JP2008148327A - Shift register circuit, shift clock generating circuit and image processor - Google Patents

Shift register circuit, shift clock generating circuit and image processor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shift register circuit capable of preventing leakage of data, without the increase in noise-mixing, and of generating selection signals with accurate timing, and to provide a shift clock generating circuit and an image processor. <P>SOLUTION: The shift register circuit comprises a plurality of data transfer elements 81, provided with an input-side transfer gate which is turned on by a first shift clock to fetch the data and an output-side transfer gate which is turned on, after the input-side transfer gate is turned off by a second shift clock and is turned off, before the input-side transfer gate is turned on, to output the data fetched via the input-side transfer gate in the on period; and a means for making the selection signals output from the data transfer elements 81 of respective stages, by cascade-connecting the plurality of data transfer elements 81 and supplying the first and second shift clocks, to the plurality of data transfer elements 81. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、イメージセンサのセルの駆動等に好適なシフトレジスタ回路、シフトクロック発生回路及び画像処理装置に関する。   The present invention relates to a shift register circuit, a shift clock generation circuit, and an image processing apparatus suitable for driving a cell of an image sensor.

半導体イメージセンサは、種々の画像入力装置に利用されている。最近、その中で、閾値電圧変調方式のMOS型固体撮像素子が、CCD(電荷結合素子)の高性能画質、及びCMOSの低消費電力を兼ね備え,画質の劣化を抑えたほか,高密度化および低コスト化を実現するものとして注目されている。   Semiconductor image sensors are used in various image input devices. Recently, the threshold voltage modulation MOS type solid-state imaging device has high performance image quality of CCD (Charge Coupled Device) and low power consumption of CMOS. It is attracting attention as a way to reduce costs.

閾値電圧変調方式のMOS型固体撮像素子の技術は、例えば、特開平11−195778号公報に開示されている。閾値電圧変調方式のMOS型固体撮像素子では、初期化、蓄積及び読出しの3つの状態を繰り返すことによって、各画素のキャリアポケットに蓄積された光発生電荷に基づく画像信号が取り出される。初期化状態の期間は、残留電荷をキャリアポケット内から排出する期間である。蓄積状態の期間は、センサセルに電荷を蓄積する期間である。読出状態の期間は、蓄積された電荷量を電圧変調して読み出す期間である。   A technique of a threshold voltage modulation type MOS solid-state imaging device is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-195778. In a threshold voltage modulation type MOS solid-state imaging device, an image signal based on the photogenerated charges accumulated in the carrier pocket of each pixel is taken out by repeating the three states of initialization, accumulation and readout. The period of the initialization state is a period for discharging residual charges from the carrier pocket. The accumulation state period is a period during which charges are accumulated in the sensor cell. The period of the read state is a period in which the accumulated charge amount is read out by voltage modulation.

この種のイメージセンサにおいては、センサセルをマトリクス状に配列し、一列毎に選択して初期化、読み出しを行う。そして、読み出した一列分のセンサセルの画素情報を、一旦、ラインメモリに記憶させ、ラインメモリから順に1画素分ずつ選択して読み出すことで、画像出力を得ている。   In this type of image sensor, sensor cells are arranged in a matrix, selected for each column, and initialized and read. Then, the pixel information of the read sensor cells for one column is temporarily stored in the line memory, and the image output is obtained by selecting and reading one pixel at a time from the line memory.

マトリクス状に配列されたセンサセルの水平方向及び垂直方向の駆動や、ラインメモリからの読み出しのために、駆動センサ列(行)、読み出しメモリを選択するためのシフトレジスタが採用される。   In order to drive the sensor cells arranged in a matrix in the horizontal direction and the vertical direction, and to read from the line memory, a drive sensor column (row) and a shift register for selecting a read memory are employed.

シフトレジスタは複数のDFF(データフリップフロップ)を縦続接続して構成される。DFFはデータ端Dに入力される信号をクロック端CKに入力されるクロックCKによって取込み、反転クロック端XCKに入力される反転クロックXCKによって出力端Q,Q1から出力する。出力端Q1の出力を次段のDFFのデータ端Dに与えることで、初段のDFFに入力された信号を次段のDFFに順次転送しながら、各段の選択信号出力として取り出すことができる。各段の選択信号出力を、駆動センサ列(行)や読み出しメモリの各段を順次選択するための選択信号として用いる。   The shift register is configured by cascading a plurality of DFFs (data flip-flops). The DFF takes in the signal input to the data terminal D by the clock CK input to the clock terminal CK, and outputs it from the output terminals Q and Q1 by the inverted clock XCK input to the inverted clock terminal XCK. By providing the output of the output terminal Q1 to the data terminal D of the next stage DFF, the signal input to the first stage DFF can be taken out as the selection signal output of each stage while being sequentially transferred to the next stage DFF. The selection signal output of each stage is used as a selection signal for sequentially selecting each stage of the drive sensor column (row) and readout memory.

特開平11−195778号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-195778

ところで、シフトレジスタを駆動するシフトクロックとしては、クロックCKとその反転信号XCKとの1相のクロックが用いられる。   By the way, as a shift clock for driving the shift register, a one-phase clock of the clock CK and its inverted signal XCK is used.

各DFFは、入力側及び出力側にCMOSスイッチを有している。入力側のCMOSスイッチはクロックCKの立下り(反転信号XCKの立上り)でオンし、立上りでオフする。出力側のCMOSスイッチはクロックCKの立上り(反転信号XCKの立下り)でオンし、立下りでオフする。入力側のCMOSスイッチがクロックCKの立下り(反転信号XCKの立上り)でオンすることによってデータが取込まれて保持される。入力側のCMOSスイッチがオフし、出力側のCMOSスイッチがクロックCKの立上り(反転信号XCKの立下り)でオンすることによって、取込んだデータは出力側に転送されて保持され、出力端Q,Q1から出力される。   Each DFF has CMOS switches on the input side and output side. The CMOS switch on the input side is turned on at the falling edge of the clock CK (the rising edge of the inverted signal XCK) and turned off at the rising edge. The CMOS switch on the output side is turned on at the rising edge of the clock CK (falling edge of the inverted signal XCK) and turned off at the falling edge. When the CMOS switch on the input side is turned on at the falling edge of the clock CK (the rising edge of the inverted signal XCK), data is captured and held. When the CMOS switch on the input side is turned off and the CMOS switch on the output side is turned on at the rising edge of the clock CK (falling edge of the inverted signal XCK), the captured data is transferred to the output side and held, and the output terminal Q , Q1.

ところが、伝送帯域の制限やノイズの混入等によって、クロックCK,XCKの波形がなまってしまうことがあり、波形の立上り,立下りの開始から閾値レベルを越えるまでの中間電位の時間が長くなることがある。即ち、シフトクロックのハイ(H)レベル/ロー(L)レベルの切換えに要する時間が長くなって、入力側のCMOSスイッチがオフとなる前に出力側のCMOSスイッチがオンになってしまうことがある。つまり、シフトレジスタ内の全てのCMOSスイッチがオンしてしまうことになり、クロックタイミングに拘わらずデータがDFFを順次伝送(データ筒抜け)されてしまい、各段から正常なタイミングで選択信号を出力することができなくなってしまう。   However, the waveform of the clocks CK and XCK may be lost due to the limitation of the transmission band, noise mixing, etc., and the time of the intermediate potential from the start of the waveform rise and fall until the threshold level is exceeded becomes longer. There is. That is, the time required for switching the high (H) level / low (L) level of the shift clock becomes long, and the output side CMOS switch is turned on before the input side CMOS switch is turned off. is there. In other words, all the CMOS switches in the shift register are turned on, and data is sequentially transmitted through the DFF (data cylinder omission) regardless of the clock timing, and a selection signal is output at a normal timing from each stage. It becomes impossible to do.

そこで、シフトクロックのH/Lの切換を早くする(tr/tf(立上げ/立下げ)を急峻にする)方法が考えられる。クロックドライバの駆動能力を大きくすることによって、急峻なtr/tf特性を有するシフトクロックを生成することができる。   Therefore, a method of speeding up the H / L switching of the shift clock (tr / tf (rising / falling) sharply) can be considered. By increasing the driving capability of the clock driver, a shift clock having steep tr / tf characteristics can be generated.

しかしながら、クロックドライバの駆動能力を大きくして、クロックのH/Lの切換えを短時間に行おうとすると、シフトクロックのH/Lの切換えに伴って発生するノイズのレベルも大きくなってしまう。発生したノイズはセンサの画素読み出し信号線等に悪影響を与えて、出力される画像データに大レベルのノイズが混入してしまうという問題があった。   However, if the driving capability of the clock driver is increased to switch the clock H / L in a short time, the level of noise generated with the shift clock H / L switching also increases. The generated noise has an adverse effect on the pixel readout signal line of the sensor, and there is a problem that a large level of noise is mixed in the output image data.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ノイズの混入を増大させることなく、データの筒抜けを防止して正確なタイミングで選択信号を発生させることができるシフトレジスタ回路、シフトクロック発生回路及び画像処理装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem, and a shift register circuit and a shift clock capable of generating a selection signal at an accurate timing by preventing data from being missed without increasing noise contamination. An object is to provide a generation circuit and an image processing apparatus.

本発明に係るシフトレジスタ回路は、第1のシフトクロックによってオンしてデータを取込む入力側トランスファゲートと、第2のシフトクロックによって前記入力側トランスファゲートがオフした後にオンすると共に前記入力側トランスファゲートがオンする前にオフして、オン期間に前記入力側トランスファゲートを介して取込んだデータを出力する出力側トランスファゲートとを具備する複数のデータ転送素子と、前記複数のデータ転送素子を縦続接続して前記複数のデータ転送素子に前記第1及び第2のシフトクロックを供給することにより各段の前記データ転送素子から選択信号を出力させる手段とを具備したことを特徴とする。   The shift register circuit according to the present invention includes an input-side transfer gate that is turned on by a first shift clock and captures data, and is turned on after the input-side transfer gate is turned off by a second shift clock and the input-side transfer gate. A plurality of data transfer elements comprising: an output-side transfer gate that is turned off before the gate is turned on and outputs data taken in through the input-side transfer gate during the on-period; and And a means for outputting a selection signal from the data transfer elements in each stage by supplying the first and second shift clocks to the plurality of data transfer elements in a cascade connection.

このような構成によれば、入力側トランスファゲートは第1のシフトクロックによってオンしてデータを取込む。入力側トランスファゲートがオフになった後、出力側トランスファゲートが第2のシフトクロックによってオンになって、入力側トランスファゲートを介して取込まれたデータを出力する。入力側トランスファゲートと出力側トランスファゲートとが同時にオンしないので、縦続接続された複数のデータ転送素子をデータが筒抜けしてしまうことはなく、各段のデータ転送素子から正常なタイミングで選択信号が出力される。従って、データの筒抜けを防止するために、第1及び第2のシフトクロックの切換えを急峻にする必要はなく、クロックの発生時に生じるノイズの増大を防ぎ、ノイズ混入の増大を防止することができる。   According to such a configuration, the input-side transfer gate is turned on by the first shift clock and takes in data. After the input side transfer gate is turned off, the output side transfer gate is turned on by the second shift clock, and the data taken in via the input side transfer gate is output. Since the input-side transfer gate and the output-side transfer gate are not turned on at the same time, the data does not pass through a plurality of cascade-connected data transfer elements, and a selection signal is sent from the data transfer element at each stage at a normal timing. Is output. Therefore, it is not necessary to make the switching between the first and second shift clocks steep in order to prevent the data from falling off the cylinder, and it is possible to prevent an increase in noise generated when the clock is generated and to prevent an increase in noise mixing. .

また、前記入力側トランスファゲート及び出力側トランスファゲートは、前記第1のシフトクロック及びその反転信号並びに第2のシフトクロック及びその反転信号によってオン,オフすることを特徴とする。   The input-side transfer gate and the output-side transfer gate are turned on and off by the first shift clock and its inverted signal, and the second shift clock and its inverted signal.

このような構成によれば、入力側トランスファゲート及び出力側トランスファゲートは、第1のシフトクロック及びその反転信号並びに第2のシフトクロック及びその反転信号によってオン,オフする。これにより、確実なデータ転送が可能であり、正確なタイミングの選択信号を得ることができる。   According to such a configuration, the input-side transfer gate and the output-side transfer gate are turned on and off by the first shift clock and its inverted signal and the second shift clock and its inverted signal. Thereby, reliable data transfer is possible, and a selection signal with an accurate timing can be obtained.

また、前記第1のシフトクロックと第2のシフトクロックとは異なる位相のクロックであり、互いに同時には論理レベルが変化しないことを特徴とする。   Further, the first shift clock and the second shift clock are clocks having different phases, and the logic level does not change at the same time.

このような構成によれば、入力側トランスファゲート及び出力側トランスファゲートは、第1又は第2のシフトクロックの論理レベルが変化することによってオン,オフする。第1及び第2のクロックが異なる位相で、互いに同時には論理レベルが変化しないので、入力側トランスファゲート及び出力側トランスファゲートを同時にオンさせないことができる。これにより、各段のデータ転送素子から正常なタイミングで選択信号が得られる。   According to such a configuration, the input-side transfer gate and the output-side transfer gate are turned on and off when the logic level of the first or second shift clock changes. Since the first and second clocks have different phases and their logic levels do not change at the same time, the input-side transfer gate and the output-side transfer gate cannot be turned on simultaneously. As a result, a selection signal can be obtained from the data transfer element at each stage at a normal timing.

また、前記入力側及び出力側トランスファゲートは、第1及び第2のシフトクロックの一方極性の論理レベルでオンし他方極性の論理レベルでオフし、前記第1及び第2のシフトクロックは、一方のシフトクロックが前記他方極性の論理レベルである期間内に他方のシフトクロックが前記一方極性の論理レベル期間を終了することを特徴とする。   The input-side and output-side transfer gates are turned on at one polarity logic level of the first and second shift clocks and turned off at the other polarity logic level, and the first and second shift clocks are The other shift clock ends the one-polar logic level period within a period in which the other shift clock is at the other-polar logic level.

このような構成によれば、第1のシフトクロックの一方極性によって入力側トランスファゲートがオンとなる。第1のシフトクロックが一方極性である場合には、第2のシフトクロックは他方極性であり、第2のシフトクロックの他方極性の期間に第1のクロックの一方極性が終了する。従って、入力側トランスファゲートがオフになった後に出力側トランスファゲートがオンとなる。同様に、出力側トランスファゲートがオフになった後に入力側トランスファゲートがオンとなる。こうして、データの筒抜けが防止される。   According to such a configuration, the input-side transfer gate is turned on by the one polarity of the first shift clock. When the first shift clock has one polarity, the second shift clock has the other polarity, and one polarity of the first clock ends during the other polarity period of the second shift clock. Therefore, the output side transfer gate is turned on after the input side transfer gate is turned off. Similarly, the input-side transfer gate is turned on after the output-side transfer gate is turned off. In this way, data omission is prevented.

本発明に係るシフトクロック発生回路は、入力クロックに同期した第1のシフトクロックを発生する手段と、前記第1のシフトクロックとは異なる位相のクロックであって、互いに同時には論理レベルが変化しない第2のシフトクロックを発生する手段とを具備したことを特徴とする。   The shift clock generation circuit according to the present invention is a clock having a phase different from that of the means for generating the first shift clock synchronized with the input clock and the first shift clock, and the logic level does not change at the same time. Means for generating a second shift clock.

このような構成によれば、第1のシフトクロックは入力クロックに同期している。第2のシフトクロックは第1のシフトクロックとは異なる位相で、互いに同時には論理レベルが変化しない。従って、これらの第1及び第2のシフトクロックを、例えばデータ転送素子の入力側及び出力側トランスファゲートに供給することにより、入力側及び出力側トランスファゲートを同時にオンさせなくすることができる。   According to such a configuration, the first shift clock is synchronized with the input clock. The second shift clock has a phase different from that of the first shift clock, and the logic level does not change at the same time. Therefore, by supplying these first and second shift clocks to, for example, the input side and output side transfer gates of the data transfer element, the input side and output side transfer gates can be prevented from being turned on simultaneously.

また、前記第1及び第2のシフトクロックは、一方のシフトクロックが他方極性の論理レベルである期間内に他方のシフトクロックが一方極性の論理レベル期間を終了することを特徴とする。   Further, the first and second shift clocks are characterized in that one shift clock ends a logic level period of one polarity within a period in which one shift clock has a logic level of the other polarity.

このような構成によれば、一方極性の論理レベルは相手のクロックの他方極性の論理レベル期間に終了するので、一方極性の論理レベルによる作用と他方極性の論理レベルによる作用とを時間的に分離させることができる。   According to such a configuration, since the logic level of one polarity ends in the period of the logic level of the other polarity of the other clock, the action due to the logic level of one polarity and the action due to the logic level of the other polarity are temporally separated. Can be made.

本発明に係る画像処理装置は、上記シフトレジスタ回路からの選択信号を用いて、マトリクス状に配置された画像セルの駆動を制御したことを特徴とする。   An image processing apparatus according to the present invention controls driving of image cells arranged in a matrix using a selection signal from the shift register circuit.

このような構成によれば、シフトレジスタ回路がデータの筒抜けを防止しているので、画像セルの確実な駆動が可能となる。また、データの筒抜けの防止のために、ノイズの混入が増大することもない。   According to such a configuration, since the shift register circuit prevents the data from coming off the cylinder, the image cell can be reliably driven. In addition, the mixing of noise does not increase in order to prevent data loss.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係るシフトレジスタ回路を示す回路図である。図2は図1中のDFFの具体的な構成を示す回路図である。また、図3は図1のシフトレジスタ回路にシフトクロックを供給するシフトクロック発生回路を示す回路図である。また、図4は図1のシフトレジスタ回路を用いたイメージセンサLSIを示す回路図であり、図5は図4のイメージセンサが組込まれた画像処理装置を示すブロック図である。また、図6はドレイン・ゲート電圧供給回路の構成を示す回路図であり、図7はソース電圧供給回路の構成を示す回路図であり、図8はセンサセルへ印加するバイアス電圧を説明するための図であり、図9はセンサの読み出しラインとクリアラインを説明するための図であり、図10垂直同期信号と水平同期信号のタイミングを示すタイミングチャートであり、図11はイメージセンサLSIのタイミングジェネレータの構成を示す回路ブロック図であり、図12はHブランキング期間における各状態における各信号の状態を説明するためのタイミングチャートである。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a shift register circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of the DFF in FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing a shift clock generating circuit for supplying a shift clock to the shift register circuit of FIG. 4 is a circuit diagram showing an image sensor LSI using the shift register circuit of FIG. 1, and FIG. 5 is a block diagram showing an image processing apparatus in which the image sensor of FIG. 4 is incorporated. 6 is a circuit diagram showing the configuration of the drain / gate voltage supply circuit, FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the source voltage supply circuit, and FIG. 8 is a diagram for explaining the bias voltage applied to the sensor cell. FIG. 9 is a diagram for explaining the readout line and the clear line of the sensor. FIG. 10 is a timing chart showing the timing of the vertical synchronization signal and the horizontal synchronization signal. FIG. 11 is a timing generator of the image sensor LSI. FIG. 12 is a timing chart for explaining the state of each signal in each state during the H blanking period.

本実施の形態においては、シフトレジスタ回路のシフトクロックとして、互いに相補的にH/Lを切り替える2相のクロック及びその反転クロックであって、各相のクロック(反転クロック)同士は相互に同時にはH/Lの切換えが行われない信号を用いることにより、データ筒抜けの発生を防止するようになっている。   In this embodiment, as a shift clock of the shift register circuit, a two-phase clock that switches H / L in a complementary manner and an inverted clock thereof, and the clocks of each phase (inverted clocks) are not synchronized with each other. By using a signal that is not switched between H / L, the occurrence of missing data cylinders is prevented.

先ず、図4乃至図12を参照して、図1のシフトレジスタ回路を利用したイメージセンサ及び画像処理装置について説明する。
図5は、固体撮像装置であるイメージセンサLSI(大規模集積回路)1と、信号処理装置である信号処理LSI2からなる画像処理装置の構成を示すブロック構成図である。イメージセンサLSI1は、2次元の固体撮像装置であり、光学像を光電変換して、光学像に基づく画素信号を信号処理LSI2へ供給する。
信号処理LSI2は、受信した各画素信号に対して予め決められた信号処理を施して、画像信号を出力する。
First, an image sensor and an image processing apparatus using the shift register circuit of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an image processing apparatus including an image sensor LSI (large scale integrated circuit) 1 that is a solid-state imaging device and a signal processing LSI 2 that is a signal processing apparatus. The image sensor LSI 1 is a two-dimensional solid-state imaging device, photoelectrically converts an optical image, and supplies a pixel signal based on the optical image to the signal processing LSI 2.
The signal processing LSI 2 performs predetermined signal processing on each received pixel signal and outputs an image signal.

イメージセンサLSI1は、センサセルアレイ3と、クリアライン用シフトレジスタ4と、読み出しライン用シフトレジスタ5と、垂直ドライブ回路6と、昇圧回路7と、レギュレータ8と、蓄積信号用ラインメモリ9と、オフセット信号用ラインメモリ10と、水平シフトレジスタ11と、出力アンプ12と、タイミングジェネレータ13とを含む。タイミングジェネレータ13は、レジスタ14と3線シリアルインターフェース15を含む。クリア用シフトレジスタ4、読み出しライン用シフトレジスタ5及び水平シフトレジスタ11において、後述する図1のシフトレジスタ回路を使用するようになっている。   The image sensor LSI 1 includes a sensor cell array 3, a clear line shift register 4, a read line shift register 5, a vertical drive circuit 6, a booster circuit 7, a regulator 8, a storage signal line memory 9, and an offset. A signal line memory 10, a horizontal shift register 11, an output amplifier 12, and a timing generator 13 are included. The timing generator 13 includes a register 14 and a 3-wire serial interface 15. In the clear shift register 4, the read line shift register 5, and the horizontal shift register 11, the shift register circuit of FIG. 1 described later is used.

イメージセンサLSI1のセンサセルアレイ3は、例えば、特開平11−195778号公報に記載されたような閾値変調型の固体撮像素子である。タイミングジェネレータ13から、各回路へ各種制御信号が供給され、その各種制御信号に基づいて、センサセルアレイ3は、各セルの受光した光量に応じた画素信号を出力する。また、センサセルアレイ3は、例えば、640×480のセルと、オプティカルブラック(OB)のための領域(OB領域)を含む。OB領域を含めると、センサアレイ3は例えば712×500のセルで構成される。そして、イメージセンサLSI1は、受光光量に応じた信号成分の電圧出力信号VOUTSと、オフセット成分に応じた電圧出力信号VOUTNの2つの出力信号を、信号処理LSI2へ供給する。   The sensor cell array 3 of the image sensor LSI 1 is a threshold modulation type solid-state imaging device as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-195778. Various control signals are supplied from the timing generator 13 to each circuit, and based on the various control signals, the sensor cell array 3 outputs a pixel signal corresponding to the amount of light received by each cell. The sensor cell array 3 includes, for example, a 640 × 480 cell and a region (OB region) for optical black (OB). Including the OB region, the sensor array 3 is composed of, for example, 712 × 500 cells. Then, the image sensor LSI 1 supplies the signal processing LSI 2 with two output signals, that is, a voltage output signal VOUTS corresponding to the amount of received light and a voltage output signal VOUTN corresponding to the offset component.

垂直ドライブ回路6は、読み出しラインとクリアラインを選択するための回路である。読み出しライン用シフトレジスタ5とクリアライン用シフトレジスタ4は、それぞれ読み出しラインとクリアラインを指定するための回路である。   The vertical drive circuit 6 is a circuit for selecting a read line and a clear line. The read line shift register 5 and the clear line shift register 4 are circuits for designating the read line and the clear line, respectively.

レギュレータ8は、イメージセンサLSI1内で必要とされる各種電圧を生成するための電圧生成回路である。昇圧回路7は、後述するように、センサセルアレイ3に対して必要な電圧を与えるために、レギュレータ8から供給された電圧を昇圧するための回路である。なお、イメージセンサLSI1のより詳細な説明は、図4を用いて後述する。   The regulator 8 is a voltage generation circuit for generating various voltages required in the image sensor LSI 1. As will be described later, the booster circuit 7 is a circuit for boosting the voltage supplied from the regulator 8 in order to give a necessary voltage to the sensor cell array 3. A more detailed description of the image sensor LSI 1 will be described later with reference to FIG.

信号処理LSI2は、差分アンプ回路16と、オプティカルブラック(以下、OBと略す。)クランプ回路17と、プログラマブルゲインアンプ回路(PGA)18と、アナログディジタル変換回路(ADC)19と、OB制御ロジック回路20と、輝度制御ロジック回路21と、輝度測光ロジック回路22と、レジスタ23と、イメージプロセッサ24と、シーケンサ25と、タイミングジェネレータ26とを含む。レジスタ23は、シャッタースピードデータ等のデータがストアされる。   The signal processing LSI 2 includes a differential amplifier circuit 16, an optical black (hereinafter abbreviated as OB) clamp circuit 17, a programmable gain amplifier circuit (PGA) 18, an analog-digital conversion circuit (ADC) 19, and an OB control logic circuit. 20, a luminance control logic circuit 21, a luminance photometry logic circuit 22, a register 23, an image processor 24, a sequencer 25, and a timing generator 26. The register 23 stores data such as shutter speed data.

イメージセンサLSI1からのVOUTSとVOUTNの2つのアナログ信号は、差分アンプ回路16に入力される。信号処理LSI2の差分アンプ回路16は、信号成分の電圧値とオフセット成分との電圧値の差を取って増幅し、OBクランプ回路17へその差分電圧を出力する。
OBクランプ回路17は、入力された画素信号の黒レベルを黒色の適切なレベルに設定するための回路である。センサセルアレイ3内の予め決められた数画素分のセル、すなわちOB領域は、遮光板等によって遮光されており、その遮光されたセルの信号レベルに基づいて、有効画素領域の画素信号に対する適切な黒色レベル調整が行われる。
Two analog signals VOUTS and VOUTN from the image sensor LSI 1 are input to the differential amplifier circuit 16. The differential amplifier circuit 16 of the signal processing LSI 2 amplifies the difference between the voltage value of the signal component and the offset component, and outputs the differential voltage to the OB clamp circuit 17.
The OB clamp circuit 17 is a circuit for setting the black level of the input pixel signal to an appropriate level of black. Cells for a predetermined number of pixels in the sensor cell array 3, that is, the OB region, are shielded by a light shielding plate or the like. Based on the signal level of the shielded cell, an appropriate pixel signal for the effective pixel region is appropriately selected. Black level adjustment is performed.

PGA18は、例えば1デシベル単位でゲインを調整するための増幅器である。PGA18によって増幅された信号は、ADC19へ供給される。ADC19はPGA18の出力をディジタル信号に変換する。
OB領域の画素については、その画素の輝度データが、ADC19からディジタル信号としてOB制御ロジック回路20に供給される。OB制御ロジック回路20は、タイミングジェネレータ26からの制御信号に基づいて、ADC19からの信号を入力し、黒レベルの調整をするためにOBクランプ回路17へ制御信号を出力する。
The PGA 18 is an amplifier for adjusting the gain in units of 1 decibel, for example. The signal amplified by the PGA 18 is supplied to the ADC 19. The ADC 19 converts the output of the PGA 18 into a digital signal.
For the pixels in the OB area, luminance data of the pixels is supplied from the ADC 19 to the OB control logic circuit 20 as a digital signal. The OB control logic circuit 20 receives a signal from the ADC 19 based on a control signal from the timing generator 26, and outputs a control signal to the OB clamp circuit 17 in order to adjust the black level.

同様に、輝度測光ロジック回路22は、例えば、ADC19から供給される1フレーム内の全ての緑(G)の画素のデータに基づいて、輝度を測定し、輝度データを輝度制御ロジック21に供給する。
輝度制御ロジック回路21は、輝度測光ロジック回路22から供給される輝度データに基づいて、PGA18へゲイン制御信号を供給することによって、画像の明るさの調整を行う。さらに、輝度制御ロジック回路21は、レジスタ23へシャッタースピードのデータを書き込む。
Similarly, the luminance photometry logic circuit 22 measures luminance based on, for example, data of all green (G) pixels in one frame supplied from the ADC 19 and supplies the luminance data to the luminance control logic 21. .
The luminance control logic circuit 21 adjusts the brightness of the image by supplying a gain control signal to the PGA 18 based on the luminance data supplied from the luminance photometry logic circuit 22. Further, the luminance control logic circuit 21 writes the shutter speed data to the register 23.

なお、レジスタ14とレジスタ23は、互いに同じデータをストアするようになっているので、一方のレジスタの内容が変更されると、3線シリアルインターフェース15を介して、他方のレジスタの内容も変更される。よって、シャッタースピードのデータが、信号処理LSI2内のレジスタ23に書き込まれると、さらに、そのデータは、3線シリアルインターフェース15を介して、イメージセンサLSI1内のレジスタ14に転送されて書き込まれる。イメージセンサLSI1では、シャッタースピードのデータに基づいて、フォーカルプレーンシャッターの設定が行われる。フォーカルプレーンシャッターの機能については後述する。   Since the register 14 and the register 23 store the same data, when the contents of one register are changed, the contents of the other register are also changed via the 3-wire serial interface 15. The Therefore, when the shutter speed data is written in the register 23 in the signal processing LSI 2, the data is further transferred to and written in the register 14 in the image sensor LSI 1 via the 3-wire serial interface 15. In the image sensor LSI 1, a focal plane shutter is set based on shutter speed data. The function of the focal plane shutter will be described later.

例えば、イメージセンサLSI1側では、シャッタースピードのデータに基づいて、フォーカルプレーンの読み出しラインとクリアラインの幅dlを制御する。画像が明るい場合のように、露光時間を短くする場合には、その幅dlを狭めるように、すなわち読み出しラインとクリアライン間のライン数を小さくするように、制御が行われる。また、画像が暗い場合のように、露光時間を長くする場合には、その幅dlを広げるように、すなわち読み出しラインとクリアライン間のライン数を大きくするように、制御が行われる。さらに、シャッタースピードの制御だけでは露光が適切でないときは、輝度制御ロジック回路21は、信号ゲインを調整することによって、信号量を適切になるように制御する。   For example, the image sensor LSI 1 controls the focal plane read line and clear line width dl based on shutter speed data. When the exposure time is shortened as in the case where the image is bright, the control is performed so that the width dl is narrowed, that is, the number of lines between the readout line and the clear line is decreased. Further, when the exposure time is increased as in the case where the image is dark, the control is performed so as to increase the width dl, that is, increase the number of lines between the readout line and the clear line. Further, when the exposure is not appropriate only by controlling the shutter speed, the luminance control logic circuit 21 controls the signal amount to be appropriate by adjusting the signal gain.

信号処理LSI2には、システムクロック信号CLKINが供給され、そのシステムクロック信号CLKINに基づいて、タイミングジェネレータ26は、種々のタイミング信号を生成する。信号処理LSI2は、種々のタイミング信号の中から各種同期信号を、イメージセンサLSI1に供給する。同期信号としては、センサ駆動クロック信号SCLK、垂直同期信号VSYNC、水平同期信号HSYNCがある。イメージセンサLSI1はこれらの同期信号に基づいて同期を取って、画像信号を信号処理LSI2へ供給する。従って、SCLK、VSYNC、HSYNCの各信号は、システムクロック信号CLKINに依存する。   A system clock signal CLKIN is supplied to the signal processing LSI 2, and the timing generator 26 generates various timing signals based on the system clock signal CLKIN. The signal processing LSI 2 supplies various synchronization signals from various timing signals to the image sensor LSI 1. As the synchronization signals, there are a sensor drive clock signal SCLK, a vertical synchronization signal VSYNC, and a horizontal synchronization signal HSYNC. The image sensor LSI 1 synchronizes based on these synchronization signals and supplies the image signal to the signal processing LSI 2. Accordingly, the SCLK, VSYNC, and HSYNC signals depend on the system clock signal CLKIN.

信号処理LSI2のレジスタ23には、各種パラメータ、例えば、全体に、あるいは部分的に明るくするためのパラメータ等が、I2C−Bus(アイスクエアシーバス)I/Fを介して入力され、ストアされる。
信号処理LSI2において、イメージプロセッサ24は、RGBの信号に基づいて画像を生成するための回路であり、シーケンサ25は、イメージプロセッサ24を駆動するための回路である。
Various parameters, for example, parameters for making the whole or part bright, etc., are input to the register 23 of the signal processing LSI 2 via an I 2 C-Bus (Isquare Seabus) I / F and stored. The
In the signal processing LSI 2, the image processor 24 is a circuit for generating an image based on RGB signals, and the sequencer 25 is a circuit for driving the image processor 24.

イメージセンサLSI1のタイミングジェネレータ13には、さらにクロック指定信号CLK_SELが、入力されるようになっている。CLK_SELは、イメージセンサLSI1が動作されるクロック周波数の指定を明示的に、イメージセンサLSI1に知らせるすなわちイメージセンサLSI1にクロックの高低指示を制御信号として入力する、ための信号である。CLK_SELに基づいて、タイミングジェネレータ13が各種制御信号の出力タイミングを変更する。さらに、タイミングジェネレータ13には、スタンバイ信号STANDBYが入力される。   A clock designation signal CLK_SEL is further input to the timing generator 13 of the image sensor LSI 1. CLK_SEL is a signal for explicitly instructing the image sensor LSI 1 to specify the clock frequency at which the image sensor LSI 1 is operated, that is, inputting a clock high / low instruction to the image sensor LSI 1 as a control signal. Based on CLK_SEL, the timing generator 13 changes the output timing of various control signals. Further, the standby signal STANDBY is input to the timing generator 13.

イメージセンサLSI1のレジスタ14には、シャッタースピード、レギュレータの電圧設定、スキャン方向の指定、等のデータが3線シリアルインターフェース15を介して入力され、ストアされる。
また、イメージセンサLSI1は、一つの制御信号として有効信号VALIDを信号処理LSI2のタイミングジェネレータ26へ供給する。VALIDは、イメージセンサLSI1から有効な画像データが出力されていることを示す信号である。この信号がアクティブなときは、有効な画像データがイメージセンサLSI1から出力されているので、そのデータを測光等に使用できることを、信号処理LSI2は知ることができる。
Data such as shutter speed, regulator voltage setting, and scan direction designation are input to the register 14 of the image sensor LSI 1 via the 3-wire serial interface 15 and stored.
Further, the image sensor LSI 1 supplies a valid signal VALID as one control signal to the timing generator 26 of the signal processing LSI 2. VALID is a signal indicating that valid image data is output from the image sensor LSI 1. When this signal is active, the signal processing LSI 2 can know that valid image data is output from the image sensor LSI 1 and can be used for photometry.

次に、イメージセンサLSI1の構成について説明する。図4は、イメージセンサLSI1の構成を示す回路図である。
センサセルアレイ3は、m×n(m行n列)個のセルS11〜Smnからなるマトリックスの固体撮像素子である。一つのセルが、一つの単位画素に対応する。各単位画素に対応する各セルは、フォトダイオードPDSと、光信号検出用絶縁ゲート型電界効果型トランジスタであるMOSトランジスタPDTrを含む。
フォトダイオードPDSは、不純物拡散領域とウエル領域からなり、入射光に応じてホール(正孔)がウエル領域内に生じる。そのウエル領域は、光信号検出用MOSトランジスタPDTrと共有されており、光信号検出用MOSトランジスタPDTrのゲート領域を構成する。フォトダイオードPDSの不純物拡散領域と、光信号検出用MOSトランジスタPDTrのドレイン拡散領域は、ウエル領域の表層に一体的に形成されている。ドレイン拡散領域は、リング状のゲート電極の外周部を取り囲むように形成されている。リング状のゲート電極の中心部にソース拡散領域が形成されている。ゲート電極下のウエル領域内であって、ソース拡散領域の周辺部に、ソース拡散領域を取り囲むようにキャリアポケットが形成されている。センサ構造の詳細は、特開平11−195778号公報に記載されている。
Next, the configuration of the image sensor LSI 1 will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the image sensor LSI 1.
The sensor cell array 3 is a matrix solid-state imaging device composed of m × n (m rows and n columns) cells S11 to Smn. One cell corresponds to one unit pixel. Each cell corresponding to each unit pixel includes a photodiode PDS and a MOS transistor PDTr which is an insulated gate field effect transistor for detecting an optical signal.
The photodiode PDS includes an impurity diffusion region and a well region, and holes are generated in the well region in response to incident light. The well region is shared with the optical signal detection MOS transistor PDTr, and constitutes the gate region of the optical signal detection MOS transistor PDTr. The impurity diffusion region of the photodiode PDS and the drain diffusion region of the optical signal detection MOS transistor PDTr are integrally formed on the surface layer of the well region. The drain diffusion region is formed so as to surround the outer periphery of the ring-shaped gate electrode. A source diffusion region is formed at the center of the ring-shaped gate electrode. A carrier pocket is formed in the well region under the gate electrode and around the source diffusion region so as to surround the source diffusion region. Details of the sensor structure are described in JP-A-11-195778.

センサセルアレイ3から光量に応じた信号を得るために、蓄積、読み出し及びクリアの3状態のそれぞれにおいて、各セルのゲート、ソース及びドレインに、所定のバイアス電圧を印加することによって、光量に応じた信号を得ることができる。簡単に言えば、蓄積状態のとき、フォトダイオードPDSに入射した光量に応じて生じたホールをキャリアポケットに蓄積させる。読み出し状態のとき、蓄積されたホールに基づいて信号電圧を読み出す。読み出された信号電圧は、ゲート電圧と、受光量に応じて変化した閾値との差に応じた電圧信号である。クリア状態のとき、昇圧回路7によって光信号検出用MOSトランジスタPDTrのソース電圧を所定の値に昇圧するとともに、リングゲート、ソース間のカップリング容量により、ゲート電圧も所定の値に昇圧され、光信号検出用MOSトランジスタPDTrがターンオンし、リングゲート下にチャネルが形成される。従って、ドレイン電圧はソース電圧とほぼ等しい値(ドレイン電圧VD=VG−Vthでゲート電圧VGがソース電圧より十分高い場合)となり、ソース、チャネル、ドレイン下の空乏層が広がることによって、蓄積されたホールは基板方向へ掃き出され、ホール等の残留電荷を排出する。クリア後、ノイズ成分を含むオフセット電圧を読み出し、信号電圧とオフセット電圧との差分をとることによって、画像信号を得ることができる。各セルについて、上述した動作を行い、画像信号を得ることによって、2次元の画像信号を得ることができる。バイアス条件、すなわち各状態における各セルのゲート、ソース及びドレインのバイアス電圧については、後述する。   In order to obtain a signal corresponding to the amount of light from the sensor cell array 3, by applying a predetermined bias voltage to the gate, source, and drain of each cell in each of the three states of accumulation, reading, and clear, the amount corresponding to the amount of light A signal can be obtained. In short, in the accumulation state, holes generated according to the amount of light incident on the photodiode PDS are accumulated in the carrier pocket. In the read state, the signal voltage is read based on the accumulated holes. The read signal voltage is a voltage signal corresponding to the difference between the gate voltage and the threshold value that changes according to the amount of received light. In the clear state, the booster circuit 7 boosts the source voltage of the optical signal detection MOS transistor PDTr to a predetermined value, and the gate voltage is also boosted to a predetermined value by the coupling capacitance between the ring gate and the source. The signal detection MOS transistor PDTr is turned on, and a channel is formed under the ring gate. Therefore, the drain voltage becomes substantially equal to the source voltage (when the drain voltage VD = VG−Vth and the gate voltage VG is sufficiently higher than the source voltage), and the drain voltage is accumulated by spreading the depletion layer under the source, channel, and drain. The holes are swept toward the substrate, and residual charges such as holes are discharged. After clearing, the image signal can be obtained by reading the offset voltage including the noise component and taking the difference between the signal voltage and the offset voltage. A two-dimensional image signal can be obtained by performing the above-described operation for each cell and obtaining an image signal. The bias conditions, that is, the bias voltages of the gate, source, and drain of each cell in each state will be described later.

クリアライン用シフトレジスタ4は、クリアするラインを指定するための回路である。クリアライン用シフトレジスタ4には、クリアライン用シフトデータAV、クリアライン用シフトクロック信号VCLK_ASR、クリアライン用シフトレジスタリセット信号VSFRA_RSTが入力される。クリアライン用シフトレジスタ4は、マトリックス状のセンサセルアレイ3の中の、蓄積電荷をクリアするラインを選択するクリアライン選択信号VSA1ないしVSAmを出力する。   The clear line shift register 4 is a circuit for designating a line to be cleared. The clear line shift register 4 receives the clear line shift data AV, the clear line shift clock signal VCLK_ASR, and the clear line shift register reset signal VSFRA_RST. The clear line shift register 4 outputs clear line selection signals VSA1 to VSAm for selecting a line for clearing accumulated charges in the matrix sensor cell array 3.

読み出しライン用シフトレジスタ5は、読み出しラインを指定するための回路である。読み出しライン用シフトレジスタ5には、読み出しライン用シフトデータBV、読み出しライン用シフトクロック信号VCLK_BSR、読み出しライン用シフトレジスタリセット信号VSFRB_RSTが入力される。読み出しライン用シフトレジスタ5は、マトリックス状のセンサセルアレイ3の中の、信号電圧を読み出すラインを選択する読み出しライン選択信号VSB1ないしVSBmを出力する。   The read line shift register 5 is a circuit for designating a read line. Read line shift register 5 receives read line shift data BV, read line shift clock signal VCLK_BSR, and read line shift register reset signal VSFRB_RST. The read line shift register 5 outputs read line selection signals VSB1 to VSBm for selecting a line from which a signal voltage is read out in the matrix sensor cell array 3.

シャッタースピードのデータに基づいて決められた出力タイミングでクリアライン用シフトデータAVと読み出しライン用シフトデータBVが与えられることによって、クリアライン用シフトレジスタ4と読み出しライン用シフトレジスタ5は、順番に選択信号を出力する。すなわち、読み出しライン用シフトデータBVは、垂直同期信号VSYNCに対して予め決められたタイミングで生成されるが、読み出しライン用シフトデータBVとクリアライン用シフトデータAVとの位相関係はシャッタースピードによって決定され、その位相関係を保った状態で、クリアライン用シフトレジスタ4と読み出しライン用シフトレジスタ5は、順番に選択信号を出力する。なお、後述するように、1フレーム中に読み出しラインとクリアラインが存在するときは、センサアレイの中の2つのラインが指定され、選択される。   When the clear line shift data AV and the read line shift data BV are given at the output timing determined based on the shutter speed data, the clear line shift register 4 and the read line shift register 5 are selected in order. Output a signal. That is, the read line shift data BV is generated at a predetermined timing with respect to the vertical synchronization signal VSYNC, but the phase relationship between the read line shift data BV and the clear line shift data AV is determined by the shutter speed. The clear line shift register 4 and the read line shift register 5 sequentially output selection signals while maintaining the phase relationship. As will be described later, when a readout line and a clear line exist in one frame, two lines in the sensor array are designated and selected.

垂直ドライブ回路6は、ライン毎に、2つのAND回路31、32と、OR回路33と、バッファ回路34と、ドレイン・ゲート電圧供給回路VC1i(iは、1からmのいずれかである。以下、同じ。)とを含む。一つのAND回路31は、クリアライン選択信号VSAiとクリアライン選択イネーブル信号CLSとを入力とする。他方のAND回路32は、読み出しライン選択信号VSBiと、信号読み出し、クリア、ノイズ読み出しの3つの動作の読み出しライン選択イネーブル信号VSMとを入力とする。OR回路33は、各AND回路31、32の出力信号と蓄積時全ライン選択信号VGUPとを入力とする。バッファ回路34は、そのOR回路33からの出力信号を入力とする。各バッファ回路34の出力信号は、ライン選択信号VSCiとして、ドレイン・ゲート電圧供給回路VC1iへ供給される。   The vertical drive circuit 6 includes, for each line, two AND circuits 31, 32, an OR circuit 33, a buffer circuit 34, and a drain / gate voltage supply circuit VC1i (i is any one of 1 to m. The same). One AND circuit 31 receives a clear line selection signal VSAi and a clear line selection enable signal CLS as inputs. The other AND circuit 32 receives a read line selection signal VSBi and a read line selection enable signal VSM for three operations of signal read, clear, and noise read. The OR circuit 33 receives the output signals of the AND circuits 31 and 32 and the all-line selection signal VGUP during storage. The buffer circuit 34 receives the output signal from the OR circuit 33 as an input. The output signal of each buffer circuit 34 is supplied as a line selection signal VSCi to the drain / gate voltage supply circuit VC1i.

ドレイン・ゲート電圧供給回路VC1iには、ライン選択信号VSCiに加えて、蓄積イネーブル信号SDI、読み出しイネーブル信号SDR2及びクリアパルス信号CLが入力される。ドレイン・ゲート電圧供給回路VC1iは、対応するラインの全セルのゲート及びドレインに印加するための電圧を選択して出力する。すなわち、ドレイン・ゲート電圧供給回路VC1iは、各ラインの各セルに、ドレイン電圧VPDiと、ゲート電圧VPGiを供給する。このドレイン・ゲート電圧供給回路VC1iの詳細は後述する。   In addition to the line selection signal VSCi, an accumulation enable signal SDI, a read enable signal SDR2, and a clear pulse signal CL are input to the drain / gate voltage supply circuit VC1i. The drain / gate voltage supply circuit VC1i selects and outputs a voltage to be applied to the gates and drains of all cells in the corresponding line. That is, the drain / gate voltage supply circuit VC1i supplies the drain voltage VPDi and the gate voltage VPGi to each cell of each line. Details of the drain-gate voltage supply circuit VC1i will be described later.

ソース電圧供給回路VC2h(hは、1からnのいずれか。以下、同じ。)が、マトリックスの列毎に、設けられている。ソース電圧供給回路VC2hには、クリアパルス信号CL及びクリア前ゲートプリセット信号PRが入力される。ソース電圧供給回路VC2hは、各列の全セルのソースに、ソース電圧VPShを供給する。このソース電圧供給回路VC2hの詳細は後述する。   A source voltage supply circuit VC2h (h is any one of 1 to n, hereinafter the same) is provided for each column of the matrix. A clear pulse signal CL and a pre-clear gate preset signal PR are input to the source voltage supply circuit VC2h. The source voltage supply circuit VC2h supplies the source voltage VPSh to the sources of all the cells in each column. Details of the source voltage supply circuit VC2h will be described later.

各列に対応するソース線が蓄積信号用ラインメモリ9とオフセット信号用ラインメモリ10とに、ラインメモリデータロード信号LOADが入力されるスイッチSW1hを介して接続されている。
蓄積信号用ラインメモリ9は、各列に対応した選択回路HShを含む。各選択回路HShは、電荷蓄積用コンデンサC2と、読み込み用スイッチSW21と、リセット用スイッチSW22と、出力用スイッチSW23とを含む。
A source line corresponding to each column is connected to the storage signal line memory 9 and the offset signal line memory 10 via a switch SW1h to which a line memory data load signal LOAD is input.
The accumulation signal line memory 9 includes a selection circuit HSh corresponding to each column. Each selection circuit HSh includes a charge storage capacitor C2, a read switch SW21, a reset switch SW22, and an output switch SW23.

オフセット信号用ラインメモリ10は、各列に対応した選択回路HNhを含む。各選択回路HNhは、電荷蓄積用コンデンサC3と、読み込み用スイッチSW31と、リセット用スイッチSW32と、出力用スイッチSW33とを含む。蓄積信号用ラインメモリ9への蓄積信号用ラインメモリデータロード信号LOADSが入力されると、SW21がオンとなって、各ソース線から光量に応じた電圧がコンデンサC2に与えられ、コンデンサC2にその電圧に応じた電荷が蓄積される。読み出しライン用シフトレジスタ5によって選択された1ライン分の画素信号が、LOADSに応じて、蓄積信号用ラインメモリ9にストアされる。   The offset signal line memory 10 includes a selection circuit HNh corresponding to each column. Each selection circuit HNh includes a charge storage capacitor C3, a read switch SW31, a reset switch SW32, and an output switch SW33. When the storage signal line memory data load signal LOADS is input to the storage signal line memory 9, the SW21 is turned on, and a voltage corresponding to the amount of light is applied from each source line to the capacitor C2, and the capacitor C2 receives the voltage. Charges corresponding to the voltage are accumulated. The pixel signals for one line selected by the read line shift register 5 are stored in the accumulation signal line memory 9 in accordance with LOADS.

蓄積信号用ラインメモリ9への蓄積信号用ラインメモリリセット信号RESSは、信号読み出し直前にコンデンサC2を予め決められた電圧VMPRにするための信号である。電圧VMPRは、リセット用スイッチSW22をオンにすることによって、レギュレータ8で生成された電源35からコンデンサC2に供給される。   The accumulated signal line memory reset signal RESS to the accumulated signal line memory 9 is a signal for setting the capacitor C2 to a predetermined voltage VMPR immediately before signal reading. The voltage VMPR is supplied from the power source 35 generated by the regulator 8 to the capacitor C2 by turning on the reset switch SW22.

そして、水平シフトレジスタ11からの選択信号HSCANhによって、蓄積信号用ラインメモリ9の各選択回路HShのスイッチSW23は順番にオンされていく。オンされたSW23は、コンデンサC2に蓄積された電荷に応じた電圧を出力するので、読み出しライン用シフトレジスタ5で選択された1ラインの画素信号が、VOUTS信号として順番に出力アンプ36を介して出力される。   Then, according to the selection signal HSCANh from the horizontal shift register 11, the switches SW23 of the selection circuits HSh of the storage signal line memory 9 are sequentially turned on. Since the turned-on SW 23 outputs a voltage corresponding to the electric charge accumulated in the capacitor C2, one line of pixel signals selected by the read line shift register 5 is sequentially output as a VOUTS signal via the output amplifier 36. Is output.

オフセット信号用ラインメモリ10へのオフセット成分蓄積信号用ラインメモリデータロード信号LOADNが入力されると、スイッチSW31がオンとなって、各ソース線からオフセット成分に応じた電圧が与えられ、コンデンサC3にその電圧に応じた電荷が蓄積される。読み出しライン用シフトレジスタ5によって選択された1ライン分の画素信号が、オフセット成分蓄積信号用ラインメモリデータロード信号LOADNに応じて、オフセット信号用ラインメモリ10にストアされる。オフセット信号用ラインメモリ10へのオフセット信号用ラインメモリリセット信号RESNは、オフセット成分の信号の読み出し直前にコンデンサC3を予め決められた電圧VMPRにするための信号である。電圧VMPRは、リセット用スイッチSW32をオンにすることによって、レギュレータ8で生成された電源37からコンデンサC3に供給される。   When the offset component accumulation signal line memory data load signal LOADN is input to the offset signal line memory 10, the switch SW31 is turned on, and a voltage corresponding to the offset component is applied from each source line, and the capacitor C3 is supplied. Charges corresponding to the voltage are accumulated. The pixel signals for one line selected by the read line shift register 5 are stored in the offset signal line memory 10 in accordance with the offset component accumulation signal line memory data load signal LOADN. The offset signal line memory reset signal RESN to the offset signal line memory 10 is a signal for setting the capacitor C3 to a predetermined voltage VMPR immediately before reading the offset component signal. The voltage VMPR is supplied from the power source 37 generated by the regulator 8 to the capacitor C3 by turning on the reset switch SW32.

そして、水平シフトレジスタ11は、オフセット信号用ラインメモリ10の各選択回路HNhのスイッチSW33を順番にオンしていく。オンされたSW33は、コンデンサC3に蓄積された電荷に応じた電圧を出力させるので、読み出しライン用シフトレジスタ5で選択された1ラインの画素信号のオフセット成分の信号が、VOUTN信号として順番に出力アンプ38を介して出力される。イメージセンサLSI1からのVOUTSとVOUTNの2つの電圧アナログ信号は、信号処理LSI2の差分アンプ回路16に入力される。   The horizontal shift register 11 sequentially turns on the switches SW33 of the selection circuits HNh of the offset signal line memory 10. Since the turned-on SW 33 outputs a voltage corresponding to the electric charge accumulated in the capacitor C3, an offset component signal of the pixel signal of one line selected by the read line shift register 5 is sequentially output as a VOUTN signal. It is output via the amplifier 38. Two voltage analog signals VOUTS and VOUTN from the image sensor LSI 1 are input to the differential amplifier circuit 16 of the signal processing LSI 2.

図6は図4のドレイン・ゲート電圧供給回路VC11ないしVC1mの構成を示す回路図である。ドレイン・ゲート電圧供給回路VC1iは、NAND回路、インバータ回路、トランジスタを含み、各種入力信号に応じて、ドレイン電圧VPDとゲート電圧VPGを出力する。   FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of the drain / gate voltage supply circuits VC11 to VC1m of FIG. The drain / gate voltage supply circuit VC1i includes a NAND circuit, an inverter circuit, and a transistor, and outputs a drain voltage VPD and a gate voltage VPG according to various input signals.

各ドレイン・ゲート電圧供給回路VC1iには、クリアパルス信号CL、蓄積イネーブル信号SDI及び読み出しイネーブル信号SDR2が入力され、供給されているVCCSGHR、VCCSGHI、VCCSDR及びVCCSDIの電圧を用いて、後述する図8のバイアス電圧を発生し、各センサセルのドレインとゲートに与える。   Each drain / gate voltage supply circuit VC1i receives a clear pulse signal CL, an accumulation enable signal SDI and a read enable signal SDR2, and uses the supplied voltages of VCCSGHR, VCCSGHI, VCCSDR and VCCSDI, which will be described later. Are applied to the drain and gate of each sensor cell.

センサセルアレイ3は、次のような状態を有する。これらの各状態は、詳細には、「蓄積」、「リセット(S)」、「変調(S)」、「プリセット」、「クリア」、「リセット(N)」及び「変調(N)」の各状態を含み、これらの各状態の繰返しによって、光学像を電気信号に変換して出力する。蓄積イネーブル信号SDIは、ローアクティブの信号であり、蓄積期間を示す信号である。読み出しイネーブル信号SDR2は、蓄積期間以外の期間を示す信号SDRを元に生成された信号であり、変調、オフセット変調及びクリア時にローアクティブとなる信号である。また、ライン選択信号VSCiは、読み出しライン及びクリアラインの選択に用いられ、クリアパルス信号CLは、蓄積されたホール等の残留電荷を排出する期間に設定される。   The sensor cell array 3 has the following state. Each of these states is specifically “accumulation”, “reset (S)”, “modulation (S)”, “preset”, “clear”, “reset (N)” and “modulation (N)”. Each state is included, and an optical image is converted into an electrical signal and output by repeating these states. The accumulation enable signal SDI is a low active signal and is a signal indicating an accumulation period. The read enable signal SDR2 is a signal generated based on the signal SDR indicating a period other than the accumulation period, and is a signal that becomes low active during modulation, offset modulation, and clearing. The line selection signal VSCi is used to select a read line and a clear line, and the clear pulse signal CL is set to a period for discharging residual charges such as accumulated holes.

図6において、クリアパルス信号CLがLレベルでライン選択信号VSCiがHレベルになるものとする。この場合には、PMOSトランジスタT1、NMOSトランジスタT2はオンとなり、PMOSトランジスタT3はオフとなる。そうすると、ゲート電圧VPGiは電圧VCCSGHI又は電圧VCCSGHRとなる。なお、PMOSトランジスタT1はエンハンスト型、NMOSトランジスタT2はディプレッション型のMOSトランジスタである。   In FIG. 6, it is assumed that the clear pulse signal CL is at L level and the line selection signal VSCi is at H level. In this case, the PMOS transistor T1 and the NMOS transistor T2 are turned on, and the PMOS transistor T3 is turned off. Then, the gate voltage VPGi becomes the voltage VCCSGHI or the voltage VCCSGHR. The PMOS transistor T1 is an enhanced type and the NMOS transistor T2 is a depletion type MOS transistor.

逆に、クリアパルス信号CLがHレベルでライン選択信号VSCがLレベルの場合には、トランジスタT1,T2はオフとなり、トランジスタT3はオンとなる。この場合には、ゲート電圧VPGiはローレベルの電圧となる。なお、クリアパルス信号CL及びライン選択信号VSCiがHレベルの場合には、トランジスタT1,T2,T3はオフとなり、ゲートはフローティング状態となる。   Conversely, when the clear pulse signal CL is at the H level and the line selection signal VSC is at the L level, the transistors T1 and T2 are turned off and the transistor T3 is turned on. In this case, the gate voltage VPGi is a low level voltage. When the clear pulse signal CL and the line selection signal VSCi are at the H level, the transistors T1, T2, and T3 are turned off and the gate is in a floating state.

また、クリアパルス信号CLがLレベルの場合又はライン選択信号VSCがLレベルの場合には、NMOSトランジスタT5はオンとなる。各ラインのトランジスタT5のソースは共通接続されてCOMノードを構成する。トランジスタT5がオンの場合には、各ラインのドレインはCOMノードに接続されてフローティング状態となる。トランジスタT5がオンの場合において、蓄積イネーブル信号SDIがLレベルのときには、PMOSトランジスタT6とNMOSトランジスタT7もオンとなって、ドレイン電圧VPDiは電圧VCCSDIとなる。また、トランジスタT5がオン状態で、読み出しイネーブル信号SDR2がLレベルになると、PMOSトランジスタT4もオンとなって、ドレイン電圧VPDiは電圧VCCSDRとなる。また、トランジスタT4〜T7のうちトランジスタT5のみがオン状態の場合には、全てのドレインはフローティング状態のCOMノードに接続されてHiZとなる。   When the clear pulse signal CL is at L level or the line selection signal VSC is at L level, the NMOS transistor T5 is turned on. The sources of the transistors T5 in each line are commonly connected to form a COM node. When the transistor T5 is on, the drain of each line is connected to the COM node and enters a floating state. When the transistor T5 is on and the accumulation enable signal SDI is at the L level, the PMOS transistor T6 and the NMOS transistor T7 are also turned on, and the drain voltage VPDi becomes the voltage VCCSDI. When the transistor T5 is on and the read enable signal SDR2 becomes L level, the PMOS transistor T4 is also turned on and the drain voltage VPDi becomes the voltage VCCSDR. Further, when only the transistor T5 is in the on state among the transistors T4 to T7, all the drains are connected to the floating COM node and become HiZ.

なお、トランジスタT1には、蓄積イネーブル信号SDIがLレベルの場合に電圧VCCSGHIが供給され、信号SDRがLレベルの場合に電圧VCCSGHRが供給されるようになっている。   The transistor T1 is supplied with the voltage VCCSGHI when the accumulation enable signal SDI is at the L level, and is supplied with the voltage VCCSGHR when the signal SDR is at the L level.

即ち、図6の回路は下記表1の状態を得る。なお、表1には、着目している信号のHレベルとLレベルのみ示されている。
(表1)
VSCi CL SDI SDR2 VPGi
L L L(GND)
L H L(GND)
H L L VCCSGHI
H L L VCCSGHR
H H フローティング
VSCi CL SDI SDR2 VPDi
L L VCCSDI
L L VCCSDI
L L VCCSDR
L L VCCSDR
L H H HiZ
図7(a)は、図4のソース電圧供給回路VC21ないしVC2nの構成を示す回路図である。ソース電圧供給回路VC2hは、コンデンサとトランジスタを含み、各種入力信号に応じて、ソース電圧VPShを出力する。
図7(b)は,図7(a)におけるS1、S2、S3及びS4の信号を生成するための回路を示す。
各ソース電圧供給回路VC2hは、クリアパルス信号CLの反転信号S1〜S3と、プリセット信号PRの正転信号S4とが入力され、供給されているVCCSDB及びVCCVPSを用いて、図8のSOURCEバイアス電圧を発生して、各センサセルのソースに与える。
That is, the circuit of FIG. Table 1 shows only the H level and L level of the signal of interest.
(Table 1)
VSCi CL SDI SDR2 VPGi
L L L (GND)
L H L (GND)
H L L VCCSGHI
H L L VCCSGHR
H H Floating VSCi CL SDI SDR2 VPDi
L L VCCSDI
L L VCCSDI
L L VCCSDR
L L VCCSDR
L H H HiZ
FIG. 7A is a circuit diagram showing a configuration of the source voltage supply circuits VC21 to VC2n of FIG. The source voltage supply circuit VC2h includes a capacitor and a transistor, and outputs a source voltage VPSh according to various input signals.
FIG. 7B shows a circuit for generating the signals S1, S2, S3 and S4 in FIG.
Each source voltage supply circuit VC2h receives the inverted signals S1 to S3 of the clear pulse signal CL and the normal rotation signal S4 of the preset signal PR, and uses the supplied VCCCSDB and VCCVPS to generate the SOURCE bias voltage of FIG. Is applied to the source of each sensor cell.

図7(b)において、信号S1〜S3はクリアパルス信号CLの反転信号であり、プリセット信号PRの正転信号S4は、クリア前ゲートプリセット信号PRと同一論理レベルの信号である。クリアパルス信号CL及びクリア前ゲートプリセット信号PRがいずれもLレベルの場合には、反転信号S1〜S3はHレベルであり、プリセット信号PRの正転信号S4はLレベルである。従って、NMOSトランジスタT11,T13はオンであり、PMOSトランジスタT12,T14はオフであり、NMOSトランジスタT15はオフである。即ち、この場合には、トランジスタT14,T15がオフであるので、ソース電圧供給回路VC2hはソース電圧を供給しない。なお、この時点では、ND1点の電圧値はグランドレベル(GND)であり、ND2点の電圧値はVCCSDBである。   In FIG. 7B, signals S1 to S3 are inverted signals of the clear pulse signal CL, and the normal rotation signal S4 of the preset signal PR is a signal having the same logic level as the pre-clear gate preset signal PR. When the clear pulse signal CL and the pre-clear gate preset signal PR are both at the L level, the inverted signals S1 to S3 are at the H level, and the normal rotation signal S4 of the preset signal PR is at the L level. Therefore, the NMOS transistors T11 and T13 are on, the PMOS transistors T12 and T14 are off, and the NMOS transistor T15 is off. That is, in this case, since the transistors T14 and T15 are off, the source voltage supply circuit VC2h does not supply the source voltage. At this time, the voltage value at the ND1 point is the ground level (GND), and the voltage value at the ND2 point is VCCSDB.

また、クリアパルス信号CLがLレベルで、クリア前ゲートプリセット信号PRがHレベルの場合には、反転信号S1〜S3及びプリセット信号PRの正転信号S4はHレベルである。従って、トランジスタT11,T13,T15はオンであり、トランジスタT12,T14はオフである。即ち、この場合には、ソース電圧VPShは電圧VCCVPSとなり、また、ND1点の電圧値はグランドレベル(GND)であり、ND2点の電圧値はVCCSDBである。従って、この間、コンデンサC1は電圧VCCSDBまで充電される。   When the clear pulse signal CL is at L level and the pre-clear gate preset signal PR is at H level, the inverted signals S1 to S3 and the normal signal S4 of the preset signal PR are at H level. Therefore, the transistors T11, T13, T15 are on, and the transistors T12, T14 are off. That is, in this case, the source voltage VPSh is the voltage VCCVPS, the voltage value at the ND1 point is the ground level (GND), and the voltage value at the ND2 point is VCCSDB. During this time, therefore, the capacitor C1 is charged to the voltage VCCSDB.

また、クリアパルス信号CLがHレベルで、クリア前ゲートプリセット信号PRがLレベルの場合には、反転信号S1〜S3及びプリセット信号PRの正転信号S4はLレベルである。従って、トランジスタT11,T13,T15はオフであり、トランジスタT12,T14はオンである。即ち、この場合には、ND2点の電圧がソース電圧VPShとなる。仮に、この場合の直前に、コンデンサC1の電圧がVCCSDBに充電されていれば、トランジスタT12がオンすることによってND1点は電圧VCCSDBになるので、ND2点の電圧値はVCCSDB×2となる。   When the clear pulse signal CL is at the H level and the pre-clear gate preset signal PR is at the L level, the inverted signals S1 to S3 and the normal signal S4 of the preset signal PR are at the L level. Therefore, the transistors T11, T13, T15 are off, and the transistors T12, T14 are on. That is, in this case, the voltage at the point ND2 becomes the source voltage VPSh. If the voltage of the capacitor C1 is charged to VCCSDB immediately before this case, the ND1 point becomes the voltage VCCCSDB by turning on the transistor T12, and the voltage value at the ND2 point becomes VCCSDB × 2.

即ち、図7の回路は下記表2の状態を得る。
(表2)
CL PR VPSh
(1) L L 電圧を供給しない
(2) L H VCCVPS
(3) H L (2)の状態直後であればVCCSDB×2
図8は、センサセルへ印加するバイアス電圧を説明するための図である。
図8は、各状態における、各セルのゲート電圧、ソース電圧及びドレイン電圧の電圧値を示す。なお、図5ではバイアス電圧の観点から、「蓄積」、「リセット(S)」、「変調(S)」、「プリセット」、「クリア」、「リセット(N)」及び「変調(N)」の各状態に分けて示している。
That is, the circuit of FIG.
(Table 2)
CL PR VPSh
(1) Do not supply L L voltage (2) L H VCCVPS
(3) VCCSDB × 2 immediately after the state of H L (2)
FIG. 8 is a diagram for explaining the bias voltage applied to the sensor cell.
FIG. 8 shows voltage values of the gate voltage, the source voltage, and the drain voltage of each cell in each state. In FIG. 5, from the viewpoint of the bias voltage, “accumulation”, “reset (S)”, “modulation (S)”, “preset”, “clear”, “reset (N)”, and “modulation (N)”. Each state is shown separately.

図8において、GATEは、セルのゲート電圧であり、選択状態と非選択状態の2つの状態を有する。SOURCEは、セルのソース電圧である。DRAINは、セルのドレイン電圧であり、選択状態と非選択状態の2つの状態を有する。   In FIG. 8, GATE is the gate voltage of the cell and has two states, a selected state and a non-selected state. SOURCE is the cell source voltage. DRAIN is a cell drain voltage and has two states, a selected state and a non-selected state.

まず、蓄積状態の場合について説明する。
「蓄積」の状態(以下、蓄積状態という。)のとき、セルアレー中の全てのセルが選択状態とされ、電圧値がVCCSGHIである電圧が、ゲートに印加される。蓄積状態のとき、非選択のセルはない。蓄積状態のとき、ソースは、ソース電圧供給回路VC2hからのバイアス電圧の供給を受けないが、ゲートにVCCSGHIの電圧が印加され、光信号検出用MOSトランジスタPDTrがターンオンしているので、ソース・ドレイン間が導通状態になり、蓄積状態ではソースはドレイン電圧(VCCSDI)に等しくなる。
First, the case of the accumulation state will be described.
In the “accumulation” state (hereinafter referred to as the accumulation state), all cells in the cell array are selected, and a voltage having a voltage value of VCCSGHI is applied to the gate. When stored, there are no unselected cells. In the accumulation state, the source is not supplied with the bias voltage from the source voltage supply circuit VC2h, but the VCCSGHI voltage is applied to the gate, and the optical signal detection MOS transistor PDTr is turned on. In the accumulation state, the source becomes equal to the drain voltage (VCCSDI).

次に、「リセット(S)」の状態(以下、RESS状態と略す。)の場合について説明する。
選択状態のセルの場合、RESS状態のとき、電圧値がLo(Lレベル)である電圧が、ゲートに印加される。RESS状態のときは、電圧値がVMPRである電圧が、ソースに印加される。選択状態のセルの場合、RESS状態のとき、ゲートにLoの電圧が印加され、光信号検出用MOSトランジスタPDTrがオフしているので、ソース・ドレイン間が非導通状態になり、ドレインはハイインピーダンス(HiZ)となる。
Next, the case of the “reset (S)” state (hereinafter abbreviated as RESS state) will be described.
In the case of a cell in a selected state, a voltage having a voltage value of Lo (L level) is applied to the gate in the RESS state. In the RESS state, a voltage having a voltage value VMPR is applied to the source. In the case of the cell in the selected state, in the RESS state, the Lo voltage is applied to the gate and the optical signal detection MOS transistor PDTr is turned off, so that the source and the drain become non-conductive, and the drain has a high impedance. (HiZ).

また、非選択状態のセルの場合、RESS状態のときは、電圧値がLo(Lレベル)である電圧が、ゲートに印加される。あるセルが非選択状態で、RESS状態のときは、ドレインはHiZとなる。
「変調(S)」の状態(以下、LOADS状態と略す。)において、選択状態のセルの場合、電圧値がVCCSGHRである電圧が、ゲートに印加される。選択状態のセルの場合、電圧値がVCCSDRである電圧が、ドレインに印加され、電圧値が(VCCSGHR−VthS)である電圧が、ソースに出力される。
LOADS状態では、(VCCSGHR<VCCSDR)の関係が成り立つバイアス電圧を印加する必要がある。
In the case of a non-selected cell, in the RESS state, a voltage having a voltage value of Lo (L level) is applied to the gate. When a cell is in a non-selected state and in a RESS state, the drain becomes HiZ.
In the “modulation (S)” state (hereinafter abbreviated as the LOADS state), in the case of a selected cell, a voltage having a voltage value of VCCSGHR is applied to the gate. In the case of a selected cell, a voltage having a voltage value of VCCSDR is applied to the drain, and a voltage having a voltage value of (VCCSGHR−VthS) is output to the source.
In the LOADS state, it is necessary to apply a bias voltage that satisfies the relationship (VCCSGHR <VCCSDR).

また、非選択状態のセルの場合、LOADS状態のとき、電圧値がLoである電圧が、ゲートに印加され、電圧値がVCCSDRである電圧が、ドレインに印加される。
続いて、「プリセット」の状態(以下、PR状態と略す。)の場合について説明する。
選択状態のセルの場合、PR状態のとき、電圧値がVCCSGHRである電圧が、ゲートに印加される。PR状態のとき、電圧値がVCCVPSである電圧が、ソースに印加される。選択状態のセルの場合、PR状態のとき、光信号検出用MOSトランジスタPDTrがターンオンしているので、ドレインはソースと同じ電圧となる。
In the case of a non-selected cell, in the LOADS state, a voltage having a voltage value of Lo is applied to the gate, and a voltage having a voltage value of VCCSDR is applied to the drain.
Next, the case of the “preset” state (hereinafter abbreviated as the PR state) will be described.
In the case of the cell in the selected state, a voltage having a voltage value of VCCSGHR is applied to the gate in the PR state. In the PR state, a voltage whose voltage value is VCCVPS is applied to the source. In the case of the cell in the selected state, in the PR state, since the optical signal detection MOS transistor PDTr is turned on, the drain has the same voltage as the source.

また、非選択状態のセルの場合、PR状態のとき、電圧値がLoである電圧が、ゲートに印加され、ドレインはVCCVPSとなる。VSCiがLoレベルのライン(=非選択ライン)はT5がターンオンし、各ラインが共通ノード(COMノード)に接続されてCOMノードがHiZとなる。   In the case of a non-selected cell, in the PR state, a voltage having a voltage value of Lo is applied to the gate, and the drain becomes VCCVPS. The line VSCi is at Lo level (= non-selected line) is turned on by T5, and each line is connected to the common node (COM node) and the COM node becomes HiZ.

「クリア」の状態(以下、CL状態と略す。)において、選択状態のセルの場合、電圧値が(VCCSDB×2)である電圧が、ソースに印加され、光信号検出用MOSトランジスタPDTrがターンオンしているので、ドレインはソースと同じ電圧となる。その結果、電圧値が(VCCSGHR+VCCSDB×2)の電圧が、ゲートに印加される。   In the “clear” state (hereinafter abbreviated as the CL state), in the case of a selected cell, a voltage having a voltage value of (VCCCSDB × 2) is applied to the source, and the optical signal detection MOS transistor PDTr is turned on. Therefore, the drain has the same voltage as the source. As a result, a voltage having a voltage value of (VCCSGHR + VCCCSDB × 2) is applied to the gate.

また、非選択状態のセルの場合、CL状態のとき、電圧値がLoである電圧が、ゲートに印加され、電圧値がVCCSDRである電圧が、ドレインに印加される。
次に、「リセット(N)」の状態(以下、RESN状態と略す。)の場合について説明する。
選択状態のセルの場合、RESN状態のとき、電圧値がLoである電圧が、ゲートに印加される。RESN状態のとき、電圧値がVMPRである電圧が、ソースに印加される。選択状態のセルの場合、RESN状態のとき、ドレインはHiZとなる。
In the case of a non-selected cell, in the CL state, a voltage having a voltage value of Lo is applied to the gate, and a voltage having a voltage value of VCCSDR is applied to the drain.
Next, the case of the “reset (N)” state (hereinafter abbreviated as the RESN state) will be described.
In the case of the cell in the selected state, in the RESN state, a voltage having a voltage value of Lo is applied to the gate. In the RESN state, a voltage whose voltage value is VMPR is applied to the source. In the case of a selected cell, the drain is HiZ when in the RESN state.

また、非選択状態のセルの場合、RESN状態のとき、電圧値がLoである電圧が、ゲートに印加される。非選択状態のセルの場合、RESN状態のとき、ドレインはHiZとなる。
なお、クリアパルス信号CLがLレベルの期間では、図6のNMOSトランジスタT5がターンオンしている。従って、RESS状態でもNMOSトランジスタT5はターンオンしてドレインはCOMノードに接続される。読み出しイネーブル信号SDR2は、RESS状態とRESN状態でHレベルとなるので、PMOSトランジスタT4がターンオフし、COMノードはフローティングとなる。
In the case of a non-selected cell, a voltage having a voltage value of Lo is applied to the gate in the RESN state. In the case of a non-selected cell, the drain is HiZ when in the RESN state.
Note that the NMOS transistor T5 of FIG. 6 is turned on during the period when the clear pulse signal CL is at the L level. Therefore, even in the RESS state, the NMOS transistor T5 is turned on and the drain is connected to the COM node. Since the read enable signal SDR2 becomes H level in the RESS state and the RESN state, the PMOS transistor T4 is turned off and the COM node becomes floating.

「変調(N)」の状態(以下、LOADN状態と略す。)において、選択状態のセルの場合、電圧値がVCCSGHRである電圧が、ゲートに印加される。LOADN状態のとき、電圧値がVCCSDRである電圧が、ドレインに印加され、電圧値が(VCCSGHR−VthN)である電圧が、ソースに出力される。   In the “modulation (N)” state (hereinafter abbreviated as the LOADN state), in the case of a selected cell, a voltage having a voltage value of VCCSGHR is applied to the gate. In the LOADN state, a voltage whose voltage value is VCCSDR is applied to the drain, and a voltage whose voltage value is (VCCSGHR−VthN) is output to the source.

また、非選択状態のセルの場合、LOADN状態のとき、電圧値がLoである電圧が、ゲートに印加され、電圧値がVCCSDRである電圧が、ドレインに印加される。
LOADS状態と同様に、LOADN時も図6のT5がターンオンしているのでドレインはCOMノード(=HiZ)に接続される。
In the case of a non-selected cell, in the LOADN state, a voltage having a voltage value of Lo is applied to the gate, and a voltage having a voltage value of VCCSDR is applied to the drain.
Similar to the LOADS state, T5 in FIG. 6 is turned on also in LOADN, so that the drain is connected to the COM node (= HiZ).

図9は、センサの読み出しラインとクリアラインを説明するための図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining the readout line and the clear line of the sensor.

図9に示すように、m×nの画素マトリックスにおいて、各ラインが第1のラインから第mのラインまで順番に走査される。読み出しラインは、光量に応じた信号が読み出されるラインであり、クリアラインは、各セルに蓄積された電荷がクリアされるラインである。第1ラインから順番に走査が行われるので、クリア用選択信号に基づいてクリアされたラインの各セルに、その後に受光した光量に応じてホールが生成される。クリア後、読み出しライン選択信号VSBiによって読み出されるまでの時間が露出時間となる。露出時間は、読み出しラインとクリアライン間のライン数dlに比例し、シャッタースピードの設定、すなわち、1H(Hは水平ライン数を示す。以下同じ。)からmHの範囲(あるいは(1フレーム+1H以上でもよい)の設定によって変更することができる。   As shown in FIG. 9, in the m × n pixel matrix, each line is scanned in order from the first line to the m-th line. The read line is a line from which a signal corresponding to the amount of light is read, and the clear line is a line from which charges accumulated in each cell are cleared. Since scanning is sequentially performed from the first line, a hole is generated in each cell of the line cleared based on the clear selection signal according to the amount of light received thereafter. The exposure time is the time until the read line selection signal VSBi is read after clearing. The exposure time is proportional to the number of lines dl between the readout line and the clear line, and the shutter speed setting, that is, the range from 1H (H is the number of horizontal lines; the same applies hereinafter) to mH (or (1 frame + 1H or more). However, it can be changed by setting.

図10は、垂直同期信号VSYNCと水平同期信号HSYNCのタイミングを示すタイミングチャートである。
垂直同期信号VSYNCは、周期t1毎に発生される、t2時間長さのタイミングパルスである。水平同期信号HSYNCは、周期t3毎に発生される、t4時間長さのタイミングパルスである。垂直同期信号VSYNCと水平同期信号HSYNCは、信号処理LSI2のタイミングジェネレータ26からイメージセンサLSI1へ供給される。
FIG. 10 is a timing chart showing the timing of the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC.
The vertical synchronizing signal VSYNC is a timing pulse having a length of t2 generated every period t1. The horizontal synchronization signal HSYNC is a timing pulse having a length of t4, which is generated every period t3. The vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC are supplied from the timing generator 26 of the signal processing LSI 2 to the image sensor LSI 1.

垂直同期信号VSYNCが供給されると、読み出しライン用シフトレジスタ5は、選択信号VSBiを順次出力する。垂直同期信号VSYNCの供給後の周期t1内において、水平同期信号HSYNCが、センサセルアレイ3のライン数(=m)だけ出力される。そして、水平同期信号HSYNCが出力されている期間t4内であってかつVGUPがLの期間に、上述した信号成分の読み出し、クリア、そしてオフセット成分の読み出しの動作が行われる期間が存在する。このVGUPがLの期間は、Hブランキング期間中の所定の期間に設定される。Hブランキング期間については、後で図12を用いて詳述する。   When the vertical synchronization signal VSYNC is supplied, the read line shift register 5 sequentially outputs the selection signal VSBi. The horizontal synchronization signal HSYNC is output by the number of lines (= m) of the sensor cell array 3 within the period t1 after the supply of the vertical synchronization signal VSYNC. In the period t4 during which the horizontal synchronization signal HSYNC is output and VGUP is L, there is a period during which the above-described signal component reading, clearing, and offset component reading operations are performed. The period during which VGUP is L is set to a predetermined period during the H blanking period. The H blanking period will be described in detail later with reference to FIG.

周期t3内の期間t4後の期間t5内に、n個の信号成分とオフセット成分のアナログ信号VOUTSとVOUTNが出力される。
次に、イメージセンサLSI1のタイミングジェネレータ(以下、TGという)13の回路構成について図11を参照して説明する。
図11は、図5のイメージセンサLSI1のTG13の構成を示す回路ブロック図である。
Analog signals VOUTS and VOUTN of n signal components and offset components are output in a period t5 after a period t4 in the period t3.
Next, the circuit configuration of the timing generator (hereinafter referred to as TG) 13 of the image sensor LSI 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a circuit block diagram showing a configuration of the TG 13 of the image sensor LSI 1 of FIG.

TGは、シリアルコントロールブロック71、マスタタイミング制御ブロック72、センサレジスタブロック73、シャッターコントロール部(シャッタスピード上限制御部)74、フレームコントロール部75、H・Vカウンタ76、垂直スキャン制御ブロック77、水平スキャン制御ブロック78、アナログ制御ブロック79を含む。   TG includes serial control block 71, master timing control block 72, sensor register block 73, shutter control unit (shutter speed upper limit control unit) 74, frame control unit 75, H / V counter 76, vertical scan control block 77, horizontal scan. A control block 78 and an analog control block 79 are included.

シリアルコントロールブロック71には、当該シリアルコントロールブロック71と、信号処理LSI2のレジスタ14との間のインターフェース信号である3線シリアルI/F信号が入出力される。
マスタタイミング制御ブロック72には、信号処理LSI2のTG26からセンサ駆動クロックSCLK,水平同期信号HSYNC及び垂直同期信号VSYNCが入力される。またTG13には、信号処理LSI2からのクロック指定信号CLK_SELと、スタンバイ信号STANDBYが入力されている。
The serial control block 71 receives and inputs a 3-wire serial I / F signal that is an interface signal between the serial control block 71 and the register 14 of the signal processing LSI 2.
The master timing control block 72 receives the sensor drive clock SCLK, the horizontal synchronization signal HSYNC, and the vertical synchronization signal VSYNC from the TG 26 of the signal processing LSI 2. In addition, the clock designation signal CLK_SEL from the signal processing LSI 2 and the standby signal STANDBY are input to the TG 13.

シリアルコントロールブロック71は、信号処理LSI2のレジスタ23に書き込まれているシャッタスピードの設定データ,レギュレータ8の設定データ及びシステムクロック情報などをシリアルI/F信号として入力し、これらのデータについてライトデータ,ライトアドレス及びライトストローブ信号WRを出力し、センサレジスタブロック73に供給する。   The serial control block 71 inputs shutter speed setting data, regulator 8 setting data, system clock information, and the like written in the register 23 of the signal processing LSI 2 as serial I / F signals. The write address and write strobe signal WR are output and supplied to the sensor register block 73.

前記センサレジスタブロック73は、上記の入力信号に応じて、ラインシャッタスピード設定信号,フレームシャッタスピード設定信号,フレームモード設定信号,クリアパルス幅制御設定信号,クリアパルス印加回数設定信号,ゲイン設定信号及びレギュレータ電圧設定信号を出力する。
一方、マスタタイミング制御ブロック72は、前述の各種入力信号に基づいて、ピクセルクロック,水平リセットパルス,垂直リセットパルス及びリセット信号を出力する。
In response to the input signal, the sensor register block 73 includes a line shutter speed setting signal, a frame shutter speed setting signal, a frame mode setting signal, a clear pulse width control setting signal, a clear pulse application count setting signal, a gain setting signal, Outputs the regulator voltage setting signal.
On the other hand, the master timing control block 72 outputs a pixel clock, a horizontal reset pulse, a vertical reset pulse, and a reset signal based on the various input signals described above.

シャッタコントロール部(シャッタスピード上限制御部)74には、センサレジスタブロック73からのラインシャッタスピード設定信号及びフレームシャッタスピード設定信号が入力され、出力としてラインシャッタスピードデータ及びフレームシャッタスピードデータを出力する。   The shutter control unit (shutter speed upper limit control unit) 74 receives a line shutter speed setting signal and a frame shutter speed setting signal from the sensor register block 73, and outputs line shutter speed data and frame shutter speed data as outputs.

フレームコントロール部75には、前記マスタタイミング制御ブロック72からのピクセルクロック,垂直リセットパルス及びリセット信号と、前述のスタンバイ信号STANDBYが入力され、出力としてフレームカウント値,フレーム制御データ及びバリッド(VALID)制御信号を出力する。
また、H・Vカウンタ76には、前記マスタタイミング制御ブロック72からのピクセルクロック,水平リセットパルス,垂直リセットパルス及びリセット信号が入力され、出力としてラインカウント値及びピクセルカウント値を出力する。
The frame control unit 75 receives the pixel clock, vertical reset pulse and reset signal from the master timing control block 72 and the standby signal STANDBY, and outputs the frame count value, frame control data and valid (VALID) control. Output a signal.
The HV counter 76 receives the pixel clock, horizontal reset pulse, vertical reset pulse, and reset signal from the master timing control block 72, and outputs a line count value and a pixel count value as outputs.

垂直スキャン制御ブロック77には、入力として、前記シャッタコントロール部74からのラインシャッタスピードデータ及びフレームシャッタスピードデータ、前記フレームコントロール部75からのフレームカウント値,フレーム制御データ及びバリッド(VALID)制御信号、前記センサレジスタブロック73からのクリアパルス幅制御設定信号及びクリアパルス印加回数設定信号、前記マスタタイミング制御ブロック72からのピクセルクロック及びリセット信号、クロック指定信号CLK_SEL、前記H・Vカウンタ76からのラインカウント値及びピクセルカウント値が入力される。   The vertical scan control block 77 has, as inputs, line shutter speed data and frame shutter speed data from the shutter control unit 74, frame count value, frame control data and valid (VALID) control signal from the frame control unit 75, Clear pulse width control setting signal and clear pulse application count setting signal from the sensor register block 73, pixel clock and reset signal from the master timing control block 72, clock designation signal CLK_SEL, line count from the H / V counter 76 A value and a pixel count value are input.

垂直スキャン制御ブロック77は、出力としてクリアライン用シフトデータAV,クリアライン用シフトクロックVCLK_ASR,クリアライン用シフトレジスタリセット信号VSFRA_RST,クリアライン選択イネーブル信号CLS,読み出しライン用シフトデータBV,読み出しライン用シフトクロックVCLK_BSR,読み出しライン用シフトレジスタリセット信号VSFRB_RST,読み出しライン選択イネーブル信号VSM,蓄積時全ライン選択信号VGUP,蓄積イネーブル信号SDI,読み出しイネーブル信号SDR,クリア前ゲートプリセット信号PR,クリアパルスCLを出力する。   The vertical scan control block 77 outputs clear line shift data AV, clear line shift clock VCLK_ASR, clear line shift register reset signal VSFRA_RST, clear line selection enable signal CLS, read line shift data BV, and read line shift. Output clock VCLK_BSR, read line shift register reset signal VSFRB_RST, read line selection enable signal VSM, all line selection signal VGUP during accumulation, accumulation enable signal SDI, read enable signal SDR, pre-clear gate preset signal PR, and clear pulse CL .

水平スキャン制御ブロック78には、入力として、前記フレームコントロール部75からのバリッド(VALID)制御信号、前記H・Vカウンタ76からのラインカウント値及びピクセルカウント値、前記センサレジスタブロック73からのクリアパルス幅制御設定信号、前記マスタタイミング制御ブロック72からのピクセルクロック及びリセット信号、クロック指定信号CLK_SELが入力される。   The horizontal scan control block 78 has as inputs a valid (VALID) control signal from the frame control unit 75, a line count value and a pixel count value from the H / V counter 76, and a clear pulse from the sensor register block 73. A width control setting signal, a pixel clock and reset signal from the master timing control block 72, and a clock designation signal CLK_SEL are input.

水平スキャン制御ブロック78は、出力としてラインメモリ選択用シフトデータAH,ラインメモリ選択用シフトクロックCIN,ラインメモリ選択イネーブル信号HSC_CK,蓄積信号用ラインメモリリセット信号RESS,蓄積信号用ラインメモリデータロード信号LOADS,オフセット用ラインメモリリセット信号RESN,オフセット用ラインメモリデータロード信号LOADNを出力する。   The horizontal scan control block 78 outputs line memory selection shift data AH, line memory selection shift clock CIN, line memory selection enable signal HSC_CK, storage signal line memory reset signal RESS, and storage signal line memory data load signal LOADS as outputs. , The offset line memory reset signal RESN and the offset line memory data load signal LOADN are output.

上記のクロック指定信号CLK_SELは、システムクロック信号CLKINの周波数の高低を示す信号であるが、このCLK_SELは垂直スキャン制御ブロック77及び水平スキャン制御ブロック78に供給されている。各制御ブロック77及びク78では、クロック指定信号CLK_SELのH,Lレベルに応じて各ブロック77及びク78から出力される各種センサ駆動信号の出力タイミングを制御できるようになっている。   The clock designation signal CLK_SEL is a signal indicating the frequency level of the system clock signal CLKIN. This CLK_SEL is supplied to the vertical scan control block 77 and the horizontal scan control block 78. The control blocks 77 and 78 can control the output timing of various sensor drive signals output from the blocks 77 and 78 according to the H and L levels of the clock designation signal CLK_SEL.

アナログ制御ブロック79には、前記フレームコントロール部75からのバリッド(VALID)制御信号、前記H・Vカウンタ76からのラインカウント値及びピクセルカウント値、前記センサレジスタブロック73からのゲイン設定信号、スタンバイ信号STANDBYが入力され、出力としてアナログアンプゲイン制御信号,アンプ用駆動クロックCDL,スタンバイ制御信号を出力する。   The analog control block 79 includes a valid (VALID) control signal from the frame control unit 75, a line count value and a pixel count value from the H / V counter 76, a gain setting signal from the sensor register block 73, and a standby signal. STANDBY is input, and an analog amplifier gain control signal, amplifier drive clock CDL, and standby control signal are output as outputs.

そして、前記フレームコントロール部75からのバリッド(VALID)制御信号はVALID信号としてTG13から信号処理LSI2へ出力されるようになっている。
また、前記センサレジスタブロック73からのレギュレータ電圧設定信号と、前記アナログ制御ブロック79からのスタンバイ制御信号とは、図5のイメージセンサLSI1のセンサ駆動バイアス発生用レギュレータ8に入力される。
A valid (VALID) control signal from the frame control unit 75 is output from the TG 13 to the signal processing LSI 2 as a VALID signal.
The regulator voltage setting signal from the sensor register block 73 and the standby control signal from the analog control block 79 are input to the sensor drive bias generation regulator 8 of the image sensor LSI 1 in FIG.

前記アナログ制御ブロック79からのアナログアンプゲイン制御信号とアンプ用駆動クロックCDLとは、図5のイメージセンサLSI1の出力アンプ12の制御用信号となる。   The analog amplifier gain control signal and the amplifier drive clock CDL from the analog control block 79 become control signals for the output amplifier 12 of the image sensor LSI 1 in FIG.

図12はセンサセルアレイ3の光電変換を制御する各信号を示すタイミングチャートである。センサセルアレイ3は、「蓄積」、「リセット(S)」、「変調(S)」、「プリセット」、「クリア」、「リセット(N)」及び「変調(N)」の各状態の繰返しによって、光学像を電気信号に変換して出力する。図12はこれらの各状態における信号の様子を示している。センサセルアレイ3は、図10の垂直同期信号VSNYC及び水平同期信号HSYNCを単位時間とした所定のフレームレートで動作する。   FIG. 12 is a timing chart showing signals for controlling photoelectric conversion of the sensor cell array 3. The sensor cell array 3 repeats each state of “accumulation”, “reset (S)”, “modulation (S)”, “preset”, “clear”, “reset (N)”, and “modulation (N)”. The optical image is converted into an electrical signal and output. FIG. 12 shows the state of signals in each of these states. The sensor cell array 3 operates at a predetermined frame rate with the vertical synchronization signal VSNYC and the horizontal synchronization signal HSYNC in FIG. 10 as unit time.

図12の例では、あるラインカウント信号ROWCTにおいて、HSYNCが、ピクセルクロック信号PXLCTが1から80までLレベルであり、さらにPXLCTが5から22までがLOADS(リセット(S)+変調(S))状態に、PXLCTが27から44までがCL(プリセット+クリア)状態に、PXLCTが45から63までがLOADN(リセット(N)+変調(N))状態に割り当てられている。   In the example of FIG. 12, in a certain line count signal ROWCT, HSYNC is an L level from 1 to 80 for the pixel clock signal PXLCT, and LOADS (reset (S) + modulation (S)) is from 5 to 22 for PXLCT. In the state, PXLCT from 27 to 44 is assigned to the CL (preset + clear) state, and PXLCT from 45 to 63 is assigned to the LOADN (reset (N) + modulation (N)) state.

なお、各制御信号はTG13によって生成され出力される。TG13は、論理回路で構成されるが、その論理回路は、Verilog−HDL、VHDL等のHDL(Hardware Description Language:ハードウエア記述言語)を利用した設計システムを用いれば、自動設計することができる。   Each control signal is generated and output by the TG 13. The TG 13 is configured by a logic circuit. The logic circuit can be automatically designed by using a design system using HDL (Hardware Description Language) such as Verilog-HDL and VHDL.

先ず、蓄積状態について説明する。
図10に示すHブランキング期間中の所定期間(図12の第5ピクセル〜第63ピクセル)以外の期間が蓄積期間である。蓄積期間には、全画素が蓄積状態となる。この期間には、蓄積時全ライン選択信号VGUPはHレベルで、蓄積イネーブル信号SDI及びクリアパルス信号CLはLレベルである。図4に示すように、蓄積時全ライン選択信号VGUPがHレベルとなることによって全てのライン選択信号VSCiがHレベルとなり、ドレイン・ゲート電圧供給回路VC1iの動作を示す上記表1に示すように、ゲート電圧VPGiはVCCSGHIとなる。また、ドレイン電圧VPDiは電圧VCCSDIとなる。また、この期間には、クリア前ゲートプリセット信号PRもLレベルであり、ソース電圧供給回路VC2hの動作を示す上記表2に示すように、ソース電圧供給回路VC2hはソース電圧を供給しない。この場合には、セルアレー中の全てのセルのソースは、光信号検出用MOSトランジスタPDTrがターンオンしドレイン電圧に一致する。
First, the accumulation state will be described.
A period other than the predetermined period (the fifth pixel to the 63rd pixel in FIG. 12) in the H blanking period shown in FIG. 10 is the accumulation period. During the accumulation period, all the pixels are in the accumulation state. During this period, all line selection signal VGUP during accumulation is at H level, and accumulation enable signal SDI and clear pulse signal CL are at L level. As shown in FIG. 4, as shown in Table 1 above, the operation of the drain / gate voltage supply circuit VC1i is performed when all the line selection signals VGUP at the time of accumulation become H level and all the line selection signals VSCi become H level. The gate voltage VPGi becomes VCCSGHI. Further, the drain voltage VPDi becomes the voltage VCCSDI. Further, during this period, the pre-clear gate preset signal PR is also at the L level, and the source voltage supply circuit VC2h does not supply the source voltage as shown in Table 2 showing the operation of the source voltage supply circuit VC2h. In this case, the optical signal detection MOS transistor PDTr is turned on and the source of all cells in the cell array matches the drain voltage.

Hブランキング期間の第5ピクセルにおいて蓄積期間は終了し信号読み出しが開始される。この信号読み出しのための期間(LOADS,CL,LOADN期間)においても、受光光量に基づくホールの蓄積は継続されるが、各セルは蓄積期間とは異なる設定値に設定される。また、信号読み出しのための期間には、クリアライン、読み出しライン又は非選択ラインでは、各セルは個別の設定値に設定される。   At the fifth pixel in the H blanking period, the accumulation period ends and signal readout is started. In the period for reading signals (LOADS, CL, and LOADN periods), hole accumulation based on the amount of received light is continued, but each cell is set to a setting value different from the accumulation period. In the period for signal readout, each cell is set to an individual set value in the clear line, readout line, or non-selected line.

先ず、リセット(s)状態について説明する。図12に示すように、この期間においても、全てのセルに共通の設定が行われる。
図12に示すように、クリアパルス信号CL及びクリア前ゲートプリセット信号PRはLレベルであり、ソース電圧供給回路VC2hはソース電圧を供給しない。この期間においては、蓄積信号用ラインメモリリセット信号RESSがハイアクティブとなり、図4のスイッチSW22がオンとなって、ラインメモリを構成するコンデンサC2の端子電圧はVMPRにチャージされる。更に、蓄積信号用ラインメモリデータロード信号LOADS及びラインメモリデータロード信号LOADもハイアクティブとなり、スイッチSW21及びスイッチSW11がオンとなって、ソースラインを電圧VMPRで初期化する。
First, the reset (s) state will be described. As shown in FIG. 12, common settings are made for all cells even during this period.
As shown in FIG. 12, the clear pulse signal CL and the pre-clear gate preset signal PR are at the L level, and the source voltage supply circuit VC2h does not supply the source voltage. During this period, the accumulated signal line memory reset signal RESS is active high, the switch SW22 in FIG. 4 is turned on, and the terminal voltage of the capacitor C2 constituting the line memory is charged to VMPR. Further, the storage signal line memory data load signal LOADS and the line memory data load signal LOAD also become high active, the switches SW21 and SW11 are turned on, and the source line is initialized with the voltage VMPR.

一方、蓄積時全ライン選択信号VGUPはHからLに変化し、全てのライン選択信号VSCiはLレベルに変化する。従って、表1に示すように、ゲート電圧VPSGiは全てL(GND)レベルとなる。また、蓄積イネーブル信号SDIはHレベルであり、SDR2もHレベルであるため、表1に示すように、図6中のT5がターンオンしているので、全てのセルのドレインは共通に接続され(COMノード)、そのCOMノードはHiz状態となる。   On the other hand, during storage, all line selection signals VGUP change from H to L, and all line selection signals VSCi change to L level. Therefore, as shown in Table 1, all the gate voltages VPSGi are at the L (GND) level. Further, since the accumulation enable signal SDI is at the H level and SDR2 is also at the H level, as shown in Table 1, since T5 in FIG. 6 is turned on, the drains of all the cells are commonly connected ( COM node), the COM node is in the Hiz state.

次に、変調(s)状態について説明する。
図12に示すように、CL,PRはLレベルを維持しており、ソース電圧供給回路VC2hはソースラインに電圧を供給していない。各セルに設定した電圧値に応じた出力がソースラインを介して出力される。即ち、クリアライン及び非選択ラインについてはライン選択信号VSCiはLレベルのままであり、ゲート電圧はL(GND)レベルである。また、読み出しイネーブル信号SDR2もLレベルであるので、ドレイン電圧VPDiはVCCSDRとなる。
Next, the modulation (s) state will be described.
As shown in FIG. 12, CL and PR maintain L level, and the source voltage supply circuit VC2h does not supply voltage to the source line. An output corresponding to the voltage value set for each cell is output via the source line. That is, for the clear line and the non-selected line, the line selection signal VSCi remains at the L level, and the gate voltage is at the L (GND) level. Further, since the read enable signal SDR2 is also at the L level, the drain voltage VPDi becomes VCCSDR.

読み出しラインについてはライン選択信号VSCiはHレベルである。クリアパルス信号CL及び信号SDRがLレベルであるので、ゲート電圧VPGiはVCCSGHRである。ドレイン電圧VPDiはVCCSDRである。これにより、ソース電圧VPSiには電圧(VCCSGHR−VthS)が現れる。なお、VthSは、蓄積されたホールに応じて変化する。ソースラインの電圧(VCCSGHR−VthS)は、スイッチSW21を介してラインメモリを構成する各コンデンサC2に蓄積される。   For the read line, the line selection signal VSCi is at the H level. Since the clear pulse signal CL and the signal SDR are at the L level, the gate voltage VPGi is VCCSGHR. The drain voltage VPDi is VCCSDR. As a result, a voltage (VCCSGHR−VthS) appears in the source voltage VPSi. Note that VthS varies depending on the accumulated holes. The source line voltage (VCCSGHR-VthS) is stored in each capacitor C2 constituting the line memory via the switch SW21.

次に、相関2重サンプリング処理のために、読み出しラインの各セルに蓄積されているホールを除去(クリア)するためのCL状態を設定する。ホールの除去のためには極めて高い電圧をゲートに印加する必要があり、クリア状態の前にプリセット状態を設定して、倍圧回路を利用して高電圧を得るようになっている。
なお、読み出しラインのクリアと同時にクリアラインの各セルのクリアも行うようになっている。
Next, for the correlated double sampling process, a CL state for removing (clearing) holes accumulated in each cell of the readout line is set. In order to remove holes, it is necessary to apply a very high voltage to the gate. A preset state is set before the clear state, and a high voltage is obtained using a voltage doubler circuit.
Note that each cell of the clear line is cleared simultaneously with the clearing of the read line.

先ず、プリセット状態においては、読み出しラインとクリアラインについては、ライン選択信号VSCiはHレベルである。クリアパルス信号CL及び信号SDRはLレベルであるので、ゲート電圧VPGiはVCCSGHRである。なお、非選択ラインについては、ライン選択信号VSCiがLレベルであるので、ゲート電圧はL(GND)レベルである。   First, in the preset state, the line selection signal VSCi is at the H level for the read line and the clear line. Since the clear pulse signal CL and the signal SDR are at the L level, the gate voltage VPGi is VCCSGHR. For the non-selected line, since the line selection signal VSCi is at L level, the gate voltage is at L (GND) level.

また、クリアパルス信号CLはLレベルで、クリア前ゲートプリセット信号PRはHであるので、表2に示すように、全ソースラインの電圧VPShは電圧VCCVPS(例えば0V)にリセットされる。また、図7のコンデンサC1は電圧VCCSDBがチャージされ、ND2点は電圧VCCSDBとなる。なお、蓄積イネーブル信号SDI及び読み出しイネーブル信号SDR2はHレベルであるので、ドレインは、光信号検出用MOSトランジスタPDTrがターンオンして、ソースと同電位になる。   Further, since the clear pulse signal CL is at L level and the pre-clear gate preset signal PR is H, as shown in Table 2, the voltages VPSh of all the source lines are reset to the voltage VCCVPS (for example, 0 V). 7 is charged with the voltage VCCSDB, and the point ND2 becomes the voltage VCCSDB. Since the accumulation enable signal SDI and the read enable signal SDR2 are at the H level, the optical signal detection MOS transistor PDTr is turned on at the drain, and becomes the same potential as the source.

次に、クリア状態においては、クリア前ゲートプリセット信号PRがHレベルからLレベルに変化し、クリアパルス信号CLがLレベルからHレベルに変化する。この場合には、表2に示すように、ソースラインは電圧VCCSDB×2に変化する。また、読み出しラインとクリアラインについては、クリアパルス信号CL及びライン選択信号VSCiがHレベルであるので、表1に示すように、ゲートはフローティング状態となる。従って、ソースとゲートとのカップリング容量によって、ゲート電圧VPGiは(VCCSDB×2+VCCSGHR)となる。また、ドレインはプリセット状態時と同様に、光信号検出用MOSトランジスタPDTrがターンオンして、ソースと同電位になる。   Next, in the clear state, the pre-clear gate preset signal PR changes from H level to L level, and the clear pulse signal CL changes from L level to H level. In this case, as shown in Table 2, the source line changes to the voltage VCCCSDB × 2. For the readout line and the clear line, the clear pulse signal CL and the line selection signal VSCi are at the H level, so that the gates are in a floating state as shown in Table 1. Therefore, the gate voltage VPGi becomes (VCCCSDB × 2 + VCCSGHR) due to the coupling capacitance between the source and the gate. Similarly to the preset state, the drain has the same potential as the source when the optical signal detection MOS transistor PDTr is turned on.

一方、非選択ラインについては、ゲート電圧VPGiはL(GND)レベルのままであり、ドレイン電圧VPDiは、トランジスタT4がオンとなるので、VCCSDRとなる。   On the other hand, for the non-selected line, the gate voltage VPGI remains at L (GND) level, and the drain voltage VPDi becomes VCCSDR because the transistor T4 is turned on.

次に、リセット(N)状態を経て、変調(N)状態に移行する。これらのリセット(N)状態及び変調(N)状態は、夫々リセット(s)状態及び変調(s)状態と略同様の信号が設定される。即ち、リセット(N)状態においては、蓄積信号用ラインメモリリセット信号RESS,蓄積信号用ラインメモリデータロード信号LOADSに夫々代えてオフセット用ラインメモリリセット信号RESN,オフセット用ラインメモリデータロード信号LOADNがハイアクティブとなる。これにより、スイッチSW32がオンとなって、ノイズ読み出し用のラインメモリを構成するコンデンサC3がVMPRにチャージされる。更に、スイッチSW31及びスイッチSW11がオンとなって、ソースラインは電圧VMPRで初期化される。   Next, the state shifts to the modulation (N) state through the reset (N) state. In these reset (N) state and modulation (N) state, substantially the same signals as the reset (s) state and modulation (s) state are set, respectively. That is, in the reset (N) state, the offset line memory reset signal RESN and the offset line memory data load signal LOADN are high instead of the accumulated signal line memory reset signal RESS and the accumulated signal line memory data load signal LOADS, respectively. Become active. As a result, the switch SW32 is turned on, and the capacitor C3 constituting the noise reading line memory is charged to the VMPR. Further, the switch SW31 and the switch SW11 are turned on, and the source line is initialized with the voltage VMPR.

変調(N)状態においては、クリアパルス信号CL,クリア前ゲートプリセット信号PRはLレベルであり、ソース電圧供給回路VC2hはソースラインに電圧を供給しない。クリアライン及び非選択ラインについてはライン選択信号VSCiはLレベルであり、ゲート電圧VPGiはL(GND)である。また、読み出しイネーブル信号SDR2もLレベルであるので、ドレイン電圧VPDiはVCCSDRとなる。   In the modulation (N) state, the clear pulse signal CL and the pre-clear gate preset signal PR are at the L level, and the source voltage supply circuit VC2h does not supply a voltage to the source line. For the clear line and the non-selected line, the line selection signal VSCi is at the L level, and the gate voltage VPGi is L (GND). Further, since the read enable signal SDR2 is also at the L level, the drain voltage VPDi becomes VCCSDR.

読み出しラインについてはライン選択信号VSCiはHレベルである。クリアパルス信号CL及び信号SDRがLレベルであるので、ゲート電圧VPGiはVCCSGHRである。ドレイン電圧VPDiはVCCSDRである。これにより、ソース電圧VPShには電圧(VCCSGHR−VthN)が現れる。このソースに現れる電圧は、直前にクリア状態に設定されていることから、オフセット成分に対応したものとなっている。ソースラインの電圧(VCCSGHR−VthN)は、スイッチSW31を介してラインメモリを構成する各コンデンサC3に蓄積される。   For the read line, the line selection signal VSCi is at the H level. Since the clear pulse signal CL and the signal SDR are at the L level, the gate voltage VPGi is VCCSGHR. The drain voltage VPDi is VCCSDR. As a result, a voltage (VCCSGHR−VthN) appears in the source voltage VPSh. Since the voltage appearing at the source is set to the clear state immediately before, the voltage corresponds to the offset component. The source line voltage (VCCSGHR-VthN) is stored in each capacitor C3 constituting the line memory via the switch SW31.

こうして、コンデンサC2には信号成分が蓄積され、コンデンサC3にはオフセット成分が蓄積される。水平シフトレジスタ11からの選択信号HSCANhによって、スイッチSW23,SW33が順番にオンになることで、コンデンサC2,C3に蓄積された電圧が夫々出力アンプ36,38を介してVOUTS,VOUTNとして出力される。   Thus, the signal component is accumulated in the capacitor C2, and the offset component is accumulated in the capacitor C3. When the switches SW23 and SW33 are sequentially turned on by the selection signal HSCANh from the horizontal shift register 11, the voltages stored in the capacitors C2 and C3 are output as VOUTS and VOUTN via the output amplifiers 36 and 38, respectively. .

次に、クリアライン用シフトレジスタ4、読み出しライン用シフトレジスタ5及び水平シフトレジスタ11に適用可能なシフトレジスタ回路について説明する。
図1において、シフトレジスタ回路は複数のDFF81(図1では4段のDFF81−1〜DFF81−4)を縦続接続して構成される。なお、段数は4段に限定されないことは明らかである。DFF81はデータが入力されるデータ端D、クロックCK1が入力されるクロック端CK1、反転クロックXCK1が入力されるクロック端XCK1及びリセット信号XRが入力されるリセット端XRを有している。更に、本実施の形態におけるDFF81は、クロックCK2が入力されるクロック端CK2、反転クロックXCK2が入力されるクロック端XCK2も有している。
Next, shift register circuits applicable to the clear line shift register 4, the read line shift register 5, and the horizontal shift register 11 will be described.
In FIG. 1, the shift register circuit is configured by cascading a plurality of DFFs 81 (four stages of DFFs 81-1 to DFF81-4 in FIG. 1). Obviously, the number of stages is not limited to four. The DFF 81 has a data terminal D to which data is input, a clock terminal CK1 to which a clock CK1 is input, a clock terminal XCK1 to which an inverted clock XCK1 is input, and a reset terminal XR to which a reset signal XR is input. Furthermore, the DFF 81 in this embodiment also has a clock end CK2 to which the clock CK2 is input and a clock end XCK2 to which the inverted clock XCK2 is input.

DFF81はクロックCK1,XCK1に同期してデータ端Dに入力されるデータを取込んで保持し、取込まれたデータをクロックCK2,XCK2に同期して出力側に転送して保持すると共に、出力端Q,Q1から出力するようになっている。DFF81は、データを取込んで転送の準備をするセットアップ期間と、データを転送して保持すると共に出力する出力期間との間に、データを保持する時間であるホールド期間を確実に挿入することができるようになっている。   The DFF 81 captures and holds the data input to the data terminal D in synchronization with the clocks CK1 and XCK1, transfers the captured data to the output side in synchronization with the clocks CK2 and XCK2, holds the data, and outputs The signals are output from the ends Q and Q1. The DFF 81 can reliably insert a hold period, which is a time for holding data, between a setup period for taking in data and preparing for transfer and an output period for transferring and holding the data. It can be done.

初段のDFF81−1のデータ端には入力データDinが与えられる。各段のDFF81の出力端Qは次段のDFF81のデータ端Dに接続され、各段のDFF81は、夫々各出力端Q1から各段の選択信号を出力するようになっている。   Input data Din is given to the data end of the first stage DFF 81-1. The output terminal Q of each stage DFF 81 is connected to the data terminal D of the next stage DFF 81, and each stage DFF 81 outputs a selection signal of each stage from each output terminal Q 1.

図2はこのようなDFF81の具体的な構成を示している。
コンプリメンタリに接続された入力側のMOSトランジスタT21,T22によって入力側トランスファゲートが構成される。トランジスタT21,T22の共通入力端はデータ端Dに接続され、共通出力端はインバータI21の出力端及びNAND回路N21の一方入力端に接続される。PchトランジスタT21のゲートにはクロックCK1が供給され、NchトランジスタT22のゲートにはクロックXCK1が供給される。NAND回路N21の他方入力端には、リセット信号XRが印加される。トランジスタT21,T22は、クロックCK1のL(クロックXCK1のH)でオンとなって、データ端Dに入力されたデータを取込む。
FIG. 2 shows a specific configuration of such a DFF 81.
The input side transfer gates are constituted by the input side MOS transistors T21 and T22 connected to the complementary. The common input terminals of the transistors T21 and T22 are connected to the data terminal D, and the common output terminal is connected to the output terminal of the inverter I21 and one input terminal of the NAND circuit N21. The clock CK1 is supplied to the gate of the Pch transistor T21, and the clock XCK1 is supplied to the gate of the Nch transistor T22. A reset signal XR is applied to the other input terminal of the NAND circuit N21. The transistors T21 and T22 are turned on at L of the clock CK1 (H of the clock XCK1) and take in the data input to the data terminal D.

コンプリメンタリに接続された出力側のMOSトランジスタT31,T32によって出力側トランスファゲートが構成される。トランジスタT31,T32の共通入力端はインバータI21の入力端及びNAND回路N21の出力端に接続され、共通出力端はインバータI31,I32の入力端及びNAND回路N31の出力端に接続される。インバータI31の出力端は、NAND回路N31の一方入力端に接続されると共に、出力端Qにも接続される。インバータI32の出力端は出力端Q1に接続される。NAND回路N31の他方入力端には、リセット信号XRが印加される。   An output side transfer gate is constituted by the output side MOS transistors T31 and T32 connected to the complementary. The common input terminals of the transistors T31 and T32 are connected to the input terminal of the inverter I21 and the output terminal of the NAND circuit N21, and the common output terminal is connected to the input terminals of the inverters I31 and I32 and the output terminal of the NAND circuit N31. The output terminal of the inverter I31 is connected to one input terminal of the NAND circuit N31 and also to the output terminal Q. The output terminal of the inverter I32 is connected to the output terminal Q1. A reset signal XR is applied to the other input terminal of the NAND circuit N31.

PchトランジスタT31のゲートには反転クロックXCK2が供給され、NchトランジスタT32のゲートにはクロックCK2が供給される。トランジスタT31,T32は、クロックCK2のH(クロックXCK2のL)でオンとなって、NAND回路N21の出力端のデータを取込む。   The inverted clock XCK2 is supplied to the gate of the Pch transistor T31, and the clock CK2 is supplied to the gate of the Nch transistor T32. The transistors T31 and T32 are turned on at H of the clock CK2 (L of the clock XCK2) and take in data at the output terminal of the NAND circuit N21.

NAND回路N21,N31は他方入力端にHのリセット信号XRが供給されることで一方入力端のデータを反転出力し、他方入力端にLのリセット信号XRが供給されることで、出力端をHにリセットする。   The NAND circuits N21 and N31 invert the data of one input terminal by being supplied with the H reset signal XR to the other input terminal, and the output terminal by supplying the L reset signal XR to the other input terminal. Reset to H.

図3は図2及び図3のクロックCK1,XCK1,CK2,XCK2を生成するシフトクロック発生回路の具体的な構成を示す回路図である。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration of a shift clock generation circuit that generates the clocks CK1, XCK1, CK2, and XCK2 of FIGS.

インバータI41には所定のクロックCLKinが入力される。インバータI41の出力端はNAND回路N41の一方入力端に接続されると共に、インバータI42を介してNAND回路N42の一方入力端に接続される。NAND回路N41の出力端はインバータI45,I46を介してNAND回路N42の他方入力端に接続され、NAND回路N42の出力端はインバータI47,I48を介してNAND回路N41の他方入力端に接続される。NAND回路N41,N42の出力端からの出力は夫々インバータI43,I44を介して出力DCLXOUT,DCLOUTとして出力される。   A predetermined clock CLKin is input to the inverter I41. The output terminal of the inverter I41 is connected to one input terminal of the NAND circuit N41, and is connected to one input terminal of the NAND circuit N42 via the inverter I42. The output terminal of NAND circuit N41 is connected to the other input terminal of NAND circuit N42 via inverters I45 and I46, and the output terminal of NAND circuit N42 is connected to the other input terminal of NAND circuit N41 via inverters I47 and I48. . Outputs from the output terminals of the NAND circuits N41 and N42 are output as outputs DCLXOUT and DCLOUT via inverters I43 and I44, respectively.

インバータI43の出力端はバッファA1,A2を介して出力端XCK1に接続されると共に、NAND回路N43の一方入力端に接続される。インバータI44の出力端はバッファA3,A4を介して出力端CK2に接続されると共に、NAND回路N44の一方入力端に接続される。NAND回路N43,N44の他方入力端には、Pchのゲートを使用するか否かを決定する信号SFR_Pが印加される。NAND回路N43,N44の出力端は夫々バッファA5,A6を介して出力端CK1,XCK2に接続される。   The output terminal of the inverter I43 is connected to the output terminal XCK1 through the buffers A1 and A2, and is connected to one input terminal of the NAND circuit N43. The output terminal of the inverter I44 is connected to the output terminal CK2 via the buffers A3 and A4, and is connected to one input terminal of the NAND circuit N44. A signal SFR_P for determining whether or not to use the Pch gate is applied to the other input terminals of the NAND circuits N43 and N44. Output terminals of NAND circuits N43 and N44 are connected to output terminals CK1 and XCK2 via buffers A5 and A6, respectively.

次に、このように構成されたシフトレジスタ回路の動作について図13のタイミングチャートを参照して説明する。図13はシフトクロック発生回路が発生するクロックCK1,XCK1,CK2,XCK2を示している。   Next, the operation of the shift register circuit configured as described above will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG. 13 shows clocks CK1, XCK1, CK2, and XCK2 generated by the shift clock generation circuit.

図3において、クロックCLKinが所定期間Hレベルであるものとする。この場合には、NAND回路N41の一方入力端はLレベルであり、その出力は常にHレベルである。NAND回路N42の一方入力端はHレベルあり、他方入力端はNAND回路N41の出力によってHレベルである。従って、NAND回路N41の他方入力端はNAND回路N41の出力によってLレベルである。つまり、NAND回路N41は2入力が共にLレベルで、出力はHレベルである。一方、NAND回路N42は2入力が共にHレベル、出力はLレベルである。これにより、DCLXOUTはLレベルで、DCLOUTはHレベルとなる。   In FIG. 3, it is assumed that the clock CLKin is at the H level for a predetermined period. In this case, one input terminal of the NAND circuit N41 is at L level, and its output is always at H level. One input terminal of the NAND circuit N42 is at H level, and the other input terminal is at H level by the output of the NAND circuit N41. Accordingly, the other input terminal of the NAND circuit N41 is at the L level due to the output of the NAND circuit N41. That is, in the NAND circuit N41, both the two inputs are at the L level and the output is at the H level. On the other hand, the NAND circuit N42 has both two inputs at the H level and the output at the L level. As a result, DCLXOUT is at L level and DCLOUT is at H level.

ここで、クロックCLKinがHからLレベルに変化するものとする。これにより、NAND回路N41の一方入力端はHに変化し,NAND回路N42の一方入力端はLレベルに変化する。入力が変化した直後においては、NAND回路N42は出力がLからHに切換るが、NAND回路N41は出力はHのままである。NAND回路N42の出力のHは、インバータI47,I48によって遅延されてNAND回路N41の他方入力端に供給され、NAND回路N41の出力はHからLレベルに切換る。即ち、DCLXOUTは、DCLOUTがHからLレベルに変化した後に、所定時間遅延してLからHに変化する。   Here, it is assumed that the clock CLKin changes from H to L level. As a result, one input terminal of the NAND circuit N41 changes to H, and one input terminal of the NAND circuit N42 changes to L level. Immediately after the input changes, the output of the NAND circuit N42 switches from L to H, but the output of the NAND circuit N41 remains H. The output H of the NAND circuit N42 is delayed by the inverters I47 and I48 and supplied to the other input terminal of the NAND circuit N41, and the output of the NAND circuit N41 is switched from H to L level. That is, DCLXOUT changes from L to H after a predetermined time delay after DCLOUT changes from H to L level.

次に、クロックCLKinがLからHに変化するものとする。これにより、NAND回路N41の一方入力端はLレベルに変化し,NAND回路N42の一方入力端はHに変化する。入力が変化した直後においては、NAND回路N41は出力がLからHに切換るが、NAND回路N42は出力はHのままである。NAND回路N41の出力のHは、インバータI45,I46によって遅延されてNAND回路N42の他方入力端に供給され、NAND回路N42の出力はHからLレベルに切換る。即ち、DCLOUTは、DCLXOUTがHからLレベルに変化した後に、所定時間遅延してLからHに変化する。   Next, it is assumed that the clock CLKin changes from L to H. As a result, one input terminal of the NAND circuit N41 changes to L level, and one input terminal of the NAND circuit N42 changes to H. Immediately after the input changes, the output of the NAND circuit N41 switches from L to H, but the output of the NAND circuit N42 remains H. The output H of the NAND circuit N41 is delayed by the inverters I45 and I46 and supplied to the other input terminal of the NAND circuit N42, and the output of the NAND circuit N42 is switched from H to L level. That is, DCLOUT changes from L to H after a predetermined time delay after DCLXOUT changes from H to L level.

以後同様の動作が繰返される。入力クロックCLKinの例えばデューティが50%であるものとすると、DCLOUT及びDCLXOUTは、LからHに遷移するタイミングがHからLレベルに遷移するタイミングよりも常に遅延した信号となる。即ち、DCLOUT及びDCLXOUTは、立下りタイミングは入力クロックCLKinの立下り及び立下りと略同期し、立ち上がりタイミングが入力クロックCLKinの立下り及び立下りから遅延した信号となる。   Thereafter, the same operation is repeated. For example, assuming that the duty of the input clock CLKin is 50%, DCLOUT and DCLXOUT are signals in which the timing of transition from L to H is always delayed from the timing of transition from H to L level. That is, DCLOUT and DCLXOUT are signals whose falling timing is substantially synchronized with the falling and falling of the input clock CLKin, and whose rising timing is delayed from the falling and falling of the input clock CLKin.

DCLOUT及びDCLXOUTは、バッファA1,A2又はバッファA3,A4を介して夫々クロックCK2又は反転クロックXCK1として出力される。
図13のクロックCK2,XCK1の比較から明らかなように、これらのクロックは立上りタイミングが相互の立下りタイミングに遅延した信号となっている。
これにより、2相のクロックCK2,XCK1はL期間がH期間よりも長く、且つH期間は相互のL期間内において確実に終了する。
DCLOUT and DCLXOUT are output as the clock CK2 or the inverted clock XCK1 via the buffers A1 and A2 or the buffers A3 and A4, respectively.
As is clear from the comparison of the clocks CK2 and XCK1 in FIG. 13, these clocks are signals whose rising timings are delayed from each other's falling timings.
As a result, the two-phase clocks CK2 and XCK1 have an L period longer than the H period, and the H period is reliably terminated within the mutual L period.

NAND回路N43,N44は、信号SFR_PのHレベル入力された信号を反転出力する。即ち、信号SFR_PがHの場合には、DCLOUT,DCLXOUTは、夫々NAND回路N44,N43によって反転されてバッファA6,A5を介してクロックXCK2,CK1として出力される。即ち、クロックCK1,XCK2は、夫々クロックXCK1,CK2の反転信号である。   NAND circuits N43 and N44 invert and output the signal inputted with the H level of signal SFR_P. That is, when the signal SFR_P is H, DCLOUT and DCLXOUT are inverted by the NAND circuits N44 and N43 and output as the clocks XCK2 and CK1 via the buffers A6 and A5, respectively. That is, the clocks CK1 and XCK2 are inverted signals of the clocks XCK1 and CK2, respectively.

なお、図2のトランジスタT21,T22によって構成される入力側トランスファゲート及びトランジスタT31,T32によって構成される出力側トランスファゲートのうち、NchのトランジスタT22,T32のみを用いることも可能である。この場合には、Pch側のトランジスタT21,T31に供給するクロックCK1,XCK2は不要となる。そこで、信号SFR_PをLレベルにする。これにより、図3のシフトクロック発生回路は、クロックCK1,XCK2を発生する必要がなくなり、ノイズの発生を一層抑制することができる。   It is also possible to use only Nch transistors T22 and T32 among the input side transfer gate constituted by the transistors T21 and T22 and the output side transfer gate constituted by the transistors T31 and T32 in FIG. In this case, the clocks CK1 and XCK2 supplied to the Pch side transistors T21 and T31 are not necessary. Therefore, the signal SFR_P is set to L level. Thereby, the shift clock generation circuit of FIG. 3 does not need to generate the clocks CK1 and XCK2, and the generation of noise can be further suppressed.

図13に示すクロックCK1,XCK1,CK2,XCK2は夫々DFF81を構成する各シフトレジスタ回路のトランジスタT21,T22,T32,T31に供給される。トランジスタT21,T22からなる入力側トランスファゲートは、図13のCK1のL期間(XCK1のH期間)にオンとなり、データ端Dのデータを取込む。取込まれたデータはNAND回路N21を介してインバータI21に供給され、更に、NAND回路N21に供給される。そして、出力側トランスファゲートを構成するトランジスタT31,T32が、クロックCK2がH(XCK2がL)になってオンとなることで、NAND回路N21の出力が出力側のインバータI31,I32に供給される。   The clocks CK1, XCK1, CK2, and XCK2 shown in FIG. 13 are supplied to the transistors T21, T22, T32, and T31 of each shift register circuit constituting the DFF 81, respectively. The input-side transfer gate composed of the transistors T21 and T22 is turned on during the L period of CK1 (H period of XCK1) in FIG. The fetched data is supplied to the inverter I21 via the NAND circuit N21 and further supplied to the NAND circuit N21. Then, the transistors T31 and T32 constituting the output side transfer gate are turned on when the clock CK2 becomes H (XCK2 is L), and the output of the NAND circuit N21 is supplied to the output side inverters I31 and I32. .

本実施の形態においては、シフトクロック発生回路によって、クロックCK2がH(SCK2がL)となる前に、クロックCK1をH(XCK1がL)にしていることから、入力側トランスファゲートのオンによるセットアップ期間と出力側トランスファゲートによる転送期間との間に、入力側のインバータI21及びNAND回路N21によるデータのホールド期間が確実に設定される。   In this embodiment, since the clock CK1 is set to H (XCK1 is set to L) before the clock CK2 is set to H (SCK2 is set to L) by the shift clock generation circuit, the setup is performed by turning on the input-side transfer gate. Between the period and the transfer period by the output-side transfer gate, the data hold period by the input-side inverter I21 and the NAND circuit N21 is reliably set.

即ち、図13に示すように、クロックCK1がH(XCK1がL)になって、入力側トランスファゲートが確実にオフになった後、クロックCK2がH(XCK2がL)になる。これにより、出力側トランスファゲートがオンとなり、インバータI21及びNAND回路N21に保持されているデータが出力側に転送される。出力側トランスファゲートのオン期間に、出力側に転送されたデータはインバータI31及びNAND回路N31に保持されると共に、インバータI32を介して出力される。また、インバータI31の出力はQ出力として次段のDFFのデータ端Dに供給される。   That is, as shown in FIG. 13, after the clock CK1 becomes H (XCK1 is L) and the input-side transfer gate is surely turned off, the clock CK2 becomes H (XCK2 is L). As a result, the output-side transfer gate is turned on, and the data held in the inverter I21 and the NAND circuit N21 is transferred to the output side. During the ON period of the output side transfer gate, the data transferred to the output side is held in the inverter I31 and the NAND circuit N31 and is output via the inverter I32. The output of the inverter I31 is supplied as the Q output to the data terminal D of the next stage DFF.

こうして、図1の各DFF81−1,81−2,…からはクロックCK2のクロック周期、即ち、クロックCLKinのクロック周期で、出力端Q1から順次選択信号が出力される。   1 sequentially outputs the selection signal from the output terminal Q1 at the clock cycle of the clock CK2, that is, the clock cycle of the clock CLKin from each of the DFFs 81-1, 81-2,.

このように本実施の形態においては、シフトクロックとして入力側トランスファゲートのオン,オフを制御するクロックと出力側トランスファゲートのオン,オフを制御するクロックとの2相のクロックを用いることで、入力側のトランスファゲートのオン期間と出力側トランスファゲートのオン期間とが重ならないようにしている。これにより、取込んだデータがデータ筒抜けによってシフトクロックとは無関係に順次各段のシフトレジスタに転送されてしまうことを防止することができる。   As described above, in this embodiment, by using a two-phase clock, that is, a clock for controlling on / off of the input-side transfer gate and a clock for controlling on / off of the output-side transfer gate, as the shift clock, the input is performed. The on-period of the transfer gate on the side does not overlap the on-period of the output transfer gate. As a result, it is possible to prevent the fetched data from being sequentially transferred to the shift register at each stage regardless of the shift clock due to the missing data cylinder.

また、本実施の形態においては、データの筒抜けを防止するために第1及び第2のシフトクロックの切換えを急峻にする必要はない。従って、シフトクロックの切換えを急峻にするためにクロックドライバの駆動力を増大させる必要もなく、これに伴って生じるノイズの増大を防ぎ、ノイズ混入の増大を防止することができる。   Further, in the present embodiment, it is not necessary to make the switching of the first and second shift clocks steep in order to prevent data loss. Therefore, it is not necessary to increase the driving force of the clock driver in order to make the switching of the shift clock steep, and it is possible to prevent an increase in noise caused by this and prevent an increase in noise mixing.

図14は第1の実施の形態の変形例を示す回路図である。
図2のDFFはリセット信号XRによって回路をリセット可能である。これに対し、リセット機構を有していないDFFにも適用可能である。図14はリセット機構を除去したものである。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a modification of the first embodiment.
The DFF in FIG. 2 can reset the circuit by a reset signal XR. On the other hand, the present invention can also be applied to a DFF that does not have a reset mechanism. FIG. 14 is obtained by removing the reset mechanism.

即ち、NAND回路N21,N31に夫々代えてインバータI35,I36を採用した点が図2のDFFと異なる。即ち、インバータI35の入力端は入力側トランスファゲートの出力端に接続され、入力側トランスファゲートを通過したデータをインバータI21に出力する。また、インバータI36の出力端は出力側トランスファゲートの出力端に接続され、インバータI31の出力が与えられてその反転信号をインバータI31に出力する。   That is, it differs from the DFF of FIG. 2 in that inverters I35 and I36 are employed in place of the NAND circuits N21 and N31, respectively. That is, the input terminal of the inverter I35 is connected to the output terminal of the input side transfer gate, and the data that has passed through the input side transfer gate is output to the inverter I21. The output terminal of the inverter I36 is connected to the output terminal of the output side transfer gate, and the output of the inverter I31 is given to output the inverted signal to the inverter I31.

このような構成においても、入力側トランスファゲートと出力側トランスファゲートとが同時にオンにすることを防止することができ、シフトクロックの切換えを急峻にすることなくデータの筒抜けを阻止して、ノイズ混入の増大を防止しながら正確な選択信号出力の発生を可能にすることができる。   Even in such a configuration, it is possible to prevent the input-side transfer gate and the output-side transfer gate from being turned on at the same time, and prevent data from being missed without steep switching of the shift clock, thereby introducing noise. Therefore, it is possible to generate an accurate selection signal output while preventing an increase in the number of signals.

図15及び図16は本発明の第2の実施の形態を示している。図15は第2の実施の形態のシフトレジスタ回路を示す回路図であり、図16は図15中のDFFの具体的な構成を示す回路図である。   15 and 16 show a second embodiment of the present invention. FIG. 15 is a circuit diagram showing a shift register circuit according to the second embodiment, and FIG. 16 is a circuit diagram showing a specific configuration of the DFF in FIG.

図15及び図16において図1及び図2と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
図15はDFFのリセット機構にNOR回路を用いたものである。図15においては、各DFF85はリセット端XRに代えてリセット端Rを有している点が図1と異なる。また、図16のDFFはNAND回路N21,N31に夫々代えてNOR回路NR1,NR2を用いると共に、インバータI38を付加した点が図2のDFFと異なる。
In FIG. 15 and FIG. 16, the same components as those in FIG. 1 and FIG.
FIG. 15 shows a DFF reset mechanism using a NOR circuit. 15 differs from FIG. 1 in that each DFF 85 has a reset terminal R instead of the reset terminal XR. 16 is different from the DFF of FIG. 2 in that NOR circuits NR1 and NR2 are used instead of the NAND circuits N21 and N31, respectively, and an inverter I38 is added.

NOR回路NR1,NR2は、Lのリセット信号Rが他方入力端に入力されることで、一方入力端に入力される入力側トランスファゲートの出力を反転出力し、他方入力端にHのリセット信号XRが供給されることで、出力端をLレベルにリセットする。また、インバータI38はインバータI31の出力を反転させて出力する。   The NOR circuits NR1 and NR2 receive the L reset signal R at the other input terminal, invert the output of the input side transfer gate input at one input terminal, and the H reset signal XR at the other input terminal. Is supplied, the output terminal is reset to the L level. Inverter I38 inverts and outputs the output of inverter I31.

このように構成されたシフトレジスタ回路においても、各DFFにおいて、入力側トランスファゲートと出力側トランスファゲートとが同時にオンになることを防止することができ、シフトクロックの切換えを急峻にすることなくデータの筒抜けを阻止して、ノイズ混入の増大を防止しながら各段から正確な選択信号出力の発生を可能にすることができる。   Even in the shift register circuit configured in this way, in each DFF, it is possible to prevent the input-side transfer gate and the output-side transfer gate from being turned on at the same time, and data can be transferred without steep switching of the shift clock. It is possible to prevent the cylinder from coming off and generate an accurate selection signal output from each stage while preventing an increase in noise mixing.

図17は図1又は図15のシフトレジスタ回路を図1の水平シフトレジスタ11に適用した場合のタイミングチャートを示している。   FIG. 17 shows a timing chart when the shift register circuit of FIG. 1 or FIG. 15 is applied to the horizontal shift register 11 of FIG.

図3のシフトクロック発生回路は、入力クロックCLKinとしてラインメモリ選択用シフトクロックCIN2が入力される。上述したように、シフトクロック発生回路からのクロックCK2及びクロックXCK1は、立下りタイミングは入力クロックCLKinの立下り及び立下りと略同期し、立ち上がりタイミングが入力クロックCLKinの立下り及び立下りから遅延した信号となる。また、クロックXCK2,CK1は、夫々クロックCK2,XCK1の反転信号である。こうして、図17に示すクロックCK1,XCK1,CK2,XCK2が得られる。   The shift clock generation circuit of FIG. 3 receives a line memory selection shift clock CIN2 as an input clock CLKin. As described above, the falling timing of the clock CK2 and the clock XCK1 from the shift clock generating circuit is substantially synchronized with the falling and falling of the input clock CLKin, and the rising timing is delayed from the falling and falling of the input clock CLKin. Signal. Clocks XCK2 and CK1 are inverted signals of clocks CK2 and XCK1, respectively. In this way, clocks CK1, XCK1, CK2, and XCK2 shown in FIG. 17 are obtained.

初段のDFF81−1又は85−1には、入力Dinとしてラインメモリ選択用シフトデータAHが入力される。このシフトデータAHは、クロックCK1のL期間(XCK1のH期間)に初段のDFFの入力側トランスファゲートを通過する。
入力側トランスファゲートがオフになった後、出力側トランスファゲートがオンとなり、シフトデータAHは出力側に転送されて、初段DFFの出力AH1として出力される。
The first stage DFF 81-1 or 85-1 receives the line memory selection shift data AH as the input Din. The shift data AH passes through the input side transfer gate of the first stage DFF during the L period of the clock CK1 (H period of XCK1).
After the input side transfer gate is turned off, the output side transfer gate is turned on, and the shift data AH is transferred to the output side and output as the output AH1 of the first stage DFF.

更に、出力AH1は、クロックCK1の次のL期間(XCK1のH期間)に次段のDFF81−2又は85−2の入力側トランスファゲートを介して取込まれる。
更に、このクロックCK1のL期間(XCK1のH期間)の終了後にHレベルとなるクロックCK2によって出力側トランスファゲートを介して出力側に転送されて出力AH2として次段のDFFから出力される。以後同様の動作を繰返して、各段のDFFから各段の選択信号出力が得られる。
Further, the output AH1 is taken in the next L period of the clock CK1 (H period of XCK1) via the input side transfer gate of the DFF 81-2 or 85-2 at the next stage.
Further, after the L period of the clock CK1 (H period of XCK1) ends, it is transferred to the output side via the output side transfer gate by the clock CK2 which becomes H level, and is output from the next stage DFF as the output AH2. Thereafter, the same operation is repeated, and the selection signal output of each stage is obtained from the DFF of each stage.

このように、シフトクロックの切換えが急峻でなくてもデータの筒抜けが生じることなく、ラインメモリ選択用シフトデータAHはクロックCIN2に従って各段を正確に転送される。   As described above, the line memory selection shift data AH is accurately transferred at each stage in accordance with the clock CIN2 without causing data loss even if the shift clock is not sharply switched.

図18は図1又は図15のシフトレジスタ回路を図1のクリアライン用シフトレジスタ4及び読み出しライン用シフトレジスタ5等の垂直シフトレジスタに適用した場合のタイミングチャートを示している。   18 shows a timing chart when the shift register circuit of FIG. 1 or FIG. 15 is applied to vertical shift registers such as the clear line shift register 4 and the read line shift register 5 of FIG.

図3のシフトクロック発生回路は、クロックCLKinとして、読み出しライン用シフトクロックVCLK_BSRが入力される。この場合には、シフトクロック発生回路によって、図18に示すクロックCK1,XCK1,CK2,XCK2が得られる。   The shift clock generation circuit of FIG. 3 receives the read line shift clock VCLK_BSR as the clock CLKin. In this case, clocks CK1, XCK1, CK2, and XCK2 shown in FIG. 18 are obtained by the shift clock generation circuit.

初段のDFF81−1又は85−1には、入力Dinとして読み出しライン用シフトデータBVが入力される。このシフトデータBVは、クロックCK1のL期間(XCK1のH期間)に初段のDFFの入力側トランスファゲートを通過する。入力側トランスファゲートがオフになった後、出力側トランスファゲートによって転送され初段DFFの出力VSB1として出力される。   Read line shift data BV is input as input Din to DFF 81-1 or 85-1. This shift data BV passes through the input side transfer gate of the first stage DFF during the L period of the clock CK1 (H period of XCK1). After the input side transfer gate is turned off, it is transferred by the output side transfer gate and output as the output VSB1 of the first stage DFF.

更に、VSB1は、クロックCK1の次のL期間(XCK1のH期間)に次段のDFFの入力側トランスファゲートを介して取込まれる。更に、このクロックCK1のL期間(XCK1のH期間)の終了後にHレベルとなるクロックCK2によって出力側トランスファゲートを介して出力側に転送されて出力VSB2として次段のDFFから出力される。以後同様の動作を繰返して、各段のDFFから各段の選択信号出力が得られる。   Furthermore, VSB1 is taken in via the input side transfer gate of the DFF in the next stage in the next L period of clock CK1 (H period of XCK1). Further, after the L period of the clock CK1 (H period of XCK1) ends, it is transferred to the output side via the output side transfer gate by the clock CK2 that becomes H level, and is output from the next stage DFF as the output VSB2. Thereafter, the same operation is repeated, and the selection signal output of each stage is obtained from the DFF of each stage.

このように、データの筒抜けが生じることなく、読み出しライン用シフトクロックVCLK_BSRはクロックCIN2に従って各段を正確に転送される。しかも、ノイズの混入が増大することはない。
尚、上記実施の形態は、固体撮像素子として閾値電圧変調方式のMOS型イメージセンサを例に説明したが、閾値電圧変調方式のMOS型イメージセンサに限定されるものではなく、他の方式のイメージセンサについても適応可能であることは言うまでも無い。
In this way, the read line shift clock VCLK_BSR is accurately transferred at each stage in accordance with the clock CIN2 without causing data loss. Moreover, noise contamination does not increase.
In the above embodiment, the MOS image sensor of the threshold voltage modulation system is described as an example of the solid-state imaging device, but the present invention is not limited to the MOS image sensor of the threshold voltage modulation system, and an image of another system is used. Needless to say, the sensor can also be applied.

本発明の第1の実施の形態に係るシフトレジスタ回路を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a shift register circuit according to a first embodiment of the present invention. 図1中のDFFの具体的な構成を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of a DFF in FIG. 1. 図1のシフトレジスタ回路にシフトクロックを供給するシフトクロック発生回路を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing a shift clock generation circuit that supplies a shift clock to the shift register circuit of FIG. 1. 図1のシフトレジスタ回路を用いたイメージセンサLSIを示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing an image sensor LSI using the shift register circuit of FIG. 1. 図4のイメージセンサが組込まれた画像処理装置を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing an image processing apparatus in which the image sensor of FIG. 4 is incorporated. 本発明の実施の形態に係わるドレイン・ゲート電圧供給回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the drain gate voltage supply circuit concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係わるソース電圧供給回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the source voltage supply circuit concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係わるセンサセルへ印加するバイアス電圧を説明するための図。The figure for demonstrating the bias voltage applied to the sensor cell concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係わる、センサの読み出しラインとクリアラインを説明するための図。The figure for demonstrating the read-out line and clear line of a sensor concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係わる垂直同期信号と水平同期信号のタイミングを示すタイミングチャート。3 is a timing chart showing timings of a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係わるイメージセンサLSIのタイミングジェネレータの構成を示す回路ブロック図。1 is a circuit block diagram showing a configuration of a timing generator of an image sensor LSI according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係わるHブランキング期間における各状態における各信号の状態を説明するためのタイミングチャート。The timing chart for demonstrating the state of each signal in each state in the H blanking period concerning embodiment of this invention. 第1の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャート。6 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment. 第1の実施の形態の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of 1st Embodiment. 第2の実施の形態のシフトレジスタ回路を示す回路図。A circuit diagram showing a shift register circuit of a 2nd embodiment. 図15中のDFFの具体的な構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the specific structure of DFF in FIG. 図1又は図15のシフトレジスタ回路を図1の水平シフトレジスタ11に適用した場合のタイミングチャート。The timing chart at the time of applying the shift register circuit of FIG. 1 or FIG. 15 to the horizontal shift register 11 of FIG. 図1又は図15のシフトレジスタ回路を図1のクリアライン用シフトレジスタ4及び読み出しライン用シフトレジスタ5等の垂直シフトレジスタに適用した場合のタイミングチャート。16 is a timing chart when the shift register circuit of FIG. 1 or FIG. 15 is applied to vertical shift registers such as the clear line shift register 4 and the read line shift register 5 of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…イメージセンサLSI、2…信号処理LSI、3…センサセルアレイ、6…垂直ドライブ回路、9…蓄積信号用ラインメモリ、10…オフセット信号用ラインメモリ、13…タイミングジェネレータ、81−1〜81−4…DFF、T21,T22,T31,T32…トランジスタ、I21,I31,I32…インバータ、N21,N31…NAND回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image sensor LSI, 2 ... Signal processing LSI, 3 ... Sensor cell array, 6 ... Vertical drive circuit, 9 ... Line memory for accumulation signals, 10 ... Line memory for offset signals, 13 ... Timing generator, 81-1 to 81- 4 ... DFF, T21, T22, T31, T32 ... transistor, I21, I31, I32 ... inverter, N21, N31 ... NAND circuit.

Claims (7)

入力クロックに同期した第1のシフトクロックを発生する第1の手段と、
前記第1のシフトクロックとは異なる位相の第2のシフトクロックを発生する第2の手段とを具備したことを特徴とするシフトクロック発生回路。
First means for generating a first shift clock synchronized with an input clock;
And a second means for generating a second shift clock having a phase different from that of the first shift clock.
前記第1のシフトクロックと、前記第2のシフトクロックは、互いに同時には論理レベルが変化しないことを特徴とする請求項1記載のシフトクロック回路。   2. The shift clock circuit according to claim 1, wherein the first shift clock and the second shift clock do not change in logic level at the same time. 前記第1及び第2のシフトクロックは、一方のシフトクロックが他方極性の論理レベルである期間内に他方のシフトクロックが一方極性の論理レベル期間を終了することを特徴とする請求項1に記載のシフトクロック発生回路。   2. The first and second shift clocks according to claim 1, wherein one shift clock ends a logic level period of one polarity within a period in which one shift clock is a logic level of the other polarity. Shift clock generation circuit. 第1のクロック信号が入力し、第1のシフトクロックを出力する第1の手段と、
前記第1のクロック信号が第1のレベルから第2のレベルに変化した後、所定時間経過後に、前記第2のレベルから前記第1のレベルに変化する第2のクロック信号が入力し、第2のシフトクロックを出力する第2の手段と、
前記第1のクロック信号と第1の信号とが入力する第3の手段と、
前記第2のクロック信号と前記第1の信号とが入力する第4の手段と、
を含み、
前記第1の信号がアクティブの場合は、
前記第3の手段は、前記第1のシフトクロックの反転信号である第3のシフトクロックを出力し、
前記第4の手段は、前記第2のシフトクロックの反転信号である第4のシフトクロックを出力し、
前記第1の信号が非アクティブの場合は、
前記第3の手段及び前記第4の手段は、第3のレベルの信号を出力することを特徴とするシフトクロック発生回路。
A first means for inputting a first clock signal and outputting a first shift clock;
After the first clock signal changes from the first level to the second level, a second clock signal that changes from the second level to the first level is input after a lapse of a predetermined time, A second means for outputting two shift clocks;
Third means for inputting the first clock signal and the first signal;
A fourth means for inputting the second clock signal and the first signal;
Including
If the first signal is active,
The third means outputs a third shift clock which is an inverted signal of the first shift clock;
The fourth means outputs a fourth shift clock which is an inverted signal of the second shift clock;
If the first signal is inactive,
The shift clock generation circuit, wherein the third means and the fourth means output a third level signal.
請求項1乃至4のいずれかに記載のシフトクロック発生回路と、
縦続接続された複数のデータ転送素子を含み、前記複数のデータ転送素子の各々に前記第1のシフトクロックと前記第2のシフトクロックとが供給されるシフトレジスタ回路とを、を含むことを特徴とする画像処理装置。
A shift clock generation circuit according to any one of claims 1 to 4,
Including a plurality of data transfer elements connected in cascade, and a shift register circuit to which the first shift clock and the second shift clock are supplied to each of the plurality of data transfer elements. An image processing apparatus.
前記複数のデータ転送素子の各々は、
前記第1のシフトクロックによって制御され、オンしたときにデータを前記データ転送素子に入力する入力側トランスファゲートと、
前記第2のシフトクロックによって制御され、オンしたときにデータを前記データ転送素子から出力する出力側トランスファゲートと、を具備することを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。
Each of the plurality of data transfer elements includes:
An input-side transfer gate which is controlled by the first shift clock and inputs data to the data transfer element when turned on;
6. The image processing apparatus according to claim 5, further comprising: an output-side transfer gate that is controlled by the second shift clock and outputs data from the data transfer element when turned on.
前記入力側トランスファゲートは、
前記第1のシフトクロックによって制御される第1のPchトランジスタと、
前記第3のシフトクロックによって制御される第1のNchトランジスタと、を含み、
前記出力側トランスファゲートは、
前記第2のシフトクロックによって制御される第2のPchトランジスタと、
前記第4のシフトクロックによって制御される第2のNchトランジスタと、を含むことを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
The input-side transfer gate is
A first Pch transistor controlled by the first shift clock;
A first Nch transistor controlled by the third shift clock,
The output side transfer gate is:
A second Pch transistor controlled by the second shift clock;
The image processing apparatus according to claim 6, further comprising: a second Nch transistor controlled by the fourth shift clock.
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