(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が光電変換素子を有し、異なる色成分の信号を読み取るための複数のカラー画素と、
光電変換素子を有するモノクロ画素と、
各々が前記各カラー画素に対応して設けられ、各カラー画素の信号を保持する複数の保持手段と、
各々が、前記複数の保持手段において保持された異なる色成分の信号が出力される複数の共通出力線と、
各々が、前記複数の共通出力線の信号を増幅して出力する複数の出力回路と、
を有する固体撮像装置において、
前記複数の出力回路の後段に、前記固体撮像装置の外部に信号を読み出すための出力端子が配されており、
前記複数の出力回路のいずれかは、前記モノクロ画素の出力回路と共有されており、
前記共有化された出力回路と、前記モノクロ画素の光電変換素子及び前記モノクロ画素と出力回路を共有するカラー画素の光電変換素子との間の電気経路に、前記モノクロ画素と出力回路を共有するカラー画素の信号と前記モノクロ画素の信号とのいずれかを、前記共有化された出力回路に選択的に供給する選択手段が配されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数のモノクロ画素の信号が出力されるモノクロ画素用の共通出力線を有し、
前記選択手段は、前記モノクロ画素用の共通出力線及び前記モノクロ画素と前記出力回路を共有するカラー画素の信号が出力される共通出力線と、前記共有化される出力回路との間の電気経路に配さ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】
前記複数のカラー画素のうち、前記モノクロ画素と前記出力回路を共有していないカラー画素において、前記出力回路を共有していないカラー画素の信号が出力される共通出力線と前記共有していないカラー画素の出力回路との間の電気経路に、前記選択手段を構成する素子と同構成のダミー素子が配されていることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記モノクロ画素の信号を保持する保持手段を有し、
前記選択手段は、前記モノクロ画素の信号を保持する保持手段及び前記モノクロ画素と前記出力回路を共有するカラー画素の信号を保持する保持手段と、前記共通出力線との間の電気経路に配さ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５】
前記複数のカラー画素と、前記モノクロ画素と、前記複数の保持手段と、前記モノクロ画素の信号を保持する保持手段とを有する基本セルを複数有し、
前記複数の基本セルは、第１の基本セルと、第２の基本セルとを有し、前記第１の基本セルにおいて前記モノクロ画素と前記出力回路を共有するカラー画素は第１の色のカラー画素であり、前記第２の基本セルにおいて前記モノクロ画素と前記出力回路を共有するカラー画素は前記第１の色とは異なる第２の色のカラー画素であることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記モノクロ画素と前記出力回路を共有していないカラー画素の信号を保持する保持手段と、前記共有していないカラー画素の信号が出力される共通出力線との間の電気経路に、前記選択手段を構成する素子と同構成のダミー素子が配されていることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記複数のカラー画素のうち少なくとも１つのカラー画素と前記モノクロ画素とが前記保持手段を共有してい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８】
前記選択手段は、前記モノクロ画素及び前記モノクロ画素と前記出力回路を共有しているカラー画素と、前記共有されている保持手段との間の電気経路に配されていることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記選択手段は、前記カラー画素内及び前記モノクロ画素内に画素の信号を出力するか出力しないかを切り替えるための切替トランジスタとして配されることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記画素は、更に、
前記光電変換素子をリセットするリセットトランジスタと、前記光電変換素子からの信号を受けるソースフォロワの入力トランジスタとを備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記画素は、更に、
前記光電変換素子からの信号を転送する転送トランジスタと、前記転送トランジスタからの信号を受けるフローティングディフュージョン部と、前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン部をリセット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接続されたソースフォロワの入力トランジスタとを備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
カラー画像の読取時に前記モノクロ画素の前記ソースフォロワの動作を停止し、且つ、モノクロ画像の読取時には前記カラー画素の前記ソースフォロワと、前記モノクロ画素から信号が出力されない前記出力回路の動作を停止することを特徴とする請求項１０又は１１のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記保持手段は、前記画素からの信号成分を保持する信号保持容量と、前記画素からのノイズ成分を保持するノイズ保持容量とを備え、前記信号保持容量に保持された信号と前記ノイズ保持容量に保持された信号との差分をとることによって前記画素で発生するノイズ成分を除去することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記保持手段は、クランプ容量と、前記クランプ容量に接続されたゲインアンプと、前記ゲインアンプの入力に接続されたクランプスイッチと、前記ゲインアンプで増幅された信号を保持する信号保持容量と、前記ゲインアンプのオフセット成分を保持するノイズ保持容量とを有し、
前記信号保持容量に保持された信号と前記ノイズ保持容量に保持された信号との差分をとることによって前記ゲインアンプのオフセット成分を除去することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記画素は、前記光電変換素子からの信号を受けるソースフォロワの入力トランジスタを有し、
前記保持手段は、クランプ容量と、前記クランプ容量に接続されたゲインアンプと、前記ゲインアンプの入力に接続されたクランプスイッチと、前記ゲインアンプで増幅された信号を保持する信号保持容量と、前記ゲインアンプのオフセット成分を保持するノイズ保持容量とを有し、
カラー画像の読取時に前記モノクロ画素の前記ソースフォロワの動作を停止し、且つ、モノクロ画像の読取時に前記カラー画素の前記ソースフォロワと、前記保持手段における前記モノクロ画素から信号が入力されない前記ゲインアンプと、前記モノクロ画素から信号が出力されない前記出力回路との動作を停止する手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記複数のカラー画素と、前記モノクロ画素を有する基本セルを複数有し、
各基本セルに含まれる複数のカラー画素及びモノクロ画素を有する画素列が第１の方向に沿って配され、異なる基本セルに含まれる複数のカラー画素及び複数のモノクロ画素とが、色成分ごとに、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って配されており、
同一の前記基本セルの前記複数の保持手段が前記複数の基本セルの画素列に対して一方向側に配置され、且つ、前記基本セルと隣り合う基本セルの前記複数の保持手段が前記複数の基本セルの画素列に対して他方側に配置されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記モノクロ画素と出力回路を共有するカラー画素と前記モノクロ画素とは、隣り合って配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記複数のカラー画素のうち少なくとも１つのカラー画素と前記モノクロ画素とが一つの前記保持手段を共有しており、
第１の基本セルに含まれる、前記モノクロ画素と前記モノクロ画素と出力回路を共有するカラー画素と、前記共有化された保持手段とを接続する出力線と、
前記第１の基本セルに隣接して配された第２の基本セルに含まれる、前記モノクロ画素と前記モノクロ画素と出力回路を共有するカラー画素と、前記共有化された保持手段とを接続する出力線と、が、前記第１の基本セル及び前記第２の基本セルの間の領域に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やスキャナ等の画像読取装置に用いられる固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機等の画像読取装置として、モノクロ画像とカラー画像の双方の読取を行うものが普及している。近年、これら画像読取装置に搭載される固体撮像装置として、Ｒ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）の各色成分に対応した３ライン分の画素（カラー画素）列に加えて、モノクロ画像読取用を１ライン有するセンサがある。即ち、モノクロ画像読取用に更に１ライン分の画素（モノクロ画素）列を有する４ライン構成のセンサが利用されつつある。これらのセンサとしては、例えば、特許文献１の図２や特許文献２の図６に示されている構成が挙げられる。
【０００３】
また、ＭＯＳ型に代表される光電変換素子の後段で画素毎に電荷−電圧変換を行うタイプの４ラインセンサの例として、特許文献３の図１３に示された構成がある。即ち、光電変換素子と電荷−電圧変換部の他、画素毎の信号保持容量と信号保持容量への容量書き込みスイッチ、色毎の共通出力線と共通出力線への画素毎の出力転送スイッチを備えている。更に、１画素毎に走査して水平出力線への各転送スイッチを開閉するシフトレジスタ、色毎の出力部で構成されている。
【０００４】
更に、Ｓ／Ｎ比向上といった性能向上が必要な場合には、特許文献４に示されているようなセンサの回路構成を取ることもある。特許文献４の図１の回路構成では、上記構成の信号保持容量の他にもう１系統の保持容量を持ち、この保持容量で画素毎の光電変換素子と電荷−電圧変換部で生じるノイズ成分を保持する。
【０００５】
差動アンプを含む出力部において、各保持容量で保持された信号成分とノイズ成分の差分を取ることで、ノイズ成分の除去を行う。更なるＳ／Ｎ比向上の為に、特許文献５の図１に示されているように上述した２つの保持容量の前段にゲインアンプを持たせた構成を取ることもある。
【特許文献１】特開２００３−０８７５０３号公報
【特許文献２】特開２００３−００７９９６号公報
【特許文献３】特開平０６−２０４４４５号公報
【特許文献４】特開２００６−２１１３６３号公報
【特許文献５】特開２００３−０５１９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の画像読取装置では、特許文献１に記載されているようにカラー画像読取時はカラー画素信号のみを使用するため、４ライン構成の固体撮像装置においてモノクロ画素列に接続されている出力部や保持容量、ゲインアンプ等の構成素子は使用されていない。つまり、カラー画像読取時にはモノクロ画素列に接続されている各構成素子の電力を無駄に消費している。
【０００７】
同様に、モノクロ画像読取時にもカラー画素列に接続されている各構成素子の電力を無駄に消費している。また、それぞれの画像読取時に必要としていない各構成素子が配置されているため、無駄な面積を消費する要因となっており、センサのコストアップの要因となっていた。
【０００８】
本発明の目的は、従来と同等の性能を維持しながら従来と比較して低消費電力で小面積の固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、各々が光電変換素子を有し、異なる色成分の信号を読み取るための複数のカラー画素と、
光電変換素子を有するモノクロ画素と、
各々が前記各カラー画素に対応して設けられ、各カラー画素の信号を保持する複数の保持手段と、
各々が、前記複数の保持手段において保持された異なる色成分の信号が出力される複数の共通出力線と、
各々が、前記複数の共通出力線の信号を増幅して出力する複数の出力回路と、
を有する固体撮像装置において、
前記複数の出力回路の後段に、前記固体撮像装置の外部に信号を読み出すための出力端子が配されており、
前記複数の出力回路のいずれかは、前記モノクロ画素の出力回路と共有されており、
前記共有化された出力回路と、前記モノクロ画素の光電変換素子及び前記モノクロ画素と出力回路を共有するカラー画素の光電変換素子との間の電気経路に、前記モノクロ画素と出力回路を共有するカラー画素の信号と前記モノクロ画素の信号とのいずれかを、前記共有化された出力回路に選択的に供給する選択手段が配されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モノクロ画素に対応する回路構成素子と、少なくとも一つの色成分に対応するカラー画素に対応する回路構成素子を選択手段を介して共有化することにより、低消費電力化と、小面積化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る固体撮像装置の第１の実施形態を示す構成図である。図１では赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、モノクロ（Ｍ）成分の４成分を読み取るＮビット×４ラインセンサを示す。図中１は画素であり、末尾記号のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｍはそれぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、モノクロ（Ｍ）の各画素を意味する。即ち、画素は１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、１−Ｍとして示すように赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、モノクロ（Ｍ）に対応して設けられている。また、その場合、複数の色成分を読み取るための複数の画素１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、１−Ｍは、図１に示すように一方向にその複数の画素毎に列状に配置されている。
【００１６】
２は各画素に接続されている保持手段、３は後述するシフトレジスタからの制御信号を受けてスイッチを開閉する出力転送スイッチである。１０は画素１、保持手段２、出力転送スイッチ３で構成され、１ビットと定義する基本セルである。１１は１ビット毎に基本セルに順次アクセスしていくシフトレジスタ（ＳＲ）、１２は色毎の保持手段２が出力転送スイッチ３を介して接続されている共通出力線である。
【００１７】
基本セルは１０−１、１０−２、…、１０−Ｎとして示すように複数の基本セルが列状に配置されている。シフトレジスタは１１−１、１１−２、…、１１−Ｎとして示すように各基本セルに対応して配置されている。
【００１８】
ここで、保持手段２は画素１と同様に赤色（Ｒ）に対応するものを２−Ｒ、緑色（Ｇ）に対応するものを２−Ｇ、青色（Ｂ）に対応するものを２−Ｂ、モノクロ（Ｍ）に対応するものを２−Ｍとして示す。出力転送スイッチ３の場合も同様である。更に、共通出力線１２或いは後述する出力回路１３や共通出力線リセットトランジスタ１４の場合も同様である。
【００１９】
１３は共通出力線１２に接続されている出力回路、１４は共通出力線１２をリセットする共通出力線リセットトランジスタである。１５はＢ成分の共通出力線１２−Ｂと、Ｍ成分の共通出力線１２−Ｍのうちいずれかを選択し、出力回路１３−Ｂに出力する第１の選択手段である。
【００２０】
図１ではＢ成分とＭ成分で出力回路１３−Ｂを共有しているが、Ｂ成分が他のカラー成分（Ｒ、Ｇ）であっても構わないし、必要であれば３つ以上の出力回路を共有しても構わない。また共通出力線リセットトランジスタ１４は第１の選択手段１５よりも前段に接続し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｍの４成分各々の共通出力線１２に接続しても構わない。
【００２１】
画素１の一例を図２に示す。図２において、２１は光電変換素子、２２は光電変換素子２１をリセットするためのリセットトランジスタ、２３は光電変換素子２１の信号を受けるソースフォロワの入力トランジスタ、２４はソースフォロワの定電流回路である。定電流回路２４は、例えば、ゲート電極が一定電圧に固定され、ドレイン電極がソースフォロワ入力トランジスタのソース電極に接続され、ソース電極が電源に接続されたＭＯＳトランジスタで実現できる。
【００２２】
保持手段２としては、例えば、図３に示すように信号保持容量３１と第１の容量書き込みスイッチ３２とで構成できる。出力回路１３としては、通常、あるゲインを持ったゲインアンプを用いる場合が殆どである。
【００２３】
第１の選択手段１５としては、例えば、図４に示すように第１の選択トランジスタ１６と、第２の選択トランジスタ１７で構成できる。例えば、両トランジスタがＮＭＯＳトランジスタの場合には、両トランジスタのドレイン電極を接続し、出力として出力回路１３−Ｂに接続し、両トランジスタの各ソース電極をそれぞれ共通出力線１２−Ｂと１２−Ｍに接続する。
【００２４】
更に、両トランジスタの各ゲート電極にそれぞれ制御信号線を接続する。そうすれば、Ｈｉｇｈレベルにある制御信号線が接続された選択トランジスタのソース電極に接続されている共通出力線を、第１の選択手段１５の後段に接続されている出力回路１３と接続することができる。この例では、ＮＭＯＳトランジスタとして説明したが、ＰＭＯＳトランジスタやＣＭＯＳスイッチ（ＮＭＯＳとＰＭＯＳトランジスタの組み合わせ）であっても構わない。その場合、制御信号線を介してそれぞれに適した電圧レベルを各ゲート電極に入力すればよい。
【００２５】
次に、本実施形態の動作を図５を用いて説明する。ここで、カラー画像読取時は第１の選択手段１５がＢ成分の共通出力線１２−Ｂを選択し、モノクロ画像読取時はＭ成分の共通出力線１２−Ｍを選択し、出力回路１３−Ｂと接続するものとする。カラー画像読取の場合において、φＲＥＳはリセットトランジスタ２２の制御信号（図２参照）、φＣＴは第１の容量書き込みスイッチ３２の制御信号である（図３参照）。φＳＲ１〜φＳＲＮはシフトレジスタ１１の１〜Ｎビットまでの出力信号であり、各基本セル１０の出力転送スイッチ３の開閉を制御する。
【００２６】
また、図２や図３等の回路における各トランジスタ或いはスイッチは図５の制御信号がＨｉｇｈレベルの時に導通し、Ｌｏｗレベルの時に遮断することとする。更に、図５の１３−Ｒ、１３−Ｇ、１３−Ｂは各出力回路１３−Ｒ、１３−Ｇ、１３−Ｂの出力信号波形を示す。
【００２７】
φＲＥＳがＨｉｇｈ期間中は、各色成分の光電変換素子２１をリセットトランジスタ２２を介して電圧ＶＲＥＳにリセットする。φＲＥＳが立ち下がると光電変換素子２１において、入射してきた光信号が信号電荷に変換された形で蓄積される。蓄積された信号電荷はソースフォロワによって電荷増幅され、画素１から電圧信号として出力されていく。φＣＴがＨｉｇｈ期間中に画素１から出力されている各色成分の電気信号が、第１の容量書き込みスイッチ３２を介して信号保持容量３１にサンプリングされ、φＣＴの立ち下りでその値がホールドされる。
【００２８】
φＣＨＲがＨｉｇｈ期間中は、共通出力線リセットトランジスタ１４を介して各共通出力線１２を電圧ＶＣＨＲにリセットする（図１参照）。φＣＨＲの立ち下り後にφＳＲ１が立ち上がり、１ビット目の基本セル１０−１内の出力転送スイッチ３を介して信号保持容量３１に保持された各色成分の信号が各共通出力線１２に出力される。この時、共通出力線１２に出力される信号は信号保持容量３１に保持された信号振幅に対して、下記式で決まるゲインＧをかけた振幅となる。
【００２９】
Ｇ＝ＣＴ／（ＣＴ＋ＣＨ）  …式（１）
式（１）のＣＴは信号保持容量３１の容量値、ＣＨは各共通出力線１２の容量値である。以降、共通出力線１２のリセット後に順次各基本セル１０から各色成分の信号を各共通出力線１２に出力していく。出力回路１３は共通出力線１２に出力された各色成分の信号に対して任意のゲインをかけて出力端子から出力する。
【００３０】
ここで、カラー画像読取時には第１の選択手段１５においてＢ成分の共通出力線１２−Ｂが出力回路１３−Ｂに接続されているため、出力回路１３−ＢからはＢ成分の信号が出力される。同様に出力回路１３−Ｒ、１３−ＧからはそれぞれＲ成分、Ｇ成分の信号が出力される。
【００３１】
一方、モノクロ画像読取時には、Ｍ成分の共通出力線１２−Ｍが第１の選択手段１５によって出力回路１３−Ｂに接続されるため、出力回路１３−Ｂからは、Ｍ成分の信号が出力される。
【００３２】
ここまでは画素１として図２の構成で説明したが、これとは別に図６に示す構成でも構わない。図６では図２と共通する構成要素には同一符号を付して説明を省略する。図６において、２５は光電変換素子２１からの信号を転送する転送トランジスタである。また、図示していないが、リセットトランジスタ２２のソース電極、ソースフォロワ入力トランジスタ２３のゲート電極、転送トランジスタ２５のドレイン電極及びこれら３電極を接続する配線に存在する寄生容量を浮遊拡散領域という。（浮遊拡散領域：フローティングディフュージョン部、ＦＤ部）。
【００３３】
次に、その場合の動作を図７を用いて説明する。図７において、φＴＸは転送トランジスタ２５の制御信号である。図７に示すようにφＲＥＳとφＴＸがＨｉｇｈ期間中は、光電変換素子２１は電圧ＶＲＥＳにリセットされる。またφＲＥＳがＨｉｇｈ期間中は、図６では不図示のＦＤ部がリセットされる。
【００３４】
φＴＸが立ち下がると光電変換素子２１において蓄積が始まる。この時、光電変換素子２１において入射してきた光信号が信号電荷に変換されて蓄積される。φＲＥＳが立ち下がった後、φＴＸが立ち上がると、光電変換素子２１において蓄積された信号電荷がＦＤ部に転送される。転送された信号電荷はソースフォロワによって電荷増幅され、画素１から電圧信号として出力される。
【００３５】
この時、φＣＴも立ち上げておくことで、画素１から出力された電圧信号が第１の容量書き込みスイッチ３２を介して信号保持容量３１にサンプリングされる。以降の動作については図５で説明した動作と同様のため説明を省略する。
【００３６】
保持手段２には、例えば、図８に示す構成を用いてもよい。図８では図３と共通する構成要素には同一符号を付して説明を省略する。３３は画素のノイズ成分を保持するためのノイズ保持容量、３４はノイズ成分をノイズ保持容量３３に書き込むための第２の容量書き込みスイッチである。
【００３７】
この構成を取る場合、ここでは図示しないが、各信号保持容量３１に保持された信号成分用と、各ノイズ成分保持容量３３に保持されたノイズ成分用で出力転送スイッチを２個必要とする。同様に各共通出力線１２も２本を一組とする構成を取る。更に各出力回路１３は差動入力回路となり、共通出力線に出力された信号成分とノイズ成分の差分に任意のゲインをかけた信号を出力する。
【００３８】
次に、図８に示す保持手段２を持つ固体撮像装置の動作を図９を用いて説明する。画素は図２に示す構成とする。図９において、φＣＴＮは第２の容量書き込みスイッチ３４の制御信号である。φＲＥＳで光電変換素子２１をリセットした後にφＣＴＮがＨｉｇｈ期間中に各色画素のリセットレベルをノイズ成分として各ノイズ保持容量３３に第２の容量書き込みスイッチ３４を介して書き込む（図８参照）。
【００３９】
次に蓄積された各色成分の信号が、φＣＴＳのＨｉｇｈ期間中に容量書き込みスイッチ３２を介して信号保持容量３１にサンプリングされ、φＣＴＳの立ち下りでその値が信号成分としてホールドされる。
【００４０】
φＣＨＲがＨｉｇｈ期間中は、共通出力線リセットトランジスタ１４を介して各共通出力線１２が電圧ＶＣＨＲにリセットされる（図１参照）。φＣＨＲの立下り後にφＳＲ１が立ち上がり、１ビット目の基本セル１０−１内の出力転送スイッチを介して各信号保持容量３１に保持された各色成分の信号成分及び各ノイズ保持容量３３に保持された各色成分のノイズ成分を各共通出力線１２に出力する。
【００４１】
上述の式（１）で決まるゲインがかかって共通出力線１２に出力された各色成分の信号成分及びノイズ成分は、出力回路１３に入力されて差分が取られ、且つ、任意のゲインをかけて出力端子から出力される。このように保持手段２として図８の構成を用いることによって、各画素で発生するノイズ成分を除去することが可能となり、よりＳ／Ｎ比の高い性能を実現できる。
【００４２】
モノクロ画像読取時に関しては先に説明した動作と同様のため説明を省略する。また画素１は図６に示す構成であっても構わない。この場合、ノイズ成分としてはＦＤ部のリセットレベルが、ソースフォロワを介してノイズ保持容量３３に保持され、出力回路１３で信号成分との差分が取られて出力される。
【００４３】
更に、保持手段２は、例えば、図１０に示す構成でも構わない。図１０では図８と共通する構成要素には同一符号を付して説明を省略する。図中３５はクランプ容量、３６はクランプスイッチ、３７はゲインアンプである。
【００４４】
次に、図１０に示す構成の保持手段を持つ固体撮像装置の動作を図１１を用いて説明する。画素１は図６の構成のものを用いるものとする。φＣＲはクランプスイッチ３６の制御信号である。φＲＥＳとφＴＸがＨｉｇｈ期間中に、光電変換素子２１がリセットされる。また、φＲＥＳがＨｉｇｈ期間中はフローティングディフュージョン部がリセットされている。
【００４５】
φＣＲがＨｉｇｈ期間中に、クランプ容量３５のゲインアンプ３７側端子とゲインアンプ３７の入力端子をＶＣＲに固定し、クランプ容量３５の他端でフローティングディフュージョン部のリセットレベルをクランプする。次に、φＣＴＮをＨｉｇｈとし、ゲインアンプ３７の入力電圧がＶＣＲに固定されている時の出力電圧を、ノイズ保持容量３３に保持する。
【００４６】
次にφＴＸをＨｉｇｈとすることで光電変換素子２１に蓄積された信号を画素１から出力する。そして、クランプ容量３５でフローティングディフュージョン部のリセットレベルとの差分を取り、画素１の信号成分の変化分だけをゲインアンプ３７にクランプ容量３５を介して入力する。この時、φＣＴＳもＨｉｇｈとすることで、ゲインアンプ３７を介した信号成分が信号保持容量３１に保持される。
【００４７】
この後、出力回路１３で信号保持容量３１とノイズ保持容量３３に保持された信号の差分を取ることで、ゲインアンプのオフセット成分を除去することが出来る。この時、ゲインアンプ３７に任意の１以上のゲインをかければ、オフセットを発生させること無くゲインをかけることが出来、更にＳ／Ｎ比の高い性能を実現できる。モノクロ画像読取時に関しては先に説明した動作と同様のため説明を省略する。画素１は図２の構成であっても構わない。
【００４８】
なお、カラー画像読取時にモノクロ画素のソースフォロワ回路の動作を停止する手段を設けることで省電力化を図ることも可能である。更に、モノクロ画像読取時にカラー画素のソースフォロワ回路、保持手段にゲインアンプを用いる場合のモノクロ画素が接続されていないゲインアンプ及びＭ成分が出力されない出力回路の動作を停止する手段を設けることで省電力化を図ることも可能である。
【００４９】
また、第１の選択手段１５は共通出力線１２−Ｂ、１２−Ｍにのみ挿入されているため、第１の選択手段１５が挿入されていないＲ、Ｇ成分の共通出力線１２−Ｒ及び１２−ＧとＢ、Ｍ成分の共通出力線１２−Ｂ、１２−Ｍとで容量値が異なる。そのため、Ｂ、Ｍ成分とＲ、Ｇ成分の式（１）で決まるゲインが異なり、色成分毎でＳ／Ｎ比等の性能に差異を生じる可能性がある。
【００５０】
これを回避するため、例えば、図１２に示すように共通出力線１２−Ｒ及び１２−Ｇに第１の選択手段１５を構成するトランジスタと同サイズ、同極性の第１のダミートランジスタ１８−Ｒ、１８−Ｇを挿入しておく。また、常時、そのダミートランジスタを導通状態とするようにゲート電極を固定することで、色成分間での差異を除去することが可能となる。
【００５１】
図１２の例では、第１の選択トランジスタ１６及び第２の選択トランジスタ１７、第１のダミートランジスタ１８をＮＭＯＳトランジスタとし、第１のダミートランジスタ１８のゲート電極に電源電圧であるＶＤＤを印加している。図１２ではダミートランジスタ１８を追加した以外は図１と同様である。
【００５２】
以上のように本実施形態に係る固体撮像装置は、複数の色成分を読み取るための複数の画素と、各画素からの信号を保持するための複数の保持手段と、各色成分に対応する複数の各保持手段が接続された複数の共通出力線とを具備する。また、複数の共通出力線と接続された複数の出力回路とを具備する。そして、少なくとも２つの複数の共通出力線が、選択手段を介して一つの出力回路に接続されている。
【００５３】
また、選択手段が接続されていない色成分の共通出力線と出力回路との間に選択手段を構成する素子と同構成のダミー素子が接続されている。更に、複数の色成分を読み取るための複数の画素が、カラー画像を読み取る複数のカラー画素とモノクロ画素とで構成されている。そして、モノクロ画素に対応する共通出力線と、複数のカラー画素のうち少なくとも一つの色成分のカラー画素に対応する共通出力線とが、選択手段を介して一つの出力回路に接続されている。
【００５４】
第１の実施形態では、第１の選択手段１５を用いてモノクロ成分とカラー成分のうち１色成分のそれぞれの共通出力線とで、同一の出力回路を共有している。そうすることで、従来と同機能を有しつつ従来と比較して回路点数、つまり電力を消費する回路点数が少ないため低消費電力化が実現でき、また、小面積の固体撮像装置を実現できる。更に上述した回路停止手段を設けることで一層の低消費電力化を実現できる。
【００５５】
（第２の実施形態）
図１３は本発明に係る固体撮像装置の第２の実施形態を示す。図１３では図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図１との違いは選択手段を各基本セル内に設けた点である。図１と同様に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、モノクロ（Ｍ）成分の４成分を読み取るＮビット×４ラインセンサを示す。
【００５６】
図１３において、４はＢ成分の出力転送スイッチ３−Ｂと、Ｍ成分の出力転送スイッチ３−Ｍのいずれかを選択し、共通出力線１２−Ｂに接続する第２の選択手段であり、各基本セル１０内にある。図１３ではＢ成分とＭ成分で共通出力線１２−Ｂ及び出力回路１３−Ｂを共有しているが、Ｂ成分が他のカラー成分（Ｒ、Ｇ）であっても構わない。ここで画素１は、例えば、図２、図５等に示す構成を用いるものとする。保持手段２は、例えば、図３、図７、図９等に示す構成を用いるものとする。更に、第２の選択手段４は図４の構成を用いるものとする。
【００５７】
次に、動作を説明する。一例として、画素１は図２、保持手段２は図３の構成を用いた場合について説明する。またカラー画像読取時は第２の選択手段４はＢ成分の出力転送スイッチ３−Ｂを選択し、モノクロ画像読取時はＭ成分の出力転送スイッチ３−Ｍを選択し、共通出力線１２−Ｂと接続するものとする。動作タイミングチャートは図５と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００５８】
カラー画像読取時には各保持手段２はＲ、Ｇ、Ｂの各成分の信号を保持している。上述のように第２の選択手段４はＢ成分の出力転送スイッチ３−Ｂを選択しているため、各基本セルの出力において共通出力線１２−ＢにはＢ成分の保持手段２−Ｂに保持されている信号が出力される。同様に共通出力線１２−Ｒ、１２−ＧにはそれぞれＲ、Ｇ成分の保持容量に保持されている信号が出力される。各出力回路１３からはＲ、Ｇ、Ｂの各色成分の信号が任意のゲインをかけて出力される。
【００５９】
一方、モノクロ画像読取時には、第２の選択手段４はＭ成分の出力転送スイッチ３−Ｍを選択しているため、各基本セルの出力において共通出力線１２−ＢにはＭ成分の保持手段２−Ｍに保持されている信号が出力される。
【００６０】
図１４は別の形態を示す。図１４では図１３と同一部分には同一符号を付している。本構成では、奇数ビットの基本セル１０−（２Ｌ−１）（Ｌは１…Ｎ／２の整数）では、第２の選択手段４−（２Ｌ−１）が図１３と同様に出力転送スイッチ３−Ｂと３−Ｍのいずれかを選択する構成となっている。一方、偶数ビットの基本セル１０−（２Ｌ）では、第２の選択手段４−（２Ｌ）が出力転送スイッチ３−Ｇと３−Ｍのいずれかを選択する構成となっている。
【００６１】
この構成の場合、モノクロ画像読取時には２つの出力回路１３−Ｂ及び１３−Ｇから並列で出力されるため、カラー画像読取時と比較して２倍の速度で読取を行うことが可能となる。図１４では奇数ビットのＢ成分及び偶数ビットのＧ成分とＭ成分で出力回路を共有しているが、偶奇ビットが逆であっても、共有するカラー成分の組み合わせが（Ｒ、Ｇ）や（Ｒ、Ｂ）であっても構わない。
【００６２】
次に、図１４の固体撮像装置の動作を説明する。ここで、カラー画像読取時には奇数ビットの第２の選択手段４―（２Ｌ−１）はＢ成分の出力転送スイッチ３−Ｂを選択する。また、偶数ビットの第２の選択手段４−（２Ｌ）はＧ成分の出力転送スイッチ３−Ｇを選択し、共通出力線１２−Ｂと接続するものとする。更に、モノクロ画像読取時には、Ｍ成分の出力転送スイッチ３−Ｍを選択し、それぞれ共通出力線１２−Ｂ及び１２−Ｇと接続するものとする。以降の動作については図５、図９、図１１で説明した動作と同様のため、説明を省略する。
【００６３】
モノクロ画像読取時の動作を図１５を用いて説明する。図１５に示すようにモノクロ画像読取時はシフトレジスタ１１の各出力を２ビットずつ同時に出力する（φＳＲ１とφＳＲ２、φＳＲ３とφＳＲ４）。そうすることで、２本の共通出力線１２−Ｇ、１２−Ｂを介して並列に２つの出力回路１３−Ｇ、１３−Ｂから信号が出力される。ここでは２並列出力について説明したが、同様の考え方でモノクロ画像読取時に３並列出力構成を取ることも可能である。
【００６４】
また、カラー画像読取時にモノクロ画素のソースフォロワ回路の動作を停止する手段を設けることで省電力化を図ることも可能である。更にモノクロ画像読取時にカラー画素のソースフォロワ回路、保持手段にゲインアンプを用いる場合のモノクロ画素が接続されていないゲインアンプ及びＭ成分が出力されない出力回路の動作を停止する手段を設けることで省電力化を図ることも可能である。
【００６５】
更に、図１３の構成では第２の選択手段４はＢ、Ｍ成分にのみ挿入されているため、第２の選択手段４が挿入されていないＲ、Ｇ成分の共通出力線１２−Ｒ及び１２−Ｇと、Ｂ、Ｍ成分の共通出力線１２−Ｂ、１２−Ｍとの寄生容量が異なる。そのため、Ｂ、Ｍ成分とＲ、Ｇ成分の式（１）で決まるゲインが異なり、色成分毎にＳ／Ｎ比等の性能に差異を生じる可能性がある。
【００６６】
これを回避するため図１２の構成と同様に各基本セル１０内のＲ、Ｇ成分の出力転送スイッチ３−Ｒ、３−Ｇと共通出力線１２−Ｒ、１２−Ｇの間に第２の選択手段４を構成するトランジスタと同サイズ、同極性の第２のダミートランジスタを挿入する。そして、常時、そのダミートランジタを導通状態とするようにゲート電極を固定することで色成分間での差異を除去しても構わない。
【００６７】
また、図１４の構成においても図１６に示すように第２の選択手段４の挿入されていない出力転送スイッチ３と共通出力線１２の間のノードに第２のダミートランジスタ１９を挿入すればよい。図１６では、例えば、基本セル１０−１において出力転送スイッチ３−Ｒと共通出力線１２−Ｒの間に第２のダミートランジスタ１９−Ｒ−１、出力転送スイッチ３−Ｇと共通出力線１２−Ｇの間にダミートランジスタ１９−Ｇ−１が接続されている。第２のダミートランジスタ１９は同様に第２の選択手段４を構成するトランジスタと同サイズ、同極性のトランジスタとする。図１６では第２のダミートランジスタ１９を設けた以外は図１４と同様である。
【００６８】
更に、本例では第２の選択手段４は出力転送スイッチ３と共通出力線１２との間に配置しているが、保持手段２と出力転送スイッチ３との間に配置しても構わない。この場合、第２のダミートランジスタ１９も同様に保持手段２と出力転送スイッチ３の間に挿入すればよい。
【００６９】
以上のように本実施形態に係る固体撮像装置は、複数の色成分を読み取るための複数の画素と複数の画素からの各々の信号を保持するための複数の保持手段とを有する複数の基本セルを具備している。また、複数の基本セルの各色成分に対応する複数の保持手段の出力が接続された複数の共通出力線と、複数の共通出力線とそれぞれ接続された複数の出力回路とを具備している。そして、基本セルの複数の画素のうち、少なくとも２つの異なる色成分の画素が接続された保持手段の出力が、選択手段を介して一つの共通出力線に接続されている。
【００７０】
また、選択手段が接続されていない色成分の保持手段と共通出力線との間に選択手段を構成する素子と同構成のダミー素子が接続されている。更に、基本セルの複数の色成分を読み取るための複数の画素が、カラー画像を読み取る複数のカラー画素とモノクロ画素とで構成されている。そして、モノクロ画素が接続された保持手段の出力と、複数のカラー画素のうち少なくとも一つの色成分のカラー画素が接続された保持手段の出力とが、選択手段を介して一つの共通出力線に接続されている。
【００７１】
第２の実施形態においては、第２の選択手段を用いてＭ成分とカラー成分のうち少なくとも１色成分の保持手段及び出力転送スイッチとで、同一の共通出力線と出力回路を共有している。そうすることで、従来と同機能を有しつつ第１の実施形態と比較して回路点数、つまり電力を消費する回路点数が更に少ないため、第１の実施形態以上の低消費電力、小面積の固体撮像装置を実現できる。更に上述した回路停止手段を設けることで一層の低消費電力化を実現できる。
【００７２】
（第３の実施形態）
図１７は本発明の第３の実施形態を示す。図１７では図１や図１３等と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図１と同様に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、モノクロ（Ｍ）成分の４成分を読み取るＮビット×４ラインセンサを示す。図１７において、５はＢ成分の画素１−Ｂと、Ｍ成分の画素１−Ｍのいずれかを選択し、保持手段２−Ｂに接続する第３の選択手段であり、各基本セル１０内にある。
【００７３】
図１７ではＢ成分とＭ成分で保持手段２−Ｂ、共通出力線１２−Ｂ及び出力回路１３−Ｂを共有しているが、Ｂ成分が他のカラー成分（Ｒ、Ｇ）であっても構わない。ここで、画素１としては、例えば、図２、図５等に示す構成を用いる。保持手段２は、例えば、図３、図８、図１０等に示すものを用いる。更に、第３の選択手段５は図４の構成のものを用いるものとする。
【００７４】
動作は基本的に図１３の場合と同様である。図１３の実施形態では、カラー画像読取時には第２の選択手段４がＢ成分の出力転送スイッチ３−Ｂを選択し、モノクロ画像読取時にはＭ成分の出力転送スイッチ３−Ｍを選択し、共通出力線１２−Ｂと接続する。本実施形態では、カラー画像読取時には第３の選択手段５はＢ成分の画素１−Ｂを選択し、モノクロ画像読取時にはＭ成分の画素１−Ｍを選択し、保持手段２−Ｂに接続する点が異なる。また、図１４、図１６と同様に本実施形態においてもモノクロ画像読取時の出力を２或いは３並列とすることも可能である。
【００７５】
更に、同様にカラー画像読取時にモノクロ画素のソースフォロワ回路の動作を停止する手段を設けても良い。また、モノクロ画像読取時にカラー画素のソースフォロワ回路、保持手段にゲインアンプを用いる場合のモノクロ画素が接続されていないゲインアンプ及びＭ成分を出力しない出力回路の動作を停止する手段を設けても良い。
【００７６】
また、第３の選択手段５はＢ、Ｍ成分にのみ挿入されているため、第３の選択手段５が挿入されていないＲ、Ｇ成分の画素出力と、Ｂ、Ｍ成分の画素出力との寄生容量及び寄生抵抗が異なる。そのため、色成分毎の画素出力波形の時定数が異なることで、保持手段２で信号成分及び構成によってはノイズ成分をホールドするためのタイミングマージンに色成分毎の差が生じ、色成分毎のゲインが異なる可能性がある。また、色成分毎の画素出力に色成分毎に異なるオフセットが重畳する可能性がある。
【００７７】
これらを回避するため図１２の構成と同様の考え方で各基本セル１０内のＲ、Ｇ成分の画素１−Ｒ、１−Ｇと保持手段２−Ｒ、２−Ｇとの間に第３の選択手段５を構成するトランジスタと同サイズ、同極性の第３のダミートランジスタを挿入する。そして、常時、そのダミートランジスタが導通状態となるようにゲート電極を固定することで色成分間での差異を除去しても構わない。
【００７８】
また、Ｍ成分を２並列或いは３並列で出力する構成の場合には、図１６の構成と同様の考え方で、第３の選択手段５が挿入されていない画素１と保持手段２の間のノードに第３のダミートランジスタを挿入すればよい。
【００７９】
以上のように本実施形態に係る固体撮像装置は、複数の色成分を読み取るための複数の画素と複数の画素からの信号を保持する複数の保持手段とを有する複数の基本セルを具備する。また、複数の基本セルの各色成分に対応する複数の保持手段の出力が接続された複数の共通出力線と、複数の共通出力線とそれぞれ接続された複数の出力回路とを具備する。そして、基本セルの複数の画素のうち少なくとも２つの異なる色成分の画素が選択手段を介して一つの保持手段に接続されている。
【００８０】
また、選択手段が接続されていない色成分の画素と保持手段との間に選択手段を構成する素子と同構成のダミー素子が接続されている。更に、基本セルの複数の色成分を読み取るための複数の画素が、カラー画像を読み取る複数のカラー画素とモノクロ画素とで構成されている。そして、モノクロ画素と複数のカラー画素のうち少なくとも一つの色成分のカラー画素とが、選択手段を介して一つの保持手段に接続されている。
【００８１】
第３の実施形態においては、第３の選択手段を用いてＭ成分とカラー成分のうち少なくとも１色成分の画素とで、同一の保持手段、共通出力線及び出力回路を共有している。そうすることで、従来と同機能を有しつつ第１及び第２の実施形態と比較して回路点数、つまり電力を消費する回路点数が更に少ないため、第１及び第２の実施形態以上の低消費電力、小面積の固体撮像装置を実現できる。更に、上述した回路停止手段を設けることで一層の低消費電力化を実現できる。
【００８２】
（第４の実施形態）
図１８は本発明の第４の実施形態の構成を示す。図１７と同様に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、モノクロ（Ｍ）成分の４成分を読み取るＮビット×４ラインセンサを示す。図１８では図１７と共通の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。図１８ではＢ成分の画素１−ＢとＭ成分の画素１−Ｍが同一の保持手段２−Ｂを共有している例を示す。もちろん、Ｂ成分が他のカラー成分（Ｒ、Ｇ）であっても構わない。
【００８３】
図１９は本実施形態で用いる画素の例を示す。図２の構成に対して切替トランジスタ２６が新たに追加され、ソースフォロワ入力トランジスタ２３のソース電極側に接続されている。画素１は図２０に示す構成でも構わない。図２０では図６と同様に転送トランジスタ２５が追加されている。本例では、切替トランジスタ２６はＮＭＯＳとして説明するが、ＰＭＯＳやＣＭＯＳであっても構わない。保持手段２は、例えば、図３、図８、図１０等のものを用いるものとする。
【００８４】
次に、動作を説明する。カラー画像読取時にはＲ、Ｇ、Ｂ成分の画素１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂの各切替トランジスタ２６のゲート電極をＨｉｇｈレベルとして、各切替トランジスタ２６を導通状態とする。同時にＭ成分の画素１−Ｍの切替トランジスタ２６のゲート電極をＬｏｗレベルとして、切替トランジスタ２６を非導通状態とする。
【００８５】
この状態において図１７の説明と同様の動作を行うことで、Ｒ、Ｇ、Ｂの各成分を出力することが出来、且つ、Ｍ成分のソースフォロワ回路の動作を停止することで、省電力化を実現できる。
【００８６】
同様にモノクロ画像読取時にはＲ、Ｇ、Ｂ成分の画素１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂの各切替トランジスタ２６のゲート電極をＬｏｗレベルとして、各切替トランジスタ２６を非導通状態とする。同時にＭ成分の画素１−Ｍの切替トランジスタ２６のゲート電極をＨｉｇｈレベルとして、切替トランジスタ２６を導通状態とする。この状態においては、Ｍ成分のみ出力され、且つ、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分のソースフォロワ回路の動作と電流を停止することで、省電力化を実現できる。
【００８７】
図１８においては、Ｂ成分の画素１−ＢとＭ成分の画素１−Ｍで保持手段２−Ｂを共有しているが、図１４、図１６と同様にモノクロ画像読取時に２或いは３並列で出力することも可能である。この場合、Ｍ成分の画素と保持手段２を共有していない画素のソースフォロワ回路の動作と電流を停止する。
【００８８】
以上のように本実施形態に係る固体撮像装置は、異なる色成分を読み取るための複数の画素と複数の画素からの信号を保持するための複数の保持手段とを有する複数の基本セルを具備する。また、複数の基本セルの各色成分に対応する複数の保持手段の出力が接続された複数の共通出力線と、複数の共通出力線とそれぞれ接続された複数の出力回路とを具備する。
【００８９】
そして、画素内に画素の信号を出力するか出力しないかを切り替えるための切替トランジスタを有し、基本セルの複数の画素のうち少なくとも２つの異なる色成分の画素が一つの保持手段に接続されている。また、少なくとも２つの異なる色成分の画素間で切替トランジスタを制御することによって画素の信号の出力を切り替えるものである。更に、基本セルの複数の色成分を読み取るための複数の画素が、カラー画像を読み取る複数のカラー画素とモノクロ画素とで構成されている。そして、モノクロ画素と複数のカラー画素のうち少なくとも一つの色成分のカラー画素とが、一つの保持手段に接続されている。
【００９０】
一般的に固体撮像装置の画素ピッチ及び開口サイズは、より狭ピッチ化、小開口化の傾向にある。こうした傾向の中で、これまで説明してきた保持手段やゲインアンプという、おおよそ画素毎に必要とされる回路素子を配置する間隔を確保する必要がある。そのため、画素列に対して、例えば、特開２００３−２５９２２７号公報に開示されているように上下２方向に分けて配置するといった手法が取られるようになってきている（同公報の図１参照）。
【００９１】
図２１は図１８に示す固体撮像装置においてＲ、Ｇ、Ｂ、Ｍの各色成分の画素１が列状に並び、保持手段２を画素列の上下２方向に分けて配置した例を示す。図１８と同様にＢ成分とＭ成分の画素で保持手段を共有化している。各画素１の下方向から出力線が画素間を通って配線され、各保持手段２に接続されている。また、一つの基本セル内の保持手段は全て画素列に対して同一側に配置されており、隣り合う基本セルの保持手段は画素列に対して逆側に配置されている。
【００９２】
つまり、図２１の固体撮像装置では、複数の画素が色成分毎に列状に配置された基本セルが当該基本セルの画素の並び方向に対して垂直方向に複数配置され、同一の基本セルの複数の保持手段が複数の基本セルの画素列に対して一方向側に配置されている。また、基本セルと隣り合う基本セルの複数の保持手段が複数の基本セルの画素列に対して他方側に配置されている。
【００９３】
また、基本セルの少なくとも２つの色成分の画素が同一の保持手段に接続され、同一の保持手段に接続された少なくとも２つの色成分の画素同士が、基本セルの並び方向において隣り合って配置されている。
【００９４】
図２２は保持手段を異なる色成分の画素で共有していない場合（例えば、第１〜第３の実施形態や特許文献４の図２に示す従来例）の画素と保持手段の配置例を示す。図２２から明らかなように図２１の構成に対して画素間を通る出力線の本数が多いことが分かる。従って、図２１と図２２が同一の画素ピッチ仕様で構成された場合、図２１の構成の方が画素の横方向の開口をより広く確保することができる。
【００９５】
図２１の場合には切替トランジスタ２６を追加することによって画素自体の回路素子数は大きくなるため、その分、画素開口を圧迫することが考えられる。但し、複写機等で用いられる固体撮像装置の場合、副走査方向（図２１の縦方向）の画素ピッチ仕様（ライン間隔ともいう）は２画素ピッチ以上（２ライン以上）である場合が多い。
【００９６】
そのため、追加された切替トランジスタ２６はこの間隔の中であれば、画素開口面積を減らすことなく配置することは容易である。結果として、図２１の構成においては画素間を通る出力配線が少ないため、画素開口をより広く取ることが可能であり、より高い感度を確保することができる。
【００９７】
図２３は図２１に対してモノクロ画素と保持手段を共有化する画素を入れ替えた配置例を示す。保持手段は省略している。図２３に示すように保持手段を共有する２つの画素列が上下に隣り合っていない場合、図２１と比較して出力線の密集する箇所が発生してしまい、開口面積を圧迫する恐れがある。従って、常に同一の色成分同士で保持手段を共有する場合（モノクロ画像読取時に並列出力としない場合）、その２つの色成分の画素列は上下方向で隣り合っていることが望ましい。
【００９８】
また、モノクロ画像読み取り時に２並列出力をする場合には、全ビット（基本セル）において保持手段を共有する画素同士を上下方向で隣り合わせることは不可能である。その際、少なくとも一方のカラー成分をモノクロ画素と隣り合わせることで、出力線の密集する箇所を最小限に抑えることが望ましい。
【００９９】
第４の実施形態においては、画素内に配置した切替トランジスタを用いてＭ成分とカラー成分のうち少なくとも１色成分の画素とで、同一の保持手段、共通出力線及び出力回路を共有している。そうすることで、従来と同機能を有しつつ第１及び第２の実施形態以上の低消費電力、小面積の固体撮像装置を実現できる。
【０１００】
また、画素内に切替トランジスタを設けることで、第３の実施形態と比較して更に保持手段等が配置される周辺領域の面積を縮小することが可能となる。更に、画素間を通る出力線の本数を削減できるため、画素の開口面積を広く取ることができ、第１〜第３の実施形態と比較して高感度化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の固体撮像装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【図２】画素の一例を示す回路図である。
【図３】保持手段の一例を示す回路図である。
【図４】第１〜第３の選択手段の一例を示す回路図である。
【図５】第１の実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】画素の他の例を示す回路図である。
【図７】図６の画素の動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】保持手段の他の例を示す回路図である。
【図９】図８の保持手段を用いた場合の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１０】保持手段の更に他の例を示す回路図である。
【図１１】図１０の保持手段を用いた場合の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１２】図１の実施形態に第１のダミートランジスタを挿入した実施形態を示す構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態を示す構成図である。
【図１４】図１３においてモノクロ画像読取時に出力回路から並列出力する実施形態を示す構成図である。
【図１５】図１４の実施形態においてモノクロ画像読取時の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１６】図１３の実施形態において第２のダミートランジスタを挿入した実施形態を示す構成図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態を示す構成図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態を示す構成図である。
【図１９】図１８の実施形態に用いる画素の例を示す回路図である。
【図２０】図１８の実施形態に用いる画素の他の例を示す回路図である。
【図２１】図１８の実施形態において保持手段を画素の上下２方向に分けて配置した例を示す図である。
【図２２】第１〜第３実施形態において画素と保持手段の配置例を示す図である。
【図２３】第４の実施形態において望ましくない配置例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  画素
２  保持手段
３  出力転送スイッチ
４  第２の選択手段
５  第３の選択手段
１１  シフトレジスタ（ＳＲ）
１２  共通出力線
１３  出力回路
１４  共通出力線リセットトランジスタ
１５  第１の選択手段
１６  第１の選択トランジスタ
１７  第２の選択トランジスタ
１８  第１のダミートランジスタ
１９  第２のダミートランジスタ
２１  光電変換素子
２２  リセットトランジスタ
２３  ソースフォロワ入力トランジスタ
２４  定電流源
２５  転送トランジスタ
２６  切替トランジスタ
３１  信号保持容量
３２  第１の容量書き込みスイッチ
３３  ノイズ保持容量
３４  第２の容量書き込みスイッチ
３５  クランプ容量
３６  クランプスイッチ
３７  ゲインアンプ
【図１】
0005020735.tif 000002
【図２】
0005020735.tif 000003
【図３】
0005020735.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005020735.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005020735.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005020735.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005020735.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0005020735.tif 000018
【図１８】
0005020735.tif 000019
【図１９】
0005020735.tif 000020
【図２０】
0005020735.tif 000021
【図２１】
0005020735.tif 000022
【図２２】
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【図２３】
0005020735.tif 000024