JPH09181982A - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JPH09181982A
JPH09181982A JP7336325A JP33632595A JPH09181982A JP H09181982 A JPH09181982 A JP H09181982A JP 7336325 A JP7336325 A JP 7336325A JP 33632595 A JP33632595 A JP 33632595A JP H09181982 A JPH09181982 A JP H09181982A
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JP
Japan
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horizontal
output circuit
output
signal line
capacitors
Prior art date
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Pending
Application number
JP7336325A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahisa Ueno
貴久 上野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平スイッチトランジスタの閾値電圧Vth
のバラツキに起因して縦筋状の固定パターンノイズが発
生していた。 【解決手段】 画素トランジスタ11から信号が読み出
される垂直信号線13の各々に、動作スイッチトランジ
スタ15(…,15n,15n+1,…)を介して負荷
キャパシタ16(…,16n,16n+1,…)の各一
端を接続するとともに、負荷キャパシタ16(…,16
n,16n+1,…)の各他端と出力回路21の出力端
との間に、水平走査パルス(…,φHn,φHn+1,
…)に応答して順にオン状態となる水平スイッチトラン
ジスタ17(…,17n,17n+1,…)を接続す
る。
(57) Abstract: Threshold voltage Vth of horizontal switch transistor
The vertical streak-shaped fixed pattern noise was generated due to the variation of the. SOLUTION: Each of vertical signal lines 13 from which a signal is read out from a pixel transistor 11 is connected to each of load capacitors 16 (..., 16n, 16n + 1, ...) via operation switch transistors 15 (..., 15n, 15n + 1, ...). One end is connected and the load capacitor 16 (..., 16
n, 16n + 1, ...) Between the other end and the output end of the output circuit 21, horizontal scanning pulses (..., φHn, φHn + 1,
, And horizontal switch transistors 17 (..., 17n, 17n + 1, ...) Which are turned on in sequence are connected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、特に複数個の画素部で発生する信号をキャパシタに
一旦ホールドした後、出力回路を介して外部に出力する
構成の固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device, and more particularly to a solid-state image pickup device having a structure in which signals generated in a plurality of pixel portions are temporarily held in a capacitor and then output to the outside through an output circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に、例えば増幅型固体撮像装置の従
来例の構成を示す。図5において、MOS構造の複数個
の画素トランジスタ11が2次元状に配置されている。
なお、図面には、m行,n列の画素トランジスタを(P
m,n)と示している。これら画素トランジスタ11に
おいて、各ゲート電極が行単位で垂直選択線12に接続
され、各ソース電極が列単位で垂直信号線13に接続さ
れている。また、各ドレイン電極には、電源電圧VDが
供給されている。垂直選択線11には、垂直走査しつつ
各ラインごとに画素情報を順に読み出すための垂直スキ
ャナ14から垂直走査パルスφV(…,φVm,φVm
+1,…)が印加される。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows the configuration of a conventional amplification type solid-state image pickup device. In FIG. 5, a plurality of pixel transistors 11 having a MOS structure are arranged two-dimensionally.
In the drawing, pixel transistors of m rows and n columns (P
m, n). In these pixel transistors 11, each gate electrode is connected to the vertical selection line 12 in row units, and each source electrode is connected to the vertical signal line 13 in column units. A power supply voltage VD is supplied to each drain electrode. A vertical scanning pulse φV (..., φVm, φVm) from the vertical scanner 14 for sequentially reading pixel information for each line while performing vertical scanning is applied to the vertical selection line 11.
+1, ...) is applied.

【0003】一方、垂直信号線13の一端には、各垂直
列ごとに配された動作スイッチであるNchMOSトラ
ンジスタ(以下、動作スイッチトランジスタと称する)
15(…,15n,15n+1,…)のドレイン電極が
接続されている。この動作スイッチトランジスタ15の
ソース電極は、負荷キャパシタ16(…,16n,16
n+1,…)を介して接地されており、そのゲート電極
には動作パルスφOPが印加される。また、動作スイッ
チトランジスタ15のソース電極には、水平スイッチで
あるNchMOSトランジスタ(以下、水平スイッチト
ランジスタと称する)17(…,17n,17n+1,
…)が接続されている。これら水平スイッチトランジス
タ17の各ソース電極は水平信号線18に接続され、そ
のゲート電極は水平選択線19に接続されている。
On the other hand, one end of the vertical signal line 13 is an NchMOS transistor (hereinafter referred to as an operation switch transistor) which is an operation switch arranged in each vertical column.
15 (..., 15n, 15n + 1, ...) Drain electrodes are connected. The source electrode of the operation switch transistor 15 has a load capacitor 16 (..., 16n, 16n).
are grounded via n + 1, ..., And an operation pulse φOP is applied to the gate electrode thereof. Further, the source electrode of the operation switch transistor 15 is an NchMOS transistor (hereinafter, referred to as a horizontal switch transistor) 17 (..., 17n, 17n + 1, which is a horizontal switch).
…) Is connected. Each source electrode of these horizontal switch transistors 17 is connected to a horizontal signal line 18, and its gate electrode is connected to a horizontal selection line 19.

【0004】水平選択線19は、水平スキャナ20に接
続されている。水平信号線18の一端には出力回路21
の入力端が接続されている。出力回路21は、水平信号
線18の一端に反転(−)入力端が接続され、非反転
(+)入力端に所定の基準電圧VBが印加された差動ア
ンプ22と、この差動アンプ22の反転入力端と出力端
との間に接続され、ゲート電極にリセットパルスφRが
印加されるリセットスイッチであるNchMOSトラン
ジスタ(以下、リセットスイッチトランジスタと称す
る)23と、このリセットスイッチトランジスタ23と
並列に接続されたキャパシタ24とからなる積分回路構
成となっており、差動アンプ22の出力端が回路出力端
子25に接続されている。
The horizontal selection line 19 is connected to the horizontal scanner 20. An output circuit 21 is provided at one end of the horizontal signal line 18.
Are connected. The output circuit 21 includes a differential amplifier 22 having an inverting (-) input terminal connected to one end of the horizontal signal line 18 and a predetermined reference voltage VB applied to a non-inverting (+) input terminal, and the differential amplifier 22. Of the NchMOS transistor (hereinafter, referred to as reset switch transistor) 23, which is a reset switch connected between the inverting input terminal and the output terminal of the reset pulse φR and applied to the gate electrode in parallel with the reset switch transistor 23. The integrating circuit is composed of the connected capacitor 24, and the output terminal of the differential amplifier 22 is connected to the circuit output terminal 25.

【0005】上記構成の増幅型固体撮像装置において
は、水平ブランキング期間中に1ライン分の画素トラン
ジスタ11の信号を負荷キャパシタ16(…,16n,
16n+1,…)にサンプルホールドし、その信号を水
平有効期間中に読み出す動作が行われる。すなわち、水
平ブランキング期間において、1ライン分の画素トラン
ジスタ11の信号が動作スイッチトランジスタ15
(…,15n,15n+1,…)を介して各列ごとに負
荷キャパシタ16(…,16n,16n+1,…)に一
旦蓄えられる。
In the amplification type solid-state image pickup device having the above structure, the signal of the pixel transistor 11 for one line is supplied to the load capacitors 16 (..., 16n, ...) During the horizontal blanking period.
16n + 1, ...) is sampled and held, and the signal is read during the horizontal effective period. That is, in the horizontal blanking period, the signal of the pixel transistor 11 for one line is changed to the operation switch transistor 15
It is temporarily stored in the load capacitors 16 (..., 16n, 16n + 1, ...) For each column via (..., 15n, 15n + 1, ...).

【0006】その後の水平有効期間においては、各負荷
キャパシタ16(…,16n,16n+1,…)に蓄積
された電荷を、水平スキャナ20から出力される水平走
査パルス(…,φHn,φHn+1,…)によって各水
平スイッチトランジスタ17(…,17n,17n+
1,…)を順にオンさせることで、水平信号線18を介
して出力回路21に流し込み、電圧に変換して回路出力
端子25から出力する。続いて、次の1ライン分の信号
を読み込むために、出力回路21において、リセットパ
ルスφRに応答してリセットスイッチトランジスタ23
をオンさせ、水平信号線18をリセットする。そして、
各水平スイッチトランジスタ17(…,17n,17n
+1,…)を順にオンさせるごとに、上述した動作を繰
り返して全ての画素の信号を読む。
In the subsequent horizontal effective period, the electric charge accumulated in each load capacitor 16 (..., 16n, 16n + 1, ...) Is output from the horizontal scanner 20 as a horizontal scanning pulse (..., φHn, φHn + 1, ...). Each horizontal switch transistor 17 (..., 17n, 17n +
1, ...) are sequentially turned on to flow into the output circuit 21 through the horizontal signal line 18, are converted into a voltage, and are output from the circuit output terminal 25. Then, in order to read the signal for the next one line, in the output circuit 21, the reset switch transistor 23 responds to the reset pulse φR.
Is turned on to reset the horizontal signal line 18. And
Each horizontal switch transistor 17 (..., 17n, 17n
Each time (+1, ...) Is sequentially turned on, the above-described operation is repeated to read the signals of all pixels.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の増幅型固体撮像装置では、水平スイッチ素子と
して、スイッチの制御系とチャネルの干渉が少ないMO
Sトランジスタを用いているが、MOSトランジスタを
用いた場合には、次のような問題が発生する。すなわ
ち、MOSトランジスタでは閾値電圧Vthのバラツキ
が必ず存在することから、信号読み出し時に、例えばn
番目の水平スイッチトランジスタ17nとn+1番目の
水平スイッチトランジスタ17n+1とでそれらの閾値
電圧Vthが互いに異なるため、たとえn番目の負荷キ
ャパシタ16nとn+1番目の負荷キャパシタ16n+
1とにそれぞれ蓄えられた信号が同一であったとして
も、チャネル下にできる反転電荷の量にバラツキが生じ
る。
However, in the above-described conventional amplification type solid-state image pickup device, the horizontal switching element is an MO that has little interference between the control system of the switch and the channel.
Although the S transistor is used, when the MOS transistor is used, the following problems occur. That is, since there is always a variation in the threshold voltage Vth in the MOS transistor, when the signal is read, for example, n
Since the threshold voltages Vth of the nth horizontal switch transistor 17n and the n + 1th horizontal switch transistor 17n + 1 are different from each other, even if the nth load capacitor 16n and the n + 1th load capacitor 16n +
Even if the signals stored in 1 and 1 are the same, the amount of inversion charges formed under the channel varies.

【0008】これにより、水平信号線18を介して出力
回路21のキャパシタ24に流れ込む電荷がばらつく。
このように、水平スイッチトランジスタ17(…,17
n,17n+1,…)がオン状態になったときに、出力
回路21のキャパシタ24に流れ込む電荷が各トランジ
スタの閾値電圧Vthのバラツキに起因して変動するこ
とから、水平信号線18を介して出力回路21に出力さ
れる信号電圧は垂直列ごとにわずかに異なったものとな
る。したがって、出力回路21の出力電圧Voutは、
垂直列ごとに電位変動を受けたものとなり、そのレベル
にバラツキが生じる。
As a result, the electric charge flowing into the capacitor 24 of the output circuit 21 via the horizontal signal line 18 varies.
In this way, the horizontal switch transistors 17 (..., 17)
(n, 17n + 1, ...) Is turned on, the electric charge flowing into the capacitor 24 of the output circuit 21 fluctuates due to the variation in the threshold voltage Vth of each transistor, and therefore is output via the horizontal signal line 18. The signal voltage output to the circuit 21 is slightly different for each vertical column. Therefore, the output voltage Vout of the output circuit 21 is
The potential changes in each vertical column, and the level varies.

【0009】その結果、外部の信号処理回路(図示せ
ず)において、サンプリングパルスの周期のそれぞれの
サンプリングタイミング(t1,t2,t3,t4,
…)でそのときの出力電圧Voutをサンプリングし、
かつタイミングt1とタイミングt2での出力電圧Vo
utの差分、タイミングt3とタイミングt4での出力
電圧Voutの差分、……を順にとり、これを映像信号
として出力した場合、モニター画面上に、水平スイッチ
トランジスタ17(…,17n,17n+1,…)の各
閾値電圧Vthのバラツキに起因する縦筋状の固定パタ
ーンノイズが発生するという問題があった。
As a result, in the external signal processing circuit (not shown), the sampling timings (t1, t2, t3, t4) of the cycle of the sampling pulse are obtained.
...) is used to sample the output voltage Vout at that time,
And the output voltage Vo at the timing t1 and the timing t2
ut, the difference between the output voltage Vout at the timing t3 and the timing t4, ... Are sequentially output as a video signal, the horizontal switch transistors 17 (..., 17n, 17n + 1, ...) On the monitor screen. There is a problem that vertical stripe-shaped fixed pattern noise is generated due to the variation in each threshold voltage Vth.

【0010】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、水平スイッチトラン
ジスタの閾値電圧Vthが各トランジスタごとに異なる
ことに起因する縦筋状の固定パターンノイズの発生を抑
制することが可能な固体撮像装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to eliminate vertical stripe-shaped fixed pattern noise due to the threshold voltage Vth of a horizontal switch transistor being different for each transistor. It is to provide a solid-state imaging device capable of suppressing the occurrence.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、複数個の画素部と、これら複数個の画素部から信
号が読み出される各信号線に一端が接続された複数個の
キャパシタと、この複数個のキャパシタの各々から上記
信号線を介して供給される信号を受けて外部に出力する
出力回路と、複数個のキャパシタの各他端と出力回路の
出力端との間に接続されかつ走査パルスに応じて順次オ
ン状態となる複数個のスイッチ素子とを備えた構成とな
っている。
A solid-state image pickup device according to the present invention comprises a plurality of pixel portions, and a plurality of capacitors each having one end connected to each signal line from which a signal is read out from the plurality of pixel portions. An output circuit that receives a signal supplied from each of the plurality of capacitors via the signal line and outputs the received signal to the outside, and is connected between each of the other ends of the plurality of capacitors and an output end of the output circuit. It is configured to include a plurality of switch elements that are sequentially turned on in response to a scan pulse.

【0012】上記構成の固体撮像装置では、水平ブラン
キング期間において、複数個のスイッチ素子がオフ状態
のとき、1ライン分の画素部の信号が読み出され、各信
号線を介して複数個のキャパシタにサンプルホールドさ
れる。その後の水平有効期間において、複数個のスイッ
チ素子が走査パルスに応じて順にオンすることで、複数
個のキャパシタに蓄積された各電荷の読み出しを行う。
このとき、複数個のキャパシタは、順次オンする複数個
のスイッチ素子を介して出力回路に対して並列接続とな
る。これにより、サンプルホールド用キャパシタが、電
荷の読み出し時には出力回路の検出用キャパシタとして
作用する。
In the solid-state image pickup device having the above configuration, when a plurality of switch elements are in the off state during the horizontal blanking period, signals of the pixel portion for one line are read out, and a plurality of signals are read out via the respective signal lines. The capacitor is sampled and held. In the subsequent horizontal effective period, the plurality of switch elements are sequentially turned on in response to the scan pulse, so that the charges stored in the plurality of capacitors are read out.
At this time, the plurality of capacitors are connected in parallel to the output circuit via the plurality of switch elements that are sequentially turned on. As a result, the sample-hold capacitor acts as a detection capacitor for the output circuit when reading out the charges.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、例えば増
幅型固体撮像装置に適用された本発明の一実施形態を示
す構成図であり、図中、図5と同等部分には同一符号を
付して示している。図1において、MOS構造の複数個
の画素トランジスタ11が2次元状に配置され、これら
画素トランジスタ11の各ゲート電極が行単位で垂直選
択線12に接続され、各ソース電極が列単位で垂直信号
線13に接続され、各ドレイン電極には電源電圧VDが
供給されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention applied to, for example, an amplification type solid-state imaging device, and in the figure, the same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. In FIG. 1, a plurality of pixel transistors 11 having a MOS structure are two-dimensionally arranged, each gate electrode of these pixel transistors 11 is connected to a vertical selection line 12 in a row unit, and each source electrode is in a vertical signal in a column unit. The power supply voltage VD is supplied to each drain electrode, which is connected to the line 13.

【0014】垂直選択線11には、垂直走査しつつ各ラ
インごとに画素情報を順に読み出すための垂直スキャナ
14から、垂直走査パルスφV(…,φVm,φVm+
1,…)が順に印加される。一方、垂直信号線13の一
端には、各垂直列ごとに配された動作スイッチトランジ
スタ15(…,15n,15n+1,…)のドレイン電
極が接続されている。以上までの構成は、図5に示す従
来の増幅型固体撮像装置の構成と同じである。
A vertical scanning pulse φV (..., φVm, φVm +) is supplied to the vertical selection line 11 from a vertical scanner 14 for sequentially reading pixel information for each line while performing vertical scanning.
1, ...) are sequentially applied. On the other hand, one end of the vertical signal line 13 is connected to the drain electrodes of the operation switch transistors 15 (..., 15n, 15n + 1, ...) Arranged in each vertical column. The configuration so far is the same as the configuration of the conventional amplification type solid-state imaging device shown in FIG.

【0015】動作スイッチトランジスタ15(…,15
n,15n+1,…)の各ソース電極は、負荷キャパシ
タ16(…,16n,16n+1,…)の各一端に接続
されており、そのゲート電極には動作パルスφOPが印
加される。負荷キャパシタ16(…,16n,16n+
1,…)の各他端は、水平信号線18に接続されてい
る。また、負荷キャパシタ16(…,16n,16n+
1,…)の各一端と出力回路21の出力端との間には、
水平スイッチトランジスタ17(…,17n,17n+
1,…)がそれぞれ接続されている。そして、水平スイ
ッチトランジスタ17(…,17n,17n+1,…)
の各ゲート電極は、水平選択線19に接続されている。
Operation switch transistor 15 (..., 15)
Each source electrode of n, 15n + 1, ... Is connected to one end of each of the load capacitors 16 (..., 16n, 16n + 1, ...), and the operation pulse φOP is applied to its gate electrode. Load capacitor 16 (..., 16n, 16n +
The other ends of (1, ...) Are connected to the horizontal signal line 18. In addition, the load capacitors 16 (..., 16n, 16n +
1, ...) Between one end and the output end of the output circuit 21,
Horizontal switch transistor 17 (..., 17n, 17n +
1, ...) are respectively connected. Then, the horizontal switch transistors 17 (..., 17n, 17n + 1, ...)
Each gate electrode of is connected to the horizontal selection line 19.

【0016】水平選択線19は、水平スキャナ20に接
続されている。水平信号線18の一端には出力回路21
の入力端が接続されている。出力回路21は、水平信号
線18の一端に反転(−)入力端が接続され、非反転
(+)入力端に所定の基準電圧VBが印加された差動ア
ンプ22と、この差動アンプ22の反転入力端と出力端
との間に接続され、ゲート電極にリセットパルスφRが
印加されるリセットスイッチトランジスタ23とを備え
た回路構成となっており、差動アンプ22の出力端が回
路出力端子25に接続されている。
The horizontal selection line 19 is connected to the horizontal scanner 20. An output circuit 21 is provided at one end of the horizontal signal line 18.
Are connected. The output circuit 21 includes a differential amplifier 22 having an inverting (-) input terminal connected to one end of the horizontal signal line 18 and a predetermined reference voltage VB applied to a non-inverting (+) input terminal, and the differential amplifier 22. Has a circuit configuration including a reset switch transistor 23 connected between an inverting input terminal and an output terminal of the differential switch 22 and having a gate electrode to which a reset pulse φR is applied. The output terminal of the differential amplifier 22 is a circuit output terminal. 25 is connected.

【0017】次に、上記構成の回路動作について、各動
作に対応した図2および図3の等価回路を参照しつつ説
明する。
Next, the circuit operation of the above configuration will be described with reference to the equivalent circuits of FIGS. 2 and 3 corresponding to each operation.

【0018】先ず、水平ブランキング期間において、図
2(A)に示すように、出力回路21のリセットスイッ
チトランジスタ23がオン(閉)、水平スイッチトラン
ジスタ17(…,17n,17n+1,…)がオフ
(開)の状態で動作スイッチトランジスタ15(…,1
5n,15n+1,…)がオンすることで、1ライン分
の画素トランジスタ11の信号が動作スイッチトランジ
スタ15(…,15n,15n+1,…)を介して各列
ごとに負荷キャパシタ16(…,16n,16n+1,
…)にサンプルホールドされる。
First, in the horizontal blanking period, as shown in FIG. 2A, the reset switch transistor 23 of the output circuit 21 is turned on (closed), and the horizontal switch transistors 17 (..., 17n, 17n + 1, ...) Are turned off. Operation switch transistor 15 (..., 1 in the open state)
5n, 15n + 1, ...) is turned on, the signal of the pixel transistor 11 for one line is passed through the operation switch transistors 15 (..., 15n, 15n + 1, ...) And the load capacitors 16 (..., 16n, ...) For each column. 16n + 1,
...) is sample-held.

【0019】そして、図2(B)に示すように、出力回
路21のリセットスイッチトランジスタ23および動作
スイッチトランジスタ15(…,15n,15n+1,
…)がオフすることで、サンプルホールドが終了する。
この際、スイッチングで発生するノイズを考慮すると、
動作スイッチトランジスタ15を先行してオフし、しか
る後リセットスイッチトランジスタ23をオフする方が
良い。さもないと、出力回路21の入力側の配線、即ち
水平信号線18の電位が安定しないため、後述する出力
回路21でのリセット動作を行えないことになる。
Then, as shown in FIG. 2B, the reset switch transistor 23 and the operation switch transistor 15 (..., 15n, 15n + 1,
...) is turned off, the sample hold ends.
At this time, considering the noise generated by switching,
It is better to turn off the operation switch transistor 15 first, and then turn off the reset switch transistor 23. Otherwise, the potential of the input side wiring of the output circuit 21, that is, the horizontal signal line 18 is not stable, so that the reset operation in the output circuit 21 described later cannot be performed.

【0020】その後の水平有効期間において、図3
(A)に示すように、水平スキャナ20から順に出力さ
れる水平走査パルス(…,φHn,φHn+1,…)に
よって各水平スイッチトランジスタ17(…,17n,
17n+1,…)を順次オンさせることで、各負荷キャ
パシタ16(…,16n,16n+1,…)に蓄積され
た電荷の読み出しを行う。このとき、各負荷キャパシタ
16(…,16n,16n+1,…)は順に、出力回路
21における差動アンプ22の反転入力端と出力端との
間に、各水平スイッチトランジスタ17(…,17n,
17n+1,…)を介して接続されることで、差動アン
プ22と共に積分回路を構成する。
During the subsequent horizontal effective period, FIG.
As shown in (A), the horizontal scanning pulses (..., .phi.Hn, .phi.Hn + 1, ...) That are sequentially output from the horizontal scanner 20 cause the respective horizontal switch transistors 17 (..., 17n ,.
By sequentially turning on 17n + 1, ..., The charge accumulated in each load capacitor 16 (..., 16n, 16n + 1, ...) Is read. At this time, the load capacitors 16 (..., 16n, 16n + 1, ...) In turn, the horizontal switch transistors 17 (..., 17n, ...) Between the inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier 22 in the output circuit 21.
17n + 1, ...), and thus constitutes an integrating circuit together with the differential amplifier 22.

【0021】全ての負荷キャパシタ16(…,16n,
16n+1,…)の電荷の読み出しが終了したら、図3
(B)に示すように、出力回路21におけるリセットス
イッチトランジスタ23をオンし、出力回路21の入力
側の配線、即ち水平信号線18のリセットを行う。リセ
ットが完了したら、リセットスイッチトランジスタ23
をオフする。この読み出し動作およびリセット動作を、
各水平スイッチトランジスタ17(…,17n,17n
+1,…)に対して繰り返すことにより、全画素の情報
の読み出しが行われる。
All load capacitors 16 (..., 16n,
16n + 1, ...
As shown in (B), the reset switch transistor 23 in the output circuit 21 is turned on to reset the wiring on the input side of the output circuit 21, that is, the horizontal signal line 18. When the reset is completed, the reset switch transistor 23
Turn off. This read operation and reset operation
Each horizontal switch transistor 17 (..., 17n, 17n
The information of all pixels is read out by repeating the above for +1, ...

【0022】上述したように、例えば増幅型固体撮像装
置において、画素トランジスタ11から信号が読み出さ
れる垂直信号線13の各々に、動作スイッチトランジス
タ15(…,15n,15n+1,…)を介して負荷キ
ャパシタ16(…,16n,16n+1,…)の各一端
を接続するとともに、負荷キャパシタ16(…,16
n,16n+1,…)の各他端と出力回路21の出力端
との間に水平スイッチトランジスタ17(…,17n,
17n+1,…)を接続する構成としたことにより、V
thバラツキを持つ水平スイッチトランジスタ17
(…,17n,17n+1,…)が、出力回路21の入
力側、即ち水平信号線18に直接に接続されないため、
Vthバラツキに起因する電位変動を受けない出力電圧
Voutを得ることができる。
As described above, for example, in the amplification type solid-state image pickup device, the load capacitor is connected to each of the vertical signal lines 13 from which the signal is read out from the pixel transistor 11 via the operation switch transistors 15 (..., 15n, 15n + 1, ...). 16 (..., 16n, 16n + 1, ...) Are connected to one end of each of the load capacitors 16 (..., 16).
The horizontal switch transistors 17 (..., 17n, ...) Between the other ends of the n, 16n + 1, ...
17n + 1, ...) are connected, so that V
Horizontal switch transistor 17 with th variation
Since (..., 17n, 17n + 1, ...) Is not directly connected to the input side of the output circuit 21, that is, the horizontal signal line 18,
It is possible to obtain the output voltage Vout that is not affected by the potential fluctuation due to the Vth variation.

【0023】また、負荷キャパシタ16(…,16n,
16n+1,…)からの電荷の読み出し時には、負荷キ
ャパシタ16(…,16n,16n+1,…)が、順次
オンする水平スイッチトランジスタ17(…,17n,
17n+1,…)を介して出力回路21の差動アンプ2
2に対して並列接続となり、差動アンプ22と共に積分
回路を構成するため、出力回路21の検出用キャパシタ
として作用する。これにより、出力回路21の本来の検
出用キャパシタ(図5のキャパシタ24)が不要となる
ため、出力回路21の回路構成を簡略化できる。
The load capacitors 16 (..., 16n,
When the charge is read from 16n + 1, ..., The load switch capacitors 16 (..., 16n, 16n + 1 ,.
17n + 1, ...) Via the differential amplifier 2 of the output circuit 21
2 is connected in parallel with the differential amplifier 22 and constitutes an integrating circuit together with the differential amplifier 22, and thus acts as a detection capacitor of the output circuit 21. As a result, the original detection capacitor (capacitor 24 in FIG. 5) of the output circuit 21 is not needed, so that the circuit configuration of the output circuit 21 can be simplified.

【0024】ところで、図3(B)の読み出し動作にお
いて、例えばn番目の負荷キャパシタ16nにホールド
された電荷の読み出しが終了した後、水平スイッチトラ
ンジスタ17nをオフするが、これは次の水平スイッチ
トランジスタ17n+1がオンするまでに行えば良い。
ただし、水平スイッチトランジスタ17にスイッチング
ノイズがあることを考慮すると、リセット動作時におい
て、リセットスイッチトランジスタ23をオフする前ま
でに、水平スイッチトランジスタ17nをオフする方が
好ましい。
In the read operation of FIG. 3B, the horizontal switch transistor 17n is turned off after the charge held in the nth load capacitor 16n has been read, for example. It may be performed before 17n + 1 is turned on.
However, considering that the horizontal switch transistor 17 has switching noise, it is preferable to turn off the horizontal switch transistor 17n before turning off the reset switch transistor 23 during the reset operation.

【0025】ここで、負荷キャパシタ16にホールドさ
れた電荷の読み出し動作について、図4に示すように、
サンプルホールド用の負荷キャパシタ16が2個の場合
を例にとって解析を行う。これは、複数個のキャパシタ
を持つ回路において、読み出されないキャパシタを1つ
の等価回路で置換したものと考えられる。以下、寄生容
量も考慮して回路の解析を行うものとする。
Now, as shown in FIG. 4, the read operation of the charges held in the load capacitor 16 will be described.
Analysis will be performed by taking the case where the number of load capacitors 16 for sample and hold is two as an example. This is considered to be a result of replacing the unread capacitor with a single equivalent circuit in a circuit having a plurality of capacitors. Hereinafter, the circuit will be analyzed in consideration of the parasitic capacitance.

【0026】なお、図4において、Csh1,Csh2
はサンプルホールド用のキャパシタ容量、CP1,CP
2は各サンプルホールド用のキャパシタについている寄
生容量、CBは水平信号線18の配線の寄生容量、Vs
は水平信号線18の初期の電位、ΔVsは読み出し後の
水平信号線18の電位変化分、Voutは差動アンプ2
2の初期の出力電圧、ΔVoutは読み出し後の差動ア
ンプ22の出力の電位変化分、V1,V2は各サンプル
ホールド用のキャパシタにホールドされている電位、G
は差動アンプ22のゲイン、Qsh1,Qsh2,QP
1,QP2,QBはキャパシタ容量Csh1,Csh
2、寄生容量CP1,CP2,CBに蓄積されている電
荷である。
In FIG. 4, Csh1, Csh2
Is the capacitor capacity for sample and hold, CP1, CP
2 is the parasitic capacitance of each sample and hold capacitor, CB is the parasitic capacitance of the wiring of the horizontal signal line 18, Vs
Is the initial potential of the horizontal signal line 18, ΔVs is the potential change of the horizontal signal line 18 after reading, and Vout is the differential amplifier 2
2 is the initial output voltage, ΔVout is the potential change of the output of the differential amplifier 22 after reading, V1 and V2 are the potentials held in the capacitors for sample and hold, and G
Is the gain of the differential amplifier 22, Qsh1, Qsh2, QP
1, QP2, QB are capacitor capacitances Csh1, Csh
2. Charges accumulated in the parasitic capacitances CP1, CP2, CB.

【0027】先ず、読み出し後の差動アンプ22の出力
の電位変化分ΔVoutと、サンプルホールド用のキャ
パシタ容量Csh1にかかっている電圧の関係を示す。
図4の回路では、次の式が成り立っている。
First, the relationship between the potential change ΔVout of the output of the differential amplifier 22 after reading and the voltage applied to the sample-hold capacitor Csh1 is shown.
In the circuit of FIG. 4, the following equation is established.

【数1】 [Equation 1]

【数2】 [Equation 2]

【数3】 (Equation 3)

【0028】これらの式を用いて計算すると、読み出し
後の差動アンプ22の出力の電位変化分ΔVoutは、
次式のようになる。
Calculating using these equations, the potential change ΔVout of the output of the differential amplifier 22 after reading is
It becomes like the following formula.

【数4】 (Equation 4)

【0029】次に、出力回路21におけるリセット動作
の必要性について説明する。読み出し動作後、サンプル
ホールド用キャパシタ容量Csh1にかかっている電圧
は、
Next, the necessity of the reset operation in the output circuit 21 will be described. After the read operation, the voltage applied to the sample-hold capacitor Csh1 is

【数5】 である。(Equation 5) It is.

【0030】ここで、差動アンプ22のゲインGが有限
であるため、水平スイッチトランジスタ17をオフした
後、サンプルホールド用キャパシタ容量Csh1にかか
っている電圧は、初期状態に比べ変化する。すなわち、
読み出し動作を行うと、差動アンプ22への入力の配
線、即ち水平信号線18の電位が変わってしまい、この
まま次のビットの読み出し動作を行うと、出力電圧Vo
utは本来の値とは異なったものとなってしまう。そこ
で、次の垂直列の信号を読み出すために、差動アンプ2
2の入力電位のリセットを行い、初期状態に戻す必要が
ある。
Since the gain G of the differential amplifier 22 is finite, the voltage applied to the sample-hold capacitor capacitance Csh1 after the horizontal switch transistor 17 is turned off changes as compared with the initial state. That is,
When the read operation is performed, the potential of the wiring of the input to the differential amplifier 22, that is, the potential of the horizontal signal line 18 is changed.
ut will be different from the original value. Therefore, in order to read the signal of the next vertical column, the differential amplifier 2
It is necessary to reset the input potential of 2 and return to the initial state.

【0031】なお、上記実施形態では、出力回路21に
おいて、リセットスイッチトランジスタ23を差動アン
プ22の反転入力端と出力端との間に接続するように構
成したが、その接続位置はここに限定されるものではな
く、差動アンプ22の反転入力端と他の電源、例えばV
B電源との間に接続する構成であっても良く、要は、リ
セット動作によって差動アンプ22の入力側の配線、即
ち水平信号線18の電位を安定化できる構成であれば良
いのである。
In the above embodiment, in the output circuit 21, the reset switch transistor 23 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier 22, but the connecting position is limited to this. However, the inverting input terminal of the differential amplifier 22 and another power source, for example, V
The configuration may be such that it is connected to the B power supply, and the point is that it is possible to stabilize the potential on the input side wiring of the differential amplifier 22, that is, the horizontal signal line 18 by the reset operation.

【0032】また、上記実施形態においては、増幅型固
体撮像装置に適用した場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、複数個の画素部で発生する信
号をキャパシタに一旦ホールドした後、出力回路を介し
て外部に出力する構成の固体撮像装置全般に適用し得る
ものである。
Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the amplification type solid-state image pickup device has been described. However, the present invention is not limited to this, and after the signals generated in a plurality of pixel portions are temporarily held in the capacitors. The present invention can be applied to all solid-state imaging devices configured to output to the outside via an output circuit.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数個の画素部から信号が読み出される各信号線に複数
個のキャパシタの各一端を接続するとともに、複数個の
キャパシタの各他端と出力回路の出力端との間に、走査
パルスに応じて順次オン状態となる複数個のスイッチ素
子をそれぞれ接続し、出力回路の入力側には閾値電圧の
バラツキを持つスイッチ素子が介在させない構成とした
ことにより、当該バラツキに起因する電位変動を受けな
い出力電圧を得ることができるので、スイッチ素子の閾
値電圧が各スイッチ素子ごとに異なることに起因する縦
筋状の固定パターンノイズの発生を抑制できることにな
る。
As described above, according to the present invention,
One end of each of the plurality of capacitors is connected to each signal line from which the signals are read out from the plurality of pixel portions, and the other end of each of the plurality of capacitors is connected to the output end of the output circuit in response to the scanning pulse. By connecting a plurality of switching elements that are in the ON state one after another, and not including a switching element with a variation in threshold voltage on the input side of the output circuit, an output that is not affected by potential variation due to the variation is output. Since the voltage can be obtained, it is possible to suppress the generation of vertical streak-shaped fixed pattern noise due to the threshold voltage of the switch element being different for each switch element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】各動作説明のための等価回路図(その1)であ
る。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram (1) for explaining each operation.

【図3】各動作説明のための等価回路図(その2)であ
る。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram (No. 2) for explaining each operation.

【図4】回路の解析を行うための等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram for analyzing a circuit.

【図5】従来例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 画素トランジスタ 12 垂直選択線 13 垂直信号線 14 垂直スキャナ 15 (…,15n,15n+1,…) 動作スイッチ
トランジスタ 16 (…,16n,16n+1,…) 負荷キャパシ
タ 17 (…,17n,17n+1,…) 水平スイッチ
トランジスタ 18 水平信号線 20 水平スキャナ 21 出力回路 22 差動アンプ 23 リセットスイッチトランジスタ
11 Pixel transistor 12 Vertical selection line 13 Vertical signal line 14 Vertical scanner 15 (..., 15n, 15n + 1, ...) Operation switch transistor 16 (..., 16n, 16n + 1, ...) Load capacitor 17 (..., 17n, 17n + 1, ...) Horizontal Switch transistor 18 Horizontal signal line 20 Horizontal scanner 21 Output circuit 22 Differential amplifier 23 Reset switch transistor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数個の画素部と、 前記複数個の画素部から信号が読み出される各信号線に
一端が接続された複数個のキャパシタと、 前記複数個のキャパシタの各々から前記信号線を介して
供給される信号を受けて外部に出力する出力回路と、 前記複数個のキャパシタの各他端と前記出力回路の出力
端との間に接続されかつ走査パルスに応じて順次オン状
態となる複数個のスイッチ素子とを備えたことを特徴と
する固体撮像装置。
1. A plurality of pixel units, a plurality of capacitors each having one end connected to each signal line from which a signal is read from the plurality of pixel units, and a signal line from each of the plurality of capacitors. An output circuit that receives a signal supplied via the output circuit and outputs the signal to the outside, and is connected between each of the other ends of the plurality of capacitors and the output end of the output circuit and sequentially turned on in response to a scan pulse. A solid-state imaging device comprising a plurality of switch elements.
【請求項2】 前記出力回路は、反転入力端が前記信号
線の一端に接続されかつ非反転入力端に所定の基準電圧
が印加された差動アンプと、リセットパルスに応答して
前記信号線の電位をリセットするリセットスイッチとか
らなることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
2. The output circuit includes a differential amplifier having an inverting input terminal connected to one end of the signal line and a predetermined reference voltage applied to a non-inverting input terminal, and the signal line in response to a reset pulse. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a reset switch that resets the potential of the.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004236301A (en) * 2003-01-10 2004-08-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid-state imaging device and camera
JP2023127108A (en) * 2022-03-01 2023-09-13 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device

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