JP2008205659A - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008205659A JP2008205659A JP2007037247A JP2007037247A JP2008205659A JP 2008205659 A JP2008205659 A JP 2008205659A JP 2007037247 A JP2007037247 A JP 2007037247A JP 2007037247 A JP2007037247 A JP 2007037247A JP 2008205659 A JP2008205659 A JP 2008205659A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reset
- signal line
- horizontal signal
- reset potential
- horizontal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device.
一般的に、MOS型等のXYアドレス型などの固体撮像素子の画像信号出力期間においては、画素からの信号出力が垂直信号線を通じて蓄積容量に保持される垂直転送期間と、蓄積容量に保持した信号を順次読み出しラインである水平信号線へ出力する水平走査期間とにより、2次元の画像信号を外部に出力する方法が、知られている。 In general, in an image signal output period of a solid-state imaging device such as an XY address type such as a MOS type, a vertical transfer period in which signal output from a pixel is held in a storage capacitor through a vertical signal line, and a storage capacitor There is known a method of outputting a two-dimensional image signal to the outside by a horizontal scanning period in which signals are sequentially output to a horizontal signal line as a readout line.
このような固体撮像素子は、前記画素で光電変換された光情報を含む光信号を伝送する第1の水平信号線と、前記光信号から差し引くべきノイズ成分を含む差分用信号(いわゆる暗信号など)を伝送する第2の水平信号線と、前記第1の水平信号線にリセット電位を与える第1の水平信号線リセットトランジスタ部と、前記第2の水平信号線に前記リセット電位を与える第2の水平信号線リセット部と、前記第1及び第2の水平信号線リセット部に前記リセット電位を導くリセット電位配線と、を備えている。第1及び第2の水平信号線リセット部は通常は同時に作動され、第1及び第2の水平信号線には同時にリセット電位が与えられる。 Such a solid-state imaging device includes a first horizontal signal line for transmitting an optical signal including optical information photoelectrically converted by the pixel, and a differential signal including a noise component to be subtracted from the optical signal (a so-called dark signal or the like). ) Transmitting a second horizontal signal line, a first horizontal signal line reset transistor section for applying a reset potential to the first horizontal signal line, and a second for applying the reset potential to the second horizontal signal line. Horizontal signal line reset unit, and a reset potential wiring for guiding the reset potential to the first and second horizontal signal line reset units. The first and second horizontal signal line reset units are normally operated simultaneously, and a reset potential is simultaneously applied to the first and second horizontal signal lines.
そして、このような固体撮像素子としては、第1の水平信号線の光信号と第2の水平信号線の差分用信号との差分を当該固体撮像素子内に設けられた差動アンプ等でとって、その差分信号を外部へ出力するものと、前記光信号と前記差分用信号とをそれぞれ並列的に当該固体撮像素子の外部へ出力して、外部回路等にて両信号の差分をとるものとが、知られている。前者の例として、下記特許文献1に開示された固体撮像素子を挙げることができる。
As such a solid-state imaging device, the difference between the optical signal of the first horizontal signal line and the difference signal of the second horizontal signal line is obtained by a differential amplifier or the like provided in the solid-state imaging device. The difference signal is output to the outside, and the optical signal and the difference signal are output in parallel to the outside of the solid-state imaging device, and the difference between the two signals is obtained by an external circuit or the like. Is known. As an example of the former, the solid-state image sensor disclosed in
前述したような第1及び第2の水平信号線並びに第1及び第2の水平信号線リセット部を備えた従来の固体撮像素子(以下、単に「従来の固体撮像素子」という。)では、外部から単一の外部接続用端子に前記リセット電位が供給され、前記リセット電位配線は、前記単一の外部接続用端子に接続された共通配線部と、前記共通配線部から分岐し前記第1の水平信号線リセット部に接続された第1の個別配線部と、前記共通配線部から分岐し前記第2の水平信号線リセット部に接続された第2の個別配線部とから構成されている。すなわち、第1の水平信号線リセット部に対するリセット電位配線と、第2の水平信号線リセット部に対するリセット電位配線とが、部分的に共通化されている。
しかしながら、前記従来の固体撮像素子では、第1及び第2の水平信号線をリセットする際に、第1の水平信号線(光信号を伝送する水平信号線)の電圧が、導通状態となった第1及び第2の水平信号線リセット部を経由して、一時的に、第2の信号線の差分用信号に重畳してしまう。 However, in the conventional solid-state imaging device, when the first and second horizontal signal lines are reset, the voltage of the first horizontal signal line (horizontal signal line for transmitting an optical signal) becomes conductive. Through the first and second horizontal signal line reset sections, the signal is temporarily superimposed on the difference signal on the second signal line.
本発明者の研究の結果、その原因は次の通りであることが判明した。前記従来の固体撮像素子では、前述したように、第1の水平信号線リセット部に対するリセット電位配線と、第2の水平信号線リセット部に対するリセット電位配線とが、部分的に共通化されている。そのため、第1の水平信号線の光信号の信号電位がリセット電位と異なる場合、水平信号線リセット期間中に一時的にリセット電圧でないノイズ電圧を発生する。このノイズ電圧が、導通状態となった第1及び第2の水平信号線リセット部を通じて、第2の水平信号線側にも重畳されるのである。 As a result of the inventor's research, it has been found that the cause is as follows. In the conventional solid-state imaging device, as described above, the reset potential wiring for the first horizontal signal line reset unit and the reset potential wiring for the second horizontal signal line reset unit are partially shared. . Therefore, when the signal potential of the optical signal of the first horizontal signal line is different from the reset potential, a noise voltage that is not a reset voltage is temporarily generated during the horizontal signal line reset period. This noise voltage is also superimposed on the second horizontal signal line side through the first and second horizontal signal line reset units that are in the conductive state.
このように、前記従来の固体撮像素子では、第1及び第2の水平信号線のリセット時に一時的に第2の水平信号線の差分用信号にノイズ電圧が重畳してしまい、第2の水平信号線側においてもリセット時に本来必要のない光信号の影響を受けてしまう。その結果、前記従来の固体撮像素子では、第1の水平信号線の光信号と第1の水平信号線の差分用信号との差分をとって得た信号が真の光情報を示す精度が、低下していた。 As described above, in the conventional solid-state imaging device, when the first and second horizontal signal lines are reset, the noise voltage is temporarily superimposed on the difference signal of the second horizontal signal line, and the second horizontal signal line The signal line side is also affected by an optical signal that is not necessary at the time of resetting. As a result, in the conventional solid-state imaging device, the accuracy in which the signal obtained by taking the difference between the optical signal of the first horizontal signal line and the difference signal of the first horizontal signal line indicates true optical information, It was falling.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、第1及び第2の水平信号線のリセット時に第2の水平信号線の差分用信号に重畳されるノイズを低減することができ、これにより一層正確に光情報を示す信号を得ることができる固体撮像素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can reduce noise superimposed on the difference signal of the second horizontal signal line when the first and second horizontal signal lines are reset. Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of obtaining a signal indicating optical information more accurately.
前記課題を解決するため、本発明の第1の態様による固体撮像素子は、2次元に配置され入射光を光電変換する複数の画素と、前記画素で光電変換された光情報を含む光信号を伝送する第1の水平信号線と、前記光信号から差し引くべきノイズ成分を含む差分用信号を伝送する第2の水平信号線と、前記第1の水平信号線にリセット電位を与える第1の水平信号線リセット部と、前記第2の水平信号線に前記リセット電位を与える第2の水平信号線リセット部と、前記第1の水平信号線リセット部へ前記リセット電位を導く第1のリセット電位配線と、前記第2の水平信号線リセット部へ前記リセット電位を導く第2のリセット電位配線と、を備え、前記第1のリセット電位配線と前記第2のリセット電位配線とが、別々に配線されたものである。 In order to solve the above problems, a solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention includes a plurality of pixels that are two-dimensionally arranged to photoelectrically convert incident light, and an optical signal that includes optical information photoelectrically converted by the pixels. A first horizontal signal line for transmission, a second horizontal signal line for transmitting a differential signal including a noise component to be subtracted from the optical signal, and a first horizontal signal for applying a reset potential to the first horizontal signal line. A signal line reset unit; a second horizontal signal line reset unit that applies the reset potential to the second horizontal signal line; and a first reset potential wiring that guides the reset potential to the first horizontal signal line reset unit. And a second reset potential wiring for guiding the reset potential to the second horizontal signal line reset unit, wherein the first reset potential wiring and the second reset potential wiring are separately wired. With That.
本発明の第2の態様による固体撮像素子は、前記第1の態様において、外部から前記第1のリセット電位配線に前記リセット電位を供給するための外部接続用端子と、外部から前記第2のリセット電位配線に前記リセット電位を供給するための外部接続用端子とが、同じ端子で兼用されたものである。 According to a second aspect of the present invention, the solid-state imaging device according to the first aspect includes an external connection terminal for supplying the reset potential to the first reset potential wiring from the outside, and the second connection from the outside. The external connection terminal for supplying the reset potential to the reset potential wiring is also used as the same terminal.
本発明の第3の態様による固体撮像素子は、前記第1の態様において、外部から前記第1のリセット電位配線に前記リセット電位を供給するための外部接続用端子と、外部から前記第2のリセット電位配線に前記リセット電位を供給するための外部接続用端子とが、別々に設けられたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device according to the first aspect, wherein an external connection terminal for supplying the reset potential to the first reset potential wiring from the outside, and the second connection from the outside. An external connection terminal for supplying the reset potential to the reset potential wiring is provided separately.
本発明の第4の態様による固体撮像素子は、前記第1及び第2のリセット電位配線のうちのいずれか一方又は両方に、ノイズ低減用容量が実装されたものである。 In the solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, a noise reduction capacitor is mounted on one or both of the first and second reset potential wirings.
本発明によれば、第1及び第2の水平信号線のリセット時に第2の水平信号線の差分用信号に重畳されるノイズを低減することができ、これにより一層正確に光情報を示す信号を得ることができる固体撮像素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the noise superimposed on the difference signal of the second horizontal signal line when the first and second horizontal signal lines are reset, thereby more accurately indicating the optical information. Can be provided.
以下、本発明による固体撮像素子について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態] [First Embodiment]
図1は、本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施の形態による固体撮像素子は、2次元に配置され入射光を光電変換する複数の画素1と、垂直走査回路2と、水平走査回路3と、画素1の各列ごとに設けられた垂直信号線4と、画素1で光電変換された光情報を含む光信号を伝送する第1の水平信号線5Sと、前記光信号から差し引くべきノイズ成分を含む差分用信号としてのいわゆる暗信号を伝送する第2の水平信号線5Nと、を備えている。図示の例では、画素1は4×4個とされているが、勿論、その数は限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device according to the present embodiment includes a plurality of
本実施の形態では、各画素1は、フォトダイオード11と、リセットトランジスタ12と、画素アンプ13と、選択トランジスタ14とを有し、図1に示すように接続されている。画素1のリセットトランジスタ12のゲートは、行毎に共通に接続され、そこに垂直走査回路2から制御信号R1〜R4が供給される。また、画素1の選択トランジスタ14のゲートは、行毎に共通に接続され、そこに垂直走査回路2から制御信号L1〜L4が供給される。なお、図1において、VCCは電源である。各垂直信号線4には、後述するタイミングで、画素1から光信号及び暗信号が出力される。
In the present embodiment, each
また、本実施の形態による固体撮像素子は、画素1の各列に対応して、前記光信号を蓄積する光信号蓄積容量CTS、前記暗信号を蓄積する暗信号蓄積容量CTN、光信号垂直転送トランジスタQTS、暗信号垂直転送トランジスタQTN、光信号水平転送トランジスタQHS、及び、暗信号水平転送トランジスタQHNを有している。
Further, the solid-state imaging device according to the present embodiment corresponds to each column of the
各光信号垂直転送トランジスタQTSのゲートは共通に接続され、そこには外部から制御信号CSが供給される。制御信号CSに応じて光信号垂直転送トランジスタQTSがオンすると、垂直信号線4の光信号が、対応する光信号蓄積容量CTSに蓄積される。各暗信号垂直転送トランジスタQTNのゲートは共通に接続され、そこには外部から制御信号CNが供給される。制御信号CNに応じて暗信号垂直転送トランジスタQTNがオンすると、垂直信号線4の暗信号が、対応する暗信号蓄積容量CTNに蓄積される。
The gates of the optical signal vertical transfer transistors QTS are connected in common, and a control signal CS is supplied from the outside. When the optical signal vertical transfer transistor QTS is turned on according to the control signal CS, the optical signal of the
各列毎に、光信号水平転送トランジスタQHSのゲート及び暗信号水平転送トランジスタQHNのゲートが共通に接続され、そこには水平走査回路3から制御信号C1〜C4が供給される。制御信号C1〜C4に応じて、各列の水平転送トランジスタQHS,QHNがオンすると、対応する列の光信号蓄積容量CTS及び暗信号蓄積容量CTNにそれぞれ蓄積されていた光信号及び暗信号が、第1の水平信号線5S及び第2の水平信号線5Nにそれぞれ出力される。第1の水平信号線5Sに出力された光信号は、出力アンプ15Sで増幅された後、出力Sとして外部接続用端子21から外部に出力される。第2の水平信号線5Nに出力された暗信号は、出力アンプ15Nで増幅された後、出力Nとして外部接続用端子22から外部に出力される。
For each column, the gate of the optical signal horizontal transfer transistor QHS and the gate of the dark signal horizontal transfer transistor QHN are connected in common, and control signals C1 to C4 are supplied from the
本実施の形態による固体撮像素子は、第1の水平信号線5Sをリセットする第1の水平信号線リセットトランジスタTHSと、第2の水平信号線5Nをリセットする第2の水平信号線リセットトランジスタTHNと、外部からリセット電位V_RESETが供給される単一の外部接続用端子23とを、更に備えている。第1及び第2の水平信号線リセットトランジスタTHS,THNのゲートは共通に接続され、そこには外部から外部接続用端子24を介して制御信号RESET_Hが供給される。
The solid-state imaging device according to the present embodiment includes a first horizontal signal line reset transistor THS that resets the first
そして、本実施の形態では、外部接続用端子23に接続されリセット電位V_RESETを第1の水平信号線リセットトランジスタTHSに導く第1のリセット電位配線30Sと、外部接続用端子23に接続されリセット電位V_RESETを第2の水平信号線リセットトランジスタTHNに導く第2のリセット電位配線30Nとが、別々に配線されている。
In this embodiment, the first reset
制御信号RESET_Hに応じて第1及び第2の水平信号線リセットトランジスタTHS,THNがオンすると、第1の水平信号線リセットトランジスタTHSを介して第1の水平信号線5Sにリセット電位V_RESETが印加されて第1の水平信号線5Sがリセットされるとともに、第2の水平信号線リセットトランジスタTHNを介して第2の水平信号線5Nにリセット電位V_RESETが印加されて第2の水平信号線5Nがリセットされる。
When the first and second horizontal signal line reset transistors THS and THN are turned on in response to the control signal RESET_H, the reset potential V_RESET is applied to the first
図2は、本実施の形態による固体撮像素子の動作の一例を示すタイミングチャートである。本実施の形態による固体撮像素子では、機械式シャッタによるある露光時間の経過の後、1行目の画素1の読み出し期間T1、2行目の画素1の読み出し期間T2、3行目の画素1の読み出し期間T3、及び、4行目の画素1の読み出し期間が順次行われる。なお、以下の説明では、対応する制御信号がハイのときに、対応するトランジスタがオンするものとする。
FIG. 2 is a timing chart showing an example of the operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment. In the solid-state imaging device according to the present embodiment, after a certain exposure time elapses due to the mechanical shutter, the readout period T1 of the
1行目の画素1の読み出し期間T1では、制御信号L1がハイにされ、1行目の画素1の選択トランジスタ14がオンにされる。この期間T1において、まず、期間T11だけ、制御信号CSがハイにされて光信号垂直転送トランジスタQTSがオンにされ、1行目の各画素1からの光信号が、対応する光信号蓄積容量CTSに蓄積される。次に、期間T12において、制御信号R1がハイにされて1行目の画素1のリセットトランジスタ12がオンにされ、フォトダイオード11がリセットされる。その後、期間T13において、制御信号CNがハイにされて暗信号垂直転送トランジスタQTNがオンされ、1行目の各画素1からの暗信号が、対応する暗信号蓄積容量CTNに蓄積される。
In the readout period T1 of the
次いで、期間T14において、制御信号C1がハイにされて1列目の水平転送トランジスタQHS,QHNがオンにされ、1列目の蓄積容量CTS,CTNにそれぞれ蓄積されていた第1行第1列の画素1の光信号及び暗信号がそれぞれ第1及び第2の水平信号線5S,5Nに転送され、これらの光信号及び暗信号が、出力アンプ15S,15N及び外部接続用端子21,22を経て、それぞれ出力S,Nとして外部へ出力される。その後、期間T15において、制御信号C2がハイにされ、同様の動作によって、2列目の蓄積容量CTS,CTNにそれぞれ蓄積されていた第1行第2列の画素1の光信号及び暗信号が、水平信号線5S,5N、出力アンプ15S,15N及び外部接続用端子21,22を経て、それぞれ出力S,Nとして外部へ出力される。引き続いて、期間T16において、制御信号C3がハイされ、同様の動作によって、3列目の蓄積容量CTS,CTNにそれぞれ蓄積されていた第1行第3列の画素1の光信号及び暗信号が、第1及び第2の水平信号線5S,5N、出力アンプ15S,15N及び外部接続用端子21,22を経て、それぞれ出力S,Nとして外部へ出力される。更に、期間T17において、制御信号C4がハイされ、同様の動作によって、4列目の蓄積容量CTS,CTNにそれぞれ蓄積されていた第1行第4列の画素1の光信号及び暗信号が、第1及び第2の水平信号線5S,5N、出力アンプ15S,15N及び外部接続用端子21,22を経て、それぞれ出力S,Nとして外部へ出力される。
Next, in the period T14, the control signal C1 is set high to turn on the horizontal transfer transistors QHS and QHN in the first column, and the first row and first column stored in the storage capacitors CTS and CTN in the first column, respectively. The light signal and dark signal of the
外部接続用端子21から出力された出力Sと外部接続用端子22から出力された出力Nとは、外部回路(図示せず)で差分がとられ、これにより、光信号を正確に示す信号が得られる。
A difference between the output S output from the
なお、図2では省略しているが、期間T13の前の所定期間、期間T14の終了時点から期間T15の開始時点までの期間、期間T15の終了時点から期間T16の開始時点までの期間、期間T16の終了時点から期間T17の開始時点までの期間においては、制御信号RESET_Hがハイにされて水平信号線リセットトランジスタTHS,THNがオンにされ、水平信号線5S,5Nにリセット電位V_RESETが印加されることで、水平信号線5S,5Nがリセットされる。
Although omitted in FIG. 2, a predetermined period before the period T13, a period from the end of the period T14 to the start of the period T15, a period from the end of the period T15 to the start of the period T16, a period In the period from the end time of T16 to the start time of period T17, the control signal RESET_H is set high to turn on the horizontal signal line reset transistors THS and THN, and the reset potential V_RESET is applied to the
以上、1行目の画素1の読み出し期間T1の動作について説明したが、図2に示すように、2行目以降についても、1行目と同様の動作が行われる。
The operation in the readout period T1 of the
図3は、本実施の形態による固体撮像素子の制御信号RESET_H、出力S及び出力Nを示す波形図である。図3中の期間Tは、例えば、図2中の期間T15の終了時点から期間T16の終了時点までの期間に相当している。図3では、対応画素1からの光信号は明状態を示すものとしている。この波形図については、以下に説明する比較例と比較して説明する。
FIG. 3 is a waveform diagram showing the control signal RESET_H, the output S, and the output N of the solid-state imaging device according to the present embodiment. The period T in FIG. 3 corresponds to a period from the end point of the period T15 in FIG. 2 to the end point of the period T16, for example. In FIG. 3, the optical signal from the corresponding
図4は、本実施の形態による固体撮像素子と比較される比較例による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。図4において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。図5は、この比較例による固体撮像素子の制御信号RESET_H、出力S及び出力Nを示す波形図であり、図3に対応している。図4に示す比較例は、従来の固体撮像素子に相当している。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a solid-state image sensor according to a comparative example compared with the solid-state image sensor according to the present embodiment. 4, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted. FIG. 5 is a waveform diagram showing the control signal RESET_H, the output S, and the output N of the solid-state imaging device according to this comparative example, and corresponds to FIG. The comparative example shown in FIG. 4 corresponds to a conventional solid-state image sensor.
図1と図4との間には厳密な意味での回路図上の差異はなく、図1及び図4は配線レイアウト上の差異を回路図面に表現したものである。 There is no strict difference in the circuit diagram between FIG. 1 and FIG. 4, and FIG. 1 and FIG. 4 express the difference in the wiring layout in the circuit diagram.
図4に示す比較例が図1に示す本実施の形態と異なる所は、外部からリセット電位V_RESETが供給される外部接続用端子23から、第1及び第2の水平信号線リセットトランジスタTHS,THNへの配線経路のみである。
The comparative example shown in FIG. 4 differs from the present embodiment shown in FIG. 1 in that the first and second horizontal signal line reset transistors THS and THN are connected from the
すなわち、図1に示す本実施の形態では、前述したように、外部接続用端子23に接続されリセット電位V_RESETを第1の水平信号線リセットトランジスタTHSに導く第1のリセット電位配線30Sと、外部接続用端子23に接続されリセット電位V_RESETを第2の水平信号線リセットトランジスタTHNに導く第2のリセット電位配線30Nとが、別々に配線されている。
That is, in the present embodiment shown in FIG. 1, as described above, the first reset
これに対し、図4に示す比較例では、外部接続用端子23に接続されリセット電位V_RESETを第1及び第2の水平信号線リセットトランジスタTHS,THNに導くリセット電位配線40は、外部接続用端子23に接続された共通配線部40aと、共通配線部40aから接続中点Aで分岐し第1の水平信号線リセットトランジスタTHSに接続された第1の個別配線部40bと、共通配線部40aから接続中点Aで分岐し第2の水平信号線リセットトランジスタTHNに接続された第2の個別配線部40cとから構成されている。すなわち、第1の水平信号線リセットトランジスタTHSに対するリセット電位配線と、第2の水平信号線リセットトランジスタTHNに対するリセット電位配線とが、部分的に共通化されている。
On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 4, the reset
図1に示す本実施の形態及び図4に示す比較例のいずれも、第1及び第2の水平信号線5S,5Nのリセット時において、第1の水平信号線5Sに読み出した光信号が暗状態であれば、第1の水平信号線5Sに明信号分の信号電荷は存在せず、第1の水平信号線5Sから外部接続用端子23へのリセット電荷の出入りはなく、したがってリセット電圧が発生することはない。
In both of the present embodiment shown in FIG. 1 and the comparative example shown in FIG. 4, when the first and second
しかし、第1の水平信号線5Sに読み出した信号が明状態であると、第1及び第2の水平信号線5S,5Nのリセット時において、第1の水平信号線5Sの光信号の明状態に応じた電荷を、外部接続用端子23を介してリセット電位V_RESETの供給源に排出する必要が生じる。この排出の際に、第1の水平信号線リセットトランジスタTHSから外部接続用端子23へ至る経路の配線抵抗や、当該固体撮像素子の外部において外部接続用端子23からリセット電位V_RESETの供給源へ至る経路の配線抵抗などにより、電圧が発生する。
However, if the signal read out to the first
ここで、図4に示す比較例の場合には、接続中点Aにおける電圧上昇が水平線リセットトランジスタTHNを通して第2の水平信号線5Nにも伝播し、暗信号に相当する出力Nにおいても出力電圧の上昇が観測される。
Here, in the case of the comparative example shown in FIG. 4, the voltage rise at the connection midpoint A propagates to the second
この様子を図5に示す。明状態の光信号に相当する出力Sの立下り、すなわち水平信号線リセット用制御信号RESET_Hの立ち上がり部分において、暗信号に相当する出力Nにインパルス状のノイズが発生する。インパルス状の波形の振幅は、出力Sの振幅と、接続中点Aから外部接続端子V_RESETまでの配線抵抗値と、外部接続端子V_RESETからリセット電位V_RESETの供給源へ至る経路の配線抵抗値等によって決まる。このため、この比較例では、暗信号に相当する出力Nに重畳するインパルス状のノイズは比較的大きくなる。 This is shown in FIG. Impulse noise is generated at the output N corresponding to the dark signal at the falling edge of the output S corresponding to the light signal in the bright state, that is, at the rising portion of the horizontal signal line reset control signal RESET_H. The amplitude of the impulse waveform depends on the amplitude of the output S, the wiring resistance value from the connection middle point A to the external connection terminal V_RESET, the wiring resistance value of the path from the external connection terminal V_RESET to the supply source of the reset potential V_RESET, and the like Determined. For this reason, in this comparative example, the impulse noise superimposed on the output N corresponding to the dark signal is relatively large.
これに対し、図1に示す本実施の形態の場合には、第1及び第2のリセット電位配線30S,30Nが別々に配線されているので、外部接続用端子23における電圧上昇が水平線リセットトランジスタTHNを通して第2の水平信号線5Nにも伝播するに留まり、その電圧上昇は、図4に示す比較例の場合に比べて、接続中点Aから外部接続端子V_RESETまでの配線抵抗値の分だけ低下する。
On the other hand, in the case of the present embodiment shown in FIG. 1, since the first and second reset
この様子を図3に示す。図5の場合とは異なり、明状態の光信号に相当する出力Sの立下り、すなわち水平信号線リセット用制御信号RESET_Hの立ち上がり部分において、暗信号に相当する出力Nに生ずるインパルス状のノイズは低くなる。 This is shown in FIG. Unlike the case of FIG. 5, the impulse noise generated at the output N corresponding to the dark signal at the falling edge of the output S corresponding to the light signal in the bright state, that is, at the rising portion of the horizontal signal line reset control signal RESET_H is Lower.
このように、本実施の形態による固体撮像素子では、第1及び第2の水平信号線5S,5Nのリセット時に第2の水平信号線5Nの暗信号に重畳されるノイズが低減される。したがって、本実施の形態によれば、外部回路により出力Sと出力Nとの差分をとることで、より正確に光情報を示す信号を得ることができる。
As described above, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, noise superimposed on the dark signal of the second
なお、本実施の形態では、このような差分を外部回路で行うように構成されているが、本発明では、例えば、出力アンプ15S,15Nの代わりに差動アンプを設け、該差動アンプによって、第1の水平信号線5Sの光信号と第2の水平信号線5の暗信号との差分を当該固体撮像素子から出力するように構成してもよい。この点は、後述する各実施の形態についても同様である。
In the present embodiment, such a difference is configured to be performed by an external circuit. However, in the present invention, for example, a differential amplifier is provided instead of the
[第2の実施の形態] [Second Embodiment]
図6は、本発明の第2の実施の形態による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。図6において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 FIG. 6 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same or corresponding elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる所は、前記第1の実施の形態では、外部から第1のリセット電位配線30Sにリセット電位V_RESETを供給するための外部接続用端子と、外部から第2のリセット電位配線30Nにリセット電位V_RESETを供給するための外部接続用端子とが、同じ端子23で兼用されているのに対し、本実施の形態では、外部から第1のリセット電位配線30Sにリセット電位V_RESETを供給するための外部接続用端子23Sと、外部から第2のリセット電位配線30Nにリセット電位V_RESETを供給するための外部接続用端子23Nとが、別々に設けられている点のみである。
The present embodiment is different from the first embodiment in that, in the first embodiment, an external connection terminal for supplying a reset potential V_RESET from the outside to the first reset
本実施の形態によれば、外部接続用端子23S,23Nが別々に設けられているので、例えば、当該固体撮像素子(チップ)の外部接続用端子23S,23N(例えば、パッド)から当該固体撮像素子を収容するパッケージの外部接続用端子までの共通配線をなくすことが可能となる。したがって、本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態に比べて、そのような共通配線をなくした分だけ、第1及び第2の水平信号線5S,5Nのリセット時に第2の水平信号線5Nの暗信号に重畳されるノイズがより一層低減される。したがって、本実施の形態によれば、外部回路により出力Sと出力Nとの差分をとることで、より一層正確に光情報を示す信号を得ることができる。
According to the present embodiment, since the
[第3の実施の形態] [Third Embodiment]
図7は、本発明の第3の実施の形態による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。図7において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 FIG. 7 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. 7, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる所は、本実施の形態では、第1のリセット電位配線30Sにノイズ低減用容量50Sが実装されるとともに、第2のリセット電位配線30Nにノイズ低減用容量50Nが実装されている点のみである。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the
本実施の形態によれば、ノイズ低減用容量50S,50Nによって、前記第1の実施の形態に比べて、第1及び第2の水平信号線5S,5Nのリセット時に第2の水平信号線5Nの暗信号に重畳されるノイズがより一層低減される。したがって、本実施の形態によれば、外部回路により出力Sと出力Nとの差分をとることで、より一層正確に光情報を示す信号を得ることができる。
According to the present embodiment, the
なお、ノイズ低減用容量50S,50Nのいずれか一方のみを実装するだけでも、前記第1の実施の形態に比べて、第1及び第2の水平信号線5S,5Nのリセット時に第2の水平信号線5Nの暗信号に重畳されるノイズがより一層低減される。
Even if only one of the
なお、本実施の形態と同様に、前記第2の実施の形態においてノイズ低減用容量50S,50Nを実装してもよい。
As in the present embodiment, the
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
例えば、本発明による固体撮像素子の画素の構成は前述した構成に限定されるものではなく、例えば、図8に示すような画素101を採用してもよい。この画素101は、一般的なCMOS型固体撮像素子の画素と同様に構成されている。すなわち、この画素101は、選択トランジスタ111と、ゲートの電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタ(画素アンプ)112と、リセットトランジスタ113と、転送トランジスタ114と、光電変換部としてのフォトダイオード115と、フローティングディフュージョン116とを有している。
For example, the pixel configuration of the solid-state imaging device according to the present invention is not limited to the above-described configuration, and for example, a
また、前記各実施の形態では、画素1から垂直信号線4に得られる光信号及び暗信号が直接的に蓄積容量CTS,CTNにそれぞれ蓄積されているが、画素1から垂直信号線に得られる光信号及び暗信号を所定の信号処理回路(例えば増幅と相関二重サンプリング処理を行う回路)で適宜処理し、その処理した後に得られる2つの信号(光情報を含む信号と、その信号から差し引かれるべきノイズ成分を含む信号。)を蓄積容量CTS,CTNにそれぞれ蓄積するように構成してもよい。
In each of the above embodiments, the optical signal and the dark signal obtained from the
1 画素
5S 第1の水平信号線
5N 第2の水平信号線
THS 第1の水平信号線リセットトランジスタ
THN 第2の水平信号線リセットトランジスタ
23,23S,23S 外部接続用端子
30S 第1のリセット電位配線
30N 第2のリセット電位配線
50S,50N ノイズ低減用容量
1
Claims (4)
前記画素で光電変換された光情報を含む光信号を伝送する第1の水平信号線と、
前記光信号から差し引くべきノイズ成分を含む差分用信号を伝送する第2の水平信号線と、
前記第1の水平信号線にリセット電位を与える第1の水平信号線リセット部と、
前記第2の水平信号線に前記リセット電位を与える第2の水平信号線リセット部と、
前記第1の水平信号線リセット部へ前記リセット電位を導く第1のリセット電位配線と、
前記第2の水平信号線リセット部へ前記リセット電位を導く第2のリセット電位配線と、
を備え、
前記第1のリセット電位配線と前記第2のリセット電位配線とが、別々に配線されたことを特徴とする固体撮像素子。 A plurality of pixels that are two-dimensionally arranged to photoelectrically convert incident light;
A first horizontal signal line for transmitting an optical signal including optical information photoelectrically converted by the pixel;
A second horizontal signal line for transmitting a differential signal including a noise component to be subtracted from the optical signal;
A first horizontal signal line reset unit for applying a reset potential to the first horizontal signal line;
A second horizontal signal line reset unit for applying the reset potential to the second horizontal signal line;
A first reset potential wiring for guiding the reset potential to the first horizontal signal line reset unit;
A second reset potential wiring for guiding the reset potential to the second horizontal signal line reset unit;
With
The solid-state imaging device, wherein the first reset potential wiring and the second reset potential wiring are separately wired.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007037247A JP2008205659A (en) | 2007-02-17 | 2007-02-17 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007037247A JP2008205659A (en) | 2007-02-17 | 2007-02-17 | Solid-state imaging device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008205659A true JP2008205659A (en) | 2008-09-04 |
Family
ID=39782711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007037247A Pending JP2008205659A (en) | 2007-02-17 | 2007-02-17 | Solid-state imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008205659A (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61288451A (en) * | 1985-06-17 | 1986-12-18 | Toshiba Corp | Arrangement structure for input/output pin of ic package |
JPH0194646A (en) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
JPH0946596A (en) * | 1995-08-02 | 1997-02-14 | Canon Inc | Solid-state image pickup device and image pickup system |
JP2002022497A (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-23 | Olympus Optical Co Ltd | Optical encoder |
JP2004172267A (en) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state imaging device |
JP2005210701A (en) * | 2003-12-25 | 2005-08-04 | Canon Inc | Imaging apparatus |
-
2007
- 2007-02-17 JP JP2007037247A patent/JP2008205659A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61288451A (en) * | 1985-06-17 | 1986-12-18 | Toshiba Corp | Arrangement structure for input/output pin of ic package |
JPH0194646A (en) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
JPH0946596A (en) * | 1995-08-02 | 1997-02-14 | Canon Inc | Solid-state image pickup device and image pickup system |
JP2002022497A (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-23 | Olympus Optical Co Ltd | Optical encoder |
JP2004172267A (en) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state imaging device |
JP2005210701A (en) * | 2003-12-25 | 2005-08-04 | Canon Inc | Imaging apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2019036237A1 (en) | Detection circuit for photo sensor with stacked substrates | |
US9025064B2 (en) | Solid-state imaging device, imaging device, and signal readout method | |
JP5664175B2 (en) | Solid-state imaging device, driving method thereof, and electronic apparatus | |
JP5188275B2 (en) | Solid-state imaging device, driving method thereof, and imaging system | |
JP6555890B2 (en) | Imaging apparatus, imaging system, and driving method of imaging apparatus | |
JP2008028678A (en) | Imaging element | |
JP2008219391A (en) | Optoelectric transducer and image-sensing system using it | |
JP2009194656A (en) | Imaging device, control method of imaging device and imaging system | |
JP5257134B2 (en) | Solid-state imaging device and imaging apparatus including the same | |
JP2008546201A (en) | Amplifier shared pixel with matched coupling capacitance | |
JP2009141631A (en) | Photoelectric conversion device and image pickup device | |
JP2010051538A (en) | Imaging apparatus | |
US20090046187A1 (en) | Solid-state imaging device | |
JP3906202B2 (en) | Solid-state imaging device and imaging system using the same | |
US9462203B2 (en) | CMOS image sensor compatible with electrical signals of CCD image sensor, and image processing system | |
US20150146062A1 (en) | Solid-state imaging device | |
JP6405455B2 (en) | Imaging apparatus, endoscope, and endoscope system | |
JP4347820B2 (en) | Imaging device | |
JP2017188842A (en) | Solid state image pickup device, and image pickup system | |
JP2008205659A (en) | Solid-state imaging device | |
JP6062185B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP2006019343A (en) | Solid-state imaging device | |
WO2016151792A1 (en) | Solid-state image pickup device | |
JP5177198B2 (en) | Physical information acquisition method and physical information acquisition device | |
JP2008206003A (en) | Solid-state imaging device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091222 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101130 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120124 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120522 |