(57)【要約】 【課題】１水平走査期間内での電流変動、電源変動、バイアス電圧変動、センサ出力変動の抑制が図られた固体撮像装置および撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置において、１つの水平走査期間には、画素から出力された信号を垂直信号線を介して読み出す垂直読み出し期間２０１と、垂直読み出し期間２０１に読み出された各列の信号を、順次出力回路の出力部ＳＯＵＴから出力させる水平読み出し期間２０２とがある。垂直読み出し期間２０１においては出力回路７２に流れる電流Ｉｈを減少または停止させ、水平読み出し期間２０２においては画素のソースフォロア回路に流れる電流を減少または停止させる。【選択図】図２
2008160344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を増幅する信号増幅部とを有し、行列状に２次元配列された複数の画素と、
前記複数の画素に対して列毎に配線され、１列の画素に共通に接続された垂直信号線と、
前記垂直信号線の各々の一端に接続され、前記信号増幅部に電流を供給する垂直線駆動用電流源と、
前記垂直信号線に接続され、前記垂直信号線を介して伝達された前記画素からの信号を蓄積する行信号蓄積部と、
前記行信号蓄積部に蓄積された前記信号が読み出される水平信号線と、
前記水平信号線を介して読み出された前記信号を外部に出力するための出力回路と、
前記出力回路に流れる電流量を制御する第１の電流制御回路とを備えている固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の電流制御回路は、前記垂直線駆動用電流源から前記信号増幅部に流れる電流量をさらに制御す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】
前記出力回路は入力された前記信号を増幅するためのアンプを有しており、
前記第１の電流制御回路は、前記アンプに流れる電流量を制御することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記アンプは、ゲートに入力される前記信号を増幅する第１の増幅トランジスタと、前記第１の増幅トランジスタに電流を供給する第１の負荷トランジスタとを有しており、
前記第１の電流制御回路は、前記第１の負荷トランジスタの動作を制御することで前記出力回路に流れる電流量を調節す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】
前記アンプは、入力された前記信号を増幅して出力する第３の増幅トランジスタと、前記第３の増幅トランジスタに電流を供給する第３の負荷トランジスタと、前記第３の負荷トランジスタと前記第３の増幅トランジスタとの間に設けられた第３のカスコードトランジスタとを有するソース結合型アンプであ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６】
前記アンプは、前記信号が入力される第１のＭＯＳトランジスタと、所定のバイアス電圧が入力される第２のＭＯＳトランジスタと、前記第１のＭＯＳトランジスタおよび前記第２のＭＯＳトランジスタに電流を供給し、互いに並列に接続された第５の負荷トランジスタおよび第６の負荷トランジスタとを有する差動アンプであり、
前記第１の電流制御回路は、前記第５の負荷トランジスタが１つの水平走査期間を通して一定の電流を供給するよう制御し、且つ前記第６の負荷トランジスタの動作を制御することによって、前記出力回路に流れる電流量を調節す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７】
１つの水平走査期間は、前記垂直信号線を介して前記信号を読み出す垂直読み出し期間と、前記行信号蓄積部に蓄積された前記信号を前記水平信号線に読み出し、前記出力回路から出力する水平読み出し期間とを含んでおり、
前記第１の電流制御回路は、前記垂直読み出し期間に前記出力回路を流れる電流量を、前記水平読み出し期間に前記出力回路に流れる電流量よりも小さくさせることを特徴とする請求項２〜６のうちいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記垂直信号線に接続され、垂直信号線に読み出された前記信号から雑音を差し引くノイズキャンセル回路をさらに備えており、
前記第１の電流制御回路は、前記ノイズキャンセル回路に流れる電流量をさらに制御することを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記ノイズキャンセル回路は、前記垂直信号線に読み出された雑音を第１の基準電圧にクランプすることで、前記信号から雑音を差し引くことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記垂直信号線ごとに設けられ、前記画素から前記垂直信号線を介して入力された前記信号を増幅して前記行信号蓄積部に出力するカラムアンプをさらに備え、
前記第１の電流制御回路は、前記カラムアンプに流れる電流量を制御することを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記カラムアンプは、ゲートに入力される前記信号を増幅する第５の増幅トランジスタと、前記第５の増幅トランジスタに電流を供給する第７の負荷トランジスタとを有してい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】
光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を増幅する信号増幅部とを有し、行列状に２次元配列された複数の画素と、前記複数の画素に対して列毎に配線され、１列の画素に共通に接続された垂直信号線と、前記垂直信号線の各々の一端に接続され、前記信号増幅部に電流を供給する垂直線駆動用電流源と、前記垂直信号線に接続され、前記垂直信号線を介して伝達された前記画素からの信号を蓄積する行信号蓄積部と、前記行信号蓄積部に蓄積された前記信号が読み出される水平信号線と、前記水平信号線を介して読み出された前記信号を出力するための出力回路と、前記出力回路に流れる電流量を制御する電流制御回路とを有する固体撮像装置と、
前記出力回路から出力された前記信号を処理し、前記固体撮像装置に電源電圧および電流を供給するとともに、前記固体撮像装置に流す電流量を制御するための前記制御信号を出力するＤＳＰとを備え、
前記電流制御回路は、前記制御信号に基づいて前記出力回路に流れる電流量を制御するカメラシステム。
【請求項１３】
前記電流制御回路は、前記垂直読み出し期間に前記出力回路を流れる電流量を、前記水平読み出し期間に前記出力回路に流れる電流量よりも小さくさせることを特徴とする請求項１２に記載のカメラシステム。
【請求項１４】
前記電流制御回路は、前記制御信号に基づいて前記垂直線駆動用電流源から前記信号増幅部に流れる電流量をさらに制御することを特徴とする請求項１３に記載のカメラシステム。
【請求項１５】
前記固体撮像装置は、前記垂直信号線ごとに設けられ、前記画素から前記垂直信号線を介して入力された前記信号を増幅して前記行信号蓄積部に出力するカラムアンプをさらに有しており、
前記電流制御回路は、前記制御信号に基づいて、前記カラムアンプに流れる電流量を制御することを特徴とする請求項１４に記載のカメラシステム。
【請求項１６】
光電変換部と、前記光電変換部により生成された電荷を増幅する信号増幅部とを有し、行列状に２次元配列された複数の画素と、前記複数の画素に対して列毎に配線され、１列の画素に共通に接続された垂直信号線と、前記垂直信号線の各々の一端に接続され、前記信号増幅部に電流を供給する垂直線駆動用電流源と、前記垂直信号線に接続された行信号蓄積部と、水平信号線と、前記水平信号線に接続された出力回路と、電流制御回路とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
垂直読み出し期間中に、選択された行の画素から各垂直信号線を介して信号を読み出して、前記信号を前記行信号蓄積部に出力させるステップ（ａ）と、
水平読み出し期間中に、各列の前記行信号蓄積部に蓄積された前記信号を前記水平信号線を介して前記出力回路に入力させるとともに、前記出力回路から一行分の前記信号を順次出力させるステップ（ｂ）とを備え、
前記垂直読み出し期間には、前記電流制御回路が、前記出力回路を流れる電流量を、前記水平読み出し期間に前記出力回路に流れる電流量よりも小さくさせる固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１７】
前記水平読み出し期間には、前記電流制御回路が、前記垂直駆動用電流源から前記信号増幅部に流れる電流量を、前記垂直読み出し期間に前記信号増幅部に流れる電流量よりも小さくさせることを特徴とする請求項１６に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１８】
前記固体撮像装置は、前記垂直信号線ごとに設けられ、前記垂直信号線に接続されたカラムアンプをさらに有し、
前記垂直読み出し期間には、前記カラムアンプが、入力された前記信号を増幅して前記行信号蓄積部に出力し、
前記水平読み出し期間には、前記電流制御回路が、前記カラムアンプに流れる電流量を、前記垂直読み出し期間に前記カラムアンプに流れる電流量よりも小さくさせることを特徴とする請求項１７に記載の固体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、固体撮像装置および固体撮像装置の画像信号読み出し方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＭＯＳイメージセンサの信号読み出し方式について、様々なものが提案されている。一般的には、画素アレイの中のある一行の画素を選択し、それら画素で生じた信号を同時に列方向へと読み出す列並列出力型のＣＭＯＳイメージセンサがよく用いられている。その中で、特許文献１に示された従来のＣＭＯＳイメージセンサについて図２０を用いて説明する。
【０００３】
図２０は、列並列出力型のＣＭＯＳセンサである、従来の固体撮像装置の一例を示す回路構成図である。同図では、フォトダイオード１００１−１−１、１００１−１−２、１００１−２−１、１００１−２−２で生じる信号を増幅する増幅トランジスタ１００２−１−１、１００２−１−２、１００２−２−１、１００２−２−２、信号を読み出すラインを選択する垂直選択トランジスタ１００３−１−１、１００３−１−２、１００３−２−１、１００３−２−２、信号電荷をリセットするリセットトランジスタ１００４−１−１、１００４−１−２、１００４−２−１、１００４−２−２の各構成部を例えば１セットずつ有する単位セルが、２×２個ほど２次元状に配列されている。なお実際には、これより多くの単位セルが配列される。
【０００４】
また、垂直シフトレジスタ１００５から水平方向に配線されている水平アドレス線１００６−１、１００６−２は、垂直選択トランジスタのゲートに接続され、信号を読み出すラインを決める。リセット線１００７−１、１００７−２は、リセットトランジスタのゲートに接続されている。増幅トランジスタ１００２−１−１、１００２−２−１のソースは垂直信号線１００８−１に、増幅トランジスタ１００２−１−２、１００２−２−２のソースは、垂直信号線１００８−２にそれぞれ接続され、その一端には負荷トランジスタ１００９−１、１００９−２がそれぞれ設けられている。垂直信号線１００８−１、１００８−２の他端は、１ライン（１行）分の信号を取り込む信号取り込みトランジスタ１０１８−１、１０１８−２を介して、１ライン（１行）分の信号を蓄積するサンプルホールド容量１０１９−１、１０１９−２にそれぞれ接続され、水平シフトレジスタ１０１３から供給される選択パルスにより選択される水平選択トランジスタ１０１２−１、１０１２−２を介して水平信号線１０５０に接続されている。
【０００５】
図２１は、従来の固体撮像装置を駆動するためのパルス信号を示すタイミング図である。同図に示すように、水平アドレス線１００６−１をハイレベルにするアドレスパルス１１０１を印加すると、この行の選択トランジスタ１００３−１−１、１００３−１−２のみＯＮし、この行の増幅トランジスタ１００２−１−１、１００２−１−２と負荷トランジスタ１００９−１、１００９−２でソースフォロア回路が構成され、増幅トランジスタ１００２−１−１、１００２−１−２のゲート電圧、即ちフォトダイオードの電圧とほぼ同等の電圧が垂直信号線１００８−１、１００８−２にそれぞれ現れる。このとき、クランプトランジスタの共通ゲート１０５５にクランプパルス１１０９を印加し、クランプトランジスタ１０１７−１、１０１７−２をＯＮし、クランプ容量１０１６−１、１０１６−２のクランプトランジスタ側の電圧をクランプトランジスタの共通ソース１０５４の電圧に固定したのちＯＦＦする。
【０００６】
次に、リセット線１００７−１から信号リセットパルス１０２−１をリセットトランジスタ１００４−１−１、１００４−１−２に印加し、フォトダイオード１００１−１−１およびフォトダイオード１００１−１−２の信号電荷を排出すると垂直信号線１００８−１、１００８−２に増幅トランジスタ１００２−１−１、１００２−１−２のしきい値バラツキによる雑音電圧が現れる。
【０００７】
このとき、クランプ容量１０１６−１、１０１６−２のクランプトランジスタ側の電圧は、垂直信号線の電圧変化分、即ち信号電圧から雑音電圧を差し引いた雑音のない信号電圧として、クランプトランジスタの共通ソース１０５４の電圧に重畳され現れる。ここで、共通ソース１００７−１、１００７−２の電圧も雑音を含んでいない。
【０００８】
次に、サンプルホールドトランジスタの共通ゲート１０５６にサンプルホールドパルス１１１０を印加し、この雑音のない信号電圧をサンプルホールドトランジスタ１０１８−１、１０１８−２を介してホールド容量１０１９−１、１０１９−２に伝える。
【０００９】
次に、水平シフトレジスタ１０１３から水平選択パルス１１０４−１、１１０４−２を水平選択トランジスタ１０１２−１、１０１２−２の各ゲートに順次印加し、水平信号線１０５０から１行分の出力信号１１０５−１、１１０５−２を取り出す。
【００１０】
以上の動作を、次のラインからその次のラインへと順次繰り返すことにより、２次元状に配置された全ての画素からの信号を読み出すことができる。
【００１１】
しかしながら、この種の固体撮像装置にあっては、図２０に示す負荷トランジスタ１００９−１、１００９−２を含むソースフォロア回路に常に電流が流れているので、消費電力が大きくなりがちであった。固体撮像装置をテレビカメラに応用する場合、水平方向のセルの数は少なくとも６００個以上になるため、１つのセルに流れる電流が小さくても全体では非常に大きな電流になってしまう。
【００１２】
特許文献１は、この課題を解決するために、フォトダイオードで生成された信号を垂直信号線に取り出すときに負荷トランジスタに電流を流し、信号を取り出さないときには負荷トランジスタに電流を流さないか又は小さい電流にする技術を開示している。図２０に示すように負荷トランジスタ１００９−１、１００９−２の共通ゲート１０５１に印加する電圧を変動できる構成にし、図２１のタイミングチャートに示すように固体撮像装置を駆動する。フォトダイオードの信号を垂直信号線１００８−１、１００８−０２から増幅信号蓄積容量に取り出す期間１２０１の間は、負荷トランジスタ１００９１、１００９−２の共通ゲート１０５１に負荷トランジスタ活性パルス１１０６を印加し、負荷トランジスタに電流を流す。それ以外の期間１２０２には、負荷トランジスタのゲート電圧を小さくし、その電流を小さくする。こうすることにより、消費電力を小さくできる。
【特許文献１】特開平９−２４７５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に示された消費電流の抑制方式は、フォトダイオードの信号を垂直信号線から増幅信号蓄積容量に取り出す期間１２０１にのみ負荷トランジスタに電流を流し、それ以外の期間１２０２には電流を流さないため、１水平走査期間内での電流変動が大きくなるという第１の課題を有している。
【００１４】
また、従来の固体撮像装置は、１水平走査期間内での電流変動が大きくなることで、固体撮像装置に供給される電源電圧が１水平走査期間内で大きく変動するという第２の課題を有している。
【００１５】
また、従来の固体撮像装置は、１水平走査期間内で固体撮像装置に供給される電源電圧が大きく変動することで、固体撮像装置内で生成されるバイアス電圧が１水平走査期間内で大きく変動する第３の課題を有している。
【００１６】
また、従来の固体撮像装置は、１水平走査期間内で、固体撮像装置内で生成されるバイアス電圧が１水平走査期間内で大きく変動するため、水平読出し期間１２０２で、センサ出力が大きく変動するおそれもあった（第４の課題）。
【００１７】
第１から４の課題について、詳細に説明する。
【００１８】
図２２（ａ）は固体撮像装置を用いたカメラシステムの１例であり、（ｂ）は、従来のカメラシステムの駆動方法を説明するための図である。
【００１９】
ＤＳＰ（Digital Signal Proccessing）は、固体撮像措置に電源電圧や制御パルスを供給する。固体撮像装置はＤＳＰにセンサ信号を出力する。電源電圧に着目すると、ＤＳＰと固体撮像装置の間には電源電圧を供給するための信号線が存在する。そして、信号線には配線抵抗Ｒ（１０９４）と配線の負荷容量Ｃ１（１０９５）が存在する。信号線の配線抵抗Ｒ、負荷容量Ｃ１はＤＳＰ内の電源電圧供給源の出力抵抗、出力負荷容量を含んでいてもよい。
【００２０】
また、図２２（ａ）、（ｂ）において、Ｉ（ｔ）は固体撮像装置に電源電圧を供給するための信号線に流れる電流を示す。固体撮像装置で消費される電流量が変化すると、固体撮像装置に供給される電流Ｉ（ｔ）の量も変化する。その結果、固体撮像装置に供給される電圧ＶＤＤ（ｔ）は、電流変化ΔＩ（ｔ）×Ｒの分だけ変化する。これが、上述の第１および第２の課題である。
【００２１】
また、固体撮像装置に供給される電源電圧が変化すると、固体撮像装置で生成されるバイアス電圧Ｂｉａｓ（ｔ）も変化する。図２２（ａ）は、バイアス電圧を生成するバイアス回路の１例を示している。この例では、バイアス回路電源とグランド間にトランジスタが直列に設けられており、当該トランジスタの抵抗値に応じて印加される分圧を用いてバイアス電圧Ｂｉａｓを生成する。そのため、電源電圧が変化するとＢｉａｓ出力が変化する、という上述の第３の課題が出てくる。
【００２２】
図２２（ｂ）は、従来の固体撮像装置における消費電流、電源電圧、バイアス電圧の１水平走査期間内での時間変化をそれぞれ示すタイミングチャートである。
【００２３】
垂直読出しを行う水平ブランキング期間１２０１と水平読出しを行う期間１２０２の境界にて電流Ｉ（ｔ）を減少させるため、図２２（ｂ）に示すように、電源電圧ＶＤＤ（ｔ）は垂直読み出し期間１２０１に減少する（第１、第２の課題）。時間軸に対する電源電圧変化の傾きは電源線の時定数Ｒ×Ｃ１で決定される。ここで、Ｉｖは垂直読み出しに関わる電流であり、Ｉｈは水平読み出しに関わる電流とする。
【００２４】
また、バイアス電圧Ｂｉａｓに関しても図２２（ｂ）に示すとおり、垂直読み出し期間１２０１に減少する（第３の課題）。
【００２５】
特に、水平読出し期間１２０２で電源電圧、バイアス電圧が変動すると、第１〜第３の課題の他に、新たな第４の課題が発生することを本願発明者らは発見した。図２０および図２３〜図２５を用いてこの課題について詳細に説明する。
【００２６】
図２０に示す出力回路は、水平信号線１０５０の信号を増幅する出力回路１０７２と、出力回路１０７２の入力端子をリセットする出力用リセットトランジスタ１０４６とで構成される。リセットトランジスタのゲート入力にはφＳＩＧＲＳのパルスが印加され、入力信号をリセットする。
【００２７】
図２３は、出力回路における各種信号のタイミングチャートである。水平選択トランジスタ１０１２−１、１０１２−２のゲートにパルスが印加されると、出力回路１０７２の出力部から出力信号ＳＯＵＴが出力される。一方、φＳＩＧＲＳが出力用リセットトランジスタ１０４６のゲートに印加されると、出力回路１０７２から出力された出力信号ＳＯＵＴは基準電圧ＶＣＬにリセットされる。
【００２８】
図２４は、垂直読み出しおよび水平読み出しのタイミングを示すタイミングチャートである。ここでは、図２０に示す一番左の画素列での読み出しを例にとって説明する。
【００２９】
まず、クランプトランジスタ１０１７−１のゲート（共通ゲート５５）にクランプパルスが印加されると、ホールド容量部１０１９−１に印加される電圧がＶＣＬにクランプされる。次に、リセットトランジスタの共通ゲート１００７−１にリセットパルスが印加されることで、ホールド容量部１０１９にはノイズ除去された「ＶＣＬ＋信号振幅」が読み出される。なお、この動作は各画素列で同時に行われる。
【００３０】
続いて、水平選択トランジスタ１０１２−１に選択パルスが印加されると「ＶＣＬの電圧変動＋信号振幅」の信号が出力回路１０７２で増幅され出力信号ＳＯＵＴとして出力される。
【００３１】
次に、上述した従来の固体撮像装置の回路構成および駆動タイミングを用いて、第４の課題を説明する。図２５は、図２４に示すタイミングチャートに、電源電圧ＶＤＤ、垂直読出しに関わる電流Ｉｖ、水平読出しに関わる電流Ｉｈ、電流の総和Ｉ＝Ｉｖ＋Ｉｈ、およびφＳＩＧＲＳを追加したものである。
【００３２】
第１から第３の課題の説明の通り、バイアス電圧ＶＣＬは１水平走査期間内の垂直読出し期間１２０１と水平読出し期間１２０２との境界で変動する。リセット時の出力信号ＳＯＵＴの電圧はＶＣＬであるため、画素信号出力であるＳＯＵＴは水平読出し期間にて図に示すとおり変動する。具体的には、水平信号線に最初に読み出される第１列の信号は「ＶＣＬの電圧変動＋信号振幅」となり画素から読み出された信号振幅よりも高い振幅の信号が出力され、列が順次に選択されると図に示す通り信号振幅は画素から読み出された信号振幅に収束する。この場合、出力画像の不具合としては画面の左側が白く浮く現象が発生する（第４の課題）。信号の極性によっては、画面の左側が黒く沈む画像不具合が発生する場合もある。
【００３３】
前記に鑑み、本発明は、１水平走査期間内での電流変動、電源変動、バイアス電圧変動、センサ出力変動の抑制が図られた固体撮像装置および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】
【００３４】
本発明の固体撮像装置は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を増幅する信号増幅部とを有し、行列状に２次元配列された複数の画素と、前記複数の画素に対して列毎に配線され、１列の画素に共通に接続された垂直信号線と、前記垂直信号線の各々の一端に接続され、前記信号増幅部に電流を供給する垂直線駆動用電流源と、前記垂直信号線に接続され、前記垂直信号線を介して伝達された前記画素からの信号を蓄積する行信号蓄積部と、前記行信号蓄積部に蓄積された前記信号が読み出される水平信号線と、前記水平信号線を介して読み出された前記信号を外部に出力するための出力回路と、前記出力回路に流れる電流量を制御する第１の電流制御回路とを備えている。
【００３５】
この構成によれば、第１の電流制御回路が出力回路に流れる電流を変化させるので、出力回路に流れる電流を所定の期間停止あるいは低減することにより、電源電圧供給部（例えばＤＳＰなど）から固体撮像装置に供給される電流の変化を１つの水平走査期間を通して小さくすることができる。このため、本発明の固体撮像装置では、電源電圧やバイアス電圧の変動が抑えられ、出力電圧の変動も小さくすることができる。さらに、出力電圧の変動が抑えられることにより、出力画像の画質の劣化を抑えることもできる。また、出力回路に流れる電流を変化させない場合に比べて消費電流を低減することもできる。
【００３６】
特に、出力回路に流れる電流を垂直読み出し期間に低減あるいは停止させることにより、固体撮像装置に流れる電流量の変動を効果的に抑え、出力電圧の変動も効果的に抑えることができる。
【００３７】
また、前記第１の電流制御回路が、前記垂直線駆動用電流源から前記信号増幅部に流れる電流量をさらに制御する構成であってもよい。この場合には、１つの水平走査期間を通して固体撮像装置に供給される電流の変動をさらに効果的に抑えることが可能となる。
【００３８】
なお、出力回路には種々のアンプが設けられていてもよく、第１の電流制御回路がこのアンプに流れる電流量を制御する構成であってもよい。
【００３９】
また、前記第１の電流制御回路が、前記水平読み出し期間に前記垂直線駆動用電流源から前記信号増幅部に流れる電流量を、前記垂直読み出し期間に前記垂直線駆動用電流源から前記信号増幅部に流れる電流量よりも小さくさせる構成であってもよい。
【００４０】
また、１つの水平走査期間において、前記垂直読み出し期間と前記水平読み出し期間の間に、前記行信号蓄積部に蓄積された前記信号の前記水平信号線への読み出しを行わない遷移期間が設けられ、前記電流制御部は、前記遷移期間と前記垂直読み出し期間との間に前記垂直線駆動用電流源から前記信号増幅部に流れる電流量を低減させてもよい。この場合には、垂直読み出し期間の終了後にバイアス電圧が変動しても、バイアス電圧が安定した状態で出力回路から信号を読み出すことができるので、好ましい。
【００４１】
前記垂直信号線ごとに設けられ、前記画素から前記垂直信号線を介して入力された前記信号を増幅して前記行信号蓄積部に出力するカラムアンプをさらに備え、前記第１の電流制御回路が、前記カラムアンプに流れる電流量を制御する構成であってもよい。この場合において、例えば、第１の電流制御回路が、水平読み出し期間に前記カラムアンプに流れる電流量を、垂直読み出し期間に前記カラムアンプに流れる電流量よりも小さくさせることにより、固体撮像装置に供給される電流量の変動をさらに効果的に抑えることができる。なお、本発明の固体撮像装置を構成するトランジスタは、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）であることが好ましい。
【００４２】
本発明のカメラシステムは、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を増幅する信号増幅部とを有し、行列状に２次元配列された複数の画素と、前記複数の画素に対して列毎に配線され、１列の画素に共通に接続された垂直信号線と、前記垂直信号線の各々の一端に接続され、前記信号増幅部に電流を供給する垂直線駆動用電流源と、前記垂直信号線に接続され、前記垂直信号線を介して伝達された前記画素からの信号を蓄積する行信号蓄積部と、前記行信号蓄積部に蓄積された前記信号が読み出される水平信号線と、前記水平信号線を介して読み出された前記信号を出力するための出力回路と、前記出力回路に流れる電流量を制御する電流制御回路とを有する固体撮像装置と、前記出力回路から出力された前記信号を処理し、前記固体撮像装置に電源電圧および電流を供給するとともに、前記固体撮像装置に流す電流量を制御するための前記制御信号を出力するＤＳＰとを備え、前記電流制御回路は、前記制御信号に基づいて前記出力回路に流れる電流量を制御する。
【００４３】
この構成により、固体撮像装置にＤＳＰから供給される電流量の変動を抑えることができるので、出力画像の劣化などを効果的に抑えることが可能となる。
【００４４】
また、本発明の固体撮像装置の駆動方法は、光電変換部と、前記光電変換部により生成された電荷を増幅する信号増幅部とを有し、行列状に２次元配列された複数の画素と、前記複数の画素に対して列毎に配線され、１列の画素に共通に接続された垂直信号線と、前記垂直信号線の各々の一端に接続され、前記信号増幅部に電流を供給する垂直線駆動用電流源と、前記垂直信号線に接続された行信号蓄積部と、水平信号線と、前記水平信号線に接続された出力回路と、電流制御回路とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、垂直読み出し期間中に、選択された行の画素から各垂直信号線を介して信号を読み出して、前記信号を前記行信号蓄積部に出力させるステップ（ａ）と、水平読み出し期間中に、各列の前記行信号蓄積部に蓄積された前記信号を前記水平信号線を介して前記出力回路に入力させるとともに、前記出力回路から一行分の前記信号を順次出力させるステップ（ｂ）とを備え、前記垂直読み出し期間には、前記電流制御回路が、前記出力回路を流れる電流量を、前記水平読み出し期間に前記出力回路に流れる電流量よりも小さくさせる。
【００４５】
この方法により、電源電圧供給部（例えばＤＳＰなど）から固体撮像装置に供給される電流の変化を１つの水平走査期間を通して小さくすることができる。このため、本発明の駆動方法によれば、電源電圧やバイアス電圧の変動が抑えられ、出力電圧の変動も小さくすることができる。さらに、出力電圧の変動が抑えられることにより、出力画像の画質の劣化を抑えることもできる。また、出力回路に流れる電流を変化させない場合に比べて消費電流を低減することもできる。
【００４６】
また、前記水平読み出し期間には、前記電流制御回路が、前記垂直駆動用電流源から前記信号増幅部に流れる電流量を、前記垂直読み出し期間に前記信号増幅部に流れる電流量よりも小さくさせることが好ましい。
【００４７】
前記固体撮像装置が、前記垂直信号線ごとに設けられたカラムアンプをさらに有している場合、前記垂直読み出し期間には、前記カラムアンプが、入力された前記信号を増幅して前記行信号蓄積部に出力し、前記水平読み出し期間には、前記電流制御回路が、前記カラムアンプに流れる電流量を、前記垂直読み出し期間に前記カラムアンプに流れる電流量よりも小さくさせることが好ましい。
【発明の効果】
【００４８】
本発明に係る固体撮像装置によれば、第１の電流制御回路が出力回路に流れる電流を変化させることができるので、出力回路に流れる電流を所定の期間停止あるいは低減することにより、電源電圧供給部から固体撮像装置に供給される電流の変化を１つの水平走査期間を通して小さくすることができる。このため、本発明の固体撮像装置では、電源電圧やバイアス電圧の変動が抑えられ、出力電圧の変動も小さくすることができる。さらに、出力電圧の変動が抑えられることにより、出力画像の画質の劣化を抑えることもできる。また、出力回路に流れる電流を変化させない場合に比べて消費電流を低減することもできる。
【００４９】
特に、出力回路に流れる電流を垂直読み出し期間に低減あるいは停止させることにより、固体撮像装置に流れる電流量の変動を効果的に抑え、出力電圧の変動も効果的に抑えることができる。さらに、信号増幅部やカラムアンプに流れる電流を水平読み出し期間に停止あるいは低減させることにより、出力電圧の変動を効果的に抑えることが可能となる  
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本願発明者らは、固体撮像装置内でバイアス電圧の電源電圧を安定化するために種々の方策を検討した結果、電源供給端子から水平走査回路に供給される電流Ｉｈ（図２２（ｂ）、図２５参照）と、垂直信号線を介して画素からの信号を読み出す画素読み出し回路に供給される電流Ｉｖとの和Ｉの変動を、１水平走査期間を通して小さく抑えれば、バイアス電圧の変動を効果的に抑えられると考えた。そのためには、垂直信号線を介した信号の読み出しに関する回路に流れる電流を水平読み出し期間中停止あるいは低減させ、水平走査回路に流れる電流を垂直読み出し期間中停止あるいは低減させることが有効であることに想到した。以下の実施形態では、このような駆動を実現するための回路とその駆動方法の詳細を図を用いて説明する。
【００５１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の第１の具体例に係る固体撮像装置を示す回路構成図である。
【００５２】
同図に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、単位セル（画素）がｎ行×ｍ列だけ２次元状に配置された画素アレーと、一列分の単位セルに共通に接続され、且つ列ごとに設けられた垂直信号線８−１、８−２、…、８−ｍと、垂直シフトレジスタ５と、垂直シフトレジスタ５から水平方向（行方向）に配線されている水平アドレス線６−１、６−２、…、６−ｎと、垂直信号線リセットトランジスタ１５−１、１５−２、…、１５−ｍと、クランプ容量１６−１、１６−２、…、１６−ｍと、サンプルホールドトランジスタ１８−１、１８−２、…、１８−ｍと、ホールド容量１９−１、１９−２、…、１９−ｍと、水平選択トランジスタ１２−１、１２−２、…、１２−ｍと、出力用リセットトランジスタ４６とを備えている。また、固体撮像装置は、タイミングジェネレータ７１と、電流制御回路７０と、出力回路７２と、水平選択トランジスタ１２−１、１２−２、…、１２−ｍに共通に接続された水平信号線５０と、各列の垂直信号線８−１、８−２、…、８−ｍの一端に接続された負荷トランジスタ９−１、９−２、…、９−ｍとを備えている。
【００５３】
各単位セルは、光電変換を行うフォトダイオード１と、フォトダイオード（光電変換部）１により光電変換された電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部（ＦＤ部、信号電荷蓄積部；フォトダイオード１の出力部と増幅トランジスタ２のゲートとの間の部分）と、ＦＤ部に蓄積された電荷信号を電圧信号として増幅して出力する増幅トランジスタ（信号増幅部）２と、電圧信号を読み出すラインを選択する垂直選択トランジスタ３と、フォトダイオード１に蓄積された電荷をリセットするリセットトランジスタ４とを備えている。図１では、単位セルがｎ行×ｍ列だけ２次元行列状に配置されている例を示している。ここで、フォトダイオード１−１−１、１−１−２、…、１−ｎ−ｍ，増幅トランジスタ２−１−１、２−１−２、…、２−ｎ−ｍ，垂直選択トランジスタ３−１−１、３−１−２、…、３−ｎ−ｍ，リセットトランジスタ４−１−１、４−１−２、…、４−ｎ−ｍの各部材を個々に区別する必要がない場合には、それぞれフォトダイオード１、増幅トランジスタ２、垂直選択トランジスタ３、リセットトランジスタ４と表記するものとする。以下、垂直信号線８、水平アドレス線６、垂直信号線リセットトランジスタ１５、クランプ容量１６、サンプルホールドトランジスタ１８、ホールド容量１９、水平選択トランジスタ１２など、他の構成要素についても同様に表記する。
【００５４】
本実施形態の固体撮像装置において、各行の水平アドレス線６は、対応する行の垂直選択トランジスタ３のゲートにそれぞれ接続され、信号を読み出すラインを決めている。また、リセット線７−１、７−２、…、７−ｎは、対応する行のリセットトランジスタ４のゲートにそれぞれ接続される。各列の増幅トランジスタ２のソースは、それぞれに対応する列の垂直信号線８に接続され、その一端にはそれぞれ負荷トランジスタ（垂直信号線駆動補助部）９が設けられている。この負荷トランジスタ９は、画素列ごとに配置され、１つの列の増幅トランジスタ２の電流源として機能する。
【００５５】
各列の垂直信号線８の他端は、１ライン（１行）分の信号を取り込む信号取り込みトランジスタ１８を介して、１ライン（１行）分の信号を蓄積するホールド容量１９に図１のように接続されるとともに、水平シフトレジスタ１３から供給される選択パルスにより選択される水平選択トランジスタ１２を介して水平信号線５０に接続されている。
【００５６】
また、タイミングジェネレータ７１は、画素読み出し回路を駆動する各種パルスを発生する回路である。ここで、「画素読み出し回路」には、垂直シフトレジスタ５、出力用リセットトランジスタ４６、垂直信号線リセットトランジスタ１５、クランプ容量１６、クランプトランジスタ１７、サンプルホールドトランジスタ１８、ホールド容量１９などが含まれるものとする。電流制御回路７０は、各種増幅回路に流れる電流を変化させるための回路であって、バイアス電圧を発生させるバイアス回路７４と、バイアス出力制御回路７５とを含む（図３参照）。出力回路７２は、水平信号線５０に読み出された信号を増幅する。出力用リセットトランジスタ４６は、水平信号線５０および出力回路７２の入力端子の状態をリセットする。ＳＯＵＴはセンサ出力端子（出力回路７２の出力部）からの出力信号を示す。
【００５７】
次に、図２は、本実施形態の固体撮像装置を駆動するためのパルス信号のタイミング図である。
【００５８】
同図に示すように、例えば水平アドレス線６−１をハイレベルにするアドレスパルス１０１−１を印加すると、この行の垂直選択トランジスタ３−１−１、３−１−２、…、３−１−ｍのみＯＮし、当該行の増幅トランジスタ２−１−１、２−１−２、…、２−１−ｍと負荷トランジスタ９−１、９−２、…、９−ｍとで各単位セルごとにソースフォロア回路が構成され、増幅トランジスタ２−１−１、２−１−２、…、２−１−ｍのゲート電圧、即ちフォトダイオード１−１−１、１−１−２、…、１−１−ｍの電圧とほぼ同等の電圧が垂直信号線８−１、８−２…、８−ｍに現れる。
【００５９】
このとき、クランプトランジスタ１７の共通ゲート５５にクランプパルス１０９を印加することでクランプトランジスタ１７−１、１７−２をＯＮし、クランプ容量１６−１、１６−２のクランプトランジスタ側の電圧をクランプトランジスタ１７の共通ソースの電圧ＶＣＬに固定したのちＯＦＦする。なお、ＶＣＬは、ノイズキャンセル回路のクランプ電圧であり、出力回路７２のリセット電圧ともなっている。
【００６０】
次に、リセット線７−１から信号リセットパルス１０２−１をリセットトランジスタ４−１−１、４−１−２、…、４−１−ｍに印加し、フォトダイオードの信号電荷を排出すると垂直信号線８−１、８−２、…、８−ｍに増幅トランジスタ２−１−１、２−１−２、…、２−１−ｍのしきい値バラツキによる雑音電圧が現れる。
【００６１】
このとき、クランプ容量１６−１、１６−２のクランプトランジスタ側の電圧は垂直信号線の電圧変化分、即ち信号電圧から雑音電圧を差し引いた雑音のない信号電圧がクランプトランジスタの共通ソースの電圧ＶＣＬに重畳され現れる。共通ソースの電圧も雑音を含んでいない。
【００６２】
次に、クランプパルス１０９より少し遅れて、サンプルホールドトランジスタ１８の共通ゲート５６にサンプルホールドパルス１１０を印加し、この雑音のない信号電圧をサンプルホールドトランジスタ１８−１、１８−２、…、１８−ｍを介してホールド容量１９−１、１９−２、…、１９−ｍにそれぞれ伝える。以上の動作が垂直読み出し期間２０１内に行われる。
【００６３】
次に、水平読み出し期間２０２に入ると、水平シフトレジスタ１３から水平選択パルス１０４−１、１０４−２、…を水平選択トランジスタ１２−１、１２−２、１２−３、…に順次印加し、水平信号線５０から１行分の出力信号１０５−１、１０５−２を順次取り出す。
【００６４】
１水平走査期間内に行われる以上の動作を、次のラインからその次のラインへと順次繰り返すことにより、２次元状の全ての信号を読み出すことができる。
【００６５】
なお、以上の説明で、垂直読み出しに係わる回路に流れる電流Ｉｖとは、具体的には、図１の例における各単位セル（画素）のソースフォロア回路に流れる電流の合計値を示す。さらに、水平読み出しに係わる回路に流れる電流Ｉｈは、具体的には、図１の例における出力回路７２に流れる電流を示す。本実施形態に係る固体撮像装置の特徴は、図２に示すように、垂直読み出し期間２０１においては出力回路７２に流れる電流Ｉｈを減少または停止させ、水平読み出し期間２０２においては画素のソースフォロア回路に流れる電流を減少または停止させることである。
【００６６】
この特徴により、本実施形態の固体撮像装置では、１水平走査期間内に電源回路から供給される電流Ｉの値（Ｉ＝Ｉｈ＋Ｉｖ）の変動を抑制することが可能となっている。ここで、電源回路とは、基準電圧ＶＣＬや電源電圧、バイアス電圧等を垂直読み出しに関わる回路および水平読み出しに関わる回路に供給する回路を意味する。
【００６７】
さらに、電流変動が抑制された結果、電源電圧、バイアス電圧、特に基準電圧ＶＣＬの電圧変動が抑制されることで、センサ出力ＳＯＵＴが水平読み出し期間２０２内で変動するのを抑制することができる。その結果、画面の左側が白く浮く、あるいは黒く沈むといった出力画像上の不具合の発生を抑制することができる。
【００６８】
また、垂直読み出し期間２０１内に出力回路７２に流れる電流を減少または停止させるため、図２５に示す従来の駆動方法と比較して、１水平走査期間を通した合計の電流消費量を抑制することができる。
【００６９】
次に、画素のソースフォロア回路、出力回路７２に流れる電流を変化させる手段に関して、図３を用いて説明する。図３は、電流制御回路７０および出力回路７２の具体構成例を示す図である。同図に示す出力回路７２は、出力用リセットトランジスタ４６の他に増幅トランジスタ４５と、電流を供給する負荷トランジスタ４４とを含むドレイン結合型のソースフォロア回路を有している。なお、各画素のソースフォロア回路もこれと同様の回路構成を有している。ここで、図３において、φＳＩＧＲＳは、出力回路７２の入力端子のリセットパルスであり、φＢＩＡＳＳＷ２は、出力回路７２の電流制御パルスである。
【００７０】
また、図３に示すように、電流制御回路７０は、トランジスタ３７とトランジスタ３８の抵抗成分による抵抗分割を用いてバイアス電圧を生成するバイアス回路７４と、バイアス回路７４からの出力を受けるバイアス出力制御回路７５と、バイアス回路７４とバイアス出力制御回路７５とを接続する配線に接続された容量素子３９とを有している。
【００７１】
バイアス回路７４は、負荷トランジスタ４４のゲート電圧をグランド電圧の“ロー（Low)”電圧に落とすことで、電流を停止または減少させる。また、バイアス出力制御回路７５は、負荷トランジスタ４４のゲート電圧を切り替えるための手段であり、バイアス回路７４の出力ＢＩＡＳＩＮ３を電気的に切断（インピーダンスカット）する回路である。
【００７２】
バイアス出力制御回路７５は、ゲートにφＢＩＡＳＳＷ２が入力される切り替えトランジスタ４０と、インバータ４３によりφＢＩＡＳＳＷ２の反転信号がゲートに入力される切り替えトランジスタ４２とを有している。
【００７３】
次に、バイアス出力制御回路の動作について説明する。まず、φＢＩＡＳＳＷ２が“ハイ（High)”レベルであると、切り替えトランジスタ４０がＯＮし、出力アンプ回路にバイアス電圧が供給される。一方、φＢＩＡＳＳＷ２がローレベルになると、切り替えトランジスタ４０がＯＦＦし、バイアス電圧の供給が停止する。このとき、切り替えトランジスタ４２がＯＮし、出力回路７２にはローレベルの電圧が供給され、出力アンプに流れる電流が停止または減少する。よって、例えば垂直読み出し期間にバイアス回路７４およびバイアス出力制御回路７５により出力回路７２に流れる電流を低減することができる。
【００７４】
なお、図３に示す切り替えトランジスタ４２のソース電圧はグランドとしたが、ソース端子にＢＩＡＳＩＮ３より低いバイアス電圧発生回路を接続することで、出力回路７２に流れる電流を調整する構成としてもよい。
【００７５】
切り替えトランジスタ４０の持つ特徴として、バイアス電圧の切り替えが高速にできることがある。すなわち、φＢＩＡＳＳＷ２がハイレベルからローレベルに切り替わる際、ハイ状態では容量素子３９にバイアス電荷が保持されている。そして、φＢＩＡＳＳＷ２がローレベルに切り替わると、切り替えトランジスタ４０がＯＦＦすることで、容量素子３９に保持された電荷の充放電動作が不要となるため、負荷トランジスタ４４にローレベルの電圧を高速に供給することが可能となる。
【００７６】
また、ロー状態からハイ状態の切り替えの際にも、容量素子３９への充放電動作が不要となるため、高速にバイアス電圧を供給することが可能となる。
【００７７】
なお、本実施形態の固体撮像装置において、各列の垂直信号線８に接続され、信号に含まれるノイズを除去するノイズキャンセル回路が設けられていてもよい。この場合、ノイズキャンセル回路に供給される電流量を、水平読み出し期間において垂直読み出し期間よりも小さくするよう電流制御回路７０が制御する。
【００７８】
−本実施形態のその他の具体例−
図４は、第１の実施形態の第２の具体例に係る固体撮像装置における、電流制御回路および出力回路の構成を示す回路図である。なお、本具体例に係る固体撮像装置において、図４に示した以外の回路は第１の具体例と同様であるので、以下では本具体例の特徴部のみ説明する。
【００７９】
図４に示すように、本具体例の固体撮像装置において、出力回路７２は電流を供給する負荷トランジスタを複数持つ。また、負荷トランジスタ４４−１はバイアス出力制御回路７５に接続され、ハイレベルまたはローレベルに切り替わるφＢＩＡＳＳＷ２による制御により電流供給を停止または減少させる。
【００８０】
一方、負荷トランジスタ４４−２のゲートは、バイアス出力制御回路７５に接続せず、バイアス回路７４の出力部に接続されることで、常に一定の電流を出力回路７２の内部に供給する。つまり、負荷トランジスタ４４−１、４４−２のサイズを調整することによって任意に垂直読み出し期間２０１と、水平読出し期間２０２の電流を調整することが可能になる。
【００８１】
なお、本実施形態では出力回路７２に含まれる負荷トランジスタが２つ並列に設けられている構成を採ったが、３つ以上の負荷トランジスタを設けてもよい。例えば、カメラシステムとして、電源線のインピーダンスに個体ばらつきがある場合などに、カメラシステムとして、複数個の負荷トランジスタを制御することによって、固体撮像装置で消費される電流量を１水平走査期間を通して一定にすることが可能となる。
【００８２】
図５は、第１の実施形態の第３の具体例に係る固体撮像装置における、電流制御回路および出力回路の構成を示す回路図である。なお、本具体例に係る固体撮像装置において、図５に示した以外の回路は第１の具体例と同様であるので、以下では本具体例の特徴部のみ説明する。本具体例に係る固体撮像装置は、出力回路７２として、ソース結合型のシングルアンプを設けたことを特徴としている。
【００８３】
図５に示すように、本具体例に係る電流制御回路７０は、第１および第２の具体例に係る電流制御回路と基本的構成は同じであるが、ソースが接地されたｎチャネル型の切り替えトランジスタ４２に代えてソースに電源電圧が供給されたｐチャネル型の切り替えトランジスタ４１が設けられている点が異なっている。
【００８４】
また、本具体例に係る出力回路７２は、ゲートに画像信号が入力される増幅トランジスタ４５と、ゲートにＢＩＡＳ３が入力される負荷トランジスタ４４の他に、増幅トランジスタ４８と、増幅トランジスタ４８にカスコード接続されたカスコードトランジスタ４９と、増幅トランジスタ４５のソースと増幅トランジスタ４８のゲートとの間に介設された容量素子Ｃ２と、出力回路７２内に電流を供給する負荷トランジスタ４７−１、４７−２と、負荷トランジスタ４７−１、４７−２のドレインおよびカスコードトランジスタ４９のドレインに接続された出力部ＯＵＴと、容量素子Ｃ２および第２の増幅トランジスタのゲートと出力部との間に並列に介設された容量素子Ｃ３およびトランジスタ６１とを有している。容量素子Ｃ２は、出力回路７２のゲインを決定するものである。また、トランジスタ６１はアンプの入力部および出力部をリセットするためのものである。
【００８５】
このように、出力回路７２としてソース結合型のシングルアンプを設けた場合も、図４に示す第２の具体例に係る固体撮像装置と同様に負荷トランジスタ４７−１のゲート電圧を制御することで消費電流を変化させることができる。なお、負荷トランジスタ４７−２を設けない場合でも出力回路７２に流れる電流量を調節することは可能である。
【００８６】
また、本具体例ではバイアス出力制御回路７５内の切り替えトランジスタ４１がＰチャネル型であるため、第１および第２の具体例とは極性が逆になるよう出力回路の構成を変えている。
【００８７】
次に、バイアス出力制御回路７５の動作について説明する。
【００８８】
まず、φＢＩＡＳＳＷ２がハイ電圧になると、切り替えトランジスタ４０がＯＮし、バイアス電圧が出力回路７２に供給される。
【００８９】
一方φＢＩＡＳＳＷ２がローレベルになると、切り替えトランジスタ４０がＯＦＦし、切り替えトランジスタ４１がＯＮすることで、電源電圧ＶＤＤが出力回路７２の負荷トランジスタ４７−１のゲートに供給され、負荷トランジスタ４７−１に流れる電流が停止または減少する。
【００９０】
次に、図６は、第１の実施形態の第４の具体例に係る固体撮像装置における、電流制御回路および出力回路の構成を示す回路図である。第４の具体例に係る固体撮像装置は、出力回路７２のカスコードトランジスタのゲート電圧を制御することで、出力回路７２に流れる電流を停止させることを特徴としている。
【００９１】
図６に示すように、本具体例の電流制御回路７０の回路構成は図４に示す電流制御回路と同一であり、出力回路７２内のカスコードトランジスタ４９のゲートが切り替えトランジスタ４０および切り替えトランジスタ４２に接続されている点が第２の具体例と異なっている。
【００９２】
従って、φＢＩＡＳＳＷ２がハイレベルになると、電流制御回路７０はバイアス電圧を出力回路７２に供給し、出力回路７２に電流が流れる。
【００９３】
一方、φＢＩＡＳＳＷ２がローレベルになると、電流制御回路７０はローレベルの出力電圧を出力回路７２に供給し、出力回路７２に流れる電流が停止または低下する。
【００９４】
以上説明したように、図５に示す第３の具体例に係る出力回路と、図６に示す第４の具体例に係る出力回路との特性差は、電流停止状態における出力部ＯＵＴからの出力電圧の状態にある。
【００９５】
すなわち、図５に示す第３の具体例では、電流停止の際に負荷トランジスタ４７−１がＯＦＦするため、出力部ＯＵＴからの出力電圧はローレベルとなる。これに対し、図６に示す第４の具体例では、電流停止の際にカスコードトランジスタ４９がＯＦＦするため、出力電圧はハイレベルとなる。
【００９６】
さらに、図６に示す第４の具体例では、負荷トランジスタ４７のゲート電圧が固定バイアス電圧であるのに対して、図５に示す第３の具体例では、増幅トランジスタ４８のゲート端子に固定電圧が印加されず、ゲート端子のインピーダンスが多少高くなる。このため、第４の具体例に係る出力回路では、電流停止時の出力変動が第３の具体例に係る出力回路に比べて小さくなっている。
【００９７】
一方、図５に示す第３の具体例の出力回路は上記の通り、負荷トランジスタが複数設けられていることで電流制御を容易にすることができるようになっている。
【００９８】
次に、図７は、第１の実施形態の第５の具体例に係る固体撮像装置における、電流制御回路および出力回路の構成を示す回路図である。
【００９９】
同図に示すように、本具体例の固体撮像装置は、出力回路７２がソース結合型の差動アンプで構成されていることを特徴とする。電流制御回路７０は図４と同様の構成である。本具体例の出力回路７２によれば、図４と同様に、出力回路７２内に電流を供給する（すなわち、入力信号を受けるトランジスタと反転入力信号を受けるトランジスタとに電流を供給する）負荷トランジスタ６２−１のバイアス電圧を制御することで、出力回路に流れる電流を変化させることができる。
【０１００】
なお、以上で説明した本実施形態の固体撮像装置の具体例は、１つの水平走査期間において、垂直読み出し期間中にＩｈを停止あるいは低減させ、水平読み出し期間中にＩｖを停止あるいは低減させるという本発明の駆動方法を実現するための回路構成の一例であり、本発明の固体撮像装置の回路構成は上述の具体例に限定されるものではない。
【０１０１】
（第２の実施形態）
図８（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るカメラシステムの構成例を示す回路図である。
【０１０２】
同図に示すように、本実施形態のカメラシステムは、ＤＳＰ９２と、第１の実施形態に係る固体撮像装置９３とを備えている。ＤＳＰ９２と固体撮像装置９３との間には、固体撮像装置９３に電源電圧を供給するための信号線と、ＤＳＰ９２から固体撮像装置９３へ制御信号を与えるための信号線９８と、固体撮像装置９３から出力される画像信号をＤＳＰ９２に送るための信号線とが設けられている。電源電圧を供給するための信号線上には配線抵抗９４（Ｒ）が存在し、この信号線と接地との間には負荷容量９５（Ｃ１）が存在する。また、固体撮像装置９３の外部には外部容量９６が接続され、固体撮像装置９３の内部には内部容量９７が設けられている。
【０１０３】
本実施形態のカメラシステムでは、図８（ｂ）に示すように、信号線９８を介して固体撮像装置に制御信号を印加することによって、１水平走査期間を通して固体撮像装置９３で消費される電流Ｉ（ｔ）が一定になっている。そのため、固体撮像装置９３に供給される電源電圧ＶＤＤ（ｔ）、バイアス電圧Ｂｉａｓ（ｔ）も水平走査期間を通してほぼ一定になっている。
【０１０４】
また、制御信号を例えば図１の実施例に示すタイミングジェネレータ７１に入力してもよい。また、タイミングジェネレータ７１は、少なくとも１つ以上の負荷トランジスタを制御するための複数の駆動パターンを生成するレジスタを設けていてもよい。また、ＤＳＰ９２から固体撮像装置９３のレジスタに所望の電流制御のレジスタパターンを書き込むことにより、１水平走査期間を通して消費される電流を一定にして性能を重視（画面の白浮き、黒沈みを低減）するか、トータルでの消費電流を重視するかなど設計自由度を高めることができる。
【０１０５】
また、信号線９８に印加する制御信号を、例えば図１の実施例に示す電流制御回路７０（図３、図４参照）に直接入力してもよい。ただし、この場合には固体撮像装置９３内の負荷トランジスタを制御するために、少なくとも１つ以上、好ましくは複数の駆動パターンをＤＳＰ９２から直接供給する必要がある。そのため、一般的にはＤＳＰ９２から固体撮像装置９３に供給される制御信号は、タイミングジェネレータ７１（図１参照）内の駆動パターンを生成するレジスタへ印加する構成がよい。
【０１０６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の構造は、図１中のタイミングジェネレータ７１の詳細な回路構成が異なること以外は、基本的に図１に示された第１の実施形態に係る固体撮像装置と同じである。ただし、本実施形態の固体撮像装置の駆動方法は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法と一部異なっている。
【０１０７】
図９は、第３の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミング図である。このタイミング図は、垂直読み出しに係わる回路に流れる電流Ｉｖと水平読出しに係わる回路に流れる電流Ｉｈが等しくない場合のものであり、Ｉｖ＞Ｉｈである例を示している。
【０１０８】
図９より、垂直読み出し期間２０１においては出力回路７２に流れる電流を停止させ、水平読出し期間２０２においては画素のソースフォロア回路に流れる電流を停止させた場合、垂直読み出し期間２０１と水平読み出し期間２０２の境界においてＩｖ＋Ｉｈの電流変動が発生し、電流変動に伴う電源電圧、バイアス電圧、基準電圧ＶＣＬの電圧が変動する。
【０１０９】
ここで、図２５に示す従来の固体撮像装置における電流変動はＩｖであり、（Ｉｖ−Ｉｈ）＜Ｉｖとなっていた。
【０１１０】
しかし、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法では、図９から分かるように、従来技術（図２５）に比べて電流変動に伴う基準電圧ＶＣＬの変動は小さく、また固体撮像装置の回路全体で消費される電流も小さくすることができる。
【０１１１】
さらに、図９に示された本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法は、ＶＣＬのわずかな変動による電流制御回路等からの出力電圧の変動を抑制するために、垂直読み出し期間（第１の期間）２０１、水平読み出し期間（第２の期間）２０２との間に、垂直読み出し、水平読み出しとも行わない期間（第３の期間）２０３を設けることを特徴とする。すなわち、図９に示す期間２０３を設けることにより、ＶＣＬの出力が安定した後に、水平読み出し動作を開始する。
【０１１２】
この動作により、水平読み出し期間２０２において、基準電圧ＶＣＬの電圧変動が抑制されることで、出力回路７２の出力ＳＯＵＴが水平読み出し期間内で変動することをより確実に抑制することができる。その結果、画面の左側が白く浮く、あるいは黒く沈むような画像不具合の発生を抑制することができる。
【０１１３】
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置を示す回路構成図である。本実施形態の固体撮像装置は、単位セルの列ごとにカラムアンプ７３が設けられていることが図１に示す第１の実施形態に係る固体撮像装置と比較した場合の特徴である。
【０１１４】
次に、図１１を用いて、そのカラムアンプ７３の詳細を説明する。
【０１１５】
図１１は、本実施形態の固体撮像装置における電流制御回路７０とカラムアンプ７３の第１の具体例を示す回路構成図である。図５に示す例では出力回路中に全画素列に対して１つ設けられていたソース結合型のシングルアンプが、本実施形態の固体撮像装置では、画素列ごとに設けられている。なお、図１１において、φＢＩＡＳＳＷ１は、カラムアンプ７３の電流制御パルスを示している。
【０１１６】
カラムアンプ７３は、増幅トランジスタ３１と、カラムアンプ７３内に電流を供給する負荷トランジスタ３２と、増幅トランジスタ３１と負荷トランジスタ３２との間に介設されたカスコードトランジスタ３３と、垂直信号線８を介して単位セルからの信号を受け、増幅トランジスタ３１のゲートに接続された容量素子３５と、容量素子３５および増幅トランジスタ３１のゲートと出力部との間に互いに並列に設けられた容量素子３６およびリセットトランジスタ３４とを有している。容量素子３５、３６はアンプゲインを決定し、反転アンプを形成する。リセットトランジスタ３４はカラムアンプの入出力をリセットする。
【０１１７】
なお、図１１に示す電流制御回路は図５で示した回路構成と同じであり、φＢＩＡＳＳＷ１がハイレベルになると、負荷トランジスタ３２にバイアス電圧を供給し、７３のカラムアンプに電流が流れ、アンプ動作する。一方、φＢＩＡＳＳＷ１がローレベルになると、負荷トランジスタ３２のゲートにローレベルの電圧が供給され、カラムアンプ７３への電流が停止、または減少する。
【０１１８】
また、図１２は本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置において、電流制御回路７０とカラムアンプ７３の第２の具体例を示す回路構成図である。これは、カラムアンプ７３のカスコードトランジスタ３３のゲート電圧を変化させることで電流を変化させる構成である。
【０１１９】
図１２より、φＢＩＡＳＳＷ１がハイレベルになると、カスコードトランジスタ３３のゲートにバイアス電圧が供給され、カラムアンプ７３に電流が流れ、アンプ動作する。
【０１２０】
一方、φＢＩＡＳＳＷ１がローレベルになると、カスコードトランジスタ３３のゲートにローレベルの電圧が供給され、カラムアンプ７３に流れる電流が停止、または減少する。  
【０１２１】
また、図１１と図１２に示す電流制御構成間の特性差は、上記の図５と図６に示す電流制御構成間の特性差と同じである。ここで、「特性差が同じ」とは、図１１に示す構成と図１２に示す構成との特性差が電流停止状態における出力部ＯＵＴの電圧状態にあることを意味する。すなわち、図１１に示す回路では、電流停止時に負荷トランジスタ３２がＯＦＦするため、出力電圧はローレベルとなるのに対し、図１２に示す回路では、電流停止時にカスコードトランジスタ３３がＯＦＦするため、出力電圧はハイレベルとなる。さらに、図１２に示すカラムアンプ７３では、負荷トランジスタ３２のゲート電圧が固定バイアス電圧であるのに対して、図１１に示すカラムアンプ７３では、増幅トランジスタ３１のゲート端子に固定電圧が印加されず、ゲート端子のインピーダンスが多少高くなる。そのため、図１２に示す構成によれば、電流停止時の出力変動は図１１の回路に比べて小さいという効果を有する。
【０１２２】
次に、図１３を用いて、カラムアンプ手段が設けられた場合の固体撮像装置の回路動作を説明する。図１３は、第４の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミング図である。
【０１２３】
同図に示すように、クランプトランジスタ１７の共通ゲート５５にクランプパルス１０９を印加し、ｍ個のクランプトランジスタ１７全てをＯＮし、クランプ容量１６のクランプトランジスタ側電極の電圧をクランプトランジスタ１７の共通ソースの電圧ＶＣＬに固定したのちＯＦＦする。
【０１２４】
このとき、カラムアンプ７３の共通のリセットゲートにリセットパルス１１１を印加し、各カラムアンプ７３中のリセットトランジスタ３４をＯＮさせ、カラムアンプ７３の出力電圧をカラムアンプ７３のリセット電圧に固定したのちＯＦＦする。
【０１２５】
次に、リセット線７−１から信号リセットパルス１０２−１をリセットトランジスタ４−１−１、４−１−２、…、４−１−ｍのゲートに印加し、フォトダイオードの信号電荷を排出すると、垂直信号線８−１、８−２、…、８−１−ｍに増幅トランジスタ２−１−１、２−１−２、…、２−１−ｍのしきい値バラツキによる雑音電圧が現れる。
【０１２６】
このとき、クランプ容量１６−１、１６−２、…、１６−ｍのクランプトランジスタ側電極の電圧は垂直信号線８−１、８−２、…、８−ｍの電圧変化分、即ち信号電圧から雑音電圧を差し引いた雑音のない信号電圧がクランプトランジスタの共通ソースの電圧ＶＣＬに重畳され現れる。共通ソースの電圧も雑音を含んでいない。
【０１２７】
次に、サンプルホールドトランジスタ１８の共通ゲート５６にサンプルホールドパルス１１０を印加し、この雑音のない信号電圧をサンプルホールドトランジスタ１８−１、１８−２、…、１８−ｍを介してホールド容量１９−１、１９−２、…、１９−ｍにそれぞれ伝える。
【０１２８】
図１３に示す固体撮像装置が図２に示す固体撮像装置と異なるのは、カラムアンプ７３が反転アンプを形成しているため、ホールド容量１９に保持される信号の極性が逆（負）極性となることである。
【０１２９】
次に、水平シフトレジスタ１３から水平選択パルス１０４−１、１０４−２、…を水平選択トランジスタ１２−１、１２−２に順次印加し、水平信号線５０から１行分の出力信号を順次取り出す。
【０１３０】
以上の動作を、次のラインからその次のラインへと順次繰り返すことにより、２次元状の全ての信号を読み出すことができる。
【０１３１】
また、Ｉｖは垂直読み出しに係わる回路に流れる電流であり、図１０に示す例では画素のソースフォロア回路およびカラムアンプ７３に流れる電流の合計を示す。
【０１３２】
また、Ｉｈは水平読出しに係わる回路に流れる電流であり、図１０に示す例では出力回路７２に流れる電流を示す。
【０１３３】
以上、図面を用いて説明した第４の実施形態に係る固体撮像装置およびその駆動方法は、垂直読み出し期間２０１においては出力回路７２に流れる電流を減少または停止させ、水平読み出し期間２０２においては画素のソースフォロア回路とカラムアンプ７３に流れる電流を減少または停止させることを特徴としている。
【０１３４】
そのため、図１３に示すように、１つの水平走査期間を通して水平読み出しに関わる回路に流れる電流と垂直読み出しに関わる回路に流れる電流との合計電流Ｉの電流変動を抑制することができる。
【０１３５】
さらに、電流変動が抑制された結果、電源電圧、バイアス電圧、特に基準電圧ＶＣＬの電圧変動が抑制されることで、出力回路７２の出力ＳＯＵＴが水平読み出し期間２０２内に変動するのを抑えることができる。
【０１３６】
その結果、画面の左側が白く浮く、あるいは黒く沈むような画像不具合の発生を抑制することができる。また、垂直読み出し期間２０１内に出力回路７２に流れる電流を減少または停止させることで、１水平走査期間を通した全体の消費電流を抑制することができる。
【０１３７】
特に、カラムアンプ手段を設けた回路構成においては、垂直読み出し期間に流れる電流が大きくなるため、本実施形態の固体撮像装置での電流変動抑制の効果は高い。
【０１３８】
図１４は、第４の実施形態で説明したカラムアンプを設ける固体撮像装置の出力回路７２を、図７に示す差動増幅型の出力回路に置き換えたものを示す回路構成図である。図１４に示す回路においても、第３の実施形態で説明した通り、電流変動抑制によりＶＣＬの電圧の変動を抑制することができ、出力部からの出力ＳＯＵＴの出力変動を抑制することができる。
【０１３９】
第１から第４までの実施形態に関する共通の注意点として、Ｉｈの電流がＩｖの電流の２倍以上の場合に限り、垂直読み出し期間に出力回路７２に流れる電流を完全に停止すると垂直読み出し期間と水平読み出し期間との電流変動がＩｖよりも大きくなる。この場合、出力回路の電流を停止するのではなく、低下させるとよい。理想としては、ＩｈとＩｖが同じ値になるよう制御するとよい。
【０１４０】
（第５の実施形態）
図１５は、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置における電流制御回路および出力回路を示す回路構成図である。本実施形態の固体撮像装置は、複数の電流パスを有するとともに、この複数の電流パスに対してそれぞれ増幅ＭＯＳトランジスタと、当該複数の電流パスのうち少なくとも１つ以上の電流パスの出力インピーダンスを変化させるためのＭＯＳトランジスタとが設けられた出力アンプを備えている。
【０１４１】
図５に示す固体撮像装置との違いは、本実施形態の出力回路７２に複数の増幅トランジスタ４８−１、４８−２、出力回路７２の出力インピーダンスを変化させる複数のカスコードトランジスタ４９−１、４９−２、および複数のカスコードトランジスタ４９−１、４９−２が設けられた点と、カスコードトランジスタ４９−１、４９−２のゲート電圧を制御する電流制御回路７０−２が設けられた点である。
【０１４２】
本構成で得られる効果としては、複数の電流パスの電流を変化させたときに出力部ＯＵＴのＤＣ電圧の変動が抑制されることがある。この効果に関し、図５に示す固体撮像装置と比較することにより、電流変化時の出力部ＯＵＴからの出力のＤＣ電圧値の変動について説明する。
【０１４３】
図５に示す出力回路７２において、電流源として機能する複数の負荷トランジスタ４７−１、４７−２が共にＯＮしている場合、負荷トランジスタ４７−１、４７−２の並列抵抗値と、カスコードトランジスタ４９と増幅トランジスタ４８との直列抵抗値とで分圧された電圧が出力部ＯＵＴのＤＣ電圧として得られる。  一方、負荷トランジスタ４７−１がＯＦＦし電流値が低下すると、負荷トランジスタ４７−２のみの抵抗値と、カスコードトランジスタ４９と増幅トランジスタ４８の直列抵抗値とで分圧された電圧が出力部ＯＵＴのＤＣ電圧として得られる。
【０１４４】
（負荷トランジスタ４７−２のみの抵抗値）＞（負荷トランジスタ４７−１、４７−２）の並列抵抗値となるため、電流低下時の出力部ＯＵＴのＤＣ電圧はいくぶんか低下する。これに対し、本実施形態の出力回路７２では、以下のようにして出力部ＯＵＴのＤＣ電圧の変動を高精度で抑えることができる。
【０１４５】
図１５に示す本実施形態の出力回路７２において、増幅トランジスタ４８−１の抵抗値をＲ（４８−１）、増幅トランジスタ４８−２の抵抗値をＲ（４８−２）とし、これと同様にカスコードトランジスタ４９−１、４９−２の抵抗値をそれぞれＲ（４９−１）、Ｒ（４９−２）、負荷トランジスタ４７−１、４７−２の抵抗値をそれぞれＲ（４７−１）、Ｒ（４７−２）とする。
【０１４６】
負荷トランジスタ４７−１、４７−２が共にＯＮしている場合、出力部ＯＵＴのＤＣ電圧はＶＤＤ＊[{Ｒ（４８−１）＋Ｒ（４９−１）}//{Ｒ（４８−２）＋Ｒ（４９−２）}]/[Ｒ（４７−１）//Ｒ（４７−２）＋{Ｒ（４８−１）＋Ｒ（４９−１）}//{Ｒ（４８−２）＋Ｒ（４９−２）}]となる。
【０１４７】
各種トランジスタサイズを定倍の（トランジスタのゲート長を変えずにゲート幅を定倍にする）設計にしておくと、Ｒ（４７−１）＝Ａ＊Ｒ（４７−２）、Ｒ（４８−１）＝Ａ＊Ｒ（４８−２）、Ｒ（４９−１）＝Ａ＊Ｒ（４９−２）と表すことができる。すると出力部ＯＵＴのＤＣ電圧はＶＤＤ＊{Ｒ（４８−２）＋Ｒ（４９−２）}/{Ｒ（４７−２）＋Ｒ（４８−２）＋Ｒ（４９−２）}と表すことができる。
【０１４８】
一方、負荷トランジスタ４７−１がＯＦＦし電流値が低下しても、出力部ＯＵＴのＤＣ電圧はＶＤＤ＊{Ｒ（４８−２）＋Ｒ（４９−２）}/{Ｒ（４７−２）＋Ｒ（４８−２）＋Ｒ（４９−２）}となり、電流変化前のＤＣ電圧と同じ電圧となる。
【０１４９】
このように、複数の電流源に対して複数の増幅トランジスタと複数の出力インピーダンス制御用のトランジスタ（カスコードトランジスタ）とを設けることで、電流変化前後の出力部ＯＵＴのＤＣ電圧変動を抑制することができる。従って、本実施形態の固体撮像装置を用いれば、水平読み出し期間に比べて垂直読み出し期間に出力回路７２を流れる電流Ｉｈを低減した場合でも、出力回路７２からの出力電圧の変動をより小さく抑えることができる。
【０１５０】
カメラシステム（撮像装置）として出力部ＯＵＴのＤＣ電圧変動を抑制することができると、例えば出力部ＯＵＴからの出力をトランジスタで直接受けることが容易となる。これは、出力ＯＵＴからのＤＣ出力値が大きく変動すると、カメラシステムにおいて出力を受けるトランジスタの入力ダイナミックレンジを広くとる必要があるためである。
【０１５１】
出力部ＯＵＴからのＤＣ出力値の変動が大きい場合、出力部ＯＵＴからのＤＣ出力値の変動を抑えるために、固体撮像装置とアナログフロントエンドを含むＤＳＰとの間に図２２（ａ）に示す容量素子１０９９を設け、容量結合でＤＣ成分をカットする方法もあるが、カメラシステムとして部品点数や面積が大きくなる等のデメリットが発生する。
【０１５２】
図１６は、本実施形態の固体撮像装置の第１の変形例を示す回路構成図である。本変形例の固体撮像装置では、その出力回路７２において、複数の電流パスに対応する増幅トランジスタ４８−１、４８−２、出力インピーダンス制御用のトランジスタ６３−１、６３−２、およびカスコードトランジスタ４９−１、４９−２が設けられている。図１５に示す固体撮像装置と本変形例に係る固体撮像装置との違いは、電流の制御を電流源として機能する負荷トランジスタ４７−１のゲート電圧を変動させるのではなく、カスコードトランジスタ４９−１のゲート電圧の変動により行っている点である。また、出力インピーダンスを制御するためのトランジスタ６３−１、６３−２がさらに設けられている。
【０１５３】
詳細の説明は省略するが、図１５に示す第５の実施形態の出力回路と同様に、本変形例の出力回路７２でも、各種トランジスタのサイズを定倍にすることで、電流変化前後でのＤＣ出力値はともにＶＤＤ＊{Ｒ（４８−２）＋Ｒ（４９−２）}/{Ｒ（４７−２）＋Ｒ（６３−２）＋Ｒ（４８−２）＋Ｒ（４９−２）}となり、出力部ＯＵＴからのＤＣ出力値の変動を抑制することができる。
【０１５４】
図１５との効果の違いとしては、電流源（負荷トランジスタ４７−１、４７−２）の各ゲートに供給するバイアス電圧ＢＩＡＳＩＮ４の伝達経路にスイッチを設ける必要がないことである。これにより、スイッチングによるバイアス電圧の変動を抑制することができるため、低ノイズの出力アンプを実現することが容易となる。
【０１５５】
なお、本発明の電流制御回路および画素のソースフォロア回路、カラムアンプ回路、出力回路は垂直読み出し期間、水平読出し期間のそれぞれの期間で電流を変化させる回路構成であれば、図１７および第１、第３〜第５の実施形態に示す回路に限定されない。
【０１５６】
例えば、第１から第３の実施形態に示したバイアス出力制御回路はバイアス出力をＭＯＳトランジスタで切り替える構成を示したが、図１７に示すような回路構成としてもよい。
【０１５７】
図１７は、本実施形態の固体撮像装置の第２の変形例を示す回路構成図である。同図に示す例では、電流制御回路７０には切り替えトランジスタ４０（図１５参照）が設けられておらず、切り替えトランジスタ４２を用いて、バイアス出力端子を直接グランドのローレベル電圧に低下させる。このとき、直流電流が流れないように、電源側のトランジスタ３８はＯＦＦするよう制御されている。
【０１５８】
また、図１８は、本実施形態の固体撮像装置の第３の変形例を示す回路構成図である。同図に示すように、増幅トランジスタ３１にカスコード接続されたカスコードトランジスタ３３に対してバイアス電圧とグランド電圧との切り替えではなく、電源電圧ＶＤＤとグランド電圧を切り替えるような構成としてもよい。
【０１５９】
さらに、本発明の各実施形態の固体撮像装置では、上記タイミング制御を図１に示す撮像装置内部のタイミングジェネレータにより行っているが、固体撮像装置外部のシステムで制御してもよい。
【０１６０】
さらに、本発明の実施形態の固体撮像装置は、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタで構成された回路を中心に説明したが、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタをＰチャネル型ＭＯＳトランジスタに置き換えてもよい。
【０１６１】
たとえば、図３に示すアンプ回路はＮチャネル型のソースフォロア回路であるが、これはＰチャネル型のソースフォロア回路であってもよい。この際には、バイアス出力制御回路の極性を逆にする必要があることに注意する。極性を逆にする回路として、図５に示すバイアス出力制御回路７５を用いてもよい。
【０１６２】
なお、各実施形態の固体撮像装置の画素を構成する回路として図１に示す回路を説明したが、例えば図１９（ａ）に示すようなフローティングディフュージョン（ＦＤ）部に信号を読み出す回路構成であってもよい。この例では、フォトダイオード１−１−１とＦＤ部との間に、読み出し信号線１１２−１により駆動される読み出しトランジスタ０−１−１が設けられている。また、増幅トランジスタ２−１−１のドレインには電源パルス信号線１１３−１を介して電源パルスが供給される。
【０１６３】
この回路構成の場合、ＦＤ部をリセットした後にフォトダイオード１−１−１の信号を読み出すため、図２に示したホールド容量１９−１に保持される信号が図１９（ｂ）に示すように負極性になるだけで、信号は基準電圧ＶＣＬにクランプされるため、図１９に示す画素回路構成においても、本発明の効果を同様に得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
以上説明したように、本発明の固体撮像装置およびその駆動方法は、ディジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】第１の実施形態の第１の具体例に係る固体撮像装置を示す回路構成図である。
【図２】第１の実施形態の第１の具体例に係る固体撮像装置を駆動するためのパルス信号のタイミング図である。
【図３】第１の実施形態の第１の具体例に係る電流制御回路および出力回路を示す回路構成図である。
【図４】第１の実施形態の第２の具体例に係る固体撮像装置における、電流制御回路および出力回路を示す回路構成図である。
【図５】第１の実施形態の第３の具体例に係る固体撮像装置における、電流制御回路および出力回路を示す回路構成図である。
【図６】第１の実施形態の第４の具体例に係る固体撮像装置における、電流制御回路および出力回路を示す回路構成図である。
【図７】第１の実施形態の第５の具体例に係る固体撮像装置における、電流制御回路および出力回路を示す回路構成図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るカメラシステムの構成例を示す回路図であり、（ｂ）は、当該カメラシステムの固体撮像装置に供給される電流および電圧を示すタイミング図である。
【図９】第３の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミング図である。
【図１０】第４の実施形態に係る固体撮像装置を示す回路構成図である。
【図１１】第４の実施形態に係る固体撮像装置における電流制御回路とカラムアンプの第１の具体例を示す回路構成図である。
【図１２】第４の実施形態に係る固体撮像装置において、電流制御回路とカラムアンプの第２の具体例を示す回路構成図である。
【図１３】第４の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミング図である。
【図１４】第４の実施形態で説明したカラムアンプを設ける固体撮像装置の出力回路を、差動増幅型の出力回路としたものを示す回路構成図である。
【図１５】第５の実施形態に係る固体撮像装置における電流制御回路および出力回路を示す回路構成図である。
【図１６】第５の実施形態の固体撮像装置の第１の変形例を示す回路構成図である。
【図１７】第５の実施形態の固体撮像装置の第２の変形例を示す回路構成図である。
【図１８】第５の実施形態の固体撮像装置の第３の変形例を示す回路構成図である。
【図１９】（ａ）は、本発明の固体撮像装置における画素回路の一例を示す回路構成図であり、（ｂ）は、第５の実施形態の固体撮像装置における各種信号を示すタイミング図である。
【図２０】従来の固体撮像装置の一例を示す回路構成図である。
【図２１】従来の固体撮像装置を駆動するためのパルス信号を示すタイミング図である。
【図２２】（ａ）は固体撮像装置を用いたカメラシステムの１例であり、（ｂ）は、従来のカメラシステムの駆動方法を説明するための図である。
【図２３】従来の出力回路における各種信号のタイミングチャートである。
【図２４】従来の固体撮像装置において、垂直読み出しおよび水平読み出しのタイミングを示すタイミングチャートである。
【図２５】図２５に示すタイミングチャートに、電源電圧ＶＤＤ、垂直読み出しに関わるＩｖ、水平読出しに関わる電流Ｉｈ、電流の総和Ｉ、およびφＳＩＧＲＳを追加したものである。
【符号の説明】
【０１６６】
０−１−１  読み出しトランジスタ
１、１−１−１、１−１−２、〜、１−ｎ−ｍ  フォトダイオード
２、２−１−１、２−１−２、〜、２−ｎ−ｍ  増幅トランジスタ
３、３−１−１、３−１−２、〜、３−ｎ−ｍ  垂直選択トランジスタ
４、４−１−１、４−１−２、〜、４−２−２：リセットトランジスタ
５  垂直シフトレジスタ
６、６−１、６−２、〜、６−ｎ  水平アドレス線
７、７−１、７−２、〜、７−ｎ  リセット線
８、８−１、８−２、〜、８−ｍ  垂直信号線
９、９−１、９−２、〜、９−ｍ  負荷トランジスタ
１２、１２−１、１２−２、〜、１２−ｍ  水平選択トランジスタ
１３  水平シフトレジスタ
１５、１５−１、１５−２、〜、１５−ｍ  垂直信号線リセットトランジスタ
１６、１６−１、１６−２、〜、１６−ｍ  クランプ容量
１７、１７−１、１７−２、〜、１７−ｍ  クランプトランジスタ
１８、１８−１、１８−２、〜、１８−ｍ  サンプルホールドトランジスタ
１９、１９−１、１９−２、〜、１９−ｍ  ホールド容量
３１  増幅トランジスタ
３２  負荷トランジスタ
３３  カスコードトランジスタ
３４  リセットトランジスタ
３５、３６  容量素子
３６：カラムアンプフィードバック容量素子
３７  トランジスタ
３８  トランジスタ
３９  容量素子
４０、４１、４２  切り替えトランジスタ 
４４、４４−１、４４−２  負荷トランジスタ 
４５  増幅トランジスタ  
４６  出力用リセットトランジスタ 
４７、４７−１、４７−２  負荷トランジスタ 
４８、４８−１、４８−２  増幅トランジスタ  
４９  カスコードトランジスタ  
５０  水平信号線 
５５  クランプトランジスタの共通ゲート 
５６  サンプルホールドトランジスタの共通ゲート 
６１、６３−１、６３−２  トランジスタ 
６２−１、６２−２  負荷トランジスタ 
７０  電流制御回路 
７１  タイミングジェネレータ 
７２  出力回路 
７３  カラムアンプ 
７４  バイアス回路 
７５  バイアス出力制御回路  
９２  ＤＳＰ 
９３  固体撮像装置 
９４  配線抵抗 
９５  負荷容量 
９６  外部容量 
９７  内部容量 
９８  信号線 
１０１−１  アドレスパルス 
１０２−１  信号リセットパルス 
１０４−１、１０４−２  水平選択パルス 
１０５−１、１０５−２  出力信号 
１０９  クランプパルス 
１１０  サンプルホールドパルス 
１１１  リセットパルス 
１１２  読み出し信号線 
１１３  電源パルス信号線 
２０１  垂直読み出し期間   
２０２  水平読み出し期間 
２０３  第３の期間
ＶＤＤ  電源電圧
ＶＣＬ  ノイズキャンセル回路のクランプ電圧
ＳＯＵＴ  出力回路の出力信号
φＳＩＧＲＳ  出力回路入力端子のリセットパルス
φＢＩＡＳＳＷ２  出力回路の電流制御パルス
φＢＩＡＳＳＷ１  カラムアンプ回路の電流制御パルス
【図１】
2008160344.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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