(57)【要約】【課題】  ２次元配列の画素エリアを有する熱型赤外線固体撮像素子において、参照画素に基づくバイアス電圧によるオフセット分布の抑制は参照画素の列から遠い画素エリアに関しては困難であった。【解決手段】  赤外線吸収構造を有し入射される赤外線に応じて変化する画素信号を出力する感光画素と、環境温度による温度変化に応じて変化する参照信号を出力する参照画素と、前記感光画素及び前記参照画素を２次元状に配置された画素エリアと、参照画素列に対応付けた箇所にバイアス入力端子を備え、それぞれの参照画素列からの参照信号と基準電圧とに基づいてバイアス電圧を生成して対応付けたバイアス入力端子からバイアス電圧を入力する。【選択図】    図１
2012026925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線吸収構造を有し入射される赤外線に応じて変化する画素信号を出力する感光画素と、
環境温度による温度変化に応じて変化する参照信号を出力する参照画素と、
前記感光画素及び前記参照画素を２次元状に配置された画素エリアと、
前記感光画素または前記参照画素の一方の極を行毎に共通接続した駆動線と、
前記感光画素または前記参照画素の他方の極を列毎に共通接続すると共に、終端に第一群の定電流源が接続された信号線と、
前記画素エリアの列毎に設けられた第２群の定電流源と、
前記駆動線を順に選択して電源と接続する垂直走査回路と、
前記駆動線に略並行に配線され、前記画素エリアの列毎に前記第２群の定電流源と並列接続されたバイアス線と、
それぞれの列の信号線と当該列に設けられた第２群の定電流源との両端電圧の差を一定時間積分して出力する差動積分回路と、
前記差動積分回路の出力信号を列毎に選択して出力端子に導く水平走査回路とを備える赤外線固体撮像装置であって、
前記画素エリアは、前記参照画素を複数列配列したものであって、
前記バイアス線は、前記参照画素が配列されたそれぞれの列に対応付けた箇所にバイアス入力端子を設け、前記水平走査回路で選択された前記参照画素の列の参照信号と所定の基準電圧とから生成された当該列のバイアス電圧を当該列に対応付けたバイアス入力端子に入力することを特徴とする赤外線固体撮像装置。
【請求項２】
前記画素エリアは、少なくとも両端の列に前記参照画素を配列するものである
ことを特徴とする、請求項１に記載の赤外線固体撮像装置。
【請求項３】
赤外線吸収構造を有し入射される赤外線に応じて変化する画素信号を出力する感光画素と、
環境温度による温度変化に応じて変化する参照信号を出力する参照画素と、
前記感光画素及び前記参照画素を２次元状に配置された画素エリアと、
前記感光画素または前記参照画素の一方の極を行毎に共通接続した駆動線と、
前記感光画素または前記参照画素の他方の極を列毎に共通接続すると共に、終端に第一群の定電流源が接続された信号線と、
前記画素エリアの列毎に設けられた第２群の定電流源と、
前記駆動線を順に選択して電源と接続する垂直走査回路と、
前記駆動線に略並行に配線され、前記画素エリアの列毎に前記第２群の定電流源と並列接続されたバイアス線と、
それぞれの列の信号線と当該列に設けられた第２群の定電流源との両端電圧の差を一定時間積分して出力する差動積分回路と、
前記差動積分回路の出力信号を列毎に選択して出力端子に導く水平走査回路とを備える赤外線固体撮像装置であって、
前記画素エリアは、前記参照画素を少なくとも１列配列したものであって、
前記バイアス線は、前記参照画素が複数の所定の箇所にバイアス入力端子を設け、前記水平走査回路で選択された前記参照画素の列の参照信号と所定の基準電圧とから生成された当該列のバイアス電圧を前記バイアス入力端子の全てに入力することを特徴とする赤外線固体撮像装置。
【請求項４】
前記参照画素が配列されている列の差動積分回路からの出力と所定の基準電圧とから生成するバイアス生成手段を備え、
前記バイアス生成手段は、前記水平走査回路の列選択に基づいて当該列の差動積分回路からの出力をサンプルホールドして当該列のバイアス電圧を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の赤外線固体撮像装置。
【請求項５】
バイアス生成手段は、１つのサンプルホールド回路と、参照画素が配列されている列数のバイアス発生回路及びサンプルホールド回路とを有し、
前記サンプルホールド回路は、前記水平走査回路の列選択に基づいてサンプルホールドされる
ことを特徴とする請求項４に記載の赤外線固体撮像装置。
【請求項６】
駆動線は、配線の一方と第一の選択手段を介して前記電源と接続され、配線の他方と第二の選択手段を介して駆動線第二電圧指定端子と接続されるものであって、
前記駆動線第二電圧指定端子は、前記駆動線第二電圧指定端子に一番近い参照画素列のバイアス電圧を入力されるものであって、
垂直走査回路は、前記第一の選択手段及び前記第二の選択手段の短絡制御を同期して選択する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか1項に記載の赤外線固体撮像装置。
【請求項７】
垂直走査回路は、前記第一の選択手段と前記第二の選択手段との短絡制御を行なうスイッチ同期用配線を行毎に有する
ことを特徴とする請求項６に記載の赤外線固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、赤外線を熱に変換して検出する赤外線検出画素を二次元配列した赤外線固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な赤外線固体撮像装置では、断熱構造を有する画素を２次元に配列し、入射した赤外線によって画素の温度が変化することを利用して赤外線像を撮像する。非冷却型の赤外線固体撮像装置の場合、画素を構成する温度センサには、ポリシリコン、アモルファスシリコン、炭化ケイ素や酸化バナジウム等のボロメータの他、ダイオードやトランジスタ等の半導体素子を用いたものが知られている。特に、ダイオード等の半導体素子は、電気特性や温度依存性のバラツキが固体間で非常に小さいため、各画素の特性を均一にする上で有利である。
【０００３】
また赤外線固体撮像装置では、画素は２次元に配列されており、行ごとに駆動線によって接続され、列ごとに信号線によって接続されている。垂直走査回路と垂直選択スイッチにより各駆動線が順番に選択され、選択された駆動線を介して電源から画素に通電される。画素の出力は信号線を介して積分回路に伝えられ、積分回路で積分及び増幅され、水平走査回路と水平選択スイッチによって順次出力端子へ出力される。
【０００４】
これらの赤外線固体撮像装置において、積分回路に入力される電圧に対して画素の両端電圧以外に駆動線での電圧降下が影響する。ところが、駆動線での電圧降下量は画素列毎に異なるため、積分回路の出力も画素列毎に異なった値となり、撮像した画像に駆動線の抵抗によるオフセット分布が発生してしまうという問題があり、この問題を解消する方法として、駆動線の抵抗と実質同じにして駆動線に平行に設けたバイアス線を設けて画素列ごとに画素用電流源と同じ電流を流すバイアス電圧を、供給する方法が知られている。
【０００５】
さらに製造バラつきなど素子ごとのバラつきに対応する方法として、バイアス電圧を素子全体の温度変化に応じて変化する参照画素からの参照信号を直接バイアス電圧とするのではなく、参照信号とバイアス線の電圧との差分を取り、その差分信号を所定の基準電圧と対比し、その差に応じたバイアス電圧を生成してバイアス線にフィードバックする方法がある（例えば、特許文献１参照）。これにより参照信号に応じてバイアス電圧を変化させながら、製造バラツキ等によるバイアス線の電圧バラツキを自動修正することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１４６３９公報（第６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では駆動線ごとに参照画素のある位置付近の画素エリアに関してはオフセット分布は抑制できるが、参照画素から遠い画素エリアに関してはオフセット分布の抑圧は困難であった。これは赤外線固体撮像装置の多画素化を進めていく上で駆動線に接続される画素が増大化していけば、駆動線とバイアス線とのレイアウト形状の微差による影響が大きくなり、参照画素から遠い画素エリアの撮像結果の精度が劣化することという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、多画素化された赤外線固体撮像装置においても、駆動線の抵抗によって引き起こされる撮像画像のオフセット分布を抑制することができる赤外線固体撮像装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る赤外線固体撮像装置においては、赤外線吸収構造を有し入射される赤外線に応じて変化する画素信号を出力する感光画素と、環境温度による温度変化に応じて変化する参照信号を出力する参照画素と、前記感光画素及び前記参照画素を２次元状に配置された画素エリアと、前記感光画素または前記参照画素の一方の極を行毎に共通接続した駆動線と、前記感光画素または前記参照画素の他方の極を列毎に共通接続すると共に、終端に第一群の定電流源が接続された信号線と、前記画素エリアの列毎に設けられた第２群の定電流源と、前記駆動線を順に選択して電源と接続する垂直走査回路と、前記駆動線に略並行に配線され、前記画素エリアの列毎に前記第２群の定電流源と並列接続されたバイアス線と、それぞれの列の信号線と当該列に設けられた第２群の定電流源との両端電圧の差を一定時間積分して出力する差動積分回路と、前記差動積分回路の出力信号を列毎に選択して出力端子に導く水平走査回路とを備える赤外線固体撮像装置であって、前記画素エリアは、前記参照画素を複数列配列したものであって、前記バイアス線は、前記参照画素が配列されたそれぞれの列に対応付けた箇所にバイアス入力端子を設け、前記水平走査回路で選択された前記参照画素の列の参照信号と所定の基準電圧とから生成された当該列のバイアス電圧を当該列に対応付けたバイアス入力端子に入力するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、２次元配列した赤外線固体撮像装置において、参照画素の参照信号と当該列の配列位置に対応付けた位置での電圧との差分信号を取出し、前記差分信号と基準電圧の差に応じたバイアス電圧を生成し、前記バイアス電圧を前記バイアス線上の複数の所定の箇所に入力するようにしたので、バイアス電圧を複数の位置で補正することが可能となり、これによって駆動線とバイアス線との電圧降下の差が大きくなりやすい多画素化された赤外線固体撮像装置においても、駆動線の電圧降下に応じたバイアス電圧を提供することが可能となり、撮像出力のオフセット分布の抑圧ができることから撮像出力の精度が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る赤外線固体撮像装置を示す回路図である。
【図２】この発明に係る赤外線固体撮像装置における感光画素の構造例を示す断面図及び斜視図である。
【図３】この発明に係る赤外線固体撮像装置における参照感光画素の構造例を示す断面図及び斜視図である。
【図４】この発明に係る赤外線固体撮像装置における差動増幅回路の例を示す図である。
【図５】この発明に係る赤外線固体撮像装置における低域通過フィルタの例を示す図である。
【図６】この発明に係る赤外線固体撮像装置における差動増幅回路とバイアス発生回路の簡易図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係わるバイアス線の左端にのみ電圧を入力したときの駆動線およびバイアス線における電圧降下を模式的に示した図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係わるバイアス線の両端に電圧を入力したときの駆動線およびバイアス線における電圧降下を模式的に示した図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る赤外線固体撮像装置においてバイアス線抵抗が駆動線抵抗よりも小さいときのバイアス線での電流の流れを模式的に示した図、および電圧降下の振る舞いを示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る赤外線固体撮像装置においてバイアス線抵抗が駆動線抵抗よりも大きいときのバイアス線での電流の流れを模式的に示した図、および電圧降下の振る舞いであるを示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２を示す赤外線固体撮像装置を示す回路図である。
【図１２】この発明の実施の形態３を示す赤外線固体撮像装置を示す回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態４を示す赤外線固体撮像装置を示す回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態５を示す赤外線固体撮像装置を示す回路図である。
【図１５】この発明の実施の形態６を示す赤外線固体撮像装置におけるバイアス発生機構を示す回路図である。
【図１６】この発明の実施の形態６を示す赤外線固体撮像装置におけるバイアス電圧サンプルホールド回路を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態７を示す赤外線固体撮像装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
はじめに本発明の実施の形態１に係る赤外線固体撮像装置の構成および接続関係について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る赤外線固体撮像装置を示す回路図である。実施の形態１における赤外線固体撮像装置は、入射される赤外線に応じて変動する電気特性をもつ感光画素１００が２次元状に配列された画素エリアを構成している。ここの本実施の形態における赤外線固体撮像装置画素エリアの両端のうち一方の列に、それぞれ入射される赤外線ではなく実質的に素子全体の温度変化に応じて変動する電気特性をもつ第一参照画素１１０を一列配列し、他方の列に第一参照画素１１０と同様の特性を持つ第二参照画素１２０を一列配列している。
【００１３】
この画素エリアにおいて画素エリアの各行ごとに駆動線３００が共通接続され、画素エリアの各列ごとに信号線４００が共通接続されている。この各行の駆動線３００にはそれぞれ垂直選択スイッチ５１０を介して駆動用電源と接続される電圧入力端２２０に接続されており、それぞれの垂直選択スイッチ５１０の電気的接続又は開放を制御する線は垂直走査回路５００から別々に接続されている。この垂直走査回路５００は、行毎に順次垂直選択スイッチ５１０をＯＮにするように動作するものであり、これによって選択された行の駆動線３００が電圧入力端２２０を介して駆動用電源と接続される。
【００１４】
また各列の信号線４００の終端には第１群の定電流化手段としてそれぞれ定電流源２００が接続されており、さらにそれぞれが差動増幅積分回路６２０が有する二つの入力端の一方に接続されている。このそれぞれの差動増幅積分回路６２０が有する二つの入力端の他方は第一群の定電流源２００と略同一の電流を流す第二群の定電流源２１０がそれぞれ第一群の定電流源２００に近接して配置されて接続されている。またこの第二群の定電流源２１０と差動増幅積分回路６２０との接続線は駆動線３００と略平行なバイアス線８３０によって並列に共通接続されている。バイアス線８３０は、駆動線３００と同程度の抵抗成分を持つように設計されている。
【００１５】
それぞれの差動増幅積分回路６２０の出力端は、それぞれが水平選択スイッチ６１０を介して共通接続されて出力アンプ６３０の入力端と接続され、出力アンプ６３０の出力端が赤外線固体撮像装置の出力端子７００となる。ここでそれぞれの水平選択スイッチ６１０の電気的接続又は開放を制御する線は水平走査回路６００から別々に接続されている。差動増幅積分回路６２０は、当該列の定電流源２００の両端電圧と定電流源２１０の両端電圧との差を積分し、増幅して出力するものである。この水平走査回路６００は、列毎に順次水平選択スイッチ６１０をＯＮにするように動作するものであり、これによって選択された列の差動増幅積分回路６２０の出力端が出力アンプ６３０の入力端に接続される。垂直走査回路５００が、この水平走査が全列順次走査を行う間は同じ行を選択し、水平走査が一巡してから別の行を選択するように動作する。従って行と列の選択が一巡することで画素エリア全体の撮像結果を得ることが可能となる。また、出力アンプ６３０は、感光画素１００と同一チップに設けてもよく、チップ外に設けてもよいのは言うまでもない。
【００１６】
また、出力アンプ６３０の出力端と出力端子７００との信号には、それを入力する第一サンプルホールド回路８０１および第二サンプルホールド回路８１１が接続される。この二つのサンプルホールド回路のうち第一サンプルホールド回路８０１の出力は第一バイアス発生回路８０２のマイナス側端子に接続され、第一バイアス発生回路８０２の出力端は低域通過フィルタ８０３、バッファアンプ８０４、低域通過フィルタ８０５が直列に接続される。同様に第二サンプルホールド回路８１１の出力は第二バイアス発生回路８１２のマイナス側端子に接続され、第二バイアス発生回路８１２の出力端は低域通過フィルタ８１３、バッファアンプ８１４、低域通過フィルタ８１５が直列に接続される。また、第一バイアス発生回路８０２のプラス側端子と第二バイアス発生回路８１２のプラス側端子とが共に所定の基準電圧に接続される。
【００１７】
ここでバイアス線８３０の一方端８３１に低域通過フィルタ８０５の出力端が、他方端８３３に低域通過フィルタ８１５の出力端が接続され、このバイアス線８３０の一方端８３１には安定化回路８３２が、他方端８３３には安定化回路８３４が接続されている。ここで安定化回路８３２，８３４は、抵抗を介してバイアス線８３０の両端８３１または８３３と接地電位とを接続するもので、バイアス線８３０の両端８３１および８３３にバイアス電圧を入力したときに発生する直流電流が、バッファアンプ８０４または８１４に流入することで、誤動作することを防ぐ役割がある。具体的には、抵抗でバイアス線８３０の両端８３１および８３３を接地すればよい。また、定電流源によって、接地点に強制的に電流を流し込んでも良い。また、バッファの出力インピーダンスが０であれば、特に安定化回路８３２，３１を設置しなくても動作させることができる。
（感光画素１００）
【００１８】
ここで回路各部の詳細を記す。図２は本発明にかかる赤外線固体撮像装置における感光画素１００の構造例を模式的に示す断面図である。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。尚、図２（ａ）では下部の構造を判りやすくするため、図の前方の部分での赤外線吸収構造を除いて描いてある。
【００１９】
感光画素１００において、温度センサとなるＰＮ接合ダイオード１０４が、２本の長い支持脚１０２によってシリコン基板１０１に設けられた中空部１０６の上に支持されており、ＰＮ接合ダイオード１０４の電極配線１０５が支持脚１０２に埋め込まれている。ＰＮ接合ダイオード１０４は、感度を高めるために複数個が直列に接続されていることが好ましい。中空部１０６は、ＰＮ接合ダイオード１０４とシリコン基板１０１との間の熱抵抗を高めて、断熱構造を形成している。この例では、ＰＮ接合ダイオード１０４がＳＯＩ基板のＳＯＩ層上に形成されており、ＳＯＩ層下の埋め込み酸化膜が中空構造を支持する構造体の一部になっている。また、ダイオード部に熱的に接触している赤外線吸収構造１０３が、感光画素１００に向けて入射する赤外線を効率良く吸収できるように、支持脚１０２の上方に張り出した構造となっている。
【００２０】
赤外線が感光画素１００に入射すると、赤外線吸収構造１０３で吸収され、上記の断熱構造により感光画素１００の温度が変化し、温度センサとなるＰＮ接合ダイオード１０４の順方向電圧特性が変化する。このＰＮ接合ダイオード１０４の順方向電圧特性の変化量を、所定の検出回路で読み取ることにより、入射した赤外線量に応じた出力信号を取出すことができる。赤外線固体撮像装置では、感光画素１００が２次元に多数配列されており、それらを順にアクセスしていく構造となっている。このような素子では画素間の特性均一性が重要であるが、ダイオードの順方向電圧やその温度依存性は固体間のバラツキが非常に小さく、熱型赤外線撮像素子にとって温度センサにダイオードをもちいることは特性均一性を図る上で特に有効である。
【００２１】
尚、本発明において、赤外線吸収構造は素子に入射した赤外線を吸収して温度センサの温度上昇を生ぜしめる構造であれば良く、上記形態には限定されない。また、温度センサは赤外線入射による発熱を感知できるものであれば良く、ＰＮダイオードに限定されない。また、本発明において、断熱構造は、赤外線吸収による温度センサの温度変化を妨げる構造であれば良く、上記の中空構造には限定されない。
（参照画素１１０および１２０）
【００２２】
図３は本実施の形態に係る赤外線固体撮像装置における参照画素１１０および１２０の構造例を模式的に示す断面図である。回路構成は前記感光画素１００と同じである。参照画素に求められる特性として、赤外線の吸収による特性の変化を起こさない、および環境温度に対して特性変化をもつという、二つの特性があり、前記の２つの特徴を満たすという点では、図３（ａ）のように断熱構造である中空部１０６のみを除外したものでも、図３（ｂ）のように赤外線吸収構造のみを除外したものでも図３（ｃ）のように赤外線吸収構造１０３の上に赤外線遮断膜１０７を設けることで入射する赤外線を遮断するものとしてもよい。
【００２３】
また、図３（ｂ）のような断熱構造を有した参照画素構造の方が、ダイオード駆動時に発生する自己発熱による影響を加味した信号を元に、バイアス線両端８３１，８３３に入力するバイアス電圧を決定でき、通電時の時間経過と共に発生する出力変化を抑制できるため有利である。さらに、図３（ｃ）のように参照画素部１２，２２の熱の逃げやすさ（熱コンダクタンス）を画素部１のそれとまったく同じにするような構造にすることにより、通電時の時間経過と共に発生する出力変化をより抑制できる。
【００２４】
尚、本発明において、参照画素構造は、赤外線の吸収による特性の変化を起こさない、および温度に対して特性変化をもつという２つの特徴を持つ構造であればよく、上記形態に限定されない。また、最良の例として図３（ｃ）を挙げたが、熱コンダクタンスが感光画素１００と同じ値を持つ、赤外線の吸収による特性の変化を起こさない、および温度に対して特性変化をもつという、３つの特徴を持てばよく、図３（ｃ）の構造に限定されない。また、本発明において、断熱構造は感光画素１００と同様に赤外線吸収による温度センサの温度変化を妨げる構造であれば良く、上記の中空構造には限定されない。
（差動増幅積分回路６２０）
【００２５】
図４は本実施の形態に係る赤外線固体撮像装置における差動増幅積分回路６２０の構造例を模式的に示す回路図である。図４で示す差動増幅積分回路６２０では、第一群の定電流源２００の両端電圧と、第二群の定電流源２１０の両端電圧を入力する差動電圧電流変換アンプ６２１と、その出力を受ける積分容量６２３と、その容量を一定周期で一定電圧に戻すように設計されたリセットトランジスタ６２２を備える。差動電圧電流変換アンプ６２１は、負帰還無しで接続されており、その出力インピーダンスと積分容量の積（＝時定数）が、積分時間の５倍以上となるように設計している。
【００２６】
積分容量６２３には、サンプルホールド用トランジスタ６２４、サンプルホールド容量６２６、サンプルホールド容量リセットトランジスタ６２５が接続されており、積分容量６２３で蓄えられた電荷は、サンプルホールド用トランジスタが一定周期でＯＮ状態になると、サンプルホールド容量６２６に移され、バッファ６２７を介して出力される。サンプルホールド容量リセットトランジスタ６２５は、出力が終了した後、サンプルホールド容量６２６が一定電圧にリセットされるように設計されている。
（サンプルホールド回路８０１，８１１）
【００２７】
サンプルホールド回路８０１，８１１は、特に限定された構造を有する必要はなく、差動増幅積分回路６２０で述べた、図４中のサンプルホールド用トランジスタ６２４、サンプルホールド容量６２６の構成でも良い。出力端子７００から出力された電圧のうち、参照画素１１０，１２０からの出力が得られるタイミングでサンプルホールド用トランジスタ６２４をＯＮし、サンプルホールド容量６２６に電荷を蓄える。
【００２８】
また、参照画素１１０および１２０の出力から発生する雑音によるバイアス電圧への影響を低減するために、サンプルホールド容量６２６の前段に、抵抗を付加することによって、低域通過フィルタとしての働きを持たせることもできる。平均化する参照画素出力は時間に対して連続的に出力されるので、フィルタの時定数を時間に対する出力変化が抑制されるように設定すればよい。
（低域通過フィルタ８０３，８０５，８１３，８１５）
【００２９】
図５は本実施の形態に係わる低域通過フィルタ８０３，８０５，８１３，８１５の構造例を示した回路図である。バイアス電圧は、参照画素１１０および１２０の出力電圧を元に、差動増幅積分回路６２０、出力アンプ６３０、サンプルホールド回路１３，２３、バイアス発生回路８０２および８１２を通って発生するため、雑音が乗っている。低域通過フィルタ８０３，８０５，８１３，８１５は、その雑音をカットし温度ドリフト成分のみを抽出するためのものである。尚、このような赤外線固体撮像素子の画素にとっての雑音帯域幅の代表的な値は数  ＫＨｚであるので、その１  ／１００以下にカットオフ周波数をきめておけば良い。素子温度変動の観点からは、その変動周期は早くて秒オーダであるから数  Ｈｚの帯域があれば十分である。また、本実施の形態では低域通過フィルタ８０３、８０５をバッファアンプ８０４の前後に挿入しているが、何れか一方だけでもよい。同様に、低域通過フィルタ８１３，８１５は、いずれか一方だけでも良い。
【００３０】
なお、本実施の形態において、サンプルホールド回路１３，２３、バイアス発生回路８０２および８１２、低域通過フィルタ８０３，８０５，８１３，８１５、バッファアンプ８０４，８１４を感光画素１００と同一チップに設けてもよく、チップ外に設けてもよいのは言うまでもない。またバッファアンプ８０４，８１４の機能はバイアス発生回路８０２および８１２に含めてもよい。
【００３１】
また、参照画素１１０および１２０に対応するバッファ１１の出力の変化を抑制する向きであれば、差動増幅積分回路６２０、バイアス発生回路８０２および８１２のプラス、マイナス側入力の接続構成はこの例に限らない。例えば、図１においてプラス、マイナス側入力の向きを全て逆転しても良い。一方のみ逆転し、バッファアンプ８０４，８１４に反転アンプを含めてもよい。
【００３２】
次に本実施の形態の特徴であるバイアスの制御に関する動作について説明する。
【００３３】
第一サンプルホールド回路８０１では水平走査回路６００によって第一参照画素１１０の列が選択され、第一参照画素１１０の出力が第一サンプルホールド回路８０１に入力されているときにサンプルホールドする。第二サンプルホールド回路８１１では水平走査回路６００によって第二参照画素１２０の列が選択され、第二参照画素１２０の出力が第二サンプルホールド回路８１１に入力されているときにサンプルホールドする。このようにそれぞれのサンプルホールド回路によってサンプルホールドされた各電圧は、各バイアス発生回路（基本的には減算回路）８０２および８１２のマイナス側端子に入力され、バイアス発生回路においてプラス側端子に入力された共通の基準電圧を供給する基準電圧入力端８２０と比較され、その差に応じたバイアス電圧が生成される。生成した各バイアス電圧は、低域通過フィルタ８０３および８１３、バッファアンプ８０４および８１４及び低域通過フィルタ８０５および８１５を介して出力される。低域通過フィルタ８０５からの出力である第一参照画素１１０から得られたバイアス電圧をバイアス線第一電圧指定端子８３１に入力し、低域通過フィルタ８１５からの出力である第二参照画素１２０から得られたバイアス電圧をバイアス線第二電圧指定端子８３３に入力する。この作業を１列の読出しごとに行う。
【００３４】
ここで、差動増幅積分回路６２０の減算極性とバイアス発生回路８０２および８１２の減算極性は、参照画素１１０および１２０に対応する出力信号の変化が抑制される方向に選択されている。即ち、バイアス線８３０の電圧（バイアス線８３０に接続した第二群の定電流源２１０の電圧）が差動増幅積分回路６２０のプラス側に入力された場合には、その差動増幅積分回路６２０の出力はバイアス発生回路８０２および８１２のマイナス側に入力される。逆に、バイアス線８３０の電圧が差動増幅積分回路６２０のマイナス側に入力された場合には、差動増幅積分回路６２０の出力はバイアス発生回路８０２および８１２のプラス側に入力される。これにより、バイアス発生回路８０２および８１２は、サンプルホールドされた信号と基準電圧の差に応じて、この差を減少させる方向にバイアス線８３０の電圧を変化させることになる。
【００３５】
したがって、従来の素子全体の温度変化を反映した参照画素信号に応じてバイアス電圧をフィードバックし、かつ製造ばらつき等によって発生するバイアス線の電圧ばらつきをフィードバック機構によって自動修正するという特徴を残しているため、素子ごとの特性ばらつきによる素子内外の後段回路におけるダイナミックレンジオーバーの防止、温度ドリフト抑制という特性はそのまま残る。
【００３６】
また、バイアス配線の両端に第一、第二バイアス発生回路８０２および８１２において発生するバイアス電圧を入力することによって、前記バイアス発生回路の働きにより、第一参照画素１１０における出力と、第二参照画素１２０における出力のレベルが等しく設定することができる。同時に、バイアス線第一電圧指定端子８３１とバイアス線第二電圧指定端子８３３の間で、電流の流れに変化が生じ、バイアス線８３０における電圧降下の振る舞いと、すべての駆動線３００における電圧降下の振る舞いとを自動で近くに設定できる。
【００３７】
つまり、差動増幅積分回路６２０のマイナス端子には、感光画素１００の環境温度成分、赤外線入射による信号成分、および駆動線３００における電圧降下の三つが入力される。一方、差動増幅積分回路６２０のプラス端子には、バイアス発生回路からの出力電圧、バイアス線における第二群の定電流源２０による電圧降下、および前記バイアス線両端８３１，８３３間で起きる電流変化による電圧降下補正の三つが入力される。ここで、前記バイアス発生回路からの出力電圧には、参照画素１１０および１２０の環境温度成分が反映されているため、前記感光画素１００の環境温度成分とバイアス発生回路からの出力電圧は互いに相殺し、駆動線３００における電圧降下は、バイアス線における第二群の定電流源２１０による電圧降下と前記バイアス線両端８３１，８３３間で起きる電流変化による電圧降下補正の和と、相殺に近い状態となる。即ち、差動増幅積分回路６２０によって得られる信号成分は、赤外線入射による信号成分のみを反映しておりオフセット分布の抑制が可能である。これにより後段回路におけるダイナミックレンジオーバーの可能性が更に低くなる。
【００３８】
ここでは最良の形態として第一参照画素列、第二参照画素列を画素エリアの両端に設置したが、必ずしも両端とは限らない。駆動線３００とバイアス線８３０の電圧降下の振る舞いが近くなる効果が薄れるものの、参照画素列は両端でなくても効果が得られることがある。
【００３９】
本発明の効果について、更に詳細に説明する。なお、図７から図１０は、簡略化のために感光画素１００と参照画素１１０および１２０を一行のみ記述しており、第一サンプルホールド回路８０１から第一低域通過フィルタ８０５まで、第二サンプルホールド回路８１１から第二低域通過フィルタ８１５まで、垂直走査回路５００、および出力アンプ６３０は省略している。
【００４０】
図６は差動増幅回路とバイアス発生回路の簡易図の一例である。ここで第一バイアス発生回路８０２から第一低域通過フィルタ８０５までの電圧レベルシフト量をＶｌ、出力端子７００から第一低域通過フィルタ８０５までの合計利得をバイアス発生回路利得Ｇとすると、バイアス線への入力電圧Ｖｂは（１）式で表すことができる。
【００４１】
【数１】
2012026925.tif 000003
【００４２】
また、差動増幅積分回路６２０から出力アンプ６３０までの合計利得を差動増幅利得Ａｖ、そこで発生する直流電圧オフセットをＶｏｆとすると、第一参照画素１１０の出力電圧Ｖｏは（２）式のように表すことができる。
【００４３】
【数２】
2012026925.tif 000004
【００４４】
この差動増幅、バイアス発生を十分行い、収束状態に至ったときの出力電圧Ｖｏは、これらの式から、（３）式と求められる。
【００４５】
【数３】
2012026925.tif 000005
【００４６】
ここで差動増幅利得Ａｖおよび、バイアス発生回路利得Ｇが１に比べて十分大きいとき、下記（４）式が成り立つ。
【００４７】
【数４】
2012026925.tif 000006
【００４８】
このことから、第一バイアス発生回路８０２により出力電圧を一定値に帰還することができる。これらは、第二バイアス発生回路８１２においても同様の式の関係が成り立つことは言うまでもない。
【００４９】
図７はバイアス線８３０の左端にのみ電圧を入力したときの駆動線３００およびバイアス線８３０における電圧降下を模式的に示した図である。ここで第一参照画素１１０の列は第1列で第二参照画素１２０の列は第ｎ列に配列されているとする。第一、第二群の定電流源２００，２１０において流れる電流量をＩ（Ａ）とすると、第一群の定電流源２００の両端にかかる電圧、つまり差動増幅積分回路６２０のマイナス端子に入力される電圧値のうち、第一参照画素１１０からの信号成分Ｖｉｎ（１）は、以下（５）式の通りである。
【００５０】
【数５】
2012026925.tif 000007
【００５１】
第二参照画素からの信号成分Ｖｉｎ（ｎ）は、（６）式のように表すことができる。
【００５２】
【数６】
2012026925.tif 000008
【００５３】
同様に、バイアス線左端にのみ電圧Ｖｒｄｉを入力し、右端を開放しているときの第二群の定電流源２１０の両端にかかる電圧、つまり差動増幅積分回路６２０のプラス端子に入力される電圧値のうち、左端の信号成分Ｖ（１）は、以下（７）式の通りである。
【００５４】
【数７】
2012026925.tif 000009
【００５５】
ここで右端の信号成分Ｖ（ｎ）は、以下（８）式の通りである。
【００５６】
【数８】
2012026925.tif 000010
【００５７】
（２）式より、左端の出力電圧は以下（９）式のように表すことができ、同様に右端出力は、以下（１０）式のように表すことができる。
【００５８】
【数９】
2012026925.tif 000011
【００５９】
【数１０】
2012026925.tif 000012
【００６０】
このとき、１行の出力のうちに以下（１１）式のようなオフセット分布が発生することになる。
【００６１】
【数１１】
2012026925.tif 000013
【００６２】
駆動線３００における抵抗成分と、バイアス線８３０における抵抗成分がまったく同じであれば、オフセット分布が０であるが、前記の通り駆動線３００とバイアス線８３０の形状の違い、および製造ばらつきによる駆動線３００の形状に二次元的な面内分布が存在しているため、オフセット分布が０にすることは難しい。
【００６３】
図８はバイアス線８３０の両端にバイアス電圧を入力したときの駆動線３００およびバイアス線８３０における電圧降下を模式的に示した図である。第一、第二群の定電流源２００，２１０において流れる電流量をＩ（Ａ）とすると、第一群の定電流源２００の両端にかかる電圧、つまり差動増幅積分回路６２０のマイナス端子に入力される電圧値のうち、第一参照画素１１０からの信号成分は、（５）式および（６）式と同じ値をとっている。
【００６４】
また、バイアス線８３０の両端にかかっている電圧Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２の間には、ｎの値が十分大きい、つまり画素が二次元状に多数並んでいる場合であれば、（２）式（５）式（６）式から次のような関係式が成り立つ。
【００６５】
【数１２】
2012026925.tif 000014
【００６６】
また、（８）式より、バイアス線右端８３３を開放したときの第二群の定電流源２１０による電圧降下はと（１３）式で表される。
【００６７】
【数１３】
2012026925.tif 000015
【００６８】
（１２）式および（１３）式より、Ｒａ（ｉ）＞Ｒｂ（ｉ）のとき、以下（１４）式が成り立つ。
【００６９】
【数１４】
2012026925.tif 000016
【００７０】
つまり、Ｖｒｅｆ２によってバイアス線での電圧降下を増大させる方向に電圧を掛けることになる。逆にＲａ（ｉ）＜Ｒｂ（ｉ）のとき、以下（１５）式が成り立つ。
【００７１】
【数１５】
2012026925.tif 000017
【００７２】
このとき、Ｖｒｅｆ２によってバイアス線での電圧降下を減少させる方向に電圧がかかることになる。
【００７３】
図９（ａ）はＲａ（ｉ）＞Ｒｂ（ｉ）のとき、つまりＶｒｅｆ２によってバイアス線での電圧降下を増大させる方向に電圧がかかったときのバイアス線８３０での電流の流れを示したものである。図９（ｂ）はそのときの駆動線３００、バイアス線８３０における電圧降下の振る舞いを示したグラフである。第二群の定電流源２１０によって流れる電流Ｉに加え、バイアス線第一電圧指定端子８３１からバイアス線第二電圧指定端子８３３に向けての直流電流Ｉ’（Ａ）が発生する。このときの直流電流Ｉ’は以下(１６)式で求めることができる。
【００７４】
【数１６】
2012026925.tif 000018
【００７５】
このＩ’によって、バイアス線８３０での電圧降下が促進され、結果として駆動線３００での電圧降下とバイアス線８３０での電圧降下の振る舞いが、バイアス電圧Ｖｒｅｆ２をバイアス線第二電圧指定端子８３３に入力しないときと比べて近くなる。
【００７６】
図１０は、Ｒａ（ｉ）＜  Ｒｂ（ｉ）のとき、つまりＶｒｅｆ２によってバイアス線での電圧降下を減少させる方向に電圧がかかったときのバイアス線８３０での電流の流れを示したものである。図１０（ｂ）はそのときの駆動線３００、バイアス線８３０における電圧降下の振る舞いを示したグラフである。第二群の定電流源２１０に流れ込む電流の流れる向きが、ある一点Ｘを境に逆方向に転じる。点Ｘは以下（１７）式で求めることができる。
【００７７】
【数１７】
2012026925.tif 000019
【００７８】
ただし点Ｘの値は整数とは限らない。これは点Ｘにおいてバイアス線両端からの電流が相殺状態となり、実質的に電流が流れていないことを表している。
【００７９】
従来バイアス線第一電圧指定端子８３１からバイアス線第二電圧指定端子８３３の方向に一定に流れていた電流の向きが、点Ｘを境に逆方向に転じ、同時に、バイアス線第一電圧指定端子８３１に流れ込む電流量が従来よりも減少することによって、バイアス線８３０での電圧降下を抑制する。これにより結果として駆動線３００での電圧降下とバイアス線８３０での電圧降下の振る舞いが、バイアス電圧Ｖｒｅｆ２をバイアス線第二電圧指定端子８３３に入力しないときと比べて近くなる。
【００８０】
即ち、バイアス線両端８３１，８３３にバイアス電圧を加えることにより、差動増幅積分回路６２０のプラス端にバイアス線における第二群の定電流源２１０による電圧降下信号に加え、前記バイアス線両端８３１，８３３間で起きる電流変化による電圧降下補正の信号が加えられる。差動増幅積分回路６２０のマイナス端と接続されるバイアス線８３０の位置における電圧降下信号と電圧降下補正の信号との和は、電圧降下信号のみのとき、つまりバイアス線８３０の第一電圧指定端子８３１にのみバイアス電圧を入力したときよりも近い値をとり、より相殺に近い状態となる。
【００８１】
この作用により、差動増幅積分回路６２０から出力される信号には、駆動線３００とバイアス線８３０の抵抗成分の差から生じる影響を緩和でき、赤外線入射による信号成分のみを反映した信号が得られ、ダイナミックレンジオーバーの可能性を更に低くした、赤外線固体撮像素子の提供が可能である。
【００８２】
以上のことから、画素アレイに素子全体の温度変化に応じて電気特性が変化する参照画素の列を設け、その参照画素出力に基づいてバイアス電圧をフィードバックし、かつ製造ばらつき等によって発生するバイアス線の電圧ばらつきをフィードバック機構によって自動修正する赤外線固体撮像装置において、画素アレイの両端列に第一の参照画素列及び第二の参照画素列を設け、それぞれの参照画素列の参照画素出力に基づいてバイアス電圧を両端から与えることで水平駆動線とバイアス線の形状に差が生じ、もしくは、水平駆動線の形状に製造ばらつき等による二次元的な分布を持ったとしても、各水平駆動線での電圧降下とバイアス線での電圧降下の振る舞いを近くすることにより、一行波形のオフセット電圧を低減することで、後段回路でのダイナミックレンジオーバーの可能性を低くした赤外線固体撮像素子を提供することができる。
【００８３】
実施の形態２．
実施の形態１は、画素アレイの両端列に第一の参照画素列及び第二の参照画素列を設け、それぞれの参照画素列の参照画素出力に基づいてバイアス電圧を両端から与えていたが、実施の形態２では、画素アレイの両端以外の列にもさらに第三の参照画素列を設けて、その第三の参照画素列の参照画素出力に応じたバイアス電圧をバイアス線における第三の参照画素列のある列の位置から与えるようにしたものである。
【００８４】
図１１は、本発明の実施の形態に係る赤外線固体撮像装置を示す回路図である。第三参照画素１３０を感光画素１００内のある列に配列し、差動増幅積分回路６２０において第一群の定電流源２００の両端電圧と第二群の定電流源２１０の両端電圧との差を積分、増幅して出力する。そして、水平走査回路６００によって水平選択スイッチ６１０が順次オンされ、列毎に配置された差動増幅積分回路６２０の出力信号が、出力アンプ６３０を介して出力端子７００から外部に出力される。第三サンプルホールド回路８４１において、この第三参照画素１３０からの出力電圧をホールドし、第三バイアス発生回路８４２においてバイアス電圧を発生させる。その出力を低域通過フィルタ８４３，８４５によって雑音除去、バッファアンプ８４４によって電流駆動能力の増加を行い、第三参照画素の列に対応する第二群の定電流源２１０の両端電圧を指定するように、バイアス線第三電圧指定端子８３５に入力する。
【００８５】
このようにバイアス電圧のフィードバックを画素アレイの内部列にも設けることにより、電圧降下の振る舞いは更に近くなり、ダイナミックレンジオーバーの可能性は更に低くなる。
【００８６】
ここで、第三参照画素１３０およびバイアス線第三電圧指定端子８３５の位置は画素アレイの中央列およびバイアス線の中央点のみとは限らず、画素エリア内であればどこに配置しても良い。また、参照画素および電圧指定点を複数追加することでさらによい効果が得られる。
【００８７】
実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３に係る赤外線固体撮像装置を示す回路図である。垂直走査回路５００を画素エリアの両端に配置することにより、駆動線３００の両端から電圧入力が可能な構造となっている。バイアス線第一電圧指定端子８３１には、実施の形態１と同様のバイアス電圧を入力する。また、第二参照画素１２０出力を第二サンプルホールド回路８１１においてホールドし、第二バイアス発生回路８１２のプラス端に入力する。第二バイアス発生回路８１２のマイナス端には基準電圧入力端８２０からの基準電圧が入力されている。バイアス発生回路から発生したバイアス電圧が、低域通過フィルタ８１３，８１５において雑音除去がなされ、バッファアンプ８１４において、電流駆動能力の増加を行うことで得られた出力を、駆動線第二電圧指定端子８３６に入力する。
【００８８】
この回路構成により、実施の形態１と同様に、各水平駆動線での電圧降下とバイアス線での電圧降下の振る舞いを近くすることにより、ダイナミックレンジオーバーの可能性が低くなる。
【００８９】
ここで、差動増幅積分回路６２０の減算極性とバイアス発生回路８０２および８１２の減算極性は、参照画素１１０および１２０に対応する出力信号の変化が抑制される方向に選択されている。即ち、バイアス線８３０の電圧（バイアス線８３０に接続した第二群の定電流源２１０の電圧）が差動増幅積分回路６２０のプラス側に入力された場合には、その差動増幅積分回路６２０の出力は第一バイアス発生回路８０２のマイナス側に入力され、第一バイアス発生回路８０２のプラス側に入力されるべきである。逆に、バイアス線８３０の電圧が差動増幅積分回路６２０のマイナス側に入力された場合には、差動増幅積分回路６２０の出力は第一バイアス発生回路８０２のプラス側に入力され、第二バイアス発生回路８１２のマイナス側に入力される。これにより、第一バイアス発生回路８０２は、サンプルホールドされた信号と基準電圧の差に応じて、この差を減少させる方向にバイアス線８３０の電圧を変化させ、同時に、第二バイアス発生回路８１２は、サンプルホールドされた信号と基準電圧の差に応じて、この差を減少させる方向に駆動線３００の電圧を変化させる。
【００９０】
また、実施の形態２と同様、参照画素列、バイアス発生機構、垂直駆動回路を複数備え、駆動線３００の電圧を複数個所で指定することにより、駆動線３００とバイアス線８３０における電圧降下の振る舞いは更に近くなり、ダイナミックレンジオーバーの可能性は更に低くなる。また、バイアス線８３０と駆動線３００共に電圧指定箇所を複数設けてもよい。
【００９１】
実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４に係る赤外線固体撮像装置を示す回路図である。実施の形態３と同様、垂直走査回路５００を画素エリアの左右に配置しており、駆動線３００の両端から電圧を入力できるようになっている。電圧入力端２２０と駆動線第二電圧指定端子８３６には、共通の電圧を入力する。
【００９２】
また、第一参照画素１１０に対応する第一群の定電流源２００の両端電圧と第二群の定電流源２１０の両端電圧を差動増幅積分回路６２０に入力し、得られた出力電圧をサンプルホールド回路１３でサンプルホールドし、バイアス発生回路１４において基準電圧１５との差に応じたバイアス電圧を発生させる。このバイアス電圧を低域通過フィルタ８０３，８０５において雑音を除去し、バッファアンプ８０４において電流駆動能力を増加し、バイアス線８３０の両端８３１および８３３に入力する。これにより、従来の素子全体の温度変化を反映した参照画素信号に応じてバイアス電圧をフィードバックし、かつ製造ばらつき等によって発生するバイアス線の電圧ばらつきをフィードバック機構によって自動修正するという特徴を残す。
【００９３】
また、バイアス線８３０、駆動線３００両端に共通のバイアス電圧を入力することにより、両端から入力されるそれぞれの電流量が、片側から電圧入力した場合の半分に落とすことができ、バイアス線、駆動線における電圧降下の振る舞いが共に小さくなる。また、バイアス線、駆動線における電圧降下は、それぞれの中間地点付近で最大となる。
【００９４】
本実施の形態の効果について、更に詳細に説明する。この中間地点に位置する第一群の定電流源２００の両端電圧Ｖｉｎ（ｎ／２）は、以下（１８）式で求めることができる。
【００９５】
【数１８】
2012026925.tif 000020
【００９６】
また、第二群の定電流源２１０の両端電圧Ｖ（ｎ／２）は以下（１９）式のように表すことができる。
【００９７】
【数１９】
2012026925.tif 000021
【００９８】
（１８）式および（１９）式より、中間地点と左右端での出力電圧差は、（２）式より以下（２０）式が成り立つ。
【００９９】
【数２０】
2012026925.tif 000022
【０１００】
（１１）式で示された従来のオフセット電圧と比べると、およそ４分の１の大きさである。
【０１０１】
この作用により、ダイナミックレンジオーバーの可能性を低くした赤外線固体撮像素子の提供が可能である。
【０１０２】
また、実施の形態２と同様、垂直走査回路を複数備え、駆動線３００およびバイアス線８３０の電圧を複数個所で指定することにより、駆動線３００とバイアス線８３０における電圧降下の振る舞いは更に近くなり、ダイナミックレンジオーバーの可能性は更に低くなる。
【０１０３】
実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５に係る赤外線固体撮像装置を示す回路図である。第一参照画素１１０における温度信号が差動増幅積分回路６２０のマイナス端子に入力され、差動増幅された出力が、出力アンプ６３０、出力端子７００を経ることなくアンプ８６０を経てバイアス発生回路８６２マイナス端子に入力される。バイアス発生回路８６２プラス端子には基準電圧入力端８２０からの基準電圧が入力され、バイアス電圧が発生する。第二参照画素１２０においても同様に、出力アンプ６３０、出力端子７００を経ることなくアンプ８５０を経てバイアス発生回路８５２マイナス端子に入力され、バイアス電圧が発生する。
【０１０４】
このように、水平走査回路６００により行われる列選択機能を、サンプルホールド回路のかわりに使用することで、サンプルホールド回路が不要となる。また、バイアス電圧は実施の形態１と同じ経路で生成されており、ダイナミックレンジオーバーの可能性が低くなるという特性は保たれている。
【０１０５】
また、本実施の形態のうち、差動増幅積分回路６２０の増幅利得が１に対して十分大きいとき、（３）式で示したとおり、アンプ８５０，８６０を導入しなくても、（４）式の関係性が成り立つため、アンプ８５０，８６０は不要化できる。これにより回路の簡素化が可能である。
【０１０６】
本実施の形態は、実施の形態１，２，３，４いずれにおいても適応可能である。
【０１０７】
さらに、実施の形態２，３，４において、感光画素１００中に第三参照画素を導入した際、出力波形に第三参照画素の出力が乗ってしまう問題があるが、本実施の形態を実施することにより、その問題を解決することができる。
【０１０８】
実施の形態６．
図１５は、本発明の実施の形態６に係る赤外線固体撮像装置におけるバイアス発生機構を示す回路図である。第一参照画素１１０および第二参照画素１２０に対応する第一群の定電流源２００の両端電圧を差動増幅積分回路６２０のマイナス端子に入力し、第二群の定電流源２１０の両端電圧をプラス端子に入力する。そうして得られた信号は出力アンプ６３０を経てサンプルホールド回路８７１でホールドされ、バイアス発生回路８７２においてバイアス電圧を発生させる。バイアス電圧のうち、第一参照画素１１０で発生されたものを第一バイアス電圧サンプルホールド回路８７３においてホールドし、第二参照画素１２０で発生したものを第二バイアス電圧サンプルホールド回路８８３においてホールドする。それらのバイアス電圧は低域通過フィルタ８７４，８７６，８８４，８８６、バッファアンプ８７５，８８５を経てバイアス線８３０の両端８３１および８３３に入力される。これにより、実施の形態１で述べたバイアス電圧と同等の電圧が得られる。
【０１０９】
図１６はバイアス電圧サンプルホールド回路８７３の一例である。第一参照画素１１０からのバイアス電圧が得られるタイミングをサンプルホールド用トランジスタ８７３１に入力することで、第一参照画素１１０からのバイアス電圧のみが電圧ホロワ８７３２を経てサンプルホールド容量８７３３に入力される。サンプルホールド容量８７３３の両端電圧を、電圧ホロワ８７３４を経て後段回路に出力する。第二参照画素からのバイアス電圧に関しても同様である。この作用により、サンプルホールド回路８７１、バイアス発生回路８７２において１つの信号であったバイアス電圧は、二つに切り分けることができる。
【０１１０】
以上のことから、バイアス発生回路を１つに統一することで、回路の簡素化が可能である。ここで、電圧ホロワ８７３２は入力信号源に対する影響を低減する目的で設置しており、電圧ホロワ８７３２は、サンプルホールド容量８７３３に蓄えられた電荷が後段回路に放電することを防ぐために設置している。バイアス発生回路８７２の出力インピーダンスが０であり、第一、第二バイアス電圧サンプルホールド回路８７３．８８３の影響がないのであれば、電圧ホロワ８７３２を除外しても良い。また、低域通過フィルタ８７４，８８４を設置している場合は、低域通過フィルタ内容量８７４とバイアス電圧サンプルホールド容量８７３３の間で電荷の交換が行われるため、電圧ホロワ８７３４の設置が必須であるが、バッファ８７５，８８５前段に位置する低域通過フィルタ８７４，８８４を設置しない場合、かつバッファ８７５，８８５の入力インピーダンスが無限大で、電流流入の危険性がない場合は、電圧ホロワ８７３２を除外しても良い。
【０１１１】
尚、当バイアス発生機構は、複数の出力から発生される複数のバイアス電圧を個別に選択できる機構であればよく、上記の回路構成に限定されない。
【０１１２】
実施の形態７
図１７は本発明の実施の形態７に係る赤外線固体撮像装置における垂直走査回路５００を駆動線３００の両端に配置した際の回路図の一例である。本実施の形態は、垂直走査回路５００を画素エリア両端に配置した際の回路構成を簡素化する働きを持つ。画素エリア内のある駆動線３００が垂直走査回路５００において選択され、電圧入力端２２０に入力された電圧が駆動線３００の左端に印加される。
【０１１３】
図１６に示す回路図においては、垂直走査回路５００からの駆動線選択信号がスイッチ同期用配線５１１を通して画素領域右側に配置された垂直選択スイッチ５１０に入力される。これにより選択された駆動線３００両端に接続された垂直選択スイッチ５１０両方がＯＮ状態になり、駆動線３００左側から電圧入力端２２０からの電圧、右側から駆動線第二電圧指定端子８３６からの電圧が入力される。
【０１１４】
以上のことから、両端に垂直選択スイッチ５１０を設ける構成にすることで、例えば実施の形態３，４のように垂直走査回路５００を画素エリア両端を含む複数箇所に配置する際の回路構成を簡素化する働きを持つ。
【０１１５】
また、本実施の形態における回路構成は、一方の垂直走査回路の行選択作用を元に他方の垂直走査回路の行選択を行うものであり、上記に記載した回路構成に限定されない。  
【符号の説明】
【０１１６】
１００  感光画素
１１０  第一参照画素
１２０  第二参照画素
２００  第一群の定電流源
２１０  第二群の定電流源
３００  駆動線
４００  信号線
５００  垂直走査回路
６００  水平走査回路
８３０  バイアス線
８０１  第一サンプルホールド回路
８０２  第一バイアス発生回路
８３１  バイアス線第一電圧指定端子
８１１  第二サンプルホールド回路
８１２  第二バイアス発生回路
８３３  バイアス線第二電圧指定端子
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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