像装置では、垂直走査回路２が出力する信号ＰＲＥＳ、信号ＰＴＸ、信号ＰＳＥＬ１、信号ＰＳＥＬ２のそれぞれは、同一行の画素１１０に対して共通の信号である。よって、画素１１０−２の動作は、画素１１０−１と同じ動作となる。
【００９３】
図１０は、図９の撮像装置の動作を示したタイミング図である。
【００９４】
図１０に示したタイミング図では、図９に示した画素１１０のうち、１行目に属する画素１１０は、既に光信号の出力を終了している。そして図１０に示したタイミング図では、図９に示した画素１１０のうち、２行目および３行目に属する画素１１０が光信号を出力する。
【００９５】
時刻ｔ０に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳ［１］をＨレベルとする。これにより、１行目の画素１１０の浮遊拡散容量１１３の電位がリセットされる。また、同時刻に垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳ［２］をＨレベルとする。これにより、２行目の画素１１０の浮遊拡散容量１１３の電位がリセットされる。
【００９６】
また、時刻ｔ０に、垂直走査回路２は、信号ＰＳＥＬ２［１］をＨレベルとする。これにより、１行目の画素１１０のトランジスタ１１５が、垂直信号線５０１−１、垂直信号線５０１−２に信号を出力する。また、同時刻に、垂直走査回路２は、信号ＰＳＥＬ１［２］をＨレベルとする。これにより、２行目の画素１１０のトランジスタ１１５が、垂直信号線５００−１、垂直信号線５００−２に信号を出力する。
【００９７】
時刻ｔ１に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳ［１］、信号ＰＲＥＳ［２］をＬレベルとする。これにより、１行目の画素１１０の浮遊拡散容量１１３のリセットが解除される。１行目の画素１１０のトランジスタ１１５は、垂直信号線５０１−１、垂直信号線５０１−２にリファレンス信号を出力する。
【００９８】
時刻ｔ２に、垂直走査回路２は、信号ＰＴＸ［２］をＨレベルとした後、時刻ｔ３にＬレベルとする。これにより、２行目の画素１１０において、トランジスタ１１２が、フォトダイオード１１０に蓄積された電荷を浮遊拡散容量１１３に転送する。これにより、２行目の画素１１０が光信号を垂直信号線５００−１、垂直信号線５００−２に出力する。ここでは、１行目に属する画素１１０−１および画素１１０−２は、それぞれがリファレンス信号を出力する第１の画素である。一方、２行目に属する画素１１０−３および画素１１０−４は、それぞれが光信号を出力する第２の画素である。ここでは、垂直信号線５０１−１および垂直信号線５０１−２のそれぞれは、第１の画素である画素１１０−１および画素１１０−２のそれぞれからリファレンス信号が入力される第１の垂直信号線である。また、垂直信号線５００−１および垂直信号線５００−２のそれぞれは、第２の画素である画素１１０−３および画素１１０−４のそれぞれから光信号が入力される第２の垂直信号線である。
【００９９】
差動アンプ８０は、２行目の画素１１０の一つである画素１１０−３から入力される光信号と、１行目の画素１１０の一つである画素１１０−１から入力されるリファレンス信号との差を増幅した信号を出力する。また、差動アンプ８１は、２行目の画素１１０の一つである画素１１０−４から入力される光信号と、１行目の画素１１０の一つである画素１１０−２から入力されるリファレンス信号との差を増幅した信号を出力する。
【０１００】
時刻ｔ４から時刻ｔ７までの信号ＰＣＴおよび水平転送部４に関わる動作は、実施例２において図６を参照しながら説明した時刻ｔ４から時刻ｔ７までの動作と同じである。
【０１０１】
これにより、撮像装置は、２行目の画素１１０の光信号と、１行目の画素１１０のリファレンス信号との差を増幅した信号を出力することができる。
【０１０２】
時刻ｔ７に、垂直走査回路２は、信号ＰＳＥＬ２［１］および信号ＰＳＥＬ１［２］をＬレベルとする。
【０１０３】
時刻ｔ８に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳ［２］をＨレベルとする。これにより、２行目の画素１１０の浮遊拡散容量１１３の電位がリセットされる。また、同時刻に垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳ［３］をＨレベルとする。これにより、３行目の画素１１０の浮遊拡散容量１１３の電位がリセットされる。
【０１０４】
また、時刻ｔ８に、垂直走査回路２は、信号ＰＳＥＬ２［２］をＨレベルとする。これにより、２行目の画素１１０のトランジスタ１１５が、垂直信号線５０１−１、垂直信号線５０１−２に信号を出力する。また、同時刻に、垂直走査回路２は、信号ＰＳＥＬ１［３］をＨレベルとする。これにより、３行目の画素１１０のトランジスタ１１５が、垂直信号線５００−１、垂直信号線５００−２に信号を出力する。
【０１０５】
時刻ｔ９に、垂直走査回路２は、信号ＰＲＥＳ［２］、信号ＰＲＥＳ［３］をＬレベルとする。これにより、２行目の画素１１０の浮遊拡散容量１１３のリセットが解除される。２行目の画素１１０のトランジスタ１１５は、垂直信号線５０１−１、垂直信号線５０１−２にリファレンス信号を出力する。
【０１０６】
時刻ｔ１０に、垂直走査回路２は、信号ＰＴＸ［３］をＨレベルとした後、時刻ｔ１１にＬレベルとする。これにより、３行目の画素１１０において、トランジスタ１１２が、フォトダイオード１１０に蓄積された電荷を浮遊拡散容量１１３に転送する。これにより、３行目の画素１１０が光信号を垂直信号線５００−１、垂直信号線５０１−１に出力する。ここでは、２行目に属する画素１１０−３および画素１１０−４は、それぞれがリファレンス信号を出力する第１の画素である。一方、３行目に属する画素１１０−５および画素１１０−６は、それぞれが光信号を出力する第２の画素である。ここでは、垂直信号線５０１−１および垂直信号線５０１−２のそれぞれは、第１の画素である画素１１０−３および画素１１０−４のそれぞれからリファレンス信号が入力される第１の垂直信号線である。また、垂直信号線５００−１および垂直信号線５００−２のそれぞれは、第２の画素である画素１１０−５および画素１１０−６のそれぞれから光信号が入力される第２の垂直信号線である。
【０１０７】
差動アンプ８０は、３行目の画素１１０の一つである画素１１０−５から入力される光信号と、２行目の画素１１０の一つである画素１１０−３から入力されるリファレンス信号との差を増幅した信号を出力する。また、差動アンプ８１は、３行目の画素１１０の一つである画素１１０−６から入力される光信号と、２行目の画素１１０の一つである画素１１０−４から入力されるリファレンス信号との差を増幅した信号を出力する。
【０１０８】
時刻ｔ１２から時刻ｔ１５までの信号ＰＣＴおよび水平転送部４に関わる動作は、時刻ｔ４から時刻ｔ７までの動作と同じである。
【０１０９】
このように、本実施例の撮像装置においても、実施例２と同じ効果を得ることができる。
【０１１０】
また、１行目の画素１１０が出力する光信号は、例えば、２行目の画素１１０が出力するリファレンス信号と差を得るようにしても良い。また、１行目の画素１１０が出力する光信号は、撮像領域の外部に設けられた、フォトダイオード１１０が遮光されたオプティカルブラック画素が出力するリファレンス信号と差に基づく信号を得るようにしても良い。この場合には、２行目の画素１１０の光信号と１行目の画素１１０のリファレンス信号との差を得る工程に先立って、１行目の画素１１０の光信号とオプティカルブラック画素が出力する信号との差に基づく信号を得るようにしても良い。また、１行目の画素１１０が出力する光信号は、撮像領域の外部に設けられた、フォトダイード１１０が設けられておらず、一定の信号を出力するリファレンス画素が出力するリファレンス信号と差を得るようにしても良い。この場合には、２行目の画素１１０の光信号と１行目の画素１１０のリファレンス信号との差を得る工程に先立って、１行目の画素１１０の光信号とリファレンス画素が出力するリファレンス信号との差に基づく信号を得るようにしても良い。尚、オプティカルブラック画素もしくはリファレンス画素は、１行目の画素１１０の近傍に設けられていることが好ましい。
【０１１１】
（実施例５）
これまで実施例１〜４で述べた撮像装置を撮像システムに適用した場合の実施例について述べる。撮像システムとして、デジタルスチルカメラやデジタルカムコーダーや監視カメラなどがあげられる。図１１に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラに撮像装置を適用した場合のブロック図を示す。
【０１１２】
図１１において、撮像システムは被写体の光学像を撮像装置３０４に結像させるレンズ３０２、レンズ３０２の保護のためのバリア３０１、レンズ３０２を通った光量を可変にするための絞り３０３を有する。また、撮像システムは撮像装置３０４より出力される出力信号の処理を行う出力信号処理部３０５を有する。
【０１１３】
出力信号処理部３０５はデジタル信号処理部を有し、撮像装置３０４から出力される信号を、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って信号を出力する動作を行う。
【０１１４】
また、撮像システムは、画像データを一時的に記憶する為のバッファメモリ部３０６、記録媒体に記録または読み出しを行うための記憶媒体制御インターフェース部３０８を有する。さらに撮像システムは、撮像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体３０９を有する。さらに、撮像システムは、外部コンピュータ等と通信する為の外部インターフェース部３０７、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部３０９、撮像装置３０４を有する。さらに撮像システムは、出力信号処理部３０５に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部３０８を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システムは少なくとも撮像装置３０４と、撮像装置３０４から出力された出力信号を処理する出力信号処理部３０５とを有すればよい。
【０１１５】
以上のように、本実施例の撮像システムは、撮像装置３０４を適用して撮像動作を行うことが可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１  撮像領域
２  垂直走査回路
３  差信号生成部
４  水平転送部
８  差動アンプ
３０  水平走査回路
１００  画素
【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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