(57)【要約】【課題】受光部における或る行の各画素部に接続される制御信号用配線が断線した場合に隣接行の画素部への影響を回避することができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置１に含まれる受光部１０は、Ｍ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列されたものである。各画素部Ｐｍ,ｎは、フォトダイオードＰＤ、増幅用トランジスタＴ１、転送用トランジスタＴ２、放電用トランジスタＴ３および選択用トランジスタＴ４を含む。転送用抵抗器ＲＴ,ｍは、転送用配線ＬＴ,ｍに一端が接続され、受光部１０の第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎに含まれる転送用トランジスタＴ２をオンし得る電位に他端が接続される。放電用抵抗器ＲＲ,ｍは、放電用配線ＬＲ,ｍに一端が接続され、受光部１０の第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎに含まれる放電用トランジスタＴ３をオンし得る電位に他端が接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、ゲート端子に入力している電荷の量に応じた電圧値を出力する増幅用トランジスタと、前記フォトダイオードで発生した電荷を前記増幅用トランジスタのゲート端子へ転送する転送用トランジスタと、前記増幅用トランジスタのゲート端子の電荷を放電する放電用トランジスタと、前記増幅用トランジスタから出力される電圧値を選択的に出力する選択用トランジスタと、を各々含むＭ×Ｎ個の画素部Ｐｍ,ｎがＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、
前記受光部の前記Ｍ×Ｎ個の画素部Ｐｍ,ｎそれぞれの前記選択用トランジスタから出力される電圧値を読み出す信号読出部と、
前記受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる前記転送用トランジスタのゲート端子を共通に接続する転送用配線ＬＴ,ｍと、
前記受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる前記放電用トランジスタのゲート端子を共通に接続する放電用配線ＬＲ,ｍと、
前記受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる前記選択用トランジスタのゲート端子を共通に接続する選択用配線ＬＳ,ｍと、
前記受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる前記転送用トランジスタの動作を制御する転送制御信号Trans(m)を前記転送用配線ＬＴ,ｍの第１端へ出力し、前記受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる前記放電用トランジスタの動作を制御する放電制御信号Reset(m)を前記放電用配線ＬＲ,ｍの第１端へ出力し、前記受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる前記選択用トランジスタの動作を制御する選択制御信号Select(m)を前記選択用配線ＬＳ,ｍの第１端へ出力する行選択部と、
前記転送用配線ＬＴ,ｍの第２端側に一端が接続され、前記受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる前記転送用トランジスタをオンし得る電位に他端が接続される転送用抵抗器ＲＴ,ｍと、
前記放電用配線ＬＲ,ｍの第２端側に一端が接続され、前記受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる前記放電用トランジスタをオンし得る電位に他端が接続される放電用抵抗器ＲＲ,ｍと、
を備えることを特徴とする固体撮像装置（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍは１以上Ｍ以下の各整数、ｎは１以上Ｎ以下の各整数）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダイオードを含むアクティブピクセル型の画素部がＭ行Ｎ列に２次元配列された固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置として、ＣＭＯＳ技術を用いたものが知られており、また、その中でもアクティブピクセル（ＡＰＳ: Active Pixel Sensor）方式のものが知られている（特許文献１を参照）。ＡＰＳ方式の固体撮像装置は、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードを含むＡＰＳ型の画素部がＭ行Ｎ列に２次元配列されていて、各画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷を、トランジスタからなるソースフォロワ回路を経て電荷-電圧変換するものである。
【０００３】
一方、固体撮像装置として、パッシブピクセル（ＰＰＳ: Passive Pixel Sensor）方式のものも知られている。ＰＰＳ方式の固体撮像装置は、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードを含むＰＰＳ型の画素部がＭ行Ｎ列に２次元配列されていて、各画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷を容量素子に蓄積し、その蓄積電荷量に応じた電圧値を出力するものである。
【０００４】
ＰＰＳ方式の固体撮像装置と比較すると、ＡＰＳ方式の固体撮像装置は、高感度かつ低ノイズで撮像を行なうことができるという特徴を有している。このことから、ＡＰＳ方式の固体撮像装置は、デンタル用途等を含む医療用途や蛋白質の構造観察等の検査用途のように、微弱放射線を撮像する際に好適に用いられる。
【０００５】
しかし、ＰＰＳ方式の固体撮像装置と比較すると、ＡＰＳ方式の固体撮像装置は、各画素部に含まれるトランジスタの個数が多く、これらのトランジスタのゲート端子に接続される制御信号用配線の本数が多いことから、制御信号用配線の断線が起こる可能性が大きい。また、医療用途に用いられる固体撮像装置は、受光部の面積が大きいことからも、制御信号用配線の断線が起こる可能性が大きい。
【０００６】
したがって、ＡＰＳ方式の固体撮像装置の製造歩留まりは低い。医療用途に用いられるような大面積の受光部を有する固体撮像装置は、１枚のシリコンウェハから１個しか製造され得ない。仮に、制御信号用配線が断線した固体撮像装置を廃棄するとなると、生産効率の大幅な低下を招くことになる。そこで、受光部における或る行の各画素部に接続される制御信号用配線が断線した場合に、その行の各画素部のデータを、その行に隣接する行の各画素部のデータに基づいて補間することも考えられる（特許文献２を参照）。
【特許文献１】特表２００２−５０５００２号公報
【特許文献２】特開２００２−１９７４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、受光部における或る行の各画素部に接続される制御信号用配線が断線した場合には、その断線に因り制御信号が届かなくなった画素部においてフォトダイオードの接合容量部に電荷が蓄積され続け、その電荷が隣接画素部へ漏れ出してしまう。その結果、制御信号用配線が断線した行だけでなく、その行に隣接する行についても、データを得ることができなくなり、上記のようなデータ補間をすることができない。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、受光部における或る行の各画素部に接続される制御信号用配線が断線した場合に隣接行の画素部への影響を回避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】
【０００９】
本発明に係る固体撮像装置は、(1) 入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、ゲート端子に入力している電荷の量に応じた電圧値を出力する増幅用トランジスタと、フォトダイオードで発生した電荷を増幅用トランジスタのゲート端子へ転送する転送用トランジスタと、増幅用トランジスタのゲート端子の電荷を放電する放電用トランジスタと、増幅用トランジスタから出力される電圧値を選択的に出力する選択用トランジスタと、を各々含むＭ×Ｎ個の画素部Ｐｍ,ｎがＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、(2) 受光部のＭ×Ｎ個の画素部Ｐｍ,ｎそれぞれの選択用トランジスタから出力される電圧値を読み出す信号読出部と、を備える。ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の各整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。
【００１０】
また、本発明に係る固体撮像装置は、(3) 受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる転送用トランジスタのゲート端子を共通に接続する転送用配線ＬＴ,ｍと、(4) 受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる放電用トランジスタのゲート端子を共通に接続する放電用配線ＬＲ,ｍと、(5) 受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる選択用トランジスタのゲート端子を共通に接続する選択用配線ＬＳ,ｍと、(6) 受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる転送用トランジスタの動作を制御する転送制御信号Trans(m)を転送用配線ＬＴ,ｍの第１端へ出力し、受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる放電用トランジスタの動作を制御する放電制御信号Reset(m)を放電用配線ＬＲ,ｍの第１端へ出力し、受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる選択用トランジスタの動作を制御する選択制御信号Select(m)を選択用配線ＬＳ,ｍの第１端へ出力する行選択部と、を備える。
【００１１】
さらに、本発明に係る固体撮像装置は、(7) 転送用配線ＬＴ,ｍの第２端側に一端が接続され、受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる転送用トランジスタをオンし得る電位に他端が接続される転送用抵抗器ＲＴ,ｍと、(8) 放電用配線ＬＲ,ｍの第２端側に一端が接続され、受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる放電用トランジスタをオンし得る電位に他端が接続される放電用抵抗器ＲＲ,ｍと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
この固体撮像装置はＡＰＳ方式のものであって、受光部において２次元配列されたＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎそれぞれは、フォトダイオード、増幅用トランジスタ、転送用トランジスタ、放電用トランジスタおよび選択用トランジスタを含む。受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる転送用トランジスタのゲート端子を共通に接続する転送用配線ＬＴ,ｍの第１端には、転送用トランジスタの動作を制御する転送制御信号Trans(m)が行選択部から出力される。転送用配線ＬＴ,ｍの第２端側には、転送用抵抗器ＲＴ,ｍを介して、転送用トランジスタをオンし得る電位に接続されている。受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる放電用トランジスタのゲート端子を共通に接続する放電用配線ＬＲ,ｍの第１端には、放電用トランジスタの動作を制御する放電制御信号Reset(m)が行選択部から出力される。放電用配線ＬＲ,ｍの第２端側には、放電用抵抗器ＲＲ,ｍを介して、放電用トランジスタをオンし得る電位に接続されている。受光部の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる選択用トランジスタのゲート端子を共通に接続する選択用配線ＬＳ,ｍの第１端には、選択用トランジスタの動作を制御する選択制御信号Select(m)が行選択部から出力される。
【００１３】
この固体撮像装置では、第ｍ行の転送用配線ＬＴ,ｍまたは放電用配線ＬＲ,ｍが断線した場合、その断線位置より転送用抵抗器ＲＴ,ｍまたは放電用抵抗器ＲＲ,ｍの側にある画素部Ｐｍ,ｎについては、入射光量に応じた画素データを得ることができない。しかし、これらの画素部Ｐｍ,ｎにおいて、転送用トランジスタＴ２または放電用トランジスタＴ３がオン状態となるので、フォトダイオードの接合容量部に電荷が蓄積され続けることは無く、その電荷が隣接画素部へ漏れ出してしまうことも無い。その結果、転送用配線ＬＴ,ｍまたは放電用配線ＬＲ,ｍが断線した第ｍ行に隣接する行については、画素データを得ることができる。したがって、断線位置より転送用抵抗器ＲＴ,ｍまたは放電用抵抗器ＲＲ,ｍの側にある第ｍ行の画素部Ｐｍ,ｎの画素データについては、その画素部の周囲の画素部の画素データに基づいてデータ補間により求めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る固体撮像装置は、受光部における或る行の各画素部に接続される制御信号用配線が断線した場合に、隣接行の画素部への影響を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る固体撮像装置１の構成図である。この図に示される固体撮像装置１は、受光部１０、信号読出部２０、行選択部３０および列選択部４０を備える。
【００１７】
受光部１０は、Ｍ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列されたものである。画素部Ｐｍ,ｎは第ｍ行第ｎ列に位置する。ここで、Ｍ，Ｎそれぞれは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の整数である。各画素部Ｐｍ,ｎは、ＡＰＳ方式のものであって、共通の構成を有している。
【００１８】
各画素部Ｐｍ,ｎは、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードＰＤと、ゲート端子に入力している電荷の量に応じた電圧値を出力する増幅用トランジスタＴ１と、フォトダイオードＰＤで発生した電荷を増幅用トランジスタＴ１のゲート端子へ転送する転送用トランジスタＴ２と、増幅用トランジスタＴ１のゲート端子の電荷を放電する放電用トランジスタＴ３と、増幅用トランジスタＴ１から出力される電圧値を選択的に読出用配線ＬＯ,ｎへ出力する選択用トランジスタＴ４と、を含む。
【００１９】
各画素部Ｐｍ,ｎにおいて、フォトダイオードＰＤは、そのアノード端子が接地電位とされている。増幅用トランジスタＴ１は、そのドレイン端子がバイアス電位とされている。転送用トランジスタＴ２は、そのドレイン端子が増幅用トランジスタＴ１のゲート端子に接続され、そのソース端子がフォトダイオードＰＤのカソード端子に接続されている。放電用トランジスタＴ３は、そのソース端子が増幅用トランジスタＴ１のゲート端子に接続され、そのドレイン端子がバイアス電位とされている。選択用トランジスタＴ４は、そのソース端子が増幅用トランジスタＴ１のソース端子と接続され、そのドレイン端子が読出用配線ＬＯ,ｎと接続されている。また、この読出用配線ＬＯ,ｎには定電流源が接続されている。増幅用トランジスタＴ１および選択用トランジスタＴ４は、ソースフォロワ回路を構成している。
【００２０】
受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる転送用トランジスタＴ２のゲート端子は、転送用配線ＬＴ,ｍにより互いに接続されている。受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる放電用トランジスタＴ３のゲート端子は、放電用配線ＬＲ,ｍにより互いに接続されている。受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる選択用トランジスタＴ４のゲート端子は、選択用配線ＬＳ,ｍにより互いに接続されている。また、受光部１０の第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ１,ｎ〜ＰＭ,ｎそれぞれに含まれる選択用トランジスタＴ４のドレイン端子は、読出用配線ＬＯ,ｎにより互いに接続されている。
【００２１】
信号読出部２０は、受光部１０の各画素部Ｐｍ,ｎの選択用トランジスタＴ４から読出用配線ＬＯ,ｎへ出力される電圧値を読み出すものであり、Ｎ個の保持回路２１１〜２１Ｎおよび差演算回路２２を含む。Ｎ個の保持回路２１１〜２１Ｎは共通の構成を有している。
【００２２】
行選択部３０は、受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる転送用トランジスタＴ２の動作を制御する転送制御信号Trans(m)を、転送用配線ＬＴ,ｍの第１端へ出力する。行選択部３０は、受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる放電用トランジスタＴ３の動作を制御する放電制御信号Reset(m)を、放電用配線ＬＲ,ｍの第１端へ出力する。また、行選択部３０は、受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる選択用トランジスタＴ４の動作を制御する選択制御信号Select(m)を、選択用配線ＬＳ,ｍの第１端へ出力する。
【００２３】
列選択部４０は、信号読出部２０に含まれる各保持回路２１ｎへ出力制御信号output(n)を与えて、これにより、Ｎ個の保持回路２１１〜２１Ｎそれぞれに保持されている電圧値を順次に出力させる。
【００２４】
転送用抵抗器ＲＴ,ｍは、転送用配線ＬＴ,ｍの第２端側に一端が接続され、受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる転送用トランジスタＴ２をオンし得る電位に他端が接続される。なお、この電位は、転送制御信号Trans(m)のハイレベルより大きいレベルであることが好ましい。転送用配線ＬＴ,ｍは、行選択部３０と転送用抵抗器ＲＴ,ｍとの間に設けられていて、受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる転送用トランジスタＴ２のゲート端子が接続されている。
【００２５】
また、放電用抵抗器ＲＲ,ｍは、放電用配線ＬＲ,ｍの第２端側に一端が接続され、受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる放電用トランジスタＴ３をオンし得る電位に他端が接続される。なお、この電位は、放電制御信号Reset(m)のハイレベルより大きいレベルであることが好ましい。放電用配線ＬＲ,ｍは、行選択部３０と放電用抵抗器ＲＲ,ｍとの間に設けられていて、受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる放電用トランジスタＴ３のゲート端子が接続されている。
【００２６】
図２は、本実施形態に係る固体撮像装置１の画素部Ｐｍ,ｎおよび保持回路２１ｎそれぞれの回路図である。この図に示されるように、画素部Ｐｍ,ｎに含まれる転送用トランジスタＴ２のゲート端子は、行選択部３０から転送用配線ＬＴ,ｍへ出力された転送制御信号Trans(m)が入力され、また、転送用配線ＬＴ,ｍを介して転送用抵抗器ＲＴ,ｍと接続されている。画素部Ｐｍ,ｎに含まれる放電用トランジスタＴ３のゲート端子は、行選択部３０から放電用配線ＬＲ,ｍへ出力された放電制御信号Reset(m)が入力され、また、放電用配線ＬＲ,ｍを介して放電用抵抗器ＲＲ,ｍと接続されている。画素部Ｐｍ,ｎに含まれる選択用トランジスタＴ４のゲート端子は、行選択部３０から選択用配線ＬＳ,ｍへ出力された選択制御信号Select(m)が入力される。
【００２７】
転送用トランジスタＴ２は、そのゲート端子に転送制御信号Trans(m)を入力し、その転送制御信号Trans(m)がハイレベルであるときに、フォトダイオードＰＤで発生した電荷を増幅用トランジスタＴ１のゲート端子へ転送する。放電用トランジスタＴ３は、そのゲート端子に放電制御信号Reset(m)を入力し、その放電制御信号Reset(m)がハイレベルであるときに、増幅用トランジスタＴ１のゲート端子の電荷を放電する。選択用トランジスタＴ４は、そのゲート端子に選択制御信号Select(m)を入力し、その選択制御信号Select(m)がハイレベルであるときに、増幅用トランジスタＴ１から出力される電圧値を読出用配線ＬＯ,ｎへ出力する。
【００２８】
このように構成される各画素部Ｐｍ,ｎでは、転送制御信号Trans(m)がローレベルであって放電制御信号Reset(m)がハイレベルとなることで、増幅用トランジスタＴ１のゲート端子の電荷が放電され、選択制御信号Select(m)がハイレベルであれば、その初期化状態にある増幅用トランジスタＴ１から出力される電圧値（暗信号成分）が選択用トランジスタＴ４を経て読出用配線ＬＯ,ｎに出力される。一方、放電制御信号Reset(m)がローレベルであって、転送制御信号Trans(m)および選択制御信号Select(m)それぞれがハイレベルであれば、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は増幅用トランジスタＴ１のゲート端子に入力して、その電荷の量に応じて増幅用トランジスタＴ１から出力される電圧値（明信号成分）が選択用トランジスタＴ４を経て読出用配線ＬＯ,ｎに出力される。
【００２９】
各保持回路２１ｎは、読出用配線ＬＯ,ｎを介して、受光部１０の第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ１,ｎ〜ＰＭ,ｎそれぞれの選択用トランジスタＴ４のドレイン端子と接続されていて、画素部Ｐｍ,ｎの選択用トランジスタＴ４から読出用配線ＬＯ,ｎへ出力された電圧値を保持する。保持回路２１ｎは、第１ホールド部Ｈ１および第２ホールド部Ｈ２を含む。第１ホールド部Ｈ１および第２ホールド部Ｈ２それぞれは、互いに同様の構成であり、第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ１,ｎ〜ＰＭ,ｎそれぞれの選択用トランジスタＴ４から順次に出力される電圧値を入力して保持することができ、また、その保持している電圧値を出力することができる。
【００３０】
第１ホールド部Ｈ１は、スイッチＳＷ１１、スイッチＳＷ１２および容量素子Ｃ１を含む。容量素子Ｃ１の一端は接地電位とされている。容量素子Ｃ１の他端は、スイッチＳＷ１１を介して読出用配線ＬＯ,ｎと接続され、スイッチＳＷ１２を介して差演算回路２２と接続されている。スイッチＳＷ１１は、第１ホールド制御信号hold1により制御されて開閉動作する。スイッチＳＷ１２は、列選択部４０から出力される出力制御信号output(n)により制御されて開閉動作する。このように構成される第１ホールド部Ｈ１は、スイッチＳＷ１１が閉状態から開状態に転じると、そのときに読出用配線ＬＯ,ｎを経て入力していた電圧値を容量素子Ｃ１に保持する。また、第１ホールド部Ｈ１は、スイッチＳＷ１２が閉じているときに、容量素子Ｃ１に保持されている電圧値を差演算回路２２へ出力する。
【００３１】
第２ホールド部Ｈ２は、スイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２２および容量素子Ｃ２を含む。容量素子Ｃ２の一端は接地電位とされている。容量素子Ｃ２の他端は、スイッチＳＷ２１を介して読出用配線ＬＯ,ｎと接続され、スイッチＳＷ２２を介して差演算回路２２と接続されている。スイッチＳＷ２１は、第２ホールド制御信号hold2により制御されて開閉動作する。スイッチＳＷ２２は、列選択部４０から出力される出力制御信号output(n)により制御されて開閉動作する。このように構成される第２ホールド部Ｈ２は、スイッチＳＷ２１が閉状態から開状態に転じると、そのときに読出用配線ＬＯ,ｎを経て入力していた電圧値を容量素子Ｃ２に保持する。また、第２ホールド部Ｈ２は、スイッチＳＷ２２が閉じているときに、容量素子Ｃ２に保持されている電圧値を差演算回路２２へ出力する。
【００３２】
第１ホールド部Ｈ１および第２ホールド部Ｈ２それぞれは、互いに異なるタイミングで動作する。例えば、第１ホールド部Ｈ１は、読出用配線ＬＯ,ｎを介して接続されている画素部Ｐｍ,ｎにおいて転送制御信号Trans(m)がローレベルであって放電制御信号Reset(m)および選択制御信号Select(m)それぞれがハイレベルであるときに増幅用トランジスタＴ１から出力される電圧値（暗信号成分）を入力して保持する。一方、第２ホールド部Ｈ２は、読出用配線ＬＯ,ｎを介して接続されている画素部Ｐｍ,ｎにおいて放電制御信号Reset(m)がローレベルであって転送制御信号Trans(m)および選択制御信号Select(m)それぞれがハイレベルであるときに増幅用トランジスタＴ１から出力される電圧値（明信号成分）を入力して保持する。
【００３３】
差演算回路２２は、Ｎ個の保持回路２１１〜２１Ｎそれぞれの第１ホールド部Ｈ１および第２ホールド部Ｈ２から順次に出力される電圧値（明信号成分、暗信号成分）を入力して、これらの差（明信号成分−暗信号成分）に応じた電圧値を出力する。
【００３４】
本実施形態に係る固体撮像装置１は、行選択部２０および列選択部４０、ならびに、固体撮像装置１全体の動作を制御する制御部により、制御されて動作する。第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれの入射光量に応じた電圧値を求めるに際して、先ず、行選択部３０から第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎに対して、転送用配線ＬＴ,ｍを経て転送用トランジスタＴ２のゲート端子に転送制御信号Trans(m)が与えられ、放電用配線ＬＲ,ｍを経て放電用トランジスタＴ３のゲート端子に放電制御信号Reset(m)が与えられ、選択用配線ＬＳ,ｍを経て選択用トランジスタＴ４のゲート端子に選択制御信号Select(m)が与えられる。
【００３５】
これにより、第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎから読出用配線ＬＯ,ｎへ電圧値（明信号成分、暗信号成分）が出力され、これらの電圧値（明信号成分、暗信号成分）が保持回路２１ｎの第１ホールド部Ｈ１および第２ホールド部Ｈ２により保持される。そして、列選択部４０の指示により、Ｎ個の保持回路２１１〜２１Ｎそれぞれの第１ホールド部Ｈ１および第２ホールド部Ｈ２に保持されていた電圧値（明信号成分、暗信号成分）が順次に出力され、これらの差（明信号成分−暗信号成分）に応じた電圧値が差演算回路２２から出力される。
【００３６】
このようにして第ｍ行にあるＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれの入射光量に応じた電圧値が得られると、続いて、次の第(ｍ＋１)行にあるＮ個の画素部Ｐｍ＋１,１〜Ｐｍ＋１,Ｎそれぞれの入射光量に応じた電圧値が同様にして得られる。このような動作が全ての行について行われることにより、受光部１０のＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎそれぞれへの入射光量に応じた電圧値が得られ、撮像データが得られる。
【００３７】
前述したように、本実施形態に係る固体撮像装置１では、第ｍ行の転送用配線ＬＴ,ｍは、行選択部３０と転送用抵抗器ＲＴ,ｍとの間に設けられていて、受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる転送用トランジスタＴ２のゲート端子が接続されている。転送用抵抗器ＲＴ,ｍは、転送用配線ＬＴ,ｍに一端が接続され、転送用トランジスタＴ２をオンし得る電位に他端が接続される。このことから、第ｍ行の転送用配線ＬＴ,ｍが或る位置で断線した場合、その断線位置より行選択部３０の側にある画素部Ｐｍ,ｎは、行選択部３０から与えられる転送制御信号Trans(m)に基づいて正常に動作することができる。一方、断線位置より転送用抵抗器ＲＴ,ｍの側にある画素部Ｐｍ,ｎは、行選択部３０から転送制御信号Trans(m)が与えられないものの、所定電位が転送用抵抗器ＲＴ,ｍを介して転送用トランジスタＴ２のゲート端子に与えられ、これにより、転送用トランジスタＴ２がオン状態となる。
【００３８】
同様に、本実施形態に係る固体撮像装置１では、第ｍ行の放電用配線ＬＲ,ｍは、行選択部３０と放電用抵抗器ＲＲ,ｍとの間に設けられていて、受光部１０の第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる放電用トランジスタＴ３のゲート端子が接続されている。放電用抵抗器ＲＲ,ｍは、放電用配線ＬＲ,ｍに一端が接続され、放電用トランジスタＴ３をオンし得る電位に他端が接続される。このことから、第ｍ行の放電用配線ＬＲ,ｍが或る位置で断線した場合、その断線位置より行選択部３０の側にある画素部Ｐｍ,ｎは、行選択部３０から与えられる放電制御信号Reset(m)に基づいて正常に動作することができる。一方、断線位置より放電用抵抗器ＲＲ,ｍの側にある画素部Ｐｍ,ｎは、行選択部３０から放電制御信号Reset(m)が与えられないものの、所定電位が放電用抵抗器ＲＲ,ｍを介して放電用トランジスタＴ３のゲート端子に与えられ、これにより、放電用トランジスタＴ３がオン状態となる。
【００３９】
本実施形態に係る固体撮像装置１では、第ｍ行の転送用配線ＬＴ,ｍまたは放電用配線ＬＲ,ｍが断線した場合、その断線位置より転送用抵抗器ＲＴ,ｍまたは放電用抵抗器ＲＲ,ｍの側にある画素部Ｐｍ,ｎについては、入射光量に応じた画素データを得ることができない。しかし、これらの画素部Ｐｍ,ｎにおいて、転送用トランジスタＴ２または放電用トランジスタＴ３がオン状態となるので、フォトダイオードＰＤの接合容量部に電荷が蓄積され続けることは無く、その電荷が隣接画素部へ漏れ出してしまうことも無い。その結果、転送用配線ＬＴ,ｍまたは放電用配線ＬＲ,ｍが断線した第ｍ行に隣接する行については、画素データを得ることができる。したがって、断線位置より転送用抵抗器ＲＴ,ｍまたは放電用抵抗器ＲＲ,ｍの側にある第ｍ行の画素部Ｐｍ,ｎの画素データについては、その画素部の周囲の画素部の画素データに基づいてデータ補間により求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に係る固体撮像装置１の構成図である。
【図２】本実施形態に係る固体撮像装置１の画素部Ｐｍ,ｎおよび保持回路２１ｎそれぞれの回路図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…固体撮像装置、１０…受光部、２０…信号読出部、２１…保持回路、２２…差演算回路、３０…行選択部、４０…列選択部、ＰＤ…フォトダイオード、Ｔ１…増幅用トランジスタ、Ｔ２…転送用トランジスタ、Ｔ３…放電用トランジスタ、Ｔ４…選択用トランジスタ、ＬＴ,ｍ…転送用配線、ＬＲ,ｍ…放電用配線、ＬＳ,ｍ…選択用配線、ＬＯ,ｎ…読出用配線、ＲＴ,ｍ…転送用抵抗器、ＲＲ,ｍ…放電用抵抗器、
【図１】
2008078799.tif 000003
【図２】
2008078799.tif 000004