(57)【要約】【課題】増幅型固体撮像装置の画素内トランジスタ数を削減すると共に、配線数を大幅に低減する。【解決手段】２次元状に配列された光電変換素子１と、光電変換素子１からの信号電荷を浮遊拡散部３へ電荷転送する電荷転送トランジスタ２と、浮遊拡散部３の電位をリセットするリセットトランジスタ４と、浮遊拡散部３の電位を増幅して撮像信号として読み出す増幅トランジスタ５とを有し、リセットトランジスタ４のドレインと増幅トランジスタ５のドレインが列方向に配線された電源線７に共通接続されると共に、増幅トランジスタ５のソースは列方向に配線された信号線８に接続されて画素ユニット１１が構成され、（２ｎ）列目（ｎは１以上の整数）と（２ｎ＋１）列目の各画素ユニット１１（または１１Ａ）によってｎ列目の信号線８が共有されている。【選択図】図１
2008005155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光領域に行方向および列方向に二次元状に複数配列され、該受光領域からの信号電荷を増幅して撮像信号を得る増幅手段が設けられた画素ユニットと、該画素ユニットを制御して、該画素ユニットから撮像信号を読み出し駆動する信号読出駆動部とを有し、
行方向に隣接する複数の画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる複数の画素ユニット毎に複数回に分けて順次読み出すように駆動制御する増幅型固体撮像装置。
【請求項２】
前記対となる複数の画素ユニット毎に信号読出用の電源電圧を複数回に分けて供給する請求項１に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項３】
前記行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる二つの画素ユニット毎に２回に分けて順次読み出すように駆動制御する請求項１に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項４】
前記対となる二つの画素ユニット毎に信号読出用の電源電圧を２回に分けて供給する請求項３に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項５】
前記画素ユニットは、画像光を信号電荷に変換する光電変換素子と、該光電変換素子からの信号電荷を浮遊拡散部へ電荷転送する電荷転送手段と、該浮遊拡散部の電位をリセットするリセット手段とを有し、前記増幅手段は、該浮遊拡散部の電位を増幅して前記撮像信号として読み出し可能とし、前記共通信号線は、前記対となる複数の画素ユニットの増幅手段の出力端毎に共通接続されている請求項１〜４のいずれかに記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項６】
前記リセット手段および前記増幅手段の電源供給端が列方向の電源線に共通接続されている請求項５に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項７】
前記画素ユニットは、前記光電変換素子、前記電荷転送手段、前記リセット手段および前記増幅手段のみ有している請求項５に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項８】
前記共通信号線のｎ本目（ｎは１以上の整数）が（２ｎ）列目（ｎは１以上の整数）と（２ｎ＋１）列目の二つの画素ユニットによって共有されている請求項３または４に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項９】
前記電源線は、前記画素ユニット毎に独立に引き出されて電源電圧が供給可能になっている請求項６または８に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１０】
前記画素ユニットに対して各種電源を切り換え可能とする電源出力部と、該画素ユニットからの撮像信号を共通信号線を介して出力可能とする信号出力部とを更に有し、前記信号読出駆動部は、該画素ユニット、該電源出力部および該信号出力部を制御して、該画素ユニットから撮像信号を出力させて該信号出力部から読み出し駆動する請求項１〜９のいずれかに記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１１】
前記電源出力部は、低電圧を出力する低電圧源と、高電圧を出力する高電圧源と、該高電圧源と該低電圧源を切り換え可能とする電源切換手段とを有する請求項１０に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１２】
前記高電圧をオン・オフ制御する第１高電圧スイッチ手段と、該高電圧をオン・オフ制御する第２高電圧スイッチ手段を更に有し、前記電源切換手段は、該第１高電圧スイッチ手段を介した高電圧と前記低電圧を切り換え可能とする第１電源切換手段と、該第２高電圧スイッチ手段を介した高電圧と該低電圧を切り換え可能とする第２電源切換手段とが、行方向に配列された画素ユニット毎に交互に設けられている請求項１０に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１３】
前記低電圧と前記高電圧は、前記リセット手段を介して前記増幅手段の制御端に供給されて、該増幅手段により選択画素ユニットまたは非選択画素ユニットに選択制御可能とされている請求項１１または１２に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１４】
前記信号出力部は、前記画素ユニットから前記共通信号線を介した撮像信号の出力を許可可能とする撮像信号出力許可手段と定電流負荷手段との直列回路を有している請求項１０に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１５】
前記電源線は複数の画素ユニットの列毎に共通接続され、前記信号線は、行方向の一方向に隣接する二つの画素ユニットに対応する画素ユニットの２列毎にその列方向に共通接続されており、該信号線の末端部分と接地間に前記信号出力部が接続されている請求項６または９に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１６】
前記信号読出駆動部は、第１駆動信号を出力して前記第１高電圧スイッチ手段を駆動制御し、第２駆動信号を出力して前記第２高電圧スイッチ手段を駆動制御し、電源切換制御信号を出力して前記電源切換手段を駆動制御して、前記低電圧と、該第１高電圧スイッチ手段または該第２高電圧スイッチ手段のオンによる前記高電圧と、該第１高電圧スイッチ手段または該第２高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とのいずれかを選択する請求項１５に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１７】
前記ハイインピーダンス状態は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニットを２回に分けて順次読み出すときに、前記第１高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、前記第２高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態と、該第２高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、該第１高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とが順次選択され、
前記低電圧は、該行方向の全ての画素ユニットの撮像信号の読み出し後に選択される請求項１６に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１８】
前記信号読出駆動部は、リセット駆動信号を出力して前記リセット手段を駆動制御して前記電源出力部からの電圧に前記増幅手段の制御端をリセットした後に、電荷転送駆動信号を出力して前記電荷転送手段を駆動制御して前記光電変換素子の信号電荷を該増幅手段の制御端に電荷転送することにより、電荷転送された信号電荷による電位に応じて該増幅手段の出力端から撮像信号を読み出す請求項５に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１９】
前記信号読出駆動部は、負荷制御信号を出力して前記定電流負荷手段を駆動制御すると共に、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニットを順次読み出す時にのみ、出力許可制御信号を出力して前記撮像信号出力許可手段を駆動制御して前記撮像信号の出力を許可する請求項１４に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項２０】
前記光電変換素子と前記電荷転送手段の各１個によって受光セットが構成され、前記画素ユニット内において、該受光セットが列方向に複数配列されて共通の前記浮遊拡散部に接続されている請求項５に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項２１】
前記電荷転送手段が電荷転送トランジスタで構成されており、行方向に配列された前記受光セット間において、該電荷転送トランジスタを駆動制御するための電荷転送トランジスタ駆動線が該電荷転送トランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている請求項２０に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項２２】
前記リセット手段がリセットトランジスタで構成されており、行方向に配列された画素ユニット間において、該リセットトランジスタを駆動制御するリセットトランジスタ駆動線が該リセットトランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている請求項５、１８および２０のいずれかに記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項２３】
前記電荷転送手段が電荷転送トランジスタで構成されており、行方向に配列された画素ユニット間において、該電荷転送トランジスタを駆動制御する電荷転送トランジスタ駆動線が該電荷転送トランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている請求項５または１８に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項２４】
前記リセット手段がリセットトランジスタで構成されており、該リセットトランジスタは、デプレッション型のＭＯＳ型トランジスタである請求項５および１８〜２０のいずれかに記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項２５】
前記光電変換素子は、埋め込み型フォトダイオードである請求項５に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項２６】
前記埋め込みフォトダイオードは、一方導電型ウェル領域内に他方導電型層が形成され、該他方導電型層の表面部に暗電流防止用の一方導電型表面層が設けられて該他方導電型層が埋め込まれている請求項２５に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項２７】
請求項３または５に記載の増幅型固体撮像装置を駆動する増幅型固体撮像装置の駆動方法であって、
行方向に隣接する二つの画素ユニットの一方の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された画素ユニットの一方からの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第１工程と、
その後、該二つの画素ユニットの他方の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された残余の画素ユニットからの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第２工程とを有し、
行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を該第１工程および該第２工程の２回に分けて順次読み出すように駆動する増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２８】
前記第１工程および前記第２工程後、行方向の全ての電源線を低電圧に設定すると共に、該行方向の全ての共通信号線をハイインピーダンス状態にして、該行方向の前記リセット手段を駆動状態にして、該行方向の前記浮遊拡散部を低電位にリセットする第３工程を有する請求項２７に記載の増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２９】
前記第１工程前に、行方向の全ての電源線を高電圧に接続すると共に、行方向の全ての共通信号線をハイインピーダンス状態にし、該行方向の前記リセット手段を駆動状態にして、該行方向の前記浮遊拡散部を高電位にリセットする第４工程を有する請求項２７または２８に記載の増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３０】
請求項１〜２６に記載の増幅型固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素部に増幅機能を有するＡＰＳ型イメージセンサなどの増幅型固体撮像装置およびその駆動方法、この増幅型固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の従来の増幅型固体撮像装置として、増幅機能を持たせた画素部と、その画素部の周辺に配置された走査回路（駆動回路）とを有し、その走査回路によって画素部から画素データを読み出す構成のものが普及している。
【０００３】
このような従来の増幅型固体撮像装置の一例として、画素部を周辺の駆動回路および信号処理回路と一体化させるために有利なように、画素部をＣＭＯＳ（コンプリメンタリ・メタル・オキサイド・セミコンダクタ）により構成したＡＰＳ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｅｎｓｏｒ）型イメージセンサが知られている。さらに、近年では、ＡＰＳ型イメージセンサの中でも、高画質が得られるように、画素ユニット内に４つのトランジスタを設けた４トランジスタ型が主流となりつつある。この従来の４トランジスタ型の増幅型固体撮像装置について図７を用いて詳細に説明する。
【０００４】
図８は、従来の４トランジスタ型の増幅型固体撮像装置における画素構成例を示す回路図である。
【０００５】
図８において、従来の４トランジスタ型の増幅型固体撮像装置は、画素ユニット１００内に、被写体光を信号電荷に変換する光電変換素子１０１と、この光電変換素子１０１からの信号電荷を浮遊拡散部（ＦＤ）１０３へ電荷転送するための電荷転送トランジスタ１０２と、この浮遊拡散部１０３の電位をリセットするリセットトランジスタ１０４と、この浮遊拡散部１０３の電位を増幅してデータ読み出すための増幅トランジスタ１０５と、画素ユニット１００からの信号を選択的に読み出すための選択トランジスタ１０６とが設けられている。なお、図７には示していないが、このような画素ユニット１００が行方向および列方向に二次元状マトリクス状に複数配列されている。
【０００６】
光電変換素子１０１は、通常、被写体光を信号電荷に変換する光電変換部（受光部）としての埋め込みフォトダイオードによって構成されている。この埋め込みフォトダイオードは、例えば、Ｎ型シリコン基板上のＰ型ウェル領域内にＮ型層が形成され、そのＮ型層の表面部に暗電流防止のためにＰ＋表面層が形成されてＮ型層が埋め込まれている。
【０００７】
電荷転送トランジスタ１０２は、そのゲートが水平方向に設けられた電荷転送トランジスタ駆動線ＴＸに接続され、そのドレインが光電変換素子１０１に接続され、そのソースが浮遊拡散部１０３に接続されている。
【０００８】
リセットトランジスタ１０４は、そのゲートが水平方向に設けられたリセットトランジスタ駆動線ＲＳＴに接続され、そのドレインが垂直方向に設けられた電源線１０７に接続され、そのソースが浮遊拡散部１０３に接続されている。
【０００９】
増幅トランジスタ１０５は、そのゲートが浮遊拡散部１０３に接続され、そのドレインが電源線１０７に接続され、そのソースが選択トランジスタ１０６のドレインに接続されている。
【００１０】
選択トランジスタ１０６は、そのゲートが水平方向に設けられた選択トランジスタ駆動線ＳＥＬに接続され、そのソースが垂直方向に設けられた信号線１０８に接続され、そのドレインが増幅トランジスタ１０５のソースに接続されている。
【００１１】
定電流負荷１１０は、トランジスタで構成され、この信号線１０８の末端と接地間に設けられており、制御信号ＶＬによって電流が流れるように駆動制御されて定電流負荷として作用する。
【００１２】
上記構成により、従来の４トランジスタ型の増幅型固体撮像装置において、まず、被写体光を受光して光電変換素子１０１で蓄積された信号電荷は、電荷転送トランジスタ１０２を介して浮遊拡散部１０３へ電荷転送される。
【００１３】
この浮遊拡散部１０３では、光電変換素子１０１からの信号電荷が電荷転送トランジスタ１０２を介して浮遊拡散部１０３に電荷転送される前に、リセットトランジスタ１０４を介して電源線１０７から供給される電源電圧によってドレイン電圧Ｖｄにリセットされている。
【００１４】
次に、電荷転送トランジスタ１０２がオン状態とされて、光電変換素子１０１から電荷転送トランジスタ１０２を介して浮遊拡散部１０３に信号電荷が転送されてくる。リセット後であって信号電荷転送後における浮遊拡散部１０３の電位は、増幅トランジスタ１０５によって増幅されて、選択トランジスタ１０６を介して電荷読み出し信号線１０８側へ読み出され、電荷読み出し信号線１０８の末端に接続された定電流負荷１１０に応じて後段側へ信号出力される。
【００１５】
このように構成された従来の増幅型固体撮像装置では、画素ユニット１００内に４個のトランジスタが必要とされており、画素ユニット１００の画素サイズを縮小化するために、画素ユニット１００内のトランジスタ数を削減する方法が提案されている。例えば、選択トランジスタ１０６を削減する方法が、特許文献１において提案されている。これを図８を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図９は、特許文献１に開示されている従来の増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。なお、図９では、図８の場合と同じ機能を有する部分には同じ符号を付けている。また、図９では、従来の増幅型固体撮像装置において画素領域を構成する複数の画素ユニットを行単位で示しており、ここでは図示していないが、通常は、このような行単位（水平方向）の構成が垂直方向（列方向）にも複数繰り返されて、複数の画素ユニットが行方向および列方向で二次元マトリクス状に配列されている。
【００１７】
図９において、この従来の増幅型固体撮像装置は、各画素ユニット２００内にはそれぞれ、上記図８の選択トランジスタ１０６が設けられておらず、リセットトランジスタ１０４のドレインが水平方向に設けられたリセット電源線ＶＲＤに接続され、増幅トランジスタ１０５のドレインが垂直方向に設けられた電源線１０７に接続され、この増幅トランジスタ１０５のソースが垂直方向に設けられた信号線１０８に接続されている。さらに、この各信号線１０８の末端にはそれぞれ、水平方向に設けられた制御信号線２１１からの制御信号ＶＬによって駆動制御されるトランジスタで構成された定電流負荷２１０がそれぞれ設けられている。
【００１８】
上記構成により、この従来の増幅型固体撮像装置において、まず、各画素ユニット２００から信号電荷を読み出すときは、まず、リセット電源線ＶＲＤおよびリセットトランジスタ駆動信号線ＲＳＴの各電圧が同時にハイレベル状態とされて、浮遊拡散部１０３（ＦＤ）の電圧がハイレベル状態にリセットされる。
【００１９】
次に、リセットトランジスタ駆動信号線ＲＳＴの電圧がローレベル状態とされてリセットトランジスタ１０４がオフ状態とされ、これによって、浮遊拡散部１０３がフローティング状態とされ、このときの浮遊拡散部１０３の電位がリセットレベルとして増幅トランジスタ１０５により信号線１０８に読み出される。
【００２０】
その後、転送トランジスタ駆動信号線ＴＸの電圧がハイレベル状態とされて、光電変換素子１０１からの信号電荷が電荷転送トランジスタ１０２を介して浮遊拡散部１０３に電荷転送される。この電荷転送後の浮遊拡散部１０３の電位が信号レベルとして増幅トランジスタ１０５により信号線１０８に読み出される。
【００２１】
最後に、再度、リセットトランジスタ駆動信号線ＲＳＴの電圧がハイレベル状態とされると共に、リセット電源線ＶＲＤの電圧がローレベル状態とされて、浮遊拡散部１０３の電圧がローレベル状態にリセットされる。これにより、信号読み出し動作が終了した画素ユニット２００の浮遊拡散部１０３はローレベル状態に保持される。
【００２２】
以上の動作により、信号読み出しが行なわれない非選択画素では、リセット電源線ＶＲＤによって浮遊拡散部１０３の電位がリセットトランジスタ１０４を介してローレベル状態とされている。一方、信号読み出しが行なわれる画素（読み出し画素）では、リセット電源線ＶＲＤによって浮遊拡散部１０３の電位はハイレベル状態とされている。これらの非選択画素のローレベル状態と選択画素のハイレベル状態とに十分な電位差があれば、図８の画素ユニット２００において図７の選択トランジスタ１０６を設けなくても、増幅トランジスタ１０５を選択トランジスタ１０６と兼用に用いることができて、増幅トランジスタ１０５によって信号線１０８に信号読み出し画素からの信号電荷のみが読み出されることになる。
【特許文献１】特開平１１−１１２０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上記特許文献１の従来技術には、配線数が多いという問題がある。
【００２４】
図９の各画素ユニット２００にはそれぞれ、垂直方向（列方向）の電源線１０８および信号線１０７が接続されており、図８の画素ユニット１００の場合と同様に、垂直方向の配線数が多い。また、信号電荷の読み出しが行なわれない非選択画素の浮遊拡散部１０３のローレベル状態の電位と、信号読み出しが行われる画素の浮遊拡散部１０３のハイレベル状態の電位との間に十分な電位差を与えるために、リセットトランジスタ１０４のドレインに接続されるリセット電源線ＶＲＤが水平方向に配線されており、図９では、図８の選択トランジスタ駆動信号ＳＥＬが供給される水平方向の選択トランジスタ駆動信号線はないものの、リセット電源線ＶＲＤが増えており、図８の画素ユニット１００の場合と同様に、水平方向の配線数が多い。
【００２５】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、選択トランジスタを削減して各画素ユニット内のトランジスタ数を削減すると共に配線数も低減できる増幅型固体撮像装置およびその駆動方法、この増幅型固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器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】
【００２６】
本発明の増幅型固体撮像装置は、受光領域に行方向および列方向に二次元状に複数配列され、該受光領域からの信号電荷を増幅して撮像信号を得る増幅手段が設けられた画素ユニットと、該画素ユニットを制御して、該画素ユニットから撮像信号を読み出し駆動する信号読出駆動部とを有し、行方向に隣接する複数の画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる複数の画素ユニット毎に複数回に分けて順次読み出すように駆動制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
また、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記対となる複数の画素ユニット毎に信号読出用の電源電圧を複数回に分けて供給する。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる二つの画素ユニット毎に２回に分けて順次読み出すように駆動制御する。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記対となる二つの画素ユニット毎に信号読出用の電源電圧を２回に分けて供給する。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記対となる二つの画素ユニットの組み合わせから行方向で一方向に１列ずれて隣接する二つの画素ユニット毎に電源電圧が交互に異なるように電源線に出力可能とされている。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、前記行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が奇数となる二本または共通の電源線に対応した各画素ユニットと、該対にした順番が偶数となる二本または共通の電源線に対応した各画素ユニットとの２回に分けて順次読み出すように駆動制御する。なお、これらの読み出し方も可能であるが、後述しますように、１画素ユニット置きに読み出す方がより好ましい。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における画素ユニットは、画像光を信号電荷に変換する光電変換素子と、該光電変換素子からの信号電荷を浮遊拡散部へ電荷転送する電荷転送手段と、該浮遊拡散部の電位をリセットするリセット手段とを有し、前記増幅手段は、該浮遊拡散部の電位を増幅して前記撮像信号として読み出し可能とし、前記共通信号線は、前記対となる複数の画素ユニットの増幅手段の出力端毎に共通接続されている。この画素ユニットは、前記光電変換素子、前記電荷転送手段、前記リセット手段および前記増幅手段のみ有しており、従来のように、これに加えて選択トランジスタは有していない。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記リセット手段および前記増幅手段の電源供給端が列方向の電源線に共通接続されている。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記共通信号線のｎ本目（ｎは１以上の整数）が（２ｎ）列目（ｎは１以上の整数）と（２ｎ＋１）列目の二つの画素ユニットによって共有されている。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、（２ｎ−１）列目（ｎは１以上の整数）および（２ｎ）列目の二つの画素ユニットを対とし、（２ｎ＋１）列目および（２ｎ＋２）列目の二つの画素ユニットを対として、これらの二つの対にそれぞれ各電源線をそれぞれ介して供給される電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように異ならしめている。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記対となる二つの画素ユニットと、これに隣接する対となる二つの画素ユニットとに跨る二つの隣接した画素ユニット毎に電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように異ならしめている。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電源線は、前記画素ユニット毎に独立に引き出されて電源電圧が供給可能になっている。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電源線は、前記対となる二つの画素ユニット毎に共通に引き出されて電源電圧が供給可能になっている。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記画素ユニットに対して各種電源を切り換え可能とする電源出力部と、該画素ユニットからの撮像信号を共通信号線を介して出力可能とする信号出力部とを更に有し、前記信号読出駆動部は、該画素ユニット、該電源出力部および該信号出力部を制御して、該画素ユニットから撮像信号を出力させて該信号出力部から読み出し駆動する。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電源出力部は、低電圧を出力する低電圧源と、高電圧を出力する高電圧源と、該高電圧源と該低電圧源を切り換え可能とする電源切換手段とを有する。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記高電圧をオン・オフ制御する第１高電圧スイッチ手段と、該高電圧をオン・オフ制御する第２高電圧スイッチ手段を更に有し、前記電源切換手段は、該第１高電圧スイッチ手段を介した高電圧と前記低電圧を切り換え可能とする第１電源切換手段と、該第２高電圧スイッチ手段を介した高電圧と該低電圧を切り換え可能とする第２電源切換手段とが、行方向に配列された二つの画素ユニット毎に交互に設けられている。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記低電圧と前記高電圧は、前記リセット手段を介して前記増幅手段の制御端に供給されて、該増幅手段により選択画素ユニットまたは非選択画素ユニットに選択制御可能とされている。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号出力部は、前記画素ユニットから前記共通信号線を介した撮像信号の出力を許可可能とする撮像信号出力許可手段と定電流負荷手段との直列回路を有し、該撮像信号出力許可手段と該定電流負荷手段との接続点から撮像信号出力を得るようになっている。この信号の取り出しは、共通信号線から定電流負荷手段に至る経路のどこからでも可能であるため、この信号出力部は、前記画素ユニットから前記共通信号線を介した撮像信号の出力を許可可能とする撮像信号出力許可手段と定電流負荷手段との直列回路を有している。
【００４４】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記電源線は複数の画素ユニットの列毎に共通接続され、前記信号線は、行方向の一方向に隣接する二つの画素ユニットに対応する画素ユニットの２列毎にその列方向に共通接続されており、該信号線の末端部分と接地間に前記信号出力部が接続されている。
【００４５】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、第１駆動信号を出力して前記第１高電圧スイッチ手段を駆動制御し、第２駆動信号を出力して前記第２高電圧スイッチ手段を駆動制御し、電源切換制御信号を出力して前記電源切換手段を駆動制御して、前記低電圧と、該第１高電圧スイッチ手段または該第２高電圧スイッチ手段のオンによる前記高電圧と、該第１高電圧スイッチ手段または該第２高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とのいずれかを選択する。
【００４６】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置におけるハイインピーダンス状態は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニットを２回に分けて順次読み出すときに、前記第１高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、前記第２高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態と、該第２高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、該第１高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とが順次選択され、前記低電圧は、該行方向の全ての画素ユニットの撮像信号の読み出し後に選択される。また、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置におけるハイインピーダンス状態は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした二つの画素ユニット毎に２回に分けて順次読み出すときに、前記第１高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、前記第２高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態と、該第２高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、該第１高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とが順次選択され、前記低電圧は、該行方向の全ての画素ユニットの撮像信号の読み出し後に選択される。
【００４７】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、リセット駆動信号を出力して前記リセット手段を駆動制御して前記電源出力部からの電圧に前記増幅手段の制御端をリセットした後に、電荷転送駆動信号を出力して前記電荷転送手段を駆動制御して前記光電変換素子の信号電荷を該増幅手段の制御端に電荷転送することにより、電荷転送された信号電荷による電位に応じて該増幅手段の出力端から撮像信号を読み出す。
【００４８】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、負荷制御信号を出力して前記定電流負荷手段を駆動制御すると共に、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニットを順次読み出す時にのみ、出力許可制御信号を出力して前記撮像信号出力許可手段を駆動制御して前記撮像信号の出力を許可する。また、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、負荷制御信号を出力して前記定電流負荷手段を駆動制御すると共に、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした二つの画素ユニット毎に２回に分けて順次読み出す時にのみ、出力許可制御信号を出力して前記撮像信号出力許可手段を駆動制御して前記撮像信号の出力を許可する。
【００４９】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記光電変換素子と前記電荷転送手段の各１個によって受光セットが構成され、前記画素ユニット内において、該受光セットが列方向に複数配列されて共通の前記浮遊拡散部に接続されている。
【００５０】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電荷転送手段が電荷転送トランジスタで構成されており、行方向に配列された前記受光セット間において、該電荷転送トランジスタを駆動制御するための電荷転送トランジスタ駆動線が該電荷転送トランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている。
【００５１】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置におけるリセット手段がリセットトランジスタで構成されており、行方向に配列された画素ユニット間において、該リセットトランジスタを駆動制御するリセットトランジスタ駆動線が該リセットトランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている。
【００５２】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電荷転送手段が電荷転送トランジスタで構成されており、行方向に配列された画素ユニット間において、該電荷転送トランジスタを駆動制御する電荷転送トランジスタ駆動線が該電荷転送トランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている。
【００５３】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記リセット手段がリセットトランジスタで構成されており、該リセットトランジスタは、デプレッション型のＭＯＳ型トランジスタである。
【００５４】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における光電変換素子は、埋め込み型フォトダイオードである。
【００５５】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における埋め込みフォトダイオードは、一方導電型ウェル領域内に他方導電型層が形成され、該他方導電型層の表面部に暗電流防止用の一方導電型表面層が設けられて該他方導電型層が埋め込まれている。
【００５６】
本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法は、本発明の上記増幅型固体撮像装置を駆動する増幅型固体撮像装置の駆動方法であって、行方向に隣接する二つの画素ユニットの一方の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された画素ユニットの一方からの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第１工程と、その後、該二つの画素ユニットの他方の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された残余の画素ユニットからの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第２工程とを有し、行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を該第１工程および該第２工程の２回に分けて順次読み出すように駆動するものであり、そのことにより上記目的が達成される。また、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法は、本発明の上記増幅型固体撮像装置を駆動する増幅型固体撮像装置の駆動方法であって、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が奇数となる二本または共通の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された二つ置きの画素ユニットからの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第１工程と、その後、該対にした順番が偶数となる二本または共通の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された残余の二つ置きの画素ユニットからの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第２工程とを有し、行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を該第１工程および該第２工程の２回に分けて順次読み出すように駆動するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００５７】
また、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法において、前記第１工程および前記第２工程後、行方向の全ての電源線を低電圧に設定すると共に、該行方向の全ての共通信号線をハイインピーダンス状態にして、該行方向の前記リセット手段を駆動状態にして、該行方向の前記浮遊拡散部を低電位にリセットする第３工程を有する。
【００５８】
さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法において、前記第１工程前に、行方向の全ての電源線を高電圧に接続すると共に、行方向の全ての共通信号線をハイインピーダンス状態にし、該行方向の前記リセット手段を駆動状態にして、該行方向の前記浮遊拡散部を高電位にリセットする第４工程を有する。
【００５９】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記増幅型固体撮像装置を撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００６０】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００６１】
本発明にあっては、行方向に隣接する複数の画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる複数の画素ユニット毎に複数回に分けて順次読み出すように駆動制御している。これによって、各画素ユニット内の信号線の配線数が低減される。
【００６２】
このように、隣接する画素ユニットの複数列、例えば２列（（２ｎ）列目と（２ｎ＋１）列目）に信号線が共通接続され、この画素ユニットの例えば２列の組み合わせから１列ずれた隣接する二つの画素ユニットの２列（例えば（２ｎ−１）列目と（２ｎ）列目）に電源線が独立に接続されている。これにより、列方向の各信号線の配線数が、画素ユニット当り１本から０.５本に低減することが可能となる。また、二つの画素ユニットの２列（例えば（２ｎ−１）列目と（２ｎ）列目）に電源線が共通に接続されていれば、列方向の各電源線の配線数も、更に、画素ユニット当り１本から０.５本に低減することが可能となる。
【００６３】
また、リセット手段および増幅手段の各駆動端が列方向に配線された電源線に共通接続されている。これによって、特許文献１に開示されている従来技術のようなリセット電源線が不要となり、行方向の配線数増大を防ぐことが可能となる。なお、リセット手段および増幅手段の各駆動端が列方向に配線された電源線に別々に接続されていてもよいが、この場合には、特許文献１に開示されている従来技術のようなリセット電源線が必要となって、行方向の配線数がその分だけ増大する。
【００６４】
さらに、本発明にあっては、１画素ユニット内に光電変換素子と転送トランジスタの各１個からなる受光セットが列方向に複数設けられ、共通の浮遊拡散部（増幅手段の制御端）に接続されていることにより、複数の光電変換素子によって浮遊拡散部、リセット手段および増幅手段が共有化されることになる。よって、１光電変換素子当りの素子（トランジスタ）数を削減することが可能となり、画素面積内における光電変換素子面積の割合、すなわち開口率をさらに向上させることが可能となる。
【００６５】
さらに、行方向に配列された画素ユニット間において、リセット手段駆動線が共通接続されており、行方向に行単位で画素ユニットを動作させることにより、行方向の配線数を削減することが可能となる。
【００６６】
さらに、行方向に配列された画素ユニット間または受光セット間において、電荷転送手段駆動線が共通接続されており、行方向に行単位で画素ユニットまたは受光セットを動作させることにより、行方向の配線数を削減することが可能となる。
【００６７】
本発明の増幅型固体撮像装置を駆動する際には、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が奇数となる電源線に電源電圧ＶＤを印加して、行方向に配列された２つ置きの画素ユニットからの撮像信号を全ての信号線から読み出した後、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が偶数となる電源線に電源電圧ＶＤを印加して、行方向に配列された残余の二つ置きの画素ユニットからの撮像信号を全ての信号線から読み出すことが可能となる。これにより、信号線が２列の画素ユニット当り各１本であっても、全ての列の画素ユニットからの信号を、２つ置きに２回に分けて読み出すことが可能となる。
【００６８】
さらに、行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を読み出した後、全ての電源線を低い電位（低電圧Ｖａ）に設定すると共に、全ての信号線を高インピーダンス状態として、当該水平行のリセットトランジスタをオン状態とすることにより、当該行の浮遊拡散部（増幅手段の制御端）を低電位にリセットすることも可能である。
【００６９】
さらに、画素ユニットからの信号読み出しが終了した後、次の読み出し動作が開始されるまでの間、行方向の全ての電源線を電源電圧ＶＤに接続すると共に、行方向の全ての信号線をハイインピーダンス状態にすることが好ましい。これにより、画素ユニットからの信号読み出しが行われない光電変換蓄積動作時に、電源線が高い電位に固定されるため、光電変換素子において過大な入射光によって生成された過剰な信号電荷が浮遊拡散部へ流入されてきても、リセットトランジスタを介して電源線側へ排出されてブルーミング現象を防止することが可能となる。上記動作は、リセット手段としてのリセットトランジスタがデプレッション型であれば、より効果的である。
【００７０】
さらに、光電変換素子を埋め込み型フォトダイオードとすることにより、光電変換素子から検出部（浮遊拡散部）へ完全に電荷転送を行うことが容易となり、さらに、光電変換素子で発生される暗電流を低減することも可能となって、高画質の画像を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００７１】
以上により、本発明によれば、画素サイズを縮小化させるために選択トランジスタが削減され、さらに、列方向の信号線の配線数が画素ユニット当り１本から０.５本に削減され、水平方向の配線数も削減されるため、配線数を大幅に減らして装置構成を簡略化することができる。さらに、画素ユニット内に光電変換素子と転送トランジスタの各一個からなる受光セットを垂直方向に複数設けて、共通の浮遊拡散部に接続することにより、１光電変換素子当りのトランジスタ数を大幅に削減して、開口率をさらに向上させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７２】
以下に、本発明の増幅型固体撮像装置およびその駆動方法の実施形態１〜３について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。
【００７３】
図１において、本実施形態１の増幅型固体撮像装置１０は、その受光領域に行方向および列方向に二次元マトリクス状に複数配列された画素ユニット１１と、各画素ユニット１１に対して各種電源などを切り換え可能とする電源出力部１２と、各画素ユニット１１からの撮像信号を出力する信号出力部１３と、行方向の１ライン分の複数の画素ユニット１１毎に各画素ユニット１１を駆動制御して各画素ユニット１１からの撮像信号をそれぞれ読み出し駆動するための信号読出駆動部である垂直駆動部１４と、行方向の一または数ライン毎に信号出力部１３を介して順次読み出された各撮像信号をそれぞれ一旦保持して順次読み出すための水平読出部１５とを備えている。
【００７４】
画素ユニット１１は、被写体光を信号電荷に変換する光電変換素子１と、この光電変換素子１からの信号電荷を浮遊拡散部（ＦＤ）３へ電荷転送するための電荷転送手段としての電荷転送トランジスタ２と、この浮遊拡散部３の電位をリセットするためのリセット手段としてのリセットトランジスタ４と、この浮遊拡散部３の電位を増幅して信号電荷を読み出すための増幅手段としての増幅トランジスタ５とを有している。
【００７５】
光電変換素子１は、被写体光を信号電荷に変換する光電変換部（受光部）としての例えば埋め込みフォトダイオードによって構成されている。この埋め込みフォトダイオードは、例えば図２に示すように、他方導電型のＮ型シリコン基板上の一方導電型のＰ型ウェル領域内に他方導電型層のＮ型層１ａが形成され、このＮ型層１ａの表面部に暗電流防止のために一方導電型表面層であるＰ＋表面層１ｂが形成されてＮ型層１ａが内部に埋め込まれている。
【００７６】
電荷転送トランジスタ２は、そのゲートが水平方向に設けられた電荷転送トランジスタ駆動線２ａに接続され、そのドレインが光電変換素子１に接続され、そのソースが浮遊拡散部３に接続されている。また、行方向（水平方向）の各画素ユニット間１１の転送トランジスタ２のゲートがそれぞれ、水平方向に設けられた転送トランジスタ駆動線２ａに共通接続されている。
【００７７】
リセットトランジスタ４は、そのゲートが水平方向に設けられたリセットトランジスタ駆動線４ａに接続され、そのドレインが垂直方向に設けられた電源線７に接続され、そのソースが浮遊拡散部３に接続されている。また、行方向（水平方向）の各画素ユニット間１１のリセットトランジスタ４のゲートがそれぞれ、水平方向に設けられたリセットトランジスタ駆動線４ａに共通接続されている。
【００７８】
増幅トランジスタ５は、そのゲートが浮遊拡散部３に接続され、そのドレインが電源線７に接続され、そのソース（増幅手段の出力端）が共通信号線８（以下、単に信号線８という）に接続されている。
【００７９】
これらの転送トランジスタ２、リセットトランジスタ４および増幅トランジスタ５は、例えばＮ型ＭＯＳトランジスタで構成されており、リセットトランジスタ４はデプレッション型ＭＯＳ型トランジスタを用いることが望ましい。
【００８０】
電源線７は、リセットトランジスタ４および増幅トランジスタ５の各ドレイン（電源供給端）と共通接続されて垂直方向（列方向）に配設され、行方向に配列された画素ユニット１１毎に電源電圧供給用に引き出されている。
【００８１】
電源出力部１２は、例えば０.５Ｖなどの低電圧Ｖａを出力する低電圧源（図示せず）と、電源電圧ＶＤ（高電圧）を出力する装置電源である高電圧源（図示せず）と、トランジスタ駆動信号ＰＡｏにより電源電圧ＶＤをオン・オフ制御して二つ置きの画素ユニット１１に電源供給可能とする第１高電圧スイッチ手段としてのＰＭＯＳトランジスタ１２１と、トランジスタ駆動信号ＰＡｅにより電源電圧ＶＤをオン・オフ制御して、二つ置きの画素ユニット１１に電源供給可能とされる第２高電圧スイッチ手段としてのＰＭＯＳトランジスタ１２２と、ＰＭＯＳトランジスタ１２１またはＰＭＯＳトランジスタ１２２を介した電源電圧ＶＤ側と低電圧Ｖａ側のいずれかに切り換え可能とする電源切換手段としてのスイッチ手段１２３とを有している。
【００８２】
これらのＰＭＯＳトランジスタ１２１およびＰＭＯＳトランジスタ１２２は、交互に配置されており、例えば図１では、（２ｎ−１）列目と（２ｎ＋１）列目（ｎは１以上の整数）の各画素ユニット１１に各ＰＭＯＳトランジスタ１２１がそれぞれスイッチ手段１２３を介して接続可能とされ、また、（２ｎ）列目と（２ｎ＋２）列目の各画素ユニット１１に各ＰＭＯＳトランジスタ１２２がスイッチ手段１２３を介してそれぞれ接続可能とされている。即ち、奇数列目の各画素ユニットと偶数列目の各画素ユニットに交互に、電源出力部１２から電源線７を介してそれぞれ供給される電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように異ならしめている。さらに説明すると、このような奇数列の画素ユニット１１と、偶数列の画素ユニット１１に交互に異なる電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように電源線７にそれぞれ供給する。この場合に、電源線７は、画素ユニット１１毎に独立に引き出されて各種電源電圧が供給可能になっている。
【００８３】
スイッチ手段１２３は、スイッチ制御信号ＰＨによって、ＰＭＯＳトランジスタ１２１またはＰＭＯＳトランジスタ１２２を介して接続される電源電圧ＶＤと低電位Ｖａとのいずれかに選択制御される半導体スイッチなどで構成されている。スイッチ手段１２３が電源電圧ＶＤ側に選択された場合には、ＰＭＯＳトランジスタ１２１またはＰＭＯＳトランジスタ１２２がオフによるハイインピーダンス状態と、ＰＭＯＳトランジスタ１２１またはＰＭＯＳトランジスタ１２２がオンによる電源電圧ＶＤ出力状態とのいずれかに選択される。
【００８４】
よって、スイッチ手段１２３は、各画素ユニット１１に対して、低電圧Ｖａ、ＰＭＯＳトランジスタ１２１またはＰＭＯＳトランジスタ１２２のオン状態による電源電圧ＶＤおよび、ＰＭＯＳトランジスタ１２１またはＰＭＯＳトランジスタ１２２のオフ状態によるハイインピーダンス状態のいずれかに切り換え可能としている。また、スイッチ手段１２３は、ＰＭＯＳトランジスタ１２１を介した高電圧と低電圧を切り換え可能とする第１電源切換手段としての第１スイッチ手段１２３と、ＰＭＯＳトランジスタ１２２を介した高電圧（ＶＤ）と低電圧（Ｖａ）を切り換え可能とする第２電源切換手段としての第２スイッチ手段１２３とが、行方向に配列された二つの画素ユニット毎に交互に設けられている。なお、これらの低電圧（Ｖａ）または高電圧（ＶＤ）は、リセットトランジスタ４を介して増幅トランジスタ５のゲートに供給されて、増幅トランジスタ５を駆動または駆動停止させることにより選択画素ユニットまたは非選択画素ユニットに選択制御可能とされている。
【００８５】
信号線８（Ｖｓｉｇ）は、隣接する画素ユニット１１であって、行方向に配列された（２ｎ−１）列目（ｎは１以上の整数）の画素ユニット１１と（２ｎ）列目の画素ユニット１１の各増幅トランジスタ５のソース（増幅手段の出力）が共通接続されて垂直方向にｎ列目として配線されている。同様に、行方向に配列された（２ｎ＋１）列目の画素ユニット１１と（２ｎ＋２）列目の画素ユニット１１によって（ｎ＋１）列目の信号線８が共有されている。
【００８６】
即ち、行方向に隣接する画素ユニット１１同士を順次対にして列方向の各共通の信号線８にそれぞれ接続し、各共通の信号線８にそれぞれ信号出力部１３のそれぞれが接続されており、垂直駆動部１４は、この対となる各画素ユニット１１の一方と他方の撮像信号を共通の信号線８から順次読み出すように駆動制御する。この共通の信号線８は、対となる二つの画素ユニット１１の各増幅トランジスタ５のソース毎に順次共通接続されており、信号線８のｎ本目（ｎは１以上の整数）が（２ｎ−１）列目と（２ｎ）列目との各画素ユニット１１によって共有されている。
【００８７】
信号出力部１３は、信号線８の末端部に、水平方向に設けられた制御信号線１３１ａからの制御信号ＶＬによって定電流負荷として駆動制御される定電流負荷手段としてのトランジスタ１３１と、水平方向に設けられた制御信号線１３２ａからの制御信号ＰＬによってオンオフ制御されて画素ユニット１１から信号線８を介した撮像信号の出力を許可可能とする撮像信号出力許可手段としてのトランジスタ１３２との直列回路が設けられている。これらのトランジスタ１３１とトランジスタ１３２との接続点から撮像信号出力を得るようになっている。
【００８８】
図１では、画素領域を構成する複数の画素ユニット１１を行単位で４つ例示的に示したが、画素ユニット１１は列方向にも複数設けらており、列方向（垂直方向）の複数の画素ユニット１１に対する電源線７および信号線８の接続について図３を用いて説明する。
【００８９】
図３において、１ライン目（第１行目）〜３ライン目（第３行目）の各画素ユニット１１（リセットトランジスタ４および増幅トランジスタ５の各ドレイン）に対して列毎に電源線７が接続され、一方向に隣の各増幅トランジスタ５のソースに共通接続された共通接続線に各ライン間に共通の信号線８が接続されており、その信号線８の末端部分と接地間に、トランジスタ１３１とトランジスタ１３２との直列回路からなる信号出力部１３が接続されている。即ち、電源線７は複数の画素ユニット１１の列毎に接続され、信号線８は、行方向の一方向に隣の画素ユニット１１との二列毎に列方向に共通接続されている。
【００９０】
垂直駆動部１４は、トランジスタ駆動信号ＰＡｏを出力してＰＭＯＳトランジスタ１２１を駆動制御し、トランジスタ駆動信号ＰＡｅを出力してＰＭＯＳトランジスタ１２２を駆動制御し、スイッチ制御信号ＰＨを出力してスイッチ手段１２３を駆動制御し、リセットトランジスタ駆動線４ａにリセットトランジスタ駆動信号ＲＳＴを出力してリセットトランジスタ４を駆動制御し、電荷転送トランジスタ駆動線２ａに電荷転送トランジスタ駆動信号ＴＸを出力して電荷転送トランジスタ２を駆動制御し、制御信号ＶＬを出力して定電流負荷としてトランジスタ１３１を駆動制御し、制御信号ＰＬを出力してトランジスタ１３２を駆動制御することにより、行方向（水平方向）の１ライン毎の各画素ユニット１１から各撮像信号を順次読み出し駆動する。
【００９１】
したがって、図９に示した従来の増幅型固体撮像装置の構成では、画素ユニット２００毎に電源線１０８および信号線１０７が垂直方向に各１本、計２本必要とされていた。これに対して、図１に示す本実施形態１の増幅固体撮像装置１０の構成では、２列の画素ユニット１１により信号線８が共有されており、画素ユニット１１当りでは信号線８が０.５本で良いため、垂直方向の電源線１０８および信号線１０７では、配線数を２本から１.５本に削減することが可能となる。
【００９２】
また、図９に示した従来の増幅型固体撮像装置の構成では、撮像信号の読み出し動作が終了した画素ユニット２００における浮遊拡散部の電位をローレベル状態に保持し、読み出し画素における浮遊拡散部の電位をハイレベル状態として、読み出し行と非読み出し行とで電位差を設ける必要があるために、図９のリセット電源線ＶＲＤを水平方向に配線する必要があった。これに対して、図１に示す本実施形態１の増幅型固体撮像装置１０の構成では、リセットトランジスタ４のドレインと増幅トランジスタ５のドレインとが共通接続されているので、図９のリセット電源線ＶＲＤが必要なくなり、このリセット電源線ＶＲＤの分だけ水平方向の配線数を削減することが可能となる。
【００９３】
なお、光電変換素子１は、埋め込み型フォトダイオードを用いることが望ましい。この場合、光電変換素子１から転送トランジスタ２を介して浮遊拡散部３へ電荷転送する際に、電荷転送を完全に行うことが容易となり、残像が発生しない。また、フォトダイオード表面における暗電流発生が抑制されて暗電流が少なくなり、高画質な画像を得ることが可能となる。
【００９４】
上記構成により、以下に、本実施形態１の増幅型固体撮像装置１０の駆動方法について、図４を用いて詳細に説明する。
【００９５】
図４は、図１の増幅型固体撮像装置１０における動作タイミング例を示し、図１の垂直駆動部１４からの各駆動信号のタイミングを示す信号波形図である。
【００９６】
図４に示すように、まず、期間ｔ１において、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号ＰＡｏおよびＰＡｅが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線７をそれぞれ電源電圧線側（電源電圧ＶＤ）に接続する。これと同時に、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にローレベルの制御信号ＰＬを出力してこれをオフ状態とすることにより、信号線８に電流が流れないハイインピーダンス状態にする。このハイインピーダンス状態で、リセットトランジスタ駆動信号ＲＳＴによってリセットトランジスタ４がオン状態（駆動状態）にすることにより、１ライン毎の各画素ユニット１１、即ち、当該行の全ての列における各画素ユニット１１が共に、浮遊拡散部３の電位を電源電圧ＶＤにリセットする。このとき、電荷転送トランジスタ駆動信号ＴＸはローレベルで電荷転送トランジスタ２はオフ状態で電荷転送はされず、また、信号線８には電流が流れないハイインピーダンス状態であるため、隣の画素ユニット１１と信号線８を共有している影響は、このリセット動作には現れない。
【００９７】
即ち、行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を２回に分けて順次読み出す前に、行方向の全ての電源線を高電圧に接続すると共に、この行方向の全ての共通信号線を高インピーダンス状態にし、この行方向のリセットトランジスタ４をオン状態にして、行方向の浮遊拡散部３を高電位にリセットする工程を有している。
【００９８】
次に、期間ｔ２では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態のままで電源電圧ＶＤ側を選択しており、トランジスタ駆動信号ＰＡｏはローレベル状態のままでＰＭＯＳトランジスタ１２１がオン状態を維持して、行方向に隣接する二つの画素ユニット１１同士を順次対にした順番が奇数列の電源線７の電位ＶＤｏがスイッチ手段１２３を通して電源電圧ＶＤとされる共に、トランジスタ駆動信号ＰＡｅはハイレベル状態となってＰＭＯＳトランジスタ１２２がオフし、行方向に隣接する二つの画素ユニット１１同士を順次対にした順番が偶数列の電源線８の電位ＶＤｅが図４に点線で示すようにオープン状態（ハイインピーダンス状態）とされる。例えば図１で説明すると、奇数列となる（２ｎ−１）列と（２ｎ＋１）列の画素ユニット１１への電源線７の電位は電源電圧ＶＤとなり、偶数列となる（２ｎ）列と（２ｎ＋２）列の画素ユニット１１への電源線７の電位はオープン状態になる。このとき、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にはハイレベルの制御信号ＰＬを出力してこれをオン状態にして信号線８には電流が流れる。これにより、期間ｔ２では二つが対となった奇数列の各画素ユニット１１からリセットレベルＲｅｓｅｔ（ｏ）が読み出される。
【００９９】
期間ｔ３では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態のままで電源電圧ＶＤ側を選択しており、トランジスタ駆動信号ＰＡｅはローレベルになってＰＭＯＳトランジスタ１２２がオン状態となり、偶数列となる（２ｎ）列と（２ｎ＋２）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｅがスイッチ手段１２３を通して電源電圧ＶＤとされる共に、トランジスタ駆動信号ＰＡｏがハイレベル状態になってＰＭＯＳトランジスタ１２１がオフ状態となり、奇数列となる（２ｎ−１）列と（２ｎ＋１）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｏが図４に点線で示すようにオープン状態（ハイインピーダンス状態）とされる。このときも、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にはハイレベルの制御信号ＰＬが出力されたままで、これをオン状態にして信号線８には電流が流れる。これにより、時刻ｔ３では偶数列の各画素ユニット１１からリセットレベルＲｅｓｅｔ（ｅ）が読み出される。このように、行方向に並んだ各画素ユニット１１では、二つ置きに交互に２回に分けてリセットレベルが読み出される。
【０１００】
その後、期間ｔ４では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号ＰＡｏおよびＰＡｅが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線７をそれぞれ電源電圧線（電源電圧ＶＤ）に接続する。これによって、行方向の全列の電源線７の電位が電源電圧ＶＤとなる。また、電荷転送トランジスタ駆動信号ＴＸがハイレベルになって、電荷転送トランジスタ２がオン状態なり、全列で光電変換素子１からの信号電荷が浮遊拡散部３に電荷転送される。このとき、トランジスタ制御信号ＰＬがローレベルになってトランジスタ１３２がオフ状態となることにより、信号線８には電流が流れないハイインピーダンス状態のため、信号線８を共有している影響は電荷転送動作には現れない。
【０１０１】
期間ｔ５では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態のままで電源電圧ＶＤ側を選択しており、トランジスタ駆動信号ＰＡｏはローレベル状態のままでＰＭＯＳトランジスタ１２１がオン状態を維持して、奇数列となる（２ｎ−１）列と（２ｎ＋１）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｏがスイッチ手段１２３を通して電源電圧ＶＤとされる共に、トランジスタ駆動信号ＰＡｅはハイレベル状態となってＰＭＯＳトランジスタ１２２がオフし、偶数列となる（２ｎ）列と（２ｎ＋２）列の画素ユニットの電源線８の電位ＶＤｅが図４に点線で示すようにオープン状態（ハイインピーダンス状態）とされる。このとき、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にはハイレベルの制御信号ＰＬを出力してこれをオン状態にして信号線８には電流が流れる。これにより、期間５では奇数列の画素ユニット１１から電荷転送後の撮像信号の信号レベルＳｉｇｎａｌ（ｏ）が読み出される。
【０１０２】
期間ｔ６では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態のままで電源電圧ＶＤ側を選択しており、トランジスタ駆動信号ＰＡｅはローレベルになってＰＭＯＳトランジスタ１２２がオン状態となり、偶数列となる（２ｎ）列と（２ｎ＋２）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｅがスイッチ手段１２３を通して電源電圧ＶＤとされる共に、トランジスタ駆動信号ＰＡｏがハイレベル状態になってＰＭＯＳトランジスタ１２１がオフ状態となり、奇数列となる（２ｎ−１）列と（２ｎ＋１）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｏが図４に点線で示すようにオープン状態（ハイインピーダンス状態）とされる。このときも、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にはハイレベルの制御信号ＰＬが出力されたままで、これをオン状態にして信号線８には電流が流れる。これにより、期間ｔ６では偶数列の各画素ユニット１１から電荷転送後の撮像信号の信号レベルＳｉｇｎａｌ（ｅ）が読み出される。このように、行方向に並んだ各画素ユニット１１では、二つ置きに交互に２回に分けて撮像信号の信号レベルが読み出される。
このとき、電荷転送トランジスタ駆動信号ＴＸはローレベルで電荷転送トランジスタ２はオフ状態であり、電荷転送動作は行われていない。
【０１０３】
このように、期間ｔ５，ｔ６で、行方向に隣接する二つの画素ユニット１１同士を順次対にした順番が奇数となる二本の電源線７に電源電圧を印加して、この行方向に配列された二つ置きの画素ユニット１１からの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す工程と、  その後、対にした順番が偶数となる二本の電源線７に電源電圧を印加して、この行方向に配列された残余の二つ置きの画素ユニット１１からの撮像信号を全ての信号線８から読み出す工程とを有することにより、行方向に配列された全ての画素ユニット１１から撮像信号を２回に分けて順次読み出すように駆動することができる。
【０１０４】
最後に、期間ｔ７では、スイッチ制御信号ＰＨがローレベル状態、トランジスタ駆動信号ＰＡｏおよびＰＡｅが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線７をそれぞれ低電源電圧線（低電圧Ｖａ）に接続する。これによって、全列の電源線７の電位が低電圧Ｖａに固定される。このとき、トランジスタ制御信号ＰＬがローレベルになってトランジスタ１３２がオフ状態になることにより、信号線８はオープン状態（ハイインピーダンス状態）となる。このハイインピーダンス状態でリセットトランジスタ駆動信号ＲＳＴがハイレベルになってリセットトランジスタ４がオン状態になることにより、当該行の全ての列における画素ユニット１１が共に、浮遊拡散部３の電位を低電圧Ｖａにリセットする。この動作により、当該行の全ての画素ユニット１１を非読み出しモード（非選択画素ユニット）に設定することが可能となる。
【０１０５】
このように、期間ｔ７で、行方向に配列された全ての画素ユニット１１から撮像信号を２回に分けて順次読み出し後に、行方向の全ての電源線を低電圧Ｖａに設定すると共に、行方向の全ての信号線８をハイインピーダンス状態（トランジスタ１３２のオフ状態）にして、行方向のリセットトランジスタ４を駆動状態（オン状態）にして、行方向の浮遊拡散部３を低電位にリセットする工程を有している。
【０１０６】
以上のように、信号線８を２列の画素ユニット１１当り１本として配線数が削減された構成としても、全ての列の画素ユニット１１からの撮像信号を、二つ置きに２回に分けて容易かつ正確に読み出すことができる。
(実施形態２)
上記実施形態１では、光電変換素子１と電荷転送トランジスタ２の各１個によって受光セットが構成され、画素ユニット１１内において、この受光セットが列方向に一つ配列されてた場合について説明したが、本実施形態２では、画素ユニット１１内において、この受光セットが列方向に２つ配列されて共通の浮遊拡散部３（増幅トランジスタ５の制御端）に接続されている場合について説明する。
【０１０７】
図５は、本発明の実施形態２に係る増幅型固体撮像装置の要部構成を示す回路図である。図５では、増幅型固体撮像装置１０Ａにおいて画素領域を構成する複数の画素ユニット１１Ａを行単位（水平方向）でのみ示しており、ここでは図示していないが、通常は、このような行単位の構成が列方向（垂直方向）に複数繰り返されて、複数の画素ユニット１１Ａが行方向および列方向に二次元マトリクス状に配列されている。なお、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０８】
図５において、増幅型固体撮像装置１０Ａは、光電変換素子１と転送トランジスタ２の各１個によって受光セット２０が構成され、画素ユニット１１Ａ内において、二つの受光セット２０が列方向（垂直方向）に配列されて共通の浮遊拡散部３（増幅トランジスタ５の制御端）に接続されている。また、行方向（水平方向）に配列された受光セット２０間においては、電荷転送トランジスタ駆動線ＴＸ１およびＴＳ２がそれぞれ行方向（水平方向）の全ての電荷転送トランジスタ２のゲートに共通接続されている。電荷転送トランジスタ駆動線ＴＸ１で電荷転送トランジスタ２を介して電荷転送制御される信号電荷と、電荷転送トランジスタ駆動線ＴＸ２で電荷転送トランジスタ２を介して電荷転送制御される電荷とは、それぞれ別に順次読み出される。
【０１０９】
上記構成により、以下に、本実施形態２の増幅型固体撮像装置１０Ａの駆動方法について、図６および図７を用いて詳細に説明する。
【０１１０】
図６は、図５の増幅型固体撮像装置１０Ａにおける第ｍライン目の動作タイミング例を示し、図７は、図５の増幅型固体撮像装置１０Ａにおける第（ｍ＋１）ライン目の動作タイミング例を示し、図５の垂直駆動部１４Ａからの各駆動信号のタイミングを示す信号波形図である。なお、図６および図７に示す増幅型固体撮像装置１０Ａの動作タイミング時は、１水平走査期間中のブランキング期間内の一期間に相当している。
【０１１１】
増幅型固体撮像装置１０Ａにおける第ｍライン目（ｍは１以上の整数；ここではｍ＝１）の動作タイミングとして、図６に示すように、まず、期間ｔ１において、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号ＰＡｏおよびＰＡｅが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線７をそれぞれ電源電圧線側（電源電圧ＶＤ）に接続する。これと同時に、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にローレベルの制御信号ＰＬを出力してこれをオフ状態とすることにより、信号線８に電流が流れないハイインピーダンス状態にする。このハイインピーダンス状態で、リセットトランジスタ駆動信号ＲＳＴによってリセットトランジスタ４がオン状態（駆動状態）にすることにより、１ライン毎の各画素ユニット１１Ａ、即ち、当該行の全ての列における各画素ユニット１１Ａが共に、浮遊拡散部３の電位を電源電圧ＶＤにリセットする。このとき、電荷転送トランジスタ駆動信号ＴＸ１はローレベルで電荷転送トランジスタ２はオフ状態で電荷転送はされず、また、信号線８には電流が流れないハイインピーダンス状態であるため、隣の画素ユニット１１Ａと信号線８を共有している影響は、このリセット動作には現れない。
【０１１２】
次に、期間ｔ２では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態のままで電源電圧ＶＤ側を選択しており、トランジスタ駆動信号ＰＡｏはローレベル状態のままでＰＭＯＳトランジスタ１２１がオン状態を維持して、行方向に隣接する二つの画素ユニット１１Ａ同士を順次対にした順番が奇数列の電源線７の電位ＶＤｏがスイッチ手段１２３を通して電源電圧ＶＤとされる共に、トランジスタ駆動信号ＰＡｅはハイレベル状態となってＰＭＯＳトランジスタ１２２がオフし、行方向に隣接する二つの画素ユニット１１Ａ同士を順次対にした順番が偶数列の電源線８の電位ＶＤｅが図６に点線で示すようにオープン状態（ハイインピーダンス状態）とされる。例えば図５で説明すると、奇数列となる（２ｎ−１）列と（２ｎ＋１）列の画素ユニット１１Ａへの電源線７の電位は電源電圧ＶＤとなり、偶数列となる（２ｎ）列と（２ｎ＋２）列の画素ユニット１１Ａへの電源線７の電位はオープン状態になる。このとき、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にはハイレベルの制御信号ＰＬを出力してこれをオン状態にして信号線８には電流が流れる。これにより、期間ｔ２では二つが対となった奇数列の各画素ユニット１１ＡからリセットレベルＲｅｓｅｔ（ｏ）が読み出される。
【０１１３】
期間ｔ３では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態のままで電源電圧ＶＤ側を選択しており、トランジスタ駆動信号ＰＡｅはローレベルになってＰＭＯＳトランジスタ１２２がオン状態となり、偶数列となる（２ｎ）列と（２ｎ＋２）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｅがスイッチ手段１２３を通して電源電圧ＶＤとされる共に、トランジスタ駆動信号ＰＡｏがハイレベル状態になってＰＭＯＳトランジスタ１２１がオフ状態となり、奇数列となる（２ｎ−１）列と（２ｎ＋１）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｏが図６に点線で示すようにオープン状態（ハイインピーダンス状態）とされる。このときも、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にはハイレベルの制御信号ＰＬが出力されたままで、これをオン状態にして信号線８には電流が流れる。これにより、時刻ｔ３では偶数列の各画素ユニット１１ＡからリセットレベルＲｅｓｅｔ（ｅ）が読み出される。このように、行方向に並んだ各画素ユニット１１Ａでは、二つ置きに交互に２回に分けてリセットレベルが読み出される。
【０１１４】
その後、期間ｔ４では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号ＰＡｏおよびＰＡｅが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線７をそれぞれ電源電圧線（電源電圧ＶＤ）に接続する。これによって、行方向の全列の電源線７の電位が電源電圧ＶＤとなる。また、電荷転送トランジスタ駆動信号ＴＸ１がハイレベルになって、電荷転送トランジスタ２がオン状態なり、全列で光電変換素子１からの信号電荷が浮遊拡散部３に電荷転送される。このとき、トランジスタ制御信号ＰＬがローレベルになってトランジスタ１３２がオフ状態となることにより、信号線８には電流が流れないハイインピーダンス状態のため、信号線８を共有している影響は電荷転送動作には現れない。
【０１１５】
期間ｔ５では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態のままで電源電圧ＶＤ側を選択しており、トランジスタ駆動信号ＰＡｏはローレベル状態のままでＰＭＯＳトランジスタ１２１がオン状態を維持して、奇数列となる（２ｎ−１）列と（２ｎ＋１）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｏがスイッチ手段１２３を通して電源電圧ＶＤとされる共に、トランジスタ駆動信号ＰＡｅはハイレベル状態となってＰＭＯＳトランジスタ１２２がオフし、偶数列となる（２ｎ）列と（２ｎ＋２）列の画素ユニットの電源線８の電位ＶＤｅが図６に点線で示すようにオープン状態（ハイインピーダンス状態）とされる。このとき、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にはハイレベルの制御信号ＰＬを出力してこれをオン状態にして信号線８には電流が流れる。これにより、期間５では二つが対となった奇数列の各画素ユニット１１Ａから電荷転送後の撮像信号の信号レベルＳｉｇｎａｌ（ｏ）が読み出される。
【０１１６】
期間ｔ６では、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態のままで電源電圧ＶＤ側を選択しており、トランジスタ駆動信号ＰＡｅはローレベルになってＰＭＯＳトランジスタ１２２がオン状態となり、偶数列となる（２ｎ）列と（２ｎ＋２）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｅがスイッチ手段１２３を通して電源電圧ＶＤとされる共に、トランジスタ駆動信号ＰＡｏがハイレベル状態になってＰＭＯＳトランジスタ１２１がオフ状態となり、奇数列となる（２ｎ−１）列と（２ｎ＋１）列の画素ユニットの電源線７の電位ＶＤｏが図６に点線で示すようにオープン状態（ハイインピーダンス状態）とされる。このときも、信号線８の端末部分のトランジスタ１３２にはハイレベルの制御信号ＰＬが出力されたままで、これをオン状態にして信号線８には電流が流れる。これにより、期間ｔ６では偶数列の各画素ユニット１１Ａから電荷転送後の撮像信号の信号レベルＳｉｇｎａｌ（ｅ）が読み出される。このように、行方向に並んだ各画素ユニット１１では、二つ置きに交互に２回に分けて撮像信号の信号レベルが読み出される。このとき、電荷転送トランジスタ駆動信号ＴＸ１はローレベルで電荷転送トランジスタ２はオフ状態であり、電荷転送動作は行われていない。
【０１１７】
最後に、期間ｔ７では、スイッチ制御信号ＰＨがローレベル状態、トランジスタ駆動信号ＰＡｏおよびＰＡｅが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線７をそれぞれ低電源電圧線（低電圧Ｖａ）に接続する。これによって、全列の電源線７の電位が低電圧Ｖａに固定される。このとき、トランジスタ制御信号ＰＬがローレベルになってトランジスタ１３２がオフ状態になることにより、信号線８はオープン状態（ハイインピーダンス状態）となる。このハイインピーダンス状態でリセットトランジスタ駆動信号ＲＳＴがハイレベルになってリセットトランジスタ４がオン状態になることにより、当該行の全ての列における画素ユニット１１Ａが共に、浮遊拡散部３の電位を低電圧Ｖａにリセットする。この動作により、当該行の全ての画素ユニット１１Ａを非読み出しモード（非選択画素ユニット）に設定することが可能となる。
【０１１８】
次に、第１ライン目の１水平走査期間のブランキング期間終了後、第２ライン目の１水平走査期間のブランキング期間において、本実施形態２の増幅型固体撮像装置１０Ａにおける第ｍ＋１ライン目（ここではｍ＋１＝２）の動作タイミングとして、図７に示しているが、期間ｔ１〜期間ｔ７まで、図６の場合と略同様である。ここでは、期間ｔ４についてのみ説明する。
【０１１９】
期間ｔ１〜期間ｔ３終了後の期間ｔ４では、図７に示すように、スイッチ制御信号ＰＨがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号ＰＡｏおよびＰＡｅが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線７をそれぞれ電源電圧線（電源電圧ＶＤ）に接続する。これによって、行方向の全列の電源線７の電位が電源電圧ＶＤとなる。また、電荷転送トランジスタ駆動信号ＴＸ２がハイレベルになって、電荷転送トランジスタ２がオン状態なり、全列で光電変換素子１からの信号電荷が浮遊拡散部３に電荷転送される。このとき、トランジスタ制御信号ＰＬがローレベルになってトランジスタ１３２がオフ状態となることにより、信号線８には電流が流れないハイインピーダンス状態のため、信号線８を共有している影響は電荷転送動作には現れない。その後、期間ｔ５〜期間ｔ７が終了すると、第２行目の画素ユニット１１Ａの動作タイミングが上記のように繰り返される。
【０１２０】
上記構成によれば、複数の光電変換素子１によって、浮遊拡散部３、リセットトランジスタ４および増幅トランジスタ５が共有されることになる。撮像装置としては、一つの光電変換素子１によって１画素が構成されるため、画素当りのトランジスタ数を削減することができ、画素面積内における光電変換素子１の面積割合を実効的に拡大できて、受光感度の増大に有利となる。
【０１２１】
なお、上記実施形態２では、画素ユニット１１Ａ内において、二つの受光セット２０が列方向（垂直方向）に配列されて共通の浮遊拡散部３（増幅トランジスタ５の制御端）に接続されている場合について説明したが、これに限らず、画素ユニット１１Ａ内において、３または４、それ以上の受光セット２０が列方向（垂直方向）に配列されて共通の浮遊拡散部３（増幅トランジスタ５の制御端）に接続されていてもよい。受光セット２０は、列方向（垂直方向）に３以上並べて、行方向の複数の電荷転送トランジスタ２を電荷転送トランジスタ駆動線ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４、・・・などにそれぞれ共通接続させる構成とすることもできる。
（実施形態３）
上記実施形態１では、電源線７は、画素ユニット１１毎に独立に引き出されて電源電圧が供給可能になっている場合について説明したが、本実施形態３では、電源線７は、対となる二つの画素ユニット１１毎に共通に引き出されて電源電圧が供給可能になっている場合について説明する。
【０１２２】
図１０は、本発明の実施形態３に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。なお、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２３】
図１０において、本実施形態３の増幅型固体撮像装置１０Ｂは、行方向に隣接する二つの画素ユニット１１の信号出力端同士を順次対にして列方向の各信号線８にそれぞれ共通接続し、かつこの対となる二つの画素ユニット１１の組み合わせから行方向で一方向に１列ずれて隣接する二つの画素ユニット１１毎に電源線７が共通接続されており、この電源線７に対応する二つの画素ユニット１１毎に、例えば高電圧ＶＤ、低電圧Ｖａのように電源電圧が交互に異なるように出力可能とされている。この場合にも、リセットトランジスタ４および増幅トランジスタ５の電源供給端が列方向の電源線７に共通接続されている。
【０１２４】
具体的には、信号線８のｎ本目（ｎは１以上の整数）が（２ｎ−１）列目（ｎは１以上の整数）と（２ｎ）列目の二つの画素ユニット１１によって共有されて共通に引き出され、また、電源線７のｎ本目（ｎは１以上の整数）が（２ｎ−２）列目および（２ｎ−１）列目の二つの画素ユニット１１を対とし、電源線７の（ｎ＋１）本目が（２ｎ）列目および（２ｎ＋１）列目の二つの画素ユニット１１を対としている。これらの二つの対にそれぞれ各電源線７をそれぞれ介して供給される電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、これを反転した非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように異ならしめている。
【０１２５】
本実施形態３でも、信号読出駆動部としての垂直駆動部１４は、行方向の全ての画素ユニット１１の撮像信号を、行方向に隣接する二つの画素ユニット１１同士を順次対にした順番が奇数番目となる共通の電源線７に対応した各画素ユニット１１と、対にした順番が偶数番目となる共通の電源線７に対応した各画素ユニット１１との２回に分けて順次読み出すように駆動制御する。
【０１２６】
上記構成により、以下に、本実施形態３の増幅型固体撮像装置１０Ｂの駆動方法についても、図４の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１２７】
したがって、列方向の各信号線８の配線数が、画素ユニット１１当り１本から０.５本に低減することができ、さらに、二つの画素ユニット１１の２列（例えば（２ｎ−２）列目と（２ｎ−１）列目）に電源線７が共通に接続されているから、列方向の各電源線７の配線数も、画素ユニット１１当り１本から０.５本に低減することができる。
【０１２８】
なお、本実施形態３では、特に説明しなかったが、本実施形態３の増幅型固体撮像装置の画素ユニット１１に、上記実施形態２（図５）の画素ユニット１１Ａとして受光セット２０を適用することもできてトランジスタ素子の削減効果を奏する。この場合にも、光電変換素子１と電荷転送トランジスタ２の各１個によって受光セット２０が構成され、画素ユニット１１Ａ内において、受光セット２０が列方向に複数配列（例えば二つ）されて共通の浮遊拡散部３に接続されている。
【０１２９】
また、本実施形態３のように、対となる二つの画素ユニット１１毎に電源線７が共通接続されている場合には、隣の対となる二つの画素ユニット１１からの電流パスを防ぐためにダイオードなどの整流素子を加えたり、選択画素ユニットとならない程度の電圧を印加するようにしてもよい。
【０１３０】
以上により、上記実施形態１〜３によれば、２次元状に配列された光電変換素子１と、光電変換素子１からの信号電荷を浮遊拡散部３へ電荷転送する電荷転送トランジスタ２と、浮遊拡散部３の電位をリセットするリセットトランジスタ４と、浮遊拡散部３の電位を増幅して撮像信号として読み出す増幅トランジスタ５とを有し、リセットトランジスタ４のドレインと増幅トランジスタ５のドレインが列方向に配線された電源線７に共通接続されると共に、増幅トランジスタ５のソースは列方向に配線された信号線８に接続されて画素ユニット１１が構成され、（２ｎ−１）列目（ｎは１以上の整数）と（２ｎ）列目の各画素ユニット１１（または１１Ａ）によってｎ列目の信号線８が共有されている。また、これに加えて、上記実施形態３では、（２ｎ−２）列目と（２ｎ−１）列目の各画素ユニット１１によってｎ列目の電源線５が共有されている。これによって、増幅型固体撮像装置の画素内トランジスタ数を削減すると共に、配線数を大幅に低減することができる。
【０１３１】
なお、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、行方向に隣接する二つの画素ユニット１１同士を順次対にし、この対にした二つの画素ユニット１１からそれぞれまたは共通に電源線７を引き出し、この対となる二つの画素ユニット１１の組み合わせから行方向で一方向に１列ずれて隣接する二つの画素ユニット１１毎に共通の信号線８を接続したが、これに限らず、単に、行方向に隣接する二つの画素ユニット１１同士を順次対にして列方向の各共通信号線８にそれぞれ接続し、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、当該対となる二つの画素ユニット１１毎に２回に分けて順次読み出すように駆動制御する構成としてもよい。この場合に、当該対となる二つの画素ユニット１１の組み合わせから行方向で一方向に１列ずれて隣接する二つの画素ユニット１１毎に電源電圧が交互に異なるように電源線７に出力可能としてもよい。また、この２回に分けて撮像信号を順次読み出すのを、３回に分けて撮像信号を順次読み出してもよいし、４回に分けて撮像信号を順次読み出してもよく、複数回に分けて撮像信号を順次読み出してもよい。
【０１３２】
即ち、行方向に隣接する複数の画素ユニット１１同士を順次対にして列方向の各共通信号線８にそれぞれ接続し、垂直駆動部１４は、行方向の全ての画素ユニット１１の撮像信号を、対となる複数の画素ユニット１１毎に複数回に分けて順次読み出すように駆動制御するものである。
【０１３３】
また、上記実施形態１〜３では、同じ画素ユニット１１のリセットトランジスタ４および増幅トランジスタ５の各ドレインが列方向に配線された電源線７に共通接続されている場合について説明したが、これに限らず、リセットトランジスタ４および増幅トランジスタ５の各ドレインが、列方向に配線された電源線７と、これ以外の図９の従来技術のようなリセット電源線ＶＲＤに接続されていてもよい。
【０１３４】
さらに、上記実施形態１〜３では、１画素ユニット置きに読み出すように構成したが、これに限らず、信号線の対となる二つの画素ユニットの組み合わせから行方向で一方向に１列ずれて隣接する二つの画素ユニット毎に電源電圧が交互に異なるように電源線に出力可能としてもよい。また、この場合、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が奇数となる二本または共通の電源線に対応した各画素ユニットと、該対にした順番が偶数となる二本または共通の電源線に対応した各画素ユニットとの２回に分けて順次読み出すように駆動制御するようにしてもよい。このような読み出し方も可能であるが、上記実施形態１〜３のように、１画素ユニット置きに読み出す方がより好ましい。
【０１３５】
さらに、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜３の固体撮像装置１０、１０Ａまたは１０Ｂを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜３の固体撮像装置１０、１０Ａまたは１０Ｂを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１３６】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、画素部に増幅機能を有するＡＰＳ型イメージセンサなどの増幅型固体撮像装置およびその駆動方法、この増幅型固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、画素サイズを縮小化させるために選択トランジスタが削減され、さらに、列方向の信号線の配線数が画素ユニット当り１本から０.５本に削減され、水平方向の配線数も削減されるため、配線数を大幅に減らして装置構成を簡略化することができる。さらに、画素ユニット内に光電変換素子と転送トランジスタの各一個からなる受光セットを垂直方向に複数設けて、共通の浮遊拡散部に接続することにより、１光電変換素子当りのトランジスタ数を大幅に削減して、開口率をさらに向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の実施形態１に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。
【図２】図１の光電変換素子が埋め込み型の場合の要部縦断面図である。
【図３】図１の増幅型固体撮像装置において、列方向に配列された各画素ユニットと電源線および信号線との接続状態を示す回路図である。
【図４】図１の増幅型固体撮像装置における動作タイミング例を示す信号波形図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。
【図６】図５の増幅型固体撮像装置における動作タイミング例を示す信号波形図である。
【図７】図５の増幅型固体撮像装置における動作タイミング例を示す信号波形図である。
【図８】従来の増幅型固体撮像装置の画素構成例を示す回路図である。
【図９】従来の他の増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１  光電変換素子
２  電荷転送トランジスタ（電荷転送手段）
３  浮遊拡散部（増幅手段の制御端）
４  リセットトランジスタ（リセット手段）
５  増幅トランジスタ（増幅手段）
７  電源線
８  信号線
１０、１０Ａ、１０Ｂ  増幅型固体撮像装置
１１、１１Ａ  画素ユニット
１２  電源出力部
１２１  ＰＭＯＳトランジスタ（第１高電圧スイッチ手段）
１２２  ＰＭＯＳトランジスタ（第２高電圧スイッチ手段）
１２３  スイッチ手段（電源切換手段）
１３  信号出力部
１３１、１３２  トランジスタ
１３１ａ、１３２ａ  制御信号線
１４、１４Ａ  垂直駆動部（信号読出駆動部）
１５  水平読出部
２０  受光セット
ＰＨ  スイッチ制御信号（電源切換制御信号）
ＰＡｏ  トランジスタ駆動信号（第１駆動信号）
ＰＡｅ  トランジスタ駆動信号（第２駆動信号）
Ｖａ  低電圧
ＶＤ  高電圧
ＶＤｏ、ＶＤｅ  電源線の電位
ＰＬ、ＶＬ  トランジスタ制御信号
ＲＳＴ  リセットトランジスタ駆動信号
ＴＸ、ＴＸ１、ＴＸ２  電荷転送トランジスタ駆動信号
【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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