JP5188221B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は固体撮像装置に係り、例えば、列毎に設けられた列信号処理回路の読み出し動作時に生じるノイズを抑制する技術に関する。

従来、固体撮像装置において画素内に増幅用トランジスタを有する増幅型固体撮像装置が知られている。光電変換部にて生じた電荷を増幅トランジスタの制御電極に受け、増幅して出力する。そして増幅トランジスタからの信号は画素列ごとに配された垂直出力線に出力される。

垂直出力線には信号を処理する列信号処理回路が設けられている場合がある。特許文献１には列信号処理回路として増幅回路と相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路とを設けた例が記載されている。ノイズ除去は各列の信号処理回路から順次出力されるノイズ信号と、このノイズ信号が重畳された信号成分とを差動アンプに入力することで行なっている。

ここでＣＤＳ動作は、ノイズ信号と光信号にノイズ信号が重畳された信号とを順次取り込み、その差分をとることでノイズ成分が抑制された信号を出力する。この差分方法の違いによって回路方式が異なり、特許文献１はその一例である。

また上述したように画素に増幅トランジスタを有する場合には、フォロワ動作であることが多く、フォロワ動作をさせるためには一定電流を増幅トランジスタに供給する必要がある。このため垂直出力線に定電流供給用ＭＯＳトランジスタ（負荷ＭＯＳトランジスタ）を設けて定電流を供給する構成が知られている。このような構成の一例が特許文献２に記載されている。

各垂直出力線に設けられた負荷ＭＯＳトランジスタのゲートは共通に接続され、そのゲート電圧は、所望の定電流値を供給可能なように電圧供給回路から定電圧が供給される。

図６において、特許文献２の電圧供給回路及び垂直出力線に設けられた負荷ＭＯＳトランジスタの構成に関して説明する。

６００は増幅トランジスタを含む単位画素、６０１は垂直出力線、６０２は垂直出力線６０１を介して定電流を画素の増幅トランジスタに供給する負荷ＭＯＳトランジスタである。６０３は負荷ＭＯＳトランジスタ６０２のゲートに電圧を供給する電圧供給配線、６０４ａはＭＯＳトランジスタであり、電圧供給配線６０３とゲート及びドレインとが接続されている。６０４ｂはＭＯＳトランジスタ６０４ａに定電流を供給する定電流源である。トランジスタ６０４ａ、定電流源６０４ｂとで電圧供給回路６０４を構成している。また、トランジスタ６０２、６０４ａ、定電流源６０４ｂとでカレントミラー回路を構成している。
特開２００３−０５１９８９号公報 特開２００７−０３６９１６号公報

上記例では以下に説明するようなメカニズムによるノイズ発生によって画質が低下する場合がある。

図７は、図６においてのノイズ発生を説明するためのＣＤＳ動作タイミング概念図であり、横軸を時間としている。Ｖ６０２は上述した電圧供給配線６０２の電位、Ｎ信号はノイズ信号、Ｓ信号は光電変換に基づく信号を表しており、Ｎ信号とＳ＋Ｎ信号とがそれぞれＣＤＳ回路にサンプリングされるタイミングを示している。例えば、特許文献１の図１の保持容量２３、２４へそれぞれの信号を保持するタイミングである。

図８において示すように、電圧供給配線の電位が時間的に変動することが本発明者らの検討により明らかとなった。これは電圧供給回路６０４の電圧生成部から発生するノイズに起因する。

電圧供給回路６０４はトランジスタを用いて構成されている。一般にトランジスタ回路は、動作時にそのパワースペクトルが周波数ｆの逆数に比例する性質を持ついわゆる１／ｆノイズ、およびそのパワースペクトルが周波数に対して一定で出力抵抗に比例するいわゆる熱ノイズが生ずることが知られている。これらのノイズが電圧供給配線の電位の時間的変動を引き起こすのである。

固体撮像装置の動作において、Ｎ信号のサンプリングとＳ＋Ｎ信号のサンプリングの時間差は数μ秒程度であることが多く、問題となるノイズの周波数帯は数千ｋＨｚ程度である。数千ｋＨｚ帯での熱ノイズ成分が数十μＶ〜数百μＶであるとすると、電圧供給配線の電位が、例えば８００ｍＶになるように設計されていても、平均電位８００ｍＶを中心として、数千ｋＨｚ帯でみると数十μＶ〜数百μＶ程度の幅の時間的変動を生ずる。

よって図７に示すように、Ｎ信号のサンプリング時Ｔ１での電圧供給配線の電位と、Ｓ＋Ｎ信号のサンプリング時Ｔ２での電圧供給配線の電位には上記レベル程度の電位差があって、その値はサンプリング動作ごとにランダムに変動する。電圧供給配線の電位が高いほど負荷ＭＯＳトランジスタ６０２の電流が大きくなり、増幅ＭＯＳトランジスタと負荷ＭＯＳトランジスタ６０２とで構成されるソースフォロワ回路の出力が大きくなる。出力が大きくなるとは、ここではＮＭＯＳトランジスタを想定しているためソース電位としては低下する。また負荷ＭＯＳトランジスタを流れる電流量の変化とゲート電位との関係もＮＭＯＳトランジスタを例に説明している。

Ｎ信号サンプリング時の垂直出力線の電位とＳ＋Ｎ信号サンプリング時の垂直出力線電位との差はノイズ成分を含まない信号量となるべきであるが、上記の理由によってＣＤＳ処理後の信号にランダムに変動する電圧分が重畳される場合がある。このノイズは画素に起因する画素ノイズとは別に発生するものであり、ここではこれを横引きノイズと呼ぶ。周知のように２次元に画素が配された増幅型固体撮像装置は、時系列的に画素アレイの画素１行に含まれる複数の画素の信号を、垂直走査回路により同時に読み出すので、上述のノイズ成分は画素行ごとにランダムに異なる値となる。よって行単位のノイズ成分が画像に現れるときには横一線ごとのレベル変動として現れる。

次に図６の電圧供給回路６０４の電圧生成部のノイズを低減することを難しくする制約について説明する。

まず負荷ＭＯＳトランジスタ６０２のコンダクタンスは小さい値に設定したほうがよい。なぜなら各負荷ＭＯＳトランジスタ６０２の閾値電圧のばらつきに対して、定電流値のばらつきが小さく抑えられるからである。この場合にはゲート長Ｌ、ゲート幅Ｗとして、負荷ＭＯＳトランジスタ６０２のＷ／Ｌが小さい値になるようＬを大きい値に設定すればよい。ここでトランジスタ６０４ａをトランジスタ６０２と同じサイズにすると電圧供給回路の出力抵抗が大きくなる。そうすると、数千ｋＨｚ帯のノイズも大きくなる。これに対して、トランジスタ６０４ａを並列接続する個数を増すことによって電圧供給回路６０４の出力抵抗を低減できる。しかし、定電流源６０４ｂに流れる電流も並列接続する個数倍だけ電流値を上げなければならず、消費電流上の問題からむやみに並列接続個数を増すわけにはいかない。

上記は画素の増幅トランジスタに流れる電流供給用の負荷ＭＯＳトランジスタのゲート電位変動による横引きノイズ発生のメカニズムを説明したものである。しかしより一般的に言うと、各画素列に接続された信号処理回路など列毎もしくは複数列ごとに設けられた列回路に対して共通に電圧を供給する場合に適用し得る。つまり、電圧供給配線の電位変動が信号処理回路で処理される信号レベルを変動させるのであれば、上述した場合と同様のメカニズムにより横引きノイズが生じ得るのである。例えば信号処理回路としては、画素信号を増幅するための増幅回路があるが、この増幅回路に対して基準電圧を供給する電圧供給配線の電位の変動によっても横引きノイズが生じ得る。

以上説明したように、ＣＤＳ動作が備わった従来の増幅型固体撮像装置には、その読み出し回路に供給する電圧供給回路のノイズにより横引きノイズが生ずる場合があった。特に垂直出力線の負荷ＭＯＳトランジスタのゲートに接続された電圧供給回路及び電圧供給配線のノイズを低減することが難しいという問題があった。

本発明は上記課題に鑑み、横引きノイズが抑制された固体撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の固体撮像装置は、光を電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部に生じた電荷に基づく信号を増幅して出力する増幅部と、が二次元状に配された画素アレイと、
それぞれが、複数の前記増幅部からの信号が出力される、複数の垂直出力線と、それぞれが、前記垂直出力線に接続され、前記増幅部に定電流を供給する、複数の負荷ＭＯＳトランジスタと、前記画素アレイの画素行ごとに前記複数の垂直出力線へ信号を読み出す垂直走査回路と、を有し、前記垂直出力線へＣＤＳ処理のための信号を出力する固体撮像装置であって、前記複数の負荷ＭＯＳトランジスタのゲートのそれぞれに共通に電圧を供給する電圧供給配線と、前記電圧供給配線に電圧を供給する電圧供給回路とを有し、該電圧供給回路は、電圧生成部から所定の電圧が入力部に供給され増幅して前記電圧供給配線へ出力する第１の増幅回路と、前記電圧生成部と前記入力部の間の経路に配されたサンプリングスイッチと、該サンプリングスイッチによりサンプリングされた電圧を保持する保持容量と、を含むサンプルホールド回路と、を有し、前記電圧生成部により生成された電圧を前記保持容量により保持した後、前記第１の増幅回路を介して前記負荷ＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を供給することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、画素行ごとに生じるランダムノイズを抑制することが可能となる。

（第１の実施形態）
図１に本実施形態の固体撮像装置の概念図を示す。

１００は画素である。１００ａは光電変換部であり、ここではフォトダイオードを用いている。

１００ｂは転送部である。光電変換部１００ａの電荷を後述の画素増幅部の入力部へ転送する。１００ｃは画素増幅部である。光電変換部に生じた電荷に基づく信号を増幅して出力する。１００ｄはリセット部である。画素増幅部の入力部の電位をリセットする。１００ｅは選択部であり、垂直出力線への信号出力を制御する。これらはＭＯＳトランジスタを用いることができる。画素の増幅部を構成するトランジスタ１００ｃは後述の負荷ＭＯＳトランジスタ１０５とともにソースフォロワ回路を構成する。

ＣＴＮはノイズ信号をサンプリングするためのスイッチを駆動する制御配線である。ＣＴＳはノイズ信号が重畳した光信号をサンプリングするためのスイッチを駆動する駆動配線である。ノイズ信号としては、画素のノイズ信号である場合もあるし、列信号処理回路に含まれる増幅回路のオフセットノイズである場合もある。

１０１は画素アレイであり画素が二次元状に配されて構成されている。１０２は垂直出力線である。垂直出力線は複数設けられている。複数の画素からの信号が出力される。共通の垂直出力線に信号を出力する単位を画素列と呼ぶ。

１０３は垂直走査回路であり、画素アレイの画素行ごとに複数の垂直出力線へ読み出し、その後、並列に後述の信号処理回路に入力されるように画素アレイを駆動する。垂直走査回路により同一タイミングで選択されて垂直出力線へ信号を出力する画素群を画素行と呼ぶ。垂直走査回路は、例えばシフトレジスタで構成することができる。

１０４は水平走査回路であり、信号処理回路により処理された後の信号を順次選択して外部へ出力する。水平走査回路は例えばシフトレジスタで構成することができる。１０５は、垂直出力線に設けられた、画素の増幅部に定電流を供給するための負荷ＭＯＳトランジスタである。画素の増幅トランジスタとともにソースフォロワ回路を構成する。負荷ＭＯＳトランジスタ１０５は垂直出力線毎に設けられ、ゲートが共通に接続されている。後述の電圧供給回路から電圧供給配線を介してゲートに電圧が供給される。

１０６は列毎もしくは複数列毎に設けられた増幅回路である。列毎もしくは複数の列毎に設けられているため列信号処理回路と呼ぶ。列信号処理回路には画素のノイズ信号を抑制するためのＣＤＳ回路が含まれる場合もある。ＣＤＳ回路の一例としては、上述の増幅回路の入力端子に設けられた容量によってクランプ動作を行なうことにより画素のノイズを抑制する構成がある。ＣＤＳ回路はこのように列信号処理回路に設けることもできるし、固体撮像装置外部に設けることもできる。図１の構成においては、垂直出力線へＣＤＳ処理のための信号を出力する。つまり、画素のノイズ信号及び光信号にノイズ信号が重畳された信号を出力する。

よく知られているように増幅回路には、その動作上、定電圧もしくは定電流が必要となる。後述の電圧供給回路からこの定電圧、定電流を供給するための電圧が電圧供給配線を介して供給される。たとえば、増幅回路が差動演算増幅回路の場合には、バイアス電流（テール電流）を規定するための定電流源を構成するＭＯＳトランジスタのゲートに供給する電圧などが考えられる。

１０７は電圧供給回路である。上述したように、例えば、複数の負荷ＭＯＳトランジスタ１０５もしくは、複数の増幅回路１０６に電圧を供給する。固体撮像装置に対して一つ設けてもよいし、画素アレイ１０１を挟んで対向する位置に列の信号処理回路などが配される場合には電圧供給回路１０７を複数設けることもできる。１０８は電圧供給回路１０７からの電圧を供給する電圧供給配線である。

図２に図１の電圧供給回路及び電圧生成部の詳細図を示す。

同図において、２０１ａはトランジスタであり、ゲートとドレインが短絡されている。２０１ｃ、２０１ｅは抵抗である。これらの抵抗値により、２０１ｃと２０１ｅとの接続ノードである２０１ｄの電位が決まる。２０１ｂはトランジスタ２０１ａのドレインと抵抗２０１ｃの一端との接続ノードである。２０１ａ〜２０１ｅにより電圧生成部２０１が構成されている。電圧生成部２０１は画素の増幅トランジスタに流れる定電流値を決めるための所定の電圧を出力する。この所定電圧値は、負荷ＭＯＳトランジスタ１０５のサイズや、増幅トランジスタのサイズなどにより適宜決定されるものである。この所定電圧は抵抗２０１ｃ、２０１ｅの抵抗値と、２０１ｅの２０１ｃとの接続ノードとは異なるノードに供給される電源電圧により決定される。電圧生成部２０１は固体撮像装置の外部に設けることもできるし固体撮像装置の内部に設けることもできる。

２０２はノード２０１ｄの電位をサンプリングするためのスイッチである。２０３はサンプリングスイッチ２０２によりサンプリングした電位を保持する保持容量である。保持容量２０３の一端は接地されており他端はサンプリングスイッチ２０２及び後述のトランジスタ２０４のゲートに接続されている。

２０４は保持容量２０２に保持された電圧がゲートに供給されるトランジスタである。２０５はトランジスタ２０４に負荷電流を供給するための抵抗である。トランジスタ２０４、抵抗２０５でソースフォロワ回路（第１の増幅回路）を構成しており、このソースフォロワ回路が電圧供給回路１０７の出力部を構成している。ＭＯＳトランジスタ２０４のゲートがソースフォロワ回路の入力部となっている。サンプリングスイッチ２０２は電圧生成部２０１と入力部の間の経路に配されている。第１の増幅回路として機能するソースフォロワ回路は、電圧生成部から所定の電圧が入力部（ゲート）に供給され増幅して電圧供給配線へ出力する構成となっている。

電圧生成部２０１は図６の６０４に対応する構成となっている。図６においては６０４ａと６０４ｂの接続ノードが直接電圧供給配線５０３に接続されている。つまり電圧生成部で生成した電圧が直接電圧供給配線に供給されているが、本実施形態においては、電圧生成部２０１と電圧供給配線の間の経路に、第１の増幅回路（トランジスタ２０４、抵抗２０５）が配されている。更に、第１の増幅回路の入力部となるトランジスタ２０４のゲートと、電圧生成部との間の経路にサンプルホールド回路（２０２、２０３）が配されている。

次にこの回路のサンプルホールドのタイミングについて説明する。図３に図１における固体撮像装置の動作パルスの概念図を示す。

図３において、ｓｅｌは選択部１００ｅに供給される制御パルス．ＲＥＳはリセット部１００ｄに供給される制御パルス．Ｔｘは転送部１００ｂに供給される制御パルスである。ＣＴＮは駆動配線ＣＴＮに供給される制御パルス、ＣＴＳは駆動配線ＣＴＳに供給される制御パルス、Ｔ２０２は図２のスイッチ２０２の制御パルスである。ＣＤＳ動作を行なうためのＮ信号サンプリング、（Ｓ＋Ｎ）信号サンプリングの前に、スイッチ２０２をＯＮ状態としてノード２０１ｄの電位を保持容量２０３に保持する。ＣＤＳ動作中は、スイッチ２０２をオフとし、ノード２０１ｄの電位を保持容量２０３に保持した状態にする。ＣＤＳ動作中に、スイッチ２０２が非道通状態であるため、電圧生成部２０１のノイズは伝達されず、電圧供給回路１０７のノイズはトランジスタ２０４、抵抗２０５のノイズのみとなる。

トランジスタ２０４は、上述の電圧生成部を構成するトランジスタ６０５ａに課されるような制約がない分、ノイズが小さくなるように設定する自由度が大きい。ＣＤＳ動作中において電圧供給配線の電位を決定するのはトランジスタ２０４であり、トランジスタ２０４にＭＯＳトランジスタを使用する場合にはそのＷ／Ｌを大きく、すなわちコンダクタンスが大きくなるように設定すれば、熱雑音を低く抑えることができる。好ましくは電圧生成部のトランジスタ２０１ａよりもコンダクタンスを大きくするのがよい。

また、トランジスタ２０４に、比較的１／ｆノイズの小さい埋め込みチャンネル型のＭＯＳトランジスタを使用することも可能である。またはＭＯＳトランジスタとは別の低ノイズトランジスタを使用することも可能である。例えばＪＦＥＴや、バイポーラトランジスタを使う場合には、その制御電極が保持容量２０３に接続されることになる。この時、制御電極に電流が流れると、ＣＤＳ動作中に電圧供給配線１０８の電位が変動してしまう。よってたとえばバイポーラトランジスタを使用する場合には、その電流増幅率が大きいものを選定するためダーリントン型にすることが好ましい。また保持容量２０３の容量値を大きくするなどしてもよい。

これらＪＦＥＴやバイポーラトランジスタは、ＭＯＳトランジスタと比べて一般に１／ｆノイズが小さく、またコンダクタンスも大きいので、熱ノイズ、１／ｆノイズを更に低減することが可能となる。

また、電圧供給配線１０８の電位がノード２０１ｂの電位となるようにノード２０１ｄの電位が設定されるのが好ましい。すなわちトランジスタ２０４の構成パラメータとそれに流れる電流とで決まるトランジスタ２０４のゲート、ソース間電位差が、ノード２０１ｂと２０１ｄとの電位差と同じになるよう抵抗２０１ｃ、２０１ｅの抵抗値を決めるのがよい。ここで構成パラメータとはＭＯＳトランジスタの閾値電圧、ゲートサイズ、チャンネル移動度などである。ただし、オームの法則に従う単純な抵抗を用いた場合にこの抵抗値の調整だけで電圧供給配線１０８の電位をノード２０１ｄの電位と等しく設定するのが難しい場合には、例えば抵抗２０１ｃを、トランジスタ２０４と同じ構成のトランジスタ抵抗にすることもできる。この場合、抵抗２０１ｃ用のトランジスタの制御電極と一方の主電極とがノード２０１ｄに接続され、もう一方の主電極が２０１ｂに接続される。このような構成によれば、トランジスタ２０４のゲート、ソース間電位差が、２０１ｄと２０１ｂとの電位差と同じになるような設定は容易である。

更に、本実施形態において、図２の電圧生成部２０１の回路構成はこれに限られるものではなく別の回路形式であってもよい。

また垂直出力線に設けられた負荷トランジスタ３０６のゲートに電圧を供給するものには限らず、より一般には画素からの出力信号を処理する信号処理回路に電圧を供給する電圧供給回路に適用しうる。具体的には列増幅回路、ＣＤＳ回路などである。

また図１においては垂直信号線に設けられた負荷ＭＯＳトランジスタ、列信号処理回路の両者を有する構成に関して説明したが、どちらか一方を有する構成に関しても本実施形態は適用可能である。つまり画素の構成が光電変換部と、転送スイッチのみを有する構成で各列ごとに列増幅回路（列信号処理回路）を有する場合や、画素に上述の増幅部と垂直信号線に負荷ＭＯＳトランジスタを有し、列信号処理回路を有さない場合である。

以上説明したように本実施形態によれば、ＣＤＳ動作間にノイズの影響が抑制された電圧供給配線により電圧を供給することが可能になるため、横引きノイズを抑制することが可能となる。

（第２の実施形態）
図４に本実施形態の電圧供給回路の等価回路図を示す。第１の実施形態と同様の構成には同様の構成を付し詳細な説明は省略する。第１実施形態に対してさらに演算増幅回路（第２の増幅回路）が追加されている。図４において、４０１は演算増幅回路であり、４０２は帰還経路であり、演算増幅回路４０１の非反転入力端子と電圧供給配線１０８（電圧供給回路の出力部）が接続されている。演算増幅回路は電圧生成部とサンプリングスイッチとの間の経路に配されている。また帰還経路４０２は第１の増幅回路（２０４、２０５）の出力ノードと演算増幅回路の入力ノードとを接続する構成となっている。

供給すべき所定の電圧値が電圧生成部２０１の２０１ｂの電位であるのは実施形態１と同じであるが、電圧供給回路の出力部がより精度よくノード２０１ｂと同電位となるような回路となっている。すなわち演算増幅回路４０１の非反転入力端子と電圧供給回路の出力部とが帰還経路を介して接続され、演算増幅回路４０１の反転入力端子がノード２０１ｂと接続される。演算増幅回路４０１の出力はサンプリングスイッチ２０２と接続されている。演算増幅回路４０１の出力がサンプリングスイッチ２０２を介して保持容量２０３に保持された後、トランジスタ２０４の制御電極に供給される。サンプリングスイッチ２０２の動作タイミングは第１の実施形態と同様である。

サンプリングスイッチ２０２がＯＮ状態にある時、電圧供給回路２０１の出力部、すなわちトランジスタ２０４のソースがノード２０１ｂと同電位となるようにトランジスタ２０４の制御電極に電圧が供給される。ＣＤＳ動作時にスイッチ２０２はオフとなるので、電圧供給回路の出力部は演算増幅回路４０１や電圧生成部２０１からのノイズの影響が抑制されており、そのノイズがトランジスタ２０４だけで決まることは同様である。さらにトランジスタ２０４に第１の実施形態と同様に低ノイズ構成のものを適用してもよい。また、電圧生成部２０１の構成も変形可能である。また、図４においては演算増幅回路４０１を用いたが、電圧供給回路の出力部の電位が、ノード２０１ｂの電位と高精度に揃えることができるような他の帰還回路を使用してもよい。

本実施形態によれば、ＣＤＳ動作間にノイズの影響が抑制された電圧供給配線により電圧を供給することが可能となるため横引きノイズを抑制することが可能となる。更に、電圧供給配線にて供給する電圧値を更に正確に設定できるので、正確な動作の固体撮像装置を実現することができる。

（第３の実施形態）
図５は本実施形態の電圧供給回路の等価回路図である。第１、第２の実施形態と同様の構成には同様の符号を付し詳細な説明は省略する。

第２の実施形態の構成と異なるのは、トランジスタ２０４の出力側に直列接続された第１の抵抗５０１、第２の抵抗５０２を有し、抵抗５０１と５０２との接続ノード５０３が電圧供給配線１０８に接続されている点である。各スイッチの動作等は、第１、第２の実施形態と同様である。本実施形態においてもＣＤＳ動作時にスイッチ２０２を非導通にすることにより、電圧生成部２０１及び演算増幅回路４０１からのノイズを抑制することが可能となる。さらに本実施形態においては、トランジスタ２０４で発生する１／ｆノイズの抵抗分割分が電圧供給回路の出力部に現れる。よって、トランジスタ２０４の１／ｆノイズが熱ノイズよりも支配的な場合には、総ノイズを低減することが可能となる。

増幅型固体撮像装置としてもっとも代表的なＣＭＯＳセンサの場合、ＭＯＳ型以外のトランジスタを使うことはセンサ形成が複雑化してコスト上昇を招くなどのために難しい。ＭＯＳ型トランジスタは比較的１／ｆノイズが大きいので、このような場合に本実施形態は有効である。また、電圧供給配線の電圧値をより正確に設定できるのは第２の実施形態と同様である。

以上述べたように本実施形態によれば、ＣＤＳ動作間にノイズの影響が抑制された電圧供給配線により電圧を供給することが可能になるため、横引きノイズを抑制することが可能となる。また、電圧供給配線にて供給する電圧値を更に正確に設定できるので、正確な動作の固体撮像装置を実現することができる。

更に、１／ｆノイズが比較的大きいトランジスタを電圧供給回路の出力部に使用する場合でもノイズを抑制することが可能となる。

以上具体的な実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれら実施形態の具体的構成に限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない限り適宜変更、組み合わせは可能である。例えば、実施形態においては画素に増幅部を有するもののみについて説明したが、光電変換部で生じた電荷を転送部を介して直接信号線に読み出す構成にも適用可能である。垂直出力線には光電変換部の電荷に基づく信号が出力される。この場合には各画素列ごとに列信号処理回路が設けられ、この列信号処理回路に対して電圧を供給する電圧供給回路に本発明の構成を適用することができる。同様に、列信号処理回路を有さない構成にも適用可能であり、この場合には画素の増幅部をフォロワ動作させるための負荷電流を供給する負荷ＭＯＳトランジスタに電圧を供給する電圧供給回路に本発明の構成を適用することが可能である。

また本発明はＣＤＳ処理を行なう構成において特に有効であるが、これに限られるものではない。複数の信号を並列に連続して処理する処理回路を有する場合に適用可能である。

本発明の固体撮像装置の全体図である。 第１の実施形態の電圧供給回路を示す図面である。 図１の固体撮像装置の駆動パルス図である。 第２の実施形態の電圧供給回路を説明するための図面である。 第３の実施形態の電圧供給回路を説明するための図面である。 従来の電圧供給回路を説明するための図面である。 従来の電圧供給回路の課題を説明するための図面である。

符号の説明

１００ 画素
１００ａ 光電変換部
１００ｃ 増幅部
１０５ 負荷ＭＯＳトランジスタ
１０７ 電圧供給回路
１０８ 電圧供給配線

Claims (6)

1. 光を電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部に生じた電荷に基づく信号を増幅して出力する増幅部と、が二次元状に配された画素アレイと、
   それぞれが、複数の前記増幅部からの信号が出力される、複数の垂直出力線と、
   それぞれが、前記垂直出力線に接続され、前記増幅部に定電流を供給する、複数の負荷ＭＯＳトランジスタと、
   前記画素アレイの画素行ごとに前記複数の垂直出力線へ信号を読み出す垂直走査回路と、を有し、
   前記垂直出力線へＣＤＳ処理のための信号を出力する固体撮像装置であって、
   前記複数の負荷ＭＯＳトランジスタのゲートのそれぞれに共通に電圧を供給する電圧供給配線と、
   前記電圧供給配線に電圧を供給する電圧供給回路とを有し、
   該電圧供給回路は、
   電圧生成部から所定の電圧が入力部に供給され増幅して前記電圧供給配線へ出力する第１の増幅回路と、
   前記電圧生成部と前記入力部の間の経路に配されたサンプリングスイッチと、該サンプリングスイッチによりサンプリングされた電圧を保持する保持容量と、を含むサンプルホールド回路と、を有し、
   前記電圧生成部により生成された電圧を前記保持容量により保持した後、前記第１の増幅回路を介して前記負荷ＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を供給することを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記電圧供給回路は、前記電圧生成部と前記サンプリングスイッチとの間の経路に配された第２の増幅回路を有し、前記第１の増幅回路の出力ノードと前記第２の増幅回路の入力ノードとを接続する帰還経路を有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記第１の増幅回路はソースフォロワであり、該ソースフォロワの出力側に第１の抵抗と第２の抵抗とが直列に接続され、前記第１及び第２の抵抗の接続ノードが前記電圧供給配線に接続されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の固体撮像装置。
4. 光を電荷に変換する光電変換部が二次元状に配された画素アレイと、
   それぞれが、複数の前記光電変換部の電荷に基づく信号が出力される複数の垂直出力線と、
   前記画素アレイの画素行ごとに前記複数の垂直出力線へ信号を読み出す垂直走査回路と、
   それぞれが、前記垂直出力線からの信号を処理する、ＭＯＳトランジスタを含んで構成された、複数の列信号処理回路と、を有し、前記垂直出力線へＣＤＳ処理のための信号を出力する固体撮像装置であって、
   前記複数の列信号処理回路のそれぞれに含まれるＭＯＳトランジスタに共通に電圧を供給する電圧供給配線と、前記電圧供給配線に電圧を供給する電圧供給回路とを有し、
   該電圧供給回路は、
   電圧生成部から所定の電圧が入力部に供給され増幅して前記電圧供給配線へ出力する第１の増幅回路と、
   前記電圧生成部と前記第１の増幅回路の間の経路に配されたサンプリングスイッチと、該サンプリングスイッチによりサンプリングされた電圧を保持する保持容量と、を含むサンプルホールド回路と、を有し、
   前記電圧生成部により生成された電圧を前記保持容量により保持した後、前記第１の増幅回路を介して前記ＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を供給することを特徴とする固体撮像装置。
5. 前記電圧供給回路は、前記電圧生成部と、前記サンプリングスイッチの間の経路に第２の増幅回路を有し、前記第１の増幅回路の出力ノードと前記第２の増幅回路の入力ノードとを接続する帰還経路を有することを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記第１の増幅回路はソースフォロワであり、該ソースフォロワの出力側に第１の抵抗と第２の抵抗が直列に接続され、前記第１及び第２の抵抗の接続ノードが前記電圧供給配線に接続されていることを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の固体撮像装置。

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