(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次元方向もしくは２次元方向に配列された複数の撮像画素と、前記撮像画素を列方向もしくは行方向に選択する駆動回路とを有する固体撮像装置において、
前記撮像画素に画素選択信号を送出するための画素選択信号線に前記駆動回路によって開閉制御されるスイッチを設け、
前記画素選択信号線のスイッチを介して撮像画素と反対側に所定の第１電源を接続し、前記スイッチと撮像画素との間に半導体拡散層を用いた拡散抵抗よりなる高抵抗素子の一端を接続することにより、
前記撮像画素を選択する時は、前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を前記撮像画素を選択する時と異なる電位に制御する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記高抵抗素子の他端に所定の第２電源を接続することにより、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記高抵抗素子を通じて前記第２電源による電位の画素選択信号を撮像画素側に送出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】
前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を高インピーダンスに制御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４】
前記スイッチは、ＭＯＳ型トランジスタよりな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５】
１次元方向もしくは２次元方向に配列された複数の撮像画素と、前記撮像画素を列方向もしくは行方向に選択する駆動回路とを有する固体撮像装置において、
前記撮像画素に画素選択信号を送出するための画素選択信号線に前記駆動回路によって開閉制御されるスイッチを設け、
前記画素選択信号線のスイッチを介して撮像画素と反対側に所定の第１電源を接続し、前記スイッチと撮像画素との間に半導体膜または金属膜による配線抵抗よりなる高抵抗素子の一端を接続することにより、
前記撮像画素を選択する時は、前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を前記撮像画素を選択する時と異なる電位に制御する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
前記高抵抗素子の他端に所定の第２電源を接続することにより、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記高抵抗素子を通じて前記第２電源による電位の画素選択信号を撮像画素側に送出することを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を高インピーダンスに制御することを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記スイッチは、ＭＯＳ型トランジスタよりなることを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項９】
１次元方向もしくは２次元方向に配列された複数の撮像画素と、前記撮像画素を列方向もしくは行方向に選択する駆動回路とを有する固体撮像装置の駆動方法において、
前記撮像画素に画素選択信号を送出するための画素選択信号線に前記駆動回路によって開閉制御されるスイッチを設け、
前記画素選択信号線のスイッチを介して撮像画素と反対側に所定の第１電源を接続し、前記スイッチと撮像画素との間に半導体拡散層を用いた拡散抵抗よりなる高抵抗素子の一端を接続することにより、
前記撮像画素を選択する時は、前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を前記撮像画素を選択する時と異なる電位に制御する、
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記高抵抗素子の他端に所定の第２電源を接続することにより、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記高抵抗素子を通じて前記第２電源による電位の画素選択信号を撮像画素側に送出することを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を高インピーダンスに制御することを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記スイッチは、ＭＯＳ型トランジスタよりなることを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１３】
１次元方向もしくは２次元方向に配列された複数の撮像画素と、前記撮像画素を列方向もしくは行方向に選択する駆動回路とを有する固体撮像装置の駆動方法において、
前記撮像画素に画素選択信号を送出するための画素選択信号線に前記駆動回路によって開閉制御されるスイッチを設け、
前記画素選択信号線のスイッチを介して撮像画素と反対側に所定の第１電源を接続し、前記スイッチと撮像画素との間に半導体膜または金属膜による配線抵抗よりなる高抵抗素子の一端を接続することにより、
前記撮像画素を選択する時は、前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を前記撮像画素を選択する時と異なる電位に制御する、
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記高抵抗素子の他端に所定の第２電源を接続することにより、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記高抵抗素子を通じて前記第２電源による電位の画素選択信号を撮像画素側に送出することを特徴とする請求項１３記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を高インピーダンスに制御することを特徴とする請求項１３記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記スイッチは、ＭＯＳ型トランジスタよりなることを特徴とする請求項１３記載の固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次元イメージセンサまたは２次イメージセンサ等の固体撮像装置およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の固体撮像装置としては、単位画素に蓄積した信号電荷を電荷結合素子（ＣＣＤ）によって転送するＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳトランジスタを用いて読み出すＣＭＯＳイメージセンサなどが知られており、各種の携帯端末機器、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの画素入力装置として使われている。
このような固体撮像装置では、解像度を向上することによる画質向上のために、１次元もしくは２次元に配列された撮像画素の画素数を増加して高画素化することが求められている。
しかし、高画素化を行うと、その分、チップ面積が増加してしまい、チップ価格が上昇する。
【０００３】
そのため、画素の小面積化が求められ、それと同時に、画素選択用の駆動回路の小面積化が求められている。なお、画素選択用の駆動回路は、後述するように、各画素を配置した領域の外側に１次元方向もしくは２次元方向に沿って配置されている。
しかし、その一方で、画素選択用の駆動回路においては、例えば、特定の画素列ないしは行を飛び越し走査することにより低消費電力化、高速動作化が実現できる間引き動作や、標準ＴＶ信号として用いられているＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式のような、第１フィールドと第２フィールドの走査行を切り替えることによるインターレース走査、さらには画素信号を読み出すために画素の列または行を選択する走査と電子シャッタをかける画素の列または行の選択する走査を実現するなど、画素を選択するために多彩な駆動方法が求められ、駆動回路自体が大変に複雑化しており、このような高機能化が小面積化を行う上での障害となる。
【０００４】
図３は、従来の固体撮像装置の全体構成を示す説明図である。
図示のように、この固体撮像装置は、複数の撮像画素２を２次元配列して撮像領域を構成したエリアイメージセンサであり、この撮像領域の内部には各撮像画素２を行方向および列方向に選択するための行選択信号線３および列選択信号線４（以下、まとめて画素選択信号線という）が撮像画素２の各行および各列に沿って格子状に配線されている。
そして、各画素選択信号線３、４には、駆動回路１、５の制御によって所定のタイミングで画素選択信号が伝送され、各撮像画素２が行方向および列方向に選択される。このような駆動回路１、５による画素選択動作により、撮像信号の出力動作、および、電子シャッタ動作が実行される。
なお、各撮像画素２から読み出された画素信号は、垂直／水平信号線を通して撮像領域外の信号処理回路等に送出されるが、この垂直／水平信号線や信号処理回路は、本発明の機能に直接関係しないため、図では省略している。
【０００５】
図４は、上述のような固体撮像装置に設けられる画素選択用の駆動回路１、５の構成例を示す回路図である。なお、この駆動回路の構成は、行方向と列方向とで基本的に共通であるので、図４では１つの駆動回路の要部を示している。
この駆動回路は、上述した画素選択信号線（行選択信号線３または列選択信号線４）８毎に駆動スキャナ６_ｎ（ｎ＝１、２、３、……）およびＮＯＲ回路７を設け、これらの動作によって各画素選択信号線８に順番に画素選択信号を出力していく構成を有する。
各駆動スキャナ６_ｎは、画素を順次選択するために、ＭＯＳトランジスタによってフリップフロップ回路などを構成したものであり、クロック信号Φｃｋ、Φｘｃｋに基づいて、走査パルス線１０に走査パルス信号Φａｎを出力する。
【０００６】
また、ＮＯＲ回路７は、外部信号線９によって供給される駆動信号Φｆと駆動スキャナ６_ｎの走査パルス信号ΦａｎとのＮＯＲをとることにより、駆動スキャナ６_ｎの走査パルス信号Φａｎから実際に画素を選択するための選択信号Φｍｎを作り出し、画素選択信号線８に送出する。
なお、図４に示す回路構成は、この種の駆動回路の一例を示すものであり、実際には、種々の形態が提供されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術で説明したように、この種の固体撮像装置では、多彩な駆動方法に対応するべく、画素選択用の駆動回路の回路配置面積を犠牲にするか、もしくは微細化されたプロセスを用いて駆動回路の小面積化を実現していたため、前者では駆動回路の大面積化、後者では微細化プロセスを使用することによるチップ価格の上昇をまねくという問題が生じていた。
しかし、今後、ますますの高画素数化による単位画素の縮小化か行われると、前述のような複雑な駆動方法を実現する駆動回路は実現が困難となることが予想される。
【０００８】
そこで本発明の目的は、撮像画素を選択するための駆動回路の構造を簡素化でき、駆動回路の小型化、低消費電力化、低コスト化を図ることが可能な固体撮像装置およびその駆動方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、１次元方向もしくは２次元方向に配列された複数の撮像画素と、前記撮像画素を列方向もしくは行方向に選択する駆動回路とを有する固体撮像装置において、前記撮像画素に画素選択信号を送出するための画素選択信号線に前記駆動回路によって開閉制御されるスイッチを設け、前記画素選択信号線のスイッチを介して撮像画素と反対側に所定の第１電源を接続し、前記スイッチと撮像画素との間に半導体拡散層を用いた拡散抵抗よりなる高抵抗素子の一端を接続することにより、前記撮像画素を選択する時は、前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を前記撮像画素を選択する時と異なる電位に制御することを特徴とする。
また本発明は、１次元方向もしくは２次元方向に配列された複数の撮像画素と、前記撮像画素を列方向もしくは行方向に選択する駆動回路とを有する固体撮像装置において、前記撮像画素に画素選択信号を送出するための画素選択信号線に前記駆動回路によって開閉制御されるスイッチを設け、前記画素選択信号線のスイッチを介して撮像画素と反対側に所定の第１電源を接続し、前記スイッチと撮像画素との間に半導体膜または金属膜による配線抵抗よりなる高抵抗素子の一端を接続することにより、前記撮像画素を選択する時は、前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を前記撮像画素を選択する時と異なる電位に制御することを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、１次元方向もしくは２次元方向に配列された複数の撮像画素と、前記撮像画素を列方向もしくは行方向に選択する駆動回路とを有する固体撮像装置の駆動方法において、前記撮像画素に画素選択信号を送出するための画素選択信号線に前記駆動回路によって開閉制御されるスイッチを設け、前記画素選択信号線のスイッチを介して撮像画素と反対側に所定の第１電源を接続し、前記スイッチと撮像画素との間に半導体拡散層を用いた拡散抵抗よりなる高抵抗素子の一端を接続することにより、前記撮像画素を選択する時は、前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を前記撮像画素を選択する時と異なる電位に制御することを特徴とする。
さらに本発明は、１次元方向もしくは２次元方向に配列された複数の撮像画素と、前記撮像画素を列方向もしくは行方向に選択する駆動回路とを有する固体撮像装置の駆動方法において、前記撮像画素に画素選択信号を送出するための画素選択信号線に前記駆動回路によって開閉制御されるスイッチを設け、前記画素選択信号線のスイッチを介して撮像画素と反対側に所定の第１電源を接続し、前記スイッチと撮像画素との間に半導体膜または金属膜による配線抵抗よりなる高抵抗素子の一端を接続することにより、前記撮像画素を選択する時は、前記スイッチを閉じて前記第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、前記撮像画素を非選択にする時は、前記スイッチを開き、前記画素選択信号線を前記撮像画素を選択する時と異なる電位に制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明の固体撮像装置では、撮像画素を選択する時は、画素選択信号線に設けたスイッチを閉じて第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、撮像画素を非選択にする時は、スイッチを開き、高抵抗素子を通じて画素選択信号線を画素選択時と異なる電位に制御する。
例えば、高抵抗素子にさらに第２電源を接続し、画素選択信号線に第２電源による画素選択信号を供給したり、あるいは高抵抗素子によって画素選択信号線を高インピ−ダンスに制御する。
これにより、撮像画素を選択するための論理回路（図４のＮＯＲ回路）をスイッチと高抵抗素子に置き換えて同様の機能を得ることができる。
したがって、撮像画素を選択するための駆動回路の構造を簡素化でき、駆動回路の小型化、低消費電力化、低コスト化を図ることが可能となり、さらに、素子数の減少により、歩留りの向上や信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
本発明の固体撮像装置の駆動方法においても同様に、撮像画素を選択する時は、画素選択信号線に設けたスイッチを閉じて第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、撮像画素を非選択にする時は、スイッチを開き、高抵抗素子を通じて画素選択信号線を画素選択時と異なる電位に制御する。
例えば、高抵抗素子にさらに第２電源を接続し、画素選択信号線に第２電源による画素選択信号を供給したり、あるいは高抵抗素子によって画素選択信号線を高インピ−ダンスに制御する。
これにより、撮像画素を選択するための論理回路（図４のＮＯＲ回路）をスイッチと高抵抗素子に置き換えて同様の機能を得ることができる。
したがって、撮像画素を選択するための駆動回路の構造を簡素化でき、駆動回路の小型化、低消費電力化、低コスト化を図ることが可能となり、さらに、素子数の減少により、歩留りの向上や信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による固体撮像装置およびその駆動方法の実施の形態例について説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限定されないものとする。
本実施の形態による固体撮像装置は、撮像画素を選択するための駆動回路を図４に示すＮＯＲ回路の代わりにスイッチ（例えばＭＯＳトランジスタ等）と高抵抗素子（例えば拡散抵抗や配線抵抗等）を用いて構成することにより、回路面積の縮小、消費電力の低減等を図るものである。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態による固体撮像装置において画素選択を行う駆動回路の基本的な構成例を示す回路図である。
なお、本実施の形態による固体撮像装置の全体構成は、例えば図３に示したものと共通であるものとし、説明は省略する。
図１に示すように、本実施の形態による固体撮像装置の駆動回路は、駆動スキャナ１１と、ＭＯＳトランジスタ１２と、第１電源ＶＤＤと、第２電源ＧＮＤと、高抵抗素子１３とを有するものである。また、画素選択信号線１５には、撮像画素１４が接続されている。
なお、このような駆動回路は、上述のように２次元配列の撮像画素１４の各行あるいは各列毎に複数設けられているが、それぞれがほぼ共通の構成を有しているため、ここでは１つの駆動回路の構成および機能について説明する。
【００１５】
駆動スキャナ１１は、例えば図４に示した駆動スキャナ６ｎと同様の構成を有しており、ＭＯＳトランジスタ１２のゲートに上述した走査パルス信号に相当するスイッチのオン／オフ信号を供給する。
ＭＯＳトランジスタ１２は、駆動スキャナ１１からのオン／オフ信号によって第１電源ＶＤＤと撮像画素１４との間の画素選択信号線１５の導通、非導通を切り換えるものであり、ＭＯＳトランジスタ１２が導通することにより、第１電源ＶＤＤからの電圧信号が画素選択信号として画素選択信号線１５より撮像画素１４に供給される。
【００１６】
また、高抵抗素子１３は、一端が画素選択信号線１５のＭＯＳトランジスタ１２と撮像画素１４との間に接続され、他端が第２電源（ＧＮＤ）に接続されている。
したがって、ＭＯＳトランジスタ１２が非導通となることにより、第１電源ＶＤＤから撮像画素１４への経路が非導通状態となると、画素選択信号線１５は高抵抗素子１３を介してグランド（ＧＮＤ）に接続され、画素選択信号線１５は高インピーダンスに保持され、撮像素子１４の非選択状態が実現する。
なお、高抵抗素子１３は、半導体拡散層を用いた拡散抵抗、あるいはポリシリコン等の半導体配線膜もしくは金属膜などによる配線膜を用いた配線抵抗によるものとする。
【００１７】
また、本例では、第２電源をグラント（ＧＮＤ）とし、ＭＯＳトランジスタ１２が非導通状態となった場合に画素選択信号線１５を高インピーダンスとしているが、この第２電源をグランド以外の電位とし、ＭＯＳトランジスタ１２が非導通状態となった場合に異なる電位の画素選択信号を撮像素子１４に送るような構成とすることも可能である。
【００１８】
次に、本実施の形態による固体撮像装置の具体的構成例について説明する。
図２は、本実施の形態による固体撮像装置の駆動回路の具体例を示す回路図である。
この回路では、画素選択信号線１５の駆動スキャナ１１ｎ（ｎ＝１、２、３、……）と撮像画素１４（図２では省略）との間に２つのＭＯＳトランジスタ１２、１６を設けたものである。
なお、高抵抗素子１３、第１電源ＶＤＤ、第２電源ＧＮＤは、図１に示す構成と共通である。
【００１９】
ＭＯＳトランジスタ１２のゲートには、駆動スキャナ１１ｎの走査パルス線１７からの走査パルス信号Φａｎが供給されており、この走査パルス信号ΦａｎによってＭＯＳトランジスタ１２の導通、非導通が制御される。
また、ＭＯＳトランジスタ１６のゲートには、外部信号線１８によって供給される駆動信号Φｆが供給されており、この駆動信号ΦｆによってＭＯＳトランジスタ１６の導通、非導通が制御される。
このような構成により、駆動スキャナ１１ｎからの走査パルス信号Φａｎと外部信号線１８からの駆動信号Φｆがともにアクティブとなった時に、２つのＭＯＳトランジスタ１２、１６がともに導通状態となり、画素選択信号線１５を通して撮像画素１４に画素選択信号が供給される。
すなわち、本例では、２つのＭＯＳトランジスタ１２、１６によってＮＯＲ回路を構成したものである。
【００２０】
図４に示した従来の駆動スキャナ６ｎとＮＯＲ回路７による構成例に比べて、ＮＯＲ回路を２つのＭＯＳトランジスタと１つの高抵抗素子に置き換えることができる。
図４に示すＮＯＲ回路７ではトランジスタが最低４つ必要であったのが、図２に示す構成では、素子数の低減になり、このことにより、駆動回路の小面積化、低消費電力化が実現できる。
例えばＶＧＡ（画素構成が横（行）６４０×縦（列）４８０）の固体撮像素子である場合、駆動回路のトランジスタ数が６４０×２＋４８０×２＝２２４０個だけ減少することになる。
【００２１】
なお、以上の例では、撮像画素を２次元配列した構成例について説明したが、本発明は、これに限るものでなく、撮像画素を１次元配列した構成についても同様に適用し得るものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の固体撮像装置では、撮像画素を選択する時は、画素選択信号線に設けたスイッチを閉じて第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、撮像画素を非選択にする時は、スイッチを開き、高抵抗素子を通じて画素選択信号線を画素選択時と異なる電位に制御することから、撮像画素を選択するための論理回路（図４のＮＯＲ回路）をスイッチと高抵抗素子に置き換えて同様の機能を得ることができる。
したがって、撮像画素を選択するための駆動回路の構造を簡素化でき、駆動回路の小型化、低消費電力化、低コスト化を図ることが可能となり、さらに、素子数の減少により、歩留りの向上や信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００２３】
本発明の固体撮像装置の駆動方法においても同様に、撮像画素を選択する時は、画素選択信号線に設けたスイッチを閉じて第１電源による画素選択信号を撮像画素側に送出し、撮像画素を非選択にする時は、スイッチを開き、高抵抗素子を通じて画素選択信号線を画素選択時と異なる電位に制御することから、撮像画素を選択するための論理回路（図４のＮＯＲ回路）をスイッチと高抵抗素子に置き換えて同様の機能を得ることができる。
したがって、撮像画素を選択するための駆動回路の構造を簡素化でき、駆動回路の小型化、低消費電力化、低コスト化を図ることが可能となり、さらに、素子数の減少により、歩留りの向上や信頼性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像装置において画素選択を行う駆動回路の基本的な構成例を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態による固体撮像装置の駆動回路の具体例を示す回路図である。
【図３】従来の固体撮像装置の全体構成を示す説明図である。
【図４】従来の固体撮像装置において画素選択を行う駆動回路の具体例を示す回路図である。
【符号の説明】
１１、１１ｎ……駆動スキャナ、１２、１６……ＭＯＳトランジスタ、１３……高抵抗素子、１４……撮像画素、１５……画素選択信号線、１７……走査パルス線、１８……外部信号線、ＶＤＤ……第１電源、ＧＮＤ……第２電源。
【図１】
0004061569.tif 000002
【図２】
0004061569.tif 000003
【図３】
0004061569.tif 000004
【図４】
0004061569.tif 000005