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JP4087971B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

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JP4087971B2
JP4087971B2 JP02131199A JP2131199A JP4087971B2 JP 4087971 B2 JP4087971 B2 JP 4087971B2 JP 02131199 A JP02131199 A JP 02131199A JP 2131199 A JP2131199 A JP 2131199A JP 4087971 B2 JP4087971 B2 JP 4087971B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置に係り、特に固体撮像装置の可変電子シャッタ制御回路および画素信号読み出し制御回路に関するもので、例えばビデオカメラ、電子スティールカメラなどに使用される。
【0002】
【従来の技術】
図12は、1画素毎に画素信号の読み出しが可能な読み出し回路を備えた従来例1のCMOS固体撮像装置(増幅型CMOSイメージセンサ)の等価回路を示している。
【0003】
図12において、セル領域(撮像領域)には1ピクセル(1画素)/1ユニットの単位セルが二次元の行列状に配置されて形成されている。
【0004】
各単位セルは、例えば4個のトランジスタTa、Tb、Tc、Tdと、1個のフォトダイオードPDから構成される。
【0005】
即ち、アノード側に接地電位が与えられるフォトダイオードPDと、フォトダイオードPDのカソード側に一端側が接続されている読み出しトランジスタ(シャッタゲートトランジスタ)Tdと、読み出しトランジスタTdの他端側にゲートが接続されている増幅トランジスタTbと、増幅トランジスタTbの一端側に一端側が接続されている垂直選択トランジスタ(行選択トランジスタ)Taと、増幅トランジスタTbのゲートに一端側が接続されているリセットトランジスタTcとを具備する。
【0006】
そして、前記セル領域には、各画素行に対応して、同一行の単位セルの各読み出しトランジスタTdのゲートに共通に接続された読取り線4と、同一行の単位セルの各垂直選択トランジスタTaのゲートに共通に接続された垂直選択線6と、同一行の単位セルの各リセットトランジスタTcのゲートに共通に接続されたリセット線7が形成されている。
【0007】
また、前記セル領域には、各画素列に対応して、同一列の単位セルの各増幅トランジスタTbの他端側に共通に接続された垂直信号線VLINと、同一列の単位セルの各リセットトランジスタTcの他端側および各垂直選択トランジスタTaの他端側に共通に接続された電源線9が形成されている。
【0008】
さらに、セル領域の一端側の外部には、前記垂直信号線VLINの各一端側と接地ノードとの間にそれぞれ接続された複数の負荷トランジスタTLが水平方向に配置されている。
【0009】
また、セル領域の他端側の外部には、例えば2個のトランジスタTSH、TCLPと2個のコンデンサCc、Ctから構成された複数のノイズキャンセラ回路が水平方向に配置されている。
【0010】
そして、上記各ノイズキャンセラ回路を介して前記垂直信号線VLINの各他端側に接続された複数の水平選択トランジスタTHが水平方向に配置されている。
【0011】
上記水平選択トランジスタTHの各他端に共通に水平信号線HLINが接続されており、この水平信号線HLINには水平リセットトランジスタ(図示せず)および出力増幅回路AMP が接続されている。
【0012】
なお、前記各ノイズキャンセラ回路は、垂直信号線VLINの他端側に一端側が接続されたサンプルホールド用のトランジスタTSHと、このサンプルホールド用のトランジスタTSHの他端側に一端側が接続された結合コンデンサCcと、この結合コンデンサCcの他端側と接地ノードとの間に接続された電荷蓄積用のコンデンサCtと、前記コンデンサCc、Ctの接続ノードに接続された電位クランプ用のトランジスタTCLPとにより構成されており、前記コンデンサCc、Ctの接続ノードに前記水平選択トランジスタTHの一端側が接続されている。
【0013】
さらに、セル領域の外部には、セル領域の複数の垂直選択線6を走査的に選択制御するための垂直シフトレジスタ2、前記水平選択トランジスタTHを走査的に駆動するための水平シフトレジスタ3、前記ノイズキャンセラ回路などに供給するための各種のタイミング信号を発生するタイミング発生回路10と、前記ノイズキャンセラ回路の電位クランプ用のトランジスタTCLPの一端などに所定のバイアス電位を発生するためのバイアス発生回路11と、上記垂直シフトレジスタ2の出力パルスを選択制御してセル領域の各行の垂直選択線6を走査的に駆動するためのパルスセレクタ2aとがそれぞれ配置されている。
【0014】
図13は、図12に示した固体イメージセンサの動作の一例を示すタイミング波形図である。
【0015】
次に、図13を参照しながら、図12の固体イメージセンサの動作を説明する。
【0016】
各フォトダイオードPDの入射光が光電変換されて生じた信号電荷はフォトダイオードPD内に蓄積される。
【0017】
水平帰線期間において、ある一行分の単位セルからフォトダイオードPDの信号電荷を読み出す際、まず、各垂直信号線VLINを選択するために、選択対象行の垂直選択線6の信号(φADRES パルス)をオンにすることにより一行分の行選択トランジスタTaをオンにする。
【0018】
これにより、前記一行分の単位セルにおいて、行選択トランジスタTaを介して電源電位VDD(例えば3.3V)が供給される増幅トランジスタTbと負荷トランジスタTLからなるソースフォロワ回路を動作させる。
【0019】
次に、前記一行分の単位セルにおいて、リセット線7の信号(φRESET パルス)をオンにし、増幅トランジスタTbのゲート電圧を基準電圧に一定期間リセットすることにより、垂直信号線VLINに基準電圧を出力する。
【0020】
しかし、前記したようにリセットされた増幅トランジスタTbのゲート電位にはばらつきが存在し、その他端側の垂直信号線VLINのリセット電位にもばらつきが現われる。
【0021】
そこで、各垂直信号線VLINのリセット電位のばらつきをリセットするために、予め(例えば前記φADRES パルスのオンと同時に)ノイズキャンセラ回路におけるサンプルホールド用トランジスタTSHの駆動信号(φSHパルス)をオンにしておき、前記垂直信号線VLINに基準電圧が出力された後に電位クランプ用のトランジスタTCLPの駆動信号(φCLP パルス)を一定時間オンにすることにより、ノイズキャンセラ回路のコンデンサCc、Ctの接続ノードに基準電圧を設定する。
【0022】
次に、前記φRESET パルスをオフした後、所定行の読取り線4を選択してその信号(φREADパルス)をオンすることにより、読み出しトランジスタTdをオンにし、フォトダイオードPDの蓄積電荷を増幅トランジスタTbのゲートに読み出すことによりゲート電位を変化させる。増幅トランジスタTbは、ゲート電位の変化量に応じた電圧信号を対応する垂直信号線VLINおよびノイズキャンセラ回路に出力する。
【0023】
この後、ノイズキャンセラ回路におけるφSHパルスをオフすることにより、前記したように読み出された基準電圧と信号電圧の差分に相当する信号成分(ノイズが除去された信号電圧)を電荷蓄積用のコンデンサCtに水平有効走査期間中も蓄積することができる。
【0024】
つまり、セル領域に起因する各垂直信号線VLINのリセット電位のばらつきなどのノイズキャンセラ回路より前段側に混入したノイズは除去される。
【0025】
そして、φADRES パルスをオフにすることにより垂直選択トランジスタTaがオフ状態に制御されて単位セルが非選択状態にされることにより、セル領域と各ノイズキャンセラ回路とが電気的に分離される。
【0026】
この後の水平有効走査期間に水平選択トランジスタTHの駆動信号(φH パルス)を順次オンにすることにより、水平選択トランジスタTHが順次オンになり、前記コンデンサCc、Ctの接続ノード(信号保存ノード)の信号電圧が水平信号線HLINに順次読み出され、出力増幅回路AMP により増幅されて出力する。
【0027】
上記動作において、垂直信号線VLINの電圧VVLIN は、水平帰線期間にはソースホロワ回路の動作電圧Vm(約1.5V)になる
なお、前記したノイズ除去動作は1水平線毎の読み出し動作毎に行われる。
【0028】
図14は、図13中のタイミング発生回路10、垂直シフトレジスタ2およびパルスセレクタ2aの動作例を示すタイミング波形図である。
【0029】
ここでは、図12の固体撮像装置が1フィールド=1/30Hz(1フィールドを1フレームとする30フレーム/秒の画像)のシステムで使用される場合を示している。
【0030】
タイミング発生回路10は、外部入力パルス信号φVRとφHPをバッファ回路で整形し、フィールド周期のパルス信号φVRR と水平周期のパルス信号φHPV を前記垂直シフトレジスタ2へ入力する。
【0031】
垂直シフトレジスタ2は、パルス信号φVRR 入力が“L”レベルの期間にレジスタ出力を全てクリアして“L”レベルにした後、パルス信号φHPV によりシフト動作を行って出力パルス信号ROi (i=…,n,n+1, …)を順次“H”レベルにし、前記パルスセレクタ2aに入力する。
【0032】
パルスセレクタ2aは、各選択対象行に対して垂直選択線6の信号(φADRES パルス)、リセット線7の信号(φRESET パルス)、読取り線4の信号(φREADパルス)を図13に示したように活性化し、選択対象行を走査する。
【0033】
上記したように、図12の固体撮像装置は、特定の選択対象行を選択制御するための垂直シフトレジスタ2の各出力パルス信号ROi を、1フィールド期間内に1回しか出力しない。即ち、フォトダイオードPDは、1フィールドに1回しか信号読み出しを行わないので、フォトダイオードPDの信号蓄積時間を制御することによって等価的に受光時間を制御する電子シャッタ動作は不可能である。
【0034】
一方、図15は、電子シャッタ動作が可能な従来例2のCMOS固体撮像装置の構成を概略的に示している。
【0035】
この固体撮像装置は、例えば図12に示したように構成される画素セル13が行列状に二次元的に配置された撮像領域(光電変換部)14と、前記撮像領域14の画素列方向に形成された複数の垂直信号線VLINと、前記撮像領域14の画素行方向に形成され、画素行単位で各画素セル13の光電変換信号を前記複数の垂直信号線VLINに読み出すように制御するための複数の読み出し制御用垂直選択線6と、前記複数の読み出し制御用垂直選択線6を読み出しのタイミングで走査的に選択制御するための第1の垂直選択回路(読み出し用垂直シフトレジスタ)2と、前記垂直信号線VLINを選択するための水平選択トランジスタTHと、前記水平選択トランジスタを選択制御するための水平選択回路(水平選択シフトレジスタ)3と、前記水平選択シフトレジスタ3により選択された前記垂直信号線VLINの信号を読み出すための水平信号線HLINと、前記水平信号線HLINに読み出された信号を出力するための出力増幅回路AMP とを具備している。
【0036】
なお、特に図示していないが、図12に示されるような負荷トランジスタやノイズキャンセラ回路などを撮像領域14の周辺に備える点は、実施例1のCMOS固体撮像装置と同様である。
【0037】
さらに、前記複数の読み出し制御用垂直選択線6を信号蓄積のタイミングで走査的に選択制御するための第2の垂直選択回路(電子シャッタ用垂直シフトレジスタ)15と、前記第1の垂直選択回路の出力および第2の垂直選択回路の出力に基づいて前記複数の読み出し制御用垂直選択線6を選択的に駆動するための駆動信号を生成する垂直駆動回路(図示せず)とを具備する。
【0038】
即ち、読み出し用の垂直シフトレジスタ2とは別に電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15が設けられており、この電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15も所定のタイミングで読み出し用垂直シフトレジスタ2と同様に選択対象行を走査するように構成されている。
【0039】
これにより、読み出し用の垂直シフトレジスタ2および電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15により、1フィールド期間内に2回のタイミングで特定の選択対象行を選択制御することが可能になる。
【0040】
したがって、読み出し用垂直シフトレジスタ2が選択対象行を選択制御して画素信号を垂直信号線VLINに読み出すより前に、電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15が選択対象行を選択制御して画素信号の蓄積を開始することにより、等価的に受光時間を制御する電子シャッタ動作が可能になる。
【0041】
ところで、上記したような1個の読み出し用垂直シフトレジスタ2および1個の電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15を有する図15のCMOS固体撮像装置は、例えば受光センサの出力レベルに応じて自動的に信号蓄積時間を変化させることによって等価的に受光時間を変化させる可変電子シャッタ動作を行わせる場合に、信号蓄積時間の長短に応じて画素行間に信号蓄積時間の差が生じたり、2つの垂直シフトレジスタ2、15の負荷が変動するという問題がある。
【0042】
この問題について、以下に説明する。
【0043】
図16は、図15中の2つの垂直シフトレジスタ2、15の行選択タイミングが固定である場合の一例を示す。
【0044】
図16に示すように、電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15が読み出し用垂直シフトレジスタ2よりも先に行選択を行うタイミングが固定されている、つまり、上記2つの垂直シフトレジスタ2、15が行選択を行う時間差は常に一定である。
【0045】
このように2つの垂直シフトレジスタ2、15の行選択タイミングが固定であった場合には、読み出し用垂直シフトレジスタ2および電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15は、あるフレームの選択を始めて初段から終段まで(つまり、固体撮像装置の垂直方向の画素数)のシフト動作が終わると再び初段に戻り、次のフレームの選択を始める。
【0046】
したがって、図15の固体撮像装置は、例えば受光センサの出力レベルに応じて自動的に信号蓄積時間を変化させることによって等価的に受光時間を変化させる可変電子シャッタ動作を行わせる場合に、信号蓄積時間の長短に応じて画素行間に信号蓄積時間の差が生じたり、2つの垂直シフトレジスタ2、15の負荷が変動するという問題がある。
【0047】
ここで、信号蓄積時間を変化させるための具体的な手法として、電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15が読み出し用垂直シフトレジスタ2よりも先に行選択を行うタイミング(電子シャッタのタイミング)を変化させて画素信号の蓄積を行う時間の長短を変化させる場合について、図17を参照しながら前記問題について詳細に述べる。
【0048】
図17において、読み出し制御パルスは読み出し用垂直シフトレジスタ2のシフト動作を開始させる信号であり、可変電子シャッタ制御パルスは電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15のシフト動作を開始させる信号である。
【0049】
(1)第1のフレームの選択に際して図17中のタイミングt1で発生した電子シャッタの制御パルスにより電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15のシフト動作を開始した後、終段までのシフト動作が終わる前(全ての画素行を選択する前)に、図17中のタイミングt3で第2のフレームを選択するために電子シャッタパルスが発生したとする。この場合、電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15は上記タイミングt3でリセットされ、再び初段からシフト動作(行選択)を開始する。
【0050】
これにより、図17中のタイミングt2で発生した読み出し制御パルスにより読み出し用垂直シフトレジスタ2のシフト動作が開始して前記第1のフレームの読み出しを行う際、前記タイミングt1でシフト動作が開始した電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15によって選択指定された画素行と選択指定されなかった画素行とでは信号蓄積時間の差が生じる。
【0051】
このように信号蓄積時間の差が生じると、読み出し出力レベルが画素行の位置に依存して変動し、固体撮像装置の出力信号を画像表示装置の画面に表示した場合に横筋などの画像ノイズが発生する原因となる。
【0052】
(2)図17中のタイミングt4では、前記タイミングt3でシフト動作が開始した電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15の選択行と前記タイミングt2でシフト動作が開始した読み出し用垂直シフトレジスタ2の選択行の計2本の画素行が選択されるので、この2本の画素行が2つの垂直シフトレジスタ2、15の負荷となる。
【0053】
これに対して、図17中のタイミングt6では、前記タイミングt3でシフト動作が開始した電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15による選択行は既に存在せず、図17中のタイミングt5でシフト動作が開始した読み出し用垂直シフトレジスタ2により1本の画素行が選択されるので、この1本の画素行が2つの垂直シフトレジスタ2、15の負荷となる。
【0054】
このように2つの垂直シフトレジスタ2、15の負荷が電子シャッタタイミングに依存して変動すると、固体撮像装置の電源ラインの電圧変動をまねき、固体撮像装置の出力信号を画像表示装置の画面に表示した場合に横筋が発生し、顕著に画質を悪くする原因となる。
【0055】
なお、上記したような信号蓄積時間の長短に応じて画素行間に信号蓄積時間の差が生じたり、2つの垂直シフトレジスタ2、15の負荷が変動するという問題は、CMOS型の固体撮像装置に限らず、CCD型の固体撮像装置で可変電子シャッタ動作を行わせる場合にも生じる。
【0056】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来の固体撮像装置は、信号蓄積時間を変化させて可変電子シャッタ動作を行わせる場合に信号蓄積時間の長短に応じて画素行間に信号蓄積時間の差が生じたり、読み出し用垂直シフトレジスタと電子シャッタ用垂直シフトレジスタの負荷が変動し、出力信号の表示画面に横筋などの画像ノイズが発生する原因となるという問題があった。
【0058】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、フィールド単位で画素の信号蓄積時間を変化させる可変電子シャッタ動作(連続電子シャッタ動作)を行わせる場合に読み出し用垂直シフトレジスタと電子シャッタ用垂直シフトレジスタの負荷の変動を防止でき、出力信号の表示画面における横筋などの画像ノイズの発生を防止し得る固体撮像装置を提供することを目的とする。
【0059】
また、本発明は、連続電子シャッタ動作を行わせる場合に信号蓄積時間の長短に応じて画素行間に信号蓄積時間の差が生じることを防止し得る固体撮像装置を提供することを目的とする。
【0060】
また、本発明は、連続電子シャッタ動作を行わせる場合に、出力信号の表示画面における横筋などの画像ノイズの発生を防止し得る固体撮像装置を提供することを目的とする。
【0063】
【課題を解決するための手段】
本発明の第の固体撮像装置は、画素に対する入射光を光電変換して電荷を蓄積する光電変換手段、蓄積した電荷を検出部に読み出す読み出し手段、読み出された電荷を増幅する増幅手段、前記検出部の電荷をリセットするためのリセット手段を有する単位セルが半導体基板上に二次元的に配置されてなり、複数の画素行を有する撮像領域と、前記撮像領域における各画素行に対応して水平方向に設けられ、それぞれ対応する画素行の単位セルの各読み出し手段を駆動するための読み出し駆動信号を伝送するための複数本の読取り線と、前記複数本の読取り線に読み出し駆動信号を選択的に供給して前記読み出し手段を駆動する垂直駆動手段と、前記撮像領域における各画素行の読み出し手段を所望の信号蓄積タイミングおよび信号読み出しタイミングで順次に2回駆動させるように前記垂直駆動手段を制御する行選択手段と、前記撮像領域における各画素列に対応して設けられ、前記垂直駆動手段により順次駆動された画素行の各単位セルからそれぞれ出力される信号を垂直方向に伝送するための複数の垂直信号線とを具備し、前記行選択手段は、前記垂直駆動手段により前記信号読み出しタイミングで前記各画素行の読み出し手段を駆動させる第1の手段と、前記垂直駆動手段により前記信号蓄積タイミングで前記複数の画素行のうち異なる画素行の読み出し手段を同時に駆動させる少なくとも2個の第2の手段とを具備することを特徴とする。
【0064】
本発明の第の固体撮像装置は、前記第の固体撮像装置において、前記撮像領域は、信号読み出し用の前記複数の画素行のほかに少なくとも3本のダミー画素行をさらに具備し、前記行選択手段は、前記第1の手段により前記ダミー画素行のうちの1つのダミー画素行を駆動させ、前記2個の第2の手段により前記ダミー画素行のうちの他の2つのダミー画素行を駆動させることを特徴とする。
【0065】
本発明の第の固体撮像装置は、前記第または第の固体撮像装置において、前記行選択手段は、各画素行の信号読み出しタイミングの周期に対応する1フィールド単位で1フィールド周期の期間内における信号蓄積タイミングを変化させることを特徴とする。
【0066】
本発明の第の固体撮像装置は、前記第の固体撮像装置において、前記少なくとも2個の第2の手段は、互いに前記信号読み出しタイミングに対する信号蓄積タイミングを相対的に異ならせて前記読み出し手段を駆動させるものであり、前記第2の手段による前記垂直駆動手段の制御動作が1フィールド毎に交互に切換えられることを特徴とする。
【0067】
本発明の第の固体撮像装置は、前記第1乃至第のいずれか1つの固体撮像装置において、前記行選択手段は、前記撮像領域における各画素行の読み出し手段を2回駆動させる際、前記光電変換手段の周辺で前記読取り線に隣接する他の配線の電圧を前記2回の駆動時とも実質的に同一にするように前記垂直駆動手段を制御することを特徴とする。
【0070】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0071】
<第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態の増幅型CMOS固体撮像装置の等価回路を示している。
【0072】
図1のCMOS固体撮像装置は、図15を参照して前述した従来例2のCMOS固体撮像装置と比べて、大部分は同様であるが、読み出し用の垂直シフトレジスタ2aおよび電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15aなどが異なり、その他は同じであるので図15中と同一符号を付している。
【0073】
即ち、図1のCMOS固体撮像装置は、例えば図12の従来例1で示したように構成される画素セル13が行列状に二次元的に配置された撮像領域(光電変換部)14と、前記撮像領域14の画素列方向に形成された複数の垂直信号線VLINと、前記撮像領域14の画素行方向に形成され、画素行単位で各画素セル13の光電変換信号を前記複数の垂直信号線VLINに読み出すように制御するための複数の読み出し制御用垂直選択線6と、前記複数の読み出し制御用垂直選択線6を読み出しのタイミングで走査的に選択制御するための第1の垂直選択回路(読み出し用垂直シフトレジスタ)2aと、前記複数の読み出し制御用垂直選択線6を信号蓄積のタイミングで走査的に選択制御するための第2の垂直選択回路(電子シャッタ用垂直シフトレジスタ)15aと、前記第1の垂直選択回路2aの出力および第2の垂直選択回路15aの出力に基づいて前記複数の読み出し制御用垂直選択線6を選択的に駆動するための駆動信号を生成する垂直駆動回路(パルスセレクタ)16と、前記垂直信号線VLINを選択するための水平選択トランジスタTHと、前記水平選択トランジスタTHを選択制御するための水平選択回路(水平選択シフトレジスタ)3と、前記水平選択シフトレジスタ3により選択された前記垂直信号線VLINの信号を読み出すための水平信号線HLINと、前記水平信号線HLINに読み出された信号を出力するための出力増幅回路AMP とを具備している。
【0074】
なお、図15の従来例2のCMOS固体撮像装置と同様に、ここでは特に図示されていないが、図12に示されるような負荷トランジスタやノイズキャンセラ回路などを撮像領域14の周辺に備えている。
【0075】
そして、さらに、
(1)前記撮像領域14に本来の画素行とは別に2本のダミー画素行(第1のダミー画素行141および第2のダミー画素行142)が付加されている。(2)前記読み出し用の垂直シフトレジスタ(第1の垂直シフトレジスタ)2aは、撮像領域14の本来の画素行数+1のシフト段数を有し、前記電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ(第2の垂直シフトレジスタ)15aも、撮像領域14の本来の画素行数+1のシフト段数を有する。(3)垂直駆動回路16は、読み出し用の垂直シフトレジスタ2aの最終段出力信号を選択して前記第1のダミー画素行141に供給し、電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15aの最終段出力信号を選択して前記第2のダミー画素行142に供給するように構成されている。
【0076】
前記2本のダミー画素行141、142は、本来の画素行と同じ構成であるが、垂直駆動回路16により選択された時に負荷として作用するために付加されたものである。
【0077】
図1の固体撮像装置においては、電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15aおよび読み出し用の垂直シフトレジスタ2aにより、同じ垂直選択線を1フィールド期間内に2回選択制御することが可能であり、画素(フォトダイオード)の信号蓄積時間を制御するシャッタ動作を行うことができる。
【0078】
この場合、電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15aは、信号蓄積の開始タイミングを制御するシフトクロック信号に基づいてシフト動作を行い、シャッタ動作期間には各対応する画素行を選択制御して画素の信号蓄積を行わせる(読み出しは行わない)ように制御し、シャッタ動作期間以外(画素行の選択終了後から次回の選択開始までの期間)は第2のダミー画素行142を選択制御する。
【0079】
また、読み出し用の垂直シフトレジスタ2aは、信号読み出しの開始タイミングを制御するシフトクロック信号に基づいてシフト動作を行い、垂直期間内の垂直有効走査期間における各水平期間には各対応する画素行を選択制御し、垂直帰線期間には第1のダミー画素行141を選択制御する。
【0080】
即ち、上記第1の実施の形態の固体撮像装置によれば、垂直駆動回路16は、読み出し用の垂直シフトレジスタ2aおよび電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15aの各出力にそれぞれ対応して1本ずつ(合計2本)の画素行を常に選択駆動しており、常に選択負荷が等しいので、選択負荷の大小による読み出しレベルの変動に起因する表示画面上の横縞の発生を防ぐことができる。
【0081】
<第2の実施の形態>
図2は、第2の実施の形態の増幅型CMOS固体撮像装置の等価回路を示している。
【0082】
図2のCMOS固体撮像装置は、図1を参照して前述した第1の実施の形態のCMOS固体撮像装置に対して、(1)前記撮像領域14にさらに1本のダミー画素行(第3のダミー画素行143)が追加されている点、(2)さらに、電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15aと同じシフト段数を有する1個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15bが追加され、その各段出力が前記電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15aの各段出力とフィールド単位で切り換え選択されて垂直駆動回路(パルスセレクタ)16aで使用される点、(3)垂直駆動回路16aは、3個の垂直シフトレジスタ2a、15a、15bの出力に基づいて前記複数の読み出し制御用垂直選択線6を選択的に駆動するための駆動信号を生成する点、(4)垂直駆動回路16aは、追加された電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15bの最終段出力信号を選択して前記第3のダミー画素行143に供給する点が若干異なり、その他は同じであるので図1中と同一符号を付している。
【0083】
図3は、図2の固体撮像装置において2個の電子シャッタ用垂直シフトレジスタ15a、15bがフィールド単位で交互に電子シャッタ動作を制御する様子を示すタイミング図である。
【0084】
図3に示すタイミング図から分かるように、図2の固体撮像装置においては、電子シャッタ専用の2個の垂直シフトレジスタ15a、15bのシフト動作をフィールド単位で交互に開始させ、それぞれの出力をフィールド単位で交互に選択することにより、電子シャッタ動作をフィールド単位で交互に電子シャッタ専用の2個の垂直シフトレジスタ15a、15bに振り分けている。
【0085】
この場合、選択された電子シャッタ専用の垂直シフトレジスタ15a、15bは、読み出し用垂直シフトレジスタ2aよりも先に行選択を行うものであり、そのタイミングを変化させることにより画素信号の蓄積を行う時間の長短を変化させることが可能になる。
【0086】
したがって、電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15a、15bおよび読み出し用の垂直シフトレジスタ2により同一垂直ラインを1フィールド期間に2回選択し、選択画素の信号蓄積時間を制御する可変電子シャッタ動作を行うことができる。
【0087】
また、電子シャッタ制御信号がフィールド周期より短い時間間隔で入力されたとしても、既にシフト動作を開始している一方の電子シャッタ専用の垂直シフトレジスタ15aまたは15bのシフト動作が最終段に達する前(読み出し用の全ての画素行の選択を終わらないうち)に途中でリセットされることなく、最後の画素行まで順次選択して選択画素の信号蓄積時間を制御する。
【0088】
そして、読み出し用画素行の最終行の選択終了後から次々回のフィールド期間における1行目の読み出し用画素行の選択開始までの期間は第2のダミー画素行142あるいは第3のダミー画素行143を選択制御する。
【0089】
また、読み出し用の垂直シフトレジスタ2aは、垂直有効走査期間内の各水平期間には各対応する画素行を選択制御し、垂直帰線期間には第1のダミー画素行141を選択制御する。
【0090】
つまり、各垂直シフトレジスタ2a、15a、15bは、それぞれ全ての読み出し用の画素行を選択した後もダミー画素行を選択し続け、後のフィールド期間における選択開始を待機する。
【0091】
即ち、上記第2の実施の形態の固体撮像装置によれば、フィールド単位で交互に電子シャッタ専用の2個の垂直シフトレジスタに電子シャッタ動作を振り分けることにより、フィールド間で信号蓄積時間を変化させることが可能になる。
【0092】
この場合、読み出しの走査時間は一定のままで、信号蓄積時間をフィールド単位で連続的に変化させる電子シャッタ機能を実現することが可能になる。なお、同一フィールド内では、どの選択画素行も信号蓄積時間は同じである。
【0093】
このように信号蓄積時間を変化させて可変電子シャッタ動作を行わせる場合に、信号蓄積時間の長短に応じて画素行間に信号蓄積時間の差が生じることを防止でき、出力信号の表示画面における横筋などの画像ノイズの発生を防止することができる。
【0094】
また、垂直駆動回路16aは、読み出し用の垂直シフトレジスタ2aおよび2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ15a、15bの各出力にそれぞれ対応して1本ずつ(合計3本)の画素行を常に選択駆動しており、常に選択負荷が等しいので、選択負荷の大小による読み出しレベルの変動に起因する表示画面上の横縞の発生を防ぐことができる。
【0095】
なお、図1および図2に示した固体撮像装置は、1画素毎に画素信号の読み出しが可能な読み出し回路を備えたCMOS型の固体撮像装置に限らず、水平信号線単位で読み出しを行うCCD(電荷結合デバイス)型の固体撮像装置にも適用可能である。
【0096】
<第3の実施の形態>
図4は、第3の実施の形態の増幅型CMOS固体撮像装置の等価回路を示している。
【0097】
図4のCMOS固体撮像装置は、図12を参照して前述した従来例1のCMOS固体撮像装置に対して、例えば受光センサの出力レベルに応じて自動的に信号蓄積時間を変化させることによって等価的に受光時間を変化させる可変電子シャッタ動作をフィールド単位で連続的に変化させることが可能になるように工夫がなされている。
【0098】
即ち、図4のCMOS固体撮像装置は、図12を参照して前述した従来例1のCMOS固体撮像装置と比べて、大部分は同様であるが、(1)読み出し用の垂直シフトレジスタ2とは別に2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21、22が付加されている点、(3)2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21、22の動作(信号蓄積時間の制御パルスの出力動作)をフィールド単位で交互に切り換え制御するためのレジスタ切換制御回路(SEL)23が付加されている点、(4)タイミング発生回路10aおよびパルスセレクタ回路24の構成が異なり、その他は同じであるので図12中と同一符号を付している。
【0099】
即ち、図4において、セル領域(撮像領域)には、例えば4個のトランジスタTa、Tb、Tc、Tdと、1個のフォトダイオードPDから構成される1ピクセル(1画素)/1ユニットの単位セルが二次元の行列状に配置されて形成されている。この場合、各単位セルは、アノード側に接地電位が与えられるフォトダイオードPDと、フォトダイオードPDのカソード側に一端側が接続されている読み出しトランジスタ(シャッタゲートトランジスタ)Tdと、読み出しトランジスタTdの他端側にゲートが接続されている増幅トランジスタTbと、増幅トランジスタTbの一端側に一端側が接続されている垂直選択トランジスタ(行選択トランジスタ)Taと、増幅トランジスタTbのゲートに一端側が接続されているリセットトランジスタTcとを具備する。
【0100】
そして、前記セル領域には、各画素行に対応して、同一行の単位セルの各読み出しトランジスタTdのゲートに共通に接続された複数の読取り線4と、同一行の単位セルの各垂直選択トランジスタTaのゲートに共通に接続された垂直選択線6と、同一行の単位セルの各リセットトランジスタTcのゲートに共通に接続されたリセット線7が形成されている。
【0101】
また、前記セル領域には、各画素列に対応して、同一列の単位セルの各増幅トランジスタTbの他端側に共通に接続された垂直信号線VLINと、同一列の単位セルの各リセットトランジスタTcの他端側および各垂直選択トランジスタTaの他端側に共通に接続された電源線9が形成されている。
【0102】
さらに、セル領域の一端側の外部には、前記垂直信号線VLINの各一端側と接地ノードとの間にそれぞれ接続された複数の負荷トランジスタTLが水平方向に配置されている。
【0103】
また、セル領域の他端側の外部には、例えば2個のトランジスタTSH、TCLPと2個のコンデンサCc、Ctから構成された複数のノイズキャンセラ回路が水平方向に配置されている。
【0104】
そして、上記各ノイズキャンセラ回路を介して前記垂直信号線VLINの各他端側に接続された複数の水平選択トランジスタTHが水平方向に配置されている。
【0105】
上記水平選択トランジスタTHの各他端に共通に水平信号線HLINが接続されており、この水平信号線HLINには水平リセットトランジスタ(図示せず)および出力増幅回路AMP が接続されている。
【0106】
なお、前記各ノイズキャンセラ回路は、垂直信号線VLINの他端側に一端側が接続されたサンプルホールド用のトランジスタTSHと、このサンプルホールド用のトランジスタTSHの他端側に一端側が接続された結合コンデンサCcと、この結合コンデンサCcの他端側と接地ノードとの間に接続された電荷蓄積用のコンデンサCtと、前記コンデンサCc、Ctの接続ノードに接続された電位クランプ用のトランジスタTCLPとにより構成されており、前記コンデンサCc、Ctの接続ノードに前記水平選択トランジスタTHの一端側が接続されている。
【0107】
さらに、セル領域の外部には、セル領域の複数の垂直選択線6を走査的に選択制御するための読み出し用の垂直シフトレジスタ2と2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ(ES1)21および(ES2)22、上記3個の垂直シフトレジスタ2、21、22の出力パルスを選択制御してセル領域の各行の垂直選択線6を走査的に駆動するためのパルスセレクタ24、前記複数の水平選択トランジスタTHを走査的に駆動するための水平シフトレジスタ3、前記2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21、22の動作(信号蓄積時間の制御パルスの出力動作)をフィールド単位で交互に切り換え制御するためのレジスタ切換制御回路23、各種のタイミング信号を発生するタイミング発生回路10a、前記ノイズキャンセラ回路の電位クランプ用のトランジスタTCLPの一端などに所定のバイアス電位を発生するためのバイアス発生回路11がそれぞれ配置されている。
【0108】
前記タイミング発生回路10aは、フィールド周期のタイミング信号φVR、フィールド周期で可変設定される蓄積時間制御用のタイミング信号φES、水平帰線期間に対応するパルス信号φHP、クロックパルス信号φCKが入力する。
【0109】
そして、前記タイミング信号φVR入力をバッファ整形して読み出し用の垂直シフトレジスタに供給するためのタイミング信号φVRRを生成し、前記パルス信号φHP入力をバッファ整形して読み出し用の垂直シフトレジスタおよび2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21、22に供給するためのタイミング信号φHPVを生成する。
【0110】
また、前記パルスセレクタ24に供給するためのタイミング信号φROREAD、φESREAD、φRESET、φADRESを生成し、前記ノイズキャンセラ回路に供給するためのパルス信号φCLP、φSHを生成する。
また、水平シフトレジスタ3に供給するためのパルス信号φHを生成する。
【0111】
また、フィールド周期のタイミング信号φVRに基づいてフィールド切換制御用のパルス信号φFIを生成し、信号蓄積時間制御用のタイミング信号φESRとともに前記レジスタ切換制御回路23に供給する。
【0112】
前記レジスタ切換制御回路23は、フィールド切換制御用のパルス信号φFI入力に基づいてフィールド単位毎に蓄積時間制御用のタイミング信号φESRの供給先を交互に切り換える。この場合、前記電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21に供給する信号蓄積時間制御用のタイミング信号をφESR1、前記電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ22に供給する信号蓄積時間制御用のタイミング信号をφESR2で表わしている。
【0113】
図5は、図4中のパルスセレクタ24の一例を示す回路図である。
【0114】
図5に示すパルスセレクタは、読み出し用の垂直シフトレジスタの出力信号ROn、2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21、22の各出力信号ES1n、ES2nが入力するとともに、前記タイミング発生回路10aから供給されるタイミング信号φROREAD、φESREAD、φRESET、φADRESが入力し、これらの入力信号の論理処理を行って各種の駆動信号φREADn、φRESET、φADRESnを出力し、セル領域に供給するように論理ゲートにより構成されている。
【0115】
即ち、読み出し用の垂直シフトレジスタの出力信号ROnが活性状態の時にはタイミング信号φROREADを選択して読取り線駆動信号φREADnとして出力し、2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21、22の各出力信号ES1n、ES2nのいずれかが活性状態の時にはタイミング信号φESREADを選択して読取り線駆動信号φREADnとして出力する。
【0116】
また、読み出し用の垂直シフトレジスタの出力信号ROn、2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21、22の各出力信号ES1n、ES2nのいずれか1つが活性状態の時には、タイミング信号φRESETを選択してリセット線駆動信号φRESETnとして出力する。
【0117】
また、読み出し用の垂直シフトレジスタの出力信号ROnが活性状態の時にはタイミング信号φADRESを選択して垂直選択線駆動信号φADRESnとして出力する。
【0118】
図6は、図4の固体撮像装置におけるフィールド単位で連続的に変化させることが可能な可変電子シャッタ動作を説明するために、図4中のタイミング発生回路10a、3個の垂直シフトレジスタ2、21、22およびパルスセレクタ24の動作例を示すタイミング波形図である。
【0119】
ここでは、図4の固体撮像装置が1フィールド=1/30Hz(1フィールドを1フレームとする30フレーム/秒の画像)の撮像システムで使用される場合を示している。
【0120】
図6において、φVRはフィールド周期のタイミング信号入力、φESはフィールド周期で可変設定される蓄積時間制御用のタイミング信号入力、φVRRは読み出し用の垂直シフトレジスタに供給されるフィールド周期のタイミング信号、φFIはフィールド切換制御用のパルス信号、φESR1は一方の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21に1フィールドおきに供給される蓄積時間制御用のタイミング信号、φESR2は他方の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ22に1フィールド間隔で供給される蓄積時間制御用のタイミング信号、R0(i) は読み出し用の垂直シフトレジスタR0の出力、ES1(i) は一方の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21の出力、ES2(i) は他方の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ22の出力である。
【0121】
図7は、図6中の1フィールド期間内の電子シャッタ動作の一例を示すタイミング波形図である。
【0122】
図7において、ESnは電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21あるいは22のn段目の出力信号、ROnは読み出し用の垂直シフトレジスタ2のn段目の出力信号である。
【0123】
tHESは、電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21あるいは22のn段目の出力信号ESnが活性状態(“H”レベル)になる1水平期間を示す。
【0124】
tHROは、読み出し用の垂直シフトレジスタ2のn段目の出力信号ROnが活性状態(“H”レベル)になる1水平期間を示す。
【0125】
HBLKは、1水平期間を水平帰線期間と水平有効走査期間とに分けるための制御パルス信号である。
【0126】
φCLPおよびφSHはノイズキャンセラ回路に供給されるパルス信号であり、それぞれ水平帰線期間毎に生成される。
【0127】
φHは水平選択トランジスタTHに供給されるパルス信号であり、水平有効走査線期間内で水平方向に配置された水平選択トランジスタTHが順次オンになるように生成される。
【0128】
φADRES、φRESETおよびφREADは、前記パルスセレクタ24から選択画素行に供給されるパルス信号であり、そのうちのφRESET、φREADは、それぞれ信号蓄積動作および信号読み出し動作の際に水平帰線期間内に活性化されるが、φADRESは、信号蓄積動作の際には生成されず、信号読み出し動作の際に水平帰線期間内に活性化される。
【0129】
この場合、上記パルス信号φADRESは、後述するような理由により、信号読み出し動作の際の水平帰線期間内に同一行の垂直選択線6を2回選択制御するように、断続的に2回活性状態になるように生成される。
【0130】
次に、図6および図7を参照しながら、図4の固体撮像装置の動作を説明する。
【0131】
図4の固体撮像装置の動作は、前述した従来例1の固体撮像装置(図12)の動作(図13)と比べて、基本的には同じであるので同じ動作の説明は省略し、以下、主として異なる動作について説明する。
【0132】
即ち、図4の固体撮像装置は、電子シャッタ動作を行う際、レジスタ切換制御回路23により2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21、22のシフト動作をフィールド単位で交互に開始させ、それぞれの出力をフィールド単位で交互に選択することにより、電子シャッタ動作をフィールド単位で交互に電子シャッタ専用の2個の垂直シフトレジスタ21、22に振り分ける。
【0133】
これにより、図6中のフィールド期間tFa、tFbに示すように、信号蓄積時間制御用のタイミング信号φESがフィールド周期より短い時間間隔で入力されたとしても、電子シャッタ専用の垂直シフトレジスタ21および22が同時に動作することが可能になる。
【0134】
この場合、最初に発生するタイミング信号φESR1あるいはφESR2により既にシフト動作を開始している一方の電子シャッタ専用の垂直シフトレジスタ21あるいは22のシフト動作が読み出し用の全ての画素行の選択制御を終わらないうちに途中でリセットされることなく、読み出し用の画素行の最後まで順次選択して選択画素の信号蓄積時間を制御することが可能になる。
【0135】
換言すれば、読み出しの走査時間は一定のままで、信号蓄積時間をフィールド単位で連続的に変化させる電子シャッタ機能(連続電子シャッター動作)を実現することが可能になる。なお、同一フィールド内では、どの選択画素行も信号蓄積時間は同じである。
【0136】
また、図7に示すように、前記水平期間tHESに電子シャッタ用の垂直シフトレジスタのn段目のシフト段の出力信号ESnにより選択制御したn行目の画素行にパルス信号φRESETとφREADが供給され、このn行目の画素行のフォトダイオードPDでそれ以前に蓄積していた信号電荷を増幅用トランジスタのゲートに読み出すことによって、フォトダイオードの信号電荷を零にする。
【0137】
この場合、パルス信号φADRESが“L”のままであり、垂直選択用トランジスタはオフのままであるので、前記増幅用トランジスタのゲートに読み出された信号電荷は垂直信号線VLINへは出力されない。
【0138】
この後、前記画素行からの信号読み出し動作の際に、前記水平期間tHROにおける水平帰線期間にφRESETが一時的に活性化した後、φADRESが活性化し、さらにφREADが一時的に活性化する。
【0139】
この場合、前記φREADが活性状態(“H”レベル)の時に、フォトダイオードとその周辺配線(本例では後述するφADRES配線)との間の容量結合の影響によるノイズの飛び込みが発生しないように、φADRESパルスを信号蓄積動作時と同じ状態となるように一時的に非活性状態(“L”レベル)にし、このφADRESが非活性状態の期間内に前記φREADを一時的に活性化している。
【0140】
このような前記水平期間tHROにおける水平帰線期間内における信号読み出し時の動作を詳しく説明すると、まず、φRESETによって増幅トランジスタTbのゲート電極を基準電位にリセットした後、φADRESを活性状態(1回目)にして前記n行目の画素行の垂直選択トランジスタTaをオン状態とし、この活性期間内にノイズキャンセラ回路に供給するパルス信号φCLPを活性化し、黒レベルをクランプする。
【0141】
そして、φADRESが非活性状態の期間内にφREADを活性化することによって前記フォトダイオードPDでそれ以前に蓄積していた信号電荷を増幅トランジスタTbのゲートに読み出す。
【0142】
そして、φADRESを再び活性状態(2回目)にして前記n行目の画素行の垂直選択トランジスタTaを再びオン状態とし、前記増幅トランジスタTbのゲートに読み出されている信号電荷を垂直信号線VLINへ出力する。
【0143】
以上の動作により、前記水平期間tHESにおける読取り線駆動信号φREADの活性状態(“H”レベル)の終了時点から前記水平期間tHROにおける読取り線駆動信号φREADの活性化時点までが信号蓄積時間となる。
【0144】
図8(a)は、前記ノイズの飛び込みを説明するために、撮像領域の単位セルの一部を取り出して示す平面図である。
【0145】
図8(b)は、同図(a)のa−a´線に沿う断面図である。
【0146】
図8(c)および(d)は、それぞれ対応して同図(a)中のφADRESが“L”レベルの時/“H”レベルの時にφREADが活性化して信号電荷を読み出す場合の基板内の電位ポテンシャルを示す。ここでは、電源電位が例えば3.3Vである場合を示している。
【0147】
図8(a)、(b)において、81はシリコン基板の表層部に形成されたP型ウエル領域、82は基板表層部に選択的に形成された素子分離領域(例えばLOCOS領域)である。基板表層部の素子領域には、フォトダイオードのカソード領域および読み出しトランジスタTdのソース領域を兼ねるn型領域と、読み出しトランジスタTdのドレイン領域となるn型領域(検出ノードDN)が選択的に形成されている。
【0148】
上記読み出しトランジスタTdのチャネル領域上には絶縁ゲート膜を介してポリシリコン配線からなるゲート電極(読取り線4の一部)が形成されており、フォトダイオードPDのn型領域の近傍の素子分離領域82上にはポリシリコン配線からなる垂直選択線5およびリセット線7が略平行に形成されている。
【0149】
本実施の形態の読み出し動作に際しては、図8(c)に示すように、フォトダイオードPDに隣接するφADRES配線が“L”レベルの時にφREADが活性化して信号電荷を読み出すので、フォトダイオードPDとφADRES配線との間に存在する結合容量CaによりフォトダイオードPD下の基板内の電位ポテンシャルが−VCaだけ引き下げられ、フォトダイオードPDの蓄積電荷QCaが読み出される。
【0150】
これに対して、図8(d)に示すように、フォトダイオードPDに隣接するφADRES配線が“H”レベルの時にφREADが活性化して信号電荷を読み出すと、フォトダイオードPDとφADRES配線との間に存在する結合容量CaによりフォトダイオードPD下の基板内の電位ポテンシャルが+VCaだけ引き上げられる(ノイズの飛び込みとなる)ので、フォトダイオードPDの蓄積電荷QCa分が読み出されなくなり、固体撮像装置の出力信号を画像表示装置の画面に表示した場合に黒信号がつぶれて見苦しい画像になる。
【0151】
なお、上記第3の実施の形態の固体撮像装置においても、前記第2の実施の形態の固体撮像装置と同様に、(1)前記撮像領域に第1〜第3のダミー画素行を追加し、(2)3個の垂直選択回路2、21、22のシフト段数を本来の撮像用の画素行数+1の段数とし、(3)垂直選択回路2、21、22の出力に基づいて複数の水平方向の制御線群(4、6、7)を選択的に駆動するための駆動信号をパルスセレクタ24で生成する際、垂直選択回路2の最終段出力信号の活性化期間は第1のダミー画素行を選択して駆動し、第2の垂直選択回路21の最終段出力信号の活性化期間は第2のダミー画素行を選択して駆動し、第3の垂直選択回路22の最終段出力信号の活性化期間は第3のダミー画素行を選択して駆動するように構成してもよい。
【0152】
このような構成により、パルスセレクタ24は、読み出し用の垂直シフトレジスタ2および2個の電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ21、22の各出力にそれぞれ対応して1本ずつ(合計3本)の画素行を常に選択駆動するようになり、常に選択負荷が等しいので、選択負荷の大小による読み出しレベルの変動に起因する表示画面上の横縞の発生を防ぐことが可能になる。
【0153】
なお、前記第3の実施の形態では、フォトダイオードPDとの容量結合による黒つぶれの問題が生じる周辺配線としてφADRES配線が存在する場合を説明したが、上記周辺配線としてφRESET配線あるいはその他の配線が存在する場合にも、これらの配線とフォトダイオードPDとの容量結合による黒信号のつぶれ(黒つぶれ)の問題が生じるおそれがあるので、これらの配線に関しても前記第3実施の形態におけるφADRES配線と同様にレベルを制御すればよい。
【0154】
即ち、上記したようにフォトダイオードPDに隣接する読み出しゲート配線以外のフォトダイオードPDの周辺配線の印加電圧として、信号読み出し動作時の信号読み出しパルスφREADの活性化期間と電子シャッタ動作時の読み出しパルスφREADの活性化期間に同じ電圧を印加することにより、フォトダイオードPDと周辺配線との容量結合によってフォトダイオードPDから余分な電荷が読み出されないように制御することがででき、いわゆる黒つぶれのない再生像が得られる。
【0155】
なお、本発明は、以下の第4の実施の形態に述べるような2画素/1ユニットの単位セルのアレイを有する固体撮像装置にも前記各実施の形態に準じて適用可能である。
【0156】
<第4の実施の形態>
図9は、第4の実施の形態の増幅型CMOS固体撮像装置における2画素/1ユニットの単位セルの等価回路を示している。このCMOS固体撮像装置は、単位セルの構成以外は前述した各実施の形態と同様に構成することができるので、以下、主として2画素/1ユニットの単位セルの構成について説明する。
【0157】
図9に示す単位セル30は、2個のフォトダイオード31a、31bを有し、この2個のフォトダイオード31a、31bは、各アノード側に接地電位が与えられ、各カソード側はそれぞれ対応して読み出しトランジスタ(シャッタゲートトランジスタ)32a、32bを介して1個の増幅トランジスタ33のゲートに共通に接続される。上記2個の読み出しトランジスタ32a、32bの各ゲートにはそれぞれ読取り線4a、4bが接続されている。
【0158】
前記増幅トランジスタ33は、一端側が垂直信号線VLINに接続され、他端側が垂直選択トランジスタ34を介して電源線9に接続(つまり、前記増幅トランジスタ33はソースフォロア接続)されており、上記垂直選択トランジスタ34のゲートには垂直選択線(アドレス線)6が接続されている。
【0159】
さらに、前記増幅トランジスタ33のゲートと電源線9との間に1個のリセットトランジスタ35が接続されており、このリセットトランジスタ35のゲートにはリセット線7が接続されている。
【0160】
上記構成の2画素/1ユニットの単位セルは撮像領域に二次元の行列状に配置される。そして、前記2本の読取り線(第1の読取り線4aおよび第2の読取り線4b)、垂直選択線(アドレス線)6およびリセット線7は、撮像領域上に水平方向に形成されており、前記垂直信号線VLINおよび電源線9は、撮像領域上に垂直方向に形成されている。
【0161】
図10(a)は、図9の2画素/1ユニットの単位セルの平面パターンの一例を示し、そのB−B線に沿う断面構造を図10(b)を概略的に示している。
【0162】
図10(a)、(b)において、90はN型シリコン基板であり、その表層部にPウエル91が形成されている。このPウエル91の表層部には、素子分離領域(例えばLOCOS領域)92、一方のフォトダイオード31aのカソード領域および一方の読み出しトランジスタ32aのソース領域となるN型不純物領域931、他方のフォトダイオード31bのカソード領域および他方の読み出しトランジスタ32bのソース領域となるN型不純物領域932およびNMOSトランジスタのSDG領域(図には読み出しトランジスタ32a、32bの共通ドレインとなるN型不純物領域94のみ示す)が選択的に形成されている。
【0163】
そして、基板表面上にシリコン酸化膜(ゲート絶縁膜)95が形成され、前記LOCOS領域92の底面下にはフィールドイオンインプラ領域96が形成されている。
【0164】
97は増幅トランジスタ33のゲート電極を一部に含むポリシリコンゲート配線、98は増幅トランジスタ33のドレイン領域および垂直選択トランジスタ34のソース領域となるN型不純物領域、99はリセットトランジスタ35のソース領域となるN型不純物領域である。
【0165】
100はリセットトランジスタ35のソース領域99と増幅トランジスタ33のゲート配線97と2個の読み出しトランジスタ32a、32bの共通ドレイン領域とを接続する配線である。
【0166】
読取り線4aは読み出しトランジスタ32aのゲート電極を一部に含むポリシリコンゲート配線、読取り線4bは読み出しトランジスタ32bのゲート電極を一部に含むポリシリコンゲート配線からなる。
【0167】
垂直選択線(アドレス線)6は垂直選択トランジスタ34のゲート電極を一部に含むポリシリコンゲート配線、リセット線7はリセットトランジスタ35のゲート電極を一部に含むポリシリコンゲート配線からなる。
【0168】
33aは前記増幅トランジスタ33のソース領域と垂直信号線VLINとのコンタクト部、34aは上記垂直選択トランジスタ34のドレイン領域と電源線9とのコンタクト部である。97aは増幅トランジスタ33のゲート配線97と配線100とのコンタクト部、99aはリセットトランジスタ35のソース領域99と配線100とのコンタクト部、99bはリセットトランジスタ35のドレイン領域と電源線9とのコンタクト部、100aは上記配線100と2個の読み出しトランジスタ32a、32bの共通ドレイン領域とのコンタクト部である。
【0169】
上記構成の2画素/1ユニットの単位セルの動作は、前記1画素/1ユニットの単位セルの動作と比べて、5個のトランジスタを所定の順序で動作させてフォトダイオードから信号電荷を読み出す基本動作は同じであるが、2個のフォトダイオード31a、31bから異なるタイミングで信号電荷を読み出す点が異なる。つまり、一方のフォトダイオード31aから信号電荷を読み出す時は第1の読取り線4aに“H”レベルの読取り信号を与え,第2の読取り線4bに“L”レベルの読取り信号を与えたままとし、他方のフォトダイオード31bから信号電荷を読み出す時は第2の読取り線4bに“H”レベルの読取り信号を与え、第1の読取り線4aに“L”レベルの読取り信号を与えたままとする。
【0170】
<第5の実施の形態>
ところで、前記したような2画素/1ユニットの単位セルのアレイを有するCMOS固体撮像装置においては、前記したような電子シャッタ機能を持たせない場合でも、2個のフォトダイオード31a、31bから異なるタイミングで信号電荷を読み出す際に前記したようにアドレス線駆動信号を断続的に2回駆動することにより、出力信号を画像表示装置の画面に表示した際の表示画面上の横縞の発生の問題を防止することが可能になる。
【0171】
図11は、第5の実施の形態のCMOS固体撮像装置における1フィールド期間の一部分の信号読み出し動作の一例を示すタイミング波形図である。
【0172】
図11において、φRESET、φADRES、φREAD1あるいはφREAD2は、パルスセレクタから選択画素行に供給されるパルス信号であり、それぞれ信号読み出し動作の際に水平帰線期間内に活性化されるが、φREAD1、φREAD2は異なる水平帰線期間内に供給される。
【0173】
ここで、φREAD1が供給される第1の読取り線4aとアドレス線6との距離よりも、φREAD2が供給される第2の読取り線4bとアドレス線6との距離が短く、第1の読取り線4aとアドレス線6との結合容量よりも第2の読取り線4bとアドレス線6との結合容量が大きいので、2個のフォトダイオード31a、31bからそれぞれ読み出される信号電荷に対する影響が異なることに起因して、出力信号を画像表示装置の画面に表示した際の表示画面上の横縞が発生するおそれがある。
【0174】
しかし、φADRESは、信号読み出し動作の際の水平帰線期間内に同一行のアドレス線6を2回選択制御するように、断続的に2回活性状態になるように生成され、2個のフォトダイオード31a、31bからそれぞれ信号電荷を読み出す時にφADRESがそれぞれ“L”レベルになっているので、上記信号電荷読み出し時の影響がほぼ等しくなり、前記したような表示画面上の横縞の発生の問題を防止できる。
【0175】
また、本発明は、上記各実施の形態のタイプの固体撮像装置に限らず、光電変換部を積層した積層型の固体撮像装置にも適用可能である。
【0177】
【発明の効果】
本発明の請求項およびそれに従属する各請求項の固体撮像装置によれば、2個の電子シャッタ専用のシフトレジスタにフィールド単位で交互に電子シャッタ動作を振り分けることにより、フィールド単位で信号蓄積時間を変化させる可変電子シャッタ動作(連続電子シャッタ動作)を実現できる。この場合、信号蓄積時間の長短に応じて画素行間に信号蓄積時間の差が生じることを防止でき、出力信号の表示画面における横筋などの画像ノイズの発生を防止することができる。
【0178】
特に請求項の固体撮像装置によれば、請求項の固体撮像装置と同様に連続電子シャッタ動作を実現できるともに、2個の電子シャッタ専用の垂直シフトレジスタに対応して2本のダミー画素行を設け、読み出し用のシフトレジスタ、2個の電子シャッタ専用のシフトレジスタにより選択制御される3本の画素行を常に選択駆動することにより、画素行選択に伴う負荷の変動をなくし、表示画面上の横筋の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のCMOS固体撮像装置の等価回路を示す図。
【図2】本発明の第2の実施の形態のCMOS固体撮像装置の等価回路を示す図。
【図3】図2の固体撮像装置において2個の電子シャッタ用垂直シフトレジスタがフィールド単位で交互に電子シャッタ動作を制御する様子を示すタイミング図。
【図4】本発明の第3の実施の形態のCMOS固体撮像装置の等価回路を示す図。
【図5】図4中のパルスセレクタの一例を示す回路図。
【図6】図4中のタイミング発生回路、第1の垂直シフトレジスタ〜第3の垂直シフトレジスタおよびパルスセレクタの動作例を示すタイミング波形図。
【図7】図6中の1フィールド期間内の電子シャッタ動作の一例を示すタイミング波形図である。
【図8】図7に示す電子シャッタ動作においてノイズの飛び込みを抑制する動作を説明するために撮像領域の単位セルの一部について示す平面図、断面図および基板内の電位ポテンシャルを示す図。
【図9】本発明の第4の実施の形態の増幅型CMOS固体撮像装置における2画素/1ユニットの単位セルの等価回路を示す図。
【図10】図9の2画素/1ユニットの単位セルの平面パターンの一例およびその断面構造の一例を概略的に示す図。
【図11】本発明の第5の実施の形態のCMOS固体撮像装置における1フィールド期間内の信号読み出し動作の一例を示すタイミング波形図。
【図12】従来例1のCMOS固体撮像装置の等価回路を示す図。
【図13】図12のCMOS固体撮像装置の動作例を示すタイミング波形図。
【図14】図13中のタイミング発生回路、垂直シフトレジスタおよびパルスセレクタの動作例を示すタイミング波形図。
【図15】従来例2のCMOS固体撮像装置の等価回路を示す図。
【図16】図15中の2つの垂直シフトレジスタの行選択タイミングの一例を示す図。
【図17】図15の固体撮像装置において信号蓄積時間を変化させるために、電子シャッタ用垂直シフトレジスタが読み出し用垂直シフトレジスタよりも先に行選択を行うタイミングを変化させて画素信号の蓄積を行う時間の長短を変化させる場合の問題点を説明するために示すタイミング図。
【符号の説明】
2…読み出し用の垂直シフトレジスタ、
3…水平シフトレジスタ、
4…読取り線、
6…垂直選択線、
7…リセット線、
9…電源線、
10a…タイミング発生回路、
21、22…電子シャッタ用の垂直シフトレジスタ、
23…切換制御回路、
24…垂直駆動回路(パルスセレクタ)、
PD…フォトダイオード、
Ta…垂直選択トランジスタ(行選択トランジスタ)、
Tb…増幅トランジスタ、
Tc…リセットトランジスタ、
Td…読み出しトランジスタ、
TH…水平選択トランジスタ、
VLIN…垂直信号線、
HLIN…水平信号線。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a variable electronic shutter control circuit and a pixel signal readout control circuit of the solid-state imaging device, and is used for a video camera, an electronic steel camera, and the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 shows an equivalent circuit of the CMOS solid-state imaging device (amplified CMOS image sensor) of Conventional Example 1 provided with a readout circuit capable of reading out pixel signals for each pixel.
[0003]
In FIG. 12, unit cells of 1 pixel (1 pixel) / 1 unit are formed in a cell region (imaging region) arranged in a two-dimensional matrix.
[0004]
Each unit cell includes, for example, four transistors Ta, Tb, Tc, Td, and one photodiode PD.
[0005]
That is, a photodiode PD to which a ground potential is applied to the anode side, a read transistor (shutter gate transistor) Td having one end connected to the cathode side of the photodiode PD, and a gate connected to the other end of the read transistor Td. An amplifying transistor Tb, a vertical selection transistor (row selection transistor) Ta having one end connected to one end of the amplifying transistor Tb, and a reset transistor Tc having one end connected to the gate of the amplifying transistor Tb. .
[0006]
In the cell region, corresponding to each pixel row, the read line 4 commonly connected to the gates of the read transistors Td of the unit cells in the same row, and the vertical selection transistors Ta of the unit cells in the same row. A vertical selection line 6 connected in common to the gates of the first row and a reset line 7 connected in common to the gates of the reset transistors Tc of the unit cells in the same row are formed.
[0007]
In the cell region, corresponding to each pixel column, a vertical signal line VLIN commonly connected to the other end side of each amplification transistor Tb of the unit cell in the same column, and each reset of the unit cell in the same column A power supply line 9 connected in common to the other end side of the transistor Tc and the other end side of each vertical selection transistor Ta is formed.
[0008]
Further, outside the one end side of the cell region, a plurality of load transistors TL respectively connected between one end side of the vertical signal line VLIN and the ground node are arranged in the horizontal direction.
[0009]
A plurality of noise canceller circuits including, for example, two transistors TSH and TCLP and two capacitors Cc and Ct are arranged in the horizontal direction outside the other end of the cell region.
[0010]
A plurality of horizontal selection transistors TH connected to the other end sides of the vertical signal lines VLIN via the noise canceller circuits are arranged in the horizontal direction.
[0011]
A horizontal signal line HLIN is commonly connected to the other ends of the horizontal selection transistor TH, and a horizontal reset transistor (not shown) and an output amplifier circuit AMP are connected to the horizontal signal line HLIN.
[0012]
Each noise canceller circuit includes a sample-hold transistor TSH having one end connected to the other end of the vertical signal line VLIN, and a coupling capacitor Cc having one end connected to the other end of the sample-hold transistor TSH. And a charge storage capacitor Ct connected between the other end of the coupling capacitor Cc and the ground node, and a potential clamping transistor TCLP connected to the connection node of the capacitors Cc and Ct. One end of the horizontal selection transistor TH is connected to a connection node of the capacitors Cc and Ct.
[0013]
Further, outside the cell region, a vertical shift register 2 for scanning and controlling a plurality of vertical selection lines 6 in the cell region, a horizontal shift register 3 for scanning the horizontal selection transistor TH, A timing generation circuit 10 for generating various timing signals to be supplied to the noise canceller circuit and the like; a bias generation circuit 11 for generating a predetermined bias potential at one end of a potential clamp transistor TCLP of the noise canceller circuit; A pulse selector 2a for selectively controlling the output pulse of the vertical shift register 2 to drive the vertical selection line 6 in each row of the cell region in a scanning manner is provided.
[0014]
FIG. 13 is a timing waveform diagram showing an example of the operation of the solid-state image sensor shown in FIG.
[0015]
Next, the operation of the solid-state image sensor of FIG. 12 will be described with reference to FIG.
[0016]
Signal charges generated by photoelectric conversion of incident light of each photodiode PD are accumulated in the photodiode PD.
[0017]
When the signal charge of the photodiode PD is read from a unit cell for one row in the horizontal blanking period, first, in order to select each vertical signal line VLIN, a signal (φADRES pulse) of the vertical selection line 6 of the selection target row By turning on, the row selection transistors Ta for one row are turned on.
[0018]
As a result, in the unit cell for one row, the source follower circuit including the amplification transistor Tb and the load transistor TL to which the power supply potential VDD (for example, 3.3 V) is supplied via the row selection transistor Ta is operated.
[0019]
Next, in the unit cell for one row, the reference voltage is output to the vertical signal line VLIN by turning on the signal (φRESET pulse) of the reset line 7 and resetting the gate voltage of the amplification transistor Tb to the reference voltage for a certain period. To do.
[0020]
However, there is a variation in the gate potential of the amplification transistor Tb reset as described above, and there is also a variation in the reset potential of the vertical signal line VLIN on the other end side.
[0021]
Therefore, in order to reset the variation in the reset potential of each vertical signal line VLIN, the drive signal (φSH pulse) of the sample hold transistor TSH in the noise canceller circuit is turned on in advance (for example, simultaneously with the turning on of the φADRES pulse), After the reference voltage is output to the vertical signal line VLIN, the reference signal is set at the connection node of the capacitors Cc and Ct of the noise canceller circuit by turning on the drive signal (φCLP pulse) of the potential clamping transistor TCLP for a predetermined time. To do.
[0022]
Next, after the φRESET pulse is turned off, the read line 4 in a predetermined row is selected and the signal (φREAD pulse) is turned on to turn on the read transistor Td, and the charge accumulated in the photodiode PD is amplified by the amplification transistor Tb. The gate potential is changed by reading to the gate. The amplification transistor Tb outputs a voltage signal corresponding to the change amount of the gate potential to the corresponding vertical signal line VLIN and the noise canceller circuit.
[0023]
Thereafter, by turning off the φSH pulse in the noise canceller circuit, a signal component (signal voltage from which noise is removed) corresponding to the difference between the reference voltage read out as described above and the signal voltage is converted into a capacitor Ct for charge accumulation. In addition, it can be accumulated during the horizontal effective scanning period.
[0024]
That is, noise mixed in the previous stage from the noise canceler circuit such as variations in reset potential of each vertical signal line VLIN caused by the cell region is removed.
[0025]
Then, by turning off the φADRES pulse, the vertical selection transistor Ta is controlled to be in an off state and the unit cell is in a non-selected state, whereby the cell region and each noise canceller circuit are electrically separated.
[0026]
In the subsequent horizontal effective scanning period, the horizontal selection transistor TH is sequentially turned on by sequentially turning on the drive signal (φH pulse) of the horizontal selection transistor TH, and the connection node (signal storage node) of the capacitors Cc and Ct. Are sequentially read out to the horizontal signal line HLIN, amplified by the output amplifier circuit AMP, and output.
[0027]
In the above operation, the voltage VVLIN of the vertical signal line VLIN becomes the operating voltage Vm (about 1.5 V) of the source follower circuit during the horizontal blanking period.
The noise removal operation described above is performed for each readout operation for each horizontal line.
[0028]
FIG. 14 is a timing waveform diagram showing an operation example of the timing generation circuit 10, the vertical shift register 2, and the pulse selector 2a in FIG.
[0029]
Here, a case where the solid-state imaging device of FIG. 12 is used in a system of 1 field = 1/30 Hz (30 frames / second image where one field is one frame) is shown.
[0030]
The timing generation circuit 10 shapes the external input pulse signals φVR and φHP with a buffer circuit, and inputs the pulse signal φVRR having a field cycle and the pulse signal φHPV having a horizontal cycle to the vertical shift register 2.
[0031]
The vertical shift register 2 clears all the register outputs during the period when the pulse signal φVRR input is “L” level and sets it to “L” level, and then performs a shift operation with the pulse signal φHPV to output the pulse signal ROi (i =... , n, n + 1,... are sequentially set to the “H” level and input to the pulse selector 2a.
[0032]
As shown in FIG. 13, the pulse selector 2a outputs the signal on the vertical selection line 6 (φADRES pulse), the signal on the reset line 7 (φRESET pulse), and the signal on the read line 4 (φREAD pulse) for each selection target row. Activate and scan selected rows.
[0033]
As described above, the solid-state imaging device of FIG. 12 outputs each output pulse signal ROi of the vertical shift register 2 for selecting and controlling a specific selection target row only once within one field period. That is, since the photodiode PD performs signal readout only once per field, an electronic shutter operation that equivalently controls the light reception time by controlling the signal accumulation time of the photodiode PD is impossible.
[0034]
On the other hand, FIG. 15 schematically shows a configuration of a CMOS solid-state imaging device of Conventional Example 2 capable of electronic shutter operation.
[0035]
This solid-state imaging device includes, for example, an imaging region (photoelectric conversion unit) 14 in which pixel cells 13 configured as shown in FIG. 12 are two-dimensionally arranged in a matrix, and a pixel column direction of the imaging region 14. In order to control to read out the photoelectric conversion signal of each pixel cell 13 formed in the pixel row direction of the imaging region 14 and in each pixel row unit to the plurality of vertical signal lines VLIN. A plurality of read control vertical selection lines 6, and a first vertical selection circuit (read vertical shift register) 2 for scanning and controlling the plurality of read control vertical selection lines 6 at a read timing. A horizontal selection transistor TH for selecting the vertical signal line VLIN, a horizontal selection circuit (horizontal selection shift register) 3 for selecting and controlling the horizontal selection transistor, and the horizontal selection circuit. A horizontal signal line HLIN for reading a signal of said selected vertical signal line VLIN by Torejisuta 3, and a power amplifier circuit AMP for outputting a signal read out to the horizontal signal line HLIN.
[0036]
Although not particularly illustrated, the load transistor and the noise canceller circuit as shown in FIG. 12 are provided in the periphery of the imaging region 14 in the same manner as the CMOS solid-state imaging device of the first embodiment.
[0037]
Further, a second vertical selection circuit (electronic shutter vertical shift register) 15 for scanning and controlling the plurality of readout control vertical selection lines 6 at a signal accumulation timing, and the first vertical selection circuit And a vertical drive circuit (not shown) for generating a drive signal for selectively driving the plurality of read control vertical selection lines 6 based on the output of the second vertical selection circuit.
[0038]
In other words, a vertical shift register 15 for electronic shutter is provided in addition to the vertical shift register 2 for reading, and the vertical shift register 15 for electronic shutter is also a selection target in the same manner as the vertical shift register 2 for reading at a predetermined timing. It is configured to scan a row.
[0039]
Thus, it becomes possible to select and control a specific selection target row at a timing twice in one field period by the vertical shift register 2 for reading and the vertical shift register 15 for electronic shutter.
[0040]
Therefore, before the read vertical shift register 2 selects and controls the selection target row and reads the pixel signal to the vertical signal line VLIN, the electronic shutter vertical shift register 15 selects and controls the selection target row and accumulates the pixel signal. Thus, an electronic shutter operation that equivalently controls the light receiving time can be performed.
[0041]
By the way, the CMOS solid-state imaging device of FIG. 15 having one readout vertical shift register 2 and one electronic shutter vertical shift register 15 as described above automatically generates a signal automatically in accordance with the output level of the light receiving sensor, for example. When a variable electronic shutter operation is performed in which the light receiving time is equivalently changed by changing the accumulation time, a difference in signal accumulation time occurs between pixel rows according to the length of the signal accumulation time, or two vertical shift registers. There is a problem that the load of 2 and 15 fluctuates.
[0042]
This problem will be described below.
[0043]
FIG. 16 shows an example in which the row selection timings of the two vertical shift registers 2 and 15 in FIG. 15 are fixed.
[0044]
As shown in FIG. 16, the timing at which the electronic shutter vertical shift register 15 performs row selection prior to the readout vertical shift register 2 is fixed, that is, the two vertical shift registers 2 and 15 select the row. The time difference for performing is always constant.
[0045]
When the row selection timings of the two vertical shift registers 2 and 15 are fixed as described above, the readout vertical shift register 2 and the electronic shutter vertical shift register 15 start selecting a certain frame from the first stage to the last stage. When the shift operation up to (that is, the number of pixels in the vertical direction of the solid-state imaging device) is completed, the process returns to the first stage and selection of the next frame is started.
[0046]
Therefore, the solid-state imaging device of FIG. 15 performs signal accumulation when performing a variable electronic shutter operation that changes the light reception time equivalently, for example, by automatically changing the signal storage time according to the output level of the light reception sensor. Depending on the length of time, there is a problem that a difference in signal accumulation time occurs between pixel rows and the load on the two vertical shift registers 2 and 15 fluctuates.
[0047]
Here, as a specific method for changing the signal accumulation time, the timing at which the electronic shutter vertical shift register 15 performs row selection prior to the reading vertical shift register 2 (the timing of the electronic shutter) is changed. The above problem will be described in detail with reference to FIG. 17 in the case where the length of time for storing pixel signals is changed.
[0048]
In FIG. 17, a read control pulse is a signal for starting the shift operation of the read vertical shift register 2, and a variable electronic shutter control pulse is a signal for starting the shift operation of the electronic shutter vertical shift register 15.
[0049]
(1) After the shift operation of the electronic shutter vertical shift register 15 is started by the electronic shutter control pulse generated at the timing t1 in FIG. 17 when the first frame is selected, before the shift operation up to the final stage ends ( Assume that an electronic shutter pulse is generated to select the second frame at timing t3 in FIG. 17 before all pixel rows are selected. In this case, the electronic shutter vertical shift register 15 is reset at the timing t3, and the shift operation (row selection) starts again from the first stage.
[0050]
Accordingly, when the shift operation of the read vertical shift register 2 is started by the read control pulse generated at the timing t2 in FIG. 17 and the first frame is read, the electron whose shift operation has been started at the timing t1. There is a difference in signal accumulation time between the pixel row selected and designated by the shutter vertical shift register 15 and the pixel row not designated and designated.
[0051]
When the difference in signal accumulation time occurs in this way, the readout output level fluctuates depending on the position of the pixel row, and image noise such as horizontal stripes occurs when the output signal of the solid-state imaging device is displayed on the screen of the image display device. Cause it to occur.
[0052]
(2) At the timing t4 in FIG. 17, the selected row of the electronic shutter vertical shift register 15 that started the shift operation at the timing t3 and the selected row of the read vertical shift register 2 that started the shift operation at the timing t2. Since a total of two pixel rows are selected, these two pixel rows serve as loads for the two vertical shift registers 2 and 15.
[0053]
On the other hand, at the timing t6 in FIG. 17, the selected row by the electronic shutter vertical shift register 15 that has started the shift operation at the timing t3 no longer exists, and the shift operation started at the timing t5 in FIG. Since one pixel row is selected by the readout vertical shift register 2, this one pixel row serves as a load for the two vertical shift registers 2 and 15.
[0054]
When the loads of the two vertical shift registers 2 and 15 fluctuate depending on the electronic shutter timing in this way, the voltage of the power supply line of the solid-state imaging device is changed and the output signal of the solid-state imaging device is displayed on the screen of the image display device. In such a case, horizontal stripes are generated, which causes the image quality to deteriorate remarkably.
[0055]
Note that problems such as a difference in signal accumulation time between pixel rows depending on the length of the signal accumulation time as described above and fluctuations in the load on the two vertical shift registers 2 and 15 are associated with CMOS type solid-state imaging devices. This is not limited to the case where a variable electronic shutter operation is performed in a CCD type solid-state imaging device.
[0056]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional solid-state imaging device, when the variable electronic shutter operation is performed by changing the signal accumulation time, a difference in the signal accumulation time occurs between the pixel rows depending on the length of the signal accumulation time, or the readout vertical There is a problem that the load of the shift register and the vertical shift register for electronic shutter fluctuates, causing image noise such as horizontal stripes on the display screen of the output signal.
[0058]
The present invention was made to solve the above problems, When a variable electronic shutter operation (continuous electronic shutter operation) is performed to change the pixel signal accumulation time on a field-by-field basis, fluctuations in the load of the readout vertical shift register and the electronic shutter vertical shift register can be prevented, and output signals can be displayed. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of preventing the occurrence of image noise such as horizontal stripes on a screen.
[0059]
It is another object of the present invention to provide a solid-state imaging device capable of preventing a difference in signal accumulation time between pixel rows in accordance with the length of signal accumulation time when a continuous electronic shutter operation is performed.
[0060]
It is another object of the present invention to provide a solid-state imaging device capable of preventing the occurrence of image noise such as horizontal stripes on a display screen of an output signal when a continuous electronic shutter operation is performed.
[0063]
[Means for Solving the Problems]
First of the present invention 1 The solid-state imaging device includes a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts incident light to a pixel to accumulate charges, a reading unit that reads the accumulated charges to a detection unit, an amplification unit that amplifies the read charges, and a charge of the detection unit Reset hand for resetting Step The unit cell having two-dimensionally arranged on the semiconductor substrate is provided in a horizontal direction corresponding to each pixel row in the imaging region, and an imaging region having a plurality of pixel rows, A plurality of read lines for transmitting a read drive signal for driving each read means of the unit cell And before A read drive signal is selectively supplied to a plurality of read lines to drive the read means. Hanging Direct drive means, row selection means for controlling the vertical drive means so as to sequentially drive the readout means of each pixel row in the imaging area twice at a desired signal accumulation timing and signal readout timing, and in the imaging area A plurality of vertical signal lines for transmitting in a vertical direction signals respectively output from the unit cells of the pixel rows provided corresponding to the pixel columns and sequentially driven by the vertical driving means, The row selection means includes a first means for driving the readout means for each pixel row at the signal readout timing by the vertical drive means, and the signal at the signal accumulation timing by the vertical drive means. Different among multiple pixel rows Read out pixel rows at the same time And at least two second means to be driven.
[0064]
First of the present invention 2 The solid-state imaging device of the first 1 In the solid-state imaging device, the imaging region further includes at least three dummy pixel rows in addition to the plurality of pixel rows for signal readout, and the row selecting unit is configured to perform the dummy pixel by the first unit. One dummy pixel row of the rows is driven, and the other two dummy pixel rows of the dummy pixel rows are driven by the two second means.
[0065]
First of the present invention 3 The solid-state imaging device of the first 1 Or second 2 In the solid-state imaging device, the row selection unit changes the signal accumulation timing within a period of one field period in units of one field corresponding to the period of signal readout timing of each pixel row.
[0066]
First of the present invention 4 The solid-state imaging device of the first 3 In the solid-state imaging device, the at least two second means drive the reading means by relatively different signal accumulation timings with respect to the signal reading timing, and the second means drives the reading means. The control operation of the vertical driving means is alternately switched every field.
[0067]
First of the present invention 5 The solid-state imaging device of the first to the first 4 In any one of the solid-state imaging devices, when the row selection unit drives the readout unit of each pixel row in the imaging region twice, other row adjacent to the readout line around the photoelectric conversion unit The vertical driving means is controlled so that the voltage is substantially the same during the two driving operations.
[0070]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0071]
<First Embodiment>
FIG. 1 shows an equivalent circuit of the amplification type CMOS solid-state imaging device according to the first embodiment.
[0072]
The CMOS solid-state image pickup device of FIG. 1 is largely the same as the CMOS solid-state image pickup device of Conventional Example 2 described above with reference to FIG. 15, but a vertical shift register 2a for reading and a vertical for an electronic shutter. Since the shift register 15a and the like are different and the others are the same, the same reference numerals as in FIG. 15 are given.
[0073]
That is, the CMOS solid-state imaging device of FIG. 1 includes, for example, an imaging region (photoelectric conversion unit) 14 in which pixel cells 13 configured as shown in Conventional Example 1 of FIG. A plurality of vertical signal lines VLIN formed in the pixel column direction of the imaging region 14 and a plurality of vertical signal lines formed in the pixel row direction of the imaging region 14 and the photoelectric conversion signal of each pixel cell 13 in units of pixel rows. A plurality of read control vertical selection lines 6 for controlling to read to the line VLIN, and a first vertical selection circuit for scanning and controlling the plurality of read control vertical selection lines 6 at a read timing (Read vertical shift register) 2a and a second vertical selection circuit (electronic shutter vertical shift register) for scanning and controlling the plurality of read control vertical selection lines 6 at the timing of signal accumulation. 15a and a drive signal for selectively driving the plurality of read control vertical selection lines 6 based on the output of the first vertical selection circuit 2a and the output of the second vertical selection circuit 15a. A vertical drive circuit (pulse selector) 16, a horizontal selection transistor TH for selecting the vertical signal line VLIN, a horizontal selection circuit (horizontal selection shift register) 3 for selecting and controlling the horizontal selection transistor TH, A horizontal signal line HLIN for reading a signal of the vertical signal line VLIN selected by the horizontal selection shift register 3; and an output amplifier circuit AMP for outputting a signal read to the horizontal signal line HLIN. is doing.
[0074]
As in the CMOS solid-state imaging device of Conventional Example 2 in FIG. 15, a load transistor and a noise canceller circuit as shown in FIG.
[0075]
And furthermore,
(1) Two dummy pixel rows (a first dummy pixel row 141 and a second dummy pixel row 142) are added to the imaging region 14 in addition to the original pixel row. (2) The readout vertical shift register (first vertical shift register) 2a has the number of shift stages of the original number of pixel rows in the imaging region 14 + 1, and the electronic shutter vertical shift register (second shift register) The vertical shift register) 15a also has the number of shift stages of the original number of pixel rows in the imaging region 14 + 1. (3) The vertical drive circuit 16 selects the final stage output signal of the vertical shift register 2a for reading and supplies it to the first dummy pixel row 141, and outputs the final stage output signal of the vertical shift register 15a for electronic shutter. Is selected and supplied to the second dummy pixel row 142.
[0076]
The two dummy pixel rows 141 and 142 have the same configuration as the original pixel row, but are added to act as a load when selected by the vertical drive circuit 16.
[0077]
In the solid-state imaging device of FIG. 1, the vertical shift register 15a for electronic shutter and the vertical shift register 2a for readout can select and control the same vertical selection line twice within one field period. A shutter operation for controlling the signal accumulation time of the photodiode) can be performed.
[0078]
In this case, the electronic shutter vertical shift register 15a performs a shift operation based on a shift clock signal for controlling the signal accumulation start timing, and selects and controls each corresponding pixel row during the shutter operation period. Control is performed so that accumulation is performed (reading is not performed), and the second dummy pixel row 142 is selected and controlled during a period other than the shutter operation period (a period from the end of the selection of the pixel row to the start of the next selection).
[0079]
The vertical shift register 2a for reading performs a shift operation based on a shift clock signal that controls the start timing of signal reading, and each corresponding pixel row is set in each horizontal period in the vertical effective scanning period in the vertical period. Selection control is performed, and the first dummy pixel row 141 is selected and controlled during the vertical blanking period.
[0080]
In other words, according to the solid-state imaging device of the first embodiment, one vertical driving circuit 16 corresponds to each output of the vertical shift register 2a for reading and the vertical shift register 15a for electronic shutter. Since (total 2) pixel rows are always selected and driven and the selection loads are always equal, it is possible to prevent the occurrence of horizontal stripes on the display screen due to variations in the read level due to the size of the selection loads.
[0081]
<Second Embodiment>
FIG. 2 shows an equivalent circuit of the amplification type CMOS solid-state imaging device according to the second embodiment.
[0082]
The CMOS solid-state imaging device of FIG. 2 is different from the CMOS solid-state imaging device of the first embodiment described above with reference to FIG. 1 in that (1) one dummy pixel row (third in the imaging region 14). (2) Further, one electronic shutter vertical shift register 15b having the same number of shift stages as the electronic shutter vertical shift register 15a is added, and each stage thereof is added. The output is switched and selected in units of fields and the output of each stage of the electronic shutter vertical shift register 15a and used in the vertical drive circuit (pulse selector) 16a. (3) The vertical drive circuit 16a has three vertical outputs. (4) A point of generating a drive signal for selectively driving the plurality of read control vertical selection lines 6 based on the outputs of the shift registers 2a, 15a and 15b. The drive circuit 16a is slightly different in that the final stage output signal of the added vertical shift register 15b for electronic shutter is supplied to the third dummy pixel row 143, and the others are the same. Are given the same reference numerals.
[0083]
FIG. 3 is a timing chart showing how the two electronic shutter vertical shift registers 15a and 15b alternately control the electronic shutter operation in field units in the solid-state imaging device of FIG.
[0084]
As can be seen from the timing chart shown in FIG. 3, in the solid-state imaging device shown in FIG. By alternately selecting in units, the electronic shutter operation is alternately distributed to the two vertical shift registers 15a and 15b dedicated to the electronic shutter in units of fields.
[0085]
In this case, the selected vertical shift registers 15a and 15b dedicated to the electronic shutter perform row selection prior to the readout vertical shift register 2a, and time for storing pixel signals by changing the timing thereof. It becomes possible to change the length of.
[0086]
Therefore, the same vertical line is selected twice in one field period by the electronic shutter vertical shift registers 15a and 15b and the readout vertical shift register 2, and the variable electronic shutter operation for controlling the signal accumulation time of the selected pixel is performed. Can do.
[0087]
Even if the electronic shutter control signal is input at a time interval shorter than the field period, the shift operation of one of the electronic shutter dedicated vertical shift registers 15a or 15b that has already started the shift operation has reached the final stage ( The signal storage time of the selected pixel is controlled by sequentially selecting up to the last pixel row without being reset halfway before the selection of all the pixel rows for reading is completed.
[0088]
Then, the second dummy pixel row 142 or the third dummy pixel row 143 is set in the period from the end of selection of the last row of readout pixel rows to the start of selection of the first readout pixel row in the next field period. Select and control.
[0089]
The vertical shift register 2a for reading selects and controls each corresponding pixel row during each horizontal period within the vertical effective scanning period, and selects and controls the first dummy pixel row 141 during the vertical blanking period.
[0090]
That is, the vertical shift registers 2a, 15a, and 15b continue to select dummy pixel rows after selecting all the readout pixel rows, and wait for selection start in the subsequent field period.
[0091]
That is, according to the solid-state imaging device of the second embodiment, the signal accumulation time is changed between fields by allocating the electronic shutter operation to two vertical shift registers dedicated to the electronic shutter alternately for each field. It becomes possible.
[0092]
In this case, it is possible to realize an electronic shutter function that continuously changes the signal accumulation time for each field while the scanning time for reading remains constant. In the same field, the signal accumulation time is the same for all selected pixel rows.
[0093]
When the variable electronic shutter operation is performed by changing the signal accumulation time in this way, it is possible to prevent the difference in the signal accumulation time between the pixel rows according to the length of the signal accumulation time. Generation of image noise such as can be prevented.
[0094]
Further, the vertical drive circuit 16a always sets one pixel row (three in total) corresponding to each output of the vertical shift register 2a for reading and the two vertical shift registers 15a and 15b for electronic shutter. Since selection driving is performed and the selection loads are always equal, it is possible to prevent horizontal stripes on the display screen from being generated due to fluctuations in the read level due to the size of the selection loads.
[0095]
The solid-state imaging device shown in FIGS. 1 and 2 is not limited to a CMOS type solid-state imaging device having a readout circuit capable of reading out a pixel signal for each pixel, but a CCD that performs readout in units of horizontal signal lines. The present invention can also be applied to a (charge coupled device) type solid-state imaging device.
[0096]
<Third Embodiment>
FIG. 4 shows an equivalent circuit of the amplification type CMOS solid-state imaging device of the third embodiment.
[0097]
The CMOS solid-state imaging device of FIG. 4 is equivalent to the CMOS solid-state imaging device of Conventional Example 1 described above with reference to FIG. 12 by automatically changing the signal accumulation time according to the output level of the light receiving sensor, for example. The variable electronic shutter operation for changing the light reception time can be continuously changed in units of fields.
[0098]
That is, the CMOS solid-state image pickup device of FIG. 4 is largely the same as the CMOS solid-state image pickup device of Conventional Example 1 described above with reference to FIG. 12, but (1) the vertical shift register 2 for reading and In addition, two electronic shutter vertical shift registers 21 and 22 are added. (3) Operation of two electronic shutter vertical shift registers 21 and 22 (output operation of control pulse of signal accumulation time) ) Is alternately added for each field, and a register switching control circuit (SEL) 23 is added. (4) The configurations of the timing generation circuit 10a and the pulse selector circuit 24 are different, and the others are the same. The same reference numerals as in FIG.
[0099]
That is, in FIG. 4, the cell region (imaging region) includes, for example, four pixels Ta, Tb, Tc, Td and one pixel / unit unit composed of one photodiode PD. The cells are arranged in a two-dimensional matrix. In this case, each unit cell includes a photodiode PD to which a ground potential is applied to the anode side, a read transistor (shutter gate transistor) Td having one end connected to the cathode side of the photodiode PD, and the other end of the read transistor Td. Amplifying transistor Tb having a gate connected to the side, a vertical selection transistor (row selection transistor) Ta having one end connected to one end of the amplifying transistor Tb, and a reset having one end connected to the gate of the amplifying transistor Tb And a transistor Tc.
[0100]
In the cell region, a plurality of read lines 4 commonly connected to the gates of the read transistors Td of the unit cells in the same row and the vertical selections of the unit cells in the same row corresponding to the pixel rows. A vertical selection line 6 commonly connected to the gate of the transistor Ta and a reset line 7 commonly connected to the gates of the reset transistors Tc of the unit cells in the same row are formed.
[0101]
In the cell region, corresponding to each pixel column, a vertical signal line VLIN commonly connected to the other end side of each amplification transistor Tb of the unit cell in the same column, and each reset of the unit cell in the same column A power supply line 9 connected in common to the other end side of the transistor Tc and the other end side of each vertical selection transistor Ta is formed.
[0102]
Further, outside the one end side of the cell region, a plurality of load transistors TL respectively connected between one end side of the vertical signal line VLIN and the ground node are arranged in the horizontal direction.
[0103]
A plurality of noise canceller circuits including, for example, two transistors TSH and TCLP and two capacitors Cc and Ct are arranged in the horizontal direction outside the other end of the cell region.
[0104]
A plurality of horizontal selection transistors TH connected to the other end sides of the vertical signal lines VLIN via the noise canceller circuits are arranged in the horizontal direction.
[0105]
A horizontal signal line HLIN is commonly connected to the other ends of the horizontal selection transistor TH, and a horizontal reset transistor (not shown) and an output amplifier circuit AMP are connected to the horizontal signal line HLIN.
[0106]
Each noise canceller circuit includes a sample-hold transistor TSH having one end connected to the other end of the vertical signal line VLIN, and a coupling capacitor Cc having one end connected to the other end of the sample-hold transistor TSH. And a charge storage capacitor Ct connected between the other end of the coupling capacitor Cc and the ground node, and a potential clamping transistor TCLP connected to the connection node of the capacitors Cc and Ct. One end of the horizontal selection transistor TH is connected to a connection node of the capacitors Cc and Ct.
[0107]
Further, outside the cell region, a vertical shift register 2 for reading and two vertical shift registers (ES1) 21 for electronic shutter for scanning and controlling a plurality of vertical selection lines 6 in the cell region, and (ES2) 22, a pulse selector 24 for selectively controlling the output pulses of the three vertical shift registers 2, 21, 22 to drive the vertical selection lines 6 in the respective rows of the cell region in a scanning manner, the plurality of horizontal The operation of the horizontal shift register 3 for driving the selection transistor TH in a scanning manner and the vertical shift registers 21 and 22 for the two electronic shutters (the output operation of the control pulse of the signal accumulation time) are alternately switched on a field basis. A register switching control circuit 23 for controlling, a timing generation circuit 10a for generating various timing signals, and a noise canceller circuit Position bias generating circuit 11 for generating a predetermined bias potential, such as to one end of the transistor TCLP for clamping are arranged, respectively.
[0108]
The timing generation circuit 10a receives a field cycle timing signal φVR, an accumulation time control timing signal φES variably set in the field cycle, a pulse signal φHP corresponding to a horizontal blanking period, and a clock pulse signal φCK.
[0109]
Then, the timing signal φVR input is buffer-shaped to generate a timing signal φVRR to be supplied to the read vertical shift register, and the pulse signal φHP input is buffer-shaped to read the vertical shift register and two read signals. A timing signal φHPV to be supplied to the vertical shift registers 21 and 22 for the electronic shutter is generated.
[0110]
Further, timing signals φROREAD, φESREAD, φRESET, and φADRES to be supplied to the pulse selector 24 are generated, and pulse signals φCLP and φSH to be supplied to the noise canceller circuit are generated.
Further, a pulse signal φH to be supplied to the horizontal shift register 3 is generated.
[0111]
Also, a field switching control pulse signal φFI is generated based on the field cycle timing signal φVR, and is supplied to the register switching control circuit 23 together with a signal accumulation time control timing signal φESR.
[0112]
The register switching control circuit 23 alternately switches the supply destination of the timing signal φESR for accumulation time control for each field unit based on the input of the pulse signal φFI for field switching control. In this case, the signal accumulation time control timing signal supplied to the electronic shutter vertical shift register 21 is represented by φESR1, and the signal accumulation time control timing signal supplied to the electronic shutter vertical shift register 22 is represented by φESR2. ing.
[0113]
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the pulse selector 24 in FIG.
[0114]
The pulse selector shown in FIG. 5 receives the output signal ROn of the vertical shift register for reading, the output signals ES1n and ES2n of the two vertical shift registers 21 and 22 for electronic shutter, and from the timing generation circuit 10a. Provided with timing signals φROREAD, φESREAD, φRESET, and φADRES to be supplied, and performs logical processing of these input signals to output various drive signals φREADn, φRESET, and φADRESn, and is configured by a logic gate to be supplied to the cell region Has been.
[0115]
That is, when the output signal ROn of the vertical shift register for reading is in an active state, the timing signal φROREAD is selected and output as the read line drive signal φREADn, and the output signals of the two vertical shift registers 21 and 22 for the electronic shutter are output. When either ES1n or ES2n is active, the timing signal φESREAD is selected and output as the read line drive signal φREADn.
[0116]
When one of the output signal ROn of the vertical shift register for reading Ron and the output signals ES1n and ES2n of the two vertical shift registers 21 and 22 for electronic shutter is active, the timing signal φRESET is selected. The reset line drive signal φRESETn is output.
[0117]
When the output signal ROn of the vertical shift register for reading is in an active state, the timing signal φADRES is selected and output as the vertical selection line drive signal φADRESn.
[0118]
FIG. 6 illustrates a timing generator circuit 10a, three vertical shift registers 2 in FIG. 4 in order to explain the variable electronic shutter operation that can be continuously changed in the field unit in the solid-state imaging device of FIG. FIG. 6 is a timing waveform diagram showing an operation example of the pulse selectors 21 and 22 and the pulse selector 24;
[0119]
Here, a case where the solid-state imaging device of FIG. 4 is used in an imaging system of 1 field = 1/30 Hz (30 frames / second image where one field is one frame) is shown.
[0120]
In FIG. 6, φVR is a field cycle timing signal input, φES is a timing signal input for accumulation time control that is variably set in the field cycle, φVRR is a field cycle timing signal supplied to the read vertical shift register, φFI Is a pulse signal for field switching control, φESR1 is a timing signal for accumulation time control supplied to the vertical shift register 21 for one electronic shutter every other field, and φESR2 is a vertical shift register 22 for the other electronic shutter. An accumulation time control timing signal supplied at one field interval, R0 (i) is the output of the vertical shift register R0 for reading, ES1 (i) is the output of the vertical shift register 21 for one electronic shutter, ES2 ( i) is the output of the vertical shift register 22 for the other electronic shutter. That.
[0121]
FIG. 7 is a timing waveform diagram showing an example of the electronic shutter operation within one field period in FIG.
[0122]
In FIG. 7, ESn is an output signal of the nth stage of the vertical shift register 21 or 22 for electronic shutter, and ROn is an output signal of the nth stage of the vertical shift register 2 for reading.
[0123]
tHES indicates one horizontal period in which the n-th stage output signal ESn of the electronic shutter vertical shift register 21 or 22 is in an active state (“H” level).
[0124]
tHRO represents one horizontal period in which the n-th stage output signal ROn of the vertical shift register 2 for reading is in an active state (“H” level).
[0125]
HBLK is a control pulse signal for dividing one horizontal period into a horizontal blanking period and a horizontal effective scanning period.
[0126]
φCLP and φSH are pulse signals supplied to the noise canceller circuit, and are generated for each horizontal blanking period.
[0127]
φH is a pulse signal supplied to the horizontal selection transistor TH, and is generated so that the horizontal selection transistors TH arranged in the horizontal direction in the horizontal effective scanning line period are sequentially turned on.
[0128]
φADRES, φRESET, and φREAD are pulse signals supplied from the pulse selector 24 to the selected pixel row. Of these, φRESET and φREAD are activated within the horizontal blanking period during the signal accumulation operation and the signal read operation, respectively. However, φADRES is not generated during the signal accumulation operation and is activated during the horizontal blanking period during the signal read operation.
[0129]
In this case, the pulse signal φADRES is activated twice intermittently so that the vertical selection line 6 of the same row is selected and controlled twice in the horizontal blanking period during the signal reading operation for the reason described later. Generated to be in a state.
[0130]
Next, the operation of the solid-state imaging device of FIG. 4 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
[0131]
The operation of the solid-state imaging device of FIG. 4 is basically the same as that of the solid-state imaging device of the conventional example 1 (FIG. 12) (FIG. 13) described above. First, different operations will be described.
[0132]
That is, when performing the electronic shutter operation, the solid-state imaging device of FIG. 4 causes the register switching control circuit 23 to alternately start the shift operations of the two electronic shutter vertical shift registers 21 and 22 in units of fields. By alternately selecting the output in the field unit, the electronic shutter operation is alternately distributed to the two vertical shift registers 21 and 22 dedicated to the electronic shutter in the field unit.
[0133]
Thus, as shown in the field periods tFa and tFb in FIG. 6, even when the signal accumulation time control timing signal φES is input at a time interval shorter than the field period, the vertical shift registers 21 and 22 dedicated to the electronic shutter are used. Can operate simultaneously.
[0134]
In this case, the shift operation of the vertical shift register 21 or 22 dedicated for the electronic shutter which has already started the shift operation by the timing signal φESR1 or φESR2 generated first does not end the selection control of all the pixel rows for reading. It is possible to control the signal accumulation time of the selected pixel by sequentially selecting to the end of the readout pixel row without being reset in the middle.
[0135]
In other words, it is possible to realize an electronic shutter function (continuous electronic shutter operation) that continuously changes the signal accumulation time in field units while the scanning time for reading remains constant. In the same field, the signal accumulation time is the same for all selected pixel rows.
[0136]
In addition, as shown in FIG. 7, pulse signals φRESET and φREAD are supplied to the nth pixel row selected and controlled by the output signal ESn of the nth shift stage of the electronic shutter vertical shift register in the horizontal period tHES. Then, the signal charge previously accumulated in the photodiode PD in the nth pixel row is read out to the gate of the amplifying transistor, thereby making the signal charge of the photodiode zero.
[0137]
In this case, since the pulse signal φADRES remains “L” and the vertical selection transistor remains off, the signal charge read to the gate of the amplification transistor is not output to the vertical signal line VLIN.
[0138]
Thereafter, during the signal read operation from the pixel row, after φRESET is temporarily activated during the horizontal blanking period in the horizontal period tHRO, φADRES is activated, and φREAD is temporarily activated.
[0139]
In this case, when the φREAD is in an active state (“H” level), a noise jump due to the influence of capacitive coupling between the photodiode and its peripheral wiring (φADRES wiring described later in this example) is prevented. The φADRES pulse is temporarily inactivated (“L” level) so as to be in the same state as in the signal accumulation operation, and the φREAD is temporarily activated during the period in which this φADRES is inactive.
[0140]
The operation during signal readout in the horizontal blanking period in the horizontal period tHRO will be described in detail. First, after resetting the gate electrode of the amplification transistor Tb to the reference potential by φRESET, φADRES is activated (first time). Then, the vertical selection transistor Ta of the nth pixel row is turned on, and the pulse signal φCLP supplied to the noise canceller circuit is activated during this active period to clamp the black level.
[0141]
Then, by activating φREAD within the period in which φADRES is inactive, the signal charge previously accumulated in the photodiode PD is read out to the gate of the amplification transistor Tb.
[0142]
Then, φADRES is activated again (second time), the vertical selection transistor Ta of the nth pixel row is turned on again, and the signal charge read to the gate of the amplification transistor Tb is transferred to the vertical signal line VLIN. Output to.
[0143]
With the above operation, the signal accumulation time is from the end point of the active state (“H” level) of the read line drive signal φREAD in the horizontal period tHES to the activation point of the read line drive signal φREAD in the horizontal period tHRO.
[0144]
FIG. 8A is a plan view showing a part of the unit cell in the imaging region in order to explain the noise jump.
[0145]
FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line aa ′ in FIG.
[0146]
8 (c) and 8 (d) respectively correspond to the inside of the substrate in the case where φREAD is activated when φADRES is “L” level / “H” level in FIG. The potential potential of Here, a case where the power supply potential is 3.3 V, for example, is shown.
[0147]
8A and 8B, reference numeral 81 denotes a P-type well region formed in the surface layer portion of the silicon substrate, and reference numeral 82 denotes an element isolation region (for example, a LOCOS region) selectively formed in the substrate surface layer portion. An n-type region serving as a cathode region of the photodiode and a source region of the read transistor Td and an n-type region (detection node DN) serving as the drain region of the read transistor Td are selectively formed in the element region of the substrate surface layer portion. ing.
[0148]
A gate electrode (part of the read line 4) made of polysilicon wiring is formed on the channel region of the read transistor Td via an insulating gate film, and an element isolation region in the vicinity of the n-type region of the photodiode PD. A vertical selection line 5 and a reset line 7 made of polysilicon wiring are formed substantially in parallel on 82.
[0149]
In the reading operation of the present embodiment, as shown in FIG. 8C, when the φADRES wiring adjacent to the photodiode PD is at “L” level, φREAD is activated and the signal charge is read out. The potential of the substrate under the photodiode PD is lowered by −VCa by the coupling capacitance Ca existing between the φADRES wiring, and the stored charge QCa of the photodiode PD is read out.
[0150]
On the other hand, as shown in FIG. 8D, when φREAD is activated and the signal charge is read when the φADRES wiring adjacent to the photodiode PD is at “H” level, the signal charge is read between the photodiode PD and the φADRES wiring. Since the potential potential in the substrate under the photodiode PD is raised by + VCa due to the coupling capacitance Ca existing in the capacitor PD (noise jumps in), the accumulated charge QCa of the photodiode PD is not read out, and the output of the solid-state imaging device When the signal is displayed on the screen of the image display device, the black signal is crushed and the image becomes unsightly.
[0151]
In the solid-state imaging device of the third embodiment, as in the solid-state imaging device of the second embodiment, (1) first to third dummy pixel rows are added to the imaging region. (2) The number of shift stages of the three vertical selection circuits 2, 21, 22 is set to the number of original imaging pixel rows + 1, and (3) a plurality of vertical selection circuits 2, 21, 22 are output based on the outputs of the vertical selection circuits 2, 21, 22 When the pulse selector 24 generates a drive signal for selectively driving the horizontal control line group (4, 6, 7), the activation period of the final stage output signal of the vertical selection circuit 2 is the first dummy. The pixel row is selected and driven. During the activation period of the final stage output signal of the second vertical selection circuit 21, the second dummy pixel row is selected and driven, and the final stage output of the third vertical selection circuit 22 is output. The signal activation period may be configured to select and drive the third dummy pixel row. .
[0152]
With such a configuration, the pulse selector 24 has one pixel (three in total) corresponding to each output of the vertical shift register 2 for reading and the two vertical shift registers 21 and 22 for electronic shutter. Since the rows are always selected and driven, and the selection loads are always equal, it is possible to prevent the occurrence of horizontal stripes on the display screen due to fluctuations in the read level due to the size of the selection loads.
[0153]
In the third embodiment, the case where the φADRES wiring exists as a peripheral wiring that causes a blackout problem due to capacitive coupling with the photodiode PD has been described. However, the φRESET wiring or other wiring is used as the peripheral wiring. Even if it exists, there is a possibility that a black signal collapse (black collapse) may occur due to capacitive coupling between these wirings and the photodiode PD. Therefore, these wirings are also the same as the φADRES wiring in the third embodiment. Similarly, the level may be controlled.
[0154]
That is, as described above, the applied period of the peripheral wiring of the photodiode PD other than the readout gate wiring adjacent to the photodiode PD is the activation period of the signal readout pulse φREAD during the signal readout operation and the readout pulse φREAD during the electronic shutter operation. By applying the same voltage during the activation period, it is possible to control so that excess charges are not read out from the photodiode PD by capacitive coupling between the photodiode PD and the peripheral wiring. An image is obtained.
[0155]
Note that the present invention can also be applied to a solid-state imaging device having an array of unit cells of 2 pixels / 1 unit as described in the following fourth embodiment according to each of the above embodiments.
[0156]
<Fourth embodiment>
FIG. 9 shows an equivalent circuit of a unit cell of 2 pixels / 1 unit in the amplification type CMOS solid-state imaging device of the fourth embodiment. Since this CMOS solid-state imaging device can be configured in the same manner as the above-described embodiments except for the configuration of the unit cell, the configuration of the unit cell of 2 pixels / 1 unit will be mainly described below.
[0157]
The unit cell 30 shown in FIG. 9 has two photodiodes 31a and 31b. The two photodiodes 31a and 31b are given a ground potential to each anode side, and each cathode side corresponds to each. Commonly connected to the gate of one amplification transistor 33 through read transistors (shutter gate transistors) 32a and 32b. Read lines 4a and 4b are connected to the gates of the two read transistors 32a and 32b, respectively.
[0158]
The amplification transistor 33 has one end connected to the vertical signal line VLIN and the other end connected to the power supply line 9 via the vertical selection transistor 34 (that is, the amplification transistor 33 is connected to the source follower). A vertical selection line (address line) 6 is connected to the gate of the transistor 34.
[0159]
Further, one reset transistor 35 is connected between the gate of the amplification transistor 33 and the power supply line 9, and the reset line 7 is connected to the gate of the reset transistor 35.
[0160]
The unit cell of 2 pixels / 1 unit having the above configuration is arranged in a two-dimensional matrix in the imaging region. The two read lines (first read line 4a and second read line 4b), vertical selection line (address line) 6 and reset line 7 are formed in the horizontal direction on the imaging region, The vertical signal line VLIN and the power supply line 9 are formed in the vertical direction on the imaging region.
[0161]
FIG. 10A shows an example of a plane pattern of the unit cell of 2 pixels / 1 unit in FIG. 9, and FIG. 10B schematically shows a cross-sectional structure along the line BB.
[0162]
10A and 10B, reference numeral 90 denotes an N-type silicon substrate, and a P-well 91 is formed on the surface layer portion thereof. In the surface layer portion of the P-well 91, there are an element isolation region (for example, a LOCOS region) 92, a cathode region of one photodiode 31a, an N-type impurity region 931 serving as a source region of one read transistor 32a, and the other photodiode 31b. The N-type impurity region 932 serving as the source region of the other read transistor 32b and the SDG region of the NMOS transistor (only the N-type impurity region 94 serving as the common drain of the read transistors 32a and 32b is selectively shown). Is formed.
[0163]
A silicon oxide film (gate insulating film) 95 is formed on the substrate surface, and a field ion implantation region 96 is formed below the bottom surface of the LOCOS region 92.
[0164]
97 is a polysilicon gate wiring partially including the gate electrode of the amplification transistor 33, 98 is an N-type impurity region serving as a drain region of the amplification transistor 33 and a source region of the vertical selection transistor 34, and 99 is a source region of the reset transistor 35. This is an N-type impurity region.
[0165]
Reference numeral 100 denotes a wiring connecting the source region 99 of the reset transistor 35, the gate wiring 97 of the amplification transistor 33, and the common drain region of the two read transistors 32a and 32b.
[0166]
The read line 4a is composed of a polysilicon gate wiring partly including the gate electrode of the read transistor 32a, and the read line 4b is composed of a polysilicon gate wiring partly including the gate electrode of the read transistor 32b.
[0167]
The vertical selection line (address line) 6 is a polysilicon gate wiring partly including the gate electrode of the vertical selection transistor 34, and the reset line 7 is a polysilicon gate wiring partly including the gate electrode of the reset transistor 35.
[0168]
33 a is a contact portion between the source region of the amplification transistor 33 and the vertical signal line VLIN, and 34 a is a contact portion between the drain region of the vertical selection transistor 34 and the power supply line 9. 97a is a contact portion between the gate wiring 97 and the wiring 100 of the amplification transistor 33, 99a is a contact portion between the source region 99 and the wiring 100 of the reset transistor 35, and 99b is a contact portion between the drain region of the reset transistor 35 and the power supply line 9. , 100a is a contact portion between the wiring 100 and the common drain region of the two read transistors 32a, 32b.
[0169]
The operation of the unit cell of 2 pixels / 1 unit configured as described above is basically the same as the operation of the unit cell of 1 pixel / 1 unit, in which five transistors are operated in a predetermined order to read signal charges from the photodiode. The operation is the same, except that signal charges are read from the two photodiodes 31a and 31b at different timings. That is, when reading the signal charge from one photodiode 31a, the "H" level read signal is applied to the first read line 4a and the "L" level read signal is applied to the second read line 4b. When reading the signal charge from the other photodiode 31b, the "H" level read signal is applied to the second read line 4b, and the "L" level read signal is applied to the first read line 4a. .
[0170]
<Fifth embodiment>
By the way, in the CMOS solid-state imaging device having the array of unit cells of 2 pixels / 1 unit as described above, different timings are obtained from the two photodiodes 31a and 31b even when the electronic shutter function is not provided. As described above, the address line drive signal is intermittently driven twice as described above when reading the signal charge, thereby preventing the occurrence of horizontal stripes on the display screen when the output signal is displayed on the screen of the image display device. It becomes possible to do.
[0171]
FIG. 11 is a timing waveform diagram illustrating an example of a signal read operation in a part of one field period in the CMOS solid-state imaging device according to the fifth embodiment.
[0172]
In FIG. 11, φRESET, φADRES, φREAD1 or φREAD2 is a pulse signal supplied from the pulse selector to the selected pixel row, and is activated during the horizontal blanking period during the signal read operation, but φREAD1, φREAD2 Are supplied within different horizontal blanking periods.
[0173]
Here, the distance between the second read line 4b supplied with φREAD2 and the address line 6 is shorter than the distance between the first read line 4a supplied with φREAD1 and the address line 6, and the first read line This is because the coupling capacity between the second read line 4b and the address line 6 is larger than the coupling capacity between the address line 6a and the address line 6, and the influence on the signal charges read from the two photodiodes 31a and 31b is different. As a result, horizontal stripes on the display screen may be generated when the output signal is displayed on the screen of the image display device.
[0174]
However, φADRES is generated so as to be activated twice intermittently so that the address line 6 in the same row is selected and controlled twice in the horizontal blanking period in the signal read operation. Since φADRES is at “L” level when the signal charges are read from the diodes 31a and 31b, respectively, the influence at the time of reading the signal charges is almost equal, and the problem of occurrence of horizontal stripes on the display screen as described above is caused. Can be prevented.
[0175]
In addition, the present invention is not limited to the solid-state imaging devices of the above-described embodiments, but can be applied to a stacked solid-state imaging device in which photoelectric conversion units are stacked.
[0177]
【The invention's effect】
Claims of the invention 1 According to the solid-state imaging device according to each of the claims dependent thereon, the variable electronic shutter that changes the signal accumulation time in the field unit by allocating the electronic shutter operation alternately in the field unit to the shift registers dedicated to the two electronic shutters Operation (continuous electronic shutter operation) can be realized. In this case, it is possible to prevent the difference in the signal accumulation time between the pixel rows according to the length of the signal accumulation time, and it is possible to prevent the occurrence of image noise such as horizontal stripes on the display screen of the output signal.
[0178]
Especially claims 2 According to the solid-state imaging device of claim 1 As with the solid-state imaging device, a continuous electronic shutter operation can be realized, and two dummy pixel rows are provided corresponding to two vertical shift registers dedicated to the electronic shutter, and a read shift register and two electronic shutters are provided. By always selectively driving the three pixel rows that are selected and controlled by the dedicated shift register, it is possible to eliminate load fluctuations associated with the pixel row selection and to prevent horizontal stripes on the display screen.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an equivalent circuit of a CMOS solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of a CMOS solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
3 is a timing chart showing how two electronic shutter vertical shift registers alternately control the electronic shutter operation on a field basis in the solid-state imaging device of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit of a CMOS solid-state imaging device according to a third embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram showing an example of a pulse selector in FIG. 4. FIG.
6 is a timing waveform diagram showing an operation example of the timing generation circuit, the first vertical shift register to the third vertical shift register, and the pulse selector in FIG. 4;
7 is a timing waveform diagram showing an example of an electronic shutter operation within one field period in FIG. 6. FIG.
8A and 8B are a plan view, a cross-sectional view, and a diagram showing a potential potential in a substrate for illustrating a part of a unit cell in an imaging region in order to explain an operation of suppressing noise jumping in the electronic shutter operation shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit of a unit cell of 2 pixels / 1 unit in an amplification type CMOS solid-state imaging device according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a diagram schematically illustrating an example of a planar pattern of a unit cell of 2 pixels / 1 unit in FIG. 9 and an example of a cross-sectional structure thereof.
FIG. 11 is a timing waveform diagram showing an example of a signal reading operation within one field period in the CMOS solid-state imaging device according to the fifth embodiment of the present invention.
12 is a diagram showing an equivalent circuit of a CMOS solid-state imaging device of Conventional Example 1. FIG.
13 is a timing waveform diagram showing an operation example of the CMOS solid-state imaging device of FIG.
14 is a timing waveform diagram showing an operation example of the timing generation circuit, vertical shift register, and pulse selector in FIG. 13;
15 is a diagram showing an equivalent circuit of a CMOS solid-state imaging device of Conventional Example 2. FIG.
FIG. 16 is a diagram showing an example of row selection timing of two vertical shift registers in FIG. 15;
17 changes the timing at which the electronic shutter vertical shift register performs row selection before the readout vertical shift register in order to change the signal storage time in the solid-state imaging device of FIG. The timing diagram shown in order to demonstrate the problem in the case of changing the length of time to perform.
[Explanation of symbols]
2 ... vertical shift register for reading,
3 ... Horizontal shift register,
4 ... Reading line,
6 ... vertical selection line,
7 ... Reset line,
9 ... Power line,
10a: timing generation circuit,
21, 22 ... Vertical shift register for electronic shutter,
23. Switching control circuit,
24. Vertical drive circuit (pulse selector),
PD ... photodiode,
Ta: vertical selection transistor (row selection transistor),
Tb: amplification transistor,
Tc: reset transistor,
Td: readout transistor,
TH: Horizontal selection transistor,
VLIN: Vertical signal line,
HLIN: Horizontal signal line.

Claims (8)

画素に対する入射光を光電変換して電荷を蓄積する光電変換手段、蓄積した電荷を検出部に読み出す読み出し手段、読み出された電荷を増幅する増幅手段、前記検出部の電荷をリセットするためのリセット手段を有する単位セルが半導体基板上に二次元的に配置されてなり、複数の画素行を有する撮像領域と、
前記撮像領域における各画素行に対応して水平方向に設けられ、それぞれ対応する画素行の単位セルの各読み出し手段を駆動するための読み出し駆動信号を伝送するための複数本の読取り線と、
記複数本の読取り線に読み出し駆動信号を選択的に供給して前記読み出し手段を駆動する垂直駆動手段と、
前記撮像領域における各画素行の読み出し手段を所望の信号蓄積タイミングおよび信号読み出しタイミングで順次に2回駆動させるように前記垂直駆動手段を制御する行選択手段と、
前記撮像領域における各画素列に対応して設けられ、前記垂直駆動手段により順次駆動された画素行の各単位セルからそれぞれ出力される信号を垂直方向に伝送するための複数の垂直信号線とを具備し、
前記行選択手段は、
前記垂直駆動手段により前記信号読み出しタイミングで前記各画素行の読み出し手段を駆動させる第1の手段と、前記垂直駆動手段により前記信号蓄積タイミングで前記複数の画素行のうち異なる画素行の読み出し手段を同時に駆動させる少なくとも2個の第2の手段
とを具備することを特徴とする固体撮像装置。
Photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light to the pixel and accumulating charges, reading means for reading the accumulated charges to the detection section, amplification means for amplifying the read charges, reset for resetting the charges of the detection section unit cell having a hand stage is being two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate, an imaging region having a plurality of pixel rows,
A plurality of read lines provided in the horizontal direction corresponding to the respective pixel rows in the imaging region, and for transmitting a read drive signal for driving each read means of the unit cell of the corresponding pixel row ;
A vertical drive means that drive the said reading means selectively supplies the read drive signal before Symbol plurality of read lines,
Row selection means for controlling the vertical drive means so as to sequentially drive the readout means for each pixel row in the imaging region twice at a desired signal accumulation timing and signal readout timing;
A plurality of vertical signal lines that are provided corresponding to the respective pixel columns in the imaging region and that transmit signals output from the unit cells of the pixel rows sequentially driven by the vertical driving unit in the vertical direction; Equipped,
The row selection means includes:
First means for driving the readout means for each pixel row at the signal readout timing by the vertical drive means, and readout means for different pixel rows among the plurality of pixel rows at the signal accumulation timing by the vertical drive means. A solid-state imaging device comprising: at least two second means that are simultaneously driven.
請求項記載の固体撮像装置において、
前記撮像領域は、信号読み出し用の前記複数の画素行のほかに少なくとも3本のダミー画素行をさらに具備し、
前記行選択手段は、前記第1の手段により前記ダミー画素行のうちの1つのダミー画素行を駆動させ、前記少なくとも2個の第2の手段により前記ダミー画素行のうちの他の2つのダミー画素行を駆動させることを特徴とする固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1 ,
The imaging region further includes at least three dummy pixel rows in addition to the plurality of pixel rows for signal readout,
The row selection unit drives one dummy pixel row of the dummy pixel rows by the first unit, and the other two dummy units of the dummy pixel row by the at least two second units. A solid-state imaging device that drives a pixel row.
請求項1または2記載の固体撮像装置において、
前記行選択手段は、各画素行の信号読み出しタイミングの周期に対応する1フィールド単位で1フィールド周期の期間内における信号蓄積タイミングを変化させることを特徴とする固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1 or 2 ,
The solid state imaging device, wherein the row selection unit changes signal accumulation timing within a period of one field period in units of one field corresponding to a period of signal readout timing of each pixel row.
請求項記載の固体撮像装置において、
前記少なくとも2個の第2の手段は、互いに前記信号読み出しタイミングに対する信号蓄積タイミングを相対的に異ならせて前記読み出し手段を駆動させるものであり、前記第2の手段による前記垂直駆動手段の制御動作が1フィールド毎に交互に切換えられることを特徴とする固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 3 ,
The at least two second means drive the reading means by making the signal accumulation timing relative to the signal reading timing relatively different from each other, and control operation of the vertical driving means by the second means Is alternately switched for each field.
請求項記載の固体撮像装置において、
前記行選択手段の第1の手段は、前記単位セルからの信号読み出しの開始期間を制御するための読み出し用のシフトレジスタを具備し、
前記行選択手段の第2の手段は、第1のフィールド期間での前記単位セルにおける信号蓄積の開始期間を制御するための第1の電子シャッタ用のシフトレジスタおよび前記第1のフィールド期間と交互に繰り返される第2のフィールド期間での前記単位セルにおける信号蓄積の開始期間を制御するための第2の電子シャッタ用のシフトレジスタを具備することを特徴とする固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 3 ,
The first means of the row selection means includes a read shift register for controlling a start period of signal read from the unit cell,
The second means of the row selecting means alternates with a first electronic shutter shift register for controlling a signal accumulation start period in the unit cell in the first field period and the first field period. A solid-state imaging device comprising: a second electronic shutter shift register for controlling a signal accumulation start period in the unit cell in a second field period repeated in a second step.
請求項1乃至のいずれか1つに記載の固体撮像装置において、
前記行選択手段は、前記撮像領域における各画素行の読み出し手段を2回駆動させる際、前記光電変換手段の周辺で前記読取り線に隣接する他の配線の電圧を前記2回の駆動時とも実質的に同一にするように前記垂直駆動手段を制御することを特徴とする固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5 ,
When the row selection unit drives the readout unit of each pixel row in the imaging region twice, the voltage of the other wiring adjacent to the readout line around the photoelectric conversion unit is substantially the same even during the two times of driving. The solid-state imaging device is characterized in that the vertical driving means is controlled so as to be the same.
請求項1乃至のいずれか1つに記載の固体撮像装置において、
前記単位セルは、
アノード側に接地電位が与えられる1個のフォトダイオードと、
前記1個のフォトダイオードのカソード側に一端側が接続され、ゲートに読取り線が接続された1個の読み出しトランジスタと、
前記読み出しトランジスタの他端側にゲートが接続され、一端側に垂直信号線が接続された1個の増幅トランジスタと、
記増幅トランジスタのゲートと電源線との間に接続され、ゲートにリセット線が接続された1個のリセットトランジスタ
とを具備し、前記1個のフォトダイオードが1つの画素に対応することを特徴とする固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6 ,
The unit cell is
One photodiode having a ground potential applied to the anode side;
One readout transistor having one end connected to the cathode side of the one photodiode and a read line connected to the gate;
One amplifying transistor having a gate connected to the other end of the read transistor and a vertical signal line connected to one end ;
Is connected between the gate and the power supply line of the previous SL amplifying transistor, comprising a single reset transistor reset line is connected to the gate, the one photodiode corresponds to one pixel that A solid-state imaging device.
請求項1乃至のいずれか1つに記載の固体撮像装置において、
前記単位セルは、
各アノード側に接地電位が与えられる2個のフォトダイオードと、
前記2個のフォトダイオードの各カソード側にそれぞれ対応して各一端側が接続され、各ゲートに2本の読取り線がそれぞれ対応して接続された2個の読み出しトランジスタと、
前記2個の読み出しトランジスタの各他端側に共通にゲートが接続され、一端側に垂直信号線が接続された1個の増幅トランジスタと、
記増幅トランジスタのゲートと電源線との間に接続され、ゲートにリセット線が接続された1個のリセットトランジスタを具備し、
前記2個のフォトダイオードが2つの画素に対応することを特徴とする固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6 ,
The unit cell is
Two photodiodes to which a ground potential is applied to each anode side;
Two read transistors having one end connected to each cathode side of the two photodiodes and two read lines connected to the gates;
A single amplifying transistor having a gate connected in common to each of the other ends of the two read transistors and a vertical signal line connected to one end ;
Is connected between the gate and the power supply line of the previous SL amplifying transistor, provided with one reset transistor reset line is connected to the gate,
2. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the two photodiodes correspond to two pixels.
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