(57)【要約】【課題】ノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とにおいてクリップ用ＭＯＳトランジスタに流れる微小な電流の差が画質に与える影響を低減できる光電変換装置及び撮像システムを提供する【解決手段】本発明の第１の側面に係る光電変換装置は、光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷が転送される入力部と、前記入力部から入力された電荷による信号を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力信号を伝達する信号線と、前記信号線の電位をクリップするクリップ部とを備え、前記増幅部は、増幅用ＭＯＳトランジスタを含み、前記クリップ部は、クリップ用ＭＯＳトランジスタを含み、前記クリップ用ＭＯＳトランジスタのトランスコンダクタンスは、前記増幅用ＭＯＳトランジスタのトランスコンダクタンスよりも小さいことを特徴とする。【選択図】      図１
2008042035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、
前記光電変換部に蓄積された電荷による信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力信号を伝達する信号線と、
前記信号線の電位をクリップするクリップ部と、
を備え、
前記増幅部は、増幅用ＭＯＳトランジスタを含み、
前記クリップ部は、クリップ用ＭＯＳトランジスタを含み、
前記クリップ用ＭＯＳトランジスタのトランスコンダクタンスは、前記増幅用ＭＯＳトランジスタのトランスコンダクタンスよりも小さい
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記クリップ用ＭＯＳトランジスタにおいてゲート幅をゲート長で割った値は、前記増幅用ＭＯＳトランジスタにおいてゲート幅をゲート長で割った値よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記クリップ用ＭＯＳトランジスタのゲート長は、前記増幅用ＭＯＳトランジスタのゲート長より長い
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記クリップ用ＭＯＳトランジスタのゲート幅は、前記増幅用ＭＯＳトランジスタのゲート幅より狭い
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記クリップ用ＭＯＳトランジスタの閾値電圧は、前記増幅用ＭＯＳトランジスタの閾値電圧より高い
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記クリップ用ＭＯＳトランジスタのチャネル領域の不純物濃度は、前記増幅用ＭＯＳトランジスタのチャネル領域の不純物濃度より濃い
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置へ光を結像する光学系と、
前記光電変換装置からの出力信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ＭＯＳトランジスタを利用した光電変換装置の開発が盛んである。光電変換装置の詳細は、特許文献１などに示されている。
【０００３】
光電変換装置では、製造工程上のわずかな条件の差により、個々の画素や読み出し回路におけるトランジスタの閾値電圧がばらつくことがある。このばらつきにより、固定パターンノイズ（Ｆｉｘｅｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｎｏｉｓｅ；以下、ＦＰＮと略す）が発生することがある。これに対して、各画素ごとにノイズ信号と、ノイズ信号が重畳された光信号（以下、光信号とする）との差分ΔＶｏｕｔを求めて出力する相関２重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ；以下、ＣＤＳと略す）方式がある。この方式によれば、撮像画像における固定パターンノイズをある程度低減できる。
【０００４】
次に、通常の光電変換装置の構成及び動作を、図１５を用いて説明する。図１５は、通常の光電変換装置の単位画素の回路図である。
【０００５】
光電変換装置１は、複数の単位画素１０、リセット電源線４、垂直信号線２及び水平信号線３，６を備える。各単位画素１０は、光電変換部として機能するフォトダイオードＰＤ、フォトダイオードの信号をフローティングディフュージョンＦＤに転送するＭＯＳトランジスタＭ１を備える。各単位画素１０は、フローティングディフュージョンＦＤをリセット電位に設定するＭＯＳトランジスタＭ２、ゲートがフローティングディフュージョンＦＤに接続されたＭＯＳトランジスタＭ４を備える。
【０００６】
複数の単位画素１０は、二次元状に（行方向及び列方向に）配列されている。行方向に並んだ複数の単位画素１０と、その隣接した行方向に並んだ複数の単位画素１０との間付近には、水平信号線３，６が行方向に延びている。水平信号線３，６には、単位画素１０の配列の列方向端部近傍において、垂直走査回路（図示せず）が接続されている。これにより、垂直走査回路から水平信号線３，６を経由して、リセット信号φＲｅｓ１や転送信号φＴＸ１などを単位画素１０に供給することができるようになっている。
【０００７】
リセット電源線４により単位画素１０へリセット電圧φＶＦＤが供給される。また、垂直信号線２に出力された信号は、ＣＤＳ回路（図示せず）に転送される。ＣＤＳ回路は、読み出し回路と差分回路とを含む。垂直信号線２に出力されたノイズ信号及び光信号は、それぞれ、読み出し回路に保持される。ノイズ信号及び光信号は、水平走査回路により読み出し回路から列ごとに順番に差分回路へ読み出される。そして、ノイズ信号と光信号との差分（ΔＶｏｕｔ）が列ごとに演算されて出力される。また他の構成としては読み出し回路にクランプ容量を有し、このクランプ容量を用いてノイズ信号と光信号の差分信号を得ることもできる。
【０００８】
次に、通常の光電変換装置の詳細動作を、図１６を用いて説明する。図１６は、通常の光電変換装置の動作を示すタイミングチャートである。
【０００９】
まず、タイミングｔ１で、リセット信号φＲｅｓ１が活性化され、リセット電圧φＶＦＤが電源電圧ＶＤＤになっている。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ２は、ＯＮされ、フローティングディフュージョンＦＤの電位を高い電位ＶＲＨ（≒電源電圧ＶＤＤ）にする。
【００１０】
つぎに、（矢印で示された「Ｎ読出」の期間における）タイミングｔ２で、フローティングディフュージョン容量５の電位に基づく信号がＭＯＳトランジスタＭ４を介して垂直信号線２へ出力される。そして、垂直信号線２へ出力された信号は、ＣＤＳ回路の構成要素である読み出し回路（図示せず）にノイズ信号として保持される。
【００１１】
つぎに、タイミングｔ３で、転送信号φＴＸ１が活性化される。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ１は、ＯＮされ、光照射によりフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。
【００１２】
つぎに、（矢印で示された「Ｓ読出」の期間における）タイミングｔ４で、転送信号φＴＸ１が非活性化される。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ１は、ＯＦＦされる。フローティングディフュージョンＦＤの電位に基づく信号は、ＭＯＳトランジスタＭ４を介して垂直信号線２へ出力される。そして、垂直信号線２へ出力された信号は、ＣＤＳ回路の構成要素である読み出し回路（図示せず）に光信号として保持される。
【００１３】
つぎに、タイミングｔ５で、リセット信号φＲｅｓ１が活性化され、リセット電圧φＶＦＤがグランド電位ＧＮＤになっている。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ２は、ＯＮされ、フローティングディフュージョンＦＤの電位を低い電位ＶＲＬ（≒グランド電位ＧＮＤ）にする。
【００１４】
つぎに、タイミングｔ６で、水平走査回路（図示せず）により読み出し回路（図示せず）に保持されたノイズ信号と光信号とが列ごとに読み出される。そして、差分回路（図示せず）により差分が列ごとに演算されて画像信号（ΔＶｏｕｔ）が生成される。
【００１５】
しかし、太陽光などの高輝度の光が照射されると、高輝度の光が照射された画素の画像信号における輝度成分が急激に減衰し、その画素の階調が黒階調へ沈むことがある（高輝度黒沈み現象）。この現象について図１５の回路図と図１６のタイミングチャートとを使って説明する。
【００１６】
例えば、図１５に示された画素に高輝度の光が照射された場合を考える。
【００１７】
「Ｎ読出」の期間（タイミングｔ２を含む）であれば、転送信号φＴＸ１が非活性化しているので、ＭＯＳトランジスタＭ１は、ＯＦＦされており、ソースとドレインとの間を遮断している。すなわち、フォトダイオードＰＤとフローティングディフュージョンＦＤとは電気的に遮断されている。この場合でも、高輝度の光がフォトダイオードＰＤに照射されると、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへ電荷があふれ出すことがある。これにより、「Ｎ読出」の期間において、フローティングディフュージョンＦＤの電位がリセットレベル（高い電位ＶＲＨ）から減衰することがある。
【００１８】
また、通常、フォトダイオードＰＤが遮光されていないのに対して、フローティングディフュージョンＦＤは遮光されている。この場合でも、フォトダイオードＰＤへ照射される光の一部がフローティングディフュージョンＦＤへ漏れ込むことがある。これにより、「Ｎ読出」の期間におけるフローティングディフュージョンＦＤの電位がリセットレベル（高い電位ＶＲＨ）から減衰することがある。
【００１９】
フローティングディフュージョンＦＤの電位がリセットレベルから減衰すると、「Ｎ読出」の期間において、ＭＯＳトランジスタＭ４から垂直信号線２へ出力される信号も減衰する。これにより、「Ｓ読出」の期間における光信号と、ノイズ信号との差分が、本来出力するべき差分よりも小さくなる。結果として、高輝度の光があたった画素の画像信号における輝度成分が減衰し、その画素の階調が黒階調へ沈む現象が発生する（高輝度黒沈み現象）。
【００２０】
この高輝度黒沈みを防止するために、特許文献２のようにノイズ信号をある電位以下とならないようにクリップする方式が提案されている。図１７は、従来の光電変換装置の構成図である。
【００２１】
図１７に示す光電変換装置１００は、クリップ回路１２０をさらに備える点で、図１５に示す通常の光電変換装置と異なる。
【００２２】
クリップ回路１２０は、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１と電圧調節部１２２とを含む。クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１のゲートには、電圧調節部１２２が接続されている。これにより、電圧調節部１２２から供給される電圧に応じて、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１をＯＮすることができるようになっている。これにより信号線の電位が一定以下にならないようにクリップしている。
【特許文献１】特開２００４−３２０５９２号公報
【特許文献２】特開２００４−２２２２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
特許文献２の技術では、単位画素１１０（フォトダイオードＰＤ）に高輝度の光が当った場合、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１は、ノイズ信号の読出し時（「Ｎ読出」の期間）に、垂直信号線２の電位がクリップ電位以下に減衰することを抑制している。一方、特許文献２の技術では、単位画素１１０に高輝度の光が当らない場合、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１は、ノイズ信号の読出し時であってもＯＦＦされている。
【００２４】
つまり、単位画素１１０に高輝度の光が当らない場合には、ノイズ信号の読み出し時においても光信号の読み出し時（「Ｓ読出」の期間）においても、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１はＯＦＦされている。ここで、ノイズ信号の読み出し時において、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１のゲートには、クリップ用の電位が印加される。これに対して、光信号の読み出し時において、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１のゲートには、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１を常にＯＦＦさせるような電位が印加される。この場合、ノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とにおいて、ゲートに印加される電圧が異なる。これにより、ノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とにおいて、ＯＦＦ状態のクリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１に流れる微小な電流の大きさが異なることがある。このため、ノイズ信号と光信号との差分ΔＶｏｕｔを演算する際に、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１の閾値ばらつきの影響については除去することができないおそれがある。
【００２５】
特に、クリップ用ＭＯＳトランジスタ１２１を列単位で設けるような構成においては、ノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とにおいてＯＦＦ状態のクリップ用ＭＯＳトランジスタに流れる微小な電流の差が列ごとに異なることがある。このため、出力画像に縦筋（ＦＰＮ）が現れるおそれがある。このような縦筋（ＦＰＮ）は、特に、低輝度撮影において目立ち、高ゲイン、高ＩＳＯの設定において著しい画質劣化を引き起こすことがある。
【００２６】
上記の課題に鑑みて、本発明の目的は、少なくとも、ノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とにおいてクリップ用ＭＯＳトランジスタに流れる微小な電流の差が画質に与える影響を低減できる光電変換装置及び撮像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の第１側面に係る光電変換装置は、光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷による信号を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力信号を伝達する信号線と、前記信号線の電位をクリップするクリップ部とを備え、前記増幅部は、増幅用ＭＯＳトランジスタを含み、前記クリップ部は、クリップ用ＭＯＳトランジスタを含み、前記クリップ用ＭＯＳトランジスタのトランスコンダクタンスは、前記増幅用ＭＯＳトランジスタのトランスコンダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
【００２８】
本発明の第２側面に係る撮像システムは、上記の光電変換装置と、前記光電変換装置へ光を結像する光学系と、前記光電変換装置からの出力信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とにおいてクリップ用ＭＯＳトランジスタに流れる微小な電流の差が画質に与える影響を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に好ましい実施形態を５つ挙げて説明するが、これらの実施形態を任意に組み合わせたものも本発明の範囲内にある。また、フローティングディフュージョンの電位により画素の選択を行なう構成を例にあげて説明するが、これに限らない。増幅用ＭＯＳトランジスタと信号線との接続を制御するＭＯＳトランジスタを設けた構成にも適用可能である。
【００３１】
まず、第１実施形態に係る光電変換装置の構成及び動作を、図１〜図３を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る光電変換装置の画素領域とクリップ回路とを示す回路図である。図２は、第１実施形態に係る光電変換装置の画素領域と垂直走査回路とを示す回路図である。図３は、第１実施形態に係る光電変換装置の画素領域と水平走査回路とを示す回路図である。図１５と同様の機能を有する箇所には同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３２】
光電変換装置２００は、図１に示すように、複数の単位画素１０、リセット電源線４（図２参照）、垂直信号線（信号線）２、水平信号線３，６（図２参照）及びクリップ回路（クリップ部）２２０を備える。
【００３３】
垂直信号線２には、単位画素１０の配列の周辺において、ＣＤＳ回路２３０（図３参照）、水平走査回路２５０（図３参照）及び負荷電流源１１が接続されている。ＣＤＳ回路２３０は、図３に示すように、複数の読み出し回路２３１、光信号用水平信号線２３３、ノイズ信号用水平信号線２３４及び差分回路２３２を含む。差分回路２３２は、例えば、オペアンプ（差動増幅器）である。ＣＤＳ回路２３０の各読み出し回路２３１は、垂直信号線２と、水平走査回路２５０と、差分回路２３２とを接続している。これにより、垂直信号線２の電位、すなわちノイズ信号及び光信号は、それぞれ、読み出し回路２３１に保持される。ノイズ信号は、水平走査回路２５０によりノイズ信号用水平信号線２３４経由で列ごとに順番に差分回路２３２へ読み出される。光信号は、水平走査回路２５０により読み出し回路２３１から光信号用水平信号線２３３経由で列ごとに順番に差分回路２３２へ読み出される。そして、差分回路２３２において、ノイズ信号と光信号との差分（ΔＶｏｕｔ）が列ごとに演算されて出力される。
【００３４】
次に、単位画素の構成及び動作を、図１〜図３を用いて説明する。
【００３５】
各単位画素１０は、フォトダイオード（光電変換部）ＰＤ、ＭＯＳトランジスタＭ１、ＭＯＳトランジスタＭ２、増幅用ＭＯＳトランジスタ（増幅部）Ｍ４及びフローティングディフュージョンＦＤを備える。
【００３６】
また、本実施形態において、ＭＯＳトランジスタＭ２は、フローティングディフュージョンＦＤの電位をグランド電位ＧＮＤまで落として、そのフローティングディフュージョンＦＤを含む単位画素１０を非選択行とする役割も担う。ＭＯＳトランジスタＭ４は、ソースフォロア回路の入力部としての役割を果たし、フローティングディフュージョンＦＤの電位に基づく信号を垂直信号線２へ出力する。これにより、単位画素１０から垂直信号線２へ出力された信号に対してＣＤＳ回路２３０（図３参照）で相関２重サンプリングが行われる。
【００３７】
次に、クリップ回路２２０の構成及び動作を、図１を用いて説明する。
【００３８】
クリップ回路２２０は、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１、ＣＭＯＳスイッチ２２２及びＣＭＯＳスイッチ２２３を含む。クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１は、そのソースが垂直信号線２に接続されており、そのドレインが電源電圧供給端子ＶＤＤに接続されている。クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のゲートには、ＣＭＯＳスイッチ２２２及びＣＭＯＳスイッチ２２３が接続されている。
【００３９】
クリップＨ制御信号φＶｃｌｉｐＨ−ｓｗが非活性化され、クリップＬ制御信号φＶｃｌｉｐＬ−ｓｗが非活性化されている場合を考える。クリップＨ制御信号φＶｃｌｉｐＨ−ｓｗが非活性化されているので、ＣＭＯＳスイッチ２２２はＯＦＦされる。これにより、ＣＭＯＳスイッチ２２２に供給されているクリップＨ制御電位ＶｃｌｉｐＨは、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のゲートに伝達されない。また、クリップＬ制御信号φＶｃｌｉｐＬ−ｓｗが非活性化されているので、ＣＭＯＳスイッチ２２３はＯＦＦされる。これにより、ＣＭＯＳスイッチ２２３に供給されているクリップＬ制御電位ＶｃｌｉｐＬは、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のゲートに伝達されない。
【００４０】
クリップＨ制御信号φＶｃｌｉｐＨ−ｓｗが活性化され、クリップＬ制御信号φＶｃｌｉｐＬ−ｓｗが非活性化されている場合を考える。クリップＨ制御信号φＶｃｌｉｐＨ−ｓｗが活性化されているので、ＣＭＯＳスイッチ２２２はＯＮされる。これにより、ＣＭＯＳスイッチ２２２に供給されているクリップＨ制御電位ＶｃｌｉｐＨは、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のゲートに伝達される。また、クリップＬ制御信号φＶｃｌｉｐＬ−ｓｗが非活性化されているので、ＣＭＯＳスイッチ２２３はＯＦＦされる。これにより、ＣＭＯＳスイッチ２２３に供給されているクリップＬ制御電位ＶｃｌｉｐＬは、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のゲートに伝達されない。すなわち、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１は、クリップＨ制御電位ＶｃｌｉｐＨに応じて、垂直信号線２の電位をクリップＨ電位Ｖｃｌｈでクリップする。
【００４１】
クリップＨ制御信号φＶｃｌｉｐＨ−ｓｗが非活性化され、クリップＬ制御信号φＶｃｌｉｐＬ−ｓｗが活性化されている場合を考える。クリップＨ制御信号φＶｃｌｉｐＨ−ｓｗが非活性化されているので、ＣＭＯＳスイッチ２２２はＯＦＦされる。これにより、ＣＭＯＳスイッチ２２２に供給されているクリップＨ電位ＶｃｌｉｐＨは、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のゲートに伝達されない。また、クリップＬ制御信号φＶｃｌｉｐＬ−ｓｗが活性化されているので、ＣＭＯＳスイッチ２２３はＯＮされる。これにより、ＣＭＯＳスイッチ２２３に供給されているクリップＬ電位ＶｃｌｉｐＬは、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のゲートに伝達される。すなわち、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１は、クリップＬ制御電位ＶｃｌｉｐＬに応じて、垂直信号線２の電位をクリップＬ電位Ｖｃｌｌでクリップする。
【００４２】
次に、光電変換装置の詳細動作を、図４を用いて説明する。図４は、光電変換装置の詳細動作を示すタイミングチャートである。
【００４３】
まず、１行目の走査について説明する。
【００４４】
タイミングｔ１で、リセット信号φＲｅｓ１が活性化され、リセット電圧φＶＦＤが電源電圧ＶＤＤになっている。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ２は、ＯＮされ、フローティングディフュージョンＦＤの電位を高い電位ＶＲＨ（≒電源電圧ＶＤＤ）にする。
【００４５】
つぎに、（矢印で示された「Ｎ読出」の期間における）タイミングｔ２で、フローティングディフュージョンＦＤの電位に基づく信号がＭＯＳトランジスタＭ４を介して、垂直信号線２へ出力される。そして、この時の垂直信号線２の電位が、ノイズ信号として読み出されて、ＣＤＳ回路２３０の読み出し回路２３１に保持される。
【００４６】
このとき、ＭＯＳトランジスタＭ１は、ＯＦＦされており、フォトダイオードＰＤとフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に遮断している。しかし、単位画素（フォトダイオードＰＤ）に高輝度の光が照射されて、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷がフローティングディフュージョンＦＤへとあふれ出すことがある。この場合、フローティングディフュージョンＦＤの電位がリセットレベル（高い電位ＶＲＨ）から減衰する。
【００４７】
一方、クリップＨ制御信号φＶｃｌｉｐＨ−ｓｗが非活性化され、クリップＬ制御信号φＶｃｌｉｐＬ−ｓｗが活性化されている。これにより、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１は、クリップＬ制御電位ＶｃｌｉｐＬに応じて、垂直信号線２の電位をクリップＬ電位Ｖｃｌｌでクリップする。このため、フローティングディフュージョンＦＤの電位が低下した場合でも、垂直信号線２の電位がクリップＬ電位Ｖｃｌｌ以下に低下することを抑制することができる。この結果、高輝度の光が当たった画素の画像信号における輝度成分が減衰することを抑制でき、高輝度黒沈み現象の発生を抑制できる。
【００４８】
ここで、クリップＬ制御電位ＶｃｌｉｐＬを大きくしすぎるとＦＰＮが増加するので、高輝度黒沈み防止とＦＰＮ防止のバランスをとって、電圧ＶｃｌｉｐＬを設定する。クリップＬ制御電位ＶｃｌｉｐＬの望ましい値は、０．５〜３Ｖの範囲の値であり、より望ましくは、０．７〜２Ｖの範囲の値である。
【００４９】
つぎに、タイミングｔ３で、転送信号φＴＸ１が活性化される。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ１は、ＯＮされ、光照射によりフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。すると、フローティングディフュージョンＦＤの電位は、転送された電荷数に応じて低下する。
【００５０】
このとき、クリップＨ制御信号φＶｃｌｉｐＨ−ｓｗが活性化され、クリップＬ制御信号φＶｃｌｉｐＬ−ｓｗが非活性化されている。これにより、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１は、クリップＨ制御電位ＶｃｌｉｐＨに応じて、垂直信号線２の電位をクリップＨ電位Ｖｃｌｈでクリップする。このため、単位画素に高輝度の光が照射されフローティングディフュージョンＦＤの電位が低下した場合でも、垂直信号線２の電位がクリップＨ電位Ｖｃｌｈ以下に低下することを抑制することができる。この結果、信号線の電位が下がりすぎることによる負荷電流源がオフしてしまう問題を抑制できる。
【００５１】
ここで、クリップＨ制御電位ＶｃｌｉｐＨの望ましい値は、０．５〜２Ｖの範囲の値であり、より望ましくは、０．５〜１．５Ｖの範囲の値である。ただし光信号を読み出している際のクリップ動作は必ずしも必要ではなく、光信号を読み出している際にはクリップがオンしないように十分低い電圧、たとえばＧＮＤをクリップＭＯＳのゲートに供給しても良い。
【００５２】
つぎに、（矢印で示された「Ｓ読出」の期間における）タイミングｔ４で、転送信号φＴＸ１が非活性化される。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ１は、ＯＦＦされる。そして、フローティングディフュージョン容量５は、転送された電荷数に応じて低下した電位を保持する。フローティングディフュージョンＦＤの電位に基づく信号は、ＭＯＳトランジスタＭ４を介して垂直信号線２へ出力される。そして、垂直信号線２の電位は、光信号として読み出されて、ＣＤＳ回路の読み出し回路２３１に保持される。
【００５３】
つぎに、タイミングｔ５で、リセット信号φＲｅｓ１が活性化され、リセット電圧φＶＦＤがグランド電位ＧＮＤになっている。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ２は、ＯＮされ、フローティングディフュージョンＦＤの電位を低い電位ＶＲＬ（≒グランド電位ＧＮＤ）にする。
【００５４】
つぎに、タイミングｔ６で、水平走査回路２５０により読み出し回路２３１に保持されたノイズ信号と光信号とが列ごとに読み出され、差分回路２３２により光信号とノイズ信号との差分が列ごとに演算されて画像信号（ΔＶｏｕｔ）が生成される。
【００５５】
また、他の構成として、読み出し回路にクランプ容量を有してもよい。このクランプ容量を用いて、ノイズ信号と光信号との差分信号を得ることもできる。
【００５６】
このようにして、１行目における各列の画像信号が、生成されて、ＣＤＳ回路２５０の後段の信号処理部へと出力される。そして、２行目以降の走査についても、１行目の操作と同様に行われ、各列の画像信号が、生成されて、ＣＤＳ回路２５０の後段の信号処理部へと出力される。これらの走査が全行について行われることによって、１フレームの画像信号が後段の信号処理部に読み出され、最終的に画像が得られる。
【００５７】
次に、増幅用ＭＯＳトランジスタ及びクリップ用ＭＯＳトランジスタの詳細構成及び詳細動作を、図５及び図６を用いて説明する。図５は、第１実施形態における増幅用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図である。図６は、第１実施形態におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図である。
【００５８】
単位画素１０におけるＭＯＳトランジスタＭ４は、図５に示すように、ゲート電極Ｍ４ａ、ドレイン領域Ｍ４ｂ、ソース領域Ｍ４ｃ、ドレインコンタクトＭ４ｄ及びソースコンタクトＭ４ｅを含む。ＭＯＳトランジスタＭ４において、ドレイン領域Ｍ４ｂとゲート電極Ｍ４ａとが接する部分の幅、すなわちゲート幅がＷとなっている。また、上面視におけるドレイン領域Ｍ４ｂとソース領域Ｍ４ｃとの距離、すなわちゲート長がＬ４となっている。
【００５９】
一方、クリップ回路２２０におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１は、図６に示すように、ゲート電極２２１ａ、ドレイン領域２２１ｂ、ソース領域２２１ｃ、ドレインコンタクト２２１ｄ及びソースコンタクト２２１ｅを含む。クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１において、ドレイン領域２２１ｂとゲート電極２２１ａとが接する部分の幅、すなわちゲート幅がＷとなっている。また、上面視におけるドレイン領域２２１ｂとソース領域２２１ｃとの距離、すなわちゲート長がＬ２２１となっている。
【００６０】
ここで、ＭＯＳトランジスタＭ４とクリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１とを比較すると、ゲート幅は、ともにＷであり、共通である。それに対して、ゲート長は、
Ｌ４＜Ｌ２２１・・・数式１
の関係にある。すなわち、ゲート幅／ゲート長は、
Ｗ／Ｌ４＞Ｗ／Ｌ２２１・・・数式２
の関係にある。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ４のトランスコンダクタンスをｇｍ４とし、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のトランスコンダクタンスをｇｍ２２１とすると、
ｇｍ４＞ｇｍ２２１・・・数式３
の関係になる。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ４のリーク電流に比べてクリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のリーク電流が相対的に小さくなる。このため、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のリーク電流がノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とでばらついたとしても、そのばらつきの大きさ（例えば、偏差である３σ）は、垂直信号線２のダイナミックレンジに比べて相対的に小さくなる。この結果、ノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とにおいてクリップ用ＭＯＳトランジスタに流れる微小な電流の差が画質に与える影響を低減できる。あわせて、ＭＯＳトランジスタＭ４のｇｍを小さくすると、画素出力のダイナミックレンジを制限してしまうため、ｇｍを小さくすることができない。したがって上述したような大小関係にするのである。
【００６１】
また、数式１より、ＭＯＳトランジスタＭ４のゲート面積をＡｇ４とし、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１のゲート面積をＡｇ２２１とすると、
Ａｇ４＜Ａｇ２２１・・・数式４
の関係になる。これにより、ゲート電極下におけるチャネル領域とゲート酸化膜との界面の電荷のランダムなトラップと放出とに起因した１／ｆノイズ（フリッカ雑音）は、ＭＯＳトランジスタＭ４よりもクリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１において低減する。このため、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１におけるランダムノイズがＭＯＳトランジスタＭ４に比べて相対的に小さくなるので、そのランダムノイズが画質に与える影響を低減できる。
【００６２】
なお、光電変換装置は、単位画素の代わりに単位画素ユニットを備えても良い。
【００６３】
ここで、単位画素ユニットは、２画素分のフォトダイオード及び転送用ＭＯＳトランジスタに対して、ひとつのフローティングディフュージョンＦＤ、リセット用ＭＯＳトランジスタＭ３及びＭＯＳトランジスタＭ４が接続される。すなわち、２組のフォトダイオード及び転送用トランジスタが、フローティングディフュージョンＦＤ、リセット用ＭＯＳトランジスタＭ３及びＭＯＳトランジスタＭ４を共有する。これにより、トランジスタ数を削減できる。さらに、フローティングディフュージョンは、フォトダイオードに対応した数有しているとともに、ＭＯＳトランジスタＭ３及びＭＯＳトランジスタＭ４とを共通に有していてもよい。
【００６４】
あるいは、単位画素ユニットは、４画素分のフォトダイオード及び転送用ＭＯＳトランジスタに対して、ひとつのフローティングディフュージョンＦＤ、リセット用ＭＯＳトランジスタＭ３及びＭＯＳトランジスタＭ４が接続される。すなわち、４組のフォトダイオード及び転送用トランジスタが、フローティングディフュージョンＦＤ、リセット用ＭＯＳトランジスタＭ３及びＭＯＳトランジスタＭ４を共有する。これにより、トランジスタ数をさらに削減できる。同様に、フローティングディフュージョンは、フォトダイオードに対応した数有しているとともに、ＭＯＳトランジスタＭ３及びＭＯＳトランジスタＭ４を共通に有していてもよい。
【００６５】
ＭＯＳトランジスタＭ４やクリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１において、ドレイン領域、ソース領域は、例えば、ｎ型半導体である。このとき、ゲート電極の下には、１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の薄い酸化膜を介して、ｐ型半導体のチャンネル領域が形成されている。ただし、単位画素に供給される信号の電位の正負をすべて逆転させれば、ｎ型半導体とｐ型半導体が入れ替わってもよい。
【００６６】
次に、第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの一例を、図７を用いて説明する。図７は、第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図である。
【００６７】
撮像システム９０は、図７に示すように、主として、光学系、撮像装置８６及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、撮影レンズ９２及び絞り９３を備える。撮像装置８６は、光電変換装置２００を含む。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。
【００６８】
シャッター９１は、光路上において撮影レンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００６９】
撮影レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置８６の光電変換装置２００へ被写体の像を結像させる。
【００７０】
絞り９３は、光路上において撮影レンズ９２と光電変換装置２００との間に設けられ、撮影レンズ９２を通過後に光電変換装置２００へ導かれる光の量を調節する。
【００７１】
撮像装置８６の光電変換装置２００は、光電変換装置２００に結像された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置８６は、その画像信号を光電変換装置２００から読み出して出力する。
【００７２】
撮像信号処理回路９５は、撮像装置８６に接続されており、撮像装置８６から出力された画像信号を処理する。
【００７３】
Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。
【００７４】
画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。
【００７５】
メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。
【００７６】
外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。
【００７７】
タイミング発生部９８は、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。
【００７８】
全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。
【００７９】
記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。
【００８０】
以上の構成により、光電変換装置２００において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。
【００８１】
次に、第２実施形態に係る光電変換装置を、図８及び図９を用いて説明する。図８は、第２実施形態に係る光電変換装置の画素領域とクリップ回路とを示す回路図である。図９は、第２実施形態におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００８２】
光電変換装置３００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、クリップ回路２２０の代わりにクリップ回路３２０を備える点で第１実施形態と異なる。
【００８３】
クリップ回路３２０は、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１の代わりにクリップ用ＭＯＳトランジスタ３２１を含む。クリップ用ＭＯＳトランジスタ３２１は、図９に示すように、レイアウト構成がクリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１と異なる（図６参照）。
【００８４】
次に、増幅用ＭＯＳトランジスタ及びクリップ用ＭＯＳトランジスタの詳細構成及び詳細動作を、図５及び図９を用いて説明する。図９は、第２実施形態におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図である。
【００８５】
クリップ回路３２０におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタ３２１は、図９に示すように、ゲート電極３２１ａ、ドレイン領域３２１ｂ、ソース領域３２１ｃ、ドレインコンタクト３２１ｄ及びソースコンタクト３２１ｅを含む。クリップ用ＭＯＳトランジスタ３２１において、ドレイン領域３２１ｂとゲート電極３２１ａとが接する部分の幅、すなわちゲート幅がＷ３２１となっている。また、上面視におけるドレイン領域３２１ｂとソース領域３２１ｃとの距離、すなわちゲート長がＬ４となっている。
【００８６】
ここで、ＭＯＳトランジスタＭ４とクリップ用ＭＯＳトランジスタ３２１とを比較すると、ゲート長は、ともにＬ４であり、共通である。それに対して、ゲート幅は、
Ｗ＞Ｗ３２１・・・数式５
の関係にある。すなわち、ゲート幅／ゲート長は、
Ｗ／Ｌ４＞Ｗ３２１／Ｌ４・・・数式６
の関係にある。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ４のトランスコンダクタンスをｇｍ４とし、クリップ用ＭＯＳトランジスタ３２１のトランスコンダクタンスをｇｍ３２１とすると、
ｇｍ４＞ｇｍ３２１・・・数式７
の関係になる。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ４のリーク電流に比べてクリップ用ＭＯＳトランジスタ３２１のリーク電流が相対的に小さくなる。このため、クリップ用ＭＯＳトランジスタ３２１のリーク電流がノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とでばらついたとしても、そのばらつきの大きさ（例えば、偏差である３σ）は、垂直信号線２のダイナミックレンジに比べて相対的に小さくなる。この結果、ノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とにおいてクリップ用ＭＯＳトランジスタに流れる微小な電流の差が画質に与える影響を低減できる。
【００８７】
次に、第３実施形態に係る光電変換装置を、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、第３実施形態に係る光電変換装置の画素領域とクリップ回路とを示す回路図である。図１１は、第３実施形態におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００８８】
光電変換装置４００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、クリップ回路２２０の代わりにクリップ回路４２０を備える点で第１実施形態と異なる。
【００８９】
クリップ回路４２０は、クリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１の代わりにクリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１を含む。クリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１は、図１１に示すように、レイアウト構成がクリップ用ＭＯＳトランジスタ２２１と異なる（図６参照）。  次に、増幅用ＭＯＳトランジスタ及びクリップ用ＭＯＳトランジスタの詳細構成及び詳細動作を、図５及び図９を用いて説明する。図９は、第２実施形態におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図である。
【００９０】
クリップ回路４２０におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１は、図１１に示すように、ゲート電極４２１ａ、ドレイン領域４２１ｂ、ソース領域４２１ｃ、ドレインコンタクト４２１ｄ及びソースコンタクト４２１ｅを含む。クリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１において、ドレイン領域４２１ｂとゲート電極３２１ａとが接する部分の幅、すなわちゲート幅がＷとなっている。また、上面視におけるドレイン領域４２１ｂとソース領域４２１ｃとの距離、すなわちゲート長がＬ４となっている。
【００９１】
ここで、ＭＯＳトランジスタＭ４とクリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１とを比較すると、ゲート長は、ともにＬ４であり、共通である。また、ゲート幅は、ともにＷであり、共通である。すなわち、ゲート幅／ゲート長は、ともにＷ／Ｌ４であり、共通である。それに対して、ＭＯＳトランジスタＭ４のチャネル領域の不純物濃度をＮＡ４とし、クリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１のチャネル領域の不純物濃度をＮＡ４２１とすると、
ＮＡ４＜ＮＡ４２１・・・数式８
の関係にある。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ４の閾値電圧をＶｔｈ４とし、クリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１の閾値電圧をＶｔｈ４２１とすると、
Ｖｔｈ４＜Ｖｔｈ４２１・・・数式９
の関係になる。このため、ＭＯＳトランジスタＭ４のトランスコンダクタンスをｇｍ４とし、クリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１のトランスコンダクタンスをｇｍ４２１とすると、
ｇｍ４＞ｇｍ４２１・・・数式１０
の関係になる。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ４のリーク電流に比べてクリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１のリーク電流が相対的に小さくなる。このため、クリップ用ＭＯＳトランジスタ４２１のリーク電流がノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とでばらついたとしても、そのばらつきの大きさ（例えば、偏差である３σ）は、垂直信号線２のダイナミックレンジに比べて相対的に小さくなる。この結果、ノイズ信号の読み出し時と光信号の読み出し時とにおいてクリップ用ＭＯＳトランジスタに流れる微小な電流の差が画質に与える影響を低減できる。
【００９２】
次に、第４実施形態に係る光電変換装置を、図１３〜図１４を用いて説明する。図１２は、第４実施形態に係る光電変換装置の画素領域と垂直走査回路とを示す回路図である。図１３は、第４実施形態に係る光電変換装置の画素領域と水平走査回路とを示す回路図である。図１４は、光電変換装置の詳細動作を示すタイミングチャートである。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００９３】
光電変換装置５００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、ＦＤ電位供給回路５４０をさらに備え、リセット電源線４を備えない点で第１実施形態と異なる。
【００９４】
ＦＤ電位供給回路５４０は、図１３に示すように、遮断用ＭＯＳトランジスタ５４１、ＭＯＳトランジスタ５４２，５４３，５４４、インバータ５４５，５４６、信号線５４７，５４９及び電位供給線５４８，５５１を備える。
【００９５】
遮断用ＭＯＳトランジスタ５４１は、そのソースが垂直信号線２を介して読み出し回路２３１及び負荷電流源１１に接続されており、そのドレインが垂直信号線２を介して単位画素１０に接続されている。遮断用ＭＯＳトランジスタ５４１は、そのゲートがインバータ５４５を介して電位供給線５４９に接続されている。これにより、電位制御信号φＶＲ１が活性化されたとき（ハイレベルになったとき）、遮断用ＭＯＳトランジスタ５４１は、ＯＦＦされて、単位画素１０と、読み出し回路２３１及び負荷電流源１１とを遮断する。また、電位制御信号φＶＲ１が非活性化されたとき（ローレベルになったとき）、遮断用ＭＯＳトランジスタ５４１は、ＯＮされて、単位画素１０と、読み出し回路２３１及び負荷電流源１１とを接続する。
【００９６】
ＭＯＳトランジスタ５４３は、そのドレインがＭＯＳトランジスタ５４２に接続され、そのソースが電位供給線５５１に接続されている。ＭＯＳトランジスタ５４３は、そのゲートがインバータ５４６を介して信号線５４７に接続されている。ＭＯＳトランジスタ５４４は、そのドレインがＭＯＳトランジスタ５４２に接続され、そのソースが電位供給線５４８に接続されている。ＭＯＳトランジスタ５４４は、そのゲートが信号線５４７に接続されている。これにより、電位制御信号φＶＲ２が活性化されたとき（ハイレベルになったとき）、ＭＯＳトランジスタ５４３がＯＦＦされ、ＭＯＳトランジスタ５４４がＯＮされる。そして、電位供給線５４８からＭＯＳトランジスタ５４４経由でＭＯＳトランジスタ５４２に高い電位ＶＲＨが供給される。また、電位制御信号φＶＲ２が非活性化されたとき（ローレベルになったとき）、ＭＯＳトランジスタ５４３がＯＮされ、ＭＯＳトランジスタ５４４がＯＦＦされる。そして、電位供給線５４９からＭＯＳトランジスタ５４４経由でＭＯＳトランジスタ５４２にグランド電位ＧＮＤが供給される。
【００９７】
ＭＯＳトランジスタ５４２は、そのドレインが垂直信号線２に接続されており、そのソースがＭＯＳトランジスタ５４３，５４４に接続されている。ＭＯＳトランジスタ５４２は、そのゲートが電位供給線５４９に接続されている。これにより、電位制御信号φＶＲ１が非活性化されたとき（ハイレベルになったとき）、ＭＯＳトランジスタ５４２は、ＯＮされて、ＭＯＳトランジスタ５４３及びＭＯＳトランジスタ５４４と垂直信号線２とを接続する。そして、ＭＯＳトランジスタ５４３又はＭＯＳトランジスタ５４４から供給された電位を垂直信号線２へ伝達する。また、電位制御信号φＶＲ１が活性化されたとき（ローレベルになったとき）、ＭＯＳトランジスタ５４２は、ＯＦＦされて、ＭＯＳトランジスタ５４３及びＭＯＳトランジスタ５４４と垂直信号線２とを遮断する。
【００９８】
次に、光電変換装置の詳細動作を、図１４を用いて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００９９】
タイミングｔ１において、電位制御信号φＶＲ１が活性化され（ハイレベルであり）、電位制御信号φＶＲ２が活性化されている（ハイレベルである）。これにより、ＭＯＳトランジスタ５４４，５４２がＯＮされ、ＭＯＳトランジスタ５４３及び遮断用ＭＯＳトランジスタ５４１がＯＦＦされる。そして、電位供給線５４８からＭＯＳトランジスタ５４４，５４２経由で垂直信号線２に高い電位ＶＲＨが供給され、単位画素１０と読み出し回路２３１及び負荷電流源１１とが遮断される。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ２は、ＯＮされ、フローティングディフュージョンＦＤの電位を高い電位ＶＲＨ（≒電源電圧ＶＤＤ）にする。
【０１００】
タイミングｔ２〜タイミングｔ４の期間において、電位制御信号φＶＲ１が非活性化され（ローレベルであり）、電位制御信号φＶＲ２が非活性化されている（ローレベルである）。これにより、ＭＯＳトランジスタ５４４，５４２がＯＦＦされ、ＭＯＳトランジスタ５４３及び遮断用ＭＯＳトランジスタ５４１がＯＮされる。ＭＯＳトランジスタ５４４，５４３と垂直信号線２とが遮断され、単位画素１０と読み出し回路２３１及び負荷電流源１１とが接続される。
【０１０１】
タイミングｔ５において、電位制御信号φＶＲ１が活性化され（ハイレベルであり）、電位制御信号φＶＲ２が非活性化されている（ローレベルである）。これにより、ＭＯＳトランジスタ５４３，５４２がＯＮされ、ＭＯＳトランジスタ５４４及び遮断用ＭＯＳトランジスタ５４１がＯＦＦされる。そして、電位供給線５５１からＭＯＳトランジスタ５４３，５４２経由で垂直信号線２にグランド電位ＧＮＤが供給され、単位画素１０と読み出し回路２３１及び負荷電流源１１とが遮断される。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ２は、ＯＮされ、フローティングディフュージョンＦＤの電位をグランド電位ＧＮＤにする。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１実施形態に係る光電変換装置の画素領域とクリップ回路とを示す回路図。
【図２】第１実施形態に係る光電変換装置の画素領域と垂直走査回路とを示す回路図。
【図３】第１実施形態に係る光電変換装置の画素領域と水平走査回路とを示す回路図。
【図４】光電変換装置の詳細動作を示すタイミングチャート。
【図５】第１実施形態における増幅用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図。
【図６】第１実施形態におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図。
【図７】第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図。
【図８】第２実施形態に係る光電変換装置の画素領域とクリップ回路とを示す回路図。
【図９】第２実施形態におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図。
【図１０】第３実施形態に係る光電変換装置の画素領域とクリップ回路とを示す回路図。
【図１１】第３実施形態におけるクリップ用ＭＯＳトランジスタのレイアウト図。
【図１２】第４実施形態に係る光電変換装置の画素領域と垂直走査回路とを示す回路図。
【図１３】第４実施形態に係る光電変換装置の画素領域と水平走査回路とを示す回路図。
【図１４】光電変換装置の詳細動作を示すタイミングチャート。
【図１５】通常の光電変換装置の単位画素の回路図。
【図１６】光電変換装置の動作を示すタイミングチャート。
【図１７】従来の光電変換装置の構成図。
【符号の説明】
【０１０３】
１，１００，２００，３００，４００，５００  光電変換装置
２  垂直信号線
９０  撮像システム
１２０，２２０、３２０，４２０  クリップ回路
ＰＤ  フォトダイオード
Ｍ４  増幅用トランジスタ
【図１】
2008042035.tif 000003
【図２】
2008042035.tif 000004
【図３】
2008042035.tif 000005
【図４】
2008042035.tif 000006
【図５】
2008042035.tif 000007
【図６】
2008042035.tif 000008
【図７】
2008042035.tif 000009
【図８】
2008042035.tif 000010
【図９】
2008042035.tif 000011
【図１０】
2008042035.tif 000012
【図１１】
2008042035.tif 000013
【図１２】
2008042035.tif 000014
【図１３】
2008042035.tif 000015
【図１４】
2008042035.tif 000016
【図１５】
2008042035.tif 000017
【図１６】
2008042035.tif 000018
【図１７】
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