(57)【要約】【課題】  画素信号の出力チャンネル数の切り替え可能な固体撮像装置において、ノイズ抑圧部を有効に活用し得るように構成する。【解決手段】  二次元状に配列された単位画素Ｐ1a〜Ｐ2bに共通に接続した各垂直信号線３−Ａ，３−Ｂの両端に、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２を介してクランプ型のノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂをそれぞれ接続し、ノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂのクランプ容量Ｃ11Ａ，Ｃ11Ｂの両端間にスイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４を配置して、前記クランプ容量を並列接続できるように構成し、各ノイズ抑圧部のホールド容量Ｃ12Ａ，Ｃ12Ｂに保持された単位画素の信号成分を４つの出力チャンネルから出力させるようにすると共に、前記クランプ容量を並列接続して２つの出力チャンネルから出力させ、ノイズ抑圧部でのゲインを大きくするように構成する。【選択図】        図１
2007300521.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の出力を増幅して画素信号を出力する増幅部とを含んだ画素を行方向及び列方向に二次元的に配置した画素部と、前記画素部の読み出し行を選択する第１の走査部と、前記画素信号のノイズ抑圧を行うノイズ抑圧部と、前記ノイズ抑圧部を経た画素信号を複数の水平信号線から出力させる第２の走査部と、前記画素信号を出力させる前記水平信号線の数が異なる、設定可能な複数の駆動モードを有し、前記駆動モード設定時、設定された前記駆動モードに応じ、その駆動モードに係る前記水平信号線に連なる前記ノイズ抑圧部内の機能素子の接続態様を変更する制御部とを有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記ノイズ抑圧部は、前記水平信号線毎に配置された、前記画素信号のノイズ抑圧を行う複数のノイズ抑圧サブユニットからなり、各ノイズ抑圧サブユニットは容量を含み、前記制御部は、前記駆動モード設定時、設定された駆動モードに係る第１の水平信号線に連なる第１のノイズ抑圧サブユニットの前記容量に、前記設定された駆動モードに係わらない第２の水平信号線に連なる第２のノイズ抑圧サブユニットの前記容量を連結することを特徴とする請求項１に係る固体撮像装置。
【請求項３】
前記ノイズ抑圧サブユニットは、第１の画素信号レベルを基準にし、第２の画素信号レベルとの差信号に応じた出力を生成するクランプ容量を有するクランプ型ノイズ抑圧回路からなり、前記制御部は、前記駆動モード設定時、前記第１のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量に、前記第２のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量を並列接続することを特徴とする請求項２に係る固体撮像装置。
【請求項４】
前記ノイズ抑圧サブユニットは、第１の画素信号レベルを基準にし、第２の画素信号レベルとの差信号に応じた出力を生成するクランプ容量と、前記差信号の反転増幅信号を出力する反転増幅器と、前記反転増幅器の入力と出力間に接続された帰還容量とを有するクランプ型ノイズ抑圧回路からなり、前記制御部は、前記駆動モード設定時、前記第１のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量に対する前記第２のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量の並列接続、又は、前記第１のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量に対する前記第２のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量の直列接続、の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項２に係る固体撮像装置。
【請求項５】
前記ノイズ抑圧サブユニットは、第１の画素信号レベルを基準にし、第２の画素信号レベルとの差信号に応じた出力を生成するクランプ容量と、前記差信号を非反転入力に印加し正転増幅信号を出力する差動増幅器と、前記差動増幅器の反転入力と出力間に接続された帰還容量と、前記差動増幅器の反転入力と基準電位間に接続された増幅用容量とを有するクランプ型ノイズ抑圧回路からなり、前記制御部は、前記駆動モード設定時、前記第１のノイズ抑圧サブユニットの増幅用容量に対する前記第２のノイズ抑圧サブユニットの増幅用容量の並列接続、又は、前記第１のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量に対する前記第２のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量の直列接続、の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項２に係る固体撮像装置。
【請求項６】
前記ノイズ抑圧サブユニットは、ノイズ抑圧後の前記画素信号を保持するホールド容量を有し、前記制御部は、前記駆動モード設定時、前記第１のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量に対して前記第２のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量を並列接続することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に係る固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量と前記第２のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量とは、前記駆動モード設定時、異なる行の画素信号が保持されることを特徴とする請求項６に係る固体撮像装置。
【請求項８】
前記制御部は、撮影条件に応じ、前記駆動モードの設定を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に係る固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，多チャンネル出力方式の固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、数百万個の画素を有する撮像素子から高フレームレートで映像信号を得るための一般的手法として、単一の撮像素子から、同時並列に複数の映像信号を得る多チャンネル出力方式が採用されている。しかし、デジタルカメラ等のように静止画を扱う撮像装置では、必ずしも高フレームレートが必要でない場合もあり、撮像状況などに応じて読み出すチャンネル数を変化させる読み出し方法もある。
【０００３】
図13は、ＭＯＳ型撮像素子の多チャンネル出力方式において撮像状況などに応じて読み出すチャンネル数を変化させる構成の一例として、特開２００４−３２８６７１号公報に記載されている撮像素子の構成の一部を示す回路構成図である。図13に示すように、この撮像素子は、光電変換部であるフォトダイオードＰＤ１と前記フォトダイオードの検出信号を増幅する増幅トランジスタＭ1 と前記フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットするリセットトランジスタＭ2 と各行を選択するための行選択トランジスタＭ3 と画素電源ＶＤＤからなる単位画素Ｐ1a〜Ｐ2bと、単位画素Ｐ1a〜Ｐ2bを駆動する垂直走査部２と、単位画素Ｐ1a，Ｐ2aの出力となる垂直信号線３−Ａと、単位画素Ｐ1b，Ｐ2b  の出力となる垂直信号線３−Ｂと、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに定電流を流すバイアス用トランジスタＭ5 ＡとＭ5 Ｂと、バイアス用トランジスタＭ5 ＡとＭ5 Ｂの電流値を決めるバイアス電流調整電圧線ＶＢＩＡＳと、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂの両端にそれぞれ接続され、単位画素Ｐ1a〜Ｐ2bの信号のノイズ成分を抑圧するノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂと、ノイズ抑圧部10Ａからの信号を水平信号線15−１，15−２に読み出す列選択トランジスタＭ13Ａと、ノイズ抑圧部10Ｂからの信号を水平信号線15−３，15−４に読み出す列選択トランジスタＭ13Ｂと、列選択トランジスタＭ13Ａ，Ｍ13Ｂを駆動する画素部を挟んで両側に配置された水平走査部20と、水平信号線15−１〜15−４の末端に接続される出力アンプ16−１〜16−４とから構成されており、出力アンプ16−１〜16−４からの信号が、出力チャンネルＯＵＴ１〜ＯＵＴ４から多チャンネル出力として取り出されるようになっている。
【０００４】
ここで、水平信号線15−１，15−２に接続されるノイズ抑圧部10Ａは、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂに接続されたクランプ容量Ｃ11Ａと、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂの電圧変化分を保持するホールド容量Ｃ12Ａと、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａとを接続するサンプルホールドトランジスタＭ11Ａと、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａとを所定の電圧にクランプするためのクランプトランジスタＭ12Ａとで構成され、サンプルホールドトランジスタＭ11Ａのゲートには、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１が供給され、クランプトランジスタＭ12Ａのゲートにはクランプ制御パルスφＣＬ１が供給されるようになっている。
【０００５】
また、水平信号線15−３，15−４に接続されるノイズ抑圧部10Ｂは、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂに接続されたクランプ容量Ｃ11Ｂと、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂの電圧変化分を保持するホールド容量Ｃ12Ｂと、クランプ容量Ｃ11Ｂとホールド容量Ｃ12Ｂとを接続するサンプルホールドトランジスタＭ11Ｂと、クランプ容量Ｃ11Ｂとホールド容量Ｃ12Ｂとを所定の電圧にクランプするためのクランプトランジスタＭ12Ｂとで構成され、サンプルホールドトランジスタＭ11Ｂのゲートには、制御パルスφＳＨ２が供給され、クランプトランジスタＭ12Ｂのゲートには制御パルスφＣＬ２が供給されるようになっている。
【０００６】
図14の（Ａ）は、図13に示した上記従来例における、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から全画素の信号を読み出す４チャンネルモードの駆動タイミングチャートの概略を示す図である。１行目の行選択パルスφＲＯＷ１＝Ｈにすると、１行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに１行目の単位画素Ｐ1a，Ｐ1bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｈ、及びサンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｈとして、サンプルホールドトランジスタＭ11ＡとクランプトランジスタＭ12Ａをオン状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａを基準電位ＶＲＥＦに固定する。
【０００７】
そして、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｌとして、クランプトランジスタＭ12Ａをオフ状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａとの接続ラインをフローティング状態とした後、１行目のリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｈとして、リセットトランジスタＭ2 をオン状態とし、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig１が垂直信号線３−Ａ及び３−Ｂに現れ、クランプ容量Ｃ11Ａ及びサンプルホールドトランジスタＭ11Ａを介してホールド容量Ｃ12Ａに蓄積される。
【０００８】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｌとして、サンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ＋｛Ｃ11Ａ／（Ｃ11Ａ＋Ｃ12Ａ）｝×ΔVsig１
が保持される。
【０００９】
次に、２行目の行選択パルスφＲＯＷ２＝Ｈにすると、２行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに２行目の単位画素Ｐ2a，Ｐ2bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ２＝Ｈ，及びサンプルホールド制御パルスφＳＨ２＝Ｈとして、サンプルホールドトランジスタＭ11ＢとクランプトランジスタＭ12Ｂをオン状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ｂとサンプルホールド容量Ｃ12Ｂを基準電位ＶＲＥＦに固定する。
【００１０】
そして、クランプ制御パルスφＣＬ２＝Ｌとして、ノイズ抑圧部のクランプトランジスタＭ12Ｂをオフ状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ｂとホールド容量Ｃ12Ｂとの接続ラインをフローティング状態とした後、２行目のリセット制御パルスφＲＥＳ２＝Ｈとし、２行目の単位画素のリセットトランジスタＭ2 をオン状態として、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ２＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig２が垂直信号線３−Ａ及び３−Ｂに現れ、クランプ容量Ｃ11Ｂ及びサンプルホールドトランジスタＭ11Ｂを介してホールド容量Ｃ12Ｂに蓄積される。
【００１１】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ２＝Ｌとして、サンプルホールドトランジスタＭ11Ｂをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに２行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ＋｛Ｃ11Ｂ／（Ｃ11Ｂ＋Ｃ12Ｂ）｝×ΔVsig２
が保持される。
【００１２】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同時に、列選択トランジスタＭ13Ｂがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに保持された信号成分が水平信号線15−３，15−４へ読み出され、出力アンプ16−３，16−４を通り、２行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出される。同様の動作を全画素の１／２行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出す。
【００１３】
以上のような読み出しを行うことで、４チャンネルモードでは、４つの出力チャンネルを利用して、画素信号を２行ずつ同時に読み出すことで、全画素の信号を高速に読み出すことが可能となる。
【００１４】
図14の（Ｂ）は、図13に示した従来例において、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２のみから全画素の信号を読み出す２チャンネルモードの駆動タイミングチャートの概略を示す図である。１行目の行選択パルスφＲＯＷ１＝Ｈにすると、１行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに単位画素Ｐ1a，Ｐ1bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｈ、及びサンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｈとして、サンプルホールドトランジスタＭ11ＡとクランプトランジスタＭ12Ａをオン状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａを基準電位ＶＲＥＦに固定する。
【００１５】
次に、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｌとして、ノイズ抑圧部10ＡのクランプトランジスタＭ12Ａをオフ状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａとの接続ラインをフローティング状態とした後、１行目のリセット制御パルスφＲＥＳ1 ＝Ｈとし、１行目の単位画素のリセットトランジスタＭ2 をオン状態として、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig1 が垂直信号線３−Ａ及び３−Ｂに現れ、クランプ容量Ｃ11Ａ及びサンプルホールドトランジスタＭ11Ａを介してホールド容量Ｃ12Ａに蓄積される。
【００１６】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｌとして、サンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ＋｛Ｃ11Ａ／（Ｃ11Ａ＋Ｃ12Ａ）｝×ΔVsig１
が保持される。
【００１７】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同様の動作を全画素の行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出す。
【００１８】
以上のような読み出しを行うことで２チャンネルモードでは、出力するチャンネル数を減らすことで、特性ばらつきの発生する要因を減らし、高画質化を図ることができる。また不要な回路の動作を停止させることで、消費電力を減らすことを可能としている。以上示したように従来技術によれば、出力チャンネル数を切り替えることで、高フレームレートの撮像と、高画質並びに低消費電力の撮像とを、切り替えることを可能としている。
【特許文献１】特開２００４−３２８６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、従来例においては、ノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂが全て有効に用いられているわけではなく、特に、２チャンネルモードにおいては、４チャンネルモードにおいては用いられているノイズ抑圧部10Ｂが無駄となっている。
【００２０】
本発明は、従来の多チャンネル出力方式の固体撮像素子における上記問題点を解消するためになされたものであり、画素信号の出力チャンネル数の切り替え可能な固体撮像装置において、ノイズ抑圧部を有効に活用し得る固体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】
【００２１】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の固体撮像装置は、光電変換部と前記光電変換部の出力を増幅して画素信号を出力する増幅部とを含んだ画素を行方向及び列方向に二次元的に配置した画素部と、前記画素部の読み出し行を選択する第１の走査部と、前記画素信号のノイズ抑圧を行うノイズ抑圧部と、前記ノイズ抑圧部を経た画素信号を複数の水平信号線から出力させる第２の走査部と、前記画素信号を出力させる前記水平信号線の数が異なる、設定可能な複数の駆動モードを有し、前記駆動モード設定時、設定された前記駆動モードに応じ、その駆動モードに係る前記水平信号線に連なる前記ノイズ抑圧部内の機能素子の接続態様を変更する制御部とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
この請求項１に係る発明の実施例には、第１〜第５の実施例が対応する。そして、このように構成された固体撮像装置においては、設定された駆動モードに応じ、その駆動モードに係る水平信号線に連なるノイズ抑圧部内の機能素子の接続態様を変更するようになっているので、例えば、従来、水平信号線数の多い駆動モードにおいてのみ用いられていたノイズ抑圧部の機能素子を、水平信号線数の少ない駆動モードを設定した場合におけるノイズ抑圧部の機能素子としても用いることが可能となり、より幅広い機能をノイズ抑圧部に実現することが可能となる。
【００２３】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る固体撮像装置において、前記ノイズ抑圧部は、前記水平信号線毎に配置された、前記画素信号のノイズ抑圧を行う複数のノイズ抑圧サブユニットからなり、各ノイズ抑圧サブユニットは容量を含み、前記制御部は、前記駆動モード設定時、設定された駆動モードに係る第１の水平信号線に連なる第１のノイズ抑圧サブユニットの前記容量に、前記設定された駆動モードに係わらない第２の水平信号線に連なる第２のノイズ抑圧サブユニットの前記容量を連結することを特徴とするものである。
【００２４】
この請求項２に係る発明の実施例には、第１〜第５の実施例が対応する。そして、このように構成された固体撮像装置においては、駆動モード設定時、設定された駆動モードに係る第１の水平信号線に連なる第１のノイズ抑圧サブユニットの容量に、設定された駆動モードに係わらない第２の水平信号線に連なる第２のノイズ抑圧サブユニットの容量を連結するようになっているので、請求項１に係る発明と同様、より幅広い機能をノイズ抑圧部に実現することが可能となる。
【００２５】
請求項３に係る発明は、請求項２に係る固体撮像装置において、前記ノイズ抑圧サブユニットは、第１の画素信号レベルを基準にし、第２の画素信号レベルとの差信号に応じた出力を生成するクランプ容量を有するクランプ型ノイズ抑圧回路からなり、前記制御部は、前記駆動モード設定時、前記第１のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量に、前記第２のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量を並列接続することを特徴とするものである。
【００２６】
この請求項３に係る発明の実施例には、第１の実施例が対応する。そして、このように構成された固体撮像装置においては、駆動モード設定時、第１のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量に、第２のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量が並列接続されるようになっているので、ノイズ抑圧部のゲインを増加させることが可能となり、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくでき、更なる高画質化を図ることができる。
【００２７】
請求項４に係る発明は、請求項２に係る固体撮像装置において、前記ノイズ抑圧サブユニットは、第１の画素信号レベルを基準にし、第２の画素信号レベルとの差信号に応じた出力を生成するクランプ容量と、前記差信号の反転増幅信号を出力する反転増幅器と、前記反転増幅器の入力と出力間に接続された帰還容量とを有するクランプ型ノイズ抑圧回路からなり、前記制御部は、前記駆動モード設定時、前記第１のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量に対する前記第２のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量の並列接続、又は、前記第１のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量に対する前記第２のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量の直列接続、の少なくとも一方を行うことを特徴とするものである。
【００２８】
この請求項４に係る発明の実施例には、第２，第３の実施例が対応する。そして、このように構成された撮像装置においては、駆動モード設定時、第１のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量に対する第２のノイズ抑圧サブユニットのクランプ容量の並列接続、又は、第１のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量に対する第２のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量の直列接続、の少なくとも一方が行われるようになっているので、ノイズ抑圧部のゲインを増加させることが可能となり、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくでき、更なる高画質化を図ることができる。
【００２９】
請求項５に係る発明は、請求項２に係る固体撮像装置において、前記ノイズ抑圧サブユニットは、第１の画素信号レベルを基準にし、第２の画素信号レベルとの差信号に応じた出力を生成するクランプ容量と、前記差信号を非反転入力に印加し正転増幅信号を出力する差動増幅器と、前記差動増幅器の反転入力と出力間に接続された帰還容量と、前記差動増幅器の反転入力と基準電位間に接続された増幅用容量とを有するクランプ型ノイズ抑圧回路からなり、前記制御部は、前記駆動モード設定時、前記第１のノイズ抑圧サブユニットの増幅用容量に対する前記第２のノイズ抑圧サブユニットの増幅用容量の並列接続、又は、前記第１のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量に対する前記第２のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量の直列接続、の少なくとも一方を行うことを特徴とするものである。
【００３０】
この請求項５に係る発明の実施例には、第４の実施例が対応する。そして、このように構成された撮像装置においては、駆動モード設定時、第１のノイズ抑圧サブユニットの増幅用容量に対する第２のノイズ抑圧サブユニットの増幅用容量の並列接続、又は、第１のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量に対する第２のノイズ抑圧サブユニットの帰還容量の直列接続、の少なくとも一方が行われるようになっているので、ノイズ抑圧部のゲインを増加させることが可能となり、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくでき、更なる高画質化を図ることができる。
【００３１】
請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか１項に係る固体撮像装置において、前記ノイズ抑圧サブユニットは、ノイズ抑圧後の前記画素信号を保持するホールド容量を有し、前記制御部は、前記駆動モード設定時、前記第１のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量に対して前記第２のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量を並列接続することを特徴とするものである。
【００３２】
この請求項６に係る発明の実施例には、第５の実施例が対応する。そして、このように構成された撮像装置においては、駆動モード設定時、第１のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量に対して第２のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量が並列接続されるようになっているので、水平信号線への読み出しゲインを増加させることが可能となり、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくでき、更なる高画質化を図ることができる。
【００３３】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る固体撮像装置において、前記第１のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量と前記第２のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量とは、前記駆動モード設定時、異なる行の画素信号が保持されることを特徴とするものである。
【００３４】
この請求項７に係る発明の実施例には、第５の実施例が対応する。そして、このように構成された撮像装置においては、第１のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量と第２のノイズ抑圧サブユニットのホールド容量とは、駆動モード設定時、異なる行の画素信号が保持されるようになっているので、異なる行の画素信号を加算平均することが可能となり、フレームレート向上と高画質化の両立を図ることができる。
【００３５】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に係る固体撮像装置において、前記制御部は、撮影条件に応じ、前記駆動モードの設定を行うことを特徴とするものである。
【００３６】
この請求項８に係る発明の実施例には、第１〜第５の実施例が対応する。そして、このように構成された撮像装置においては、撮影条件に応じ、駆動モードの設定が行われることで、最適なノイズ抑圧部の構成及び駆動方法を選択できるため、高画質化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、出力チャンネル数を切り替えて使用する固体撮像装置において、出力チャンネルが少ない読み出しモードのときには、使用していない出力チャンネルに対応するノイズ抑圧部の容量を有効利用して、出力チャンネルが多いときにはない、ノイズ抑圧部のゲイン増加及び垂直方向の画素加算の機能を実現することが可能となり、これにより出力チャンネルが少ない読み出しモードでの高画質化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
まず、本発明に係る固体撮像装置の実施例１について説明する。図１は、実施例１に係る固体撮像装置の構成の一部を示す回路構成図である。この実施例に係る固体撮像装置は、光電変換部であるフォトダイオードＰＤ１と該フォトダイオードＰＤ１の検出信号を増幅する増幅トランジスタＭ1 と前記フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットするリセットトランジスタＭ2 と各行を選択するための行選択トランジスタＭ3 と画素電源ＶＤＤとからなる単位画素Ｐ1a〜Ｐ2bと、単位画素Ｐ1a〜Ｐ2bを駆動する垂直走査部２と、単位画素Ｐ1a，Ｐ2aの出力となる垂直信号線３−Ａと、単位画素Ｐ1b，Ｐ2bの出力となる垂直信号線３−Ｂと、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに定電流を流すバイアス用トランジスタＭ5 Ａ及びＭ5 Ｂと、バイアス用トランジスタＭ5 ＡとＭ5 Ｂの電流値を決めるバイアス電流調整電圧線ＶＢＩＡＳと、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂの両端にそれぞれ接続され単位画素Ｐ1a〜Ｐ2bの信号のノイズ成分を抑圧するクランプ型のノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂと、ノイズ抑圧部10Ａからの信号を水平信号線15−１，15−２に読み出す列選択トランジスタＭ13Ａと、ノイズ抑圧部10Ｂからの信号を水平信号線15−３，15−４に読み出す列選択トランジスタＭ13Ｂと、列選択トランジスタＭ13Ａ，Ｍ13Ｂを駆動する画素部を挟んで両側に配置された水平走査部20と、水平信号線15−１〜15−４の末端に接続される出力アンプ16−１〜16−４とから構成されており、出力アンプ16−１〜16−４からの信号が、出力チャンネルＯＵＴ１〜ＯＵＴ４から多チャンネル出力として取り出されるようになっている。
【００４０】
そして、水平信号線15−１，15−２に接続されるノイズ抑圧部10Ａは、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂに接続されたクランプ容量Ｃ11Ａと、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂの電圧変化分を保持するホールド容量Ｃ12Ａと、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａとを接続するサンプルホールドトランジスタＭ11Ａと、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａとを所定の電圧にクランプするためのクランプトランジスタＭ12Ａとで構成され、サンプルホールドトランジスタＭ11Ａのゲートにはサンプルホールド制御パルスφＳＨ１が供給され、クランプトランジスタＭ12Ａのゲートにはクランプ制御パルスφＣＬ１が供給されるようになっている。
【００４１】
また、水平信号線15−３，15−４に接続されるノイズ抑圧部10Ｂは、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂに接続されたクランプ容量Ｃ11Ｂと、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂの電圧変化分を保持するホールド容量Ｃ12Ｂと、クランプ容量Ｃ11Ｂとホールド容量Ｃ12Ｂとを接続するサンプルホールドトランジスタＭ11Ｂと、クランプ容量Ｃ11Ｂとホールド容量Ｃ12Ｂとを所定の電圧にクランプするためのクランプトランジスタＭ12Ｂとで構成され、サンプルホールドトランジスタＭ11Ｂのゲートには、サンプルホールド制御パルスφＳＨ２が供給され、クランプトランジスタＭ12Ｂのゲ−トにはクランプ制御パルスφＣＬ２が供給されるようになっている。
【００４２】
更に、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂとノイズ抑圧部10Ａとを接続するスイッチ素子ＳＷ１，垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂとノイズ抑圧部10Ｂとを接続するスイッチ素子ＳＷ２，ノイズ抑圧部10Ａのクランプ容量Ｃ11Ａの両端とノイズ抑圧部10Ｂのクランプ容量Ｃ11Ｂの両端間をそれぞれ接続するスイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４を備えている。なお、図１においては、画素部を２×２の４単位画素で構成している場合について示しているが、実際は画素部は行方向及び列方向に二次元的に配置した多数の単位画素で構成されており、各単位画素に対して、同様に垂直信号線、ノイズ抑圧部、列選択トランジスタ等が配置されている。
【００４３】
次に、このように構成されている実施例１に係る固体撮像装置の動作について説明する。図２の（Ａ）は、本実施例１における、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から全画素の信号を読み出す４チャンネルモードの駆動タイミングチャートの概略を示す図である。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオン、スイッチ素子ＳＷ３をオフ、スイッチ素子ＳＷ４をオフとする。その後の動作は従来例の動作と全く同じであり、４チャンネルモードの読み出し動作は従来例と同様の読み出しとなる。
【００４４】
すなわち、１行目の行選択パルスφＲＯＷ１＝Ｈにすると、１行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに１行目の単位画素Ｐ1a，Ｐ1bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｈ、及びサンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｈとして、ノイズ抑圧部10ＡのサンプルホールドトランジスタＭ11ＡとクランプトランジスタＭ12Ａをオン状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａを基準電位ＶＲＥＦに固定する。
【００４５】
そして、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｌとして、ノイズ抑圧部10ＡのクランプトランジスタＭ12Ａをオフ状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａとの接続ラインをフローティング状態とした後、１行目のリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｈとして１行目の単位画素のリセットトランジスタＭ2 をオン状態とし、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig１が垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに現れ、クランプ容量Ｃ11Ａ及びサンプルホールドトランジスタＭ11Ａを介してホールド容量Ｃ12Ａに蓄積される。
【００４６】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝ＬとしてサンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ＋｛Ｃ11Ａ／（Ｃ11Ａ＋Ｃ12Ａ）｝×ΔVsig１
が保持される。
【００４７】
次に、２行目の行選択パルスφＲＯＷ２＝Ｈにすると、２行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに２行目の単位画素Ｐ2a，Ｐ2bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ２＝Ｈ、及びサンプルホールド制御パルスφＳＨ２＝Ｈとして、ノイズ抑圧部10ＢのサンプルホールドトランジスタＭ11ＢとクランプトランジスタＭ12Ｂをオン状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ｂとホールド容量Ｃ12Ｂを基準電位ＶＲＥＦに固定する。
【００４８】
そして、クランプ制御パルスφＣＬ２＝Ｌとして、ノイズ抑圧部10ＢのクランプトランジスタＭ12Ｂをオフ状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ｂとホールド容量Ｃ12Ｂとの接続ラインをフローティング状態とした後、２行目のリセット制御パルスφＲＥＳ２＝Ｈとして２行目の単位画素のリセットトランジスタＭ2 をオン状態とし、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ２＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig２が垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに現れ、クランプ容量Ｃ11B 及びサンプルホールドトランジスタＭ11Ｂを介してホールド容量Ｃ12Ｂに蓄積される。
【００４９】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ２＝ＬとしてサンプルホールドトランジスタＭ11Ｂをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに２行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ＋｛Ｃ11Ｂ／（Ｃ11Ｂ＋Ｃ12Ｂ）｝×ΔVsig２
が保持される。
【００５０】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１によって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同時に、列選択トランジスタＭ13Ｂがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに保持された信号成分が水平信号線15−３，15−４へ読み出され、出力アンプ16−３，16−４を通り、２行目の単位画素の画素信号が、出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出される。同様の動作を全画素の１／２行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出す。以上示したように、４チャンネルモードに関しては、従来例と変わらない読み出しとなる。
【００５１】
図２の（Ｂ）は、本実施例１において、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２のみから全画素の信号を読み出す２チャンネルモードの駆動タイミングチャートの概略を示す図である。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオフ、スイッチ素子ＳＷ３をオン、スイッチ素子ＳＷ４をオンとする。これにより、ノイズ抑圧部10Ａとノイズ抑圧部10Ｂのクランプ容量Ｃ11Ａ，Ｃ11Ｂが並列接続される。
【００５２】
その後、1 行目の行選択パルスφＲＯＷ１＝Ｈにすると、１行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに１行目の単位画素Ｐ1a，Ｐ1bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｈ、及びサンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｈとして、ノイズ抑圧部10ＡのサンプルホールドトランジスタＭ11ＡとクランプトランジスタＭ12Ａをオン状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ａ，Ｃ11Ｂとホールド容量Ｃ12Ａを基準電位ＶＲＥＦに固定する。
【００５３】
次に、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｌとして、ノイズ抑圧部10ＡのクランプトランジスタＭ12Ａをオフ状態とすることで、クランプ容量Ｃ11Ａとホールド容量Ｃ12Ａとの接続ラインをフローティング状態とした後、1 行目のリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｈとして１行目の単位画素のリセットトランジスタＭ2 をオン状態とし、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig１が垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに現れ、クランプ容量Ｃ11Ａ，Ｃ11Ｂ及びサンプルホールドトランジスタＭ11Ａを介してホールド容量Ｃ12Ａに蓄積される。
【００５４】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝ＬとしてサンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ＋｛（Ｃ11Ａ＋Ｃ11Ｂ）／（Ｃ11Ａ＋Ｃ11Ｂ＋Ｃ12Ａ）｝×ΔVsig１
が保持され、Ｃ11Ａ＝Ｃ11Ｂとしておけば、
ＶＲＥＦ＋｛２Ｃ11Ａ／（２Ｃ11Ａ＋Ｃ12Ａ）｝×ΔVsig１
が保持される。
【００５５】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１によって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同様の動作を全画素の行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出す。したがって、２チャンネルモードでは従来例よりも、ノイズ抑圧部で信号にかかるゲインが大きくなる。
【００５６】
このように、実施例１によれば、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から全画素の信号を読み出す４チャンネルモードに対し、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２のみから全画素の信号を読み出す２チャンネルモードでは、出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４に対応するノイズ抑圧部10Ｂのクランプ容量Ｃ11Ｂを、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２に対応するノイズ抑圧部10Ａのクランプ容量Ｃ11Ａに並列接続することで、ノイズ抑圧部でのゲインを大きくする機能を有することが可能となる。これにより、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくできるので、従来例よりも２チャンネルモードでのＳ／Ｎを向上させることが可能となる。なお、上記各駆動モードの切り替え制御は、図示しない制御部からの各部への制御信号により行われ、またこれらの駆動モードの切り替え設定は各種撮影条件により設定されるようになっている。
【００５７】
（実施例２）
次に、本発明に係る固体撮像装置の実施例２について説明する。図３は、実施例２に係る固体撮像装置における画素部の両側に配置されているノイズ抑圧部のうち、一側に配置されている一方のノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂの構成を示す回路構成図である。この実施例２におけるノイズ抑圧部以外の構成は、図１に示した実施例１と同じであるので図示を省略し、図１に示した実施例１のノイズ抑圧部の構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付して示している。この実施例においては、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２に接続されるノイズ抑圧部10Ａは、一端がノイズ抑圧部10Ａの入力部となるクランプ容量Ｃ11Ａと、クランプ容量Ｃ11Ａの他端に接続された反転アンプ13Ａと、反転アンプ13Ａの入力と出力の間に接続されたフィードバックトランジスタＭ15Ａと、反転アンプ13Ａの入力と出力の間にサンプルホールドスイッチＭ14Ａを介して接続されたフィードバック容量ＣF Ａと、フィードバック容量ＣF Ａと基準電位ＶＲＥＦとを接続するクランプトランジスタＭ12Ａと、反転アンプ13Ａの出力とホールド容量Ｃ12Ａとを接続するサンプルホールドトランジスタＭ11Ａとで構成され、クランプトランジスタＭ12ＡとフィードバックトランジスタＭ15Ａのゲートにはクランプ制御パルスφＣＬ１が供給され、サンプルホールドトランジスタＭ11ＡとサンプルホールドスイッチＭ14Ａのゲートにはサンプルホールド制御パルスφＳＨ１が供給されるようになっている。
【００５８】
一方、出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４に接続されるノイズ抑圧部10Ｂは、一端がノイズ抑圧部10Ｂの入力部となるクランプ容量Ｃ11Ｂと、クランプ容量Ｃ11Ｂの他端に接続された反転アンプ13Ｂと、反転アンプ13Ｂの入力と出力の間に接続されたフィードバックトランジスタＭ15Ｂと、反転アンプ13Ｂの入力と出力の間にサンプルホールドスイッチＭ14Ｂを介して接続されたフィードバック容量ＣF Ｂと、フィードバック容量ＣF Ｂと基準電位ＶＲＥＦとを接続するクランプトランジスタＭ12Ｂと、反転アンプ13Ｂの出力とホールド容量Ｃ12Ｂとを接続するサンプルホールドトランジスタＭ11Ｂとで構成され、クランプトランジスタＭ12ＢとフィードバックトランジスタＭ15Ｂのゲートにはクランプ制御パルスφＣＬ２が供給され、サンプルホールドトランジスタＭ11ＢとサンプルホールドスイッチＭ14Ｂのゲートにはサンプルホールド制御パルスφＳＨ２が供給されるようになっている。
【００５９】
更に、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂとノイズ抑圧部10Ａとを接続するスイッチ素子ＳＷ１，垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂとノイズ抑圧部10Ｂとを接続するスイッチ素子ＳＷ２，ノイズ抑圧部10Ａのクランプ容量Ｃ11Ａの両端とノイズ抑圧部10Ｂのクランプ容量Ｃ11Ｂの両端間をそれぞれ接続するスイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４を備えている。なお、垂直信号線３−Ｂに接続する他方のノイズ抑圧部10Ａ、及び垂直信号線３−Ａに接続する他方のノイズ抑圧部10Ｂは、図示を省略している。
【００６０】
次に、このように構成されている実施例２の動作について説明する。図４の（Ａ）は、実施例２における、４チャンネルモードの動作を説明するためのタイミングチャートである。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオン、スイッチ素子ＳＷ３をオフ、スイッチ素子ＳＷ４をオフとする。その後、１行目の行選択パルスφＲＯＷ１＝Ｈにすると、１行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに１行目の単位画素Ｐ1a，Ｐ1bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｈとして、ノイズ抑圧部10ＡのクランプトランジスタＭ12Ａ及びフィードバックトランジスタＭ15Ａをオン状態とすることで、フィードバック容量ＣF ＡをＶＲＥＦに固定する。
【００６１】
次いで、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｌとした後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｈとして、ノイズ抑圧部10ＡのサンプルホールドトランジスタＭ11Ａ及びサンプルホールドスイッチＭ14Ａをオン状態とすることで、反転アンプ13Ａの入出力をフィードバック容量ＣF Ａを通じて接続し、フィードバック回路を形成する。次に、１行目のリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｈとして、１行目の単位画素のリセットトランジスタＭ2 をオン状態とし、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig１が垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに現れ、クランプ容量Ｃ11Ａ，フィードバック容量ＣF Ａ，反転アンプ13Ａを介してホールド容量Ｃ12Ａに蓄積される。
【００６２】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｌとして、サンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ−（Ｃ11Ａ／ＣF Ａ）×ΔVsig１
が保持される。
【００６３】
次に、２行目の行選択パルスφＲＯＷ２＝Ｈにすると、２行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに２行目の単位画素Ｐ2a，Ｐ2bの信号電圧が出力される。クランプ制御パルスφＣＬ２，サンンプルホールド制御パルスφＳＨ２を、１行目と同様に制御すると、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに２行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ−（Ｃ11Ｂ／ＣF Ｂ）×ΔVsig２
が保持される。
【００６４】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同時に、列選択トランジスタＭ13Ｂがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに保持された信号成分が水平信号線15−３，15−４へ読み出され、出力アンプ16−３，16−４を通り、２行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出される。同様の動作を全画素の１／２行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出す。
【００６５】
図４の（Ｂ）は、実施例２における、２チャンネルモードの動作を説明するためのタイミングチャートである。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオフ、スイッチ素子ＳＷ３をオン、スイッチ素子ＳＷ４をオンとする。これにより、ノイズ抑圧部10Ａとノイズ抑圧部10Ｂのクランプ容量Ｃ11Ａ，Ｃ11Ｂが並列接続される。その後、１行目の行選択パルスφＲＯＷ１＝Ｈにすると、１行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに１行目の単位画素Ｐ1a，Ｐ1bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｈとして、ノイズ抑圧部10ＡのクランプトランジスタＭ12Ａ及びフィードバックトランジスタＭ15Ａをオン状態とすることで、フィードバック容量ＣF ＡをＶＲＥＦに固定する。
【００６６】
次に、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｌとした後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｈとして、サンプルホールドトランジスタＭ11Ａ及びサンプルホールドスイッチＭ14Ａをオン状態とすることで、反転アンプ13Ａの入出力をフィードバック容量ＣF Ａを通じて接続して、フィードバック回路を形成する。次に、１行目のリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｈとして、１行目の単位画素のリセットトランジスタＭ2 をオン状態とし、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig１が垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに現れ、クランプ容量Ｃ11Ａ，Ｃ11Ｂ，フィードバック容量ＣF Ａ，反転アンプ13Ａを介してホールド容量Ｃ12Ａに蓄積される。
【００６７】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝ＬとしてサンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ−｛（Ｃ11Ａ＋Ｃ11Ｂ）／ＣF Ａ｝×ΔVsig１
が保持され、Ｃ11A ＝Ｃ11B としておけば、
ＶＲＥＦ−（２Ｃ11Ａ／ＣF Ａ）×ΔVsig１
が保持される。
【００６８】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同様の動作を全画素の行数回行い。全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出す。したがって、２チャンネルモードでは４チャンネルモードよりも、ノイズ抑圧部で信号にかかるゲインが２倍になる。
【００６９】
このように、実施例２によれば、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から全画素の信号を読み出す４チャンネルモードに対し、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２のみから全画素の信号を読み出す２チャンネルモードでは、出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４に対応するノイズ抑圧部10Ｂのクランプ容量Ｃ11Ｂを、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２に対応するノイズ抑圧部10Ａのクランプ容量Ｃ11Ａに並列接続することで、ノイズ抑圧部でのゲインを大きくする機能を有することが可能となる。これにより、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくできるので、従来例よりも２チャンネルモードでのＳ／Ｎを向上させることが可能となる。
【００７０】
（実施例３）
次に、本発明に係る固体撮像装置の実施例３について説明する。図５は、実施例３に係る固体撮像装置における画素部の両側に配置されているノイズ抑圧部のうち、一側に配置されている一方のノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂの構成を示す回路構成図である。この実施例３は、図３に示した実施例２のノイズ抑圧部の構成に対して、スイッチ素子ＳＷ５〜ＳＷ９を加えたもので、それ以外の構成は図３に示したノイズ抑圧部の構成と同じであり、対応する構成要素には同一の符号を付して示している。すなわち、ノイズ抑圧部10Ａのフィードバック容量ＣF ＡとクランプトランジスタＭ12Ａとの間にスイッチＳＷ素子７を接続し、ノイズ抑圧部10Ｂの反転アンプ13Ｂの入力とフィードバック容量ＣF Ｂの一端との間にスイッチ素子ＳＷ８を接続し、同じくフィードバック容量ＣF Ｂの他端とクランプトランジスタＭ12Ｂとの間にスイッチ素子ＳＷ９を接続し、ノイズ抑圧部10Ａに設けた前記スイッチ素子ＳＷ７の両端とノイズ抑圧部10Ｂのフィードバック容量ＣF Ｂの両端間に、それぞれスイッチ素子ＳＷ５，ＳＷ６を接続して構成されている。
【００７１】
次に、このように構成されている実施例３の動作について説明する。図６の（Ａ）は、実施例３に係る固体撮像装置における４チャンネルモードの動作を説明するためのタイミングチャートである。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオン、スイッチ素子ＳＷ３をオフ、スイッチ素子ＳＷ４をオフ、スイッチ素子ＳＷ５をオフ、スイッチ素子ＳＷ６をオフ、スイッチ素子ＳＷ７〜ＳＷ９をオンとする。その後の各部の動作のタイミングは実施例２と同様で、これにより、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ−（Ｃ11Ａ／ＣF Ａ）×ΔVsig１
が保持され、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに２行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ−（Ｃ11Ｂ／ＣF Ｂ）×ΔVsig２
が保持される。
【００７２】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同時に、列選択トランジスタＭ13Ｂがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに保持された信号成分が水平信号線15−３，15−４へ読み出され、出力アンプ16−３，16−４を通り、２行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出される。同様の動作を全画素の１／２行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出す。
【００７３】
図６の（Ｂ）は、実施例３における２チャンネルモードの動作を説明するためのタイミングチャートである。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオフ、スイッチ素子ＳＷ３をオン、スイッチ素子ＳＷ４をオン、スイッチ素子ＳＷ５をオン、スイッチ素子ＳＷ６をオン、スイッチ素子ＳＷ７〜ＳＷ９をオフとする。これにより、ノイズ抑圧部10Ａとノイズ抑圧部10Ｂのクランプ容量Ｃ11Ａ，Ｃ11Ｂが並列接続され、更にノイズ抑圧部10Ａとノイズ抑圧部10Ｂのフィードバック容量ＣF Ａ，ＣF Ｂが直列接続される。
【００７４】
その後の各部の動作のタイミングは実施例２と同様で、これにより、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、  ＶＲＥＦ−〔｛Ｃ11Ａ＋Ｃ11Ｂ｝／｛１／（１／ＣF Ａ＋１／ＣF Ｂ）｝〕×ΔVsig１が保持され、Ｃ11Ａ＝Ｃ11Ｂ，ＣF Ａ＝ＣF Ｂとしておけば、
ＶＲＥＦ−｛２Ｃ11Ａ／（ＣF Ａ／２）｝×ΔVsig１
＝ＶＲＥＦ−４（Ｃ11Ａ／ＣF Ａ）×ΔVsig１
が保持される。
【００７５】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同様の動作を全画素の行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出す。したがって、２チャンネルモードでは４チャンネルモードよりも、ノイズ抑圧部で信号にかかるゲインが４倍になる。また、スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４を用いないで、ノイズ抑圧部10Ａとノイズ抑圧部10Ｂのフィードバック容量ＣF Ａ，ＣF Ｂのみを直列接続して読み出した場合でも、２チャンネルモードでは４チャンネルモードよりも、ノイズ抑圧部で信号にかかるゲインが２倍となる。
【００７６】
このように、実施例３によれば、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から全画素の信号を読み出す４チャンネルモードに対し、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２のみから全画素の信号を読み出す２チャンネルモードでは、出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４に対応するノイズ抑圧部10Ｂのフィードバック容量ＣF Ｂを、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２に対応するノイズ抑圧部10Ａのフィードバック容量ＣF Ａに直列接続することで、ノイズ抑圧部でのゲインを大きくする機能を有することが可能となる。これにより、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくできるので、従来例よりも２チャンネル読み出しでのＳ／Ｎを向上させることが可能となる。
【００７７】
（実施例４）
次に、本発明に係る固体撮像装置の実施例４について説明する。図７は、実施例４に係る固体撮像装置における画素部の両側に配置されているノイズ抑圧部のうち、一側に配置されている一方のノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂの構成を示す回路構成図である。この実施例４は、ノイズ抑圧部以外の構成は、図１に示した実施例１と同じで図示は省略しており、図１に示した実施例１のノイズ抑圧部の構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付して示している。この実施例４においては、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２に接続されるノイズ抑圧部10Ａは、一端がノイズ抑圧部10Ａの入力部となるクランプ容量Ｃ11Ａと、クランプ容量Ｃ11Ａの他端に非反転入力端子を接続した差動入力アンプ14Ａと、クランプ容量Ｃ11Ａ及び差動入力アンプ14Ａの非反転入力と基準電位ＶＲＥＦとを接続するクランプトランジスタＭ12Ａと、差動入力アンプ14Ａの反転入力と差動入力アンプ14Ａの出力との間に接続されたフィードバック容量ＣF Ａ及びフィードバックトランジスタＭ15Ａと、差動入力アンプ14Ａの反転入力と基準電位ＧＮＤとの間に接続された増幅用容量ＣG Ａと、差動入力アンプ14Ａの出力とホールド容量Ｃ12Ａとを接続するサンプルホールドトランジスタＭ11Ａとから構成され、クランプトランジスタＭ12ＡとフィードバックトランジスタＭ15Ａのゲートにはクランプ制御パルスφＣＬ１が供給され、サンプルホールドトランジスタＭ11Ａのゲートにはサンプルホールド制御パルスφＳＨ１が供給されるようになっている。
【００７８】
一方、出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４に接続されるノイズ抑圧部10Ｂは、一端がノイズ抑圧部10Ｂの入力部となるクランプ容量Ｃ11Ｂと、クランプ容量Ｃ11Ｂの他端に非反転入力端子を接続した差動入力アンプ14Ｂと、クランプ容量Ｃ11Ｂ及び差動入力アンプ14Ｂの非反転入力と基準電位ＶＲＥＦとを接続するクランプトランジスタＭ12Ｂと、差動入力アンプ14Ｂの反転入力と差動入力アンプ14Ｂの出力との間に接続されたフィードバック容量ＣF Ｂ及びフィードバックトランジスタＭ15Ｂと、差動入力アンプ14Ｂの反転入力と基準電位ＧＮＤとの間に接続された増幅用容量ＣG Ｂと、差動入力アンプ14Ｂの出力とホールド容量Ｃ12Ｂとを接続するサンプルホールドトランジスタＭ11Ｂとから構成され、クランプトランジスタＭ12Ｂと、フィードバックトランジスタＭ15Ｂのゲートにはクランプ制御パルスφＣＬ２が供給され、サンプルホールドトランジスタＭ11Ｂのゲートにはサンプルホールド制御パルスφＳＨ２が供給されるようになっている。
【００７９】
更に、垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂとノイズ抑圧部10Ａとを接続するスイッチ素子ＳＷ１，垂直信号線３−Ａ又は３−Ｂとノイズ抑圧部10Ｂとを接続するスイッチ素子ＳＷ２，ノイズ抑圧部10Ａの増幅用容量ＣG Ａの両端とノイズ抑圧部10Ｂの増幅用容量ＣG Ｂの両端間をそれぞれ接続するスイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４を備えている。
【００８０】
次に、このように構成されている実施例４の動作について説明する。図８の（Ａ）は、実施例４における４チャンネルモードの動作を説明するためのタイミングチャートである。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオン、スイッチ素子ＳＷ３をオフ、スイッチ素子ＳＷをオフとする。次に、1 行目の行選択パルスφＲＯＷ１＝Ｈにすると、１行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに１行目の単位画素Ｐ1a，Ｐ1bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｈとして、ノイズ抑圧部10ＡのクランプトランジスタＭ12Ａ及びフィードバックトランジスタＭ15Ａをオン状態とすることで、差動入力アンプ14Ａの非反転入力及び出力をＶＲＥＦに固定する。
【００８１】
次いで、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｌとした後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｈとして、サンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオン状態とすることで、差動入力アンプ14Ａの反転入力と出力を、フィードバック容量ＣF Ａを通じて接続し、増幅率が（１＋ＣG Ａ／ＣF Ａ）となるフィードバック回路を形成する。
【００８２】
次に、１行目のリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｈとして、１行目の単位画素のリセットトランジスタＭ2 をオン状態とし、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig１が差動入力アンプ15Ａの非反転入力端子に現れ、差動入力アンプ14Ａを介してホールド容量Ｃ12Ａに蓄積される。
【００８３】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝ＬとしてサンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ＋（１＋ＣG Ａ／ＣF Ａ）×ΔVsig１
が保持される。
【００８４】
次に、２行目の行選択パルスφＲＯＷ２＝Ｈにすると、２行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに２行目の単位画素Ｐ2a，Ｐ2bの信号電圧が出力される。クランプ制御パルスφＣＬ２，サンンプルホールド制御パルスφＳＨ２を１行目と同様に制御すると、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに２行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ＋（１＋ＣG Ｂ／ＣF Ｂ）×ΔVsig２
が保持される。
【００８５】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同時に、列選択トランジスタＭ13Ｂがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに保持された信号成分が水平信号線15−３，15−４へ読み出され、出力アンプ16−３，16−４を通り、２行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出される。同様の動作を全画素の１／２行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出す。
【００８６】
図８の（Ｂ）は、実施例４における２チャンネルモードの動作を説明するためのタイミングチャートである。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオフ、スイッチ素子ＳＷ３をオン、スイッチ素子ＳＷ４をオンとする。これにより、ノイズ抑圧部10Ａとノイズ抑圧部10Ｂの増幅用容量ＣG Ａ，ＣG Ｂが並列接続される。その後、１行目の行選択パルスφＲＯＷ＝Ｈにすると、１行目の単位画素の行選択トランジスタＭ3 がオン状態となり、垂直信号線３−Ａ，３−Ｂに１行目の単位画素Ｐ1a，Ｐ1bの信号電圧が出力される。このとき、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｈとして、クランプトランジスタＭ12Ａ及びフィードバックトランジスタＭ15Ａをオン状態とすることで、差動入力アンプ14Ａの非反転入力及び出力をＶＲＥＦに固定する。
【００８７】
次に、クランプ制御パルスφＣＬ１＝Ｌとした後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝Ｈとして、サンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオン状態とすることで、差動入力アンプ14Ａの反転入力と出力を、フィードバック容量ＣF Ａを通じて接続し、増幅率が｛１＋（ＣG Ａ＋ＣG Ｂ）／ＣF Ａ｝となるフィードバック回路を形成する。次に、１行目のリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｈとして、１行目の単位画素のリセットトランジスタＭ2 をオン状態とし、フォトダイオードＰＤ１の検出信号をリセットし、再びリセット制御パルスφＲＥＳ１＝Ｌに戻し、リセットトランジスタＭ2 をオフ状態とする。このとき、フォトダイオードＰＤ１をリセットする前後の電圧変化ΔVsig１が差動入力アンプ14Ａの非反転入力端子に現れ、差動入力アンプ14Ａを介してホールド容量Ｃ12Ａに蓄積される。
【００８８】
その後、サンプルホールド制御パルスφＳＨ１＝ＬとしてサンプルホールドトランジスタＭ11Ａをオフ状態にすることで、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ＋｛１＋（ＣG Ａ＋ＣG Ｂ）／ＣF Ａ｝×ΔVsig１
が保持され、ＣG Ａ＝ＣG Ｂとしておけば、
ＶＲＥＦ＋（１＋２ＣG Ａ／ＣF Ａ）×ΔVsig１
が保持される。
【００８９】
最後に、水平走査部20から出力される水平選択パルスφＨ１＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、出力アンプ16−１，16−２を通り、１行目の単位画素の画素信号が出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同様の動作を全画素の行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出す。したがって、２チャンネルモードでは４チャンネルモードよりも、ノイズ抑圧部で信号にかかるゲインが大きくなる。
【００９０】
このように、実施例４によれば、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から全画素の信号を読み出す４チャンネルモードに対し、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２のみから全画素の信号を読み出す２チャンネルモードでは、出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４に対応するノイズ抑圧部10Ｂの増幅用容量ＣG Ｂを、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２に対応するノイズ抑圧部10Ａの増幅用容量ＣG Ａに並列接続することで、ノイズ抑圧部でのゲインを大きくする機能を有することが可能となる。これにより、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくできるので、従来例よりも２チャンネルモードでのＳ／Ｎを向上させることが可能となる。
【００９１】
また、図７に示した実施例４の変形例として、図９に示すようにスイッチ素子ＳＷ５〜ＳＷ９を加えて構成することもできる。すなわち、この変形例では、ノイズ抑圧部10Ａのフィードバック容量ＣF Ａの一端と差動入力アンプ14Ａの出力との間にスイッチ素子ＳＷ７を接続し、ノイズ抑圧部10Ｂの差動入力アンプ14Ｂの反転入力とフィードバック容量ＣF Ｂの一端との間にスイッチ素子ＳＷ８を接続し、同じくフィードバック容量ＣF Ｂの他端と差動入力アンプ14Ｂの出力との間にスイッチ素子ＳＷ９を接続し、ノイズ抑圧部10Ａに設けた前記スイッチ素子ＳＷ７の両端とノイズ抑圧部10Ｂの前記フィードバック容量ＣF Ｂの両端との間に、それぞれスイッチ素子ＳＷ５，ＳＷ６を接続する。
【００９２】
このように構成された変形例においては、２チャンネルモードでは、ノイズ抑圧部10Ａのフィードバック容量ＣF Ａとノイズ抑圧部10Ｂのフィードバック容量ＣF Ｂとを直列接続することができ、４チャンネルモードよりも、ノイズ抑圧部で信号にかかるゲインを更に大きくすることが可能となる。なお、図９に示した変形例においては、スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４を用いないで、ノイズ抑圧部10Ａとノイズ抑圧部10Ｂのフィードバック容量ＣF Ａ，ＣF Ｂを直列接続して読み出した場合でも、２チャンネルモードでは４チャンネルモードよりも、ノイズ抑圧部で信号にかかるゲインを大きくすることが可能となる。これにより、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくできるので、従来例よりも２チャンネルモードでのＳ／Ｎを向上させることが可能となる。
【００９３】
（実施例５）
次に、本発明に係る固体撮像装置の実施例５について説明する。図10は、実施例５に係る固体撮像装置の構成の一部を示す回路構成図である。この実施例は、図３に示した実施例２の構成に、スイッチ素子ＳＷ10を加え、水平走査部をノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂに対応させてそれぞれ、別個の水平走査部20Ａ，20Ｂを設けて構成したもので、それ以外の構成は図３に示した実施例２と同じであり、対応する構成要素には同一の符号を付して示している。
【００９４】
次に、このように構成された実施例５の動作について説明する。図11の（Ａ）は、本実施例５における４チャンネルモードの動作を説明するためのタイミングチャートである。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオン、スイッチ素子ＳＷ３をオフ、スイッチ素子ＳＷ４をオフ、ＳＷ10をオフとする。それ以外の構成要素のタイミングは実施例２と同じで、まず、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ−（Ｃ11Ａ／ＣF Ａ）×ΔVsig１
が保持され、次に、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに２行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ−（Ｃ11Ｂ／ＣF Ｂ）×ΔVsig２
が保持される。
【００９５】
次に、水平走査部20Ａから出力される水平選択パルスφＨ１Ａ＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出され、同時に水平走査部20Ｂから出力される水平選択パルスφＨ１Ｂ＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ｂがオン状態となり、ノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂに保持された信号成分が水平信号線15−３，15−４へ読み出される。
【００９６】
このとき、実施例１〜４では考慮していなかったが、水平信号線15−１〜15−４に付随する寄生容量Ｃp Ａ，Ｃp Ｂの影響で、水平信号線15−１〜15−４への読み出しゲインとして、
Ｃ12Ａ／（Ｃ12Ａ＋Ｃp Ａ）、あるいはＣ12Ｂ／（Ｃ12Ｂ＋Ｃp Ｂ）
がかかるため、信号成分が減衰される。そして、水平信号線15−１〜15−４に読み出された信号が、出力アンプ16−１〜16−４を通り、出力チャンネルＯＵＴ１〜ＯＵＴ４から取り出される。同様の動作を全画素の１／２行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から読み出す。
【００９７】
図11の（Ｂ）は、本実施例５における２チャンネルモードの動作を説明するためのタイミングチャートである。このモード時には、まず、スイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオフ、スイッチ素子ＳＷ３をオン、スイッチ素子ＳＷ４をオン、ＳＷ10をオンとする。これにより、ノイズ抑圧部10Ａとノイズ抑圧部10Ｂのクランプ容量Ｃ11Ａ，Ｃ11Ｂが並列接続される。更に、ノイズ抑圧部10Ａとノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ａ，Ｃ12Ｂが並列接続される。それ以外の構成要素のタイミングは、実施例２と同じで、これによりホールド容量Ｃ12Ａ，Ｃ12Ｂに１行目の単位画素のフォトダイオードＰＤ１の信号成分として、
ＶＲＥＦ−｛（Ｃ11Ａ＋Ｃ11Ｂ）／ＣF Ａ｝×ΔVsig１
が保持され、Ｃ11Ａ＝Ｃ11Ｂとしておけば、
ＶＲＥＦ−（２Ｃ11Ａ／ＣF Ａ）×ΔVsig１
が保持される。
【００９８】
次に、水平走査部20Ａから出力される水平選択パルスφＨ１Ａ＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａがオン状態となり、ホールド容量Ｃ12Ａ，Ｃ12Ｂに保持された信号成分が水平信号線15−１，15−２へ読み出される。このとき、水平信号線15−１，15−２に付随する寄生容量Ｃp Ａの影響で、水平信号線15−１，15−２への読み出しゲインとして、    （Ｃ12Ａ＋Ｃ12Ｂ）／（Ｃ12Ａ＋Ｃ12Ｂ＋Ｃp Ａ）
が信号成分にかかり、Ｃ12Ａ＝Ｃ12Ｂとしておけば、
（２Ｃ12Ａ）／（２Ｃ12Ａ＋Ｃp Ａ）
が信号成分にかかる。
【００９９】
そして、水平信号線15−１，15−２に読み出された信号が、出力アンプ16−１，16−２を通り、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から取り出される。このように、1 行目の画素信号が、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出される。同様の動作を全画素の行数回行い、全画素の信号を出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２から読み出す。したがって、２チャンネルモードでは４チャンネルモードよりも、水平信号線への読み出しゲインを大きくすることが可能となる。
【０１００】
このように、実施例５によれば、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から全画素の信号を読み出す４チャンネルモードに対し、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２のみから全画素の信号を読み出す２チャンネルモードでは、出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４に接続されたノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂを、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２に接続されたノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａに並列接続し、水平信号線15−１，15−２へ読み出すことで、水平信号線への読出しゲインを大きくする機能を有することが可能となる。これにより、従来例よりも２チャンネルモードでのＳ／Ｎを向上させることが可能となる。
【０１０１】
本実施例のノイズ抑圧部の構成は、図10に示した構成以外でも可能であり、実施例１〜４に示したノイズ抑圧部と組み合わせることで、ノイズ抑圧部のゲイン及び水平信号線への読出しゲインの向上が可能となり、ノイズ抑圧部以降で混入するノイズの影響を小さくできるので、従来例よりも２チャンネルモードでのＳ／Ｎを向上させることが可能となる。
【０１０２】
また、２チャンネルモードの動作タイミングを図12のように変更すれば、各ノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂのホールド容量Ｃ12Ａ，Ｃ12Ｂに異なる行の信号を保持することができ、その後スイッチ素子ＳＷ10をオンにしてホールド容量Ｃ12Ａ，Ｃ12Ｂを並列接続し、水平走査部20Ａから出力される水平選択パルスφＨ１Ａ＝Ｈによって、列選択トランジスタＭ13Ａをオン状態とし、各ノイズ抑圧部10Ａ，10Ｂのホールド容量Ｃ12Ａ，Ｃ12Ｂに保持された信号成分を水平信号線15−１，15−２へ読み出すことで、垂直方向の画素加算平均を得ることが可能となる。
【０１０３】
このように、実施例５において図12に示す別の動作タイミングによれば、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から全画素の信号を読み出す４チャンネルモードに対し、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２のみから全画素の信号を読み出す２チャンネルモードでは、出力チャンネルＯＵＴ３，ＯＵＴ４に接続されたノイズ抑圧部10Ｂのホールド容量Ｃ12Ｂと、出力チャンネルＯＵＴ１，ＯＵＴ２に接続されたノイズ抑圧部10Ａのホールド容量Ｃ12Ａにそれぞれ異なる行の信号を保持し、その後ホールド容量Ｃ12Ａ，Ｃ12Ｂを並列接続し水平信号線15−１，15−２へ読み出すことで、垂直方向の画素加算平均を行うことが可能となり、４チャンネルモードにはない機能を更に有することが可能となる。つまり、行方向の信号数を減らしてフレームレートを向上させる場合、垂直方向の画素信号の加算平均を行うことで、モアレの発生を抑圧した出力を得ることが可能となる。
【０１０４】
以上、実施例１〜５によれば、４チャンネルモードにはない機能を２チャンネルモードでは実現でき、高画質化を図ることが可能であることを示したが、これらの機能は、例えばＩＳＯ感度などの撮影条件により、切り替えが可能となることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の実施例１の構成を一部省略して示す回路構成図である。
【図２】図１に示した実施例１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施例２に係る固体撮像装置の主要部（ノイズ抑圧部）の構成を示す回路構成図である。
【図４】図３に示した実施例２の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例３に係る固体撮像装置の主要部（ノイズ抑圧部）の構成を示す回路構成図である。
【図６】図５に示した実施例３の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施例４に係る固体撮像装置の主要部（ノイズ抑圧部）の構成を示す回路構成図である。
【図８】図７に示した実施例４の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】図７に示した実施例４の変形例を示す回路構成図である。
【図１０】本発明の実施例５に係る固体撮像装置の構成を一部省略して示す回路構成図である。
【図１１】図10に示した実施例５の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】図10に示した実施例５の別の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】従来の固体撮像装置の構成例を示す回路構成図である。
【図１４】図13に示した従来例の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１０６】
Ｐ1a〜Ｐ2b  単位画素
２  垂直走査部
３−Ａ，３−Ｂ  垂直信号線
10−Ａ，10−Ｂ  ノイズ抑圧部
13Ａ，13Ｂ  反転アンプ
14Ａ，14Ｂ  差動アンプ
15−１〜15−４  水平信号線
16−１〜16−４  出力アンプ
20，20Ａ，20Ｂ  水平走査部
【図１】
2007300521.tif 000003
【図２】
2007300521.tif 000004
【図３】
2007300521.tif 000005
【図４】
2007300521.tif 000006
【図５】
2007300521.tif 000007
【図６】
2007300521.tif 000008
【図７】
2007300521.tif 000009
【図８】
2007300521.tif 000010
【図９】
2007300521.tif 000011
【図１０】
2007300521.tif 000012
【図１１】
2007300521.tif 000013
【図１２】
2007300521.tif 000014
【図１３】
2007300521.tif 000015
【図１４】
2007300521.tif 000016