JP2011211448A - Solid-state imaging device, and method of driving the same - Google Patents

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光宏 月村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging device that reduces signal charge added to an optical signal based on signal charge stored in a photodiode and noise due to dark current, and a method of driving the same.SOLUTION: A photodiode is reset in other than an exposure period. Reset of photodiodes of all pixels in a predetermined region is canceled simultaneously at the start of the exposure period. A charge retention part is reset in the exposure period, and thereafter a noise component is output from a pixel. Signal charge of the photodiodes of all the pixels in the predetermined region is read simultaneously after the exposure period. A signal component is output from the pixel.

Description

本発明は、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの固体撮像装置およびその駆動方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device such as a digital still camera and a digital video camera using a solid-state imaging device, and a driving method thereof.

従来の固体撮像素子(以下、イメージセンサと記載)の信号読み出し方法として、行列状(2次元状)に配列された画素の一行を読み出しの単位として、順次、信号の読み出しを行うローリングシャッタ方式がある。しかし、ローリングシャッタ方式では、フォトダイオードにおける信号電荷の蓄積開始および蓄積終了のタイミングが各行毎に異なる駆動方法が採られている。そのため、速く動く被写体の形状が歪んで撮られたり、蛍光灯のフリッカが画像に現れたりする場合があった。   As a signal readout method of a conventional solid-state imaging device (hereinafter referred to as an image sensor), there is a rolling shutter system that sequentially reads out signals by using a row of pixels arranged in a matrix (two-dimensional) as a unit of readout. is there. However, in the rolling shutter system, a driving method is employed in which the signal charge accumulation start and accumulation end timings in the photodiode are different for each row. For this reason, there are cases where the shape of a fast moving subject is distorted and the flicker of a fluorescent lamp appears in the image.

これを解決する信号読み出し方法として、全画素のフォトダイオードで一括して信号電荷の蓄積開始および蓄積終了を行うグローバルシャッタ方式がある(例えば、特許文献1参照)。以下、グローバルシャッタ方式について説明する。   As a signal readout method for solving this problem, there is a global shutter system in which accumulation of signal charges is started and stopped collectively by photodiodes of all pixels (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, the global shutter method will be described.

図4は、イメージセンサの画素構成を示している。図4に示す画素は、フォトダイオードPD1と、電荷保持部FD(フローティングディフュージョン)と、転送トランジスタM1と、FDリセットトランジスタM2と、増幅トランジスタM3と、選択トランジスタM4と、PDリセットトランジスタM5とを有する。また、PDリセットスイッチ線101と、転送スイッチ線102と、FDリセットスイッチ線103と、選択スイッチ線104と、信号出力線9(垂直信号線)とは複数の画素間で共有される。   FIG. 4 shows a pixel configuration of the image sensor. The pixel shown in FIG. 4 includes a photodiode PD1, a charge holding unit FD (floating diffusion), a transfer transistor M1, an FD reset transistor M2, an amplification transistor M3, a selection transistor M4, and a PD reset transistor M5. . The PD reset switch line 101, the transfer switch line 102, the FD reset switch line 103, the selection switch line 104, and the signal output line 9 (vertical signal line) are shared among a plurality of pixels.

フォトダイオードPD1 は、蓄積される信号電荷量が入射される光に応じて変化する光電変換素子である。電荷保持部FDは、フォトダイオードPD1から転送された信号電荷を保持する電荷保持機能を有する拡散浮遊領域である。転送トランジスタM1 は、フォトダイオードPD1 で発生した信号電荷を電荷保持部FD に転送する(読み出す)ためのトランジスタである。FDリセットトランジスタM2 は、電荷保持部FDに保持された信号電荷 をリセットするためのトランジスタである。増幅トランジスタM3 は、電荷保持部FD の電圧レベルを増幅して読み出すためのトランジスタである。選択トランジスタM4 は、増幅トランジスタM3の電圧信号を出力する特定の画素を選択し、信号出力線9 に増幅トランジスタM3 の出力を伝えるためのトランジスタである。PDリセットトランジスタM5は、フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷をリセットするためのトランジスタである。ここで、フォトダイオードPD1 以外は遮光されている。   The photodiode PD1 is a photoelectric conversion element in which the amount of accumulated signal charge changes according to incident light. The charge holding unit FD is a diffusion floating region having a charge holding function for holding the signal charge transferred from the photodiode PD1. The transfer transistor M1 is a transistor for transferring (reading) the signal charge generated in the photodiode PD1 to the charge holding unit FD. The FD reset transistor M2 is a transistor for resetting the signal charge held in the charge holding unit FD. The amplification transistor M3 is a transistor for amplifying and reading the voltage level of the charge holding unit FD. The selection transistor M4 is a transistor for selecting a specific pixel that outputs the voltage signal of the amplification transistor M3 and transmitting the output of the amplification transistor M3 to the signal output line 9. The PD reset transistor M5 is a transistor for resetting signal charges accumulated in the photodiode PD1. Here, light is shielded except for the photodiode PD1.

PDリセットスイッチ線101 は、1行分のフォトダイオードPD1の信号電荷をリセットするためのPDリセットパルスφ101が印加される配線であり、1行分のPDリセットトランジスタM5のゲートに接続されている。転送スイッチ線102 は、1行分の画素のフォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷をそれぞれの画素の電荷保持部FD に転送するための転送パルスφ102が印加される配線であり、1行分の画素の転送トランジスタM1 のゲートに電気的に接続されている。FDリセットスイッチ線103 は、1行分の画素の電荷保持部FDをリセットするためのFDリセットパルスφ103が印加される配線であり、1行分のFDリセットトランジスタM2 のゲートに接続されている。選択スイッチ線104 は、1行分の画素を選択するための選択パルスφ104が印加される配線であり、1行分の画素の選択トランジスタM4 のゲートに電気的に接続されている。   The PD reset switch line 101 is a wiring to which a PD reset pulse φ101 for resetting the signal charge of the photodiode PD1 for one row is applied, and is connected to the gate of the PD reset transistor M5 for one row. The transfer switch line 102 is a wiring to which a transfer pulse φ102 for transferring the signal charge accumulated in the photodiode PD1 of the pixels for one row to the charge holding unit FD of each pixel is applied. It is electrically connected to the gate of the pixel transfer transistor M1. The FD reset switch line 103 is a wiring to which an FD reset pulse φ103 for resetting the charge holding units FD of the pixels for one row is applied, and is connected to the gate of the FD reset transistor M2 for one row. The selection switch line 104 is a wiring to which a selection pulse φ104 for selecting pixels for one row is applied, and is electrically connected to the gate of the selection transistor M4 of the pixels for one row.

図5は従来のイメージセンサの構成を示している。図5に示すイメージセンサは、画素1と、垂直走査回路8と、負荷電流源10と、読み出し回路11と、水平選択スイッチ12と、水平走査回路13と、出力アンプ14と、ADコンバータ15と、フレームメモリ16と、各種配線とを有する。   FIG. 5 shows the configuration of a conventional image sensor. The image sensor shown in FIG. 5 includes a pixel 1, a vertical scanning circuit 8, a load current source 10, a readout circuit 11, a horizontal selection switch 12, a horizontal scanning circuit 13, an output amplifier 14, and an AD converter 15. The frame memory 16 and various wirings are included.

画素1の構成は、図4に示した通りである。図5では画素1が2行2列に配列されているが、画素配列は図5に示したものに限らない。垂直走査回路8は、行単位で画素1の駆動制御を行う。特に、垂直走査回路8は、露光期間外にPDリセットトランジスタM5によるリセットを行い、露光期間の開始時に所定領域の全画素のPDリセットトランジスタM5によるリセットを同時に解除してフォトダイオードPD1の信号電荷の蓄積を開始し、露光期間の終了後に所定領域の全画素の転送トランジスタM1により同時にフォトダイオードPD1の信号電荷を読み出すグローバルシャッタの制御を行う。   The configuration of the pixel 1 is as shown in FIG. In FIG. 5, the pixels 1 are arranged in 2 rows and 2 columns, but the pixel arrangement is not limited to that shown in FIG. The vertical scanning circuit 8 performs drive control of the pixels 1 in units of rows. In particular, the vertical scanning circuit 8 performs reset by the PD reset transistor M5 outside the exposure period, and simultaneously cancels reset by the PD reset transistor M5 of all pixels in a predetermined area at the start of the exposure period, thereby reducing the signal charge of the photodiode PD1. Accumulation is started, and global shutter control is performed to simultaneously read out the signal charges of the photodiode PD1 by the transfer transistors M1 of all pixels in a predetermined region after the exposure period ends.

負荷電流源10は、信号出力線9に接続されており、バイアス電流を供給する。読み出し回路11は、画素1から出力されたノイズ成分(電荷保持部FDに保持された信号電荷をリセットしたときのリセット信号成分)と信号成分(フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷に基づく光信号成分とリセット信号成分の和)に対して所定の処理を行う。水平選択スイッチ12は、オン・オフの状態を有するスイッチであり、共通信号出力線17(水平信号線)へのノイズ成分(リセット信号)と信号成分の出力を制御する。   The load current source 10 is connected to the signal output line 9 and supplies a bias current. The readout circuit 11 is an optical signal based on the noise component output from the pixel 1 (the reset signal component when the signal charge held in the charge holding unit FD is reset) and the signal component (the signal charge accumulated in the photodiode PD1). A predetermined process is performed on the sum of the component and the reset signal component. The horizontal selection switch 12 is an on / off switch, and controls the output of a noise component (reset signal) and a signal component to the common signal output line 17 (horizontal signal line).

水平走査回路13は、水平選択スイッチ12へ駆動パルスφ105_1,φ105_2を出力し、水平選択スイッチ12を制御することによって、共通信号出力線17へのノイズ成分および信号成分の出力を制御する。出力アンプ14は、共通信号出力線17に出力されたノイズ成分および信号成分の増幅処理を行う。ADコンバータ15は、出力アンプ14から出力されたノイズ成分および信号成分をデジタル信号に変換する。フレームメモリ16は、ADコンバータ15から出力されたデジタル信号をフレーム単位で記憶する。   The horizontal scanning circuit 13 outputs drive pulses φ105_1 and φ105_2 to the horizontal selection switch 12, and controls the horizontal selection switch 12 to control the output of noise components and signal components to the common signal output line 17. The output amplifier 14 amplifies the noise component and the signal component output to the common signal output line 17. The AD converter 15 converts the noise component and the signal component output from the output amplifier 14 into a digital signal. The frame memory 16 stores the digital signal output from the AD converter 15 in units of frames.

以下、図6を参照しながら、特許文献1に係るグローバルシャッタ方式の動作を説明する。図6は、所定の動作を連続して繰り返す連続駆動シーケンスのうちの一部の駆動シーケンスを取り出したタイミングチャートである。図6において、行毎にパルスを区別する場合には、パルスの符号の末尾に「_*」(*は行番号)を付与している。   Hereinafter, the operation of the global shutter method according to Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a timing chart obtained by extracting a part of the drive sequence from the continuous drive sequence in which the predetermined operation is continuously repeated. In FIG. 6, when distinguishing pulses for each row, “_ *” (* is a row number) is added to the end of the pulse code.

まず、読み出しに先立ち、垂直走査回路8は全行のPDリセットパルスφ101をハイレベル、全行の転送パルスφ102をローレベル、全行のFDリセットパルスφ103をハイレベルとする。これによって、PDリセットトランジスタM5およびFDリセットトランジスタM2がオンし、転送トランジスタM1がオフする。このため、全画素のフォトダイオードPD1と電荷保持部FDがリセット状態となる。   First, prior to reading, the vertical scanning circuit 8 sets the PD reset pulse φ101 of all rows to the high level, the transfer pulse φ102 of all rows to the low level, and the FD reset pulse φ103 of all rows to the high level. As a result, the PD reset transistor M5 and the FD reset transistor M2 are turned on, and the transfer transistor M1 is turned off. For this reason, the photodiode PD1 and the charge holding unit FD of all the pixels are reset.

続いて、垂直走査回路8は時刻t1で全行のFDリセットパルスφ103をローレベルとし、FDリセットトランジスタM2をオフする。これによって、電荷保持部FDがフローティング状態となる。さらに、垂直走査回路8は1 行目の選択パルスφ104_1をハイレベルとする。これによって、1行目の選択トランジスタM4がオンして行選択が行われ、リセットノイズおよび増幅トランジスタM3の閾値電圧ばらつき等の固定パターンノイズからなるノイズ成分が読み出し回路11に読み出される。   Subsequently, at the time t1, the vertical scanning circuit 8 sets the FD reset pulse φ103 of all rows to the low level, and turns off the FD reset transistor M2. As a result, the charge holding unit FD enters a floating state. Further, the vertical scanning circuit 8 sets the selection pulse φ104_1 in the first row to the high level. As a result, the selection transistor M4 in the first row is turned on to perform row selection, and a noise component including fixed noise such as reset noise and threshold voltage variation of the amplification transistor M3 is read out to the readout circuit 11.

続いて、水平走査回路13からの駆動パルスφ105_1,105_2が順次ハイレベルとなり、水平選択スイッチ12が順次オンすることで、共通信号出力線17および出力アンプ14を介してノイズ成分が出力される。出力されたノイズ成分はADコンバータ15によりAD変換され、フレームメモリ16に保持される。2行目以降についても同様に行毎にノイズ成分が読み出され、全画素分のノイズ成分がフレームメモリ16に保持される。   Subsequently, the drive pulses φ105_1 and 105_2 from the horizontal scanning circuit 13 are sequentially set to a high level, and the horizontal selection switch 12 is sequentially turned on, so that a noise component is output via the common signal output line 17 and the output amplifier 14. The output noise component is AD converted by the AD converter 15 and held in the frame memory 16. Similarly for the second and subsequent rows, the noise components are read out for each row, and the noise components for all the pixels are held in the frame memory 16.

続いて、垂直走査回路8は時刻t2で全行のPDリセットパルスφ101をローレベルとし、PDリセットトランジスタM5をオフする。これによって、フォトダイオードPD1において、光電変換された信号電荷の蓄積が開始される。任意の蓄積時間が経過すると、垂直走査回路8は全行の転送パルスφ102をハイレベルとし、転送トランジスタM1をオンする。これによって、フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷が電荷保持部FDに転送される(時刻t3)。さらに、垂直走査回路8は全行のPDリセットパルスφ101をハイレベルとし、PDリセットトランジスタM5をオンする。これによって、全画素のフォトダイオードPD1がリセット状態となる。   Subsequently, at time t2, the vertical scanning circuit 8 sets the PD reset pulse φ101 of all the rows to the low level, and turns off the PD reset transistor M5. As a result, accumulation of signal charges photoelectrically converted in the photodiode PD1 is started. When an arbitrary accumulation time elapses, the vertical scanning circuit 8 sets the transfer pulse φ102 of all rows to a high level and turns on the transfer transistor M1. As a result, the signal charge accumulated in the photodiode PD1 is transferred to the charge holding unit FD (time t3). Further, the vertical scanning circuit 8 sets the PD reset pulse φ101 of all rows to the high level and turns on the PD reset transistor M5. As a result, the photodiodes PD1 of all the pixels are reset.

続いて、垂直走査回路8はノイズ成分の読み出しと同様に時刻t4で1 行目の選択パルスφ104_1 をハイレベルとして行選択を行う。これによって、前述したノイズ成分と、フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷に基づく光信号成分との和である信号成分が読み出し回路11 に読み出される。信号成分が読み出された後、垂直走査回路8は1行目のFDリセットパルスφ103をハイレベルとし、FDリセットトランジスタM2をオンする。これによって、電荷保持部FDがリセット状態となる。   Subsequently, the vertical scanning circuit 8 selects the row by setting the selection pulse φ104_1 of the first row to the high level at time t4, similarly to the reading of the noise component. As a result, a signal component which is the sum of the noise component described above and the optical signal component based on the signal charge accumulated in the photodiode PD1 is read out to the readout circuit 11. After the signal component is read, the vertical scanning circuit 8 sets the FD reset pulse φ103 in the first row to the high level and turns on the FD reset transistor M2. As a result, the charge holding unit FD is reset.

続いて、水平走査回路13からの駆動パルス105_1, 105_2が順次ハイレベルとなり、水平選択スイッチ12が順次オンすることで、共通信号出力線17および出力アンプ14を介して1 行目の信号成分が順次読み出される。読み出された信号成分はADコンバータ15によりAD変換され、フレームメモリ16に保持されている1行目のノイズ成分との差分をとることで、ノイズ成分が除去され、光信号成分のみが取り出される。2行目以降についても同様の動作が行われ、S/Nの高い画像信号が得られる。連続するフレームで画像信号を取得し、液晶モニタ等に動画像を表示するライブビュー表示では、上記の一連の動作が繰り返される。   Subsequently, when the drive pulses 105_1 and 105_2 from the horizontal scanning circuit 13 are sequentially set to a high level and the horizontal selection switch 12 is sequentially turned on, the signal component in the first row is passed through the common signal output line 17 and the output amplifier 14. Read sequentially. The read signal component is AD-converted by the AD converter 15, and by taking the difference from the noise component in the first row held in the frame memory 16, the noise component is removed and only the optical signal component is extracted. . The same operation is performed for the second and subsequent rows, and an image signal with a high S / N is obtained. In live view display in which image signals are acquired in successive frames and a moving image is displayed on a liquid crystal monitor or the like, the above-described series of operations is repeated.

図7は、従来例のノイズ成分と信号成分の取得タイミングを簡易に表したタイミングチャートである。垂直同期信号VDと、全行のフォトダイオードPD1のリセットタイミングと、選択トランジスタM4をオンすることによる行毎のノイズ成分および信号成分の読み出しのタイミングとが示されている。この図7からも解るとおり、フォトダイオードPD1に信号電荷を蓄積するための露光期間は、ノイズ成分の読み出しが終了した後から、信号成分の読み出しが開始される前までとなっている。   FIG. 7 is a timing chart simply showing the acquisition timing of the noise component and signal component of the conventional example. The vertical synchronization signal VD, the reset timing of the photodiodes PD1 for all rows, and the readout timing of the noise component and signal component for each row by turning on the selection transistor M4 are shown. As can be seen from FIG. 7, the exposure period for accumulating the signal charge in the photodiode PD1 is from the end of the readout of the noise component to the start of the readout of the signal component.

特開2005−65184号公報JP 2005-65184 A

上記のように、グローバルシャッタ機能を有したイメージセンサでは、フォトダイオードに蓄積された信号電荷を全画素で一斉に電荷保持部に転送して、電荷保持部から順次信号電荷を読み出していく動作が行われる。そのため、信号電荷を読み出すまでは電荷保持部で一時的に信号電荷が保持されることになる。しかしながら、イメージセンサに強い光が照射されている状態では、画素を構成するシリコン基板中で発生した信号電荷が電荷保持部に漏れこみノイズとなってしまい画質を悪化させてしまう恐れがある。特に、長秒露光による撮影(バルブ撮影)においては、露光期間の開始前に電荷保持部をリセットしてから、露光期間の終了後にフォトダイオードから電荷保持部に信号電荷が転送されるまでの時間が長く、上記ノイズの影響に加えて電荷保持部で発生する暗電流もノイズに加わり、トータルのノイズは非常に大きくなる。このため、ノイズ成分と光信号成分の和である信号成分とノイズ成分との差分をとっても、電荷保持部に漏れ込んだ信号電荷および暗電流によるノイズ成分を除去することができない。   As described above, in the image sensor having the global shutter function, the signal charge accumulated in the photodiode is transferred to the charge holding unit all at once, and the signal charge is sequentially read from the charge holding unit. Done. Therefore, the signal charge is temporarily held in the charge holding unit until the signal charge is read. However, when the image sensor is irradiated with strong light, the signal charge generated in the silicon substrate constituting the pixel leaks into the charge holding portion and may cause noise, thereby deteriorating the image quality. Particularly in long-second exposure photography (bulb photography), the time from the reset of the charge holding unit before the start of the exposure period to the transfer of signal charge from the photodiode to the charge holding unit after the end of the exposure period In addition to the influence of the noise, dark current generated in the charge holding unit is also added to the noise, and the total noise becomes very large. For this reason, even if the difference between the noise component and the signal component that is the sum of the noise component and the optical signal component is taken, the noise component due to the signal charge and dark current leaking into the charge holding unit cannot be removed.

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、フォトダイオードに蓄積された信号電荷に基づく光信号に加わる、信号電荷および暗電流によるノイズを低減することができる固体撮像装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problem, and is a solid-state imaging device capable of reducing noise caused by signal charge and dark current added to an optical signal based on signal charge accumulated in a photodiode, and the same An object is to provide a driving method.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、入射した光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された信号電荷をリセットする第1のリセット部と、前記光電変換部から前記信号電荷を読み出す読み出し部と、前記読み出し部を通して読み出された前記信号電荷を保持する電荷保持部と、前記電荷保持部に保持された前記信号電荷を増幅する増幅部と、前記電荷保持部に保持された前記信号電荷をリセットする第2のリセット部と、特定の画素を選択する選択部と、を備えた画素が2次元状に配列され、露光期間外に前記第1のリセット部にリセットを行わせ、前記露光期間の開始時に所定領域の全画素の前記第1のリセット部によるリセットを同時に解除し、前記露光期間の終了後に前記所定領域の全画素の前記読み出し部に同時に前記信号電荷を読み出させる固体撮像装置の駆動方法であって、前記露光期間において、前記第2のリセット部にリセットを行わせる第1のステップと、前記露光期間において、前記第2のリセット部によるリセットの後、前記増幅部の出力を画素から出力させる第2のステップと、前記露光期間の終了後、前記読み出し部によって読み出された前記信号電荷に基づく前記増幅部の出力を画素から出力させる第3のステップと、を有することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法である。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem. A photoelectric conversion unit that converts incident light into signal charges and stores the signals, and a first signal charge that is stored in the photoelectric conversion units is reset. A reset unit; a read unit that reads out the signal charge from the photoelectric conversion unit; a charge holding unit that holds the signal charge read through the read unit; and the signal charge held in the charge holding unit is amplified And an amplifying unit, a second reset unit that resets the signal charge held in the charge holding unit, and a selection unit that selects a specific pixel are two-dimensionally arranged, and an exposure period The first reset unit is reset to the outside, and the reset by the first reset unit of all pixels in the predetermined region is simultaneously canceled at the start of the exposure period, and the predetermined region is completed after the exposure period ends. A method of driving a solid-state imaging device that causes the readout unit of all pixels to simultaneously read out the signal charge, the first step of causing the second reset unit to reset in the exposure period, and the exposure period The second step of outputting the output of the amplification unit from the pixel after the reset by the second reset unit, and the signal charge read by the readout unit after the exposure period ends And a third step of outputting the output of the amplifying unit from the pixel.

また、本発明の固体撮像装置の駆動方法において、前記第1のステップの動作が行われるタイミングは、前記露光期間が終了する直前であることを特徴とする。   In the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention, the timing at which the operation of the first step is performed is immediately before the end of the exposure period.

また、本発明の固体撮像装置の駆動方法において、前記第1のステップの動作は、バルブ撮影の露光期間において、当該露光期間を終了させる指示が外部から入力された後に行われることを特徴とする。   In the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention, the operation of the first step is performed after an instruction to end the exposure period is input from the outside during the bulb exposure period. .

また、本発明の固体撮像装置の駆動方法において、前記第1のステップおよび前記第2のステップの動作は、バルブ撮影の露光期間において、複数回行われることを特徴とする。   In the solid-state imaging device driving method of the present invention, the operations of the first step and the second step are performed a plurality of times during the bulb exposure period.

また、本発明は、入射した光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された信号電荷をリセットする第1のリセット部と、前記光電変換部から前記信号電荷を読み出す読み出し部と、前記読み出し部を通して読み出された前記信号電荷を保持する電荷保持部と、前記電荷保持部に保持された前記信号電荷を増幅する増幅部と、前記電荷保持部に保持された前記信号電荷をリセットする第2のリセット部と、特定の画素を選択する選択部と、を備え、2次元状に配列された画素と、露光期間外に前記第1のリセット部にリセットを行わせ、前記露光期間の開始時に所定領域の全画素の前記第1のリセット部によるリセットを同時に解除し、前記露光期間において、前記第2のリセット部にリセットを行わせ、前記第2のリセット部によるリセットの後、前記増幅部の出力を画素から出力させ、前記露光期間の終了後に前記所定領域の全画素の前記読み出し部に同時に前記信号電荷を読み出させ、前記読み出し部によって読み出された前記信号電荷に基づく前記増幅部の出力を画素から出力させる制御部と、を有することを特徴とする固体撮像装置である。   In addition, the present invention provides a photoelectric conversion unit that converts incident light into signal charge and stores the signal, a first reset unit that resets the signal charge stored in the photoelectric conversion unit, and the signal from the photoelectric conversion unit. A reading unit that reads out charges, a charge holding unit that holds the signal charges read through the reading unit, an amplification unit that amplifies the signal charges held in the charge holding unit, and held in the charge holding unit A second reset unit that resets the signal charge that has been generated; a selection unit that selects a specific pixel; and a pixel that is arranged in a two-dimensional manner, and is reset to the first reset unit outside an exposure period At the start of the exposure period, simultaneously cancel the reset by the first reset unit of all pixels in a predetermined area, and cause the second reset unit to perform reset in the exposure period, After the reset by the reset unit, the output of the amplifying unit is output from the pixel, and after the exposure period, the signal charges are simultaneously read by the reading units of all the pixels in the predetermined region, and read by the reading unit. And a control unit that outputs from the pixel the output of the amplification unit based on the output signal charge.

本発明によれば、露光期間において第2のリセット部にリセットを行わせることによって、電荷保持部のリセットタイミングから、読み出し部によって読み出された信号電荷に基づく増幅部の出力が画素から出力されるまでの時間を短縮することが可能となる。このため、光電変換部に蓄積された信号電荷に基づく光信号に加わる、信号電荷および暗電流によるノイズを低減することができる。   According to the present invention, by causing the second reset unit to reset during the exposure period, the output of the amplifying unit based on the signal charge read by the reading unit is output from the pixel from the reset timing of the charge holding unit. This makes it possible to shorten the time until completion. For this reason, noise due to the signal charge and dark current added to the optical signal based on the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit can be reduced.

本発明の一実施形態による固体撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the solid-state image sensor by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による固体撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the solid-state image sensor by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による固体撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the solid-state image sensor by one Embodiment of this invention. 画素の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a pixel. 従来の固体撮像素子の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional solid-state image sensor. 従来の固体撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the conventional solid-state image sensor. 従来の固体撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the conventional solid-state image sensor.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。本実施形態によるイメージセンサの構成は、図5に示した構成と同一であり、画素の構成は、図4に示した構成と同一である。本実施形態では、3通りの動作例を説明する。以下では、従来例と異なる動作を中心に説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. The configuration of the image sensor according to the present embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 5, and the configuration of the pixels is the same as the configuration shown in FIG. In this embodiment, three kinds of operation examples will be described. Below, it demonstrates centering on operation | movement different from a prior art example.

<第1の動作例>
図1は、第1の動作例に係るノイズ成分と信号成分の取得タイミングを簡易に表したタイミングチャートである。垂直同期信号VDと、全行のフォトダイオードPD1のリセットタイミングと、全行の電荷保持部FDのリセットタイミングと、選択トランジスタM4をオンすることによる行毎のノイズ成分および信号成分の読み出しのタイミングとが示されている。
<First operation example>
FIG. 1 is a timing chart simply showing acquisition timings of noise components and signal components according to the first operation example. The vertical synchronization signal VD, the reset timing of the photodiodes PD1 for all rows, the reset timing of the charge holding units FD for all rows, and the readout timing of noise components and signal components for each row by turning on the selection transistor M4 It is shown.

露光期間の開始前に垂直走査回路8は全行のPDリセットパルスφ101をハイレベルとし、PDリセットトランジスタM5をオンする。これによって、全画素のフォトダイオードPD1がリセット状態となる(一括リセット)。また、垂直走査回路8は全行のFDリセットパルスφ103をローレベルとし、FDリセットトランジスタM2をオフする。これによって、電荷保持部FDがフローティング状態となる。   Prior to the start of the exposure period, the vertical scanning circuit 8 sets the PD reset pulse φ101 of all rows to a high level and turns on the PD reset transistor M5. As a result, the photodiodes PD1 of all the pixels are reset (collective reset). Further, the vertical scanning circuit 8 sets the FD reset pulse φ103 of all rows to the low level, and turns off the FD reset transistor M2. As a result, the charge holding unit FD enters a floating state.

続いて、露光期間の開始時に垂直走査回路8は全行のPDリセットパルスφ101をローレベルとし、PDリセットトランジスタM5をオフする。これによって、フォトダイオードPD1において、光電変換された信号電荷の蓄積が開始される。   Subsequently, at the start of the exposure period, the vertical scanning circuit 8 sets the PD reset pulse φ101 of all rows to the low level, and turns off the PD reset transistor M5. As a result, accumulation of signal charges photoelectrically converted in the photodiode PD1 is started.

続いて、露光期間において垂直走査回路8は全行のFDリセットパルスφ103をハイレベルとし、FDリセットトランジスタM2をオンする。これによって、電荷保持部FDがリセット状態となる。続いて、垂直走査回路8は全行のFDリセットパルスφ103をローレベルとし、FDリセットトランジスタM2をオフする。これによって、電荷保持部FDがフローティング状態となる。さらに、垂直走査回路8は1 行目の選択パルスφ104_1をハイレベルとする。これによって、1行目の選択トランジスタM4がオンして行選択が行われ、リセットノイズおよび増幅トランジスタM3の閾値電圧ばらつき等の固定パターンノイズからなるノイズ成分が読み出し回路11に読み出される。この後、前述した動作と同様に、行毎にノイズ成分が読み出され、最終的に全画素分のノイズ成分がフレームメモリ16に保持される。   Subsequently, in the exposure period, the vertical scanning circuit 8 sets the FD reset pulse φ103 of all rows to the high level and turns on the FD reset transistor M2. As a result, the charge holding unit FD is reset. Subsequently, the vertical scanning circuit 8 sets the FD reset pulse φ103 of all rows to the low level, and turns off the FD reset transistor M2. As a result, the charge holding unit FD enters a floating state. Further, the vertical scanning circuit 8 sets the selection pulse φ104_1 in the first row to the high level. As a result, the selection transistor M4 in the first row is turned on to perform row selection, and a noise component including fixed noise such as reset noise and threshold voltage variation of the amplification transistor M3 is read out to the readout circuit 11. Thereafter, similar to the above-described operation, the noise component is read for each row, and finally the noise components for all the pixels are held in the frame memory 16.

続いて、露光期間の終了時に垂直走査回路8は全行の転送パルスφ102をハイレベルとし、転送トランジスタM1をオンする。これによって、フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷が電荷保持部FDに転送される(一括転送)。さらに、垂直走査回路8は全行のPDリセットパルスφ101をハイレベルとし、PDリセットトランジスタM5をオンする。これによって、全画素のフォトダイオードPD1がリセット状態となる。   Subsequently, at the end of the exposure period, the vertical scanning circuit 8 sets the transfer pulse φ102 of all the rows to the high level and turns on the transfer transistor M1. As a result, the signal charge accumulated in the photodiode PD1 is transferred to the charge holding unit FD (collective transfer). Further, the vertical scanning circuit 8 sets the PD reset pulse φ101 of all rows to the high level and turns on the PD reset transistor M5. As a result, the photodiodes PD1 of all the pixels are reset.

続いて、垂直走査回路8は1 行目の選択パルスφ104_1 をハイレベルとして行選択を行う。これによって、前述したノイズ成分と、フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷に基づく光信号成分との和である信号成分が読み出し回路11 に読み出される。この後、前述した動作と同様に、行毎に信号成分が読み出され、最終的に、フレームメモリ16に保持されている各行のノイズ成分との差分をとることで、ノイズ成分が除去され、光信号成分のみが取り出される。   Subsequently, the vertical scanning circuit 8 performs row selection by setting the selection pulse φ104_1 of the first row to the high level. As a result, a signal component which is the sum of the noise component described above and the optical signal component based on the signal charge accumulated in the photodiode PD1 is read out to the readout circuit 11. After this, as in the operation described above, the signal component is read for each row, and finally the noise component is removed by taking the difference from the noise component of each row held in the frame memory 16, Only the optical signal component is extracted.

第1の動作例では、露光期間は予め撮影開始前に分かっているものとする。また、全行のノイズ成分の読み出しに必要な時間は予め分かっている。このため、露光期間が終了するまでにノイズ成分の読み出しを終了できるように、電荷保持部FDのリセットタイミングおよびノイズ成分の読み出しタイミングが設定される。このタイミングは、少なくとも露光期間を二等分した期間のうち後半の期間にあることがより望ましく、最終行のノイズ成分の読み出しタイミングが露光期間の終了直前であることがより望ましい。   In the first operation example, it is assumed that the exposure period is known in advance before the start of photographing. Further, the time required for reading out noise components in all rows is known in advance. For this reason, the reset timing of the charge holding unit FD and the readout timing of the noise component are set so that the readout of the noise component can be completed by the end of the exposure period. This timing is more preferably at least the latter half of the period obtained by dividing the exposure period into two equal parts, and more preferably, the timing of reading the noise component in the last row is immediately before the end of the exposure period.

従来例では、露光期間の開始前に電荷保持部FDがリセットされ、ノイズ成分が読み出されていたため、露光期間の終了後にフォトダイオードPD1から電荷保持部FDに信号電荷が転送されるまでに、シリコン基板中で発生した信号電荷が電荷保持部FDに漏れこむと共に電荷保持部FDで暗電流が発生する。これらによるノイズが信号成分に加わるため、信号成分とノイズ成分との差分をとっても、電荷保持部に漏れ込んだ信号電荷および暗電流によるノイズ成分を除去することができなかった。   In the conventional example, the charge holding unit FD was reset before the start of the exposure period, and the noise component was read out, so the signal charge was transferred from the photodiode PD1 to the charge holding unit FD after the exposure period ended. Signal charges generated in the silicon substrate leak into the charge holding unit FD and dark current is generated in the charge holding unit FD. Since noise due to these is added to the signal component, even if the difference between the signal component and the noise component is taken, the noise component due to the signal charge and dark current leaking into the charge holding portion cannot be removed.

これに対して、第1の動作例では、露光期間中に電荷保持部FDがリセットされ、ノイズ成分が読み出されるため、ノイズ成分の読み出しから信号成分の読み出しまでの時間を短縮することが可能となる。このため、フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷に基づく光信号成分に加わる、電荷保持部FDに漏れこむ信号電荷および暗電流によるノイズを低減することができる。さらに、最終行のノイズ成分の読み出しタイミングが露光期間の終了直前となるようにすることによって、上記のノイズをより低減することができる。   On the other hand, in the first operation example, the charge holding unit FD is reset during the exposure period and the noise component is read out, so that it is possible to shorten the time from reading out the noise component to reading out the signal component. Become. For this reason, it is possible to reduce noise caused by the signal charge and dark current leaking into the charge holding unit FD, which is added to the optical signal component based on the signal charge accumulated in the photodiode PD1. Furthermore, the noise can be further reduced by making the timing of reading the noise component in the last row immediately before the end of the exposure period.

上記の駆動方法を適用する一例として、長秒露光による撮影(バルブ撮影)のように暗電流が増加する状態にある場合が挙げられる。この場合、撮影開始前にシャッタ時間は分かっているので、このシャッタ時間が予め設定してある時間より長い場合には、ノイズ成分を取得するタイミングを露光期間の終了直前に変更すればよい。また、イメージセンサもしくはカメラ内の温度を監視し、暗電流が大きくなる温度となっている場合に上記の駆動方法に切り替えても良い。また、第1の動作例では、従来例におけるノイズ成分の読み出しを露光期間の開始前には実施していないが、実施しても良い。ただし、露光期間中に読み出されたノイズ成分を、信号成分との差分をとるのに用いるものとする。   As an example of applying the above driving method, there is a case where the dark current is increased as in the case of shooting by long-second exposure (bulb shooting). In this case, since the shutter time is known before the start of photographing, when the shutter time is longer than a preset time, the timing for acquiring the noise component may be changed immediately before the end of the exposure period. Further, the temperature in the image sensor or the camera may be monitored, and the driving method may be switched to the above-described driving method when the dark current is high. Further, in the first operation example, the readout of the noise component in the conventional example is not performed before the start of the exposure period, but may be performed. However, the noise component read out during the exposure period is used to obtain a difference from the signal component.

<第2の動作例>
図2は、第2の動作例に係るノイズ成分と信号成分の取得タイミングを簡易に表したタイミングチャートである。垂直同期信号VDと、全行のフォトダイオードPD1のリセットタイミングと、全行の電荷保持部FDのリセットタイミングと、選択トランジスタM4をオンすることによる行毎のノイズ成分および信号成分の読み出しのタイミングとが示されている。
<Second operation example>
FIG. 2 is a timing chart simply showing the acquisition timing of the noise component and the signal component according to the second operation example. The vertical synchronization signal VD, the reset timing of the photodiodes PD1 for all rows, the reset timing of the charge holding units FD for all rows, and the readout timing of noise components and signal components for each row by turning on the selection transistor M4 It is shown.

以下では、第1の動作例と異なる部分のみ説明する。露光期間の開始後、露光を終了させる指示が外部から入力されると、垂直走査回路8は全行のFDリセットパルスφ103をハイレベルとし、FDリセットトランジスタM2をオンする。これによって、電荷保持部FDがリセット状態となる。続いて、垂直走査回路8は全行のFDリセットパルスφ103をローレベルとし、FDリセットトランジスタM2をオフする。これによって、電荷保持部FDがフローティング状態となる。この後、前述した動作と同様に、行毎にノイズ成分が読み出され、最終的に全画素分のノイズ成分がフレームメモリ16に保持される。   Hereinafter, only different portions from the first operation example will be described. When an instruction to end the exposure is input from the outside after the start of the exposure period, the vertical scanning circuit 8 sets the FD reset pulse φ103 of all rows to the high level and turns on the FD reset transistor M2. As a result, the charge holding unit FD is reset. Subsequently, the vertical scanning circuit 8 sets the FD reset pulse φ103 of all rows to the low level, and turns off the FD reset transistor M2. As a result, the charge holding unit FD enters a floating state. Thereafter, similar to the above-described operation, the noise component is read for each row, and finally the noise components for all the pixels are held in the frame memory 16.

続いて、露光期間の終了時に垂直走査回路8は全行の転送パルスφ102をハイレベルとし、転送トランジスタM1をオンする。これによって、フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷が電荷保持部FDに転送される(一括転送)。さらに、垂直走査回路8は全行のPDリセットパルスφ101をハイレベルとし、PDリセットトランジスタM5をオンする。これによって、全画素のフォトダイオードPD1がリセット状態となる。この後、前述した動作と同様に、行毎に信号成分が読み出され、最終的に、フレームメモリ16に保持されている各行のノイズ成分との差分をとることで、ノイズ成分が除去され、光信号成分のみが取り出される。   Subsequently, at the end of the exposure period, the vertical scanning circuit 8 sets the transfer pulse φ102 of all the rows to the high level and turns on the transfer transistor M1. As a result, the signal charge accumulated in the photodiode PD1 is transferred to the charge holding unit FD (collective transfer). Further, the vertical scanning circuit 8 sets the PD reset pulse φ101 of all rows to the high level and turns on the PD reset transistor M5. As a result, the photodiodes PD1 of all the pixels are reset. After this, as in the operation described above, the signal component is read for each row, and finally the noise component is removed by taking the difference from the noise component of each row held in the frame memory 16, Only the optical signal component is extracted.

バルブ撮影のように露光期間が終了するタイミングが不明な場合には、第1の動作例のように予め分かっている露光期間の終了直前にノイズ成分を取得することができない。このため、第2の動作例では、露光期間の終了を示す指示をトリガとして、ノイズ成分の読み出し動作が行われる。ノイズ成分の読み出し動作にかかる時間が露光期間に加算されるが、バルブ撮影では露光期間が長いことが想定できるので、ノイズ成分の読み出し動作にかかる時間(数十ms)は画質に大きな影響を与えない。   When the timing at which the exposure period ends is unknown as in bulb photography, the noise component cannot be acquired immediately before the end of the known exposure period as in the first operation example. For this reason, in the second operation example, a noise component readout operation is performed using an instruction indicating the end of the exposure period as a trigger. Although the time required for the noise component readout operation is added to the exposure period, it can be assumed that the exposure period is long in bulb photography, so the time required for the noise component readout operation (several tens of ms) has a significant effect on image quality. Absent.

上記のように、露光期間の終了を示す指示が外部から入力されたときに電荷保持部FDがリセットされ、ノイズ成分が読み出されるため、ノイズ成分の読み出しから信号成分の読み出しまでの時間を短縮することが可能となる。このため、撮影開始の時点では露光期間が不明な場合でも、フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷に基づく光信号成分に加わる、電荷保持部FDに漏れこむ信号電荷および暗電流によるノイズを低減することができる。   As described above, when the instruction indicating the end of the exposure period is input from the outside, the charge holding unit FD is reset and the noise component is read out, so that the time from reading the noise component to reading the signal component is shortened. It becomes possible. For this reason, even when the exposure period is unknown at the start of shooting, noise due to signal charge and dark current leaking into the charge holding unit FD added to the optical signal component based on the signal charge accumulated in the photodiode PD1 is reduced. be able to.

また、第2の動作例では、従来例におけるノイズ成分の読み出しを露光期間の開始前には実施していないが、実施しても良い。ただし、露光期間中に読み出されたノイズ成分を、信号成分との差分をとるのに用いるものとする。   Further, in the second operation example, the noise component readout in the conventional example is not performed before the start of the exposure period, but may be performed. However, the noise component read out during the exposure period is used to obtain a difference from the signal component.

<第3の動作例>   <Third operation example>

図3は、第3の動作例に係るノイズ成分と信号成分の取得タイミングを簡易に表したタイミングチャートである。垂直同期信号VDと、全行のフォトダイオードPD1のリセットタイミングと、全行の電荷保持部FDのリセットタイミングと、選択トランジスタM4をオンすることによる行毎のノイズ成分および信号成分の読み出しのタイミングとが示されている。   FIG. 3 is a timing chart simply showing the acquisition timing of the noise component and the signal component according to the third operation example. The vertical synchronization signal VD, the reset timing of the photodiodes PD1 for all rows, the reset timing of the charge holding units FD for all rows, and the readout timing of noise components and signal components for each row by turning on the selection transistor M4 It is shown.

以下では、第1の動作例および第2の動作例と異なる部分のみ説明する。バルブ撮影のように露光期間が終了するタイミングが不明な場合には、第1の動作例のように予め分かっている露光期間の終了直前にノイズ成分を取得することができない。第3の動作例では、第2の動作例よりも露光終了のタイミングを精確にするために、電荷保持部FDのリセットおよびノイズ成分の読み出しは露光期間中に任意の間隔で実施される。例えば、図3においては1回の撮影中に任意の間隔で3回ノイズ成分が読み出され、その後、露光が終了してから信号成分が読み出されている。この場合、露光期間の終了直前に取得されたノイズ成分が信号成分との差分処理に用いられる。   Hereinafter, only different portions from the first operation example and the second operation example will be described. When the timing at which the exposure period ends is unknown as in bulb photography, the noise component cannot be acquired immediately before the end of the known exposure period as in the first operation example. In the third operation example, in order to make the exposure end timing more accurate than in the second operation example, the reset of the charge holding unit FD and the readout of the noise component are performed at an arbitrary interval during the exposure period. For example, in FIG. 3, the noise component is read out three times at an arbitrary interval during one shooting, and then the signal component is read out after the exposure is completed. In this case, the noise component acquired immediately before the end of the exposure period is used for difference processing with the signal component.

このように、露光期間において、電荷保持部FDのリセットおよびノイズ成分の読み出しを任意の間隔で複数回行い、露光期間の終了直前に取得したノイズ成分を信号成分との差分処理に用いることで、撮影開始の時点では露光期間が不明な場合でも、フォトダイオードPD1に蓄積された信号電荷に基づく光信号成分に加わる、電荷保持部FDに漏れこむ信号電荷および暗電流によるノイズを低減することができ、かつ露光の終了タイミングをより精確にすることができる。   In this way, in the exposure period, resetting the charge holding unit FD and reading out the noise component multiple times at an arbitrary interval, and using the noise component acquired immediately before the end of the exposure period for differential processing with the signal component, Even when the exposure period is unknown at the start of shooting, noise caused by signal charge and dark current leaking into the charge holding unit FD added to the optical signal component based on the signal charge accumulated in the photodiode PD1 can be reduced. In addition, the exposure end timing can be made more accurate.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .

1・・・画素、8・・・垂直走査回路(制御部)、10・・・負荷電流源、11・・・読み出し回路、12・・・水平選択スイッチ、13・・・水平走査回路、14・・・出力アンプ、15・・・ADコンバータ、16・・・フレームメモリ、M1・・・転送トランジスタ(読み出し部)、M2・・・FDリセットトランジスタ(第2のリセット部)、M3・・・増幅トランジスタ(増幅部)、M4・・・選択トランジスタ(選択部)、M5・・・PDリセットトランジスタ(第1のリセット部)、PD1・・・フォトダイオード(光電変換部)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pixel, 8 ... Vertical scanning circuit (control part), 10 ... Load current source, 11 ... Reading circuit, 12 ... Horizontal selection switch, 13 ... Horizontal scanning circuit, 14 ... Output amplifier, 15 ... AD converter, 16 ... Frame memory, M1 ... Transfer transistor (readout unit), M2 ... FD reset transistor (second reset unit), M3 ... Amplification transistor (amplification unit), M4 ... selection transistor (selection unit), M5 ... PD reset transistor (first reset unit), PD1 ... photodiode (photoelectric conversion unit)

Claims (5)

入射した光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部と、
前記光電変換部に蓄積された信号電荷をリセットする第1のリセット部と、
前記光電変換部から前記信号電荷を読み出す読み出し部と、
前記読み出し部を通して読み出された前記信号電荷を保持する電荷保持部と、
前記電荷保持部に保持された前記信号電荷を増幅する増幅部と、
前記電荷保持部に保持された前記信号電荷をリセットする第2のリセット部と、
特定の画素を選択する選択部と、
を備えた画素が2次元状に配列され、露光期間外に前記第1のリセット部にリセットを行わせ、前記露光期間の開始時に所定領域の全画素の前記第1のリセット部によるリセットを同時に解除し、前記露光期間の終了後に前記所定領域の全画素の前記読み出し部に同時に前記信号電荷を読み出させる固体撮像装置の駆動方法であって、
前記露光期間において、前記第2のリセット部にリセットを行わせる第1のステップと、
前記露光期間において、前記第2のリセット部によるリセットの後、前記増幅部の出力を画素から出力させる第2のステップと、
前記露光期間の終了後、前記読み出し部によって読み出された前記信号電荷に基づく前記増幅部の出力を画素から出力させる第3のステップと、
を有することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
A photoelectric conversion unit that converts incident light into signal charges and accumulates them; and
A first reset unit that resets signal charges accumulated in the photoelectric conversion unit;
A readout unit for reading out the signal charges from the photoelectric conversion unit;
A charge holding unit for holding the signal charge read through the reading unit;
An amplifying unit for amplifying the signal charge held in the charge holding unit;
A second reset unit that resets the signal charge held in the charge holding unit;
A selection unit for selecting a specific pixel;
Are arranged in a two-dimensional manner, causing the first reset unit to reset outside the exposure period, and simultaneously resetting all pixels in a predetermined area by the first reset unit at the start of the exposure period A solid-state imaging device driving method that releases the signal charge simultaneously to the readout unit of all pixels in the predetermined area after the exposure period ends,
A first step of causing the second reset unit to perform a reset in the exposure period;
A second step of outputting the output of the amplification unit from the pixel after reset by the second reset unit in the exposure period;
A third step of outputting from the pixel the output of the amplifying unit based on the signal charge read by the reading unit after the end of the exposure period;
A method for driving a solid-state imaging device, comprising:
前記第1のステップの動作が行われるタイミングは、前記露光期間が終了する直前であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置の駆動方法。   The method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the operation of the first step is performed immediately before the exposure period ends. 前記第1のステップの動作は、バルブ撮影の露光期間において、当該露光期間を終了させる指示が外部から入力された後に行われることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置の駆動方法。   2. The driving method of the solid-state imaging device according to claim 1, wherein the operation of the first step is performed after an instruction to end the exposure period is input from the outside during an exposure period of bulb photography. 前記第1のステップおよび前記第2のステップの動作は、バルブ撮影の露光期間において、複数回行われることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置の駆動方法。   2. The driving method of the solid-state imaging device according to claim 1, wherein the operations of the first step and the second step are performed a plurality of times during an exposure period of bulb photography. 入射した光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部と、
前記光電変換部に蓄積された信号電荷をリセットする第1のリセット部と、
前記光電変換部から前記信号電荷を読み出す読み出し部と、
前記読み出し部を通して読み出された前記信号電荷を保持する電荷保持部と、
前記電荷保持部に保持された前記信号電荷を増幅する増幅部と、
前記電荷保持部に保持された前記信号電荷をリセットする第2のリセット部と、
特定の画素を選択する選択部と、
を備え、2次元状に配列された画素と、
露光期間外に前記第1のリセット部にリセットを行わせ、前記露光期間の開始時に所定領域の全画素の前記第1のリセット部によるリセットを同時に解除し、前記露光期間において、前記第2のリセット部にリセットを行わせ、前記第2のリセット部によるリセットの後、前記増幅部の出力を画素から出力させ、前記露光期間の終了後に前記所定領域の全画素の前記読み出し部に同時に前記信号電荷を読み出させ、前記読み出し部によって読み出された前記信号電荷に基づく前記増幅部の出力を画素から出力させる制御部と、
を有することを特徴とする固体撮像装置。
A photoelectric conversion unit that converts incident light into signal charges and accumulates them; and
A first reset unit that resets signal charges accumulated in the photoelectric conversion unit;
A readout unit for reading out the signal charges from the photoelectric conversion unit;
A charge holding unit for holding the signal charge read through the reading unit;
An amplifying unit for amplifying the signal charge held in the charge holding unit;
A second reset unit that resets the signal charge held in the charge holding unit;
A selection unit for selecting a specific pixel;
Comprising two-dimensionally arranged pixels;
The first reset unit is reset outside the exposure period, and the reset by the first reset unit of all pixels in a predetermined area is simultaneously canceled at the start of the exposure period, and the second reset is performed in the exposure period. The reset unit is reset, and after the reset by the second reset unit, the output of the amplifying unit is output from the pixel, and the signal is simultaneously transmitted to the readout units of all the pixels in the predetermined region after the exposure period ends. A control unit for reading out charges and outputting an output of the amplification unit based on the signal charges read out by the reading unit from a pixel;
A solid-state imaging device.
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