JP2017157929A - Solid-state image pickup device and image reading device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pickup device capable of reducing reset noise, without lowering charge conversion efficiency.SOLUTION: A solid-state image pickup device includes a pixel circuit having a photoelectric conversion element generating charges according to incident light, a transfer element for transferring charges to a floating diffusion region, a first amplifier element for outputting the charges, transferred to the floating diffusion region, while amplifying, and a first reset element for initializing the floating diffusion region and photoelectric conversion element, a capacitance circuit connected with the output side of the first reset element, and provided with a capacitive element for accumulating the reset level and signal level of the photoelectric conversion element, and a control circuit for controlling operation of the pixel circuit and capacitance circuit. Before the control circuit controls the capacitive element to accumulate the reset level or signal level, initialization is executed by the first reset element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、固体撮像装置及び画像読取装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and an image reading device.

複写機などのイメージスキャナーを搭載する装置において、光電変換デバイスとして用いられるCMOSセンサなどの固体撮像装置は、画素を構成する光電変換デバイスを備える画素回路及び画素回路を駆動する駆動回路及び信号処理回路などを備える。固体撮像装置は、複数の画素回路を備えるカラム構成を採用し、駆動回路や信号処理回路を各カラムに対応させるよう構成される。   In an apparatus equipped with an image scanner such as a copying machine, a solid-state imaging device such as a CMOS sensor used as a photoelectric conversion device includes a pixel circuit including a photoelectric conversion device that constitutes a pixel, a drive circuit that drives the pixel circuit, and a signal processing circuit Etc. The solid-state imaging device employs a column configuration including a plurality of pixel circuits, and is configured so that a drive circuit and a signal processing circuit correspond to each column.

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサは、CMOSロジックと同じく単一の低電圧により動作し、汎用のCMOSプロセスを応用して製造できる。   A CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor operates with a single low voltage like a CMOS logic, and can be manufactured by applying a general-purpose CMOS process.

CMOSセンサを用いたラインセンサは、画素回路を主走査方向に一次元に配列し、スキャン対象物を副走査方向へ相対的に移動させながら画像を読み取る。この場合、ラインセンサの位置を副走査方向において1ライン分進める間(時間)に、その1ライン分の全ての画素(受光素子)の光電変換と、これにより蓄積された電荷の読み出しを順次行う。   In a line sensor using a CMOS sensor, pixel circuits are arranged one-dimensionally in the main scanning direction, and an image is read while relatively moving the scan target in the sub-scanning direction. In this case, while the position of the line sensor is advanced by one line in the sub-scanning direction (time), photoelectric conversion of all pixels (light receiving elements) for the one line and readout of the accumulated charges are sequentially performed. .

このように、ラインセンサを移動させながら画像データを取得する場合、電荷の蓄積から電荷読み出しまでを速くする必要がある。そこで、CMOSセンサを用いたラインセンサは、電子シャッター方式としてグローバルシャッター方式を用いる。   As described above, when acquiring the image data while moving the line sensor, it is necessary to accelerate the charge accumulation to the charge readout. Therefore, a line sensor using a CMOS sensor uses a global shutter system as an electronic shutter system.

ラインセンサは、画素の配列が1次元方向であるため、蓄積した電荷を保持しておくための電荷蓄積容量を画素近傍の周辺領域に配置することができる。このため、グローバルシャッター方式のラインセンサの場合は、エリアセンサと比べて、大きな電荷蓄積容量を備えることができる。この電荷蓄積用容量をフローティングディフュージョン(FD:Floating Diffusion)領域に挿入する場合、電荷変換効率と電荷保持時間の関係はトレードオフになる。   In the line sensor, since the arrangement of pixels is one-dimensional, a charge storage capacitor for holding the accumulated charge can be arranged in a peripheral region near the pixel. For this reason, the global shutter type line sensor can have a larger charge storage capacity than the area sensor. When this charge storage capacitor is inserted into a floating diffusion (FD) region, the relationship between charge conversion efficiency and charge retention time is a trade-off.

そこで、電荷変換効率と電荷保持時間を両立させるために、増幅トランジスタと選択トランジスタの間に電荷保持容量を設けて、電荷蓄積容量を増加させる固体撮像素子が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   Therefore, in order to achieve both charge conversion efficiency and charge retention time, a solid-state imaging device is known in which a charge retention capacitor is provided between an amplification transistor and a selection transistor to increase the charge storage capacitance (for example, Patent Document 1). See).

ところが、特許文献1の固体撮像素子のように、電荷蓄積容量を増加させると、電荷蓄積時に発生するリセットノイズが大きくなる。   However, when the charge storage capacity is increased as in the solid-state imaging device of Patent Document 1, reset noise generated during charge storage increases.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電荷変換効率を低下させることなくリセットノイズを低減させることを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to reduce reset noise without lowering charge conversion efficiency.

本発明は、固体撮像装置に関するものであって、入射光に応じて電荷を発生する光電変換素子、前記電荷をフローティングディフュージョン領域に転送する転送素子、前記フローティングディフュージョン領域に転送された前記電荷を増幅して出力する第1増幅素子、前記フローティングディフュージョン領域及び前記光電変換素子を初期化する第1リセット素子を備える画素回路と、前記第1増幅素子の出力側に接続され、前記光電変換素子のリセットレベルと信号レベルを蓄積する容量素子を備える容量回路と、前記画素回路と前記容量回路の動作を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記リセットレベル又は前記信号レベルを前記容量素子に蓄積させる前に前記第1リセット素子による初期化を実行する、ことを特徴とする。   The present invention relates to a solid-state imaging device, a photoelectric conversion element that generates a charge in response to incident light, a transfer element that transfers the charge to a floating diffusion region, and amplifies the charge transferred to the floating diffusion region. A pixel circuit including a first amplifying element to be output, a floating diffusion region and a first reset element for initializing the photoelectric conversion element, and a reset circuit for the photoelectric conversion element connected to an output side of the first amplifying element. A capacitor circuit including a capacitor element for storing a level and a signal level; and a control circuit for controlling the operation of the pixel circuit and the capacitor circuit, wherein the control circuit sets the reset level or the signal level to the capacitor element. And performing initialization by the first reset element before storing in the memory. .

本発明によれば、電荷変換効率を低下させることなくリセットノイズを低減させることができる。   According to the present invention, reset noise can be reduced without lowering the charge conversion efficiency.

本発明の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の回路構成を模式的に示す回路図である。1 is a circuit diagram schematically showing a circuit configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る画素回路及びメモリ回路の回路構成の例を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an example of circuit composition of a pixel circuit and a memory circuit concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る画素回路及びメモリ回路の回路構成の別例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of the circuit structure of the pixel circuit and memory circuit which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の動作タイミングの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 the operation timing of the solid-state imaging device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の動作タイミングの別例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another example of the operation timing of the solid-state imaging device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の動作タイミングのさらなる別例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the further another example of the operation timing of the solid-state imaging device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の動作タイミングのさらなる別例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the further another example of the operation timing of the solid-state imaging device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の動作タイミングのさらなる別例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the further another example of the operation timing of the solid-state imaging device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の動作タイミングのさらなる別例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the further another example of the operation timing of the solid-state imaging device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の初期化レベルの例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the initialization level of the solid-state imaging device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の初期化レベルの別例を説明する図である。It is a figure explaining another example of the initialization level of the solid-state imaging device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の初期化レベルのさらなる例を説明する図である。It is a figure explaining the further example of the initialization level of the solid-state imaging device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像読取装置の外観を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating an appearance of an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention.

●固体撮像装置の構成
以下、本発明に係る固体撮像装置の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示したブロック図である。図1において、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ1はCMOSプロセスにより形成した固体撮像装置である。CMOSセンサ1は、画素アレイ部10と、メモリアレイ部20と、列信号処理部30と、水平駆動回路40と、垂直駆動回路50と、制御部60と、第1定電流部70と、第2定電流部80と、を備える。
Configuration of Solid-State Imaging Device Hereinafter, embodiments of the solid-state imaging device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a solid-state imaging device according to this embodiment. In FIG. 1, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor 1 is a solid-state imaging device formed by a CMOS process. The CMOS sensor 1 includes a pixel array unit 10, a memory array unit 20, a column signal processing unit 30, a horizontal drive circuit 40, a vertical drive circuit 50, a control unit 60, a first constant current unit 70, 2 constant current unit 80.

画素アレイ部10は、複数の受光素子を備える画素回路である。受光素子は、入射光を電気エネルギーに変換し、入射光の強さに応じて電荷を発生させる光電変換素子である。受光素子により発生した電荷は、フロートディフュージョン領域に転送される。フロートディフュージョン領域に転送された電荷は、第1定電流部70からの供給電源により動作する増幅回路を介して、メモリアレイ部20へ出力される。なお、画素アレイ部10の詳細な構成については、後述する。   The pixel array unit 10 is a pixel circuit including a plurality of light receiving elements. The light receiving element is a photoelectric conversion element that converts incident light into electrical energy and generates electric charge according to the intensity of the incident light. The charge generated by the light receiving element is transferred to the float diffusion region. The charges transferred to the float diffusion region are output to the memory array unit 20 through an amplifier circuit that operates with a power supply from the first constant current unit 70. A detailed configuration of the pixel array unit 10 will be described later.

メモリアレイ部20は、画素アレイ部10から出力される「リセットレベル」と「信号レベル」に係る電荷を蓄積する容量素子を備える。この容量素子は、電荷蓄積容量ともいわれる。また、メモリアレイ部20は、容量素子への電荷の蓄積と容量素子に蓄積された電荷の読み出しを所定の動作タイミングで実行するためのスイッチング素子を備えている。   The memory array unit 20 includes a capacitive element that accumulates charges related to “reset level” and “signal level” output from the pixel array unit 10. This capacitive element is also called a charge storage capacitor. In addition, the memory array unit 20 includes a switching element for executing charge accumulation in the capacitor element and reading of the charge accumulated in the capacitor element at a predetermined operation timing.

メモリアレイ部20は、容量素子から読み出された電荷を、第2定電流部80からの供給電源により動作する増幅回路を介して、列信号処理部30へ出力する。なお、メモリアレイ部20の詳細な構成については、後述する。   The memory array unit 20 outputs the electric charge read from the capacitive element to the column signal processing unit 30 via an amplifier circuit that is operated by a power supply from the second constant current unit 80. The detailed configuration of the memory array unit 20 will be described later.

列信号処理部30は、メモリアレイ部20から出力されたリセットレベルと信号レベルに対する各種信号処理を実行する回路を備える。例えば、相関二重サンプリング(CDS:Correlated Double Sampling)回路、アナログ−デジタル変換回路、及び一時的にデジタル信号を保持するバッファ回路、などを備える。   The column signal processing unit 30 includes a circuit that performs various signal processing on the reset level and signal level output from the memory array unit 20. For example, a correlated double sampling (CDS) circuit, an analog-digital conversion circuit, and a buffer circuit that temporarily holds a digital signal are provided.

水平駆動回路40は、列信号処理部30のバッファ回路に保持されたデジタル信号を読み出して水平方向に転送する。水平駆動回路40から転送(出力)されたデジタル信号は、画像データとして後段の処理に用いられる。   The horizontal driving circuit 40 reads out the digital signal held in the buffer circuit of the column signal processing unit 30 and transfers it in the horizontal direction. The digital signal transferred (output) from the horizontal drive circuit 40 is used as image data for subsequent processing.

垂直駆動回路50は、画素アレイ部10のリセットレベルと信号レベルをメモリアレイ部20に転送するタイミングと、メモリアレイ部20に蓄積されたリセットレベルと信号レベルを列信号処理部30に出力するタイミングと、を制御する。なお、画素アレイ部10のリセットレベルと信号レベルをメモリアレイ部20に転送するタイミングは、電荷書き込みタイミングともいう。メモリアレイ部20に蓄積されたリセットレベルと信号レベルを列信号処理部30に出力するタイミングは、電荷読み出しタイミングともいう。   The vertical driving circuit 50 transfers the reset level and signal level of the pixel array unit 10 to the memory array unit 20, and outputs the reset level and signal level accumulated in the memory array unit 20 to the column signal processing unit 30. And control. The timing at which the reset level and signal level of the pixel array unit 10 are transferred to the memory array unit 20 is also referred to as charge write timing. The timing at which the reset level and the signal level stored in the memory array unit 20 are output to the column signal processing unit 30 is also referred to as charge read timing.

また、垂直駆動回路50は、メモリアレイ部20におけるリセットレベルと信号レベルの蓄積及び出力のタイミングと、画素アレイ部10とメモリアレイ部20の初期化のタイミングと、を制御する。さらに、垂直駆動回路50は、列信号処理部30に対して、メモリアレイ部20から出力されたリセットレベルと信号レベルの信号処理タイミングを制御する。   Further, the vertical drive circuit 50 controls reset and signal level accumulation and output timings in the memory array unit 20 and initialization timings of the pixel array unit 10 and the memory array unit 20. Further, the vertical drive circuit 50 controls the signal processing timing of the reset level and the signal level output from the memory array unit 20 with respect to the column signal processing unit 30.

制御部60は、垂直駆動回路50と水平駆動回路40の各処理動作のタイミングを制御する制御回路である。即ち、CMOSセンサ1に係る上記の各部及び各回路の動作タイミングの制御は、制御部60に基づくものである。   The control unit 60 is a control circuit that controls the timing of each processing operation of the vertical drive circuit 50 and the horizontal drive circuit 40. That is, the control of the operation timing of each of the above-described units and circuits related to the CMOS sensor 1 is based on the control unit 60.

第1定電流部70は、画素アレイ部10が備える増幅回路に対する定電流源である。第2定電流部80は、メモリアレイ部20が備える増幅回路に対する定電流源である。   The first constant current unit 70 is a constant current source for the amplifier circuit included in the pixel array unit 10. The second constant current unit 80 is a constant current source for the amplifier circuit included in the memory array unit 20.

●固体撮像装置の詳細な構成
図2は、本実施形態に係るCMOSセンサ1の回路構成を模式的に示す回路図である。図2において、CMOSセンサ1が備える画素アレイ部10は、複数の画素ブロック11を備えている。画素ブロック11のそれぞれは、複数の画素110を備えている。1つの画素ブロック11は、複数(図1において6個)の画素110が含んで一組を構成する。
Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing a circuit configuration of the CMOS sensor 1 according to this embodiment. In FIG. 2, the pixel array unit 10 included in the CMOS sensor 1 includes a plurality of pixel blocks 11. Each of the pixel blocks 11 includes a plurality of pixels 110. One pixel block 11 includes a plurality of (six in FIG. 1) pixels 110 to form a set.

CMOSセンサ1がラインセンサであれば、画素アレイ部10における画素ブロック11の配列は、一次元配列である。その配列は、例えば列方向において数千画素分になる。CMOSセンサ1をスキャナなどの画像読み取り装置に搭載したときは、主走査方向に1ライン分の画像データを読み取りながら、被読み取り物を相対的に副走査方向へ移動させる。このような相対移動とともに複数のラインデータを次々と取得し、2次元の画像データを取得する。なお、画素アレイ部10が複数備える画素110は、それぞれが光電変換部として機能する。   If the CMOS sensor 1 is a line sensor, the arrangement of the pixel blocks 11 in the pixel array unit 10 is a one-dimensional arrangement. The arrangement is, for example, several thousand pixels in the column direction. When the CMOS sensor 1 is mounted on an image reading device such as a scanner, the object to be read is relatively moved in the sub-scanning direction while reading image data for one line in the main scanning direction. With such relative movement, a plurality of line data are acquired one after another, and two-dimensional image data is acquired. Note that each of the pixels 110 included in the pixel array unit 10 functions as a photoelectric conversion unit.

メモリアレイ部20は、複数のメモリブロック21を複数備えている。メモリブロック21のそれぞれは、複数のメモリ回路210備えている。1つのメモリブロック21は、1つの画素ブロック11に対応している。1つのメモリブロック21が備える複数のメモリ回路210のそれぞれは、1つの画素ブロックが備える複数の画素110に1対1の関係で対応し、一組を構成する。   The memory array unit 20 includes a plurality of memory blocks 21. Each of the memory blocks 21 includes a plurality of memory circuits 210. One memory block 21 corresponds to one pixel block 11. Each of the plurality of memory circuits 210 included in one memory block 21 corresponds to the plurality of pixels 110 included in one pixel block in a one-to-one relationship, and constitutes one set.

また、メモリブロック21は、垂直駆動回路50からのタイミング制御に応じて、画素110及びメモリ回路210の動作タイミングを選択する選択スイッチ120を備えている。なお、メモリブロック21が複数備えるメモリ回路210は、それぞれが電荷蓄積部として機能する。   Further, the memory block 21 includes a selection switch 120 that selects the operation timing of the pixel 110 and the memory circuit 210 in accordance with the timing control from the vertical drive circuit 50. Note that each of the memory circuits 210 provided in the memory block 21 functions as a charge storage unit.

図2に示すとおり、画素ブロック11とメモリブロック21の組は、それぞれ光の三原色である赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に対応する信号を出力する機能を備える。例えば画素ブロック11は、6個の画素110(R画素110R0、R画素110R1、G画素110G0、G画素110G1、B画素110B0、B画素110B1)を備える。これに対応するように、メモリブロック21は、6個のメモリ回路210(Rメモリ回路210R0、Rメモリ回路210R1、Gメモリ回路210G0、Gメモリ回路210G1、Bメモリ回路210B0、Bメモリ回路210B1)を備えている。 As shown in FIG. 2, the set of the pixel block 11 and the memory block 21 has a function of outputting signals corresponding to the three primary colors red (R), green (G), and blue (B). . For example, the pixel block 11 includes six pixels 110 (R pixel 110 R0 , R pixel 110 R1 , G pixel 110 G0 , G pixel 110 G1 , B pixel 110 B0 , B pixel 110 B1 ). Corresponding to this, the memory block 21 includes six memory circuits 210 (R memory circuit 210 R0 , R memory circuit 210 R1 , G memory circuit 210 G0 , G memory circuit 210 G1 , B memory circuit 210 B0 , B A memory circuit 210 B1 ).

R画素110R0とR画素110R1は、赤色の光を透過させるカラーフィルタとオンチップマイクロレンズを備えている。同様に、G画素110G0とG画素110G1は、緑色の光を透過させるカラーフィルタとオンチップマイクロレンズを備えている。また、B画素110B0とB画素110B1は、青色の光を透過させるカラーフィルタとオンチップマイクロレンズを備えている。 The R pixel 110 R0 and the R pixel 110 R1 include a color filter that transmits red light and an on-chip microlens. Similarly, the G pixel 110 G0 and the G pixel 110 G1 include a color filter that transmits green light and an on-chip microlens. The B pixel 110 B0 and the B pixel 110 B1 include a color filter that transmits blue light and an on-chip microlens.

1つの画素ブロック11は、3色の色フィルタを1組にして、各色に対応する画素110の2つを1単位としている。メモリブロック21は、画素110の1単位に対応する組を1単位としている。これらの構成によって、CMOSセンサ1は、カラー画像を読み取ることができる。   One pixel block 11 is a set of three color filters, and two pixels 110 corresponding to each color are used as one unit. The memory block 21 has a unit corresponding to one unit of the pixel 110 as one unit. With these configurations, the CMOS sensor 1 can read a color image.

なお、R画素110R0とR画素110R1の構成は、同じである。また、G画素110G0、G画素110G1、B画素110B0、B画素110B1の構成は、受光する光の色を定めるカラーフィルタが異なるのみで、その他はR画素110R0と同じである。同様に、Rメモリ回路210R0とRメモリ回路210R1の構成は同じであって、Gメモリ回路210G0、Gメモリ回路210G1、B画素110B0、B画素110B1も同じである。 The configurations of the R pixel 110 R0 and the R pixel 110 R1 are the same. Further, the configurations of the G pixel 110 G0 , the G pixel 110 G1 , the B pixel 110 B0 , and the B pixel 110 B1 are the same as those of the R pixel 110 R0 except that the color filters that determine the color of light to be received are different. Similarly, the configurations of the R memory circuit 210 R0 and the R memory circuit 210 R1 are the same, and the G memory circuit 210 G0 , the G memory circuit 210 G1 , the B pixel 110 B0 , and the B pixel 110 B1 are also the same.

したがって、以下の説明では、R画素110R0とRメモリ回路210R0の組を代表例として用いることとする。なお、以下の説明において、上記すべての画素110及びメモリ回路210に共通する事項を説明するときは、単に「画素110」及び「メモリ回路210」と表記することもある。 Therefore, in the following description, a set of the R pixel 110 R0 and the R memory circuit 210 R0 is used as a representative example. In the following description, when the matters common to all the pixels 110 and the memory circuit 210 are described, they may be simply referred to as “pixel 110” and “memory circuit 210”.

なお、図1においてCMOSセンサ1における1カラムの構成に含まれる画素110とメモリ回路210は、6個を例示している。本実施形態に係るCMOSセンサ1における画素110をメモリ回路210がカラム構成に含まれる数は、この例に限定されるものではない。   In FIG. 1, six pixels 110 and six memory circuits 210 included in the configuration of one column in the CMOS sensor 1 are illustrated. The number of pixels 110 included in the column configuration of the pixels 110 in the CMOS sensor 1 according to the present embodiment is not limited to this example.

画素110とメモリ回路210は、一体的に動作する。ここで、画素110とメモリ回路210の動作の概略を説明する。読み取り対象に対応した電荷を画素110が発生させる。この電荷に基づく信号レベルと、画素110を初期化したときの状態に基づくリセットレベルと、を画素110がメモリ回路210に転送する。   The pixel 110 and the memory circuit 210 operate integrally. Here, an outline of operations of the pixel 110 and the memory circuit 210 will be described. The pixel 110 generates a charge corresponding to the reading target. The pixel 110 transfers the signal level based on this charge and the reset level based on the state when the pixel 110 is initialized to the memory circuit 210.

メモリ回路210は、画素110から転送された信号レベルとリセットレベルを容量素子において蓄積する。また、所定のタイミングにおいて、容量素子から読み出して、列信号処理部30へ出力する。これら動作のタイミングは、垂直駆動回路50を介した制御部60の制御に基づく。   The memory circuit 210 stores the signal level and the reset level transferred from the pixel 110 in the capacitor. At a predetermined timing, the data is read from the capacitive element and output to the column signal processing unit 30. The timing of these operations is based on the control of the control unit 60 via the vertical drive circuit 50.

画素110からメモリ回路210へリセットレベルと信号レベルを転送する方式(電荷読み出し方式)は、グローバルシャッター方式が用いられる。また、メモリアレイ部20から列信号処理部30へリセットレベルと信号レベルを転送する方式(電荷読み出し方式)は、ローリングシャッター方式が用いられる。   A global shutter method is used as a method (charge reading method) for transferring the reset level and the signal level from the pixel 110 to the memory circuit 210. A rolling shutter method is used as a method (charge reading method) for transferring the reset level and the signal level from the memory array unit 20 to the column signal processing unit 30.

グローバルシャッター方式とは、画素アレイ部10が備える全ての画素ブロック11に対して露光開始と露光終了を同時に行い、全ての画素110から電荷を同時に読み出してメモリアレイ部20に転送する方式である。ローリングシャッター方式とは、画素アレイ部10が備える画素ブロック11における画素行ごとに、露光と電荷読み出しを行い、画素行ごとに順次電荷を読み出して、メモリアレイ部20に転送する方式である。   The global shutter method is a method in which the exposure start and the exposure end are simultaneously performed for all the pixel blocks 11 included in the pixel array unit 10, and the charges are simultaneously read from all the pixels 110 and transferred to the memory array unit 20. The rolling shutter method is a method in which exposure and charge reading are performed for each pixel row in the pixel block 11 included in the pixel array unit 10, and the charge is sequentially read for each pixel row and transferred to the memory array unit 20.

列信号処理部30は、メモリ回路210から出力されたリセットレベルおよび信号レベルをゲインアンプ301において増幅してCDS処理をする。その後、AD変換回路302においてデジタル信号へと変換する。変換されたデジタル信号は、ラインバッファ303に一時的に保持される。ラインバッファ303に保持されたデジタル信号は、水平駆動回路40により、制御部60の制御に基づく動作タイミングで順次読み出される。   The column signal processing unit 30 performs CDS processing by amplifying the reset level and the signal level output from the memory circuit 210 by the gain amplifier 301. Thereafter, the AD conversion circuit 302 converts it into a digital signal. The converted digital signal is temporarily held in the line buffer 303. The digital signals held in the line buffer 303 are sequentially read out by the horizontal drive circuit 40 at the operation timing based on the control of the control unit 60.

水平駆動回路40は、読み出したデジタル信号を水平方向に転送する。これにより、主走査方向1ライン分の画像データが得られる。この動作を副走査方向にスキャンしながら繰り返すことで、2次元の画像データを得ることができる。この場合、画素110からリセットレベルと信号レベルがメモリ回路210に転送されて蓄積され、読み出されて列信号処理部30において処理され、水平駆動回路40が出力するまでの時間が、主走査方向1ライン分のデータを取り出す周期(ライン周期)となる。   The horizontal drive circuit 40 transfers the read digital signal in the horizontal direction. Thereby, image data for one line in the main scanning direction is obtained. By repeating this operation while scanning in the sub-scanning direction, two-dimensional image data can be obtained. In this case, the reset level and the signal level from the pixel 110 are transferred to the memory circuit 210, accumulated, read out, processed in the column signal processing unit 30, and output from the horizontal drive circuit 40 in the main scanning direction. This is a cycle (line cycle) for extracting data for one line.

なお、メモリブロック21に蓄積されたリセットレベルと信号レベルの読み出しは、垂直駆動回路50の制御によって以下のような順番で行われる。まず、Rメモリ回路210R0からに蓄積されているリセットレベルが読み出された後に、同じRメモリ回路210R0に蓄積されている信号レベルが読み出される。これに続いて、Rメモリ回路210R1に蓄積されているリセットレベルが読み出されて、その後、同じRメモリ回路210R1に蓄積されている信号レベルが読み出される。 The reset level and the signal level stored in the memory block 21 are read in the following order under the control of the vertical drive circuit 50. First, after the reset level accumulated in the R memory circuit 210 R0 is read, the signal level stored in the same R memory circuit 210 R0 is read. Subsequently, the reset level stored in the R memory circuit 210 R1 is read out, and then the signal level stored in the same R memory circuit 210 R1 is read out.

これと同じ順番で、Gメモリ回路210G0、Gメモリ回路210G1、Bメモリ回路210B0、Bメモリ回路210B1、の順で、それぞれリセットレベルと信号レベルが読み出される。 In the same order, the reset level and the signal level are read in the order of the G memory circuit 210 G0 , the G memory circuit 210 G1 , the B memory circuit 210 B0 , and the B memory circuit 210 B1 .

●画素110とメモリ回路210の構成の例
次に、画素110とメモリ回路210の詳細な構成について、図3の回路図を用いて説明する。図3において、画素110は、R要素に対応するものを例示しているので、符号の末尾に「R」を付している。画素110Rは、フォトダイオード111と、転送ゲート112と、FD領域113と、FD領域113等を初期化する第1リセットトランジスタ114と、第1定電流部70からの供給電流により動作する第1増幅回路115と、を備える。
Example of Configuration of Pixel 110 and Memory Circuit 210 Next, a detailed configuration of the pixel 110 and the memory circuit 210 will be described with reference to the circuit diagram of FIG. In FIG. 3, since the pixel 110 exemplifies the pixel corresponding to the R element, “R” is added to the end of the reference numeral. The pixel 110 </ b> R includes a photodiode 111, a transfer gate 112, an FD region 113, a first reset transistor 114 that initializes the FD region 113 and the like, and a first amplification that operates by a supply current from the first constant current unit 70. Circuit 115.

なお、G要素に対応する画素110G及びB要素に対応する画素110Bにおいても、画素110Rと同様の構成を備えていて、第1定電流部70からの電流が供給されるように構成されている。これらの説明は省略する。   The pixel 110G corresponding to the G element and the pixel 110B corresponding to the B element also have the same configuration as the pixel 110R and are configured to be supplied with the current from the first constant current unit 70. . These descriptions are omitted.

フォトダイオード111は、受光素子であり、光電変換素子である。フォトダイオード111は、入射光における光エネルギーに応じて電荷を生じさせる素子である。フォトダイオード111において生じた電荷は、転送ゲート112を介してFD領域113に転送される。転送ゲート112は転送素子である。FD領域113に転送された電荷は、第1増幅素子を有する第1増幅回路115を介して電気信号として出力される。このときに出力される電気信号を「信号レベル」という。   The photodiode 111 is a light receiving element and a photoelectric conversion element. The photodiode 111 is an element that generates an electric charge according to light energy in incident light. The charge generated in the photodiode 111 is transferred to the FD region 113 through the transfer gate 112. The transfer gate 112 is a transfer element. The charge transferred to the FD region 113 is output as an electrical signal through the first amplifier circuit 115 having the first amplifier element. The electric signal output at this time is called “signal level”.

第1リセットトランジスタ114は、第1リセット素子である。FD領域113は、フローティングディフュージョン領域である。第1リセットトランジスタ114の動作によって、FD領域113に第1リセット電圧(VRT1)が印加されると、FD領域113とフォトダイオード111に生じて蓄積していた電荷は初期化される。   The first reset transistor 114 is a first reset element. The FD region 113 is a floating diffusion region. When the first reset voltage (VRT1) is applied to the FD region 113 by the operation of the first reset transistor 114, the charges generated and accumulated in the FD region 113 and the photodiode 111 are initialized.

この初期化された状態のFD領域113の電位は、第1増幅回路115を介して画素110から電気信号として出力される。このときに出力される電気信号を「リセットレベル」という。   The potential of the initialized FD region 113 is output as an electrical signal from the pixel 110 via the first amplifier circuit 115. The electric signal output at this time is called “reset level”.

即ち、信号レベルとは、画素110においてフォトダイオード111における画像読取り状態に応じて出力される電気信号である。また、リセットレベルとは、画素110においてフォトダイオード111の画像読取り状態ではなく、初期化された状態に応じて出力される電気信号である。   That is, the signal level is an electric signal output in accordance with the image reading state in the photodiode 111 in the pixel 110. In addition, the reset level is an electric signal that is output in accordance with the initialized state of the pixel 110, not the image reading state of the photodiode 111.

以下、信号レベルによってメモリアレイ部20の容量素子に蓄積され読み出される電荷についても「信号レベル」と表現する。同様に、リセットレベルによってメモリアレイ部20の容量素子に蓄積され読み出される電荷についても「リセットレベル」と表現する。   Hereinafter, the charge accumulated in and read from the capacitive element of the memory array unit 20 according to the signal level is also expressed as “signal level”. Similarly, the charge stored in and read from the capacitor element of the memory array unit 20 by the reset level is also expressed as “reset level”.

図3において、メモリアレイ部20を構成するメモリ回路210は、R要素に対応するものを例示しているので、符号の末尾に「R」を付している。メモリ回路210Rは、RGBにおいて共有する構成である選択スイッチ120と、リセットレベル容量211と、信号レベル容量212と、リセットレベル選択スイッチ213と、信号レベル選択スイッチ214と、メモリ回路選択スイッチ215と、を備える。   In FIG. 3, the memory circuit 210 constituting the memory array unit 20 exemplifies a circuit corresponding to the R element, so that “R” is added to the end of the reference numeral. The memory circuit 210R includes a selection switch 120, a reset level capacitor 211, a signal level capacitor 212, a reset level selection switch 213, a signal level selection switch 214, a memory circuit selection switch 215, and a configuration shared by RGB. Is provided.

また、メモリ回路210Rのメモリ回路選択スイッチ215には、第2定電流部80からの供給電流により動作する第2増幅回路221が接続されている。メモリ回路選択スイッチ215と第2増幅回路221の間には第2リセットトランジスタ220が配置されている。   The memory circuit selection switch 215 of the memory circuit 210 </ b> R is connected to a second amplifier circuit 221 that is operated by a current supplied from the second constant current unit 80. A second reset transistor 220 is disposed between the memory circuit selection switch 215 and the second amplifier circuit 221.

なお、G要素に対応するメモリ回路210G及びB要素に対応するメモリ回路210Bにおいても、メモリ回路210Rと同様の構成を備えていて、第2定電流部80からの電流が供給されるように構成されている。これらの説明は省略する。   Note that the memory circuit 210G corresponding to the G element and the memory circuit 210B corresponding to the B element also have the same configuration as that of the memory circuit 210R, and are configured so that the current from the second constant current unit 80 is supplied. Has been. These descriptions are omitted.

選択スイッチ120は、画素110からのリセットレベルと信号レベルの転送先させるメモリ回路210を選択するためのスイッチ素子である。選択スイッチ120の動作に応じて、画素110R、画素110B及び画素110Gからこれに対応するメモリ回路210への転送タイミングは制御される。   The selection switch 120 is a switch element for selecting the memory circuit 210 to which the reset level and signal level from the pixel 110 are transferred. In accordance with the operation of the selection switch 120, the transfer timing from the pixel 110R, the pixel 110B, and the pixel 110G to the corresponding memory circuit 210 is controlled.

リセットレベル選択スイッチ213は、リセットレベル容量211にリセットレベルを蓄積するとき、又は、リセットレベル容量211からリセットレベルを読み出すときに動作するスイッチである。信号レベル選択スイッチ214は、信号レベル容量212に信号レベルを蓄積するとき、又は、信号レベル容量212から信号レベルを読み出すときに動作するスイッチである。リセットレベル選択スイッチ213と信号レベル選択スイッチ214の動作タイミングは、制御部60の制御に基づいて垂直駆動回路50からの制御信号による。   The reset level selection switch 213 is a switch that operates when the reset level is stored in the reset level capacitor 211 or when the reset level is read from the reset level capacitor 211. The signal level selection switch 214 is a switch that operates when the signal level is accumulated in the signal level capacitor 212 or when the signal level is read from the signal level capacitor 212. The operation timing of the reset level selection switch 213 and the signal level selection switch 214 is based on a control signal from the vertical drive circuit 50 based on the control of the control unit 60.

メモリ回路選択スイッチ215は、メモリ回路210からリセットレベル又は信号レベルを読み出して後段の列信号処理部30へと出力するときに動作するスイッチである。メモリ回路選択スイッチ215の動作タイミングも、制御部60の制御に基づいて垂直駆動回路50からの制御信号による。   The memory circuit selection switch 215 is a switch that operates when the reset level or signal level is read from the memory circuit 210 and output to the column signal processing unit 30 at the subsequent stage. The operation timing of the memory circuit selection switch 215 is also based on a control signal from the vertical drive circuit 50 based on the control of the control unit 60.

第2リセットトランジスタ220は、メモリ回路210が備える容量素子に第2リセット電圧(VRT2)を印加して、各容量素子および回路配線における寄与容量を初期化するための第2リセット素子である。   The second reset transistor 220 is a second reset element for initializing contribution capacitance in each capacitor element and circuit wiring by applying a second reset voltage (VRT2) to the capacitor element included in the memory circuit 210.

メモリ回路210は、画素110が備える第1増幅回路115の出力側に接続され、複数の容量素子を備える容量回路である。   The memory circuit 210 is a capacitor circuit that is connected to the output side of the first amplifier circuit 115 included in the pixel 110 and includes a plurality of capacitor elements.

●画素110Rとメモリ回路210Rの動作
ここで、画素110Rとメモリ回路210Rの動作の流れについて、簡単に説明する。画素110Rとメモリ回路Rの動作は、すでに説明のとおり、制御部60の制御に基づいて行われる。まず、制御部60は、所定のタイミングで画素110Rの転送ゲート112又は第1リセットトランジスタ114を動作させて、画素110Rからメモリ回路210へ、リセットレベル又は信号レベルが出力させる。
[Operation of Pixel 110R and Memory Circuit 210R] Here, the operation flow of the pixel 110R and the memory circuit 210R will be briefly described. The operations of the pixel 110R and the memory circuit R are performed based on the control of the control unit 60 as already described. First, the control unit 60 operates the transfer gate 112 or the first reset transistor 114 of the pixel 110R at a predetermined timing to output a reset level or a signal level from the pixel 110R to the memory circuit 210.

また、制御部60は、画素110Rからの出力タイミングに合わせてメモリ回路210Rの選択スイッチ120を動作させ、同様にリセットレベル選択スイッチ213又は信号レベル選択スイッチ214を動作させる。これによって、リセットレベル又は信号レベルがそれぞれに対応する容量素子に蓄積される。   Further, the control unit 60 operates the selection switch 120 of the memory circuit 210R in accordance with the output timing from the pixel 110R, and similarly operates the reset level selection switch 213 or the signal level selection switch 214. As a result, the reset level or signal level is stored in the corresponding capacitive element.

また、制御部60は、所定のタイミングでメモリ回路210Rのメモリ回路選択スイッチ215とリセットレベル選択スイッチ213又は信号レベル選択スイッチ214を動作させる。これによって、リセットレベル又は信号レベルは、それぞれ第2増幅回路221を介して列信号処理部30が備えるゲインアンプ301に対し出力される。   Further, the control unit 60 operates the memory circuit selection switch 215 and the reset level selection switch 213 or the signal level selection switch 214 of the memory circuit 210R at a predetermined timing. Accordingly, the reset level or the signal level is output to the gain amplifier 301 provided in the column signal processing unit 30 via the second amplifier circuit 221.

また、制御部60の制御に基づいて、所定のタイミングにおいて、第2リセットトランジスタ220を動作させる。具体的には、第2リセット電圧(VRT2)をメモリ回路210の各容量に印加して、各容量が蓄積していた電荷を初期化する。   Further, based on the control of the control unit 60, the second reset transistor 220 is operated at a predetermined timing. Specifically, the second reset voltage (VRT2) is applied to each capacitor of the memory circuit 210, and the charge accumulated in each capacitor is initialized.

以上のように、CMOSセンサ1は制御部60が、各スイッチ素子の動作タイミングを制御することで、容量素子を含む全体的な初期化と、初期化に基づくリセットレベルの出力、又は、信号レベルの出力を、所定のタイミングで行うように制御する。   As described above, in the CMOS sensor 1, the control unit 60 controls the operation timing of each switch element, so that the overall initialization including the capacitive element, the output of the reset level based on the initialization, or the signal level Are controlled at a predetermined timing.

画素110からメモリ回路210へのリセットレベルと信号レベルの出力は、同時性が求められる。即ち、全ての画素110からメモリ回路210に向けてリセットレベルと信号レベルを転送する。したがって、画素110からメモリ回路210への転送(リセットレベルと信号レベル)は、グローバルシャッター方式に基づく動作になる。   The reset level and signal level output from the pixel 110 to the memory circuit 210 are required to be synchronized. That is, the reset level and the signal level are transferred from all the pixels 110 to the memory circuit 210. Therefore, the transfer (reset level and signal level) from the pixel 110 to the memory circuit 210 is based on the global shutter method.

なお、リセットレベルおよび信号レベルがメモリ回路210に蓄積された後は、同時性は不要である。そこで、各容量素子に蓄積しているリセットレベルと信号レベルを順次読み出すように、ローリング読み出し方式に基づく動作になる。   Note that simultaneity is unnecessary after the reset level and the signal level are accumulated in the memory circuit 210. Therefore, the operation is based on the rolling readout method so that the reset level and the signal level accumulated in each capacitor element are sequentially read out.

以上説明した本実施形態に係るCMOSセンサ1によれば、従来のリセットレベルと信号レベルの蓄積と読み出しを実行する処理とは異なるタイミングで、リセットレベルを取り出すための初期化とは別に初期化を実行することができる。これによって、リセットレベルや信号レベルの読み出し時(サンプリング時)におけるリセットノイズを低減させることができ、十分なリセット状態を確保することができる。即ち、画質の低下を抑えることができる。   According to the CMOS sensor 1 according to the present embodiment described above, the initialization is performed separately from the initialization for extracting the reset level at a timing different from the process of executing the accumulation and reading of the reset level and the signal level. Can be executed. Thereby, reset noise at the time of reading the reset level or signal level (during sampling) can be reduced, and a sufficient reset state can be secured. That is, it is possible to suppress deterioration in image quality.

また、本実施形態に係るCMOSセンサ1によれば、前のライン周期における残置成分の影響を抑えることができる。これは、リセットレベルや信号レベルのサンプリングより前段に初期化を実行することで、初期化不足による残置成分の混入を防ぐからである。   Further, according to the CMOS sensor 1 according to the present embodiment, the influence of the remaining component in the previous line cycle can be suppressed. This is because the initialization is executed before the reset level and the signal level sampling to prevent the remaining components from being mixed due to insufficient initialization.

また、本実施形態に係るCMOSセンサ1によれば、電荷の蓄積は全て画素回路の外部の容量素子で行うので、フロートディフュージョン領域の容量を最小限にすることができる。これによって、電荷の変換効率を低下させることなく、リセットノイズの影響を低減することができる。   Further, according to the CMOS sensor 1 according to the present embodiment, all charges are accumulated by the capacitive element outside the pixel circuit, so that the capacity of the float diffusion region can be minimized. As a result, the influence of reset noise can be reduced without reducing the charge conversion efficiency.

●画素110とメモリ回路210の構成の別例
ここで、本発明に係る固体撮像装置の別の実施形態に係るCMOSセンサ1aについて説明する。図4は、CMOSセンサ1aが備える画素110Rとメモリ回路210aRの構成を示す回路図である。すでに説明したCMOSセンサ1と同様の構成については、説明を省略する。また、図4において、G要素に対応するメモリ回路210aG及びB要素に対応するメモリ回路210aBにおいても、メモリ回路210aRと同様の構成を備えているので、説明を省略する。
Another Example of Configuration of Pixel 110 and Memory Circuit 210 Here, a CMOS sensor 1a according to another embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the pixel 110R and the memory circuit 210aR included in the CMOS sensor 1a. The description of the same configuration as that of the CMOS sensor 1 already described is omitted. In FIG. 4, the memory circuit 210aG corresponding to the G element and the memory circuit 210aB corresponding to the B element also have the same configuration as that of the memory circuit 210aR, and thus the description thereof is omitted.

CMOSセンサ1aが備えるメモリ回路210aRは、リセットレベル用の容量素子と信号レベル用の容量素子を設けずに共通の容量素子を設けて、この共通の容量素子をリセットレベルと信号レベルの蓄積及び読み出しに用いるように構成する。この場合、制御部60は、リセットレベルと信号レベルの蓄積及び書き込みのタイミングを時系列で制御する。   The memory circuit 210aR provided in the CMOS sensor 1a is provided with a common capacitive element without providing a capacitive element for a reset level and a capacitive element for a signal level, and this common capacitive element is stored and read out of a reset level and a signal level. It is comprised so that it may be used. In this case, the control unit 60 controls the timing of accumulation and writing of the reset level and the signal level in time series.

メモリ回路210aは、共通容量216に蓄積されたリセットレベル又は信号レベルの読み出しを完了するまでは、画素110からの信号レベル又はリセットレベルの転送と蓄積は行わない。リセットレベルと信号レベルを蓄積するための容量素子を共通化すると、リセットレベルと信号レベルを別々かつ同時の蓄積はできないからである。したがって、CMOSセンサ1aは、高速処理には適さない点があるが、容量素子を半分にできるから回路面積を縮小する点で効果を有する。   The memory circuit 210a does not transfer and store the signal level or reset level from the pixel 110 until the reading of the reset level or signal level stored in the common capacitor 216 is completed. This is because if the capacitive elements for storing the reset level and the signal level are shared, the reset level and the signal level cannot be stored separately and simultaneously. Therefore, the CMOS sensor 1a is not suitable for high-speed processing, but has an effect in reducing the circuit area because the capacitance element can be halved.

●固体撮像装置の第1制御方法
次に、本発明に係る固体撮像装置の制御方法の実施形態について説明する。ここでは、すでに説明したCMOSセンサ1(図3参照)の構成に基づいて、その動作を制御する方法について説明する。図5は、CMOSセンサ1の制御方法の例を示すタイミングチャートである。まず、説明に用いる符号について説明する。CMOSセンサ1の動作は、プリリセット期間と、メモリグローバル書き込み期間と、メモリローリング読み出し期間と、に区別される。プリリセット期間を示す符号を「A」、メモリグローバル書き込み期間を示す符号を「B」、メモリローリング読み出し期間を示す符号を「C」とする。
First Control Method for Solid-State Imaging Device Next, an embodiment of a control method for the solid-state imaging device according to the present invention will be described. Here, a method for controlling the operation of the CMOS sensor 1 (see FIG. 3) already described will be described. FIG. 5 is a timing chart showing an example of a control method of the CMOS sensor 1. First, reference numerals used in the description will be described. The operation of the CMOS sensor 1 is divided into a pre-reset period, a memory global write period, and a memory rolling read period. The code indicating the pre-reset period is “A”, the code indicating the memory global write period is “B”, and the code indicating the memory rolling read period is “C”.

プリリセット期間Aは、CMOSセンサ1を構成する素子(主に容量素子)の全体や、一部の素子に対して初期化を行う期間である。CMOSセンサ1における初期化は、メモリグローバル書き込み期間Bでも行うことはできる。しかし、プリリセット期間Aを設けることで、他の期間における「リセット」とは独立して「初期化」を行うことができる。これによって、いわゆるリセットノイズを低減することができる。   The pre-reset period A is a period in which the entire elements (mainly capacitive elements) constituting the CMOS sensor 1 or a part of the elements are initialized. Initialization in the CMOS sensor 1 can also be performed in the memory global write period B. However, by providing the pre-reset period A, “initialization” can be performed independently of “reset” in other periods. Thereby, so-called reset noise can be reduced.

メモリグローバル書き込み期間Bは、画素110からメモリ回路210の容量素子へのリセットレベル又は信号レベルを蓄積する期間である。メモリローリング読み出し期間Cはメモリ回路210の容量素子に蓄積されているリセットレベル又は信号レベルを読み出して、列信号処理部30へと出力する期間である。   The memory global writing period B is a period during which the reset level or signal level from the pixel 110 to the capacitor element of the memory circuit 210 is accumulated. The memory rolling read period C is a period during which the reset level or signal level stored in the capacitor element of the memory circuit 210 is read and output to the column signal processing unit 30.

図5において、符号「RT1」は、第1リセットトランジスタ114の動作タイミングを示す。符号「TX」は、転送ゲート112の動作タイミングを示す。符号「SL」は、選択スイッチ120の動作タイミングを示す。符号「Sres」は、リセットレベル選択スイッチ213の動作タイミングを示す。符号「Ssig」は、信号レベル選択スイッチ214の動作タイミングを示す。符号「RT2」は、第2リセットトランジスタ220の動作タイミングを示す。符号「SW」は、メモリ回路選択スイッチ215の動作タイミングを示す。   In FIG. 5, the symbol “RT1” indicates the operation timing of the first reset transistor 114. The symbol “TX” indicates the operation timing of the transfer gate 112. The symbol “SL” indicates the operation timing of the selection switch 120. The symbol “Sres” indicates the operation timing of the reset level selection switch 213. The symbol “Ssig” indicates the operation timing of the signal level selection switch 214. The symbol “RT2” indicates the operation timing of the second reset transistor 220. A symbol “SW” indicates an operation timing of the memory circuit selection switch 215.

上記の各符号において、それぞれのタイミングチャートを示す線分が「Hi」の区間は、それに対応するスイッチ及びゲート(図3参照)が動作して導通状態を維持する。即ち、各符号に対応する素子が「オン」の状態である。それ以外の区間は、スイッチ及びゲートは動作せず非導通状態を維持する。即ち、各符号に対応する素子が「オフ」の状態である。   In each of the above symbols, in a section where the line segment indicating each timing chart is “Hi”, the corresponding switch and gate (see FIG. 3) operate to maintain the conductive state. That is, the element corresponding to each code is in an “on” state. In other sections, the switch and the gate do not operate and the non-conducting state is maintained. That is, the element corresponding to each code is in an “off” state.

まず、プリリセット期間Aについて説明する。本実施形態に係る制御方法では、プリリセット期間Aは、メモリグローバル書き込み期間Bの直前の期間になる。したがって、プリリセット期間Aからメモリローリング読み出し期間Cまでの周期がライン周期になる。従来の固体撮像装置ではプリリセット期間Aに相当する期間はなく、メモリグローバル書き込み期間Bとメモリローリング読み出し期間Cがライン周期になる。   First, the pre-reset period A will be described. In the control method according to the present embodiment, the pre-reset period A is a period immediately before the memory global write period B. Therefore, the period from the pre-reset period A to the memory rolling read period C is a line period. In the conventional solid-state imaging device, there is no period corresponding to the pre-reset period A, and the memory global writing period B and the memory rolling reading period C are line cycles.

プリリセット期間Aでは、画素110とメモリ回路210が有する容量素子を初期化する。そこでまず、制御部60は、後段のメモリグローバル書き込みの対象となるメモリ回路210のSWをオンにする(時刻t1)。これによって、例えば、メモリ回路210Rが備えるメモリ回路選択スイッチ215が動作する。また、時刻t1において、SresとSsigを共にオンにして、メモリ回路210が備えるリセットレベル容量211と信号レベル容量212を導通させる。RT2は、すでにオンになっている。   In the pre-reset period A, the capacitor elements included in the pixel 110 and the memory circuit 210 are initialized. Therefore, first, the control unit 60 turns on the SW of the memory circuit 210 that is the target of subsequent memory global writing (time t1). Thereby, for example, the memory circuit selection switch 215 included in the memory circuit 210R operates. At time t1, both Sres and Ssig are turned on, and the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 included in the memory circuit 210 are made conductive. RT2 is already on.

したがって、リセットレベル容量211と信号レベル容量212には、第2リセットトランジスタ220を介して第2リセット電圧(VRT2)が印加される。これによって、メモリ回路210の容量素子や信号配線の寄生容量は、第2リセット電圧(VRT2)によって初期化される。   Accordingly, the second reset voltage (VRT2) is applied to the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 via the second reset transistor 220. As a result, the parasitic capacitance of the capacitive element and signal wiring of the memory circuit 210 is initialized by the second reset voltage (VRT2).

また、制御部60は、時刻t1の後、時刻t2までの間に、RT1をオンにしている。このときに画素110の容量(FD領域113)や信号配線の寄生容量は、第1リセット電圧(VRT1)によって初期化される。   In addition, the control unit 60 turns on RT1 between time t1 and time t2. At this time, the capacitance of the pixel 110 (FD region 113) and the parasitic capacitance of the signal wiring are initialized by the first reset voltage (VRT1).

以上のプリリセット期間Aにおいて、信号配線の寄生容量や電荷蓄積容量の全てをリセットすることができる。これによってCMOSセンサ1は、前段のライン周期において蓄積された電荷の影響を排除し、より正確なリセットレベルと信号レベルを用いて画像データの基になる信号を出力する。   In the pre-reset period A, all of the parasitic capacitance and charge storage capacitance of the signal wiring can be reset. As a result, the CMOS sensor 1 eliminates the influence of the charges accumulated in the preceding line cycle, and outputs a signal based on the image data using a more accurate reset level and signal level.

次に、メモリグローバル書き込み期間Bについて説明する。まず、制御部60は、SLをオンにする(時刻t2)。これによって選択スイッチ120が動作して電荷書き込みを行うメモリ回路210を決定する。また、制御部60は、時刻t2においてSresをオンにし、その後、RT1をオンにする。   Next, the memory global write period B will be described. First, the control unit 60 turns on SL (time t2). Accordingly, the selection switch 120 is operated to determine the memory circuit 210 that performs charge writing. In addition, the control unit 60 turns on Sres at time t2, and then turns on RT1.

これによって、画素110のリセット電圧(VRT1)がFD領域113に接続されて、FD領域113が初期化される。同時に、第1増幅回路115、選択スイッチ120、リセットレベル選択スイッチ213を介して、リセットレベル容量211にリセットレベルが蓄積される。その後、RT1をオフにして、Sresをオフにする。   As a result, the reset voltage (VRT1) of the pixel 110 is connected to the FD region 113, and the FD region 113 is initialized. At the same time, the reset level is accumulated in the reset level capacitor 211 via the first amplifier circuit 115, the selection switch 120, and the reset level selection switch 213. Thereafter, RT1 is turned off and Sres is turned off.

また、制御部60は、Sresをオフにした後に、Ssigをオンにし、これに続いてTXをオンにする。これによって、画素110のフォトダイオード111からの電荷は、転送ゲート112を介してFD領域113に転送される。同時に、第1増幅回路115、選択スイッチ120、信号レベル選択スイッチ214を介して、信号レベル容量212に信号レベルが蓄積される。その後、TXをオフにして、Ssigをオフにし、メモリグローバル書き込み期間Bの周期である時刻t3において、SLをオフにする。   In addition, after turning off Sres, the control unit 60 turns on Ssig, and subsequently turns on TX. As a result, the charge from the photodiode 111 of the pixel 110 is transferred to the FD region 113 via the transfer gate 112. At the same time, the signal level is accumulated in the signal level capacitor 212 via the first amplifier circuit 115, the selection switch 120, and the signal level selection switch 214. Thereafter, TX is turned off, Ssig is turned off, and SL is turned off at time t3 which is the cycle of the memory global write period B.

以上説明した時刻t2から時刻t3の間において、全ての画素110とこれに対応するメモリ回路210は、リセットレベルと信号レベルの容量素子への蓄積(書き込み)を終了する。ここまでの処理は、画素アレイ部10の全ての画素110において同時に行う電子シャッター制御を行うグローバルシャッター方式が用いられる。   From time t2 to time t3 described above, all the pixels 110 and the memory circuit 210 corresponding to the pixels 110 complete the accumulation (writing) of the reset level and the signal level in the capacitor. The process so far uses a global shutter system that performs electronic shutter control performed simultaneously in all the pixels 110 of the pixel array unit 10.

次に、メモリローリング読み出し期間Cについて説明する。制御部60が時刻t3においてSLをオフにした後、SWをオンにして該当するメモリ回路210を選択する(時刻t4)。これと同時に制御部60は、RT2をオフにする。   Next, the memory rolling read period C will be described. After the control unit 60 turns off SL at time t3, it turns on SW and selects the corresponding memory circuit 210 (time t4). At the same time, the control unit 60 turns off RT2.

次に、制御部60は、Sresをオンにする(時刻t5)。その後、時刻t6までの間において、リセットレベル容量211に蓄積されているリセットレベルを読み出して、第2増幅回路221を介して列信号処理部30に向けて出力する。リセットレベルの読み出しが完了すると(時刻t6)、次に、RT2をオンにする(時刻t7)。   Next, the control unit 60 turns on Sres (time t5). Thereafter, until the time t6, the reset level stored in the reset level capacitor 211 is read and output to the column signal processing unit 30 via the second amplifier circuit 221. When reading of the reset level is completed (time t6), RT2 is then turned on (time t7).

制御部60は、時刻t8までRT2をオンにする。この間において、第2増幅回路221の入力レベルが第2リセット電圧(VRT2)によって初期化される。制御部60は、第2増幅回路221の入力レベルの初期化に必要な期間(時刻t7から時刻t7)を経過したのち、RT2を再びオフにする。続いて、制御部60は、Ssigをオンにする(時刻t9)。   Control unit 60 turns on RT2 until time t8. During this time, the input level of the second amplifier circuit 221 is initialized by the second reset voltage (VRT2). The controller 60 turns off RT2 again after a period (time t7 to time t7) necessary for initializing the input level of the second amplifier circuit 221 has elapsed. Subsequently, the control unit 60 turns on Ssig (time t9).

Ssigがオンになっている間(時刻t10まで)、信号レベル容量212から信号レベルが読み出される。読み出された信号レベルは、第2増幅回路221を介して列信号処理部30に向けて出力される。制御部60は、信号レベルの読み出しが完了すると、Ssigをオフにする(時刻t10)。   While Ssig is on (until time t10), the signal level is read from the signal level capacitor 212. The read signal level is output to the column signal processing unit 30 via the second amplifier circuit 221. When the signal level reading is completed, the control unit 60 turns off Ssig (time t10).

その後、制御部60は、SWをオンにし、RT2をオンにする(時刻t11)。その後、次のプリリセット期間Aの始期(時刻t12)までが、メモリローリング読み出し期間Cとなる。以上の制御により、リセットレベルと信号レベルの読み出し完了する。読み出されたリセットレベルと信号レベルは、差分を抽出する相関二重サンプリング(CDS)が施される。なお、リセットレベルと信号レベルの読み出し順は、上記の説明と真逆であってよい。   Thereafter, the control unit 60 turns on SW and turns on RT2 (time t11). Thereafter, the memory rolling read period C is performed until the start of the next pre-reset period A (time t12). With the above control, reading of the reset level and the signal level is completed. The read reset level and signal level are subjected to correlated double sampling (CDS) for extracting a difference. Note that the read order of the reset level and the signal level may be exactly the reverse of the above description.

その後、制御部60は、再度、RT2をオンにする(時刻t12)。これによって、第2増幅回路221の入力レベルは、第2リセット電圧(VRT2)によって、初期化される。以上の制御は、複数の画素110に係るリセットレベルと信号レベルを順次読み出すので、ローリング読み出し方式である。以上のような処理を行う理由は、複数画素を同時に並列処理することで、より多くのカラム回路が必要になるからである。複数画素分を順次処理するローリング読み出しを用いる方が回路面積の点からも有利である。   Thereafter, the control unit 60 turns on RT2 again (time t12). As a result, the input level of the second amplifier circuit 221 is initialized by the second reset voltage (VRT2). The above control is a rolling readout method because the reset level and the signal level relating to the plurality of pixels 110 are sequentially read out. The reason for performing the processing as described above is that more column circuits are required by simultaneously processing a plurality of pixels in parallel. From the viewpoint of circuit area, it is advantageous to use rolling readout that sequentially processes a plurality of pixels.

以上の制御において、プリリセット期間Aの開始(時刻t1)からメモリローリング読み出し期間Cの終了(時刻t12)までを1ライン周期において全ての画素110に対して順次行う。これによって、リセットレベル容量211と信号レベル容量212に蓄積されているリセットレベルと信号レベルを十分に初期化した状態から、リセットレベルと信号レベルの蓄積と読み出しを行うことができる。   In the above control, the start from the pre-reset period A (time t1) to the end of the memory rolling readout period C (time t12) are sequentially performed for all the pixels 110 in one line cycle. Accordingly, the reset level and the signal level can be accumulated and read out from the state in which the reset level and the signal level accumulated in the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 are sufficiently initialized.

以上説明したとおりCMOSセンサ1は、リセットレベル容量211と信号レベル容量212を初期化するための専用の回路(第2リセットトランジスタ220)を備えている。また、CMOSセンサ1は、メモリグローバル書き込み期間Bの前に「プリリセット期間A」を設けている。プリリセット期間Aの間に、画素110とメモリ回路210が備える容量素子や回路配線の寄与容量などを初期化することができる。したがって、1ライン周期の読み出しを行うときに、前段のライン周期における信号の残留分の影響を低減することができる。   As described above, the CMOS sensor 1 includes a dedicated circuit (second reset transistor 220) for initializing the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212. Further, the CMOS sensor 1 is provided with a “pre-reset period A” before the memory global write period B. During the pre-reset period A, the capacitor elements included in the pixel 110 and the memory circuit 210, the contribution capacitance of the circuit wiring, and the like can be initialized. Therefore, the influence of the residual signal in the preceding line cycle can be reduced when reading out in one line cycle.

●本実施形態に係る効果の説明
リセットレベル容量211や信号レベル容量212は、容量ばらつきや容量素子自体のリークを考慮すると、それぞれの容量値は大きい方が有利である。しかし、これらの容量を単に大きくするだけでは、電荷が蓄えられる前段の処理(前ライン周期)において読み出されたはずの電荷の残留分の影響が残る可能性がある。
Description of Effects According to this Embodiment It is advantageous that each of the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 has a larger capacitance value in consideration of capacitance variation and leakage of the capacitor element itself. However, if these capacitances are simply increased, there is a possibility that the influence of the residual charge that should have been read out in the previous process (previous line cycle) in which charges are stored may remain.

即ち、リセットレベル容量211や信号レベル容量212などの容量素子において前段の処理タイミングにおけるデータを十分にリセットできず、次の蓄積タイミングで蓄積されるリセットレベルと信号レベルに影響を与える。そうすると、CMOSセンサ1から出力される画像データに悪影響を与えることになる。   That is, in the capacitive elements such as the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212, the data at the previous processing timing cannot be sufficiently reset, which affects the reset level and the signal level stored at the next storage timing. This will adversely affect the image data output from the CMOS sensor 1.

CMOSセンサ1は、画素110が備える蓄積容量に対して、リセットを行うための第1リセットトランジスタ114を設けている。これによるリセット期間が、FD領域113や第1増幅回路115に関連する寄生容量成分を初期化するのに十分な期間であることが好ましい。この第1リセットトランジスタ114によるリセット処理をメモリ回路210が備える容量素子でも兼用することはできる。しかしその場合は、十分に初期化するための時間を長くとる必要がある。   The CMOS sensor 1 is provided with a first reset transistor 114 for resetting the storage capacitor included in the pixel 110. This reset period is preferably a period sufficient to initialize parasitic capacitance components related to the FD region 113 and the first amplifier circuit 115. The reset process by the first reset transistor 114 can also be used for the capacitor element included in the memory circuit 210. However, in that case, it is necessary to take a long time for sufficient initialization.

そこで、CMOSセンサ1は、メモリ回路210の初期化に用いる専用のリセット回路(第2リセットトランジスタ220)をさらに備える。また、CMOSセンサ1は、プリリセット期間を設けている。これによって、メモリグローバル書き込み期間Bの前にメモリ回路210の備える容量素子の初期化を十分に行うことができる。   Therefore, the CMOS sensor 1 further includes a dedicated reset circuit (second reset transistor 220) used for initializing the memory circuit 210. The CMOS sensor 1 has a pre-reset period. Thus, the capacitor element included in the memory circuit 210 can be sufficiently initialized before the memory global write period B.

CMOSセンサ1における上記の効果は、以下のようなときに特に発揮される。例えば、前段のライン周期で白レベルの信号を扱い、次のライン周期では黒レベルの信号を扱う場合などのように、ライン周期によって信号レベルの差が大きいときに、特に効果を発揮する。   The above-described effects in the CMOS sensor 1 are particularly exhibited in the following cases. This is particularly effective when the signal level difference is large depending on the line period, such as when a white level signal is handled in the previous line period and a black level signal is handled in the next line period.

即ち、上記のように、ライン周期によって扱う信号レベルの差が大きいときは、通常のリセット処理だけで十分な初期化ができない可能性が高い。この課題を解決すべく、CMOSセンサ1では、通常の初期化とは独立したタイミングで全体を初期化するプリリセットを実行する。即ち、プリリセット期間Aを設けている。これによって、メモリ書き込み時のリセットレベルを十分に確保できる。   That is, as described above, when the difference in the signal level handled by the line period is large, there is a high possibility that sufficient initialization cannot be performed only by the normal reset process. In order to solve this problem, the CMOS sensor 1 executes a pre-reset that initializes the whole at a timing independent of normal initialization. That is, a pre-reset period A is provided. Thereby, a sufficient reset level at the time of memory writing can be secured.

●FDにおけるリセット動作の例
ここで、第1リセットトランジスタ114による初期化とプリリセットとの関係について、図11を用いて説明する。図11において符号RT1は、第1リセットトランジスタ114の動作タイミングを示している。RT1がオンのとき、第1リセットトランジスタ114は動作してFD領域113にリセット電圧(VRT1)が印加される。これによって、FD領域113は初期化される。
Example of Reset Operation in FD Here, the relationship between initialization by the first reset transistor 114 and pre-reset will be described with reference to FIG. In FIG. 11, symbol RT <b> 1 indicates the operation timing of the first reset transistor 114. When RT1 is on, the first reset transistor 114 operates and a reset voltage (VRT1) is applied to the FD region 113. As a result, the FD area 113 is initialized.

符号FDは、FD領域113におけるリセットレベルの例を示している。第1リセットトランジスタ114をハードリセットすれば、FD領域113のリセットレベルは、VRT1のラインにまで上昇するはずである。しかし、図11に示すように符号FDにおける前段の信号の履歴が低い場合、第1リセットトランジスタ114をソフトリセットすると、第1リセットトランジスタ114の閾値分上がったレベルまでしかFD領域113のリセットレベルは上昇しない。この場合、トリング時間が不十分の場合は、十分なリセットレベルを確保することが困難になる。   Reference numeral FD indicates an example of a reset level in the FD area 113. If the first reset transistor 114 is hard reset, the reset level of the FD region 113 should rise to the line of VRT1. However, when the history of the previous stage signal in FD is low as shown in FIG. 11, if the first reset transistor 114 is soft reset, the reset level of the FD region 113 is only increased to the level increased by the threshold value of the first reset transistor 114. Does not rise. In this case, if the tring time is insufficient, it is difficult to ensure a sufficient reset level.

そこで、本実施形態に係るCMOSセンサ1は、リセットレベルの取り出しが必要な期間の前にプリリセットをかけている。これによって、最小限のリセット期間でより高いリセットレベルまで引き上げることができる。また、リセットレベルを引き上げることができることで、ダイナミックレンジを広くできる。   Therefore, the CMOS sensor 1 according to the present embodiment performs pre-reset before a period in which the reset level needs to be extracted. As a result, the reset level can be raised to a higher reset level with a minimum reset period. In addition, the dynamic range can be widened by raising the reset level.

メモリ回路210が備える容量素子への書き込み時には、大きな容量素子が接続されるので、書き込み時間および容量書き込み時に発生するリセットノイズが発生することがある。しかし、プリリセット期間Aにおいて容量素子の初期化を行うことで、次のリセットレベルの書き込み、信号レベルの書き込みの前段のライン周期における残留分を原因とする干渉やノイズ発生を最小限に抑えることができる   At the time of writing to the capacitor element included in the memory circuit 210, a large capacitor element is connected, so that reset noise that occurs during writing time and capacitor writing may occur. However, by initializing the capacitive element in the pre-reset period A, it is possible to minimize interference and noise generation caused by the residual in the previous line cycle of the next reset level writing and signal level writing. Can

●容量素子におけるリセット動作の例
ここで、本実施形態に係る制御方法において、第2リセットトランジスタ220による初期化とプリリセットとの関係の例について、図12を用いて説明する。図12において、符号SWは、メモリ回路選択スイッチ215の動作を示している。符号RT2は、第2リセットトランジスタ220の動作を示している。符号Ssigは、信号レベル選択スイッチ214の動作の例を示している。
Example of Reset Operation in Capacitance Element Here, an example of the relationship between initialization by the second reset transistor 220 and pre-reset in the control method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 12, symbol SW indicates the operation of the memory circuit selection switch 215. Reference symbol RT2 indicates the operation of the second reset transistor 220. Symbol Ssig shows an example of the operation of the signal level selection switch 214.

符号Csigは、信号レベル容量212を初期化した時のレベルと信号レベルが蓄積されたときのレベルを例示している。符号Csigの下側の線は、第2リセットトランジスタ220によるプリリセットにおいて、信号レベル容量212が初期化されたときのレベルを表している。符号Ccigの上側の線は、信号レベルが蓄積されたときの信号レベル容量212のレベルを表している。   The code Csig illustrates the level when the signal level capacitor 212 is initialized and the level when the signal level is accumulated. The lower line of the symbol Csig represents the level when the signal level capacitor 212 is initialized in the pre-reset by the second reset transistor 220. The upper line of the symbol Ccig represents the level of the signal level capacitor 212 when the signal level is accumulated.

図12に示すように、SWがオンになった後、Ssigがオンになると信号レベル容量212に蓄積される信号レベルは上昇する。この場合、図12に示すように、信号レベル容量212の初期化のレベルは、信号レベルのダイナミックレンジ(DR)の中央値(DR/2)にするとよい。これを、リセットレベルとすればよい。即ち、信号レベルのダイナミックレンジの中間値になるようにゲイン設定値に基づいて算出したダイナミックレンジの中央値をリセットレベルに設定すれば、効率的な初期化を行うことができる。   As shown in FIG. 12, when Ssig is turned on after SW is turned on, the signal level stored in signal level capacitor 212 rises. In this case, as shown in FIG. 12, the initialization level of the signal level capacitor 212 may be set to the median value (DR / 2) of the dynamic range (DR) of the signal level. This may be the reset level. That is, if the median value of the dynamic range calculated based on the gain setting value is set to the reset level so as to be an intermediate value of the dynamic range of the signal level, efficient initialization can be performed.

なお、第1リセットトランジスタ114の第1リセットレベル(VRT1)と第2リセットトランジスタ220の第2リセットレベル(VRT2)は、外部から供給可能であるから、任意の値に設定することもできる。この第2リセットレベル(VRT2)は、選択するゲインの値によってもダイナミックレンジが異なる。この場合、制御部60は、ゲイン設定を制御することで、第2リセットレベル(VRT2)が最適な値に切り替わるように制御する。   Note that the first reset level (VRT1) of the first reset transistor 114 and the second reset level (VRT2) of the second reset transistor 220 can be supplied from the outside, and can be set to arbitrary values. The dynamic range of the second reset level (VRT2) varies depending on the gain value to be selected. In this case, the control unit 60 controls the gain setting to switch the second reset level (VRT2) to an optimum value.

●固体撮像装置の第2制御方法
次に、本実施形態に係るCMOSセンサ1の制御方法の別の例について説明する。すでに説明した実施形態と同様に、CMOSセンサ1の構成に基づいて、その制御方法の説明をする。本実施形態に係る制御方法を示す図6のタイミングチャートは、すでに説明したタイミングチャートと共通する部分がある。そこで、すでに説明したタイミングチャートと異なる部分について説明する。なお、図6に用いている各符号は、図5において用いた符号と同じであるので、詳細な説明を省略する。
Second Control Method for Solid-State Imaging Device Next, another example of the control method for the CMOS sensor 1 according to the present embodiment will be described. Similar to the embodiment already described, the control method will be described based on the configuration of the CMOS sensor 1. The timing chart of FIG. 6 showing the control method according to the present embodiment has portions in common with the timing chart already described. Therefore, a part different from the timing chart already described will be described. Since the reference numerals used in FIG. 6 are the same as the reference numerals used in FIG.

図6に示すように、本実施形態では、プリリセット期間Aにおいて、リセットレベル容量211と信号レベル容量212の初期化は行わない(時刻t1から時刻t2)。   As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 are not initialized in the pre-reset period A (from time t1 to time t2).

また、本実施形態では、メモリグローバル書き込み期間Bにおける制御は、すでに説明した実施形態と同様であるから、詳細な説明を省略する(時刻t2から時刻t3)。   In the present embodiment, the control in the memory global write period B is the same as that in the embodiment already described, and thus detailed description thereof is omitted (from time t2 to time t3).

本実施形態に係るメモリローリング読み出し期間Cでは、制御部60はまず、RT2をオフにすると同時にSWをオンにする(時刻t4)。続いて、制御部60は、Sresをオンにして、リセットレベルの読み出しを行う(時刻t5)。   In the memory rolling read period C according to this embodiment, the control unit 60 first turns off RT2 and simultaneously turns on SW (time t4). Subsequently, the control unit 60 turns on Sres and reads the reset level (time t5).

続いて、制御部60は、RT2をオンにする(時刻t6)。時刻t6においてRT2がオンになると、第2リセット電圧(VRT2)によって、リセットレベル容量211と第2増幅回路221の入力レベルは初期化される。続いて、制御部60は、Sresをオフにする(時刻t7)。したがって、時刻t6から時刻t7の間で、リセットレベル容量211の初期化が行われる。   Subsequently, the control unit 60 turns on RT2 (time t6). When RT2 is turned on at time t6, the input level of the reset level capacitor 211 and the second amplifier circuit 221 is initialized by the second reset voltage (VRT2). Subsequently, the control unit 60 turns off Sres (time t7). Therefore, the reset level capacitor 211 is initialized between time t6 and time t7.

続いて、制御部60は、RT2をオフにし(時刻t8)、続いて、Ssigをオンにする(時刻t9)。これによって、信号レベル容量212からの信号レベルの読み出しが行なわれる。続いて、制御部60は、RT2をオンにする(t10)。   Subsequently, the control unit 60 turns off RT2 (time t8), and then turns on Ssig (time t9). As a result, the signal level is read from the signal level capacitor 212. Subsequently, the control unit 60 turns on RT2 (t10).

時刻t10においてRT2がオンになると、第2リセット電圧(VRT2)によって、信号レベル容量212と第2増幅回路221の入力レベルを初期化する。続いて、制御部60は、Ssigをオフにする(時刻t11)。したがって、時刻t10から時刻t11の間で、信号レベル容量212が初期化される。   When RT2 is turned on at time t10, the input level of the signal level capacitor 212 and the second amplifier circuit 221 is initialized by the second reset voltage (VRT2). Subsequently, the control unit 60 turns off Ssig (time t11). Therefore, the signal level capacitor 212 is initialized between time t10 and time t11.

以上のように、メモリローリング読み出し期間Cにおいて、リセットレベル容量211と信号レベル容量212のリセット処理を行う。この場合、リセットレベル容量211と信号レベル容量212から、リセットレベルと信号レベルを読み出した後に、SresあるいはSsigをオフにする前に、RT2をオンにしている。即ち、リセットレベル容量211と第2リセットトランジスタ220との接続切れる前に、あるいは、信号レベル容量212と第2リセットトランジスタ220との接続が切れる前に、これら容量素子を初期化している。   As described above, the reset processing of the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 is performed in the memory rolling read period C. In this case, after the reset level and the signal level are read from the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212, RT2 is turned on before Sres or Ssig is turned off. That is, before the connection between the reset level capacitor 211 and the second reset transistor 220 is disconnected, or before the connection between the signal level capacitor 212 and the second reset transistor 220 is disconnected, these capacitor elements are initialized.

以上説明したCMOSセンサ1の制御方法によれば、時刻t6および時刻t10において、すでに説明したプリリセット期間Aにおける初期化と同様の初期化を行うことができる。この場合、画素110のFD領域113と、画素110からメモリ回路210の容量素子までの間の寄生容量成分が初期化の対象になる。   According to the control method of the CMOS sensor 1 described above, initialization similar to the initialization in the pre-reset period A already described can be performed at time t6 and time t10. In this case, the FD region 113 of the pixel 110 and the parasitic capacitance component between the pixel 110 and the capacitor element of the memory circuit 210 are to be initialized.

したがって、プリリセット期間Aにおける初期化と容量素子の初期化を同時に行うことができるので、プリリセット期間Aを別途設ける場合よりも、初期化に要する時間を短くすることができる。   Therefore, the initialization in the pre-reset period A and the initialization of the capacitor can be performed at the same time, so that the time required for initialization can be shortened compared to the case where the pre-reset period A is provided separately.

以上、本実施形態に係るCMOSセンサ1の制御方法によれば、プリリセット期間Aにおけるリセット処理は不要になる。したがって、初期化に要する全体的な時間を短縮しながらも、リセットノイズを低減させることができる。   As described above, according to the control method of the CMOS sensor 1 according to the present embodiment, the reset process in the pre-reset period A is not necessary. Therefore, reset noise can be reduced while reducing the overall time required for initialization.

●固体撮像装置の第3制御方法
次に、本実施形態に係るCMOSセンサ1の制御方法のさらに別の例について説明する。本実施形態に係る制御方法を示す図7のタイミングチャートは、すでに説明した図5及び図6に示したタイミングチャートと共通する部分がある。そこで、すでに説明したタイミングチャートと異なる部分について説明する。なお、図7に用いている各符号は、図5及び図6において用いた符号と同じであるので、詳細な説明を省略する。
Third Control Method for Solid-State Imaging Device Next, still another example of the control method for the CMOS sensor 1 according to this embodiment will be described. The timing chart of FIG. 7 showing the control method according to the present embodiment has parts in common with the timing charts already shown in FIGS. 5 and 6. Therefore, a part different from the timing chart already described will be described. Note that the reference numerals used in FIG. 7 are the same as those used in FIG. 5 and FIG.

図7に示すように、本実施形態でも、プリリセット期間Aにおいて、リセットレベル容量211と信号レベル容量212の初期化は行わない(時刻t1から時刻t2)。メモリグローバル書き込み期間Bにおける制御は、すでに説明した実施形態と同様であるから、詳細な説明を省略する(時刻t2から時刻t3)。   As shown in FIG. 7, also in the present embodiment, in the pre-reset period A, the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 are not initialized (from time t1 to time t2). Since the control in the memory global write period B is the same as in the embodiment already described, detailed description thereof is omitted (from time t2 to time t3).

本実施形態に係るメモリローリング読み出し期間Cでは、制御部60はまず、RT2をオフにすると同時にSWをオンにする(時刻t4)。続いて、制御部60は、Sresをオンにして、リセットレベルの読み出しを行う(時刻t5)。   In the memory rolling read period C according to this embodiment, the control unit 60 first turns off RT2 and simultaneously turns on SW (time t4). Subsequently, the control unit 60 turns on Sres and reads the reset level (time t5).

続いて、制御部60は、Sresをオフにすると同時にRT2をオンにする(時刻t6)。その後、制御部60は、RT2をオフにする(時刻t7)。その後、制御部60は、Ssigをオンにする(時刻t8)。これによって、これによって、信号レベル容量212からの信号レベルの読み出しが行なわれる。   Subsequently, the control unit 60 turns Sres off and simultaneously turns RT2 on (time t6). Thereafter, the control unit 60 turns off RT2 (time t7). Thereafter, the control unit 60 turns on Ssig (time t8). As a result, the signal level is read from the signal level capacitor 212.

続いて、制御部60は、SsigをオンにしたままでRT2をオンにする(時刻t9)。これと同時にSresをオンにする。したがって、時刻t9から、第2リセット電圧(VRT2)によって、リセットレベル容量211と信号レベル容量212と第2増幅回路221の入力レベルが初期化される。続いて、制御部60は、SresとSsigとSWをオフにする(時刻t10)。したがって、時刻t9から時刻t10の間で、リセットレベル容量211と信号レベル容量212の初期化を同時に行なう。   Subsequently, the control unit 60 turns on RT2 while keeping Ssig on (time t9). At the same time, Sres is turned on. Accordingly, from time t9, the reset level capacitor 211, the signal level capacitor 212, and the input level of the second amplifier circuit 221 are initialized by the second reset voltage (VRT2). Subsequently, the control unit 60 turns off Sres, Ssig, and SW (time t10). Therefore, the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 are initialized simultaneously from time t9 to time t10.

以上のように、本実施形態に係るCMOSセンサ1の制御方法によれば、リセットレベルと信号レベルの読み出し直後に、これらの初期化を同時に行う。これによって、リセットレベルと信号レベルの読出し間隔を短くできる。したがって、すでに説明した他の実施形態と比べると、後段において実行されるCDS処理への移行を早めることができる。   As described above, according to the control method of the CMOS sensor 1 according to the present embodiment, the initialization is simultaneously performed immediately after reading the reset level and the signal level. Thereby, the read interval between the reset level and the signal level can be shortened. Therefore, compared with the other embodiments already described, the transition to the CDS process executed in the subsequent stage can be accelerated.

●容量素子におけるリセット動作の別例
ここで、本実施形態に係る制御方法において、第2リセットトランジスタ220による初期化とプロリセットとの関係の別例について、図13を用いて説明する。図13において、符号SWは、メモリ回路選択スイッチ215の動作を示している。符号RT2は、第2リセットトランジスタ220の動作を示している。符号Sresは、リセットレベル選択スイッチ213の動作の例を示している。符号Ssigは、信号レベル選択スイッチ214の動作の例を示している。
Another Example of Reset Operation in Capacitance Element Here, another example of the relationship between the initialization by the second reset transistor 220 and the pro reset in the control method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 13, symbol SW indicates the operation of the memory circuit selection switch 215. Reference symbol RT2 indicates the operation of the second reset transistor 220. Reference numeral Sres indicates an example of the operation of the reset level selection switch 213. Symbol Ssig shows an example of the operation of the signal level selection switch 214.

符号Csigは、信号レベル容量212に信号レベルが蓄積されたときのレベルを例示している。符号Cresは、第2リセットトランジスタ220によるプリリセットにおいて、信号レベル容量212が初期化されたときのレベルを表している。   The code Csig illustrates the level when the signal level is accumulated in the signal level capacitor 212. Symbol Cres represents a level when the signal level capacitor 212 is initialized in the pre-reset by the second reset transistor 220.

CMOSセンサ1が備える全ての画素110における信号レベルが白レベルであった場合、信号レベル容量212に対するリセット電流は、第2リセット電圧(VRT2)との電位差により大きな値になる。そこで、図13に示すように、リセットレベルと信号レベルの読み出し完了後において、前段のライン周期におけるリセットレベルを保持しているリセットレベル容量211と信号レベル容量212を短絡して接続する。   When the signal level in all the pixels 110 included in the CMOS sensor 1 is the white level, the reset current for the signal level capacitor 212 has a large value due to the potential difference from the second reset voltage (VRT2). Therefore, as shown in FIG. 13, after the reset level and signal level are read, the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 that hold the reset level in the previous line cycle are short-circuited to each other.

即ち、リセットレベル容量211と信号レベル容量212を容量結合させることで、信号レベル容量212に蓄積されている信号レベルを引き上げる。これによって、第2リセット電圧(VRT2)との電位差は小さくなり、過大なリセット電流が流れることを防ぐことができる。   That is, the signal level stored in the signal level capacitor 212 is raised by capacitively coupling the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212. As a result, the potential difference from the second reset voltage (VRT2) is reduced, and an excessive reset current can be prevented from flowing.

なお、信号レベル容量212の容量は、常に、リセットレベルが書き込まれることを考盧して、第2リセット電圧(VRT2)のレベルを、電流集中を抑制するための最適値に設定することもできる。   Note that the level of the second reset voltage (VRT2) can be set to an optimum value for suppressing current concentration, considering that the reset level is always written as the capacity of the signal level capacitor 212. .

●固体撮像装置の第4制御方法
次に、本実施形態に係るCMOSセンサ1の制御方法のさらに別の例について説明する。本実施形態に係る制御方法を示す図8のタイミングチャートは、すでに説明した図5、図6及び図7に示したタイミングチャートと共通する部分がある。そこで、すでに説明したタイミングチャートと異なる部分について説明する。なお、図8に用いている各符号は、図5等において用いた符号と同じであるので、詳細な説明を省略する。
Fourth Control Method for Solid-State Imaging Device Next, still another example of the control method for the CMOS sensor 1 according to this embodiment will be described. The timing chart of FIG. 8 showing the control method according to the present embodiment has a part in common with the timing charts shown in FIGS. 5, 6 and 7 already described. Therefore, a part different from the timing chart already described will be described. Since the reference numerals used in FIG. 8 are the same as those used in FIG.

図8に示すように、プリリセット期間Aにおいて、制御部60は、SresとSsigをともにオンにする。この状態を維持している間に、制御部60は、RT1をオン−オフする。これによって、第1リセットトランジスタ114を介してFD領域113に第1リセット電圧(VRT1)が印加される。そして、第1増幅回路115を介して、第1リセット電圧(VRT1)がリセットレベル容量211と信号レベル容量212を初期化する。   As shown in FIG. 8, in the pre-reset period A, the control unit 60 turns on both Sres and Ssig. While maintaining this state, the control unit 60 turns the RT1 on and off. As a result, the first reset voltage (VRT1) is applied to the FD region 113 via the first reset transistor 114. Then, the first reset voltage (VRT1) initializes the reset level capacitor 211 and the signal level capacitor 212 via the first amplifier circuit 115.

また、図8に示すように、本実施形態に係るメモリグローバル書き込み期間Bにおける制御は、すでに説明した実施形態と同様であるから、詳細な説明を省略する(時刻t2から時刻t3)。   Also, as shown in FIG. 8, the control in the memory global write period B according to the present embodiment is the same as that in the embodiment already described, and thus detailed description is omitted (from time t2 to time t3).

本実施形態に係るメモリローリング読み出し期間Cでは、制御部60はまず、RT2をオフにして、SWをオンにする(時刻t4)。続いて、Sresをオンにする(時刻t5)。これによって、リセットレベルが読み出されて、第2増幅回路221を介して、列信号処理部30へ出力される。   In the memory rolling read period C according to the present embodiment, the control unit 60 first turns off RT2 and turns on SW (time t4). Subsequently, Sres is turned on (time t5). As a result, the reset level is read out and output to the column signal processing unit 30 via the second amplifier circuit 221.

次に制御部60は、Sresをオフにすると同時に、RT2をオンにする(時刻t6)。これによって、第2増幅回路221の入力ノードが第2リセット電圧(VRT2)によって初期化される。続いて、制御部60は、RT2をオフにする(時刻t7)。   Next, the control unit 60 turns off RTs and simultaneously turns on RT2 (time t6). As a result, the input node of the second amplifier circuit 221 is initialized by the second reset voltage (VRT2). Subsequently, the control unit 60 turns off RT2 (time t7).

次に、制御部60は、Ssigをオンにする(時刻t8)。これによって、信号レベルが読み出されて、第2増幅回路221を介して、列信号処理部30へ出力される。続いて、制御部60は、Ssigをオフにすると同時に、RT2をオンにし、SWをオフにする(時刻t9)。   Next, the control unit 60 turns on Ssig (time t8). As a result, the signal level is read out and output to the column signal processing unit 30 via the second amplifier circuit 221. Subsequently, the control unit 60 turns off Ssig, turns on RT2, and turns off SW (time t9).

以上のように本実施形態に係る制御方法では、メモリ回路210が備える容量素子の初期化は、画素110の第1リセットトランジスタ114から第1増幅回路115を介して、画素110のリセットレベルを用いて行う。また、第2増幅回路221の入力ノードの初期化は、第2リセットトランジスタ220を介して第2リセット電圧(VRT2)を用いて行う。   As described above, in the control method according to this embodiment, the capacitor element included in the memory circuit 210 is initialized using the reset level of the pixel 110 from the first reset transistor 114 of the pixel 110 via the first amplifier circuit 115. Do it. The initialization of the input node of the second amplifier circuit 221 is performed using the second reset voltage (VRT2) via the second reset transistor 220.

即ち、本実施形態では、メモリ回路210が備える容量素子(リセットレベル容量211と信号レベル容量212)の初期値を画素110のリセットレベルにすることができる。これによって、次のライン周期におけるリセットレベルの書き込み、信号レベルの書き込み、のいずれの初期状態も画素110のリセットレベルになるので、書き込み時の初期状態としては最適な値となる。   That is, in this embodiment, the initial values of the capacitive elements (reset level capacitor 211 and signal level capacitor 212) included in the memory circuit 210 can be set to the reset level of the pixel 110. As a result, the initial state of the reset level writing and the signal level writing in the next line cycle is the reset level of the pixel 110, which is an optimum value as the initial state at the time of writing.

●固体撮像装置の第5制御方法
次に、本実施形態に係るCMOSセンサ1の制御方法のさらに別の例について説明する。本実施形態に係る制御方法を示す図9のタイミングチャートは、すでに説明した図5等に示したタイミングチャートと共通する部分がある。そこで、すでに説明したタイミングチャートと異なる部分について説明する。なお、図9に用いている各符号は、図5等において用いた符号と同じであるので、詳細な説明を省略する。
Next, yet another example of the control method of the CMOS sensor 1 according to the present embodiment will be described. The timing chart of FIG. 9 showing the control method according to the present embodiment has a part in common with the timing chart shown in FIG. Therefore, a part different from the timing chart already described will be described. Note that the reference numerals used in FIG. 9 are the same as the reference numerals used in FIG.

図9に示すように、プリリセット期間Aにおいて、Sresのみをオンにして、その状態を維持している間において、RT1をオン−オフにしている。これによって、第1リセットトランジスタ114を介してFD領域113に第1リセット電圧(VRT1)が印加される。そして、第1増幅回路115を介して、第1リセット電圧(VRT1)がリセットレベル容量211を初期化する。   As shown in FIG. 9, in the pre-reset period A, RT1 is turned on and off while only Sres is turned on and maintained. As a result, the first reset voltage (VRT1) is applied to the FD region 113 via the first reset transistor 114. Then, the first reset voltage (VRT1) initializes the reset level capacitor 211 via the first amplifier circuit 115.

また、図9に示すように、本実施形態に係るメモリグローバル書き込み期間Bにおける制御は、すでに説明した実施形態と同様であるから、詳細な説明を省略する(時刻t2から時刻t3)   Further, as shown in FIG. 9, the control in the memory global write period B according to the present embodiment is the same as that of the embodiment already described, and thus detailed description is omitted (from time t2 to time t3).

本実施形態に係るメモリローリング読み出し期間Cでは、制御部60はまず、RT2をオフにすると同時にSWをオンにする(時刻t4)。続いて、制御部60は、Sresをオンにして、リセットレベルの読み出しを行う(時刻t5)。   In the memory rolling read period C according to this embodiment, the control unit 60 first turns off RT2 and simultaneously turns on SW (time t4). Subsequently, the control unit 60 turns on Sres and reads the reset level (time t5).

続いて、制御部60は、Sresをオフにすると同時にRT2をオンにする(時刻t6)。その後、制御部60は、RT2をオフにする(時刻t7)。その後、制御部60は、Ssigをオンにする(時刻t8)。これによって、これによって、信号レベル容量212からの信号レベルの読み出しが行なわれる。   Subsequently, the control unit 60 turns Sres off and simultaneously turns RT2 on (time t6). Thereafter, the control unit 60 turns off RT2 (time t7). Thereafter, the control unit 60 turns on Ssig (time t8). As a result, the signal level is read from the signal level capacitor 212.

続いて、制御部60は、SsigをオンにしたままでRT2をオンにする(時刻t9)。したがって、時刻t9から、第2リセット電圧(VRT2)によって、信号レベル容量212と第2増幅回路221の入力レベルが初期化される。続いて、制御部60は、SresとSsigとSWをオフにする(時刻t10)。したがって、時刻t9から時刻t10の間で、信号レベル容量212の初期化が同時に行われる。   Subsequently, the control unit 60 turns on RT2 while keeping Ssig on (time t9). Therefore, from time t9, the input level of the signal level capacitor 212 and the second amplifier circuit 221 is initialized by the second reset voltage (VRT2). Subsequently, the control unit 60 turns off Sres, Ssig, and SW (time t10). Therefore, the signal level capacitor 212 is initialized at the same time from time t9 to time t10.

本実施形態に係る制御方法は、リセットレベル容量211の初期化を第1リセットトランジスタ114により行って、信号レベル容量212の初期化を第2リセットトランジスタ220により行うように制御する。本実施形態に係る制御方法では、信号レベルはダイナミックレンジの中央付近を信号レベル容量212の初期値を合わせることができる。即ち、リセットレベル、信号レベルそれぞれ用途に応じた初期値を設定することができる。   The control method according to the present embodiment controls the reset level capacitor 211 to be initialized by the first reset transistor 114 and the signal level capacitor 212 to be initialized by the second reset transistor 220. In the control method according to the present embodiment, the signal level can be adjusted to the initial value of the signal level capacitor 212 near the center of the dynamic range. That is, an initial value can be set according to the use for each of the reset level and the signal level.

●固体撮像装置の第6制御方法
次に、すでに説明したCMOSセンサ1aに係る制御方法の例について、図10に示すタイミングチャートを用いて説明する。すでに説明したとおり、CMOSセンサ1aは、リセットレベルと信号レベルを蓄積する容量素子を単一の容量素子により構成する。即ち、単一の容量素子に対して時系列的にリセットレベルと信号レベルの書き込みと読み出しを行う必要がある。
[Sixth Control Method of Solid-State Imaging Device] Next, an example of a control method related to the CMOS sensor 1a already described will be described with reference to a timing chart shown in FIG. As already described, in the CMOS sensor 1a, the capacitive element that accumulates the reset level and the signal level is configured by a single capacitive element. That is, it is necessary to write and read the reset level and the signal level with respect to a single capacitive element in time series.

そこで、本実施形態に係る制御方法は、図10に示すように、プリリセット期間Aの次にリセットレベル書き込み期間D1が続き、その後、メモリローリング読み出し期間Cになる。その後さらに、信号レベル書き込み期間D2になり、これに続いて、再度のメモリローリング読み出し期間Cになる。   Therefore, in the control method according to the present embodiment, as shown in FIG. Thereafter, the signal level writing period D2 is started, and subsequently, the memory rolling reading period C is started again.

制御部60は、まず、時刻t1から時刻t2のプリリセット期間Aにおいて、RT1をオンにする。これによって、第1リセットトランジスタ114の働きにより、FD領域113が初期化される。CMOSセンサ1aは、共通容量216への書き込み制御が選択スイッチ120により行われる。したがって、SLがオンになったときに共通容量216への書き込みが行われる(時刻t2)。SLがオンの間に、共通容量216にはリセットレベルが蓄積されて初期化される(時刻t2から時刻t3)。   First, the controller 60 turns on RT1 in the pre-reset period A from time t1 to time t2. As a result, the FD region 113 is initialized by the action of the first reset transistor 114. In the CMOS sensor 1 a, writing control to the common capacitor 216 is performed by the selection switch 120. Therefore, when the SL is turned on, writing to the common capacitor 216 is performed (time t2). While SL is on, the reset level is accumulated in the common capacitor 216 and initialized (from time t2 to time t3).

次に、制御部60は、メモリローリング読み出し期間C(時刻t3から時刻t8)において、まず、RT2をオフにする(時刻t4)。これは、共通容量216からリセットレベルを取り出すための前処理に相当する。続いて、制御部60はSWをオンにする(時刻t5)。これによって、対象となっているメモリ回路210の共通容量216からリセットレベルを読み出す。   Next, in the memory rolling read period C (from time t3 to time t8), the control unit 60 first turns off RT2 (time t4). This corresponds to preprocessing for extracting the reset level from the common capacitor 216. Subsequently, the control unit 60 turns on the SW (time t5). As a result, the reset level is read from the common capacitor 216 of the target memory circuit 210.

続いて、制御部60は、RT2をオンにする(時刻t6)。これによって、共通容量216は、第2リセット電圧(VRT2)によって初期化される。続いて、制御部60は、SWをオフにする(時刻t7)。これによって、対象となっているメモリ回路210aの選択が解除される。   Subsequently, the control unit 60 turns on RT2 (time t6). As a result, the common capacitor 216 is initialized by the second reset voltage (VRT2). Subsequently, the control unit 60 turns off the SW (time t7). As a result, the selection of the target memory circuit 210a is released.

続いて、制御部60は、信号レベル書き込み期間D2(時刻t8から時刻t9)において、SLをオンにし、その状態を維持したままで、TXをオンにする。これによって、フォトダイオード111からFD領域113に電荷が転送され、第1増幅回路115を介して共通容量216に信号レベルが蓄積される。   Subsequently, in the signal level writing period D2 (from time t8 to time t9), the control unit 60 turns on SL and maintains TX in the state, and turns on TX. As a result, charges are transferred from the photodiode 111 to the FD region 113, and a signal level is accumulated in the common capacitor 216 via the first amplifier circuit 115.

続いて、時刻t9以降のメモリローリング読み出し期間Cにおいて、RT2をオフにし(時刻t10)、SWをオンにして(時刻t11)、対象となっているメモリ回路210の共通容量216に蓄積されている信号レベルを読み出す。続いて、制御部60は、RT2をオンにする(時刻t12)。これによって、これによって、共通容量216は、第2リセット電圧(VRT2)によって初期化される。続いて、制御部60は、SWをオフにする(時刻t13)。これによって、対象となっているメモリ回路210aの選択が解除される。   Subsequently, in the memory rolling read period C after time t9, RT2 is turned off (time t10), SW is turned on (time t11), and stored in the common capacitor 216 of the target memory circuit 210. Read the signal level. Subsequently, the control unit 60 turns on RT2 (time t12). Thereby, the common capacitor 216 is initialized by the second reset voltage (VRT2). Subsequently, the control unit 60 turns off the SW (time t13). As a result, the selection of the target memory circuit 210a is released.

以上の制御を1ライン周期内で完了させることで、1ライン分のデータ転送を完了する。なお、本実施形態に係るプリリセット期間Aの制御は、図6を用いて説明した制御方法と同様であるが、これに限るものではない。本実施形態では、共通容量216の初期化をプリリセット期間Aにおいて実行してもよい。その場合、信号レベルの書き込みの前にも共通容量216の初期化を行う期間を設ける必要がある。   By completing the above control within one line cycle, data transfer for one line is completed. Note that the control in the pre-reset period A according to the present embodiment is similar to the control method described with reference to FIG. 6, but is not limited thereto. In the present embodiment, the common capacitor 216 may be initialized during the pre-reset period A. In that case, it is necessary to provide a period for initializing the common capacitor 216 before writing the signal level.

次に、本発明に係る画像読取装置の実施形態について説明する。図14は、本実施形態に係るMFP(Multi Function Printer)1000の外観を示す斜視図である。MFP1000は、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能な複合機である。MFP1000は、原稿台上に載置された原稿を読み取るための固体撮像装置を備えている。   Next, an embodiment of an image reading apparatus according to the present invention will be described. FIG. 14 is a perspective view showing an external appearance of an MFP (Multi Function Printer) 1000 according to the present embodiment. The MFP 1000 is a multifunction machine that can be used as a printer, a facsimile machine, a scanner, and a copying machine. The MFP 1000 includes a solid-state imaging device for reading a document placed on a document table.

MFP1000において、すでに説明した本発明に係る固体撮像装置に係る各実施形態(CMOSセンサ1など)を用いることができる。この場合、CMOSセンサ1を原稿に対して相対的に、主走査方向に移動させながら副走査方向の走査を繰り返して行うことで、原稿上の画像を読み取ることができる。   In the MFP 1000, each embodiment (CMOS sensor 1 or the like) related to the solid-state imaging device according to the present invention described above can be used. In this case, the image on the document can be read by repeating the scanning in the sub-scanning direction while moving the CMOS sensor 1 relative to the document in the main scanning direction.

これによって、ノイズが少なく読み取り精度のよい画像読取装置を得ることができる。   As a result, an image reading apparatus with less noise and good reading accuracy can be obtained.

1 CMOSセンサ
10 画素アレイ部
20 メモリアレイ部
30 列信号処理部
40 水平駆動回路
50 垂直駆動回路
60 制御部
110 画素
114 第1リセットトランジスタ
210 メモリ回路
211 リセットレベル容量
212 信号レベル容量
215 メモリ回路選択スイッチ
220 第2リセットトランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CMOS sensor 10 Pixel array part 20 Memory array part 30 Column signal processing part 40 Horizontal drive circuit 50 Vertical drive circuit 60 Control part 110 Pixel 114 1st reset transistor 210 Memory circuit 211 Reset level capacity | capacitance 212 Signal level capacity | capacitance switch 215 Memory circuit selection switch 220 Second reset transistor

特開2010−219974号公報JP 2010-219974 A

Claims (10)

入射光に応じて電荷を発生する光電変換素子、前記電荷をフローティングディフュージョン領域に転送する転送素子、前記フローティングディフュージョン領域に転送された前記電荷を増幅して出力する第1増幅素子、前記フローティングディフュージョン領域及び前記光電変換素子を初期化する第1リセット素子を備える画素回路と、
前記第1増幅素子の出力側に接続され、前記画素回路のリセットレベルと信号レベルを蓄積する容量素子を備える容量回路と、
前記画素回路と前記容量回路の動作を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記リセットレベルが前記容量素子に蓄積される前に前記第1リセット素子による初期化を実行する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
A photoelectric conversion element that generates charge in response to incident light, a transfer element that transfers the charge to a floating diffusion region, a first amplification element that amplifies and outputs the charge transferred to the floating diffusion region, and the floating diffusion region And a pixel circuit including a first reset element that initializes the photoelectric conversion element;
A capacitor circuit connected to the output side of the first amplifying element and including a capacitor element that accumulates a reset level and a signal level of the pixel circuit;
A control circuit for controlling operations of the pixel circuit and the capacitor circuit;
With
The control circuit performs initialization by the first reset element before the reset level is accumulated in the capacitor element;
A solid-state imaging device.
前記容量回路は、前記容量素子を初期化する第2リセット素子を備え、
前記制御回路は、前記リセットレベルが前記容量素子に蓄積される前に前記第2リセット素子による初期化を実行する、
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The capacitive circuit includes a second reset element that initializes the capacitive element,
The control circuit performs initialization by the second reset element before the reset level is accumulated in the capacitor element;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記容量回路は、前記容量素子を初期化する第2リセット素子を備え、
前記制御回路は、前記容量素子に蓄積された前記リセットレベルと前記信号レベルの読み出しが完了した後に、前記第2リセット素子による初期化を実行する、
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The capacitive circuit includes a second reset element that initializes the capacitive element,
The control circuit executes initialization by the second reset element after the readout of the reset level and the signal level accumulated in the capacitive element is completed.
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記容量回路は、前記容量素子を初期化する第2リセット素子を備え、
前記制御回路は、前記容量素子からの前記リセットレベルと前記信号レベルの読み出しが完了した後に、前記容量素子を互いに短絡させて容量結合させてから、前記第2リセット素子による初期化を実行する、
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The capacitive circuit includes a second reset element that initializes the capacitive element,
The control circuit, after the read of the reset level and the signal level from the capacitive element is completed, short-circuit the capacitive elements to each other and capacitively coupled, and then perform initialization by the second reset element.
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記容量回路は、前記容量素子を初期化する第2リセット素子を備え、
前記制御回路は、前記第1リセット素子による初期化と同時に、前記第2リセット素子による前記容量素子の初期化を実行する、
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The capacitive circuit includes a second reset element that initializes the capacitive element,
The control circuit executes initialization of the capacitive element by the second reset element simultaneously with initialization by the first reset element;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記制御回路は、前記第1リセット素子における初期化のレベル又は前記第2リセット素子における初期化のレベルを任意の値に設定する、
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The control circuit sets an initialization level in the first reset element or an initialization level in the second reset element to an arbitrary value.
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the solid-state imaging device is provided.
前記制御回路は、前記第2リセット素子における初期化のレベルが前記光電変換素子に係るダイナミックレンジの中間値になるように設定する、
ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The control circuit is set so that an initialization level in the second reset element is an intermediate value of a dynamic range related to the photoelectric conversion element,
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the solid-state imaging device is provided.
前記制御回路は、前記リセットレベル又は前記信号レベルが蓄積される前記容量素子に対して、前記第1リセット素子による初期化を実行する、
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The control circuit executes initialization by the first reset element for the capacitive element in which the reset level or the signal level is accumulated.
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記制御回路は、前記リセットレベル又は前記信号レベルを前記容量素子に対して、前記第2リセット素子による初期化を実行する、
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。
The control circuit performs initialization by the second reset element with respect to the capacitive element for the reset level or the signal level.
The solid-state imaging device according to claim 2.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の固体撮像装置を備える画像読取装置。   An image reading apparatus comprising the solid-state imaging device according to claim 1.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0461573A (en) * 1990-06-29 1992-02-27 Hitachi Ltd Picture element amplification solid-state image pickup element
JPH09130685A (en) * 1995-10-30 1997-05-16 Canon Inc Semiconductor device, semiconductor circuit using the same, correlation arithmetic unit and signal processing system
JPH09205588A (en) * 1996-01-24 1997-08-05 Canon Inc Photoelectric converter
JPH11307756A (en) * 1998-02-20 1999-11-05 Canon Inc Photoelectric converter and radiation beam reader
JP2000004399A (en) * 1998-06-17 2000-01-07 Canon Inc Solid-state image-pickup device and its drive method
JP2000184282A (en) * 1998-12-15 2000-06-30 Canon Inc Image pickup device, drive method for the image pickup device, image processing method, information recording medium and image processing system
JP2010219974A (en) * 2009-03-18 2010-09-30 Sony Corp Solid-state imaging device, driving method thereof, and electronic apparatus
JP2013085110A (en) * 2011-10-07 2013-05-09 Canon Inc Solid-state imaging device and driving method of the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0461573A (en) * 1990-06-29 1992-02-27 Hitachi Ltd Picture element amplification solid-state image pickup element
JPH09130685A (en) * 1995-10-30 1997-05-16 Canon Inc Semiconductor device, semiconductor circuit using the same, correlation arithmetic unit and signal processing system
JPH09205588A (en) * 1996-01-24 1997-08-05 Canon Inc Photoelectric converter
JPH11307756A (en) * 1998-02-20 1999-11-05 Canon Inc Photoelectric converter and radiation beam reader
JP2000004399A (en) * 1998-06-17 2000-01-07 Canon Inc Solid-state image-pickup device and its drive method
JP2000184282A (en) * 1998-12-15 2000-06-30 Canon Inc Image pickup device, drive method for the image pickup device, image processing method, information recording medium and image processing system
JP2010219974A (en) * 2009-03-18 2010-09-30 Sony Corp Solid-state imaging device, driving method thereof, and electronic apparatus
JP2013085110A (en) * 2011-10-07 2013-05-09 Canon Inc Solid-state imaging device and driving method of the same

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