(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配列された撮像部を有する固体撮像装置であって、
前記撮像部から信号を読み出す複数の読出部と、
前記複数の読出部のそれぞれにおけるラッチアップの発生を検出する検出部と、
前記複数の読出部への電力の供給を制御する制御部と、を備え、
前記複数の読出部のそれぞれは、前記撮像部における同一の画素から信号を読み出すように構成され、
前記制御部は、前記複数の読出部のうち前記検出部によってラッチアップの発生が検出された読出部の少なくとも一部分に対する電力の供給を遮断し、その後に前記少なくとも一部分に対する電力の供給を行うように構成されている、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数の読出部のうち前記検出部によってラッチアップの発生が検出された読出部とは別の読出部によって読み出された信号に応じた信号を、前記撮像部から読み出された信号として、出力する処理部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
複数の信号線を含み、前記複数の画素のうち１つの列に属する画素の信号が前記複数の信号線のうち当該列に対応する信号線に出力され、前記複数の信号線は、前記複数の読出部のそれぞれに接続されている、
こと特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記複数の信号線の１つと前記複数の読出部のそれぞれとの間にスイッチが設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
各画素は、光電変換素子と、前記光電変換素子が発生した電荷に応じた信号を出力する複数の増幅トランジスタを含み、各増幅トランジスタの出力は、前記複数の読出部のうち対応する１つの読出部に供給される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
各画素は、光電変換素子と、複数の増幅トランジスタと、前記光電変換素子と前記複数の増幅トランジスタのそれぞれの入力ノードとの間に設けられた複数の転送トランジスタとを含み、各増幅トランジスタの出力は、前記複数の読出部のうち対応する１つの読出部に供給される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記複数の読出部は、前記撮像部の一方の側に配置された第１読出部と、前記撮像部の他方の側に配置された第２読出部と、を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記複数の読出部は、第１読出部と第２読出部とを含み、
前記撮像部は、前記第1読出部と前記第２読出部との間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記複数の読出部からなる１つの組が１つの前記画素に対して設けられ、前記複数の画素のそれぞれに対応するように複数の前記組が設けられている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像部、前記複数の読出部、前記検出部および前記制御部は、半導体基板に配置され、前記複数の読出部は、前記半導体基板における互いに電気的に分離されたウェルに配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記検出部は、前記複数の読出部がそれぞれ配置された互いに電気的に分離された前記ウェルのそれぞれに供給される電流に基づいてラッチアップの発生を検出する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記ウェルは、電源電圧が供給されるＮウェルおよび接地電圧が供給されるＰウェルを含み、
前記検出部は、前記電源電圧から前記Ｎウェルに流れる電流に基づいてラッチアップの発生を検出する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記少なくとも一部分に対する電力の供給を遮断している間に、前記複数の読出部のうち前記検出部によってラッチアップの発生が検出された読出部とは別の読出部に対する電力の供給を行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記複数の読出部のそれぞれが、前記撮像部からのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記複数の読出部のそれぞれが、前記撮像部からのアナログ信号を増幅して前記アナログデジタル変換器に出力するアンプを含み、
前記制御部は、ラッチアップの発生が検出された前記アナログデジタル変換器が属する読出部の前記アンプに対する電力の供給を行いつつ、ラッチアップの発生が検出された前記アナログデジタル変換器に対する電力の供給を遮断し、その後にラッチアップの発生が検出された前記アナログデジタル変換器に対する電力の供給を行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびそれが搭載されたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置に高エネルギー粒子が入射すると、シングルイベントラッチアップ（ＳＥＬ）が発生しうる。高エネルギー粒子としては、例えば、宇宙空間における宇宙線、原子力発電所または放射線画像診断における放射線を挙げることができる。ＳＥＬは、例えば、ＣＭＯＳ回路においてＰＮ接合が直列につながったサイリスタ構造において発生しうる。ＳＥＬが発生すると、電源線と接地線とが導通するので、対策が施されていない装置は、ＳＥＬの発生により動作不能状態になる。そこで、ＳＥＬが発生すると、装置に対する電力の供給を一時的に遮断した後に電力の供給を再開する必要がある。
【０００３】
特許文献１は、放射線環境下で使用される半導体デバイスに関するものである。該半導体デバイスは、シングルイベントの発生を検知する検知手段と、検出結果に応じて電源をオン／オフする補償回路とを有する。特許文献２は、放射線画像診断装置に関するものである。該放射線画像診断装置は、複数の素子ブロックの各々への給電を監視し、異常が検知されたときに、該素子ブロックからの信号を処理するＡＳＩＣに対する給電を停止し、給電の停止時間の長さに基づいてデータを補正する機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３５０４２５公報
【特許文献２】国際公開第２００２／０４２７９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固体撮像装置においてラッチアップが発生した場合に、該固体撮像装置に対する電力の供給を一時的に遮断しその後に電力の供給を再開する構成では、電力の供給を遮断している期間中は画像を得ることができない。動画撮像においては、複数フレーム期間にわたって画像を得ることができないことも想定される。
【０００６】
本発明は、画像を得ることができない期間を低減するために有利な構成を有す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】
本発明の１つの側面は、複数の画素が配列された撮像部を有する固体撮像装置に係り、前記撮像部から信号を読み出す複数の読出部と、前記複数の読出部のそれぞれにおけるラッチアップの発生を検出する検出部と、前記複数の読出部への電力の供給を制御する制御部と、を備え、前記複数の読出部のそれぞれは、前記撮像部における同一の画素から信号を読み出すように構成され、前記制御部は、前記複数の読出部のうち前記検出部によってラッチアップの発生が検出された読出部の少なくとも一部分に対する電力の供給を遮断し、その後に前記少なくとも一部分に対する電力の供給を行うように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画像を得ることができない期間を低減するために有利な構成を有する固体撮像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の構成を示す図。
【図２】検出部の構成および検出部によるラッチアップの発生の検出原理を示す図。
【図３】複数の読出部の少なくとも１つにおいてラッチアップが発生した場合の固体撮像装置の動作例を示す図。
【図４】画素の構成例を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態の固体撮像装置の構成を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態の固体撮像装置の動作例を示す図。
【図７】本発明の第２実施形態の固体撮像装置の第１変形例を示す図。
【図８】本発明の第２実施形態の固体撮像装置の第２変形例を示す図。
【図９】本発明の第２実施形態の固体撮像装置の第３変形例を示す図。
【図１０】本発明の第３実施形態の固体撮像装置の構成を示す図。
【図１１】本発明の第３実施形態の固体撮像装置の具体化された構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明のその例示的な実施形態を通して説明する。
【００１１】
図１には、本発明の第１実施形態の固体撮像装置１００の構成が示されている。固体撮像装置１００は、複数の画素１が配列された撮像部２を備えている。画素１は、複数の行および複数の列を構成するように配列されうる。図１では、記載の簡略化のために、代表的に１つの画素１のみが示されている。各画素１は、詳細については後述するが、光電変換素子と、該光電変換素子で発生した電荷に応じた信号を出力する増幅トランジスタとを含みうる。
【００１２】
固体撮像装置１００は、撮像部２における行を選択するための垂直選択部３と、撮像部２から信号を読み出す複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５とを備えている。第１読出部４は、撮像部２の一方の側に配置され、第２読出部５は、撮像部２の他方の側に配置されうる。換言すると、撮像部２は、第１読出部４と第２読出部５との間に配置されうる。
【００１３】
図１には、複数の読出部として第１読出部４および第２読出部５のみが記載されているが、固体撮像装置１００は、更に多くの読出部を備えていてもよい。また、固体撮像装置１００は、列を選択するための複数の水平選択部として、第１水平選択部６および第２水平選択部７を備えている。ここで、典型的には、１つの読出部に対して１つの水平選択部が設けられる。第１水平選択部６は、第１読出部４によって撮像部２から読み出された１行分の画素１の信号を予め設定された順に選択して出力する。第２水平選択部７は、第２読出部５によって撮像部２から読み出された１行分の画素１の信号を予め設定された順に選択して出力する。
【００１４】
複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のそれぞれは、撮像部２における同一の画素１から信号を読み出すことができるように構成されている。複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のそれぞれは、撮像部２における同一の画素１から信号を同時に読み出すことができるように構成されてもよいし、互いに異なるタイミングで読み出すことができるように構成されてもよい。このような構成によれば、ラッチアップの発生が検出され電力供給が一時的に遮断された読出部とは別の読出部によって撮像部２から信号を読み出すことができるので、画像を得ることができない期間を低減することができる。
【００１５】
複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のそれぞれは、例えば、電流源、列アンプおよびＡＤ変換器（アナログデジタル変換器）を含みうる。読出部を構成しうる電流源は、画素１に接続された信号線（列信号線）ＳＬに接続されて、信号線ＳＬに電流（典型的には、定電流）を流すように構成されうる。画素１の増幅トランジスタと該電流源とによってソースフォロワ回路が構成されうる。列アンプは、画素１から信号線ＳＬに出力された信号を増幅するように構成されうる。
【００１６】
図１に示された構成では、固体撮像装置１００は、複数の信号線ＳＬ（これらのうちの１つのみ図示）を含む。撮像部２を構成する複数の画素１のうち１つの列に属する画素１の信号は、複数の信号線ＳＬのうち当該列に対応する信号線ＳＬに出力され、複数の信号線ＳＬは、複数の読出部のそれぞれに接続されている。
【００１７】
読出部を構成しうるＡＤ変換器は、信号線ＳＬに出力された信号（アナログ信号）、あるいは、列アンプが備えられている場合には列アンプから出力された信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器は、例えば、コンパレータと、カウンタと、メモリとを含みうる。コンパレータは、デジタル信号に変換すべきアナログ信号とランプ信号などの参照信号とを比較し、アナログ信号と参照信号との大小関係が反転したタイミングを示す信号をラッチ信号として出力する。コンパレータによる比較動作の開始からアナログ信号と参照信号との大小関係が反転するまでの期間がアナログ信号の値に対応する。メモリは、コンパレータから出力されるラッチ信号に応答して、カウンタのカウント値を取り込む。このカウント値が、アナログ信号に対応するデジタル信号である。
【００１８】
ＡＤ変換器は、典型的には、ＮＭＯＳトランジスタおよびＰＭＯＳトランジスタで構成されるＣＭＯＳ回路であり、画素１の配列ピッチに従って配置される。その場合、ＡＤ変換器を構成するトランジスタは高い集積度で配置されうる。したがって、ＡＤ変換器は、高エネルギー線の入射によってラッチアップを起こしやすい回路である。
【００１９】
固体撮像装置１００は、更に、検出部１０および制御部８を備えている。検出部１０は、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のそれぞれにおけるラッチアップの発生を検出する。制御部８は、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５への電力の供給を制御する。制御部８は、固体撮像装置１００の外部から供給される電源電圧を複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のそれぞれに供給するように構成されうる。あるいは、制御部８は、固体撮像装置１００の外部から供給される電源電圧に基づいて発生した電源電圧を複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のそれぞれに供給するように構成されうる。制御部８から複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のそれぞれへの電力の供給は、個別に制御することができる。制御部８による電力の供給の制御は、例えば、電源電圧の供給を遮断する、あるいは、電流経路を遮断することによって行われうる。
【００２０】
制御部８は、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のうち検出部１０によってラッチアップの発生が検出された読出部の少なくとも一部分に対する電力の供給を一時的に遮断する。そして、制御部８は、その後に当該少なくとも一部分に対する電力の供給を再び行う。読出部の一部分に対する電力の供給の遮断するケースとしては、例えば、電流源、列アンプおよびＡＤ変換器を備える読出部において、電流源および列アンプに対する電力の供給を行う一方で、ＡＤ変換器に対する電力の供給を遮断するケースを挙げることができる。また、複数の読出部のうちラッチアップの発生が検出されていない読出部に対しては、電力の供給が継続される。例えば、第１読出部４にラッチアップが検出された場合、第１読出部４の少なくとも一部分に対する電力の供給を一時的に遮断している間、第２読出部５に対する電力の供給は継続して行われうる。
【００２１】
制御部８は、検出部１０によってラッチアップの発生が検出されない場合には、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５の全てに電力を供給しうる。固体撮像装置１００に電力が供給されているときは、撮像部２、垂直選択部３、第１水平選択部６、第２水平選択部、検出部１０、制御部８および処理部９には、不図示の電源線を介して常時に電力が供給されうる。また、第１読出部４および第２読出部５のそれぞれにおける全体のうちラッチアップの発生時に電力供給が遮断される前記一部分以外の部分には、固体撮像装置１００に電力が供給されているときは、不図示の電源線を介して常時に電力が供給されうる。
【００２２】
図２には、検出部１０の構成、および、検出部１０によるラッチアップの発生の検出原理が示されている。検出部１０は、複数の読出部のそれぞれにおけるラッチアップの発生を検出する複数の検出回路を含む。検出部１０は、例えば、第１読出部４におけるラッチアップの発生を検出する第１検出回路１１と、第２読出部５におけるラッチアップの発生を検出する第２検出回路１２とを含む。固体撮像装置１００は、半導体基板２０１に形成されている。
【００２３】
第１読出部４は、半導体基板２０１のＮウェル２１０に形成されたＰＭＯＳトランジスタ２１１と、半導体基板２０１のＰウェル２２０に形成されたＮＭＯＳトランジスタ２２１とを含む。Ｎウェル２１０とＰウェル２２０とは互いに接触して配置されうる。Ｎウェル２１０に形成されたＰＭＯＳトランジスタ２１１およびＰウェル２２０に形成されたＮＭＯＳトランジスタ２２１は、例えば、第１読出部４のＡＤ変換器を構成するトランジスタでありうる。
【００２４】
電源電圧ＶＤＤは、ウェルコンタクト２１２を介してＮウェル２１０に供給されるほか、例えば、ＰＭＯＳトランジスタ２１１のソースにも供給されうる。第１検出回路１１は、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２１０に流れる電流を検出するように構成される。接地電圧ＧＮＤは、ウェルコンタクト２２２を介してＰウェル２２０に供給されるほか、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ２２１のソースにも供給されうる。第１読出部４においてラッチアップが発生すると、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２１０およびＰウェル２２０を介して接地電圧ＧＮＤに過大な電流が流れうる。第１検出回路１１は、例えば、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２１０に流れる電流に基づいて、より詳しくは、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２１０に過大な電流が流れることを検出することによって、第１読出部４におけるラッチアップの発生を検出する。例えば、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２１０に流れる電流が、所定の閾値を越えたか否かを判定するように構成されうる。
【００２５】
第２読出部５は、半導体基板２０１のＮウェル２３０に形成されたＰＭＯＳトランジスタ２３１と、半導体基板２０１のＰウェル２４０に形成されたＮＭＯＳトランジスタ２４１とを含む。Ｎウェル２３０とＰウェル２４０とは互いに接触して配置されうる。Ｎウェル２３０に形成されたＰＭＯＳトランジスタ２３１およびＰウェル２４０に形成されたＮＭＯＳトランジスタ２４１は、例えば、第２読出部５のＡＤ変換器を構成するトランジスタである。
【００２６】
電源電圧ＶＤＤは、ウェルコンタクト２３２を介してＮウェル２３０に供給されるほか、例えば、ＰＭＯＳトランジスタ２３１のソースにも供給されうる。第２検出回路１２は、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２３０に流れる電流を検出するように構成される。接地電圧ＧＮＤは、ウェルコンタクト２４２を介してＰウェル２４０に供給されるほか、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ２４１のソースにも供給されうる。第２読出部５においてラッチアップが発生すると、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２３０およびＰウェル２４０を介して接地電圧ＧＮＤに過大な電流が流れうる。第２検出回路１２は、例えば、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２３０に流れる電流に基づいて、より詳しくは、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２３０に過大な電流が流れることを検出することによって、第２読出部５におけるラッチアップの発生を検出する。例えば、電源電圧ＶＤＤからＮウェル２３０に流れる電流が、所定の閾値を越えたか否かを判定するように構成されうる。
【００２７】
上記の電源電圧ＶＤＤは、制御部８から供給されうる。第１検出回路１１は、第１読出部４の全ての箇所において発生しうるラッチアップを検出可能に構成されてもよいし、ラッチアップが発生しやすい回路、例えばＡＤ変換器において発生しうるラッチアップを検出可能に構成されてもよい。同様に、第２検出回路１２は、第２読出部５の全ての箇所において発生しうるラッチアップを検出可能に構成されてもよいし、ラッチアップが発生しやすい回路、例えばＡＤ変換器において発生しうるラッチアップを検出可能に構成されてもよい。
【００２８】
固体撮像装置１００は、更に、処理部９を備えうる。処理部９は、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のうち検出部１０によってラッチアップの発生が検出された読出部を除く読出部によって読み出された信号に応じた信号を、撮像部２から読み出された信号として、出力する。例えば、第１読出部４および第２読出部５のうち検出部１０によって第１読出部４についてラッチアップの発生が検出された場合、処理部９は、第２読出部５によって読み出された信号を、撮像部２から読み出された信号として、出力する。
【００２９】
更に、例えば、３つの読出部が存在し、これを読出部Ａ、Ｂ、Ｃとし、読出部Ａについて検出部１０によってラッチアップの発生が検出された場合を考える。この場合、処理部９は、読出部Ａを除く読出部Ｂ、Ｃによって読み出された信号に応じた信号を、撮像部２から読み出された信号として、出力する。例えば、処理部９は、読出部Ｂおよび読出部Ｃの一方によって読み出された信号を、撮像部２から読み出された信号として、出力しうる。あるいは、処理部９は、読出部Ｂおよび読出部Ｃの双方によって読み出された信号の平均などの演算結果を、撮像部２から読み出された信号として、出力してもよい。
【００３０】
図３には、複数の読出部の少なくとも１つにおいてラッチアップが発生した場合の固体撮像装置１００の動作例が示されている。Ｓ２１０において複数の読出部の少なくとも１つにおいてラッチアップが発生したとする。この場合、ステップＳ２２０において、検出部１０によって、ラッチアップが発生した読出部が検出される。ラッチアップが発生した読出部が検出されることは、複数の読出部の少なくとも１つにおいてラッチアップが発生したことが検出されることとしても把握することができる。ステップＳ２３０において、制御部８は、複数の読出部のち検出部１０によってラッチアップの発生が検出された読出部の少なくとも一部分に対する電力の供給を遮断する。その後、ステップＳ２４０において、制御部８は、電力の供給を遮断した読出部に対する電力の供給を再開する。電力の供給の再開のタイミングは、ラッチアップを解消するために十分な期間の経過後になされ、この期間は、予め定められうる。その後、ステップ２５０において、処理部９は、電力の供給が再開された読出部によって読み出される信号の利用を再開する。
【００３１】
ラッチアップが発生していない正常動作時は、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５の全てによって撮像部２の画素１から信号が読み出されうる。この状態で、例えば、第１読出部４においてラッチアップが発生し、それが検出部１０（第１検出回路１１）によって検出されると、制御部８は、第１読出部４の少なくとも一部分に対する電力の供給を遮断する。これにより、第１読出部４による撮像部２からの信号の読出動作は停止する。この際に、処理部９は、第２読出部５によって撮像部２から読み出される信号を出力することができる。よって、ラッチアップが発生しても、固体撮像装置１００（処理部９）からは、撮像部２によって撮像された画像の信号が出力される。
【００３２】
また、動画の撮像時、即ち、撮像を連続して行う時において、複数の読出部の少なくとも１つにおいてラッチアップが発生した場合、処理部９は、他の読出部によって読み出された信号に応じた信号を出力することができる。よって、固体撮像装置１００から出力される信号を利用する処理装置が固体撮像装置からの信号（画像）が長期間にわたって受け取れないという問題を解決することができる。
【００３３】
図４には、各画素１の構成例が示されている。画素１は、少なくとも光電変換素子３１を含む。光電変換素子３１は、例えば、フォトダイオードでありうる。画素１は、光電変換素子３１で発生した電荷に応じた信号を信号線（列信号線）ＳＬに出力する増幅トランジスタ３５を含んでもよい。画素１は、光電変換素子３１で発生し光電変換素子３１に蓄積された電荷を増幅トランジスタ３５の入力ノードであるフローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）３３に転送する転送トランジスタ３２を含んでもよい。画素１は、ＦＤ３３の電圧をリセットするリセットトランジスタ３４を含んでもよい。画素１は、増幅トランジスタ３５の出力を信号線ＳＬに出力させるための選択トランジスタ３６を含んでもよい。
【００３４】
図５には、本発明の第２実施形態の固体撮像装置１００の構成が示されている。第２実施形態として言及されない事項は、第１実施形態に従いうるものとする。図５では、第１実施形態と共通する部分については省略されている。第２実施形態では、画素１が接続された信号線ＳＬと第１読出部４との間にスイッチ３７が設けられ、信号線ＳＬと第２読出部５との間にスイッチ３８が設けられている。信号線ＳＬには、電流源ＣＳが設けられうる。増幅トランジスタ３５および電流源ＣＳは、ソースフォロワ回路を構成しうる。電流源ＣＳは、第１読出部４および第２読出部５とは異なる構成要素として記載されているが、第１読出部４および／または第２読出部５の構成要素として把握することもできる。ただし、電流源ＣＳに対する電力の供給は遮断されないものとする。
【００３５】
スイッチ３７および３８は、例えば処理部９によって制御されうる。複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のうちラッチアップが発生して撮像部２からの信号の読出ができず、制御部８から電力が供給されない読出部は、それに対応するスイッチをオフさせることによって信号線ＳＬから切断されうる。
【００３６】
あるいは、ラッチアップが発生していない通常の動作時において、スイッチ３７、３８の１つのみをオンさせて複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５のちの１つのみによって撮像部２から信号を読み出してもよい。そして、読出を行っている読出部においてラッチアップが発生した場合には、他の読出部を使うようにスイッチ３７、３８を制御し、該他の読出部によって撮像部２から信号を読み出してもよい。つまり、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部によって互いに異なるタイミングあるいは期間で撮像部２からの信号の読出がなされうる。
【００３７】
図６には、第２実施形態の固体撮像装置１００の動作例として動画を取得する例が示されている。ここでは、複数の読出部は、第１読出部４および第２読出部５のみであるものとする。Ｎ〜（Ｎ＋１３）は、それぞれフレームまたはフレーム期間を意味する。この例では、ラッチアップが発生するまでは、第１読出部４と第２読出部５とによってフレーム単位で交互に撮像部２からの信号の読出がなされている。第２読出部５によって撮像部２から読出を行っている（Ｎ＋５）フレーム目において第２読出部５でラッチアップが発生している。これに応答して、制御部８は、第２読出部５に対する電力供給を一時的に遮断し、（Ｎ＋９）フレーム目の終了までに第２読出部５が読出を再開可能になるように第２読出部５への電力の供給を再開している。（Ｎ＋６）フレーム目から（Ｎ＋９）フレーム目までは、第１読出部４によって撮像部２からの信号の読出がなされ、処理部９は、第１読出部４によって読み出された信号またはそれを処理した信号を出力する。（Ｎ＋１０）フレーム目以降は、第１読出部４と第２読出部５とによってフレーム単位で交互に撮像部２からの信号の読出がなされている。
【００３８】
上記の動作例とは異なり、複数の読出部が正常な場合は、複数の読出部によって互いに異なる画素１の信号を読み出してもよい。この場合、複数の読出部によって読み出された信号が処理部９によって合成されうる。例えば、複数の読出部によって互いに異なる色の画素から信号が読み出されうる。あるいは、複数の読出部によって互いに異なる列の画素から信号が読み出されうる。ラッチアップが発生した場合には、ラッチアップが発生していない読出部によって撮像部２の全ての画素１から信号が読み出されうる。
【００３９】
図７には、本発明の第２実施形態の固体撮像装置１００の第１変形例の構成が示されている。第１変形例として言及されない事項は、第１実施形態、またはそれを部分的に援用する図５に示された第２実施形態に従いうるものとする。図７では、第１実施形態と共通する部分については省略されている。第１変形例では、電流源ＣＳの代わりに、電流源ＣＳ１、ＣＳ２が設けられている。電流源ＣＳ１は、スイッチ３７と第１読出部４との間に配置され、スイッチ３７を介して信号線ＳＬに接続されている。電流源ＣＳ２は、スイッチ３８と第２読出部５との間に配置され、スイッチ３８を介して信号線ＳＬに接続されている。
【００４０】
電流源ＣＳ１は、第１読出部４とは異なる構成要素として記載されているが、第１読出部４の構成要素として把握することもできる。同様に、電流源ＣＳ２は、第２読出部５とは異なる構成要素として記載されているが、第２読出部５の構成要素として把握することもできる。
【００４１】
図８には、本発明の第２実施形態の固体撮像装置１００の第２変形例の構成が示されている。第２変形例として言及されない事項は、第１実施形態、またはそれを部分的に援用する図５に示された第２実施形態に従いうるものとする。図８では、第１実施形態と共通する部分については省略されている。
【００４２】
第２変形例では、画素１は、第１読出部４によって信号線ＳＬ１を介して信号を読み出すための増幅トランジスタ４５および選択トランジスタ４６を有する。また、画素１は、第２読出部５によって信号線ＳＬ２を介して信号を読み出すための増幅トランジスタ４７および選択トランジスタ４８を有する。選択トランジスタ４６をオンさせると、画素１の信号が信号線ＳＬ１に出力され、それが第１読出部４によって読み出される。選択トランジスタ４８をオンさせると、画素１の信号が信号線ＳＬ２に出力され、それが第２読出部５によって読み出される。
【００４３】
図９には、本発明の第２実施形態の固体撮像装置１００の第３変形例の構成が示されている。第３変形例として言及されない事項は、第１実施形態、またはそれを部分的に援用する図５に示された第２実施形態に従いうるものとする。図９では、第１実施形態と共通する部分については省略されている。
【００４４】
画素１は、光電変換素子３１と、ＦＤ５３、５４と、転送トランジスタ５１、５２と、リセットトランジスタ５５、５６と、増幅トランジスタ５７、５８と、選択トランジスタ５９、６０とを含む。光電変換素子３１に蓄積された電荷は、転送トランジスタ５１をオンさせることによってＦＤ５３に転送され、この電荷に応じた信号が増幅トランジスタ５７、選択トランジスタ５９を介して信号線ＳＬ１に出力され、第１読出部４によって読み出される。光電変換素子３１に蓄積された電荷は、転送トランジスタ５２をオンさせることによってＦＤ５４に転送され、この電荷に応じた信号が増幅トランジスタ５８、選択トランジスタ５９を介して信号線ＳＬ２に出力され、第２読出部５によって読み出される。つまり、増幅トランジスタ５７、５８のそれぞれの出力は、複数の読出部のうち対応する１つの読出部に供給される。
【００４５】
図１０には、本発明の第３実施形態の固体撮像装置１００の構成が示されている。第３実施形態として言及されない事項は、第１実施形態に従いうるものとする。第３実施形態では、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５からなる１つの組が１つの画素１に対して設けられている。複数の画素１のそれぞれに対して、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５からなる１つの組が設けられている。撮像部２、画素１ごとに設けられた複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５、検出部１０および制御部８などの固体撮像装置１００の構成要素は、１つの半導体基板２０１に配置される。また、複数の読出部としての第１読出部４および第２読出部５は、半導体基板２０１における互いに電気的に分離されたウェルに配置されている。第３実施形態は、画素１のサイズが大きい固体撮像装置１００に有利である。
【００４６】
図１１には、図１０に記載された構成をより具体化した構成が示されている。ｎ列目の画素１の第１読出部４によって読み出された信号は、ｎ列目の第１垂直伝送線ＶＬ１ｎを介して第１水平選択部６に伝送され、ｎ列目の選択スイッチＨ１ｎおよび第１水平伝送線ＨＬ１を介して処理部９に供給される。ｎ列目の画素１の第２読出部５によって読み出された信号は、ｎ列目の第２垂直伝送線ＶＬ２ｎを介して第２水平選択部７に伝送され、ｎ列目の選択スイッチＨ２ｎおよび第２水平伝送線ＨＬ２を介して処理部９に供給される。
【００４７】
以下、上記の各実施形態に係る固体撮像装置の応用例として、該固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含む。該処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、および、該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
【符号の説明】
【００４８】
ＳＬ：信号線、４：第１読出部、５：第２読出部、２１１：ＰＭＯＳトランジスタ、２２１：ＮＭＯＳトランジスタ、２１２：ウェルコンタクト、２３１：ＰＭＯＳトランジスタ、２４１：ＮＭＯＳトランジスタ、２３２：ウェルコンタクト
【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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