JPS5990464A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、たとえばビデオカメラに使用される固体エ
リアイメージセンサ等の固体撮像装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図は感光画素としてフォトダイオードを、またこれ
らフォトダイオードに蓄積される信号電荷の選択手段と
してＭＯＳスイッチをそれぞれ用いた、従来の固体エリ
アイメージセンサの回路構成図である。図において、行
方向及び列方向にマトリクス状に配列されている複数の
フォトダイオード７（１，１）〜’（ｉ、ｊ）　（ただ
しｉは１行分の配列数であり、ｊは１列分の配列数であ
る）に光が入射することによってそれぞれにその入射光
に対応した信号電荷が発生し、それぞれの電荷がこれら
各フォトダイオード１（１，１）〜Ｊ（ｉ、ｊ）に蓄積
される。フォトダイオード１（１゜１）〜Ｊ（ｉ、ｊ）
それぞれに蓄積された信号電荷は、垂直レジスタ２の出
力により順次選択的に駆動される複数の列選択線３．〜
３１によってスイッチ制御されるＭＯＳスイッチ４（１
、１）〜４（ｉ、ｊ）を介して複数の各垂直信号線５．
〜５ｊそれぞれに読み出される。これら各垂直信号線５
１〜５ｊに読み出される信号電荷は、水平レジスタ６の
出力により順次選択的に駆動されるＭＯＳスイッチ７、
〜７ｊを介して水平出力線８に読み出される。この結果
、水平出力線８に設けられている出力端子９からは、予
めフォトダイオード１（１，１）〜１＜　ｔ　、ｊ　）
に蓄積された信号電荷が１列毎に順次ｉ行分出力される
ものである。

〔背景技術の問題点〕

第１図に示すようｌこ、信号電荷選択手段としてＭＯＳ
スイッチを用いた固体エリアイメージセンサでは、たと
えばフォトダイオード７（１，１）に強い入射光がある
と、ここに過剰電荷が発生しその一部が垂直信号線５Ｉ
に流れ込む。垂直信号線５．に流れ込んだ電荷はこの信
号線５゜に予め蓄積されるため、上記強い光が入射した
フォトダイオードハ１，１）を含む１行分のフォトダイ
オード７（１、１）〜１（ｉ、１）から信号電荷を読み
出す場合には、それぞれの蓄積信号電荷と一諸にフォト
ダイオードＺ（１，１）　　に発生した過剰電荷の一部
も読み出すことになる。このため、従来の固体エリアイ
メージセンサを用いて一部が特に明るい被写体を撮像す
ると、再生画面土間るいスポットの上下に白い帯状のい
わゆるスミアと称される画像欠陥が現われるという欠点
がある。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
、その目的は、スミアの発生を防止することができる固
体撮像装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明によれば、複数の信号電荷読み出し線を設ける
とともに各フォトダイオードとこれに対応する上記信号
電荷読み出し線との間に行選択用及び列選択用のそれぞ
れ２個のＭＯＳスイッチを設け、上記複数の信号電荷読
み出し線それぞれを信号電荷出力線に共通接続すること
により、１つのフォトダイオードで過剰電荷が発生した
際にその一部を上記２個のＭＯＳスイッチ、信号電荷読
み出し線を介して電荷出力線に与え、上記過剰電荷の一
部をすべてのフォトダイオードからの信号電荷に重畳さ
せることによってスミアの発生を防止するようにした固
体撮像装置が提供されている。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
２図において、行方向及び列方向にマトリクス状に複数
のフォトダイオード１１（１゜１）〜１７（ｉ、ｊ）が
配烈されている。これらフォトダイオードＩ　Ｊ（１，
１）〜Ｉ　Ｚ（ｉ、ｊ）は、行選択用のＭＯＳスイッチ
１．２（１，１）〜１２＜ｉ、ｊ＞それぞれ及び列選択
用のＭＯＳスイッチＩ　Ｊ（１，１）〜Ｉ　Ｊ（ｉ、ｊ
）それぞれを直列に介して、複数の信号読み出し線１４
．〜１４１のうち各列毎に対応する１つに結合されてい
る。また、上記複数の信号読み出し線１４．〜１４１は
信号電荷出力線１５に共通に接続され、この出力線１５
には出力端子１６が設けられている。

上記行選択用のＭＯＳスイッチｆ２（１，１）〜７２（
ｉ、ｊ）は、水平レジスタ１７の出力により順次選択的
に駆動される複数の各行選択線１８゜〜１８ｊにより１
行毎スイッチ制御されるようになっている。また、上記
列選択用のＭＯＳスイッチ１３（１，１）〜１．９（ｉ
ｊ）は、垂直レジスタ１９の出力により順次選択的に駆
動される複数の各列選択線２０．〜２Ｊにより、１列毎
スイッチ制御されるようになっている。

このような構成でなる固体エリアイメージセンサにおい
て、フォトダイオード１１（１，１）〜７７（ｉ、ｊ）
それぞれに蓄積された信号電荷は次のようにして読み出
される。まず、初めに垂直レジスタ１９により１つの列
選択線２０１が駆動される。すると、第２図中、最上部
に配列された１列分のフォトダイオード７７（１，１）
〜１１（１，ｊ）に接続されている列選択用のＭＯＳス
イッチ１３．〜１３」　　がすべてオンする。次に、水
平レジスタ１７により複数の行選択線１８１〜１８ｊが
図中左側から右に向って順次駆動される。

すると、−上記１列分のフォトダイオード１１（１，１
）〜１１（１，ｊ）に接続されている行選択用のＭＯＳ
スイッチ７２（１，１）〜１２（１，ｊ）が、図中左側
のものから順次オンする。このとき、予めＭＯＳスイッ
チ１３（１，１）〜７３（Ｌｊ）はすべてオンしている
ので、上記１列分のフォトダイオード７１（１，１）〜
７１（１，ｊ）に予め蓄積されている信号電荷が信号読
み出し線１４．に順次読み出される。そしてこの後、信
号読み出し線１４．に読み出された信号電荷は信号電荷
出力線１５を経由して出力端子１６から順次出力される
。上記１列分のフォトダイオード２７（１，１）〜１　
ノ（１，ｊ）から信号電荷を読み出した後は、上記と同
様に次の列選択線２０．が駆動され、さらにこの後、行
選択線１８１〜１８ｊが順次駆動されることにより、図
中上から２列目のフォトダイオードＩ　Ｊ（２，１）〜
１１（２，ｊ）に予め蓄積されている信号電荷が信号読
み出し線１４２を介して出力線１５に与えられ、さらに
出力端子１６から順次出力される。以下、同様にして、
各列に配列されたフォトダイオードに予め蓄積された信
号電荷が各信号読み出し線１４に読み出され、さらに出
力線１５を経由して出力端子１６から順次出力される。

次にこのようなセンサにおいて、たとえばフォトダイオ
ード７７（１，１）に強い入射光があった場合について
説明する。このとき、フォトダイオードＩ　Ｊ（１，１
）に発生した過剰電荷の一部は２個のＭＯＳスイッチＪ
　２（１，１）　、　１．９（１，１）を介して信号読
み出し線１４．に流れ込む。ここで信号読み出し線１４
．は、すべてのフォトダイオード１１から読み出される
信号電荷が経由される信号電荷出力線１５に接続されて
いるため、上記フォトダイオードＩ　Ｊ（１，１）から
流れ込んだ過剰電荷の一部は、出力端子１６から順次出
力されるすべての信号電荷に対して重畳される。

このため、上記フォトダイオード１１（１，１）を含む
行にスミアが発生ずることが防止できる。また、強い入
射光があるフォトダイオード１１がいずれの位置にあっ
ても、そこで発生した過剰電荷の一部はいずれかのＭＯ
Ｓスイッチ１２及び１３を介していずれかの信号電荷読
み出し線１４に流れ込むため、いずれの行にもスミアは
発生しない。

第３図はこの発明の他の実施例の回路構成図であり、第
２図のものにさらに改良を加えたものである。すなわち
、第２図の実施例回路では、複数の信号電荷読み出し線
１４．〜１４ｊそれぞれを信号電荷出力線１５に直接に
接続しているため、出力端子１６から見た容量が大きな
ものとなり、この結果、出力端子１６から出力される信
号゛電荷を検出することによって得られる信号のＳ／Ｎ
比が悪いものとなる。そこで、この第３図に示す実施例
回路では、出力端子１６から見た容量を減少させて検出
信号のＳ／Ｎを高めるために、前記複数の各信号電荷読
み出し線１４、〜１４ｊ　それぞれと前記信号電荷出力
線１５との間に、前記列選択線２０１〜２０Ｉそれぞれ
の信号をゲート入力とするＭＯＳスイッチ２１、〜２１
１それぞれを挿入するようにしだも線１５に直接に接続
する代りに、垂直レジスタ１９の出力によって制御され
るＭＯ８スイッチ２ハ〜２１１それぞれを介して信号電
荷出力線１５に結合するようにしたものである。

このような構成では、出力端子１６から信号電荷を順次
出力しているとき、出力端子１６から見た容量は高々１
つの信号電荷読み出し線１４と信号電荷出力線１５それ
ぞれにおける容量の和となり、この値は第２図のものに
くらべて小さくすることができる。したがって、第２図
の場合よりも検出信号のＳ／Ｎ比を高めることができる
。

また、この実施例回路において、１つのフォトダイオー
ド１１で過剰電荷が発生した場合にその一部は対応する
列の信号電荷読み出し線１４に流れ込む。ところが、列
選択用のＭＯＳスイッチ１３がオンすると同時にその列
のＭＯＳスイッチ２１がオンし、上記過剰電荷の一部の
ほとんどは列選択用のＭＯＳスイッチ１３がオンしてフ
ォトダイオード１１から信号電荷が読み出される前に出
力線１５に流れ込み、さらに出力端子１６から出力され
てしまうので、再生画面上で明るいスポットの左右方向
にスミアが発生する恐れはない。すなわち、たとえば、
水平レジスタ１７が行選択線１８を駆動する際の周波数
は７．１６　ＭＨｚ、垂直レジスタ１９が列選択線２０
を駆動する際の周波数は１５．７　ＫＨｚに設定されて
おり、この実施例における各ＭＯＳスイッチ２１は第１
図に示す従来回路におけるＭＯＳスイッチ７よりも約５
００倍長い期間だけオンし続けることになり、この期間
に上記過剰電荷の一部のほとんどが出力端子１６から出
力されることになる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるも１ ２０・・・列選択線、２１・・・ＭＯＳスイッチ。

のではなく種々の変形が可能であることはいうまでもな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、各感光画素とこ
れに対応する信号電荷読み出し線との間に行選択用及び
列選択用の２個のスイッチ素子それぞれを直列的に設け
、この信号電荷読み出し線における信号電荷を信号電荷
出力線に順次与えるようにしたので、スミアの発生を防
止することができる固体撮像装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の固体エリアイメージセンサの回路構成図
、第２図はこの発明の一実施例の回路構成図、第３図は
この発明の他の実施例の回路構成図である。 １１・・・フォトダイオード、１２・・・行選択用のＭ
ＯＳスイッチ、１３・・・列選択用のＭＯＳスイッチ、
１４・・・信号電荷読み出し線、１５・・・信号電荷出
力線、１６・・・出力端子、１７・・・水平レジスタ、
１８・・・行選択線、１９・・・垂直レジスタ、２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　入射光に応答してそれぞれ信号電荷を発生し
   蓄積する感光画素を行方向及び列方向に配列してなる感
   光部と、複数の信号電荷読み出し線と、上記各感光画素
   とこれに対応する上記信号電荷読み出し線との間に直列
   ・的に設けられる行選択用及び列選択用のそれぞれ２個
   のスイッチ素子と、上記行選択用のスイッチ素子を各行
   毎に選択的に駆動する行駆動手段と、上記列選択用のス
   イッチ素子を各列毎に選択的に駆動する列駆動手段と、
   上記複数の信号電荷読み出し線における信号電荷が順次
   与えられる信号電荷出力線とを具備したことを特徴とす
   る固体撮像装置。
2. （２）　　前記複数の各信号電荷読み出し線が、前記列
   選択手段によって制御される各スイッチ素子を介して前
   記信号電荷出力線と結合されている特許請求の範囲第１
   項に記載の固体撮像装置。