WO2013164961A1 - イメージセンサ、及び、イメージセンサの制御方法 - Google Patents

イメージセンサ、及び、イメージセンサの制御方法 Download PDF

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voltage
power supply
transistor
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岡本 晃一
吉川 玲
弘知 海老原
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present technology relates to an image sensor and a method for controlling the image sensor, and in particular, for each color regardless of whether the image sensor shares a plurality of color pixels and without adding a circuit to the pixel.
  • the present invention relates to an image sensor that can measure the illuminance of the image sensor and a method for controlling the image sensor.
  • CMOS ComplementaryCompMetal Oxide Semiconductor
  • the present technology has been made in view of such a situation, and in an image sensor, regardless of whether or not pixels of a plurality of colors are shared, and without adding a circuit to the pixels, for each color. It makes it possible to measure illuminance.
  • An image sensor includes a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion of light of a predetermined color that is incident via a color filter, and a charge that is obtained by photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit, for each color.
  • the image sensor reads the charge from the photoelectric conversion unit through the transfer transistor and the reset transistor, and supplies a voltage corresponding to the charge to the AD conversion unit connected to the reset transistor.
  • a control method includes a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion of light of a predetermined color that is incident via a color filter, and a charge that is obtained by photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit, for each color.
  • the transfer transistor of the image sensor including a plurality of pixel units having a pixel including a controllable transfer transistor and an AD conversion unit that performs AD (Analog-to-Digital) conversion and resets the charge. Reading the charge from the photoelectric conversion unit through the transfer transistor and the reset transistor under control, and supplying a voltage corresponding to the charge to the AD conversion unit connected to the reset transistor It is a control method of an image sensor.
  • the pixel unit includes a pixel and a reset transistor that resets the charge, and the pixel performs photoelectric conversion of light of a predetermined color incident through the color filter.
  • the transfer transistor which can be controlled for every color is included.
  • An AD conversion unit that performs AD conversion is connected to the reset transistor. Then, under the control of the transfer transistor, the charge is read from the photoelectric conversion unit through the transfer transistor and the reset transistor, and a voltage corresponding to the charge is connected to the reset transistor. Supplied to the converter.
  • the image sensor may be an independent device or an internal block constituting one device.
  • the image sensor can measure the illuminance for each color.
  • FIG. 1 It is a block diagram showing an example of composition of an embodiment of an image sensor to which this art is applied. It is a circuit diagram which shows the structural example of pixel unit 11 m, n . Pixel unit 11 m of the imaging mode is a diagram showing a state of n. Pixel unit 11 m luminometer mode is a diagram showing a state of n. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a conversion control unit 31.
  • FIG. It It is a timing chart explaining operation
  • FIG. 10 is a diagram showing a change in voltage of the power supply line 51 when a voltage VDD # 2 obtained by stepping down the voltage VDD # 1 is applied to the power supply line 51; It is a figure explaining the clamp part.
  • 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a clamp unit 32.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a pixel control line 41 m connected to the pixel driving unit 21.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a first configuration example of a pixel driving unit 21.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a second configuration example of the pixel driving unit 21.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the pixel drive unit 21. It is a timing chart which shows the voltage of the control line TRG controlled by the TRG driver 100 q when obtaining the illuminance data for each color in the illuminometer mode.
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating another configuration example of the pixel unit 11 m, n in FIG. 1.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of a computer to which the present technology is applied.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an image sensor to which the present technology is applied.
  • the image sensor of FIG. 1 is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor used in a digital still camera, a digital video camera, or the like, but the image sensor to which the present technology is applied is limited to the CMOS sensor. It is not a thing.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the image sensor is, for example, a one-chip semiconductor chip, and includes a pixel array 10, a pixel driving unit 21, selectors 22 and 23, ADCs 24 1 to 24 N , a conversion control unit 31, a clamping unit 32, and an ADC. (Analog to Digital Converter) 33.
  • the pixel array 10 includes M ⁇ N pixel units 11 1 , 1 1 , 11 1 , 2 ,..., 11 1, N 1 , 11 2, 1 1 , 11 2. a 2, ⁇ , 11 2, N , ⁇ , 11 M, 1, 11 M, 2, ⁇ , 11 M, and N.
  • M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N are arranged in a matrix (lattice) of M rows and N columns, and are connected to power supply lines 51 and 52 for supplying power. .
  • pixel control line 41 m is connected extending.
  • a vertical signal line 42 n extending in the vertical direction is connected.
  • the pixel unit 11 m, n has a pixel described later, and performs photoelectric conversion in the pixel. Furthermore, the pixel unit 11 m, n outputs the electric charge (corresponding voltage) obtained by the photoelectric conversion of the pixel according to the control from the pixel driving unit 21 via the pixel control line 41 m .
  • the pixels included in the pixel unit 11 m, n perform photoelectric conversion of light of a predetermined color that enters through a color filter such as a Bayer array.
  • the color filter is not limited to the Bayer color filter, but in the following, the Bayer color filter is adopted as the color filter.
  • R (Red) is arranged in the upper left and lower left
  • G (Green) is arranged in the lower right
  • B (Blue) is arranged in the lower right.
  • the four pixels are repeatedly arranged in each of the row direction and the column direction.
  • G in upper right of Bayer array unit
  • G on the left side of B (lower left in Bayer array unit) is written as Gb.
  • the image sensor has a pixel (open pixel) where light from the outside is incident and a pixel (non-open pixel) where the light is not incident.
  • the present technology is intended only for the aperture pixel where light is incident.
  • the pixel drive unit 21 controls the pixel units 11 m, 1 to 11 m, N connected to the pixel control line 41 m via the pixel control line 41 m .
  • the pixel drive unit 21 operates by receiving power from a power supply (analog power supply) of voltage VDD # 1 (hereinafter also referred to as power supply VDD # 1).
  • the power supply VDD # 1 is the main power supply of the image sensor.
  • the selector 22 is connected to a power supply having a voltage VDD # 1 (power supply VDD # 1) and a power supply having a voltage VDD # 3 (power supply VDD # 3).
  • the voltage VDD # 3 is lower than the voltage VDD # 1.
  • the selector 22 is connected to a power supply line 52 connected to M ⁇ N pixel units 111,1 to 11M , N.
  • the selector 22 selects one of the power supplies VDD # 1 and VDD # 3 according to the operation mode of the image sensor and connects it to the power supply line 52, whereby the power supply VDD # 1 and VDD # 3.
  • a voltage (power) is supplied from the power source connected to the power source line 52 to the pixel units 11 1, 1 to 11 M, N via the power source line 52.
  • the operation mode of the image sensor includes an imaging mode for capturing an image (normal imaging) and an illuminometer mode for causing the image sensor to function as an illuminometer for measuring illuminance. .
  • the selector 22 selects the power supply VDD # 1 in the imaging mode, and selects the power supply VDD # 3 in the illuminometer mode.
  • the operation mode of the image sensor can be instructed from the outside, for example.
  • the selector 23 is connected to the power supply VDD # 3 and N ADCs 24 1 , 24 2 ,..., 24 N.
  • the selector 23 is connected to the vertical signal line 41 n connected to the M pixel units 111 , n to 11M, n arranged in the column direction.
  • the selector 23 selects the power supply VDD # 3 and one of the N ADCs 24 1 to 24 N according to the operation mode of the image sensor, and connects it to the vertical signal lines 41 1 to 41 N.
  • the selector 23 selects N ADCs 24 1 to 24 N and connects the ADC 24 n and the vertical signal line 41 n .
  • the pixel unit 11 m, n is a pixel included in the outputs on the vertical signal line 41 n, the voltage corresponding to the charge accumulated in the pixel, via the selector 23, is supplied to the ADC 24 n.
  • the selector 23, in the luminometer mode, select the power VDD # 3, is connected with its power supply VDD # 3, and a vertical signal line 41 1 through 41 N.
  • the ADC 24 n performs CDS (Correlated Double Sampling) and AD conversion of the voltage supplied via the vertical signal line 41 n and the selector 23 from the pixel of the pixel unit 11 m, n , and obtains the result.
  • the digital data is output as the pixel value (pixel data) of the color of the pixel of the pixel unit 11m, n .
  • the conversion control unit 31 is connected to the power supply VDD # 1 and the power supply line 51.
  • the conversion control unit 31 connects the power supply VDD # 1 and the power supply line 51, so that the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N connected to the power supply line 51 are connected.
  • the power supply VDD # 1 is supplied.
  • the conversion control unit 31 sets the power supply line 51 in a floating state, and the floating power supply line 51 stores the pixels included in the pixel units 11 m and n connected to the power supply line 51. By causing the charge to flow in, voltage conversion is performed to convert the charge into a corresponding voltage.
  • the voltage obtained by the voltage conversion by the conversion control unit 31 is supplied to an ADC 33 (described later) connected to the power line 51.
  • the clamp unit 32 is connected to the power supply (power supply VDD # 4) of the voltage VDD # 4 and the power supply line 51, and clamps the power supply line 51 to the voltage VDD # 4 in the illuminometer mode.
  • the voltage VDD # 4 is lower than the voltage VDD # 1, but the magnitude relationship with the voltage VDD # 3 is not particularly limited. In the present embodiment, the voltages VDD # 3 and VDD # 4 are the same voltage.
  • the ADC 33 is connected to the power supply line 51.
  • the ADC 33 operates by receiving power from the power supply VDD # 1, and in the illuminometer mode, the voltage corresponding to the charge accumulated in the pixels of the pixel units 11m, n supplied via the power supply line 51.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • AD Analog to Digital Converter
  • the ADC 33 outputs digital data obtained as a result of CDS and AD conversion as illuminance data representing the illuminance of ambient light.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the pixel unit 11m, n in FIG.
  • the pixel unit 11 m, n includes one pixel 60 and, for example, an nMOS (negative channel MOS) FET (Field Effect Transistor), a reset transistor 63, an amplification transistor 64, and a selection transistor 65.
  • nMOS negative channel MOS
  • FET Field Effect Transistor
  • the pixel 60 includes a PD (Photo-Diode) 61 and a transfer transistor 62.
  • the connected pixel control line 41 m in the pixel driver 21 (FIG. 1)
  • the control line RST for controlling the reset transistor 63 the control line TRG for controlling the transfer transistors 62
  • controls the selection transistor 65 There is a control line SEL to do.
  • the control line RST is connected to the gate of the reset transistor 63, and the control line TRG is connected to the gate of the transfer transistor 62.
  • the control line SEL is connected to the gate of the selection transistor 65.
  • a control signal for controlling the reset transistor 63 that flows on the control line RST is also referred to as a control signal RST.
  • a control signal for controlling the transfer transistor 62 flowing on the control line TRG is also referred to as a control signal TRG
  • a control signal for controlling the selection transistor 65 flowing on the control line SEL is also referred to as a control signal SEL.
  • the anode of the PD 61 is grounded to GND (ground), and the cathode is connected to the source of the transfer transistor 62, for example.
  • the transfer transistor 62 is, for example, an nMOS FET, and its drain is connected to the gate of the amplification transistor 64.
  • the source of the reset transistor 63 is connected to the drain of the transfer transistor 62, and the drain of the reset transistor 63 is connected to the power supply line 51.
  • the drain of the amplification transistor 64 is connected to the power supply line 52, and the source of the amplification transistor 64 is connected to the drain of the selection transistor 65.
  • the source of the selection transistor 65 is connected to the vertical signal line 42 n .
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a state of the pixel units 11m, n in the imaging mode.
  • the selector 22 selects the power supply VDD # 1 and connects to the power supply line 52.
  • the voltage VDD # 1 is applied to the drain of the amplification transistor 64 through the power line 52.
  • the conversion control unit 31 connects the power supply VDD # 1 to the power supply line 51, whereby the voltage VDD # 1 is applied to the drain of the reset transistor 63 via the power supply line 51.
  • the same voltage VDD # 1 is applied to the drains of the reset transistor 63 and the amplification transistor 64.
  • the same voltage VDD # 1 is applied to the drains of the reset transistor 63 and the amplification transistor 64.
  • the voltages need not be the same voltage. That is, for example, the voltage VDD # 1 can be applied to the drain of the amplification transistor 64, and the voltage higher than the voltage VDD # 1 obtained by boosting the voltage VDD # 1 can be applied to the drain of the reset transistor 63. .
  • the selector 23 selects the ADC 24 n, connected to the vertical signal line 42 n.
  • the PD 61 receives light of a color incident thereon and performs photoelectric conversion, thereby accumulating charges according to the amount of received light.
  • the transfer transistor 62 is temporarily turned on when a pulse as a control signal TRG which temporarily changes from L (Low) level to H (High) level is applied to the gate.
  • the transfer transistor 62 When the transfer transistor 62 is turned on, the charge accumulated in the PD 61 is transferred from the source to the drain of the transfer transistor 62.
  • the drain of the transfer transistor 62 is connected to the gate of the amplification transistor 64, and this connection point is called FD (Floating Diffusion). Therefore, the electric charge accumulated in the PD 61 is transferred to the FD via the transfer transistor 62.
  • the reset transistor 63 is temporarily turned on when a pulse that temporarily changes from L level to H level as the control signal RST is applied to the gate.
  • the reset transistor 63 is turned on immediately before the transfer transistor 62 is turned on, and the charge in the FD is transferred via the reset transistor 63 and the power supply line 51 before the charge is transferred from the PD 61 to the FD. Reset by sweeping to power supply VDD # 1.
  • the amplification transistor 64 operates using the voltage VDD # 1 applied to the drain via the power line 52 as a power source.
  • the amplification transistor 64 outputs the potential (voltage) of the FD immediately after reset to the source as a reset level, and then uses the potential of the FD immediately after the charge is transferred from the PD 61 as a pixel based on the reset level.
  • the voltage (signal level) corresponding to the value is output to the source.
  • the selection transistor 65 is temporarily turned on when a pulse that temporarily changes from L level to H level as the control signal SEL is applied to the gate.
  • the drain of the selection transistor 65 is connected to the source of the amplification transistor 64, and the selection transistor 65 selects the reset level and the signal level that are output (appears) to the source of the amplification transistor 64.
  • the signal is output onto the vertical signal line 42 n connected to the source of the transistor 65.
  • Reset level output on the vertical signal line 42 n, and the signal level is supplied to the ADC 24 n.
  • the ADC 24 n performs signal level CDS and AD conversion using the reset level, and digital data obtained as a result of the signal level CDS and AD conversion is output as pixel data.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the state of the pixel units 11 m, n in the illuminometer mode.
  • the selector 22 selects the power supply VDD # 3 and connects to the power supply line 52.
  • the voltage VDD # 3 is applied to the drain of the amplification transistor 64 via the power line 52.
  • the conversion control unit 31 temporarily puts the power line 51 in a floating state.
  • the selector 23 selects the power supply VDD # 3, connected to the vertical signal line 42 n.
  • the amplification transistor 64 and the selection transistor 65 are connected, the amplification transistor 64 and the selection transistor 65 are in a state where they do not function.
  • the amplification transistor 64 and the selection transistor 65 become non-functional, so the drain of the amplification transistor 64 and Even if not the voltage VDD # 3 but the voltage VDD # 1 higher than the voltage VDD # 3 is applied to the source of the selection transistor 65, the amplification transistor 64 and the selection transistor 65 may be disabled. it can.
  • the voltage VDD # 3 lower than the voltage VDD # 1 is applied to the drain of the amplification transistor 64 and the source of the selection transistor 65 in the illuminometer mode.
  • control signals RST and SEL are always at the H level, and as a result, the reset transistor 63 and the selection transistor 65 are always on.
  • the transfer transistor 62 is temporarily turned on when a pulse that temporarily changes from L level to H level as the control signal TRG is applied to the gate.
  • the reset transistor 63 is always on. Therefore, when the transfer transistor 62 is on, the charge accumulated in the PD 61 passes through the transfer transistor 62, the reset transistor 63, and the power supply line 51. Thus, sweeping is performed to the conversion control unit 31 (power supply VDD # 2 described later), and the PD 61 is reset.
  • the voltage of the power supply line 51 when the PD 61 is reset is supplied to the ADC 33 connected to the power supply line 51 as a reset level.
  • the transfer transistor 62 is temporarily turned on again when a pulse that temporarily changes from the L level to the H level as the control signal TRG is given to the gate.
  • the conversion control unit 31 sets the power supply line 51 in a floating state immediately before the transfer transistor 62 is turned on again.
  • the transfer transistor 62 When the transfer transistor 62 is turned on after the power supply line 51 is in a floating state, the charge accumulated in the PD 61 flows into the power supply line 51 via the transfer transistor 62 and the reset transistor 63, and correspondingly. Converted to voltage.
  • a voltage corresponding to the charge accumulated in the PD 61 that is, a voltage (signal level) corresponding to the illuminance with reference to the reset level is supplied to the ADC 33 connected to the power supply line 51.
  • signal level CDS and AD conversion from the power supply line 51 is performed using the reset level from the power supply line 51, and digital data obtained as a result of the signal level CDS and AD conversion is output as illuminance data. Is done.
  • M ⁇ N pixel units 11 1,1 to 11 M, N are selected by selecting a pixel that supplies the transfer transistor 62 with a control signal TRG that temporarily changes from L level to H level.
  • TRG a control signal that temporarily changes from L level to H level.
  • control signal TRG that temporarily changes from the L level to the H level is applied to all the transfer transistors 62 of the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N pixels 60, so that the color does not matter. Illuminance data can be obtained.
  • control signal TRG that temporarily changes from the L level to the H level is sent to the R, G, or B pixel of the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N pixels 60.
  • the transfer transistor 62 By providing the transfer transistor 62, the illuminance for each color, that is, the illuminance data of R, G, or B light can be obtained.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the conversion control unit 31.
  • the pixel unit 11 m, n is also shown in addition to the conversion control unit 31, but the amplification transistor 64 and the selection transistor 65 are not shown in the pixel unit 11 m, n . is there.
  • the conversion control unit 31 includes a switch unit 70 and a voltage step-down unit 73.
  • the switch unit 70 is turned on / off according to a read enable signal SWEN supplied from the outside (for example, from a control unit (not shown)), and connects or disconnects between the power supply line 51 and the voltage step-down unit 73. .
  • the switch unit 70 includes an inverter 71 and an FET 72.
  • the enable signal SWEN is input to the inverter 72.
  • the inverter 72 inverts the enable signal SWEN input thereto and applies it to the gate of the FET 72.
  • the FET 72 is a pMOS (positive channel MOS) FET, the drain is connected to the power supply line 51, and the source is connected to the voltage step-down unit 73.
  • the substrate of the FET 72 is connected to the power supply VDD # 1.
  • the voltage VDD # 1 is applied to the voltage step-down unit 72.
  • the voltage step-down unit 72 steps down the voltage VDD # 1 to a voltage (step-down voltage) VDD # 2 lower than the voltage VDD # 1 or does not step down the voltage VDD # 1 according to the operation mode. Is supplied to the switch unit 70 (the FET 72).
  • the voltage step-down unit 72 supplies the voltage VDD # 1 to the switch unit 70 as it is without stepping down the voltage VDD # 1 in the imaging mode. Further, the voltage step-down unit 72 steps down the voltage VDD # 1 to the voltage VDD # 2 and supplies it to the switch unit 70 in the illuminometer mode.
  • the voltage step-down unit 73 when the voltage step-down unit 73 is viewed from the switch unit 70 (from the power supply line 51 side), the voltage step-down unit 73 is used as the power source of the voltage VDD # 1 or the power source of the voltage VDD # 2 (power source # 2). Function.
  • the voltage VDD # 4 at which the clamp unit 32 (FIG. 1) clamps the power supply line 51 is a predetermined voltage less than the voltage VDD # 2. Is the voltage.
  • the read enable signal SWEN always at H level is supplied to the inverter 71 in the imaging mode.
  • the output of the inverter 71 becomes the L level
  • the L level is applied to the gate of the FET 72
  • the FET 72 is turned on.
  • the voltage step-down unit 72 supplies the voltage VDD # 1 to the switch unit 70 as it is without stepping down the voltage VDD # 1. Therefore, the voltage VDD # 1 supplied to the switch unit 70 is applied to the power supply line 51 via the FET 72 in the on state, and thereby the voltage VDD # 1 as the power supply is reset via the power supply line 51. Applied to the drain of the transistor 63.
  • the voltage step-down unit 72 steps down the voltage VDD # 1 to the voltage VDD # 2 and supplies it to the switch unit 70.
  • the read enable signal SWEN is initially set to H level and then set to L level.
  • the output of the inverter 71 is at the L level, and the L level is applied to the gate of the FET 72. As a result, the FET 72 is turned on.
  • the FET 72 When the FET 72 is in an off state, the voltage VDD # 2 supplied to the switch unit 70 is not applied to the power supply line 51. When the FET 72 is in the off state, the power supply line 51 connected to the FET 72 is in a floating state.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the image sensor in the illuminometer mode.
  • FIG. 6 shows the read enable signal SWEN, the control signals RST, SEL, and TRG, and the voltage of the power supply line 51 in the illuminometer mode.
  • processing for obtaining illuminance data includes a shutter phase, an accumulation phase, and a readout phase in time order.
  • control signals RST and SEL are set to the H level in any of the shutter phase, the accumulation phase, and the readout phase.
  • the reset transistor 63 and the selection transistor 65 are always in the on state. become.
  • the read enable signal SWEN is changed to H level, and the control signal TRG is temporarily changed from L level to H level.
  • the FET 72 (FIG. 5) is turned on, and the voltage VDD # 2 stepped down by the voltage step-down unit 73 is applied to the power line 51. That is, the power supply VDD # 2 is connected to the power supply line 51.
  • the reset transistor 63 is always on, when the transfer transistor 62 is on in the shutter phase, the charge accumulated in the PD 61 is transferred to the transfer transistor 62, the reset transistor 63, and the power supply. It is swept out to the power supply VDD # 2 connected to the power supply line 51 of the conversion control unit 31 via the line 51, and the PD 61 is reset.
  • the voltage of the power supply line 51 when the PD 61 is reset becomes the voltage VDD # 2 that is the voltage of the power supply VDD # 2 connected to the power supply line 51, and the voltage VDD # 2 is set as the reset level.
  • the power is supplied to the ADC 33 connected to the power line 51.
  • the read enable signal SWEN is kept at H level, and the control signal TRG is kept at L level (still).
  • the FET 72 (FIG. 5) is turned on, and the power obtained by stepping down the voltage VDD # 1 by the voltage step-down unit 73 (FIG. 5), as in the shutter phase.
  • VDD # 2 is connected to the power supply line 51.
  • the voltage of the power supply line 51 becomes the voltage VDD # 2, and the voltage VDD # 2 is supplied to the ADC 33 connected to the power supply line 51 as a reset level.
  • control signal TRG is at the L level
  • the transfer transistor 62 is turned off, and charges are accumulated in the PD 61.
  • the read enable signal SWEN is changed from H level to L level, and the control signal TRG is temporarily set to L level immediately after the read enable signal SWEN is changed from H level to L level. To H level.
  • the ADC 33 performs the first reading of the voltage of the power supply line 51, as shown with a shadow in FIG. Then, the voltage of the power line 51 is acquired as a reset level.
  • the FET 72 (FIG. 5) is in the on state, and the power line 51 is connected to the power source # 2.
  • the voltage VDD # 2 is acquired as the reset level.
  • the read enable signal SWEN is changed from the H level to the L level
  • the control signal TRG is temporarily changed from the L level to the H level and returned to the L level.
  • the ADC 33 reads the voltage of the power line 51 for the second time, and uses the voltage of the power line 51 as a voltage (signal level) corresponding to the illuminance with the reset level as a reference. get.
  • the FET 72 (FIG. 5) is turned off. As a result, the power supply line 51 enters a floating state.
  • the transfer transistor 62 to which the control signal TRG is supplied to the gate is temporarily turned on.
  • the transfer transistor 62 When the transfer transistor 62 is turned on, the charge accumulated in the PD 61 during the accumulation phase (to be exact, from when the control signal TRG becomes L level in the shutter phase until it becomes H level in the readout phase) It flows into the power supply line 51 through the transfer transistor 62 and the reset transistor 63 and is converted into a corresponding voltage.
  • the voltage of the power supply line 51 in the floating state fluctuates (drops) by the voltage (illuminance signal) corresponding to the charge accumulated in the PD 61 from the previous voltage VDD # 2, and the ADC 33
  • the voltage after the fluctuation is acquired as a signal level (voltage corresponding to illuminance with reference to the reset level).
  • the CDS and AD conversion of the signal level that is the voltage of the power line 51 acquired by the second reading uses the reset level that is the voltage (voltage VDD # 2) of the power line 51 acquired by the first reading.
  • the digital data obtained as a result of CDS and AD conversion at the signal level is output as illuminance data.
  • the pixel driving unit 21 (FIG. 1) sends the control signals RST and SEL to all of the M row of pixel units 111 , n to 11M, n . Simultaneously, the reset transistor 63 and the selection transistor 65 are turned on simultaneously.
  • the pixel driving unit 21 sends a control signal TRG to the transfer transistor 62 of the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N pixels 60 for each color of light received by the pixels 60.
  • the transfer transistor 62 of each pixel 60 can be controlled for each color.
  • the pixel driving unit 21 transfers the control signal TRG that temporarily changes from the L level to the H level in the shutter phase and the readout phase to all the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N pixels 60.
  • the ADC 33 By supplying the transistors 62 simultaneously, that is, by simultaneously turning on all the transfer transistors 62 of all the pixels 60 of the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N at the same time, the ADC 33 Then, illuminance data (illuminance data obtained by adding the light of each color) of light received by all the pixels 60 of the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N can be obtained. .
  • the pixel driving unit 21 sends a control signal TRG that temporarily changes from the L level to the H level in the shutter phase and the readout phase to the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N pixels 60.
  • a control signal TRG that temporarily changes from the L level to the H level in the shutter phase and the readout phase to the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N pixels 60.
  • the ADC 33 allows the R pixel 60, Illuminance data for each of the R, G, and B colors of the light received by the G pixel 60 and the B pixel 60 can be obtained.
  • FIG. 7 is a timing chart showing the control signal TRG given to the transfer transistor 62 when obtaining illuminance data for each color in the illuminometer mode.
  • R, Gr, Gb, and B pixels 60 (R, Gr, Gb, and B pixels 60 that receive light of each light). ) Exists.
  • FIG. 7 shows a control signal TRG to be given to the transfer transistor 62 when obtaining illuminance data for each color of R, Gr, Gb, and B.
  • control signal TRG given to the transfer transistor 62 of the R pixel 60 is also referred to as a control signal TRG (R).
  • control signals TRG given to the transfer transistors 62 of the Gr, Gb, and B pixels 60 are also referred to as control signals TRG (Gr), TRG (Gb), and TRG (B), respectively.
  • the shutter phase is divided into, for example, an R shutter phase, a Gr shutter phase, a Gb shutter phase, and a B shutter phase in time order.
  • the read phase is also divided into, for example, an R read phase, a Gr read phase, a Gb read phase, and a B read phase in time order.
  • control signal TRG (R) of the control signals TRG (R), TRG (Gr), TRG (Gb), and TRG (B) is temporarily From L level to H level.
  • the ADC 33 can obtain illuminance data for each color of R, Gr, Gb, and B in a time-sharing manner as in the case described with reference to FIG.
  • the illuminance data not related to color and the illuminance data for each color are obtained by applying a voltage corresponding to the charge obtained from the pixels 60 of the M ⁇ N pixel units 111,1 to 11M , N to the vertical signal line. 42 1 to 42 N and, via the selector 23 (FIG. 1), it is supplied to the ADC 24 1 through 24 N, to the pixel data obtained by the CDS and the AD conversion at the ADC 24 1 to 24 N, all added It can also be obtained by adding each color.
  • the illuminance data is obtained.
  • the number of ADCs that need to be operated is only one of the ADCs 33, and the power consumption can be greatly reduced as compared with the case where all of the N ADCs 24 1 to 24 N are operated.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining noise generated by coupling between the control line TRG and the power supply line 51.
  • FIG. 8 shows the read enable signal SWEN, the control signals RST, SEL, and TRG, and the voltage of the power supply line 51 in the illuminometer mode.
  • the charge (signal charge) accumulated in the PD 61 is 0 (no light is incident on the PD 61 and is in a so-called dark state). .
  • the power supply line 51 is connected to the voltage by the voltage step-down unit 73 (FIG. 5).
  • the voltage VDD # 2 obtained by stepping down VDD # 1 is applied, in FIG. 8, the voltage VDD # 1 is applied to the power supply line 51 instead of the voltage VDD # 2.
  • the power supply line 51 is brought into a floating state (after the readout enable signal SWEN is changed from the H level to the L level), and then applied to the transfer transistor 62.
  • Control signal TRG is temporarily changed from L level to H level.
  • control line TRG of the control signal TRG flows pixel control line 41 m
  • the power supply line 51 are wired adjacent the control signal TRG flowing control line TRG is temporarily becomes H level
  • noise is generated on the power supply line 51 due to coupling between the control line TRG and the power supply line 51 in a floating state, that is, the voltage of the power supply line 51 is reduced.
  • the control signal TRG temporarily rises in conjunction with the H level temporarily.
  • the switch unit 70 for bringing the power supply line 51 into a floating state includes the pMOS FET 72
  • the voltage of the power supply line 51 connected to the drain of the FET 72 increases.
  • the potential difference between the gate of the FET 72 and the power source line 51 becomes large (the portion where the power source line 51 of the FET 72 is connected appears as a source), Since the FET 72 is turned on, a current flows from the power line 51 to the FET 72 (source thereof).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a change in the voltage of the power supply line 51 when the voltage VDD # 2 obtained by stepping down the voltage VDD # 1 is applied to the power supply line 51.
  • the charge accumulated in the PD 61 is assumed to be 0 in order to simplify the description.
  • the voltage VDD # 2 is lower than the voltage VDD # 1 by a voltage equal to or higher than the voltage corresponding to the increase of the voltage of the power supply line 51, which rises due to the coupling between the control line TRG and the power supply line 51. It is desirable to be.
  • the voltage of the power supply line 51 in the floating state drops from the voltage VDD # 2 by a voltage (illuminance signal) corresponding to the charge accumulated in the PD 61 in the read phase.
  • the voltage of the power supply line 51 cannot drop from the voltage VDD # 2 by the voltage corresponding to the charge accumulated in the PD 61, In particular, the total amount of charge (saturation charge amount) that can be accumulated in the PDs 61 of all the pixels used for illuminance measurement, and thus the dynamic range of the illuminance data is limited.
  • a circuit having a variable step-down width (step-down width) for stepping down the voltage VDD # 1 can be employed.
  • the step-down width in the voltage step-down unit 73 can be adjusted, for example, according to control from the outside.
  • the voltage step-down unit 73 measures the increase in the voltage of the power supply line 51 due to the coupling with the control line TRG, and sets the step-down width to the increase or a value obtained by adding a predetermined margin to the increase. Can be adjusted.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the clamp portion 32 of FIG.
  • FIG. 10 is a timing chart showing the control signal TRG and the voltage of the power supply line 51 in the illuminometer mode.
  • the transfer transistors 62 of all the pixels 60 of the M ⁇ N pixel units 11 1, 1 to 11 M, N are simultaneously turned on, By simultaneously turning on the transfer transistor 62 of only the R pixel 60, the Gr pixel 60, the Gb pixel 60, or the B pixel 60, illuminance data not related to color, R, Gr, Gb, Alternatively, B illuminance data can be obtained.
  • the transfer transistor 62 is turned on in the readout phase, so that all the M ⁇ N pixel units 111,1 to 11M , N pixels 60 and R of the pixels 60 Charges (electrons) accumulated in the PD 61 flow from the pixel 60, the Gr pixel 60, the Gb pixel 60, or the B pixel 60 into the floating power supply line 51 all at once.
  • electric charges are supplied to the floating power supply line 51 from all the pixels 60, a large number of pixels 60 such as the R pixel 60, the Gr pixel 60, the Gb pixel 60, or the B pixel 60.
  • the voltage of the power supply line 51 may drop significantly from the voltage VDD # 2 as shown by the dotted line in FIG.
  • the reliability of the pixel unit 11 m, n and thus the image sensor may be impaired.
  • the clamp unit 32 (FIG. 1) clamps the voltage of the power supply line to the voltage VDD # 4 which is equal to or higher than the minimum value of the performance guarantee voltage lower than the voltage VDD # 2.
  • FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the clamp unit 32 of FIG.
  • the clamp unit 32 includes an nMOS FET 81.
  • the source of the FET 81 is connected to the power supply line 51, and the gate and drain thereof are connected to the power supply VDD # 4.
  • the gate of the FET 81 is connected to the power supply VDD # 4. Therefore, the voltage of the power supply line 51 connected to the source of the FET 81 is less than the voltage VDD # 4 (more precisely, the voltage VDD # When the voltage is equal to or lower than the voltage obtained by subtracting the voltage V GS between the gate and the source of the FET 81 from # 4, the FET 81 is turned on. As a result, the power supply line 51 is connected to the power supply VDD # 4 via the FET 81 and clamped to the voltage VDD # 4.
  • the voltage of the power supply line 51 drops from the voltage VDD # 2 by a certain amount or more.
  • the voltage of the FD (gate of the amplification transistor 64) of the pixel unit 11m, n exceeds the range of the performance guarantee voltage.
  • the image sensor can notify the outside that the measurement of illuminance is an error.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the pixel control line 41 m connected to the pixel driving unit 21 in FIG.
  • the pixel unit 11 m, n has one pixel 60, and hereinafter, the R pixel 60, the Gr pixel 60, the pixel 60 Gr, and the Gb pixel 60, as appropriate.
  • the pixel 60Gb and the B pixel 60 are referred to as a pixel 60B, respectively.
  • the pixel drive unit 21 supplies control lines TRG (R), TRG (Gr), TRG (Gb), and control lines TRG (Gr) through which the control signals TRG (R), TRG (Gr) and TRG (B) flow, respectively. ), TRG (Gb), and TRG (B).
  • the pixel control line 412k-1 in the 2k-1 row that is an odd row includes two control lines TRG (R) and TRG (Gr) as the control line TRG, and the 2k-1 row in the even row is the 2k-1
  • the pixel control line 412k in the row includes two control lines TRG (Gb) and TRG (B) as the control line TRG.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a first configuration example of the pixel driving unit 21 of FIG.
  • FIG. 13 shows a first configuration example of a part of the pixel driving unit 21 that controls the transfer transistor 62.
  • the pixel driving unit 21 includes 2M TRG drivers 90 1 to 90 2M and 2M driver control units 96 1 to 96 2M .
  • the TRG driver 904k -3 controls the transfer transistor 62 of the pixel 60R among the pixels 60R and 60Gr in the 2k-1 row on the control line TRG (R) included in the pixel control line 412k -1. Control is performed by flowing the signal TRG (R).
  • the TRG driver 904k -2 controls the transfer transistor 62 of the pixel 60Gr out of the pixels 60R and 60Gr in the 2k-1 row on the control line TRG (Gr) included in the pixel control line 412k -1. Control is performed by flowing a signal TRG (Gr).
  • TRG driver 90 4k-1 is among the 2k-th row of pixels 60Gb and 60B, the transfer transistors 62 of the pixel 60Gb, on the control line TRG (Gb) included in the pixel control line 41 2k, the control signal TRG (Gb ).
  • TRG driver 90 4k is of 2k-th row of pixels 60Gb and 60B, the transfer transistors 62 of the pixel 60B, on the control line TRG (B) included in the pixel control line 41 2k, the control signal TRG to (B) Control by flowing.
  • connection point between the drains of the FETs 91 q and 92 q is connected to the control line TRG, and the connection point between the gates of the FETs 91 q and 92 q is connected to the driver control unit 96 q .
  • connection point of the FET 91 q and 92 q is adapted to the output terminal of the TRG driver 90 q, a connection point of the gates to each other in the FET 91 q and 92 q are taken to the input terminal of the TRG driver 90 q Yes.
  • the source of the pMOS FET 91 q is connected to the power supply VDD # 1 through a series circuit in which a plurality of resistors r are connected in series.
  • the source of the nMOS FET 92 q is connected to a plurality of resistors (power supply wirings).
  • the resistor (R) is connected to GND (ground) through a series circuit in which R is connected in series.
  • a connection point between the source of the nMOS FET 92 q and a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series is also referred to as a node 93 q .
  • the TRG driver 96 q controls the TRG driver 90 q in accordance with, for example, an external command, a predetermined sequence, or the like.
  • the TRG driver 96 q applies, for example, the H level or the L level to the gates of the FETs 91 q and 92 q of the TRG driver 90 q .
  • the node 93 q is connected to GND via a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series.
  • the voltage (potential) of the node 93 q is a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series. As long as no current flows through the pin, it is equal to the GND potential.
  • node 93 q to the connected TRG driver 90 q of the output terminal becomes the L level (GND potential)
  • the control line TRG connected to the output terminal of the TRG driver 90 q is also at the L level.
  • the output terminal of the TRG driver 90 q (the connection point between the drains of the FETs 91 q and 92 q ) is at the H level (voltage VDD # 1), and the control line TRG connected to the output terminal of the TRG driver 90 q Also goes H level.
  • the control line TRG (R) connected to the transfer transistor 62 of the R pixel 60R is used in the TRG driver 904k -3 . All are temporarily set to H level all at once.
  • control line TRG (R) connected to the transfer transistor 62 is set to the L level again after being set to the H level, but the control line TRG (R) is set to the L level again.
  • 90 4k-3 nMOS FET 92 4k-3 is turned on.
  • the charge of the gate of the transfer transistor 62 of the pixel 60R of R connected to the control line TRG (R) is the control line TRG (R), and, via the FET 92 4k-3 in the ON state, the node 93 4K- 3 , and further flows through a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series, connected to the node 934 4k-3 .
  • TRG driver 90 4k-3 connected to the control line TRG (R) that temporarily becomes H level due to IR drop in a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series
  • the TRG driver 90 4k-2 connected to the control line TGR (Gr) that is not at the H level (still at the L level), the node 93 4k-2 of the 4K-2 , and the TRG driver 90 connected to the control line TGR (Gb) node 93 4k-1 of 4k-1, and the node 93 4k voltage of the connected TRG driver 90 4k to the control line TGR (B) (potential) varies from the GND potential.
  • control lines TRG (R) temporarily become H level all at once and then become L level, IR drop occurs in a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series.
  • the control line TGR (Gr) connected to the control line TGR (Gr) which is not at the H level (still at the L level).
  • TRG driver 90 4k-2 node 93 4k-2 TRG driver 90 4k-1 node 93 4k-1 connected to control line TGR (Gb), and TRG driver TRG connected to control line TGR (B)
  • the voltage of the node 93 4k of the driver 90 4k simply rises by the amount of IR drop in a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series.
  • the voltage at node 93 q is, when rising from a voltage of GND, the drain of the FET 92 q the source is connected to the node 93 q, and hence, the voltage of the control line TRG connected to its drain rises.
  • TRG (R) is temporarily set to the H level
  • another control line is caused by IR drop generated in a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series.
  • the voltages of TRG (Gr), TRG (Gb), and TRG (B) increase.
  • the transfer transistor 62 of the Gr pixel 60Gr connected to the control line TRG (Gr) is turned on, and the charge accumulated in the PD 61 is turned on. This leaks through the transfer transistor 62, and the accuracy of the illuminance data of the Gr color obtained by the ADC 33 deteriorates.
  • FIG. 14 is a timing chart showing the voltage (control signal TRG) of the control line TRG when obtaining illuminance data for each color in the illuminometer mode.
  • control line TRG (R) (voltage) is temporarily set to the H level
  • the IR drop described with reference to FIG. 13 occurs when the control line TRG (R) returns from the H level to the L level.
  • the voltages of the other control lines TRG (Gr), TRG (Gb), and TRG (B) rise.
  • control line TRG (Gr) when the control line TRG (Gr) is temporarily set to the H level, when the control line TRG (Gr) returns from the H level to the L level, the IR drop described in FIG.
  • the control lines TRG (R), TRG (Gb), and TRG (B) increase in voltage.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a second configuration example of the pixel driving unit 21 of FIG.
  • FIG. 15 shows a second configuration example of a portion of the pixel driving unit 21 that controls the transfer transistor 62.
  • the pixel drive unit 21 includes 2M TRG drivers 100 1 to 100 2M and 2M driver control units 111 1 to 111 2M .
  • the TRG driver 100 4k-3 controls the transfer transistor 62 of the pixel 60R among the pixels 60R and 60Gr in the 2k-1 row on the control line TRG (R) included in the pixel control line 412k -1. Control is performed by flowing the signal TRG (R).
  • the TRG driver 100 4k-2 controls the transfer transistor 62 of the pixel 60Gr among the pixels 60R and 60Gr in the 2k-1 row on the control line TRG (Gr) included in the pixel control line 412k -1. Control is performed by flowing a signal TRG (Gr).
  • TRG driver 100 4k-1 is among the 2k-th row of pixels 60Gb and 60B, the transfer transistors 62 of the pixel 60Gb, on the control line TRG (Gb) included in the pixel control line 41 2k, the control signal TRG (Gb ).
  • TRG driver 100 4k is of 2k-th row of pixels 60Gb and 60B, the transfer transistors 62 of the pixel 60B, on the control line TRG (B) included in the pixel control line 41 2k, the control signal TRG to (B) Control by flowing.
  • the drains of the FETs 101 q , 102 q , and 103 q are connected to each other, and the connection point between the drains is connected to the control line TRG. Note that the connection point between the drains of the FETs 101 q , 102 q , and 103 q is an output terminal of the TRG driver 100 q .
  • the source of the pMOS FET 101 q is connected to the power supply VDD # 1 through a series circuit in which a plurality of resistors r are connected in series.
  • the source of the nMOS FET 102 q is connected to a plurality of resistors (power supply wirings). Resistor R is connected to GND via a series circuit connected in series. Further, the source of the nMOS FET 103 q is connected to GND (ground) through a series circuit in which a plurality of resistors (power supply wiring resistors) R ′ are connected in series.
  • a connection point between the source and a series circuit in which a plurality of resistors R ′ are connected in series is referred to as a node 105 q .
  • the node 104 q is connected to GND through a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series. Therefore, the voltage GND # 1 of the node 104 q has a plurality of resistors R connected in series. As long as no current flows through the series circuit, it is equal to the GND potential.
  • the node 105 q is connected to GND via a series circuit in which a plurality of resistors R ′ are connected in series.
  • the voltage GND # 2 of the node 105 q is connected to a plurality of resistors R ′ in series. As long as no current flows through the connected series circuit, it is equal to the GND potential.
  • the TRG driver 111 q controls the TRG driver 100 q in accordance with, for example, an external command, a predetermined sequence, or the like.
  • the TRG driver 111 q applies the H level or the L level to the gates of the FETs 101 q , 102 q , and 103 q constituting the TRG driver 100 q , thereby enabling the FETs 101 q , 102 q , and 103 q is controlled to an on state or an off state.
  • the output terminal of the TRG driver 100 q (the connection point between the drains of the FETs 101 q , 102 q , and 103 q ) is through the FET 101 q oN state is connected to the power supply VDD # 1.
  • the output terminal of the TRG driver 100 q is at the H level (voltage VDD # 1), and the control line TRG connected to the output terminal of the TRG driver 100 q is also at the H level.
  • FET 101 q and,, FET 103 q is in the off state, if the FET 102 q is set to the ON state, the output terminal of the TRG driver 100 q through the FET 102 q ON state, connected to the node 104 q Is done.
  • the output terminal of the TRG driver 100 q is at L level (the voltage GND # 1 of the node 104 q ), and the control line TRG connected to the output terminal of the TRG driver 100 q is also at L level.
  • FET 101 q and,, FET 102 q is in the off state, if the FET 103 q is set to the ON state, the output terminal of the TRG driver 100 q through the FET 103 q ON state, connected to the node 105 q Is done.
  • the output terminal of the TRG driver 100 q is at L level (the voltage GND # 2 of the node 105 q ), and the control line TRG connected to the output terminal of the TRG driver 100 q is also at L level.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the pixel driving unit 21 in FIG.
  • FIG. 16 shows one pixel of R, Gr, Gb, and B when obtaining illuminance data for each color of R, Gr, Gb, and B, for example, R pixel 60R.
  • the voltage of the control line (control signal) TRG when the charge is transferred from the PD 61 and when the charge is transferred from another PD, for example, the PD 61 of the B pixel 60B, and the TRG driver 100 q The state of the FETs 101 q to 103 q to be configured is shown.
  • the control line TRG (R) connected to the transfer transistor 62 of the R pixel 60R is temporarily set to H level in the TRG driver 1004k -3 .
  • the FET 101 4k-3 of the TRG driver 100 4k-3 that controls the R pixel 60R is changed from the off state to the on state, and thereafter Is turned off.
  • the FET 102 4k-3 is switched from the on-state to the off-state, that is, from the on-state to the on-state after that of the FET 101 4k-3 .
  • the FET 103 4k-3 is turned off (remains).
  • the FET 101 4k-3 is turned off, the FET 102 4k-3 is turned on, and the FET 103 4k-3 is turned off.
  • the output terminal of the TRG driver 100 4k-3 is connected to the node 104 4k-3 via the FET 102 4k-3 in the on state, it is connected to the output terminal of the TRG driver 100 4k-3 .
  • the voltage of the control line TRG (R) becomes the potential GND # 1 of the node 1044k-3 , that is, the L level.
  • the FET 101 4k-3 When the charge is transferred from the PD 61 of the R pixel 60R, the FET 101 4k-3 is turned on, the FET 102 4k-3 is turned off, and the FET 103 4k-3 is turned off.
  • the control since the output terminal of the TRG driver 100 4k-3 is connected to the power supply VDD # 1 via the FET 101 4k-3 in the on state, the control connected to the output terminal of the TRG driver 100 4k-3 .
  • the voltage of the line TRG (R) changes from the L level to the voltage VDD # 1, that is, the H level.
  • the FET 101 4k-3 When the charge is transferred from the PD 61 of the R pixel 60R, the FET 101 4k-3 is turned off, the FET 102 4k-3 is turned on, and the FET 103 4k-3 is turned off.
  • the output terminal of the TRG driver 100 4k-3 since the output terminal of the TRG driver 100 4k-3 is connected to the node 104 4k-3 via the FET 102 4k-3 in the on state, it is connected to the output terminal of the TRG driver 100 4k-3 .
  • the voltage of the control line TRG (R) changes from the H level to the voltage GND # 1 of the node 1044k-3 , that is, the L level.
  • a corresponding voltage drop occurs, and in addition to the node 104 4k-3 of the TRG driver 100 4k-3 that controls the R pixel 60R, TRG driver 100 4k-1 node 104 4k-1 for controlling the pixels 60Gb of TRG driver 100 node 104 4k-2 4k-2, Gb that controls the pixel 60Gr of Gr and, TRG driver for controlling the pixels 60B in the B 100 4k node 104 4k voltage GND # 1 rises by the amount of IR drop in a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series.
  • the driver control unit 111 4k Under control, the FET 101 4k is turned off, the FET 102 4k is turned off, and the FET 103 4k is turned on.
  • the output terminal of the TRG driver 100 4k via the FET 103 4k on-state is connected to the node 105 4k
  • the voltage of the control line TRG (B) connected to the output terminal of the TRG driver 1004k becomes the potential GND # 2 of the node 1054k , that is, the L level.
  • the voltage GND # 1 of the node 104 q (nodes 104 4k-3 , 104 4k-2 , 104 4k-1 , 104 4k ) has a plurality of resistors R in series.
  • the output terminal of the TRG driver 100 4k that controls the B pixel 60B that is not the R pixel 60R but rises by the IR drop in the connected series circuit is connected to the node 105 4k instead of the node 104 4k. Therefore, the voltage of the control line TRG (B) connected to the output terminal of the TRG driver 1004k is not affected by the voltage GND # 1 of the node 1044k that increases by the IR drop.
  • the control line TRG (Gr) connected to the output terminal of the TRG driver 100 4k-2 that controls the Gr pixel 60Gr and the output terminal of the TRG driver 100 4k-1 that controls the Gb pixel 60Gb are connected. The same applies to the control line TRG (Gb).
  • control lines TRG (R) connected to the R pixel 60R to the H level
  • the control lines TRG (Gr), TRG (Gb), and TRG (B) of other colors are used.
  • the voltage of the control lines TRG (Gr), TRG (Gb), and TRG (B) increases as described with reference to FIG. 13, and the Gr pixels 60Gr, Gb pixels, as described above with reference to FIG. It is possible to prevent the accuracy of the illuminance data of each color from deteriorating due to leakage of charges accumulated in the 60Br and B pixels 60B.
  • the TRG driver 100 q performs the same processing as when charges are transferred from the R pixels 60R.
  • the FET 101 4k of the TRG driver 100 4k that controls the B pixel 60B is changed from the off state to the on state, and then turned off.
  • the FET 102 4k is in a state opposite to the state of the FET 101 4k , that is, from the on state to the off state, and then turned on.
  • the FET 101 4k When the charge is transferred from the B pixel 60B, the FET 101 4k is turned on, the FET 102 4k is turned off, and the FET 103 4k is turned off.
  • the output terminal of the TRG driver 100 4k via the FET 101 4k on-state because it is connected to the power source VDD # 1, control line is connected to the output terminal of the TRG driver 100 4k TRG of (B)
  • the voltage changes from L level to voltage VDD # 1 as H level.
  • the FET 101 4k When the charge is transferred from the B pixel 60B, the FET 101 4k is turned off, the FET 102 4k is turned on, and the FET 103 4k is turned off.
  • the voltage of the control line TRG (B) connected to the output terminal of the TRG driver 100 4k Changes from the H level to the voltage GND # 1 of the node 1044k as the L level.
  • the voltage of the control line TRG (B) is, when consisting of H level to L level (the node 104 4k potential GND # 1), of the FET 101 4k to 103 4k, only FET 102 4k is turned on
  • the charge of the gate of the transfer transistor 62 of the B pixel 60B connected to the control line TRG (B) is changed to the control line TRG (B), and, via the FET 102 4k on, the node 104 4k, furthermore, a node 104 connected to 4k, flows to a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series.
  • an IR drop occurs in a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series, and the TRG driver 100 that controls the R pixel 60R in addition to the node 104 4k of the TRG driver 100 4k that controls the B pixel 60B. 4k-3 node 104 4k-3 , TRG driver 100 that controls Gr pixel 60Gr, 4k-2 node 104 4k-2 , and TRB driver 100 that controls Gb pixel 60Gb 4k-1 node 104 4k-1
  • the voltage GND # 1 rises by the amount of IR drop in a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series.
  • the TRG driver 100 4k-3 controlling the pixel 60R of R As shown in FIG. 16, the driver control unit 111 4K- 3 , the FET 101 4k-3 is turned off, the FET 102 4k-3 is turned off, and the FET 103 4k-3 is turned on.
  • the output terminal of the TRG driver 100 4k-3 is in the ON state FET 103 4k-3 To the node 105 4k-3 . Therefore, the voltage of the control line TRG (R) connected to the output terminal of the TRG driver 100 4k-3 becomes the potential GND # 2 of the node 105 4k-3 as the L level.
  • the nodes 104 q nodes 104 4k-3 , 104 4k-2 , 104 4k ⁇ 1 , 104 4k ) voltage GND # 1 rises by the amount of IR drop in the series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series, but the TRG driver 100 4k controls the R pixel 60R that is not the B pixel 60B.
  • the control line TRG (Gr) connected to the output terminal of the TRG driver 100 4k-2 that controls the Gr pixel 60Gr and the output terminal of the TRG driver 100 4k-1 that controls the Gb pixel 60Gb are connected. The same applies to the control line TRG (Gb).
  • the control lines TRG (R), TRG (Gr), and TRG (Gb) of other colors are used.
  • the voltages of the control lines TRG (R), TRG (Gr), and TRG (Gb) are increased, and the R pixel 60R and the Gr pixel are not increased. It is possible to prevent the accuracy of the illuminance data of each color from deteriorating due to leakage of charges accumulated in the 60 Gr and Gb pixels 60 Br.
  • the TRG driver 100 q is connected to the control line TRG connected to its output terminal, and hence the transfer transistor 62 (of the pixel 60 connected to the control line TRG).
  • the gate has two nodes 104 q and 105 q (first path and second path to GND) as a plurality connected to GND.
  • the TRG driver 100 q ′ that controls the transfer transistor 62 so as to transfer charges among the TRG driver 100 q is one node of the two nodes 104 q ′ and 105 q ′.
  • node 104 q ′ is used. That is, the TRG driver 100 q ′ that controls the transfer transistor 62 so as to transfer the charge sets the voltage of the control line TRG connecting the output terminal and the transfer transistor 62 (the gate thereof) to the L level.
  • the control line TRG is connected to the node 104 q ′ of the voltage GND # 1.
  • the TRG driver 100 q ′′ that does not control the transfer transistor 62 so as to transfer charges among the TRG driver 100 q is one of the two nodes 104 q ′′ and 105 q ′′ .
  • the other one node, for example, node 105 q ′′ is used. That is, the TRG driver 100 q ′′ that does not control the transfer transistor 62 so as to transfer charges is connected to the control line TRG that connects the output terminal and the transfer transistor 62 (the gate thereof) with the node 105 q ′.
  • the voltage of the control line TRG is set to the voltage GND # 2 of the node 105 q ′′ as the L level.
  • FIG. 17 is a timing chart showing the voltage (control signal TRG) of the control line TRG controlled by the TRG driver 100 q of FIG. 15 when obtaining illuminance data for each color in the illuminometer mode.
  • control line TRG (R) (voltage) is set to L level
  • the control line TRG (R) is connected to the node 104 4k in the TRG driver 100 4k-3 .
  • -3 to be the voltage GND # 1 of the node 104 4k-3 .
  • the other control lines TRG (Gr), TRG (Gb), and TRG (B) are respectively connected to the nodes 105 4k-2 , 100 4k , 100 4k-2 , 100 4k-1 , 100 4k , respectively.
  • 105 4k ⁇ 1 and 105 4k are connected to the voltage GND # 2 of the nodes 105 4k ⁇ 2 , 105 4k ⁇ 1 and 105 4k .
  • the TRG driver 100 q ′ that controls the transfer transistor 62 to perform charge transfer and the TRG driver 100 q ′′ that does not control the transfer transistor 62 to perform charge transfer.
  • the node 104 q ′ connected to GND through a series circuit in which a plurality of resistors R are connected in series
  • the node 104 q ′ connected to GND through a series circuit in which a plurality of resistors R ′ are connected in series.
  • the IR drop is This does not affect the control line TRG connected to the node 105 q ′′ of GND # 2 and further the transfer transistor 62 connected to the control line TRG.
  • FIG. 18 is a circuit diagram showing another configuration example of the pixel unit 11m, n of FIG.
  • the pixel units 11 m, n are common to those in FIG. 2 in that they include a reset transistor 63, an amplification transistor 64, and a selection transistor 65.
  • the pixel unit 11 m, n in FIG. 18 includes a plurality of, for example, four pixels 130 1 , 130 2 , 130 3 , and 130 4 instead of one pixel 60, This is different from the case of FIG.
  • the pixel unit 11 m, n in FIG. 18 employs a shared pixel configuration in which a plurality of four pixels 130 1 to 130 4 share the reset transistor 63, the amplification transistor 64, and the selection transistor 65. 2 is different from the case of FIG. 2 in which one pixel 60 uses the reset transistor 63, the amplification transistor 64, and the selection transistor 65.
  • pixels 130 1 to 130 4 are arranged in 2 rows and 2 columns (2 ⁇ 2). That is, the pixel 130 1, the upper left position of the two rows and two columns, the pixel 130 2, the upper right position of the two rows and two columns, the pixel 130 3, the lower left position of the two rows and two columns, pixels 130 4 Are arranged at the lower right position of 2 rows and 2 columns.
  • the pixel 130 1 for example, a pixel of R for receiving light of R of the Bayer array
  • the pixel 130 2 is, for example, a pixel of Gr receiving light Gr in bayer array.
  • the pixel control line 41 m connected to the pixel driver 21 includes a control line RST for controlling the reset transistor 63, a control line SEL for controlling the selection transistor 65, and a transfer transistor 132 i .
  • a control line TRG to control.
  • the control line RST is connected to the gate of the reset transistor 63, and the control line SEL is connected to the gate of the selection transistor 65.
  • the control line TRG is connected to the gate of the transfer transistor 132 i .
  • the control line TRG the control line is connected to the transfer transistor 132 1 of pixel 130 1 R TRG (R), the control line is connected to the transfer transistor 132 second pixel 130 2 Gr TRG (Gr), the Gb control lines are connected to the transfer transistor 132 third pixel 130 3 TRG (Gb), and, there is a control line TRG (B) connected to the transfer transistor 132 4 pixels 130 4 B.
  • the anode of the PD 131 i is grounded to GND, and its cathode is connected to the source of the transfer transistor 132 i .
  • the transfer transistor 132 i is an nMOS FET, and its drain is connected to a connection point between the source of the reset transistor 63 and the gate of the amplification transistor 64.
  • the PD 131 i receives light of the color incident thereon and performs photoelectric conversion according to the amount of light received. Accumulate charge.
  • the H level is temporarily given to the gate of the reset transistor 63 via the control line RST, and the reset transistor 63 is temporarily turned on.
  • the charge in FD is transferred to reset transistor 63 and power supply line 51. Is reset to the power supply VDD # 1.
  • the gate of the transfer transistor 132 1 of the R pixel 130 1 is temporarily given an H level via the control line TRG (R), and the transfer transistor 132 1 is temporarily turned on.
  • the charge accumulated in the PD 131 1 is transferred to the FD via the transfer transistor 132 1 .
  • the amplification transistor 64 a voltage corresponding to the potential of immediately after the reset FD, as a reset level, and outputs to the source, then the voltage charge from the PD 131 1 corresponds to the FD potential immediately after the transfer, reset level Is output to the source as a voltage (signal level) corresponding to the pixel value with reference to.
  • the reset level and the signal level output to the source of the amplification transistor 64 are output onto the vertical signal line 42 n via the selection transistor 65.
  • ADC 24 n CDS and AD conversion of the signal level is performed using the reset level, the digital data obtained as a result of the CDS and the AD conversion of the signal level is output as the pixel 130 1 of R pixel data.
  • the reset transistor 63 is temporarily turned on again, and reset is performed to sweep out the electric charge in the FD to the power supply VDD # 1 via the reset transistor 63 and the power supply line 51.
  • the gate of the transfer transistor 132 2 of the Gr pixel 130 2 is temporarily given an H level via the control line TRG (Gr), and the transfer transistor 132 1 is temporarily turned on.
  • Amplifying transistor 64 a voltage corresponding to the potential of immediately after the reset FD, as a reset level, and outputs to the source, then the voltage charge from the PD 131 2 corresponding to the FD potential immediately transferred, based on the reset level As a signal level corresponding to the pixel value to be output to the source.
  • the reset level and the signal level output to the source of the amplification transistor 64 are output onto the vertical signal line 42 n via the selection transistor 65.
  • ADC 24 n CDS and AD conversion of the signal level is performed using the reset level, the digital data obtained as a result of the CDS and the AD conversion of the signal level is output as the Gr pixel 130 2 pixel data.
  • control signals RST and SEL are always at the H level, and as a result, the reset transistor 63 and the selection transistor 65 are always on.
  • the control line TRG (R) connected to the transfer transistor 132 1 of the R pixel 130 1 is temporarily set to the H level in the shutter phase, and the transfer transistor 132 1 is temporarily turned on.
  • the voltage of the power supply line 51 when the PD 131 1 is reset, the reset level is supplied to ADC33 which is connected to the power supply line 51.
  • control line TRG (R) connected to the transfer transistor 132 1 of the pixel 130 1 is temporarily set to the H level in the readout phase, and the transfer transistor 132 1 is temporarily turned on. .
  • the voltage corresponding to the charge accumulated in the PD 131 1 is referenced to the reset level, as a voltage (signal level) corresponding to the illuminance, is supplied to ADC33 which is connected to the power supply line 51.
  • the signal level of the CDS and the AD converter from the power line 51 is performed using the reset level from the power supply line 51, the digital data obtained as a result of the CDS and the AD conversion of the signal level, the pixel 130 1 It is output as illuminance data of the received R light.
  • Gr pixel 130 2 of the transfer transistor 132 2 connected to the control line TRG (Gr) is temporarily to a H level, the transfer transistor 132 2 is temporarily turned on.
  • the reset transistor 63 is always in the ON state, the transfer transistor 132 2 is turned on, electric charges accumulated in the PD 131 2 pixels 130 2 of Gr, the transfer transistor 132 2, the reset transistor 63, and, via a power line 51, the conversion control unit 31 (power supply VDD # 2) swept in (FIG. 5), PD 131 2 is reset.
  • the voltage of the power supply line 51 when the PD 131 1 is reset, the reset level is supplied to ADC33 which is connected to the power supply line 51.
  • the voltage corresponding to the charge accumulated in the PD 131 2 is referenced to the reset level, as a signal level corresponding to the illuminance, is supplied to ADC33 which is connected to the power supply line 51.
  • the signal level of the CDS and the AD converter from the power line 51 is performed using the reset level from the power supply line 51, the digital data obtained as a result of the CDS and the AD conversion of the signal level, the pixel 130 2 It is output as illuminance data of Gr light received.
  • the luminometer mode, the control line connected to the transfer transistor 132 third pixel 130 3 Gb TRG (Gb), and, B pixels 130 4 of the transfer transistors 132 4 connected to the control line TRG (B) also, at different timings, by being temporarily H level, the ADC 33, the pixel 130 3 illuminance data of light Gb of received light, and the illuminance data of light B which pixels 130 4 is received is acquired.
  • the transfer transistor 132 i that transfers charges accumulated in the PD 131 i, R, Gr, Gb, and controls for each color of B, and different timings, temporarily by the ON state , R, Gr, Gb, and B color illuminance data can be obtained.
  • the illuminance can be measured for each color regardless of whether the image sensor shares a plurality of color pixels. Further, when measuring the illuminance for each color, it is not necessary to add a circuit for that purpose to the pixel.
  • the transfer transistor 132 i that transfers charges accumulated in the PD 131 i, R, Gr, Gb, and, regardless of the color of B, and the same timing, simultaneously, temporarily turned By doing so, illuminance data unrelated to color can be obtained.
  • the pixel unit 11 m, n has a configuration of shared pixels of 2 ⁇ 2 pixels (pixels 130 1 to 130 4 ).
  • the present invention can be applied to a pixel unit having a four-transistor configuration including a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor that shares an arbitrary number of pixels.
  • the image sensor described above can be simulated on a computer.
  • the computer When the image sensor is simulated on a computer, the computer is connected to the image sensor, that is, the pixel array 10, the pixel driving unit 21, the selectors 22 and 23, the ADCs 24 1 to 24 N , the conversion control unit 31, the clamping unit 32, A simulation program for functioning as the ADC 33 is installed in the computer.
  • FIG. 19 shows a configuration example of an embodiment of a computer on which a simulation program is installed.
  • the program can be recorded in advance in a hard disk 205 or ROM 203 as a recording medium built in the computer.
  • the program can be stored (recorded) in the removable recording medium 211.
  • a removable recording medium 211 can be provided as so-called package software.
  • examples of the removable recording medium 211 include a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a MO (Magneto Optical) disc, a DVD (Digital Versatile Disc), a magnetic disc, and a semiconductor memory.
  • the program can be installed on the computer from the removable recording medium 211 as described above, or downloaded to the computer via a communication network or a broadcast network, and installed on the built-in hard disk 205. That is, the program is transferred from a download site to a computer wirelessly via a digital satellite broadcasting artificial satellite, or wired to a computer via a network such as a LAN (Local Area Network) or the Internet. be able to.
  • a network such as a LAN (Local Area Network) or the Internet.
  • the computer incorporates a CPU (Central Processing Unit) 202, and an input / output interface 210 is connected to the CPU 202 via the bus 201.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the CPU 202 executes a program stored in a ROM (Read Only Memory) 203 according to the command. .
  • the CPU 202 loads a program stored in the hard disk 205 into a RAM (Random Access Memory) 204 and executes it.
  • the CPU 202 performs processing according to the flowchart described above or processing performed by the configuration of the block diagram described above. Then, the CPU 202 outputs the processing result as necessary, for example, via the input / output interface 210, from the output unit 206, or from the communication unit 208, and further recorded in the hard disk 205.
  • the input unit 207 includes a keyboard, a mouse, a microphone, and the like.
  • the output unit 206 includes an LCD (Liquid Crystal Display), a speaker, and the like.
  • the processing performed by the computer according to the program does not necessarily have to be performed in chronological order in the order described as the flowchart. That is, the processing performed by the computer according to the program includes processing executed in parallel or individually (for example, parallel processing or object processing).
  • the program may be processed by one computer (processor), or may be distributedly processed by a plurality of computers. Furthermore, the program may be transferred to a remote computer and executed.
  • only one ADC 33 is provided as an ADC for obtaining illuminance data.
  • an ADC for obtaining illuminance data for example, an ADC connected to an R pixel.
  • a plurality of ADCs such as an ADC connected to a G pixel (each or both of Gr and Gb) and an ADC connected to a B pixel can be provided.
  • an ADC connected to the R pixel, an ADC connected to the G pixel, and an ADC connected to the B pixel each of the R, G, and B colors Illuminance data can be obtained simultaneously.
  • the image sensor (FIG. 1) of the present embodiment only one ADC 33 is provided as an ADC for obtaining illuminance data, and the (array) pixel 60 constituting the pixel array 10 is included in the one ADC 33.
  • a signal (added value) corresponding to all received light is supplied and AD converted. Therefore, it can be said that the image sensor of this embodiment has a circuit that can read out signals of all (opening) pixels of the image sensor by one AD conversion.
  • the pixel unit 11 m, n can be configured without the selection transistor 65.
  • this technique can take the following structures.
  • a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion of light of a predetermined color incident via a color filter, and a pixel that includes a transfer transistor that can be controlled for each color and transfers charges obtained by photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit; , A plurality of pixel units connected to an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion, and having a reset transistor that resets the charge, Under the control of the transfer transistor, the charge is read from the photoelectric conversion unit through the transfer transistor and the reset transistor, and a voltage corresponding to the charge is supplied to the AD conversion unit connected to the reset transistor.
  • Image sensor that performs photoelectric conversion of light of a predetermined color incident via a color filter, and a pixel that includes a transfer transistor that can be controlled for each color and transfers charges obtained by photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit; , A plurality of pixel units connected to an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion, and having a reset transistor that resets the charge, Under the control of the transfer
  • the AD converter is connected to a power line connecting the drain of the reset transistor and a power source, The power supply line is set in a floating state, and the charge is caused to flow into the power supply line in the floating state via the reset transistor, thereby converting the charge into a voltage, and the AD conversion connected to the power supply line
  • the conversion control unit A step-down unit that generates a step-down voltage obtained by stepping down the voltage of the power source; The image sensor according to [3] or [4], wherein the step-down voltage is applied to the power supply line connected to the reset transistor in an on state, and then the power supply line is brought into a floating state.
  • the pixel unit is Having a plurality of pixels, The image sensor according to any one of [1] to [6], wherein the plurality of pixels share the reset transistor.
  • a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion of light of a predetermined color incident via a color filter, and a pixel that includes a transfer transistor that can be controlled for each color and transfers charges obtained by photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit; ,
  • the charge from the photoelectric conversion unit is controlled by the transfer transistor of an image sensor that is connected to an AD conversion unit that performs AD (Analog to Digital) conversion and includes a plurality of pixel units having a reset transistor that resets the charge.
  • a method of controlling an image sensor comprising: reading through the transfer transistor and the reset transistor, and supplying a voltage corresponding to the charge to the AD conversion unit connected to the reset transistor.

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Abstract

 本技術は、イメージセンサにおいて、色ごとの照度の計測を行うことができるようにするイメージセンサ、及び、イメージセンサの制御方法に関する。 複数の画素ユニットは、画素とリセットトランジスタを有し、画素は、色フィルタを介して入射する所定の色の光の光電変換を行う光電変換部、及び、光電変換によって得られる電荷を転送する、色ごとに制御可能な転送トランジスタを含む。転送トランジスタの制御により、光電変換部から電荷が、転送トランジスタ及びリセットトランジスタを介して読み出され、その電荷に対応する電圧が、リセットトランジスタに接続されているAD変換部に供給される。本技術は、例えば、画像を撮像するイメージセンサ等に適用できる。

Description

イメージセンサ、及び、イメージセンサの制御方法
 本技術は、イメージセンサ、及び、イメージセンサの制御方法に関し、特に、イメージセンサにおいて、複数の色の画素を共有しているかどうかにかかわらず、かつ、画素に回路を追加することなく、色ごとの照度の計測を行うことができるようにするイメージセンサ、及び、イメージセンサの制御方法に関する。
 画素に回路を追加することなく、周囲光を検出して、照度を計測するイメージセンサとしては、例えば、特許文献1で提案されているCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)画像センサがある。
特開2002-33881号公報
 特許文献1に記載のCMOS画像センサでは、複数の色の画素を共有している場合に、色ごとの照度の計測を行うことが困難である。
 本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、イメージセンサにおいて、複数の色の画素を共有しているかどうかにかかわらず、かつ、画素に回路を追加することなく、色ごとの照度の計測を行うことができるようにするものである。
 本技術の一側面のイメージセンサは、色フィルタを介して入射する所定の色の光の光電変換を行う光電変換部、及び、前記光電変換部の光電変換によって得られる電荷を転送する、色ごとに制御可能な転送トランジスタを含む画素と、AD(Analog to Digital)変換を行うAD変換部に接続され、前記電荷をリセットするリセットトランジスタとを有する複数の画素ユニットを備え、前記転送トランジスタの制御により、前記光電変換部から前記電荷を、前記転送トランジスタ及び前記リセットトランジスタを介して読み出し、その電荷に対応する電圧を、前記リセットトランジスタに接続されている前記AD変換部に供給するイメージセンサである。
 本技術の一側面の制御方法は、色フィルタを介して入射する所定の色の光の光電変換を行う光電変換部、及び、前記光電変換部の光電変換によって得られる電荷を転送する、色ごとに制御可能な転送トランジスタを含む画素と、AD(Analog to Digital)変換を行うAD変換部に接続され、前記電荷をリセットするリセットトランジスタとを有する複数の画素ユニットを備えるイメージセンサの前記転送トランジスタの制御により、前記光電変換部から前記電荷を、前記転送トランジスタ及び前記リセットトランジスタを介して読み出し、その電荷に対応する電圧を、前記リセットトランジスタに接続されている前記AD変換部に供給するステップを含むイメージセンサの制御方法である。
 本技術の一側面においては、画素ユニットが、画素と、電荷をリセットするリセットトランジスタとを有し、画素が、色フィルタを介して入射する所定の色の光の光電変換を行う光電変換部、及び、色ごとに制御可能な転送トランジスタを含んでいる。リセットトランジスタには、AD変換を行うAD変換部が接続されている。そして、前記転送トランジスタの制御により、前記光電変換部から前記電荷が、前記転送トランジスタ及び前記リセットトランジスタを介して読み出され、その電荷に対応する電圧が、前記リセットトランジスタに接続されている前記AD変換部に供給される。
 なお、イメージセンサは、独立した装置であっても良いし、1つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。
 本技術の一側面によれば、イメージセンサにおいて、色ごとの照度の計測を行うことができる。特に、複数の色の画素を共有しているかどうかにかかわらず、かつ、画素に回路を追加することなく、色ごとの照度の計測を行うことができる。
本技術を適用したイメージセンサの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 画素ユニット11m,nの構成例を示す回路図である。 撮像モード時の画素ユニット11m,nの状態を示す図である。 照度計モード時の画素ユニット11m,nの状態を示す図である。 変換制御部31の構成例を示すブロック図である。 照度計モード時のイメージセンサの動作を説明するタイミングチャートである。 照度計モードにおいて、色ごとの照度データを得る場合の、転送トランジスタ62に与える制御信号TRGを示すタイミングチャートである。 制御線TRGと電源線51とのカップリングにより発生するノイズを説明する図である。 電源線51に、電圧VDD#1を降圧した電圧VDD#2が印加される場合の、電源線51の電圧の変化を示す図である。 クランプ部32を説明する図である。 クランプ部32の構成例を示す回路図である。 画素駆動部21に接続されている画素制御線41を説明する図である。 画素駆動部21の第1の構成例を示すブロック図である。 照度計モードにおいて、色ごとの照度データを得る場合の制御線TRGの電圧(制御信号TRG)を示すタイミングチャートである。 画素駆動部21の第2の構成例を示すブロック図である。 画素駆動部21の動作を説明する図である。 照度計モードにおいて、色ごとの照度データを得る場合の、TRGドライバ100により制御される制御線TRGの電圧を示すタイミングチャートである。 図1の画素ユニット11m,nの他の構成例を示す回路図である。 本技術を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
 [本技術を適用したイメージセンサの一実施の形態]
 図1は、本技術を適用したイメージセンサの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
 ここで、図1のイメージセンサは、例えば、ディジタルスチルカメラやディジタルビデオカメラ等に用いられるCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサであるが、本技術を適用したイメージセンサは、CMOSセンサに限定されるものではない。
 図1において、イメージセンサは、例えば、1チップの半導体チップであり、画素アレイ10、画素駆動部21、セレクタ22及び23、ADC24ないし24、変換制御部31、クランプ部32、及び、ADC(Analog to Digital Converter)33を有する。
 画素アレイ10は、M×N個(M及びNは、1以上の整数)の画素ユニット111,1,111,2,・・・,111,N,112,1,112,2,・・・,112,N,・・・,11M,1,11M,2,・・・,11M,Nを有する。
 M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nは、M行N列の行列(格子)状に配置されており、電力を供給するための電源線51及び52に接続されている。
 さらに、(上から)m行目(m=1,2,・・・,M)の行方向(横方向)に並ぶN個の画素ユニット11m,1ないし11m,Nには、行方向に延びる画素制御線41が接続されている。
 また、(左から)n列目(n=1,2,・・・,N)の列方向(縦方向)に並ぶM個の画素ユニット111,nないし11M,nには、列方向に延びる垂直信号線42が接続されている。
 画素ユニット11m,nは、後述する画素を有し、その画素において、光電変換を行う。さらに、画素ユニット11m,nは、画素の光電変換によって得られる電荷(に対応する電圧)を、画素駆動部21からの、画素制御線41を介しての制御に従って出力する。
 なお、画素ユニット11m,nが有する画素は、例えば、ベイヤ配列等の色フィルタを介して入射する所定の色の光の光電変換を行う。
 ここで、色フィルタは、ベイヤ配列の色フィルタに限定されるものではないが、以下では、色フィルタとして、ベイヤ配列の色フィルタを採用することとする。
 ベイヤ配列では、例えば、左上に、R(Red)が、右上と左下に、G(Green)が、右下に、B(Blue)が、それぞれ配置された、横×縦が2×2画素の4画素を、いわば、ベイヤ配列の単位として、そのベイヤ配列の単位が、行方向と列方向とのそれぞれに繰り返し配置される。
 ここで、ベイヤ配列の単位である4画素の中には、人の視覚特性を考慮して、Gが2個存在するが、以下、適宜、その2個のGのうちの、Rの右隣(ベイヤ配列の単位の右上)のGを、Grと記載し、Bの左隣(ベイヤ配列の単位の左下)のGを、Gbと記載する。
 なお、イメージセンサが有する画素としては、外部からの光が入射する画素(開口画素)と、入射しない画素(非開口画素)とがあるが、本技術は、光が入射する開口画素のみを対象とする。
 画素駆動部21は、画素制御線41を介して、その画素制御線41に接続されている画素ユニット11m,1ないし11m,Nを制御する。
 なお、画素駆動部21は、電圧VDD#1の電源(アナログ電源)(以下、電源VDD#1とも記載する)から、電力の供給を受けて動作する。電源VDD#1は、イメージセンサの、いわばメインの電源である。
 セレクタ22は、電圧VDD#1の電源(電源VDD#1)と、電圧VDD#3の電源(電源VDD#3)とに接続されている。なお、電圧VDD#3は、電圧VDD#1よりも低い電圧である。
 また、セレクタ22は、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nと接続された電源線52と接続されている。
 セレクタ22は、イメージセンサの動作モードに応じて、電源VDD#1及びVDD#3のうちの一方を選択して、電源線52に接続し、これにより、電源VDD#1及びVDD#3のうちの、電源線52に接続した方の電源から、電源線52を介して、画素ユニット111,1ないし11M,Nに、電圧(電力)を供給する。
 ここで、本実施の形態において、イメージセンサの動作モードとしては、画像の撮像(通常の撮像)を行う撮像モードと、イメージセンサを、照度を計測する照度計として機能させる照度計モードとがある。
 セレクタ22は、撮像モードでは、電源VDD#1を選択し、照度計モードでは、電源VDD#3を選択する。
 なお、イメージセンサの動作モードは、例えば、外部から指示することができる。
 セレクタ23は、電源VDD#3と、N個のADC24,24,・・・,24とに接続されている。
 また、セレクタ23は、列方向に並ぶM個の画素ユニット111,nないし11M,nと接続された垂直信号線41と接続されている。
 セレクタ23は、イメージセンサの動作モードに応じて、電源VDD#3、及び、N個のADC24ないし24のうちの一方を選択し、垂直信号線41ないし41と接続する。
 すなわち、セレクタ23は、撮影モードでは、N個のADC24ないし24を選択し、ADC24と、垂直信号線41とを接続する。その結果、画素ユニット11m,nが有する画素が、垂直信号線41上に出力する、画素で蓄積された電荷に対応する電圧が、セレクタ23を介して、ADC24に供給される。
 また、セレクタ23は、照度計モードでは、電源VDD#3を選択し、その電源VDD#3と、垂直信号線41ないし41とを接続する。
 ADC24は、画素ユニット11m,nが有する画素から、垂直信号線41、及び、セレクタ23を介して供給される電圧のCDS(Correlated Double Sampling)、及び、AD変換を行い、その結果得られるディジタルデータを、画素ユニット11m,nが有する画素の色の画素値(画素データ)として出力する。
 変換制御部31は、電源VDD#1と、電源線51とに接続されている。
 変換制御部31は、撮像モードでは、電源VDD#1と電源線51とを接続し、これにより、電源線51に接続されたM×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nに、電源VDD#1(の電力)を供給する。
 また、変換制御部31は、照度計モードでは、電源線51をフローティング状態にし、そのフローティング状態の電源線51に、電源線51に接続された画素ユニット11m,nが有する画素で蓄積された電荷を流入させることにより、その電荷を、対応する電圧に変換する電圧変換を行う。変換制御部31による電圧変換によって得られた電圧は、電源線51に接続された、後述するADC33に供給される。
 クランプ部32は、電圧VDD#4の電源(電源VDD#4)と、電源線51とに接続されており、照度計モードにおいて、電源線51を、電圧VDD#4にクランプする。なお、電圧VDD#4は、電圧VDD#1よりも低い電圧であるが、電圧VDD#3との大小関係は、特に限定されない。本実施の形態では、電圧VDD#3とVDD#4とは、同一の電圧になっている。
 ADC33は、電源線51に接続されている。ADC33は、電源VDD#1から電力の供給を受けて動作し、照度計モードにおいて、電源線51を介して供給される、画素ユニット11m,nが有する画素で蓄積された電荷に対応する電圧のCDS(Correlated Double Sampling)、及び、AD変換を行う。そして、ADC33は、CDS及びAD変換の結果得られるディジタルデータを、周囲の光の照度を表す照度データとして出力する。
 [画素ユニット11m,nの構成例]
 図2は、図1の画素ユニット11m,nの構成例を示す回路図である。
 図2において、画素ユニット11m,nは、1個の画素60、並びに、例えば、nMOS(negative channel MOS)のFET(Field Effect Transistor)であるリセットトランジスタ63、増幅トランジスタ64、及び、選択トランジスタ65を有する。
 画素60は、PD(Photo Diode)61及び転送トランジスタ62を有する。
 ここで、画素駆動部21(図1)に接続された画素制御線41には、リセットトランジスタ63を制御する制御線RST、転送トランジスタ62を制御する制御線TRG、及び、選択トランジスタ65を制御する制御線SELがある。
 制御線RSTは、リセットトランジスタ63のゲートに接続され、制御線TRGは、転送トランジスタ62のゲートに接続されている。制御線SELは、選択トランジスタ65のゲートに接続されている。
 以下、制御線RST上を流れる、リセットトランジスタ63を制御する制御信号を、制御信号RSTともいう。同様に、制御線TRG上を流れる、転送トランジスタ62を制御する制御信号を、制御信号TRGともいい、制御線SEL上を流れる、選択トランジスタ65を制御する制御信号を、制御信号SELともいう。
 画素60において、PD61のアノードは、GND(ground)に接地されており、そのカソードは、例えば、転送トランジスタ62のソースに接続されている。
 転送トランジスタ62は、例えば、nMOSのFETであり、そのドレインは、増幅トランジスタ64のゲートに接続されている。
 リセットトランジスタ63のソースは、転送トランジスタ62のドレインに接続されており、リセットトランジスタ63のドレインは、電源線51に接続されている。
 増幅トランジスタ64のドレインは、電源線52に接続されており、増幅トランジスタ64のソースは、選択トランジスタ65のドレインに接続されている。
 選択トランジスタ65のソースは、垂直信号線42に接続されている。
 図3は、撮像モード時の画素ユニット11m,nの状態を示す図である。
 撮像モードでは、セレクタ22が、電源VDD#1を選択し、電源線52と接続する。
 したがって、増幅トランジスタ64のドレインには、電源線52を介して、電圧VDD#1が印加される。
 さらに、撮影モードでは、変換制御部31が、電源VDD#1を、電源線51と接続し、これにより、リセットトランジスタ63のドレインには、電源線51を介して、電圧VDD#1が印加される。なお、ここでは、リセットトランジスタ63、及び、増幅トランジスタ64のドレインに、同一の電圧VDD#1を印加することとしたが、撮影モードにおいて、リセットトランジスタ63、及び、増幅トランジスタ64のドレインに印加する電圧は、同一の電圧である必要はない。すなわち、例えば、増幅トランジスタ64のドレインには、電圧VDD#1を印加し、リセットトランジスタ63のドレインには、電圧VDD#1を昇圧した、電圧VDD#1よりも高い電圧を印加することができる。
 また、撮影モードでは、セレクタ23が、ADC24を選択し、垂直信号線42と接続する。
 画素60では、PD61が、そこに入射する色の光を受光し、光電変換を行うことによって、受光した光の光量に応じた電荷を蓄積する。
 転送トランジスタ62は、制御信号TRGとしての、一時的に、L(Low)レベルからH(High)レベルになるパルスが、ゲートに与えられることによって、一時的にオン状態になる。
 転送トランジスタ62がオン状態になると、PD61に蓄積された電荷は、転送トランジスタ62のソースからドレインに転送される。
 ここで、転送トランジスタ62のドレインは、増幅トランジスタ64のゲートに接続されており、この接続点は、FD(Floating Diffusion)と呼ばれる。したがって、PD61に蓄積された電荷は、転送トランジスタ62を介して、FDに転送される。
 リセットトランジスタ63は、制御信号RSTとしての、一時的にLレベルからHレベルになるパルスが、ゲートに与えられることによって、一時的にオン状態になる。
 リセットトランジスタ63は、転送トランジスタ62がオン状態になる直前にオン状態になり、PD61からFDに電荷が転送されるの先だって、FDにある電荷を、リセットトランジスタ63、及び、電源線51を介して、電源VDD#1に掃き出すことによりリセットする。
 増幅トランジスタ64は、電源線52を介して、ドレインに印加されている電圧VDD#1を電源として動作する。
 すなわち、増幅トランジスタ64は、リセット直後のFDの電位(電圧)を、リセットレベルとして、ソースに出力し、その後、PD61から電荷が転送された直後のFDの電位を、リセットレベルを基準とする画素値に対応する電圧(信号レベル)として、ソースに出力する。
 選択トランジスタ65は、制御信号SELとしての、一時的に、LレベルからHレベルになるパルスが、ゲートに与えられることによって、一時的にオン状態になる。
 選択トランジスタ65のドレインは、上述したように、増幅トランジスタ64のソースに接続されており、選択トランジスタ65は、増幅トランジスタ64のソースに出力される(現れる)リセットレベル、及び、信号レベルを、選択トランジスタ65のソースに接続されている垂直信号線42上に出力する。
 垂直信号線42上に出力されたリセットレベル、及び、信号レベルは、ADC24に供給される。ADC24では、信号レベルのCDS及びAD変換が、リセットレベルを用いて行われ、その信号レベルのCDS及びAD変換の結果得られるディジタルデータが、画素データとして出力される。
 図4は、照度計モード時の画素ユニット11m,nの状態を示す図である。
 照度計モードでは、セレクタ22が、電源VDD#3を選択し、電源線52と接続する。
 したがって、増幅トランジスタ64のドレインには、電源線52を介して、電圧VDD#3が印加される。
 さらに、照度計モードでは、変換制御部31が、電源線51を、一時、フローティング状態にする。
 また、照度計モードでは、セレクタ23が、電源VDD#3を選択し、垂直信号線42と接続する。
 したがって、垂直信号線42に接続されている選択トランジスタ65のソースには、電圧VDD#3が印加される。
 その結果、増幅トランジスタ64のドレイン、及び、選択トランジスタ65のソースには、同一の電圧VDD#3が印加された状態になる。
 そして、増幅トランジスタ64のソースと、選択トランジスタ65のドレインとが接続されているため、増幅トランジスタ64、及び、選択トランジスタ65は、いわば機能しない状態になる。
 なお、増幅トランジスタ64のドレイン、及び、選択トランジスタ65のソースに、同一の電圧を印加することにより、増幅トランジスタ64、及び、選択トランジスタ65は機能しない状態になるので、増幅トランジスタ64のドレイン、及び、選択トランジスタ65のソースに、電圧VDD#3ではなく、その電圧VDD#3よりも高い電圧VDD#1を印加しても、増幅トランジスタ64、及び、選択トランジスタ65を機能しない状態にすることができる。
 しかしながら、増幅トランジスタ64のドレイン、及び、選択トランジスタ65のソースに、高い電圧を印加すると、増幅トランジスタ64のゲートの容量が変動し、その容量の変動が、リセットトランジスタ63を介して、電源線51の電圧に影響を与えることがある。
 そこで、本実施の形態では、照度計モードにおいて、電圧VDD#1よりも低い電圧VDD#3を、増幅トランジスタ64のドレイン、及び、選択トランジスタ65のソースに印加することとしている。
 照度計モードでは、制御信号RST及びSELは、常時、Hレベルとされ、その結果、リセットトランジスタ63、及び、選択トランジスタ65は、常時、オン状態になる。
 また、転送トランジスタ62は、制御信号TRGとしての、一時的に、LレベルからHレベルになるパルスが、ゲートに与えられることによって、一時的にオン状態になる。
 照度計モードでは、リセットトランジスタ63が常時オン状態になっているため、転送トランジスタ62がオン状態になると、PD61に蓄積された電荷は、転送トランジスタ62、リセットトランジスタ63、及び、電源線51を介して、変換制御部31(の後述する電源VDD#2)に掃き出され、PD61はリセットされる。
 そして、PD61がリセットされたときの電源線51の電圧が、リセットレベルとして、電源線51に接続されているADC33に供給される。
 その後、転送トランジスタ62は、再び、制御信号TRGとしての、一時的に、LレベルからHレベルになるパルスが、ゲートに与えられることによって、一時的にオン状態になる。
 また、変換制御部31は、転送トランジスタ62が再びオン状態になる直前に、電源線51をフローティング状態にする。
 電源線51がフローティング状態になった後、転送トランジスタ62がオン状態になると、PD61に蓄積された電荷が、転送トランジスタ62、及び、リセットトランジスタ63を介して、電源線51に流入し、対応する電圧に変換される。
 その結果、PD61に蓄積された電荷に対応する電圧、すなわち、リセットレベルを基準とする、照度に対応する電圧(信号レベル)が、電源線51に接続されているADC33に供給される。
 ADC33では、電源線51からの信号レベルのCDS及びAD変換が、電源線51からのリセットレベルを用いて行われ、その信号レベルのCDS及びAD変換の結果得られるディジタルデータが、照度データとして出力される。
 ここで、照度計モードでは、一時的にLレベルからHレベルになる制御信号TRGを転送トランジスタ62に与える画素を選択することにより、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60(のPD61)すべてで蓄積された電荷や、R,G(Gr及びGbのそれぞれ又は両方)、又は、Bの画素(R,G、又は、Bの光を受光する画素)等の一部の画素60で蓄積された電荷だけを、電源線51に流入させ、対応する電圧を、ADC33に供給することができる。
 したがって、一時的にLレベルからHレベルになる制御信号TRGを、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60すべての転送トランジスタ62に与えることにより、色に関係ない照度データを得ることができる。
 また、一時的にLレベルからHレベルになる制御信号TRGを、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60のうちの、R,G、又は、Bの画素の転送トランジスタ62に与えることにより、色ごとの照度、つまり、R,G、又は、Bの光の照度データを得ることができる。
 [変換制御部31の構成例]
 図5は、変換制御部31の構成例を示すブロック図である。
 なお、図5には、変換制御部31の他、画素ユニット11m,nも図示してあるが、画素ユニット11m,nにおいては、増幅トランジスタ64及び選択トランジスタ65の図示を、省略してある。
 変換制御部31は、スイッチ部70及び電圧降圧部73を有する。
 スイッチ部70は、外部から供給される(例えば、図示せぬ制御部からの)読み出しイネーブル信号SWENに従ってオン、オフし、電源線51と電圧降圧部73との間を接続し、又は、切断する。
 図5では、スイッチ部70は、インバータ71及びFET72を有する。
 インバータ72には、イネーブル信号SWENが入力される。インバータ72は、そこに入力されるイネーブル信号SWENを反転し、FET72のゲートに印加する。
 FET72は、pMOS(positive channel MOS)のFETであり、ドレインが、電源線51に接続され、ソースが、電圧降圧部73に接続されている。
 また、FET72のサブストレートは、電源VDD#1に接続されている。
 電圧降圧部72には、電圧VDD#1が印加される。電圧降圧部72は、動作モードに応じて、電圧VDD#1を、その電圧VDD#1より低い電圧(降圧電圧)VDD#2に降圧し、又は、降圧せずに、そのままの電圧VDD#1を、スイッチ部70(のFET72)に供給する。
 すなわち、電圧降圧部72は、撮像モードでは、電圧VDD#1を降圧せずに、そのまま、スイッチ部70に供給する。また、電圧降圧部72は、照度計モードでは、電圧VDD#1を、電圧VDD#2に降圧し、スイッチ部70に供給する。
 したがって、スイッチ部70(より電源線51側)から、電圧降圧部73を見た場合、電圧降圧部73は、電圧VDD#1の電源、又は、電圧VDD#2の電源(電源#2)として機能する。
 なお、クランプ部32(図1)が電源線51をクランプする電圧VDD#4は(本実施の形態では、電圧VDD#4と同一の電圧VDD#3も同様)、電圧VDD#2未満の所定の電圧である。
 以上のように構成される変換制御部31では、撮像モード時には、常時Hレベルの読み出しイネーブル信号SWENが、インバータ71に供給される。
 この場合、インバータ71の出力は、Lレベルになり、そのLレベルが、FET72のゲートに印加され、FET72は、オン状態になる。
 撮像モードでは、上述したように、電圧降圧部72は、電圧VDD#1を降圧せずに、そのまま、スイッチ部70に供給する。したがって、スイッチ部70に供給された電圧VDD#1は、オン状態のFET72を介して、電源線51に印加され、これにより、電源線51を介して、電源としての電圧VDD#1が、リセットトランジスタ63のドレインに印加される。
 一方、照度計モードでは、上述したように、電圧降圧部72は、電圧VDD#1を、電圧VDD#2に降圧し、スイッチ部70に供給する。
 また、照度計モードでは、読み出しイネーブル信号SWENは、当初はHレベルとされ、その後、Lレベルとされる。
 したがって、照度計モードでは、Hレベルの読み出しイネーブル信号SWENが、インバータ71に供給されている間は、インバータ71の出力は、Lレベルになり、そのLレベルが、FET72のゲートに印加されることによって、FET72は、オン状態になる。
 FET72がオン状態である場合、スイッチ部70に供給された電圧VDD#2は、オン状態のFET72を介して、電源線51に印加される。
 その後、読み出しイネーブル信号SWENがLレベルになると、インバータ71の出力は、Hレベルになり、そのHレベルが、FET72のゲートに印加されることによって、FET72は、オフ状態になる。
 FET72がオフ状態である場合、スイッチ部70に供給された電圧VDD#2は、電源線51に印加されない。そして、FET72がオフ状態であることにより、そのFET72に接続されている電源線51は、フローティング状態となる。
 [照度計モード時のイメージセンサの動作]
 図6は、照度計モード時のイメージセンサの動作を説明するタイミングチャートである。
 すなわち、図6は、照度計モード時の読み出しイネーブル信号SWEN、制御信号RST,SEL、及び、TRG、並びに、電源線51の電圧を示している。
 照度計モードにおいて、照度データを得る処理には、時間順に、シャッタフェーズ、蓄積フェーズ、及び、読み出しフェーズがある。
 照度計モードでは、制御信号RST及びSELは、シャッタフェーズ、蓄積フェーズ、及び、読み出しフェーズのいずれにおいても、Hレベルとされ、その結果、リセットトランジスタ63、及び、選択トランジスタ65は、常時、オン状態になる。
 そして、シャッタフェーズでは、読み出しイネーブル信号SWENが、Hレベルにされ、制御信号TRGが、一時的に、LレベルからHレベルにされる。
 シャッタフェーズにおいて、読み出しイネーブル信号SWENが、Hレベルにされることにより、FET72(図5)はオン状態となり、電圧降圧部73で降圧された電圧VDD#2が、電源線51に印加される。すなわち、電源VDD#2が、電源線51に接続される。
 また、シャッタフェーズにおいて、制御信号TRGが、一時的に、LレベルからHレベルにされることにより、その制御信号TRGが供給される転送トランジスタ62は、一時的にオン状態になる。
 照度計モードでは、リセットトランジスタ63が常時オン状態になっているため、シャッタフェーズにおいて、転送トランジスタ62がオン状態になると、PD61に蓄積された電荷は、転送トランジスタ62、リセットトランジスタ63、及び、電源線51を介して、変換制御部31の、電源線51に接続されている電源VDD#2に掃き出され、PD61はリセットされる。
 そして、PD61がリセットされたときの電源線51の電圧は、その電源線51に接続されている電源VDD#2の電圧である電圧VDD#2となり、その電圧VDD#2が、リセットレベルとして、電源線51に接続されているADC33に供給される。
 シャッタフェースの後の蓄積フェーズでは、読み出しイネーブル信号SWENが、Hレベルのままとされ、制御信号TRGは、Lレベル(のまま)とされる。
 読み出しイネーブル信号SWENが、Hレベルであることにより、FET72(図5)はオン状態となり、シャッタフェーズと同様に、電圧降圧部73(図5)で電圧VDD#1を降圧することにより得られる電源VDD#2が、電源線51に接続される。
 したがって、電源線51の電圧は、シャッタフェースと同様に、電圧VDD#2となり、その電圧VDD#2が、リセットレベルとして、電源線51に接続されているADC33に供給される。
 また、制御信号TRGが、Lレベルであることにより、転送トランジスタ62はオフ状態となり、PD61には、電荷が蓄積される。
 蓄積フェースの後の読み出しフェーズでは、読み出しイネーブル信号SWENが、HレベルからLレベルにされ、制御信号TRGは、読み出しイネーブル信号SWENがHレベルからLレベルにされた直後に、一時的に、LレベルからHレベルにされる。
 そして、読み出しフェーズでは、読み出しイネーブル信号SWENが、HレベルからLレベルにされる直前に、図6において影を付して示すように、ADC33は、電源線51の電圧の1回目の読み出しを行い、その電源線51の電圧をリセットレベルとして取得する。
 ここで、読み出しイネーブル信号SWENが、HレベルからLレベルにされる直前においては、FET72(図5)はオン状態になっており、電源線51には、電源#2が接続されていることから、ADC33での、電源線51の電圧の1回目の読み出しでは、電圧VDD#2が、リセットレベルとして取得される。
 その後、読み出しフェーズでは、読み出しイネーブル信号SWENが、HレベルからLレベルにされ、さらに、制御信号TRGが、一時的に、LレベルからHレベルにされ、Lレベルに戻された後に、図6において影を付して示すように、ADC33は、電源線51の電圧の2回目の読み出しを行い、その電源線51の電圧を、リセットレベルを基準とする、照度に対応する電圧(信号レベル)として取得する。
 ここで、読み出しイネーブル信号SWENが、HレベルからLレベルにされることにより、FET72(図5)はオフ状態になる。その結果、電源線51は、フローティング状態になる。
 また、制御信号TRGが、一時的に、LレベルからHレベルにされることにより、その制御信号TRGがゲートに供給される転送トランジスタ62は、一時的にオン状態になる。
 転送トランジスタ62がオン状態になると、蓄積フェーズ(正確には、制御信号TRGが、シャッタフェーズにおいてLレベルになってから、読み出しフェーズにおいて、Hレベルになるまで)にPD61に蓄積された電荷が、転送トランジスタ62、及び、リセットトランジスタ63を介して、電源線51に流入し、対応する電圧に変換される。
 その結果、フローティング状態の電源線51の電圧は、直前の電圧VDD#2から、PD61に蓄積された電荷に対応する電圧(照度信号)だけ変動(降下)し、ADC33での、電源線51の電圧の2回目の読み出しでは、その変動後の電圧が、信号レベル(リセットレベルを基準とする、照度に対応する電圧)として取得される。
 ADC33では、2回目の読み出しで取得した電源線51の電圧である信号レベルのCDS及びAD変換が、1回目の読み出しで取得した電源線51の電圧(電圧VDD#2)であるリセットレベルを用いて行われ、その信号レベルのCDS及びAD変換の結果得られるディジタルデータが、照度データとして出力される。
 ここで、図1のイメージセンサでは、照度計モードにおいて、画素駆動部21(図1)は、M行の画素ユニット111,nないし11M,nのすべてに、制御信号RST及びSELを、同時に供給し、リセットトランジスタ63及び選択トランジスタ65を、同時にオン状態にする。
 また、画素駆動部21は、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60の転送トランジスタ62に対して、画素60が受光する光の色ごとに、制御信号TRGを供給し、各画素60の転送トランジスタ62を、色ごとに制御することができる。
 画素駆動部21が、シャッタフェーズ及び読み出しフェーズにおいて、一時的にLレベルからHレベルになる制御信号TRGを、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60すべての転送トランジスタ62に、同時に供給すること、すなわち、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60すべての転送トランジスタ62を、同時に、一時的にオン状態にすることにより、ADC33では、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60すべてで受光された光の、色に関係ない照度データ(各色の光を加算した照度データ)を得ることができる。
 また、画素駆動部21が、シャッタフェーズ及び読み出しフェーズにおいて、一時的にLレベルからHレベルになる制御信号TRGを、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60のうちの、例えば、Rの画素60、Gの画素60、及び、Bの画素60の転送トランジスタ62に、別個のタイミングで供給すること、すなわち、Rの画素60、Gの画素60、及び、Bの画素60の転送トランジスタ62を、別個のタイミングで、一時的にオン状態にすること(転送トランジスタ62を、画素60が受光する色ごとに制御すること)により、ADC33では、Rの画素60、Gの画素60、及び、Bの画素60それぞれで受光された光の、R,G、及び、Bの色ごとの照度データを得ることができる。
 図7は、照度計モードにおいて、色ごとの照度データを得る場合の、転送トランジスタ62に与える制御信号TRGを示すタイミングチャートである。
 ここで、本実施の形態では、ベイヤ配列の色フィルタを採用することから、R,Gr,Gb、及び、Bの画素60(R,Gr,Gb、及び、Bそれぞれの光を受光する画素60)が存在する。
 図7は、R,Gr,Gb、及び、Bそれぞれの色ごとの照度データを得る場合の、転送トランジスタ62に与える制御信号TRGを示している。
 ここで、以下では、Rの画素60の転送トランジスタ62に与える制御信号TRGを、制御信号TRG(R)とも記載する。同様に、Gr,Gb、及び、Bの画素60の転送トランジスタ62に与える制御信号TRGを、それぞれ、制御信号TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)とも記載する。
 照度計モードにおいて、色ごとの照度データを得る場合、シャッタフェーズは、例えば、時間順に、Rシャッタフェーズ、Grシャッタフェーズ、Gbシャッタフェーズ、及び、Bシャッタフェーズに区分される。同様に、読み出しフェーズも、例えば、時間順に、R読み出しフェーズ、Gr読み出しフェーズ、Gb読み出しフェーズ、及び、B読み出しフェーズに区分される。
 そして、Rシャッタフェーズ及びR読み出しフェーズでは、制御信号TRG(R),TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)のうちの、制御信号TRG(R)だけが、一時的に、LレベルからHレベルにされる。
 同様に、Grシャッタフェーズ及びGr読み出しフェーズでは、制御信号TRG(Gr)だけが、Gbシャッタフェーズ及びGb読み出しフェーズでは、制御信号TRG(Gb)だけが、Bシャッタフェーズ及びB読み出しフェーズでは、制御信号TRG(B)だけが、それぞれ、一時的に、LレベルからHレベルにされる。
 以上により、ADC33では、図6で説明した場合と同様にして、R,Gr,Gb、及び、Bそれぞれの色ごとの照度データを、時分割で得ることができる。
 なお、色に関係ない照度データや、色ごとの照度データは、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60で得られた電荷に対応する電圧を、垂直信号線42ないし42、及び、セレクタ23(図1)を介して、ADC24ないし24に供給し、そのADC24ないし24でのCDS及びAD変換によって得られる画素データを、すべて加算することや、色ごとに加算することでも得ることができる。
 しかしながら、この場合、照度データを得るのに、N個のADC24ないし24のすべてを動作させる必要があり、消費電力が大になる。
 一方、画素60で得られた電荷に対応する電圧を、電源線51を介して、ADC33に供給し、そのADC33でのCDS及びAD変換によって、照度データを得る場合には、照度データを得るのに動作させる必要のあるADCは、ADC33の1つだけであり、N個のADC24ないし24のすべてを動作させる場合に比較して、消費電力を大きく低減することができる。
 [制御線TRGと電源線51とのカップリングにより発生するノイズに対する対策]
 図8は、制御線TRGと電源線51とのカップリングにより発生するノイズを説明する図である。
 すなわち、図8は、照度計モード時の読み出しイネーブル信号SWEN、制御信号RST,SEL、及び、TRG、並びに、電源線51の電圧を示している。なお、図8では、説明を簡単にするため、PD61に蓄積された電荷(信号電荷)が0である(PD61に光が入射せず、いわゆるダーク(dark)状態になっている)こととしてある。
 ここで、本実施の形態では、読み出しイネーブル信号SWENが、Hレベルになっている場合(電源線51がフローティング状態でない場合)、電源線51には、電圧降圧部73(図5)で、電圧VDD#1を降圧した電圧VDD#2が印加されるが、図8では、電源線51に、電圧VDD#2ではなく、電圧VDD#1が印加されることとしてある。
 照度計モードでは、図6で説明したように、読み出しフェーズにおいて、電源線51がフローティング状態にされた後(読み出しイネーブル信号SWENが、HレベルからLレベルにされた後)、転送トランジスタ62に与える制御信号TRGが、一時的に、LレベルからHレベルにされる。
 イメージセンサにおいて、制御信号TRGが流れる画素制御線41の制御線TRGと、電源線51とが隣接して配線されている場合、制御線TRGを流れる制御信号TRGが一時的にHレベルになったときに、図8に示すように、制御線TRGと、フローティング状態になっている電源線51とのカップリングにより、電源線51上にノイズが発生すること、すなわち、電源線51の電圧が、制御信号TRGが一時的にHレベルになることに連動して、一時的に上昇することがある。
 電源線51をフローティング状態にするためのスイッチ部70が、図5に示したように、pMOSのFET72を含んで構成される場合、そのFET72のドレインに接続されている電源線51の電圧が上昇すると、FET72のゲートと、電源線51(が接続されているFET72のドレイン)との間の電位差が大になって(FET72の電源線51が接続されている部分がソースのように見え)、FET72がオン状態になるため、電源線51から、FET72(のソース)に電流が流れる。
 この場合、電源線51に流入した電荷が、電源線51からオン状態のFET72を介して抜けてしまい、ADC33で得られる照度データの精度が劣化する。
 読み出しイネーブル信号SWENが、Hレベルになっている場合に、図8に示したように、電源線51に、電圧VDD#2ではなく、電圧VDD#1が印加されているときには、上述のように、制御線TRGと電源線51とのカップリングにより、フローティング状態の電源線51が持ち上がると、電源線51の電圧は、FET72のサブストレートの電圧VDD#1を超え、その結果、ADC33で得られる照度データの精度が劣化する。
 そこで、本実施の形態では、制御線TRGと電源線51とのカップリングにより発生するノイズに対する対策として、電源線51に、電圧降圧部73(図5)で、電圧VDD#1を降圧した電圧VDD#2を印加することが行われる。
 図9は、電源線51に、電圧VDD#1を降圧した電圧VDD#2が印加される場合の、電源線51の電圧の変化を示す図である。なお、図9でも、図8と同様に、説明を簡単にするため、PD61に蓄積された電荷が0であることとしてある。
 電圧降圧部73(図5)において電圧VDD#1を降圧した電圧VDD#2が、電源線51に印加される場合には、読み出しフェーズで、電源線51がフローティング状態になっているときに、制御線TRGを流れる制御信号TRGが一時的にHレベルになって、制御線TRGと電源線51とのカップリングにより、電源線51の電圧が一時的に上昇しても、図9に示すように、電源線51の電圧が、FET72のゲートの電圧VDD#1を超えることを防止することができる。
 ここで、電圧VDD#2は、制御線TRGと電源線51とのカップリングにより上昇する、電源線51の電圧の、その上昇分の電圧以上の電圧だけ、電圧VDD#1よりも低い電圧であることが望ましい。
 但し、図6で説明したように、フローティング状態の電源線51の電圧は、読み出しフェーズにおいて、電圧VDD#2から、PD61に蓄積された電荷に対応する電圧(照度信号)だけ降下する。
 したがって、電圧VDD#2を低い電圧にしすぎると、照度計モードにおいて、電源線51の電圧が、電圧VDD#2から、PD61に蓄積された電荷に対応する電圧だけ降下することができず、実質的に、照度の計測に用いる画素すべてのPD61に蓄積可能な電荷量の総量(飽和電荷量)、ひいては、照度データのダイナミックレンジが制限される。
 そこで、電圧VDD#2は、制御線TRGと電源線51とのカップリングによる、電源線51の電圧の上昇分と、飽和電荷量との両方を考慮して決定することが望ましい。
 なお、図5の電圧降圧部73としては、電圧VDD#1を降圧する降圧幅(降下幅)が可変な回路を採用することができる。
 この場合、電圧降圧部73での降圧幅は、例えば、外部からの制御に従って調整することができる。
 また、電圧降圧部73では、制御線TRGとのカップリングによる電源線51の電圧の上昇分を計測し、その上昇分、又は、その上昇分に所定のマージンを加えた値に、降圧幅を調整することができる。
 電圧降圧部73での降圧幅を調整することにより、照度データの精度の劣化を防止し、電源線51の電圧を、ADC33の入力として適切な電圧レンジとすることができる。
 [クランプ部32の説明]
 図10は、図1のクランプ部32を説明する図である。
 すなわち、図10は、照度計モード時の制御信号TRG、及び、電源線51の電圧を示すタイミングチャートである。
 照度計モードでは、図6及び図7で説明したように、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60すべての転送トランジスタ62を、同時にオン状態にすることや、Rの画素60、Grの画素60、Gbの画素60、又は、Bの画素60だけの転送トランジスタ62を、同時にオン状態にすることによって、色に関係ない照度データや、R,Gr,Gb、又は、Bの照度データを得ることができる。
 ところで、照度計モードでは、読み出しフェーズにおいて、転送トランジスタ62がオンされることにより、M×N個の画素ユニット111,1ないし11M,Nの画素60すべてや、画素60のうちの、Rの画素60、Grの画素60、Gbの画素60、又は、Bの画素60から、PD61に蓄積された電荷(電子)が、一斉に、フローティング状態の電源線51に流入する。
 以上のように、フローティング状態の電源線51に、画素60すべてや、Rの画素60、Grの画素60、Gbの画素60、又は、Bの画素60のような多数の画素60から、電荷が流入すると、電源線51の電圧が、図10に点線で示すように、電圧VDD#2から大幅に降下することがある。
 照度計モードでは、上述したように、リセットトランジスタ63は、常時オン状態になっているため、電源線51の電圧が大幅に降下した場合、画素ユニット11m,n(図2)のFDの電圧(電位)、すなわち、転送トランジスタ62のドレインや、増幅トランジスタ64のゲートの電圧も、電源線51が接続されているリセットトランジスタ63を介して、大幅に降下し、その結果、増幅トランジスタ64のゲートの電圧が、その性能を保証する性能保証電圧の範囲を超えることがあり得る。
 そして、増幅トランジスタ64のゲートの電圧が、その性能を保証する性能保証電圧の範囲を超えることは、画素ユニット11m,n、ひいては、イメージセンサの信頼性を損ねるおそれがある。
 そこで、クランプ部32(図1)は、電源線の電圧を、電圧VDD#2未満の性能保証電圧の最小値以上の電圧VDD#4にクランプする。
 図11は、図1のクランプ部32の構成例を示す回路図である。
 図11において、クランプ部32は、nMOSのFET81を有する。
 クランプ部32において、FET81のソースは、電源線51に接続され、ゲート及びドレインは、電源VDD#4に接続されている。
 図11のクランプ部32では、FET81のゲートが電源VDD#4に接続されているので、FET81のソースに接続されている電源線51の電圧が、電圧VDD#4未満(正確には、電圧VDD#4から、FET81のゲートとソースとの間の電圧VGSを減算した電圧以下)となると、FET81がオン状態になる。その結果、電源線51は、FET81を介して、電源VDD#4に接続され、電圧VDD#4にクランプされる。
 以上のように、電源線51は、電圧VDD#2未満の性能保証電圧の最小値以上の電圧VDD#4にクランプされるので、電源線51の電圧が、電圧VDD#2から、一定以上降下して性能保証電圧の範囲を超えること、ひいては、画素ユニット11m,nのFD(増幅トランジスタ64のゲート)の電圧が性能保証電圧の範囲を超えることを防止することができる。
 なお、クランプ部32において、電源線51がクランプされる場合には、イメージセンサにおいて、照度の計測がエラーである旨を、外部に報知することができる。
 [画素駆動部21の構成例]
 図12は、図1の画素駆動部21に接続されている画素制御線41を説明する図である。
 なお、図12では、画素ユニット11m,nは、1つの画素60を有することとし、以下、適宜、Rの画素60を画素60Rと、Grの画素60を画素60Grと、Gbの画素60を画素60Gbと、Bの画素60を画素60Bと、それぞれいうこととする。
 また、画素駆動部21が、制御信号TRG(R),TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)を流す制御線TRGを、それぞれ、制御線TRG(R),TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)とも記載する。
 図12のベイヤ配列では、奇数行である2k-1行目(k=1,2,・・・,M/2)には、Rの画素60R、Grの画素60Gr、Gbの画素60Gb、及び、Bの画素60Bのうちの、Rの画素60R、及び、Grの画素60Grだけが存在する。また、偶数行である2k行目には、Gbの画素60Gb、及び、Bの画素60Bだけが存在する。
 したがって、奇数行である2k-1行目の画素制御線412k-1には、制御線TRGとして、2本の制御線TRG(R)及びTRG(Gr)が含まれ、偶数行である2k行目の画素制御線412kには、制御線TRGとして、2本の制御線TRG(Gb)及びTRG(B)が含まれる。
 以上のように、奇数行の画素制御線412k-1には、2本の制御線TRG(R)及びTRG(Gr)が含まれ、偶数行の画素制御線412kには、2本の制御線TRG(Gb)及びTRG(B)が含まれるので、M本の画素制御線41ないし41の中には、制御線TRG(R),TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)として、2M本の制御線TRGが含まれる。
 R,Gr,Gb、及び、Bそれぞれの色ごとの照度データを得る場合、図7で説明したように、Rシャッタフェーズ及びR読み出しフェーズにおいて、制御信号TRG(R)だけが、Grシャッタフェーズ及びGr読み出しフェーズにおいて、制御信号TRG(Gr)だけが、Gbシャッタフェーズ及びGb読み出しフェーズにおいて、制御信号TRG(Gb)だけが、Bシャッタフェーズ及びB読み出しフェーズにおいて、制御信号TRG(B)だけが、それぞれ、一時的に、LレベルからHレベルにされる。
 すなわち、Rシャッタフェーズ及びR読み出しフェーズでは、奇数行の画素制御線412k-1に含まれる制御線TRG(R)(を流れる制御信号TRG(R))だけが、一時的にHレベルになり、Grシャッタフェーズ及びGr読み出しフェーズでは、奇数行の画素制御線412k-1に含まれる制御線TRG(Gr)だけが、一時的にHレベルになる。
 また、Gbシャッタフェーズ及びGb読み出しフェーズでは、偶数行の画素制御線412kに含まれる制御線TRG(Gb)だけが、一時的にHレベルになり、Bシャッタフェーズ及びB読み出しフェーズでは、偶数行の画素制御線412kに含まれる制御線TRG(B)だけが、一時的にHレベルになる。
 図13は、図1の画素駆動部21の第1の構成例を示すブロック図である。
 すなわち、図13は、画素駆動部21のうちの、転送トランジスタ62を制御する部分の第1の構成例を示している。
 図13において、画素駆動部21は、2M個のTRGドライバ90ないし902Mと、2M個のドライバ制御部96ないし962Mを有する。
 TRGドライバ904k-3は、2k-1行目の画素60R及び60Grのうちの、画素60Rの転送トランジスタ62を、画素制御線412k-1に含まれる制御線TRG(R)上に、制御信号TRG(R)を流すことで制御する。
 TRGドライバ904k-2は、2k-1行目の画素60R及び60Grのうちの、画素60Grの転送トランジスタ62を、画素制御線412k-1に含まれる制御線TRG(Gr)上に、制御信号TRG(Gr)を流すことで制御する。
 TRGドライバ904k-1は、2k行目の画素60Gb及び60Bのうちの、画素60Gbの転送トランジスタ62を、画素制御線412kに含まれる制御線TRG(Gb)上に、制御信号TRG(Gb)を流すことで制御する。
 TRGドライバ904kは、2k行目の画素60Gb及び60Bのうちの、画素60Bの転送トランジスタ62を、画素制御線412kに含まれる制御線TRG(B)上に、制御信号TRG(B)を流すことで制御する。
 TRGドライバ90は(q=1,2,・・・,2M)は、ドレインどうしが接続されるとともに、ゲートどうしが接続されたpMOSのFET91とnMOSのFET92とを有する。
 そして、FET91及び92のドレインどうしの接続点は、制御線TRGに接続されており、FET91及び92のゲートどうしの接続点は、ドライバ制御部96に接続されている。
 なお、FET91及び92のドレインどうしの接続点は、TRGドライバ90の出力端子になっており、FET91及び92のゲートどうしの接続点は、TRGドライバ90の入力端子になっている。
 また、pMOSのFET91のソースは、複数の抵抗rが直列に接続された直列回路を介して、電源VDD#1に接続されており、nMOSのFET92のソースは、複数の抵抗(電源配線抵抗)Rが直列に接続された直列回路を介して、GND(グランド)に接続されている。
 ここで、TRGドライバ90において、nMOSのFET92のソースと、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路との接続点を、ノード93ともいう。
 TRGドライバ96は、例えば、外部からの指令や、あらかじめ決められたシーケンス等に従って、TRGドライバ90を制御する。
 すなわち、TRGドライバ96は、例えば、Hレベル又はLレベルを、TRGドライバ90のFET91及び92のゲートに印加する。
 FET91及び92のゲートに、Hレベルが印加された場合、pMOSのFET91はオフ状態になり、nMOSのFET92はオン状態になるので、TRGドライバ90の出力端子でもあるFET91及び92のドレインどうしの接続点は、オン状態のFET92を介して、ノード93に接続される。
 ノード93は、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路を介して、GNDに接続されており、ノード93の電圧(電位)は、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路に電流が流れない限り、GNDの電位に等しい。
 したがって、オン状態のFET92を介して、ノード93に接続されたTRGドライバ90の出力端子(FET91及び92のドレインどうしの接続点)は、Lレベル(GNDの電位)になり、TRGドライバ90の出力端子に接続されている制御線TRGも、Lレベルになる。
 一方、FET91及び92のゲートに、Lレベルが印加された場合、pMOSのFET91はオン状態になり、nMOSのFET92はオフ状態になるので、TRGドライバ90の出力端子でもあるFET91及び92のドレインどうしの接続点は、オン状態のFET91を介して、電源VDD#1に接続される。
 したがって、TRGドライバ90の出力端子(FET91及び92のドレインどうしの接続点)は、Hレベル(電圧VDD#1)になり、TRGドライバ90の出力端子に接続されている制御線TRGも、Hレベルになる。
 以上のように構成される画素駆動部21では、例えば、図7に示したように、R,Gr,Gb、及び、Bそれぞれの色ごとの照度データを得る場合に、R,Gr,Gb、及び、Bのうちの、例えば、Rの画素60RのPD61から電荷を転送するときについては、TRGドライバ904k-3において、Rの画素60Rの転送トランジスタ62に接続された制御線TRG(R)すべてが、一時的に、一斉にHレベルにされる。
 そして、転送トランジスタ62に接続された制御線TRG(R)が、Hレベルにされた後、再び、Lレベルにされるが、制御線TRG(R)がLレベルになるということは、TRGドライバ904k-3のnMOSのFET924k-3がオン状態になる。
 この場合、制御線TRG(R)に接続されたRの画素60Rの転送トランジスタ62のゲートの電荷が、制御線TRG(R)、及び、オン状態のFET924k-3を介し、ノード934k-3、さらには、ノード934k-3に接続された、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路に流れる。
 以上のような状況が、Rの画素60Rすべてについて、制御線TRG(R)が一時的にHレベルになった直後のLレベルにおいて、一斉に生じるため、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路において、その直列回路の抵抗Rを流れる電荷(電流)によって、相応の電圧降下(いわゆるIRドロップ)が生じる。
 複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路でのIRドロップによって、一時的にHレベルになった制御線TRG(R)に接続されたTRGドライバ904k-3のノード934k-3の他、Hレベルになっていない(Lレベルのままの)制御線TGR(Gr)に接続されたTRGドライバ904k-2のノード934k-2、制御線TGR(Gb)に接続されたTRGドライバ904k-1のノード934k-1、及び、制御線TGR(B)に接続されたTRGドライバ904kのノード934kの電圧(電位)は、GNDの電位から変動する。
 すなわち、制御線TRG(R)が一時的に一斉にHレベルとなり、その後、Lレベルになると、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路でIRドロップが生じる。その結果、制御線TRG(R)に接続されたTRGドライバ904k-3のノード934k-3の他、Hレベルになっていない(Lレベルのままの)制御線TGR(Gr)に接続されたTRGドライバ904k-2のノード934k-2、制御線TGR(Gb)に接続されたTRGドライバ904k-1のノード934k-1、及び、制御線TGR(B)に接続されたTRGドライバ904kのノード934kの電圧は、単純には、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路でのIRドロップの分だけ上昇する。
 ノード93の電圧が、GNDの電圧から上昇すると、ソースがノード93に接続しているFET92のドレイン、ひいては、そのドレインに接続している制御線TRGの電圧も上昇する。
 すなわち、いまの場合、制御線TRG(R)だけを、一時的にHレベルにしたのにもかかわらず、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路で生じるIRドロップによって、他の制御線TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)の電圧が上昇する。
 例えば、制御線TRG(Gr)の電圧が上昇すると、その制御線TRG(Gr)が接続しているGrの画素60Grの転送トランジスタ62がオン状態になり、PD61に蓄積された電荷が、オン状態の転送トランジスタ62を介して漏れ出し、ADC33で得られるGrの色の照度データの精度が劣化する。
 同様にして、Gb、及び、Bの各色の照度データの精度も劣化する。
 以上のように、R,Gr,Gb、及び、Bのうちの、ある1色の画素60に接続する制御線TRGだけを、一時的にHレベルにした場合に、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路で生じるIRドロップが、他の色の画素60に、いわばノイズとなって伝搬するため、各色の照度データの精度が劣化する。
 図14は、照度計モードにおいて、色ごとの照度データを得る場合の制御線TRGの電圧(制御信号TRG)を示すタイミングチャートである。
 例えば、制御線TRG(R)(の電圧)を一時的にHレベルにした場合、その制御線TRG(R)が、HレベルからLレベルに戻るときに、図13で説明したIRドロップが生じ、他の制御線TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)の電圧が上昇する。
 また、例えば、制御線TRG(Gr)を一時的にHレベルにした場合、その制御線TRG(Gr)が、HレベルからLレベルに戻るときに、図13で説明したIRドロップが生じ、他の制御線TRG(R),TRG(Gb)、及び、TRG(B)の電圧が上昇する。
 以上のように、制御線TRG(R),TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)のうちのいずれか1色の制御線TRGを一時的にHレベルにした場合、その制御線TRGが、HレベルからLレベルに戻るときに、図13で説明したIRドロップが生じる。
 そして、そのIRドロップによって、他の色の制御線TRGの電圧が上昇し、PD61に蓄積された電荷が漏れ出すことによって、ADC33で得られるR,Gr,Gb、及び、Bの各色の照度データの精度が劣化する。
 そこで、図15は、図1の画素駆動部21の第2の構成例を示すブロック図である。
 すなわち、図15は、画素駆動部21のうちの、転送トランジスタ62を制御する部分の第2の構成例を示している。
 図15において、画素駆動部21は、2M個のTRGドライバ100ないし1002Mと、2M個のドライバ制御部111ないし1112Mを有する。
 TRGドライバ1004k-3は、2k-1行目の画素60R及び60Grのうちの、画素60Rの転送トランジスタ62を、画素制御線412k-1に含まれる制御線TRG(R)上に、制御信号TRG(R)を流すことで制御する。
 TRGドライバ1004k-2は、2k-1行目の画素60R及び60Grのうちの、画素60Grの転送トランジスタ62を、画素制御線412k-1に含まれる制御線TRG(Gr)上に、制御信号TRG(Gr)を流すことで制御する。
 TRGドライバ1004k-1は、2k行目の画素60Gb及び60Bのうちの、画素60Gbの転送トランジスタ62を、画素制御線412kに含まれる制御線TRG(Gb)上に、制御信号TRG(Gb)を流すことで制御する。
 TRGドライバ1004kは、2k行目の画素60Gb及び60Bのうちの、画素60Bの転送トランジスタ62を、画素制御線412kに含まれる制御線TRG(B)上に、制御信号TRG(B)を流すことで制御する。
 TRGドライバ100は(q=1,2,・・・,2M)は、pMOSのFET101、並びに、nMOSのFET102、及び、103を有する。
 FET101,102、及び、103のドレインどうしは、互いに接続されており、そのドレインどうしの接続点は、制御線TRGに接続されている。なお、FET101,102、及び、103のドレインどうしの接続点は、TRGドライバ100の出力端子になっている。
 また、pMOSのFET101のソースは、複数の抵抗rが直列に接続された直列回路を介して、電源VDD#1に接続されており、nMOSのFET102のソースは、複数の抵抗(電源配線抵抗)Rが直列に接続された直列回路を介して、GNDに接続されている。さらに、nMOSのFET103のソースは、複数の抵抗(電源配線抵抗)R'が直列に接続された直列回路を介して、GND(グランド)に接続されている。
 ここで、以下、適宜、TRGドライバ100において、nMOSのFET102のソースと、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路との接続点を、ノード104というとともに、nMOSのFET103のソースと、複数の抵抗R'が直列に接続された直列回路との接続点を、ノード105という。
 また、ノード104の電圧(電位)を、GND#1と記載するとともに、ノード105の電圧(電位)を、GND#2と記載する。
 ノード104は、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路を介して、GNDに接続されており、したがって、ノード104の電圧GND#1は、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路に電流が流れない限り、GNDの電位に等しい。
 同様に、ノード105は、複数の抵抗R'が直列に接続された直列回路を介して、GNDに接続されており、ノード105の電圧GND#2は、複数の抵抗R'が直列に接続された直列回路に電流が流れない限り、GNDの電位に等しい。
 TRGドライバ111は、例えば、外部からの指令や、あらかじめ決められたシーケンス等に従って、TRGドライバ100を制御する。
 すなわち、TRGドライバ111は、TRGドライバ100を構成するFET101,102、及び、103それぞれのゲートに、Hレベル又はLレベルを印加することにより、FET101,102、及び、103を、オン状態、又は、オフ状態に制御する。
 例えば、FET101がオン状態にされ、FET102及び103がオフ状態にされた場合、TRGドライバ100の出力端子(FET101,102、及び、103のドレインどうしの接続点)は、オン状態のFET101を介して、電源VDD#1に接続される。
 したがって、TRGドライバ100の出力端子は、Hレベル(電圧VDD#1)になり、TRGドライバ100の出力端子に接続されている制御線TRGも、Hレベルになる。
 また、例えば、FET101、及び、FET103がオフ状態にされ、FET102がオン状態にされた場合、TRGドライバ100の出力端子は、オン状態のFET102を介して、ノード104に接続される。
 したがって、TRGドライバ100の出力端子は、Lレベル(ノード104の電圧GND#1)になり、TRGドライバ100の出力端子に接続されている制御線TRGも、Lレベルになる。
 さらに、例えば、FET101、及び、FET102がオフ状態にされ、FET103がオン状態にされた場合、TRGドライバ100の出力端子は、オン状態のFET103を介して、ノード105に接続される。
 したがって、TRGドライバ100の出力端子は、Lレベル(ノード105の電圧GND#2)になり、TRGドライバ100の出力端子に接続されている制御線TRGも、Lレベルになる。
 図16は、図15の画素駆動部21の動作を説明する図である。
 すなわち、図16は、R,Gr,Gb、及び、Bそれぞれの色ごとの照度データを得る場合において、R,Gr,Gb、及び、Bのうちの1色である、例えば、Rの画素60RのPD61から電荷を転送するときと、他の1色である、例えば、Bの画素60BのPD61から電荷を転送するときとの制御線(制御信号)TRGの電圧、及び、TRGドライバ100を構成するFET101ないし103の状態を示している。
 Rの画素60RのPD61から電荷を転送するときについては、TRGドライバ1004k-3において、Rの画素60Rの転送トランジスタ62に接続された制御線TRG(R)が、一時的にHレベルにされる。
 すなわち、この場合、図16に示すように、ドライバ制御部1114k-3において、Rの画素60Rを制御するTRGドライバ1004k-3のFET1014k-3は、オフ状態からオン状態にされ、その後、オフ状態にされる。
 また、FET1024k-3は、FET1014k-3の状態とは逆の状態、つまり、オン状態からオフ状態にされ、その後、オン状態にされる。
 さらに、FET1034k-3は、オフ状態(のまま)にされる。
 したがって、Rの画素60RのPD61から電荷を転送するときには、まず、FET1014k-3がオフ状態に、FET1024k-3がオン状態に、FET1034k-3がオフ状態に、それぞれなる。この場合、TRGドライバ1004k-3の出力端子は、オン状態のFET1024k-3を介して、ノード1044k-3に接続されるので、TRGドライバ1004k-3の出力端子に接続されている制御線TRG(R)の電圧は、ノード1044k-3の電位GND#1、つまり、Lレベルになる。
 Rの画素60RのPD61から電荷を転送するときには、次に、FET1014k-3がオン状態に、FET1024k-3がオフ状態に、FET1034k-3がオフ状態に、それぞれなる。この場合、TRGドライバ1004k-3の出力端子は、オン状態のFET1014k-3を介して、電源VDD#1に接続されるので、TRGドライバ1004k-3の出力端子に接続されている制御線TRG(R)の電圧は、Lレベルから、電圧VDD#1、つまり、Hレベルになる。
 Rの画素60RのPD61から電荷を転送するときには、その後、FET1014k-3がオフ状態に、FET1024k-3がオン状態に、FET1034k-3がオフ状態に、それぞれなる。この場合、TRGドライバ1004k-3の出力端子は、オン状態のFET1024k-3を介して、ノード1044k-3に接続されるので、TRGドライバ1004k-3の出力端子に接続されている制御線TRG(R)の電圧は、Hレベルから、ノード1044k-3の電圧GND#1、つまり、Lレベルになる。
 以上のように、制御線TRG(R)の電圧が、HレベルからLレベル(ノード1044k-3の電位GND#1)になるとき、FET1014k-3ないし1034k-3のうちの、FET1024k-3だけがオン状態になっており、この場合、図13及び図14で説明したようにして、制御線TRG(R)に接続されたRの画素60Rの転送トランジスタ62のゲートの電荷が、制御線TRG(R)、及び、オン状態のFET1024k-3を介し、ノード1044k-3、さらには、ノード1044k-3に接続された、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路に流れる。
 その結果、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路において、相応の電圧降下(IRドロップ)が生じ、Rの画素60Rを制御するTRGドライバ1004k-3のノード1044k-3の他、Grの画素60Grを制御するTRGドライバ1004k-2のノード1044k-2、Gbの画素60Gbを制御するTRGドライバ1004k-1ノード1044k-1、及び、Bの画素60Bを制御するTRGドライバ1004kのノード1044kの電圧GND#1は、いずれも、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路でのIRドロップの分だけ上昇する。
 Rの画素60RのPD61から電荷を転送するときについては、そのR以外の色の、例えば、Bの画素60Bを制御するTRGドライバ1004kでは、図16に示すように、ドライバ制御部1114kの制御の下、FET1014kはオフ状態に、FET1024kはオフ状態に、FET1034kは、オン状態に、それぞれされる。
 以上のように、FET1014kないし1034kのうちの、FET1034kだけがオン状態になっている場合、TRGドライバ1004kの出力端子は、オン状態のFET1034kを介して、ノード1054kに接続される。したがって、TRGドライバ1004kの出力端子に接続されている制御線TRG(B)の電圧は、ノード1054kの電位GND#2、つまり、Lレベルになる。
 Rの画素60RのPD61から電荷を転送するときには、ノード104(ノード1044k-3,1044k-2,1044k-1,1044k)の電圧GND#1は、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路でのIRドロップの分だけ上昇するが、Rの画素60RではないBの画素60Bを制御するTRGドライバ1004kの出力端子は、ノード1044kではなく、ノード1054kに接続されるため、そのTRGドライバ1004kの出力端子に接続されている制御線TRG(B)の電圧は、IRドロップの分だけ上昇するノード1044kの電圧GND#1の影響を受けない。
 Grの画素60Grを制御するTRGドライバ1004k-2の出力端子に接続されている制御線TRG(Gr)、及び、Gbの画素60Gbを制御するTRGドライバ1004k-1の出力端子接続されている制御線TRG(Gb)についても、同様である。
 したがって、Rの画素60Rに接続された制御線TRG(R)を、一時的にHレベルにすることによって、他の色の制御線TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)の電圧が上昇することはないので、図13で説明したような、制御線TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)の電圧が上昇し、Grの画素60Gr、Gbの画素60Br、及び、Bの画素60Bに蓄積された電荷が漏れ出すことによって、各色の照度データの精度が劣化することを防止することができる。
 R以外の画素60から、電荷を転送するときも、TRGドライバ100では、Rの画素60Rから電荷を転送するときと同様の処理が行われる。
 すなわち、R以外の、例えば、Bの画素60Bから電荷を転送するときについては、TRGドライバ1004kにおいて、Bの画素60Bの転送トランジスタ62に接続された制御線TRG(R)が、一時的にHレベルにされる。
 すなわち、図16に示すように、ドライバ制御部1114kにおいて、Bの画素60Bを制御するTRGドライバ1004kのFET1014kは、オフ状態からオン状態にされ、その後、オフ状態にされる。
 また、FET1024kは、FET1014kの状態とは逆の状態、つまり、オン状態からオフ状態にされ、その後、オン状態にされる。
 さらに、FET1034kは、オフ状態にされる。
 したがって、Bの画素60Bから電荷を転送するときには、上述の、Rの画素60Rから電荷を転送するときと同様に、まず、FET1014kがオフ状態に、FET1024kがオン状態に、FET1034kがオフ状態に、それぞれなる。この場合、TRGドライバ1004kの出力端子は、オン状態のFET1024kを介して、ノード1044kに接続されるので、TRGドライバ1004kの出力端子に接続されている制御線TRG(B)の電圧は、Lレベルとしての、ノード1044kの電位GND#1になる。
 Bの画素60Bから電荷を転送するときには、次に、FET1014kがオン状態に、FET1024kがオフ状態に、FET1034kがオフ状態に、それぞれなる。この場合、TRGドライバ1004kの出力端子は、オン状態のFET1014kを介して、電源VDD#1に接続されるので、TRGドライバ1004kの出力端子に接続されている制御線TRG(B)の電圧は、Lレベルから、Hレベルとしての電圧VDD#1になる。
 Bの画素60Bから電荷を転送するときには、その後、FET1014kがオフ状態に、FET1024kがオン状態に、FET1034kがオフ状態に、それぞれなる。この場合、TRGドライバ1004kの出力端子は、オン状態のFET1024kを介して、ノード1044kに接続されるので、TRGドライバ1004kの出力端子に接続されている制御線TRG(B)の電圧は、Hレベルから、Lレベルとしてのノード1044kの電圧GND#1になる。
 以上のように、制御線TRG(B)の電圧が、HレベルからLレベル(ノード1044kの電位GND#1)になるとき、FET1014kないし1034kのうちの、FET1024kだけがオン状態になっており、この場合、図13及び図14で説明したようにして、制御線TRG(B)に接続されたBの画素60Bの転送トランジスタ62のゲートの電荷が、制御線TRG(B)、及び、オン状態のFET1024kを介し、ノード1044k、さらには、ノード1044kに接続された、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路に流れる。
 その結果、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路において、IRドロップが生じ、Bの画素60Bを制御するTRGドライバ1004kのノード1044kの他、Rの画素60Rを制御するTRGドライバ1004k-3のノード1044k-3、Grの画素60Grを制御するTRGドライバ1004k-2のノード1044k-2、及び、Gbの画素60Gbを制御するTRGドライバ1004k-1ノード1044k-1の電圧GND#1は、いずれも、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路でのIRドロップの分だけ上昇する。
 Bの画素60Bから電荷を転送するときについては、そのB以外の色の、例えば、Rの画素60Rを制御するTRGドライバ1004k-3では、図16に示すように、ドライバ制御部1114k-3の制御の下、FET1014k-3はオフ状態に、FET1024k-3はオフ状態に、FET1034k-3は、オン状態に、それぞれされる。
 以上のように、FET1014k-3ないし1034k-3のうちの、FET1034k-3だけがオン状態になっている場合、TRGドライバ1004k-3の出力端子は、オン状態のFET1034k-3を介して、ノード1054k-3に接続される。したがって、TRGドライバ1004k-3の出力端子に接続されている制御線TRG(R)の電圧は、Lレベルとしてのノード1054k-3の電位GND#2になる。
 すなわち、Bの画素60Bから電荷を転送するときには、上述の、Rの画素60Rから電荷を転送するときと同様に、ノード104(ノード1044k-3,1044k-2,1044k-1,1044k)の電圧GND#1は、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路でのIRドロップの分だけ上昇するが、Bの画素60BではないRの画素60Rを制御するTRGドライバ1004k-3の出力端子は、ノード1044k-3ではなく、ノード1054k-3に接続されるため、そのTRGドライバ1004k-3の出力端子に接続されている制御線TRG(R)の電圧は、IRドロップの分だけ上昇するノード1044k-3の電圧GND#1の影響を受けない。
 Grの画素60Grを制御するTRGドライバ1004k-2の出力端子に接続されている制御線TRG(Gr)、及び、Gbの画素60Gbを制御するTRGドライバ1004k-1の出力端子接続されている制御線TRG(Gb)についても、同様である。
 したがって、Bの画素60Bに接続された制御線TRG(B)を、一時的にHレベルにすることによって、他の色の制御線TRG(R),TRG(Gr)、及び、TRG(Gb)の電圧が上昇することはないので、図13で説明したような、制御線TRG(R),TRG(Gr)、及び、TRG(Gb)の電圧が上昇し、Rの画素60R、Grの画素60Gr、及び、Gbの画素60Brに蓄積された電荷が漏れ出すことによって、各色の照度データの精度が劣化することを防止することができる。
 以上のように、図15の画素駆動部21では、TRGドライバ100が、その出力端子に接続されている制御線TRG、ひいては、制御線TRGに接続されている画素60の転送トランジスタ62(のゲート)を、GNDに接続する複数としての2個のノード104及び105(GNDへの第1の経路と第2の経路)を有する。
 さらに、TRGドライバ100のうちの、電荷の転送を行うように、転送トランジスタ62を制御しているTRGドライバ100q’は、2個のノード104q’及び105q’のうちの1のノードである、例えば、ノード104q’を使用する。すなわち、電荷の転送を行うように、転送トランジスタ62を制御しているTRGドライバ100q’は、その出力端子と転送トランジスタ62(のゲート)とを接続する制御線TRGの電圧を、Lレベルにするときに、制御線TRGを、電圧GND#1のノード104q’に接続する。
 また、TRGドライバ100のうちの、電荷の転送を行うように、転送トランジスタ62を制御していないTRGドライバ100q’’は、2個のノード104q’’及び105q’’のうちの他の1のノードである、例えば、ノード105q’’を使用する。すなわち、電荷の転送を行うように、転送トランジスタ62を制御していないTRGドライバ100q’’は、その出力端子と転送トランジスタ62(のゲート)とを接続する制御線TRGを、ノード105q’’に接続することにより、制御線TRGの電圧を、Lレベルとしてのノード105q’’の電圧GND#2とする。
 その結果、ノード104q’(及び104q’’)の電圧GND#1が、IRドロップにより上昇しても、電圧GND#2のノード105q’’に接続されている制御線TRG、さらには、その制御線TRGに接続されている転送トランジスタ62に影響はなく、電荷の転送を行うように、転送トランジスタ62を制御していないTRGドライバ100q’’が制御する転送トランジスタ62を有する画素60において、図13で説明したように、電荷が漏れ出すことはない。
 したがって、図13で説明したような、電荷が漏れ出すことによる、各色の照度データの精度の劣化を防止することができる。
 図17は、照度計モードにおいて、色ごとの照度データを得る場合の、図15のTRGドライバ100により制御される制御線TRGの電圧(制御信号TRG)を示すタイミングチャートである。
 図7で説明したように、色ごとの照度データを得る場合、Rシャッタフェーズ及びR読み出しフェーズにおいて、制御線TRG(R)だけが、Grシャッタフェーズ及びGr読み出しフェーズにおいて、制御線TRG(Gr)だけが、Gbシャッタフェーズ及びGb読み出しフェーズにおいて、制御線TRG(Gb)だけが、Bシャッタフェーズ及びB読み出しフェーズにおいて、制御線TRG(B)だけが、それぞれ、一時的に、LレベルからHレベルにされ、R,Gr,Gb,Bの各色の画素60に蓄積された電荷が、順次転送される。
 例えば、Rの画素60Rから電荷を転送する場合において、制御線TRG(R)(の電圧)をLレベルにするときには、制御線TRG(R)は、TRGドライバ1004k-3において、ノード1044k-3に接続され、そのノード1044k-3の電圧GND#1とされる。
 一方、他の制御線TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)は、TRGドライバ1004k-2,1004k-1、及び、1004kにおいて、それぞれ、ノード1054k-2,1054k-1、及び、1054kに接続され、ノード1054k-2,1054k-1、及び、1054kの電圧GND#2とされる。
 Rの画素60Rから電荷を転送する場合に、制御線TRG(R)が、一時的にHレベルにされ、HレベルからLレベルに戻るときに、図13で説明したIRドロップが生じても、そのIRドロップは、電圧GND#2のノード1054k-2,1054k-1、及び、1054kにそれぞれ接続されている他の制御線TRG(Gr),TRG(Gb)、及び、TRG(B)の電圧に影響しない。
 他のGr,Gb、又は、Grの画素60から電荷を転送する場合も同様である。
 以上のように、電荷の転送を行うように、転送トランジスタ62を制御しているTRGドライバ100q’と、電荷の転送を行うように、転送トランジスタ62を制御していないTRGドライバ100q’’とで、複数の抵抗Rが直列に接続された直列回路を介してGNDと接続されたノード104q’と、複数の抵抗R'が直列に接続された直列回路を介してGNDと接続されたノード105q’’という、いわば、別系統のGNDを使用するので、ノード104q’(及び104q’’)の電圧GND#1が、IRドロップにより上昇しても、そのIRドロップは、電圧GND#2のノード105q’’に接続されている制御線TRG、さらには、その制御線TRGに接続されている転送トランジスタ62に影響しない。
 したがって、図13で説明したような、PD61に蓄積された電荷が、転送トランジスタ62から漏れ出すことによる、各色の照度データの精度の劣化を防止することができる。
 また、図13の画素駆動部21については、例えば、IRドロップをなるべく小さくするようなGNDの設計をする必要があるのに対して、図15の画素駆動部21については、IRドロップに特に配慮することなく(容易に)、GNDの設計をすることができる。
 [画素ユニット11m,nの他の構成例]
 図18は、図1の画素ユニット11m,nの他の構成例を示す回路図である。
 なお、図中、図2の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
 図18において、画素ユニット11m,nは、リセットトランジスタ63、増幅トランジスタ64、及び、選択トランジスタ65を有する点で、図2の場合と共通する。
 但し、図18の画素ユニット11m,nは、1個の画素60に代えて、複数としての、例えば、4個の画素130,130,130、及び、130を有する点で、図2の場合と相違する。
 すなわち、図18の画素ユニット11m,nは、複数である4個の画素130ないし130が、リセットトランジスタ63、増幅トランジスタ64、及び、選択トランジスタ65を共有する共有画素の構成を採用している点で、1個の画素60が、リセットトランジスタ63、増幅トランジスタ64、及び、選択トランジスタ65を使用する図2の場合と相違する。
 図18において、4個の画素130ないし130は、2行2列(2×2)に配置されている。すなわち、画素130は、2行2列の左上の位置に、画素130は、2行2列の右上の位置に、画素130は、2行2列の左下の位置に、画素130は、2行2列の右下の位置に、それぞれ配置されている。
 なお、画素130は、例えば、ベイヤ配列のRの光を受光するRの画素であり、画素130は、例えば、ベイヤ配列のGrの光を受光するGrの画素である。また、画素130は、例えば、ベイヤ配列のGbの光を受光するGbの画素であり、画素130は、例えば、ベイヤ配列のBの光を受光するBの画素である。
 画素130は(i=1,2,3,4)、図2の画素60と同様に、PD131及び転送トランジスタ132を有する。
 ここで、画素駆動部21(図1)に接続された画素制御線41には、リセットトランジスタ63を制御する制御線RST、選択トランジスタ65を制御する制御線SEL、及び、転送トランジスタ132を制御する制御線TRGがある。
 制御線RSTは、リセットトランジスタ63のゲートに接続され、制御線SELは、選択トランジスタ65のゲートに接続されている。制御線TRGは、転送トランジスタ132のゲートに接続されている。
 制御線TRGとしては、Rの画素130の転送トランジスタ132に接続される制御線TRG(R)、Grの画素130の転送トランジスタ132に接続される制御線TRG(Gr)、Gbの画素130の転送トランジスタ132に接続される制御線TRG(Gb)、及び、Bの画素130の転送トランジスタ132に接続される制御線TRG(B)がある。
 画素130において、PD131のアノードは、GNDに接地されており、そのカソードは、転送トランジスタ132のソースに接続されている。
 転送トランジスタ132は、nMOSのFETであり、そのドレインは、リセットトランジスタ63のソースと、増幅トランジスタ64のゲートとの接続点に接続されている。
 以上のように構成される画素ユニット11m,nでは、画素130において、PD131が、そこに入射する色の光を受光し、光電変換を行うことによって、受光した光の光量に応じた電荷を蓄積する。
 そして、撮像モードでは、図3で説明したのと同様の処理が行われる。
 すなわち、撮影モードでは、リセットトランジスタ63のゲートに、制御線RSTを介して、一時的にHレベルが与えられ、リセットトランジスタ63が一時的にオン状態にされる。これにより、PD131からFD(転送トランジスタ132のドレインと、増幅トランジスタ64のゲートとの接続点)に電荷が転送されるの先だって、FDにある電荷を、リセットトランジスタ63、及び、電源線51を介して、電源VDD#1に掃き出すリセットが行われる。
 その後、転送トランジスタ132ないし132のうちの、例えば、Rの画素130の転送トランジスタ132のゲートに、制御線TRG(R)を介して、一時的にHレベルが与えられ、転送トランジスタ132が、一時的にオン状態にされる。
 その結果、PD131に蓄積された電荷は、転送トランジスタ132を介して、FDに転送される。
 一方、増幅トランジスタ64は、リセット直後のFDの電位に対応する電圧を、リセットレベルとして、ソースに出力し、その後、PD131から電荷が転送された直後のFD電位に対応する電圧を、リセットレベルを基準とする画素値に対応する電圧(信号レベル)として、ソースに出力する。
 増幅トランジスタ64のソースに出力されたリセットレベル、及び、信号レベルは、選択トランジスタ65を介して、垂直信号線42上に出力される。
 垂直信号線42上に出力されたリセットレベル、及び、信号レベルは、ADC24に供給される。ADC24では、信号レベルのCDS及びAD変換が、リセットレベルを用いて行われ、その信号レベルのCDS及びAD変換の結果得られるディジタルデータが、Rの画素130の画素データとして出力される。
 その後、再び、リセットトランジスタ63が一時的にオン状態にされ、FDにある電荷を、リセットトランジスタ63、及び、電源線51を介して、電源VDD#1に掃き出すリセットが行われる。
 そして、転送トランジスタ132ないし132のうちの、例えば、Grの画素130の転送トランジスタ132のゲートに、制御線TRG(Gr)を介して、一時的にHレベルが与えられ、転送トランジスタ132が、一時的にオン状態にされる。
 その結果、PD131に蓄積された電荷は、転送トランジスタ132を介して、FDに転送される。
 増幅トランジスタ64は、リセット直後のFDの電位に対応する電圧を、リセットレベルとして、ソースに出力し、その後、PD131から電荷が転送された直後のFD電位に対応する電圧を、リセットレベルを基準とする画素値に対応する信号レベルとして、ソースに出力する。
 増幅トランジスタ64のソースに出力されたリセットレベル、及び、信号レベルは、選択トランジスタ65を介して、垂直信号線42上に出力される。
 垂直信号線42上に出力されたリセットレベル、及び、信号レベルは、ADC24に供給される。ADC24では、信号レベルのCDS及びAD変換が、リセットレベルを用いて行われ、その信号レベルのCDS及びAD変換の結果得られるディジタルデータが、Grの画素130の画素データとして出力される。
 以下、Gbの画素130、及び、Bの画素130についても、同様の処理が行われ、これにより、ADC24では、画素ユニット11m,nが有する画素130ないし130の画素データが、時系列に(時分割で)出力される。
 一方、照度計モードでは、図4で説明したのと同様の処理が行われる。
 すなわち、照度計モードでは、制御信号RST及びSELは、常時、Hレベルとされ、その結果、リセットトランジスタ63、及び、選択トランジスタ65は、常時、オン状態になる。
 そして、画素130ないし130のうちの、例えば、Rの画素130の転送トランジスタ132に接続された制御線TRG(R)が、シャッタフェーズにおいて、一時的にHレベルにされ、転送トランジスタ132が、一時的にオン状態にされる。
 照度計モードでは、リセットトランジスタ63が常時オン状態になっているため、転送トランジスタ132がオン状態になると、Rの画素130のPD131に蓄積された電荷は、転送トランジスタ132、リセットトランジスタ63、及び、電源線51を介して、変換制御部31(の電源VDD#2)(図5)に掃き出され、PD131はリセットされる。
 そして、PD131がリセットされたときの電源線51の電圧が、リセットレベルとして、電源線51に接続されているADC33に供給される。
 その後、再び、画素130の転送トランジスタ132に接続された制御線TRG(R)が、読み出しフェーズにおいて、一時的にHレベルにされ、転送トランジスタ132が、一時的にオン状態にされる。
 また、変換制御部31は、転送トランジスタ132が再びオン状態になる直前に、電源線51をフローティング状態にする。
 電源線51がフローティング状態になった後、転送トランジスタ132がオン状態になると、PD131に蓄積された電荷が、転送トランジスタ132、及び、リセットトランジスタ63を介して、電源線51に流入し、対応する電圧に変換される。
 その結果、PD131に蓄積された電荷に対応する電圧が、リセットレベルを基準とする、照度に対応する電圧(信号レベル)として、電源線51に接続されているADC33に供給される。
 ADC33では、電源線51からの信号レベルのCDS及びAD変換が、電源線51からのリセットレベルを用いて行われ、その信号レベルのCDS及びAD変換の結果得られるディジタルデータが、画素130が受光するRの光の照度データとして出力される。
 照度計モードでは、シャッタフェーズの別のタイミング(Grシャッタフェーズ)で、Grの画素130の転送トランジスタ132に接続された制御線TRG(Gr)が、一時的にHレベルにされ、転送トランジスタ132が、一時的にオン状態にされる。
 照度計モードでは、リセットトランジスタ63が常時オン状態になっているため、転送トランジスタ132がオン状態になると、Grの画素130のPD131に蓄積された電荷は、転送トランジスタ132、リセットトランジスタ63、及び、電源線51を介して、変換制御部31(の電源VDD#2)(図5)に掃き出され、PD131はリセットされる。
 そして、PD131がリセットされたときの電源線51の電圧が、リセットレベルとして、電源線51に接続されているADC33に供給される。
 その後、読み出しフェーズの別のタイミング(Gr読み出しフェーズ)で、再び、画素130の転送トランジスタ132に接続された制御線TRG(Gr)が、一時的にHレベルにされ、転送トランジスタ132が、一時的にオン状態にされる。
 また、変換制御部31は、転送トランジスタ132が再びオン状態になる直前に、電源線51をフローティング状態にする。
 電源線51がフローティング状態になった後、転送トランジスタ132がオン状態になると、PD131に蓄積された電荷が、転送トランジスタ132、及び、リセットトランジスタ63を介して、電源線51に流入し、対応する電圧に変換される。
 その結果、PD131に蓄積された電荷に対応する電圧が、リセットレベルを基準とする、照度に対応する信号レベルとして、電源線51に接続されているADC33に供給される。
 ADC33では、電源線51からの信号レベルのCDS及びAD変換が、電源線51からのリセットレベルを用いて行われ、その信号レベルのCDS及びAD変換の結果得られるディジタルデータが、画素130が受光するGrの光の照度データとして出力される。
 照度計モードでは、Gbの画素130の転送トランジスタ132に接続された制御線TRG(Gb)、及び、Bの画素130の転送トランジスタ132に接続された制御線TRG(B)も、異なるタイミングで、一時的にHレベルされることによって、ADC33において、画素130が受光するGbの光の照度データ、及び、画素130が受光するBの光の照度データが取得される。
 以上のように、PD131に蓄積された電荷を転送する転送トランジスタ132を、R,Gr,Gb、及び、Bの色ごとに制御し、異なるタイミングで、一時的にオン状態にすることにより、R,Gr,Gb、及び、Bの色ごとの照度データを得ることができる。
 すなわち、画素ユニット11m,nが、共有画素の構成を採用している場合であっても、図2に示した、画素ユニット11m,nが1個の画素60を有する場合と同様に、色ごとの照度データを得ることができる。
 したがって、イメージセンサにおいて、複数の色の画素を共有しているかどうかにかかわらず、色ごとの照度の計測を行うことができる。また、色ごとの照度の計測を行うにあたって、そのための回路を、画素に追加する必要はない。
 なお、図18において、PD131に蓄積された電荷を転送する転送トランジスタ132を、R,Gr,Gb、及び、Bの色に関係なく、同一のタイミングで、一斉に、一時的にオン状態にすることにより、色に関係ない照度データを得ることができる。また、図18では、画素ユニット11m,nが、2×2画素(画素130ないし130)の共有画素の構成となっているが、本技術は、その他、2×4画素等の、任意の複数の数の画素を共有する、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、及び、選択トランジスタの4トランジスタ構成の画素ユニットに適用することができる。
 [本技術を適用したコンピュータの説明]
 次に、上述したイメージセンサは、コンピュータ上でシミュレーションすることができる。
 イメージセンサを、コンピュータ上でシミュレーションする場合には、コンピュータを、イメージセンサ、すなわち、画素アレイ10、画素駆動部21、セレクタ22及び23、ADC24ないし24、変換制御部31、クランプ部32、及び、ADC33として機能させるためのシミュレーション用のプログラムが、コンピュータにインストールされる。
 図19は、シミュレーション用のプログラムがインストールされるコンピュータの一実施の形態の構成例を示している。
 プログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体としてのハードディスク205やROM203に予め記録しておくことができる。
 あるいはまた、プログラムは、リムーバブル記録媒体211に格納(記録)しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体211は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。ここで、リムーバブル記録媒体211としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory),MO(Magneto Optical)ディスク,DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリ等がある。
 なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体211からコンピュータにインストールする他、通信網や放送網を介して、コンピュータにダウンロードし、内蔵するハードディスク205にインストールすることができる。すなわち、プログラムは、例えば、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、コンピュータに無線で転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することができる。
 コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)202を内蔵しており、CPU202には、バス201を介して、入出力インタフェース210が接続されている。
 CPU202は、入出力インタフェース210を介して、ユーザによって、入力部207が操作等されることにより指令が入力されると、それに従って、ROM(Read Only Memory)203に格納されているプログラムを実行する。あるいは、CPU202は、ハードディスク205に格納されたプログラムを、RAM(Random Access Memory)204にロードして実行する。
 これにより、CPU202は、上述したフローチャートにしたがった処理、あるいは上述したブロック図の構成により行われる処理を行う。そして、CPU202は、その処理結果を、必要に応じて、例えば、入出力インタフェース210を介して、出力部206から出力、あるいは、通信部208から送信、さらには、ハードディスク205に記録等させる。
 なお、入力部207は、キーボードや、マウス、マイク等で構成される。また、出力部206は、LCD(Liquid Crystal Display)やスピーカ等で構成される。
 ここで、本明細書において、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に行われる必要はない。すなわち、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、並列的あるいは個別に実行される処理(例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理)も含む。
 また、プログラムは、1のコンピュータ(プロセッサ)により処理されるものであっても良いし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
 なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
 例えば、本実施の形態では、照度データを得るためのADCとしては、1個のADC33だけを設けるようにしたが、照度データを得るためのADCとしては、例えば、Rの画素と接続されるADC、G(Gr及びGbのそれぞれ又は両方)の画素と接続されるADC、及び、Bの画素と接続されるADC等の、複数個のADCを設けることができる。例えば、Rの画素と接続されるADC、Gの画素と接続されるADC、及び、Bの画素と接続されるADCの3個のADCを設けた場合、R,G、及び、Bの各色の照度データを同時に得ることが可能となる。
 但し、照度データを得るためのADCとして、多数のADCを設けると、装置規模が大になり、また、照度データを得るときの消費電力が大になるため、照度データを得るためのADCの数は、装置規模、及び、消費電力の観点からは、少ない方が望ましい。本実施の形態のイメージセンサ(図1)では、照度データを得るためのADCとして、1個のADC33だけが設けられ、その1個のADC33に、画素アレイ10を構成する(開口)画素60のすべてで受光された光に対応する信号(の加算値)が供給されてAD変換される。したがって、本実施の形態のイメージセンサは、一度のAD変換で、イメージセンサの全(開口)画素の信号を読み出せる回路を有している、ということができる。
 さらに、例えば、画素ユニット11m,nは、選択トランジスタ65なしで構成することができる。
 なお、本技術は、以下のような構成をとることができる。
 [1]
  色フィルタを介して入射する所定の色の光の光電変換を行う光電変換部、及び、前記光電変換部の光電変換によって得られる電荷を転送する、色ごとに制御可能な転送トランジスタを含む画素と、
  AD(Analog to Digital)変換を行うAD変換部に接続され、前記電荷をリセットするリセットトランジスタと
 を有する複数の画素ユニットを備え、
 前記転送トランジスタの制御により、前記光電変換部から前記電荷を、前記転送トランジスタ及び前記リセットトランジスタを介して読み出し、その電荷に対応する電圧を、前記リセットトランジスタに接続されている前記AD変換部に供給する
 イメージセンサ。
 [2]
 前記転送トランジスタを、色ごとに制御することにより、前記色ごとに、前記電荷に対応する電圧を、前記AD変換部に供給する
 [1]に記載のイメージセンサ。
 [3]
 前記AD変換部は、前記リセットトランジスタのドレインと電源とを接続する電源線に接続され、
 前記電源線をフローティング状態にし、そのフローティング状態の前記電源線に、前記リセットトランジスタを介して、前記電荷を流入させることにより、その電荷を電圧に変換し、前記電源線に接続された前記AD変換部に供給する変換制御部をさらに備える
 [1]又は[2]に記載のイメージセンサ。
 [4]
 前記転送トランジスタを制御することにより、前記光電変換部から前記電荷を転送させるドライバと、
 前記転送トランジスタのゲートをGNDに接続する複数のノードと
 をさらに備え、
 前記電荷の転送を行うように、前記転送トランジスタを制御しているドライバは、前記複数ノードのうちの1のノードを使用し、
 前記電荷の転送を行うように、前記転送トランジスタを制御していないドライバは、前記複数のノードのうちの他の1のノードを使用する
 [3]に記載のイメージセンサ。
 [5]
 前記変換制御部は、
  前記電源の電圧を降圧した降圧電圧を生成する降圧部を有し、
  前記降圧電圧を、オン状態の前記リセットトランジスタと接続された前記電源線に印加し、その後、前記電源線をフローティング状態にする
 [3]又は[4]に記載のイメージセンサ。
 [6]
 前記電源線を、前記降圧電圧未満の所定の電圧にクランプするクランプ部をさらに備える
 [5]に記載のイメージセンサ。
 [7]
 前記画素ユニットは、
  複数の画素を有し、
  前記複数の画素で、前記リセットトランジスタを共有する
 [1]ないし[6]のいずれかに記載のイメージセンサ。
 [8]
  色フィルタを介して入射する所定の色の光の光電変換を行う光電変換部、及び、前記光電変換部の光電変換によって得られる電荷を転送する、色ごとに制御可能な転送トランジスタを含む画素と、
  AD(Analog to Digital)変換を行うAD変換部に接続され、前記電荷をリセットするリセットトランジスタと
 を有する複数の画素ユニットを備えるイメージセンサの
 前記転送トランジスタの制御により、前記光電変換部から前記電荷を、前記転送トランジスタ及び前記リセットトランジスタを介して読み出し、その電荷に対応する電圧を、前記リセットトランジスタに接続されている前記AD変換部に供給する
 ステップを含むイメージセンサの制御方法。
 10 画素アレイ, 111,1ないし11M,N 画素ユニット, 21 画素駆動部, 22,23 セレクタ, 24ないし24 ADC, 31 変換制御部, 32 クランプ部, 33 ADC, 41ないし41 画素制御線, 42ないし42 垂直信号線, 51,52 電源線, 60 画素, 61 PD, 62 転送トランジスタ, 63 リセットトランジスタ, 64 増幅トランジスタ, 65 選択トランジスタ, 70 スイッチ部, 71 インバータ, 72 FET, 73 電圧降圧部, 81 FET, 90ないし902M TRGドライバ, 91ないし912M,92ないし922M FET, 93ないし932M ノード, 96ないし962M ドライバ制御部, 100ないし1002M TRGドライバ, 101ないし1012M,102ないし1022M,103ないし1032M FET, 104ないし1042M,105ないし1052M ノード, 111ないし1112M ドライバ制御部, 130ないし130 画素, 131ないし131 PD, 132ないし132 転送トランジスタ, 201 バス, 202 CPU, 203 ROM, 204 RAM, 205 ハードディスク, 206 出力部, 207 入力部, 208 通信部, 209 ドライブ, 210 入出力インタフェース, 211 リムーバブル記録媒体

Claims (8)

  1.   色フィルタを介して入射する所定の色の光の光電変換を行う光電変換部、及び、前記光電変換部の光電変換によって得られる電荷を転送する、色ごとに制御可能な転送トランジスタを含む画素と、
      AD(Analog to Digital)変換を行うAD変換部に接続され、前記電荷をリセットするリセットトランジスタと
     を有する複数の画素ユニットを備え、
     前記転送トランジスタの制御により、前記光電変換部から前記電荷を、前記転送トランジスタ及び前記リセットトランジスタを介して読み出し、その電荷に対応する電圧を、前記リセットトランジスタに接続されている前記AD変換部に供給する
     イメージセンサ。
  2.  前記転送トランジスタを、色ごとに制御することにより、前記色ごとに、前記電荷に対応する電圧を、前記AD変換部に供給する
     請求項1に記載のイメージセンサ。
  3.  前記AD変換部は、前記リセットトランジスタのドレインと電源とを接続する電源線に接続され、
     前記電源線をフローティング状態にし、そのフローティング状態の前記電源線に、前記リセットトランジスタを介して、前記電荷を流入させることにより、その電荷を電圧に変換し、前記電源線に接続された前記AD変換部に供給する変換制御部をさらに備える
     請求項2に記載のイメージセンサ。
  4.  前記転送トランジスタを制御することにより、前記光電変換部から前記電荷を転送させるドライバと、
     前記転送トランジスタのゲートをGNDに接続する複数のノードと
     をさらに備え、
     前記電荷の転送を行うように、前記転送トランジスタを制御しているドライバは、前記複数ノードのうちの1のノードを使用し、
     前記電荷の転送を行うように、前記転送トランジスタを制御していないドライバは、前記複数のノードのうちの他の1のノードを使用する
     請求項3に記載のイメージセンサ。
  5.  前記変換制御部は、
      前記電源の電圧を降圧した降圧電圧を生成する降圧部を有し、
      前記降圧電圧を、オン状態の前記リセットトランジスタと接続された前記電源線に印加し、その後、前記電源線をフローティング状態にする
     請求項3に記載のイメージセンサ。
  6.  前記電源線を、前記降圧電圧未満の所定の電圧にクランプするクランプ部をさらに備える
     請求項5に記載のイメージセンサ。
  7.  前記画素ユニットは、
      複数の画素を有し、
      前記複数の画素で、前記リセットトランジスタを共有する
     請求項3に記載のイメージセンサ。
  8.   色フィルタを介して入射する所定の色の光の光電変換を行う光電変換部、及び、前記光電変換部の光電変換によって得られる電荷を転送する、色ごとに制御可能な転送トランジスタを含む画素と、
      AD(Analog to Digital)変換を行うAD変換部に接続され、前記電荷をリセットするリセットトランジスタと
     を有する複数の画素ユニットを備えるイメージセンサの
     前記転送トランジスタの制御により、前記光電変換部から前記電荷を、前記転送トランジスタ及び前記リセットトランジスタを介して読み出し、その電荷に対応する電圧を、前記リセットトランジスタに接続されている前記AD変換部に供給する
     ステップを含むイメージセンサの制御方法。
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