JP2008005155A - Amplified solid-state imaging apparatus, its driving method, and electronic information device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a number of transistors in a pixel of an amplified solid-state imaging apparatus, and at the same time, to largely reduce a number of wiring. <P>SOLUTION: The apparatus includes photoelectric conversion elements 1 arranged in a two dimensional shape, charge transfer transistors 2 which perform charge transfer of signal charge from photoelectric conversion elements 1 to a floating diffusion unit 3, a reset transistor 4 which resets potential of the floating diffusion unit 3, and an amplification transistor 5 which amplifies potential of the floating diffusion unit 3 and reads out as an imaging signal. A pixel unit 11 is composed by commonly connecting a drain of the reset transistor 4 and a drain of the amplification transistor 5 connected to a power line 7 wired in a row direction, and at the same time, connecting a source of the amplification transistor 5 to a signal line 8 wired in a row direction; and the signal line 8 of the n-th row (n is an integer one or more) is shared by each pixel unit 11 (or 11A) of the (2n)th row and (2n+1)th row. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、画素部に増幅機能を有するAPS型イメージセンサなどの増幅型固体撮像装置およびその駆動方法、この増幅型固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。   The present invention relates to an amplification type solid-state imaging device such as an APS type image sensor having an amplification function in a pixel portion and a driving method thereof, for example, a digital video camera and a digital device using the amplification type solid-state imaging device as an image input device in an imaging portion. The present invention relates to an electronic information device such as a digital camera such as a still camera, an image input camera, a scanner, a facsimile, and a camera-equipped mobile phone.

一般に、この種の従来の増幅型固体撮像装置として、増幅機能を持たせた画素部と、その画素部の周辺に配置された走査回路(駆動回路)とを有し、その走査回路によって画素部から画素データを読み出す構成のものが普及している。   In general, this type of conventional amplifying solid-state imaging device includes a pixel unit having an amplification function and a scanning circuit (driving circuit) disposed around the pixel unit, and the pixel unit is formed by the scanning circuit. A configuration in which pixel data is read out from is widely used.

このような従来の増幅型固体撮像装置の一例として、画素部を周辺の駆動回路および信号処理回路と一体化させるために有利なように、画素部をCMOS(コンプリメンタリ・メタル・オキサイド・セミコンダクタ)により構成したAPS(Active Pixel Sensor)型イメージセンサが知られている。さらに、近年では、APS型イメージセンサの中でも、高画質が得られるように、画素ユニット内に4つのトランジスタを設けた4トランジスタ型が主流となりつつある。この従来の4トランジスタ型の増幅型固体撮像装置について図7を用いて詳細に説明する。   As an example of such a conventional amplification type solid-state imaging device, the pixel portion is made of CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) so as to be advantageous for integrating the pixel portion with a peripheral driving circuit and a signal processing circuit. A configured APS (Active Pixel Sensor) type image sensor is known. Furthermore, in recent years, among the APS type image sensors, a four-transistor type in which four transistors are provided in a pixel unit is becoming mainstream so that high image quality can be obtained. This conventional four-transistor amplification type solid-state imaging device will be described in detail with reference to FIG.

図8は、従来の4トランジスタ型の増幅型固体撮像装置における画素構成例を示す回路図である。   FIG. 8 is a circuit diagram showing a pixel configuration example in a conventional four-transistor amplification type solid-state imaging device.

図8において、従来の4トランジスタ型の増幅型固体撮像装置は、画素ユニット100内に、被写体光を信号電荷に変換する光電変換素子101と、この光電変換素子101からの信号電荷を浮遊拡散部(FD)103へ電荷転送するための電荷転送トランジスタ102と、この浮遊拡散部103の電位をリセットするリセットトランジスタ104と、この浮遊拡散部103の電位を増幅してデータ読み出すための増幅トランジスタ105と、画素ユニット100からの信号を選択的に読み出すための選択トランジスタ106とが設けられている。なお、図7には示していないが、このような画素ユニット100が行方向および列方向に二次元状マトリクス状に複数配列されている。   In FIG. 8, a conventional four-transistor amplification type solid-state imaging device includes a photoelectric conversion element 101 that converts subject light into signal charges in a pixel unit 100, and a signal diffusion from the photoelectric conversion elements 101 in a floating diffusion unit. A charge transfer transistor 102 for transferring charge to (FD) 103; a reset transistor 104 for resetting the potential of the floating diffusion portion 103; an amplification transistor 105 for amplifying the potential of the floating diffusion portion 103 and reading data; A selection transistor 106 for selectively reading signals from the pixel unit 100 is provided. Although not shown in FIG. 7, a plurality of such pixel units 100 are arranged in a two-dimensional matrix in the row direction and the column direction.

光電変換素子101は、通常、被写体光を信号電荷に変換する光電変換部(受光部)としての埋め込みフォトダイオードによって構成されている。この埋め込みフォトダイオードは、例えば、N型シリコン基板上のP型ウェル領域内にN型層が形成され、そのN型層の表面部に暗電流防止のためにP+表面層が形成されてN型層が埋め込まれている。   The photoelectric conversion element 101 is usually configured by an embedded photodiode as a photoelectric conversion unit (light receiving unit) that converts subject light into signal charges. In this buried photodiode, for example, an N-type layer is formed in a P-type well region on an N-type silicon substrate, and a P + surface layer is formed on the surface portion of the N-type layer to prevent dark current, so that the N-type layer is formed. The layer is embedded.

電荷転送トランジスタ102は、そのゲートが水平方向に設けられた電荷転送トランジスタ駆動線TXに接続され、そのドレインが光電変換素子101に接続され、そのソースが浮遊拡散部103に接続されている。   The charge transfer transistor 102 has a gate connected to a charge transfer transistor drive line TX provided in the horizontal direction, a drain connected to the photoelectric conversion element 101, and a source connected to the floating diffusion portion 103.

リセットトランジスタ104は、そのゲートが水平方向に設けられたリセットトランジスタ駆動線RSTに接続され、そのドレインが垂直方向に設けられた電源線107に接続され、そのソースが浮遊拡散部103に接続されている。   The reset transistor 104 has its gate connected to the reset transistor drive line RST provided in the horizontal direction, its drain connected to the power supply line 107 provided in the vertical direction, and its source connected to the floating diffusion portion 103. Yes.

増幅トランジスタ105は、そのゲートが浮遊拡散部103に接続され、そのドレインが電源線107に接続され、そのソースが選択トランジスタ106のドレインに接続されている。   The amplification transistor 105 has a gate connected to the floating diffusion portion 103, a drain connected to the power supply line 107, and a source connected to the drain of the selection transistor 106.

選択トランジスタ106は、そのゲートが水平方向に設けられた選択トランジスタ駆動線SELに接続され、そのソースが垂直方向に設けられた信号線108に接続され、そのドレインが増幅トランジスタ105のソースに接続されている。   The selection transistor 106 has its gate connected to the selection transistor drive line SEL provided in the horizontal direction, its source connected to the signal line 108 provided in the vertical direction, and its drain connected to the source of the amplification transistor 105. ing.

定電流負荷110は、トランジスタで構成され、この信号線108の末端と接地間に設けられており、制御信号VLによって電流が流れるように駆動制御されて定電流負荷として作用する。   The constant current load 110 is composed of a transistor, and is provided between the terminal of the signal line 108 and the ground. The constant current load 110 is driven and controlled so that a current flows by the control signal VL, and acts as a constant current load.

上記構成により、従来の4トランジスタ型の増幅型固体撮像装置において、まず、被写体光を受光して光電変換素子101で蓄積された信号電荷は、電荷転送トランジスタ102を介して浮遊拡散部103へ電荷転送される。   With the above configuration, in the conventional four-transistor amplification type solid-state imaging device, first, the signal charge received by the subject light and accumulated in the photoelectric conversion element 101 is transferred to the floating diffusion unit 103 via the charge transfer transistor 102. Transferred.

この浮遊拡散部103では、光電変換素子101からの信号電荷が電荷転送トランジスタ102を介して浮遊拡散部103に電荷転送される前に、リセットトランジスタ104を介して電源線107から供給される電源電圧によってドレイン電圧Vdにリセットされている。   In the floating diffusion unit 103, the power supply voltage supplied from the power supply line 107 through the reset transistor 104 before the signal charge from the photoelectric conversion element 101 is transferred to the floating diffusion unit 103 through the charge transfer transistor 102. Is reset to the drain voltage Vd.

次に、電荷転送トランジスタ102がオン状態とされて、光電変換素子101から電荷転送トランジスタ102を介して浮遊拡散部103に信号電荷が転送されてくる。リセット後であって信号電荷転送後における浮遊拡散部103の電位は、増幅トランジスタ105によって増幅されて、選択トランジスタ106を介して電荷読み出し信号線108側へ読み出され、電荷読み出し信号線108の末端に接続された定電流負荷110に応じて後段側へ信号出力される。   Next, the charge transfer transistor 102 is turned on, and the signal charge is transferred from the photoelectric conversion element 101 to the floating diffusion portion 103 via the charge transfer transistor 102. The potential of the floating diffusion 103 after the reset and after the signal charge transfer is amplified by the amplification transistor 105 and read out to the charge read signal line 108 side via the selection transistor 106, and the end of the charge read signal line 108 is read. A signal is output to the subsequent stage according to the constant current load 110 connected to.

このように構成された従来の増幅型固体撮像装置では、画素ユニット100内に4個のトランジスタが必要とされており、画素ユニット100の画素サイズを縮小化するために、画素ユニット100内のトランジスタ数を削減する方法が提案されている。例えば、選択トランジスタ106を削減する方法が、特許文献1において提案されている。これを図8を用いて詳細に説明する。   In the conventional amplification type solid-state imaging device configured as described above, four transistors are required in the pixel unit 100, and in order to reduce the pixel size of the pixel unit 100, transistors in the pixel unit 100 are used. A method of reducing the number has been proposed. For example, Patent Document 1 proposes a method for reducing the number of selection transistors 106. This will be described in detail with reference to FIG.

図9は、特許文献1に開示されている従来の増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。なお、図9では、図8の場合と同じ機能を有する部分には同じ符号を付けている。また、図9では、従来の増幅型固体撮像装置において画素領域を構成する複数の画素ユニットを行単位で示しており、ここでは図示していないが、通常は、このような行単位(水平方向)の構成が垂直方向(列方向)にも複数繰り返されて、複数の画素ユニットが行方向および列方向で二次元マトリクス状に配列されている。   FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a main part of a conventional amplification type solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1. In FIG. In FIG. 9, parts having the same functions as those in FIG. In FIG. 9, a plurality of pixel units constituting a pixel region in a conventional amplification type solid-state imaging device are shown in units of rows, and although not shown here, normally, such units of rows (horizontal direction) are shown. ) Is repeated a plurality of times in the vertical direction (column direction), and a plurality of pixel units are arranged in a two-dimensional matrix in the row direction and the column direction.

図9において、この従来の増幅型固体撮像装置は、各画素ユニット200内にはそれぞれ、上記図8の選択トランジスタ106が設けられておらず、リセットトランジスタ104のドレインが水平方向に設けられたリセット電源線VRDに接続され、増幅トランジスタ105のドレインが垂直方向に設けられた電源線107に接続され、この増幅トランジスタ105のソースが垂直方向に設けられた信号線108に接続されている。さらに、この各信号線108の末端にはそれぞれ、水平方向に設けられた制御信号線211からの制御信号VLによって駆動制御されるトランジスタで構成された定電流負荷210がそれぞれ設けられている。   In FIG. 9, in this conventional amplification type solid-state imaging device, each pixel unit 200 is not provided with the selection transistor 106 of FIG. 8, and the reset transistor 104 has a drain provided in the horizontal direction. Connected to the power supply line VRD, the drain of the amplification transistor 105 is connected to the power supply line 107 provided in the vertical direction, and the source of the amplification transistor 105 is connected to the signal line 108 provided in the vertical direction. Furthermore, a constant current load 210 composed of a transistor that is driven and controlled by a control signal VL from a control signal line 211 provided in the horizontal direction is provided at each end of each signal line 108.

上記構成により、この従来の増幅型固体撮像装置において、まず、各画素ユニット200から信号電荷を読み出すときは、まず、リセット電源線VRDおよびリセットトランジスタ駆動信号線RSTの各電圧が同時にハイレベル状態とされて、浮遊拡散部103(FD)の電圧がハイレベル状態にリセットされる。   With the above configuration, in this conventional amplification type solid-state imaging device, when reading out signal charges from each pixel unit 200, first, the voltages of the reset power supply line VRD and the reset transistor drive signal line RST are simultaneously set to the high level state. Then, the voltage of the floating diffusion portion 103 (FD) is reset to the high level state.

次に、リセットトランジスタ駆動信号線RSTの電圧がローレベル状態とされてリセットトランジスタ104がオフ状態とされ、これによって、浮遊拡散部103がフローティング状態とされ、このときの浮遊拡散部103の電位がリセットレベルとして増幅トランジスタ105により信号線108に読み出される。   Next, the voltage of the reset transistor drive signal line RST is changed to a low level state, and the reset transistor 104 is turned off. As a result, the floating diffusion portion 103 is brought into a floating state, and the potential of the floating diffusion portion 103 at this time is The reset level is read out to the signal line 108 by the amplification transistor 105.

その後、転送トランジスタ駆動信号線TXの電圧がハイレベル状態とされて、光電変換素子101からの信号電荷が電荷転送トランジスタ102を介して浮遊拡散部103に電荷転送される。この電荷転送後の浮遊拡散部103の電位が信号レベルとして増幅トランジスタ105により信号線108に読み出される。   Thereafter, the voltage of the transfer transistor drive signal line TX is set to the high level state, and the signal charge from the photoelectric conversion element 101 is transferred to the floating diffusion portion 103 via the charge transfer transistor 102. The potential of the floating diffusion portion 103 after this charge transfer is read out to the signal line 108 by the amplification transistor 105 as a signal level.

最後に、再度、リセットトランジスタ駆動信号線RSTの電圧がハイレベル状態とされると共に、リセット電源線VRDの電圧がローレベル状態とされて、浮遊拡散部103の電圧がローレベル状態にリセットされる。これにより、信号読み出し動作が終了した画素ユニット200の浮遊拡散部103はローレベル状態に保持される。   Finally, the voltage of the reset transistor drive signal line RST is again set to the high level state, the voltage of the reset power supply line VRD is set to the low level state, and the voltage of the floating diffusion unit 103 is reset to the low level state. . As a result, the floating diffusion portion 103 of the pixel unit 200 that has completed the signal readout operation is held in a low level state.

以上の動作により、信号読み出しが行なわれない非選択画素では、リセット電源線VRDによって浮遊拡散部103の電位がリセットトランジスタ104を介してローレベル状態とされている。一方、信号読み出しが行なわれる画素(読み出し画素)では、リセット電源線VRDによって浮遊拡散部103の電位はハイレベル状態とされている。これらの非選択画素のローレベル状態と選択画素のハイレベル状態とに十分な電位差があれば、図8の画素ユニット200において図7の選択トランジスタ106を設けなくても、増幅トランジスタ105を選択トランジスタ106と兼用に用いることができて、増幅トランジスタ105によって信号線108に信号読み出し画素からの信号電荷のみが読み出されることになる。
特開平11−112018号公報
With the above operation, in the non-selected pixel where no signal is read, the potential of the floating diffusion portion 103 is set to the low level state via the reset transistor 104 by the reset power supply line VRD. On the other hand, in the pixel from which the signal is read (read pixel), the potential of the floating diffusion portion 103 is set to the high level by the reset power supply line VRD. If there is a sufficient potential difference between the low level state of these non-selected pixels and the high level state of the selected pixel, the amplification transistor 105 is selected as the selection transistor without providing the selection transistor 106 of FIG. 7 in the pixel unit 200 of FIG. 106, and only the signal charge from the signal readout pixel is read out to the signal line 108 by the amplification transistor 105.
JP-A-11-112018

しかしながら、上記特許文献1の従来技術には、配線数が多いという問題がある。   However, the conventional technique of Patent Document 1 has a problem that the number of wirings is large.

図9の各画素ユニット200にはそれぞれ、垂直方向(列方向)の電源線108および信号線107が接続されており、図8の画素ユニット100の場合と同様に、垂直方向の配線数が多い。また、信号電荷の読み出しが行なわれない非選択画素の浮遊拡散部103のローレベル状態の電位と、信号読み出しが行われる画素の浮遊拡散部103のハイレベル状態の電位との間に十分な電位差を与えるために、リセットトランジスタ104のドレインに接続されるリセット電源線VRDが水平方向に配線されており、図9では、図8の選択トランジスタ駆動信号SELが供給される水平方向の選択トランジスタ駆動信号線はないものの、リセット電源線VRDが増えており、図8の画素ユニット100の場合と同様に、水平方向の配線数が多い。   Each pixel unit 200 in FIG. 9 is connected to a power supply line 108 and a signal line 107 in the vertical direction (column direction), and the number of wirings in the vertical direction is large as in the case of the pixel unit 100 in FIG. . In addition, a sufficient potential difference is generated between the low-level potential of the floating diffusion portion 103 of the non-selected pixel from which the signal charge is not read and the high-level potential of the floating diffusion portion 103 of the pixel from which the signal is read. , A reset power supply line VRD connected to the drain of the reset transistor 104 is wired in the horizontal direction. In FIG. 9, the horizontal selection transistor drive signal to which the selection transistor drive signal SEL of FIG. Although there are no lines, the number of reset power supply lines VRD is increased, and the number of wires in the horizontal direction is large as in the case of the pixel unit 100 of FIG.

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、選択トランジスタを削減して各画素ユニット内のトランジスタ数を削減すると共に配線数も低減できる増幅型固体撮像装置およびその駆動方法、この増幅型固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and amplifying solid-state imaging device capable of reducing the number of transistors in each pixel unit by reducing the number of selection transistors and the number of wirings, a driving method thereof, and the amplifying solid To provide an electronic information device such as a digital camera such as a digital video camera and a digital still camera, an image input camera, a scanner, a facsimile machine, a camera-equipped mobile phone device, etc. Objective.

本発明の増幅型固体撮像装置は、受光領域に行方向および列方向に二次元状に複数配列され、該受光領域からの信号電荷を増幅して撮像信号を得る増幅手段が設けられた画素ユニットと、該画素ユニットを制御して、該画素ユニットから撮像信号を読み出し駆動する信号読出駆動部とを有し、行方向に隣接する複数の画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる複数の画素ユニット毎に複数回に分けて順次読み出すように駆動制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The amplification type solid-state imaging device according to the present invention is a pixel unit provided with a plurality of two-dimensional arrays in a row direction and a column direction in a light receiving region and amplifying means for amplifying a signal charge from the light receiving region to obtain an imaging signal And a signal readout drive unit that controls the pixel unit to read out and drive an imaging signal from the pixel unit, and sequentially communicates with each other in the column direction by sequentially pairing a plurality of pixel units adjacent in the row direction. The signal readout drive unit is connected to each of the signal lines, and the signal readout drive unit controls the drive so that the imaging signals of all the pixel units in the row direction are sequentially read out in a plurality of times for each of the plurality of pixel units in the pair. This achieves the above object.

また、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記対となる複数の画素ユニット毎に信号読出用の電源電圧を複数回に分けて供給する。   Preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, a signal reading power supply voltage is supplied in a plurality of times for each of the plurality of pixel units in the pair.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる二つの画素ユニット毎に2回に分けて順次読み出すように駆動制御する。   Further preferably, in the amplifying solid-state imaging device of the present invention, two pixel units adjacent in the row direction are sequentially paired and connected to each common signal line in the column direction, and the signal readout drive unit includes: Drive control is performed so that the image pickup signals of all the pixel units in the row direction are sequentially read out twice for each of the two pixel units in the pair.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記対となる二つの画素ユニット毎に信号読出用の電源電圧を2回に分けて供給する。   Further preferably, in the amplifying solid-state imaging device of the present invention, the power supply voltage for signal readout is supplied in two portions for each of the two paired pixel units.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記対となる二つの画素ユニットの組み合わせから行方向で一方向に1列ずれて隣接する二つの画素ユニット毎に電源電圧が交互に異なるように電源線に出力可能とされている。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the power supply voltage is alternately different for every two adjacent pixel units which are shifted by one column in one direction in the row direction from the combination of the paired two pixel units. So that it can be output to the power line.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、前記行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が奇数となる二本または共通の電源線に対応した各画素ユニットと、該対にした順番が偶数となる二本または共通の電源線に対応した各画素ユニットとの2回に分けて順次読み出すように駆動制御する。なお、これらの読み出し方も可能であるが、後述しますように、1画素ユニット置きに読み出す方がより好ましい。   Further preferably, the signal readout driving unit in the amplification type solid-state imaging device of the present invention is configured so that the imaging signals of all the pixel units in the row direction are sequentially paired with two pixel units adjacent in the row direction. Each pixel unit corresponding to an odd number of two or common power supply lines and each pair of pixel units corresponding to an even number of two or common power supply lines are read sequentially. To drive control. These reading methods are also possible, but it is more preferable to read every other pixel unit as will be described later.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における画素ユニットは、画像光を信号電荷に変換する光電変換素子と、該光電変換素子からの信号電荷を浮遊拡散部へ電荷転送する電荷転送手段と、該浮遊拡散部の電位をリセットするリセット手段とを有し、前記増幅手段は、該浮遊拡散部の電位を増幅して前記撮像信号として読み出し可能とし、前記共通信号線は、前記対となる複数の画素ユニットの増幅手段の出力端毎に共通接続されている。この画素ユニットは、前記光電変換素子、前記電荷転送手段、前記リセット手段および前記増幅手段のみ有しており、従来のように、これに加えて選択トランジスタは有していない。   Further preferably, the pixel unit in the amplification type solid-state imaging device of the present invention includes a photoelectric conversion element that converts image light into a signal charge, and a charge transfer unit that transfers the signal charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion portion. And a reset means for resetting the potential of the floating diffusion portion, the amplification means amplifies the potential of the floating diffusion portion and can be read out as the imaging signal, and the common signal line is connected to the pair. The output terminals of the amplifying means of a plurality of pixel units are connected in common. This pixel unit includes only the photoelectric conversion element, the charge transfer unit, the reset unit, and the amplification unit, and does not include a selection transistor in addition to the conventional photoelectric conversion element.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記リセット手段および前記増幅手段の電源供給端が列方向の電源線に共通接続されている。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the power supply terminals of the reset unit and the amplification unit are commonly connected to a power supply line in the column direction.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記共通信号線のn本目(nは1以上の整数)が(2n)列目(nは1以上の整数)と(2n+1)列目の二つの画素ユニットによって共有されている。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the n-th (n is an integer of 1 or more) of the common signal lines is the (2n) -th column (n is an integer of 1 or more) and the (2n + 1) -th column. Are shared by the two pixel units.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、(2n−1)列目(nは1以上の整数)および(2n)列目の二つの画素ユニットを対とし、(2n+1)列目および(2n+2)列目の二つの画素ユニットを対として、これらの二つの対にそれぞれ各電源線をそれぞれ介して供給される電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように異ならしめている。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the two pixel units in the (2n-1) -th column (n is an integer of 1 or more) and the (2n) -th column are paired, and the (2n + 1) -th column The two pixel units in the (2n + 2) column are paired, and the power supply voltages supplied to the two pairs via the respective power supply lines are respectively selected pixel units, non-selected pixel units, and non-selected pixel units. The selected pixel units are differentiated so as to be sequentially.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記対となる二つの画素ユニットと、これに隣接する対となる二つの画素ユニットとに跨る二つの隣接した画素ユニット毎に電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように異ならしめている。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, a power supply voltage is applied to each of two adjacent pixel units straddling the pair of pixel units and the pair of adjacent pixel units. The selected pixel unit and the non-selected pixel unit, and the non-selected pixel unit and the selected pixel unit are differentiated sequentially.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電源線は、前記画素ユニット毎に独立に引き出されて電源電圧が供給可能になっている。   Further preferably, the power supply line in the amplification type solid-state imaging device of the present invention is drawn independently for each of the pixel units so that a power supply voltage can be supplied.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電源線は、前記対となる二つの画素ユニット毎に共通に引き出されて電源電圧が供給可能になっている。   Furthermore, it is preferable that the power supply line in the amplification type solid-state imaging device of the present invention is drawn out in common for each of the two pixel units in the pair so that a power supply voltage can be supplied.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記画素ユニットに対して各種電源を切り換え可能とする電源出力部と、該画素ユニットからの撮像信号を共通信号線を介して出力可能とする信号出力部とを更に有し、前記信号読出駆動部は、該画素ユニット、該電源出力部および該信号出力部を制御して、該画素ユニットから撮像信号を出力させて該信号出力部から読み出し駆動する。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, a power output unit capable of switching various power sources to the pixel unit, and an imaging signal from the pixel unit can be output via a common signal line. A signal output unit that controls the pixel unit, the power supply output unit, and the signal output unit to output an imaging signal from the pixel unit, and from the signal output unit. Read drive.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電源出力部は、低電圧を出力する低電圧源と、高電圧を出力する高電圧源と、該高電圧源と該低電圧源を切り換え可能とする電源切換手段とを有する。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the power output unit switches the low voltage source that outputs a low voltage, the high voltage source that outputs a high voltage, and the high voltage source and the low voltage source. Power supply switching means for enabling.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記高電圧をオン・オフ制御する第1高電圧スイッチ手段と、該高電圧をオン・オフ制御する第2高電圧スイッチ手段を更に有し、前記電源切換手段は、該第1高電圧スイッチ手段を介した高電圧と前記低電圧を切り換え可能とする第1電源切換手段と、該第2高電圧スイッチ手段を介した高電圧と該低電圧を切り換え可能とする第2電源切換手段とが、行方向に配列された二つの画素ユニット毎に交互に設けられている。   Further preferably, the amplification type solid-state imaging device of the present invention further includes first high voltage switch means for controlling on / off of the high voltage and second high voltage switch means for controlling on / off of the high voltage. The power supply switching means includes a first power supply switching means capable of switching between the high voltage via the first high voltage switch means and the low voltage, the high voltage via the second high voltage switch means, and the Second power source switching means capable of switching a low voltage is alternately provided for every two pixel units arranged in the row direction.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記低電圧と前記高電圧は、前記リセット手段を介して前記増幅手段の制御端に供給されて、該増幅手段により選択画素ユニットまたは非選択画素ユニットに選択制御可能とされている。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the low voltage and the high voltage are supplied to a control terminal of the amplification unit via the reset unit, and the amplification unit selects a non-selected pixel unit or a non-pixel unit. Selection control can be performed by the selected pixel unit.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号出力部は、前記画素ユニットから前記共通信号線を介した撮像信号の出力を許可可能とする撮像信号出力許可手段と定電流負荷手段との直列回路を有し、該撮像信号出力許可手段と該定電流負荷手段との接続点から撮像信号出力を得るようになっている。この信号の取り出しは、共通信号線から定電流負荷手段に至る経路のどこからでも可能であるため、この信号出力部は、前記画素ユニットから前記共通信号線を介した撮像信号の出力を許可可能とする撮像信号出力許可手段と定電流負荷手段との直列回路を有している。   Further preferably, the signal output unit in the amplification type solid-state imaging device of the present invention includes an imaging signal output permission unit and a constant current load unit that permit the output of the imaging signal from the pixel unit via the common signal line. The imaging signal output is obtained from the connection point between the imaging signal output permission means and the constant current load means. Since this signal can be extracted from anywhere in the path from the common signal line to the constant current load means, the signal output unit can permit the output of the imaging signal from the pixel unit via the common signal line. A series circuit of imaging signal output permission means and constant current load means.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記電源線は複数の画素ユニットの列毎に共通接続され、前記信号線は、行方向の一方向に隣接する二つの画素ユニットに対応する画素ユニットの2列毎にその列方向に共通接続されており、該信号線の末端部分と接地間に前記信号出力部が接続されている。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the power line is commonly connected for each column of a plurality of pixel units, and the signal line corresponds to two pixel units adjacent in one direction of the row direction. The two pixel units are commonly connected in the column direction, and the signal output unit is connected between the terminal portion of the signal line and the ground.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、第1駆動信号を出力して前記第1高電圧スイッチ手段を駆動制御し、第2駆動信号を出力して前記第2高電圧スイッチ手段を駆動制御し、電源切換制御信号を出力して前記電源切換手段を駆動制御して、前記低電圧と、該第1高電圧スイッチ手段または該第2高電圧スイッチ手段のオンによる前記高電圧と、該第1高電圧スイッチ手段または該第2高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とのいずれかを選択する。   Further preferably, the signal readout driving unit in the amplification type solid-state imaging device of the present invention outputs a first driving signal to drive and control the first high voltage switch means, and outputs a second driving signal to output the first driving signal. (2) Drive control of the high voltage switch means, output power supply control signal to drive control of the power supply switch means, and turn on the low voltage and the first high voltage switch means or the second high voltage switch means And the high voltage state by selecting the first high voltage switch means or the second high voltage switch means is selected.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置におけるハイインピーダンス状態は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニットを2回に分けて順次読み出すときに、前記第1高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、前記第2高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態と、該第2高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、該第1高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とが順次選択され、前記低電圧は、該行方向の全ての画素ユニットの撮像信号の読み出し後に選択される。また、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置におけるハイインピーダンス状態は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした二つの画素ユニット毎に2回に分けて順次読み出すときに、前記第1高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、前記第2高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態と、該第2高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、該第1高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とが順次選択され、前記低電圧は、該行方向の全ての画素ユニットの撮像信号の読み出し後に選択される。   Further preferably, in the high-impedance state in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, when the image signals of all the pixel units in the row direction are sequentially read out in two times in two pixel units adjacent in the row direction. In addition, a high voltage when the first high voltage switch means is turned on, a high impedance state when the second high voltage switch means is turned off, a high voltage when the second high voltage switch means is turned on, and the first high voltage A high-impedance state by turning off the switch means is sequentially selected, and the low voltage is selected after reading out the imaging signals of all the pixel units in the row direction. Preferably, in the high-impedance state in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the imaging signals of all the pixel units in the row direction are two pixels obtained by sequentially pairing two pixel units adjacent in the row direction. When sequentially reading in units of two, when the first high voltage switch means is turned on, the high voltage state when the first high voltage switch means is turned off, the high impedance state when the second high voltage switch means is turned off, and the second high voltage switch means A high voltage by turning on and a high impedance state by turning off the first high voltage switching means are sequentially selected, and the low voltage is selected after reading out the imaging signals of all the pixel units in the row direction.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、リセット駆動信号を出力して前記リセット手段を駆動制御して前記電源出力部からの電圧に前記増幅手段の制御端をリセットした後に、電荷転送駆動信号を出力して前記電荷転送手段を駆動制御して前記光電変換素子の信号電荷を該増幅手段の制御端に電荷転送することにより、電荷転送された信号電荷による電位に応じて該増幅手段の出力端から撮像信号を読み出す。   Further preferably, the signal readout drive unit in the amplification type solid-state imaging device of the present invention outputs a reset drive signal to drive and control the reset unit, and sets the control terminal of the amplification unit to the voltage from the power supply output unit. After resetting, the charge transfer drive signal is output to control the drive of the charge transfer means, and the signal charge of the photoelectric conversion element is transferred to the control terminal of the amplifying means. In response, the imaging signal is read from the output terminal of the amplification means.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、負荷制御信号を出力して前記定電流負荷手段を駆動制御すると共に、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニットを順次読み出す時にのみ、出力許可制御信号を出力して前記撮像信号出力許可手段を駆動制御して前記撮像信号の出力を許可する。また、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、負荷制御信号を出力して前記定電流負荷手段を駆動制御すると共に、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした二つの画素ユニット毎に2回に分けて順次読み出す時にのみ、出力許可制御信号を出力して前記撮像信号出力許可手段を駆動制御して前記撮像信号の出力を許可する。   Further preferably, the signal readout drive unit in the amplification type solid-state imaging device of the present invention outputs a load control signal to drive and control the constant current load means, and also captures the imaging signals of all the pixel units in the row direction. Only when two pixel units adjacent in the row direction are sequentially read out, an output permission control signal is output, and the imaging signal output permission means is driven to permit output of the imaging signal. Preferably, the signal readout driving unit in the amplification type solid-state imaging device of the present invention outputs a load control signal to drive and control the constant current load means, and also captures the imaging signals of all the pixel units in the row direction. Only when the pixel units adjacent to each other in the row direction are sequentially paired and read out in two batches, the output permission control signal is output and the imaging signal output permission means is driven and controlled. To permit the output of the imaging signal.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記光電変換素子と前記電荷転送手段の各1個によって受光セットが構成され、前記画素ユニット内において、該受光セットが列方向に複数配列されて共通の前記浮遊拡散部に接続されている。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, a light receiving set is constituted by each one of the photoelectric conversion element and the charge transfer means, and a plurality of the light receiving sets are arranged in the column direction in the pixel unit. And connected to the common floating diffusion portion.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電荷転送手段が電荷転送トランジスタで構成されており、行方向に配列された前記受光セット間において、該電荷転送トランジスタを駆動制御するための電荷転送トランジスタ駆動線が該電荷転送トランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている。   Further preferably, the charge transfer means in the amplification type solid-state imaging device of the present invention is constituted by a charge transfer transistor, and a charge for driving and controlling the charge transfer transistor between the light receiving sets arranged in a row direction. A transfer transistor drive line is connected in common to the gate of the charge transfer transistor and connected to the signal read drive unit.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置におけるリセット手段がリセットトランジスタで構成されており、行方向に配列された画素ユニット間において、該リセットトランジスタを駆動制御するリセットトランジスタ駆動線が該リセットトランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている。   Further preferably, the reset means in the amplification type solid-state imaging device of the present invention is configured by a reset transistor, and a reset transistor drive line for driving and controlling the reset transistor is provided between the pixel units arranged in the row direction. Commonly connected to the gates of the transistors and connected to the signal readout drive unit.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における電荷転送手段が電荷転送トランジスタで構成されており、行方向に配列された画素ユニット間において、該電荷転送トランジスタを駆動制御する電荷転送トランジスタ駆動線が該電荷転送トランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている。   Further preferably, the charge transfer means in the amplification type solid-state imaging device of the present invention is constituted by a charge transfer transistor, and the charge transfer transistor drive for driving and controlling the charge transfer transistor between the pixel units arranged in the row direction. A line is commonly connected to the gates of the charge transfer transistors and is connected to the signal read drive unit.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置において、前記リセット手段がリセットトランジスタで構成されており、該リセットトランジスタは、デプレッション型のMOS型トランジスタである。   Further preferably, in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the reset means is constituted by a reset transistor, and the reset transistor is a depletion type MOS transistor.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における光電変換素子は、埋め込み型フォトダイオードである。   Further preferably, the photoelectric conversion element in the amplification type solid-state imaging device of the present invention is a buried type photodiode.

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置における埋め込みフォトダイオードは、一方導電型ウェル領域内に他方導電型層が形成され、該他方導電型層の表面部に暗電流防止用の一方導電型表面層が設けられて該他方導電型層が埋め込まれている。   Further preferably, in the embedded photodiode in the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the other conductivity type layer is formed in one conductivity type well region, and one conductivity for preventing dark current is formed on the surface portion of the other conductivity type layer. A mold surface layer is provided and the other conductivity type layer is embedded.

本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法は、本発明の上記増幅型固体撮像装置を駆動する増幅型固体撮像装置の駆動方法であって、行方向に隣接する二つの画素ユニットの一方の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された画素ユニットの一方からの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第1工程と、その後、該二つの画素ユニットの他方の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された残余の画素ユニットからの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第2工程とを有し、行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を該第1工程および該第2工程の2回に分けて順次読み出すように駆動するものであり、そのことにより上記目的が達成される。また、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法は、本発明の上記増幅型固体撮像装置を駆動する増幅型固体撮像装置の駆動方法であって、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が奇数となる二本または共通の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された二つ置きの画素ユニットからの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第1工程と、その後、該対にした順番が偶数となる二本または共通の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された残余の二つ置きの画素ユニットからの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第2工程とを有し、行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を該第1工程および該第2工程の2回に分けて順次読み出すように駆動するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The driving method of the amplification type solid-state imaging device of the present invention is a driving method of the amplification type solid-state imaging device for driving the amplification type solid-state imaging device of the present invention, and is one power source of two pixel units adjacent in the row direction. A first step of applying a power supply voltage to the line and reading out an imaging signal from one of the pixel units arranged in the row direction from all the common signal lines, and then to the other power supply line of the two pixel units A second step of applying power supply voltage and reading out image signals from the remaining pixel units arranged in the row direction from all the common signal lines, and taking images from all the pixel units arranged in the row direction The signal is driven so as to be read out sequentially in two steps of the first step and the second step, whereby the above object is achieved. The driving method of the amplification type solid-state imaging device of the present invention is a driving method of the amplification type solid-state imaging device for driving the amplification type solid-state imaging device of the present invention, and two pixel units adjacent in the row direction are connected to each other. A power supply voltage is applied to two or common power supply lines that are odd-numbered in order, and image signals from every two pixel units arranged in the row direction are read out from all common signal lines. One step, and then applying a power supply voltage to two or common power supply lines in which the order of pairing is an even number, and imaging signals from every other two pixel units arranged in the row direction A second step of reading from all the common signal lines, and driving to sequentially read out the imaging signals from all the pixel units arranged in the row direction in two steps of the first step and the second step. And so on The purpose is achieved.

また、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法において、前記第1工程および前記第2工程後、行方向の全ての電源線を低電圧に設定すると共に、該行方向の全ての共通信号線をハイインピーダンス状態にして、該行方向の前記リセット手段を駆動状態にして、該行方向の前記浮遊拡散部を低電位にリセットする第3工程を有する。   Preferably, in the driving method of the amplification type solid-state imaging device of the present invention, after the first step and the second step, all power lines in the row direction are set to a low voltage and all the row direction power sources are set. A third step of setting a common signal line in a high impedance state, setting the reset unit in the row direction to a drive state, and resetting the floating diffusion portion in the row direction to a low potential;

さらに、好ましくは、本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法において、前記第1工程前に、行方向の全ての電源線を高電圧に接続すると共に、行方向の全ての共通信号線をハイインピーダンス状態にし、該行方向の前記リセット手段を駆動状態にして、該行方向の前記浮遊拡散部を高電位にリセットする第4工程を有する。   Further preferably, in the driving method of the amplification type solid-state imaging device of the present invention, before the first step, all the power supply lines in the row direction are connected to a high voltage and all the common signal lines in the row direction are set to the high voltage. A fourth step of bringing the reset means in the row direction into a driving state by setting the impedance state, and resetting the floating diffusion portion in the row direction to a high potential;

本発明の電子情報機器は、本発明の上記増幅型固体撮像装置を撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。   An electronic information device according to the present invention uses the amplification type solid-state imaging device according to the present invention as an imaging unit, thereby achieving the above object.

上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。   The operation of the present invention will be described below with the above configuration.

本発明にあっては、行方向に隣接する複数の画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる複数の画素ユニット毎に複数回に分けて順次読み出すように駆動制御している。これによって、各画素ユニット内の信号線の配線数が低減される。   In the present invention, a plurality of pixel units adjacent in the row direction are sequentially paired and connected to each common signal line in the column direction, and the signal readout drive unit captures all the pixel units in the row direction. The drive control is performed so that the signals are sequentially read out in a plurality of times for each of the plurality of pixel units as a pair. This reduces the number of signal lines in each pixel unit.

このように、隣接する画素ユニットの複数列、例えば2列((2n)列目と(2n+1)列目)に信号線が共通接続され、この画素ユニットの例えば2列の組み合わせから1列ずれた隣接する二つの画素ユニットの2列(例えば(2n−1)列目と(2n)列目)に電源線が独立に接続されている。これにより、列方向の各信号線の配線数が、画素ユニット当り1本から0.5本に低減することが可能となる。また、二つの画素ユニットの2列(例えば(2n−1)列目と(2n)列目)に電源線が共通に接続されていれば、列方向の各電源線の配線数も、更に、画素ユニット当り1本から0.5本に低減することが可能となる。   As described above, the signal lines are commonly connected to a plurality of columns of adjacent pixel units, for example, the second column (the (2n) column and the (2n + 1) column), and shifted by one column from the combination of, for example, two columns of this pixel unit. Power supply lines are independently connected to two columns (for example, the (2n-1) th column and the (2n) th column) of two adjacent pixel units. As a result, the number of signal lines in the column direction can be reduced from 1 to 0.5 per pixel unit. In addition, if the power supply lines are commonly connected to two columns (for example, the (2n-1) th column and the (2n) th column) of the two pixel units, the number of wirings of each power supply line in the column direction is further increased. It is possible to reduce the number from 1 to 0.5 per pixel unit.

また、リセット手段および増幅手段の各駆動端が列方向に配線された電源線に共通接続されている。これによって、特許文献1に開示されている従来技術のようなリセット電源線が不要となり、行方向の配線数増大を防ぐことが可能となる。なお、リセット手段および増幅手段の各駆動端が列方向に配線された電源線に別々に接続されていてもよいが、この場合には、特許文献1に開示されている従来技術のようなリセット電源線が必要となって、行方向の配線数がその分だけ増大する。   Further, the drive ends of the reset means and the amplifying means are commonly connected to a power supply line wired in the column direction. This eliminates the need for a reset power supply line as in the prior art disclosed in Patent Document 1, and prevents an increase in the number of lines in the row direction. Note that the drive ends of the reset means and the amplifying means may be separately connected to power supply lines wired in the column direction. In this case, however, resetting as in the prior art disclosed in Patent Document 1 is possible. Power supply lines are required, and the number of wirings in the row direction increases accordingly.

さらに、本発明にあっては、1画素ユニット内に光電変換素子と転送トランジスタの各1個からなる受光セットが列方向に複数設けられ、共通の浮遊拡散部(増幅手段の制御端)に接続されていることにより、複数の光電変換素子によって浮遊拡散部、リセット手段および増幅手段が共有化されることになる。よって、1光電変換素子当りの素子(トランジスタ)数を削減することが可能となり、画素面積内における光電変換素子面積の割合、すなわち開口率をさらに向上させることが可能となる。   Furthermore, in the present invention, a plurality of light receiving sets each including a photoelectric conversion element and a transfer transistor are provided in the column direction in one pixel unit, and are connected to a common floating diffusion section (control end of the amplifying means). By doing so, the floating diffusion part, the reset means and the amplification means are shared by the plurality of photoelectric conversion elements. Therefore, the number of elements (transistors) per photoelectric conversion element can be reduced, and the ratio of the photoelectric conversion element area within the pixel area, that is, the aperture ratio can be further improved.

さらに、行方向に配列された画素ユニット間において、リセット手段駆動線が共通接続されており、行方向に行単位で画素ユニットを動作させることにより、行方向の配線数を削減することが可能となる。   Furthermore, the reset unit drive lines are commonly connected between the pixel units arranged in the row direction, and the number of wirings in the row direction can be reduced by operating the pixel units in units of rows in the row direction. Become.

さらに、行方向に配列された画素ユニット間または受光セット間において、電荷転送手段駆動線が共通接続されており、行方向に行単位で画素ユニットまたは受光セットを動作させることにより、行方向の配線数を削減することが可能となる。   Furthermore, the charge transfer means drive lines are connected in common between the pixel units arranged in the row direction or between the light receiving sets, and by operating the pixel units or the light receiving sets in units of rows in the row direction, wiring in the row direction is performed. The number can be reduced.

本発明の増幅型固体撮像装置を駆動する際には、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が奇数となる電源線に電源電圧VDを印加して、行方向に配列された2つ置きの画素ユニットからの撮像信号を全ての信号線から読み出した後、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が偶数となる電源線に電源電圧VDを印加して、行方向に配列された残余の二つ置きの画素ユニットからの撮像信号を全ての信号線から読み出すことが可能となる。これにより、信号線が2列の画素ユニット当り各1本であっても、全ての列の画素ユニットからの信号を、2つ置きに2回に分けて読み出すことが可能となる。   When driving the amplifying solid-state imaging device of the present invention, the power supply voltage VD is applied to the power supply line in which the order in which two pixel units adjacent in the row direction are sequentially paired is an odd number, and arranged in the row direction. After the imaging signals from every other two pixel units are read out from all the signal lines, the power supply voltage VD is applied to the power supply line in which the order in which two pixel units adjacent in the row direction are sequentially paired is an even number Thus, it is possible to read out the imaging signals from the remaining every two pixel units arranged in the row direction from all the signal lines. As a result, even if there is one signal line for each pixel unit in two columns, it is possible to read out signals from every two pixel units in two steps.

さらに、行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を読み出した後、全ての電源線を低い電位(低電圧Va)に設定すると共に、全ての信号線を高インピーダンス状態として、当該水平行のリセットトランジスタをオン状態とすることにより、当該行の浮遊拡散部(増幅手段の制御端)を低電位にリセットすることも可能である。   Furthermore, after reading out the imaging signals from all the pixel units arranged in the row direction, all the power lines are set to a low potential (low voltage Va), and all the signal lines are set to a high impedance state so that the horizontal lines It is also possible to reset the floating diffusion portion (control end of the amplifying means) of the row to a low potential by turning on the reset transistor.

さらに、画素ユニットからの信号読み出しが終了した後、次の読み出し動作が開始されるまでの間、行方向の全ての電源線を電源電圧VDに接続すると共に、行方向の全ての信号線をハイインピーダンス状態にすることが好ましい。これにより、画素ユニットからの信号読み出しが行われない光電変換蓄積動作時に、電源線が高い電位に固定されるため、光電変換素子において過大な入射光によって生成された過剰な信号電荷が浮遊拡散部へ流入されてきても、リセットトランジスタを介して電源線側へ排出されてブルーミング現象を防止することが可能となる。上記動作は、リセット手段としてのリセットトランジスタがデプレッション型であれば、より効果的である。   Further, after the signal readout from the pixel unit is completed, until the next readout operation is started, all the power lines in the row direction are connected to the power supply voltage VD, and all the signal lines in the row direction are set high. It is preferable to be in an impedance state. As a result, since the power supply line is fixed at a high potential during photoelectric conversion accumulation operation in which signal reading from the pixel unit is not performed, excess signal charge generated by excessive incident light in the photoelectric conversion element Even if it flows into the power source, it is discharged to the power supply line side through the reset transistor, and the blooming phenomenon can be prevented. The above operation is more effective if the reset transistor as the reset means is a depletion type.

さらに、光電変換素子を埋め込み型フォトダイオードとすることにより、光電変換素子から検出部(浮遊拡散部)へ完全に電荷転送を行うことが容易となり、さらに、光電変換素子で発生される暗電流を低減することも可能となって、高画質の画像を得ることが可能となる。   Furthermore, by making the photoelectric conversion element an embedded photodiode, it becomes easy to transfer charges completely from the photoelectric conversion element to the detection unit (floating diffusion unit), and further, the dark current generated in the photoelectric conversion element is reduced. It is also possible to reduce the image quality, and a high-quality image can be obtained.

以上により、本発明によれば、画素サイズを縮小化させるために選択トランジスタが削減され、さらに、列方向の信号線の配線数が画素ユニット当り1本から0.5本に削減され、水平方向の配線数も削減されるため、配線数を大幅に減らして装置構成を簡略化することができる。さらに、画素ユニット内に光電変換素子と転送トランジスタの各一個からなる受光セットを垂直方向に複数設けて、共通の浮遊拡散部に接続することにより、1光電変換素子当りのトランジスタ数を大幅に削減して、開口率をさらに向上させることもできる。   As described above, according to the present invention, the number of selection transistors is reduced in order to reduce the pixel size, and the number of signal lines in the column direction is reduced from 1 to 0.5 per pixel unit. Since the number of wires is also reduced, the number of wires can be greatly reduced and the device configuration can be simplified. Furthermore, the number of transistors per photoelectric conversion element can be greatly reduced by providing a plurality of light receiving sets each consisting of one photoelectric conversion element and one transfer transistor in the pixel unit in the vertical direction and connecting them to a common floating diffusion. Thus, the aperture ratio can be further improved.

以下に、本発明の増幅型固体撮像装置およびその駆動方法の実施形態1〜3について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。
Embodiments 1 to 3 of the amplification type solid-state imaging device and the driving method thereof according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a main part of an amplification type solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、本実施形態1の増幅型固体撮像装置10は、その受光領域に行方向および列方向に二次元マトリクス状に複数配列された画素ユニット11と、各画素ユニット11に対して各種電源などを切り換え可能とする電源出力部12と、各画素ユニット11からの撮像信号を出力する信号出力部13と、行方向の1ライン分の複数の画素ユニット11毎に各画素ユニット11を駆動制御して各画素ユニット11からの撮像信号をそれぞれ読み出し駆動するための信号読出駆動部である垂直駆動部14と、行方向の一または数ライン毎に信号出力部13を介して順次読み出された各撮像信号をそれぞれ一旦保持して順次読み出すための水平読出部15とを備えている。   In FIG. 1, an amplification type solid-state imaging device 10 of Embodiment 1 includes a plurality of pixel units 11 arranged in a two-dimensional matrix in a row direction and a column direction in a light receiving region, and various power sources for each pixel unit 11. Each pixel unit 11 is driven and controlled for each of a plurality of pixel units 11 for one line in the row direction, a power output unit 12 that enables switching, and the like, a signal output unit 13 that outputs an imaging signal from each pixel unit 11 Then, the image signal from each pixel unit 11 is read out sequentially via the vertical drive unit 14 which is a signal readout drive unit for reading and driving the signal and the signal output unit 13 every one or several lines in the row direction. A horizontal reading unit 15 for temporarily holding each image pickup signal and sequentially reading it is provided.

画素ユニット11は、被写体光を信号電荷に変換する光電変換素子1と、この光電変換素子1からの信号電荷を浮遊拡散部(FD)3へ電荷転送するための電荷転送手段としての電荷転送トランジスタ2と、この浮遊拡散部3の電位をリセットするためのリセット手段としてのリセットトランジスタ4と、この浮遊拡散部3の電位を増幅して信号電荷を読み出すための増幅手段としての増幅トランジスタ5とを有している。   The pixel unit 11 includes a photoelectric conversion element 1 that converts subject light into signal charge, and a charge transfer transistor as charge transfer means for transferring the signal charge from the photoelectric conversion element 1 to the floating diffusion portion (FD) 3. 2, a reset transistor 4 as reset means for resetting the potential of the floating diffusion section 3, and an amplification transistor 5 as amplification means for amplifying the potential of the floating diffusion section 3 and reading out signal charges Have.

光電変換素子1は、被写体光を信号電荷に変換する光電変換部(受光部)としての例えば埋め込みフォトダイオードによって構成されている。この埋め込みフォトダイオードは、例えば図2に示すように、他方導電型のN型シリコン基板上の一方導電型のP型ウェル領域内に他方導電型層のN型層1aが形成され、このN型層1aの表面部に暗電流防止のために一方導電型表面層であるP+表面層1bが形成されてN型層1aが内部に埋め込まれている。   The photoelectric conversion element 1 is configured by, for example, an embedded photodiode as a photoelectric conversion unit (light receiving unit) that converts subject light into signal charges. For example, as shown in FIG. 2, the embedded photodiode has an N-type layer 1a of the other conductivity type layer formed in a P-type well region of one conductivity type on an N-type silicon substrate of the other conductivity type. A P + surface layer 1b, which is a one-conductive type surface layer, is formed on the surface portion of the layer 1a to prevent dark current, and an N-type layer 1a is embedded therein.

電荷転送トランジスタ2は、そのゲートが水平方向に設けられた電荷転送トランジスタ駆動線2aに接続され、そのドレインが光電変換素子1に接続され、そのソースが浮遊拡散部3に接続されている。また、行方向(水平方向)の各画素ユニット間11の転送トランジスタ2のゲートがそれぞれ、水平方向に設けられた転送トランジスタ駆動線2aに共通接続されている。   The charge transfer transistor 2 has a gate connected to a charge transfer transistor drive line 2 a provided in the horizontal direction, a drain connected to the photoelectric conversion element 1, and a source connected to the floating diffusion portion 3. In addition, the gates of the transfer transistors 2 between the pixel units 11 in the row direction (horizontal direction) are commonly connected to a transfer transistor drive line 2a provided in the horizontal direction.

リセットトランジスタ4は、そのゲートが水平方向に設けられたリセットトランジスタ駆動線4aに接続され、そのドレインが垂直方向に設けられた電源線7に接続され、そのソースが浮遊拡散部3に接続されている。また、行方向(水平方向)の各画素ユニット間11のリセットトランジスタ4のゲートがそれぞれ、水平方向に設けられたリセットトランジスタ駆動線4aに共通接続されている。   The reset transistor 4 has a gate connected to a reset transistor drive line 4 a provided in the horizontal direction, a drain connected to a power supply line 7 provided in the vertical direction, and a source connected to the floating diffusion portion 3. Yes. Further, the gates of the reset transistors 4 between the pixel units 11 in the row direction (horizontal direction) are commonly connected to a reset transistor drive line 4a provided in the horizontal direction.

増幅トランジスタ5は、そのゲートが浮遊拡散部3に接続され、そのドレインが電源線7に接続され、そのソース(増幅手段の出力端)が共通信号線8(以下、単に信号線8という)に接続されている。   The amplifying transistor 5 has a gate connected to the floating diffusion section 3, a drain connected to the power supply line 7, and a source (output terminal of the amplifying means) connected to a common signal line 8 (hereinafter simply referred to as a signal line 8). It is connected.

これらの転送トランジスタ2、リセットトランジスタ4および増幅トランジスタ5は、例えばN型MOSトランジスタで構成されており、リセットトランジスタ4はデプレッション型MOS型トランジスタを用いることが望ましい。   The transfer transistor 2, the reset transistor 4 and the amplification transistor 5 are constituted by, for example, N-type MOS transistors, and the reset transistor 4 is desirably a depletion type MOS transistor.

電源線7は、リセットトランジスタ4および増幅トランジスタ5の各ドレイン(電源供給端)と共通接続されて垂直方向(列方向)に配設され、行方向に配列された画素ユニット11毎に電源電圧供給用に引き出されている。   The power supply line 7 is connected in common to the drains (power supply ends) of the reset transistor 4 and the amplification transistor 5 and is arranged in the vertical direction (column direction), and supplies a power supply voltage to each pixel unit 11 arranged in the row direction. Has been pulled out for.

電源出力部12は、例えば0.5Vなどの低電圧Vaを出力する低電圧源(図示せず)と、電源電圧VD(高電圧)を出力する装置電源である高電圧源(図示せず)と、トランジスタ駆動信号PAoにより電源電圧VDをオン・オフ制御して二つ置きの画素ユニット11に電源供給可能とする第1高電圧スイッチ手段としてのPMOSトランジスタ121と、トランジスタ駆動信号PAeにより電源電圧VDをオン・オフ制御して、二つ置きの画素ユニット11に電源供給可能とされる第2高電圧スイッチ手段としてのPMOSトランジスタ122と、PMOSトランジスタ121またはPMOSトランジスタ122を介した電源電圧VD側と低電圧Va側のいずれかに切り換え可能とする電源切換手段としてのスイッチ手段123とを有している。   The power supply output unit 12 includes, for example, a low voltage source (not shown) that outputs a low voltage Va such as 0.5 V, and a high voltage source (not shown) that is a device power supply that outputs a power supply voltage VD (high voltage). And a PMOS transistor 121 as a first high voltage switch means for enabling power supply to every other pixel unit 11 by controlling on / off of the power supply voltage VD by the transistor drive signal PAo, and a power supply voltage by the transistor drive signal PAe. The PMOS transistor 122 as the second high voltage switching means capable of supplying power to every other pixel unit 11 by controlling the VD on / off, and the power supply voltage VD side via the PMOS transistor 121 or the PMOS transistor 122 And switch means 123 as power supply switching means that can be switched to either the low voltage Va side. Yes.

これらのPMOSトランジスタ121およびPMOSトランジスタ122は、交互に配置されており、例えば図1では、(2n−1)列目と(2n+1)列目(nは1以上の整数)の各画素ユニット11に各PMOSトランジスタ121がそれぞれスイッチ手段123を介して接続可能とされ、また、(2n)列目と(2n+2)列目の各画素ユニット11に各PMOSトランジスタ122がスイッチ手段123を介してそれぞれ接続可能とされている。即ち、奇数列目の各画素ユニットと偶数列目の各画素ユニットに交互に、電源出力部12から電源線7を介してそれぞれ供給される電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように異ならしめている。さらに説明すると、このような奇数列の画素ユニット11と、偶数列の画素ユニット11に交互に異なる電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように電源線7にそれぞれ供給する。この場合に、電源線7は、画素ユニット11毎に独立に引き出されて各種電源電圧が供給可能になっている。   These PMOS transistors 121 and PMOS transistors 122 are alternately arranged. For example, in FIG. 1, each of the pixel units 11 in the (2n-1) th column and the (2n + 1) th column (n is an integer of 1 or more). Each PMOS transistor 121 can be connected via the switching means 123, and each PMOS transistor 122 can be connected to each pixel unit 11 in the (2n) th column and (2n + 2) th column via the switching means 123. It is said that. That is, the power supply voltage supplied from the power output unit 12 via the power supply line 7 alternately to each pixel unit in the odd-numbered column and each pixel unit in the even-numbered column is supplied to the selected pixel unit and the non-selected pixel unit. The selected pixel unit and the selected pixel unit are differentiated sequentially. To explain further, such different power supply voltages are alternately applied to the selected pixel unit and the non-selected pixel unit, and the non-selected pixel unit and the selected pixel unit, respectively, to the odd-numbered pixel unit 11 and the even-numbered pixel unit 11. Are respectively supplied to the power lines 7. In this case, the power supply line 7 is drawn independently for each pixel unit 11 and can supply various power supply voltages.

スイッチ手段123は、スイッチ制御信号PHによって、PMOSトランジスタ121またはPMOSトランジスタ122を介して接続される電源電圧VDと低電位Vaとのいずれかに選択制御される半導体スイッチなどで構成されている。スイッチ手段123が電源電圧VD側に選択された場合には、PMOSトランジスタ121またはPMOSトランジスタ122がオフによるハイインピーダンス状態と、PMOSトランジスタ121またはPMOSトランジスタ122がオンによる電源電圧VD出力状態とのいずれかに選択される。   The switch means 123 is constituted by a semiconductor switch or the like that is selectively controlled to either the power supply voltage VD or the low potential Va connected via the PMOS transistor 121 or the PMOS transistor 122 by the switch control signal PH. When the switch means 123 is selected to the power supply voltage VD side, either the high impedance state when the PMOS transistor 121 or the PMOS transistor 122 is turned off, or the power supply voltage VD output state when the PMOS transistor 121 or the PMOS transistor 122 is turned on Selected.

よって、スイッチ手段123は、各画素ユニット11に対して、低電圧Va、PMOSトランジスタ121またはPMOSトランジスタ122のオン状態による電源電圧VDおよび、PMOSトランジスタ121またはPMOSトランジスタ122のオフ状態によるハイインピーダンス状態のいずれかに切り換え可能としている。また、スイッチ手段123は、PMOSトランジスタ121を介した高電圧と低電圧を切り換え可能とする第1電源切換手段としての第1スイッチ手段123と、PMOSトランジスタ122を介した高電圧(VD)と低電圧(Va)を切り換え可能とする第2電源切換手段としての第2スイッチ手段123とが、行方向に配列された二つの画素ユニット毎に交互に設けられている。なお、これらの低電圧(Va)または高電圧(VD)は、リセットトランジスタ4を介して増幅トランジスタ5のゲートに供給されて、増幅トランジスタ5を駆動または駆動停止させることにより選択画素ユニットまたは非選択画素ユニットに選択制御可能とされている。   Therefore, the switch unit 123 has a low voltage Va, a power supply voltage VD when the PMOS transistor 121 or the PMOS transistor 122 is turned on, and a high impedance state when the PMOS transistor 121 or the PMOS transistor 122 is turned off with respect to each pixel unit 11. It can be switched to either. The switch unit 123 includes a first switch unit 123 serving as a first power source switching unit capable of switching between a high voltage and a low voltage via the PMOS transistor 121, and a high voltage (VD) and a low voltage via the PMOS transistor 122. Second switch means 123 serving as second power supply switching means capable of switching the voltage (Va) is alternately provided for every two pixel units arranged in the row direction. Note that these low voltage (Va) or high voltage (VD) is supplied to the gate of the amplification transistor 5 through the reset transistor 4, and the amplification transistor 5 is driven or stopped so as to select or not select the pixel unit. The pixel unit can be selectively controlled.

信号線8(Vsig)は、隣接する画素ユニット11であって、行方向に配列された(2n−1)列目(nは1以上の整数)の画素ユニット11と(2n)列目の画素ユニット11の各増幅トランジスタ5のソース(増幅手段の出力)が共通接続されて垂直方向にn列目として配線されている。同様に、行方向に配列された(2n+1)列目の画素ユニット11と(2n+2)列目の画素ユニット11によって(n+1)列目の信号線8が共有されている。   The signal line 8 (Vsig) is an adjacent pixel unit 11, the pixel unit 11 in the (2n−1) -th column (n is an integer of 1 or more) and the pixel in the (2n) -th column arranged in the row direction. The sources (outputs of the amplification means) of the amplification transistors 5 of the unit 11 are connected in common and wired as the nth column in the vertical direction. Similarly, the (2 + 1) th column pixel unit 11 and the (2n + 2) th column pixel unit 11 arranged in the row direction share the (n + 1) th column signal line 8.

即ち、行方向に隣接する画素ユニット11同士を順次対にして列方向の各共通の信号線8にそれぞれ接続し、各共通の信号線8にそれぞれ信号出力部13のそれぞれが接続されており、垂直駆動部14は、この対となる各画素ユニット11の一方と他方の撮像信号を共通の信号線8から順次読み出すように駆動制御する。この共通の信号線8は、対となる二つの画素ユニット11の各増幅トランジスタ5のソース毎に順次共通接続されており、信号線8のn本目(nは1以上の整数)が(2n−1)列目と(2n)列目との各画素ユニット11によって共有されている。   That is, the pixel units 11 adjacent in the row direction are sequentially paired and connected to the respective common signal lines 8 in the column direction, and the respective signal output units 13 are connected to the respective common signal lines 8 respectively. The vertical drive unit 14 performs drive control so that one and the other imaging signals of each pair of pixel units 11 are sequentially read out from the common signal line 8. The common signal line 8 is sequentially commonly connected for each source of the amplification transistors 5 of the two pixel units 11 to be paired, and the n-th signal line 8 (n is an integer of 1 or more) is (2n−). It is shared by the pixel units 11 in the 1) row and the (2n) row.

信号出力部13は、信号線8の末端部に、水平方向に設けられた制御信号線131aからの制御信号VLによって定電流負荷として駆動制御される定電流負荷手段としてのトランジスタ131と、水平方向に設けられた制御信号線132aからの制御信号PLによってオンオフ制御されて画素ユニット11から信号線8を介した撮像信号の出力を許可可能とする撮像信号出力許可手段としてのトランジスタ132との直列回路が設けられている。これらのトランジスタ131とトランジスタ132との接続点から撮像信号出力を得るようになっている。   The signal output unit 13 includes a transistor 131 as a constant current load means that is driven and controlled as a constant current load by a control signal VL from a control signal line 131a provided in the horizontal direction at the end of the signal line 8, and a horizontal direction. A series circuit with a transistor 132 as an imaging signal output permission means that is ON / OFF controlled by a control signal PL from a control signal line 132a provided in the pixel unit 11 and that allows the output of an imaging signal from the pixel unit 11 via the signal line 8. Is provided. An imaging signal output is obtained from a connection point between the transistor 131 and the transistor 132.

図1では、画素領域を構成する複数の画素ユニット11を行単位で4つ例示的に示したが、画素ユニット11は列方向にも複数設けらており、列方向(垂直方向)の複数の画素ユニット11に対する電源線7および信号線8の接続について図3を用いて説明する。   In FIG. 1, four pixel units 11 constituting the pixel region are exemplarily shown in row units. However, a plurality of pixel units 11 are also provided in the column direction, and a plurality of pixel units 11 in the column direction (vertical direction) are provided. Connection of the power supply line 7 and the signal line 8 to the pixel unit 11 will be described with reference to FIG.

図3において、1ライン目(第1行目)〜3ライン目(第3行目)の各画素ユニット11(リセットトランジスタ4および増幅トランジスタ5の各ドレイン)に対して列毎に電源線7が接続され、一方向に隣の各増幅トランジスタ5のソースに共通接続された共通接続線に各ライン間に共通の信号線8が接続されており、その信号線8の末端部分と接地間に、トランジスタ131とトランジスタ132との直列回路からなる信号出力部13が接続されている。即ち、電源線7は複数の画素ユニット11の列毎に接続され、信号線8は、行方向の一方向に隣の画素ユニット11との二列毎に列方向に共通接続されている。   In FIG. 3, a power supply line 7 is provided for each column with respect to each pixel unit 11 (each drain of the reset transistor 4 and the amplification transistor 5) in the first line (first row) to the third line (third row). A common signal line 8 is connected between each line to a common connection line that is connected and commonly connected to the source of each adjacent amplification transistor 5 in one direction, and between the terminal portion of the signal line 8 and the ground, A signal output unit 13 composed of a series circuit of a transistor 131 and a transistor 132 is connected. That is, the power supply line 7 is connected to each column of the plurality of pixel units 11, and the signal line 8 is commonly connected in the column direction every two columns with the adjacent pixel unit 11 in the row direction.

垂直駆動部14は、トランジスタ駆動信号PAoを出力してPMOSトランジスタ121を駆動制御し、トランジスタ駆動信号PAeを出力してPMOSトランジスタ122を駆動制御し、スイッチ制御信号PHを出力してスイッチ手段123を駆動制御し、リセットトランジスタ駆動線4aにリセットトランジスタ駆動信号RSTを出力してリセットトランジスタ4を駆動制御し、電荷転送トランジスタ駆動線2aに電荷転送トランジスタ駆動信号TXを出力して電荷転送トランジスタ2を駆動制御し、制御信号VLを出力して定電流負荷としてトランジスタ131を駆動制御し、制御信号PLを出力してトランジスタ132を駆動制御することにより、行方向(水平方向)の1ライン毎の各画素ユニット11から各撮像信号を順次読み出し駆動する。   The vertical driver 14 outputs a transistor drive signal PAo to drive and control the PMOS transistor 121, outputs a transistor drive signal PAe to drive and control the PMOS transistor 122, and outputs a switch control signal PH to switch the switch means 123. Drive control is performed, the reset transistor drive signal RST is output to the reset transistor drive line 4a to control the drive of the reset transistor 4, and the charge transfer transistor drive signal TX is output to the charge transfer transistor drive line 2a to drive the charge transfer transistor 2. By controlling, driving the transistor 131 as a constant current load by outputting the control signal VL and controlling the drive of the transistor 132 by outputting the control signal PL, each pixel for each line in the row direction (horizontal direction) Read each image signal sequentially from unit 11 To drive.

したがって、図9に示した従来の増幅型固体撮像装置の構成では、画素ユニット200毎に電源線108および信号線107が垂直方向に各1本、計2本必要とされていた。これに対して、図1に示す本実施形態1の増幅固体撮像装置10の構成では、2列の画素ユニット11により信号線8が共有されており、画素ユニット11当りでは信号線8が0.5本で良いため、垂直方向の電源線108および信号線107では、配線数を2本から1.5本に削減することが可能となる。   Therefore, in the configuration of the conventional amplification type solid-state imaging device shown in FIG. 9, two power supply lines 108 and one signal line 107 are required for each pixel unit 200 in the vertical direction. In contrast, in the configuration of the amplification solid-state imaging device 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the signal line 8 is shared by the pixel units 11 in two columns, and the signal line 8 is equal to 0. Since five lines are sufficient, the number of wirings in the vertical power supply line 108 and the signal line 107 can be reduced from two to 1.5.

また、図9に示した従来の増幅型固体撮像装置の構成では、撮像信号の読み出し動作が終了した画素ユニット200における浮遊拡散部の電位をローレベル状態に保持し、読み出し画素における浮遊拡散部の電位をハイレベル状態として、読み出し行と非読み出し行とで電位差を設ける必要があるために、図9のリセット電源線VRDを水平方向に配線する必要があった。これに対して、図1に示す本実施形態1の増幅型固体撮像装置10の構成では、リセットトランジスタ4のドレインと増幅トランジスタ5のドレインとが共通接続されているので、図9のリセット電源線VRDが必要なくなり、このリセット電源線VRDの分だけ水平方向の配線数を削減することが可能となる。   Further, in the configuration of the conventional amplification type solid-state imaging device shown in FIG. 9, the potential of the floating diffusion portion in the pixel unit 200 that has finished the readout operation of the imaging signal is held at a low level, and the floating diffusion portion of the readout pixel is Since it is necessary to provide a potential difference between the read row and the non-read row by setting the potential to the high level state, it is necessary to wire the reset power supply line VRD of FIG. 9 in the horizontal direction. On the other hand, in the configuration of the amplification type solid-state imaging device 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the drain of the reset transistor 4 and the drain of the amplification transistor 5 are connected in common. VRD is no longer necessary, and the number of wires in the horizontal direction can be reduced by the amount of the reset power supply line VRD.

なお、光電変換素子1は、埋め込み型フォトダイオードを用いることが望ましい。この場合、光電変換素子1から転送トランジスタ2を介して浮遊拡散部3へ電荷転送する際に、電荷転送を完全に行うことが容易となり、残像が発生しない。また、フォトダイオード表面における暗電流発生が抑制されて暗電流が少なくなり、高画質な画像を得ることが可能となる。   The photoelectric conversion element 1 is desirably an embedded photodiode. In this case, when charge is transferred from the photoelectric conversion element 1 to the floating diffusion portion 3 via the transfer transistor 2, it becomes easy to completely transfer the charge and no afterimage is generated. Further, the generation of dark current on the surface of the photodiode is suppressed, the dark current is reduced, and a high-quality image can be obtained.

上記構成により、以下に、本実施形態1の増幅型固体撮像装置10の駆動方法について、図4を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, a driving method of the amplification type solid-state imaging device 10 according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図4は、図1の増幅型固体撮像装置10における動作タイミング例を示し、図1の垂直駆動部14からの各駆動信号のタイミングを示す信号波形図である。   FIG. 4 is a signal waveform diagram showing an example of operation timing in the amplification type solid-state imaging device 10 of FIG. 1 and showing the timing of each drive signal from the vertical drive unit 14 of FIG.

図4に示すように、まず、期間t1において、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号PAoおよびPAeが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線7をそれぞれ電源電圧線側(電源電圧VD)に接続する。これと同時に、信号線8の端末部分のトランジスタ132にローレベルの制御信号PLを出力してこれをオフ状態とすることにより、信号線8に電流が流れないハイインピーダンス状態にする。このハイインピーダンス状態で、リセットトランジスタ駆動信号RSTによってリセットトランジスタ4がオン状態(駆動状態)にすることにより、1ライン毎の各画素ユニット11、即ち、当該行の全ての列における各画素ユニット11が共に、浮遊拡散部3の電位を電源電圧VDにリセットする。このとき、電荷転送トランジスタ駆動信号TXはローレベルで電荷転送トランジスタ2はオフ状態で電荷転送はされず、また、信号線8には電流が流れないハイインピーダンス状態であるため、隣の画素ユニット11と信号線8を共有している影響は、このリセット動作には現れない。   As shown in FIG. 4, first, in the period t1, the switch control signal PH is in the high level state, the transistor drive signals PAo and PAe are both in the low level state, and all the power supply lines 7 in the row direction are respectively connected to the power supply voltage lines. Side (power supply voltage VD). At the same time, a low-level control signal PL is output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8 to turn it off, so that a high impedance state in which no current flows through the signal line 8 is obtained. In this high impedance state, the reset transistor 4 is turned on (driving state) by the reset transistor driving signal RST, whereby each pixel unit 11 for each line, that is, each pixel unit 11 in all the columns of the row is In both cases, the potential of the floating diffusion portion 3 is reset to the power supply voltage VD. At this time, the charge transfer transistor drive signal TX is at a low level, the charge transfer transistor 2 is in an off state, no charge transfer is performed, and no current flows through the signal line 8. The influence of sharing the signal line 8 does not appear in this reset operation.

即ち、行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を2回に分けて順次読み出す前に、行方向の全ての電源線を高電圧に接続すると共に、この行方向の全ての共通信号線を高インピーダンス状態にし、この行方向のリセットトランジスタ4をオン状態にして、行方向の浮遊拡散部3を高電位にリセットする工程を有している。   That is, before the image signals are sequentially read out in two steps from all the pixel units arranged in the row direction, all the power lines in the row direction are connected to a high voltage and all the common signal lines in the row direction are connected. Is set to a high impedance state, the reset transistor 4 in the row direction is turned on, and the floating diffusion portion 3 in the row direction is reset to a high potential.

次に、期間t2では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態のままで電源電圧VD側を選択しており、トランジスタ駆動信号PAoはローレベル状態のままでPMOSトランジスタ121がオン状態を維持して、行方向に隣接する二つの画素ユニット11同士を順次対にした順番が奇数列の電源線7の電位VDoがスイッチ手段123を通して電源電圧VDとされる共に、トランジスタ駆動信号PAeはハイレベル状態となってPMOSトランジスタ122がオフし、行方向に隣接する二つの画素ユニット11同士を順次対にした順番が偶数列の電源線8の電位VDeが図4に点線で示すようにオープン状態(ハイインピーダンス状態)とされる。例えば図1で説明すると、奇数列となる(2n−1)列と(2n+1)列の画素ユニット11への電源線7の電位は電源電圧VDとなり、偶数列となる(2n)列と(2n+2)列の画素ユニット11への電源線7の電位はオープン状態になる。このとき、信号線8の端末部分のトランジスタ132にはハイレベルの制御信号PLを出力してこれをオン状態にして信号線8には電流が流れる。これにより、期間t2では二つが対となった奇数列の各画素ユニット11からリセットレベルReset(o)が読み出される。   Next, in the period t2, the power supply voltage VD side is selected while the switch control signal PH remains in the high level state, the PMOS transistor 121 maintains the on state while the transistor drive signal PAo remains in the low level state, The potential VDo of the power supply line 7 in the odd-numbered column in which the two pixel units 11 adjacent in the row direction are sequentially paired is set to the power supply voltage VD through the switch means 123, and the transistor drive signal PAe is in the high level state. The PMOS transistor 122 is turned off, and the potential VDe of the power supply line 8 in the even-numbered column in which the two pixel units 11 adjacent in the row direction are sequentially paired is in an open state (high impedance state) as shown by a dotted line in FIG. ). For example, referring to FIG. 1, the potential of the power supply line 7 to the pixel units 11 in the (2n-1) and (2n + 1) columns which are odd columns becomes the power supply voltage VD, and the (2n) column and (2n + 2) which are even columns. ) The potential of the power supply line 7 to the pixel units 11 in the column is open. At this time, a high-level control signal PL is output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8 to turn it on, and a current flows through the signal line 8. Thereby, the reset level Reset (o) is read out from each pixel unit 11 in the odd-numbered column paired in the period t2.

期間t3では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態のままで電源電圧VD側を選択しており、トランジスタ駆動信号PAeはローレベルになってPMOSトランジスタ122がオン状態となり、偶数列となる(2n)列と(2n+2)列の画素ユニットの電源線7の電位VDeがスイッチ手段123を通して電源電圧VDとされる共に、トランジスタ駆動信号PAoがハイレベル状態になってPMOSトランジスタ121がオフ状態となり、奇数列となる(2n−1)列と(2n+1)列の画素ユニットの電源線7の電位VDoが図4に点線で示すようにオープン状態(ハイインピーダンス状態)とされる。このときも、信号線8の端末部分のトランジスタ132にはハイレベルの制御信号PLが出力されたままで、これをオン状態にして信号線8には電流が流れる。これにより、時刻t3では偶数列の各画素ユニット11からリセットレベルReset(e)が読み出される。このように、行方向に並んだ各画素ユニット11では、二つ置きに交互に2回に分けてリセットレベルが読み出される。   In the period t3, the power supply voltage VD side is selected while the switch control signal PH remains in the high level state, the transistor drive signal PAe becomes the low level, the PMOS transistor 122 is turned on, and the even number column is set (2n). The potential VDe of the power supply line 7 of the pixel unit of the column and the (2n + 2) column is set to the power supply voltage VD through the switch means 123, and the transistor drive signal PAo is in the high level state, so that the PMOS transistor 121 is turned off. The potential VDo of the power supply line 7 of the pixel units in the (2n-1) and (2n + 1) columns is set to an open state (high impedance state) as indicated by a dotted line in FIG. Also at this time, the high-level control signal PL is still output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8, and this is turned on, and a current flows through the signal line 8. As a result, the reset level Reset (e) is read from each pixel unit 11 in the even-numbered column at time t3. In this manner, in each pixel unit 11 arranged in the row direction, the reset level is read out alternately every other two times.

その後、期間t4では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号PAoおよびPAeが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線7をそれぞれ電源電圧線(電源電圧VD)に接続する。これによって、行方向の全列の電源線7の電位が電源電圧VDとなる。また、電荷転送トランジスタ駆動信号TXがハイレベルになって、電荷転送トランジスタ2がオン状態なり、全列で光電変換素子1からの信号電荷が浮遊拡散部3に電荷転送される。このとき、トランジスタ制御信号PLがローレベルになってトランジスタ132がオフ状態となることにより、信号線8には電流が流れないハイインピーダンス状態のため、信号線8を共有している影響は電荷転送動作には現れない。   Thereafter, in the period t4, the switch control signal PH is in the high level state and the transistor drive signals PAo and PAe are both in the low level state, and all the power supply lines 7 in the row direction are connected to the power supply voltage lines (power supply voltage VD). To do. As a result, the potentials of the power supply lines 7 in all columns in the row direction become the power supply voltage VD. Further, the charge transfer transistor drive signal TX becomes high level, the charge transfer transistor 2 is turned on, and the signal charges from the photoelectric conversion elements 1 are transferred to the floating diffusion portion 3 in all columns. At this time, since the transistor control signal PL becomes a low level and the transistor 132 is turned off, the signal line 8 is in a high impedance state in which no current flows. Therefore, the influence of sharing the signal line 8 is charge transfer. Does not appear in action.

期間t5では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態のままで電源電圧VD側を選択しており、トランジスタ駆動信号PAoはローレベル状態のままでPMOSトランジスタ121がオン状態を維持して、奇数列となる(2n−1)列と(2n+1)列の画素ユニットの電源線7の電位VDoがスイッチ手段123を通して電源電圧VDとされる共に、トランジスタ駆動信号PAeはハイレベル状態となってPMOSトランジスタ122がオフし、偶数列となる(2n)列と(2n+2)列の画素ユニットの電源線8の電位VDeが図4に点線で示すようにオープン状態(ハイインピーダンス状態)とされる。このとき、信号線8の端末部分のトランジスタ132にはハイレベルの制御信号PLを出力してこれをオン状態にして信号線8には電流が流れる。これにより、期間5では奇数列の画素ユニット11から電荷転送後の撮像信号の信号レベルSignal(o)が読み出される。   In the period t5, the power supply voltage VD side is selected while the switch control signal PH remains in the high level state, and the PMOS transistor 121 maintains the on state while the transistor drive signal PAo remains in the low level state. The potential VDo of the power supply line 7 of the pixel units in the (2n-1) and (2n + 1) columns is set to the power supply voltage VD through the switch means 123, and the transistor drive signal PAe becomes a high level state so that the PMOS transistor 122 The potential VDe of the power supply lines 8 of the pixel units in the (2n) and (2n + 2) columns, which are even columns, is turned into an open state (high impedance state) as shown by a dotted line in FIG. At this time, a high-level control signal PL is output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8 to turn it on, and a current flows through the signal line 8. Thereby, in period 5, the signal level Signal (o) of the imaging signal after charge transfer is read from the pixel units 11 in the odd-numbered columns.

期間t6では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態のままで電源電圧VD側を選択しており、トランジスタ駆動信号PAeはローレベルになってPMOSトランジスタ122がオン状態となり、偶数列となる(2n)列と(2n+2)列の画素ユニットの電源線7の電位VDeがスイッチ手段123を通して電源電圧VDとされる共に、トランジスタ駆動信号PAoがハイレベル状態になってPMOSトランジスタ121がオフ状態となり、奇数列となる(2n−1)列と(2n+1)列の画素ユニットの電源線7の電位VDoが図4に点線で示すようにオープン状態(ハイインピーダンス状態)とされる。このときも、信号線8の端末部分のトランジスタ132にはハイレベルの制御信号PLが出力されたままで、これをオン状態にして信号線8には電流が流れる。これにより、期間t6では偶数列の各画素ユニット11から電荷転送後の撮像信号の信号レベルSignal(e)が読み出される。このように、行方向に並んだ各画素ユニット11では、二つ置きに交互に2回に分けて撮像信号の信号レベルが読み出される。
このとき、電荷転送トランジスタ駆動信号TXはローレベルで電荷転送トランジスタ2はオフ状態であり、電荷転送動作は行われていない。
In the period t6, the power supply voltage VD side is selected while the switch control signal PH remains in the high level state, the transistor drive signal PAe becomes the low level, the PMOS transistor 122 is turned on, and the even number column is set (2n). The potential VDe of the power supply line 7 of the pixel unit of the column and the (2n + 2) column is set to the power supply voltage VD through the switch means 123, and the transistor drive signal PAo is in the high level state, so that the PMOS transistor 121 is turned off. The potential VDo of the power supply line 7 of the pixel units in the (2n-1) and (2n + 1) columns is set to an open state (high impedance state) as indicated by a dotted line in FIG. Also at this time, the high-level control signal PL is still output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8, and this is turned on, and a current flows through the signal line 8. Thereby, in the period t6, the signal level Signal (e) of the imaging signal after the charge transfer is read out from each pixel unit 11 in the even-numbered column. In this way, in each pixel unit 11 arranged in the row direction, the signal level of the imaging signal is read out alternately every other two times.
At this time, the charge transfer transistor drive signal TX is at a low level, the charge transfer transistor 2 is in an off state, and no charge transfer operation is performed.

このように、期間t5,t6で、行方向に隣接する二つの画素ユニット11同士を順次対にした順番が奇数となる二本の電源線7に電源電圧を印加して、この行方向に配列された二つ置きの画素ユニット11からの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す工程と、 その後、対にした順番が偶数となる二本の電源線7に電源電圧を印加して、この行方向に配列された残余の二つ置きの画素ユニット11からの撮像信号を全ての信号線8から読み出す工程とを有することにより、行方向に配列された全ての画素ユニット11から撮像信号を2回に分けて順次読み出すように駆動することができる。   In this way, in the periods t5 and t6, the power supply voltage is applied to the two power supply lines 7 in which the order in which the two pixel units 11 adjacent in the row direction are sequentially paired is an odd number, and arranged in this row direction. A step of reading out the image pickup signals from every other two pixel units 11 from all the common signal lines, and then applying a power supply voltage to the two power supply lines 7 in which the paired order is an even number. And reading out the imaging signals from every other two pixel units 11 arranged in the direction from all the signal lines 8, so that the imaging signals are obtained twice from all the pixel units 11 arranged in the row direction. It can be driven so as to be read out sequentially.

最後に、期間t7では、スイッチ制御信号PHがローレベル状態、トランジスタ駆動信号PAoおよびPAeが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線7をそれぞれ低電源電圧線(低電圧Va)に接続する。これによって、全列の電源線7の電位が低電圧Vaに固定される。このとき、トランジスタ制御信号PLがローレベルになってトランジスタ132がオフ状態になることにより、信号線8はオープン状態(ハイインピーダンス状態)となる。このハイインピーダンス状態でリセットトランジスタ駆動信号RSTがハイレベルになってリセットトランジスタ4がオン状態になることにより、当該行の全ての列における画素ユニット11が共に、浮遊拡散部3の電位を低電圧Vaにリセットする。この動作により、当該行の全ての画素ユニット11を非読み出しモード(非選択画素ユニット)に設定することが可能となる。   Finally, in the period t7, the switch control signal PH is in the low level state, and the transistor drive signals PAo and PAe are both in the low level state, and all the power supply lines 7 in the row direction are set to the low power supply voltage lines (low voltage Va). Connect to. As a result, the potentials of the power supply lines 7 in all the columns are fixed to the low voltage Va. At this time, the transistor control signal PL becomes a low level and the transistor 132 is turned off, so that the signal line 8 is in an open state (high impedance state). In this high impedance state, the reset transistor drive signal RST becomes high level and the reset transistor 4 is turned on, so that the pixel units 11 in all the columns of the row all set the potential of the floating diffusion portion 3 to the low voltage Va. Reset to. By this operation, all the pixel units 11 in the row can be set to the non-read mode (non-selected pixel unit).

このように、期間t7で、行方向に配列された全ての画素ユニット11から撮像信号を2回に分けて順次読み出し後に、行方向の全ての電源線を低電圧Vaに設定すると共に、行方向の全ての信号線8をハイインピーダンス状態(トランジスタ132のオフ状態)にして、行方向のリセットトランジスタ4を駆動状態(オン状態)にして、行方向の浮遊拡散部3を低電位にリセットする工程を有している。   As described above, in the period t7, after sequentially reading the imaging signals from all the pixel units 11 arranged in the row direction in two steps, all the power lines in the row direction are set to the low voltage Va and the row direction is set. All the signal lines 8 in a high impedance state (the transistor 132 is in an off state), the row direction reset transistor 4 is in a driving state (an on state), and the row direction floating diffusion portion 3 is reset to a low potential. have.

以上のように、信号線8を2列の画素ユニット11当り1本として配線数が削減された構成としても、全ての列の画素ユニット11からの撮像信号を、二つ置きに2回に分けて容易かつ正確に読み出すことができる。
(実施形態2)
上記実施形態1では、光電変換素子1と電荷転送トランジスタ2の各1個によって受光セットが構成され、画素ユニット11内において、この受光セットが列方向に一つ配列されてた場合について説明したが、本実施形態2では、画素ユニット11内において、この受光セットが列方向に2つ配列されて共通の浮遊拡散部3(増幅トランジスタ5の制御端)に接続されている場合について説明する。
As described above, even if the number of wirings is reduced by using one signal line 8 per two columns of pixel units 11, the image signals from the pixel units 11 of all columns are divided into two every two. Can be read easily and accurately.
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the light receiving set is configured by one each of the photoelectric conversion element 1 and the charge transfer transistor 2, and one light receiving set is arranged in the column direction in the pixel unit 11. In the second embodiment, a case where two light receiving sets are arranged in the column direction and connected to the common floating diffusion portion 3 (control end of the amplification transistor 5) in the pixel unit 11 will be described.

図5は、本発明の実施形態2に係る増幅型固体撮像装置の要部構成を示す回路図である。図5では、増幅型固体撮像装置10Aにおいて画素領域を構成する複数の画素ユニット11Aを行単位(水平方向)でのみ示しており、ここでは図示していないが、通常は、このような行単位の構成が列方向(垂直方向)に複数繰り返されて、複数の画素ユニット11Aが行方向および列方向に二次元マトリクス状に配列されている。なお、図1の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a main configuration of an amplification type solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, in the amplification type solid-state imaging device 10A, the plurality of pixel units 11A constituting the pixel region are shown only in row units (horizontal direction), and are not shown here, but usually in such row units. Is repeated a plurality of times in the column direction (vertical direction), and a plurality of pixel units 11A are arranged in a two-dimensional matrix in the row direction and the column direction. Note that members having the same operational effects as the constituent members of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図5において、増幅型固体撮像装置10Aは、光電変換素子1と転送トランジスタ2の各1個によって受光セット20が構成され、画素ユニット11A内において、二つの受光セット20が列方向(垂直方向)に配列されて共通の浮遊拡散部3(増幅トランジスタ5の制御端)に接続されている。また、行方向(水平方向)に配列された受光セット20間においては、電荷転送トランジスタ駆動線TX1およびTS2がそれぞれ行方向(水平方向)の全ての電荷転送トランジスタ2のゲートに共通接続されている。電荷転送トランジスタ駆動線TX1で電荷転送トランジスタ2を介して電荷転送制御される信号電荷と、電荷転送トランジスタ駆動線TX2で電荷転送トランジスタ2を介して電荷転送制御される電荷とは、それぞれ別に順次読み出される。   In FIG. 5, in the amplification type solid-state imaging device 10A, a light receiving set 20 is configured by one each of the photoelectric conversion element 1 and the transfer transistor 2, and two light receiving sets 20 are arranged in the column direction (vertical direction) in the pixel unit 11A. Are connected to a common floating diffusion section 3 (control end of the amplification transistor 5). Further, between the light receiving sets 20 arranged in the row direction (horizontal direction), the charge transfer transistor drive lines TX1 and TS2 are commonly connected to the gates of all the charge transfer transistors 2 in the row direction (horizontal direction). . The signal charge controlled by the charge transfer transistor drive line TX1 via the charge transfer transistor 2 and the charge controlled by the charge transfer transistor drive line TX2 via the charge transfer transistor 2 are sequentially read out separately. It is.

上記構成により、以下に、本実施形態2の増幅型固体撮像装置10Aの駆動方法について、図6および図7を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, a driving method of the amplification type solid-state imaging device 10A according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.

図6は、図5の増幅型固体撮像装置10Aにおける第mライン目の動作タイミング例を示し、図7は、図5の増幅型固体撮像装置10Aにおける第(m+1)ライン目の動作タイミング例を示し、図5の垂直駆動部14Aからの各駆動信号のタイミングを示す信号波形図である。なお、図6および図7に示す増幅型固体撮像装置10Aの動作タイミング時は、1水平走査期間中のブランキング期間内の一期間に相当している。   6 shows an example of operation timing of the m-th line in the amplification type solid-state imaging device 10A of FIG. 5, and FIG. 7 shows an example of operation timing of the (m + 1) -th line of the amplification-type solid-state imaging device 10A of FIG. FIG. 6 is a signal waveform diagram showing the timing of each drive signal from the vertical drive unit 14A of FIG. The operation timing of the amplification type solid-state imaging device 10A shown in FIGS. 6 and 7 corresponds to one period in the blanking period in one horizontal scanning period.

増幅型固体撮像装置10Aにおける第mライン目(mは1以上の整数;ここではm=1)の動作タイミングとして、図6に示すように、まず、期間t1において、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号PAoおよびPAeが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線7をそれぞれ電源電圧線側(電源電圧VD)に接続する。これと同時に、信号線8の端末部分のトランジスタ132にローレベルの制御信号PLを出力してこれをオフ状態とすることにより、信号線8に電流が流れないハイインピーダンス状態にする。このハイインピーダンス状態で、リセットトランジスタ駆動信号RSTによってリセットトランジスタ4がオン状態(駆動状態)にすることにより、1ライン毎の各画素ユニット11A、即ち、当該行の全ての列における各画素ユニット11Aが共に、浮遊拡散部3の電位を電源電圧VDにリセットする。このとき、電荷転送トランジスタ駆動信号TX1はローレベルで電荷転送トランジスタ2はオフ状態で電荷転送はされず、また、信号線8には電流が流れないハイインピーダンス状態であるため、隣の画素ユニット11Aと信号線8を共有している影響は、このリセット動作には現れない。   As the operation timing of the m-th line (m is an integer equal to or greater than 1; here m = 1) in the amplification type solid-state imaging device 10A, as shown in FIG. 6, first, in the period t1, the switch control signal PH is at a high level. The transistor drive signals PAo and PAe are both in the low level state, and all the power supply lines 7 in the row direction are connected to the power supply voltage line side (power supply voltage VD). At the same time, a low-level control signal PL is output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8 to turn it off, so that a high impedance state in which no current flows through the signal line 8 is obtained. In this high impedance state, when the reset transistor 4 is turned on (driven state) by the reset transistor drive signal RST, each pixel unit 11A for each line, that is, each pixel unit 11A in all the columns of the row is set. In both cases, the potential of the floating diffusion portion 3 is reset to the power supply voltage VD. At this time, the charge transfer transistor drive signal TX1 is at a low level, the charge transfer transistor 2 is in an off state, no charge transfer is performed, and no current flows through the signal line 8, so that the adjacent pixel unit 11A is in a high impedance state. The influence of sharing the signal line 8 does not appear in this reset operation.

次に、期間t2では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態のままで電源電圧VD側を選択しており、トランジスタ駆動信号PAoはローレベル状態のままでPMOSトランジスタ121がオン状態を維持して、行方向に隣接する二つの画素ユニット11A同士を順次対にした順番が奇数列の電源線7の電位VDoがスイッチ手段123を通して電源電圧VDとされる共に、トランジスタ駆動信号PAeはハイレベル状態となってPMOSトランジスタ122がオフし、行方向に隣接する二つの画素ユニット11A同士を順次対にした順番が偶数列の電源線8の電位VDeが図6に点線で示すようにオープン状態(ハイインピーダンス状態)とされる。例えば図5で説明すると、奇数列となる(2n−1)列と(2n+1)列の画素ユニット11Aへの電源線7の電位は電源電圧VDとなり、偶数列となる(2n)列と(2n+2)列の画素ユニット11Aへの電源線7の電位はオープン状態になる。このとき、信号線8の端末部分のトランジスタ132にはハイレベルの制御信号PLを出力してこれをオン状態にして信号線8には電流が流れる。これにより、期間t2では二つが対となった奇数列の各画素ユニット11AからリセットレベルReset(o)が読み出される。   Next, in the period t2, the power supply voltage VD side is selected while the switch control signal PH remains in the high level state, the PMOS transistor 121 maintains the on state while the transistor drive signal PAo remains in the low level state, The potential VDo of the power supply line 7 in the odd-numbered column in which the two pixel units 11A adjacent in the row direction are sequentially paired is set to the power supply voltage VD through the switch means 123, and the transistor drive signal PAe is in the high level state. The PMOS transistor 122 is turned off, and the potential VDe of the power supply line 8 in the even-numbered column in which the two pixel units 11A adjacent in the row direction are sequentially paired is in an open state (high impedance state) as shown by a dotted line in FIG. ). For example, referring to FIG. 5, the potential of the power supply line 7 to the pixel units 11A in the (2n-1) and (2n + 1) columns which are odd columns becomes the power supply voltage VD, and the (2n) column and (2n + 2) which are even columns. ) The potential of the power supply line 7 to the pixel unit 11A in the column is open. At this time, a high-level control signal PL is output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8 to turn it on, and a current flows through the signal line 8. As a result, in the period t2, the reset level Reset (o) is read out from each pixel unit 11A in the odd-numbered column in which two are paired.

期間t3では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態のままで電源電圧VD側を選択しており、トランジスタ駆動信号PAeはローレベルになってPMOSトランジスタ122がオン状態となり、偶数列となる(2n)列と(2n+2)列の画素ユニットの電源線7の電位VDeがスイッチ手段123を通して電源電圧VDとされる共に、トランジスタ駆動信号PAoがハイレベル状態になってPMOSトランジスタ121がオフ状態となり、奇数列となる(2n−1)列と(2n+1)列の画素ユニットの電源線7の電位VDoが図6に点線で示すようにオープン状態(ハイインピーダンス状態)とされる。このときも、信号線8の端末部分のトランジスタ132にはハイレベルの制御信号PLが出力されたままで、これをオン状態にして信号線8には電流が流れる。これにより、時刻t3では偶数列の各画素ユニット11AからリセットレベルReset(e)が読み出される。このように、行方向に並んだ各画素ユニット11Aでは、二つ置きに交互に2回に分けてリセットレベルが読み出される。   In the period t3, the power supply voltage VD side is selected while the switch control signal PH remains in the high level state, the transistor drive signal PAe becomes the low level, the PMOS transistor 122 is turned on, and the even number column is set (2n). The potential VDe of the power supply line 7 of the pixel unit of the column and the (2n + 2) column is set to the power supply voltage VD through the switch means 123, and the transistor drive signal PAo is in the high level state, so that the PMOS transistor 121 is turned off. The potential VDo of the power supply line 7 of the pixel units in the (2n-1) and (2n + 1) columns is set to an open state (high impedance state) as indicated by a dotted line in FIG. Also at this time, the high-level control signal PL is still output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8, and this is turned on, and a current flows through the signal line 8. As a result, the reset level Reset (e) is read from each pixel unit 11A in the even-numbered column at time t3. In this way, in each pixel unit 11A arranged in the row direction, the reset level is read out alternately every other two times.

その後、期間t4では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号PAoおよびPAeが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線7をそれぞれ電源電圧線(電源電圧VD)に接続する。これによって、行方向の全列の電源線7の電位が電源電圧VDとなる。また、電荷転送トランジスタ駆動信号TX1がハイレベルになって、電荷転送トランジスタ2がオン状態なり、全列で光電変換素子1からの信号電荷が浮遊拡散部3に電荷転送される。このとき、トランジスタ制御信号PLがローレベルになってトランジスタ132がオフ状態となることにより、信号線8には電流が流れないハイインピーダンス状態のため、信号線8を共有している影響は電荷転送動作には現れない。   Thereafter, in the period t4, the switch control signal PH is in the high level state and the transistor drive signals PAo and PAe are both in the low level state, and all the power supply lines 7 in the row direction are connected to the power supply voltage lines (power supply voltage VD). To do. As a result, the potentials of the power supply lines 7 in all columns in the row direction become the power supply voltage VD. Further, the charge transfer transistor drive signal TX1 becomes high level, the charge transfer transistor 2 is turned on, and the signal charges from the photoelectric conversion elements 1 are transferred to the floating diffusion portion 3 in all columns. At this time, since the transistor control signal PL becomes a low level and the transistor 132 is turned off, the signal line 8 is in a high impedance state in which no current flows. Therefore, the influence of sharing the signal line 8 is charge transfer. Does not appear in action.

期間t5では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態のままで電源電圧VD側を選択しており、トランジスタ駆動信号PAoはローレベル状態のままでPMOSトランジスタ121がオン状態を維持して、奇数列となる(2n−1)列と(2n+1)列の画素ユニットの電源線7の電位VDoがスイッチ手段123を通して電源電圧VDとされる共に、トランジスタ駆動信号PAeはハイレベル状態となってPMOSトランジスタ122がオフし、偶数列となる(2n)列と(2n+2)列の画素ユニットの電源線8の電位VDeが図6に点線で示すようにオープン状態(ハイインピーダンス状態)とされる。このとき、信号線8の端末部分のトランジスタ132にはハイレベルの制御信号PLを出力してこれをオン状態にして信号線8には電流が流れる。これにより、期間5では二つが対となった奇数列の各画素ユニット11Aから電荷転送後の撮像信号の信号レベルSignal(o)が読み出される。   In the period t5, the power supply voltage VD side is selected while the switch control signal PH remains in the high level state, and the PMOS transistor 121 maintains the on state while the transistor drive signal PAo remains in the low level state. The potential VDo of the power supply line 7 of the pixel units in the (2n-1) and (2n + 1) columns is set to the power supply voltage VD through the switch means 123, and the transistor drive signal PAe becomes a high level state so that the PMOS transistor 122 The potential VDe of the power supply lines 8 of the pixel units in the (2n) and (2n + 2) columns, which are even columns, is turned into an open state (high impedance state) as shown by a dotted line in FIG. At this time, a high-level control signal PL is output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8 to turn it on, and a current flows through the signal line 8. Thereby, in period 5, the signal level Signal (o) of the imaging signal after charge transfer is read out from each pixel unit 11A in the odd-numbered column paired with two.

期間t6では、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態のままで電源電圧VD側を選択しており、トランジスタ駆動信号PAeはローレベルになってPMOSトランジスタ122がオン状態となり、偶数列となる(2n)列と(2n+2)列の画素ユニットの電源線7の電位VDeがスイッチ手段123を通して電源電圧VDとされる共に、トランジスタ駆動信号PAoがハイレベル状態になってPMOSトランジスタ121がオフ状態となり、奇数列となる(2n−1)列と(2n+1)列の画素ユニットの電源線7の電位VDoが図6に点線で示すようにオープン状態(ハイインピーダンス状態)とされる。このときも、信号線8の端末部分のトランジスタ132にはハイレベルの制御信号PLが出力されたままで、これをオン状態にして信号線8には電流が流れる。これにより、期間t6では偶数列の各画素ユニット11Aから電荷転送後の撮像信号の信号レベルSignal(e)が読み出される。このように、行方向に並んだ各画素ユニット11では、二つ置きに交互に2回に分けて撮像信号の信号レベルが読み出される。このとき、電荷転送トランジスタ駆動信号TX1はローレベルで電荷転送トランジスタ2はオフ状態であり、電荷転送動作は行われていない。   In the period t6, the power supply voltage VD side is selected while the switch control signal PH remains in the high level state, the transistor drive signal PAe becomes the low level, the PMOS transistor 122 is turned on, and the even number column is set (2n). The potential VDe of the power supply line 7 of the pixel unit of the column and the (2n + 2) column is set to the power supply voltage VD through the switch means 123, and the transistor drive signal PAo is in the high level state, so that the PMOS transistor 121 is turned off. The potential VDo of the power supply line 7 of the pixel units in the (2n-1) and (2n + 1) columns is set to an open state (high impedance state) as indicated by a dotted line in FIG. Also at this time, the high-level control signal PL is still output to the transistor 132 at the terminal portion of the signal line 8, and this is turned on, and a current flows through the signal line 8. Thereby, in the period t6, the signal level Signal (e) of the imaging signal after the charge transfer is read from each of the even-numbered pixel units 11A. In this way, in each pixel unit 11 arranged in the row direction, the signal level of the imaging signal is read out alternately every other two times. At this time, the charge transfer transistor drive signal TX1 is at a low level, the charge transfer transistor 2 is in an off state, and no charge transfer operation is performed.

最後に、期間t7では、スイッチ制御信号PHがローレベル状態、トランジスタ駆動信号PAoおよびPAeが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線7をそれぞれ低電源電圧線(低電圧Va)に接続する。これによって、全列の電源線7の電位が低電圧Vaに固定される。このとき、トランジスタ制御信号PLがローレベルになってトランジスタ132がオフ状態になることにより、信号線8はオープン状態(ハイインピーダンス状態)となる。このハイインピーダンス状態でリセットトランジスタ駆動信号RSTがハイレベルになってリセットトランジスタ4がオン状態になることにより、当該行の全ての列における画素ユニット11Aが共に、浮遊拡散部3の電位を低電圧Vaにリセットする。この動作により、当該行の全ての画素ユニット11Aを非読み出しモード(非選択画素ユニット)に設定することが可能となる。   Finally, in the period t7, the switch control signal PH is in the low level state, and the transistor drive signals PAo and PAe are both in the low level state, and all the power supply lines 7 in the row direction are set to the low power supply voltage lines (low voltage Va). Connect to. As a result, the potentials of the power supply lines 7 in all the columns are fixed to the low voltage Va. At this time, the transistor control signal PL becomes a low level and the transistor 132 is turned off, so that the signal line 8 is in an open state (high impedance state). In this high impedance state, the reset transistor drive signal RST becomes a high level and the reset transistor 4 is turned on, so that the pixel units 11A in all the columns of the row all set the potential of the floating diffusion portion 3 to the low voltage Va. Reset to. By this operation, all the pixel units 11A in the row can be set to the non-read mode (non-selected pixel unit).

次に、第1ライン目の1水平走査期間のブランキング期間終了後、第2ライン目の1水平走査期間のブランキング期間において、本実施形態2の増幅型固体撮像装置10Aにおける第m+1ライン目(ここではm+1=2)の動作タイミングとして、図7に示しているが、期間t1〜期間t7まで、図6の場合と略同様である。ここでは、期間t4についてのみ説明する。   Next, after the blanking period of the first horizontal scanning period of the first line is finished, in the blanking period of the first horizontal scanning period of the second line, the (m + 1) th line in the amplification type solid-state imaging device 10A of the second embodiment. Although the operation timing of (m + 1 = 2 here) is shown in FIG. 7, it is substantially the same as the case of FIG. 6 from the period t1 to the period t7. Here, only the period t4 will be described.

期間t1〜期間t3終了後の期間t4では、図7に示すように、スイッチ制御信号PHがハイレベル状態、トランジスタ駆動信号PAoおよびPAeが共にローレベル状態とされて、行方向の全ての電源線7をそれぞれ電源電圧線(電源電圧VD)に接続する。これによって、行方向の全列の電源線7の電位が電源電圧VDとなる。また、電荷転送トランジスタ駆動信号TX2がハイレベルになって、電荷転送トランジスタ2がオン状態なり、全列で光電変換素子1からの信号電荷が浮遊拡散部3に電荷転送される。このとき、トランジスタ制御信号PLがローレベルになってトランジスタ132がオフ状態となることにより、信号線8には電流が流れないハイインピーダンス状態のため、信号線8を共有している影響は電荷転送動作には現れない。その後、期間t5〜期間t7が終了すると、第2行目の画素ユニット11Aの動作タイミングが上記のように繰り返される。   In the period t4 after the end of the period t1 to the period t3, as shown in FIG. 7, the switch control signal PH is in the high level state and the transistor drive signals PAo and PAe are both in the low level state. 7 is connected to a power supply voltage line (power supply voltage VD). As a result, the potentials of the power supply lines 7 in all columns in the row direction become the power supply voltage VD. Further, the charge transfer transistor drive signal TX2 becomes high level, the charge transfer transistor 2 is turned on, and the signal charges from the photoelectric conversion elements 1 are transferred to the floating diffusion portion 3 in all columns. At this time, since the transistor control signal PL becomes a low level and the transistor 132 is turned off, the signal line 8 is in a high impedance state in which no current flows. Therefore, the influence of sharing the signal line 8 is charge transfer. Does not appear in action. Thereafter, when the period t5 to the period t7 ends, the operation timing of the pixel unit 11A in the second row is repeated as described above.

上記構成によれば、複数の光電変換素子1によって、浮遊拡散部3、リセットトランジスタ4および増幅トランジスタ5が共有されることになる。撮像装置としては、一つの光電変換素子1によって1画素が構成されるため、画素当りのトランジスタ数を削減することができ、画素面積内における光電変換素子1の面積割合を実効的に拡大できて、受光感度の増大に有利となる。   According to the above configuration, the floating diffusion unit 3, the reset transistor 4, and the amplification transistor 5 are shared by the plurality of photoelectric conversion elements 1. As an imaging device, one pixel is constituted by one photoelectric conversion element 1, so that the number of transistors per pixel can be reduced, and the area ratio of the photoelectric conversion element 1 within the pixel area can be effectively expanded. This is advantageous for increasing the light receiving sensitivity.

なお、上記実施形態2では、画素ユニット11A内において、二つの受光セット20が列方向(垂直方向)に配列されて共通の浮遊拡散部3(増幅トランジスタ5の制御端)に接続されている場合について説明したが、これに限らず、画素ユニット11A内において、3または4、それ以上の受光セット20が列方向(垂直方向)に配列されて共通の浮遊拡散部3(増幅トランジスタ5の制御端)に接続されていてもよい。受光セット20は、列方向(垂直方向)に3以上並べて、行方向の複数の電荷転送トランジスタ2を電荷転送トランジスタ駆動線TX1、TX2、TX3、TX4、・・・などにそれぞれ共通接続させる構成とすることもできる。
(実施形態3)
上記実施形態1では、電源線7は、画素ユニット11毎に独立に引き出されて電源電圧が供給可能になっている場合について説明したが、本実施形態3では、電源線7は、対となる二つの画素ユニット11毎に共通に引き出されて電源電圧が供給可能になっている場合について説明する。
In the second embodiment, in the pixel unit 11A, the two light receiving sets 20 are arranged in the column direction (vertical direction) and connected to the common floating diffusion portion 3 (control end of the amplification transistor 5). However, the present invention is not limited to this, and in the pixel unit 11A, three or four or more light receiving sets 20 are arranged in the column direction (vertical direction), and the common floating diffusion unit 3 (the control terminal of the amplification transistor 5). ) May be connected. The light receiving set 20 has a configuration in which three or more of the light receiving sets 20 are arranged in the column direction (vertical direction), and the plurality of charge transfer transistors 2 in the row direction are commonly connected to the charge transfer transistor drive lines TX1, TX2, TX3, TX4,. You can also
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the case where the power supply line 7 is drawn independently for each pixel unit 11 and the power supply voltage can be supplied has been described. However, in the third embodiment, the power supply line 7 is paired. A case where the power supply voltage can be supplied by being drawn in common to the two pixel units 11 will be described.

図10は、本発明の実施形態3に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。なお、図1の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。   FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of a main part of an amplification type solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention. Note that members having the same operational effects as the constituent members of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図10において、本実施形態3の増幅型固体撮像装置10Bは、行方向に隣接する二つの画素ユニット11の信号出力端同士を順次対にして列方向の各信号線8にそれぞれ共通接続し、かつこの対となる二つの画素ユニット11の組み合わせから行方向で一方向に1列ずれて隣接する二つの画素ユニット11毎に電源線7が共通接続されており、この電源線7に対応する二つの画素ユニット11毎に、例えば高電圧VD、低電圧Vaのように電源電圧が交互に異なるように出力可能とされている。この場合にも、リセットトランジスタ4および増幅トランジスタ5の電源供給端が列方向の電源線7に共通接続されている。   In FIG. 10, the amplification type solid-state imaging device 10B according to the third embodiment is connected in common to each signal line 8 in the column direction by sequentially pairing the signal output ends of two pixel units 11 adjacent in the row direction. In addition, a power line 7 is commonly connected to two adjacent pixel units 11 that are shifted by one column in one direction in the row direction from the combination of the two pixel units 11 that form a pair. For each pixel unit 11, for example, output is possible such that the power supply voltage is alternately different, such as a high voltage VD and a low voltage Va. Also in this case, the power supply terminals of the reset transistor 4 and the amplification transistor 5 are commonly connected to the power supply line 7 in the column direction.

具体的には、信号線8のn本目(nは1以上の整数)が(2n−1)列目(nは1以上の整数)と(2n)列目の二つの画素ユニット11によって共有されて共通に引き出され、また、電源線7のn本目(nは1以上の整数)が(2n−2)列目および(2n−1)列目の二つの画素ユニット11を対とし、電源線7の(n+1)本目が(2n)列目および(2n+1)列目の二つの画素ユニット11を対としている。これらの二つの対にそれぞれ各電源線7をそれぞれ介して供給される電源電圧を、選択画素ユニットと非選択画素ユニット、これを反転した非選択画素ユニットと選択画素ユニットに順次なるように異ならしめている。   Specifically, the n-th signal line 8 (n is an integer of 1 or more) is shared by the two pixel units 11 in the (2n-1) -th column (n is an integer of 1 or more) and the (2n) -th column. The n-th power supply line 7 (n is an integer of 1 or more) is paired with the two pixel units 11 in the (2n-2) -th column and the (2n-1) -th column. The (n + 1) th row of 7 is paired with the two pixel units 11 in the (2n) th row and the (2n + 1) th row. The power supply voltage supplied to each of these two pairs via the respective power supply lines 7 is made to be different sequentially for the selected pixel unit and the non-selected pixel unit, and the non-selected pixel unit and the selected pixel unit obtained by inverting the selected pixel unit. Yes.

本実施形態3でも、信号読出駆動部としての垂直駆動部14は、行方向の全ての画素ユニット11の撮像信号を、行方向に隣接する二つの画素ユニット11同士を順次対にした順番が奇数番目となる共通の電源線7に対応した各画素ユニット11と、対にした順番が偶数番目となる共通の電源線7に対応した各画素ユニット11との2回に分けて順次読み出すように駆動制御する。   Also in the third embodiment, the vertical drive unit 14 as the signal readout drive unit has an odd order in which the imaging signals of all the pixel units 11 in the row direction are sequentially paired with two pixel units 11 adjacent in the row direction. The pixel unit 11 corresponding to the second common power line 7 and the pixel unit 11 corresponding to the common power line 7 corresponding to the even numbered common power line 7 are sequentially read in two times. Control.

上記構成により、以下に、本実施形態3の増幅型固体撮像装置10Bの駆動方法についても、図4の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。   With the above configuration, the driving method of the amplification type solid-state imaging device 10B according to the third embodiment is also the same as in the case of FIG.

したがって、列方向の各信号線8の配線数が、画素ユニット11当り1本から0.5本に低減することができ、さらに、二つの画素ユニット11の2列(例えば(2n−2)列目と(2n−1)列目)に電源線7が共通に接続されているから、列方向の各電源線7の配線数も、画素ユニット11当り1本から0.5本に低減することができる。   Therefore, the number of signal lines 8 in the column direction can be reduced from 1 to 0.5 per pixel unit 11, and two columns (for example, (2n-2) columns of two pixel units 11 can be used. Since the power supply lines 7 are commonly connected to the (2n-1) th column), the number of power supply lines 7 in the column direction is also reduced from one to 0.5 per pixel unit 11. Can do.

なお、本実施形態3では、特に説明しなかったが、本実施形態3の増幅型固体撮像装置の画素ユニット11に、上記実施形態2(図5)の画素ユニット11Aとして受光セット20を適用することもできてトランジスタ素子の削減効果を奏する。この場合にも、光電変換素子1と電荷転送トランジスタ2の各1個によって受光セット20が構成され、画素ユニット11A内において、受光セット20が列方向に複数配列(例えば二つ)されて共通の浮遊拡散部3に接続されている。   Although not specifically described in Embodiment 3, the light receiving set 20 is applied to the pixel unit 11 of the amplification type solid-state imaging device of Embodiment 3 as the pixel unit 11A of Embodiment 2 (FIG. 5). This can also reduce the number of transistor elements. Also in this case, each of the photoelectric conversion element 1 and the charge transfer transistor 2 constitutes the light receiving set 20, and in the pixel unit 11A, a plurality of light receiving sets 20 are arranged in the column direction (for example, two) and are shared. It is connected to the floating diffusion part 3.

また、本実施形態3のように、対となる二つの画素ユニット11毎に電源線7が共通接続されている場合には、隣の対となる二つの画素ユニット11からの電流パスを防ぐためにダイオードなどの整流素子を加えたり、選択画素ユニットとならない程度の電圧を印加するようにしてもよい。   Further, as in the third embodiment, when the power supply line 7 is commonly connected to every two pixel units 11 that form a pair, in order to prevent a current path from the two pixel units 11 that form an adjacent pair. A rectifying element such as a diode may be added, or a voltage that does not become a selected pixel unit may be applied.

以上により、上記実施形態1〜3によれば、2次元状に配列された光電変換素子1と、光電変換素子1からの信号電荷を浮遊拡散部3へ電荷転送する電荷転送トランジスタ2と、浮遊拡散部3の電位をリセットするリセットトランジスタ4と、浮遊拡散部3の電位を増幅して撮像信号として読み出す増幅トランジスタ5とを有し、リセットトランジスタ4のドレインと増幅トランジスタ5のドレインが列方向に配線された電源線7に共通接続されると共に、増幅トランジスタ5のソースは列方向に配線された信号線8に接続されて画素ユニット11が構成され、(2n−1)列目(nは1以上の整数)と(2n)列目の各画素ユニット11(または11A)によってn列目の信号線8が共有されている。また、これに加えて、上記実施形態3では、(2n−2)列目と(2n−1)列目の各画素ユニット11によってn列目の電源線5が共有されている。これによって、増幅型固体撮像装置の画素内トランジスタ数を削減すると共に、配線数を大幅に低減することができる。   As described above, according to the first to third embodiments, the two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements 1, the charge transfer transistor 2 that transfers the signal charges from the photoelectric conversion element 1 to the floating diffusion unit 3, and the floating A reset transistor 4 that resets the potential of the diffusion unit 3 and an amplification transistor 5 that amplifies the potential of the floating diffusion unit 3 and reads it as an imaging signal. The drain of the reset transistor 4 and the drain of the amplification transistor 5 are arranged in the column direction. The pixel unit 11 is configured by being commonly connected to the wired power supply line 7 and the source of the amplification transistor 5 being connected to the signal line 8 wired in the column direction, and the (2n-1) th column (n is 1). The nth column signal line 8 is shared by each pixel unit 11 (or 11A) in the (2n) th column. In addition, in the third embodiment, the power line 5 of the nth column is shared by the pixel units 11 of the (2n-2) th column and the (2n-1) th column. As a result, the number of transistors in the pixel of the amplification type solid-state imaging device can be reduced and the number of wirings can be greatly reduced.

なお、上記実施形態1〜3では、特に説明しなかったが、行方向に隣接する二つの画素ユニット11同士を順次対にし、この対にした二つの画素ユニット11からそれぞれまたは共通に電源線7を引き出し、この対となる二つの画素ユニット11の組み合わせから行方向で一方向に1列ずれて隣接する二つの画素ユニット11毎に共通の信号線8を接続したが、これに限らず、単に、行方向に隣接する二つの画素ユニット11同士を順次対にして列方向の各共通信号線8にそれぞれ接続し、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、当該対となる二つの画素ユニット11毎に2回に分けて順次読み出すように駆動制御する構成としてもよい。この場合に、当該対となる二つの画素ユニット11の組み合わせから行方向で一方向に1列ずれて隣接する二つの画素ユニット11毎に電源電圧が交互に異なるように電源線7に出力可能としてもよい。また、この2回に分けて撮像信号を順次読み出すのを、3回に分けて撮像信号を順次読み出してもよいし、4回に分けて撮像信号を順次読み出してもよく、複数回に分けて撮像信号を順次読み出してもよい。   Although not particularly described in the first to third embodiments, two pixel units 11 adjacent to each other in the row direction are sequentially paired, and the two power supply lines 7 are commonly used from the paired pixel units 11 respectively. The common signal line 8 is connected to each of the two adjacent pixel units 11 that are shifted by one column in the row direction from the combination of the two pixel units 11 that form a pair. Two pixel units 11 adjacent in the row direction are sequentially paired and connected to each common signal line 8 in the column direction, and image signals of all the pixel units in the row direction are connected to the two pixel units in the pair. The drive control may be performed so that the data is sequentially read out twice every 11 times. In this case, it is possible to output to the power supply line 7 so that the power supply voltage is alternately different for every two adjacent pixel units 11 that are shifted by one column in one direction in the row direction from the combination of the two pixel units 11 in the pair. Also good. In addition, the imaging signal may be sequentially read out in two times, the imaging signal may be sequentially read out in three times, the imaging signal may be sequentially read out in four times, or divided into a plurality of times. You may read an imaging signal sequentially.

即ち、行方向に隣接する複数の画素ユニット11同士を順次対にして列方向の各共通信号線8にそれぞれ接続し、垂直駆動部14は、行方向の全ての画素ユニット11の撮像信号を、対となる複数の画素ユニット11毎に複数回に分けて順次読み出すように駆動制御するものである。   That is, a plurality of pixel units 11 adjacent in the row direction are sequentially paired and connected to each common signal line 8 in the column direction, and the vertical drive unit 14 captures image signals of all the pixel units 11 in the row direction. The drive control is performed so as to sequentially read out a plurality of times for each of a plurality of pairs of pixel units 11.

また、上記実施形態1〜3では、同じ画素ユニット11のリセットトランジスタ4および増幅トランジスタ5の各ドレインが列方向に配線された電源線7に共通接続されている場合について説明したが、これに限らず、リセットトランジスタ4および増幅トランジスタ5の各ドレインが、列方向に配線された電源線7と、これ以外の図9の従来技術のようなリセット電源線VRDに接続されていてもよい。   In the first to third embodiments, the case where the drains of the reset transistor 4 and the amplification transistor 5 of the same pixel unit 11 are commonly connected to the power supply line 7 wired in the column direction has been described. Instead, the drains of the reset transistor 4 and the amplifying transistor 5 may be connected to the power supply line 7 wired in the column direction and other reset power supply lines VRD as in the prior art of FIG.

さらに、上記実施形態1〜3では、1画素ユニット置きに読み出すように構成したが、これに限らず、信号線の対となる二つの画素ユニットの組み合わせから行方向で一方向に1列ずれて隣接する二つの画素ユニット毎に電源電圧が交互に異なるように電源線に出力可能としてもよい。また、この場合、本発明の増幅型固体撮像装置における信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にした順番が奇数となる二本または共通の電源線に対応した各画素ユニットと、該対にした順番が偶数となる二本または共通の電源線に対応した各画素ユニットとの2回に分けて順次読み出すように駆動制御するようにしてもよい。このような読み出し方も可能であるが、上記実施形態1〜3のように、1画素ユニット置きに読み出す方がより好ましい。   Furthermore, in Embodiments 1 to 3 described above, reading is performed every other pixel unit. However, the present invention is not limited to this, and one column is shifted in one direction in the row direction from the combination of two pixel units that form a pair of signal lines. It may be possible to output to the power supply line so that the power supply voltage is alternately different for every two adjacent pixel units. In this case, the signal readout driving unit in the amplification type solid-state imaging device of the present invention has an odd order in which the imaging signals of all the pixel units in the row direction are sequentially paired with two pixel units adjacent in the row direction. The pixel units corresponding to the two or common power supply lines and the pixel units corresponding to the two or common power supply lines corresponding to the two or common power supply lines that are even in order are sequentially read in two steps. You may make it drive-control. Although such a reading method is also possible, it is more preferable to read every other pixel unit as in the first to third embodiments.

さらに、上記実施形態1〜3では、特に説明しなかったが、上記実施形態1〜3の固体撮像装置10、10Aまたは10Bを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態1〜3の固体撮像装置10、10Aまたは10Bを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。   Further, although not particularly described in the first to third embodiments, a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera using the solid-state imaging device 10, 10A, or 10B of the first to third embodiments as an imaging unit. An electronic information device having an image input device such as an image input camera, a scanner, a facsimile, or a camera-equipped mobile phone will be described. The electronic information device according to the present invention performs high-quality image data obtained by using the solid-state imaging device 10, 10A, or 10B according to any of the first to third embodiments of the present invention as an imaging unit, and then performs predetermined signal processing for recording. A memory unit such as a recording medium for recording, a display means such as a liquid crystal display device for displaying the image data on a display screen such as a liquid crystal display screen after performing predetermined signal processing for display, and the image data for communication It has at least one of a communication unit such as a transmission / reception device that performs communication processing after performing predetermined signal processing, and an image output unit that prints (prints) and outputs (prints out) the image data.

以上のように、本発明の好ましい実施形態1〜3を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1〜3に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1〜3の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable Embodiment 1-3 of this invention, this invention should not be limited and limited to this Embodiment 1-3. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments 1 to 3 of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

本発明は、画素部に増幅機能を有するAPS型イメージセンサなどの増幅型固体撮像装置およびその駆動方法、この増幅型固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、画素サイズを縮小化させるために選択トランジスタが削減され、さらに、列方向の信号線の配線数が画素ユニット当り1本から0.5本に削減され、水平方向の配線数も削減されるため、配線数を大幅に減らして装置構成を簡略化することができる。さらに、画素ユニット内に光電変換素子と転送トランジスタの各一個からなる受光セットを垂直方向に複数設けて、共通の浮遊拡散部に接続することにより、1光電変換素子当りのトランジスタ数を大幅に削減して、開口率をさらに向上させることもできる。   The present invention relates to an amplification type solid-state imaging device such as an APS type image sensor having an amplification function in a pixel portion and a driving method thereof, for example, a digital video camera and a digital device using the amplification type solid-state imaging device as an image input device in an imaging portion. In the field of electronic information equipment such as digital cameras such as still cameras, image input cameras, scanners, facsimiles, and camera-equipped mobile phone devices, the number of select transistors is reduced to reduce the pixel size, and the signal in the column direction Since the number of lines is reduced from 1 to 0.5 per pixel unit and the number of lines in the horizontal direction is also reduced, the number of lines can be greatly reduced and the device configuration can be simplified. Furthermore, the number of transistors per photoelectric conversion element can be greatly reduced by providing a plurality of light receiving sets each consisting of one photoelectric conversion element and one transfer transistor in the pixel unit in the vertical direction and connecting them to a common floating diffusion. Thus, the aperture ratio can be further improved.

本発明の実施形態1に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part structural example of the amplification type solid-state imaging device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の光電変換素子が埋め込み型の場合の要部縦断面図である。It is a principal part longitudinal cross-sectional view in case the photoelectric conversion element of FIG. 1 is an embedded type. 図1の増幅型固体撮像装置において、列方向に配列された各画素ユニットと電源線および信号線との接続状態を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a connection state between each pixel unit arranged in a column direction, a power supply line, and a signal line in the amplification type solid-state imaging device of FIG. 1. 図1の増幅型固体撮像装置における動作タイミング例を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows the example of operation timing in the amplification type solid-state imaging device of FIG. 本発明の実施形態2に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part structural example of the amplification type solid-state imaging device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図5の増幅型固体撮像装置における動作タイミング例を示す信号波形図である。FIG. 6 is a signal waveform diagram illustrating an example of operation timing in the amplification type solid-state imaging device of FIG. 5. 図5の増幅型固体撮像装置における動作タイミング例を示す信号波形図である。FIG. 6 is a signal waveform diagram illustrating an example of operation timing in the amplification type solid-state imaging device of FIG. 5. 従来の増幅型固体撮像装置の画素構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the pixel structural example of the conventional amplification type solid-state imaging device. 従来の他の増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of a principal part structure of the other conventional amplification type solid-state imaging device. 本発明の実施形態3に係る増幅型固体撮像装置の要部構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part structural example of the amplification type solid-state imaging device which concerns on Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光電変換素子
2 電荷転送トランジスタ(電荷転送手段)
3 浮遊拡散部(増幅手段の制御端)
4 リセットトランジスタ(リセット手段)
5 増幅トランジスタ(増幅手段)
7 電源線
8 信号線
10、10A、10B 増幅型固体撮像装置
11、11A 画素ユニット
12 電源出力部
121 PMOSトランジスタ(第1高電圧スイッチ手段)
122 PMOSトランジスタ(第2高電圧スイッチ手段)
123 スイッチ手段(電源切換手段)
13 信号出力部
131、132 トランジスタ
131a、132a 制御信号線
14、14A 垂直駆動部(信号読出駆動部)
15 水平読出部
20 受光セット
PH スイッチ制御信号(電源切換制御信号)
PAo トランジスタ駆動信号(第1駆動信号)
PAe トランジスタ駆動信号(第2駆動信号)
Va 低電圧
VD 高電圧
VDo、VDe 電源線の電位
PL、VL トランジスタ制御信号
RST リセットトランジスタ駆動信号
TX、TX1、TX2 電荷転送トランジスタ駆動信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoelectric conversion element 2 Charge transfer transistor (charge transfer means)
3 Floating diffusion part (control end of amplification means)
4 Reset transistor (reset means)
5 Amplifying transistor (amplifying means)
Reference Signs List 7 power line 8 signal line 10, 10A, 10B amplification type solid-state imaging device 11, 11A pixel unit 12 power output unit 121 PMOS transistor (first high voltage switch means)
122 PMOS transistor (second high voltage switching means)
123 switch means (power switching means)
13 Signal output unit 131, 132 Transistor 131a, 132a Control signal line 14, 14A Vertical drive unit (signal read drive unit)
15 Horizontal readout unit 20 Light receiving set PH Switch control signal (Power switch control signal)
PAo transistor drive signal (first drive signal)
PAe Transistor drive signal (second drive signal)
Va Low voltage VD High voltage VDo, VDe Power line potential PL, VL Transistor control signal RST Reset transistor drive signal TX, TX1, TX2 Charge transfer transistor drive signal

Claims (30)

受光領域に行方向および列方向に二次元状に複数配列され、該受光領域からの信号電荷を増幅して撮像信号を得る増幅手段が設けられた画素ユニットと、該画素ユニットを制御して、該画素ユニットから撮像信号を読み出し駆動する信号読出駆動部とを有し、
行方向に隣接する複数の画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる複数の画素ユニット毎に複数回に分けて順次読み出すように駆動制御する増幅型固体撮像装置。
A plurality of two-dimensional arrangements in the light receiving region in the row direction and the column direction, and a pixel unit provided with amplification means for amplifying the signal charge from the light receiving region to obtain an imaging signal, and controlling the pixel unit, A signal readout drive unit that reads out and drives an imaging signal from the pixel unit;
A plurality of pixel units adjacent in the row direction are sequentially paired and connected to each common signal line in the column direction, and the signal readout driving unit forms the pair of image signals from all the pixel units in the row direction. An amplification type solid-state imaging device that performs drive control so as to sequentially read out a plurality of times for each of a plurality of pixel units.
前記対となる複数の画素ユニット毎に信号読出用の電源電圧を複数回に分けて供給する請求項1に記載の増幅型固体撮像装置。   The amplification type solid-state imaging device according to claim 1, wherein a power supply voltage for signal reading is supplied in a plurality of times for each of the plurality of pixel units as a pair. 前記行方向に隣接する二つの画素ユニット同士を順次対にして列方向の各共通信号線にそれぞれ接続し、該信号読出駆動部は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該対となる二つの画素ユニット毎に2回に分けて順次読み出すように駆動制御する請求項1に記載の増幅型固体撮像装置。   Two pixel units adjacent to each other in the row direction are sequentially paired and connected to each common signal line in the column direction, and the signal readout drive unit receives the imaging signals of all the pixel units in the row direction. The amplification type solid-state imaging device according to claim 1, wherein drive control is performed so that each of the two pixel units is sequentially read in two steps. 前記対となる二つの画素ユニット毎に信号読出用の電源電圧を2回に分けて供給する請求項3に記載の増幅型固体撮像装置。   The amplification type solid-state imaging device according to claim 3, wherein the power supply voltage for signal readout is supplied in two times for each of the two pixel units that form a pair. 前記画素ユニットは、画像光を信号電荷に変換する光電変換素子と、該光電変換素子からの信号電荷を浮遊拡散部へ電荷転送する電荷転送手段と、該浮遊拡散部の電位をリセットするリセット手段とを有し、前記増幅手段は、該浮遊拡散部の電位を増幅して前記撮像信号として読み出し可能とし、前記共通信号線は、前記対となる複数の画素ユニットの増幅手段の出力端毎に共通接続されている請求項1〜4のいずれかに記載の増幅型固体撮像装置。   The pixel unit includes a photoelectric conversion element that converts image light into a signal charge, a charge transfer unit that transfers a signal charge from the photoelectric conversion element to a floating diffusion unit, and a reset unit that resets the potential of the floating diffusion unit And the amplifying means amplifies the potential of the floating diffusion section so that it can be read out as the imaging signal, and the common signal line is provided for each output terminal of the amplifying means of the plurality of pixel units to be paired. The amplification type solid-state imaging device according to claim 1, which is commonly connected. 前記リセット手段および前記増幅手段の電源供給端が列方向の電源線に共通接続されている請求項5に記載の増幅型固体撮像装置。   The amplification type solid-state imaging device according to claim 5, wherein power supply ends of the reset unit and the amplification unit are commonly connected to a power line in a column direction. 前記画素ユニットは、前記光電変換素子、前記電荷転送手段、前記リセット手段および前記増幅手段のみ有している請求項5に記載の増幅型固体撮像装置。   The amplification type solid-state imaging device according to claim 5, wherein the pixel unit includes only the photoelectric conversion element, the charge transfer unit, the reset unit, and the amplification unit. 前記共通信号線のn本目(nは1以上の整数)が(2n)列目(nは1以上の整数)と(2n+1)列目の二つの画素ユニットによって共有されている請求項3または4に記載の増幅型固体撮像装置。   5. The n-th common signal line (n is an integer of 1 or more) is shared by two pixel units in a (2n) -th column (n is an integer of 1 or more) and a (2n + 1) -th column. The amplification type solid-state imaging device described in 1. 前記電源線は、前記画素ユニット毎に独立に引き出されて電源電圧が供給可能になっている請求項6または8に記載の増幅型固体撮像装置。 9. The amplification type solid-state imaging device according to claim 6, wherein the power supply line is independently drawn for each of the pixel units so that a power supply voltage can be supplied. 前記画素ユニットに対して各種電源を切り換え可能とする電源出力部と、該画素ユニットからの撮像信号を共通信号線を介して出力可能とする信号出力部とを更に有し、前記信号読出駆動部は、該画素ユニット、該電源出力部および該信号出力部を制御して、該画素ユニットから撮像信号を出力させて該信号出力部から読み出し駆動する請求項1〜9のいずれかに記載の増幅型固体撮像装置。   The signal readout drive unit further includes a power output unit capable of switching various power sources to the pixel unit, and a signal output unit capable of outputting an imaging signal from the pixel unit via a common signal line. The amplification according to claim 1, wherein the pixel unit, the power output unit, and the signal output unit are controlled to output an imaging signal from the pixel unit and read out and drive from the signal output unit. Type solid-state imaging device. 前記電源出力部は、低電圧を出力する低電圧源と、高電圧を出力する高電圧源と、該高電圧源と該低電圧源を切り換え可能とする電源切換手段とを有する請求項10に記載の増幅型固体撮像装置。   The power supply output unit includes: a low voltage source that outputs a low voltage; a high voltage source that outputs a high voltage; and a power supply switching unit that enables switching between the high voltage source and the low voltage source. The amplification type solid-state imaging device described. 前記高電圧をオン・オフ制御する第1高電圧スイッチ手段と、該高電圧をオン・オフ制御する第2高電圧スイッチ手段を更に有し、前記電源切換手段は、該第1高電圧スイッチ手段を介した高電圧と前記低電圧を切り換え可能とする第1電源切換手段と、該第2高電圧スイッチ手段を介した高電圧と該低電圧を切り換え可能とする第2電源切換手段とが、行方向に配列された画素ユニット毎に交互に設けられている請求項10に記載の増幅型固体撮像装置。   The first high voltage switch means for controlling on / off of the high voltage and the second high voltage switch means for controlling on / off of the high voltage are further included, and the power supply switching means includes the first high voltage switch means. A first power supply switching means capable of switching between the high voltage via the low voltage and the low voltage, and a second power supply switching means capable of switching between the high voltage via the second high voltage switch means and the low voltage, The amplification type solid-state imaging device according to claim 10, wherein the amplification type solid-state imaging device is alternately provided for each pixel unit arranged in the row direction. 前記低電圧と前記高電圧は、前記リセット手段を介して前記増幅手段の制御端に供給されて、該増幅手段により選択画素ユニットまたは非選択画素ユニットに選択制御可能とされている請求項11または12に記載の増幅型固体撮像装置。   12. The low voltage and the high voltage are supplied to a control terminal of the amplifying unit via the reset unit, and the selected pixel unit or the non-selected pixel unit can be selectively controlled by the amplifying unit. 12. The amplification type solid-state imaging device according to 12. 前記信号出力部は、前記画素ユニットから前記共通信号線を介した撮像信号の出力を許可可能とする撮像信号出力許可手段と定電流負荷手段との直列回路を有している請求項10に記載の増幅型固体撮像装置。   The said signal output part has a series circuit of the imaging signal output permission means and the constant current load means which permit permission of the output of the imaging signal from the said pixel unit via the said common signal line. Amplification type solid-state imaging device. 前記電源線は複数の画素ユニットの列毎に共通接続され、前記信号線は、行方向の一方向に隣接する二つの画素ユニットに対応する画素ユニットの2列毎にその列方向に共通接続されており、該信号線の末端部分と接地間に前記信号出力部が接続されている請求項6または9に記載の増幅型固体撮像装置。   The power supply line is commonly connected for each column of a plurality of pixel units, and the signal line is commonly connected in the column direction for every two columns of pixel units corresponding to two pixel units adjacent in one direction in the row direction. The amplification type solid-state imaging device according to claim 6, wherein the signal output unit is connected between a terminal portion of the signal line and the ground. 前記信号読出駆動部は、第1駆動信号を出力して前記第1高電圧スイッチ手段を駆動制御し、第2駆動信号を出力して前記第2高電圧スイッチ手段を駆動制御し、電源切換制御信号を出力して前記電源切換手段を駆動制御して、前記低電圧と、該第1高電圧スイッチ手段または該第2高電圧スイッチ手段のオンによる前記高電圧と、該第1高電圧スイッチ手段または該第2高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とのいずれかを選択する請求項15に記載の増幅型固体撮像装置。   The signal read drive unit outputs a first drive signal to drive and control the first high voltage switch means, outputs a second drive signal to drive and control the second high voltage switch means, and power supply switching control A signal is output to drive and control the power supply switching means, and the low voltage, the high voltage when the first high voltage switch means or the second high voltage switch means is turned on, and the first high voltage switch means The amplification type solid-state imaging device according to claim 15, wherein one of a high impedance state by turning off the second high voltage switch means is selected. 前記ハイインピーダンス状態は、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニットを2回に分けて順次読み出すときに、前記第1高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、前記第2高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態と、該第2高電圧スイッチ手段のオンによる高電圧および、該第1高電圧スイッチ手段のオフによるハイインピーダンス状態とが順次選択され、
前記低電圧は、該行方向の全ての画素ユニットの撮像信号の読み出し後に選択される請求項16に記載の増幅型固体撮像装置。
In the high impedance state, when the imaging signals of all the pixel units in the row direction are sequentially read out in two times adjacent to the two pixel units in the row direction, the high impedance state is turned on by turning on the first high voltage switch means. A voltage and a high impedance state by turning off the second high voltage switch means, a high voltage by turning on the second high voltage switch means, and a high impedance state by turning off the first high voltage switch means are sequentially selected. ,
The amplification type solid-state imaging device according to claim 16, wherein the low voltage is selected after readout of imaging signals of all pixel units in the row direction.
前記信号読出駆動部は、リセット駆動信号を出力して前記リセット手段を駆動制御して前記電源出力部からの電圧に前記増幅手段の制御端をリセットした後に、電荷転送駆動信号を出力して前記電荷転送手段を駆動制御して前記光電変換素子の信号電荷を該増幅手段の制御端に電荷転送することにより、電荷転送された信号電荷による電位に応じて該増幅手段の出力端から撮像信号を読み出す請求項5に記載の増幅型固体撮像装置。   The signal read drive unit outputs a reset drive signal to drive and control the reset unit to reset a control terminal of the amplification unit to a voltage from the power supply output unit, and then outputs a charge transfer drive signal to output the charge transfer drive signal. By driving and controlling the charge transfer means to transfer the signal charge of the photoelectric conversion element to the control end of the amplifying means, an imaging signal is output from the output end of the amplifying means in accordance with the potential due to the signal charge transferred. The amplification type solid-state imaging device according to claim 5, which is read out. 前記信号読出駆動部は、負荷制御信号を出力して前記定電流負荷手段を駆動制御すると共に、行方向の全ての画素ユニットの撮像信号を、該行方向に隣接する二つの画素ユニットを順次読み出す時にのみ、出力許可制御信号を出力して前記撮像信号出力許可手段を駆動制御して前記撮像信号の出力を許可する請求項14に記載の増幅型固体撮像装置。   The signal readout driving unit outputs a load control signal to drive and control the constant current load unit, and sequentially reads out image pickup signals of all pixel units in the row direction from two pixel units adjacent in the row direction. 15. The amplification type solid-state imaging device according to claim 14, wherein only when the output permission control signal is output, the imaging signal output permission means is driven to permit output of the imaging signal. 前記光電変換素子と前記電荷転送手段の各1個によって受光セットが構成され、前記画素ユニット内において、該受光セットが列方向に複数配列されて共通の前記浮遊拡散部に接続されている請求項5に記載の増幅型固体撮像装置。   A light receiving set is constituted by each one of the photoelectric conversion element and the charge transfer means, and a plurality of the light receiving sets are arranged in a column direction in the pixel unit and connected to the common floating diffusion portion. 5. The amplification type solid-state imaging device according to 5. 前記電荷転送手段が電荷転送トランジスタで構成されており、行方向に配列された前記受光セット間において、該電荷転送トランジスタを駆動制御するための電荷転送トランジスタ駆動線が該電荷転送トランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている請求項20に記載の増幅型固体撮像装置。   The charge transfer means comprises a charge transfer transistor, and a charge transfer transistor drive line for driving and controlling the charge transfer transistor is common to the gate of the charge transfer transistor between the light receiving sets arranged in a row direction. 21. The amplification type solid-state imaging device according to claim 20, wherein the amplification type solid-state imaging device is connected to the signal readout driving unit. 前記リセット手段がリセットトランジスタで構成されており、行方向に配列された画素ユニット間において、該リセットトランジスタを駆動制御するリセットトランジスタ駆動線が該リセットトランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている請求項5、18および20のいずれかに記載の増幅型固体撮像装置。   The reset means includes a reset transistor, and a reset transistor drive line for driving and controlling the reset transistor is commonly connected to a gate of the reset transistor between the pixel units arranged in a row direction. The amplification type solid-state imaging device according to claim 5, wherein the amplification type solid-state imaging device is connected to. 前記電荷転送手段が電荷転送トランジスタで構成されており、行方向に配列された画素ユニット間において、該電荷転送トランジスタを駆動制御する電荷転送トランジスタ駆動線が該電荷転送トランジスタのゲートに共通接続されて前記信号読出駆動部に接続されている請求項5または18に記載の増幅型固体撮像装置。   The charge transfer means is constituted by a charge transfer transistor, and a charge transfer transistor drive line for driving and controlling the charge transfer transistor is commonly connected to a gate of the charge transfer transistor between pixel units arranged in a row direction. The amplification type solid-state imaging device according to claim 5 or 18, connected to the signal readout driving unit. 前記リセット手段がリセットトランジスタで構成されており、該リセットトランジスタは、デプレッション型のMOS型トランジスタである請求項5および18〜20のいずれかに記載の増幅型固体撮像装置。   The amplification type solid-state imaging device according to any one of claims 5 and 18 to 20, wherein the reset means includes a reset transistor, and the reset transistor is a depletion type MOS transistor. 前記光電変換素子は、埋め込み型フォトダイオードである請求項5に記載の増幅型固体撮像装置。   The amplification type solid-state imaging device according to claim 5, wherein the photoelectric conversion element is an embedded photodiode. 前記埋め込みフォトダイオードは、一方導電型ウェル領域内に他方導電型層が形成され、該他方導電型層の表面部に暗電流防止用の一方導電型表面層が設けられて該他方導電型層が埋め込まれている請求項25に記載の増幅型固体撮像装置。 In the buried photodiode, the other conductivity type layer is formed in the one conductivity type well region, the one conductivity type surface layer for preventing dark current is provided on the surface of the other conductivity type layer, and the other conductivity type layer is The amplification type solid-state imaging device according to claim 25, which is embedded. 請求項3または5に記載の増幅型固体撮像装置を駆動する増幅型固体撮像装置の駆動方法であって、
行方向に隣接する二つの画素ユニットの一方の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された画素ユニットの一方からの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第1工程と、
その後、該二つの画素ユニットの他方の電源線に電源電圧を印加して、該行方向に配列された残余の画素ユニットからの撮像信号を全ての共通信号線から読み出す第2工程とを有し、
行方向に配列された全ての画素ユニットから撮像信号を該第1工程および該第2工程の2回に分けて順次読み出すように駆動する増幅型固体撮像装置の駆動方法。
A method of driving an amplification type solid-state imaging device for driving the amplification type solid-state imaging device according to claim 3,
A first step of applying a power supply voltage to one power supply line of two pixel units adjacent to each other in the row direction and reading out an imaging signal from one of the pixel units arranged in the row direction from all common signal lines;
And then applying a power supply voltage to the other power supply line of the two pixel units to read out image signals from the remaining pixel units arranged in the row direction from all the common signal lines. ,
A method for driving an amplification type solid-state imaging device, wherein driving is performed so as to sequentially read out imaging signals from all pixel units arranged in a row direction in two steps of the first step and the second step.
前記第1工程および前記第2工程後、行方向の全ての電源線を低電圧に設定すると共に、該行方向の全ての共通信号線をハイインピーダンス状態にして、該行方向の前記リセット手段を駆動状態にして、該行方向の前記浮遊拡散部を低電位にリセットする第3工程を有する請求項27に記載の増幅型固体撮像装置の駆動方法。   After the first step and the second step, all the power lines in the row direction are set to a low voltage, and all the common signal lines in the row direction are set to a high impedance state, and the reset means in the row direction is 28. The driving method of an amplification type solid-state imaging device according to claim 27, further comprising a third step of resetting the floating diffusion portion in the row direction to a low potential in a driving state. 前記第1工程前に、行方向の全ての電源線を高電圧に接続すると共に、行方向の全ての共通信号線をハイインピーダンス状態にし、該行方向の前記リセット手段を駆動状態にして、該行方向の前記浮遊拡散部を高電位にリセットする第4工程を有する請求項27または28に記載の増幅型固体撮像装置の駆動方法。   Before the first step, all power lines in the row direction are connected to a high voltage, all common signal lines in the row direction are set in a high impedance state, and the reset means in the row direction is set in a driving state, 29. The driving method of an amplification type solid-state imaging device according to claim 27 or 28, further comprising a fourth step of resetting the floating diffusion portion in the row direction to a high potential. 請求項1〜26に記載の増幅型固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器。 An electronic information device using the amplification type solid-state imaging device according to claim 1 for an imaging unit.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010016056A (en) * 2008-07-01 2010-01-21 Canon Inc Photoelectric conversion device
JP2012209342A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Fujifilm Corp Solid state image sensor and imaging apparatus
JP2013150110A (en) * 2012-01-18 2013-08-01 Olympus Corp Imaging device and endoscope device
JP2014179640A (en) * 2014-05-07 2014-09-25 Canon Inc Photoelectric conversion device
JP2015144316A (en) * 2015-04-20 2015-08-06 ソニー株式会社 Semiconductor integrated circuit, electronic device, solid-state imaging device, and imaging device
US9627432B2 (en) 2010-09-03 2017-04-18 Sony Corporation Semiconductor integrated circuit, electronic device, solid-state imaging apparatus, and imaging apparatus

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04283965A (en) * 1991-03-13 1992-10-08 Hitachi Ltd Solid-state image pickup element
JP2000078475A (en) * 1998-09-02 2000-03-14 Canon Inc Image pickup device and image pickup system using the same
JP2000152086A (en) * 1998-11-11 2000-05-30 Canon Inc Image pickup device and image pickup system
JP2004512776A (en) * 2000-10-26 2004-04-22 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Image sensor
JP2004172950A (en) * 2002-11-20 2004-06-17 Sony Corp Solid-state image pickup device
JP2004266565A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for driving solid-state image pickup device
JP2005198239A (en) * 2003-12-29 2005-07-21 Hynix Semiconductor Inc Image sensor with improved sensitivity and method for driving the same
JP2005311736A (en) * 2004-04-22 2005-11-04 Sony Corp Solid-state imaging apparatus and drive method of the solid-state imaging apparatus

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04283965A (en) * 1991-03-13 1992-10-08 Hitachi Ltd Solid-state image pickup element
JP2000078475A (en) * 1998-09-02 2000-03-14 Canon Inc Image pickup device and image pickup system using the same
JP2000152086A (en) * 1998-11-11 2000-05-30 Canon Inc Image pickup device and image pickup system
JP2004512776A (en) * 2000-10-26 2004-04-22 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Image sensor
JP2004172950A (en) * 2002-11-20 2004-06-17 Sony Corp Solid-state image pickup device
JP2004266565A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for driving solid-state image pickup device
JP2005198239A (en) * 2003-12-29 2005-07-21 Hynix Semiconductor Inc Image sensor with improved sensitivity and method for driving the same
JP2005311736A (en) * 2004-04-22 2005-11-04 Sony Corp Solid-state imaging apparatus and drive method of the solid-state imaging apparatus

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010016056A (en) * 2008-07-01 2010-01-21 Canon Inc Photoelectric conversion device
US9627432B2 (en) 2010-09-03 2017-04-18 Sony Corporation Semiconductor integrated circuit, electronic device, solid-state imaging apparatus, and imaging apparatus
US9691806B2 (en) 2010-09-03 2017-06-27 Sony Corporation Semiconductor integrated circuit, electronic device, solid-state imaging apparatus, and imaging apparatus
JP2012209342A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Fujifilm Corp Solid state image sensor and imaging apparatus
JP2013150110A (en) * 2012-01-18 2013-08-01 Olympus Corp Imaging device and endoscope device
JP2014179640A (en) * 2014-05-07 2014-09-25 Canon Inc Photoelectric conversion device
JP2015144316A (en) * 2015-04-20 2015-08-06 ソニー株式会社 Semiconductor integrated circuit, electronic device, solid-state imaging device, and imaging device

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