JP2011023917A - Solid-state imaging element - Google Patents

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義弘 橋野
Yojiro Tezuka
洋二郎 手塚
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging element which reduces variation in the signal of a pixel to be read first in a pixel block and signals to be read from other blocks in the pixel block. <P>SOLUTION: A vertical scanning circuit sequentially turns on transfer transistors TX1, TX2 of a pixel block 20 of the n-th line in mutually different timing. The vertical scanning circuit turns on the reset transistor RES of the n-th line in a predetermined period (periods t2-t3 and periods t5-t6) before on-periods of the respective transfer transistors TX1, TX2. Length of the on-periods t2-t3 of the reset transistor RES of the n-th line immediately before the on-period of the transistor TX1 which is turned on first among the transfer transistors TX1, TX2 of the pixel block of the n-th line is set to T which is the same as the length of the on-periods t5-t6 of the reset transistor RES of the n-th line immediately before the on-period of the other transfer transistor TX2 of the pixel block 20 of the n-th line. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子に関するものである。   The present invention relates to a solid-state imaging device.

下記特許文献1に開示された固体撮像素子では、所定数の画素毎に画素ブロックをなし、画素ブロック毎に、当該画素ブロックに属する前記所定数の画素が、1組の電荷電圧変換部、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ及び選択トランジスタを共有している。このため、1画素当たりのトランジスタ数を削減することができ、開口率を大きくすることができる。開口率が大きいと、多くの電荷を扱うこととなり、SN比が良くなる。   In the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 below, a pixel block is formed for each predetermined number of pixels, and for each pixel block, the predetermined number of pixels belonging to the pixel block includes a set of charge-voltage conversion units and an amplification unit. The transistor, the reset transistor, and the selection transistor are shared. Therefore, the number of transistors per pixel can be reduced and the aperture ratio can be increased. When the aperture ratio is large, a lot of charges are handled, and the SN ratio is improved.

特開平9−46596号公報の図1及び図3等1 and 3 of JP-A-9-46596, etc.

しかしながら、前記従来の固体撮像素子では、全画素から独立して信号を出力させる場合、均一光を照射した場合であっても、画素ブロックにおける最初に読み出される画素の信号と、その画素ブロックにおける他の画素から読み出される信号とがばらついてしまい、画質が低下していた。   However, in the conventional solid-state imaging device, when a signal is output independently from all the pixels, even when uniform light is irradiated, the signal of the pixel read first in the pixel block and other signals in the pixel block As a result, the signal read out from the other pixel varies, and the image quality deteriorates.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、画素ブロックにおける最初に読み出される画素の信号と、その画素ブロックにおける他の画素から読み出される信号との間のばらつきを低減することができる固体撮像素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can reduce variation between a signal of a pixel read first in a pixel block and a signal read from another pixel in the pixel block. An object is to provide a solid-state imaging device.

前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第1の態様による固体撮像素子は、複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して共通に設けられ転送された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記複数の光電変換部に対応して設けられ前記複数の光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する転送スイッチと、前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタと、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセットスイッチと、前記電荷電圧変換部に対応して設けられた転送スイッチを互いに異なるタイミングで順次オンさせ、前記各転送スイッチのオン期間の前に前記リセットスイッチをオンさせ、最初にオンされる前記リセットスイッチのオン期間の長さを、他の前記リセットスイッチのオン期間の長さの1.5以下にする制御部と、を備えたものである。前記複数の画素は、所定方向に順次並んでいてもよい。   The following aspects are presented as means for solving the problems. The solid-state imaging device according to the first aspect includes a plurality of photoelectric conversion units, a charge-voltage conversion unit that is provided in common to the plurality of photoelectric conversion units and converts a transferred charge into a voltage, and the plurality of photoelectric conversion units. A transfer switch that is provided corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units to transfer charges from the plurality of photoelectric conversion units to the charge voltage conversion unit, an amplification transistor that outputs a signal corresponding to a potential of the charge voltage conversion unit, and the charge voltage conversion A reset switch for resetting the potential of the unit and a transfer switch provided corresponding to the charge-voltage conversion unit are sequentially turned on at different timings, and the reset switch is turned on before the on-period of each transfer switch, A control unit configured to set the length of the on period of the reset switch that is turned on first to 1.5 or less of the length of the on period of the other reset switch. Than is. The plurality of pixels may be sequentially arranged in a predetermined direction.

第2の態様による固体撮像素子は、前記第1の態様において、前記最初にオンされる前記リセットスイッチのオン期間の長さは、他の前記リセットスイッチのオン期間の長さの1倍以上であるものである。   In the solid-state imaging device according to the second aspect, in the first aspect, the length of the on-period of the reset switch that is turned on first is equal to or longer than the length of the on-period of the other reset switches. There is something.

第3の態様による固体撮像素子は、前記第1の態様において、前記最初にオンされる前記リセットスイッチのオン期間の長さは、他の前記リセットスイッチのオン期間の長さと同一であるものである。   In the solid-state imaging device according to the third aspect, in the first aspect, the length of the on-period of the reset switch that is turned on first is the same as the length of the on-period of the other reset switches. is there.

第4の態様による固体撮像素子は、前記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記電荷電圧変換部に対応して設けられた転送スイッチのいずれについても、当該転送スイッチのオン期間の開始時と、当該転送スイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオン期間の終了時との間の時間間隔は、互いに同一であるものである。   In any one of the first to third aspects, the solid-state imaging device according to the fourth aspect is the start of the on-period of the transfer switch for any of the transfer switches provided corresponding to the charge-voltage converter. The time interval between the time and the end of the on period of the reset switch immediately before the on period of the transfer switch is the same.

第5の態様による固体撮像素子は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記各転送スイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオン期間以外の期間は、前記リセットスイッチはオフに維持されるものである。   The solid-state imaging device according to a fifth aspect is the solid-state imaging device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the reset switch is turned off during a period other than the on-period of the reset switch immediately before the on-period of each transfer switch. It is maintained.

第6の態様による固体撮像素子は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記リセットスイッチのオンオフは、一定の周期及びデューティで繰り返すものである。   In the solid-state imaging device according to the sixth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the reset switch is repeatedly turned on and off at a constant cycle and duty.

第7の態様による固体撮像素子は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記最初にオンされる転送スイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオン期間以前の期間は、前記最初にオンされる転送スイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオフ期間と、それ以前の前記リセットスイッチのオン期間とからなるものである。   In any one of the first to fourth aspects, the solid-state imaging device according to the seventh aspect is the first period before the on period of the reset switch immediately before the on period of the transfer switch that is first turned on. The reset switch OFF period immediately before the ON period of the reset switch immediately before the ON period of the transfer switch to be turned ON, and the ON period of the reset switch before that.

第8の態様による固体撮像素子は、複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して共通に設けられ転送された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記複数の光電変換部に対応して設けられ前記複数の光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する転送スイッチと、前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタと、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセットスイッチと、前記電荷電圧変換部に対応して設けられた転送スイッチを互いに異なるタイミングで順次オンさせ、前記各転送スイッチのオン期間の前の前記電荷電圧変換部の前記電荷電圧変換部のリセット状態が同一になるように前記リセットスイッチを制御する制御部と、を備えたものである。   A solid-state imaging device according to an eighth aspect includes a plurality of photoelectric conversion units, a charge-voltage conversion unit that is provided in common to the plurality of photoelectric conversion units and converts a transferred charge into a voltage, and the plurality of photoelectric conversion units A transfer switch that is provided corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units to transfer charges from the plurality of photoelectric conversion units to the charge voltage conversion unit, an amplification transistor that outputs a signal corresponding to a potential of the charge voltage conversion unit, and the charge voltage conversion A reset switch for resetting the potential of the unit and a transfer switch provided corresponding to the charge-voltage conversion unit are sequentially turned on at different timings, and the charge-voltage conversion unit before the on-period of each transfer switch And a control unit that controls the reset switch so that the reset state of the charge-voltage conversion unit is the same.

本発明によれば、画素ブロックにおける最初に読み出される画素の信号と、その画素ブロックにおける他の画素から読み出される信号との間のばらつきを低減することができる固体撮像素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid-state image sensor which can reduce the dispersion | variation between the signal of the pixel read first in a pixel block and the signal read from the other pixel in the pixel block can be provided.

本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す固体撮像素子の画素ブロックを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the pixel block of the solid-state image sensor shown in FIG. 本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子の読み出し動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating a read operation of the solid-state imaging element according to the first embodiment of the present invention. 比較例による固体撮像素子の読み出し動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the read-out operation | movement of the solid-state image sensor by a comparative example. フローティングディフュージョンの電圧と垂直信号線の電圧との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the voltage of a floating diffusion, and the voltage of a vertical signal line. 本発明の第2の実施の形態による固体撮像素子の読み出し動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the read-out operation | movement of the solid-state image sensor by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態による固体撮像素子の読み出し動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the read-out operation | movement of the solid-state image sensor by the 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明による固体撮像素子について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。図2は、図1に示す固体撮像素子の画素ブロック20を示す回路図である。本実施の形態による固体撮像素子は、CMOS型固体撮像素子として形成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing the pixel block 20 of the solid-state imaging device shown in FIG. The solid-state imaging device according to the present embodiment is formed as a CMOS solid-state imaging device.

本実施の形態による固体撮像素子は、図1に示すように、2次元状に配置された複数の画素1(図1では、4×4×2個の画素1(4×4個の画素ブロック20)のみを示す。)と、垂直走査回路2と、水平走査回路3と、これらと接続されている駆動信号線11〜15と、画素1の各列ごとに設けられ各列ごとの画素1の出力が供給される垂直信号線4と、各垂直信号線4に接続された定電流源5及びカラムアンプ6と、トランジスタからなるスイッチ7と、カラムアンプ6から出力される信号をスイッチ7を介して受け取る水平信号線8と、出力アンプ9とを備えている。   As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device according to the present embodiment includes a plurality of pixels 1 arranged in a two-dimensional shape (in FIG. 1, 4 × 4 × 2 pixels 1 (4 × 4 pixel blocks). 20) only)), the vertical scanning circuit 2, the horizontal scanning circuit 3, the drive signal lines 11 to 15 connected thereto, and the pixel 1 for each column provided for each column of the pixel 1. Are supplied to the vertical signal line 4, the constant current source 5 and the column amplifier 6 connected to each vertical signal line 4, a switch 7 formed of a transistor, and a signal output from the column amplifier 6 through the switch 7. And a horizontal signal line 8 and an output amplifier 9 are provided.

なお、本実施の形態では、相関二重サンプリング回路(CDS回路)は、この固体撮像素子の外部に設けられ、信号が出力アンプ9を介して外部に出力された後に相関二重サンプリング処理が行われるようになっている。もっとも、CDS回路を固体撮像素子に搭載してもよいことは、言うまでもない。この場合、当該CDS回路をカラムアンプ6を用いた構成とすることも可能である。   In this embodiment, the correlated double sampling circuit (CDS circuit) is provided outside the solid-state imaging device, and the correlated double sampling process is performed after the signal is output to the outside through the output amplifier 9. It has come to be. However, it goes without saying that the CDS circuit may be mounted on the solid-state imaging device. In this case, the CDS circuit may be configured using the column amplifier 6.

本実施の形態では、各画素1は、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部としてのフォトダイオードPDと、フォトダイオードPDからフローティングディフュージョンFDに電荷を転送する転送スイッチとしての転送トランジスタTXとを有している。   In the present embodiment, each pixel 1 has a photodiode PD as a photoelectric conversion unit that generates and accumulates signal charges according to incident light, and a transfer as a transfer switch that transfers charges from the photodiode PD to the floating diffusion FD. And a transistor TX.

なお、図面では、後述の画素ブロック20のうち図1及び図2中上側の画素の符号を1−1とし、図1及び図2中下側の画素の符号を1−2として、両者を区別しているが、両者を区別しないで説明するときには両者に符号1を付して説明する場合がある。また、図面では、画素1−1のフォトダイオードの符号をPD1とし、画素1−2のフォトダイオードの符号をPD2として、両者を区別しているが、両者を区別しないで説明するときには両者に符号PDを付して説明する場合がある。同様に、画素1−1の転送トランジスタの符号をTX1とし、画素1−2の転送トランジスタの符号をTX2として、両者を区別しているが、両者を区別しないで説明するときには両者に符号TXを付して説明する場合がある。   In the drawing, in the pixel block 20 described later, the upper pixel in FIGS. 1 and 2 is denoted by 1-1 and the lower pixel in FIGS. 1 and 2 is denoted by 1-2. Although they are different, when they are described without distinguishing between them, there are cases where they are described with reference numeral 1 attached. In the drawing, the photodiode of the pixel 1-1 is denoted by PD1, and the photodiode of the pixel 1-2 is identified by PD2, and they are distinguished from each other. May be described. Similarly, the transfer transistor of the pixel 1-1 is denoted by TX1 and the transfer transistor of the pixel 1-2 is denoted by TX2. The two are distinguished from each other. May be explained.

本実施の形態では、前記複数の画素1は、フォトダイオードPDが列方向に順次並んだ2個の画素1毎に画素ブロック20をなしている。図2に示すように、各画素ブロック20毎に、当該画素ブロック20に属する2個の画素1(1−1,1−2)が、1組のフローティングディフュージョンFD、増幅トランジスタAMP、リセットトランジスタRES及び選択トランジスタSELを共有している。フローティングディフュージョンFDは、転送されてきた電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部を構成している。増幅トランジスタAMPは、フローティングディフュージョンFDの電位に応じた信号を出力する増幅部を構成している。リセットトランジスタRESは、フローティングディフュージョンFDの電位をリセットするリセットスイッチを構成している。選択トランジスタSELは、当該画素1を選択するための選択部を構成している。フォトダイオードPD及び転送トランジスタTXは、2個の画素1(1−1,1−2)で共有されることなく、画素1毎に設けられている。図1及び図2では、nは画素ブロック20の行を示している。例えば、1行目の画素1と2行目の画素1とにより1行目の画素ブロック20が構成され、3行目の画素1と4行目の画素1とにより2行目の画素ブロック20が構成されている。   In the present embodiment, the plurality of pixels 1 form a pixel block 20 for every two pixels 1 in which photodiodes PD are sequentially arranged in the column direction. As shown in FIG. 2, for each pixel block 20, two pixels 1 (1-1, 1-2) belonging to the pixel block 20 have a set of floating diffusion FD, amplification transistor AMP, and reset transistor RES. And the selection transistor SEL is shared. The floating diffusion FD constitutes a charge-voltage conversion unit that converts the transferred charge into a voltage. The amplification transistor AMP constitutes an amplification unit that outputs a signal corresponding to the potential of the floating diffusion FD. The reset transistor RES constitutes a reset switch that resets the potential of the floating diffusion FD. The selection transistor SEL constitutes a selection unit for selecting the pixel 1. The photodiode PD and the transfer transistor TX are provided for each pixel 1 without being shared by the two pixels 1 (1-1, 1-2). 1 and 2, n indicates a row of the pixel block 20. For example, a pixel block 20 in the first row is constituted by the pixel 1 in the first row and a pixel 1 in the second row, and the pixel block 20 in the second row is constituted by the pixel 1 in the third row and the pixel 1 in the fourth row. Is configured.

転送トランジスタTXのゲートは、画素行毎に、垂直走査回路2からの転送トランジスタTXを制御する駆動信号φTXを転送トランジスタTXに供給する制御線12,14に、接続されている。ただし、この駆動信号φTXには、制御線12を介して各画素ブロック行の上側の転送トランジスタTX1に供給される駆動信号φTX1と、制御線14を介して各画素ブロック行の下側の転送トランジスタTX2に供給される駆動信号φTX2とがある。   The gate of the transfer transistor TX is connected to control lines 12 and 14 for supplying a drive signal φTX for controlling the transfer transistor TX from the vertical scanning circuit 2 to the transfer transistor TX for each pixel row. However, the drive signal φTX includes a drive signal φTX1 supplied to the upper transfer transistor TX1 of each pixel block row via the control line 12, and a lower transfer transistor of each pixel block row via the control line 14. There is a drive signal φTX2 supplied to TX2.

リセットトランジスタRESのゲートは、画素ブロック行毎に、垂直走査回路2からのリセットトランジスタRESを制御する駆動信号φRSTをリセットトランジスタRESに供給する制御線11に、接続されている。選択トランジスタSELのゲートは、画素ブロック行毎に、垂直走査回路2からの選択トランジスタSELを制御する駆動信号φSELを選択トランジスタSELに供給する制御線13に、接続されている。   A gate of the reset transistor RES is connected to a control line 11 that supplies a drive signal φRST for controlling the reset transistor RES from the vertical scanning circuit 2 to the reset transistor RES for each pixel block row. The gate of the selection transistor SEL is connected to a control line 13 that supplies a driving signal φSEL for controlling the selection transistor SEL from the vertical scanning circuit 2 to the selection transistor SEL for each pixel block row.

フォトダイオードPDは、入射光の光量(被写体光)に応じて信号電荷を生成する。転送トランジスタTXは、転送パルス(駆動信号)φTXのハイレベル期間にオンし、フォトダイオードPDに蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する。リセットトランジスタRESは、リセットパルス(駆動信号)φRSTのハイレベル期間にオンし、フローティングディフュージョンFDをリセットする。   The photodiode PD generates a signal charge according to the amount of incident light (subject light). The transfer transistor TX is turned on during the high level period of the transfer pulse (drive signal) φTX, and transfers the signal charge accumulated in the photodiode PD to the floating diffusion FD. The reset transistor RES is turned on during a high level period of the reset pulse (drive signal) φRST, and resets the floating diffusion FD.

増幅トランジスタAMPは、そのドレインが電源電圧Vddに接続され、そのゲートがフローティングディフュージョンFDに接続され、そのソースが選択トランジスタSELのドレインに接続され、定電流源5を負荷とするソースフォロア回路を構成している。増幅トランジスタAMPは、フローティングディフュージョンFDの電圧値に応じて、選択トランジスタSELを介して垂直信号線4に読み出し電流を出力する。選択トランジスタSELは、選択パルス(駆動信号)φSELのハイレベル期間にオンし、増幅トランジスタAMPのソースを垂直信号線4に接続する。   The amplification transistor AMP has a drain connected to the power supply voltage Vdd, a gate connected to the floating diffusion FD, a source connected to the drain of the selection transistor SEL, and a source follower circuit having the constant current source 5 as a load. is doing. The amplification transistor AMP outputs a read current to the vertical signal line 4 via the selection transistor SEL according to the voltage value of the floating diffusion FD. The selection transistor SEL is turned on during the high level period of the selection pulse (drive signal) φSEL, and connects the source of the amplification transistor AMP to the vertical signal line 4.

なお、本実施の形態では、画素1のトランジスタAMP,TX(TX1,TX2),RES,SELは、全てnMOSトランジスタである。図2において、Vddは電源電圧である。   In the present embodiment, the transistors AMP, TX (TX1, TX2), RES, and SEL of the pixel 1 are all nMOS transistors. In FIG. 2, Vdd is a power supply voltage.

垂直走査回路2は、画素ブロック20の行毎に、選択パルスφSEL、リセットパルスφRST及び転送パルスφTX(φTX1,φTX2)をそれぞれ出力する制御部を構成している。また、水平走査回路3は、スイッチ7を制御する駆動信号φH1〜φH4を出力する。   The vertical scanning circuit 2 constitutes a control unit that outputs a selection pulse φSEL, a reset pulse φRST, and a transfer pulse φTX (φTX1, φTX2) for each row of the pixel block 20. The horizontal scanning circuit 3 outputs drive signals φH1 to φH4 that control the switch 7.

図3は、本実施の形態による固体撮像素子の読み出し動作を示すタイミングチャートである。図3には、垂直走査回路2から供給される駆動信号φSEL,φTX1,φTX2,φRSTのみならず、それにより生ずるフローティングディフュージョンFDの電圧値(増幅トランジスタAMPのゲート電位)も併せて模式的に記載している。なお、(n)はn行目の画素ブロック20の信号であることを示している。   FIG. 3 is a timing chart showing the reading operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment. 3 schematically shows not only the drive signals φSEL, φTX1, φTX2, and φRST supplied from the vertical scanning circuit 2, but also the voltage value of the floating diffusion FD (gate potential of the amplification transistor AMP) generated thereby. is doing. Note that (n) indicates a signal of the pixel block 20 in the n-th row.

本実施の形態では、メカニカルシャッタ(図示せず)が所定の露光期間だけ開かれて各画素1のフォトダイオードPDの電荷蓄積層に電荷が蓄積された後、画素ブロック20の1行ずつ順次選択され、画素ブロック20の各1行について順次同じ動作が行われていく。図3は、n行目の画素ブロック20が選択された場合の動作を示している。   In this embodiment, after a mechanical shutter (not shown) is opened for a predetermined exposure period and charges are accumulated in the charge accumulation layer of the photodiode PD of each pixel 1, the pixel blocks 20 are sequentially selected one by one. Then, the same operation is sequentially performed for each row of the pixel block 20. FIG. 3 shows an operation when the pixel block 20 in the n-th row is selected.

図3において、t0はこの一連の動作の開始時点を示している。図3に示す例では、時点t0において、n行目のフローティングディフュージョンFDの電圧(以下、「FD(n)電圧」という。)はレベルSIGになっているものとしている。ここでは、前記露光期間において、各画素1のフォトダイオードPDに、飽和していないが電荷量の大きい信号電荷がそれぞれ同じ量で蓄積されたものとして、FD(n)電圧を記載している。   In FIG. 3, t0 indicates the start time of this series of operations. In the example shown in FIG. 3, the voltage of the floating diffusion FD in the n-th row (hereinafter referred to as “FD (n) voltage”) is assumed to be level SIG at time t0. Here, the FD (n) voltage is described on the assumption that signal charges that are not saturated but have a large amount of charge are accumulated in the same amount in the photodiode PD of each pixel 1 during the exposure period.

期間t1−t8(時点t1から時点t8までの期間)において、n行目の画素ブロック20が選択され、n行目の選択パルスφSEL(n)がハイレベルに変化し、n行目の選択トランジスタSELがオンし、n行目の増幅トランジスタAMPのソースが垂直信号線4に接続される。   In a period t1-t8 (period from time t1 to time t8), the pixel block 20 in the n-th row is selected, the selection pulse φSEL (n) in the n-th row changes to a high level, and the selection transistor in the n-th row. SEL is turned on, and the source of the n-th amplification transistor AMP is connected to the vertical signal line 4.

時点t1後の時点t2からの期間t2−t3は、n行目の画素ブロック20の画素1−1の読み出し準備のためのリセット期間である。期間t2−t3において、n行目のリセットパルスφRST(n)がハイレベルに変化し、リセットトランジスタRESがオンする。これにより、FD(n)電圧は、時点t2から立ち上がっていき、時点t3ではリセットレベルRSTとなる。時点t3で、リセットトランジスタRESがオフすると、FD(n)電圧は、ノイズ成分に応じたいわゆるダークレベルDARKとなる。期間t3−t4中の所定期間でφH1〜φH4による水平走査が行われ、n行目の画素ブロック20の各画素1−1のダークレベルが外部に出力される。時点t4から所定期間だけ、n行目の転送パルスφTX1(n)がハイレベルに変化し、n行目の画素ブロック20の転送トランジスタTX1がオンするこれにより、n行目の画素ブロック20の画素1−1のフォトダイオードPD1で光電変換され蓄積されていた信号電荷が、n行目のフローティングディフュージョンFDに転送される。その結果、FD(n)電圧は、時点t4から立ち下がっていき、ダークレベルDARKから信号電荷に応じた分だけ下がったいわゆる信号レベルSIGとなる。その後、期間t4−t5中の所定期間でφH1〜φH4による水平走査が行われ、n行目の画素ブロック20の各画素1−1の信号レベルが外部に出力される。なお、前述したように、外部において、信号レベルとダークレベルとの差分をとる相関二重サンプリング処理が行われる。   A period t2-t3 from the time point t2 after the time point t1 is a reset period for preparing to read out the pixel 1-1 of the pixel block 20 in the n-th row. In a period t2-t3, the reset pulse φRST (n) in the n-th row changes to a high level, and the reset transistor RES is turned on. As a result, the FD (n) voltage rises from time t2, and reaches the reset level RST at time t3. When the reset transistor RES is turned off at time t3, the FD (n) voltage becomes a so-called dark level DARK corresponding to the noise component. Horizontal scanning by φH1 to φH4 is performed in a predetermined period in the period t3-t4, and the dark level of each pixel 1-1 of the pixel block 20 in the n-th row is output to the outside. The transfer pulse φTX1 (n) in the n-th row changes to a high level for a predetermined period from the time point t4, and the transfer transistor TX1 in the pixel block 20 in the n-th row is turned on, whereby the pixels in the pixel block 20 in the n-th row are turned on. The signal charges photoelectrically converted and accumulated by the photodiode PD1 of 1-1 are transferred to the floating diffusion FD in the nth row. As a result, the FD (n) voltage falls from time t4 to a so-called signal level SIG that falls from the dark level DARK by an amount corresponding to the signal charge. Thereafter, horizontal scanning is performed by φH1 to φH4 in a predetermined period of the period t4-t5, and the signal level of each pixel 1-1 of the pixel block 20 in the n-th row is output to the outside. As described above, a correlated double sampling process that takes the difference between the signal level and the dark level is performed outside.

そして、n行目の画素ブロック20の画素1−1について期間t2−t3、期間t3−t4、期間t4−t5においてそれぞれ行われた動作と同様の動作が、n行目の画素ブロック20の画素1−2について期間t5−t6、期間t6−t7、期間t7−t8においてそれぞれ行われる。これらの対応する期間同士は、同じ長さとなっている。例えば、画素1−1に関するリセット期間t2−t3と、画素1−2に関するリセット期間t5−t6とは、同じ長さTとなっている。本実施の形態では、期間t2−t3及び期間t5−t6においてのみn行目のφRST(n)がハイレベルにされてn行目のリセットトランジスタRESがオンし、その他の期間においては常に、n行目のφRST(n)がローレベルにされてn行目のリセットトランジスタRESがオフしている。   The same operations as those performed in the period t2-t3, the period t3-t4, and the period t4-t5 for the pixel 1-1 in the pixel block 20 in the n-th row are the pixels in the pixel block 20 in the n-th row. 1-2 is performed in a period t5-t6, a period t6-t7, and a period t7-t8. These corresponding periods have the same length. For example, the reset period t2-t3 related to the pixel 1-1 and the reset period t5-t6 related to the pixel 1-2 have the same length T. In this embodiment, only in the period t2-t3 and the period t5-t6, the φRST (n) in the n-th row is set to the high level, and the reset transistor RES in the n-th row is turned on. ΦRST (n) in the row is set to the low level, and the reset transistor RES in the n-th row is turned off.

以上の説明からわかるように、本実施の形態では、垂直走査回路2は、n行目の画素ブロック20の転送トランジスタTX1,TX2を互いに異なるタイミングで順次オンさせるように、それらの転送トランジスタTX1,TX2を制御している。また、垂直走査回路2は、各転送トランジスタTX1,TX2のオン期間の前の所定期間(期間t2−t3及び期間t5−t6)にn行目のリセットトランジスタRESをオンさせるように、そのリセットトランジスタRESを制御している。そして、n行目の画素ブロック20の転送トランジスタTX1,TX2のうち最初にオンされる転送トランジスタTX1のオン期間の直前のn行目のリセットトランジスタRESのオン期間t2−t3の長さは、n行目の画素ブロック20の他の転送トランジスタTX2のオン期間の直前のn行目のリセットトランジスタRESのオン期間t5−t6の長さと同一のTにされている。さらに、n行目の画素ブロック20の転送トランジスタTX1のオン期間の開始時点t4と、そのオン期間の直前のn行目のリセットトランジスタRESのオン期間t2−t3の終了時点t3との間の時間間隔(期間t3−t4の長さ)は、n行目の画素ブロック20の転送トランジスタTX2のオン期間の開始時点t7と、そのオン期間の直前のn行目のリセットトランジスタRESのオン期間t5−t6の終了時点t6との間の時間間隔(期間t6−t7の長さ)と同一にされている。さらにまた、n行目の画素ブロック20の各転送トランジスタTX1,TX2のオン期間の直前のオン期間(期間t2−t3及び期間t5−t6)以外の期間は、n行目のリセットトランジスタRESはオフに維持されている。以上の点は、他の行の画素ブロック20についても同様である。   As can be seen from the above description, in the present embodiment, the vertical scanning circuit 2 transfers the transfer transistors TX1, TX2 of the pixel block 20 in the n-th row so that the transfer transistors TX1, TX2 are sequentially turned on at different timings. TX2 is controlled. Further, the vertical scanning circuit 2 resets the reset transistor RES in the n-th row in a predetermined period (period t2-t3 and period t5-t6) before the on-period of each transfer transistor TX1, TX2. RES is controlled. The length of the on period t2-t3 of the reset transistor RES in the n-th row immediately before the on-period of the transfer transistor TX1 that is first turned on among the transfer transistors TX1 and TX2 in the pixel block 20 in the n-th row is n The length T is the same as the length of the on period t5-t6 of the reset transistor RES in the nth row immediately before the on period of the other transfer transistor TX2 in the row pixel block 20. Furthermore, the time between the start time t4 of the on-period of the transfer transistor TX1 of the pixel block 20 in the n-th row and the end time t3 of the on-period t2-t3 of the n-th reset transistor RES immediately before the on-time. The interval (the length of the period t3-t4) is the start time t7 of the on-period of the transfer transistor TX2 of the pixel block 20 in the n-th row and the on-period t5- of the reset transistor RES in the n-th row immediately before the on-period. The time interval from the end time t6 of t6 (the length of the period t6-t7) is the same. Furthermore, the n-th row reset transistor RES is turned off during a period other than the on-period (period t2-t3 and period t5-t6) immediately before the on-period of the transfer transistors TX1 and TX2 of the pixel block 20 in the n-th row. Is maintained. The same applies to the pixel blocks 20 in other rows.

本実施の形態によれば、画素ブロック20におけるすべての行のリセット期間の長さは、同一となる。これにより、フローティングディフュージョンFDのリセットの状態がほぼ同一とされるので、画素ブロック20おける最初に読み出される画素1−1の画素の信号と、その画素ブロック20における他の画素1−2から読み出される画素の信号との間のばらつきが低減される。以下、この点を比較例と比較しつつ説明する。   According to the present embodiment, the length of the reset period of all the rows in the pixel block 20 is the same. As a result, the reset state of the floating diffusion FD is made substantially the same, so that the pixel signal of the pixel 1-1 that is read first in the pixel block 20 and the other pixel 1-2 in the pixel block 20 are read out. Variations between the pixel signals are reduced. Hereinafter, this point will be described in comparison with a comparative example.

図4は、比較例による固体撮像素子の読み出し動作を示すタイミングチャートであり、図3に対応している。この比較例は、従来技術に相当している。この比較例が本実施の形態と異なる所は、期間t0−t2及び時点t8以降の期間がn行目のリセットトランジスタRESのオン期間(リセット期間)に変更されて、n行目の転送トランジスタTX1のオン時を含むその前後の期間t3−t5とn行目の転送トランジスタTX2のオン時を含むその前後の期間t6−t8を除く他の全ての期間が、n行目のリセットトランジスタRESのオン期間(リセット期間)にされている点のみである。これに伴い、この比較例におけるFD(n)電圧は、本実施の形態におけるFD(n)電圧と異なることとなる。   FIG. 4 is a timing chart showing the reading operation of the solid-state imaging device according to the comparative example, and corresponds to FIG. This comparative example corresponds to the prior art. This comparative example is different from the present embodiment in that the period t0-t2 and the period after time t8 are changed to the ON period (reset period) of the reset transistor RES in the n-th row, and the transfer transistor TX1 in the n-th row. In all other periods except for the period t3-t5 before and after the on-time of the n-th and the period t6-t8 before and after the on-time of the transfer transistor TX2 of the n-th row, the n-th row reset transistor RES is turned on. It is only a point made into the period (reset period). Accordingly, the FD (n) voltage in this comparative example is different from the FD (n) voltage in the present embodiment.

この比較例では、期間t0−t2がn行目のリセットトランジスタRESのオン期間に変更されているので、n行目の画素ブロック20の画素1−1に関するリセット期間は期間t0−t3となり、その長さT’は、n行目の画素ブロック20の画素1−2に関するリセット期間t5−t6の長さはTに比べて、大幅に長くなる。他の画素ブロック20の行についても同様である。最初に選択される1行目の画素ブロック20に着目し、種々の条件を勘案しても、長さT’は長さTの1.5倍を下回ることはない。   In this comparative example, since the period t0-t2 is changed to the ON period of the reset transistor RES in the n-th row, the reset period for the pixel 1-1 of the pixel block 20 in the n-th row is a period t0-t3. As for the length T ′, the length of the reset period t5-t6 related to the pixel 1-2 of the pixel block 20 in the n-th row is significantly longer than T. The same applies to the rows of other pixel blocks 20. Focusing on the first-selected pixel block 20 in the first row and taking various conditions into consideration, the length T ′ does not fall below 1.5 times the length T.

この比較例では、T’≫Tであるので、最初に読み出される画素1−1のリセットは他の画素1−2のリセットに比べてより完全に行われる。このため、FD(n)電圧の画素1−2に関するリセットレベルRST2は、FD(n)電圧の画素1−1に関するリセットレベルRST1よりも低くなる。画素1−1に関するダークレベルDARK1及び信号レベルSIG1はリセットレベルRST1を基準にして定まり、画素1−2に関するダークレベルDARK2及び信号レベルSIG2はリセットレベルRST2を基準にして定まる。したがって、均一光が照射されて図4中のW1=SIG1−DARK1とW2=SIG2−DARK2が等しくても、リセットレベルRST1とリセットレベルRST2との差の分だけ、ダークレベルDARK1とダークレベルDARK2とは異なるとともに、信号レベルSIG1と信号レベルSIG2とは異なる。   In this comparative example, since T ′ >> T, the reset of the pixel 1-1 that is read first is performed more completely than the reset of the other pixels 1-2. For this reason, the reset level RST2 related to the pixel 1-2 of the FD (n) voltage is lower than the reset level RST1 related to the pixel 1-1 of the FD (n) voltage. The dark level DARK1 and the signal level SIG1 related to the pixel 1-1 are determined based on the reset level RST1, and the dark level DARK2 and the signal level SIG2 related to the pixel 1-2 are determined based on the reset level RST2. Therefore, even if W1 = SIG1-DARK1 and W2 = SIG2-DARK2 in FIG. 4 are irradiated with uniform light, the dark level DARK1 and the dark level DARK2 are equal to the difference between the reset level RST1 and the reset level RST2. Are different, and the signal level SIG1 is different from the signal level SIG2.

FD電圧は、画素ブロック20の増幅トランジスタAMPのゲート電圧である。選択トランジスタSELがオンし、増幅トランジスタAMPのソースが垂直信号線4に接続されていれば、増幅トランジスタAMPの増幅特性に従った増幅作用を受けた電圧が垂直信号線4に現れる。図5は、選択トランジスタSELがオンした状態におけるFD電圧と垂直信号線電圧との関係を模式的に示す図である。増幅トランジスタAMPが理想的な完全な線形特性を持っていないことを反映して、FD電圧と垂直信号線電圧との関係は、完全な線形関係ではなく非線形性を有している。   The FD voltage is a gate voltage of the amplification transistor AMP of the pixel block 20. If the selection transistor SEL is turned on and the source of the amplification transistor AMP is connected to the vertical signal line 4, a voltage subjected to an amplification action according to the amplification characteristic of the amplification transistor AMP appears on the vertical signal line 4. FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between the FD voltage and the vertical signal line voltage when the selection transistor SEL is turned on. Reflecting that the amplification transistor AMP does not have an ideal perfect linear characteristic, the relationship between the FD voltage and the vertical signal line voltage is not a perfect linear relationship but has a non-linearity.

図5に示すように、FD電圧の前述したレベルDARK1,DARK2,SIG1,SIG2にそれぞれ対応して、垂直信号線電圧のレベルDARK1’,DARK2’,SIG1’,SIG2’が得られる。図5から、W1=W2であるにも拘わらず、前述した非線形性の影響を受けてW1’≠W2’となってしまうことが理解できる。ただし、W1’=SIG1’−DARK1’、W2’=SIG2’−DARK2’である。前記比較例では、これに起因して、画素ブロック20における最初に読み出される画素1−1の信号と、その画素ブロック20における他の画素1−2から読み出される信号とがばらつくのである。   As shown in FIG. 5, the levels DARK1 ', DARK2', SIG1 ', SIG2' of the vertical signal line voltages are obtained corresponding to the aforementioned levels DARK1, DARK2, SIG1, SIG2 of the FD voltage, respectively. From FIG. 5, it can be understood that despite the fact that W1 = W2, W1 '≠ W2' due to the influence of the nonlinearity described above. However, W1 '= SIG1'-DARK1' and W2 '= SIG2'-DARK2'. In the comparative example, due to this, the signal of the pixel 1-1 read first in the pixel block 20 and the signal read from the other pixel 1-2 in the pixel block 20 vary.

これに対し、本実施の形態では、図3に示すように、画素1−1に関するリセット期間の長さも画素1−2に関するリセット期間の長さも同じ長さTとされているので、両画素1−1,1−2に関するリセットレベルは両方とも同じレベルRSTになる。したがって、両画素1−1,1−2に関するダークレベルは両方とも同じレベルDARKになるとともに、両画素1−1,1−2に関する信号レベルは両方とも同じレベルSIGになる。このため、本実施の形態によれば、前述した非線形性の影響を受けずに、W1=W2であることに対応してW1’=W2’となる。よって、本実施の形態によれば、前述したばらつきが低減されるのである。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the length of the reset period for the pixel 1-1 and the length of the reset period for the pixel 1-2 are the same length T. The reset levels for −1 and 1-2 are both the same level RST. Therefore, the dark levels for both pixels 1-1 and 1-2 are both the same level DARK, and the signal levels for both pixels 1-1 and 1-2 are both the same level SIG. For this reason, according to the present embodiment, W1 ′ = W2 ′ corresponding to the fact that W1 = W2 without being affected by the above-described nonlinearity. Therefore, according to the present embodiment, the above-described variation is reduced.

前述したばらつきをより低減するためには、本実施の形態のように画素1−1に関するリセット期間の長さと画素1−2に関するリセット期間の長さを同一のTにすることが最も好ましい。しかしながら、前述したように長さT’は長さTの1.5倍を下回ることがないので、本発明では、画素1−1に関するリセット期間の長さを画素1−1に関するリセット期間の長さの1.5倍以下にしてもよい。そうすればある程度ばらつき低減効果は得られる。しかしながら、前記1.5倍以下に代えて、1.3倍以下にすることがより好ましく、1.2倍以下にすることがより一層好ましく、1.1倍以下にすることが更に好ましい。また、このような倍率は、0.8以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましく、1以上であることがより一層好ましい。これらの点は、後述する各実施の形態についても同様である。   In order to further reduce the above-described variation, it is most preferable to set the length of the reset period for the pixel 1-1 and the length of the reset period for the pixel 1-2 to the same T as in the present embodiment. However, since the length T ′ does not fall below 1.5 times the length T as described above, in the present invention, the length of the reset period for the pixel 1-1 is set to the length of the reset period for the pixel 1-1. It may be 1.5 times or less. Then, the effect of reducing variation can be obtained to some extent. However, instead of 1.5 times or less, it is more preferably 1.3 times or less, even more preferably 1.2 times or less, and even more preferably 1.1 times or less. Further, such a magnification is preferably 0.8 or more, more preferably 0.9 or more, and even more preferably 1 or more. These points are the same for each embodiment described later.

また、本実施の形態では、前述したように期間t3−t4の長さが期間t6−t7の長さと同一にされているので、画素1−1に関するリセット状態と画素1−2に関するリセット状態とがより同じ状態に近づく。したがって、この点からも、前述したばらつきがより低減される。もっとも、本発明では、期間t3−t4の長さと期間t6−t7の長さとは、必ずしも同一ではなくてもよい。   In the present embodiment, as described above, the length of the period t3-t4 is the same as the length of the period t6-t7, so that the reset state for the pixel 1-1 and the reset state for the pixel 1-2 are Is closer to the same state. Therefore, also from this point, the above-described variation is further reduced. However, in the present invention, the length of the period t3-t4 and the length of the period t6-t7 are not necessarily the same.

[第2の実施の形態]
図6は、本発明の第2の実施の形態による固体撮像素子の読み出し動作を示すタイミングチャートであり、図3に対応している。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a timing chart showing the read operation of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG.

本実施の形態による固体撮像素子が前記第1の実施の形態による固体撮像素子と異なる所は、垂直走査回路2が出力するリセットパルスφRSTが異なる点のみである。前記第1の実施の形態では、期間t0−t2及び時点t8以降の期間については、φRST(n)がローレベルに固定されてn行目のリセットトランジスタRESがオフに維持されている。これに対し、本実施の形態では、期間t0−t2及び時点t8以降の期間においても、期間t2−t8におけるn行目のリセットトランジスタRESのオンオフ(すなわち、φRST(n)のハイレベルローレベル)の周期及びデューティと同じ周期及びデューティで、n行目のリセットトランジスタRESのオンオフを繰り返すように設定されている。したがって、本実施の形態では、n行目のリセットトランジスタRESのオンオフは、全期間に渡って、一定の周期及びデューティで繰り返される。他の行のリセットパルスφRST及びリセットトランジスタRESについても同様である。   The only difference between the solid-state imaging device according to the present embodiment and the solid-state imaging device according to the first embodiment is that the reset pulse φRST output from the vertical scanning circuit 2 is different. In the first embodiment, in the period t0-t2 and the period after the time point t8, φRST (n) is fixed at the low level, and the reset transistor RES in the n-th row is kept off. On the other hand, in the present embodiment, in the period t0-t2 and the period after the time point t8, the n-th row reset transistor RES in the period t2-t8 is turned on / off (that is, the high level and low level of φRST (n)). The reset transistor RES in the nth row is repeatedly turned on and off at the same cycle and duty. Therefore, in the present embodiment, on / off of the reset transistor RES in the n-th row is repeated at a constant cycle and duty over the entire period. The same applies to the reset pulse φRST and the reset transistor RES in the other rows.

本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態と同様の利点が得られる他、以下の利点も得られる。   According to the present embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained, and the following advantages can also be obtained.

前記第1の実施の形態では、長い期間(期間t0−t2及び時点t8以降の期間)に渡って、n行目のリセットトランジスタRESがオフ状態に維持されてn行目のフローティングディフュージョンFDがリセットされない。したがって、n行目のフローティングディフュージョンFDに何らかの要因で入り込んだ電荷が溢れて他所へ移動してノイズを引き起こしたりするような不都合が生ずる可能性が、前記比較例と比べてわずかながら高まる。他の行のリセットトランジスタRESについても同様である。しかし、本実施の形態では、リセットトランジスタRESは一定の周期及びデューティで繰り返されるので、長い期間に渡ってリセットトランジスタRESがオフに維持されることはない。よって、本実施の形態によれば、そのような可能性を低減することができるという利点も得られる。   In the first embodiment, the reset transistor RES in the n-th row is maintained in the off state over a long period (period t0-t2 and the period after the time point t8), and the floating diffusion FD in the n-th row is reset. Not. Therefore, there is a slight increase in the possibility that a trouble that the charge that has entered the floating diffusion FD in the nth row overflows due to some factor and moves to another place to cause noise, as compared with the comparative example. The same applies to the reset transistors RES in other rows. However, in the present embodiment, the reset transistor RES is repeated with a constant period and duty, so that the reset transistor RES is not kept off for a long period. Therefore, according to the present embodiment, there is an advantage that such a possibility can be reduced.

また、本実施の形態では、リセットトランジスタRESは一定の周期及びデューティで繰り返されるので、いずれの行のリセットパルスφRSTも同一にすることができる。したがって、本実施の形態によれば、垂直走査回路2の回路構成を簡単にすることができるという利点も得られる。   In the present embodiment, the reset transistor RES is repeated with a constant period and duty, so that the reset pulse φRST in any row can be made the same. Therefore, according to the present embodiment, there is an advantage that the circuit configuration of the vertical scanning circuit 2 can be simplified.

[第3の実施の形態]
図7は、本発明の第3の実施の形態による固体撮像素子の読み出し動作を示すタイミングチャートであり、図3に対応している。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a timing chart showing the read operation of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG.

本実施の形態による固体撮像素子が前記第1の実施の形態による固体撮像素子と異なる所は、垂直走査回路2が出力するリセットパルスφRSTが異なる点のみである。前記第1の実施の形態では、期間t0−t2及び時点t8以降の期間については、φRST(n)がローレベルに固定されてn行目のリセットトランジスタRESがオフに維持されている。これに対し、本実施の形態では、期間t0−t2及び時点t8以降の期間においても、期間t20−t2を除いて、φRST(n)がハイレベルに固定されてn行目のリセットトランジスタRESがオンに維持されている。期間t20−t2では、n行目のリセットトランジスタRESをオフしている。時点t20は、時点t2よりも前の時点である。期間t20−t2の長さは、期間t3−t5の長さ及び期間t6−t8の長さと同一のT”にされている。ただし、期間t20−t2の長さはこれに限られない。他の行のリセットパルスφRST及びリセットトランジスタRESについても同様である。   The only difference between the solid-state imaging device according to the present embodiment and the solid-state imaging device according to the first embodiment is that the reset pulse φRST output from the vertical scanning circuit 2 is different. In the first embodiment, in the period t0-t2 and the period after the time point t8, φRST (n) is fixed at the low level, and the reset transistor RES in the n-th row is kept off. On the other hand, in the present embodiment, φRST (n) is fixed at the high level and the reset transistor RES in the n-th row is also set in the period t0-t2 and the period after time t8 except for the period t20-t2. Kept on. In the period t20-t2, the reset transistor RES in the n-th row is turned off. The time point t20 is a time point before the time point t2. The length of the period t20-t2 is set to the same T ″ as the length of the period t3-t5 and the length of the period t6-t8. However, the length of the period t20-t2 is not limited to this. The same applies to the reset pulse φRST and the reset transistor RES in this row.

以上の説明からわかるように、本実施の形態では、n行目の画素ブロック20の転送トランジスタTX1,TX2のうち最初にオンされる転送トランジスタTX1のオン期間の直前のn行目のリセットトランジスタRESのオン期間t2−t3以前の期間は、期間t2−t3の直前のn行目のリセットトランジスタRESのオフ期間t20−t2と、それ以前のn行目のリセットトランジスタRESのオン期間t0−t20とからなる。   As can be seen from the above description, in the present embodiment, the reset transistor RES in the nth row immediately before the on-period of the transfer transistor TX1 that is turned on first among the transfer transistors TX1 and TX2 in the pixel block 20 in the nth row. The period before the on-period t2-t3 is the off-period t20-t2 of the n-th reset transistor RES immediately before the period t2-t3, and the on-period t0-t20 of the n-th reset transistor RES before the period t2-t3. Consists of.

本実施の形態によれば、前記第2の実施の形態と同様の利点が得られる。ただし、本実施の形態では、各行のリセットパルスφRSTを同一にすることはできないので、垂直走査回路2の回路構成は前記第2の実施の形態ほど簡単にはならない。   According to the present embodiment, advantages similar to those of the second embodiment can be obtained. However, in this embodiment, since the reset pulse φRST of each row cannot be made the same, the circuit configuration of the vertical scanning circuit 2 is not as simple as that of the second embodiment.

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.

例えば、前記各実施の形態では、フォトダイオードPDが列方向に順次並んだ2個の画素1毎に画素ブロック20をなす固体撮像素子に本発明を適用した例である。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、フォトダイオードPDが列方向に順次並んだ3以上の所定数(例えば、4個など)の画素1毎に画素ブロック20をなす固体撮像素子にも適用することができる。   For example, each of the above embodiments is an example in which the present invention is applied to a solid-state imaging device in which a pixel block 20 is formed for every two pixels 1 in which photodiodes PD are sequentially arranged in the column direction. However, the present invention is not limited to this, and, for example, solid-state imaging in which the pixel block 20 is formed for each of a predetermined number (for example, four) of three or more pixels 1 in which photodiodes PD are sequentially arranged in the column direction. It can also be applied to elements.

1,1−1,1−2 画素
20 画素ブロック
PD,PD1,PD2 フォトダイオード
AMP 増幅トランジスタ
RES リセットトランジスタ(リセットスイッチ)
TX,TX1,TX2 転送トランジスタ(転送スイッチ)
SEL 選択トランジスタ(選択スイッチ)
FD フローティングディフュージョン
1,1-1,1-2 pixel 20 pixel block PD, PD1, PD2 photodiode AMP amplifying transistor RES reset transistor (reset switch)
TX, TX1, TX2 Transfer transistor (transfer switch)
SEL selection transistor (selection switch)
FD floating diffusion

Claims (8)

複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部に対して共通に設けられ転送された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
前記複数の光電変換部に対応して設けられ前記複数の光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する転送スイッチと、
前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタと、
前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセットスイッチと、
前記電荷電圧変換部に対応して設けられた転送スイッチを互いに異なるタイミングで順次オンさせ、前記各転送スイッチのオン期間の前に前記リセットスイッチをオンさせ、最初にオンされる前記リセットスイッチのオン期間の長さを、他の前記リセットスイッチのオン期間の長さの1.5倍以下にする制御部と、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of photoelectric conversion units;
A charge-to-voltage converter that converts the charge transferred to the voltage provided in common to the plurality of photoelectric converters;
A transfer switch that is provided corresponding to the plurality of photoelectric conversion units and transfers charges from the plurality of photoelectric conversion units to the charge voltage conversion unit;
An amplification transistor that outputs a signal corresponding to the potential of the charge-voltage converter;
A reset switch for resetting the potential of the charge-voltage converter,
The transfer switches provided corresponding to the charge-voltage converters are sequentially turned on at different timings, the reset switch is turned on before the on-period of each transfer switch, and the reset switch that is turned on first is turned on A control unit for setting the length of the period to 1.5 times or less of the length of the ON period of the other reset switch;
A solid-state imaging device comprising:
前記最初にオンされる前記リセットスイッチのオン期間の長さは、他の前記リセットスイッチのオン期間の長さの1倍以上であることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。   2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the length of the on period of the reset switch that is turned on first is equal to or longer than the length of the on period of the other reset switch. 前記最初にオンされる前記リセットスイッチのオン期間の長さは、他の前記リセットスイッチのオン期間の長さと同一であることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。   2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an on period of the reset switch that is turned on first is the same as an on period of the other reset switch. 前記電荷電圧変換部に対応して設けられた転送スイッチのいずれについても、当該転送スイッチのオン期間の開始時と、当該転送スイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオン期間の終了時との間の時間間隔は、互いに同一であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像素子。   For any of the transfer switches provided corresponding to the charge-voltage converter, between the start of the on-period of the transfer switch and the end of the on-period of the reset switch immediately before the on-period of the transfer switch 4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the time intervals are the same. 前記各転送スイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオン期間以外の期間は、前記リセットスイッチはオフに維持されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の固体撮像素子。   5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the reset switch is kept off during a period other than the on-period of the reset switch immediately before the on-period of each transfer switch. 前記リセットスイッチのオンオフは、一定の周期及びデューティで繰り返すことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein the reset switch is repeatedly turned on and off at a constant cycle and duty. 前記最初にオンされる転送スイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオン期間以前の期間は、前記最初にオンされる転送スイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオン期間の直前の前記リセットスイッチのオフ期間と、それ以前の前記リセットスイッチのオン期間とからなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の固体撮像素子。   The period before the on-period of the reset switch immediately before the on-period of the first-on transfer switch is the reset immediately before the on-period of the reset switch just before the on-period of the first-on transfer switch. 5. The solid-state imaging device according to claim 1, comprising a switch off period and a previous on period of the reset switch. 複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部に対して共通に設けられ転送された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
前記複数の光電変換部に対応して設けられ前記複数の光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する転送スイッチと、
前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタと、
前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセットスイッチと、
前記電荷電圧変換部に対応して設けられた転送スイッチを互いに異なるタイミングで順次オンさせ、前記各転送スイッチのオン期間の前の前記電荷電圧変換部の前記電荷電圧変換部のリセット状態が同一になるように前記リセットスイッチを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of photoelectric conversion units;
A charge-to-voltage converter that converts the charge transferred to the voltage provided in common to the plurality of photoelectric converters;
A transfer switch that is provided corresponding to the plurality of photoelectric conversion units and transfers charges from the plurality of photoelectric conversion units to the charge voltage conversion unit;
An amplification transistor that outputs a signal corresponding to the potential of the charge-voltage converter;
A reset switch for resetting the potential of the charge-voltage converter,
The transfer switches provided corresponding to the charge voltage conversion units are sequentially turned on at different timings, and the reset state of the charge voltage conversion unit of the charge voltage conversion unit before the on period of each transfer switch is the same A control unit for controlling the reset switch,
A solid-state imaging device comprising:
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