(57)【要約】【課題】  画素数、特に列方向の画素数の増加に伴う電源線の電圧降下を抑圧し、特に列方向の画素数が大きく微細化した増幅型固体撮像装置とその駆動方法およびカメラを提供する。【解決手段】  フォトダイオード１と増幅トランジスタ４とリセットトランジスタ３からなる2次元イメージセンサにおいてリセットトランジスタ３を増幅トランジスタ４のゲートとソースの間に設け、全ての増幅トランジスタ４のソース電圧を同時に強制的に駆動することにより画素の選択を行う。【選択図】  図１ 
2005229159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、
複数の各前記画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、前記信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、前記電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、
前記複数の画素の前記増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、前記複数の画素の前記増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、前記垂直信号線の端部に設けられ前記増幅手段と電圧分割により前記垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、前記複数の画素を列選択する列選択手段と、前記増幅手段と前記負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段とを有する増幅型固体撮像装置において、
全ての前記垂直信号線に共通に強制的に電圧を印加し、前記電荷注入排出手段を通じ前記複数の画素の全部または一部の前記電圧変換部の電圧を制御する垂直信号線駆動手段を有することを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【請求項２】
前記垂直信号線駆動手段により全ての前記垂直信号線に共通に強制的に印加される電圧は、前記増幅手段と前記負荷手段の電圧分割により決定される電圧とは異なることを特徴とする請求項１記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項３】
前記増幅手段と前記負荷手段とからフォロア回路が形成されることを特徴とする請求項１または２記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項４】
前記負荷手段は外部より電圧駆動することができ、前記垂直信号線駆動手段と共用したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項５】
前記負荷手段はＭＯＳトランジスタで形成され、前記垂直信号線にドレインが接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項６】
前記垂直信号線駆動手段はＭＯＳトランジスタで形成され前記垂直信号線にソースが接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項７】
前記垂直選択手段および前記水平選択手段は、ＮＭＯＳまたはＰＭＯＳのダイナミック回路で形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項８】
前記光電変換手段と前記電圧変換手段との間に、電荷転送手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項９】
半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、
複数の各前記画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、前記信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、前記電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、
前記複数の画素の前記増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、前記複数の画素の前記増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、前記垂直信号線の端部に設けられ前記増幅手段と電圧分割により前記垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、前記複数の画素を列選択する列選択手段と、前記増幅手段と前記負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 前記垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、
垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に同一の電圧を印加し、択列のみ前記列選択手段から選択信号を電荷注入排出手段の制御部に入力し、前記垂直信号線から電荷注入排出手段を通じ電圧変換手段に選択電圧を印加することにより列選択を行うことを特徴とする増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、
複数の各前記画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、前記信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、
前記複数の画素の前記増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、前記複数の画素の前記増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、前記垂直信号線の端部に設けられ前記増幅手段と電圧分割により前記垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、前記複数の画素を列選択する列選択手段と、前記増幅手段と前記負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 前記垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、
垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に同一の非選択電圧を印加し、選択列のみ前記列選択手段から選択信号を電荷注入排出手段の制御部に入力し、複数の全ての前記垂直信号線から電荷注入排出手段を通じ電圧変換手段に非選択電圧を印加することにより列選択を解除することを特徴とする増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、
複数の各前記画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、前記信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、
前記複数の画素の前記増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、前記複数の画素の前記増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、前記垂直信号線の端部に設けられ前記増幅手段と電圧分割により前記垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、前記複数の画素を列選択する列選択手段と、前記増幅手段と前記負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 前記垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、
垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に同一の非選択電圧を印加し、記列選択手段から選択信号と無関係に、前記垂直信号線から電荷注入排出手段を通じすべての画素の電圧変換手段に非選択電圧を印加することにより列選択を解除することを特徴とする増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１２】
半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、
複数の各前記画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、前記信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、
前記複数の画素の前記増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、前記複数の画素の前記増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、前記垂直信号線の端部に設けられ前記増幅手段と電圧分割により前記垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、前記複数の画素を列選択する列選択手段と、前記増幅手段と前記負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 前記垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、
前記画素はＮ型ＭＯＳトランジスタで形成され、垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に同一のハイレベルの選択電圧を印加し、選択列のみ前記列選択手段から選択信号を電荷注入排出手段の制御部に入力し、前記垂直信号線から電荷注入排出手段を通じ電圧変換手段にハイレベルの選択電圧を印加することにより列選択を行うことを特徴とする増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１３】
画素がＮ型ＭＯＳトランジスタで形成され、前記非選択電圧がローレベルの電圧であることを特徴とする請求項１０または１１記載の増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記ハイレベル電圧および前記ローレベル電圧は、増幅手段と負荷手段の電圧分割により決まる電圧とは異なることを特徴とする請求項１２または１３記載の増幅型撮像装置の駆動方法。
【請求項１５】
半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、
複数の各前記画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、前記信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、
前記複数の画素の前記増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、前記複数の画素の前記増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、前記垂直信号線の端部に設けられ前記増幅手段と電圧分割により前記垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、前記複数の画素を列選択する列選択手段と、前記増幅手段と前記負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 前記垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、
前記垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に強制的に同一の選択・非選択電圧を印加している期間は前記負荷手段に流れる電流を遮断もしくは動作状態より少なくすることを特徴とする増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記垂直信号線駆動手段がＮＭＯＳで形成されそのゲートが昇圧回路の出力に接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１７】
前記増幅手段がＮＭＯＳトランジスタで形成され、閾値が０V以下であることを特徴とする請求項１〜８及び１６のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置。
【請求項１８】
前記垂直信号線駆動手段の駆動パルスのローレベルは、０Vより高いことを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１９】
請求項１〜８及び１６及び１７のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置を有するカメラ。
【請求項２０】
請求項９〜１５及び１８のいずれか一項に記載の増幅型固体撮像装置の駆動方法を有するカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルカメラに代表されるカメラに用いられる撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術を図１０に示す。（特許文献１参照）フォトダイオード１に入射した光は電荷に光電変換され信号電荷として蓄積される。信号電荷は転送トランジスタ２で転送され、増幅トランジスタ４のゲートで電圧変換され、増幅トランジスタ４と負荷トランジスタ７で構成されるソースフォロア回路で垂直信号線５でノイズキャンセラ回路９に転送される。 信号電荷はリセットトランジスタ３を通して電源線６に排出される。
【０００３】
実際の動作を図１１のタイミングチャートに従って説明する。まず垂直選択回路８から選択する列の電源線６を ローレベルからハイレベルにする。ほぼ同時に負荷トランジスタ７も動作させる（ｔ１）。
しかる後、選択列のリセットトランジスタゲート選択線１２をオン・オフする（ｔ２）ことにより増幅トランジスタ４のゲート電圧をリセットすなわち信号のない状態にする。この状態で垂直信号線５に現れる電圧を信号のない状態すなわち雑音電圧としてノイズキャンセラ９に読み込む（ｔ３）。 
【０００４】
しかる後、選択列の転送トランジスタゲート線１３をオン・オフし（ｔ４）、信号電荷を増幅トランジスタ４のゲート領域に転送する。この状態で垂直信号線５に現れる電圧を雑音を含む信号電圧としてノイズキャンセラ９に読み込む（ｔ５）。 
次に垂直選択回路８から選択する列の電源線６を ハイレベルからローレベルにする。ほぼ同時に負荷トランジスタ７も動作しないようにする（ｔ６）。
【０００５】
しかる後、再びリセットトランジスタゲート選択線１２をオン・オフする（ｔ７）ことにより増幅トランジスタ４のゲート電圧をローレベルにし、増幅トランジスタが動作しない状態にする。 
以下図示していないが、ノイズキャンセラに取り込んだ雑音と信号の差分を取り、水平選択トランジスタ１０を水平選択回路１１から駆動し順次水平信号線１４に信号を転送し読み出す。ノイズキャンセラ回路の動作については特許文献２に詳しく記述されているのでここでは割愛する。
【特許文献１】特開平１０−９３０６６号公報
【特許文献２】WO９７/０７６３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術では電源線６が列方向に配されておりこの線に選択した列のソースフォロア回路の電流が全て流れるため、列方向の画素数が増えると電源線の抵抗による電圧降下が大きくなりセンサが動作しなくなるという問題がある。実際に以前の家庭用ビデオカメラでは列方向が５００画素程度であったものが、近年発展しているデジタルカメラでは列方向の画素数が数千のものもある。また一方では画素の微細化が急激に進んでおり、それに伴い配線の幅が細くなり、配線抵抗が上がるということもおきている。特に画素の微細化が大きな課題で従来の回路構成では配線抵抗が高く４μｍ×４μｍ角以下の画素は不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の増幅型固体撮像装置は、半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、複数の各画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、複数の画素の増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、複数の画素の増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、垂直信号線の端部に設けられ増幅手段と電圧分割により垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、複数の画素を列選択する列選択手段と、増幅手段と負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段とを有する増幅型固体撮像装置において、全ての垂直信号線に共通に強制的に電圧を印加し、電荷注入排出手段を通じ複数の画素の全部または一部の電圧変換部の電圧を制御する垂直信号線駆動手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、垂直信号線駆動手段により全ての垂直信号線に共通に強制的に印加される電圧は、増幅手段と負荷手段の電圧分割により決定される電圧とは異なることを特徴とする。
また、増幅手段と負荷手段とからフォロア回路が形成されることを特徴とする。
また、負荷手段は外部より電圧駆動することができ、垂直信号線駆動手段と共用したことを特徴とする。
【０００９】
また、負荷手段はＭＯＳトランジスタで形成され、垂直信号線にドレインが接続されていることを特徴とする。
また、垂直信号線駆動手段はＭＯＳトランジスタで形成され垂直信号線にソースが接続されていることを特徴とする。
また、垂直選択手段および水平選択手段は、ＮＭＯＳまたはＰＭＯＳのダイナミック回路で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、光電変換手段と電圧変換手段との間に、電荷転送手段を有することを特徴とする。
また、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法は、半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、複数の各画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、複数の画素の増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、複数の画素の増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、垂直信号線の端部に設けられ増幅手段と電圧分割により垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、複数の画素を列選択する列選択手段と、増幅手段と負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に同一の電圧を印加し、択列のみ列選択手段から選択信号を電荷注入排出手段の制御部に入力し、垂直信号線から電荷注入排出手段を通じ電圧変換手段に選択電圧を印加することにより列選択を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法は、半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、複数の各画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、複数の画素の増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、複数の画素の増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、垂直信号線の端部に設けられ増幅手段と電圧分割により垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、複数の画素を列選択する列選択手段と、増幅手段と負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に同一の非選択電圧を印加し、選択列のみ列選択手段から選択信号を電荷注入排出手段の制御部に入力し、複数の全ての垂直信号線から電荷注入排出手段を通じ電圧変換手段に非選択電圧を印加することにより列選択を解除することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法は、半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、複数の各画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、複数の画素の増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、複数の画素の増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、垂直信号線の端部に設けられ増幅手段と電圧分割により垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、複数の画素を列選択する列選択手段と、増幅手段と負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に同一の非選択電圧を印加し、記列選択手段から選択信号と無関係に、垂直信号線から電荷注入排出手段を通じすべての画素の電圧変換手段に非選択電圧を印加することにより列選択を解除することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法は、半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、複数の各画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、複数の画素の増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、複数の画素の増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、垂直信号線の端部に設けられ増幅手段と電圧分割により垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、複数の画素を列選択する列選択手段と、増幅手段と負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、画素はＮ型ＭＯＳトランジスタで形成され、垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に同一のハイレベルの選択電圧を印加し、選択列のみ列選択手段から選択信号を電荷注入排出手段の制御部に入力し、垂直信号線から電荷注入排出手段を通じ電圧変換手段にハイレベルの選択電圧を印加することにより列選択を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、画素がＮ型ＭＯＳトランジスタで形成され、非選択電圧がローレベルの電圧であることを特徴とする。
また、ハイレベル電圧およびローレベル電圧は、増幅手段と負荷手段の電圧分割により決まる電圧とは異なることを特徴とする。
また、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法は、半導体基板上に２次元状に配列された複数の画素を有し、複数の各画素は、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する光電変換蓄積手段と、信号電荷を信号電圧に変換する電圧変換手段と、電圧変換手段に電荷を注入排出する電荷注入排出手段と、電圧変換手段の電圧を電流増幅する増幅手段を有し、複数の画素の増幅手段の全てに共通に電源電圧を供給する電圧供給手段と、複数の画素の増幅手段の出力を行方向に共通接続する複数の垂直信号線と、垂直信号線の端部に設けられ増幅手段と電圧分割により垂直信号線に信号電圧を出力する負荷手段と、複数の画素を列選択する列選択手段と、増幅手段と負荷手段にかかる電圧分割により垂直信号線に発生する信号電圧を順次選択し水平信号線に伝達し出力する行選択手段と、 垂直信号線に電圧を印加する垂直信号線駆動手段を有する増幅型固体撮像装置において、垂直信号線駆動手段により複数の全ての画素に結合された複数の全ての垂直信号線に強制的に同一の選択・非選択電圧を印加している期間は負荷手段に流れる電流を遮断もしくは動作状態より少なくすることを特徴とする。
【００１５】
また、垂直信号線駆動手段がＮＭＯＳで形成されそのゲートが昇圧回路の出力に接続されていることを特徴とする。
また、増幅手段がＮＭＯＳトランジスタで形成され、閾値が０V以下であることを特徴とする。
また、垂直信号線駆動手段の駆動パルスのローレベルは、０Vより高いことを特徴とする。
【００１６】
本発明は電源線での電圧降下がおきない回路構成と駆動方法を提供する。電源線は二次元上に配された画素全てに共通に配線し、ＤＣで動作させることにより、電源線の電圧降下を防ぐ。増幅トランジスタのゲートに与える電圧は垂直信号線の一端に設けられた駆動手段から全ての画素につながっているすべて垂直信号線を同時に駆動することにより実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、電源線の電圧降下は抑圧でき、列方向の画素数が大きくかつ微細化された画素が可能になる。その列方向の画素数は数千以上、また微細化された画素のサイズは２μｍ×２μｍ角を切り１μｍ×１μｍ角も可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に発明の一実施例を示す。従来例の図１０と異なる点は、電源線６が垂直選択回路８から列ごとに配線するのではなく画素全体につながっている。リセットトランジスタ３は増幅トランジスタ４のゲートと垂直出力線５の間に設けられている。また垂直信号線駆動回路として各垂直信号線の一端に垂直信号線駆動トランジスタ共通ソース１５と垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６に結合された垂直信号線駆動トランジスタ１７が設けられている。
【００１９】
動作方法を図２のタイミングチャートで説明する。まず、垂直信号線駆動トランジスタ共通ソース１５と垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６をほぼ同時にハイレベルにし（ｔ１１）、垂直信号線５を強制的にハイレベルに固定する。この時全ての画素がつながっている全ての垂直信号線がハイレベルになる。 
次に選択列のリセットトランジスタゲート選択線１２をオン・オフする（ｔ１２）ことにより増幅トランジスタ４のゲート電圧をリセットすなわち信号のない状態にする。
【００２０】
しかる後、垂直信号線駆動トランジスタ共通ソース１５と垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６をほぼ同時にローレベルにし（ｔ１３）、垂直信号線駆動トランジスタ１７の駆動能力がない状態にする。この時垂直信号線からリセットトランジスタ３を通って電荷が増幅トランジスタ４のゲートの漏れないために、垂直信号線をハイレベルに近いところで保っておくのが良いと思われるので、垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６を先にローレベルとしたほうが良い。
【００２１】
次に負荷トランジスタ７を動作させ（ｔ１４）、この状態で出力信号線５に現れる雑音電圧をノイズキャンセラ９に取り込む（ｔ１５）。 次に選択列の転送トランジスタゲート線１３をオン・オフし（ｔ１６）、信号電荷を増幅トランジスタ４のゲート領域に転送する。この状態で垂直信号線５に現れる電圧を雑音を含む信号電圧としてノイズキャンセラ９に読み込む（ｔ１７）。
【００２２】
しかる後、負荷トランジスタ７を動作しない状態にし（ｔ１８）、垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６をハイレベルにし（ｔ１９）、再びリセットトランジスタゲート選択線１２をオン・オフする（ｔ２０）ことにより増幅トランジスタ４のゲート電圧をローレベルにし、増幅トランジスタ４が動作しない状態にする。垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６をローレベルにし（ｔ２１）し、垂直信号線駆動トランジスタ１７を不活性化する。
【００２３】
以下図示していないが、ノイズキャンセラに取り込んだ雑音と信号の差分を取り、水平選択トランジスタ１０を水平選択回路１１から駆動し順次水平信号線１４に信号を転送し読み出す。ノイズキャンセラ回路の動作については特許文献２に詳しく記述されているのでここでは割愛する。
図４はフォトダイオード１、転送トランジスタ２、リセットトランジスタ３の断面図である。これらはシリコン基板２０上に形成されている。垂直信号線５をローレベルにした時、出力信号線５が接続されているリセットトランジスタ３のソース２１からリセットトランジスタ３を通して増幅トランジスタ４のゲートと接続されているリセットトランジスタのドレイン２２がローレベルに設定された時、転送トランジスタ２のチャネルが開いていると、図のようにリセットトランジスタのドレイン２２からフォトダイオード１に電荷が注入される可能性がある。
【００２４】
このような状態になると信号の上に雑音が重畳しカメラを作った時の再生画面がきれなものではなくなるという欠点が出る。そのため垂直信号線駆動のパルスのローレベルは転送トランジスタ２のチャネルを越えてフォトダイオードに浸入しないように電圧を０Vから少し浮かせたほうがいい。
図５は垂直信号線駆動トランジスタ１７の垂直信号線駆動トランジスタ共通ソース１５と垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６と垂直信号線５が結合されているドレイン２３の電位を示したものである。
【００２５】
垂直信号線駆動トランジスタ共通ソース１５がローレベルでもハイレベルでもその駆動能力をきるためにはエンハンスメント型のトランジスタである必要がある。すると、垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６にハイレベルの電圧を印加しても図５-１のようにハイレベルはドレイン２３に伝わらない。ドレイン２３にハイレベルを伝えるためには垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６に図５-２のようにハイレベルより高い電圧を印加する必要がある。そのため、垂直信号線駆動トランジスタ共通ゲート１６には昇圧回路をつけて駆動することが望ましい。
【００２６】
図６、図７は、リセットトランジスタ３の電位に関係する動作についての好ましい実施例である。図６でリセットトランジスタ３は垂直信号線５のハイレベル電圧を増幅トランジスタ４のゲートに電圧降下なしに伝えるためにデプレッション型であることが多い。この場合ローレベルの電圧がある電圧以下ではリセットトランジスタ３がＯＦＦの状態でもローレベル電圧が増幅トランジスタ４のゲートに図６の電位図のように伝えられる。
【００２７】
これを利用すると、垂直信号線５にローレベル電圧を与えるだけですべての画素の増幅トランジスタのゲート電圧をローレベルにすることが可能で選択列の増幅トランジスタ４のゲート電圧もローレベルにすることができる。これを用いると、図３に示すように、t１９とt２１の間にリセットトランジスタ３をオン・オフしなくても増幅トランジスタ４を不活性化できる、すなわち非選択化できる。図３のタイミングチャートでも駆動できる。
【００２８】
図７は増幅トランジスタ４が動作している時のリセットトランジスタ３の電位図を示している。信号がない状態ではリセットトランジスタ３の増幅トランジスタ４のゲート側はハイレベルになっている。そのときのリセットトランジスタ３の出力信号線５側は増幅トランジスタのＶｔｈ落ちによりそれより低い電圧２４になる。
信号が増えて、電圧が２５まで下がるとリセットトランジスタ３のチャネルを越えて増幅トランジスタのゲート側に電荷が注入され動作しなくなる。すなわちリセットトランジスタ３の増幅トランジスタ４のゲート側で電圧２６の分だけダイナミックレンジが狭くなる。
【００２９】
このような現象は電源電圧が小さい時は致命的になる。 そのためにはソースフォロア回路として動作している時の増幅トランジスタ４のゲート電圧と出力ソース電圧はほぼ同じことが望ましい。
すなわち、増幅トランジスタ４の閾値電圧Vthは０V程度が望ましい。 実際は増幅トランジスタ４に電流を流すとソース電圧はさらに低下するので、増幅トランジスタ４の閾値電圧Ｖｔｈは０Vより負のほうが望ましい。
【００３０】
図８のように負荷トランジスタ７と垂直信号線駆動トランジスタ１７を共用したものであっても構わない。
また、さらに図９のように２つのフォトダイオードと２つの転送トランジスタに対し、リセットトランジスタと増幅トランジスタを共用しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明はデジタルカメラあるいは携帯端末に搭載されるカメラ等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の回路構成の一例
【図２】本発明の駆動タイミングチャートの一例
【図３】本発明の駆動タイミングチャートの他の一例
【図４】フォトダイオード、転送トランジスタ、リセットトランジスタの電位図
【図５】垂直信号線駆動トランジスタの電位図
【図６】垂直信号線駆動時のリセットトランジスタの電位図の一例
【図７】増幅トランジスタ動作時のリセットトランジスタの電位図の一例
【図８】本発明の回路構成の他の一例
【図９】本発明の回路構成のほかの一例
【図１０】従来の回路構成
【図１１】従来の駆動タイミングチャート
【符号の説明】
【００３３】
１：フォトダイオード
２：転送トランジスタ
３：リセットトランジスタ
４：増幅トランジスタ
５：垂直信号線
６：電源線
７：負荷トランジスタ
８：垂直選択回路
９：ノイズキャンセラ
１０：水平選択トランジスタ
１１：水平選択回路
１７：垂直信号線駆動トランジスタ
【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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