(57)【要約】【課題】簡単な回路構成でシフト動作の途中で次のスタートパルスを印加することができるシフトレジスタを備えた固体撮像装置を提供する。【解決手段】前記シフトレジスタは、複数段の単位レジスタＲｅｓと、複数のトランジスタＴｒ３と、複数のトランジスタＴｒ８とを有し、各トランジスタＴｒ３は、単位レジスタＲｅｓの１つに対応して備えられ、当該単位レジスタＲｅｓがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタＲｅｓのシフト方向後方に位置する後方単位レジスタの入力信号Ｉｎをリセットし、各トランジスタＴｒ８は、単位レジスタの１つに対応して備えられ、当該単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向前方に位置する前方単位レジスタの入力信号をリセットする。【選択図】図１
2004289251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイナミックロジック回路により形成され、二次元に配列された撮像素子の行又は列を順次選択するためのシフトレジスタを有する固体撮像装置であって、
前記シフトレジスタは、信号を保持する複数段の単位レジスタと、複数の第１リセット回路と、複数の第２リセット回路とを有し、
各第１リセット回路は、単位レジスタの１つに対応して備えられ、当該単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向後方に位置する後方単位レジスタの入力信号をリセットし、
各第２リセット回路は、単位レジスタの１つに対応して備えられ、当該単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向前方に位置する前方単位レジスタの入力信号をリセットする
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記各第１リセット回路は、対応する単位レジスタの出力信号がハイレベルであるときにオンする第１トランジスタを有し、前記後方単位レジスタへの入力信号線を第１トランジスタを介してローレベルにし、
前記各第２リセット回路は、対応する単位レジスタの出力信号がハイレベルであるときにオンする第２トランジスタを有し、前記前方単位レジスタの入力信号線を第２トランジスタを介してローレベルにする
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記前方単位レジスタは、各第２リセット回路に対応する単位レジスタから少なくとも２段以上シフト方向前方に位置する何れかの単位レジスタである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
ダイナミックロジック回路により形成され、二次元に配列された撮像素子の行又は列を順次選択するための双方向シフトレジスタを有する固体撮像装置であって、
前記双方向シフトレジスタは、信号を保持する複数段の単位レジスタと、複数の第１リセット回路と、複数の第２リセット回路とを有し、
各第１リセット回路は、単位レジスタの１つに対応して備えられ、順方向シフト動作時に当該単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向後方に位置する順方向後方単位レジスタの入力信号をリセットし、逆方向シフト動作時に対応する単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタからシフト方向前方に位置する逆方向前方単位レジスタの入力信号をリセットし、
各第２リセット回路は、単位レジスタの１つに対応して備えられ、順方向シフト動作時に、当該単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向前方に位置する順方向前方単位レジスタの入力信号をリセットし、逆方向シフト動作時に対応する単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向後方に位置する逆方向後方単位レジスタの入力信号をリセットする    ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
前記双方向シフトレジスタは、順方向シフト動作において前記複数段の単位レジスタの入出力を順方向に接続する複数の順接続用トランジスタと、逆方向シフト動作において前記複数段の単位レジスタの入出力を逆方向に接続する複数の逆接続用トランジスタとを有し、
各第１リセット回路は、対応する単位レジスタの出力信号がハイレベルであるときにオンになりかつグラウンド線に接続された第１トランジスタを有し、前記順方向後方単位レジスタへの入力信号線と第１トランジスタとの間を前記順接続用トランジスタを介して接続するとともに、前記逆方向前方単位レジスタの入力信号線と第１トランジスタとの間を前記逆接続用トランジスタを介して接続し、
各第２リセット回路は、対応する単位レジスタの出力信号がハイレベルであるときにオンになりかつグラウンド線に接続された第２トランジスタを有し、前記順方向前方単位レジスタへの入力信号線と第２トランジスタとの間を前記順接続用トランジスタを介して接続するとともに、前記逆方向後方単位レジスタの入力信号線と第２トランジスタとの間を前記逆接続用トランジスタを介して接続している
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記順方向前方単位レジスタは、各第２リセット回路に対応する単位レジスタから少なくとも２段以上シフト方向前方に位置する何れかの単位レジスタであり、
前記逆方向前方単位レジスタは、各第１リセット回路に対応する単位レジスタから少なくとも２段以上シフト方向前方に位置する何れかの単位レジスタである
ことを特徴とする請求項４又は５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
ダイナミックロジック回路により形成され、二次元に配列された撮像素子の行又は列を順次選択するためのシフトレジスタを有する固体撮像装置における撮像素子の駆動方法であって、
前記シフトレジスタは、複数段の単位レジスタを有し、
前記駆動方法は、
前記シフトレジスタを１段シフトするステップと、
１段シフトによってハイレベルを出力した単位レジスタについて、当該単位レジスタからシフト方向後方に位置する後方単位レジスタの入力信号をリセットする第１リセットステップと、
１段シフトによってハイレベルを出力した単位レジスタについて、当該単位レジスタに対してシフト方向前方に位置する前方単位レジスタの入力信号をリセットする第２リセットステップと
を有することを特徴とする駆動方法。
【請求項８】
ダイナミックロジック回路により形成され、二次元に配列された撮像素子の行又は列を順次選択するためのシフトレジスタを有する固体撮像装置における撮像素子の駆動方法であって、
前記シフトレジスタは、複数段の単位レジスタと、順方向シフト動作において前記複数段の単位レジスタの入出力を順方向に接続する複数の順接続用トランジスタと、逆方向シフト動作において前記複数段の単位レジスタの入出力を逆方向に接続する複数の逆接続用トランジスタとを有し、
前記駆動方法は、
順方向シフト動作モードにおいて各順接続用トランジスタをオンに各逆接続用トランジスタをオフに、逆方向シフト動作モードにおいて各順接続用トランジスタをオフに各逆接続用トランジスタをオンに設定する設定ステップと、
前記シフトレジスタを１段シフトするステップと、
１段シフトによってハイレベルを出力した単位レジスタについて、当該単位レジスタからシフト方向後方に隣接する後方単位レジスタの入力信号をリセットする第１リセットステップと、
１段シフトによってハイレベルを出力した単位レジスタについて、当該単位レジスタに対してシフト方向前方に位置する前方単位レジスタの入力信号をリセットする第２リセットステップと
を有することを特徴とする駆動方法。
【請求項９】
請求項１から６の何れかに記載の固体撮像装置を備えることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ダイナミック型シフトレジスタを含むＭＯＳ型固体撮像装置に関し、特にダイナミック型シフトレジスタのリセット動作の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置の一つとして、増幅型ＭＯＳセンサを用いた固体撮像装置が注目されている。この固体撮像装置は、画素を表すセル毎にフォトダイオードで検出した信号をトランジスタで増幅するものであり、高感度という特徴を持つ。
【０００３】
このような固体撮像装置では、二次元に配列された画素を有する撮像素子を水平走査又は垂直走査する回路としてダイナミック型シフトレジスタが用いられ、回路の簡素化、高密度化及び低消費電力化を図っている。
【０００４】
図１０は、従来の一般的な固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。この固体撮像装置は、二次元に配列された画素を有する撮像部６１と、撮像部６１の一行を選択するための行選択信号を出力するシフトレジスタ６２と、選択された行内の一画素するための画素選択信号を出力するシフトレジスタ６３と、選択された画素から画素信号を取り出す画素処理部６４と、取り出された画素信号を増幅するプリアンプ６５とを備える。
【０００５】
図１１は、従来のＮＭＯＳダイナミック型のシフトレジスタの構成を示すブロック図であり、シフトレジスタ６２、６３として利用される。同図では４段しか示していないが、実際には数百〜数千段ある。
【０００６】
図中の、クロック信号Ｃｌｋ１及びＣｌｋ２はシフト動作の基準となる二相クロック信号である。Ｃｌｋ１信号は奇数番目の単位レジスタに、Ｃｌｋ２信号は偶数番目の単位レジスタに入力される。これにより、奇数番目の単位レジスタと偶数番目の単位レジスタとが交互に動作する。
【０００７】
同図において、Ｒｅｓ１、Ｒｅｓ２・・・（何れか１つを指す場合はＲｅｓと略す）は、入力信号Ｉｎの論理値をクロック信号Ｃｌｋに同期して内部に記憶し、記憶した論理値を出力信号Ｏｕｔ及び出力信号Ｎｅｘｔとして出力する単位レジスタである。出力信号Ｏｕｔは、行選択信号又は列選択信号として撮像部６１に出力される。
【０００８】
トランジスタＴｒ３−１、３−２、・・・（同Ｔｒ３）は、単位レジスタへの入力信号Ｉｎをリセットするリセットトランジスタである。ここで、入力信号のリセットというのは、入力信号をローレベルにすることによって、当該入力信号線に接続された容量（トランジスタのゲート容量など）を放電することをいう。すなわち、トランジスタＴｒ３は、それが接続された入力信号Ｉｎを有する単位レジスタの次段の単位レジスタの出力Ｏｕｔがハイレベルのときに、当該入力信号Ｉｎをローレベルにすることによって、当該単位レジスタと前段の単位レジスタ内の記憶素子に蓄積された電荷を放電することによって入力信号Ｉｎをリセットする。もし、リセットしなければ単位レジスタ内部にいつまでも電荷が残りハイレベルを保ち続けるからである。リセットされた後ローレベル又はハイインピーダンスとなる。
【０００９】
トランジスタＴｒ７−１、７−２、・・・（同Ｔｒ７）は、リセット制御信号ＲＳがハイレベルになったときオンし、全単位レジスタの入力信号を一斉にリセットする。リセット制御信号ＲＳは、単位レジスタＲｅｓ１の入力信号Ｉｎ１にスタートパルスに同期して、その直前にリセットパルスとして入力される。これによりスタートパルス印加前に全ての単位レジスタがリセット（オールクリア）される。
【００１０】
図１２（ａ）は、単位レジスタＲｅｓの構成を示す回路図である。同図のように単位レジスタは、ＮＭＯＳ型トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、キャパシタＣ１からなる。入力信号Ｉｎがハイレベルである場合の単位レジスタの動作説明図を図１２（ｂ）に示す。入力信号Ｉｎがハイレベルであるので、クロック信号Ｃｌｋの立ち上がり（図中▲１▼）の前に、トランジスタＴｒ１のゲート容量及びキャパシタＣ１の電位によってトランジスタＴｒ１のゲート電極は既にハイレベルになっている。この状態で、クロック信号Ｃｌｋがローレベルからハイレベルに立ち上がると、トランジスタＴｒ１のゲート電圧ＩｎがキャパシタＣ１を介して昇圧（ブートと呼ぶ）される（同▲２▼）。また、トランジスタＴｒ１はゲートにハイレベルよりも高電圧が印加されることから、ゲート下のポテンシャルがクロック信号（ｃｌｋ）のハイレベル以上になりＯｕｔ信号にＣｌｋ信号のハイレベルが出力される（同▲３▼）。Ｃｌｋ信号が立ち下がると、Ｏｕｔ信号にＣｌｋ信号のローレベルが出力される。このとき、Ｎｅｘｔ信号は、一方向性トランジスタＴｒ２のゲート容量にハイレベルが保持されているので、Ｃｌｋ信号が立ち下がった後もハイレベルを出力する。
【００１１】
一方、入力信号Ｉｎがローレベル（又はフローティング）である場合にはブートトランジスタＴｒ１がオンしないので、クロック信号Ｃｌｋが入力されても、Ｏｕｔ信号、Ｎｅｘｔ信号は何れもローレベル（又はフローティング）のままである。
【００１２】
図１３は、図１１におけるトランジスタＴｒ３によるリセット動作を示すタイムチャートである。同図においてクロック信号Ｃｌｋ１、Ｃｌｋ２、入力信号（又は内部データ）Ｉｎ１〜Ｉｎ４、出力信号Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４は、図１１、図１２に示した信号である。
【００１３】
まず、単位レジスタＲｅｓ１は、Ｃｌｋ１信号（図中▲１▼）に同期して、ハイレベル状態の入力信号Ｉｎ１をブートして内部に保持する（同▲２▼）。これと同時に画素選択信号としてＯｕｔ１信号を出力し（同▲３▼）、Ｎｅｘｔ１信号をハイレベルにする。ハイレベルになったＮｅｘｔ１信号は入力信号Ｉｎ２として次段の単位レジスタＲｅｓ２に入力される。このとき、Ｃｌｋ１信号が入力された他の奇数番目の単位レジスタは、その入力がローレベル（又はハイインピーダンス状態）であり、内部にハイレベルを取り込まない。
【００１４】
このようにして、クロック信号Ｃｌｋ１が供給されている奇数番目の単位レジスタのシフト動作がなされる。次のクロック信号Ｃｌｋ２によって、偶数番目の単位レジスタのシフト動作がなされる。
【００１５】
また、出力信号Ｏｕｔ２がハイレベルになると、リセットトランジスタＴｒ３−１がオンになり、入力信号Ｉｎ１をローレベルにするので、単位レジスタＲｅｓ１内部のトランジスタＴｒ１のゲート容量及びキャパシタＣ１の電荷が放電し、単位レジスタＲｅｓ１の入力信号Ｉｎ１がリセットされる。
【００１６】
出力信号Ｏｕｔ３がハイレベルになると、リセットトランジスタＴｒ３−２がオンになり、単位レジスタＲｅｓ２内のトランジスタＴｒ１のゲート容量及びキャパシタＣ１が放電すると共に、Ｎｅｘｔ１信号線を介して単位レジスタＲｅｓ１内の一方向性トランジスタＴｒ２のゲート容量の電荷も放電する。これにより単位レジスタＲｅｓ２の入力信号Ｉｎ２がリセットされる。
【００１７】
このようにして、ＮＭＯＳ型ダイナミックシフトレジスタは、ハイレベルを出力した単位レジスタが、前段の単位レジスタへの入力信号Ｉｎをリセットする。
このようなシフトレジスタの先行技術として特許文献１がある。特許文献１では、単位レジスタ間を順方向に接続するトランジスタ群と、逆方向に接続するトランジスタ群を備えることによりシフト方向を選択可能な双方向シフトレジスタを開示している。
【００１８】
図１４は、従来の双方向レジスタの構成を示すブロック図である。同図は、図１０に示したシフトレジスタと比較して、トランジスタＴｒ４−１、Ｔｒ４−２、・・・（何れか１つを指す場合はＴｒ４と略す）と、トランジスタＴｒ５−１、Ｔｒ５−２、・・・（同Ｔｒ５）と、トランジスタＴｒ８−１、Ｔｒ８−２、・・・（同Ｔｒ８）と、トランジスタＴｒ９−１、Ｔｒ９−２、・・・（同Ｔｒ９）と、トランジスタＴｒ１０−１、Ｔｒ１０−２、・・・（同Ｔｒ１０）とが追加されている点と、制御信号Ｎｏｒｍ及びＲｅｖが指定される点とが異なるので、異なる点を中心に説明する。
【００１９】
制御信号Ｎｏｒｍ、Ｒｅｖは、シフト方向を指定する信号であり、（Ｎｏｒｍ、Ｒｅｖ）＝（ハイレベル、ローレベル）である場合には順方向シフト動作を指定し、（Ｎｏｒｍ、Ｒｅｖ）＝（ローレベル、ハイレベル）である場合には逆方向シフト動作を指定する。
【００２０】
トランジスタＴｒ４は、制御信号Ｎｏｒｍがハイレベルのときオンになり、単位レジスタの入出力を順方向に接続する。また、トランジスタＴｒ１０も、制御信号Ｎｏｒｍがハイレベルのときオンになり、単位レジスタの出力をリセットトランジスタＴｒ３に伝達する。
【００２１】
トランジスタＴｒ５は、制御信号Ｒｅｖがハイレベルのときオンになり、単位レジスタの入出力を逆に接続する。また、トランジスタＴｒ９も、制御信号Ｒｅｖがハイレベルのときオンになり、単位レジスタの出力をリセットトランジスタＴｒ８に伝達する。
【００２２】
順方向シフト動作では、トランジスタＴｒ４及びＴｒ１０がオン、Ｔｒ５及びＴｒ９がオフになっている。この状態で、出力信号をハイレベルに出力した単位レジスタは、前段（シフト方向後方）の単位レジスタの入力信号に接続されたトランジスタＴｒ３をトランジスタＴｒ１０を介してオンにする。これにより前段の単位レジスタの入力信号をリセットする。
【００２３】
逆方向シフト動作では、トランジスタＴｒ５及びＴｒ９がオンに、Ｔｒ４及びＴｒ１０がオフになっている。この状態で、出力信号をハイレベルに出力した単位レジスタは、前段（シフト方向後方）の単位レジスタの入力信号に接続されたトランジスタＴｒ８をトランジスタＴｒ９を介してオンにする。これにより前段の単位レジスタの入力信号をリセットする。
【００２４】
トランジスタＴｒ７は、図１１と同様にオールクリア用のトランジスタであり、スタートパルスに同期してその直前にリセット制御信号ＲＳによってオンする。
また、特許文献２は、ズームモード等に対応するためシフトレジスタの途中からスタートを開始するシフトレジスタを開示している。例えば、シフトレジスタの１／４の位置からスタートし３／４の位置までを走査することを可能にしている。
【００２５】
【特許文献１】
特開昭６４−４４１７８号公報
【００２６】
【特許文献２】
特開平６−１０４２９２号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によれば、スタートパルスを印加した後レジスタ信号（出力信号Ｏｕｔのパルス）が最終段に到達するまでに、次のスタートパルスを印加することができないという問題がある。
【００２８】
言い換えれば、従来のシフトレジスタは、シフト動作時に撮像素子に対して単位レジスタの１つだけがパルスを出力しながらシフトするという通常の走査を行うことができるが、２つのパルスを同時に出力しながらシフトするという特殊な走査を行うことができない。ここで、特殊な走査は、例えば、２つのパルスを同時に出力し、１つ目のパルスによって撮像素子をリセットし２つの目のパルスによって撮像素子から画素値の読み出しを行う電子シャッタ機能等に利用される。この場合の電子シャッタ機能とは、１つ目のパルスから２つ目のパルスまでの間隔によって撮像素子の露光時間を調整することをいう。
【００２９】
また、上記従来技術における双方向レジスタでは、上記の問題に加えて、通常シフト用のリセット回路（図１４中のトランジスタＴｒ３、Ｔｒ１０）、逆方向シフト用のリセット回路（トランジスタＴｒ８、Ｔｒ９）、オールリセット用回路（トランジスタＴｒ７）を備えるので、数多くのトランジスタを必要とし回路規模が大きくなるという問題がある。
【００３０】
上記問題に鑑み本発明は、簡単な回路構成でシフト動作の途中で次のスタートパルスを印加することができるシフトレジスタを備えた固体撮像装置、固体撮像装置の方法及びカメラを提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の固体撮像装置は、ダイナミックロジック回路により形成され、二次元に配列された撮像素子の行又は列を順次選択するためのシフトレジスタを有する固体撮像装置であって、前記シフトレジスタは、信号を保持する複数段の単位レジスタと、複数の第１リセット回路と、複数の第２リセット回路とを有し、各第１リセット回路は、単位レジスタの１つに対応して備えられ、当該単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向後方に位置する後方単位レジスタの入力信号をリセットし、各第２リセット回路は、単位レジスタの１つに対応して備えられ、当該単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向前方に位置する前方単位レジスタの入力信号をリセットするよう構成されている。
【００３２】
この構成によれば、第２リセット回路が前方の単位レジスタの入力信号をリセットするので、シフト動作の途中の任意のタイミングで２つ目のスタートパルスを印加することができる。その結果、任意の間隔で２つのパルスを走査する特殊走査をすることができ、例えば電子シャッタに利用することができる。
【００３３】
ここで、前記各第１リセット回路は、対応する単位レジスタの出力信号がハイレベルであるときにオンする第１トランジスタを有し、前記後方単位レジスタへの入力信号線を第１トランジスタを介してローレベルにし、前記各第２リセット回路は、対応する単位レジスタの出力信号がハイレベルであるときにオンする第２トランジスタを有し、前記前方単位レジスタの入力信号線を第２トランジスタを介してローレベルにする構成であってもよい。
【００３４】
この構成によれば、第１、第２リセット回路はそれぞれトランジスタ１つで構成されるので、簡単な回路構成にすることができる。
また、前記前方単位レジスタは、各第２リセット回路に対応する単位レジスタから少なくとも２段以上シフト方向前方に位置する何れかの単位レジスタであるように構成してもよい。この構成によれば、前記前方単位レジスタは、例えば、３段、１０段、２０段などシフト方向の前方に位置する任意のレジスタとしておくことができる。
【００３５】
また、本発明の固体撮像装置は、ダイナミックロジック回路により形成され、二次元に配列された撮像素子の行又は列を順次選択するための双方向シフトレジスタを有する固体撮像装置であって、前記双方向シフトレジスタは、信号を保持する複数段の単位レジスタと、複数の第１リセット回路と、複数の第２リセット回路とを有し、各第１リセット回路は、単位レジスタの１つに対応して備えられ、順方向シフト動作時に当該単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向後方に位置する順方向後方単位レジスタの入力信号をリセットし、逆方向シフト動作時に対応する単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタからシフト方向前方に位置する逆方向前方単位レジスタの入力信号をリセットし、各第２リセット回路は、単位レジスタの１つに対応して備えられ、順方向シフト動作時に、当該単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向前方に位置する順方向前方単位レジスタの入力信号をリセットし、逆方向シフト動作時に対応する単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向後方に位置する逆方向後方単位レジスタの入力信号をリセットするよう構成されている。
【００３６】
この構成によれば、順方向シフト動作時には、第２リセット回路がシフト方向前方の単位レジスタの入力信号をリセットし、逆方向シフト動作時には、第１リセット回路がシフト方向前方の単位レジスタの入力信号をリセットする。このことから、順方向シフト動作と逆方向シフト動作の何れにおいてもシフト動作の途中の任意のタイミングで２つ目のスタートパルスを印加することができる。その結果、順方向シフト動作と逆方向シフト動作の何れにおいても任意の間隔で２つのパルスを走査する特殊走査をすることができ、例えば電子シャッタに利用することができる。
【００３７】
ここで、前記双方向シフトレジスタは、順方向シフト動作において前記複数段の単位レジスタの入出力を順方向に接続する複数の順接続用トランジスタと、逆方向シフト動作において前記複数段の単位レジスタの入出力を逆方向に接続する複数の逆接続用トランジスタとを有し、各第１リセット回路は、対応する単位レジスタの出力信号がハイレベルであるときにオンになりかつグラウンド線に接続された第１トランジスタを有し、前記順方向後方単位レジスタへの入力信号線と第１トランジスタとの間を前記順接続用トランジスタを介して接続するとともに、前記逆方向前方単位レジスタの入力信号線と第１トランジスタとの間を前記逆接続用トランジスタを介して接続し、各第２リセット回路は、対応する単位レジスタの出力信号がハイレベルであるときにオンになりかつグラウンド線に接続された第２トランジスタを有し、前記順方向前方単位レジスタへの入力信号線と第２トランジスタとの間を前記順接続用トランジスタを介して接続するとともに、前記逆方向後方単位レジスタの入力信号線と第２トランジスタとの間を前記逆接続用トランジスタを介して接続している構成としてもよい。
【００３８】
第１、第２ランジスタの各々が順方向シフト動作時におけるリセットトランジスタと逆方向シフト動作時におけるリセットトランジスタを兼用しているので、回路規模を小さくすることができ、通常撮影と電子シャッタ機能のいずれでも上下反転画像を得ることができる。
【００３９】
また、前記順方向前方単位レジスタは、各第２リセット回路に対応する単位レジスタから少なくとも２段以上シフト方向前方に位置する何れかの単位レジスタであり、前記逆方向前方単位レジスタは、各第１リセット回路に対応する単位レジスタから少なくとも２段以上シフト方向前方に位置する何れかの単位レジスタである構成としてもよい。
【００４０】
また、順方向前方単位レジスタ、逆方向前方単位レジスタは、各第２リセット回路に対応する単位レジスタから少なくとも２段以上シフト方向前方に位置する何れかの単位レジスタであるように構成してもよい。この構成によれば、順方向前方単位レジスタ、逆方向前方単位レジスタはそれぞれ例えば、３段、１０段、２０段などシフト方向の前方に位置する任意のレジスタとしておくことができる。
【００４１】
また、本発明の固体撮像装置の駆動方法及びカメラも上記と同様の手段、作用、効果を有する。
【００４２】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１におけるシフトレジスタの構成を示すブロック図である。このシフトレジスタは、図１０に示した固体撮像装置を備えるカメラにおいて、行選択信号を出力するシフトレジスタ６２、画素選択信号を出力するシフトレジスタ６３の何れか、又は両者として備えられる。図１では便宜上４段しか図示していないが、実際には画素数に応じて数百〜数千の段数が存在する。
【００４３】
図１のようにシフトレジスタは、単位レジスタＲｅｓ１、Ｒｅｓ２、・・・（何れか１つを指す場合はＲｅｓと略す）と、トランジスタＴｒ３−１、Ｔｒ３−２・・・（同Ｔｒ３）と、トランジスタＴｒ８−３、Ｔｒ８−４・・・（同Ｔｒ８）とを備え、シフト方向後方の単位レジスタに加えて、シフト方向前方にある単位レジスタの入力信号をリセットするように構成されている。
【００４４】
単位レジスタＲｅｓは、入力信号Ｉｎの論理値をクロック信号Ｃｌｋに同期して内部に記憶し、記憶した論理値を出力信号Ｏｕｔ及び出力信号Ｎｅｘｔとして出力する。ここで論理値はハイレベルとフローティングの２状態の何れか又はハイレベルとローレベルの２つの状態の何れかである。ただし、入力信号Ｉｎに現れる電圧は、単位レジスタ内部でブートされるので一時的にハイレベルよりも高電圧になる。単位レジスタｒｅｓの個々の構成は図１２（ａ）に示した構成と同じであり、内部動作タイミングも図１２（ｂ）と同じであるので説明を省略する。
【００４５】
トランジスタＴｒ３は、当該トランジスタＴｒ３が入力信号Ｉｎに接続された単位レジスタの次段の単位レジスタの出力Ｏｕｔがハイレベルのときに、当該入力信号Ｉｎをローレベルにすることによって、単位レジスタ内の記憶素子に蓄積された電荷を放電するためのリセットトランジスタである。もし、リセットしなければ単位レジスタ内部にいつまでも電荷が残りハイレベルを出力し続けるからである。リセットされた次のクロック信号では出力信号Ｏｕｔ及びＮｅｘｔは、ローレベル出力又はハイインピーダンスとなる。
【００４６】
トランジスタＴｒ８は、当該トランジスタＴｒ８が入力信号Ｉｎに接続された単位レジスタの前々段の単位レジスタの出力Ｏｕｔがハイレベルのときに、当該入力信号Ｉｎをローレベルにすることによって、単位レジスタ内の記憶素子に蓄積された電荷を放電するためのリセットトランジスタである。その結果、各単位レジスタは、出力信号Ｏｕｔをハイレベルにしたとき、３段前方の単位レジスタの入力信号Ｉｎをリセットすることになる。
【００４７】
図２（ａ）は、図１に示したシフトレジスタにおいて１つの単位レジスタだけが出力信号を出力する通常走査モードにおける動作タイミングを示すタイムチャートである。同図においてクロック信号Ｃｌｋ１、Ｃｌｋ２、出力信号Ｏｕｔは、図１に示した信号である。出力信号Ｏｕｔはクロック信号Ｃｌｋ１、Ｃｌｋ２に同期して、順にシフトされる。同図のように通常走査モードでは、スタートパルスは１つのみが印加された結果、シフトレジスタの出力信号Ｏｕｔ中の１つのみがパルスを出力することになる。
【００４８】
同図（ｂ）は、図１に示したシフトレジスタにおいて２つ単位レジスタが出力信号を出力する特殊走査モードにおける動作タイミングを示すタイムチャートである。同図では、４クロックの間隔をおいて２つのスタートパルスが印加された場合の様子を示している。その結果、各出力Ｏｕｔには、２つのパルスがスタートパルスと同じ間隔をおいて出力される。例えば、本シフトレジスタが、図１０に示したシフトレジスタ６２である場合、１つ目のパルスは、撮像素子の１行をリセットするためのパルスとして、２つ目のパルスは、当該１行から画素値を読み出すためのパルスとして利用され、電子シャッタに利用できる。
【００４９】
以上説明してきたように本実施の形態におけるシフトレジスタは、単位レジスタＲｅｓがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向後方に隣接する単位レジスタの入力信号をリセットするためのトランジスタＴｒ３と、単位レジスタがハイレベルを出力したとき、当該単位レジスタのシフト方向前方に位置する単位レジスタの入力信号をリセットするためのトランジスタＴｒ８を備える。これにより、前方の単位レジスタの入力信号をクリアするので、シフト動作の途中の任意のタイミングで２つ目のスタートパルスを印加することができる。その結果、任意の間隔で２つのパルスを走査する特殊走査をすることができ、例えば電子シャッタに利用することができる。
【００５０】
＜実施の形態２＞
図３は、本発明の実施の形態２における双方向シフトレジスタの構成を示す図である。同図の双方向レジスタは、単位レジスタＲｅｓ１、Ｒｅｓ２、・・・（何れか１をＲｅｓと略す）トランジスタＴｒ４−１、Ｔｒ４−２、・・・（同Ｔｒ４）と、トランジスタＴｒ５−１、Ｔｒ５−２、・・・（同Ｔｒ５）と、トランジスタＴｒ３−１、Ｔｒ３−２、・・・（同Ｔｒ３）と、トランジスタＴｒ８−１、Ｔｒ８−２、・・・（同Ｔｒ８）とを備える。また、図中の制御信号Ｎｏｒｍ、Ｒｅｖは、シフト方向を指定する信号であり、（Ｎｏｒｍ、Ｒｅｖ）＝（ハイレベル、ローレベル）である場合には順方向シフト動作を指定し、（Ｎｏｒｍ、Ｒｅｖ）＝（ローレベル、ハイレベル）である場合には逆方向シフト動作を指定する。
【００５１】
トランジスタＴｒ４は、順方向シフト動作時に（制御信号Ｎｏｒｍがハイレベルのとき）オンになり、単位レジスタの入出力を順方向に接続する。
トランジスタＴｒ５は、逆方向シフト動作時に（制御信号Ｒｅｖがハイレベルのとき）オンになり、単位レジスタの入出力を逆方向に接続する。
【００５２】
トランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ８は、順方向シフト動作の場合も逆方向シフト動作の場合も、出力信号をハイレベルにした単位レジスタから見てシフト方向後方の単位レジスタの入力信号と、シフト方向の前方の単位レジスタの入力信号とをリセットするために備えられている。以下、（Ａ）順方向シフトにおけるシフト方向前方、（Ｂ）順方向シフトにおけるシフト方向後方、（Ｃ）逆方向シフトにおけるシフト方向前方、（Ｄ）逆方向シフトにおけるシフト方向後方のそれぞれの場合の単位レジスタの入力信号のリセットに分けて説明する。
【００５３】
（Ａ）各トランジスタＴｒ８は、順方向シフト動作時には、ゲートに接続された出力信号Ｏｕｔがハイレベルになったとき、その出力信号Ｏｕｔを出力した単位レジスタのシフト方向前方に位置する単位レジスタ（以下、順方向前方単位レジスタと呼ぶ）の入力信号Ｉｎをリセットする。図４は、単位レジスタＲｅｓ２の出力信号がハイレベルになったとき順方向前方単位レジスタがリセットされる様子を示す説明図である。同図のように、単位レジスタＲｅｓ２の出力信号Ｏｕｔ２がハイレベルになるとトランジスタＴｒ８−５がオンする（同図▲１▼）。その結果、順方向前方単位レジスタ（この場合、単位レジスタＲｅｓ５）の入力信号がトランジスタＴｒ８−５を介してグランドレベルになりリセットされる（同図▲２▼）。
【００５４】
（Ｂ）各トランジスタＴｒ３は、順方向シフト動作時には、ゲートに接続された出力信号Ｏｕｔがハイレベルになったとき、その出力信号Ｏｕｔを出力した単位レジスタのシフト方向後方に隣接する単位レジスタ（以下、順方向後方単位レジスタと呼ぶ）の入力信号Ｉｎをリセットする。図５は、単位レジスタＲｅｓ２の出力信号がハイレベルになったときの順方向後方単位レジスタの入力信号がリセットされる様子を示す説明図である。同図のように、単位レジスタＲｅｓ２の出力信号Ｏｕｔ２がハイレベルになるとトランジスタＴｒ３−１がオンする（同図▲１▼）。その結果、順方向後方単位レジスタ（この場合、単位レジスタＲｅｓ１）の入力信号がトランジスタＴｒ３を介してグランドレベルになりリセットされる（同図▲２▼）。
【００５５】
（Ｃ）各トランジスタＴｒ３は、逆方向シフト動作時には、ゲートに接続された出力信号Ｏｕｔがハイレベルになったとき、その出力信号Ｏｕｔを出力した単位レジスタからシフト方向前方に位置する単位レジスタ（以下、逆方向前方単位レジスタと呼ぶ）の入力信号をリセットする。図６は、単位レジスタＲｅｓ４の出力信号がハイレベルになったとき逆方向前方単位レジスタがリセットされる様子を示す説明図である。同図のように、単位レジスタＲｅｓ４の出力信号Ｏｕｔ４がハイレベルになるとトランジスタＴｒ３−３がオンする（同図▲１▼）。その結果、逆方向前方単位レジスタ（この場合、単位レジスタＲｅｓ１）の入力信号がトランジスタＴｒ３−３とトランジスタＴｒ５−２とを介してグランドレベルになりリセットされる（同図▲２▼）。
【００５６】
（Ｄ）各トランジスタＴｒ８は、逆方向シフト動作時には、ゲートに接続された出力信号Ｏｕｔがハイレベルになったとき、その出力信号Ｏｕｔを出力した単位レジスタからシフト方向後方に隣接する単位レジスタ（以下、逆方向後方単位レジスタと呼ぶ）の入力信号をリセットする。図７は、単位レジスタＲｅｓ１の出力信号がハイレベルになったとき逆方向後方単位レジスタがリセットされる様子を示す説明図である。同図のように、単位レジスタＲｅｓ１の出力信号Ｏｕｔ１がハイレベルになるとトランジスタＴｒ８−４がオンする（同図▲１▼）。その結果、逆方向後方単位レジスタ（この場合、単位レジスタＲｅｓ２）の入力信号がトランジスタＴｒ８−４とトランジスタＴｒ５−３とを介してグランドレベルになりリセットされる（同図▲２▼）。
【００５７】
このように、上記（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）のリセットは、トランジスタＴｒ８、Ｔｒ３、Ｔｒ３、Ｔｒ８によりなされる。言い換えれば、トランジスタＴｒ８は、（Ａ）と（Ｄ）の場合に兼用のリセットトランジスタ、トランジスタＴｒ３は、（Ｂ）と（Ｃ）の場合に兼用のリセットトランジスタとして利用されている。
【００５８】
以上のように構成された本実施の形態における双方向シフトレジスタによれば、順方向シフト動作においても、逆方向シフト動作においても、前方の単位レジスタの入力信号をクリアするので、シフト動作の途中の任意のタイミングで２つ目のスタートパルスを印加することができる。これにより、順方向シフト動作においても、逆方向シフト動作においても、単位レジスタの１つだけが出力信号を出力する通常操作と、単位レジスタの２つが出力信号を出力する特殊走査とを行うことができる。
【００５９】
順方向シフト動作時における通常走査及び特殊走査のタイムチャートは、図２（ａ）、（ｂ）に示したものと同様である。
図８（ａ）は、逆方向シフト動作時における通常走査のタイムチャートを示す。同図（ａ）は、図２（ａ）と比較して、シフト方向のみが異なっている。
【００６０】
図８（ｂ）は、逆方向シフト動作時における特殊走査のタイムチャートを示す。同図（ｂ）は、図２（ｂ）と比較して、シフト方向のみが異なっている。図８（ｂ）において、１つの出力信号Ｏｕｔから出力される２つのパルスの間隔は、２つのスタートパルスの入力タイミングによって任意に設定することができる。本シフトレジスタが、図１０に示したシフトレジスタ６２である場合、１つ目のパルスは、撮像素子の１行をリセットするためのパルスとして、２つ目のパルスは、当該１行から画素値を読み出すためのパルスとして利用され、電子シャッタに利用できる。しかも、図８（ｂ）では逆方向シフトをしているので、固体撮像装置では、上下が反転した画像を得ることができる。
【００６１】
以上説明してきたように本実施の形態における固体撮像装置によれば、順方向シフトの場合も、逆方向シフトの場合も前方の単位レジスタの入力信号をクリアするので、シフト動作の途中の任意のタイミングで２つ目のスタートパルスを印加することができる。しかも、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ８は、順方向シフトと逆方向シフトとのどちらの場合もリセットトランジスタとして兼用しているので、回路規模を小さくすることができる。
【００６２】
なお、図１に示したシフトレジスタにおいて、トランジスタＴｒ８は、各単位レジスタから３段前方の単位レジスタの入力信号Ｉｎをリセットするように設けられているが、２段以上であればよい。例えば、１０段、２０段等任意に設計してもよい。
【００６３】
また、図１及び３のシフトレジスタにおいてトランジスタＴｒ３−１は、入力信号Ｉｎ１がハイレベルとローレベルの２状態をとる場合は、省略してもよい。
また、図３における各単位レジスタへの入力信号Ｉｎの直前にトランジスタＴｒ６を挿入し、トランジスタＴｒ６のゲートに単位レジスタとは異なる方のクロック信号を入力したとてもよい。こうすれば、トランジスタＴｒ６は、単位レジスタからみた入力信号Ｉｎの負荷容量をトランジスタＴｒ６の一個分に制限し、単位レジスタ内部のブート電圧の低下を防止することができる。例えば、上記の双方向シフトレジスタのように、１つの単位レジスタに対して前段のレジスタ信号を入力するトランジスタと後段のレジスタ信号を入力するトランジスタとが接続される場合に、トランジスタＴｒ６を介して単位レジスタの入力に接続すれば、負荷容量を増大させることを防止することができる。その結果ブート電圧の低下を防止することができる。
【００６４】
また、図９は、他の実施の形態におけるシフトレジスタの構成を示すブロック図である。図１に示したシフトレジスタでは、トランジスタＴｒ８によってハイレベルを出力した単位レジスタの３段前方の単位レジスタの入力信号をリセットしているのに対して、図９に示すシフトレジスタでは、トランジスタＴｒ８によってハイレベルを出力した単位レジスタの２段前方の単位レジスタの入力信号をリセットしている。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、シフト動作の途中の任意のタイミングで２つ目のスタートパルスを印加することができる。これにより２つのパルスを同時に出力しながら走査する電子シャッタ機能を実現することができる。
【００６６】
しかも、順方向シフトと逆方向シフトとを選択可能な双方向シフトレジスタにおいて、２つのリセットトランジスタの各々を順方向シフト動作時と逆方向シフト動作時で兼用しているので、回路規模を小さくすることができ、通常撮影と電子シャッタ機能のいずれでも上下反転画像を得ることができる。
【００６７】
また、本発明の固体撮像装置の駆動方法及びカメラも上記と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるシフトレジスタの構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）１つの単位レジスタだけが出力信号を出力する通常走査モードにおける動作タイミングを示すタイムチャートである。
（ｂ）２つの単位レジスタが出力信号を出力する特殊走査モードにおける動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図３】実施の形態２における双方向シフトレジスタの構成を示す図である。
【図４】順方向後方単位レジスタがリセットされる様子を示す説明図である。
【図５】順方向シフトにおいて前方にある単位レジスタの入力信号をリセットする様子を示す説明図である。
【図６】順方向シフトにおいて後方に隣接する単位レジスタの入力信号をリセットする様子を示す説明図である。
【図７】逆方向シフトにおいて前方にある単位レジスタの入力信号をリセットする様子を示す説明図である。
【図８】逆方向シフトにおいて後方に隣接する単位レジスタの入力信号をリセットする様子を示す説明図である。
【図９】他の実施の形態におけるシフトレジスタの構成を示すブロック図である。
【図１０】一般的な固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】従来のＮＭＯＳダイナミック型のシフトレジスタの構成を示すブロック図である。
【図１２】（ａ）単位レジスタの構成を示す回路図である。
（ｂ）単位レジスタの動作説明図である。
【図１３】図１０におけるトランジスタによるリセット動作を示すタイムチャートである。
【図１４】従来の双方向レジスタの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
６１  撮像部
６２  シフトレジスタ
６３  シフトレジスタ
６４  信号処理部
６５  プリアンプ
Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４  単位レジスタ
Ｔｒ１  トランジスタ
Ｔｒ２  トランジスタ
Ｔｒ３−１〜Ｔｒ３−４  トランジスタ
Ｔｒ６−１〜Ｔｒ６−４  トランジスタ
Ｔｒ８−１〜Ｔｒ８−４  トランジスタ
Ｃ１  キャパシタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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