JP2016184871A - Imaging circuit device and electronic equipment - Google Patents

Imaging circuit device and electronic equipment Download PDF

Info

Publication number
JP2016184871A
JP2016184871A JP2015064557A JP2015064557A JP2016184871A JP 2016184871 A JP2016184871 A JP 2016184871A JP 2015064557 A JP2015064557 A JP 2015064557A JP 2015064557 A JP2015064557 A JP 2015064557A JP 2016184871 A JP2016184871 A JP 2016184871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transfer gate
control signal
circuit device
voltage
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015064557A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6520293B2 (en
Inventor
野村 直樹
Naoki Nomura
直樹 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2015064557A priority Critical patent/JP6520293B2/en
Publication of JP2016184871A publication Critical patent/JP2016184871A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6520293B2 publication Critical patent/JP6520293B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging circuit device capable of improving transfer characteristics by changing the control signal levels of pre-stage and post-stage side transfer transistors, and electronic equipment.SOLUTION: An imaging circuit device 20 includes a pixel unit 30 having a light-receiving element PD, and a read circuit unit 40 which reads electric charge from the light-receiving element. The read circuit unit includes a pre-stage side transfer gate 200a which is turned on or off by a control signal Tx1 having a higher voltage than a power supply voltage and in which one end thereof is connected to the light-receiving element, and a post-stage side transfer gate 210a which is connected to the other end of the pre-stage side transfer gate and turned on or off by the first control signal Tx2a generated via a CMOS logic circuit 500a.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本発明は、撮像回路装置及び電子機器等に関する。   The present invention relates to an imaging circuit device, an electronic device, and the like.

特許文献1の図10〜図12には、複数の受光素子(フォトダイオード)が、フローティングディフュージョン領域を中心として、マトリクス配置された固体撮像装置が開示されている。   10 to 12 of Patent Document 1 disclose a solid-state imaging device in which a plurality of light receiving elements (photodiodes) are arranged in a matrix around a floating diffusion region.

特許文献2の図6には、受光素子、転送トランジスター(読み出しゲート)、リセットトランジスターの具体的なレイアウト配置例が開示されている。   FIG. 6 of Patent Document 2 discloses a specific layout arrangement example of a light receiving element, a transfer transistor (read gate), and a reset transistor.

特開2013−17241号公報JP 2013-17241 A 特開2006−86241号公報JP 2006-86241 A

例えばコンタクトイメージセンサー(CIS)には、300dpi、600dpi、1200dpiというような解像度の違う複数のモードがあるが、特許文献1や特許文献2では、転送トランジスターが一段しか設けられておらず、解像度のモードに応じた画素の読み出し制御を実現できない。   For example, the contact image sensor (CIS) has a plurality of modes with different resolutions, such as 300 dpi, 600 dpi, and 1200 dpi. However, in Patent Document 1 and Patent Document 2, only one stage of transfer transistor is provided. Pixel readout control according to the mode cannot be realized.

転送トランジスターを複数段設けると、解像度の違う複数のモードを実行することが可能となる。本発明者の鋭意研究によれば、前段側及び後段側転送トランジスターの制御信号(ゲート信号)に起因して、信号電荷を十分に転送できなくなる場合が生ずることが判明した。特に、電源電圧が低い場合や、VTHの高いプロセス条件において、転送特性が悪化する。   When a plurality of transfer transistors are provided, a plurality of modes having different resolutions can be executed. According to the earnest study of the present inventor, it has been found that signal charges may not be sufficiently transferred due to control signals (gate signals) of the front-stage and rear-stage transfer transistors. In particular, the transfer characteristics deteriorate when the power supply voltage is low or under process conditions with a high VTH.

本発明の幾つかの態様は、前段側及び後段側転送トランジスターの制御信号のレベルを変更することで、転送特性を向上できる撮像回路装置及び電子機器を提供する。   Some aspects of the present invention provide an imaging circuit device and an electronic apparatus that can improve transfer characteristics by changing the levels of control signals of the front-stage and rear-stage transfer transistors.

本発明の他の幾つかの態様は、解像度の違う複数のモードの実行を可能としながら、転送特性を向上できる撮像回路装置及び電子機器を提供する。   Some other aspects of the present invention provide an imaging circuit device and an electronic apparatus that can improve transfer characteristics while enabling execution of a plurality of modes having different resolutions.

(1)本発明の一態様は、
受光素子を有する画素部と、
前記受光素子から電荷を読み出す読み出し回路部と、
を含み、
前記読み出し回路部は、
前記受光素子に一端が接続され、電源電圧よりも高い電圧の制御信号によりオンまたはオフされる前段側転送ゲートと、
前記前段側転送ゲートの他端に接続され、CMOS論理回路を介して生成された第1制御信号によりオンまたはオフされる後段側転送ゲートと、
を含むことを撮像回路装置に関する。
(1) One aspect of the present invention is
A pixel portion having a light receiving element;
A readout circuit unit for reading out charges from the light receiving element;
Including
The readout circuit unit includes:
One end connected to the light receiving element, and a front-stage transfer gate that is turned on or off by a control signal having a voltage higher than a power supply voltage;
A rear transfer gate connected to the other end of the front transfer gate and turned on or off by a first control signal generated through a CMOS logic circuit;
Including an imaging circuit device.

本発明の一態様によれば、前段側転送ゲートに供給される制御信号と、後段側転送ゲートに供給される第1制御信号とは、電圧レベルが相違する。前段側転送ゲートに供給される制御信号は、電源電圧よりも高い電圧レベルである。例えば前段側転送ゲートをNMOSゲートとした時、そのゲートに電源電圧よりも高い電圧レベルの制御信号を供給すると、電位勾配を大きくすることができる。それにより、オン時の前段側転送ゲートは、比較的広い面積の受光素子からの電荷を、電荷転送能力を飽和させることなく、あるいはその飽和レベルを向上させることができる。よって、受光素子に蓄えられた信号電荷を前段側転送ゲートを介して高い転送能力にて転送することができる。それにより、コントラストの高い画像を形成することができる。一方、段側転送ゲートに供給される第1制御信号は、CMOS論理回路を介して生成される。比較例として、CMOS論理回路ではないNMOSを介して生成される第1制御信号は、しきい値分だけ電圧降下するので、後段側転送ゲートの電荷転送能力が劣る。CMOS論理回路は電圧降下せずに第1制御信号を生成できるので、後段側転送ゲートの転送能力も高めることができる。また、CMOS論理回路を用いることで、プロセス変動によるセンサー出力レベルへの影響を小さくすることができる。   According to one aspect of the present invention, the voltage level of the control signal supplied to the front-stage transfer gate is different from that of the first control signal supplied to the rear-stage transfer gate. The control signal supplied to the pre-stage transfer gate is at a voltage level higher than the power supply voltage. For example, when the front transfer gate is an NMOS gate, the potential gradient can be increased by supplying a control signal having a voltage level higher than the power supply voltage to the gate. Thereby, the pre-stage transfer gate when turned on can improve the saturation level of the charge from the light receiving element having a relatively large area without saturating the charge transfer capability. Therefore, the signal charge stored in the light receiving element can be transferred with high transfer capability via the front transfer gate. Thereby, an image with high contrast can be formed. On the other hand, the first control signal supplied to the stage side transfer gate is generated through a CMOS logic circuit. As a comparative example, the first control signal generated via the NMOS that is not a CMOS logic circuit drops in voltage by the threshold value, so that the charge transfer capability of the rear transfer gate is inferior. Since the CMOS logic circuit can generate the first control signal without causing a voltage drop, the transfer capability of the rear transfer gate can be increased. In addition, by using a CMOS logic circuit, the influence on the sensor output level due to process variations can be reduced.

ここで、前段側転送ゲートと後段側転送ゲートとで同じ電荷量を転送するが、受光素子の面積が大きいため、前段側転送ゲートは広範囲から電荷を集める必要がある。前段側転送ゲートのゲート電圧を昇圧し、電位勾配を大きくすることで、受光素子側からの電荷を集めやすくし、受光素子側の電荷残りをなくすことができる。一方、後段側転送ゲートの方は転送元の面積が小さいので、前段側転送ゲートのように昇圧電圧の必要はない。   Here, the same charge amount is transferred between the front-stage transfer gate and the rear-stage transfer gate. However, since the area of the light receiving element is large, the front-stage transfer gate needs to collect charges from a wide range. By boosting the gate voltage of the pre-stage transfer gate and increasing the potential gradient, it is possible to easily collect charges from the light receiving element side and to eliminate the remaining charge on the light receiving element side. On the other hand, since the area of the transfer source is smaller in the rear transfer gate, there is no need for a boosted voltage unlike the front transfer gate.

(2)本発明の一態様では、前記制御信号を、昇圧回路により昇圧された電圧に設定さすることができる。それにより、制御信号の電圧レベルを電源電圧よりも高くすることができる。   (2) In one aspect of the present invention, the control signal can be set to a voltage boosted by a booster circuit. Thereby, the voltage level of the control signal can be made higher than the power supply voltage.

(3)本発明の一態様では、前記第1制御信号を、昇圧回路により昇圧されていないCMOSレベルの電圧に設定することができる。第1制御信号は、CMOS論理回路を介して生成されたCMOSレベルの電圧で良く、上述の制御信号とは異なり、昇圧回路により昇圧する必要はない。   (3) In one aspect of the present invention, the first control signal can be set to a CMOS level voltage that is not boosted by a booster circuit. The first control signal may be a CMOS level voltage generated via a CMOS logic circuit, and unlike the above-described control signal, the first control signal does not need to be boosted by a booster circuit.

(4)本発明の一態様では、前記制御信号の電圧の昇圧動作を行う前記昇圧回路をさらに含み、前記昇圧回路は、前記前段側転送ゲートをオンさせる期間に合わせて、間欠的に昇圧動作を行うことができる。このように、昇圧回路を間欠的に動作させることで、非消費電力は低減される。   (4) In one aspect of the present invention, it further includes the boosting circuit that performs a boosting operation of the voltage of the control signal, and the boosting circuit intermittently performs boosting operation in accordance with a period during which the front-side transfer gate is turned on. It can be performed. Thus, non-power consumption is reduced by intermittently operating the booster circuit.

(5)本発明の一態様では、前記後段側転送ゲートの他端側に接続されるフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンにて電荷−電圧変換された電圧を出力させる出力配線と、平面視にて、前記出力配線と、前記後段側転送ゲートに前記第1制御信号を供給する第1制御信号配線との間に配置されるシールド線と、をさらに有することができる。こうすると、シールド線によって第1制御信号線と出力配線とは容量結合しないので、第1制御信号線の電位が変化しても、出力配線の電位が変化することを抑制できる。   (5) In one aspect of the present invention, the floating diffusion connected to the other end of the rear transfer gate, the output wiring for outputting the voltage that has been subjected to charge-voltage conversion in the floating diffusion, and a plan view And a shield line disposed between the output wiring and a first control signal wiring for supplying the first control signal to the rear transfer gate. In this case, since the first control signal line and the output wiring are not capacitively coupled by the shield line, even if the potential of the first control signal line changes, it is possible to suppress the change of the potential of the output wiring.

(6)本発明の一態様では、前記後段側転送ゲートの他端側に接続されるフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンにて電荷−電圧変換された電圧を出力させる出力配線と、前記フローティングディフュージョンのノードに一端が接続されるリセットトランジスターと、平面視にて、前記後段側転送ゲートの他端側のフローティングディフュージョンと、前記後段側転送ゲートに前記第1制御信号を供給する制御信号配線との間に設けられ、前記リセットトランジスターのゲートに接続されるリセット制御信号線と、をさらに有することができる。こうすると、リセット制御信号線によって第1制御信号線と出力配線とは容量結合しないので、第1制御信号線の電位が変化しても、出力配線の電位が変化することを抑制できる。なお、出力配線から信号電圧が出力されるタイミングでは、リセット制御信号線は固定電位である。   (6) In one aspect of the present invention, a floating diffusion connected to the other end of the rear transfer gate, an output wiring for outputting a voltage that has been subjected to charge-voltage conversion in the floating diffusion, and the floating diffusion Between a reset transistor having one end connected to a node, a floating diffusion on the other end side of the rear-stage transfer gate in a plan view, and a control signal wiring that supplies the first control signal to the rear-stage transfer gate And a reset control signal line connected to the gate of the reset transistor. In this case, since the first control signal line and the output wiring are not capacitively coupled by the reset control signal line, even if the potential of the first control signal line changes, it is possible to suppress the change of the potential of the output wiring. Note that the reset control signal line is at a fixed potential at the timing when the signal voltage is output from the output wiring.

(7)本発明の他の態様は、上述した(1)〜(6)に記載の撮像回路装置を有する電子機器を定義している。この種の電子機器として、例えば撮像回路装置をイメージセンサーとして用いたスキャナー装置、並びにスキャナー装置にプリンター及び/又はコピー機が併存する複合機を挙げることができる。   (7) Another aspect of the present invention defines an electronic apparatus having the imaging circuit device described in (1) to (6) above. Examples of this type of electronic device include a scanner device using an imaging circuit device as an image sensor, and a multifunction device in which a printer and / or a copier coexist in the scanner device.

本発明に係る電子機器の一実施形態であるコンタクトイメージセンサー(CIS)方式のスキャナー装置に用いられるCISモジュールを示す図である。It is a figure which shows the CIS module used for the scanner apparatus of the contact image sensor (CIS) system which is one Embodiment of the electronic device which concerns on this invention. 図1に示すCISモジュールとフレキシブル配線を介して接続されるメイン基板を示す図である。It is a figure which shows the main board | substrate connected via the flexible wiring with the CIS module shown in FIG. カラースキャンの制御例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the example of control of a color scan. 撮像回路装置(イメージセンサーチップ)の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of an imaging circuit device (image sensor chip). 撮像回路装置(イメージセンサーチップ)の回路部及び素子の平面レイアウトの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the planar layout of the circuit part and element of an imaging circuit device (image sensor chip). 相関二重サンプリング回路を第2領域の中央位置に配置した変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which has arrange | positioned the correlation double sampling circuit in the center position of the 2nd area | region. 図6に対する比較例のレイアウトを示す図である。It is a figure which shows the layout of the comparative example with respect to FIG. 図6及び図7のイメージセンサーチップの出力電圧の位置依存性を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing the position dependency of the output voltage of the image sensor chip of FIGS. 6 and 7. 図6及び図7のイメージセンサーチップをそれぞれ3個直列接続した場合の出力電圧の位置依存性を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing position dependency of output voltage when three image sensor chips of FIG. 6 and FIG. 7 are connected in series. 撮像回路装置(イメージセンサーチップ)の電源配線とバイパスコンデンサー(第1〜第4のキャパシター)のレイアウトの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the layout of the power supply wiring and bypass capacitor (1st-4th capacitor) of an imaging circuit device (image sensor chip). 撮像回路装置(イメージセンサーチップ)の端子群の平面レイアウトを示す図である。It is a figure which shows the planar layout of the terminal group of an imaging circuit device (image sensor chip). 一画素とその読み出し部とを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one pixel and its reading part. 読み出し回路部からの出力電圧を示す図である。It is a figure which shows the output voltage from a read-out circuit part. 4画素の画素部とそれに接続される読み取り回路とで構成される単位ブロックと、単位ブロックに供給される制御信号とを示す図である。It is a figure which shows the unit block comprised by the pixel part of 4 pixels, and the reading circuit connected to it, and the control signal supplied to a unit block. 前段側転送ゲートの制御信号を生成する回路を示す図である。It is a figure which shows the circuit which produces | generates the control signal of a front | former stage side transfer gate. 図15に示す制御信号生成回路の動作タイミングチャートである。16 is an operation timing chart of the control signal generation circuit shown in FIG. 図14に示す単位ブロックの動作タイミングチャートである。It is an operation | movement timing chart of the unit block shown in FIG. 第1〜第4の制御信号の生成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 production | generation operation | movement of the 1st-4th control signal. 図14の実施形態に対する比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example with respect to embodiment of FIG. 2ラインに亘る主走査期間での制御信号の生成を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the production | generation of the control signal in the main scanning period over 2 lines. 単位ブロックのレイアウトを模式的に示す図である。It is a figure which shows the layout of a unit block typically. 図22(A)(B)は、読み出し回路部と相関二重サンプリング回路とを複数の共通配線とセレクターを介して接続する例を示す図である。22A and 22B are diagrams illustrating an example in which the readout circuit unit and the correlated double sampling circuit are connected to each other through a plurality of common wirings and a selector.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not always.

1.電子機器
図1は、本発明に係る電子機器の一実施形態である例えばコンタクトイメージセンサー(CIS)方式のスキャナー装置に用いられるCISモジュール10を示す図である。図1において、CISモジュール10は、原稿1に光を照射するライトガイド11と、原稿1からの反射光を結像させるレンズアレー12と、結像位置の画素にフォトダイオード等の光学素子を有するイメージセンサー13とを有する。
1. FIG. 1 is a diagram showing a CIS module 10 used in, for example, a contact image sensor (CIS) type scanner device which is an embodiment of an electronic apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a CIS module 10 includes a light guide 11 that irradiates light on a document 1, a lens array 12 that forms an image of reflected light from the document 1, and an optical element such as a photodiode at a pixel at the image formation position. And an image sensor 13.

ライトガイド11は、例えばライトガイド11の端部から光を入射させる光源14を有する(図2参照)。ライトガイド11は光源例えばLED14からの光源光が、原稿1の主走査方向の全域に照射されるように光案内する。レンズアレー12は例えばロッドレンズアレイ等で形成される。イメージセンサー13は主走査方向Aに多数の画素を有し、ライトガイド11及びレンズアレー12と一体で副走査方向Bに移動される。CIS方式のスキャナー装置は、光路が短く、薄型化に適し、部品点数が少なく、消費電力が少なく、安価である点で、光学縮小型スキャナー装置よりも優れている。   The light guide 11 includes, for example, a light source 14 that makes light incident from the end of the light guide 11 (see FIG. 2). The light guide 11 guides light so that light from a light source, for example, the LED 14 irradiates the entire area of the document 1 in the main scanning direction. The lens array 12 is formed by, for example, a rod lens array. The image sensor 13 has a large number of pixels in the main scanning direction A, and is moved in the sub-scanning direction B together with the light guide 11 and the lens array 12. The CIS scanner device is superior to the optical reduction scanner device in that it has a short optical path, is suitable for thinning, has a small number of parts, consumes less power, and is inexpensive.

イメージセンサー13は、図2に示すように複数のイメージセンサーチップ20を直列接続して構成しても良く、本実施形態では例えば12個のイメージセンサーチップ20を直列接続している。イメージセンサーチップ20は例えば864画素を有し、12個のイメージセンサーチップは総計で864×12=10368画素を有する。一つのイメージセンサーチップ20は、矩形の長辺の長さが例えば18〜20mmであり、短辺の長さが例えば0.5mm以下の細長形状である。   As shown in FIG. 2, the image sensor 13 may be configured by connecting a plurality of image sensor chips 20 in series. In this embodiment, for example, twelve image sensor chips 20 are connected in series. The image sensor chip 20 has, for example, 864 pixels, and the twelve image sensor chips have a total of 864 × 12 = 10368 pixels. One image sensor chip 20 has an elongated shape with a long side of a rectangle of, for example, 18 to 20 mm, and a short side of, for example, 0.5 mm or less.

図2に示すように、副走査方向に移動されるCISモジュール10は、フレキシブル配線15を介して、スキャナー装置に固定されたメイン基板16と接続される。メイン基板16には、システムオンチップ(SoC)17とアナログフロントエンド(AFE)18とが搭載される。システムオンチップ(SoC)17は、CISモジュール10にクロック信号、制御信号等を供給する。メイン基板16は、CISモジュール10に電源電圧及び基準電圧等を供給する。CISモジュール10からの画素信号(アナログデータ)は、アナログフロントエンド(AFE)18に供給される。アナログフロントエンド(AFE)18は、画素信号をアナログ/デジタル変換し、システムオンチップ(SoC)17にデジタル画素データを出力する。なお、CISモジュール10に、電源IC、アナログフロントエンド(AFE)18、または光源ドライバー等を搭載しても良い。   As shown in FIG. 2, the CIS module 10 moved in the sub-scanning direction is connected to a main substrate 16 fixed to the scanner device via a flexible wiring 15. A system-on-chip (SoC) 17 and an analog front end (AFE) 18 are mounted on the main board 16. The system on chip (SoC) 17 supplies a clock signal, a control signal, and the like to the CIS module 10. The main board 16 supplies a power supply voltage and a reference voltage to the CIS module 10. Pixel signals (analog data) from the CIS module 10 are supplied to an analog front end (AFE) 18. The analog front end (AFE) 18 performs analog / digital conversion on the pixel signal and outputs digital pixel data to the system on chip (SoC) 17. The CIS module 10 may be equipped with a power supply IC, an analog front end (AFE) 18, a light source driver, or the like.

カラースキャナーの場合には、R,G,BのLEDが図3に示すように時分割でパルス点灯される。イメージセンサー13は、図3に示すサンプルホールド信号SHに基づいて、原稿1にて反射されたR,G,B光をサンプルホールドする。   In the case of a color scanner, the R, G, and B LEDs are pulsed in a time-sharing manner as shown in FIG. The image sensor 13 samples and holds the R, G, B light reflected from the document 1 based on the sample hold signal SH shown in FIG.

2.撮像回路装置(イメージセンサーチップ)
2.1.回路レイアウト
図4に、イメージセンサーチップ20の概略ブロック図を示す。イメージセンサーチップ20は、複数の画素(例えば864画素)にそれぞれ受光素子(例えばフォトダイオード)が配置される画素部30と、画素部30から電荷を電圧に変換して読み出す読み出し回路部40と、読み出し回路部40からの出力電圧に基づいて画素信号を出力するための制御を行う制御回路部50と、を含むことができる。図4では、制御回路部50は、出力部60とロジック部(ロジック回路)70を有する例を示している。
2. Imaging circuit device (image sensor chip)
2.1. Circuit Layout FIG. 4 shows a schematic block diagram of the image sensor chip 20. The image sensor chip 20 includes a pixel unit 30 in which a light receiving element (e.g., a photodiode) is disposed in each of a plurality of pixels (e.g., 864 pixels), a read circuit unit 40 that converts charges from the pixel unit 30 and reads the voltages, And a control circuit unit 50 that performs control for outputting a pixel signal based on an output voltage from the readout circuit unit 40. 4 shows an example in which the control circuit unit 50 includes an output unit 60 and a logic unit (logic circuit) 70.

図5は、イメージセンサーチップ20のより具体的なブロック図を示す。図5において、矩形のイメージセンサーチップ20は、長辺である第1の辺20A及び第2の辺20Bと、短辺である第3の辺20C及び第4の辺20Dを有する。長辺に沿った方向を第1方向D1とし、短辺に沿った方向を第2方向D2とする。   FIG. 5 shows a more specific block diagram of the image sensor chip 20. In FIG. 5, a rectangular image sensor chip 20 has a first side 20A and a second side 20B that are long sides, and a third side 20C and a fourth side 20D that are short sides. A direction along the long side is defined as a first direction D1, and a direction along the short side is defined as a second direction D2.

イメージセンサーチップ20内の領域は、第2方向D2で二分され、第1の辺20Aに沿った領域を第1領域AR1とし、第2の辺20Bに沿った領域を第2領域AR2とする。第1領域AR1には、画素部30と読み出し回路部40とが配置される。画素部30と読み出し回路部40とは、第1領域AR1内にて、第1方向D1のほぼ全域に亘って配置される。換言すれば、イメージセンサーチップ20の長辺20A,20Bの長さは、画素部30と読み出し回路部40との第1方向D1に沿った長さ+余白部で決定される。つまり、画素部30及び読み出し回路部40と第3の辺20Cとの間と、画素部30及び読み出し回路部40と第4の辺20Dとの間とには、いずれの回路も配置されない。   A region in the image sensor chip 20 is divided into two in the second direction D2, and a region along the first side 20A is a first region AR1, and a region along the second side 20B is a second region AR2. In the first area AR1, the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 are arranged. The pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 are arranged over substantially the entire region in the first direction D1 in the first region AR1. In other words, the lengths of the long sides 20A and 20B of the image sensor chip 20 are determined by the length of the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 along the first direction D1 + the margin part. That is, no circuit is arranged between the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 and the third side 20C, and between the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 and the fourth side 20D.

読み出し回路部40が画素部30の各画素からの電荷を電圧に変換して読み出すので、画素部30と読み出し回路部40とは第1領域ARにて第2方向D2に並んで配置される。画素部30は第1の辺20Aに沿って配置され、読み出し回路部4は画素部30よりも第2方向D2にて第2の辺20B側にシフトする方向(画素部30からの電荷読み出し方向)に配置される。   Since the readout circuit unit 40 converts the charges from the respective pixels of the pixel unit 30 into voltage and reads out, the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 are arranged side by side in the second direction D2 in the first area AR. The pixel unit 30 is arranged along the first side 20A, and the readout circuit unit 4 is shifted to the second side 20B side in the second direction D2 relative to the pixel unit 30 (the direction of reading charge from the pixel unit 30). ).

イメージセンサーチップ20の第2領域AR2には、画素部30と読み出し回路部40とを除く他の回路部として、制御回路部50が配置される。   In the second area AR <b> 2 of the image sensor chip 20, a control circuit unit 50 is disposed as a circuit unit other than the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40.

ここで、制御回路部50の出力部60は、読み出し回路部40からの出力電圧に基づいて画素信号を出力する出力回路60Aを有することができる。制御回路部50の出力部60はさらに、読み出し回路部40の出力電圧を相関二重サンプリング処理する相関二重サンプリング回路(CDS:Correlated Double Sampling)60Bをさらに有することができる。相関二重サンプリング回路60Bは、リセット直後と露光後の電圧をサンプリングし、これらの差分処理することで、リセット雑音をキャンセルして、光強度に応じた電圧を出力するものである。出力回路60Aと相関二重サンプリング回路60Bとは、第2領域AR2において、第1方向D1に沿って配置される。この場合、読み出し回路部40からの出力電圧を相関二重サンプリング回路60Bが相関二重サンプリング処理し、その後出力回路60Aにて増幅されて画素信号が出力される。   Here, the output unit 60 of the control circuit unit 50 can include an output circuit 60 </ b> A that outputs a pixel signal based on the output voltage from the readout circuit unit 40. The output unit 60 of the control circuit unit 50 may further include a correlated double sampling circuit (CDS) 60B that performs correlated double sampling processing on the output voltage of the readout circuit unit 40. The correlated double sampling circuit 60B samples the voltage immediately after the reset and after the exposure, and performs a difference process between these to cancel the reset noise and output a voltage corresponding to the light intensity. The output circuit 60A and the correlated double sampling circuit 60B are arranged along the first direction D1 in the second region AR2. In this case, the correlated double sampling circuit 60B performs correlated double sampling processing on the output voltage from the readout circuit unit 40, and is then amplified by the output circuit 60A to output a pixel signal.

こうして、画素部30、読み出し回路部40、制御回路部50(出力回路60Aと相関二重サンプリング回路60B)のコンパクトで効率的なレイアウト配置が可能になり、細長のイメージセンサーチップ20に好適なレイアウト配置を実現できる。また、第2領域AR2に配置された制御回路部50のノイズが、第1領域AR1に配置された画素部30及び読み出し回路部40に及ぼす悪影響を低減できる。また、この構成によれば読み出し回路部40の後段において各画素毎に時分割で一箇所にて相関二重サンプリングすることになる。よって、読み出し回路部40の前段において各画素で同時に相関二重サンプリングするものと比較して、本構成は低速とはなるが、画素毎のばらつきを低減でき、しかも回路規模を縮小できる。   In this manner, a compact and efficient layout arrangement of the pixel unit 30, the readout circuit unit 40, and the control circuit unit 50 (the output circuit 60A and the correlated double sampling circuit 60B) is possible, and a layout suitable for the elongated image sensor chip 20 is achieved. Arrangement can be realized. In addition, it is possible to reduce adverse effects of noise of the control circuit unit 50 arranged in the second area AR2 on the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 arranged in the first area AR1. Further, according to this configuration, correlated double sampling is performed at one location in a time division manner for each pixel in the subsequent stage of the readout circuit unit 40. Therefore, compared with the case where the correlated double sampling is simultaneously performed for each pixel in the previous stage of the readout circuit unit 40, the present configuration is slow, but the variation for each pixel can be reduced and the circuit scale can be reduced.

図5に示すように、制御回路部50は、撮像回路装置の制御処理を行うロジック部(ロジック回路)70をさらに有することができる。この場合、第2領域AR2において、ロジック部70と、相関二重サンプリング回路60Bと、出力回路60Aとを、第1方向D1に沿って配置することができる。読み出し回路部40、相関二重サンプリング回路60Bおよび出力回路60Aに供給される制御信号(ロジック信号)等を生成するロジック部70を、相関二重サンプリング回路60Bおよび出力回路60Aと共に第2領域AR2に一列で配置することで、コンパクトで効率的なレイアウト配置が可能になる。   As illustrated in FIG. 5, the control circuit unit 50 may further include a logic unit (logic circuit) 70 that performs control processing of the imaging circuit device. In this case, in the second region AR2, the logic unit 70, the correlated double sampling circuit 60B, and the output circuit 60A can be arranged along the first direction D1. A logic unit 70 that generates a control signal (logic signal) and the like supplied to the readout circuit unit 40, the correlated double sampling circuit 60B, and the output circuit 60A is placed in the second area AR2 together with the correlated double sampling circuit 60B and the output circuit 60A. Arranging in a single row enables a compact and efficient layout arrangement.

相関二重サンプリング回路60Bを、ロジック回路70と出力回路60Aとの間に配置することができる。さらに好ましくは、相関二重サンプリング回路60Bは、図6に示すように、平面視にてイメージセンサーチップ20の第2の辺20Bを二等分する中心線L1と交差する位置に配置することができる。ここで、読み出し回路部40からの出力は、共通配線120を経由して相関二重サンプリング回路60Bに供給される。上述したいずれの場合でも、細長のイメージセンサーチップ20の長手方向の中央付近に相関二重サンプリング回路60Bを配置でき、細長のイメージセンサーチップ20の画素部30の各画素から相関二重サンプリング回路60Bまでの配線長さのばらつきが低減される。それにより、各画素の画素信号が配線負荷の相違に起因してばらつくことを抑制できる。   The correlated double sampling circuit 60B can be disposed between the logic circuit 70 and the output circuit 60A. More preferably, as shown in FIG. 6, the correlated double sampling circuit 60 </ b> B is disposed at a position that intersects the center line L <b> 1 that bisects the second side 20 </ b> B of the image sensor chip 20 in plan view. it can. Here, the output from the readout circuit section 40 is supplied to the correlated double sampling circuit 60B via the common wiring 120. In any of the cases described above, the correlated double sampling circuit 60B can be disposed near the center of the elongated image sensor chip 20 in the longitudinal direction, and the correlated double sampling circuit 60B can be arranged from each pixel of the pixel portion 30 of the elongated image sensor chip 20. Variations in wiring length up to are reduced. Thereby, it is possible to suppress the pixel signal of each pixel from being varied due to the difference in wiring load.

このことを、図6〜図9を参照して説明する。図7は、図6の実施と形態に対する比較例のレイアウトである。図7に示すイメージセンサーチップ21では、制御回路部50は第1方向D1にて図6の実施形態よりもイメージセンサーチップ21の端部に配置されている。図8に、図6の実施形態による画素信号の主走査方向Aでの位置依存特性E1と、図7の比較例による画素信号の主走査方向Aでの位置依存特性E2とを示す。実施形態の位置依存特性E1で出力電圧のばらつきが少ない理由は、上述した通り、細長のイメージセンサーチップ20の画素部30の各画素から相関二重サンプリング回路60Bまでの配線長さのばらつきが低減されるからである。比較例の位置依存特性E2では、主走査方向Aでの上流から下流に向かうに従い、出力電圧のばらつきが大きくなる。図9は、図6のイメージセンサーチップ20と、図7のイメージセンサーチップ21とを、それぞれ3個直列接続した特性を示している。位置依存特性E2を有する比較例のイメージセンサーチップ21のチップ間の継ぎ目にて、出力電圧の差が最大となる。このため、副走査方向Bに沿って縦縞状に画素値の相違が現われ、画質の低下を招く。位置依存特性E1を有する実施形態のイメージセンサーチップ20のチップ間の継ぎ目では、出力電圧の差が抑制されている。   This will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a layout of a comparative example for the embodiment and the embodiment of FIG. In the image sensor chip 21 shown in FIG. 7, the control circuit unit 50 is arranged at the end of the image sensor chip 21 in the first direction D <b> 1 rather than the embodiment of FIG. 6. FIG. 8 shows the position dependency characteristic E1 of the pixel signal in the main scanning direction A according to the embodiment of FIG. 6 and the position dependency characteristic E2 of the pixel signal in the main scanning direction A according to the comparative example of FIG. The reason why the output voltage variation is small in the position-dependent characteristic E1 of the embodiment is that, as described above, the variation in the wiring length from each pixel of the pixel unit 30 of the elongated image sensor chip 20 to the correlated double sampling circuit 60B is reduced. Because it is done. In the position dependency characteristic E2 of the comparative example, the variation in the output voltage increases from upstream to downstream in the main scanning direction A. FIG. 9 shows characteristics in which three image sensor chips 20 in FIG. 6 and three image sensor chips 21 in FIG. 7 are connected in series. The difference in output voltage is maximized at the joint between the image sensor chips 21 of the comparative example having the position-dependent characteristic E2. For this reason, a difference in pixel values appears in the form of vertical stripes along the sub-scanning direction B, leading to a reduction in image quality. At the joint between the image sensor chips 20 of the embodiment having the position-dependent characteristic E1, the difference in output voltage is suppressed.

図10は、イメージセンサーチップ20の電源配線とカップリングコンデンサー(第1〜第4のキャパシター80〜83)のレイアウトの一例を示す図である。図10において、第1のキャパシター80の一端に接続される第1の高電位側電源ライン100と、第1のキャパシター80の他端に接続される第1の低電位側電源ライン101とが、第1領域AR1内にて第1方向D1と平行に配線されている。第2のキャパシター81の一端に接続される第2の高電位側電源ライン102と、第2のキャパシター81の他端に接続される第2の低電位側電源ライン103とが、第2領域AR2内にて第1方向D1と平行に配線されている。第1の高電位側電源ライン100と第2の高電位側電源ライン102とは、配線105で接続されている。第1の低電位側電源ライン101と第2の低電位側電源ライン103とは、配線106で接続されている。こうして、画素部30及び読み出し回路部40には、第1領域AR1に配置された第1の高電位側電源ライン100と第1の低電位側電源ライン101とから最短距離で給電できる。同様に、制御回路部50には、第2領域ASR2に配置された第2の高電位側電源ライン102と第2の低電位側電源ライン103とから最短距離で給電できる。   FIG. 10 is a diagram showing an example of the layout of the power supply wiring and coupling capacitors (first to fourth capacitors 80 to 83) of the image sensor chip 20. As shown in FIG. In FIG. 10, a first high potential side power supply line 100 connected to one end of the first capacitor 80 and a first low potential side power supply line 101 connected to the other end of the first capacitor 80 are: The first region AR1 is wired in parallel with the first direction D1. The second high-potential side power supply line 102 connected to one end of the second capacitor 81 and the second low-potential side power supply line 103 connected to the other end of the second capacitor 81 are in the second region AR2. It is wired in parallel with the first direction D1. The first high potential side power supply line 100 and the second high potential side power supply line 102 are connected by a wiring 105. The first low potential side power supply line 101 and the second low potential side power supply line 103 are connected by a wiring 106. Thus, power can be supplied to the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 from the first high-potential side power supply line 100 and the first low-potential side power supply line 101 arranged in the first area AR1 at the shortest distance. Similarly, power can be supplied to the control circuit unit 50 from the second high potential side power supply line 102 and the second low potential side power supply line 103 arranged in the second region ASR2 in the shortest distance.

図11は、イメージセンサーチップ20に設けられる端子群の平面レイアウトを示す図である。図11において、平面視にて制御回路部50と重なる領域に、電源端子110〜112、チップスタート信号入力端子113及びチップスタート信号出力端子114を含む端子群を設けることができる。ここで、高電位側電源(VDD)端子110は、第1及び第2の高電位側電源ライン100,102と接続される。低電位側電源(VSS)端子112は、第1及び第2の低電位側電源ライン101,103と接続される。基準電源(Vref)端子111には、後述する信号出力端子117に接続されて画素信号を出力する出力回路に与えられる基準電圧Vrefが入力される。   FIG. 11 is a diagram illustrating a planar layout of a terminal group provided in the image sensor chip 20. In FIG. 11, a terminal group including power supply terminals 110 to 112, a chip start signal input terminal 113, and a chip start signal output terminal 114 can be provided in a region overlapping the control circuit unit 50 in plan view. Here, the high potential side power supply (VDD) terminal 110 is connected to the first and second high potential side power supply lines 100 and 102. The low potential side power supply (VSS) terminal 112 is connected to the first and second low potential side power supply lines 101 and 103. A reference power supply (Vref) terminal 111 is supplied with a reference voltage Vref that is connected to a signal output terminal 117 (to be described later) and applied to an output circuit that outputs a pixel signal.

チップスタート信号入力端子113及びチップスタート信号出力端子114は、図9に示す特性を説明する上で前提としたように、複数のイメージセンサーチップ20を直列接続する時に用いられる。複数個のイメージセンサーチップ20を直列接続して使用する場合には、前段のイメージセンサーチップ20からのチップスタート信号の受信に従って主走査方向Aでの走査を開始し、主走査終了後に次段のイメージセンサーチップ20へチップスタート信号を出力することができる。   The chip start signal input terminal 113 and the chip start signal output terminal 114 are used when a plurality of image sensor chips 20 are connected in series as assumed in the description of the characteristics shown in FIG. When a plurality of image sensor chips 20 are connected in series, scanning in the main scanning direction A is started in accordance with reception of a chip start signal from the preceding image sensor chip 20, and after the main scanning is completed, the next stage is scanned. A chip start signal can be output to the image sensor chip 20.

ここで、図5、図6及び図11との対比から明らかなように、相関二重サンプリング回路60Bは、平面視にて、チップスタート信号入力端子113とチップスタート信号出力端子114との間に配置することができる。こうすると、細長のイメージセンサーチップ20の中央付近に相関二重サンプリング回路60Bを配置できる(図6)。それにより、上述した通り、細長のイメージセンサーチップ20の画素部30の各画素から相関二重サンプリング回路60Bまでの配線長さのばらつきが低減される。その結果、各画素の画素信号が配線負荷の相違に起因してばらつくことを抑制できる(図8の位置依存特性E1参照)。また、チップスタート信号入力端子113とチップスタート信号出力端子114とは、端子群の中で第1方向D1の両端部に設けることで、チップ間で接続し易くなる。   Here, as is clear from comparison with FIGS. 5, 6, and 11, the correlated double sampling circuit 60 </ b> B is provided between the chip start signal input terminal 113 and the chip start signal output terminal 114 in plan view. Can be arranged. In this way, the correlated double sampling circuit 60B can be arranged near the center of the elongated image sensor chip 20 (FIG. 6). Thereby, as described above, variations in the wiring length from each pixel of the pixel unit 30 of the elongated image sensor chip 20 to the correlated double sampling circuit 60B are reduced. As a result, the pixel signal of each pixel can be prevented from varying due to the difference in wiring load (see the position dependent characteristic E1 in FIG. 8). Further, the chip start signal input terminal 113 and the chip start signal output terminal 114 are easily connected between the chips by providing them at both ends in the first direction D1 in the terminal group.

なお、端子群のうち、他の端子であるクロック端子115、リセット端子(解像度モード入力端子を兼ねる)116、信号出力端子117等は、電源端子110〜112と、チップスタート信号入力端子113またはチップスタート信号出力端子114との間に配置することができる。また、後述するように、読み出し回路部40に設けられる前段側転送ゲート200の制御端子に供給される制御信号Tx1(図14参照)は、昇圧された電圧で生成することができる。この場合であって、昇圧電圧がイメージセンサーチップ20の外部より供給される場合には、端子群に昇圧電圧入力端子を設けることができる。   Of the terminal group, other terminals such as a clock terminal 115, a reset terminal (also serving as a resolution mode input terminal) 116, a signal output terminal 117, and the like are a power supply terminal 110 to 112 and a chip start signal input terminal 113 or a chip. It can be arranged between the start signal output terminal 114. As will be described later, the control signal Tx1 (see FIG. 14) supplied to the control terminal of the pre-stage transfer gate 200 provided in the readout circuit section 40 can be generated with a boosted voltage. In this case, when the boosted voltage is supplied from the outside of the image sensor chip 20, a boosted voltage input terminal can be provided in the terminal group.

イメージセンサーチップ20の第2領域AR2には、制御回路部50の他に、必要に応じて素子(例えば後述する第1〜第4のキャパシター80〜83)を配置することができる。ここで、細長のイメージセンサーチップ20では、イメージセンサーチップ20に配置される各部に供給される電源を安定化させる必要がある。そのために、画素部30及び読み出し回路部40の電源安定化用の第1のキャパシター80と、制御回路部50の電源安定化用の第2のキャパシター81とを、第2領域AR2に設けることができる。それにより、画素部30及び読み出し回路部40の電源安定化用の第1のキャパシター80は第2領域AR2に配置され、第1領域AR1に第1のキャパシター80を配置しないことで、イメージセンサーチップ20の長辺20A,20Bの長さを短くできる。第1のキャパシター80は、イメージセンサーチップ20の第2領域AR2において、平面視にて制御回路部50の両外側、好ましくは第1方向D1にてイメージセンサーチップ20の両端部にそれぞれ配置することができる。一方、第2のキャパシター81は、イメージセンサーチップ20の第2領域AR2において、第1方向D1にて制御回路部50と2つの第1のキャパシター80との間に配置することができる。   In the second area AR2 of the image sensor chip 20, in addition to the control circuit unit 50, elements (for example, first to fourth capacitors 80 to 83 to be described later) can be arranged as necessary. Here, in the elongated image sensor chip 20, it is necessary to stabilize the power supplied to each unit arranged in the image sensor chip 20. For this purpose, the first capacitor 80 for stabilizing the power supply of the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 and the second capacitor 81 for stabilizing the power supply of the control circuit unit 50 are provided in the second region AR2. it can. Accordingly, the first capacitor 80 for stabilizing the power supply of the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 is disposed in the second region AR2, and the first capacitor 80 is not disposed in the first region AR1, thereby the image sensor chip. The length of 20 long sides 20A and 20B can be shortened. The first capacitors 80 are disposed in the second region AR2 of the image sensor chip 20 on both outer sides of the control circuit unit 50 in a plan view, preferably at both ends of the image sensor chip 20 in the first direction D1. Can do. Meanwhile, the second capacitor 81 can be disposed between the control circuit unit 50 and the two first capacitors 80 in the first direction D1 in the second region AR2 of the image sensor chip 20.

こうして、画素部30、読み出し回路部40、制御回路部50、第1、第2のキャパシター80,81のコンパクトで効率的なレイアウト配置が可能になり、細長のイメージセンサーチップ20に好適なレイアウト配置を実現できる。また、第2領域AR2に配置された制御回路部50のノイズが、第1領域AR1に配置された画素部30及び読み出し回路部40に及ぼす悪影響を低減できる。   Thus, a compact and efficient layout arrangement of the pixel unit 30, the readout circuit unit 40, the control circuit unit 50, and the first and second capacitors 80 and 81 is possible, and a layout arrangement suitable for the elongated image sensor chip 20 is achieved. Can be realized. In addition, it is possible to reduce adverse effects of noise of the control circuit unit 50 arranged in the second area AR2 on the pixel unit 30 and the readout circuit unit 40 arranged in the first area AR1.

さらに、出力回路60Aの電源安定化用の第3のキャパシター82を、イメージセンサーチップ20の第2領域AR2に配置することができる。制御回路部50の電源安定化用の第2のキャパシター81に加えて第3のキャパシター82を設けることで、出力回路60Aの電源安定化を高めることができる。   Further, the third capacitor 82 for stabilizing the power supply of the output circuit 60A can be disposed in the second area AR2 of the image sensor chip 20. By providing the third capacitor 82 in addition to the second capacitor 81 for stabilizing the power supply of the control circuit unit 50, the power supply stabilization of the output circuit 60A can be enhanced.

さらに、相関二重サンプリング回路60Bの電源安定化用の第4のキャパシター83を、イメージセンサーチップ20の第2領域AR2に配置することができる。制御回路部50の電源安定化用の第2のキャパシター81に加えて第4のキャパシター83を設けることで、相関二重サンプリング回路60Bの電源安定化を高めることができる。   Further, the fourth capacitor 83 for stabilizing the power supply of the correlated double sampling circuit 60B can be disposed in the second area AR2 of the image sensor chip 20. By providing the fourth capacitor 83 in addition to the second capacitor 81 for stabilizing the power supply of the control circuit unit 50, the power supply stabilization of the correlated double sampling circuit 60B can be enhanced.

2.2.画素部及び読み出し回路部
2.2.1.画素部及び読み出し回路部の動作原理
図12は、一画素とその読み出し部とを示す回路図である。図12において、画素部30の一画素には光電変換機能を有する受光素子例えばフォトダイオードPDが配置される。フォトダイオードPDは、受光された光強度に応じた電荷をカソードに蓄積する。
2.2. Pixel unit and readout circuit unit 2.2.1. Operation Principle of Pixel Unit and Readout Circuit Unit FIG. 12 is a circuit diagram showing one pixel and its readout unit. In FIG. 12, a light receiving element having a photoelectric conversion function, for example, a photodiode PD is disposed in one pixel of the pixel portion 30. The photodiode PD accumulates charges according to the received light intensity at the cathode.

一画素のフォトダイオードPDから信号電荷を読み出すために、読み出し回路部40は、第1転送ゲート(前段側転送ゲート)200、中間蓄積容量C1、第2転送ゲート(後段側転送ゲート)210、電荷−電圧変換容量C2、リセットトランジスター220、画素出力トランジスター230及び選択トランジスター310を有する。電荷−電圧変換容量C2は、浮遊拡散領域FD(フローティングディフュージョン)に設けられる。フォトダイオードPD、第1転送ゲート200及び第2転送ゲート210は、固定電圧VSSとフローティングディフュージョンFDとの間に直列に接続される。また、図5に示す読み出し回路部40の最終段にアナログシフトレジスターが設けられる場合には、選択トランジスター310はアナログシフトレジスターに含むことができる。   In order to read out signal charges from the photodiode PD of one pixel, the readout circuit unit 40 includes a first transfer gate (previous-stage transfer gate) 200, an intermediate storage capacitor C1, a second transfer gate (rear-stage transfer gate) 210, charges A voltage conversion capacitor C2, a reset transistor 220, a pixel output transistor 230, and a selection transistor 310; The charge-voltage conversion capacitor C2 is provided in the floating diffusion region FD (floating diffusion). The photodiode PD, the first transfer gate 200, and the second transfer gate 210 are connected in series between the fixed voltage VSS and the floating diffusion FD. In the case where an analog shift register is provided in the final stage of the reading circuit unit 40 illustrated in FIG. 5, the selection transistor 310 can be included in the analog shift register.

第1転送ゲート200は、フォトダイオードPDに蓄えられた電荷を中間蓄積容量C1に転送する。第2転送ゲート210は、中間蓄積容量C1に蓄えられた電荷を電荷−電圧変換容量C2(フローティングディフュージョンFD)に転送する。電荷−電圧変換容量C2は、電荷−電圧変換を行う。リセットトランジスター220は、電荷−電圧変換容量C2(フローティングディフュージョンFD)の電位を初期状態の電位にリセットする。画素出力トランジスター230は、電荷−電圧変換容量C2(フローティングディフュージョンFD)で変換された電圧に応じた電圧を出力する。選択トランジスター310は、主走査方向に従った順番に画素出力トランジスター230の出力を選択する。選択トランジスター310の出力は、読み出し回路部40の出力電圧Vsとなる。   The first transfer gate 200 transfers the charge stored in the photodiode PD to the intermediate storage capacitor C1. The second transfer gate 210 transfers the charge stored in the intermediate storage capacitor C1 to the charge-voltage conversion capacitor C2 (floating diffusion FD). The charge-voltage conversion capacitor C2 performs charge-voltage conversion. The reset transistor 220 resets the potential of the charge-voltage conversion capacitor C2 (floating diffusion FD) to the initial potential. The pixel output transistor 230 outputs a voltage corresponding to the voltage converted by the charge-voltage conversion capacitor C2 (floating diffusion FD). The selection transistor 310 selects the output of the pixel output transistor 230 in the order according to the main scanning direction. The output of the selection transistor 310 becomes the output voltage Vs of the readout circuit unit 40.

図13は、リセット制御信号Vrstと読み出し回路部40の出力電圧Vsとを示している。読み出し回路部40の出力Vsは、初期電圧Vddにリセットされた後、フォトダイオードPDに蓄えられる信号電荷量に従い低下する。つまり、信号成分はVdd−Vsであり、この信号成分は上述した相関二重サンプリング回路60Bにて取得される。   FIG. 13 shows the reset control signal Vrst and the output voltage Vs of the readout circuit unit 40. The output Vs of the read circuit section 40 is lowered according to the signal charge amount stored in the photodiode PD after being reset to the initial voltage Vdd. That is, the signal component is Vdd−Vs, and this signal component is acquired by the correlated double sampling circuit 60B described above.

2.2.2.画素部及び読み出し回路の単位ブロック
本実施形態では、解像度を複数段階例えば3段階(例えば1200dpi,600dpi,300dpi)にモード切り換え可能である。そのため、図14に示すように、主走査方向Aで連続する4つのフォトダイオード(第1〜第4フォトダイオード)PDa〜PDdと、それらから信号電荷を電圧に変換して読み出す読み出し回路部40とで、単位ブロック40Aを構成している。一つのイメージセンサーチップ20に設けられる単位ブロック40Aの個数N=216である。
2.2.2. Unit Block of Pixel Unit and Readout Circuit In this embodiment, the mode can be switched to a plurality of levels, for example, three levels (for example, 1200 dpi, 600 dpi, and 300 dpi). Therefore, as shown in FIG. 14, four photodiodes (first to fourth photodiodes) PDa to PDd that are continuous in the main scanning direction A, and a read circuit unit 40 that converts signal charges from them into voltage and reads them. This constitutes the unit block 40A. The number N of unit blocks 40A provided in one image sensor chip 20 is N = 216.

単位ブロック40Aには、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200d、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210d、一つのリセットトランジスター220及び一つの画素出力トランジスター230が設けられる。つまり、一つのリセットトランジスター220及び一つの画素出力トランジスター230が第1〜第4フォトダイオードPDa〜PDdに共用される。   The unit block 40A includes first to fourth front-stage transfer gates 200a to 200d, first to fourth rear-stage transfer gates 210a to 210d, one reset transistor 220, and one pixel output transistor 230. That is, one reset transistor 220 and one pixel output transistor 230 are shared by the first to fourth photodiodes PDa to PDd.

ここで、解像度のモードに拘わらず、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dは同時にオンされる。一方、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dは、解像度のモードによってオンされるタイミングが異なる。   Here, regardless of the resolution mode, the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d are simultaneously turned on. On the other hand, the timings at which the first to fourth rear transfer gates 210a to 210d are turned on differ depending on the resolution mode.

高解像度モード(1200dpi)の時には、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dはそれぞれ異なるタイミングでオンされる。それにより、第1〜第4フォトダイオードPDa〜PDdの信号電荷に応じた電圧Vs1〜Vs4が、単位ブロック40Aから時分割で出力される。   In the high resolution mode (1200 dpi), the first to fourth rear transfer gates 210a to 210d are turned on at different timings. Accordingly, voltages Vs1 to Vs4 corresponding to the signal charges of the first to fourth photodiodes PDa to PDd are output from the unit block 40A in a time division manner.

低解像度モード(300dpi)の時には、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dは同時にオンされる。それにより、第1〜第4フォトダイオードPDa〜PDdのトータル信号電荷に応じた電圧Vsが、単位ブロック40Aから出力される(第1〜第4フォトダイオードPDa〜PDdが一画素)。   In the low resolution mode (300 dpi), the first to fourth rear transfer gates 210a to 210d are simultaneously turned on. Thereby, a voltage Vs corresponding to the total signal charge of the first to fourth photodiodes PDa to PDd is output from the unit block 40A (the first to fourth photodiodes PDa to PDd are one pixel).

中解像度モード(600dpi)の時には、第1,第2の後段側転送ゲート210a,210bが同時にオンされた後に、第3,第4の後段側転送ゲート210c,210dが同時にオンされる。それにより、第1,第2のフォトダイオードPDa,PDbのトータル信号電荷に応じた電圧Vs1と、第3,第4のフォトダイオードPDc,PDdのトータル信号電荷に応じた電圧Vs2とが、単位ブロック40Aから時分割で出力される(第1,第2のフォトダイオードPDa,PDbが一画素、第3,第4のフォトダイオードPDc,PDdが他の一画素)。   In the medium resolution mode (600 dpi), the first and second rear-stage transfer gates 210a and 210b are simultaneously turned on, and then the third and fourth rear-stage transfer gates 210c and 210d are simultaneously turned on. As a result, the voltage Vs1 corresponding to the total signal charge of the first and second photodiodes PDa and PDb and the voltage Vs2 corresponding to the total signal charge of the third and fourth photodiodes PDc and PDd are unit blocks. 40A is output in a time-sharing manner (the first and second photodiodes PDa and PDb are one pixel, and the third and fourth photodiodes PDc and PDd are one other pixel).

なお、解像度モードに従って、図1の原稿1を露光する時間も変更される。露光時間は、高解像度モードの時が最も長く、低解像度モードの時に最も短い。よって、低解像度モードの利点としては高速スキャンが可能となる。   Note that the time for exposing the document 1 of FIG. 1 is also changed according to the resolution mode. The exposure time is the longest in the high resolution mode and the shortest in the low resolution mode. Therefore, high speed scanning is possible as an advantage of the low resolution mode.

2.2.3.前段側転送ゲート及び後段側転送ゲートの制御信号
図14には、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dに供給される制御信号Tx1と、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dに供給される第1〜第4の制御信号Tx2a〜Tx2dとが示されている。上述した通り、解像度のモードに拘わらず、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dは同時にオンされるため、それぞれの制御端子には共通する制御信号Tx1が供給される。
2.2.3. FIG. 14 shows control signals Tx1 supplied to the first to fourth front-stage transfer gates 200a to 200d and the first to fourth rear-stage transfer gates 210a. The first to fourth control signals Tx2a to Tx2d supplied to ˜210d are shown. As described above, the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d are simultaneously turned on regardless of the resolution mode, so that the common control signal Tx1 is supplied to each control terminal.

ここで、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dに供給される制御信号Tx1と、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dに供給される第1〜第4の制御信号Tx2a〜Tx2dとは、電圧レベルが相違する。第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dに供給される制御信号Tx1は、電源電圧よりも高い電圧レベルである。例えば第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dに供給される制御信号Tx1をNMOSゲートとした時、そのゲートに電源電圧よりも高い電圧レベルの制御信号Tx1を供給する。そうすると、オン時の第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dは、規定値以下の露光強度では電荷転送能力が飽和することがなく、あるいはその飽和レベルを向上させることができる。よって、第1〜第4フォトダイオードPDa〜PDdに蓄えられた信号電荷を第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dを介して高い転送能力にて転送することができる。それにより、コントラストの高い画像を形成することができる。   Here, the control signal Tx1 supplied to the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d and the first to fourth control signals supplied to the first to fourth post-stage transfer gates 210a to 210d. The voltage level is different from Tx2a to Tx2d. The control signal Tx1 supplied to the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d is at a voltage level higher than the power supply voltage. For example, when the control signal Tx1 supplied to the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d is an NMOS gate, the control signal Tx1 having a voltage level higher than the power supply voltage is supplied to the gate. As a result, the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d when turned on do not saturate the charge transfer capability at the exposure intensity equal to or lower than the specified value, or can improve the saturation level. Therefore, the signal charges stored in the first to fourth photodiodes PDa to PDd can be transferred with high transfer capability via the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d. Thereby, an image with high contrast can be formed.

一方、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dに供給される第1〜第4の制御信号Tx2a〜Tx2dは、図14に示すように、CMOS論理回路500a〜500dを介してそれぞれ生成される。比較例として、CMOS論理回路ではないNMOSを介して生成される制御信号は、しきい値分だけ電圧降下するので、後段側転送ゲートの電荷転送能力が劣る。CMOS論理回路500a〜500dは電圧降下せずに第1〜第4の制御信号Tx2a〜Tx2dを生成できるので、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dの転送能力も高めることができる。   On the other hand, the first to fourth control signals Tx2a to Tx2d supplied to the first to fourth rear transfer gates 210a to 210d are generated via CMOS logic circuits 500a to 500d, respectively, as shown in FIG. Is done. As a comparative example, a control signal generated via an NMOS that is not a CMOS logic circuit drops in voltage by a threshold value, so that the charge transfer capability of the rear transfer gate is inferior. Since the CMOS logic circuits 500a to 500d can generate the first to fourth control signals Tx2a to Tx2d without voltage drop, the transfer capability of the first to fourth rear-stage transfer gates 210a to 210d can also be enhanced.

本発明者の実験によれば、プロセス条件(閾値Vth)を異ならせて製造した複数種のCMOS論理回路と複数種のNMOSを用いて、暗時の出力と光量飽和50%時の出力のセンサー出力レベルを比較した。暗時の出力の場合では、各種NMOSを用いたセンサー出力レベルの差は約0.6mVであったのが、各種CMOS論理回路を用いたセンサー出力レベルの差は約0.03mVと格段に低下した。光量飽和50%時の出力の場合でも、各種NMOSを用いたセンサー出力レベルの差は約0.4mVであったのが、各種CMOS論理回路を用いたセンサー出力レベルの差は約0.2mVまで低下した。このことから、CMOS論理回路を用いることで、プロセス変動によるセンサー出力レベルへの影響が小さくなることが分かった。それにより、プロセスマージンを広げることができる。   According to the experiment of the present inventor, a sensor for output at dark time and output at 50% light saturation using a plurality of types of CMOS logic circuits and a plurality of types of NMOS manufactured under different process conditions (threshold value Vth). The output level was compared. In the case of dark output, the difference in sensor output level using various NMOSs was about 0.6 mV, but the difference in sensor output level using various CMOS logic circuits was drastically reduced to about 0.03 mV. did. Even in the case of output at 50% saturation, the difference in sensor output level using various NMOS was about 0.4 mV, but the difference in sensor output level using various CMOS logic circuits was up to about 0.2 mV. Declined. From this, it was found that the influence on the sensor output level due to the process variation is reduced by using the CMOS logic circuit. Thereby, the process margin can be expanded.

図14では、CMOS論理回路500a〜500dを、PMOSとNMOSで構成されるトランスファーゲートで形成しているが、これに限定されない。CMOS論理回路500a〜500dは、他のCMOS論理回路、例えばクロックドCMOS論理回路、アンドゲート回路等、電圧降下のないものを用いることができる。   In FIG. 14, the CMOS logic circuits 500a to 500d are formed of transfer gates composed of PMOS and NMOS, but the invention is not limited to this. As the CMOS logic circuits 500a to 500d, other CMOS logic circuits, for example, a clocked CMOS logic circuit, an AND gate circuit, or the like having no voltage drop can be used.

図15は、制御信号Tx1を生成する制御信号生成回路510の一例を示している。この制御信号生成回路510は、イメージセンサーチップ20のロジック部70に内蔵しても良いし、図2のメイン基板16に搭載されても良い。図15に示す制御信号生成回路510は、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dをオンさせる期間に合わせて昇圧動作し、他の期間では動作停止するように間欠動作する。   FIG. 15 shows an example of the control signal generation circuit 510 that generates the control signal Tx1. The control signal generation circuit 510 may be built in the logic unit 70 of the image sensor chip 20 or may be mounted on the main board 16 in FIG. The control signal generation circuit 510 illustrated in FIG. 15 performs a boost operation in accordance with a period during which the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d are turned on, and performs an intermittent operation so that the operation is stopped in other periods.

図15に示す制御信号生成回路510は、アンドゲート511、昇圧回路512及びリセットトランジスター513を含む。アンドゲート511は、図16に示すクロック信号521と昇圧期間信号522との論理積信号523を、昇圧回路512に出力する。昇圧回路512は、昇圧期間信号522によって規定される昇圧期間に入力されるクロック信号523に従って段階的に昇圧された制御信号Tx1を出力し、それ以外の期間では昇圧動作が停止される。よって、昇圧回路512は、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dをオンさせる期間に合わせて昇圧動作し、他の期間では動作停止するように間欠動作する。リセットトランジスター513のゲートには、昇圧期間信号522の反転信号524が入力される。リセットトランジスター513が昇圧期間以外にオンされることで、制御信号Tx1は昇圧期間以外ではLOWとなる。   A control signal generation circuit 510 illustrated in FIG. 15 includes an AND gate 511, a booster circuit 512, and a reset transistor 513. The AND gate 511 outputs a logical product signal 523 of the clock signal 521 and the boost period signal 522 shown in FIG. The booster circuit 512 outputs the control signal Tx1 stepped up in accordance with the clock signal 523 input during the boosting period defined by the boosting period signal 522, and the boosting operation is stopped in other periods. Therefore, the booster circuit 512 performs a boost operation in accordance with a period during which the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d are turned on, and performs an intermittent operation so that the operation is stopped in other periods. An inverted signal 524 of the boost period signal 522 is input to the gate of the reset transistor 513. When the reset transistor 513 is turned on outside the boost period, the control signal Tx1 becomes LOW outside the boost period.

単位ブロック40Aの動作を図17に示すタイミングチャートを参照して説明する。先ず、フォトダイオードPDa〜PDdに光(LED等)を当て、フォトダイオードPDa〜PDdで電荷を生成し、電荷を蓄積する。図15に示す制御信号生成回路510は昇圧された制御信号Tx1を出力する。第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dは、昇圧された制御信号Tx1によりオンされ、第1〜第4フォトダイオードPDa〜PDdに蓄えられた信号電荷を、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dのゲート下に転送する。その際、フォトダイオードPDa〜PDdの面積が大きいため、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dのゲート下には広範囲から電荷を集める必要がある。そのため、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dのゲートに供給される制御信号Tx1の電圧を昇圧し、電位勾配を大きくすることで、電荷を集め易くしている。次に、制御信号Tx1がLOWとしなると、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dのゲート下に蓄えられた電荷は中間蓄積領域C1に転送される。   The operation of the unit block 40A will be described with reference to the timing chart shown in FIG. First, light (LED or the like) is applied to the photodiodes PDa to PDd, charges are generated by the photodiodes PDa to PDd, and the charges are accumulated. A control signal generation circuit 510 shown in FIG. 15 outputs a boosted control signal Tx1. The first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d are turned on by the boosted control signal Tx1, and the signal charges stored in the first to fourth photodiodes PDa to PDd are transferred to the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d. Transfer is performed below the side transfer gates 200a to 200d. At this time, since the areas of the photodiodes PDa to PDd are large, it is necessary to collect charges from a wide range under the gates of the first to fourth front-side transfer gates 200a to 200d. Therefore, charges are easily collected by boosting the voltage of the control signal Tx1 supplied to the gates of the first to fourth pre-stage transfer gates 200a to 200d and increasing the potential gradient. Next, when the control signal Tx1 becomes LOW, the charges stored under the gates of the first to fourth front transfer gates 200a to 200d are transferred to the intermediate accumulation region C1.

一方、昇圧が停止されて図15のリセットトランジスター513により制御信号Tx1がLOWとなると、次にリセット信号RSTがHIGHになって、図14のリセットトランジスター220がオンされる。それにより、フローティングディフュージョンFD(電荷−電圧変換容量C2)が初期電圧Vddにリセットされる。   On the other hand, when the boosting is stopped and the control signal Tx1 becomes LOW by the reset transistor 513 in FIG. 15, the reset signal RST becomes HIGH next, and the reset transistor 220 in FIG. 14 is turned on. As a result, the floating diffusion FD (charge-voltage conversion capacitor C2) is reset to the initial voltage Vdd.

その後、高解像度モード(1200dpi)である時には、第1〜第4制御信号Tx2a〜Tx2dが図17に示すように順次HIGHになる。この第1〜第4制御信号Tx2a〜Tx2dにより、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dが順次オンされる。それにより、中間蓄積領域C1にそれぞれ蓄えられていた電荷が第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dのゲート下に転送される。この際、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dは転送元の面積が小さいので、第1〜第4の前段側転送ゲート200a〜200dのように昇圧電圧がなくても電荷を転送できる。その後、第1〜第4制御信号Tx2a〜Tx2dがLOWになると、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dのゲート下に蓄えられた電荷が、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dにそれぞれ接続された各一つのフローティングディフュージョンFD(電荷−電圧変換容量C2)に転送される。フローティングディフュージョンFDの電圧は、信号電荷に応じて図13と同様に変化する。4つのフローティングディフュージョンFDは共通配線を介して画素出力トランジスター230のゲートと接続されている。従って、4つのフローティングディフュージョンFDの電圧に応じて画素出力トランジスター230が駆動される。4つの画素の出力電圧Vs(図13参照)は、図12に示す選択トランジスター310により選択されて出力される。   Thereafter, in the high resolution mode (1200 dpi), the first to fourth control signals Tx2a to Tx2d sequentially become HIGH as shown in FIG. The first to fourth rear transfer gates 210a to 210d are sequentially turned on by the first to fourth control signals Tx2a to Tx2d. As a result, the charges respectively stored in the intermediate storage region C1 are transferred below the first to fourth rear transfer gates 210a to 210d. At this time, since the first to fourth rear-stage transfer gates 210a to 210d have a small transfer source area, charges are transferred even if there is no boosted voltage like the first to fourth front-stage transfer gates 200a to 200d. it can. Thereafter, when the first to fourth control signals Tx2a to Tx2d become LOW, the charges stored under the gates of the first to fourth rear-stage transfer gates 210a to 210d are changed to the first to fourth rear-stage transfer gates. The data is transferred to one floating diffusion FD (charge-voltage conversion capacitor C2) connected to each of 210a to 210d. The voltage of the floating diffusion FD changes in the same manner as in FIG. 13 according to the signal charge. The four floating diffusions FD are connected to the gate of the pixel output transistor 230 through a common wiring. Accordingly, the pixel output transistor 230 is driven according to the voltages of the four floating diffusions FD. Output voltages Vs (see FIG. 13) of the four pixels are selected and output by the selection transistor 310 shown in FIG.

次に、第1〜第4制御信号Tx2a〜Tx2dの生成について、図18のタイミングチャートを参照して説明する。ロジック部70は、図18に示すタイミング信号Tx2a1〜Tx2d1を生成して、全ての単位ブロック40Aに供給する。ロジック部70はさらに、一つの単位ブロック40Aに固有の図18に示す後段転送期間タイミング信号Tx2,Tx2rを生成する。図14に示す第1〜第4のCMOS論理回路500a〜500dは、制御端子に入力された後段転送期間タイミング信号Tx2,Tx2rに基づいて、入力信号であるタイミング信号Tx2a1〜Tx2d1の電圧を維持したまま転送する。それにより生成される第1〜第4の制御信号Tx2a〜Tx2dも、ハイレベルはVddとなる。なお、タイミング信号Tx2a1〜Tx2d1は、解像度モード信号によりHIGHとなるタイミングが変更され、図18に示すものは高解像度モード(1200dpi)の例である。   Next, generation of the first to fourth control signals Tx2a to Tx2d will be described with reference to the timing chart of FIG. The logic unit 70 generates timing signals Tx2a1 to Tx2d1 shown in FIG. 18 and supplies them to all the unit blocks 40A. The logic unit 70 further generates post-transfer period timing signals Tx2 and Tx2r shown in FIG. 18 that are specific to one unit block 40A. The first to fourth CMOS logic circuits 500a to 500d shown in FIG. 14 maintain the voltages of the timing signals Tx2a1 to Tx2d1, which are input signals, based on the subsequent transfer period timing signals Tx2 and Tx2r inputted to the control terminals. Transfer as is. The high level of the first to fourth control signals Tx2a to Tx2d generated thereby is Vdd. Note that the timing signals Tx2a1 to Tx2d1 are changed to HIGH timing by the resolution mode signal, and FIG. 18 shows an example of the high resolution mode (1200 dpi).

図19は、図14の実施形態に対する比較例を示している。図19では、図14の第1〜第4のCMOS論理回路500a〜500dに代えて、第1〜第4のNMOSゲート501a〜501dを設けている。NMOSゲート501a〜501dは、ハイレベル信号が入力されると、その出力信号には閾値電圧Vth分の電圧降下が生ずる。従って、図19の比較例では、図18の制御信号Tx2aに破線で示すように電圧降下した制御信号Tx2a(Tx2b〜Tx2dも同じ)が生成され、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dでの転送能力が低下する。   FIG. 19 shows a comparative example for the embodiment of FIG. In FIG. 19, first to fourth NMOS gates 501 a to 501 d are provided instead of the first to fourth CMOS logic circuits 500 a to 500 d of FIG. 14. When a high level signal is input to the NMOS gates 501a to 501d, a voltage drop corresponding to the threshold voltage Vth occurs in the output signal. Accordingly, in the comparative example of FIG. 19, the control signal Tx2a (Tx2b to Tx2d is the same) having a voltage drop as shown by the broken line is generated in the control signal Tx2a of FIG. The transfer capability at 210d is reduced.

図20は、2ラインに亘る主走査期間での制御信号の生成を示すタイミングチャートである。図20において、制御信号MRは、各ラインの主走査を開始する開始タイミング信号であり、かつ、制御信号MRのパルス幅により解像度モード(1200dpi,600dpi,300dpi)を指定することができる。制御信号MRがアクティブになると、図16に示すタイミングチャートに従って図15の昇圧回路512が昇圧動作を開始する。それにより、昇圧された制御信号Tx1が生成され、所定の昇圧期間経過後に昇圧動作が停止されて制御信号Tx1がLOWとなる。それにより、12個のイメージセンサーチップ20(1)〜20(12)の全画素のフォトダイオードPDの信号電荷が、前段側転送ゲート200(200a〜200d)によって中間蓄積容量C1に同時に転送される。   FIG. 20 is a timing chart showing generation of control signals in the main scanning period over two lines. In FIG. 20, a control signal MR is a start timing signal for starting main scanning of each line, and the resolution mode (1200 dpi, 600 dpi, 300 dpi) can be specified by the pulse width of the control signal MR. When the control signal MR becomes active, the booster circuit 512 of FIG. 15 starts the boosting operation according to the timing chart shown in FIG. As a result, a boosted control signal Tx1 is generated, and after a predetermined boosting period, the boosting operation is stopped and the control signal Tx1 becomes LOW. Thereby, the signal charges of the photodiodes PD of all the pixels of the twelve image sensor chips 20 (1) to 20 (12) are simultaneously transferred to the intermediate storage capacitor C1 by the front-side transfer gate 200 (200a to 200d). .

その後、図20に示すように、12個のイメージセンサーチップ20(1)〜20(12)について、主走査方向Aの上流側より順に、単位ブロック40A毎にリセット信号RST及び第1〜第4の制御信号Tx2a〜Tx2dが生成される。それにより、第1〜第4の後段側転送トランジスター210a〜210dにより解像モードに応じた手順で電荷がフローティングディフュージョンFDに転送されて、電荷−電圧変換される。以降、一つのイメージセンサーチップ20の全単位ブロック40Aについて動作が繰り返される。主走査方向Aでの最上流のイメージセンサーチップ20(1)の動作が終了したら、以降、主走査方向Aの上流から順に残りの11個のイメージセンサーチップ20(2)〜20(12)について動作が繰り返される。それにより、1ライン目についての主走査された画素信号を出力することができる。2ライン目以降も、1ライン目と同じ動作が繰り返される。   Thereafter, as shown in FIG. 20, the reset signal RST and the first to fourth units of the 12 image sensor chips 20 (1) to 20 (12) for each unit block 40 </ b> A in order from the upstream side in the main scanning direction A. Control signals Tx2a to Tx2d are generated. As a result, the charges are transferred to the floating diffusion FD by the procedure according to the resolution mode by the first to fourth rear-stage transfer transistors 210a to 210d and subjected to charge-voltage conversion. Thereafter, the operation is repeated for all the unit blocks 40A of one image sensor chip 20. When the operation of the most upstream image sensor chip 20 (1) in the main scanning direction A is completed, the remaining 11 image sensor chips 20 (2) to 20 (12) are sequentially started from the upstream in the main scanning direction A. The operation is repeated. Thereby, the main-scanned pixel signal for the first line can be output. The same operation as the first line is repeated for the second and subsequent lines.

ここで、昇圧された制御信号Tx1が生成される期間、つまり図15の昇圧回路512が昇圧動作する期間は、各ラインの主走査期間(2つのアクティブなMR信号間)の僅かな先頭期間のみである。このように、昇圧回路512は僅かな昇圧期間だけ動作する間欠動作となり、省電力化が図られる。ただし、昇圧期間に比較的広い面積の受光素子PDa〜PDdから電荷を転送する必要上、昇圧期間(制御信号Tx1のHIGH期間)は、制御信号Tx2a〜Tx2dのHIGH期間よりも長く設定されている。   Here, the period during which the boosted control signal Tx1 is generated, that is, the period during which the booster circuit 512 of FIG. 15 performs the boosting operation is only the slight head period of the main scanning period (between two active MR signals) of each line. It is. As described above, the booster circuit 512 becomes an intermittent operation that operates only for a slight boosting period, and power saving is achieved. However, since it is necessary to transfer charges from the light receiving elements PDa to PDd having a relatively large area during the boosting period, the boosting period (the HIGH period of the control signal Tx1) is set longer than the HIGH period of the control signals Tx2a to Tx2d. .

2.2.4.画素部及び読み出し回路の単位ブロックのレイアウト
図21は、単位ブロック40Aのレイアウトを模式的に示している。図21において、第1の前段側転送ゲート200a及び第2の前段側転送ゲート200bは、第1共通ゲート201Aを有する。同様に、第3の前段側転送ゲート200c及び第4の前段側転送ゲート200dは、第2共通ゲート201Bを有する。これら第1,第2共通ゲート201A,201Bは、イメージセンサーチップ20の第1方向D1に沿って延びる制御信号線250と接続され、制御信号Tx1が供給される。
2.2.4. Unit Block Layout of Pixel Unit and Reading Circuit FIG. 21 schematically shows the layout of the unit block 40A. In FIG. 21, the first front-stage transfer gate 200a and the second front-stage transfer gate 200b have a first common gate 201A. Similarly, the third front-stage transfer gate 200c and the fourth front-stage transfer gate 200d have a second common gate 201B. These first and second common gates 201A and 201B are connected to a control signal line 250 extending along the first direction D1 of the image sensor chip 20, and supplied with a control signal Tx1.

第1の後段側転送トランジスター210aのゲート211aは、ゲート配線211a1と第1制御信号線251との間に接続されるCMOS論理回路500a(図21では図示せず、図14参照)と接続され、第1制御信号Tx2aが供給される。第2の後段側転送トランジスター210bのゲート211bは、ゲート配線と第2制御信号線252との間に接続されるCMOS論理回路500b(図21では図示せず、図14参照)と接続され、第の制御信号Tx2bが供給される。第3の後段側転送トランジスター210cのゲート211cは、ゲート配線と第3制御信号線253との間に接続されるCMOS論理回路500c(図21では図示せず、図14参照)と接続され、第3制御信号Tx2cが供給される。第4の後段側転送トランジスター210dのゲート211dは、ゲート配線211d1と第4制御信号線254との間に接続されるCMOS論理回路500d(図21では図示せず、図14参照)と接続され、第4制御信号Tx2dが供給される。   The gate 211a of the first rear transfer transistor 210a is connected to a CMOS logic circuit 500a (not shown in FIG. 21, see FIG. 14) connected between the gate wiring 211a1 and the first control signal line 251. The first control signal Tx2a is supplied. The gate 211b of the second rear transfer transistor 210b is connected to a CMOS logic circuit 500b (not shown in FIG. 21, see FIG. 14) connected between the gate wiring and the second control signal line 252. Control signal Tx2b is supplied. The gate 211c of the third rear transfer transistor 210c is connected to a CMOS logic circuit 500c (not shown in FIG. 21, see FIG. 14) connected between the gate wiring and the third control signal line 253. 3 The control signal Tx2c is supplied. The gate 211d of the fourth rear transfer transistor 210d is connected to a CMOS logic circuit 500d (not shown in FIG. 21, see FIG. 14) connected between the gate wiring 211d1 and the fourth control signal line 254. A fourth control signal Tx2d is supplied.

図21には、図14に示す常時オンの第3転送ゲート240(240A,240B)の各ゲート241A,241Bが示されている。フローティングディフュージョンFDと電気的に接続される共通配線256は、リセットトランジスター220のドレインと画素出力トランジスター230のゲート231とに接続されている。   FIG. 21 shows the gates 241A and 241B of the always-on third transfer gate 240 (240A and 240B) shown in FIG. A common wiring 256 electrically connected to the floating diffusion FD is connected to the drain of the reset transistor 220 and the gate 231 of the pixel output transistor 230.

第1の前段側転送ゲート200a及び第2の前段側転送ゲート200bは、第1のフォトダイオードPDa及び第2のフォトダイオードPDbの境界線を延長した第1延長線L1側に偏って配置され、平面視で第1共通ゲート201Aが第1延長線L1と交差する。また、第1の後段側転送ゲート210a及び第2の後段側転送ゲート210bは、第1の前段側転送ゲート200a及び第2の前段側転送ゲート200bよりも第2方向D2側の位置にて、例えば第1の前段側転送ゲート200a及び第2の前段側転送ゲート200bと正対するように、第1延長線側L1に偏って配置されている。   The first front-stage transfer gate 200a and the second front-stage transfer gate 200b are arranged to be biased toward the first extension line L1 that extends the boundary line between the first photodiode PDa and the second photodiode PDb. The first common gate 201A intersects the first extension line L1 in plan view. In addition, the first rear-stage transfer gate 210a and the second rear-stage transfer gate 210b are located at positions closer to the second direction D2 than the first front-stage transfer gate 200a and the second front-stage transfer gate 200b. For example, the first front-side transfer gate 200a and the second front-side transfer gate 200b are arranged so as to be opposed to the first extension line side L1 so as to face each other.

本実施形態では、第1の前段側転送ゲート200a及び第2の前段側転送ゲート200bの第1共通ゲート201Aは、そのゲート幅の中心線が第1延長線L1と実質的に一致する。また、第1の後段側転送ゲート210a及び第2の後段側転送ゲート210bのゲート211a,211bは、各ゲート幅の中心線が第1延長線L1に対して線対称となる位置に配置される。   In the present embodiment, the center line of the first common gate 201A of the first front-stage transfer gate 200a and the second front-stage transfer gate 200b substantially matches the first extension line L1. The gates 211a and 211b of the first rear transfer gate 210a and the second rear transfer gate 210b are arranged at positions where the center lines of the respective gate widths are symmetrical with respect to the first extension line L1. .

こうすると、第1のフォトダイオードPDa(画素)から第1の前段側転送ゲート200aを経て第1の後段側転送ゲート210aの他端(フローティングディフュージョンFD)に至る電荷転送経路の長さと、第2のフォトダイオードPDb(画素)から第2の前段側転送ゲート200bを経て第2の後段側転送ゲート210bの他端(フローティングディフュージョンFD)に至る電荷転送経路の長さとの差を少なくできる。よって、2つの画素PDa,PDbからの電荷転送経路の長さとの差に起因した画素信号のばらつきが低減される。このため、第1,第2の後段側転送ゲート210a,210bを同時にオンさせる低解像度モードでも、第1,第2の後段側転送ゲート210a,210bを時分割でオンさせる高解像度モードでも、画素信号間のばらつきが低減される。   As a result, the length of the charge transfer path from the first photodiode PDa (pixel) through the first front-stage transfer gate 200a to the other end (floating diffusion FD) of the first rear-stage transfer gate 210a, the second The difference in the length of the charge transfer path from the photodiode PDb (pixel) to the other end (floating diffusion FD) of the second rear-stage transfer gate 210b through the second front-stage transfer gate 200b can be reduced. Therefore, variations in pixel signals due to the difference between the lengths of the charge transfer paths from the two pixels PDa and PDb are reduced. Therefore, even in the low resolution mode in which the first and second rear transfer gates 210a and 210b are simultaneously turned on, and in the high resolution mode in which the first and second rear transfer gates 210a and 210b are turned on in a time division manner, the pixels Variations between signals are reduced.

また、画素幅の範囲の領域であって、第1,第2の前段側及び後段側転送ゲート200a,200b,210a,210b両側に空きスペースが確保される。このため、ゲート201A,211a,211bと同層での配線スペースとして利用できる。本実施形態では、図21において、第1の前段側及び後段側転送ゲート200a,210aの右側の空きスペースにゲート配線211a1等を形成している。   In addition, an empty space is secured on both sides of the first and second front-stage and rear-stage transfer gates 200a, 200b, 210a, and 210b in the area of the pixel width. Therefore, it can be used as a wiring space in the same layer as the gates 201A, 211a, 211b. In the present embodiment, in FIG. 21, the gate wiring 211a1 and the like are formed in the empty space on the right side of the first front-stage and rear-stage transfer gates 200a and 210a.

第1,第2の前段側及び後段側転送ゲート200a,200b,210a,210bについての上述したレイアウトは、第3,第4の前段側及び後段側転送ゲート200c,200d,210c,210dについても適用されている。このため、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dを同時にオンさせる低解像度モードでも、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dを4分割でオンさせる高解像度モードでも、第1〜第4の後段側転送ゲート210a〜210dを2分割でオンさせる中解像度モードでも、画素信号間のばらつきが低減される。   The layout described above for the first and second front-stage and rear-stage transfer gates 200a, 200b, 210a, and 210b is also applied to the third and fourth front-stage and rear-stage transfer gates 200c, 200d, 210c, and 210d. Has been. For this reason, even in the low resolution mode in which the first to fourth rear-stage transfer gates 210a to 210d are simultaneously turned on and in the high resolution mode in which the first to fourth rear-stage transfer gates 210a to 210d are turned on in four divisions, the first Even in the medium resolution mode in which the first to fourth rear-stage transfer gates 210a to 210d are turned on in two, variations between pixel signals are reduced.

次に、配線間の容量結合に起因した信号電圧)の劣化の防止について説明する。本発明者の鋭意研究によれば、フローティングディフュージョンFDと電気的に接続される共通出力線256と、第1の後段側転送トランジスター210aのゲート配線211a1とが近接していると、配線間の容量結合に起因して、共通出力線256の信号電圧が変動することが判明した。同様に、共通出力線256と、第4の後段側転送トランジスター210dのゲート配線211d1とが近接していると、配線間の容量結合に起因して、共通出力線256の信号電圧が変動する。   Next, prevention of deterioration in signal voltage due to capacitive coupling between wirings will be described. According to the earnest study of the present inventor, when the common output line 256 electrically connected to the floating diffusion FD and the gate wiring 211a1 of the first rear transfer transistor 210a are close to each other, the capacitance between the wirings It has been found that the signal voltage of the common output line 256 varies due to the coupling. Similarly, when the common output line 256 and the gate wiring 211d1 of the fourth rear transfer transistor 210d are close to each other, the signal voltage of the common output line 256 varies due to capacitive coupling between the wirings.

ゲート配線211a1,211d1の電圧がHIGHの時に、第2の後段側転送ゲート210a,210dを介してフローティングディフュージョンFDに信号電荷が供給され、電荷−電圧変換されて信号電圧が生成される。この信号電圧は共通配線256を介して画素出力トランジスター230のゲート231に供給される。ゲート配線211a1,211d1の電圧がHIGHの時に、共通配線256の電圧に悪影響を与える。   When the voltages of the gate wirings 211a1 and 211d1 are HIGH, signal charges are supplied to the floating diffusion FD via the second rear transfer gates 210a and 210d, and signal-voltage conversion is performed to generate signal voltages. This signal voltage is supplied to the gate 231 of the pixel output transistor 230 via the common wiring 256. When the voltage of the gate wirings 211a1 and 211d1 is HIGH, the voltage of the common wiring 256 is adversely affected.

本実施形態では、平面視にて、第1の後段側転送ゲート210aの他端側のフローティングディフュージョンFDに接続される共通配線256と、第1の後段側転送ゲート210aに第1制御信号Tx2aを供給するゲート配線211a1との間に配置されるシールド線を設けている。このシールド線として、リセットトランジスター220のゲート221にリセット信号を供給するリセット制御信号線221aを用いた。こうすると、リセット制御信号線221aによってゲート配線211a1と共通配線256とは容量結合しないので、ゲート配線211a1の電位が変化しても、共通配線256の電位が変化することを抑制できる。なお、共通配線256から信号電圧が出力されるタイミングでは、リセット制御信号線211a1は固定電位である。   In this embodiment, the first control signal Tx2a is supplied to the common wiring 256 connected to the floating diffusion FD on the other end side of the first second-stage transfer gate 210a and the first second-stage transfer gate 210a in plan view. A shield line is provided between the gate wiring 211a1 to be supplied. As this shield line, a reset control signal line 221a for supplying a reset signal to the gate 221 of the reset transistor 220 was used. In this case, the gate wiring 211a1 and the common wiring 256 are not capacitively coupled by the reset control signal line 221a. Therefore, even if the potential of the gate wiring 211a1 changes, the potential of the common wiring 256 can be suppressed from changing. Note that at the timing when the signal voltage is output from the common wiring 256, the reset control signal line 211a1 is at a fixed potential.

本実施形態ではさらに、平面視にて、第4の後段側転送ゲート210dの他端側のフローティングディフュージョンFDに接続される共通配線256と、第4の後段側転送ゲート210dに第4制御信号Tx2dを供給するゲート配線211d1との間に配置されるシールド線を設けている。このシールド線として、リセット制御信号線221a及び制御信号配線255と導通するダミー配線257を用いた。こうすると、ダミー配線257によってゲート配線211d1と共通配線256とは容量結合しないので、ゲート配線211d1の電位が変化しても、共通配線256の電位が変化することを抑制できる。なお、共通配線256から信号電圧が出力されるタイミングでは、リセット制御信号線221a及び制御信号配線255と導通するダミー配線257は固定電位である。   In the present embodiment, the fourth control signal Tx2d is further supplied to the common wiring 256 connected to the floating diffusion FD on the other end side of the fourth rear-stage transfer gate 210d and the fourth rear-stage transfer gate 210d in plan view. A shield line is provided between the gate wiring 211d1 and the gate wiring 211d1. As this shield line, a dummy wiring 257 that is electrically connected to the reset control signal line 221a and the control signal wiring 255 is used. Accordingly, the gate wiring 211d1 and the common wiring 256 are not capacitively coupled by the dummy wiring 257, so that the potential of the common wiring 256 can be prevented from changing even if the potential of the gate wiring 211d1 changes. Note that at the timing when the signal voltage is output from the common wiring 256, the dummy wiring 257 that is electrically connected to the reset control signal line 221a and the control signal wiring 255 has a fixed potential.

2.2.5.読み出し回路部と相関二重サンプリング回路との接続形態
図6にて、読み出し回路部40と相関二重サンプリング回路60Bとを共通配線120で接続することを説明したが、画素数が多いと共通配線120の配線負荷が無視できなくなる。そこで、図22(A)(B)のように複数本例えば2本の共通配線120A,120Bに分割して、配線負荷を低減することができる。図22(A)(B)では、読み出し回路部40が複数の読み出しユニット301を有する。図22(A)の場合、読み出し回路部40の例えば主走査方向Aで上流側の読み出しユニット301が第1共通配線120Aと接続され、下流側の読み出しユニット301が第2共通配線120Bと接続される。図22(B)の場合、読み出し回路部40の例えば奇数番目の読み出しユニット301が第1共通配線120Aと接続され、偶数番目の読み出しユニット301が第2共通配線120Bと接続される。いずれの場合も、第1共通配線120Aと第2共通配線120Bとをセレクター130により切り換えて、相関二重サンプリング回路60Bと接続する。
2.2.5. Connection form of readout circuit unit and correlated double sampling circuit In FIG. 6, it has been described that the readout circuit unit 40 and the correlated double sampling circuit 60B are connected by the common wiring 120. The wiring load of 120 cannot be ignored. Therefore, as shown in FIGS. 22A and 22B, a plurality of, for example, two common wires 120A and 120B can be divided to reduce the wiring load. In FIGS. 22A and 22B, the read circuit unit 40 includes a plurality of read units 301. In the case of FIG. 22A, the readout unit 301 on the upstream side of the readout circuit unit 40 in the main scanning direction A, for example, is connected to the first common wiring 120A, and the readout unit 301 on the downstream side is connected to the second common wiring 120B. The In the case of FIG. 22B, for example, odd-numbered read units 301 of the read circuit section 40 are connected to the first common wiring 120A, and even-numbered read units 301 are connected to the second common wiring 120B. In either case, the first common line 120A and the second common line 120B are switched by the selector 130 and connected to the correlated double sampling circuit 60B.

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。   Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.

20 撮像回路装置(イメージセンサーチップ)、20A 第1の辺、20B 第2の辺、30 画素部、40 読み出し回路部、50 制御回路部、60 出力部、60A 出力回路、60B 相関二重サンプリング回路(CDS)、70 ロジック部(ロジック回路)、200a〜200d 前段側転送ゲート(第1〜第4の前段側転送ゲート)、210a〜210d 後段側転送ゲート(第1〜第4の後段側転送ゲート)、211a1 第1制御信号配線、211d1 第4制御信号配線、220 リセットトランジスター、221a シールド線(リセット制御信号線)、256 出力配線(共通配線)、257 シールド配線(ダミー配線)、500a〜500d CMOS論理回路、512 昇圧回路、PDa〜PDd 受光素子、Tx1 制御信号、Tx2a 第1の制御信号、FD フローティングディフュージョン   20 imaging circuit device (image sensor chip), 20A first side, 20B second side, 30 pixel unit, 40 readout circuit unit, 50 control circuit unit, 60 output unit, 60A output circuit, 60B correlated double sampling circuit (CDS), 70 logic unit (logic circuit), 200a to 200d front stage side transfer gate (first to fourth front stage side transfer gate), 210a to 210d rear stage side transfer gate (first to fourth rear stage side transfer gate) ), 211a1 first control signal wiring, 211d1 fourth control signal wiring, 220 reset transistor, 221a shield line (reset control signal line), 256 output wiring (common wiring), 257 shield wiring (dummy wiring), 500a to 500d CMOS Logic circuit, 512 booster circuit, PDa to PDd light receiving element, Tx1 control Signal, Tx2a first control signal, FD floating diffusion

Claims (10)

受光素子を有する画素部と、
前記受光素子から電荷を読み出す読み出し回路部と、
を含み、
前記読み出し回路部は、
前記受光素子に一端が接続され、電源電圧よりも高い電圧の制御信号によりオンまたはオフされる前段側転送ゲートと、
前記前段側転送ゲートの他端に接続され、CMOS論理回路を介して生成された第1制御信号によりオンまたはオフされる後段側転送ゲートと、
を含むことを特徴とする撮像回路装置。
A pixel portion having a light receiving element;
A readout circuit unit for reading out charges from the light receiving element;
Including
The readout circuit unit includes:
One end connected to the light receiving element, and a front-stage transfer gate that is turned on or off by a control signal having a voltage higher than a power supply voltage;
A rear transfer gate connected to the other end of the front transfer gate and turned on or off by a first control signal generated through a CMOS logic circuit;
An imaging circuit device comprising:
請求項1に記載の撮像回路装置において、
前記制御信号は、昇圧回路により昇圧された電圧に設定されることを特徴とする撮像回路装置。
The imaging circuit device according to claim 1,
The imaging circuit device, wherein the control signal is set to a voltage boosted by a booster circuit.
請求項2に記載の撮像回路装置において、
前記第1制御信号は、昇圧回路により昇圧されていないCMOSレベルの電圧に設定されることを特徴とする撮像回路装置。
The imaging circuit device according to claim 2,
The imaging circuit device according to claim 1, wherein the first control signal is set to a CMOS level voltage that is not boosted by a booster circuit.
請求項2または3に記載の撮像回路装置において、
前記制御信号の電圧の昇圧動作を行う前記昇圧回路をさらに含み、
前記昇圧回路は、前記前段側転送ゲートをオンさせる期間に合わせて、間欠的に昇圧動作を行うことを特徴とする撮像回路装置。
The imaging circuit device according to claim 2 or 3,
And further including the boosting circuit that performs a boosting operation of the voltage of the control signal,
The imaging circuit device, wherein the booster circuit intermittently performs a boosting operation in accordance with a period during which the front-side transfer gate is turned on.
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像回路装置において、
前記後段側転送ゲートの他端側に接続されるフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンにて電荷−電圧変換された電圧を出力させる出力配線と、
平面視にて、前記出力配線と、前記後段側転送ゲートに前記第1制御信号を供給する第1制御信号配線との間に配置されるシールド線と、
をさらに有することを特徴とする撮像回路装置。
In the imaging circuit device according to any one of claims 1 to 4,
A floating diffusion connected to the other end of the rear transfer gate;
An output wiring for outputting a charge-voltage converted voltage in the floating diffusion;
A shield line disposed between the output wiring and the first control signal wiring for supplying the first control signal to the rear transfer gate in a plan view;
An image pickup circuit device further comprising:
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像回路装置において、
前記後段側転送ゲートの他端側に接続されるフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンにて電荷−電圧変換された電圧を出力させる出力配線と、
前記フローティングディフュージョンのノードに一端が接続されるリセットトランジスターと、
平面視にて、前記出力配線と、前記後段側転送ゲートに前記第1制御信号を供給する制御信号配線との間に設けられ、前記リセットトランジスターのゲートに接続されるリセット制御信号線と、
をさらに有することを特徴とする撮像回路装置。
In the imaging circuit device according to any one of claims 1 to 4,
A floating diffusion connected to the other end of the rear transfer gate;
An output wiring for outputting a charge-voltage converted voltage in the floating diffusion;
A reset transistor having one end connected to the node of the floating diffusion;
In plan view, a reset control signal line provided between the output wiring and a control signal wiring for supplying the first control signal to the rear transfer gate and connected to the gate of the reset transistor;
An image pickup circuit device further comprising:
請求項1に記載の撮像回路装置において、
前記画素部は、第1の受光素子及び第2の受光素子を有し、
前記読み出し回路部は、
前記第1の受光素子に一端が接続される第1の前段側転送ゲートと、
前記第2の受光素子に一端が接続される第2の前段側転送ゲートと、
前記第1の前段側転送ゲートの他端が接続される第1の後段側転送ゲートと、
前記第2の前段側転送ゲートの他端が接続される第2の後段側転送ゲートと、
を含み、
前記第1の前段側転送ゲート及び前記第2の前段側転送ゲートの共通制御端子に、前記電源電圧よりも高い電圧の前記制御信号が供給され、
前記第1の後段側転送ゲートの制御端子に供給される前記第1制御信号と、前記第2の後段側転送ゲートの制御端子に供給される第2制御信号とは、前記CMOS論理回路を介して生成されることを特徴とする撮像回路装置。
The imaging circuit device according to claim 1,
The pixel portion has a first light receiving element and a second light receiving element,
The readout circuit unit includes:
A first front transfer gate whose one end is connected to the first light receiving element;
A second front transfer gate having one end connected to the second light receiving element;
A first rear transfer gate to which the other end of the first front transfer gate is connected;
A second rear transfer gate to which the other end of the second front transfer gate is connected;
Including
The control signal having a voltage higher than the power supply voltage is supplied to a common control terminal of the first front-stage transfer gate and the second front-stage transfer gate,
The first control signal supplied to the control terminal of the first rear transfer gate and the second control signal supplied to the control terminal of the second rear transfer gate are connected via the CMOS logic circuit. An imaging circuit device characterized by being generated.
請求項1に記載の撮像回路装置において、
前記画素部は、第1〜第4の受光素子を有し、
前記読み出し回路部は、
前記第1の受光素子に一端が接続される第1の前段側転送ゲートと、
前記第2の受光素子に一端が接続される第2の前段側転送ゲートと、
前記第3の受光素子に一端が接続される第3の前段側転送ゲートと、
前記第4の受光素子に一端が接続される第4の前段側転送ゲートと、
前記第1の前段側転送ゲートの他端が接続される第1の後段側転送ゲートと、
前記第2の前段側転送ゲートの他端が接続される第2の後段側転送ゲートと、
前記第3の前段側転送ゲートの他端が接続される第3の後段側転送ゲートと、
前記第4の前段側転送ゲートの他端が接続される第4の後段側転送ゲートと、
を含み、
前記第1の前段側転送ゲート及び前記第2の前段側転送ゲートの共通制御端子に、前記電源電圧よりも高い電圧の前記制御信号が供給され、
前記第1の後段側転送ゲートの制御端子に供給される前記第1制御信号と、前記第2の後段側転送ゲートの制御端子に供給される第2制御信号と、前記第3の後段側転送ゲートの制御端子に供給される第3制御信号と、前記第4の後段側転送ゲートの制御端子に供給される第4制御信号とは、前記CMOS論理回路を介して生成されることを特徴とする撮像回路装置。
The imaging circuit device according to claim 1,
The pixel portion includes first to fourth light receiving elements,
The readout circuit unit includes:
A first front transfer gate whose one end is connected to the first light receiving element;
A second front transfer gate having one end connected to the second light receiving element;
A third front-side transfer gate having one end connected to the third light receiving element;
A fourth front-side transfer gate having one end connected to the fourth light receiving element;
A first rear transfer gate to which the other end of the first front transfer gate is connected;
A second rear transfer gate to which the other end of the second front transfer gate is connected;
A third rear transfer gate to which the other end of the third front transfer gate is connected;
A fourth rear transfer gate to which the other end of the fourth front transfer gate is connected;
Including
The control signal having a voltage higher than the power supply voltage is supplied to a common control terminal of the first front-stage transfer gate and the second front-stage transfer gate,
The first control signal supplied to the control terminal of the first subsequent-stage transfer gate, the second control signal supplied to the control terminal of the second subsequent-stage transfer gate, and the third subsequent-stage transfer The third control signal supplied to the control terminal of the gate and the fourth control signal supplied to the control terminal of the fourth rear transfer gate are generated through the CMOS logic circuit. An imaging circuit device.
請求項8に記載の撮像回路装置において、
前記第1〜第4の後段側転送トランジスターの他端側のフローティングディフュージョンのノードに一端が接続されるリセットトランジスターと、
平面視にて、前記フローティングディフュージョンに接続された共通配線と、前記第1の後段側転送ゲートに前記第1の制御信号を供給する第1制御信号配線との間に設けられ、前記リセットトランジスターのゲートに接続されるリセット制御信号線と、
平面視にて、前記共通配線と、前記第4の後段側転送ゲートに前記第4の制御信号を供給する第4制御信号配線との間に設けられるシールド線と、
をさらに有することを特徴とする撮像回路装置。
The imaging circuit device according to claim 8,
A reset transistor having one end connected to a floating diffusion node on the other end of the first to fourth rear transfer transistors;
In plan view, provided between the common wiring connected to the floating diffusion and the first control signal wiring for supplying the first control signal to the first rear transfer gate, the reset transistor A reset control signal line connected to the gate;
A shield line provided between the common wiring and a fourth control signal wiring for supplying the fourth control signal to the fourth rear transfer gate in a plan view;
An image pickup circuit device further comprising:
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の撮像回路装置を一つ有し、または直列接続された複数の前記撮像回路装置を有することを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising one imaging circuit device according to any one of claims 1 to 9, or a plurality of imaging circuit devices connected in series.
JP2015064557A 2015-03-26 2015-03-26 Imaging circuit device and electronic device Expired - Fee Related JP6520293B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015064557A JP6520293B2 (en) 2015-03-26 2015-03-26 Imaging circuit device and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015064557A JP6520293B2 (en) 2015-03-26 2015-03-26 Imaging circuit device and electronic device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016184871A true JP2016184871A (en) 2016-10-20
JP6520293B2 JP6520293B2 (en) 2019-05-29

Family

ID=57241902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015064557A Expired - Fee Related JP6520293B2 (en) 2015-03-26 2015-03-26 Imaging circuit device and electronic device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6520293B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009272820A (en) * 2008-05-02 2009-11-19 Konica Minolta Opto Inc Solid-state imaging device
JP2010177321A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Sony Corp Solid-state image capturing apparatus, driving method thereof, and electronic apparatus
JP2011199816A (en) * 2010-02-26 2011-10-06 Sony Corp Solid-state image pickup apparatus, driving method for solid-state image pickup apparatus, and electronic device
JP2013150232A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Sony Corp Solid-state image sensor, signal processing method and electronic apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009272820A (en) * 2008-05-02 2009-11-19 Konica Minolta Opto Inc Solid-state imaging device
JP2010177321A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Sony Corp Solid-state image capturing apparatus, driving method thereof, and electronic apparatus
JP2011199816A (en) * 2010-02-26 2011-10-06 Sony Corp Solid-state image pickup apparatus, driving method for solid-state image pickup apparatus, and electronic device
JP2013150232A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Sony Corp Solid-state image sensor, signal processing method and electronic apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP6520293B2 (en) 2019-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5358136B2 (en) Solid-state imaging device
EP1515540B1 (en) Semiconductor device, and control method and device for driving unit component of semiconductor device
JP6668728B2 (en) Photoelectric conversion element, image reading device, and image forming device
KR101679858B1 (en) Solid-state imaging device, method of driving the same, and electronic system including the device
US8400544B2 (en) Solid-state imaging device and camera
US6903771B2 (en) Image pickup apparatus
JP4479736B2 (en) Imaging device and camera
JP5257134B2 (en) Solid-state imaging device and imaging apparatus including the same
US8599295B2 (en) Imaging element and imaging device with constant current source gate-to-source potential difference
CN110191295B (en) CMOS image sensor clamping method using partitioned bit lines
JP2005295346A (en) Amplification type solid-state imaging apparatus
JP6477125B2 (en) Imaging circuit device and electronic apparatus
JP6485158B2 (en) Imaging circuit device and electronic apparatus
JP2006238444A (en) Active pixel image sensor
US9762839B2 (en) Image capturing apparatus, image capturing system, and method for driving image capturing apparatus
JP6451443B2 (en) Imaging circuit device and electronic apparatus
JP6520293B2 (en) Imaging circuit device and electronic device
US10321084B2 (en) Data transfer circuit, imaging circuit device, and electronic apparatus
WO2011064921A1 (en) Solid-state image pickup device, method for driving same, and image pickup device
JP5429345B2 (en) Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP6643656B2 (en) Solid-state imaging device
KR100683396B1 (en) Method for interlace scanning pixel array in image sensor
JP4655785B2 (en) Driving method of solid-state imaging device
JP2009253929A (en) Photoelectric converter, image sensor, and image processor
JP2010056401A (en) Solid-state imaging device and imaging system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180322

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181211

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190320

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190415

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6520293

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees