(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を有し、選択状態において入射光の輝度に応じた信号を出力する複数の第１画素及び複数の第２画素をそれぞれマトリックス状に配置した撮像領域と、
それぞれが前記複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を蓄積する複数の第１メモリと、
それぞれが前記各第１メモリと並列に接続され且つ前記複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を蓄積する複数の第２メモリと、
前記各第１メモリに蓄積された信号及び前記各第２メモリに蓄積された信号がそれぞれ順次読み出される水平信号線と、
前記水平信号線と接続された出力アンプと、
前記各第１の画素及び各第２の画素を駆動する複数の駆動パルス線とを備え、
前記各第１メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作と、前記複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を前記各第２メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われ、
前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作と、前記複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を前記各第１メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われ、
前記複数の駆動パルス線のうちの少なくとも１つに駆動パルスが印加されている場合には、前記各第１メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一方又は前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一方を停止することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数の第１画素は、前記撮像領域の奇数行にそれぞれ配置され、
前記複数の第２画素は、前記撮像領域の偶数行にそれぞれ配置され、
前記複数の第１メモリ及び複数の第２メモリは、前記撮像領域の列ごとにそれぞれ配置されており、
前記複数の第１画素のうちの一の前記奇数行に配置された第１画素は、同時に選択状態とし、
前記複数の第２画素のうちの一の前記偶数行に配置された第２画素は、同時に選択状態とし、
前記各第１メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作と、前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作とは、交互に行われ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】
前記各第１メモリに蓄積された信号及び前記各第２メモリに蓄積された信号の前記水平信号線への読み出しを制御する水平シフトレジスタをさらに備え、
前記各第１メモリに蓄積された信号又は前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作を停止する場合には、前記水平シフトレジスタ及び前記出力アンプ
の少なくとも一方の動作を停止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４】
それぞれが、列ごとに配置された前記複数の第１画素及び複数の第２画素と、列ごとに配置された前記第１メモリ及び第２メモリとを接続する複数の垂直信号線をさらに備え、
前記各第１画素及び各第２画素は、それぞれ前記光電変換部の電荷を読み出すフローティングディフュージョン部と、前記光電変換部と前記フローティングディフュージョン部との間に接続された読み出しトランジスタと、前記フローティングディフュージョン部の状態を初期化するリセットトランジスタと、前記フローティングディフュージョン部と前記垂直信号線との間に接続された検出トランジスタとを有し、
前記複数の駆動パルス線は、前記撮像領域の行ごとに前記読み出しトランジスタのゲートと接続された複数の読み出しパルス線と、前記撮像領域の行ごとに前記リセットトランジスタのゲートと接続された複数のリセットパルス線と、前記複数のリセットトランジスタ及び複数の検出トランジスタのそれぞれと接続された電源線とを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を前記各第１メモリにそれぞれ蓄積する動作及び前記複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を前記各第２メモリにそれぞれ蓄積する動作は、いずれも水平ブランキング期間と垂直ブランキング期間外で且つ水平ブランキング期間外の期間である水平有効期間とにわたって行われることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記各第１メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び前記複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を前記各第２メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、一の水平ブランキング期間において並行して行われ、
前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び前記複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を前記各第１メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、他の水平ブランキング期間において並行して行われることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１のメモリ及び第２のメモリからの信号を受け、該信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部をさらに備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
光電変換部を有し、選択状態において入射光の輝度に応じた信号を出力する複数の第１画素及び複数の第２画素をそれぞれマトリックス状に配置した撮像領域と、
それぞれが前記複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を蓄積する複数の第１メモリと、
それぞれが前記各第１メモリと並列に接続され且つ前記複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を蓄積する複数の第２メモリと、
前記各第１メモリに蓄積された信号及び前記各第２メモリに蓄積された信号がそれぞれ順次読み出される水平信号線と、
前記水平信号線と接続された出力アンプとを備え、
前記各第１メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作と、前記複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を前記各第２メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われ、
前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作と、前記複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を前記各第１メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われ、
前記各第１の画素及び各第２の画素のうちの少なくとも１つに印加される駆動パルスの立ち上がり時及び立ち下がり時において、前記各第１メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一方又は前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一方を停止することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
前記複数の第１画素は、前記撮像領域の奇数行にそれぞれ配置され、
前記複数の第２画素は、前記撮像領域の偶数行にそれぞれ配置され、
前記複数の第１メモリ及び複数の第２メモリは、前記撮像領域の列ごとにそれぞれ配置されており、
前記複数の第１画素のうちの一の前記奇数行に配置された第１画素は、同時に選択状態とし、
前記複数の第２画素のうちの一の前記偶数行に配置された第２画素は、同時に選択状態とし、
前記各第１メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作と、前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作とは、交互に行われる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】
前記各第１メモリに蓄積された信号及び前記各第２メモリに蓄積された信号の前記水平信号線への読み出しを制御する水平シフトレジスタをさらに備え、
前記各第１メモリに蓄積された信号又は前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作を停止する場合には、前記水平シフトレジスタ及び前記出力アンプ
の少なくとも一方の動作を停止する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１１】
それぞれが、列ごとに配置された前記複数の第１画素及び複数の第２画素と、列ごとに配置された前記第１メモリ及び第２メモリとを接続する複数の垂直信号線をさらに備え、
前記各第１画素及び各第２画素は、それぞれ前記光電変換部の電荷を読み出すフローティングディフュージョン部と、前記光電変換部と前記フローティングディフュージョン部との間に接続された読み出しトランジスタと、前記フローティングディフュージョン部の状態を初期化するリセットトランジスタと、前記フローティングディフュージョン部と前記垂直信号線との間に接続された検出トランジスタとを有し、
前記駆動パルスは、前記撮像領域の行ごとに前記読み出しトランジスタのゲートに印加される読み出しパルスと、前記撮像領域の行ごとに前記リセットトランジスタのゲートに印加されるリセットパルスとを含むことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を前記各第１メモリにそれぞれ蓄積する動作及び前記複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を前記各第２メモリにそれぞれ蓄積する動作は、いずれも水平ブランキング期間と垂直ブランキング期間外で且つ水平ブランキング期間外の期間である水平有効期間とにわたって行われることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記各第１メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び前記複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を前記各第２メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、一の水平ブランキング期間において並行して行われ、
前記各第２メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び前記複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を前記各第１メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、他の水平ブランキング期間において並行して行われることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記第１のメモリ及び第２のメモリからの信号を受け、該信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部をさらに備えていることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備えていることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びカメラに関し、特に、ハイビジョンカメラ等に使用する固体撮像装置及びそれを用いたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来のＭＯＳトランジスタで構成された固体撮像装置の一例を示している。図７に示すように固体撮像装置は、複数の増幅型単位画素が二次元的に配列された撮像領域１１０を備えている。各増幅型単位画素は、半導体基板上に形成された、フォトダイオード（ＰＤ）部１１１と、読み出しトランジスタ１１２を介してＰＤ部１１１と接続され、ＰＤ部１１１の電荷が読み出され蓄積されるフローティングディフュージョン（ＦＤ）部１１７と、ＦＤ部１１７の状態を初期化するリセットトランジスタ１１３と、ＦＤ部１１７と接続され画素の信号出力を制御する検出トランジスタ１１４とを有している。
【０００３】
タイミング発生回路１４０から送られた駆動タイミングパルスにより動作する垂直シフトレジスタ１４１が増幅型単位画素を行ごとに選択する。選択された各行の増幅型単位画素の信号は、行メモリ１２３に蓄積される。その後に、タイミング発生回路１４０から送られた駆動するタイミングパルスにより水平シフトレジスタ１４２が駆動され、行メモリ１２３に蓄積された画素の信号が、水平信号線１２６を経由して順次出力アンプ１２７から素子信号として出力される。
【０００４】
図８は従来の固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。水平駆動期間は、水平ブランキング期間と水平有効期間とから構成されている。タイミングＴ1にて水平ブランキング期間が開始され、タイミングＴ2にてＶDD電源１１６の電圧がハイ（“Ｈ”）の状態においてｎ行目（但しｎは正の整数である。）のリセットパルス線１３２にリセットパルスが印加され、ＦＤ部１１７がリセットされると同時にｎ行目の検出トランジスタ１１４が選択状態となる。その後、タイミングＴ3にて読み出しパルス線１３１に読み出しパルスを印加し、ＰＤ部１１１の電荷をＦＤ１１７に読み出す。読み出された電荷による信号が検出トランジスタ１１４を介して行メモリ１１３に蓄積される。その後、タイミングＴ5にてＶDD電源１１６の電圧がロー（“Ｌ”）の状態においてｎ行目のリセットパルス線１３２にリセットパルスを印加して、ＦＤ部１１７の電位を“Ｌ”状態とし、ｎ行目の検出トランジスタ１１４を非選択状態とする。行メモリ１２３に蓄積された信号は、水平有効期間の間に水平シフトレジスタ１４２の操作により、順次固体撮像素装置から出力される。
【０００５】
このように、１本の水平信号線１２６に対して１行分の行メモリを持つ固体撮像装置の場合には、垂直ブランキング期間を除く水平駆動期間のうちの水平ブランキング期間内にて、画素から信号を読み出してメモリに蓄積し、垂直ブランキング期間を除く水平駆動期間のうちの水平有効期間に行メモリから信号をすることにより、画像を出画するのが一般的である（例えば、特許文献１及び２を参照。）。
【０００６】
もしも、従来の固体撮像装置において垂直ブランキング期間を除く水平駆動期間のうちの水平有効期間内に画素の信号の読み出し及び読み出された信号の行メモリへの蓄積を行うと、ｎ行目の画素の信号が行メモリ１２３に残存している間に、ｎ＋１行目の画素の信号が上書きされてしまうこととなるため、正確な画像を得ることができず、画像の劣化が発生してしまうことになる。
【０００７】
なお、垂直ブランキング期間外の水平駆動期間の場合について説明したが、例外として、垂直ブランキング期間内では、基本的に画像の出画をしないため、水平駆動期間の水平有効期間に画素の信号の読み出し及び読み出された信号の行メモリへの蓄積が行われる場合もある。
【特許文献１】特開平９−１６３２３４号公報
【特許文献２】特開平４−８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、高精細なハイビジョン用の固体撮像装置を駆動する場合には、水平ブランキング期間と、水平有効期間と、水平ブランキング期間及び水平有効期間を合計した水平駆動期間との３つの期間のすべてが、従来よりも、極端に短くなる。このため、ハイビジョン用の固体撮像装置においては画素からの信号の読み出してメモリへ信号を蓄積する動作及び行メモリから信号を出力する動作を高速で行う必要がある。従って、行メモリに蓄積された信号が不安定な値を示し、行メモリから読み出された信号により作成される画像の画質が大幅に劣化するという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題を解決し、行メモリへの信号の蓄積及び行メモリからの信号の読み出しを安定して行うことが可能な高画質の固体撮像装置を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明は固体撮像装置を並列に設けられた２つの行メモリを備えた構成とする。
【００１１】
具体的に本発明に係る固体撮像装置は、光電変換部を有し、選択状態において入射光の輝度に応じた信号を出力する複数の第１画素及び複数の第２画素をそれぞれマトリックス状に配置した撮像領域と、それぞれが複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を蓄積する複数の第１メモリと、それぞれが各第１メモリと並列に接続され且つ複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を蓄積する複数の第２メモリと、各第１メモリに蓄積された信号及び各第２メモリに蓄積された信号がそれぞれ順次読み出される水平信号線と、水平信号線と接続された出力アンプとを備え、各第１メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作と、複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を各第２メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われ、各第２メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作と、複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を各第１メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われることを特徴とする。
【００１２】
本発明の固体撮像装置によれば、それぞれが複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を蓄積する複数の第１メモリと、それぞれが各第１メモリと並列に接続され且つ複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を蓄積する複数の第２メモリとを備えているため、画素から信号を読み出しメモリに蓄積する動作と、メモリに蓄積された信号を出力する動作とを並行して行うことが可能となる。従って、画素から信号を読み出しメモリに蓄積する動作を垂直ブランキング期間外の水平駆動期間において、水平ブランキング期間内に終了させる必要がないので、信号をメモリへ蓄積する時間を十分確保することができる。その結果、メモリへの信号の蓄積及びメモリからの信号の読み出しを安定して行うことができる固体撮像装置を実現することが可能となる。
【００１３】
本発明の固体撮像装置において、複数の第１画素は、撮像領域の奇数行にそれぞれ配置され、複数の第２画素は、撮像領域の偶数行にそれぞれ配置され、複数の第１メモリ及び複数の第２メモリは、撮像領域の列ごとにそれぞれ配置されており、複数の第１画素のうちの一の奇数行に配置された第１画素は、同時に選択状態とし、複数の第２画素のうちの一の偶数行に配置された第２画素は、同時に選択状態とし、各第１メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作と、各第２メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作とは、交互に行われることが好ましい。
【００１４】
本発明の固体撮像装置は、各第１の画素及び各第２の画素を駆動する複数の駆動パルス線をさらに備え、複数の駆動パルス線のうちの少なくとも１つに駆動パルスが印加されている場合には、各第１メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一方又は各第２メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一方を停止することが好ましい。このような構成とすることにより、駆動パルスに起因するノイズがメモリから出力される信号に重畳し、画質が劣化することを抑えることができる。
【００１５】
また、各第１の画素及び各第２の画素のうちの少なくとも１つに印加される駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がりにおいて、各第１メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一方又は各第２メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一方を停止することが好ましい。このような構成とすることにより、駆動パルスに起因するノイズがメモリから出力される信号に重畳することを防止できると共に、メモリから信号を出力する時間の増大を抑えることができる。
【００１６】
これらの場合において、各第１メモリに蓄積された信号及び各第２メモリに蓄積された信号の水平信号線への読み出しを制御する水平シフトレジスタをさらに備え、各第１メモリに蓄積された信号又は各第２メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作を停止する場合には、水平シフトレジスタ及び出力アンプの少なくとも一方の動作を停止することが好ましい。
【００１７】
本発明の固体撮像装置において、それぞれが、列ごとに配置された複数の第１画素及び複数の第２画素と、列ごとに配置された第１メモリ及び第２メモリとを接続する複数の垂直信号線をさらに備え、各第１画素及び各第２画素は、それぞれ光電変換部の電荷を読み出すフローティングディフュージョン部と、光電変換部とフローティングディフュージョン部との間に接続された読み出しトランジスタと、フローティングディフュージョン部の状態を初期化するリセットトランジスタと、フローティングディフュージョン部と垂直信号線との間に接続された検出トランジスタとを有し、複数の駆動パルス線は、撮像領域の行ごとに読み出しトランジスタのゲートと接続された複数の読み出しパルス線と、撮像領域の行ごとにリセットトランジスタのゲートと接続された複数のリセットパルス線と、複数のリセットトランジスタ及び複数の検出トランジスタのそれぞれと接続された電源線とを含むことが好ましい。
【００１８】
本発明の固体撮像装置において、複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を各第１メモリにそれぞれ蓄積する動作及び複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を各第２メモリにそれぞれ蓄積する動作は、いずれも水平ブランキング期間と垂直ブランキング期間外で且つ水平ブランキング期間外の期間である水平有効期間とにわたって行われることが好ましい。このような構成とすることにより、水平ブランキング期間が短い場合にも、画素から信号を読み出す動作の時間を十分確保することができるため、画質を大幅に向上することが可能となる。
【００１９】
本発明の固体撮像装置において、各第１メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び複数の第２画素のうちの選択状態の第２画素の信号を各第２メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、一の水平ブランキング期間において並行して行われ、各第２メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び複数の第１画素のうちの選択状態の第１画素の信号を各第１メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、他の水平ブランキング期間において並行して行われることが好ましい。このような構成とすることにより、水平駆動期間が短い場合にも、画素から信号を読み出す動作の時間を十分確保することができるため、画質を大幅に向上することが可能となる。
【００２０】
本発明の固体撮像装置は、第１のメモリ及び第２のメモリからの信号を受け、該信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部をさらに備えていることが好ましい。
【００２１】
本発明のカメラは、本発明の固体撮像装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る固体撮像装置によれば、行メモリへの信号の蓄積及び行メモリからの信号の読み出しを安定して行うことが可能な高画質の固体撮像装置を実現できる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（一実施形態）
本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の回路構成を示している。図１に示すように本実施形態の固体撮像装置は、複数の増幅型単位画素２１がマトリックス状に配列された撮像領域１０を備えている。図には撮像領域１０が２行３列の場合を示しているが、行数及び列数は任意に設定してよい。
【００２４】
各画素２１は、半導体基板上に形成された、フォトダイオードからなる光電変換部（ＰＤ）部１１と、読み出しトランジスタ１２を介在させてＰＤ部１１と接続され、ＰＤ部１１の電荷を蓄積するフローティングディフュージョン（ＦＤ）部１７とを有している。ＦＤ部１７は、リセットトランジスタ１３を介在させてＶDD電源１６と接続されると共に、検出トランジスタ１４を介在させて垂直信号線１５と接続されている。
【００２５】
読み出しトランジスタ１２のゲートは、読み出しパルス線３１と接続され、リセットトランジスタ１３のゲートは、リセットパルス線３２と接続されている。読み出しパルス線３１及びリセットパルス線３２は、行ごとに設けられており、垂直信号線１５は列ごとに設けられている。
【００２６】
垂直信号線１５には、１行分の信号を蓄積する行メモリである第１メモリ２３と第２メモリ２４とが接続されており、第１メモリ２３と第２メモリ２４とは並列に接続されている。第１メモリ２３及び第２メモリ２４の出力端子は、共に水平制御トランジスタ２５を介在させて水平信号線２６と接続されており、水平信号線２６は出力アンプ２７と接続されている。
【００２７】
読み出しトランジスタ１２及びリセットトランジスタ１３は、それぞれ垂直シフトレジスタ４１によって駆動され、水平制御トランジスタ２５は、水平シフトレジスタ４２によって駆動される。垂直シフトレジスタ４１及び水平シフトレジスタ４２は、タイミング発生器４０によって駆動される。
【００２８】
以下に、本実施形態の固体撮像装置の動作について説明する。図２は本実施形態の固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。なお、図にはｎ＋１（但しｎは、正の整数である。）行目を駆動するタイミングについて示しているが、ｎ行目を駆動する場合には、信号を蓄積するメモリ及び信号を出力するメモリが逆になるだけで同一である。
【００２９】
水平駆動期間は、水平ブランキング期間と水平有効期間とからなる。タイミングＴ1から水平ブランキング期間が開始され、ｎ＋１行目に配置された各画素２１Ｂから信号を読み出して第２メモリ２４へ蓄積する動作が開始される。ｎ＋１行目の画素信号の読み出し動作は、ｎ＋１行目の各画素２１Ｂを選択状態とする動作、ＦＤ部１７をリセットする動作、ＰＤ部１１の電荷を読み出す動作、ＰＤ部１１の電荷を増幅する動作及びｎ＋１行目の各画素２１Ｂを非選択状態とする動作等を含む一連の動作からなる。
【００３０】
タイミングＴ2においてＶDD電源１６にハイ（“Ｈ”）レベルの電圧が印加された状態において、リセットパルス線３２にリセットパルスが印加される。これにより、リセットトランジスタ１３がオン状態となりＦＤ部１７がリセットされると同時に検出トランジスタ１４が選択状態となる。
【００３１】
次に、タイミングＴ3において読み出しパルス線３１に読み出しパルスが印加され、読み出しトランジスタ１２がオン状態となる。これにより、ＰＤ部１１の電荷がＦＤ部１７に読み出され、ＰＤ部１１から読み出された電荷による信号が検出トランジスタ１４を介して垂直信号線１５に出力される。垂直信号線１５に出力された信号は、第２メモリ２４に蓄積される。
【００３２】
次に、タイミングＴ4において水平ブランキング期間が終了した後、ＶDD電源１６の電圧をロー（“Ｌ”）レベルとし、続いて、タイミングＴ5においてリセットパルス線３２に再びリセットパルスを印加する。これによりＦＤ部１７の電位が“Ｌ”レベルとなるため、検出トランジスタ１４が非選択状態となる。次に、タイミングＴ7においてＶDD電源１６の電圧を“Ｈ”レベルとし、これによりｎ＋１行目の各画素２１Ｂから信号を読み出して第２メモリ２４に蓄積する動作が終了する。
【００３３】
一方、タイミングＴ4において水平ブランキング期間が終了した後、既に第１メモリ２３に蓄積されていたｎ行目の各画素２１Ａの信号を水平信号線２６に読み出す動作が開始され、水平信号線２６に読み出された信号は出力アンプ２７から順次出力される。これにより、水平ブランキング期間終了後の水平有効期間においてｎ＋１行目の画素２１Ｂの信号を読み出して第２メモリ２４に蓄積する動作の一部と、第１メモリ２３に蓄積されたｎ行目の画素２１Ａの信号を出力する動作とが並行して行われる。
【００３４】
従来の固体撮像装置においては画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作とメモリから信号を読み出す動作とを分離しなければならないため、水平ブランキング期間内に、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作を終了させなけらばならない。しかし、高精細なハイビジョン用の固体撮像装置においては、水平ブランキング期間は４μ秒以下となるため、水平ブランキング期間内に、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作を終了させることは困難である。
【００３５】
一方、本実施形態の固体撮像装置においては、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作とメモリから信号を読み出す動作とを並行して行うことができるため、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作の一部を水平ブランキング期間外の水平有効期間に行うことができる。従って、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作に時間的な余裕を持たせることができるので、メモリに安定した信号を蓄積することができ、その結果、固体撮像装置の画質を大幅に向上させることができる。
【００３６】
なお、ｎ行目の画素２１Ａの信号を第１メモリ２３に蓄積しｎ＋１行目の画素２１Ｂの信号を第２メモリ２４に蓄積する例を示したが、メモリへの信号の蓄積は交互に行われればよく、ｎ行目の画素２１Ａの信号を第２メモリ２４に蓄積しｎ＋１行目の画素２１Ｂの信号を第１メモリ２３に蓄積してもよい。
【００３７】
（一実施形態の第１変形例）
図３は一実施形態の第１変形例に係る固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。本変形例の固体撮像装置は、一実施形態の固体撮像装置と同じ回路構成を有している。本変形例の固体撮像装置においては、リセットパルス線３２にリセットパルスが印加されている場合に、水平シフトレジスタ４２の動作及び出力アンプ２７からの信号の出力動作を停止している。
【００３８】
ｎ＋１行目の各画素２１Ｂから信号を読み出して各第２メモリ２４に蓄積する動作と、各第１メモリ２３からｎ行目の各画素２１Ａの信号を出力する動作とを並行して行う場合には、ｎ＋１行目の各画素２１Ｂに対してリセットパルス線３２からリセットパルスが印加された際に、リセットパルスの飛び込み波形が第１メモリ２３から出力されるｎ行目の画素２１Ａの信号にノイズとなって重畳する恐れがある。ノイズが発生した場合には、最終的に出力アンプ２７から出力される信号にノイズが含まれる、作成した画像に著しい画質の劣化が生じてしまう。
【００３９】
本変形例の固体撮像装置においては、リセットパルス線３２に駆動パルスが印加されている際に、水平シフトレジスタ４２の動作を停止させ、第１メモリ２３に蓄積されたｎ行目の画素２１Ａの信号を水平信号線２６に読み出す動作及び水平信号線２６に読み出された信号を出力アンプ２７から出力する動作を停止している。このため、出力アンプ２７から出力される信号にリセットパルスに起因したノイズが発生することはないので、高画質の画像を得ることが可能となる。
【００４０】
なお、ｎ行目の画素２１Ａの信号を第１メモリ２３から読み出す動作について説明したが、ｎ＋１行目の画素２１Ｂの信号を第２メモリ２４から読み出す際にも同様に水平シフトレジスタ４２の動作を停止している。
【００４１】
また、リセットパルス線以外に水平有効期間において駆動パルスが印加される他の駆動パルス線を備えている場合には、他の駆動パルス線に駆動パルスが印加された場合に、水平シフトレジスタの動作を停止させてもよい。
【００４２】
本変形例においては、信号の出力動作を水平シフトレジスタを停止することにより行ったが、出力アンプの動作を停止することにより行ってもよい。
【００４３】
（一実施形態の第２変形例）
図４は一実施形態の第２変形例に係る固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。本変形例の固体撮像装置は、一実施形態の固体撮像装置と同じ回路構成を有している。本変形例の固体撮像装置においては、リセットパルス線３２等の駆動パルス線における駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がりの際に、水平シフトレジスタ４２の動作及び出力アンプ２７からの信号出力を停止している。
【００４４】
駆動パルスによるノイズが発生しやすいのは、駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がりの際である。従って、駆動パルスが立ち上がる際及び立ち下がる際にメモリからの信号の読み出しを停止することにより、駆動パルスに起因するノイズがほとんどない信号を得られると共に、出力の停止時間を短くすることができる。
【００４５】
その結果、メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作を余裕を持って行うことが可能となり、画像を正確に出力することができ、高画質化することができる。また、読み出し動作の時間を短くすることにより、水平有効期間を短くし、一行の信号を読み出す時間を短くすることも可能である。このようにすれば、単位時間内に出力できるフレーム数を増やすことができるので、画像出力を高速化することができる。
【００４６】
なお、本変形例においては、リセットパルス線３２の立ち上がり及び立ち下がりだけでなく、ＶDD電源１６の立ち上がりにおいても出力を停止しているため、ＶDD電源１６に起因するノイズの発生を抑えることもできる。
【００４７】
（一実施形態の第３変形例）
図５は一実施形態の第３変形例に係る固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。本変形例の固体撮像装置は、一実施形態の固体撮像装置と同じ回路構成を有している。本変形例の固体撮像装置においては、水平ブランキング期間においてｎ＋１行目の画素２１Ｂの信号を読み出して第２メモリ２４に蓄積する動作と並行して第１メモリ２３に蓄積されたｎ行目の画素２１Ａの信号を出力する動作を行っている。
【００４８】
これにより、水平ブランキング期間と水平有効期間を合わせた水平駆動期間が短いハイビジョン用カメラ等の場合にも、メモリからの信号の読み出し期間を十分に確保することが可能となるため、メモリからの信号の読み出しを容易にすることができ、画質を大幅に向上することができる。
【００４９】
（一実施形態の第４変形例）
図６は本発明の第一実施形態の第４変形例に係る固体撮像装置の回路構成を示している。図６において図１と同一の構成要素には、同一の符号を附すことにより説明を省略する。図６に示すように、本変形例の固体撮像装置は、水平制御トランジスタ２５の出力と接続されたＡＤ（アナログデジタル）変換部２８を備えている。これにより、各画素からの信号は、デジタル信号に変換されて各ビットごとに水平信号線２６及び出力アンプ２７を介在させて出力される。
【００５０】
このようなデジタル出力の固体撮像装置においても、行メモリを並列に２つ設けることにより、高速に駆動することが可能となる。なお、駆動のタイミングは一実施形態及び第１変形例〜第３変形例に示したようにすればよい。
【００５１】
本発明の一実施形態及び各変形例に係る固体撮像装置は高速で駆動できるため、本実施形態の固体撮像装置を用いたカメラは、高画質で且つ高速に動作させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る固体撮像装置は、行メモリへの信号の蓄積及び行メモリからの信号の読み出しを安定して行うことが可能な高画質の固体撮像装置を実現でき、ハイビジョンカメラ等に使用する固体撮像装置及びそれを用いたカメラ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の一実施形態の第１変形例に係る固体撮像装置の駆動状態を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の一実施形態の第２変形例に係る固体撮像装置駆動状態を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の一実施形態の第３変形例に係る固体撮像装置駆動状態を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施形態の第４変形例に係る固体撮像装置を示す回路図である。
【図７】従来例に係る固体撮像装置を示す回路図である。
【図８】従来例に係る固体撮像装置の駆動状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１０    撮像領域
１１    光電変換（ＰＤ）部
１２    読み出しトランジスタ
１３    リセットトランジスタ
１４    検出トランジスタ
１５    垂直信号線
１６    ＶDD電源
１７    フローティングディフュージョン（ＦＤ）部
２１    画素
２１Ａ  画素（ｎ行目）
２１Ｂ  画素（ｎ＋１行目）
２３    第１メモリ
２４    第２メモリ
２５    水平制御トランジスタ
２６    水平信号線
２７    出力アンプ
２８    ＡＤ変換部
３１    読み出しパルス線
３２    リセットパルス線
４０    タイミング発生回路
４１    垂直シフトレジスタ
４２    水平シフトレジスタ
【図１】
0004695967.tif 000002
【図２】
0004695967.tif 000003
【図３】
0004695967.tif 000004
【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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