JP2011119911A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】全行の開始時刻と終了時刻をそれぞれそろえて露光を行うグローバル露光動作を行う固体撮像装置であって、2次元行列状に配列される複数の単位画素(101)を有し、前記単位画素は、光電変換により画素信号を生成する光電変換部(131)と、前記光電変換部により生成された画素信号を保持するための保持部(135)と、前記光電変換部により生成された画素信号を前記保持部に転送するための保持部ゲート電極(134)とを有し、さらに、同一行の前記単位画素内の前記保持部ゲート電極に共通に接続される第1の制御線と、前記単位画素をリセットするための垂直制御回路(108)と、前記第1の制御線に接続され、前記垂直制御回路には接続されずに独立した第1の駆動線とを有する。
【選択図】図1
Description
図1(a)は、本発明の第1の実施形態の固体撮像装置の全体回路図である。本実施形態の固体撮像装置は、CMOSイメージセンサに代表されるようなアクティブピクセル型の固体撮像装置であり、全行の開始時刻と終了時刻をそれぞれそろえて露光を行うグローバル露光動作(グローバル電子シャッター動作)を行う。複数の単位画素101は、画素リセットを司るR端子102、画素選択を司るS端子103、T1端子104、T2端子105、フォトダイオードからの電荷排出を司るOF端子106、画素の信号を出力するSIG端子107を有し、2次元行列状に配列される。T1端子104は、フォトダイオードから画素内保持容量への転送を司る端子である。T2端子105は、画素内保持容量からフローティングディフュージョンへの転送を司る端子である。108は垂直制御回路であり、行の選択順を指定する垂直走査回路及び行を駆動する垂直駆動回路からなり、単位画素101のリセット等を行う。垂直走査回路の種類としては、シフトレジスタやデコーダ等の形式がある。垂直制御回路108は、すべての単位画素101のR端子102、S端子103及びT2端子105に接続される。109は、垂直駆動回路を制御するための垂直制御信号である。111、110は、それぞれ、T1端子104、OF端子106を駆動するバッファである。同一行の単位画素101内のT1端子104には、第1の制御線が共通に接続される。バッファ(第1の駆動回路)111は、垂直制御回路108とは独立し、第1の駆動線を介して、第1の制御線を駆動する。第1の駆動線は、第1の制御線に接続される。同一行の単位画素101内のOF端子106には、第2の制御線が共通に接続される。バッファ(第2の駆動回路)110は、垂直制御回路108とは独立し、第2の駆動線を介して、第2の制御線を駆動する。第2の駆動線は、第2の制御線に接続される。第1の制御線及び第2の制御線は、垂直制御回路108には接続されずに独立した線である。T1端子104には後述するように垂直制御回路108の接地電位とは異なるローレベルの信号を与える必要がある。そのために、バッファはレベルシフト機能を有する。112,113は、それぞれの外部入力端子である。外部入力端子112,113には、外部との入出力の仕様で定められたロジックレベルの信号が入力され、端子はシュミットトリガやバッファ等の必要なI/O回路を含む場合もありうる。114は列毎に用意されたラインメモリであり、端子115で列信号線116との接続のオン/オフを制御する。117は水平制御回路であり、端子118、119、120を決まった順序で制御し、ラインメモリ114と水平信号線121の接続を決める。122は外部出力アンプであり、123は外部信号出力端子である。
図5は、本発明の第2の実施形態の固体撮像装置の全体構成図である。図1(a)と同一の部位には同一の番号を付記している。本実施形態では、全画素同時に駆動する制御線T1端子104とOF端子106はともに全行すべてで束ねられ、そのまま外部入力端子502,501に直接に接続されている点が特徴である。外部入力端子501、502は外部の信号をそのまま伝達するようになっている。外部入力端子501,502には、ロジックレベルの信号ではなく、保持部135が必要とするハイレベル、ローレベルを有する制御信号を加える必要がある。本構成は、外部入力端子501,502に接続される外部パルス生成回路が充分な駆動能力を有する場合に可能な構成である。この構成は、固体撮像装置内部にバッファ回路を配置する必要がないので、原理的に保持部駆動回路起因でのラッチアップが起こらないという追加の効果が得られる。
図6(a)は、本発明の第3の実施形態の固体撮像装置の全体構成図である。図1(a)と同一の部位には同一の番号を付記している。本実施形態が第1及び第2の実施形態と異なる点を説明する。バッファ111及び110の出力端子は、それぞれ、スイッチ601を介して、単位画素101のT1端子104及びOF端子106に接続される。また、垂直制御回路108の出力端子は、スイッチ602を介して、単位画素101のT1端子104及びOF端子106に接続される。第1のスイッチ601は、T1端子104に共通に接続される第1の制御線及びバッファ111の出力端子に接続される第1の駆動線間に接続される。また、第1のスイッチ601は、OF端子106に共通に接続される第2の制御線及びバッファ110の出力端子に接続される第2の駆動線間に接続される。また、第2のスイッチ602は、垂直制御回路108及びT1端子104に共通に接続される第1の制御線間に接続される。また、第2のスイッチ602は、垂直制御回路108及びOF端子106に共通に接続される第2の制御線間に接続される。
Claims (8)
- 全行の開始時刻と終了時刻をそれぞれそろえて露光を行うグローバル露光動作を行う固体撮像装置であって、
2次元行列状に配列される複数の単位画素を有し、
前記単位画素は、
光電変換により画素信号を生成する光電変換部と、
前記光電変換部により生成された画素信号を保持するための保持部と、
前記光電変換部により生成された画素信号を前記保持部に転送するための保持部ゲート電極とを有し、
さらに、同一行の前記単位画素内の前記保持部ゲート電極に共通に接続される第1の制御線と、
前記単位画素をリセットするための垂直制御回路と、
前記第1の制御線に接続され、前記垂直制御回路には接続されずに独立した第1の駆動線と
を有することを特徴とする固体撮像装置。 - さらに、前記垂直制御回路とは独立し、前記第1の駆動線を駆動するための第1の駆動回路を有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記第1の制御線は、すべての前記単位画素内の前記保持部ゲート電極に共通に接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
- さらに、前記第1の駆動線及び前記第1の制御線間に接続される第1のスイッチと、
前記垂直制御回路及び前記第1の制御線間に接続される第2のスイッチとを有し、
グローバル露光モードでは、前記第1のスイッチをオンにして前記第2のスイッチをオフにして全行の開始時刻と終了時刻をそれぞれそろえて露光を行うグローバル露光動作を行い、
ライン露光モードでは、前記第1のスイッチをオフにして前記第2のスイッチをオンにして行毎に開始時刻と終了時刻が異なる露光を行うライン露光動作を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記単位画素は、前記光電変換部及びオーバーフロードレイン間に接続されるオーバーフロードレイントランジスタを有し、
さらに、同一行の前記単位画素内の前記オーバーフロードレイントランジスタのゲート電極に共通に接続される第2の制御線と、
前記第2の制御線に接続され、前記垂直制御回路には接続されずに独立した第2の駆動線とを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記単位画素は、
画素信号を保持するためのフローティングディフュージョンと、
前記保持部の画素信号を前記フローティングディフュージョンに転送するためのフローティングディフュージョンゲート電極と、
前記フローティングディフュージョン及びリセット電位ノード間に接続されるリセットトランジスタとを有し、
前記垂直制御回路は、前記フローティングディフュージョンゲート電極及びリセットトランジスタのゲート電極に接続されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記単位画素は、
ゲート電極が前記フローティングディフュージョンに接続されるソースフォロアトランジスタと、
ドレイン電極が前記ソースフォロアトランジスタのソース電極に接続され、ソース電極が出力端子に接続される選択トランジスタとを有し、
前記垂直制御回路は、前記選択トランジスタのゲート電極に接続されることを特徴とする請求項6記載の固体撮像装置。 - 全行の開始時刻と終了時刻をそれぞれそろえて露光を行うグローバル露光動作を行う固体撮像装置であって、
2次元行列状に配列される単位画素を有し、
前記単位画素は、
光電変換により画素信号を生成する光電変換部と、
前記光電変換部により生成された画素信号を保持するための保持部と、
前記光電変換部により生成された画素信号を前記保持部に転送するための保持部ゲート電極とを有し、
さらに、同一行の前記単位画素内の前記保持部ゲート電極に共通に接続される第1の制御線を有しており、
行毎の前記第1の制御線同士は、二行以上が直接接続されていることを特徴とする固体撮像装置。
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