WO2011151947A1 - Solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Disclosed is a solid-state imaging device (1) comprising: a pixel section (10) which has a plurality of pixels (11) that are arranged in a matrix form and that output pixel signals corresponding to the amount of light received; a plurality of column signal lines (12) which are provided corresponding to the columns of the plurality of pixels (11); and a plurality of column amplifier circuits (40) which are provided corresponding to the plurality of column signal lines (12). Each of the column amplifier circuits (40) comprises amplifiers (41) which amplify the pixel signals and a reset switch section (50) which switches between an amplification operation and a reset operation. The reset switch section (50) compromises: reset switches (51, 52) which assume a conductive state during the reset operation and assume a nonconductive state during the amplification operation; and LPF capacitances (53) making up low-pass filters which are connected in parallel to the amplifiers (41) and which remove noise components that are input to the column amplifier circuits (40) by way of the reset switches (51, 52) during the reset operation.
Description
本発明は、固体撮像装置に関し、特に、カラムアンプ回路を有する固体撮像装置に関する。
The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device having a column amplifier circuit.
カメラ業界において、近年ますます高画質化の要求が高まるなか、ノイズ特性の向上は、業界共通の課題であるとともに、ますます重要度を増してきている。例えば、特許文献１には、ノイズの低減を目的とした固体撮像装置が開示されている。
In recent years, with the increasing demand for higher image quality in the camera industry, improving noise characteristics is a common issue in the industry and is becoming increasingly important. For example, Patent Document 1 discloses a solid-state imaging device aimed at reducing noise.
図７は、特許文献１に記載されている従来の固体撮像装置２００の全体構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an overall configuration of a conventional solid-state imaging device 200 described in Patent Document 1. As shown in FIG.
図７に示す従来の固体撮像装置２００は、画素部２１０と、列信号線２２０と、カラムアンプ回路２４０を有するノイズ除去回路部２３０とを備える。また、カラムアンプ回路２４０は、増幅器２４１と、サンプリング容量２４２と、フィードバック容量２４３と、リセットスイッチ２４４とを備える。
7 includes a pixel unit 210, a column signal line 220, and a noise removal circuit unit 230 having a column amplifier circuit 240. The conventional solid-state imaging device 200 shown in FIG. The column amplifier circuit 240 includes an amplifier 241, a sampling capacitor 242, a feedback capacitor 243, and a reset switch 244.
従来の固体撮像装置２００において、カラムアンプ回路２４０は、リセットスイッチ２４４をオンすることで、リセット動作を行う。また、カラムアンプ回路２４０は、リセットスイッチ２４４をオフすることで、アンプ動作を行う。これにより、カラムアンプ回路２４０は、増幅の機能とともにノイズ除去（アナログＣＤＳ）の機能も担っている。
In the conventional solid-state imaging device 200, the column amplifier circuit 240 performs a reset operation by turning on the reset switch 244. The column amplifier circuit 240 performs an amplifier operation by turning off the reset switch 244. Thereby, the column amplifier circuit 240 has a function of noise removal (analog CDS) as well as an amplification function.
しかしながら、上記従来の固体撮像装置では、リセット動作期間中（リセットスイッチがＯＮ時）に、カラムアンプ回路より後段の回路部で発生するノイズ（例えば、後段の回路部の駆動パルスの立上がり及び立下がりエッジ起因による）などの影響が、リセットスイッチを通してカラムアンプ回路の入力段へ伝わる。これにより、ノイズ特性が悪化し、画質が低下するという課題が発生する。
However, in the above-described conventional solid-state imaging device, noise generated in the circuit section subsequent to the column amplifier circuit during the reset operation period (when the reset switch is ON) (for example, the rise and fall of the drive pulse of the subsequent circuit section) Effects due to edges, etc.) are transmitted to the input stage of the column amplifier circuit through the reset switch. As a result, there arises a problem that noise characteristics are deteriorated and image quality is deteriorated.
そこで、本発明は、ノイズ特性の悪化を抑制し、画質の低下を抑制することができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that can suppress deterioration in noise characteristics and suppress deterioration in image quality.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る固体撮像装置は、行列状に配置され、受光量に応じた画素信号を出力する複数の画素を有する画素部と、前記複数の画素の列に対応して設けられた複数の列信号線と、前記複数の列信号線に対応して設けられ、対応する列信号線を介して前記複数の画素から出力される画素信号を処理する複数のカラムアンプ回路とを備え、前記複数のカラムアンプ回路のそれぞれは、前記画素信号を増幅する増幅器と、前記増幅器による増幅動作と、前記カラムアンプ回路を初期化するリセット動作とを切り替えるリセットスイッチ部を備え、前記リセットスイッチ部は、前記増幅器に並列に接続されたスイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記カラムアンプ回路に入力されるノイズ成分を除去するためのローパスフィルタを構成するＬＰＦ容量とを備える。
In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention includes a pixel portion that is arranged in a matrix and includes a plurality of pixels that output pixel signals corresponding to the amount of received light, and the plurality of pixels. A plurality of column signal lines provided corresponding to the columns and a plurality of pixel signals provided corresponding to the plurality of column signal lines and processing pixel signals output from the plurality of pixels via the corresponding column signal lines Each of the plurality of column amplifier circuits includes an amplifier that amplifies the pixel signal, an amplification operation by the amplifier, and a reset switch unit that switches between a reset operation that initializes the column amplifier circuit The reset switch unit is configured to remove a noise component input to the column amplifier circuit via the switch unit connected in parallel to the amplifier and the switch unit. And a LPF capacitor constituting a low-pass filter.
これにより、リセット動作時にはＬＰＦ容量がローパスフィルタを構成するので、カラムアンプ回路より後段の回路部で発生するノイズを除去することができる。したがって、ノイズ特性の悪化を抑制し、画質の低下を抑制することができる。
Thus, since the LPF capacitor constitutes a low-pass filter during the reset operation, it is possible to remove noise generated in a circuit section subsequent to the column amplifier circuit. Therefore, deterioration of noise characteristics can be suppressed, and deterioration of image quality can be suppressed.
また、前記複数のカラムアンプ回路のそれぞれは、さらに、前記増幅器に並列に接続されたフィードバック容量と、前記増幅器に直列に接続されたサンプリング容量とを備えてもよい。
Each of the plurality of column amplifier circuits may further include a feedback capacitor connected in parallel to the amplifier and a sampling capacitor connected in series to the amplifier.
また、前記スイッチ部は、直列に接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を備え、前記ＬＰＦ容量は、一端が、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子との接続点に接続され、他端が接地されていてもよい。
The switch unit includes a first switch element and a second switch element connected in series, and one end of the LPF capacitor is connected to a connection point between the first switch element and the second switch element. The other end may be grounded.
これにより、リセット動作時にはＬＰＦ容量がローパスフィルタを構成するので、ノイズを除去することができるとともに、アンプ動作時にはＬＰＦ容量が存在しないものとして扱われるので、アンプ動作期間中に要求される応答特性及び信号振幅量などを劣化させることもない。
Thus, since the LPF capacitor forms a low-pass filter during the reset operation, noise can be removed and the LPF capacitor is handled as not present during the amplifier operation. It does not degrade the signal amplitude.
また、前記増幅器は、シングル型増幅器又は差動型増幅器であってもよい。
The amplifier may be a single amplifier or a differential amplifier.
これにより、増幅器の種別に関わらず、ノイズ特性を向上させ、画質の低下を抑制することができる。
This makes it possible to improve noise characteristics and suppress deterioration in image quality regardless of the type of amplifier.
また、前記フィードバック容量及び前記サンプリング容量は、容量値可変型であってもよい。
Further, the feedback capacity and the sampling capacity may be variable capacity type.
これにより、サンプリング容量及びフィードバック容量が固定容量であるか可変容量であるかに関わらず、ノイズ特性を向上させ、画質の低下を抑制することができる。
This makes it possible to improve noise characteristics and suppress deterioration in image quality regardless of whether the sampling capacity and feedback capacity are fixed capacity or variable capacity.
また、前記フィードバック容量及び前記サンプリング容量の少なくとも一方は、容量値固定型であってもよい。
Further, at least one of the feedback capacitor and the sampling capacitor may be a capacitance value fixed type.
これにより、サンプリング容量及びフィードバック容量が固定容量であるか可変容量であるかに関わらず、ノイズ特性を向上させ、画質の低下を抑制することができる。
This makes it possible to improve noise characteristics and suppress deterioration in image quality regardless of whether the sampling capacity and feedback capacity are fixed capacity or variable capacity.
また、前記ＬＰＦ容量は、前記フィードバック容量の一部であってもよい。
The LPF capacity may be a part of the feedback capacity.
これにより、フィードバック容量の一部を、ローパスフィルタを構成するための容量として利用するので、カラムアンプ回路の面積を削減することができる。
This makes it possible to reduce the area of the column amplifier circuit because a part of the feedback capacitor is used as a capacitor for constituting the low-pass filter.
また、前記スイッチ部は、直列に接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子と、前記ＬＰＦ容量の一端に接続された第３スイッチ素子と、前記ＬＰＦ容量の他端に接続された第４スイッチ素子とを備え、前記ＬＰＦ容量は、前記一端が、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子との接続点に前記第３スイッチ素子を介して接続され、前記他端は、前記第４スイッチ素子を介して接地され、前記リセットスイッチ部は、さらに、前記ＬＰＦ容量の前記一端と、前記増幅器の入力端子とに接続された第１アンプスイッチと、前記ＬＰＦ容量の前記他端と、前記増幅器の出力端子とに接続された第２アンプスイッチとを備え、前記第１アンプスイッチ及び前記第２アンプスイッチは、前記カラムアンプ回路に設定されたゲインが所定の閾値より高い場合、前記リセット動作中及び前記増幅動作中の双方で、非導通状態となってもよい。
The switch unit includes a first switch element and a second switch element connected in series, a third switch element connected to one end of the LPF capacitor, and a fourth switch connected to the other end of the LPF capacitor. The LPF capacitor has one end connected to a connection point between the first switch element and the second switch element via the third switch element, and the other end connected to the fourth switch element. The reset switch unit is further grounded via a switch element, and further includes a first amplifier switch connected to the one end of the LPF capacitor and an input terminal of the amplifier, the other end of the LPF capacitor, A second amplifier switch connected to an output terminal of the amplifier, wherein the first amplifier switch and the second amplifier switch have a gain set in the column amplifier circuit. For higher threshold, both in the reset operation and during said amplifying operation may be rendered non-conductive state.
これにより、各スイッチの導通及び非導通を切り替えることで、容易にフィードバック容量の一部を、ローパスフィルタを構成するためのＬＰＦ容量として利用することができる。
Thus, by switching between conduction and non-conduction of each switch, a part of the feedback capacitance can be easily used as the LPF capacitance for constituting the low-pass filter.
また、前記固体撮像装置は、前記カラムアンプ回路で増幅された画素信号を、アナログ信号又はデジタル信号として出力してもよい。
Further, the solid-state imaging device may output the pixel signal amplified by the column amplifier circuit as an analog signal or a digital signal.
これにより、出力がアナログであるかデジタルであるかに関わらず、ノイズの特性を向上させ、画質の低下を抑制することができる。
This makes it possible to improve noise characteristics and suppress deterioration in image quality regardless of whether the output is analog or digital.
また、前記画素部では、１つの画素又は複数の画素で１つの画素セルが構成されていてもよい。
In the pixel portion, one pixel cell may be configured by one pixel or a plurality of pixels.
これにより、画素部の構成に関わらず、ノイズ特性を向上させ、画質の低下を抑制することができる。
This makes it possible to improve noise characteristics and suppress deterioration in image quality regardless of the configuration of the pixel portion.
本発明に係る固体撮像装置によれば、ノイズ特性を向上させることで、画質の低下を抑制することができる。
According to the solid-state imaging device according to the present invention, it is possible to suppress deterioration in image quality by improving noise characteristics.
以下、本発明に係る固体撮像装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of a solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置は、受光量に応じた画素信号を出力する複数の画素部と、複数の画素部の列に対応して設けられた複数の列信号線と、複数の列信号線に対応して設けられ、対応する列信号線を介して複数の画素部から出力される画素信号を処理する複数のカラムアンプ回路とを備える。複数のカラムアンプ回路のそれぞれは、画素信号を増幅する増幅器と、増幅器による増幅動作、及び、カラムアンプ回路を初期化するリセット動作を切り替えるリセットスイッチ部を備える。リセットスイッチ部は、増幅器に並列に接続され、リセット動作中に導通状態となり、増幅動作中に非導通状態となるスイッチ部と、スイッチ部を介してカラムアンプ回路に入力されるノイズ成分を除去するためのローパスフィルタを構成するＬＰＦ容量とを備える。 (Embodiment 1)
The solid-state imaging device according toEmbodiment 1 of the present invention includes a plurality of pixel units that output pixel signals according to the amount of received light, a plurality of column signal lines provided corresponding to the columns of the plurality of pixel units, A plurality of column amplifier circuits that are provided corresponding to the plurality of column signal lines and that process pixel signals output from the plurality of pixel units via the corresponding column signal lines; Each of the plurality of column amplifier circuits includes an amplifier that amplifies the pixel signal, a reset switch unit that switches between an amplification operation by the amplifier and a reset operation that initializes the column amplifier circuit. The reset switch unit is connected in parallel to the amplifier, and removes a noise component input to the column amplifier circuit via the switch unit that becomes conductive during the reset operation and becomes non-conductive during the amplification operation. And an LPF capacitor constituting a low-pass filter.
本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置は、受光量に応じた画素信号を出力する複数の画素部と、複数の画素部の列に対応して設けられた複数の列信号線と、複数の列信号線に対応して設けられ、対応する列信号線を介して複数の画素部から出力される画素信号を処理する複数のカラムアンプ回路とを備える。複数のカラムアンプ回路のそれぞれは、画素信号を増幅する増幅器と、増幅器による増幅動作、及び、カラムアンプ回路を初期化するリセット動作を切り替えるリセットスイッチ部を備える。リセットスイッチ部は、増幅器に並列に接続され、リセット動作中に導通状態となり、増幅動作中に非導通状態となるスイッチ部と、スイッチ部を介してカラムアンプ回路に入力されるノイズ成分を除去するためのローパスフィルタを構成するＬＰＦ容量とを備える。 (Embodiment 1)
The solid-state imaging device according to
図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１は、画素部１０と、垂直走査回路２０と、複数の列回路３０とを備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a solid-state imaging device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention includes a pixel unit 10, a vertical scanning circuit 20, and a plurality of column circuits 30.
画素部１０は、複数の画素１１と、複数の列信号線１２とを備える。
The pixel unit 10 includes a plurality of pixels 11 and a plurality of column signal lines 12.
複数の画素１１は、行列状に配置される。複数の画素１１のそれぞれは、受光量に応じた画素信号を出力する。具体的には、画素１１は、入射光を光電変換することで、受光量に応じた電気信号である画素信号を生成し、生成した画素信号を出力する。
The plurality of pixels 11 are arranged in a matrix. Each of the plurality of pixels 11 outputs a pixel signal corresponding to the amount of received light. Specifically, the pixel 11 photoelectrically converts incident light to generate a pixel signal that is an electrical signal corresponding to the amount of received light, and outputs the generated pixel signal.
複数の列信号線１２は、複数の画素１１の列に１対１に対応して設けられる。つまり、複数の列信号線１２は、対応する複数の画素１１の画素信号を列毎に転送する。
The plurality of column signal lines 12 are provided in a one-to-one correspondence with the columns of the plurality of pixels 11. That is, the plurality of column signal lines 12 transfer the pixel signals of the corresponding plurality of pixels 11 for each column.
垂直走査回路２０は、複数の画素１１を行単位で制御する。
The vertical scanning circuit 20 controls the plurality of pixels 11 in units of rows.
複数の列回路３０は、画素部１０から転送される画素信号を処理する回路であり、列信号線１２に対応して設けられる。図１に示すように、列回路３０は、基準電流源３１と、アナログ信号処理部３２と、Ａ／Ｄ変換部３３と、デジタル信号処理部３４と、カラムアンプ回路４０とを備える。
The plurality of column circuits 30 are circuits that process pixel signals transferred from the pixel unit 10 and are provided corresponding to the column signal lines 12. As shown in FIG. 1, the column circuit 30 includes a reference current source 31, an analog signal processing unit 32, an A / D conversion unit 33, a digital signal processing unit 34, and a column amplifier circuit 40.
基準電流源３１は、列信号線１２を介して画素１１から画素信号を転送するための電流を供給する。アナログ信号処理部３２は、カラムアンプ回路４０から出力される出力信号をアナログ処理する。Ａ／Ｄ変換部３３は、アナログ信号処理部３２から出力されるアナログ信号をデジタル信号へ変換する。
The reference current source 31 supplies a current for transferring a pixel signal from the pixel 11 via the column signal line 12. The analog signal processing unit 32 performs analog processing on the output signal output from the column amplifier circuit 40. The A / D converter 33 converts the analog signal output from the analog signal processor 32 into a digital signal.
デジタル信号処理部３４は、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号をデジタル処理する。そして、デジタル信号処理部３４は、デジタル処理後のデジタル信号６０を出力する。
The digital signal processing unit 34 digitally processes the digital signal after A / D conversion. Then, the digital signal processing unit 34 outputs the digital signal 60 after the digital processing.
カラムアンプ回路４０は、列信号線１２を介して、複数の画素１１から出力される画素信号を処理する回路である。具体的には、カラムアンプ回路４０は、画素信号を増幅する増幅動作（アンプ動作）と、カラムアンプ回路４０を初期化するリセット動作とを行う。
The column amplifier circuit 40 is a circuit that processes pixel signals output from the plurality of pixels 11 via the column signal lines 12. Specifically, the column amplifier circuit 40 performs an amplification operation (amplification operation) for amplifying the pixel signal and a reset operation for initializing the column amplifier circuit 40.
図１に示すように、カラムアンプ回路４０は、シングル型増幅器４１と、容量値可変型のサンプリング容量４２と、容量値可変型のフィードバック容量４３と、リセット動作期間中にローパスフィルタ（ＬＰＦ）構成になるリセットスイッチ部５０とを備える。
As shown in FIG. 1, the column amplifier circuit 40 includes a single amplifier 41, a variable capacitance sampling capacitor 42, a variable capacitance feedback capacitor 43, and a low-pass filter (LPF) configuration during the reset operation period. And a reset switch unit 50.
シングル型増幅器４１は、増幅器の一例であり、列信号線１２を介して転送された画素信号を増幅する。シングル型増幅器４１は、リセットスイッチ部５０に並列に接続されている。
The single type amplifier 41 is an example of an amplifier, and amplifies the pixel signal transferred via the column signal line 12. The single amplifier 41 is connected in parallel to the reset switch unit 50.
サンプリング容量４２は、容量値可変型のサンプリング容量（又は、入力容量）の一例であり、列信号線１２を介して転送された画素信号を保持する。サンプリング容量４２は、リセットスイッチ部５０、シングル型増幅器４１及びフィードバック容量４３のそれぞれと直列に接続されている。
The sampling capacitor 42 is an example of a variable capacitance type sampling capacitor (or input capacitor), and holds the pixel signal transferred via the column signal line 12. The sampling capacitor 42 is connected in series with each of the reset switch unit 50, the single amplifier 41, and the feedback capacitor 43.
フィードバック容量４３は、容量値可変型のフィードバック容量の一例であり、シングル型増幅器４１のゲインの設定に利用される。フィードバック容量４３は、リセットスイッチ部５０及びシングル型増幅器４１のそれぞれと並列に接続されている。
The feedback capacitor 43 is an example of a variable capacitance type feedback capacitor, and is used for setting the gain of the single amplifier 41. The feedback capacitor 43 is connected in parallel with each of the reset switch unit 50 and the single-type amplifier 41.
リセットスイッチ部５０は、シングル型増幅器４１に並列に接続され、リセット動作中に導通状態となり、増幅動作中に非導通状態となる。図１に示すように、リセットスイッチ部５０は、リセットスイッチ５１及び５２と、ＬＰＦ容量５３とを有する。
The reset switch unit 50 is connected in parallel to the single-type amplifier 41, and becomes conductive during the reset operation and becomes non-conductive during the amplification operation. As shown in FIG. 1, the reset switch unit 50 includes reset switches 51 and 52 and an LPF capacitor 53.
リセットスイッチ５１及び５２は、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子の一例であり、リセット動作中に導通状態となり、増幅動作中に非導通状態となる。リセットスイッチ５１とリセットスイッチ５２とは、互いに直列接続されている。リセットスイッチ５１とリセットスイッチ５２との接続点に、ＬＰＦ容量５３の一端が接続されている。
The reset switches 51 and 52 are examples of the first switch element and the second switch element, and are turned on during the reset operation and turned off during the amplification operation. The reset switch 51 and the reset switch 52 are connected in series with each other. One end of the LPF capacitor 53 is connected to a connection point between the reset switch 51 and the reset switch 52.
ＬＰＦ容量５３は、リセット動作中に、リセットスイッチ５１及び５２を介してカラムアンプ回路４０の入力端に入力されるノイズ成分を除去するためのローパスフィルタを構成する。ＬＰＦ容量５３は、一端がリセットスイッチ５１とリセットスイッチ５２との接続点に接続され、他端が接地されている。
The LPF capacitor 53 constitutes a low-pass filter for removing a noise component input to the input terminal of the column amplifier circuit 40 via the reset switches 51 and 52 during the reset operation. One end of the LPF capacitor 53 is connected to a connection point between the reset switch 51 and the reset switch 52, and the other end is grounded.
なお、カラムアンプ回路４０を初期化するリセット動作とは、カラムアンプ回路４０が備えるフィードバック容量４３及びサンプリング容量４２を初期化することである。すなわち、リセット動作とは、フィードバック容量４３及びサンプリング容量４２を、カラムアンプ回路４０に画素信号が入力される前の状態に戻すことである。
The reset operation for initializing the column amplifier circuit 40 is to initialize the feedback capacitor 43 and the sampling capacitor 42 provided in the column amplifier circuit 40. That is, the reset operation is to return the feedback capacitor 43 and the sampling capacitor 42 to the state before the pixel signal is input to the column amplifier circuit 40.
カラムアンプ回路４０では、基本的な動作として、リセットスイッチ５１及びリセットスイッチ５２をオンする、すなわち、導通状態にすることで、リセット動作を行う。また、リセットスイッチ５１及びリセットスイッチ５２をオフする、すなわち、非導通状態にすることで、アンプ動作を行う。これにより、カラムアンプ回路４０は、増幅の機能とともに、ノイズ除去（アナログＣＤＳ）の機能も担っている。
In the column amplifier circuit 40, as a basic operation, the reset operation is performed by turning on the reset switch 51 and the reset switch 52, that is, by turning them on. Further, the amplifier operation is performed by turning off the reset switch 51 and the reset switch 52, that is, turning them off. Thus, the column amplifier circuit 40 has a function of noise removal (analog CDS) as well as an amplification function.
さらに、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１では、リセットスイッチ部５０において、リセット動作期間中にリセットスイッチ５１とリセットスイッチ５２とがそれぞれオンすることで、カラムアンプ回路４０の出力側から見た場合にリセットスイッチ５２とＬＰＦ容量５３とでＬＰＦを構成している。このため、リセット動作期間中にカラムアンプ回路４０より後段の回路部で発生するノイズ（後段回路部の駆動パルスの立上がり及び立下がりエッジ起因によるもの）などの影響が、リセットスイッチ部５０を通してカラムアンプ回路４０の入力側へ伝わることを抑制することができる。このように、リセットスイッチ部５０は、ノイズ特性の悪化を低減することができる。
Further, in the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention, the reset switch unit 50 is turned on during the reset operation period, so that the reset switch 51 and the reset switch 52 are turned on. When viewed from above, the reset switch 52 and the LPF capacitor 53 constitute an LPF. For this reason, the influence of noise (due to the rising and falling edges of the drive pulse of the post-stage circuit section) generated in the circuit section subsequent to the column amplifier circuit 40 during the reset operation period is caused by the column amplifier through the reset switch section 50. Transmission to the input side of the circuit 40 can be suppressed. Thus, the reset switch unit 50 can reduce the deterioration of noise characteristics.
また、アンプ動作期間中は、リセットスイッチ５１とリセットスイッチ５２とがそれぞれオフされる、すなわち、非導通状態になるため、カラムアンプ回路４０の出力側及び入力側のどちらから見てもＬＰＦ容量５３は見えない構成になる。このため、アンプ動作期間中に要求される応答特性及び信号振幅量などを劣化させることもなく、ノイズ特性の向上が可能になる。
Further, during the amplifier operation period, the reset switch 51 and the reset switch 52 are turned off, that is, are in a non-conductive state, so that the LPF capacitor 53 is seen from both the output side and the input side of the column amplifier circuit 40. Is invisible. For this reason, it is possible to improve noise characteristics without deteriorating response characteristics and signal amplitude required during the amplifier operation period.
以上の構成に示すように、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１は、アンプ動作中には導通状態になり、リセット動作中には非導通状態になるリセットスイッチと、リセット動作中にローパスフィルタを構成する容量とを備えるリセットスイッチ部を備える。この構成により、アンプ動作中に要求される応答特性及び信号振幅量などを劣化させることなく、ノイズ特性を向上させることができる。したがって、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１によれば、画質の低下を抑制することができる。
As shown in the above configuration, the solid-state imaging device 1 according to Embodiment 1 of the present invention is in a conductive state during an amplifier operation and is in a non-conductive state during a reset operation, and during a reset operation. And a reset switch unit including a capacitor constituting a low-pass filter. With this configuration, it is possible to improve noise characteristics without deteriorating response characteristics and signal amplitude required during amplifier operation. Therefore, according to the solid-state imaging device 1 according to Embodiment 1 of the present invention, it is possible to suppress deterioration in image quality.
なお、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１には、以下のように各種の変形を加えることができる。
The solid-state imaging device 1 according to Embodiment 1 of the present invention can be variously modified as follows.
（変形例１）
例えば、本発明の実施の形態の変形例１に係る固体撮像装置では、カラムアンプ回路が、シングル型増幅器ではなく、差動型増幅器を備えている。 (Modification 1)
For example, in the solid-state imaging device according to the first modification of the embodiment of the present invention, the column amplifier circuit includes a differential amplifier instead of a single amplifier.
例えば、本発明の実施の形態の変形例１に係る固体撮像装置では、カラムアンプ回路が、シングル型増幅器ではなく、差動型増幅器を備えている。 (Modification 1)
For example, in the solid-state imaging device according to the first modification of the embodiment of the present invention, the column amplifier circuit includes a differential amplifier instead of a single amplifier.
図２は、本発明の実施の形態の変形例１に係る固体撮像装置のカラムアンプ回路４０ａの回路構成の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the column amplifier circuit 40a of the solid-state imaging device according to the first modification of the embodiment of the present invention.
図１の構成と比較すると、カラムアンプ回路４０ａは、シングル型増幅器４１の代わりに差動型増幅器４１ａを備える点が異なっている。このように、画素信号を増幅する増幅器が差動型増幅器４１ａで構成されている場合であっても、アンプ動作期間中に要求される応答特性及び信号振幅量などを劣化させることもなく、ノイズ特性を向上させることができる。
1 is different from the configuration of FIG. 1 in that the column amplifier circuit 40 a includes a differential amplifier 41 a instead of the single amplifier 41. As described above, even when the amplifier that amplifies the pixel signal is configured by the differential amplifier 41a, the response characteristics and the signal amplitude amount required during the amplifier operation period are not deteriorated, and noise is reduced. The characteristics can be improved.
（変形例２）
本発明の実施の形態の変形例２に係る固体撮像装置では、サンプリング容量及びフィードバック容量の少なくとも１つが、容量値固定型の容量である。 (Modification 2)
In the solid-state imaging device according to the second modification of the embodiment of the present invention, at least one of the sampling capacitance and the feedback capacitance is a capacitance value type capacitance.
本発明の実施の形態の変形例２に係る固体撮像装置では、サンプリング容量及びフィードバック容量の少なくとも１つが、容量値固定型の容量である。 (Modification 2)
In the solid-state imaging device according to the second modification of the embodiment of the present invention, at least one of the sampling capacitance and the feedback capacitance is a capacitance value type capacitance.
図３Ａ～図３Ｃは、本発明の実施の形態の変形例２に係る固体撮像装置のカラムアンプ回路４０ｂ～４０ｄの回路構成の一例を示す図である。図１の構成と比較すると、カラムアンプ回路が備えるサンプリング容量Ｃｓとフィードバック容量Ｃｆとの構成がそれぞれ異なっている。
3A to 3C are diagrams showing examples of circuit configurations of the column amplifier circuits 40b to 40d of the solid-state imaging device according to the second modification of the embodiment of the present invention. Compared with the configuration of FIG. 1, the configurations of the sampling capacitor Cs and the feedback capacitor Cf included in the column amplifier circuit are different.
図３Ａに示すカラムアンプ回路４０ｂは、容量値可変型のサンプリング容量４２の代わりに、容量値固定型のサンプリング容量４２ａを備え、容量値可変型のフィードバック容量４３の代わりに、容量値固定型のフィードバック容量４３ａを備える点が異なっている。
The column amplifier circuit 40b shown in FIG. 3A includes a fixed capacitance value type sampling capacitor 42a instead of the variable capacitance value type sampling capacitor 42, and replaces the variable capacitance value type feedback capacitor 43 with a fixed capacitance value type. The difference is that a feedback capacitor 43a is provided.
図３Ｂに示すカラムアンプ回路４０ｃは、容量値可変型のサンプリング容量４２の代わりに、容量値固定型のサンプリング容量４２ａを備える点が異なっている。
3B is different from the column amplifier circuit 40c shown in FIG. 3B in that a sampling capacitor 42a having a fixed capacitance value is provided instead of the sampling capacitor 42 having a variable capacitance value.
図３Ｃに示すカラムアンプ回路４０ｄは、容量値可変型のフィードバック容量４３の代わりに、容量値固定型のフィードバック容量４３ａを備える点が異なっている。
3C is different from the column amplifier circuit 40d shown in FIG. 3C in that a feedback capacitance 43a having a fixed capacitance value is provided instead of the feedback capacitance 43 having a variable capacitance value.
以上のように、サンプリング容量及びフィードバック容量が、容量値固定型のサンプリング容量４２ａ及びフィードバック容量４３ａで構成されている場合であっても、アンプ動作期間中に要求される応答特性及び信号振幅量などを劣化させることもなく、ノイズ特性を向上させることができる。
As described above, even when the sampling capacitor and the feedback capacitor are configured by the fixed capacitance sampling capacitor 42a and the feedback capacitor 43a, the response characteristics and the signal amplitude required during the amplifier operation period, etc. The noise characteristics can be improved without deteriorating the noise.
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置は、カラムアンプ回路におけるゲインの設定が高い場合に、余ったフィードバック容量を、ローパスフィルタを構成するための容量として利用することを特徴とする。 (Embodiment 2)
The solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention is characterized in that when the gain setting in the column amplifier circuit is high, the remaining feedback capacitance is used as a capacitance for constituting a low-pass filter.
本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置は、カラムアンプ回路におけるゲインの設定が高い場合に、余ったフィードバック容量を、ローパスフィルタを構成するための容量として利用することを特徴とする。 (Embodiment 2)
The solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention is characterized in that when the gain setting in the column amplifier circuit is high, the remaining feedback capacitance is used as a capacitance for constituting a low-pass filter.
図４は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置１００の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１と比較して、図４に示す固体撮像装置１００は、列回路３０の代わりに、列回路７０を備える点が異なっている。以下では、図１と同じ構成については、同じ番号を付して説明を省略する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the solid-state imaging device 100 according to Embodiment 2 of the present invention. Compared with the solid-state imaging device 1 according to Embodiment 1 of the present invention, the solid-state imaging device 100 shown in FIG. 4 is different in that a column circuit 70 is provided instead of the column circuit 30. In the following, the same components as those in FIG.
列回路７０は、カラムアンプ回路４０の代わりに、カラムアンプ回路８０を備える。カラムアンプ回路８０は、フィードバック容量４３の代わりに、フィードバック容量８３ａ及び８３ｂを備え、リセットスイッチ部５０の代わりにリセットスイッチ部９０を備える。
The column circuit 70 includes a column amplifier circuit 80 instead of the column amplifier circuit 40. The column amplifier circuit 80 includes feedback capacitors 83 a and 83 b instead of the feedback capacitor 43, and includes a reset switch unit 90 instead of the reset switch unit 50.
以下では、カラムアンプ回路８０が備えるリセットスイッチ部９０について、説明する。
Hereinafter, the reset switch unit 90 included in the column amplifier circuit 80 will be described.
リセットスイッチ部９０は、ＬＰＦを構成するための容量として、フィードバック容量８３ｂを備える。さらに、リセットスイッチ部９０は、リセットスイッチ９１、９２、９３及び９４と、アンプスイッチ９５及び９６とを備える。
The reset switch unit 90 includes a feedback capacitor 83b as a capacitor for configuring the LPF. Further, the reset switch unit 90 includes reset switches 91, 92, 93 and 94 and amplifier switches 95 and 96.
フィードバック容量８３ｂは、ＬＰＦ容量の一例であり、カラムアンプ回路８０が備えるフィードバック容量の一部に相当する。フィードバック容量８３ｂの一端は、リセットスイッチ９３を介して、リセットスイッチ９１とリセットスイッチ９２との接続点に接続される。また、フィードバック容量８３ｂの他端は、リセットスイッチ９４を介して接地される。
The feedback capacitor 83b is an example of an LPF capacitor and corresponds to a part of the feedback capacitor provided in the column amplifier circuit 80. One end of the feedback capacitor 83 b is connected to a connection point between the reset switch 91 and the reset switch 92 via the reset switch 93. The other end of the feedback capacitor 83b is grounded via a reset switch 94.
フィードバック容量８３ｂは、リセットスイッチ９１、９２、９３及び９４と、アンプスイッチ９５及び９６とによって、所定の場合にはローパスフィルタを構成する。具体的には、カラムアンプ回路８０のゲイン（サンプリング容量Ｃｓ／フィードバック容量Ｃｆ）設定が高い場合に、フィードバック容量の一部がＬＰＦ容量として利用される。
The feedback capacitor 83b constitutes a low-pass filter in a predetermined case by the reset switches 91, 92, 93 and 94 and the amplifier switches 95 and 96. Specifically, when the gain (sampling capacity Cs / feedback capacity Cf) of the column amplifier circuit 80 is high, a part of the feedback capacity is used as the LPF capacity.
ゲイン設定が高い場合、フィードバック容量が小さくなる。すなわち、カラムアンプ回路８０が備える、シングル型増幅器４１に並列に接続された容量のうち一部のみが、フィードバック容量として用いられる。したがって、カラムアンプ回路８０が備える容量の残りを、ＬＰＦ容量として利用することが可能になる。
When the gain setting is high, the feedback capacity becomes small. That is, only a part of the capacitors connected to the single amplifier 41 in parallel in the column amplifier circuit 80 is used as the feedback capacitor. Therefore, the remaining capacity of the column amplifier circuit 80 can be used as the LPF capacity.
リセットスイッチ９１、９２、９３及び９４は、カラムアンプ回路８０のゲイン設定が高い場合におけるリセット動作期間中にオンされ、すなわち、導通状態になる。また、リセットスイッチ９１、９２、９３及び９４は、カラムアンプ回路８０のゲイン設定が高い場合におけるアンプ動作期間中にオフされ、すなわち、非導通状態になる。
The reset switches 91, 92, 93 and 94 are turned on during the reset operation period when the gain setting of the column amplifier circuit 80 is high, that is, become conductive. The reset switches 91, 92, 93, and 94 are turned off during the amplifier operation period when the gain setting of the column amplifier circuit 80 is high, that is, become non-conductive.
リセットスイッチ９１及びリセットスイッチ９２は、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子の一例であり、互いに直列に接続されている。
The reset switch 91 and the reset switch 92 are an example of a first switch element and a second switch element, and are connected in series with each other.
リセットスイッチ９３は、第３スイッチ素子の一例であり、リセットスイッチ９１とリセットスイッチ９２との接続点と、フィードバック容量８３ｂの一端との間に接続されている。
The reset switch 93 is an example of a third switch element, and is connected between a connection point between the reset switch 91 and the reset switch 92 and one end of the feedback capacitor 83b.
リセットスイッチ９４は、第４スイッチ素子の一例であり、フィードバック容量８３ｂの他端と、接地点との間に接続されている。
The reset switch 94 is an example of a fourth switch element, and is connected between the other end of the feedback capacitor 83b and the ground point.
アンプスイッチ９５は、第１アンプスイッチの一例であり、フィードバック容量８３ｂの一端と、シングル型増幅器４１の入力端子との間に接続されている。アンプスイッチ９６は、第２アンプスイッチの一例であり、フィードバック容量８３ｂの他端と、シングル型増幅器４１の出力端子との間に接続されている。
The amplifier switch 95 is an example of a first amplifier switch, and is connected between one end of the feedback capacitor 83 b and the input terminal of the single-type amplifier 41. The amplifier switch 96 is an example of a second amplifier switch, and is connected between the other end of the feedback capacitor 83 b and the output terminal of the single amplifier 41.
アンプスイッチ９５及び９６は、カラムアンプ回路８０のゲイン設定が高い場合においては、リセット動作期間中及びアンプ動作期間中に非導通状態になる。カラムアンプ回路８０のゲイン設定が低い場合は、アンプ動作期間中に導通状態になる。
The amplifier switches 95 and 96 become non-conductive during the reset operation period and the amplifier operation period when the gain setting of the column amplifier circuit 80 is high. When the gain setting of the column amplifier circuit 80 is low, the column amplifier circuit 80 becomes conductive during the amplifier operation period.
以上の構成により、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置１００では、列回路７０の面積を削減することができ、かつ、ノイズ特性の劣化を抑制することができる。
With the above configuration, in the solid-state imaging device 100 according to Embodiment 2 of the present invention, the area of the column circuit 70 can be reduced, and deterioration of noise characteristics can be suppressed.
リセットスイッチ部９０のＬＰＦを構成するための容量は、列回路７０毎に必要なため、画素部１０が高画素で列数が多い場合、列回路７０の面積が大きくなり、チップ面積全体も大きくなってしまう。そこで、チップ面積の削減のために、リセット動作期間中にＬＰＦを構成するために必要な容量をフィードバック容量の一部を使用して構成している。
Since the capacity for configuring the LPF of the reset switch unit 90 is required for each column circuit 70, when the pixel unit 10 has a high pixel count and a large number of columns, the area of the column circuit 70 increases and the entire chip area also increases. turn into. Therefore, in order to reduce the chip area, the capacity necessary for configuring the LPF during the reset operation period is configured by using a part of the feedback capacity.
リセット動作期間中にカラムアンプ回路８０より後段の回路部で発生するノイズ（後段回路部の駆動パルスの立上がり及び立下がりエッジ起因によるもの）などの影響が、リセットスイッチ９１及び９２を通して、カラムアンプ回路８０の入力側へ伝わることによりノイズ特性が悪化する。この課題は、低照度入力時でカラムアンプ回路８０のゲイン（サンプリング容量Ｃｓ／フィードバック容量Ｃｆ）が高い時に最もノイズ特性の悪化が顕著になる。
During the reset operation period, the column amplifier circuit is affected by noise generated in the circuit section subsequent to the column amplifier circuit 80 (due to the rising and falling edges of the driving pulse of the subsequent circuit section) through the reset switches 91 and 92. Noise characteristics deteriorate due to transmission to the 80 input side. This problem is most noticeable when the gain of the column amplifier circuit 80 (sampling capacitance Cs / feedback capacitance Cf) is high when the input of low illuminance is high.
そこで、最もノイズ特性の悪化が顕著になるカラムアンプ回路８０のゲイン（サンプリング容量Ｃｓ／フィードバック容量Ｃｆ）設定が高い時のみ、アンプスイッチ９５及び９６は、リセット動作期間及びアンプ動作期間とも常にオフする。また、リセットスイッチ９１、９２、９３及び９４はアンプ動作期間中にオフされ、リセット動作期間中にオンされる。
Therefore, the amplifier switches 95 and 96 are always turned off in both the reset operation period and the amplifier operation period only when the gain (sampling capacity Cs / feedback capacity Cf) of the column amplifier circuit 80 in which the noise characteristics are most deteriorated is high. . The reset switches 91, 92, 93, and 94 are turned off during the amplifier operation period, and are turned on during the reset operation period.
これにより、リセット動作期間にＬＰＦを構成するために必要な容量を、高ゲイン設定で余ったフィードバック容量を使用して構成することができる。
This makes it possible to configure the capacity required for configuring the LPF during the reset operation period using the remaining feedback capacity with the high gain setting.
以上の構成により、チップ面積の増加を抑制しながら、最もノイズ特性の悪化が顕著になるカラムアンプ回路のゲインが高い時に、アンプ動作期間中に要求される応答特性及び信号振幅量などを劣化させることもなく、ノイズ特性を向上することができる。
With the above configuration, the response characteristics and signal amplitude required during the amplifier operation period are deteriorated when the gain of the column amplifier circuit in which the noise characteristics are most significantly deteriorated is high while suppressing an increase in chip area. The noise characteristics can be improved without any problems.
以上、本発明に係る固体撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
As mentioned above, although the solid-state imaging device concerning the present invention was explained based on an embodiment, the present invention is not limited to these embodiments. Unless it deviates from the meaning of this invention, the form which carried out the various deformation | transformation which those skilled in the art will think to the said embodiment, and the form constructed | assembled combining the component in a different embodiment is also contained in the scope of the present invention. .
例えば、本発明の実施の形態の変形例に係る固体撮像装置では、デジタル信号ではなく、アナログ信号を出力してもよい。
For example, in the solid-state imaging device according to the modification of the embodiment of the present invention, an analog signal may be output instead of a digital signal.
図５は、本発明の実施の形態の変形例に係る固体撮像装置の列回路３０ａの回路構成の一例を示す図である。図１の構成と比較すると、列回路３０ａは、Ａ／Ｄ変換部３３及びデジタル信号処理部３４を備えないという点が異なっている。つまり、固体撮像装置の出力は、アナログ信号処理部３２からアナログ信号６０ａが直接出力される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the column circuit 30a of the solid-state imaging device according to the modification of the embodiment of the present invention. Compared with the configuration of FIG. 1, the column circuit 30 a is different in that it does not include the A / D conversion unit 33 and the digital signal processing unit 34. That is, the analog signal 60a is directly output from the analog signal processing unit 32 as the output of the solid-state imaging device.
このように、列回路３０ａの出力がアナログ出力の場合でも、アンプ動作期間中に要求される応答特性及び信号振幅量などを劣化させることもなく、ノイズ特性の向上が可能になるという効果を奏する。
As described above, even when the output of the column circuit 30a is an analog output, the noise characteristic can be improved without deteriorating the response characteristic and the signal amplitude required during the amplifier operation period. .
また、本発明の実施の形態の別の変形例に係る固体撮像装置では、１つの画素セルを１つの画素で構成するのではなく、１つの画素セルを複数の画素で構成してもよい。
Also, in a solid-state imaging device according to another modification of the embodiment of the present invention, one pixel cell may be configured with a plurality of pixels instead of one pixel cell.
図６は、本発明の実施の形態の変形例に係る固体撮像装置の画素部の回路構成の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a pixel unit of a solid-state imaging device according to a modification of the embodiment of the present invention.
図１の構成と比較すると、画素部１０ａは、２つの画素１１で１つの画素セル１３を構成する点が異なっている。なお、３つ以上の画素で１つの画素セルを構成してもよい。このように、画素構成が複数画素で１つの画素セルを構成する場合でも、アンプ動作期間中に要求される応答特性及び信号振幅量などを劣化させることもなく、ノイズ特性を向上させることができる。
Compared with the configuration of FIG. 1, the pixel unit 10 a is different in that one pixel cell 13 is configured by two pixels 11. One pixel cell may be constituted by three or more pixels. As described above, even when a pixel cell is configured by a plurality of pixels, the noise characteristics can be improved without deteriorating the response characteristics and the signal amplitude required during the amplifier operation period. .
本発明に係る固体撮像装置は、デジタル一眼レフカメラ、コンパクトカメラなどの高画質が求められる撮像機器向けのイメージセンサとして利用することができる。
The solid-state imaging device according to the present invention can be used as an image sensor for an imaging device such as a digital single-lens reflex camera or a compact camera that requires high image quality.
１、１００、２００ 固体撮像装置
１０、１０ａ、２１０ 画素部
１１ 画素
１２、２２０ 列信号線
１３ 画素セル
２０ 垂直走査回路
３０、３０ａ、７０ 列回路
３１ 基準電流源
３２ アナログ信号処理部
３３ Ａ／Ｄ変換部
３４ デジタル信号処理部
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、８０、２４０ カラムアンプ回路
４１ シングル型増幅器
４１ａ 差動型増幅器
４２、４２ａ、２４２ サンプリング容量
４３、４３ａ、８３ａ、８３ｂ、２４３ フィードバック容量
５０、９０ リセットスイッチ部
５１、５２、９１、９２、９３、９４、２４４ リセットスイッチ
５３ ＬＰＦ容量
６０ デジタル信号
６０ａ アナログ信号
９５、９６ アンプスイッチ
２３０ ノイズ除去回路部
２４１ 増幅器 1, 100, 200 Solid- state imaging device 10, 10a, 210 Pixel unit 11 Pixel 12, 220 Column signal line 13 Pixel cell 20 Vertical scanning circuit 30, 30a, 70 Column circuit 31 Reference current source 32 Analog signal processing unit 33 A / D Converter 34 Digital signal processor 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 80, 240 Column amplifier circuit 41 Single amplifier 41a Differential amplifier 42, 42a, 242 Sampling capacitors 43, 43a, 83a, 83b, 243 Feedback capacitors 50, 90 Reset switch unit 51, 52, 91, 92, 93, 94, 244 Reset switch 53 LPF capacitor 60 Digital signal 60a Analog signal 95, 96 Amplifier switch 230 Noise removal circuit unit 241 Amplifier
１０、１０ａ、２１０ 画素部
１１ 画素
１２、２２０ 列信号線
１３ 画素セル
２０ 垂直走査回路
３０、３０ａ、７０ 列回路
３１ 基準電流源
３２ アナログ信号処理部
３３ Ａ／Ｄ変換部
３４ デジタル信号処理部
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、８０、２４０ カラムアンプ回路
４１ シングル型増幅器
４１ａ 差動型増幅器
４２、４２ａ、２４２ サンプリング容量
４３、４３ａ、８３ａ、８３ｂ、２４３ フィードバック容量
５０、９０ リセットスイッチ部
５１、５２、９１、９２、９３、９４、２４４ リセットスイッチ
５３ ＬＰＦ容量
６０ デジタル信号
６０ａ アナログ信号
９５、９６ アンプスイッチ
２３０ ノイズ除去回路部
２４１ 増幅器 1, 100, 200 Solid-
Claims (10)
- 行列状に配置され、受光量に応じた画素信号を出力する複数の画素を有する画素部と、
前記複数の画素の列に対応して設けられた複数の列信号線と、
前記複数の列信号線に対応して設けられ、対応する列信号線を介して前記複数の画素から出力される画素信号を処理する複数のカラムアンプ回路とを備え、
前記複数のカラムアンプ回路のそれぞれは、
前記画素信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器による増幅動作と、前記カラムアンプ回路を初期化するリセット動作とを切り替えるリセットスイッチ部を備え、
前記リセットスイッチ部は、
前記増幅器に並列に接続されたスイッチ部と、
前記スイッチ部を介して前記カラムアンプ回路に入力されるノイズ成分を除去するためのローパスフィルタを構成するＬＰＦ容量とを備える
固体撮像装置。 A pixel unit having a plurality of pixels arranged in a matrix and outputting a pixel signal according to the amount of received light;
A plurality of column signal lines provided corresponding to the plurality of pixel columns;
A plurality of column amplifier circuits that are provided corresponding to the plurality of column signal lines and that process pixel signals output from the plurality of pixels via the corresponding column signal lines;
Each of the plurality of column amplifier circuits is
An amplifier for amplifying the pixel signal;
A reset switch unit that switches between an amplification operation by the amplifier and a reset operation for initializing the column amplifier circuit,
The reset switch part is
A switch unit connected in parallel to the amplifier;
A solid-state imaging device comprising: an LPF capacitor constituting a low-pass filter for removing a noise component input to the column amplifier circuit via the switch unit. - 前記複数のカラムアンプ回路のそれぞれは、さらに、
前記増幅器に並列に接続されたフィードバック容量と、
前記増幅器に直列に接続されたサンプリング容量とを備える
請求項１記載の固体撮像装置。 Each of the plurality of column amplifier circuits further includes:
A feedback capacitor connected in parallel to the amplifier;
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a sampling capacitor connected in series to the amplifier. - 前記スイッチ部は、直列に接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を備え、
前記ＬＰＦ容量は、一端が、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子との接続点に接続され、他端が接地されている
請求項２記載の固体撮像装置。 The switch unit includes a first switch element and a second switch element connected in series,
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein one end of the LPF capacitor is connected to a connection point between the first switch element and the second switch element, and the other end is grounded. - 前記増幅器は、シングル型増幅器又は差動型増幅器である
請求項１記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the amplifier is a single-type amplifier or a differential-type amplifier. - 前記フィードバック容量及び前記サンプリング容量は、容量値可変型である
請求項２記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the feedback capacitor and the sampling capacitor are of a variable capacitance value type. - 前記フィードバック容量及び前記サンプリング容量の少なくとも一方は、容量値固定型である
請求項２記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 2, wherein at least one of the feedback capacitor and the sampling capacitor is a fixed capacitance value type. - 前記ＬＰＦ容量は、前記フィードバック容量の一部である
請求項２記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the LPF capacitor is a part of the feedback capacitor. - 前記スイッチ部は、
直列に接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子と、
前記ＬＰＦ容量の一端に接続された第３スイッチ素子と、
前記ＬＰＦ容量の他端に接続された第４スイッチ素子とを備え、
前記ＬＰＦ容量は、
前記一端が、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子との接続点に前記第３スイッチ素子を介して接続され、前記他端は、前記第４スイッチ素子を介して接地され、
前記リセットスイッチ部は、さらに、
前記ＬＰＦ容量の前記一端と、前記増幅器の入力端子とに接続された第１アンプスイッチと、
前記ＬＰＦ容量の前記他端と、前記増幅器の出力端子とに接続された第２アンプスイッチとを備え、
前記第１アンプスイッチ及び前記第２アンプスイッチは、
前記カラムアンプ回路に設定されたゲインが所定の閾値より高い場合、前記リセット動作中及び前記増幅動作中の双方で、非導通状態となる
請求項７記載の固体撮像装置。 The switch part is
A first switch element and a second switch element connected in series;
A third switch element connected to one end of the LPF capacitor;
A fourth switch element connected to the other end of the LPF capacitor,
The LPF capacity is
The one end is connected to a connection point between the first switch element and the second switch element via the third switch element, and the other end is grounded via the fourth switch element,
The reset switch unit further includes:
A first amplifier switch connected to the one end of the LPF capacitor and an input terminal of the amplifier;
A second amplifier switch connected to the other end of the LPF capacitor and an output terminal of the amplifier;
The first amplifier switch and the second amplifier switch are:
The solid-state imaging device according to claim 7, wherein when the gain set in the column amplifier circuit is higher than a predetermined threshold value, the solid-state imaging device is in a non-conductive state both during the reset operation and during the amplification operation. - 前記固体撮像装置は、前記カラムアンプ回路で増幅された画素信号を、アナログ信号又はデジタル信号として出力する
請求項１記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device outputs the pixel signal amplified by the column amplifier circuit as an analog signal or a digital signal. - 前記画素部では、１つの画素又は複数の画素で１つの画素セルが構成されている
請求項１記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein one pixel cell includes one pixel or a plurality of pixels in the pixel unit.
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