JP2010263509A - Solid-state imaging apparatus and driving method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging apparatus suppressing an image defect caused by lacking a capability for resetting a potential of a capacitance element to a reference potential, and to provide a driving method of the solid-state imaging apparatus. <P>SOLUTION: A solid-state imaging apparatus includes: a pixel array comprised of unit pixels 1; a row selection circuit; a capacitance element 4 for accumulating signal potentials output from the unit pixels 1; a first CP transistor 5 and a second CP transistor 16 for setting a potential of the capacitance element 4 to a black reference potential; an AMP 13; an SW 11 which causes an output amplifier to output the signal potential of the capacitance element 4; and a first S/R 8 and a second S/R 14 in which the SW 11 is selected sequentially to ON state, so that the AMP 13 sequentially outputs the signal potential of the capacitance element 4 corresponding to the turned-on SW 11, the second CP transistor 16 is sequentially selected to ON state, so that the potential of the capacitance element 4 corresponding to the turned-on second CP transistor 16 is sequentially set to the black reference potential. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像装置、特にMOS(Metal Oxide Semiconductor)方式の固体撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type solid-state imaging device.

近年、固体撮像装置を用いたデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等が家庭用と業務用との区別に関わらず広く普及している。主な固体撮像装置としては、CCD型イメージセンサとMOS型イメージセンサとの2種類がある。   In recent years, digital video cameras, digital still cameras, and the like using solid-state imaging devices have become widespread regardless of whether they are for home use or business use. There are two main solid-state imaging devices, a CCD image sensor and a MOS image sensor.

このうちMOS型イメージセンサはCCD型イメージセンサに比べて低消費電力で動作可能、かつ既存のMOSプロセスで製造可能等の利点があり、採用比率が大きくなりつつある。以下、図16を用いて特許文献1に示された従来技術の固体撮像装置を示す。図16は特許文献1の固体撮像装置の構成を示す回路図である。   Among these, the MOS type image sensor has the advantages that it can operate with lower power consumption than the CCD type image sensor and can be manufactured by an existing MOS process, and the adoption ratio is increasing. Hereinafter, a conventional solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of the solid-state imaging device of Patent Document 1.

図16より、この固体撮像装置では、単位画素(セル)を構成する複数の画素MOSトランジスタ101が行列状に配列されている。そして、同固体撮像装置はシフトレジスタ等から構成される垂直走査回路(行選択回路)102及び水平走査回路108を備え、垂直走査回路102からの駆動パルスφVmは垂直選択線103を介してm行目の画素MOSトランジスタ101のゲートに入力される。   As shown in FIG. 16, in this solid-state imaging device, a plurality of pixel MOS transistors 101 constituting a unit pixel (cell) are arranged in a matrix. The solid-state imaging device includes a vertical scanning circuit (row selection circuit) 102 and a horizontal scanning circuit 108 each including a shift register and the like, and a driving pulse φVm from the vertical scanning circuit 102 is supplied to m rows via the vertical selection line 103. Input to the gate of the pixel MOS transistor 101 of the eye.

画素MOSトランジスタ101のソースは垂直信号線105に接続され、そのドレインは電源VDDが供給される電源線104に接続される。垂直信号線105には、動作MOSスイッチ113を介して信号電位(画素信号)を保持する負荷容量素子(負荷キャパシタ)114が接続される。負荷容量素子114は、垂直信号線105と接地電位との間に挿入される。動作MOSスイッチ113のゲートには動作パルスφSHが印加される。   The source of the pixel MOS transistor 101 is connected to the vertical signal line 105 and the drain thereof is connected to the power supply line 104 to which the power supply VDD is supplied. A load capacitance element (load capacitor) 114 that holds a signal potential (pixel signal) is connected to the vertical signal line 105 via an operation MOS switch 113. The load capacitive element 114 is inserted between the vertical signal line 105 and the ground potential. An operation pulse φSH is applied to the gate of the operation MOS switch 113.

負荷容量素子114には、負荷容量リセットMOSスイッチ(クランプ用トランジスタ)115が並列接続され、負荷容量リセットMOSスイッチ115のゲートにはリセットパルス(クランプパルス)φCRSTが印加される。負荷容量素子114は水平MOSスイッチ(列選択用スイッチ)109のドレインに接続され、水平MOSスイッチ109のソースは水平信号線110に接続される。ここで、負荷容量素子114の容量は、垂直信号線105のもつ容量と同等又はそれよりも大きく設定される。   A load capacitance reset MOS switch (clamping transistor) 115 is connected in parallel to the load capacitance element 114, and a reset pulse (clamp pulse) φCRST is applied to the gate of the load capacitance reset MOS switch 115. The load capacitance element 114 is connected to the drain of a horizontal MOS switch (column selection switch) 109, and the source of the horizontal MOS switch 109 is connected to the horizontal signal line 110. Here, the capacitance of the load capacitive element 114 is set to be equal to or larger than the capacitance of the vertical signal line 105.

水平走査回路108は、各水平MOSスイッチ109のゲートへ順次水平走査信号(パルス電圧)φHmを供給し、水平信号線110を通じて各負荷容量素子114に保持された信号電位を出力回路に供給させる。   The horizontal scanning circuit 108 sequentially supplies a horizontal scanning signal (pulse voltage) φHm to the gate of each horizontal MOS switch 109, and supplies the signal potential held in each load capacitance element 114 to the output circuit through the horizontal signal line 110.

特開平7−255013号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-255013

ところで、特許文献1の固体撮像装置は、各列の容量素子(列選択用スイッチ)の電位を基準電位にリセットするために、クランプパルスφCRSTにてクランプ用トランジスタを導通して同時にリセットをかける構造を持つ。しかし、特許文献1の固体撮像装置では、例えば過飽和光源を有する被写体の撮影が行われた場合、各列の容量素子の電位を黒基準電位にリセットする能力が不足し、基準電位へのリセットが不十分になる。   By the way, the solid-state imaging device of Patent Document 1 has a structure in which a clamping transistor is made conductive by a clamping pulse φCRST and reset simultaneously in order to reset the potential of the capacitive element (column selection switch) of each column to a reference potential. have. However, in the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1, for example, when a subject having a supersaturated light source is photographed, the ability to reset the potential of the capacitive element in each column to the black reference potential is insufficient, and resetting to the reference potential is not possible. It becomes insufficient.

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、容量素子の電位を基準電位にリセットする能力が不足することで生じる画像不良を抑制する固体撮像装置およびその駆動方法を提供する。   Therefore, in view of such problems, the present invention provides a solid-state imaging device and a driving method thereof that suppress an image defect caused by insufficient ability to reset the potential of a capacitive element to a reference potential.

上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は、行列状に配列された複数の単位画素から構成される画素アレイと、前記単位画素を行単位で選択して信号電位を出力させる行選択手段と、前記単位画素の列毎に設けられ、前記行選択手段により選択された単位画素から出力された信号電位を蓄積する容量素子と、前記容量素子のそれぞれの電位を一括してリセット電位に設定するリセット手段と、前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子とリセット電位との間に挿入され、該対応する容量素子の電位をリセット電位に設定するトランジスタと、前記容量素子に蓄積された信号電位を出力する出力アンプと、前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子と前記出力アンプとの間に挿入され、該対応する容量素子の信号電位を前記出力アンプに出力させるスイッチと、前記スイッチを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記スイッチに対応する前記容量素子の信号電位を前記出力アンプに順次出力させ、前記トランジスタを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記トランジスタに対応する前記容量素子の電位をリセット電位に順次設定するシフトレジスタとを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention includes a pixel array including a plurality of unit pixels arranged in a matrix, and a row for selecting the unit pixels in units of rows and outputting a signal potential. A selection unit; a capacitor provided for each column of the unit pixels; and a capacitor element that accumulates a signal potential output from the unit pixel selected by the row selection unit; Resetting means for setting to each of the capacitive elements, a transistor inserted between the corresponding capacitive element and a reset potential, and setting the potential of the corresponding capacitive element to a reset potential; An output amplifier that outputs a signal potential accumulated in the capacitive element, and provided corresponding to each of the capacitive elements, and inserted between the corresponding capacitive element and the output amplifier A switch that outputs the signal potential of the corresponding capacitive element to the output amplifier, and the signal potential of the capacitive element corresponding to the switch that is turned on by sequentially selecting the switch and turning it on. A shift register that sequentially outputs to the output amplifier and sequentially sets the potential of the capacitive element corresponding to the transistor that is turned on by sequentially selecting the transistor and turning it on; Features.

これにより、各列の容量素子を一括してリセット(本リセット)すると共に、トランジスタを用いたリセットにより各列の容量素子を順次リセット(プリリセット)することができる。その結果、信号電位が出力されてから再度信号電位が容量素子に蓄積されるまでに、容量素子に対して2度のリセットを行うことができるので、容量素子の電位を基準電位にリセットする能力が不足することで生じる画像不良を抑制することができる。   Accordingly, the capacitor elements in each column can be collectively reset (main reset), and the capacitor elements in each column can be sequentially reset (pre-reset) by reset using a transistor. As a result, since the capacitor element can be reset twice, after the signal potential is output and before the signal potential is accumulated in the capacitor element again, the ability to reset the capacitor element potential to the reference potential It is possible to suppress image defects caused by the shortage of.

本発明の固体撮像装置およびその駆動方法は、過飽和光源を有する被写体を撮影した時に各列の容量素子の電位を基準電位にリセットする能力が不足することで生じるストリーキングと呼ばれる偽信号を解消して、高画質の画像を得ることができる。その結果、明暗の差が激しい過飽和光源を有した被写体を撮影したときに、画像において被写体の過飽和光源の左右に横帯が発生することを防止することができる。   The solid-state imaging device and the driving method thereof according to the present invention eliminates a false signal called streaking that occurs due to insufficient ability to reset the potential of the capacitive element of each column to the reference potential when photographing a subject having a supersaturated light source. High-quality images can be obtained. As a result, when a subject having a supersaturated light source with a strong contrast between brightness and darkness is photographed, it is possible to prevent horizontal bands from being generated on the left and right of the subject supersaturated light source in the image.

本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位が単位画素の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration of a portion in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, in which the signal potential output from the pixel unit is output in units of column of unit pixels. 同実施形態の固体撮像装置において、画素部に過飽和信号が入力された場合のSW(N)の電位変化を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating a potential change of SW (N) when a supersaturation signal is input to a pixel unit in the solid-state imaging device of the embodiment. 同実施形態の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by the solid-state imaging device of the embodiment. 同実施形態の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by the solid-state imaging device of the embodiment. 同実施形態の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by the solid-state imaging device of the embodiment. 比較例に係る固体撮像装置において、過飽和光源と暗部との両方を持った被写体を撮影した際における不具合を示す図である。It is a figure which shows the malfunction at the time of image | photographing the to-be-photographed object which has both a supersaturated light source and a dark part in the solid-state imaging device which concerns on a comparative example. 本発明の第1の実施形態の変形例1に係る固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のSW(N)の電位変化を示すタイミングチャートである。10 is a timing chart showing a potential change of SW (N) when a supersaturation signal is input to the pixel portion of the solid-state imaging device according to Modification Example 1 of the first embodiment of the present invention. 同変形例1の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by the solid-state imaging device according to the first modification. 同変形例1の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by the solid-state imaging device according to the first modification. 同変形例1の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by the solid-state imaging device according to the first modification. 本発明の第1の実施形態の変形例2に係る固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のSW(N)の電位変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows potential change of SW (N) when a supersaturation signal is inputted into a pixel part of a solid imaging device concerning modification 2 of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位が単位画素の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the part in the solid-state imaging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention until the signal electric potential output from the pixel part is output per column of a unit pixel. 同実施形態の固体撮像装置において、画素部に過飽和信号が入力された場合のSW(N)の電位変化を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating a potential change of SW (N) when a supersaturation signal is input to a pixel unit in the solid-state imaging device of the embodiment. 同実施形態の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by the solid-state imaging device of the embodiment. 同実施形態の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by the solid-state imaging device of the embodiment. 同実施形態の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by the solid-state imaging device of the embodiment. 本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位が単位画素の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the part in the solid-state imaging device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention until the signal electric potential output from the pixel part is output per column of a unit pixel. 比較例に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位が単位画素の列単位に出力されるに至る部分の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the composition of the portion in the solid-state imaging device concerning a comparative example until the signal potential outputted from the pixel part is outputted per unit pixel column. 同比較例の固体撮像装置における所定列の単位画素1の信号電位を出力させるときの駆動方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive method when outputting the signal potential of the unit pixel 1 of the predetermined column in the solid-state imaging device of the comparative example. 同比較例の固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のSW(N)の電位変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows potential change of SW (N) when a supersaturation signal is inputted into a pixel part of a solid imaging device of the comparative example. 比較例の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal output of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by a solid-state imaging device of a comparative example. 比較例の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal output of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by a solid-state imaging device of a comparative example. 比較例の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal output of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by a solid-state imaging device of a comparative example. 比較例の固体撮像装置により図4の様な被写体を撮影した際の複数の単位画素の信号出力を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining signal output of a plurality of unit pixels when a subject as shown in FIG. 4 is photographed by a solid-state imaging device of a comparative example. 従来技術の固体撮像装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the solid-state imaging device of a prior art.

以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位(画素信号)が単位画素1の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a portion in which a signal potential (pixel signal) output from a pixel unit is output in units of columns of unit pixels 1 in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. FIG.

図1に示されるように、この固体撮像装置は、画素部(画素アレイ)と、サンプリング(以降、SPと呼ぶ)用トランジスタ群と、列メモリ群と、第1のクランプ(以降、CPと呼ぶ)用トランジスタ群と、列選択用の第1のシフトレジスタ(以降、S/Rと呼ぶ)8と、列選択用スイッチ(以下、SWと呼ぶ)群と、水平信号線12と、出力アンプ(以下、AMPと呼ぶ)13と、第2のS/R14と、第2のCP用トランジスタ群と、垂直信号線18と、行選択回路(図外)とを備える。   As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device includes a pixel unit (pixel array), a sampling (hereinafter referred to as SP) transistor group, a column memory group, and a first clamp (hereinafter referred to as CP). ) Transistor group, a column selection first shift register (hereinafter referred to as S / R) 8, a column selection switch (hereinafter referred to as SW) group, a horizontal signal line 12, and an output amplifier ( (Hereinafter referred to as AMP) 13, second S / R 14, second CP transistor group, vertical signal line 18, and row selection circuit (not shown).

画素部は、行列状に設けられた複数の単位画素1から構成される。
SP用トランジスタ群は、垂直信号線18を介して列方向に伝達された単位画素1の信号電位をサンプリングするためのSP用トランジスタ3が単位画素1の列毎に設けられて構成される。SP用トランジスタ3のゲートには、SP用トランジスタ3を駆動するSPパルス2が入力される。
The pixel portion is composed of a plurality of unit pixels 1 provided in a matrix.
The SP transistor group is configured such that an SP transistor 3 for sampling the signal potential of the unit pixel 1 transmitted in the column direction via the vertical signal line 18 is provided for each column of the unit pixel 1. An SP pulse 2 for driving the SP transistor 3 is input to the gate of the SP transistor 3.

列メモリ群は、容量素子4が単位画素1の列毎に設けられて構成される。容量素子4は、行選択回路により選択された単位画素1から出力された信号電位を蓄積する。   The column memory group is configured such that the capacitive element 4 is provided for each column of the unit pixels 1. The capacitive element 4 accumulates the signal potential output from the unit pixel 1 selected by the row selection circuit.

第1のCP用トランジスタ群は、容量素子4(SW11)の電位を本リセットするための第1のCP用トランジスタ5が容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成される。第1のCP用トランジスタ5は、対応する容量素子4と黒基準電位6との間に挿入され、該対応する容量素子4の電位を黒基準電位6に設定する。第1のCP用トランジスタ5のゲートには、第1のCP用トランジスタ5を駆動するCPパルス7が入力される。第1のCP用トランジスタ群は、本発明のリセット手段の一例であり、容量素子4のそれぞれの電位を一括してリセットとしての黒基準電位6に設定する。   In the first CP transistor group, the first CP transistor 5 for resetting the potential of the capacitive element 4 (SW11) is provided for each column of the unit pixels 1 corresponding to each of the capacitive elements 4. Composed. The first CP transistor 5 is inserted between the corresponding capacitive element 4 and the black reference potential 6, and sets the potential of the corresponding capacitive element 4 to the black reference potential 6. A CP pulse 7 for driving the first CP transistor 5 is input to the gate of the first CP transistor 5. The first CP transistor group is an example of the reset means of the present invention, and the potentials of the capacitive elements 4 are collectively set to the black reference potential 6 as a reset.

第1のS/R8は、フリップフロップが単位画素1の列毎に設けられて構成され、SW11を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされたSW11に対応する容量素子4の信号電位をAMP13に順次出力させる。つまり、第1のS/R8は、SW11を駆動(SW11に駆動パルスを供給)して所定列の単位画素1の信号電位を水平信号線12に出力させる。第1のS/R8にはトリガパルス9および駆動用クロックとしてのS/Rクロック10が入力される。   The first S / R 8 includes a flip-flop provided for each column of the unit pixels 1 and corresponds to the SW 11 that is turned on by sequentially selecting the SW 11 in the horizontal direction and turning it on. The signal potential of the capacitive element 4 is sequentially output to the AMP 13. That is, the first S / R 8 drives the SW 11 (supplies a drive pulse to the SW 11) and outputs the signal potential of the unit pixel 1 in a predetermined column to the horizontal signal line 12. A trigger pulse 9 and an S / R clock 10 as a driving clock are input to the first S / R 8.

SW群は、SW11が容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成される。SW11は、対応する容量素子4とAMP13との間に挿入され、該対応する容量素子4の信号電位をAMP13に出力させる。   The SW group is configured such that SW 11 is provided for each column of unit pixels 1 corresponding to each of the capacitive elements 4. The SW 11 is inserted between the corresponding capacitive element 4 and the AMP 13 and causes the signal potential of the corresponding capacitive element 4 to be output to the AMP 13.

水平信号線12は、SW11を介して出力された信号電位を水平方向に伝達する。
AMP13は、容量素子4に蓄積され、水平信号線12により伝達された信号電位を出力する。
The horizontal signal line 12 transmits the signal potential output via the SW 11 in the horizontal direction.
The AMP 13 outputs the signal potential stored in the capacitive element 4 and transmitted through the horizontal signal line 12.

第2のCP用トランジスタ群は、容量素子4(SW11)の電位をプリリセットするための第2のCP用トランジスタ16が容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成される。第2のCP用トランジスタ16は、対応する容量素子4と黒基準電位6との間に挿入され、該対応する容量素子4の電位を黒基準電位6に設定する。   In the second CP transistor group, a second CP transistor 16 for pre-resetting the potential of the capacitive element 4 (SW11) is provided for each column of the unit pixels 1 corresponding to each of the capacitive elements 4. Composed. The second CP transistor 16 is inserted between the corresponding capacitive element 4 and the black reference potential 6, and sets the potential of the corresponding capacitive element 4 to the black reference potential 6.

第2のS/R14は、フリップフロップが容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成され、第2のCP用トランジスタ16を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた第2のCP用トランジスタ16に対応する容量素子4の電位を黒基準電位6に順次設定する。つまり、第2のS/R14は、第2のCP用トランジスタ16をそれぞれ個別に駆動(第2のCP用トランジスタ16に駆動パルスを供給)して所定列の容量素子4(SW11)の電位を黒基準電位6にプリリセットする。第2のS/R14にはトリガパルス15および駆動用クロックとしてのS/Rクロック10が入力される。   The second S / R 14 is configured by providing a flip-flop for each column of the unit pixels 1 corresponding to each of the capacitive elements 4, and sequentially selecting the second CP transistors 16 in the horizontal direction. By setting the ON state, the potential of the capacitive element 4 corresponding to the second CP transistor 16 turned ON is sequentially set to the black reference potential 6. In other words, the second S / R 14 individually drives the second CP transistor 16 (supplies a drive pulse to the second CP transistor 16), and sets the potential of the capacitor elements 4 (SW11) in a predetermined column. Pre-reset to black reference potential 6. The second S / R 14 receives the trigger pulse 15 and the S / R clock 10 as a driving clock.

なお、第1のS/R8および第2のS/R14から構成されるシフトレジスタは、本発明のシフトレジスタの一例である。   Note that the shift register including the first S / R 8 and the second S / R 14 is an example of the shift register of the present invention.

行選択回路は、単位画素を1行単位で選択して信号電位を垂直信号線18に出力させる。垂直信号線18は、信号電位を垂直方向に伝達する。   The row selection circuit selects a unit pixel for each row and outputs a signal potential to the vertical signal line 18. The vertical signal line 18 transmits the signal potential in the vertical direction.

次に、図2および図3を用いて、本実施形態に係る固体撮像装置の動作(駆動方法)について説明する。   Next, the operation (driving method) of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図2は画素部に過飽和信号が入力された場合のN(Nは自然数)列目のSW11(以降SW(N)と略す)の電位変化を示すタイミングチャートである。   FIG. 2 is a timing chart showing potential changes of SW11 (hereinafter abbreviated as SW (N)) in the N (N is a natural number) column when a supersaturation signal is input to the pixel portion.

まず垂直シフト期間にて、CPパルス7がhighレベルとされて全列のSW11(容量素子4)の電位が黒基準電位6にリセット(本リセット)される。その後、CPパルス7がlowレベルに戻され、SPパルス2がhighレベルの期間で全列の単位画素1の信号電位が対応する容量素子4(SW11)に保持される。   First, in the vertical shift period, the CP pulse 7 is set to the high level, and the potentials of the SWs 11 (capacitance elements 4) in all the columns are reset to the black reference potential 6 (main reset). Thereafter, the CP pulse 7 is returned to the low level, and the signal potentials of the unit pixels 1 in all the columns are held in the corresponding capacitive elements 4 (SW11) during the period in which the SP pulse 2 is at the high level.

次にトリガパルス9が第1のS/R8に入力されたのを受けて、S/Rクロック10にてSW11が順次選択されてゆき、SW(N)が選択された時にN列目の容量素子4(容量素子(N))に保持された信号電位がAMP13より出力される。   Next, in response to the trigger pulse 9 being input to the first S / R 8, the SW 11 is sequentially selected by the S / R clock 10, and when SW (N) is selected, the capacity of the Nth column The signal potential held in the element 4 (capacitance element (N)) is output from the AMP 13.

このとき、トリガパルス15がトリガパルス9よりもクロック1周期分遅れて第2のS/R14に入力されたのを受けて、SW11よりもクロック1周期分遅れてS/Rクロック10にて各列の第2のCP用トランジスタ16が順次選択されてゆく。そしてN+1列目のSW11(SW(N+1))が選択されたときには、N列目の第2のCP用トランジスタ16が選択されて黒基準電位6がSW(N)(容量素子(N))に供給される。本動作がプリリセットである。このプリリセットは選択された列のSW11(容量素子4)にしか動作しない。従って、第1のS/R8で各列のSW11が順次選択されてAMP13より各列の容量素子4(SW11)の信号電位が出力されていくと同時に、第2のS/R14にて、クロック1周期分遅れて第1のS/R8で選択された列(AMP13への信号電位の出力が行われた列)の容量素子4(SW11)の電位が黒基準電位6に順次プリリセットされてゆく。   At this time, in response to the trigger pulse 15 being input to the second S / R 14 with a delay of one clock cycle from the trigger pulse 9, each of the S / R clocks 10 is delayed by one clock cycle from the SW11. The second CP transistors 16 in the column are sequentially selected. When SW11 (SW (N + 1)) in the (N + 1) th column is selected, the second CP transistor 16 in the Nth column is selected and the black reference potential 6 is set to SW (N) (capacitance element (N)). Supplied. This operation is pre-reset. This pre-reset operates only on the SW11 (capacitance element 4) in the selected column. Accordingly, the SW11 of each column is sequentially selected by the first S / R8, and the signal potential of the capacitive element 4 (SW11) of each column is output from the AMP13. At the same time, the clock is generated by the second S / R14. The potential of the capacitive element 4 (SW11) in the column selected by the first S / R 8 (column in which the signal potential is output to the AMP 13) is sequentially pre-reset to the black reference potential 6 with a delay of one cycle. go.

図3A〜図3Cは図4の様な過飽和光源と暗部の両方を持った被写体を撮影した際の複数の単位画素1(図4のA2ライン上の点線で囲った、過飽和光源と暗部との境界における過飽和光源の4画素と暗部の4画素との計8画素)の信号出力を説明するための図である。なお、図3Aにおいて、画素1〜4は過飽和状態の単位画素1、画素5〜8は黒基準電位6に近い暗時状態の単位画素1を示している。   3A to 3C show a plurality of unit pixels 1 (when surrounded by a dotted line on the line A2 in FIG. 4 between the supersaturated light source and the dark part) when a subject having both the supersaturated light source and the dark part as shown in FIG. It is a figure for demonstrating the signal output of 4 pixels of the supersaturated light source in a boundary, and 4 pixels of a dark part (total 8 pixels). In FIG. 3A, the pixels 1 to 4 indicate the unit pixel 1 in the oversaturated state, and the pixels 5 to 8 indicate the unit pixel 1 in the dark state close to the black reference potential 6.

まず異なる列の画素1〜8から出力された信号電位が対応するSW11(SW(1)〜SW(8))に各々保持される。   First, signal potentials output from the pixels 1 to 8 in different columns are respectively held in the corresponding SW11 (SW (1) to SW (8)).

次に図3Bおよび図3Cのタイミングチャートに示すように、第1のS/R8に入力されるトリガパルス9に対してトリガパルス15がS/Rクロック10の1周期分遅らせて入力されると、S/Rクロック10の立ち上がりでSW(1)が選択されてAMP13よりSW(1)の信号電位が出力される。そして、次のS/Rクロック10の立ち上がりでSW(2)が選択されてAMP13からはSW(2)の信号電位が出力されると共に、SW(1)に接続されている第2のCP用トランジスタ16が導通し、SW(1)の電位のみが黒基準電位6にプリリセットされる。   Next, as shown in the timing charts of FIGS. 3B and 3C, when the trigger pulse 15 is input with a delay of one cycle of the S / R clock 10 with respect to the trigger pulse 9 input to the first S / R 8. SW (1) is selected at the rising edge of the S / R clock 10, and the signal potential of SW (1) is output from the AMP13. Then, SW (2) is selected at the next rising edge of the S / R clock 10, the signal potential of SW (2) is output from the AMP 13, and for the second CP connected to SW (1). Transistor 16 conducts and only the potential of SW (1) is pre-reset to black reference potential 6.

上記の様な手順で、S/Rクロック10の供給を受けた第1のS/R8の制御のもとで各列のSW11の信号電位が順次AMP13より読み出されると共に、クロック1周期分遅れて各列のSW11の電位がひとつずつ順次黒基準電位6にプリリセットされてゆく。   With the above procedure, the signal potential of the SW11 in each column is sequentially read from the AMP 13 under the control of the first S / R 8 receiving the supply of the S / R clock 10, and delayed by one clock cycle. The potential of SW11 in each column is sequentially pre-reset to black reference potential 6 one by one.

画素5〜8からの出力は暗部の単位画素1の出力であり、黒基準電位6に近いので、プリリセットにてSW11を黒基準電位6にリセットできる。一方、画素1〜4の出力は過飽和状態の単位画素1の出力であるため、プリリセットではSW11を黒基準電位6にリセットしきれない場合がある。しかしながら、次の垂直シフト期間において、CPパルス7のhighレベル時に全列同時に本リセットが実施されるので、SW(1)〜SW(4)の様に黒基準電位6にリセットしきれなかったSW11があったとしても最終的には全てのSW11(SW(1)〜SW(8))が黒基準電位6にリセットされる。垂直シフト期間でのCPパルス7による本リセットは、全ての列を同時にリセットするのに対し、プリリセットは各列ひとつずつを順次リセットしてゆく。よって、プリリセット時の負荷容量などの負担は軽く、かつリセット期間は短いという利点がある。加えて、例え過飽和信号をリセットする等のときにプリリセット期間で該当するSW11を黒基準電位6にリセットしきれずに黒基準電位6よりも少し大きい電位になったとしても、次の垂直シフト期間でのCPパルス7による本リセットで、十分に黒基準電位6にリセットすることができる。つまり信号出力期間での各列単位のプリリセットと、垂直シフト期間での全列同時に実施する本リセットとの2度のリセットを実施することで、各列のSW11の信号電位がどの様な状態にあったとしても、黒基準電位6にリセットすることができる。   Since the outputs from the pixels 5 to 8 are the outputs of the dark unit pixel 1 and are close to the black reference potential 6, SW11 can be reset to the black reference potential 6 by pre-reset. On the other hand, since the outputs of the pixels 1 to 4 are outputs of the unit pixel 1 in a supersaturated state, the SW 11 may not be completely reset to the black reference potential 6 by pre-reset. However, in the next vertical shift period, all the columns are simultaneously reset when the CP pulse 7 is at the high level, so that the SW11 that could not be reset to the black reference potential 6 as in SW (1) to SW (4). In the end, all the SW11 (SW (1) to SW (8)) are reset to the black reference potential 6. This reset by the CP pulse 7 in the vertical shift period resets all the columns simultaneously, whereas the pre-reset sequentially resets each column one by one. Therefore, there are advantages that the load such as the load capacity at the time of pre-reset is light and the reset period is short. In addition, even if the corresponding SW 11 cannot be reset to the black reference potential 6 in the pre-reset period when the oversaturation signal is reset or the like, even if the potential becomes a little higher than the black reference potential 6, the next vertical shift period In this reset by the CP pulse 7 in FIG. 4, the black reference potential 6 can be sufficiently reset. In other words, the state of the signal potential of the SW11 in each column is determined by performing the reset twice, that is, the pre-reset for each column in the signal output period and the main reset performed simultaneously for all the columns in the vertical shift period. Even if it is, the black reference potential 6 can be reset.

以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置では、列単位でのリセット操作が可能となるように第2のS/R14および第2のCP用トランジスタ群が追加される。そして、信号出力期間において、第1のS/R8にて各列のSW11を順次選択しAMP13より容量素子4の信号電位を出力させるのと並行して、第2のS/R14にて該信号電位の出力が行われた容量素子4(SW11)を選択して黒基準電位6へのプリリセットを実施する。さらに、その後の垂直シフト期間においてCPパルス7にて黒基準電位6への本リセットをして各列の容量素子4(SW11)の電位を確実に黒基準電位6にリセットする。その結果、本リセット時の能力不足を補うことで、ストリーキングと呼ばれる過飽和光源の左右に生じる横帯発生を防止することが出来る。   As described above, in the solid-state imaging device according to this embodiment, the second S / R 14 and the second CP transistor group are added so that the reset operation can be performed in units of columns. In the signal output period, the SW 11 of each column is sequentially selected in the first S / R 8 and the signal potential of the capacitive element 4 is output from the AMP 13, and the signal is output in the second S / R 14. The capacitive element 4 (SW11) from which the potential is output is selected and pre-reset to the black reference potential 6 is performed. Further, during the subsequent vertical shift period, the main reset to the black reference potential 6 is performed with the CP pulse 7 to surely reset the potential of the capacitive element 4 (SW11) in each column to the black reference potential 6. As a result, by compensating for the shortage of capacity at the time of this reset, it is possible to prevent the occurrence of horizontal bands that occur on the left and right sides of the supersaturated light source called streaking.

なお、本実施形態に係る固体撮像装置は、第2のS/R14が第1のS/R8よりも数クロック分遅延して動作する構成を有するとした。しかし、同固体撮像装置は、AMP13の出力が任意の閾値以上のときに第2のS/R14へのトリガパルスの供給を開始する比較回路をさらに備え、所定の期間だけ第2のS/R14を動作させる構成を有していてもよい。つまり、AMP13の出力をコンパレータ等に入力させ、任意の閾値以上でhighレベルを出力させるようなコンパレータ出力とトリガパルス15とをAND回路で選択出力させる構成を有していてもよい。この構成によれば、ストリーキングが発生する様な過飽和光源が無い被写体を撮影する場合、第2のS/R14を停止させて消費電力を軽減させることも可能である。   Note that the solid-state imaging device according to the present embodiment has a configuration in which the second S / R 14 operates with a delay of several clocks from the first S / R 8. However, the solid-state imaging device further includes a comparison circuit that starts supplying a trigger pulse to the second S / R 14 when the output of the AMP 13 is equal to or greater than an arbitrary threshold value, and the second S / R 14 is output only for a predetermined period. You may have the structure which operates. In other words, the configuration may be such that the output of the AMP 13 is input to a comparator or the like, and the comparator output and the trigger pulse 15 that outputs a high level above an arbitrary threshold value are selectively output by the AND circuit. According to this configuration, when shooting a subject without a supersaturated light source that causes streaking, the second S / R 14 can be stopped to reduce power consumption.

また、本実施形態に係る固体撮像装置において、第1のCP用トランジスタ5および第2のCP用トランジスタ16のいずれもが同一の固定基準電位(黒基準電位)に接続され、プリリセットおよび本リセットのいずれにおいても容量素子4(SW11)の電位は同一の固定基準電位(黒基準電位6)にリセットされるとした。しかし、第2のCP用トランジスタ16と接続された固定基準電位は第1のCP用トランジスタ群が設定する固定基準電位と異なり、プリリセットおよび本リセットにおいて容量素子4(SW11)の電位は異なる固定基準電位にリセットされてもよい。例えば、本リセットでの基準電位に対しプリリセットでの基準電位を高く設定することで、全列の容量素子4(SW11)のプリリセット時の電位を高めに設定でき、例えプリリセットが不十分で既定の基準電位に到達しなかったとしても、本リセットにより既定の基準電位により近くすることができる。   In the solid-state imaging device according to the present embodiment, both the first CP transistor 5 and the second CP transistor 16 are connected to the same fixed reference potential (black reference potential), and the pre-reset and the main reset are performed. In any case, the potential of the capacitive element 4 (SW11) is reset to the same fixed reference potential (black reference potential 6). However, the fixed reference potential connected to the second CP transistor 16 is different from the fixed reference potential set by the first CP transistor group, and the potential of the capacitor 4 (SW11) is fixed differently in the pre-reset and the main reset. It may be reset to the reference potential. For example, by setting the reference potential at the pre-reset higher than the reference potential at the main reset, the potential at the pre-reset of the capacitor elements 4 (SW11) in all the columns can be set higher, and the pre-reset is insufficient. Even if the predetermined reference potential is not reached, it can be made closer to the predetermined reference potential by this reset.

(変形例1)
以下、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置(図1)の別の駆動方法について変形例1を用いて説明する。
(Modification 1)
Hereinafter, another driving method of the solid-state imaging device (FIG. 1) according to the first embodiment of the present invention will be described using the first modification.

図5は、本変形例に係る固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のSW(N)の電位変化を示すタイミングチャートである。   FIG. 5 is a timing chart showing a potential change of SW (N) when a supersaturation signal is input to the pixel portion of the solid-state imaging device according to this modification.

まず垂直シフト期間にて、CPパルス7がhighレベルとされて全列のSW11(容量素子4)の電位が黒基準電位6に本リセットされる。その後、CPパルス7がlowレベルに戻され、SPパルス2がhighレベルの期間で全列の単位画素1の信号電位が対応する容量素子4(SW11)に保持される。   First, in the vertical shift period, the CP pulse 7 is set to the high level, and the potentials of the SWs 11 (capacitance elements 4) in all the columns are fully reset to the black reference potential 6. Thereafter, the CP pulse 7 is returned to the low level, and the signal potentials of the unit pixels 1 in all the columns are held in the corresponding capacitive elements 4 (SW11) during the period in which the SP pulse 2 is at the high level.

次にトリガパルス9が第1のS/R8に入力されたのを受けて、S/Rクロック10にてSW11が順次選択されてゆき、SW(N)が選択された時に容量素子(N)(SW(N))に保持された信号電位がAMP13より出力される。   Next, in response to the trigger pulse 9 being input to the first S / R 8, the SW 11 is sequentially selected by the S / R clock 10, and when SW (N) is selected, the capacitive element (N) The signal potential held at (SW (N)) is output from the AMP 13.

このとき、トリガパルス15がトリガパルス9よりもクロック2周期分遅れて第2のS/R14に入力されたのを受けて、SW11の選択よりもクロック2周期分遅れてS/Rクロック10にて各列の第2のCP用トランジスタ16が順次選択されてゆく。そしてN+2列目のSW11(SW(N+2))が選択されたときには、N列目の第2のCP用トランジスタ16が選択されて容量素子(N)(SW(N))がプリリセットされる。従って、SW(N)の選択と容量素子(N)のプリリセットとの間には、1クロック分の間隔が発生する。   At this time, in response to the trigger pulse 15 being input to the second S / R 14 with a delay of two clock cycles from the trigger pulse 9, the S / R clock 10 is delayed with respect to the selection of the SW 11 by two clock cycles. Thus, the second CP transistor 16 in each column is sequentially selected. When SW11 (SW (N + 2)) in the N + 2th column is selected, the second CP transistor 16 in the Nth column is selected, and the capacitor element (N) (SW (N)) is pre-reset. Therefore, an interval of one clock is generated between the selection of SW (N) and the pre-reset of the capacitor element (N).

図6A〜図6Cは、図4の様な過飽和光源と暗部との両方を持った被写体を撮影した際の複数の単位画素1(図4のA2ライン上の点線で囲った、過飽和光源と暗部との境界における過飽和光源の4画素と暗部の4画素との計8画素分)の信号出力を説明するための図である。なお、図6Aにおいて、画素1〜4は過飽和状態の単位画素1、画素5〜8は黒基準電位6に近い暗時状態の単位画素1を示している。   6A to 6C show a plurality of unit pixels 1 (a supersaturated light source and a dark part surrounded by dotted lines on the line A2 in FIG. 4) when a subject having both a supersaturated light source and a dark part as shown in FIG. Is a diagram for explaining the signal output of a total of 8 pixels including 4 pixels of a supersaturated light source and 4 pixels in a dark portion at the boundary of In FIG. 6A, the pixels 1 to 4 indicate the unit pixel 1 in the oversaturated state, and the pixels 5 to 8 indicate the unit pixel 1 in the dark state close to the black reference potential 6.

まず異なる列の画素1〜8から出力された信号電位が対応するSW11(SW(1)〜SW(8))に各々保持される。   First, signal potentials output from the pixels 1 to 8 in different columns are respectively held in the corresponding SW11 (SW (1) to SW (8)).

次に図6Bおよび図6Cのタイミングチャートに示すように、第1のS/R8に入力されるトリガパルス9に対してトリガパルス15がS/Rクロック10の2周期分遅らせて入力されると、S/Rクロック10の立ち上がりでSW(1)が選択されてAMP13よりSW(1)の信号電位が出力される。そして、次のS/Rクロック10の立ち上がりでSW(2)が選択されてAMP13からはSW(2)の信号電位が出力されるが、その時点ではSW(1)は過飽和電位を保持しつづけた状態である。さらに、次のS/Rクロック10の立ち上がりでSW(3)が選択されてAMP13からはSW(3)の信号電位が出力されると共に、SW(1)に接続されている第2のCP用トランジスタ16が導通し、SW(1)の電位のみが黒基準電位6にプリリセットされる。   Next, as shown in the timing charts of FIGS. 6B and 6C, when the trigger pulse 15 is input after being delayed by two cycles of the S / R clock 10 with respect to the trigger pulse 9 input to the first S / R 8. SW (1) is selected at the rising edge of the S / R clock 10, and the signal potential of SW (1) is output from the AMP13. Then, SW (2) is selected at the next rising edge of the S / R clock 10, and the signal potential of SW (2) is output from the AMP 13. At that time, SW (1) continues to hold the supersaturation potential. It is in the state. Further, SW (3) is selected at the next rising edge of the S / R clock 10, the signal potential of SW (3) is output from the AMP 13, and for the second CP connected to SW (1). Transistor 16 conducts and only the potential of SW (1) is pre-reset to black reference potential 6.

この様に、SW11の選択とプリリセットとの間には1クロック分の間隔が発生するのに加え、同じ時刻(クロックの立ち上がり)で選択されるSW11とプリリセットされるSW11とは隣接せず、1列分離れた(SW11を1つ挟んで設けられた)状態となる。   As described above, an interval of one clock is generated between the selection of SW11 and the pre-reset, and the SW 11 selected at the same time (clock rise) and the pre-reset SW 11 are not adjacent to each other. One row is separated (provided with one SW 11 in between).

以上のように、本変形例の駆動方法によれば、トリガパルス15の入力タイミングをトリガパルス9の入力タイミングに対してS/Rクロック10の2周期以上遅延させる。従って、SW11の選択後に1クロック分の間隔をおいてプリリセットが行われるので、切替の影響によりプリリセットが効果的に実施できなかったり、選択されたSW11の隣でプリリセットが実施されることでプリリセットに起因したノイズが発生して選択されたSW11の出力に影響が及ぼされたりすることを防止できる。   As described above, according to the driving method of the present modification, the input timing of the trigger pulse 15 is delayed by two cycles or more of the S / R clock 10 with respect to the input timing of the trigger pulse 9. Therefore, since the pre-reset is performed at intervals of 1 clock after the selection of the SW 11, the pre-reset cannot be effectively performed due to the influence of switching, or the pre-reset is performed next to the selected SW 11. Therefore, it is possible to prevent the noise caused by the pre-reset from being generated and affecting the output of the selected SW 11.

なお、本変形例の駆動方法において、第2のS/R14は、SW11の選択から2クロック遅延して、選択されたSW11に対応する容量素子4の電位を黒基準電位6に設定する第2のCP用トランジスタ16を選択するとした。しかし、SW11の選択と第2のCP用トランジスタ16の選択との間の間隔は1クロック以上であれば2クロックに限られない。   In the driving method of the present modification, the second S / R 14 delays two clocks from the selection of the SW 11 and sets the potential of the capacitive element 4 corresponding to the selected SW 11 to the black reference potential 6. The CP transistor 16 is selected. However, the interval between the selection of SW11 and the selection of the second CP transistor 16 is not limited to two clocks as long as it is one clock or more.

(変形例2)
以下、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置(図1)の別の駆動方法について変形例2を用いて説明する。
(Modification 2)
Hereinafter, another driving method of the solid-state imaging device (FIG. 1) according to the first embodiment of the present invention will be described using a second modification.

図7は本変形例に係る固体撮像装置の画素部に過飽和信号が入力された場合のSW(N)の電位変化を示すタイミングチャートである。   FIG. 7 is a timing chart showing the potential change of SW (N) when a supersaturation signal is input to the pixel portion of the solid-state imaging device according to this modification.

まず垂直シフト期間にて、CPパルス7をhighレベルとして全列のSW11(容量素子4)の電位が黒基準電位6に本リセットされる。その後、CPパルス7がlowレベルに戻され、SPパルス2がhighレベルの期間で全列の単位画素1の信号電位が対応する容量素子4(SW11)に保持される。   First, in the vertical shift period, the CP pulse 7 is set to the high level, and the potentials of the SWs 11 (capacitance elements 4) in all the columns are reset to the black reference potential 6. Thereafter, the CP pulse 7 is returned to the low level, and the signal potentials of the unit pixels 1 in all the columns are held in the corresponding capacitive elements 4 (SW11) during the period in which the SP pulse 2 is at the high level.

次にトリガパルス9が第1のS/R8に入力されたのを受けて、S/Rクロック10にてSW11が順次選択されてゆき、SW(N)が選択された時に容量素子(N)(SW(N))に保持された信号電位がAMP13より出力される。   Next, in response to the trigger pulse 9 being input to the first S / R 8, the SW 11 is sequentially selected by the S / R clock 10, and when SW (N) is selected, the capacitive element (N) The signal potential held at (SW (N)) is output from the AMP 13.

このとき、トリガパルス15がトリガパルス9よりもクロック1周期分遅れて第2のS/R14に入力されたのを受けて、SW11よりもクロック1周期分遅れてS/Rクロック10にて各列の第2のCP用トランジスタ16が順次選択されてゆく。そしてSW(N+1)が選択されたときには、N列目の第2のCP用トランジスタ16が選択されてSW(N)(容量素子(N))がプリリセットされる。   At this time, in response to the trigger pulse 15 being input to the second S / R 14 with a delay of one clock cycle from the trigger pulse 9, each of the S / R clocks 10 is delayed by one clock cycle from the SW11. The second CP transistors 16 in the column are sequentially selected. When SW (N + 1) is selected, the second CP transistor 16 in the Nth column is selected, and SW (N) (capacitance element (N)) is pre-reset.

ここで、トリガパルス15はクロック2周期分の幅を持つため、第2のS/R14によるプリリセット期間はクロック2周期分となり、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法と比べ、プリリセット期間が2倍となる。よって、プリリセットが2倍の効力を持つ。   Here, since the trigger pulse 15 has a width corresponding to two clock cycles, the pre-reset period by the second S / R 14 is equal to two clock cycles, which is a pre-reset compared to the driving method of the solid-state imaging device according to the present embodiment. The period is doubled. Therefore, pre-reset is twice as effective.

以上のように、本変形例の駆動方法によれば、プリリセット期間が長くなる。過飽和状態の単位画素1の信号電位を蓄積する容量素子4のリセットを十分に行えない場合でも、トリガパルス15の選択期間を上記の様な内容でクロック単位にて広げることで、本リセットの期間を短くする、又はプリリセットのみで容量素子4(SW11)の電位を黒基準電位6にリセットすることができる。プリリセットのみでリセットを行う場合、垂直シフト期間におけるCPパルス7による本リセットは不要となる。その結果、垂直シフト期間におけるCPパルス7がhighレベルとなる期間を縮めることができ、垂直シフト等、垂直シフト期間で必要となるパルスの幅を増やしたり、垂直シフト期間自体を縮めることができる。   As described above, according to the driving method of the present modification, the pre-reset period becomes long. Even when the capacitive element 4 that accumulates the signal potential of the unit pixel 1 in the oversaturated state cannot be sufficiently reset, the reset period can be increased by expanding the selection period of the trigger pulse 15 in units of clocks as described above. Or the potential of the capacitor 4 (SW11) can be reset to the black reference potential 6 only by pre-reset. When the reset is performed only by the pre-reset, this reset by the CP pulse 7 in the vertical shift period becomes unnecessary. As a result, the period during which the CP pulse 7 is at a high level in the vertical shift period can be shortened, and the width of a pulse required in the vertical shift period such as a vertical shift can be increased, or the vertical shift period itself can be shortened.

なお、本変形例の駆動方法において、トリガパルス15としてトリガパルス9とは異なるパルスが外部から入力されるとした。しかし、任意の段数で構成され、第1のS/R8および第2のS/R14と同様にS/Rクロック10で駆動する第3のS/Rを設け、第3のS/Rに第1のS/R8用のトリガパルス(トリガパルス9)を入力し、第1のS/R8用のトリガパルスを任意のクロック数分シフトさせて得られたパルスを、第2のS/R14用のトリガパルスとして入力させる構成をとっても効果は変わらない。   In the driving method of the present modification, a pulse different from the trigger pulse 9 is input from the outside as the trigger pulse 15. However, a third S / R configured by an arbitrary number of stages and driven by the S / R clock 10 is provided in the same manner as the first S / R 8 and the second S / R 14, and the third S / R is provided with the second S / R. 1 S / R8 trigger pulse (trigger pulse 9) is input, and the pulse obtained by shifting the first S / R8 trigger pulse by an arbitrary number of clocks is used for the second S / R14. The effect is not changed even if it is configured to be input as a trigger pulse.

また、本変形例の駆動方法において、第2のS/R14は、1つのSW11を選択している期間の2倍の期間だけ1つの第2のCP用トランジスタ16を選択するとした。しかし、第2のCP用トランジスタ16を選択している期間は、1つのSW11を選択している期間よりも少なくとも1クロック以上長い期間であれば2倍に限られない。   In the driving method of the present modification, the second S / R 14 selects one second CP transistor 16 only for a period twice as long as the period for selecting one SW 11. However, the period during which the second CP transistor 16 is selected is not limited to twice as long as the period is longer by at least one clock than the period during which one SW 11 is selected.

(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位(画素信号)が単位画素1の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a part in which the signal potential (pixel signal) output from the pixel unit is output in units of columns of the unit pixel 1 in the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. FIG.

図8に示されるように、この固体撮像装置は、単位画素1から構成され画素部と、SP用トランジスタ3から構成されるSP用トランジスタ群と、容量素子4から構成される列メモリ群と、第1のCP用トランジスタ5から構成される第1のCP用トランジスタ群と、S/R28と、SW群と、水平信号線12と、AMP13と、第2のCP用トランジスタ群と、垂直信号線18と、行選択回路(図外)とを備える。   As shown in FIG. 8, this solid-state imaging device includes a pixel unit including a unit pixel 1, an SP transistor group including an SP transistor 3, and a column memory group including a capacitor element 4. The first CP transistor group including the first CP transistor 5, the S / R 28, the SW group, the horizontal signal line 12, the AMP 13, the second CP transistor group, and the vertical signal line 18 and a row selection circuit (not shown).

SP用トランジスタ3のゲートにはSPパルス2が入力され、第1のCP用トランジスタ5のゲートにはCPパルス7が入力される。   The SP pulse 2 is input to the gate of the SP transistor 3, and the CP pulse 7 is input to the gate of the first CP transistor 5.

SW群は、SW31が容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成される。SW31は、対応する容量素子4とAMP13との間に挿入され、該対応する容量素子4の信号電位をAMP13に出力させる。   The SW group is configured such that SW 31 is provided for each column of unit pixels 1 corresponding to each of the capacitive elements 4. The SW 31 is inserted between the corresponding capacitive element 4 and the AMP 13 and causes the signal potential of the corresponding capacitive element 4 to be output to the AMP 13.

S/R28は、2つのフリップフロップが容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成され、SW31を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされたSW31に対応する容量素子4の信号電位をAMP13に順次出力させる。つまり、S/R28は、SW31を駆動(SW31に駆動パルスを供給)して所定列の単位画素1の信号電位を水平信号線12に出力させる。   The S / R 28 is configured by providing two flip-flops corresponding to each of the capacitive elements 4 for each column of the unit pixels 1. The S / R 28 is turned on by sequentially selecting the SW 31 in the horizontal direction and turning it on. The signal potential of the capacitive element 4 corresponding to the SW 31 in the state is sequentially output to the AMP 13. That is, the S / R 28 drives the SW 31 (supplies a drive pulse to the SW 31) and outputs the signal potential of the unit pixel 1 in a predetermined column to the horizontal signal line 12.

S/R28は、第2のCP用トランジスタ34を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた第2のCP用トランジスタ34に対応する容量素子4(SW31)の電位を黒基準電位6に順次設定する。つまり、S/R28は、第2のCP用トランジスタ34を駆動(第2のCP用トランジスタ34に駆動パルスを供給)して所定列の容量素子4(SW31)の電位を黒基準電位6にプリリセットする。   The S / R 28 sequentially selects the second CP transistor 34 in the horizontal direction and turns it on so that the capacitance element 4 (SW31) corresponding to the second CP transistor 34 turned on is turned on. The potential is sequentially set to the black reference potential 6. In other words, the S / R 28 drives the second CP transistor 34 (supplying a drive pulse to the second CP transistor 34), and precharges the potential of the capacitive element 4 (SW31) in a predetermined column to the black reference potential 6. Reset.

S/R28には1つのトリガパルス29および駆動用クロックとしてS/Rクロック30が入力され、S/R28は1つのトリガパルス29およびS/Rクロック30に基づいてSW31を駆動する駆動パルスおよび第2のCP用トランジスタ34を駆動する駆動パルスを生成する。   The S / R 28 is supplied with one trigger pulse 29 and an S / R clock 30 as a drive clock. The S / R 28 is driven by the drive pulse for driving the SW 31 and the first pulse based on the one trigger pulse 29 and the S / R clock 30. A drive pulse for driving the second CP transistor 34 is generated.

S/R28は、S/Rクロック30の所定の1周期の期間で同一の容量素子4に対応して設けられたSW31および第2のCP用トランジスタ34を選択する。このとき、SW31が選択されている期間および第2のCP用トランジスタ34が選択されている期間は、それぞれS/Rクロック30の所定の一周期の半周期である。従って、所定の列について、S/R28を駆動するS/Rクロック30の半周期で容量素子4(SW31)の信号電位がAMP13に出力され、残り半周期で容量素子4(SW31)の電位が黒基準電位6に設定される。   The S / R 28 selects the SW 31 and the second CP transistor 34 provided corresponding to the same capacitive element 4 in a predetermined period of the S / R clock 30. At this time, the period in which the SW 31 is selected and the period in which the second CP transistor 34 is selected are each half of a predetermined one period of the S / R clock 30. Therefore, for a given column, the signal potential of the capacitive element 4 (SW31) is output to the AMP 13 in the half cycle of the S / R clock 30 that drives the S / R 28, and the potential of the capacitive element 4 (SW31) in the remaining half cycle. Black reference potential 6 is set.

第2のCP用トランジスタ群は、容量素子4(SW31)の電位をプリリセットするための第2のCP用トランジスタ34が容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成される。第2のCP用トランジスタ34は、対応する容量素子4と黒基準電位6との間に挿入され、該対応する容量素子4の電位を黒基準電位6に設定する。   In the second CP transistor group, a second CP transistor 34 for pre-resetting the potential of the capacitive element 4 (SW 31) is provided for each column of the unit pixels 1 corresponding to each of the capacitive elements 4. Composed. The second CP transistor 34 is inserted between the corresponding capacitive element 4 and the black reference potential 6, and sets the potential of the corresponding capacitive element 4 to the black reference potential 6.

次に、図9および図10A〜図10Cを用いて、本実施形態に係る固体撮像装置の動作について説明する。   Next, the operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10A to 10C.

図9は画素部に過飽和信号が入力された場合のN列目のSW(N)の電位変化を示すタイミングチャートである。   FIG. 9 is a timing chart showing the potential change of SW (N) in the Nth column when a supersaturation signal is input to the pixel portion.

まず垂直シフト期間にて、CPパルス7がhighレベルとされて全列のSW31(容量素子4)の電位が黒基準電位6に本リセットされる。その後、CPパルス7がlowレベルに戻され、SPパルス2がhighレベルの期間で全列の単位画素1の信号電位が対応する容量素子4(SW31)に保持される。   First, in the vertical shift period, the CP pulse 7 is set to the high level, and the potentials of the SWs 31 (capacitance elements 4) in all the columns are fully reset to the black reference potential 6. Thereafter, the CP pulse 7 is returned to the low level, and the signal potentials of the unit pixels 1 in all the columns are held in the corresponding capacitive elements 4 (SW31) during the period in which the SP pulse 2 is at the high level.

次に、トリガパルス29がS/R28に入力されたのを受けて、S/Rクロック30の立ち上がりにてSW31が順次選択されてゆき、SW(N)が選択された時に容量素子(N)(SW(N))に保持された信号電位がAMP13より出力される。   Next, in response to the trigger pulse 29 being input to the S / R 28, the SW 31 is sequentially selected at the rising edge of the S / R clock 30, and when the SW (N) is selected, the capacitive element (N) The signal potential held at (SW (N)) is output from the AMP 13.

このとき、SW(N)の選択からクロック半周期分遅れてS/Rクロック30の立下りでN列目の第2のCP用トランジスタ34が選択(導通)され、黒基準電位6が容量素子(N)(SW(N))に供給されてプリリセットが実施される。SW(N)の選択期間はS/Rクロック30の1周期分であるが、S/Rクロック30がhighレベルの期間で容量素子(N)(SW(N))の信号電位がAMP13より出力され、S/Rクロック30の立ち下がり以降のlowレベルの期間では容量素子(N)(SW(N))の電位のプリリセットが実施される。   At this time, the second CP transistor 34 in the Nth column is selected (conducted) at the falling edge of the S / R clock 30 with a delay of a half cycle of the clock from the selection of SW (N), and the black reference potential 6 becomes the capacitive element. (N) (SW (N)) is supplied to perform pre-reset. The selection period of SW (N) is one cycle of the S / R clock 30, but the signal potential of the capacitive element (N) (SW (N)) is output from the AMP 13 while the S / R clock 30 is at the high level. In the low level period after the falling edge of the S / R clock 30, the potential of the capacitive element (N) (SW (N)) is pre-reset.

図10A〜図10Cは図4の様な過飽和光源と暗部の両方を持った被写体を撮影した際の複数の単位画素1(図4のA2ライン上の点線で囲った、過飽和光源と暗部との境界における過飽和光源の4画素と暗部の4画素との計8画素)の信号出力を説明するための図である。なお、図10Aにおいて、画素1〜4は過飽和状態の単位画素1、画素5〜8は黒基準電位6に近い暗時状態の単位画素1を示している。   10A to 10C show a plurality of unit pixels 1 (when surrounded by a dotted line on the line A2 in FIG. 4 between the supersaturated light source and the dark part) when a subject having both the supersaturated light source and the dark part as shown in FIG. It is a figure for demonstrating the signal output of 4 pixels of the supersaturated light source in a boundary, and 4 pixels of a dark part (total 8 pixels). In FIG. 10A, the pixels 1 to 4 indicate the unit pixel 1 in the oversaturated state, and the pixels 5 to 8 indicate the unit pixel 1 in the dark state close to the black reference potential 6.

まず異なる列の画素1〜8から出力された信号電位が対応するSW31(SW(1)〜SW(8))に各々保持される。   First, the signal potentials output from the pixels 1 to 8 in different columns are respectively held in the corresponding SW31 (SW (1) to SW (8)).

次に図10Bおよび図10Cのタイミングチャートに示すように、S/Rクロック30の立ち上がりでSW(1)が選択されてAMP13よりSW(1)の信号電位が出力される。そして、S/Rクロック30立ち下がりでS/R28から第2のCP用トランジスタ34を導通させる信号が出力され、S/Rクロック30がlowレベルの期間にてSW(1)の信号電位のみが黒基準電位6にプリリセットされる。   Next, as shown in the timing charts of FIGS. 10B and 10C, SW (1) is selected at the rising edge of the S / R clock 30, and the signal potential of SW (1) is output from the AMP13. Then, a signal for conducting the second CP transistor 34 is output from the S / R 28 at the fall of the S / R clock 30, and only the signal potential of SW (1) is output during the period when the S / R clock 30 is at the low level. Pre-reset to black reference potential 6.

上記の様な手順で、S/Rクロック30の供給を受けたS/R28の制御のもとで各列のSW31の信号電位がクロック周期で順次AMP13より読み出されると共に、クロックの半周期分遅れたクロックの立ち下がり以降のlowレベルの期間にて各列のSW31の電位がひとつずつ順次黒基準電位6にプリリセットされてゆく。   In the above procedure, the signal potentials of the SW31 in each column are sequentially read out from the AMP 13 in the clock cycle under the control of the S / R 28 that is supplied with the S / R clock 30, and delayed by a half cycle of the clock. In the low level period after the falling edge of the clock, the potential of the SW 31 in each column is sequentially pre-reset to the black reference potential 6 one by one.

画素5〜8からの出力は暗部の単位画素1の出力であり、黒基準電位6に近いので、プリリセットにてSW31を黒基準電位6にリセットできる。一方、画素1〜4は過飽和状態の単位画素1の出力であるため、プリリセットではSW31を黒基準電位6にリセットしきれない場合がある。しかしながら、次の垂直シフト期間において、CPパルス7のhighレベル時に全列同時に本リセットが実施されるので、SW(1)〜SW(4)の様に黒基準電位6にリセットしきれなかったSW31があったとしても、最終的には全てのSW11(SW(1)〜SW(8))が黒基準電位6にリセットされる。   Since the output from the pixels 5 to 8 is the output of the dark unit pixel 1 and is close to the black reference potential 6, SW31 can be reset to the black reference potential 6 by pre-reset. On the other hand, since the pixels 1 to 4 are outputs of the unit pixel 1 in a supersaturated state, the SW 31 may not be completely reset to the black reference potential 6 by pre-reset. However, in the next vertical shift period, all the columns are reset at the same time when the CP pulse 7 is at the high level, so that the SW31 that could not be reset to the black reference potential 6 as in SW (1) to SW (4). In the end, all the SW11 (SW (1) to SW (8)) are reset to the black reference potential 6.

第1の実施形態の固体撮像装置では、第1のS/Rおよび第2のS/Rの2つのS/Rを設け、クロックツリーを考慮して2つのS/Rを同期して駆動させる必要があった。しかし、本実施形態の固体撮像装置では、S/Rはひとつのみであるので、クロックツリーを考慮した駆動を行う必要がない。但し、本実施形態の固体撮像装置の構成ではSW(N)の信号電位をAMP13より出力させる場合に信号出力期間がクロックの半周期になり、かつプリリセット期間もクロックの半周期になる。しかし、N+1列目のS/R28からプリリセット信号を取り出す構成にすることで、1.5周期遅れてプリリセットが実施されるので、従来通りN列目の容量素子4(SW31)の信号電位をAMP13より出力させる期間をクロックの1周期分にすることができる。また、アナログフロントエンド(AFE)のCDS(相関二重サンプリング)タイミングを調整し、第1の実施形態の固体撮像装置と比較して半分の周期でCDSをかけることでもこれに対応することができる。   In the solid-state imaging device according to the first embodiment, two S / Rs of a first S / R and a second S / R are provided, and the two S / Rs are driven in synchronization in consideration of a clock tree. There was a need. However, in the solid-state imaging device of this embodiment, since there is only one S / R, it is not necessary to perform driving considering the clock tree. However, in the configuration of the solid-state imaging device of this embodiment, when the signal potential of SW (N) is output from the AMP 13, the signal output period becomes a half cycle of the clock, and the pre-reset period also becomes a half cycle of the clock. However, by adopting a configuration in which the pre-reset signal is extracted from the S / R 28 in the (N + 1) th column, the pre-reset is performed with a delay of 1.5 cycles, so that the signal potential of the capacitive element 4 (SW31) in the N-th column is conventional Can be set to one period of the clock. It is also possible to cope with this by adjusting the CDS (correlated double sampling) timing of the analog front end (AFE) and applying the CDS with a half period as compared with the solid-state imaging device of the first embodiment. .

以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置は、S/R28に供給されるS/Rクロック30の立ち上がりと立ち下がりを利用し、SW31の選択およびプリリセットを順次行う。すなわち、固体撮像装置では、S/Rクロック30がhighレベルの期間で所定列のSW31が選択されてAMP13より信号電位が出力された後、S/Rクロック30がlowレベルの期間にて選択された所定列の容量素子4に対して黒基準電位6へのプリリセットが実施される。従って、第1の実施形態に係る固体撮像装置の様に2本のS/Rが並列に動作し、レイアウト他の影響で遅延差が生じることはない。また、垂直シフト期間においてCPパルス7にて黒基準電位6への本リセットをする方法にてリセット時の能力不足を補うことで、ストリーキングと呼ばれる過飽和光源の左右に生じる横帯発生を防止できる。   As described above, the solid-state imaging device according to the present embodiment sequentially selects and pre-resets the SW 31 by using the rising and falling edges of the S / R clock 30 supplied to the S / R 28. That is, in the solid-state imaging device, after the S31 of the S / R clock 30 is in the high level and the SW31 in the predetermined column is selected and the signal potential is output from the AMP 13, the S / R clock 30 is selected in the period of the low level. Further, the pre-reset to the black reference potential 6 is performed on the capacitor elements 4 in the predetermined column. Therefore, the two S / Rs operate in parallel as in the solid-state imaging device according to the first embodiment, and there is no delay difference due to the layout and other effects. In addition, by correcting the lack of capability at the time of resetting by the method of performing the main reset to the black reference potential 6 with the CP pulse 7 in the vertical shift period, it is possible to prevent the occurrence of horizontal bands, called streaking, on the left and right sides of the supersaturated light source.

(第3の実施形態)
図11は、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置における、画素部より出力された信号電位(画素信号)が単位画素1の列単位に出力されるに至る部分の構成を示す回路図である。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a portion where a signal potential (pixel signal) output from the pixel unit is output in units of columns of the unit pixel 1 in the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. FIG.

図11に示されるように、この固体撮像装置は、単位画素1から構成される画素部と、SP用トランジスタ3から構成されるSP用トランジスタと、容量素子4から構成される列メモリ群と、第1のCP用トランジスタ5から構成される第1のCP用トランジスタ群と、S/R48と、SW群と、水平信号線12と、AMP13と、第2のCP用トランジスタ群と、垂直信号線18と、行選択回路(図外)とを備える。   As shown in FIG. 11, this solid-state imaging device includes a pixel unit configured by unit pixels 1, an SP transistor configured by SP transistor 3, and a column memory group configured by capacitive element 4, The first CP transistor group including the first CP transistor 5, the S / R 48, the SW group, the horizontal signal line 12, the AMP 13, the second CP transistor group, and the vertical signal line 18 and a row selection circuit (not shown).

SP用トランジスタ3のゲートにはSPパルス2が入力され、第1のCP用トランジスタ5のゲートにはCPパルス7が入力される。   The SP pulse 2 is input to the gate of the SP transistor 3, and the CP pulse 7 is input to the gate of the first CP transistor 5.

SW群は、SW51が容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成される。SW51は、対応する容量素子4とAMP13との間に挿入され、該対応する容量素子4の信号電位をAMP13に出力させる。   The SW group is configured such that SW 51 is provided for each column of unit pixels 1 corresponding to each of the capacitive elements 4. The SW 51 is inserted between the corresponding capacitive element 4 and the AMP 13 and causes the signal potential of the corresponding capacitive element 4 to be output to the AMP 13.

S/R48は、フリップフロップが容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成され、SW51を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされたSW51に対応する容量素子4の信号電位をAMP13に順次出力させる。つまり、S/R48は、SW51を駆動(SW51に駆動パルスを供給)して所定列の単位画素1の信号電位を水平信号線12に出力させる。   The S / R 48 is configured by providing a flip-flop for each column of the unit pixels 1 corresponding to each of the capacitive elements 4, and sequentially selecting the SW 51 in the horizontal direction to turn it on. The signal potential of the capacitive element 4 corresponding to the SW 51 thus made is sequentially output to the AMP 13. That is, the S / R 48 drives the SW 51 (supplies a drive pulse to the SW 51) to output the signal potential of the unit pixels 1 in a predetermined column to the horizontal signal line 12.

S/R48は、第2のCP用トランジスタ54を水平方向に向かって順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた第2のCP用トランジスタ54に対応する容量素子4の電位を黒基準電位6に順次設定する。つまり、S/R48は、第2のCP用トランジスタ54を駆動(第2のCP用トランジスタ54に駆動パルスを供給)して所定列の容量素子4(SW51)の電位を黒基準電位6にプリリセットする。   The S / R 48 selects the second CP transistor 54 sequentially in the horizontal direction and turns it on so that the potential of the capacitive element 4 corresponding to the second CP transistor 54 turned on is black. The reference potential 6 is sequentially set. In other words, the S / R 48 drives the second CP transistor 54 (supplying a drive pulse to the second CP transistor 54), and precharges the potential of the capacitor 4 (SW51) in a predetermined column to the black reference potential 6. Reset.

S/R48にはトリガパルス49および駆動用クロックとしてS/Rクロック50が入力される。S/R48では、N列目のフリップフロップの出力がN列目のSW51(SW(N))に、N+1列目のフリップフロップの出力がN列目の第2のCP用トランジスタ54に接続される。この構成により、S/R48は、第1の駆動パルス(N列目のフリップフロップの出力パルス)を所定のSW51に供給することにより所定のSW51を選択した後に第2の駆動パルス(N+1列目のフリップフロップの出力パルス)を所定のSW51と異なるSW51に供給することにより所定のSW51と異なるSW51を選択し、第2の駆動パルスを所定のSW51と同一の容量素子4に対応して設けられた所定の第2のCP用トランジスタ54(N列目の第2のCP用トランジスタ54)に供給することにより所定の第2のCP用トランジスタ54を選択する。   A trigger pulse 49 and an S / R clock 50 are input to the S / R 48 as a driving clock. In the S / R 48, the output of the flip-flop of the Nth column is connected to SW51 (SW (N)) of the Nth column, and the output of the flip-flop of the N + 1th column is connected to the second CP transistor 54 of the Nth column. The With this configuration, the S / R 48 supplies the first drive pulse (the output pulse of the Nth column flip-flop) to the predetermined SW51 and then selects the predetermined SW51, and then the second drive pulse (N + 1th column). Output flip-flop) is supplied to a SW 51 different from the predetermined SW 51 to select a SW 51 different from the predetermined SW 51, and a second drive pulse is provided corresponding to the same capacitive element 4 as the predetermined SW 51. The predetermined second CP transistor 54 is selected by supplying the predetermined second CP transistor 54 (the second CP transistor 54 in the Nth column).

第2のCP用トランジスタ群は、容量素子4(SW51)の電位をプリリセットするための第2のCP用トランジスタ54が容量素子4のそれぞれに対応して単位画素1の列毎に設けられて構成される。第2のCP用トランジスタ54は、対応する容量素子4と黒基準電位6との間に挿入され、該対応する容量素子4の電位を黒基準電位6に設定する。   In the second CP transistor group, a second CP transistor 54 for pre-resetting the potential of the capacitive element 4 (SW 51) is provided for each column of the unit pixels 1 corresponding to each of the capacitive elements 4. Composed. The second CP transistor 54 is inserted between the corresponding capacitive element 4 and the black reference potential 6, and sets the potential of the corresponding capacitive element 4 to the black reference potential 6.

本実施形態に係る固体撮像装置の動作は、第1および第2の実施形態に係る固体撮像装置の動作と同様である。   The operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment is the same as the operation of the solid-state imaging device according to the first and second embodiments.

つまり、まず垂直シフト期間にて、CPパルス7がhighレベルとされて全列のSW51(容量素子4)の電位が黒基準電位6に本リセットされる。その後、CPパルス7がlowレベルに戻され、SPパルス2がhighレベルの期間で全列の単位画素1の信号電位が対応する容量素子(SW51)に保持される。   That is, first, in the vertical shift period, the CP pulse 7 is set to the high level, and the potentials of the SWs 51 (capacitance elements 4) in all the columns are fully reset to the black reference potential 6. Thereafter, the CP pulse 7 is returned to the low level, and the signal potentials of the unit pixels 1 in all the columns are held in the corresponding capacitive elements (SW51) during the period in which the SP pulse 2 is at the high level.

次に、トリガパルス49がS/R48に入力されたのを受けて、S/Rクロック50の立ち上がりにてSW51が順次選択されてゆき、SW(N)が選択された時に容量素子(N)(SW(N))に保持された信号電位がAMP13より出力される。N列目の第2のCP用トランジスタ54にlowレベルが供給されているときには、容量素子(N)(SW(N))に信号電位が保持され続ける。   Next, in response to the trigger pulse 49 being input to the S / R 48, the SW 51 is sequentially selected at the rising edge of the S / R clock 50, and when the SW (N) is selected, the capacitive element (N). The signal potential held at (SW (N)) is output from the AMP 13. When the low level is supplied to the second CP transistor 54 in the Nth column, the signal potential is continuously held in the capacitive element (N) (SW (N)).

このとき、S/Rクロック50の立ち上がりにてN+1列目のSW51(SW(N+1))が選択されると、S/R48のN+1列目のフリップフロップからN列目の第2のCP用トランジスタ54にhighレベルが供給され、容量素子(N)(SW(N))の電位が黒基準電位6にプリリセットされる。よって、所定列についてSW51の選択とプリリセットとの間には、S/Rクロック50の1周期分の時間差が生じる。   At this time, when SW51 (SW (N + 1)) in the (N + 1) th column is selected at the rise of the S / R clock 50, the second CP transistor in the Nth column from the (N + 1) th flip-flop in S / R48. A high level is supplied to 54, and the potential of the capacitive element (N) (SW (N)) is pre-reset to the black reference potential 6. Therefore, a time difference corresponding to one cycle of the S / R clock 50 occurs between the selection of the SW 51 and the pre-reset for a predetermined column.

上記構成を有する固体撮像装置では、第1の実施形態の固体撮像装置の様にプリリセット用のS/Rを別途設ける必要がなく、また、第2の実施形態の固体撮像装置の様にプリリセットにS/Rクロック50の立ち下がりを用いるためのクロックの立ち下がりで動作するフリップフロップをS/R48に別途設ける必要が無い。   In the solid-state imaging device having the above-described configuration, it is not necessary to separately provide a pre-reset S / R as in the solid-state imaging device of the first embodiment, and the pre-reset S / R is not required as in the solid-state imaging device of the second embodiment. It is not necessary to separately provide a flip-flop that operates at the falling edge of the clock for using the falling edge of the S / R clock 50 for resetting.

なお、上記構成を有する固体撮像装置では、SW(N)を選択した後、S/R48のN+1列目のフリップフロップの出力でSW(N)がプリリセットされるとした。しかし、S/R48のN+2列目のフリップフロップの出力でSW(N)がプリリセットされてもよい。   In the solid-state imaging device having the above configuration, SW (N) is pre-reset by the output of the flip-flop of the (N + 1) th column of S / R 48 after selecting SW (N). However, SW (N) may be pre-reset by the output of the flip-flop of the (N + 2) th column of S / R48.

また、上記構成を有する固体撮像装置において、S/R48は、第1の駆動パルス(N列目のフリップフロップの出力パルス)を所定のSW51(SW(N))に供給することにより所定のSW51を選択した後に第2の駆動パルス(N+1列目のフリップフロップの出力パルス)および第3の駆動パルス(N+2列目のフリップフロップの出力パルス)を所定のSW51と異なる2つのSW51(SW(N+1)およびSW(N+2))にそれぞれ供給することにより所定のSW51と異なる2つのSW51を選択し、固体撮像装置は、さらに、第2の駆動パルスおよび第3の駆動パルスのOR出力を所定のSW51と同一の容量素子4(容量素子(N))に対応して設けられた所定の第2のCP用トランジスタ54(N列目の第2のCP用トランジスタ54)に供給することにより所定の第2のCP用トランジスタ54を選択する演算回路を備えてもよい。この場合、S/R48のN+1列目およびN+2列目のフリップフロップのOR出力といった複数のフリップフロップのOR出力で第2のCP用トランジスタ54をオン状態としてSW(N)がプリリセットされる。その結果、プリリセットの期間を広げることが可能である。   In the solid-state imaging device having the above-described configuration, the S / R 48 supplies the first drive pulse (the output pulse of the flip-flop in the Nth column) to the predetermined SW51 (SW (N)), thereby the predetermined SW51. After selecting the second drive pulse (output pulse of the flip-flop of the (N + 1) th column) and the third drive pulse (output pulse of the flip-flop of the (N + 2) th column), two SW51 (SW (N + 1) ) And SW (N + 2)) to select two SW51 different from the predetermined SW51, and the solid-state imaging device further outputs the OR output of the second drive pulse and the third drive pulse to the predetermined SW51. And a predetermined second CP transistor 54 (second CP in the Nth column) provided corresponding to the same capacitive element 4 (capacitive element (N)). It may include a computing circuit for selecting a predetermined second CP transistor 54 by supplying to the transistor 54). In this case, the second CP transistor 54 is turned on by the OR outputs of a plurality of flip-flops such as the OR outputs of the flip-flops in the N + 1 and N + 2 columns of the S / R 48, and SW (N) is pre-reset. As a result, the pre-reset period can be extended.

以上のように本実施形態に係る固体撮像装置によれば、S/R48は、N列目のフリップフロップの出力でM(Mは自然数でN=Mの場合もある)列目のSW51を選択してAMP13より信号電位を出力させ、N+1列目のフリップフロップの出力でM列目の第2のCP用トランジスタ54を導通させてM列目の容量素子4(SW51)の電位を黒基準電位6にプリリセットする。従って、黒基準電位6のプリリセットのためにSW51を駆動するS/R48とは別にS/Rを設けたり、プリリセットにクロックの立ち下がりを使うために立ち下がり同期のフリップフロップの段数を増やしたりすることなくプリリセットを実施できる。また、プリリセットの後の垂直シフト期間においてCPパルス7にて黒基準電位6への本リセットをして各列の容量素子4(SW51)の電位が確実に黒基準電位6にリセットされる。その結果、本リセット時の能力不足を補うことで、ストリーキングと呼ばれる過飽和光源の左右に生じる横帯発生を防止することが出来る。   As described above, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the S / R 48 selects the SW 51 in the M column (M may be a natural number and N = M in some cases) at the output of the N-th flip-flop. Then, the signal potential is output from the AMP 13, the second CP transistor 54 in the M column is turned on by the output of the flip-flop in the (N + 1) th column, and the potential of the capacitive element 4 (SW51) in the M column is set to the black reference potential. Pre-reset to 6. Therefore, an S / R is provided separately from the S / R 48 that drives the SW 51 for pre-resetting the black reference potential 6, or the number of falling-synchronous flip-flops is increased in order to use the falling edge of the clock for the pre-reset. Pre-reset can be performed without In addition, in the vertical shift period after the pre-reset, the main reset to the black reference potential 6 is performed with the CP pulse 7 so that the potentials of the capacitive elements 4 (SW51) in the respective columns are reliably reset to the black reference potential 6. As a result, by compensating for the shortage of capacity at the time of this reset, it is possible to prevent the occurrence of horizontal bands that occur on the left and right sides of the supersaturated light source called streaking.

(比較例)
以下、本発明の第1〜第3の実施形態の固体撮像装置と比較される固体撮像装置について比較例を用いて説明する。
(Comparative example)
Hereinafter, solid-state imaging devices to be compared with the solid-state imaging devices of the first to third embodiments of the present invention will be described using comparative examples.

図12は本比較例に係る固体撮像装置(MOS型イメージセンサ)における、画素部より出力された信号電位が単位画素1の列単位に出力されるに至る部分の構成を例示する回路図である。   FIG. 12 is a circuit diagram illustrating the configuration of a portion in the solid-state imaging device (MOS type image sensor) according to this comparative example until the signal potential output from the pixel unit is output in units of columns of the unit pixel 1. .

図12に示されるように、この固体撮像装置は、単位画素1から構成される画素部と、SP用トランジスタ3から構成されるSP用トランジスタ群と、容量素子4から構成される列メモリ群と、第1のCP用トランジスタ5から構成されるCP用トランジスタ群と、S/R78と、SW群、水平信号線12と、AMP13と、垂直信号線18と、行選択回路(図外)とを備える。   As shown in FIG. 12, this solid-state imaging device includes a pixel unit composed of unit pixels 1, an SP transistor group composed of SP transistors 3, and a column memory group composed of capacitive elements 4. A CP transistor group including the first CP transistor 5, an S / R 78, a SW group, a horizontal signal line 12, an AMP 13, a vertical signal line 18, and a row selection circuit (not shown). Prepare.

SP用トランジスタ3のゲートにはSPパルス2が入力され、第1のCP用トランジスタ5のゲートにはCPパルス7が入力される。第1のCP用トランジスタ5には、黒基準電位6が接続される。   The SP pulse 2 is input to the gate of the SP transistor 3, and the CP pulse 7 is input to the gate of the first CP transistor 5. A black reference potential 6 is connected to the first CP transistor 5.

SW群は、SW81が単位画素1の列毎に設けられて構成される。
S/R78は、フリップフロップが単位画素1の列毎に設けられて構成され、単位画素1の列毎に設けられたSW81を駆動(SW81に駆動パルスを供給)して所定列の単位画素1の信号電位を水平信号線12に出力させる。S/R78にはトリガパルス79および駆動用クロックとしてS/Rクロック80が入力される。
The SW group is configured by providing the SW 81 for each column of the unit pixels 1.
The S / R 78 is configured by providing a flip-flop for each column of the unit pixels 1, and drives the SW 81 provided for each column of the unit pixels 1 (supplying a drive pulse to the SW 81). Is output to the horizontal signal line 12. A trigger pulse 79 and an S / R clock 80 are input to the S / R 78 as a driving clock.

上記構成を有する図12の固体撮像装置では、容量素子4の電位は、CPパルス7にて第1のCP用トランジスタ5を操作して全列の容量素子4(SW81)が同時に黒基準電位6に一旦リセットされる。単位画素1で受光量に応じた信号電位が発生し、SPパルス2による操作を受けてSP用トランジスタ3は、SPパルス2がhighレベルの期間に、その発生した信号電位を行単位に一括で容量素子4(SW81)に保持させる。S/R78は任意のトリガパルス79を起点にS/Rクロック80にて各列のSW81を順次選択し、容量素子4(SW81)の信号電位は水平信号線12を通じてAMP13より出力される。   In the solid-state imaging device of FIG. 12 having the above-described configuration, the capacitive element 4 is operated by operating the first CP transistor 5 with the CP pulse 7 so that all the capacitive elements 4 (SW81) are simultaneously supplied with the black reference potential 6. Is reset once. A signal potential corresponding to the amount of light received is generated in the unit pixel 1, and the SP transistor 3 receives the operation by the SP pulse 2, and the SP transistor 3 collects the generated signal potential in units of rows in a period in which the SP pulse 2 is at a high level. The capacitor 4 (SW81) holds the capacitor. The S / R 78 sequentially selects the SW 81 of each column with an S / R clock 80 starting from an arbitrary trigger pulse 79, and the signal potential of the capacitive element 4 (SW 81) is output from the AMP 13 through the horizontal signal line 12.

図13は図12の固体撮像装置における所定列の単位画素1の信号電位を出力させるときの駆動方法を示すタイミングチャートである。   FIG. 13 is a timing chart showing a driving method when outputting the signal potential of the unit pixels 1 in a predetermined column in the solid-state imaging device of FIG.

まず単位画素1から出力された信号電位はSPパルス2をhighレベルにしてSP用トランジスタ3をONさせることで容量素子4に保持される。このとき、CPパルス7をhighレベルにして容量素子4(SW81)を黒基準電位6に接続し、CPパルス7がhighレベルの期間に各列の容量素子4(SW81)の電位が黒基準電位6にリセットされるようにして各列の単位画素1の信号電位が容量素子4に保持される。   First, the signal potential output from the unit pixel 1 is held in the capacitive element 4 by setting the SP pulse 2 to the high level and turning on the SP transistor 3. At this time, the CP pulse 7 is set to the high level to connect the capacitive element 4 (SW81) to the black reference potential 6, and the potential of the capacitive element 4 (SW81) in each column is set to the black reference potential during the period in which the CP pulse 7 is at the high level. The signal potential of the unit pixel 1 in each column is held in the capacitive element 4 so as to be reset to 6.

次に、S/R78により1列単位でSW81が順次選択され、選択された列の容量素子4(SW81)の信号電位がAMP13より順次出力される。   Next, SW81 is sequentially selected in units of one column by S / R 78, and the signal potential of the capacitive element 4 (SW81) in the selected column is sequentially output from AMP13.

上記駆動方法によれば、各列全ての容量素子4(SW81)の電位はCPパルス7にて一旦黒基準電位6にリセットされ、黒基準電位6を基準とした電位という形で信号電位が設定されるため、各列間で基準レベルにバラツキの無い、均一な信号電位が得られる。一方、黒基準電位6にリセットされる構造を持たない固体撮像装置の場合、基準電位について列ごとにバラツキを生じるため、画像において各列のバラツキが縦線となって表示される。   According to the above driving method, the potentials of the capacitive elements 4 (SW81) of all the columns are once reset to the black reference potential 6 by the CP pulse 7, and the signal potential is set in the form of a potential based on the black reference potential 6. Therefore, a uniform signal potential with no variation in the reference level between columns can be obtained. On the other hand, in the case of a solid-state imaging device that does not have a structure that is reset to the black reference potential 6, the reference potential varies from column to column, so that the variation in each column is displayed as a vertical line in the image.

このような比較例に係る固体撮像装置では、各列の容量素子4(SW81)の電位を黒基準電位6にリセットするために、CPパルス7にて第1のCP用トランジスタ5を導通して各列の容量素子4(SW81)に同時にリセットをかける構造となっている。しかし、以下の理由で、黒基準電位6へのリセットが不十分になる。   In such a solid-state imaging device according to the comparative example, the first CP transistor 5 is turned on by the CP pulse 7 in order to reset the potential of the capacitive element 4 (SW81) of each column to the black reference potential 6. The capacitor elements 4 (SW81) in each column are simultaneously reset. However, resetting to the black reference potential 6 is insufficient for the following reason.

第1の理由は、単位画素1の列数が多く、負荷容量が大きい、ということである。第2の理由は、黒基準電位6と第1のCP用トランジスタ5とを結ぶラインが長く負荷容量が大きい、ということである。第3の理由は、黒基準電位6の供給能力が小さい、ということである。第4の理由は、第1のCP用トランジスタ5の能力が小さい、ということである。第5の理由は、CPパルス7のhighレベル(リセット)の期間が短く、黒基準電位6までに到達する時間が十分に確保できない、ということである。   The first reason is that the unit pixel 1 has a large number of columns and a large load capacity. The second reason is that the line connecting the black reference potential 6 and the first CP transistor 5 is long and the load capacitance is large. The third reason is that the supply capability of the black reference potential 6 is small. The fourth reason is that the capability of the first CP transistor 5 is small. The fifth reason is that the high level (reset) period of the CP pulse 7 is short, and a sufficient time to reach the black reference potential 6 cannot be secured.

上記の第1〜第5の理由による特性不良が生じないように固体撮像装置の回路設計が行わるが、その場合には回路規模や面積が大きくなる等してコスト的に不利となる。また、連写性能を向上させるための高速化に対応するためにはリセット期間を短くせざるを得ないし、負荷容量が大きくなる傾向の一眼カメラ用途の大判センサの場合は、負荷容量を小さくすることが困難である。従って、図12の比較例の固体撮像装置では、入射光量によって、黒基準電位6へのリセットに各列でバラツキが生じることがある。   The circuit design of the solid-state imaging device is performed so that the characteristic failure due to the above first to fifth reasons does not occur. However, in that case, the circuit scale and area are increased, which is disadvantageous in terms of cost. Also, in order to cope with higher speeds for improving the continuous shooting performance, the reset period must be shortened, and in the case of large format sensors for single-lens cameras that tend to increase the load capacity, the load capacity is reduced. Is difficult. Therefore, in the solid-state imaging device of the comparative example of FIG. 12, there may be variations in each column in resetting to the black reference potential 6 depending on the amount of incident light.

以下に、図面を用いて、図12の比較例の固体撮像装置の特性不良の詳細について説明する。   Details of the characteristic failure of the solid-state imaging device of the comparative example of FIG. 12 will be described below with reference to the drawings.

図4は、図12の比較例の固体撮像装置における特性不良(不具合)を示す図である。
図4(a)に示す様な被写体を図12の固体撮像装置で撮影すると、図4(a)および図4(b)のA1およびA2で示される水平方向ラインにおける暗部の出力レベルは同じとした場合、図4(b)に示すセンサ出力画像において、A1の暗部の出力レベルに対し、A2の過飽和光源の左右にある暗部の出力レベルが大きくなり、過飽和光源の左右に帯状の偽信号が生じる場合がある。この偽信号がストリーキングと呼ばれるものである。なお、図4(a)の様な被写体は暗部の背景の中央に過飽和光源があるものであり、実際の事例では、暗い部屋から明るい外光の入る窓を移した場合に相当する。
FIG. 4 is a diagram showing a characteristic failure (problem) in the solid-state imaging device of the comparative example of FIG.
When a subject such as that shown in FIG. 4A is photographed by the solid-state imaging device shown in FIG. 12, the output level of the dark portion in the horizontal line indicated by A1 and A2 in FIGS. 4A and 4B is the same. In this case, in the sensor output image shown in FIG. 4B, the output level of the dark part on the left and right of the supersaturated light source of A2 is larger than the output level of the dark part of A1, and strip-like false signals are generated on the left and right of the supersaturated light source. May occur. This false signal is called streaking. Note that the subject as shown in FIG. 4A has a supersaturated light source in the center of the background of the dark part, and in an actual case, this corresponds to a case where a window where bright outside light enters from a dark room.

次に、ストリーキングが発生する理由を図14および図15を用いて説明する。
図14は画素部に過飽和信号が入力された場合のSW(N)の電位変化を示すタイミングチャートである。
Next, the reason why streaking occurs will be described with reference to FIGS.
FIG. 14 is a timing chart showing a potential change of SW (N) when a supersaturation signal is input to the pixel portion.

本比較例に係る固体撮像装置の駆動は、垂直シフト期間と、信号出力期間との2期間に大別される。垂直シフト期間では主に単位画素1の行走査および電位のリセット等が実施され、信号電位は出力されない。信号出力期間では単位画素1の行単位で容量素子4(SW81)に保持された信号電位がS/R78による駆動を受けて順次AMP13より出力される。   The driving of the solid-state imaging device according to this comparative example is roughly divided into two periods, a vertical shift period and a signal output period. In the vertical shift period, row scanning of the unit pixel 1 and potential reset are mainly performed, and no signal potential is output. In the signal output period, the signal potential held in the capacitive element 4 (SW81) in units of rows of the unit pixel 1 is driven by the S / R 78 and sequentially output from the AMP 13.

本比較例に係る固体撮像装置の駆動では、まず垂直シフト期間にて単位画素1の行が選択され、選択された行の単位画素1の信号電位がSPパルス2のhighレベルの期間にて容量素子4を介してSW81に保持される。その際、CPパルス7がhighレベルの期間で容量素子4(SW81)の電位が黒基準電位6にリセットされ、CPパルス7がlowレベルに戻った後、SPパルス2がhighレベルの期間で信号電位が容量素子4(SW81)に保持される。   In the driving of the solid-state imaging device according to this comparative example, first, the row of the unit pixel 1 is selected in the vertical shift period, and the signal potential of the unit pixel 1 in the selected row is set to the capacity in the period of the high level of the SP pulse 2. It is held in SW 81 through element 4. At this time, the potential of the capacitive element 4 (SW81) is reset to the black reference potential 6 while the CP pulse 7 is at the high level, and after the CP pulse 7 returns to the low level, the signal is output when the SP pulse 2 is at the high level. The potential is held in the capacitive element 4 (SW81).

次に、トリガパルス79がS/R78に入力されたのを受けて、S/Rクロック80にてSW81が順次選択されてゆき、SW(N)が選択され、容量素子(N)(SW(N))に保持された信号電位がAMP13より出力される。その後、次の単位画素1の行の信号電位が容量素子(N)(SW(N))に保持される前に再びCPパルス7にて容量素子(N)(SW(N))の電位が黒基準電位6にリセットされる。   Next, in response to the trigger pulse 79 being input to the S / R 78, the SW 81 is sequentially selected by the S / R clock 80, SW (N) is selected, and the capacitive element (N) (SW ( The signal potential held in N)) is output from the AMP 13. Thereafter, the potential of the capacitive element (N) (SW (N)) is again set by the CP pulse 7 before the signal potential of the next row of unit pixels 1 is held in the capacitive element (N) (SW (N)). Reset to black reference potential 6.

ここで、容量素子(N)(SW(N))の信号電位が小さければ、次のCPパルス7がhighレベルの期間で容易に容量素子(N)(SW(N))の電位を黒基準電位6にリセットすることが可能であるが、過飽和光源のように容量素子(N)(SW(N))の信号電位が大きい場合、リセット期間に容量素子(N)(SW(N))の電位が黒基準電位6に戻りきらない場合が発生する。   Here, if the signal potential of the capacitive element (N) (SW (N)) is small, the potential of the capacitive element (N) (SW (N)) can be easily set to the black reference in the period when the next CP pulse 7 is at a high level. Although the potential can be reset to 6, when the signal potential of the capacitive element (N) (SW (N)) is large as in the case of a supersaturated light source, the capacitive element (N) (SW (N)) is reset during the reset period. There is a case where the potential does not return to the black reference potential 6.

図15Aおよび図15Bは図4の被写体を撮影した際の複数の単位画素1(図4のA1ライン上中の点線で囲んだ8画素)の信号出力を説明するための図である。図15Cおよび図15Dは図4の被写体を撮影した際の複数の単位画素1(図4のA2ライン上中の点線で囲んだ8画素)の電位変化を説明するための図である。なお、図15Cおよび図15Dにおいて、画素1〜4は過飽和状態の単位画素1、画素5〜8は黒基準電位6に近い暗時状態の単位画素1を示している。   15A and 15B are diagrams for explaining signal outputs of a plurality of unit pixels 1 (eight pixels surrounded by a dotted line on the A1 line in FIG. 4) when the subject in FIG. 4 is photographed. 15C and 15D are diagrams for explaining potential changes of a plurality of unit pixels 1 (eight pixels surrounded by a dotted line on the A2 line in FIG. 4) when the subject of FIG. 4 is photographed. 15C and 15D, the pixels 1 to 4 indicate the unit pixel 1 in the supersaturated state, and the pixels 5 to 8 indicate the unit pixel 1 in the dark state close to the black reference potential 6.

図15Aおよび図15Bに示すように、8画素全てが暗時状態であり、8画素に対応して設けられた8つのSW81のレベルが一様に黒基準電位6にほぼ等しい場合、CPパルス7にて8つのSW81に対して同時にリセットを実施することで、8つのSW81を一様に黒基準電位6にリセットすることが出来る。しかしながら、図15Cおよび図15Dに示すように、8画素に過飽和状態および暗時状態が含まれ、8画素に対応して設けられた8つのSW81のレベルに黒基準電位6および過飽和レベルが含まれる場合、CPパルス7にて8つのSW81に対して同時にリセットを実施しても、8つのSW81を一様に黒基準電位6にリセットすることが出来ない。なぜならば、図14にて示したように、過飽和電位のSW81をリセットさせるためにリセットの能力が使い果たされるため、過飽和状態の画素1〜4に対応して設けられた4つのSW81に加え、暗時状態の画素5〜8に対応して設けられた4つのSW81までも黒基準電位6にリセットしきれなくなるからである。特に上記第1〜第5の理由により黒基準電位6へのリセットが不十分となる場合、全8つのSW81が黒基準電位6にリセットしきれない不具合が顕著となる。この時、図4のA2ライン上の暗時状態の画素5〜8に対応して設けられたSW81におけるリセット後の電位は図4のA1ライン上の暗時状態の画素1〜8に対応して設けられたSW81におけるリセット後の電位よりも大きくなる。従って、過飽和状態の単位画素1を含むラインにおける暗時状態の単位画素1の信号電位が大きくなり、画像において白帯となるストリーキングが発生する。   As shown in FIGS. 15A and 15B, when all eight pixels are in the dark state and the levels of the eight SWs 81 provided corresponding to the eight pixels are uniformly equal to the black reference potential 6, the CP pulse 7 By simultaneously resetting the eight SWs 81, the eight SWs 81 can be uniformly reset to the black reference potential 6. However, as shown in FIG. 15C and FIG. 15D, 8 pixels include a supersaturated state and a dark state, and 8 SW81 levels provided corresponding to 8 pixels include a black reference potential 6 and a supersaturated level. In this case, even if the eight SWs 81 are simultaneously reset by the CP pulse 7, the eight SWs 81 cannot be reset to the black reference potential 6 uniformly. This is because, as shown in FIG. 14, the reset capability is used up to reset the oversaturated potential SW 81, so in addition to the four SW 81 provided corresponding to the supersaturated pixels 1 to 4, This is because even the four SWs 81 provided corresponding to the pixels 5 to 8 in the dark state cannot be completely reset to the black reference potential 6. In particular, when the reset to the black reference potential 6 is insufficient for the first to fifth reasons, a problem that all eight SWs 81 cannot be reset to the black reference potential 6 becomes significant. At this time, the reset potential in the SW 81 provided corresponding to the pixels 5 to 8 in the dark state on the A2 line in FIG. 4 corresponds to the pixels 1 to 8 in the dark state on the A1 line in FIG. It becomes larger than the potential after reset in SW81 provided. Therefore, the signal potential of the unit pixel 1 in the dark state in the line including the unit pixel 1 in the supersaturated state increases, and streaking that causes a white band in the image occurs.

また、CPパルス7によるリセットは全列のSW81に対して同時に行われるため、光学的黒エリア(OB部)までもが影響を受けて偽信号が発生する場合がある。この場合、AFEにてOBクランプすると、図4のA1ライン上の単位画素1の光学的黒レベル(OBレベル)に対して図4のA2ライン上の単位画素1のOBレベルが高くなるため、AFE以降の信号処理における黒レベルに黒沈みが生じ、黒帯となる別要因のストリーキングが発生する。   In addition, since the reset by the CP pulse 7 is simultaneously performed on the SWs 81 of all the columns, the optical black area (OB portion) may be affected and a false signal may be generated. In this case, when OB clamping is performed with AFE, the OB level of the unit pixel 1 on the A2 line in FIG. 4 is higher than the optical black level (OB level) of the unit pixel 1 on the A1 line in FIG. Black sinking occurs in the black level in signal processing after AFE, and another factor of streaking that becomes a black belt occurs.

以上、本発明の固体撮像装置およびその駆動方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。   As described above, the solid-state imaging device and the driving method thereof according to the present invention have been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment. The present invention includes various modifications made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

本発明は、固体撮像装置およびその駆動方法に有用であり、特に高画素MOS型固体撮像装置およびその駆動方法として有用である。   The present invention is useful for a solid-state imaging device and a driving method thereof, and particularly useful as a high pixel MOS type solid-state imaging device and a driving method thereof.

1 単位画素
2 SPパルス
3 SP用トランジスタ
4 容量素子
5 第1のCP用トランジスタ
6 黒基準電位
7 CPパルス
8 第1のS/R
9、15、29、49、79 トリガパルス
10、30、50、80 S/Rクロック
11、31、51、81 SW
12 水平信号線
13 AMP
14 第2のS/R
16、34、54 第2のCP用トランジスタ
18、105 垂直信号線
28、48、78 S/R
101 画素MOSトランジスタ
102 垂直走査回路
103 垂直選択線
104 電源線
108 水平走査回路
109 水平MOSスイッチ
110 水平信号線
113 動作MOSスイッチ
114 負荷容量素子
115 負荷容量リセットMOSスイッチ
1 unit pixel 2 SP pulse 3 SP transistor 4 capacitive element 5 first CP transistor 6 black reference potential 7 CP pulse 8 first S / R
9, 15, 29, 49, 79 Trigger pulse 10, 30, 50, 80 S / R clock 11, 31, 51, 81 SW
12 Horizontal signal line 13 AMP
14 Second S / R
16, 34, 54 Second CP transistor 18, 105 Vertical signal line 28, 48, 78 S / R
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Pixel MOS transistor 102 Vertical scanning circuit 103 Vertical selection line 104 Power supply line 108 Horizontal scanning circuit 109 Horizontal MOS switch 110 Horizontal signal line 113 Operation | movement MOS switch 114 Load capacity element 115 Load capacity reset MOS switch

Claims (11)

行列状に配列された複数の単位画素から構成される画素アレイと、
前記単位画素を行単位で選択して信号電位を出力させる行選択手段と、
前記単位画素の列毎に設けられ、前記行選択手段により選択された単位画素から出力された信号電位を蓄積する容量素子と、
前記容量素子のそれぞれの電位を一括してリセット電位に設定するリセット手段と、
前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子とリセット電位との間に挿入され、該対応する容量素子の電位をリセット電位に設定するトランジスタと、
前記容量素子に蓄積された信号電位を出力する出力アンプと、
前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子と前記出力アンプとの間に挿入され、該対応する容量素子の信号電位を前記出力アンプに出力させるスイッチと、
前記スイッチを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記スイッチに対応する前記容量素子の信号電位を前記出力アンプに順次出力させ、前記トランジスタを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記トランジスタに対応する前記容量素子の電位をリセット電位に順次設定するシフトレジスタとを備える
固体撮像装置。
A pixel array composed of a plurality of unit pixels arranged in a matrix;
Row selection means for selecting the unit pixel in units of rows and outputting a signal potential;
A capacitive element that is provided for each column of the unit pixels and accumulates a signal potential output from the unit pixel selected by the row selection unit;
Reset means for collectively setting the respective potentials of the capacitive elements to a reset potential;
A transistor provided corresponding to each of the capacitive elements, inserted between the corresponding capacitive element and a reset potential, and setting a potential of the corresponding capacitive element to a reset potential;
An output amplifier that outputs a signal potential accumulated in the capacitive element;
A switch provided corresponding to each of the capacitive elements, inserted between the corresponding capacitive element and the output amplifier, and causing the output amplifier to output a signal potential of the corresponding capacitive element;
By sequentially selecting the switches and turning them on, the signal potentials of the capacitive elements corresponding to the switches that are turned on are sequentially output to the output amplifier, and the transistors are sequentially selected and turned on. A solid-state imaging device comprising: a shift register that sequentially sets a potential of the capacitive element corresponding to the transistor that is turned on at a reset potential.
前記シフトレジスタは、前記スイッチの選択から1クロック以上遅延して、選択された前記スイッチに対応する前記容量素子の電位をリセット電位に設定する前記トランジスタを選択する
請求項1記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the shift register selects the transistor that sets the potential of the capacitive element corresponding to the selected switch to a reset potential with a delay of one clock or more from the selection of the switch.
前記シフトレジスタは、1つの前記スイッチを選択している期間よりも少なくとも1クロック以上長い期間だけ1つの前記トランジスタを選択する
請求項1記載の固体撮像装置。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the shift register selects one transistor for a period longer by at least one clock than a period for selecting one switch.
前記トランジスタと接続されたリセット電位は、前記リセット手段が設定するリセット電位と異なる
請求項1記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a reset potential connected to the transistor is different from a reset potential set by the reset unit.
前記シフトレジスタは、前記スイッチを順次選択してオン状態とする第1のシフトレジスタと、前記トランジスタを順次選択してオン状態とする第2のシフトレジスタとから構成される
請求項1記載の固体撮像装置。
2. The solid state according to claim 1, wherein the shift register includes a first shift register that sequentially selects the switches and turns them on, and a second shift register that sequentially selects the transistors and turns them on. Imaging device.
前記固体撮像装置は、さらに、前記出力アンプの出力が任意の閾値以上のときに前記第2のシフトレジスタへのトリガパルスの供給を開始する比較手段を備える
請求項5記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 5, further comprising a comparison unit that starts supplying a trigger pulse to the second shift register when the output of the output amplifier is equal to or greater than an arbitrary threshold value.
前記シフトレジスタは、1つのトリガパルスおよびクロックに基づいて前記スイッチを駆動する駆動パルスおよび前記トランジスタを駆動する駆動パルスを生成する
請求項1記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the shift register generates a driving pulse for driving the switch and a driving pulse for driving the transistor based on one trigger pulse and a clock.
前記シフトレジスタは、前記クロックの所定の1周期の期間で同一の前記容量素子に対応して設けられた前記スイッチおよび前記トランジスタを選択し、
前記スイッチが選択されている期間および前記トランジスタが選択されている期間は、それぞれ前記所定の1周期の半周期である
請求項7記載の固体撮像装置。
The shift register selects the switch and the transistor provided corresponding to the same capacitive element in a predetermined period of the clock;
The solid-state imaging device according to claim 7, wherein a period during which the switch is selected and a period during which the transistor is selected are each a half cycle of the predetermined one period.
前記シフトレジスタは、第1の駆動パルスを所定の前記スイッチに供給することにより前記所定のスイッチを選択した後に第2の駆動パルスを前記所定のスイッチと異なる前記スイッチに供給することにより前記所定のスイッチと異なるスイッチを選択し、前記第2の駆動パルスを前記所定のスイッチと同一の前記容量素子に対応して設けられた所定の前記トランジスタに供給することにより前記所定のトランジスタを選択する
請求項1記載の固体撮像装置。
The shift register selects the predetermined switch by supplying a first drive pulse to the predetermined switch, and then supplies a second drive pulse to the switch different from the predetermined switch. A switch different from a switch is selected, and the predetermined transistor is selected by supplying the second drive pulse to a predetermined transistor provided corresponding to the same capacitive element as the predetermined switch. The solid-state imaging device according to 1.
前記シフトレジスタは、第1の駆動パルスを所定の前記スイッチに供給することにより前記所定のスイッチを選択した後に第2の駆動パルスおよび第3の駆動パルスを前記所定のスイッチと異なる2つの前記スイッチにそれぞれ供給することにより前記所定のスイッチと異なる2つのスイッチを選択し、
前記固体撮像装置は、さらに、前記第2の駆動パルスおよび前記第3の駆動パルスのOR出力を前記所定のスイッチと同一の前記容量素子に対応して設けられた所定の前記トランジスタに供給することにより前記所定のトランジスタを選択する演算手段を備える
請求項1記載の固体撮像装置。
The shift register selects the predetermined switch by supplying a first drive pulse to the predetermined switch, and then selects the second drive pulse and the third drive pulse different from the predetermined switch. To select two switches different from the predetermined switch,
The solid-state imaging device further supplies an OR output of the second drive pulse and the third drive pulse to a predetermined transistor provided corresponding to the same capacitive element as the predetermined switch. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a calculation unit that selects the predetermined transistor.
固体撮像装置の駆動方法であって、
前記固体撮像装置は、
行列状に配列された複数の単位画素から構成される画素アレイと、
前記単位画素を行単位で選択して信号電位を出力させる行選択手段と、
前記単位画素の列毎に設けられ、前記行選択手段により選択された単位画素から出力された信号電位を蓄積する容量素子と、
前記容量素子のそれぞれの電位を一括してリセット電位に設定するリセット手段と、
前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子とリセット電位との間に挿入され、該対応する容量素子の電位をリセット電位に設定するトランジスタと、
前記容量素子に蓄積された信号電位を出力する出力アンプと、
前記容量素子のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記容量素子と前記出力アンプとの間に挿入され、該対応する容量素子の信号電位を前記出力アンプに出力させるスイッチとを備え、
前記スイッチを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記スイッチに対応する前記容量素子の信号電位を前記出力アンプに順次出力させ、前記トランジスタを順次選択してオン状態とすることでオン状態とされた前記トランジスタに対応する前記容量素子の電位をリセット電位に順次設定する
固体撮像装置の駆動方法。
A method for driving a solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A pixel array composed of a plurality of unit pixels arranged in a matrix;
Row selection means for selecting the unit pixel in units of rows and outputting a signal potential;
A capacitive element that is provided for each column of the unit pixels and accumulates a signal potential output from the unit pixel selected by the row selection unit;
Reset means for collectively setting the respective potentials of the capacitive elements to a reset potential;
A transistor provided corresponding to each of the capacitive elements, inserted between the corresponding capacitive element and a reset potential, and setting a potential of the corresponding capacitive element to a reset potential;
An output amplifier that outputs a signal potential accumulated in the capacitive element;
A switch provided corresponding to each of the capacitive elements, inserted between the corresponding capacitive element and the output amplifier, and a switch for outputting the signal potential of the corresponding capacitive element to the output amplifier,
By sequentially selecting the switches and turning them on, the signal potentials of the capacitive elements corresponding to the switches that are turned on are sequentially output to the output amplifier, and the transistors are sequentially selected and turned on. A method for driving a solid-state imaging device, wherein the potential of the capacitor corresponding to the transistor turned on in step S1 is sequentially set to a reset potential.
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