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JP5841356B2 - Solid-state imaging device, control method for solid-state imaging device, and imaging device - Google Patents
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Solid-state imaging device, control method for solid-state imaging device, and imaging device Download PDF

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Description

本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の制御方法、および撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, a control method for a solid-state imaging device, and an imaging device.

近年、固体撮像装置としてCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)型固体撮像装置(以下、「MOS型固体撮像装置」という)が注目され、実用化されている。
このMOS型固体撮像装置は、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)型固体撮像装置と異なり、単一電源で駆動することが可能である。また、CCD型固体撮像装置では、専用の製造プロセスを必要とするのに対し、MOS型固体撮像装置は、他のLSIと同じ製造プロセスを用いて製造することができることからSOC(System On Chip)への対応が容易であり、固体撮像装置の多機能化を可能としている。
また、MOS型固体撮像装置は、各画素に増幅回路を備えることによって画素内で信号電荷を増幅しているため、信号の伝達経路からのノイズの影響を受けづらい構成になっている。さらに、各画素の信号電荷を選択して取り出す(選択方式)ことが可能であり、原理上、信号の蓄積時間や読み出し順序を画素毎に自由に制御することができるという特徴がある。
In recent years, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) solid-state imaging devices (hereinafter referred to as “MOS-type solid-state imaging devices”) have attracted attention and have been put to practical use as solid-state imaging devices.
Unlike a CCD (Charge Coupled Device) type solid-state imaging device, this MOS type solid-state imaging device can be driven by a single power source. In addition, while a CCD type solid-state imaging device requires a dedicated manufacturing process, a MOS type solid-state imaging device can be manufactured using the same manufacturing process as other LSIs, so that the SOC (System On Chip). The solid-state imaging device can be made multifunctional.
In addition, since the MOS solid-state imaging device amplifies signal charges in each pixel by providing an amplification circuit in each pixel, the MOS-type solid-state imaging device is configured not to be affected by noise from a signal transmission path. Further, the signal charge of each pixel can be selected and taken out (selection method), and in principle, the signal accumulation time and readout order can be freely controlled for each pixel.

従来から、一般的なMOS型固体撮像装置(以下、「固体撮像装置」ともいう)の露光方式として、ライン露光方式と、グローバル露光方式とが知られている。ライン露光方式は、固体撮像装置内に2次元に配列された多数の画素を、行毎に異なるタイミングで露光する。そして、ある単位の行の露光を行った後に、その行の画素内の光電変換素子が発生した信号電荷を順次読み出すことによって、被写体の映像信号を得る方式である。ライン露光方式の場合、行単位で露光と読出しとを連続して行うことが可能である。このため、光電変換素子が発生した信号電荷を蓄積する蓄積部で発生するノイズの影響を最小限に抑えた状態で、被写体の映像信号を得ることができる。しかし、ライン露光方式で移動する被写体を撮影した場合には、行毎で露光のタイミングが異なることに起因して、被写体を正しく撮像することができない。すなわち、ライン露光方式では、被写体が移動する方向によっては、被写体が歪曲した映像が得られてしまうという不具合が発生する。   Conventionally, a line exposure method and a global exposure method are known as exposure methods for a general MOS solid-state image pickup device (hereinafter also referred to as “solid-state image pickup device”). In the line exposure method, a large number of pixels arranged two-dimensionally in the solid-state imaging device are exposed at different timings for each row. In this method, a video signal of a subject is obtained by sequentially reading out signal charges generated by photoelectric conversion elements in pixels in the row after performing exposure of a certain row. In the case of the line exposure method, exposure and reading can be continuously performed in units of rows. For this reason, the video signal of the subject can be obtained in a state where the influence of noise generated in the storage unit that stores the signal charge generated by the photoelectric conversion element is minimized. However, when a subject moving with the line exposure method is photographed, the subject cannot be imaged correctly because the exposure timing differs for each row. That is, in the line exposure method, there is a problem that an image in which the subject is distorted is obtained depending on the moving direction of the subject.

一方、グローバル露光方式は、固体撮像装置内に2次元に配列された全ての画素を、同時のタイミングで露光する方式である。グローバル露光方式の場合は、全ての画素が同時のタイミングで露光を行うため、移動する被写体を撮影する際にも、歪曲した映像が得られてしまうという不具合が発生することはない。しかし、グローバル露光方式では、全ての画素の露光を行った後に、画素内の光電変換素子が発生した信号電荷を順次読み出すため、露光が終了してから信号電荷の読み出しを開始するまでに時間を要する画素では、蓄積部で発生するノイズの影響を抑えることが困難である。このため、グローバル露光方式の固体撮像装置では、ライン露光方式の固体撮像装置に比べて、ノイズの多い映像信号が得られる場合が多い。   On the other hand, the global exposure method is a method in which all pixels arranged two-dimensionally in the solid-state imaging device are exposed at the same timing. In the case of the global exposure method, since all the pixels are exposed at the same timing, there is no problem that a distorted image is obtained even when a moving subject is photographed. However, in the global exposure method, after all the pixels are exposed, the signal charges generated by the photoelectric conversion elements in the pixels are sequentially read out, so it takes time to start reading the signal charges after the exposure is completed. In the required pixel, it is difficult to suppress the influence of noise generated in the storage unit. For this reason, a global exposure type solid-state imaging device often provides a noisy video signal as compared to a line exposure type solid-state imaging device.

グローバル露光方式の固体撮像装置では、上述したような蓄積部で発生するノイズの影響を抑圧する回路を固体撮像装置に付加することによって、グローバル露光方式を採用した固体撮像装置でも、ノイズの影響を最小限に抑えた映像信号を得ることができる。しかしながら、このようなノイズの影響を抑圧する回路を固体撮像装置に付加することによって、固体撮像装置の全体の面積が増加し、固体撮像装置自体が大型化してしまうという問題が発生する。   In the global exposure type solid-state imaging device, by adding a circuit for suppressing the influence of noise generated in the storage unit as described above to the solid-state imaging device, even in the solid-state imaging device adopting the global exposure method, the influence of noise is reduced. A video signal that is minimized can be obtained. However, by adding a circuit that suppresses the influence of such noise to the solid-state imaging device, there is a problem that the entire area of the solid-state imaging device increases and the solid-state imaging device itself increases in size.

このような問題を解決するための技術として、例えば、特許文献1のように、MOS型固体撮像装置の画素回路部を画素回路チップとして作製し、一方信号処理部を信号処理チップとして作製し、別々に作製したこれらのチップを重ねる方法が開示されている。特許文献1で開示された技術では、別々に作製した画素回路チップと信号処理チップとを、バンプを介して接続している。   As a technique for solving such a problem, for example, as in Patent Document 1, a pixel circuit unit of a MOS type solid-state imaging device is manufactured as a pixel circuit chip, while a signal processing unit is manufactured as a signal processing chip, A method of stacking these separately manufactured chips is disclosed. In the technique disclosed in Patent Document 1, a separately manufactured pixel circuit chip and a signal processing chip are connected via bumps.

特開2006−49361号公報JP 2006-49361 A

ところで、MOS型固体撮像装置に高輝度の光が入射すると、以下のような2つの不具合が発生することが知られている。1つは、高輝度の光が入射した画素は、黒色のレベルに相当する画素信号を出力してしまうという不具合である。以下、この現象を、「黒沈み現象」と呼ぶ。もう1つは、高輝度の光が入射した画素と同じ行に配列された画素から出力される画素信号は、被写体を露光した本来のレベルの画素信号よりも明るいレベルの画素信号を出力してしまうという不具合である。これにより、被写体の映像信号に横筋が現れてしまう。以下、この現象を、「横筋現象」と呼ぶ。   By the way, it is known that the following two problems occur when high-intensity light is incident on the MOS type solid-state imaging device. One problem is that a pixel on which high-intensity light is incident outputs a pixel signal corresponding to a black level. Hereinafter, this phenomenon is referred to as “black sun phenomenon”. The other is that the pixel signal output from the pixel arranged in the same row as the pixel to which the high-intensity light is incident is a pixel signal that is brighter than the original pixel signal that exposed the subject. It is a malfunction that ends. As a result, horizontal stripes appear in the video signal of the subject. Hereinafter, this phenomenon is referred to as a “lateral stripe phenomenon”.

上述のような高輝度光による黒沈み現象や横筋現象は、画素回路チップに対策回路を付加することによって抑圧することができる。しかしながら、特許文献1で開示されたようなチップを接合する方法を採用したMOS型固体撮像装置の場合、画素回路チップと信号処理チップとを接続する箇所、すなわち、バンプの箇所の全てに対策回路を設ける必要がある。このため、画素回路チップの面積の増大を避けることができない。さらに、画素回路チップ内に対策回路を設けることによって、画素回路チップ内における画素の面積占有率が減少してしまう。これにより、画素のダイナミックレンジの減少や、画素の回路ノイズが増大し、被写体の映像信号(画像)の劣化を引き起こしてしまうという問題がある。   The black sun phenomenon and the horizontal stripe phenomenon due to the high luminance light as described above can be suppressed by adding a countermeasure circuit to the pixel circuit chip. However, in the case of a MOS type solid-state imaging device that employs a method of joining chips as disclosed in Patent Document 1, a countermeasure circuit is provided at all the locations where the pixel circuit chip and the signal processing chip are connected, that is, at the bump locations. It is necessary to provide. For this reason, an increase in the area of the pixel circuit chip cannot be avoided. Further, by providing the countermeasure circuit in the pixel circuit chip, the area occupation ratio of the pixels in the pixel circuit chip is reduced. As a result, there is a problem in that the dynamic range of the pixel is reduced, circuit noise of the pixel is increased, and the video signal (image) of the subject is deteriorated.

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、複数枚のチップを接続することによって構成される固体撮像装置において、高輝度の光が入射した場合でも、ノイズの少ない良好なグローバル露光方式の画像を取得することができる固体撮像装置、固体撮像装置の制御方法、および撮像装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made on the basis of the above-mentioned problem recognition, and in a solid-state imaging device configured by connecting a plurality of chips, even when high-intensity light is incident, it has good noise and good global An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of acquiring an exposure-type image, a control method for the solid-state imaging device, and an imaging device.

上記の課題を解決するため、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置であって、当該固体撮像装置が有する画素部は、前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備し、画素信号を発生する画素と、前記画素信号を前記第2の基板に供給する信号線と、前記第2の基板に含まれ、前記信号線を経由して供給された前記画素信号を蓄積する信号蓄積回路と、前記第2の基板に含まれ、前記信号蓄積回路に蓄積された前記画素信号を出力する出力回路と、前記第2の基板に含まれ、前記画素号の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップするクリップ回路と、を有する。 In order to solve the above-described problem, a solid-state imaging device according to an aspect of the present invention includes a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate, and the first substrate and the second substrate. A solid-state imaging device that is electrically connected to a substrate, wherein a pixel portion included in the solid-state imaging device is included in the first substrate, includes a photoelectric conversion element, and generates a pixel signal ; a signal line for supplying to said second substrate a No. field Motoshin, included in the second substrate, a signal storage circuit for storing the pixel signals supplied via the signal line, the second included in the substrate, and an output circuit for outputting the pixel signal stored in the signal storage circuit, included in the second substrate, the voltage of the pixel No. signal is clipped so as not fall below a predetermined voltage It has a clip circuit which, the.

また、本発明のある態様に係る固体撮像装置の制御方法は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置の制御方法であって、当該固体撮像装置が有する画素部の前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素で発生した画素信号を前記第2の基板に供給する信号線に出力させるステップと、前記第2の基板に含まれる信号蓄積回路に、前記信号線を経由して供給された前記画素信号を蓄積させるステップと、前記第2の基板に含まれる出力回路から、前記信号蓄積回路に蓄積された前記画素信号を出力させるステップと、前記第2の基板に含まれるクリップ回路、前記画素号の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップさせるステップと、を含む。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a solid-state imaging device, wherein the first substrate and the second substrate are connected by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate. A method for controlling a solid-state imaging device to be electrically connected, the pixel signal generated in a pixel including a photoelectric conversion element included in the first substrate of a pixel portion included in the solid-state imaging device being the second Outputting to a signal line supplied to the substrate; storing a pixel signal supplied via the signal line in a signal storage circuit included in the second substrate; and an output circuit included, the step of outputting the pixel signals accumulated in the signal accumulating circuit, a clip circuit included in the second substrate, so that the voltage of the pixel No. signal is not below the predetermined voltage To clip to Tsu including and up, the.

また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する撮像装置であって、当該撮像装置が有する画素部は、前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備し、画素信号を発生する画素と、前記画素信号を前記第2の基板に供給する信号線と、前記第2の基板に含まれ、前記信号線を経由して供給された前記画素信号を蓄積する信号蓄積回路と、前記第2の基板に含まれ、前記信号蓄積回路に蓄積された前記画素信号を出力する出力回路と、前記第2の基板に含まれ、前記画素号の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップするクリップ回路と、を有する。 An imaging device according to an aspect of the present invention electrically connects the first substrate and the second substrate by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate. an imaging apparatus for a pixel portion of the imaging apparatus has, the included in the first substrate, comprising a photoelectric conversion element, and a pixel for generating the pixel signal, the second of the picture No. Motoshin A signal line supplied to the substrate, a signal storage circuit included in the second substrate and storing the pixel signal supplied via the signal line, and a signal storage circuit included in the second substrate. an output circuit for outputting the pixel signals stored in the circuit, included in the second substrate, the voltage of the pixel No. signal has and a clipping circuit which clips so as not fall below a predetermined voltage.

また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置であって、当該固体撮像装置が有する画素部は、前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素と、前記画素に接続される第1の信号線と、前記第2の基板に含まれ、一端が、前記第1の信号線に接続されるトランジスタと、前記第2の基板に含まれ、前記第1の信号線に接続される容量と、前記容量に接続される第2の信号線と、を有し、前記トランジスタは、前記第1の信号線の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップする。 Further, the solid-state imaging equipment in accordance with aspects of the present invention, the connecting portion for electrically connecting the first substrate and the second substrate, electrically and said second substrate and said first substrate The pixel unit included in the solid-state imaging device is included in the first substrate, includes a pixel including a photoelectric conversion element, and a first signal line connected to the pixel. , A transistor included in the second substrate and having one end connected to the first signal line, a capacitor included in the second substrate and connected to the first signal line, and the capacitor And the transistor clips so that the voltage of the first signal line does not become a predetermined voltage or less.

また、本発明のある態様に係る固体撮像装置の制御方法は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置の制御方法であって、当該固体撮像装置が有する画素部の前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素で発生した信号を、前記画素に接続される第1の信号線に出力させるステップと、前記第2の基板に含まれ、前記第1の信号線に接続される容量に、前記第1の信号線に出力された信号を蓄積させるステップと、前記容量に接続される第2の信号線に蓄積した信号を出力させるステップと、を含み、前記第2の基板に含まれ、一端が、前記第1の信号線に接続されるトランジスタによって、前記第1の信号線の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップさせるステップを、さらに含む。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a solid-state imaging device, wherein the first substrate and the second substrate are connected by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate. A method for controlling an electrically connected solid-state imaging device, wherein a signal generated in a pixel including a photoelectric conversion element included in the first substrate of a pixel portion included in the solid-state imaging device is connected to the pixel And outputting to the first signal line, and storing the signal output to the first signal line in a capacitor included in the second substrate and connected to the first signal line. And a step of outputting a signal accumulated in a second signal line connected to the capacitor, the transistor being included in the second substrate and having one end connected to the first signal line The voltage of the first signal line is equal to or lower than a predetermined voltage The step of clipping so as not, further comprising.

また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する撮像装置であって、当該撮像装置が有する画素部は、前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素と、前記画素に接続される第1の信号線と、前記第2の基板に含まれ、一端が、前記第1の信号線に接続されるトランジスタと、前記第2の基板に含まれ、前記第1の信号線に接続される容量と、前記容量に接続される第2の信号線と、を有し、前記トランジスタは、前記第1の信号線の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップする。 An imaging device according to an aspect of the present invention electrically connects the first substrate and the second substrate by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate. The pixel unit included in the imaging device is included in the first substrate and includes a pixel including a photoelectric conversion element, a first signal line connected to the pixel, and the second One end of which is connected to the first signal line , one end of which is connected to the first signal line, and one end of the transistor connected to the first signal line. A second signal line, and the transistor clips so that a voltage of the first signal line does not become a predetermined voltage or less.

本発明の実施形態によるデジタルカメラの概略構成を示したブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a digital camera according to an embodiment of the present invention. 本実施形態によるイメージセンサの概略構成を示した概観図である。1 is an overview diagram illustrating a schematic configuration of an image sensor according to an embodiment. 本実施形態のイメージセンサ内の画素チップの概略構成を示した回路図である。It is a circuit diagram showing a schematic configuration of a pixel chip in the image sensor of the present embodiment. 本実施形態のイメージセンサ内の画素信号処理チップの概略構成を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed schematic structure of the pixel signal processing chip in the image sensor of this embodiment. 本実施形態のイメージセンサに備えた画素チップ内の単位画素の概略構成を示した回路図である。It is a circuit diagram showing a schematic configuration of a unit pixel in a pixel chip provided in the image sensor of the present embodiment. 本実施形態のイメージセンサに備えた画素信号処理チップ内の単位画素メモリの概略構成を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed schematic structure of the unit pixel memory in the pixel signal processing chip with which the image sensor of this embodiment was equipped. 本実施形態のイメージセンサに高輝度光が入射してない場合の各駆動のタイミングを示したタイミングチャートである。It is a timing chart showing the timing of each drive when high brightness light is not incident on the image sensor of the present embodiment. 本実施形態のイメージセンサのリセット期間に高輝度光が入射した場合の各駆動のタイミングを示したタイミングチャートである。6 is a timing chart showing the timing of each drive when high-luminance light is incident during the reset period of the image sensor of the present embodiment. 本実施形態のイメージセンサのリセット期間に高輝度光が入射した場合の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect when high-intensity light injects during the reset period of the image sensor of this embodiment. 本実施形態のイメージセンサの転送期間に高輝度光が入射した場合の各駆動のタイミングを示したタイミングチャートである。6 is a timing chart showing the timing of each drive when high-luminance light is incident during the transfer period of the image sensor of the present embodiment. 本実施形態のイメージセンサの転送期間に高輝度光が入射した場合の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect when high-intensity light injects during the transfer period of the image sensor of this embodiment. 本実施形態のイメージセンサにおける高輝度光による横筋現象の抑圧に関連する画素信号処理チップ内の単位画素メモリの概略構成の一例を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed an example of schematic structure of the unit pixel memory in the pixel signal processing chip relevant to suppression of the horizontal stripe phenomenon by the high-intensity light in the image sensor of this embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明は、例示のために特定の詳細な内容が含まれている。しかし、当業者であれば、以下に説明する詳細な内容に様々な変更を加えた場合であっても、本発明の範囲を超えないことは理解できるであろう。従って、以下に説明する本発明の例示的な実施形態は、権利を請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description includes specific details for illustrative purposes. However, those skilled in the art will understand that even if various modifications are made to the detailed contents described below, the scope of the present invention is not exceeded. Accordingly, the exemplary embodiments of the invention described below are set forth without loss of generality or limitation to the claimed invention. .

図1は、本実施形態によるデジタルカメラ(例えば、一眼レフデジタルカメラ)の概略構成を示したブロック図である。ここに示した各構成要素は、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子で実現することができ、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるものであるが、ここでは、これらの連携によって実現される機能ブロックとして示している。従って、これらの機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェアの組合せによって、様々な形式で実現できるということは、当業者には理解できるであろう。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a digital camera (for example, a single-lens reflex digital camera) according to the present embodiment. Each component shown here can be realized in terms of hardware by elements such as a CPU and a memory of a computer, and in terms of software, it can be realized by a computer program. These are shown as functional blocks realized by these linkages. Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.

図1に示したデジタルカメラ1は、レンズユニット部2、イメージセンサ3、発光装置4、メモリ5、記録装置6、表示装置7、画像信号処理回路8、レンズ制御装置9、イメージセンサ制御装置10、発光制御装置11、カメラ制御装置12から構成される。なお図1に示したデジタルカメラ1は、イメージセンサ3を遮光するためのメカニカルシャッタを搭載せず、全画素同時に露光するグローバル露光を行うデジタルカメラである。   A digital camera 1 shown in FIG. 1 includes a lens unit 2, an image sensor 3, a light emitting device 4, a memory 5, a recording device 6, a display device 7, an image signal processing circuit 8, a lens control device 9, and an image sensor control device 10. , A light emission control device 11 and a camera control device 12. The digital camera 1 shown in FIG. 1 is a digital camera that does not have a mechanical shutter for shielding the image sensor 3 and performs global exposure that exposes all pixels simultaneously.

レンズユニット部2は、レンズ制御装置9によってズーム、フォーカス、絞りなどが駆動制御され、被写体像をイメージセンサ3に結像させる。
イメージセンサ3は、イメージセンサ制御装置10によって駆動、制御され、レンズユニット部2を介してイメージセンサ3に入射した被写体光を画像信号に変換するMOS型固体撮像装置である。以下の説明において、イメージセンサという場合には、MOS型固体撮像装置を示すこととする。なお、このイメージセンサ3に関する詳細な説明は、後述する。
発光装置4は、発光制御装置11によって駆動、制御され、発光装置4から発せられる光を被写体に当てることにより、被写体から反射する光を調節するストロボやフラッシュなどの装置である。
The lens unit 2 is driven and controlled by the lens control device 9 such as zoom, focus, and diaphragm, and forms a subject image on the image sensor 3.
The image sensor 3 is a MOS solid-state imaging device that is driven and controlled by the image sensor control device 10 and converts subject light incident on the image sensor 3 through the lens unit 2 into an image signal. In the following description, an image sensor refers to a MOS type solid-state imaging device. A detailed description of the image sensor 3 will be described later.
The light-emitting device 4 is a device such as a strobe or a flash that is driven and controlled by the light-emission control device 11 and adjusts the light reflected from the subject by applying the light emitted from the light-emitting device 4 to the subject.

画像信号処理回路8は、イメージセンサ3から出力された画像信号に対して、信号の増幅、画像データへの変換および各種の補正、画像データの圧縮などの処理を行う。なお、画像信号処理回路8は、各処理における画像データの一時記憶手段としてメモリ5を利用する。
記録装置6は、半導体メモリなどの着脱可能な記録媒体であり、画像データの記録または読み出しを行う。
表示装置7は、イメージセンサ3に結像され、画像信号処理回路8によって処理された画像データ、または記録装置6から読み出された画像データに基づく画像を表示する液晶などの表示装置である。
The image signal processing circuit 8 performs processing such as signal amplification, conversion to image data, various corrections, and image data compression on the image signal output from the image sensor 3. The image signal processing circuit 8 uses the memory 5 as temporary storage means for image data in each process.
The recording device 6 is a detachable recording medium such as a semiconductor memory, and records or reads image data.
The display device 7 is a display device such as a liquid crystal that displays an image based on the image data imaged on the image sensor 3 and processed by the image signal processing circuit 8 or the image data read from the recording device 6.

カメラ制御装置12は、デジタルカメラ1の全体の制御を行う制御装置である。また、カメラ制御装置12は、イメージセンサ制御装置10と発光制御装置11とを制御することによって、イメージセンサ3と、発光装置4とを協調制御する。   The camera control device 12 is a control device that performs overall control of the digital camera 1. In addition, the camera control device 12 controls the image sensor control device 10 and the light emission control device 11 to cooperatively control the image sensor 3 and the light emission device 4.

次に、本実施形態のイメージセンサ3について説明する。図2は、本実施形態によるイメージセンサ3の概略構成を示した概観図である。図2において、イメージセンサ3は、画素チップ31、画素信号処理チップ32、チップ接続部33、外部配線接続部34から構成される。   Next, the image sensor 3 of this embodiment will be described. FIG. 2 is an overview diagram showing a schematic configuration of the image sensor 3 according to the present embodiment. In FIG. 2, the image sensor 3 includes a pixel chip 31, a pixel signal processing chip 32, a chip connection unit 33, and an external wiring connection unit 34.

画素チップ31は、後述する光電変換部を含む画素が2次元状に配列され、入射した被写体光を電気信号に変換するチップである。画素チップ31は、画素信号処理チップ32から送信された信号によって駆動、制御される。そして、画素チップ31は、変換した電気信号を画素信号処理チップ32に送信する。
画素信号処理チップ32は、画素チップ31から送信されてきた電気信号の一時的な記憶や、電気信号に対する簡単な演算などの処理を行うチップである。また、画素信号処理チップ32は、画素チップ31を駆動、制御するための信号を画素チップ31に送信する。
The pixel chip 31 is a chip in which pixels including a photoelectric conversion unit, which will be described later, are two-dimensionally arranged and converts incident subject light into an electrical signal. The pixel chip 31 is driven and controlled by a signal transmitted from the pixel signal processing chip 32. Then, the pixel chip 31 transmits the converted electric signal to the pixel signal processing chip 32.
The pixel signal processing chip 32 is a chip that performs temporary storage of the electrical signal transmitted from the pixel chip 31 and processing such as simple calculation on the electrical signal. The pixel signal processing chip 32 transmits a signal for driving and controlling the pixel chip 31 to the pixel chip 31.

チップ接続部33は、画素チップ31と画素信号処理チップ32とを電気的に接続するための接続部である。チップ接続部33は、例えば、蒸着法、めっき法で作製されるバンプなどを用いる。なお、画素チップ31と画素信号処理チップ32との間に存在する空間には、接着剤などの絶縁部材を充填させてもよい。画素チップ31と画素信号処理チップ32とは、チップ接続部33を介して信号の送受信を行う。   The chip connection unit 33 is a connection unit for electrically connecting the pixel chip 31 and the pixel signal processing chip 32. For the chip connection portion 33, for example, bumps produced by vapor deposition or plating are used. Note that the space existing between the pixel chip 31 and the pixel signal processing chip 32 may be filled with an insulating member such as an adhesive. The pixel chip 31 and the pixel signal processing chip 32 transmit and receive signals via the chip connection unit 33.

外部配線接続部34は、イメージセンサ3と他のブロックを電気的に接続するための接続部である。外部配線接続部34を介して、イメージセンサ3の入出力信号を、デジタルカメラ1内の他の構成要素(ブロック)と送受信する。例えば、イメージセンサ3を保護するためのパッケージ(図示せず)と、外部配線接続部34とをワイヤで接続し、パッケージの外にイメージセンサ3の入出力信号を送受信する構成などが考えられる。   The external wiring connection part 34 is a connection part for electrically connecting the image sensor 3 and another block. The input / output signals of the image sensor 3 are transmitted / received to / from other components (blocks) in the digital camera 1 via the external wiring connection unit 34. For example, a configuration in which a package (not shown) for protecting the image sensor 3 and the external wiring connection portion 34 are connected by a wire and input / output signals of the image sensor 3 are transmitted / received outside the package is conceivable.

本実施形態のイメージセンサ3では、画素チップ31内の全ての画素を同時に露光するグローバル露光を行い、入射した被写体光を変換した電気信号を画素信号処理チップ32に送信する。そして、画素信号処理チップ32は、画素チップ31から送信されてきた電気信号の一時的な記憶し、外部配線接続部34から順次、イメージセンサ3の外部に出力する。   In the image sensor 3 of the present embodiment, global exposure for simultaneously exposing all the pixels in the pixel chip 31 is performed, and an electrical signal obtained by converting incident subject light is transmitted to the pixel signal processing chip 32. The pixel signal processing chip 32 temporarily stores the electrical signal transmitted from the pixel chip 31 and sequentially outputs the electrical signal from the external wiring connection unit 34 to the outside of the image sensor 3.

次に、本実施形態の画素チップ31について説明する。図3は、本実施形態のイメージセンサ3内の画素チップ31の概略構成を示した回路図である。図3において、画素チップ31は、画素チップ垂直走査回路311、画素アレイ部312、単位画素313、画素信号線314、画素チップ垂直走査回路信号線315、画素リセット線316、画素転送線317、画素選択線318から構成される。なお、図3に示した画素チップ31では、複数の単位画素313が、10行10列に2次元的に配置された画素アレイ部312の例を示している。この画素チップ31の構成によって、後述する読み出しタイミングでの動作を行う。   Next, the pixel chip 31 of this embodiment will be described. FIG. 3 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the pixel chip 31 in the image sensor 3 of the present embodiment. In FIG. 3, a pixel chip 31 includes a pixel chip vertical scanning circuit 311, a pixel array unit 312, a unit pixel 313, a pixel signal line 314, a pixel chip vertical scanning circuit signal line 315, a pixel reset line 316, a pixel transfer line 317, a pixel. It consists of a selection line 318. In the pixel chip 31 illustrated in FIG. 3, an example of a pixel array unit 312 in which a plurality of unit pixels 313 are two-dimensionally arranged in 10 rows and 10 columns is illustrated. With the configuration of the pixel chip 31, an operation is performed at a readout timing described later.

なお、図3に示した画素チップ31において、各符号の後に表す“():括弧”内の数字および記号は、画素チップ31内に配置されている単位画素313に対応した行番号と列番号とを表す。そして、“():括弧”内の最初の数字は行番号、最後の数字は列番号を示す。例えば、2行3列目の単位画素313は、単位画素313(2,3)と表す。また、行番号または列番号のいずれか一方のみ、すなわち、同一の行番号または列番号を表す場合には、同一の行番号または列番号を数字で表し、同一ではない行番号または列番号を“*:アスタリスク”で表す。例えば、3行目の画素リセット線316は、画素リセット線316(3,*)と表す。また、行番号および列番号の両方を特定しない場合は、各符号の後の“():括弧”を表記しない。   In the pixel chip 31 shown in FIG. 3, the numbers and symbols in “(): parentheses” shown after each symbol are a row number and a column number corresponding to the unit pixel 313 arranged in the pixel chip 31. Represents. The first number in “(): brackets” indicates the row number, and the last number indicates the column number. For example, the unit pixel 313 in the second row and the third column is represented as a unit pixel 313 (2, 3). In addition, when only one of the row number or column number, that is, the same row number or column number is represented, the same row number or column number is represented by a number, and the non-identical row number or column number is designated as “ *: Represented by an asterisk. For example, the pixel reset line 316 in the third row is represented as a pixel reset line 316 (3, *). Further, when both the row number and the column number are not specified, “(): parenthesis” after each code is not written.

画素チップ垂直走査回路311は、画素アレイ部312内のそれぞれの単位画素313を制御し、各単位画素313の画素信号を画素信号線314に出力させる。画素チップ垂直走査回路311は、制御信号線(画素リセット線316、画素転送線317、画素選択線318)に、単位画素313を制御するための制御信号を、画素アレイ部312に配置された単位画素313の行毎に出力する。   The pixel chip vertical scanning circuit 311 controls each unit pixel 313 in the pixel array unit 312 and outputs a pixel signal of each unit pixel 313 to the pixel signal line 314. The pixel chip vertical scanning circuit 311 includes a control signal line (a pixel reset line 316, a pixel transfer line 317, a pixel selection line 318) and a control signal for controlling the unit pixel 313 that is a unit arranged in the pixel array unit 312. Output for each row of pixels 313.

画素アレイ部312内のそれぞれの単位画素313は、リセットされたときのリセット信号、および入射した被写体光の受光量に応じた電気信号を、画素信号として画素信号線314に出力する。
画素信号線314および画素チップ垂直走査回路信号線315は、チップ接続部33を介して画素信号処理チップ32に接続される。画素チップ31と画素信号処理チップ32とは、画素信号線314および画素チップ垂直走査回路信号線315によって、画素チップ31の駆動、制御に必要な各種信号、および画素チップ31内のそれぞれの単位画素313が出力する画素信号の送受信を行う。
Each unit pixel 313 in the pixel array unit 312 outputs a reset signal when reset and an electric signal corresponding to the amount of received light of the subject light to the pixel signal line 314 as a pixel signal.
The pixel signal line 314 and the pixel chip vertical scanning circuit signal line 315 are connected to the pixel signal processing chip 32 via the chip connection unit 33. The pixel chip 31 and the pixel signal processing chip 32 include various signals necessary for driving and controlling the pixel chip 31 and each unit pixel in the pixel chip 31 through the pixel signal line 314 and the pixel chip vertical scanning circuit signal line 315. The pixel signal output from 313 is transmitted and received.

次に、本実施形態の画素信号処理チップ32について説明する。図4は、本実施形態のイメージセンサ3内の画素信号処理チップ32の概略構成を示した回路図である。図4において、画素信号処理チップ32は、画素信号処理チップ垂直走査回路321、画素メモリアレイ部322、単位画素メモリ323、画素メモリ信号線324、画素信号処理チップ垂直信号線325、画素信号処理チップ列処理回路326、画素信号処理チップ水平走査回路327、画素信号処理チップ水平走査回路信号線328、イメージセンサ制御回路329、イメージセンサ制御回路信号線3210、画素メモリリセット線3211、画素メモリ転送線3212、画素メモリ選択線3213、クリップリファレンス線3214、クリップイネーブル線3215から構成される。なお、図4に示した画素信号処理チップ32では、複数の単位画素メモリ323が、10行10列に2次元的に配置された画素メモリアレイ部322の例を示している。この画素信号処理チップ32の構成によって、後述する読み出しタイミングでの動作を行う。   Next, the pixel signal processing chip 32 of this embodiment will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the pixel signal processing chip 32 in the image sensor 3 of the present embodiment. In FIG. 4, a pixel signal processing chip 32 includes a pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321, a pixel memory array unit 322, a unit pixel memory 323, a pixel memory signal line 324, a pixel signal processing chip vertical signal line 325, and a pixel signal processing chip. Column processing circuit 326, pixel signal processing chip horizontal scanning circuit 327, pixel signal processing chip horizontal scanning circuit signal line 328, image sensor control circuit 329, image sensor control circuit signal line 3210, pixel memory reset line 3211, pixel memory transfer line 3212 , A pixel memory selection line 3213, a clip reference line 3214, and a clip enable line 3215. In the pixel signal processing chip 32 illustrated in FIG. 4, an example of a pixel memory array unit 322 in which a plurality of unit pixel memories 323 are two-dimensionally arranged in 10 rows and 10 columns is illustrated. With the configuration of the pixel signal processing chip 32, an operation at a readout timing described later is performed.

なお、図4に示した画素信号処理チップ32において、各符号の後に表す“():括弧”内の数字および記号は、画素信号処理チップ32内に配置されている単位画素メモリ323に対応した行番号と列番号とを表し、その表し方は、図3に示した画素チップ31と同様である。   In the pixel signal processing chip 32 shown in FIG. 4, numbers and symbols in “(): parentheses” shown after each symbol correspond to the unit pixel memory 323 arranged in the pixel signal processing chip 32. The row number and the column number are represented, and the way of representing them is the same as that of the pixel chip 31 shown in FIG.

画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリアレイ部322内のそれぞれの単位画素メモリ323を制御し、各単位画素メモリ323の画素メモリ信号を画素信号処理チップ垂直信号線325に出力させる。画素信号処理チップ垂直走査回路321は、制御信号線(画素メモリリセット線3211、画素メモリ転送線3212、画素メモリ選択線3213、クリップリファレンス線3214、クリップイネーブル線3215)に、単位画素メモリ323を制御するための制御信号を、画素メモリアレイ部322に配置された単位画素メモリ323の行毎に出力する。   The pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 controls each unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 and outputs a pixel memory signal of each unit pixel memory 323 to the pixel signal processing chip vertical signal line 325. The pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 controls the unit pixel memory 323 to control signal lines (pixel memory reset line 3211, pixel memory transfer line 3212, pixel memory selection line 3213, clip reference line 3214, clip enable line 3215). A control signal for output is output for each row of the unit pixel memory 323 arranged in the pixel memory array unit 322.

画素メモリアレイ部322内のそれぞれの単位画素メモリ323には、画素チップ31に備えた画素アレイ部312内のそれぞれの単位画素313からチップ接続部33を介して画素メモリ信号線324に送信された画素信号が入力される。そして、それぞれの単位画素メモリ323は、入力された画素信号に応じた電気信号を、画素メモリ信号として画素信号処理チップ垂直信号線325に出力する。   Each unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 is transmitted from each unit pixel 313 in the pixel array unit 312 provided in the pixel chip 31 to the pixel memory signal line 324 through the chip connection unit 33. A pixel signal is input. Each unit pixel memory 323 outputs an electrical signal corresponding to the input pixel signal to the pixel signal processing chip vertical signal line 325 as a pixel memory signal.

画素信号処理チップ列処理回路326は、単位画素メモリ323から送信された画素メモリ信号に対する処理を行う。画素信号処理チップ列処理回路326による画素メモリ信号に対する処理では、イメージセンサ制御回路329から入力されたクランプパルスΦCLおよびサンプルホールドパルスΦSHに基づいて、後述する信号の減算(差分処理)が行われる。さらに、画素信号処理チップ列処理回路326による処理には、信号の増幅、比較などの処理が含まれる。また、画素信号処理チップ列処理回路326は、画素信号処理チップ垂直信号線325に接続される電流源負荷を含んでいる。   The pixel signal processing chip column processing circuit 326 performs processing on the pixel memory signal transmitted from the unit pixel memory 323. In the processing on the pixel memory signal by the pixel signal processing chip column processing circuit 326, signal subtraction (difference processing) described later is performed based on the clamp pulse ΦCL and the sample hold pulse ΦSH input from the image sensor control circuit 329. Further, processing by the pixel signal processing chip column processing circuit 326 includes processing such as signal amplification and comparison. The pixel signal processing chip column processing circuit 326 includes a current source load connected to the pixel signal processing chip vertical signal line 325.

画素信号処理チップ水平走査回路327は、イメージセンサ制御回路329から入力された水平走査パルスΦHに基づいて、画素信号処理チップ列処理回路326から出力された処理後の信号を順次読み出す。
イメージセンサ制御回路329は、画素信号処理チップ垂直走査回路321、画素信号処理チップ列処理回路326、画素信号処理チップ水平走査回路327、および画素チップ31内の画素チップ垂直走査回路311を制御する。
The pixel signal processing chip horizontal scanning circuit 327 sequentially reads out the processed signals output from the pixel signal processing chip column processing circuit 326 based on the horizontal scanning pulse ΦH input from the image sensor control circuit 329.
The image sensor control circuit 329 controls the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321, the pixel signal processing chip column processing circuit 326, the pixel signal processing chip horizontal scanning circuit 327, and the pixel chip vertical scanning circuit 311 in the pixel chip 31.

画素メモリ信号線324およびイメージセンサ制御回路信号線3210は、チップ接続部33を介して画素チップ31に接続される。画素チップ31と画素信号処理チップ32とは、画素メモリ信号線324およびイメージセンサ制御回路信号線3210によって、画素チップ31の駆動、制御に必要な各種信号、および画素チップ31内のそれぞれの単位画素313が出力する画素信号の送受信を行う。   The pixel memory signal line 324 and the image sensor control circuit signal line 3210 are connected to the pixel chip 31 via the chip connection unit 33. The pixel chip 31 and the pixel signal processing chip 32 include various signals necessary for driving and controlling the pixel chip 31 and each unit pixel in the pixel chip 31 through the pixel memory signal line 324 and the image sensor control circuit signal line 3210. The pixel signal output from 313 is transmitted and received.

このイメージセンサ制御回路329、画素信号処理チップ垂直走査回路321、画素信号処理チップ列処理回路326、画素信号処理チップ水平走査回路327、および画素チップ垂直走査回路311による制御によって、イメージセンサ3は、入射した被写体光の画像信号を出力する。   The image sensor 3 is controlled by the image sensor control circuit 329, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321, the pixel signal processing chip column processing circuit 326, the pixel signal processing chip horizontal scanning circuit 327, and the pixel chip vertical scanning circuit 311. An image signal of incident subject light is output.

次に、本実施形態の単位画素313について説明する。図5は、本実施形態のイメージセンサ3に備えた画素チップ31内の単位画素313の概略構成を示した回路図である。単位画素313は、入射した光を電気信号に変換し、画素信号線314に出力する回路である。単位画素313は、それぞれ、フォトダイオードPD、画素電荷蓄積部FD、画素転送トランジスタPM1、画素リセットトランジスタPM2、画素増幅トランジスタPM3、画素選択トランジスタPM4から構成される。 Next, the unit pixel 313 of this embodiment will be described. Figure 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a unit of a pixel 313 in the pixel chip 31 having the image sensor 3 of this embodiment. The unit pixel 313 is a circuit that converts incident light into an electrical signal and outputs it to the pixel signal line 314. Each unit pixel 313 includes a photodiode PD, a pixel charge storage unit FD, a pixel transfer transistor PM1, a pixel reset transistor PM2, a pixel amplification transistor PM3, and a pixel selection transistor PM4.

画素電荷蓄積部FDは、画素増幅トランジスタPM3のゲート端子に接続されたノードに付随する容量であり、図5に示した単位画素313の概略構成においては、キャパシタの記号で示す。図5に示した単位画素313の概略構成は、従来のイメージセンサの単位画素と同様の構成である。   The pixel charge storage unit FD is a capacitor associated with a node connected to the gate terminal of the pixel amplification transistor PM3, and is indicated by a capacitor symbol in the schematic configuration of the unit pixel 313 shown in FIG. The schematic configuration of the unit pixel 313 shown in FIG. 5 is the same as the unit pixel of the conventional image sensor.

フォトダイオードPDは、入射した光を光電変換して信号電荷を発生する光電変換部である。画素電荷蓄積部FDは、信号電荷を蓄積する容量である。画素転送トランジスタPM1は、画素チップ垂直走査回路311から入力された画素転送パルスΦPTに基づいて、フォトダイオードPDが発生した信号電荷を、画素増幅トランジスタPM3のゲート端子に接続された画素電荷蓄積部FDに転送する。画素転送トランジスタPM1によって転送された信号電荷は、画素電荷蓄積部FDに蓄積される。画素増幅トランジスタPM3は、画素電荷蓄積部FDに蓄積された信号電荷に応じた電圧を出力する。画素リセットトランジスタPM2は、画素チップ垂直走査回路311から入力される画素リセットパルスΦPRに基づいて、画素電荷蓄積部FDを電源電位VDDPにリセットする。画素選択トランジスタPM4は、画素チップ垂直走査回路311から入力された画素選択パルスΦPSに基づいて、画素増幅トランジスタPM3が出力した電圧を、単位画素313の出力として画素信号線314に出力する。画素信号線314は、チップ接続部33に接続される。   The photodiode PD is a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts incident light to generate signal charges. The pixel charge accumulation unit FD is a capacitor that accumulates signal charges. Based on the pixel transfer pulse ΦPT input from the pixel chip vertical scanning circuit 311, the pixel transfer transistor PM1 converts the signal charge generated by the photodiode PD into a pixel charge storage unit FD connected to the gate terminal of the pixel amplification transistor PM3. Forward to. The signal charge transferred by the pixel transfer transistor PM1 is accumulated in the pixel charge accumulation unit FD. The pixel amplification transistor PM3 outputs a voltage corresponding to the signal charge accumulated in the pixel charge accumulation unit FD. The pixel reset transistor PM2 resets the pixel charge accumulation unit FD to the power supply potential VDDP based on the pixel reset pulse ΦPR input from the pixel chip vertical scanning circuit 311. Based on the pixel selection pulse ΦPS input from the pixel chip vertical scanning circuit 311, the pixel selection transistor PM 4 outputs the voltage output from the pixel amplification transistor PM 3 to the pixel signal line 314 as the output of the unit pixel 313. The pixel signal line 314 is connected to the chip connection unit 33.

次に、本実施形態の単位画素メモリ323について説明する。図6は、本実施形態のイメージセンサ3に備えた画素信号処理チップ32内の単位画素メモリ323の概略構成を示した回路図である。単位画素メモリ323は、画素メモリ信号線324から入力された信号を保持し、画素信号処理チップ垂直信号線325に出力する回路である。単位画素メモリ323は、それぞれ、画素メモリ結合容量CC、画素メモリ電荷蓄積部MC、画素メモリ転送トランジスタMM1、画素メモリリセットトランジスタMM2、画素メモリ増幅トランジスタMM3、画素メモリ選択トランジスタMM4、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5、画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6、画素メモリ電流負荷CSから構成される。   Next, the unit pixel memory 323 of this embodiment will be described. FIG. 6 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the unit pixel memory 323 in the pixel signal processing chip 32 provided in the image sensor 3 of the present embodiment. The unit pixel memory 323 is a circuit that holds a signal input from the pixel memory signal line 324 and outputs the signal to the pixel signal processing chip vertical signal line 325. The unit pixel memory 323 includes a pixel memory coupling capacitor CC, a pixel memory charge storage unit MC, a pixel memory transfer transistor MM1, a pixel memory reset transistor MM2, a pixel memory amplification transistor MM3, a pixel memory selection transistor MM4, and a pixel memory clip reference transistor. MM5, pixel memory clip enable transistor MM6, and pixel memory current load CS.

画素メモリ電荷蓄積部MCは、画素メモリ増幅トランジスタMM3のゲート端子に接続されたノードに付随する容量であり、図6に示した単位画素メモリ323の概略構成においては、キャパシタの記号で示す。   The pixel memory charge storage portion MC is a capacitance associated with a node connected to the gate terminal of the pixel memory amplification transistor MM3, and is indicated by a capacitor symbol in the schematic configuration of the unit pixel memory 323 shown in FIG.

画素メモリ結合容量CCは、一方がチップ接続部33に接続され、もう一方が画素メモリ転送トランジスタMM1のソース端子に接続される結合容量である。画素メモリ電荷蓄積部MCは、信号電荷を蓄積する容量負荷である。画素メモリ転送トランジスタMM1は、画素信号処理チップ垂直走査回路321から入力された画素メモリ転送パルスΦMTに基づいて、画素メモリ結合容量CCの一方に発生した信号電荷を、画素メモリ増幅トランジスタMM3のゲート端子に接続された画素メモリ電荷蓄積部MCに転送する。画素メモリ転送トランジスタMM1によって転送された信号電荷は、画素メモリ電荷蓄積部MCに蓄積される。画素メモリ増幅トランジスタMM3は、画素メモリ電荷蓄積部MCに蓄積された信号電荷に応じた電圧を出力する。画素メモリリセットトランジスタMM2は、画素信号処理チップ垂直走査回路321から入力される画素メモリリセットパルスΦMRに基づいて、画素メモリ電荷蓄積部MCを電源電位VDDMにリセットする。画素メモリ選択トランジスタMM4は、画素信号処理チップ垂直走査回路321から入力された画素メモリ選択パルスΦMSに基づいて、画素メモリ増幅トランジスタMM3が出力した電圧を、単位画素メモリ323の出力として画素信号処理チップ垂直信号線325に出力する。   One of the pixel memory coupling capacitors CC is a coupling capacitor connected to the chip connection unit 33 and the other connected to the source terminal of the pixel memory transfer transistor MM1. The pixel memory charge storage unit MC is a capacitive load that stores signal charges. The pixel memory transfer transistor MM1 converts a signal charge generated in one of the pixel memory coupling capacitors CC based on the pixel memory transfer pulse ΦMT input from the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 to the gate terminal of the pixel memory amplification transistor MM3. Is transferred to the pixel memory charge storage portion MC connected to. The signal charge transferred by the pixel memory transfer transistor MM1 is accumulated in the pixel memory charge accumulation unit MC. The pixel memory amplification transistor MM3 outputs a voltage corresponding to the signal charge accumulated in the pixel memory charge accumulation unit MC. The pixel memory reset transistor MM2 resets the pixel memory charge accumulation unit MC to the power supply potential VDDM based on the pixel memory reset pulse ΦMR input from the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321. The pixel memory selection transistor MM4 uses the voltage output from the pixel memory amplification transistor MM3 based on the pixel memory selection pulse ΦMS input from the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 as the output of the unit pixel memory 323, and the pixel signal processing chip. Output to the vertical signal line 325.

画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5は、画素メモリ信号線324に接続され、画素信号処理チップ垂直走査回路321から入力される画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRの電位に基づいて、画素メモリ信号線324の電圧を制限する。画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6は、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5に接続され、画素信号処理チップ垂直走査回路321から入力される画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEに基づいて、画素メモリ信号線324の電圧を制限する画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5の機能の有効または無効を決定する。この画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とによって、高輝度の光が入射した画素による黒沈み現象および横筋現象を抑圧する。   The pixel memory clip reference transistor MM5 is connected to the pixel memory signal line 324, and limits the voltage of the pixel memory signal line 324 based on the potential of the pixel memory clip reference pulse ΦCR input from the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321. To do. The pixel memory clip enable transistor MM6 is connected to the pixel memory clip reference transistor MM5, and limits the voltage of the pixel memory signal line 324 based on the pixel memory clip enable pulse ΦCE input from the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321. Whether the function of the pixel memory clip reference transistor MM5 is valid or invalid is determined. The pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6 suppress the black sun phenomenon and the horizontal stripe phenomenon caused by the pixels to which the high luminance light is incident.

画素メモリ電流負荷CSは、一方が画素メモリ信号線324に接続され、もう一方が画素信号処理チップ32のグラウンドに接続される。画素メモリ電流負荷CSは、チップ接続部33に接続された信号線を一定の電流で駆動する。画素メモリ信号線324は、チップ接続部33に接続される。なお、画素メモリ電流負荷CSは、一方が画素チップ31の画素信号線314に接続され、もう一方が画素チップ31のグラウンドに接続される構成でもよい。   One of the pixel memory current loads CS is connected to the pixel memory signal line 324, and the other is connected to the ground of the pixel signal processing chip 32. The pixel memory current load CS drives the signal line connected to the chip connection unit 33 with a constant current. The pixel memory signal line 324 is connected to the chip connection unit 33. The pixel memory current load CS may be configured such that one is connected to the pixel signal line 314 of the pixel chip 31 and the other is connected to the ground of the pixel chip 31.

本実施形態のイメージセンサ3では、画素チップ31内の全ての単位画素313が同時に露光するグローバル露光を行い、フォトダイオードPDが入射した被写体光に応じて発生した信号電荷に基づいた画素信号を、チップ接続部33を介して画素信号処理チップ32に出力する。そして、画素信号処理チップ32は、画素チップ31から入力された画素信号を一時的に記憶し、差分処理などの処理を行って、順次出力する。なお、図2〜図4に示したように、イメージセンサ3は、画素アレイ部312内のそれぞれの単位画素313と、画素メモリアレイ部322内のそれぞれの単位画素メモリ323とのそれぞれが、それぞれのチップ接続部33を介して接続されている。すなわち、1画素毎にチップ接続部を備えた構成である。しかし、イメージセンサ3の構成は、図2〜図4に示したイメージセンサ3の構成に限定されるものではなく、予め定めた数の画素毎にチップ接続部を備えた構成とすることもできる。この場合には、画素チップ内の全ての画素が同時にグローバル露光を行った後に、チップ接続部を共有している画素が順次、画素信号を出力することになる。   In the image sensor 3 of the present embodiment, global exposure is performed in which all the unit pixels 313 in the pixel chip 31 are exposed at the same time, and a pixel signal based on a signal charge generated according to subject light incident on the photodiode PD is obtained. The data is output to the pixel signal processing chip 32 via the chip connection unit 33. The pixel signal processing chip 32 temporarily stores the pixel signal input from the pixel chip 31, performs processing such as difference processing, and sequentially outputs the processed signals. 2 to 4, the image sensor 3 includes each unit pixel 313 in the pixel array unit 312 and each unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322. Are connected via the chip connecting portion 33. That is, it is a structure provided with the chip | tip connection part for every pixel. However, the configuration of the image sensor 3 is not limited to the configuration of the image sensor 3 illustrated in FIGS. 2 to 4, and a configuration in which a chip connection unit is provided for each predetermined number of pixels may be employed. . In this case, after all the pixels in the pixel chip simultaneously perform global exposure, the pixels sharing the chip connection unit sequentially output pixel signals.

<通常タイミング>
次に、本実施形態のイメージセンサ3の駆動タイミングについて説明する。なお、以下に示すタイミングチャートでは、図2〜図4に示したイメージセンサ3の構成において、2行分の単位画素313および単位画素メモリ323が連続で処理される場合のタイミングを示している。実際の動作においては、イメージセンサ3の、例えば、画素数や、間引き読み出しにおける間引き率などのパラメータによって、連続で処理される単位画素313および単位画素メモリ323行数や、単位画素313および単位画素メモリ323の行の間引き数などが変化する。また、画素チップ垂直走査回路311および画素信号処理チップ垂直走査回路321から出力される各制御パルス(画素リセットパルスΦPR,画素転送パルスΦPT,画素選択パルスΦPS,画素メモリリセットパルスΦMR,画素メモリ転送パルスΦMT,画素メモリ選択パルスΦMS,画素メモリクリップリファレンスパルスΦCR,画素メモリクリップイネーブルパルスΦCE)は、駆動方法に応じてタイミングを変更することができる。
<Normal timing>
Next, the drive timing of the image sensor 3 of this embodiment will be described. In the timing chart shown below, the timing when the unit pixels 313 and the unit pixel memory 323 for two rows are continuously processed in the configuration of the image sensor 3 shown in FIGS. 2 to 4 is shown. In actual operation, the number of unit pixels 313 and unit pixel memory 323 rows that are continuously processed, the unit pixels 313, and the unit pixels, depending on parameters of the image sensor 3, such as the number of pixels and the thinning rate in thinning readout, for example. The number of thinning out lines of the memory 323 changes. The control pulses (pixel reset pulse ΦPR, pixel transfer pulse ΦPT, pixel selection pulse ΦPS, pixel memory reset pulse ΦMR, pixel memory transfer pulse output from the pixel chip vertical scanning circuit 311 and the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 are also shown. The timing of ΦMT, pixel memory selection pulse ΦMS, pixel memory clip reference pulse ΦCR, and pixel memory clip enable pulse ΦCE) can be changed according to the driving method.

また、以下に示すタイミングチャートでは、説明を容易にするため、1行目の制御パルスのみを表記している。図2〜図4に示した本実施形態のイメージセンサ3の構成では、画素アレイ部312内のそれぞれの単位画素313と、画素メモリアレイ部322内のそれぞれの単位画素メモリ323とのそれぞれが、それぞれのチップ接続部33を介して接続されている。このため、例えば、デジタルカメラ1が全画素同時に露光するグローバル露光を行う場合には、後述する時刻t1から時刻t5までの制御パルスを、画素アレイ部312および画素メモリアレイ部322の全ての行に出力することによって、全行同時に制御することになる。従って、以下の説明においては、全ての行に共通する動作に関しては、各符号の後の“():括弧”を表記せず、特定の制御パルスや構成要素を表すときのみに“():括弧”を表記することとする。   In the timing chart shown below, only the control pulse in the first row is shown for ease of explanation. In the configuration of the image sensor 3 of the present embodiment shown in FIGS. 2 to 4, each of the unit pixels 313 in the pixel array unit 312 and each of the unit pixel memories 323 in the pixel memory array unit 322 are respectively They are connected via the respective chip connection portions 33. For this reason, for example, when the digital camera 1 performs global exposure in which all pixels are exposed simultaneously, control pulses from time t1 to time t5 described later are applied to all rows of the pixel array unit 312 and the pixel memory array unit 322. By outputting, all lines are controlled simultaneously. Therefore, in the following description, regarding the operations common to all the rows, “(): parentheses” after each symbol is not written, and only “(): The parentheses are indicated.

以下に示すタイミングチャートにおいて、PD電位VPDは、フォトダイオードPDが発生した信号電荷による電位を示す。FD電位VFDは、画素電荷蓄積部FDの電位を示す。画素信号線電位V314は、画素信号線314の電位を示す。なお、各単位画素313の画素信号線314は、チップ接続部33を介して各単位画素メモリ323の画素メモリ信号線324に接続されているため、画素信号線電位V314は、画素メモリ信号線324の電位でもある。画素メモリ電位VMCは、画素メモリ電荷蓄積部MCの電位を示す。電源電位VDDPおよび電源電位VDDMは、それぞれ、画素チップ31および画素信号処理チップ32の電源の電位を示す。FDリセット電位VFDRSは、画素電荷蓄積部FDのリセット電位を示す。FD信号電位VFDSIGは、画素電荷蓄積部FDにおける被写体に依存した信号の電位を示す。画素信号線リセット電位V314RSは、画素信号線314のリセット電位を示す。画素信号線信号電位V314SIGは、画素信号線314における被写体に依存した信号の電位を示す。第1参照電位VREF1および第2参照電位VREF2は、それぞれ、後述する高輝度光による黒沈み現象および横筋現象の抑圧に使用する電位を示す。画素メモリリセット電位VMCRSは、画素メモリ電荷蓄積部MCのリセット電位を示す。画素メモリ信号電位VMCSIGは、画素メモリ電荷蓄積部MCにおける被写体に依存した信号の電位を示す。 In the timing chart shown below, the PD potential V PD indicates the potential due to the signal charge generated by the photodiode PD. The FD potential V FD indicates the potential of the pixel charge accumulation unit FD. The pixel signal line potential V 314 indicates the potential of the pixel signal line 314. Since the pixel signal line 314 of each unit pixel 313 is connected to the pixel memory signal line 324 of each unit pixel memory 323 via the chip connection unit 33, the pixel signal line potential V 314 is the pixel memory signal line. It is also the potential of 324. The pixel memory potential VMC indicates the potential of the pixel memory charge storage unit MC. The power supply potential VDDP and the power supply potential VDDM indicate the power supply potentials of the pixel chip 31 and the pixel signal processing chip 32, respectively. The FD reset potential VFDRS indicates the reset potential of the pixel charge accumulation unit FD. The FD signal potential V FDSIG indicates a signal potential depending on the subject in the pixel charge accumulation unit FD. The pixel signal line reset potential V 314RS indicates the reset potential of the pixel signal line 314. The pixel signal line signal potential V 314 SIG indicates a signal potential depending on the subject in the pixel signal line 314. The first reference potential VREF1 and the second reference potential VREF2 respectively indicate potentials used for suppressing a black sun phenomenon and a horizontal stripe phenomenon due to high-intensity light described later. The pixel memory reset potential V MCRS indicates a reset potential of the pixel memory charge accumulation unit MC. The pixel memory signal potential V MCSIG indicates a signal potential depending on the subject in the pixel memory charge accumulation unit MC.

まず、イメージセンサ3に高輝度光が入射していない場合、すなわち、イメージセンサ3に通常レベルの被写体光が入射した場合の駆動タイミングについて説明する。図7は、本実施形態のイメージセンサ3に高輝度光が入射してない場合の各駆動のタイミングを示したタイミングチャートである。   First, the drive timing when high-luminance light is not incident on the image sensor 3, that is, when normal level subject light is incident on the image sensor 3, will be described. FIG. 7 is a timing chart showing the timing of each drive when high-luminance light is not incident on the image sensor 3 of the present embodiment.

時刻t1において、画素チップ垂直走査回路311は、画素リセットパルスΦPRを“High”レベルにすることにより、画素アレイ部312内の単位画素313の画素リセットトランジスタPM2をON状態にする。これにより、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDがリセットされ、FD電位VFDが電源電位VDDPの電位になる。また、画素チップ垂直走査回路311は、画素選択パルスΦPSを“High”レベルにすることにより、画素アレイ部312内の単位画素313の画素選択トランジスタPM4をON状態にする。これにより、画素信号線電位V314は、FD電位VFDに対応した電源電位VDDPの近傍の電位にリセットされる。 At time t1, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel reset pulse ΦPR to “High” level, thereby turning on the pixel reset transistor PM2 of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312. As a result, the pixel charge storage portion FD of the unit pixel 313 in the pixel array portion 312 is reset, and the FD potential V FD becomes the potential of the power supply potential VDDP. Further, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel selection transistor PM4 of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 to the ON state by setting the pixel selection pulse ΦPS to the “High” level. Accordingly, the pixel signal line potential V 314 is reset to a potential in the vicinity of the power supply potential VDDP corresponding to the FD potential V FD .

また、時刻t1において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRを第1参照電位VREF1のレベルにすることにより、画素メモリ信号線324の電圧範囲、すなわち、画素信号線電位V314の電圧範囲を第1参照電位VREF1に対応した電位に制限する。また、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEを“High”レベルにすることにより、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6をON状態にする。これにより、画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRのレベルに応じた画素メモリ信号線324の電位、すなわち、画素信号線電位V314のクリップ機能を有効にする。 At time t1, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory clip reference pulse ΦCR to the level of the first reference potential VREF1, so that the voltage range of the pixel memory signal line 324, that is, the pixel signal line potential. The voltage range of V 314 is limited to a potential corresponding to the first reference potential VREF1. In addition, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory clip enable pulse ΦCE to “High” level, thereby turning on the pixel memory clip enable transistor MM6 of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322. To do. As a result, the clipping function of the pixel memory signal line 324 according to the level of the pixel memory clip reference pulse ΦCR, that is, the pixel signal line potential V 314 is validated.

また、時刻t1において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリ転送パルスΦMTを“High”レベルにすることにより、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ転送トランジスタMM1をON状態にする。これにより、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDから、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCまでの経路を導通させる。また、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリリセットパルスΦMRを“High”レベルにすることにより、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリリセットトランジスタMM2をON状態にする。これにより、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCがリセットされ、画素メモリ電位VMCが電源電位VDDMの電位になる。 At time t1, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 turns on the pixel memory transfer transistor MM1 of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 by setting the pixel memory transfer pulse ΦMT to the “High” level. Put it in a state. Accordingly, the path from the pixel charge storage unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 to the pixel memory charge storage unit MC of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 is made conductive. In addition, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 turns the pixel memory reset transistor MM2 of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 into the ON state by setting the pixel memory reset pulse ΦMR to the “High” level. This will reset the pixel memory charge storage portion MC of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array portion 322, the pixel memory potential V MC is the potential of the power supply potential VDDM.

続いて、時刻t2において、画素チップ垂直走査回路311は、画素リセットパルスΦPRを“Low”レベルにすることにより、画素アレイ部312内の単位画素313の画素リセットトランジスタPM2をOFF状態にし、FD電位VFDの電源電位VDDPの電位へのリセット動作を終了する。そして、FD電位VFDおよび画素信号線電位V314をリセット電位に安定させる期間(図7における時刻t3までの期間)を開始する。このリセット電位に安定させる期間中に、FD電位VFDおよび画素信号線電位V314は、単位画素313のリセットノイズ分だけ電位が下がる。そして、FD電位VFDはFDリセット電位VFDRSの電位に、画素信号線電位V314は画素信号線リセット電位V314RSの電位に、それぞれ安定する。なお、FDリセット電位VFDRSおよび画素信号線リセット電位V314RSは、電源電位VDDPよりも、単位画素313で発生するノイズの量程度降下した電位である。 Subsequently, at time t2, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel reset pulse ΦPR to the “Low” level, thereby turning off the pixel reset transistor PM2 of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 and the FD potential. to end the reset operation to the potential of the power supply potential VDDP of V FD. Then, a period for stabilizing the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 at the reset potential (a period until time t3 in FIG. 7) is started. During the period during which the reset potential is stabilized, the potentials of the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 are decreased by the reset noise of the unit pixel 313. The FD potential V FD is stabilized at the potential of the FD reset potential V FDRS , and the pixel signal line potential V 314 is stabilized at the potential of the pixel signal line reset potential V 314RS . Note that the FD reset potential VFDRS and the pixel signal line reset potential V314RS are potentials that are lower than the power supply potential VDDP by the amount of noise generated in the unit pixel 313.

続いて、時刻t3において、画素チップ垂直走査回路311は、画素転送パルスΦPTを“High”レベルにすることにより、画素アレイ部312内の単位画素313の画素転送トランジスタPM1をON状態にし、フォトダイオードPDが発生した信号電荷を、画素電荷蓄積部FDに転送する。これにより、FD電位VFDは、時刻t3のときのPD電位VPDに対応した電位になる。このとき、画素選択パルスΦPSは“High”レベルであるため、画素信号線電位V314も、画素電荷蓄積部FDに転送された信号電荷に対応した電荷分だけ電位が降下する。 Subsequently, at time t3, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel transfer pulse ΦPT to the “High” level, thereby turning on the pixel transfer transistor PM1 of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312, and the photodiode. The signal charge generated by the PD is transferred to the pixel charge storage unit FD. Thereby, the FD potential V FD becomes a potential corresponding to the PD potential V PD at the time t3. At this time, since the pixel selection pulse ΦPS is at the “High” level, the potential of the pixel signal line potential V 314 also drops by an amount corresponding to the signal charge transferred to the pixel charge storage portion FD.

また、時刻t3において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRを第2参照電位VREF2のレベルにすることにより、画素メモリ信号線324の電圧範囲、すなわち、画素信号線電位V314の電圧範囲を第2参照電位VREF2に対応した電位に制限する。 At time t3, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory clip reference pulse ΦCR to the level of the second reference potential VREF2, so that the voltage range of the pixel memory signal line 324, that is, the pixel signal line potential. The voltage range of V 314 is limited to a potential corresponding to the second reference potential VREF2.

また、時刻t3において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリリセットパルスΦMRを“Low”レベルにすることにより、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリリセットトランジスタMM2をOFF状態にし、画素メモリ電位VMCの電源電位VDDMへのリセット動作を終了する。これにより、画素メモリ電位VMCは、フォトダイオードPDが発生した信号電荷の画素電荷蓄積部FDへの転送に応じて降下した画素信号線電位V314に対応した電位になる。 At time t3, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 turns off the pixel memory reset transistor MM2 of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 by setting the pixel memory reset pulse ΦMR to the “Low” level. the state to end the reset operation to the power supply potential VDDM of the pixel memory potential V MC. Thus, the pixel memory potential V MC will potential corresponding to the pixel signal line potential V 314 was lowered in accordance with the transfer to the pixel charge storage portion FD of the signal charges by the photodiode PD has occurred.

続いて、時刻t4において、画素チップ垂直走査回路311は、画素転送パルスΦPTを“Low”レベルにすることにより、画素アレイ部312内の単位画素313の画素転送トランジスタPM1をOFF状態にし、フォトダイオードPDが発生した信号電荷の画素電荷蓄積部FDへの転送動作を終了する。そして、FD電位VFDおよび画素信号線電位V314を信号電位に安定させる期間(図7における時刻t5までの期間)を開始する。この信号電位に安定させる期間中に、FD電位VFDおよび画素信号線電位V314は、画素転送トランジスタPM1がOFFしたときの影響によって電位が下がる。そして、FD電位VFDはFD信号電位VFDSIGの電位に、画素信号線電位V314は画素信号線信号電位V314SIGの電位に、それぞれ安定する。なお、FD信号電位VFDSIGおよび画素信号線信号電位V314SIGは、各信号の伝達経路による寄生容量などに依存する電位である。 Subsequently, at time t4, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel transfer pulse ΦPT to the “Low” level, thereby turning off the pixel transfer transistor PM1 of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312, and the photodiode. The transfer operation of the signal charge generated by the PD to the pixel charge accumulation unit FD is finished. Then, a period for stabilizing the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 to the signal potential (period until time t5 in FIG. 7) is started. During the period during which the signal potential is stabilized, the potentials of the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 are lowered due to the influence when the pixel transfer transistor PM1 is turned off. The FD potential V FD is stabilized at the potential of the FD signal potential V FDSIG and the pixel signal line potential V 314 is stabilized at the potential of the pixel signal line signal potential V 314SIG . Note that the FD signal potential V FDSIG and the pixel signal line signal potential V 314SIG are potentials that depend on parasitic capacitance or the like due to the transmission path of each signal.

なお、このとき、画素選択パルスΦPSおよび画素メモリ転送パルスΦMTは“High”レベルであるため、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDから、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCまでの経路は導通している。従って、信号電位に安定させる期間(図7における時刻t5までの期間)中に、画素メモリ電位VMCも、伝達経路による寄生容量などに依存して降下した画素信号線電位V314に対応した電位に下がる。そして、画素メモリ電位VMCは画素メモリ信号電位VMCSIGの電位に安定する。 At this time, since the pixel selection pulse ΦPS and the pixel memory transfer pulse ΦMT are at “High” level, the unit pixel in the pixel memory array unit 322 is changed from the pixel charge storage unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312. The path to the pixel memory charge storage portion MC of the memory 323 is conductive. Therefore, during the period during which the signal potential is stabilized (the period up to time t5 in FIG. 7), the pixel memory potential VMC is also a potential corresponding to the pixel signal line potential V314 that has dropped depending on the parasitic capacitance due to the transmission path. Go down. The pixel memory potential V MC is stabilized to the potential of the pixel memory signal potential V MCSIG.

続いて、時刻t5において、画素チップ垂直走査回路311は、画素選択パルスΦPSを“Low”レベルにすることにより、画素アレイ部312内の単位画素313の画素選択トランジスタPM4をOFF状態にする。これにより、画素信号線電位V314は、FD電位VFDに依存しない電位になる。 Subsequently, at time t5, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel selection pulse ΦPS to the “Low” level, thereby turning off the pixel selection transistor PM4 of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312. Accordingly, the pixel signal line potential V 314 becomes a potential independent of the FD potential V FD .

また、時刻t5において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリ転送パルスΦMTを“Low”レベルにすることにより、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ転送トランジスタMM1をOFF状態にする。これにより、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDから、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCまでの経路の導通を終了、すなわち、経路を遮断する。   At time t5, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 turns off the pixel memory transfer transistor MM1 of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 by setting the pixel memory transfer pulse ΦMT to the “Low” level. Put it in a state. As a result, the conduction of the path from the pixel charge storage unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 to the pixel memory charge storage unit MC of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 is terminated, that is, the path is Cut off.

また、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリ選択パルスΦMS(1,*)を“High”レベルにすることにより、画素メモリアレイ部322内の1行目の単位画素メモリ323の画素メモリ選択トランジスタMM4をON状態にする。これにより、画素メモリアレイ部322内の1行目の単位画素メモリ323が選択され、選択された1行目の単位画素メモリ323の画素信号処理チップ垂直信号線325に画素メモリ電位VMC、すなわち、画素メモリ信号電位VMCSIGに対応した電圧の画素メモリ信号が出力される。なお、ここでは、画素信号処理チップ垂直信号線325に、画素メモリ信号として画素メモリ信号電位VMCSIGが出力されるものとする。 In addition, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory selection pulse ΦMS (1, *) to “High” level, so that the pixel memory of the unit pixel memory 323 in the first row in the pixel memory array unit 322 is obtained. The selection transistor MM4 is turned on. As a result, the unit pixel memory 323 of the first row in the pixel memory array unit 322 is selected, and the pixel memory potential V MC , that is, the pixel signal processing chip vertical signal line 325 of the selected unit pixel memory 323 of the first row is selected. A pixel memory signal having a voltage corresponding to the pixel memory signal potential VMCSIG is output. Here, it is assumed that the pixel memory signal potential VMCSIG is output as a pixel memory signal to the pixel signal processing chip vertical signal line 325.

また、時刻t5において、イメージセンサ制御回路329は、クランプパルスΦCLおよびサンプルホールドパルスΦSHを“High”レベルにすることにより、画素信号処理チップ列処理回路326に、1行目の単位画素メモリ323から送信された画素メモリ信号電位VMCSIGを保持させる準備を行う。 At time t5, the image sensor control circuit 329 sets the clamp pulse ΦCL and the sample hold pulse ΦSH to the “High” level, thereby causing the pixel signal processing chip column processing circuit 326 to transfer from the unit pixel memory 323 in the first row. Preparation for holding the transmitted pixel memory signal potential VMCSIG is performed.

続いて、時刻t6において、イメージセンサ制御回路329は、クランプパルスΦCLを“Low”レベルにすることにより、画素信号処理チップ列処理回路326に、1行目の単位画素メモリ323から送信された画素メモリ信号電位VMCSIGをクランプ(保持)させる。 Subsequently, at time t <b> 6, the image sensor control circuit 329 sets the clamp pulse ΦCL to the “Low” level, whereby the pixel signal transmitted from the unit pixel memory 323 in the first row to the pixel signal processing chip column processing circuit 326. The memory signal potential V MCSIG is clamped (held).

また、時刻t6において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEを“Low”レベルにすることにより、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6をOFF状態にし、画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRのレベルに応じた画素メモリ信号線324の電位のクリップ機能を無効にする。   At time t6, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory clip enable pulse ΦCE to the “Low” level, so that the pixel memory clip enable transistor MM6 of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 is set. Is turned off, and the clipping function of the potential of the pixel memory signal line 324 according to the level of the pixel memory clip reference pulse ΦCR is invalidated.

また、時刻t6において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリリセットパルスΦMR(1,*)を“High”レベルにすることにより、画素メモリアレイ部322内の1行目の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCをリセットし、画素メモリ電位VMCを電源電位VDDMの電位、すなわち、画素メモリリセット電位VMCRSにする。この画素メモリリセット電位VMCRSが、画素メモリ信号として画素信号処理チップ垂直信号線325に出力される。 At time t6, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory reset pulse ΦMR (1, *) to the “High” level, so that the unit pixel memory in the first row in the pixel memory array unit 322 is set. reset the 323 pixel memory charge storage portion MC of the potential of the power supply potential VDDM pixel memory potential V MC, that is, the pixel memory reset potential V MCRS. The pixel memory reset potential V MCRS is output to the pixel signal processing chip vertical signal line 325 as a pixel memory signal.

続いて、時刻t7において、イメージセンサ制御回路329は、サンプルホールドパルスΦSHを“Low”レベルにすることにより、画素信号処理チップ列処理回路326に、1行目の単位画素メモリ323から送信された画素メモリリセット電位VMCRSをサンプリングさせる。これにより、画素信号処理チップ列処理回路326によって、時刻t6でクランプした画素メモリ信号電位VMCSIGと、時刻t7でサンプリングした画素メモリリセット電位VMCRSとの差分処理が行われ、ノイズが除去された、1行目の単位画素メモリ323の画素メモリ信号を得ることができる。そして、イメージセンサ制御回路329は、時刻t8まで、水平走査パルスΦHの“High”レベルと“Low”レベルとを繰り返して画素信号処理チップ水平走査回路327に入力することによって、画素メモリアレイ部322内の1行目の単位画素メモリ323の各列のノイズ除去後の画素メモリ信号を順次、画素信号処理チップ水平走査回路信号線328から読み出す。 Subsequently, at time t7, the image sensor control circuit 329 transmits the sample hold pulse ΦSH to the pixel signal processing chip column processing circuit 326 from the unit pixel memory 323 in the first row by setting the sample hold pulse ΦSH to the “Low” level. The pixel memory reset potential V MCRS is sampled. As a result, the pixel signal processing chip column processing circuit 326 performs difference processing between the pixel memory signal potential V MCSIG clamped at time t6 and the pixel memory reset potential V MCRS sampled at time t7, and noise is removed. A pixel memory signal of the unit pixel memory 323 in the first row can be obtained. Then, the image sensor control circuit 329 repeatedly inputs the “High” level and the “Low” level of the horizontal scanning pulse ΦH to the pixel signal processing chip horizontal scanning circuit 327 until time t8, thereby the pixel memory array unit 322. The pixel memory signals after noise removal of each column of the unit pixel memory 323 in the first row are sequentially read out from the pixel signal processing chip horizontal scanning circuit signal line 328.

また、時刻t7において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリリセットパルスΦMR(1,*)を“Low”レベルにし、画素メモリ電位VMCの画素メモリリセット電位VMCRSへのリセット状態を開放する。また、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリ選択パルスΦMS(1,*)を“Low”レベルにすることにより、画素メモリアレイ部322内の1行目の単位画素メモリ323の画素メモリ選択トランジスタMM4をOFF状態にし、1行目の単位画素メモリ323の選択を解除する。これにより、画素信号処理チップ垂直信号線325への画素メモリ信号の出力が停止する。 Further, at time t7, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321, the pixel memory reset pulse ΦMR (1, *) to "Low" level, the reset state of the pixel memory reset potential V MCRS pixel memory potential V MC Open. In addition, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory selection pulse ΦMS (1, *) to the “Low” level, so that the pixel memory of the unit pixel memory 323 in the first row in the pixel memory array section 322 is obtained. The selection transistor MM4 is turned off, and the selection of the unit pixel memory 323 in the first row is released. Thereby, the output of the pixel memory signal to the pixel signal processing chip vertical signal line 325 is stopped.

続いて、時刻t8において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリ選択パルスΦMS(2,*)を“High”レベルにして、画素メモリアレイ部322内の2行目の単位画素メモリ323を選択し、2行目の単位画素メモリ323の画素メモリ信号電位VMCSIGに対応した電圧の画素メモリ信号を、画素信号処理チップ垂直信号線325に出力させる。 Subsequently, at time t8, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory selection pulse ΦMS (2, *) to the “High” level, and the unit pixel memory 323 in the second row in the pixel memory array unit 322. And a pixel memory signal having a voltage corresponding to the pixel memory signal potential V MCSIG of the unit pixel memory 323 in the second row is output to the pixel signal processing chip vertical signal line 325.

また、時刻t8において、イメージセンサ制御回路329は、クランプパルスΦCLおよびサンプルホールドパルスΦSHを“High”レベルにして、画素信号処理チップ列処理回路326に、2行目の単位画素メモリ323から送信された画素メモリ信号(画素メモリ信号電位VMCSIG)を保持させる準備を行う。 At time t8, the image sensor control circuit 329 sets the clamp pulse ΦCL and the sample hold pulse ΦSH to the “High” level, and is transmitted from the unit pixel memory 323 in the second row to the pixel signal processing chip column processing circuit 326. Preparation for holding the pixel memory signal (pixel memory signal potential V MCSIG ) is performed.

続いて、時刻t9において、イメージセンサ制御回路329は、クランプパルスΦCLを“Low”レベルにして、画素信号処理チップ列処理回路326に、2行目の単位画素メモリ323から送信された画素メモリ信号電位VMCSIGをクランプ(保持)させる。 Subsequently, at time t9, the image sensor control circuit 329 sets the clamp pulse ΦCL to the “Low” level, and the pixel memory signal transmitted from the unit pixel memory 323 in the second row to the pixel signal processing chip column processing circuit 326. The potential V MCSIG is clamped (held).

また、時刻t9において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリリセットパルスΦMR(2,*)を“High”レベルにして、画素メモリアレイ部322内の2行目の単位画素メモリ323の画素メモリリセット電位VMCRSに対応した電圧の画素メモリ信号を、画素信号処理チップ垂直信号線325に出力させる。 At time t <b> 9, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory reset pulse ΦMR (2, *) to “High” level, and the unit pixel memory 323 in the second row in the pixel memory array unit 322. A pixel memory signal having a voltage corresponding to the pixel memory reset potential V MCRS is output to the pixel signal processing chip vertical signal line 325.

続いて、時刻t10において、イメージセンサ制御回路329は、サンプルホールドパルスΦSHを“Low”レベルにして、画素信号処理チップ列処理回路326に、2行目の単位画素メモリ323から送信された画素メモリリセット電位VMCRSをサンプリングさせる。これにより、画素信号処理チップ列処理回路326から、ノイズが除去された、2行目の単位画素メモリ323の画素メモリ信号を得ることができる。そして、イメージセンサ制御回路329は、時刻t10以降、“High”レベルと“Low”レベルとを繰り返した水平走査パルスΦHを画素信号処理チップ水平走査回路327に入力し、画素メモリアレイ部322内の2行目の単位画素メモリ323の各列のノイズ除去後の画素メモリ信号を順次、画素信号処理チップ水平走査回路信号線328から読み出す。 Subsequently, at time t10, the image sensor control circuit 329 sets the sample hold pulse ΦSH to the “Low” level, and the pixel memory transmitted from the unit pixel memory 323 in the second row to the pixel signal processing chip column processing circuit 326. The reset potential V MCRS is sampled. Accordingly, the pixel memory signal of the unit pixel memory 323 in the second row from which noise has been removed can be obtained from the pixel signal processing chip column processing circuit 326. Then, after time t10, the image sensor control circuit 329 inputs the horizontal scanning pulse ΦH in which the “High” level and the “Low” level are repeated, to the pixel signal processing chip horizontal scanning circuit 327, and the pixel memory array unit 322 The pixel memory signals after noise removal in each column of the unit pixel memory 323 in the second row are sequentially read out from the pixel signal processing chip horizontal scanning circuit signal line 328.

また、時刻t10において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリリセットパルスΦMR(2,*)を“Low”レベルにして、画素メモリ電位VMCの画素メモリリセット電位VMCRSへのリセット状態を開放すると共に、画素メモリ選択パルスΦMS(2,*)を“Low”レベルにして、2行目の単位画素メモリ323の選択を解除し、画素信号処理チップ垂直信号線325への画素メモリ信号の出力が停止させる。 At time t10, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321 sets the pixel memory reset pulse ΦMR (2, *) to the “Low” level to reset the pixel memory potential V MC to the pixel memory reset potential V MCRS . , The pixel memory selection pulse ΦMS (2, *) is set to the “Low” level, the selection of the unit pixel memory 323 in the second row is canceled, and the pixel memory signal to the pixel signal processing chip vertical signal line 325 is released. Output stops.

以降、時刻t5〜時刻t8と同様に制御することによって、3行目以降の全ての行の単位画素メモリ323から、ノイズ除去後の画素メモリ信号を画素信号処理チップ水平走査回路信号線328に順次読み出す。このようにして、イメージセンサ3は、入射した被写体光に応じた画素信号に対してノイズ除去の処理を行った画像信号を出力することができる。   Thereafter, by controlling in the same manner as at time t5 to time t8, the pixel memory signals after noise removal are sequentially applied to the pixel signal processing chip horizontal scanning circuit signal line 328 from the unit pixel memories 323 in all rows after the third row. read out. In this manner, the image sensor 3 can output an image signal obtained by performing noise removal processing on the pixel signal corresponding to the incident subject light.

<黒沈み現象の抑圧タイミング>
次に、高輝度光がイメージセンサ3のリセット期間に入射した場合の駆動タイミングについて説明する。図8は、本実施形態のイメージセンサ3のリセット期間に高輝度光が入射した場合の各駆動のタイミングを示したタイミングチャートである。また、図9は、本実施形態のイメージセンサ3のリセット期間に高輝度光が入射した場合の効果を説明する図である。
<Suppression timing of black sun phenomenon>
Next, drive timing when high-luminance light is incident during the reset period of the image sensor 3 will be described. FIG. 8 is a timing chart showing the timing of each drive when high-luminance light is incident during the reset period of the image sensor 3 of the present embodiment. FIG. 9 is a diagram for explaining the effect when high-luminance light is incident during the reset period of the image sensor 3 of the present embodiment.

通常、MOS型固体撮像装置では、高輝度光がリセット期間中に入射した場合、黒沈み現象が発生する。本実施形態のイメージセンサ3においては、上述したように、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とによって、高輝度の光が入射した画素による黒沈み現象を抑圧する。図8に示したタイミングチャートでは、黒沈み現象が発生する場合の各部の電位を破線で示し、黒沈み現象を抑圧する場合の各部の電位を実線で示している。なお、図8に示した各駆動のタイミングでは、図7に示した各駆動のタイミングと同様にイメージセンサ3を制御する。しかし、イメージセンサ3のリセット期間に高輝度光が入射しているため、それぞれの信号の電位が異なる。従って、図8に示した各駆動のタイミングの説明においては、図7に示した各駆動のタイミングと同様の動作に関しての詳細な説明は省略し、それぞれの信号の電位の変化に着目して説明を行う。   Normally, in a MOS type solid-state imaging device, a black sun phenomenon occurs when high-luminance light is incident during a reset period. In the image sensor 3 of the present embodiment, as described above, the pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6 suppress the black sun phenomenon caused by the pixels on which high-intensity light is incident. In the timing chart shown in FIG. 8, the potential of each part when the black sun phenomenon occurs is indicated by a broken line, and the potential of each part when the black sun phenomenon is suppressed is indicated by a solid line. In addition, at the timing of each drive shown in FIG. 8, the image sensor 3 is controlled similarly to the timing of each drive shown in FIG. However, since the high-intensity light is incident during the reset period of the image sensor 3, the potential of each signal is different. Therefore, in the description of the timing of each drive shown in FIG. 8, a detailed description of the same operation as the timing of each drive shown in FIG. 7 will be omitted, and the description will focus on the change in the potential of each signal. I do.

なお、図8に示したタイミングチャートにおいて、リセット期間中の高輝度光は、時刻t3までのPD電位VPDのレベルで示されている。また、図8に示したタイミングチャートにおいて、FD飽和電位VFDSATは、画素電荷蓄積部FDが取り得る最低電位を示す。画素信号線飽和電位V314SATは、画素信号線314が取り得る最低電位を示す。画素メモリ信号電位VMCSIG1は、黒沈み現象が起きる場合の画素メモリ電荷蓄積部MCでの電位を示す。画素メモリ信号電位VMCSIG2は、本実施形態のイメージセンサ3の構成によって、黒沈み現象を抑圧した場合の画素メモリ電荷蓄積部MCでの電位を示す。 In the timing chart shown in FIG. 8, the high-intensity light during the reset period is indicated by the level of the PD potential V PD up to time t3. In the timing chart shown in FIG. 8, the FD saturation potential V FDSAT indicates the lowest potential that the pixel charge accumulation unit FD can take. The pixel signal line saturation potential V 314SAT indicates the lowest potential that the pixel signal line 314 can take. The pixel memory signal potential VMCSIG1 indicates the potential at the pixel memory charge storage portion MC when the black sun phenomenon occurs. The pixel memory signal potential V MCSIG2 indicates a potential at the pixel memory charge accumulation unit MC when the black sun phenomenon is suppressed by the configuration of the image sensor 3 of the present embodiment.

図9(a)に示した画像201は、高輝度の点光源を撮影し、黒沈み現象が起きた場合の画像を示し、図9(b)に示した画像202は、高輝度の点光源を撮影し、本実施形態のイメージセンサ3において黒沈み現象を抑圧した場合の画像を示している。また、図9(a)に示した画像201および図9(b)に示した画像202において、画像座標203は、黒沈み現象が起きない程度の高輝度光によって撮像されているが、イメージセンサ3の出力は飽和している部位を示している。また、図9(a)に示した画像201において、画像座標204は、黒沈み現象による不具合が発生する部位を示している。また、図9(b)に示した画像202において、画像座標205は、本実施形態のイメージセンサ3で黒沈み現象を抑圧した後の画像座標204と同じ部位を示している。   An image 201 shown in FIG. 9A is an image obtained by photographing a high-brightness point light source and a black sun phenomenon occurs, and an image 202 shown in FIG. 9B is a high-brightness point light source. And an image when the black sun phenomenon is suppressed in the image sensor 3 of the present embodiment is shown. Further, in the image 201 shown in FIG. 9A and the image 202 shown in FIG. 9B, the image coordinates 203 are picked up with high-intensity light that does not cause a black sun phenomenon, but the image sensor The output of 3 indicates a saturated part. In the image 201 shown in FIG. 9A, an image coordinate 204 indicates a part where a defect due to a black sun phenomenon occurs. In the image 202 shown in FIG. 9B, the image coordinate 205 indicates the same part as the image coordinate 204 after the black sun phenomenon is suppressed by the image sensor 3 of the present embodiment.

はじめに、図8に示したタイミングチャートにおいて破線で示した、黒沈み現象が起こる場合について説明する。なお、本実施形態のイメージセンサ3において、従来のMOS型固体撮像装置と同様に黒沈み現象が起こる場合とは、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とを制御しない、すなわち、図8の破線で示したように、画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEを“Low”レベルのままにして、クリップ機能を無効にした場合である。   First, the case where the black sun phenomenon occurs as indicated by a broken line in the timing chart shown in FIG. 8 will be described. In the image sensor 3 of the present embodiment, when the black sun phenomenon occurs as in the conventional MOS type solid-state imaging device, the pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6 are not controlled. As shown by the broken line in FIG. 8, the pixel memory clip enable pulse ΦCE is kept at the “Low” level and the clip function is disabled.

時刻t1において、図7に示した各駆動のタイミングと同様に制御することによって、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDがリセットされ、FD電位VFDが電源電位VDDPの電位になり、画素信号線電位V314は、FD電位VFDに対応した電源電位VDDPの近傍の電位にリセットされる。なお、画素信号線電位V314のクリップ機能は無効になっている。また、図7に示した各駆動のタイミングと同様に制御することによって、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDから、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCまでの経路を導通させ、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCをリセットすることによって、画素メモリ電位VMCが電源電位VDDMの電位になる。 At time t1, the pixel charge accumulation unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 is reset by performing the same control as the timing of each drive illustrated in FIG. 7, and the FD potential V FD is the potential of the power supply potential VDDP. The pixel signal line potential V 314 is reset to a potential in the vicinity of the power supply potential VDDP corresponding to the FD potential V FD . Note that the clipping function of the pixel signal line potential V 314 is disabled. Further, the pixel memory of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 is changed from the pixel charge storage unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 by controlling in the same manner as the timing of each drive shown in FIG. to conduct a route to the charge storage portion MC, by resetting the pixel memory charge storage portion MC of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array portion 322, the pixel memory potential V MC is the potential of the power supply potential VDDM.

続いて、時刻t2において、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、画素チップ垂直走査回路311が、画素リセットパルスΦPRを“Low”レベルにすることにより、FD電位VFDの電源電位VDDPの電位へのリセット動作を終了する。このとき、高輝度光がイメージセンサ3に入射していると、PD電位VPDに示したように、フォトダイオードPDでは大量に電荷が発生し、フォトダイオードPDが発生した電荷が画素電荷蓄積部FDに漏れ込みを起こす現象や、画素電荷蓄積部FDに直接光が入射し、画素電荷蓄積部FDで電荷が大量に発生する現象が起こる。このような現象が起こると、画素リセットパルスΦPRを“Low”レベルにした後の画素電荷蓄積部FDでは、その電位をリセット電位に保つことができず、図8の時刻t2以降に示したように、FD電位VFDが降下し始める。また、FD電位VFDの降下に伴って、図8の時刻t2以降の破線で示したように、画素信号線電位V314も降下する。 Subsequently, at time t2, similarly to the timing of each drive shown in FIG. 7, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel reset pulse ΦPR to the “Low” level, so that the power supply potential VDDP of the FD potential V FD. The reset operation to the potential of is terminated. At this time, if high-intensity light is incident on the image sensor 3, a large amount of charge is generated in the photodiode PD as shown in the PD potential V PD , and the charge generated by the photodiode PD is converted into the pixel charge storage unit. There is a phenomenon in which leakage occurs in the FD, or a phenomenon in which a large amount of charges are generated in the pixel charge storage unit FD due to direct light incident on the pixel charge storage unit FD. When such a phenomenon occurs, the pixel charge accumulation unit FD after the pixel reset pulse ΦPR is set to the “Low” level cannot keep the potential at the reset potential, as shown after time t2 in FIG. At the same time, the FD potential V FD starts to drop. As the FD potential V FD decreases, the pixel signal line potential V 314 also decreases as indicated by a broken line after time t2 in FIG.

そして、時刻t3のときには、FD電位VFDがFD飽和電位VFDSATまで降下してしまう。また、画素信号線電位V314も画素信号線飽和電位V314SATまで降下してしまう。そして、画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEを“Low”レベルにした状態、すなわち、クリップ機能を無効にした状態の時刻t3において、画素チップ垂直走査回路311が、画素転送パルスΦPTを“High”レベルにしても、画素信号線電位V314は変化しない。これは、FD電位VFDがFD飽和電位VFDSATよりも低い電位に変化しないためである。 At time t3, the FD potential V FD drops to the FD saturation potential V FDSAT . Further, the pixel signal line potential V 314 also drops to the pixel signal line saturation potential V 314SAT . Then, at the time t3 when the pixel memory clip enable pulse ΦCE is set to the “Low” level, that is, when the clipping function is disabled, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel transfer pulse ΦPT to the “High” level. However, the pixel signal line potential V 314 does not change. This is because the FD potential V FD does not change to a potential lower than the FD saturation potential V FDSAT .

また、この時刻t3において、画素信号処理チップ垂直走査回路321が、画素メモリリセットパルスΦMRを“Low”レベルにし、画素メモリ電位VMCの電源電位VDDMへのリセット動作を終了しても、画素信号線電位V314が変化していないため、画素メモリ電位VMCも変化しない。つまり、画素メモリ電位VMCは、図8の時刻t3以降の破線で示したように、画素メモリリセット電位VMCRSと同様の電位の画素メモリ信号電位VMCSIG1になる。 Further, at time t3, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321, and the "Low" level pixel memory reset pulse FaiMR, be terminated reset operation to the power supply potential VDDM of the pixel memory potential V MC, the pixel signal since the line voltage V 314 does not change, it does not change the pixel memory potential V MC. That is, the pixel memory potential V MC, as shown at time t3 after the broken line in FIG. 8, the pixel memory signal potential V MCSIG1 similar potential as the pixel memory reset potential V MCRS.

なお、PD電位VPDは、時刻t3において、画素チップ垂直走査回路311が画素転送パルスΦPTを“High”レベルにすることによって、フォトダイオードPDが発生した信号電荷が画素電荷蓄積部FDに転送され、一旦、フォトダイオードPDに蓄積された信号電荷が空になる。しかし、高輝度光が入射し続けていると、再度、フォトダイオードPDに大量に電荷が発生するため、図8の時刻t3以降のPD電位VPDのように、電位が変化する。 At the time t3, the PD potential V PD is transferred to the pixel charge accumulation unit FD by the pixel chip vertical scanning circuit 311 setting the pixel transfer pulse ΦPT to the “High” level. Once, the signal charge accumulated in the photodiode PD becomes empty. However, if high-intensity light continues to enter, a large amount of charge is generated again in the photodiode PD, so that the potential changes like the PD potential V PD after time t3 in FIG.

このような状態で、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、時刻t4以降の制御を行い、時刻t6での画素メモリ信号電位VMCSIG1のクランプ(保持)と、時刻t7での画素メモリリセット電位VMCRSのサンプリングとを行っても、画素信号処理チップ列処理回路326による差分処理によって得られるノイズ除去後の画素メモリ信号は、約“0”である。このため、得られる画像は、図9(a)に示した画像201のように、高輝度光が照射された画像座標204の部位が黒くなった、黒沈み現象の画像が撮像されてしまう。なお、ノイズ除去後の画素メモリ信号が“0”である部位は、図9(a)に示した画像座標204で示されている。 In this state, the control after time t4 is performed similarly to the timing of each drive shown in FIG. 7, the pixel memory signal potential VMCSIG1 is clamped (held) at time t6, and the pixel memory at time t7. Even if the reset potential V MCRS is sampled, the pixel memory signal after noise removal obtained by the difference processing by the pixel signal processing chip column processing circuit 326 is about “0”. For this reason, as the obtained image, an image of the black sun phenomenon in which the part of the image coordinate 204 irradiated with the high-intensity light is black like the image 201 shown in FIG. 9A is captured. A portion where the pixel memory signal after noise removal is “0” is indicated by the image coordinates 204 shown in FIG.

次に、図8に示したタイミングチャートにおいて実線で示した、黒沈み現象を抑圧する場合について説明する。なお、本実施形態のイメージセンサ3において、黒沈み現象を抑圧する場合とは、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、すなわち、図8の実線で示したように、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とを制御して、クリップ機能を有効にした場合である。本実施形態のイメージセンサ3における黒沈み現象の抑圧では、画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEを所定の時間“High”レベルにし、画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRを所定の電圧に制御する。   Next, the case of suppressing the black sun phenomenon shown by the solid line in the timing chart shown in FIG. 8 will be described. In the image sensor 3 of the present embodiment, the case of suppressing the black sun phenomenon is the same as the timing of each drive shown in FIG. 7, that is, as shown by the solid line in FIG. This is a case where the clipping function is enabled by controlling the transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6. In the suppression of the black sun phenomenon in the image sensor 3 of the present embodiment, the pixel memory clip enable pulse ΦCE is set to “High” level for a predetermined time, and the pixel memory clip reference pulse ΦCR is controlled to a predetermined voltage.

時刻t1において、図7に示した各駆動のタイミングと同様に制御することによって、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDがリセットされ、FD電位VFDが電源電位VDDPの電位になり、画素信号線電位V314は、FD電位VFDに対応した電源電位VDDPの近傍の電位にリセットされる。また、画素信号線電位V314のクリップ機能を有効にし、画素信号線電位V314の電圧範囲を第1参照電位VREF1に対応した電位に制限する。また、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDから、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCまでの経路を導通させ、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCがリセットすることによって、画素メモリ電位VMCが電源電位VDDMの電位になる。 At time t1, the pixel charge accumulation unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 is reset by performing the same control as the timing of each drive illustrated in FIG. 7, and the FD potential V FD is the potential of the power supply potential VDDP. The pixel signal line potential V 314 is reset to a potential in the vicinity of the power supply potential VDDP corresponding to the FD potential V FD . Also, the clipping function of the pixel signal line potential V 314 is enabled, and the voltage range of the pixel signal line potential V 314 is limited to a potential corresponding to the first reference potential VREF1. Further, the path from the pixel charge storage unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 to the pixel memory charge storage unit MC of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 is made conductive, and the inside of the pixel memory array unit 322 is established. by pixel memory charge storage portion MC of the unit pixel memory 323 is reset, the pixel memory potential V MC is the potential of the power supply potential VDDM.

続いて、時刻t2において、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、画素チップ垂直走査回路311が、画素リセットパルスΦPRを“Low”レベルにすることにより、FD電位VFDの電源電位VDDPの電位へのリセット動作を終了する。このとき、高輝度光がイメージセンサ3に入射しているため、上述した黒沈み現象が起こる場合と同様に、フォトダイオードPDが発生した電荷の画素電荷蓄積部FDへの漏れ込み現象や、画素電荷蓄積部FDへの直接光の入射による、画素電荷蓄積部FDでの電荷の大量発生の現象が起こる。これにより、画素リセットパルスΦPRを“Low”レベルにした後の時刻t3のときには、上述した黒沈み現象が起こる場合と同様に、FD電位VFDは、FD飽和電位VFDSATまで降下してしまう。 Subsequently, at time t2, similarly to the timing of each drive shown in FIG. 7, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel reset pulse ΦPR to the “Low” level, so that the power supply potential VDDP of the FD potential V FD. The reset operation to the potential of is terminated. At this time, since the high-intensity light is incident on the image sensor 3, as in the case where the black sun phenomenon described above occurs, the charge generated by the photodiode PD leaks into the pixel charge storage portion FD, A phenomenon in which a large amount of charges are generated in the pixel charge storage unit FD occurs due to direct light incident on the charge storage unit FD. As a result, at time t3 after the pixel reset pulse ΦPR is set to the “Low” level, the FD potential V FD drops to the FD saturation potential V FDSAT as in the case where the black sun phenomenon occurs.

しかし、画素信号線電位V314は、画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRおよび画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEによって制御された画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5および画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6によって、電圧範囲が第1参照電位VREF1に対応した電位に制限されている。このため、画素信号線電位V314は、FD電位VFDの降下に伴って降下せず、図8の時刻t2以降の実線で示したように、第1参照電位VREF1に対応した電位以下には降下しない。従って、時刻t3において、画素チップ垂直走査回路311が、画素転送パルスΦPTを“High”レベルにすると、フォトダイオードPDが発生した信号電荷が画素電荷蓄積部FDに転送され、画素信号線電位V314は、第1参照電位VREF1に対応した電位から画素電荷蓄積部FDに転送された信号電荷に対応した電荷分だけ電位が降下する。そして、時刻t4からのFD電位VFDおよび画素信号線電位V314を信号電位に安定させる期間(図8における時刻t5までの期間)中に、画素信号線電位V314は、画素信号線飽和電位V314SATまで電位が変動する。 However, the pixel signal line potential V 314 has a voltage range of the first reference potential VREF1 by the pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6 controlled by the pixel memory clip reference pulse ΦCR and the pixel memory clip enable pulse ΦCE. It is limited to the potential corresponding to. For this reason, the pixel signal line potential V 314 does not decrease with the decrease of the FD potential V FD , and is not lower than the potential corresponding to the first reference potential VREF 1 as shown by the solid line after time t 2 in FIG. Do not descend. Therefore, at time t3, when the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel transfer pulse ΦPT to the “High” level, the signal charge generated by the photodiode PD is transferred to the pixel charge storage unit FD, and the pixel signal line potential V 314 is obtained. Falls from the potential corresponding to the first reference potential VREF1 by the amount corresponding to the signal charge transferred to the pixel charge storage portion FD. Then, during the period during which the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 from time t4 are stabilized to the signal potential (period until time t5 in FIG. 8), the pixel signal line potential V 314 is the pixel signal line saturation potential. The potential varies up to V 314SAT .

また、時刻t3において、画素信号処理チップ垂直走査回路321は、画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRを第2参照電位VREF2のレベルにして、画素信号線電位V314の電圧範囲を第2参照電位VREF2に対応した電位に制限している。このため、時刻t3において、画素信号処理チップ垂直走査回路321が、画素メモリリセットパルスΦMRを“Low”レベルにすると、画素メモリ電位VMCは、画素信号線電位V314の電位の変動に伴って、画素メモリ信号電位VMCSIG2に変化する。 At time t3, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321, and the pixel memory clip reference pulse ΦCR the level of the second reference potential VREF2, corresponding to the voltage range of the pixel signal line potential V 314 to the second reference potential VREF2 The potential is limited. Therefore, at time t3, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321, when the "Low" level pixel memory reset pulse FaiMR, pixel memory potential V MC, along with the fluctuation of the potential of the pixel signal line potential V 314 The pixel memory signal potential VMCSIG2 changes.

このような状態で、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、時刻t5以降の制御を行い、時刻t6での画素メモリ信号電位VMCSIG2のクランプ(保持)と、時刻t7での画素メモリリセット電位VMCRSのサンプリングとを行う。これにより、画素信号処理チップ列処理回路326では、時刻t6でクランプした画素メモリ信号電位VMCSIG2と、時刻t7でサンプリングした画素メモリリセット電位VMCRSとの差分処理が行われるため、ノイズ除去後の画素メモリ信号が約“0”にはならず、フォトダイオードPDの飽和信号量に類似した信号を得ることができる。このため、得られる画像は、図9(b)に示した画像202のように、高輝度光が照射された画像座標205の部位が黒くならず、画像座標203と同様に、イメージセンサ3の出力が飽和している、すなわち、黒沈み現象が抑圧された画像を撮影することができる。なお、黒沈み現象の抑圧によって飽和信号量に類似した信号となる部位は、図9(b)に示した画像座標205で示されている。 In this state, similarly to the timing of each drive shown in FIG. 7, the control after time t5 is performed, the pixel memory signal potential VMCSIG2 is clamped (held) at time t6, and the pixel memory at time t7. The reset potential V MCRS is sampled. As a result, the pixel signal processing chip column processing circuit 326 performs a difference process between the pixel memory signal potential V MCSIG2 clamped at time t6 and the pixel memory reset potential V MCRS sampled at time t7. The pixel memory signal does not become about “0”, and a signal similar to the saturation signal amount of the photodiode PD can be obtained. For this reason, the obtained image does not become black at the position of the image coordinate 205 irradiated with the high-intensity light like the image 202 shown in FIG. An image in which the output is saturated, that is, an image in which the black sun phenomenon is suppressed can be taken. Note that a part that becomes a signal similar to the saturation signal amount due to suppression of the black sun phenomenon is indicated by an image coordinate 205 shown in FIG.

上記に述べたように、本実施形態のイメージセンサ3では、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とによって、イメージセンサ3のリセット期間(図8における時刻t1〜時刻t3までの期間)中の画素信号線電位V314の電圧範囲を、第1参照電位VREF1に対応した電位に制限する。これにより、リセット期間に高輝度光が入射した場合でも、黒沈み現象を抑圧することができる。 As described above, in the image sensor 3 of the present embodiment, the pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6 are used to reset the image sensor 3 (the period from time t1 to time t3 in FIG. 8). the voltage range of the pixel signal line potential V 314 in), to limit the potential corresponding to the first reference potential VREF1. Thereby, the black sun phenomenon can be suppressed even when high-intensity light is incident during the reset period.

また、本実施形態のイメージセンサ3では、複数枚のチップを接続することによって構成される固体撮像装置において、黒沈み現象を抑圧するための画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とを画素信号処理チップ32内に備えることにより、画素チップ31内の単位画素313の面積を縮小させることなく、黒沈み現象の抑圧を実現することができる。そして、本実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1では、高輝度光による黒沈み現象が抑圧された、ノイズの少ない良好なグローバル露光方式の画像を取得することができる。   In the image sensor 3 of the present embodiment, in the solid-state imaging device configured by connecting a plurality of chips, the pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6 for suppressing the black sun phenomenon Is provided in the pixel signal processing chip 32, it is possible to suppress the black sun phenomenon without reducing the area of the unit pixel 313 in the pixel chip 31. In the digital camera 1 equipped with the image sensor 3 of the present embodiment, it is possible to acquire a good global exposure method image with less noise, in which the black sun phenomenon due to high luminance light is suppressed.

<横筋現象の抑圧タイミング>
次に、高輝度光がイメージセンサ3の転送期間に入射した場合の駆動タイミングについて説明する。図10は、本実施形態のイメージセンサ3の転送期間に高輝度光が入射した場合の各駆動のタイミングを示したタイミングチャートである。また、図11は、本実施形態のイメージセンサ3の転送期間に高輝度光が入射した場合の効果を説明する図である。また、図12は、本実施形態のイメージセンサ3における高輝度光による横筋現象の抑圧に関連する画素信号処理チップ32内の単位画素メモリ323の概略構成の一例を示した回路図である。
<Suppression timing of transverse muscle phenomenon>
Next, drive timing when high-luminance light is incident during the transfer period of the image sensor 3 will be described. FIG. 10 is a timing chart showing the timing of each drive when high-luminance light is incident during the transfer period of the image sensor 3 of the present embodiment. Moreover, FIG. 11 is a figure explaining the effect when high-intensity light injects in the transfer period of the image sensor 3 of this embodiment. FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of a schematic configuration of the unit pixel memory 323 in the pixel signal processing chip 32 related to suppression of the horizontal stripe phenomenon by the high luminance light in the image sensor 3 of the present embodiment.

通常、MOS型固体撮像装置では、高輝度光が転送期間中に入射した場合、横筋現象が発生する。本実施形態のイメージセンサ3においては、上述したように、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とによって、高輝度の光が入射した画素による横筋現象を抑圧する。図10に示したタイミングチャートでは、横筋現象が発生する場合の各部の電位を破線で示し、横筋現象を抑圧する場合の各部の電位を実線で示している。なお、図10に示した各駆動のタイミングでは、図7に示した各駆動のタイミングと同様にイメージセンサ3を制御する。しかし、イメージセンサ3の転送期間に高輝度光が入射しているため、それぞれの信号の電位が異なる。従って、図10に示した各駆動のタイミングの説明においては、図7に示した各駆動のタイミングと同様の動作に関しての詳細な説明は省略し、それぞれの信号の電位の変化に着目して説明を行う。   Normally, in a MOS type solid-state imaging device, a horizontal stripe phenomenon occurs when high-intensity light is incident during a transfer period. In the image sensor 3 of the present embodiment, as described above, the horizontal stripe phenomenon caused by the pixel to which high-intensity light is incident is suppressed by the pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6. In the timing chart shown in FIG. 10, the potential of each part when the transverse stripe phenomenon occurs is indicated by a broken line, and the potential of each part when the transverse stripe phenomenon is suppressed is indicated by a solid line. In addition, at the timing of each drive shown in FIG. 10, the image sensor 3 is controlled similarly to the timing of each drive shown in FIG. However, since high-intensity light is incident during the transfer period of the image sensor 3, the potential of each signal is different. Therefore, in the description of the timing of each drive shown in FIG. 10, a detailed description of the operation similar to the timing of each drive shown in FIG. 7 will be omitted, and the description will focus on the change in the potential of each signal. I do.

以下の説明においては、単位画素313(1,0)に、黒沈み現象が起きるまでには至らない高輝度光が入射し、単位画素313(1,0)と同じ行に配置されている単位画素313(1,5)には、光がほとんど入射しない状態である場合の一例を説明する。図10に示したタイミングチャートにおいては、図10(a)に単位画素313(1,0)に関する駆動タイミングを示し、図10(b)に単位画素313(1,5)に関する駆動タイミングを示している。また、図10に示したタイミングチャートにおいて、画素信号線信号電位V314SIG1は、横筋現象が起きる場合の画素信号線314での電位を示す。画素信号線信号電位V314SIG2は、本実施形態のイメージセンサ3の構成によって、横筋現象を抑圧した場合の画素信号線314での電位を示す。画素メモリ信号電位VMCSIG1は、横筋現象が起きる場合の画素メモリ電荷蓄積部MCでの電位を示す。画素メモリ信号電位VMCSIG2は、本実施形態のイメージセンサ3の構成によって、横筋現象を抑圧した場合の画素メモリ電荷蓄積部MCでの電位を示す。 In the following description, the unit pixel 313 (1, 0) is incident on the unit pixel 313 (1, 0) with high-luminance light that does not reach the black sun phenomenon and is disposed in the same row as the unit pixel 313 (1,0). An example in the case where light hardly enters the pixel 313 (1, 5) will be described. In the timing chart shown in FIG. 10, FIG. 10 (a) shows the drive timing for the unit pixel 313 (1,0), and FIG. 10 (b) shows the drive timing for the unit pixel 313 (1,5). Yes. In the timing chart shown in FIG. 10, a pixel signal line signal potential V 314SIG1 indicates a potential at the pixel signal line 314 when the horizontal stripe phenomenon occurs. The pixel signal line signal potential V 314SIG2 indicates a potential at the pixel signal line 314 when the horizontal stripe phenomenon is suppressed by the configuration of the image sensor 3 of the present embodiment. The pixel memory signal potential VMCSIG1 indicates the potential at the pixel memory charge storage portion MC when the horizontal stripe phenomenon occurs. The pixel memory signal potential VMCSIG2 indicates a potential at the pixel memory charge accumulation unit MC when the horizontal stripe phenomenon is suppressed by the configuration of the image sensor 3 of the present embodiment.

図11(a)に示した画像211は、一定幅のある高輝度光源を撮影し、横筋現象が起きた場合の画像を示し、図11(b)に示した画像212は、一定幅のある高輝度光源を撮影し、本実施形態のイメージセンサ3において横筋現象を抑圧した場合の画像を示している。また、図11(a)に示した画像211および図11(b)に示した画像212において、画像座標213は、高輝度光を撮像したことにより、イメージセンサ3の出力が飽和している部位(例えば、単位画素313(1,0)が配置されている部位)を示している。また、図11(a)に示した画像211において、画像座標214は、横筋現象による不具合が発生する部位(例えば、単位画素313(1,5)が配置されている部位)を示している。また、図11(b)に示した画像212において、画像座標215は、本実施形態のイメージセンサ3で横筋現象を抑圧した後の画像座標214と同じ部位を示している。   An image 211 shown in FIG. 11A is an image when a high-intensity light source having a certain width is photographed and a horizontal stripe phenomenon occurs, and an image 212 shown in FIG. 11B has a certain width. An image is shown when a high-intensity light source is photographed and the horizontal stripe phenomenon is suppressed in the image sensor 3 of the present embodiment. Further, in the image 211 shown in FIG. 11A and the image 212 shown in FIG. 11B, the image coordinate 213 is a portion where the output of the image sensor 3 is saturated due to the imaging of high luminance light. (For example, a part where the unit pixel 313 (1,0) is arranged). In the image 211 shown in FIG. 11A, the image coordinates 214 indicate a part where a defect due to the horizontal stripe phenomenon occurs (for example, a part where the unit pixels 313 (1, 5) are arranged). In the image 212 shown in FIG. 11B, the image coordinate 215 indicates the same part as the image coordinate 214 after the horizontal stripe phenomenon is suppressed by the image sensor 3 of the present embodiment.

図12に示した単位画素メモリ323の概略構成の一例は、以下に説明する単位画素313(1,0)と単位画素313(1,5)とに関連する単位画素メモリ323(1,0)と単位画素メモリ323(1,5)との概略構成であり、図6に示した単位画素メモリ323を2個並べたものである。図12において、配線抵抗RCSは、単位画素メモリ323(1,0)と単位画素メモリ323(1,5)とのそれぞれに備えた画素メモリ電流負荷CSに接続された共通のグラウンド配線3216に寄生する抵抗である。なお、図12に示した単位画素メモリ323(1,0)と単位画素メモリ323(1,5)とのそれぞれの構成は、図6に示した単位画素メモリ323の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。   An example of the schematic configuration of the unit pixel memory 323 shown in FIG. 12 is a unit pixel memory 323 (1,0) related to a unit pixel 313 (1, 0) and a unit pixel 313 (1, 5) described below. And the unit pixel memory 323 (1, 5), which are two unit pixel memories 323 shown in FIG. In FIG. 12, the wiring resistance RCS is parasitic on the common ground wiring 3216 connected to the pixel memory current load CS provided in each of the unit pixel memory 323 (1, 0) and the unit pixel memory 323 (1, 5). It is resistance to do. The configuration of the unit pixel memory 323 (1, 0) and the unit pixel memory 323 (1, 5) shown in FIG. 12 is the same as that of the unit pixel memory 323 shown in FIG. Detailed description is omitted.

はじめに、図10に示したタイミングチャートにおいて破線で示した、横筋現象が起こる場合について説明する。なお、本実施形態のイメージセンサ3において、従来のMOS型固体撮像装置と同様に横筋現象が起こる場合とは、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とを制御しない、すなわち、図1の破線で示したように、画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEを“Low”レベルのままにして、クリップ機能を無効にした場合である。 First, the case where the horizontal stripe phenomenon shown by the broken line in the timing chart shown in FIG. 10 occurs will be described. In the image sensor 3 of the present embodiment, when the horizontal stripe phenomenon occurs as in the conventional MOS type solid-state imaging device, the pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6 are not controlled. as shown in 1 0 dashed, leave the pixel memory clips enable pulse ΦCE "Low" level, is a case where the disable flag function.

時刻t1において、図7に示した各駆動のタイミングと同様に制御することによって、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDがリセットされ、FD電位VFDが電源電位VDDPの電位になり、画素信号線電位V314は、FD電位VFDに対応した電源電位VDDPの近傍の電位にリセットされる。なお、画素信号線電位V314のクリップ機能は無効になっている。また、図7に示した各駆動のタイミングと同様に制御することによって、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDから、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCまでの経路を導通させ、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCをリセットすることによって、画素メモリ電位VMCが電源電位VDDMの電位になる。 At time t1, the pixel charge accumulation unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 is reset by performing the same control as the timing of each drive illustrated in FIG. 7, and the FD potential V FD is the potential of the power supply potential VDDP. The pixel signal line potential V 314 is reset to a potential in the vicinity of the power supply potential VDDP corresponding to the FD potential V FD . Note that the clipping function of the pixel signal line potential V 314 is disabled. Further, the pixel memory of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 is changed from the pixel charge storage unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 by controlling in the same manner as the timing of each drive shown in FIG. to conduct a route to the charge storage portion MC, by resetting the pixel memory charge storage portion MC of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array portion 322, the pixel memory potential V MC is the potential of the power supply potential VDDM.

続いて、時刻t2において、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、画素チップ垂直走査回路311が、画素リセットパルスΦPRを“Low”レベルにすることにより、FD電位VFDの電源電位VDDPの電位へのリセット動作を終了する。これにより、FD電位VFDおよび画素信号線電位V314は、FD電位VFDおよび画素信号線電位V314をリセット電位に安定させる期間(図10における時刻t3までの期間)中に、単位画素313のリセットノイズ分だけ電位が下がり、FD電位VFDはFDリセット電位VFDRSの電位に、画素信号線電位V314は画素信号線リセット電位V314RSの電位に、それぞれ安定する。 Subsequently, at time t2, similarly to the timing of each drive shown in FIG. 7, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel reset pulse ΦPR to the “Low” level, so that the power supply potential VDDP of the FD potential V FD. The reset operation to the potential of is terminated. Accordingly, the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 are set to the unit pixel 313 during a period during which the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 are stabilized at the reset potential (a period until time t3 in FIG. 10). The potential is lowered by the amount of reset noise, and the FD potential V FD is stabilized at the potential of the FD reset potential V FDRS , and the pixel signal line potential V 314 is stabilized at the potential of the pixel signal line reset potential V 314RS .

続いて、時刻t3において、画素チップ垂直走査回路311が、画素転送パルスΦPTを“High”レベルにすると、フォトダイオードPDが発生した信号電荷が画素電荷蓄積部FDに転送される。これにより、FD電位VFD(1,0)およびFD電位VFD(1,5)は、それぞれ時刻t3のときのPD電位VPD(1,0)およびPD電位VPD(1,5)に対応した電位になる。また、画素信号線電位V314(1,0)および画素信号線電位V314(1,5)も、それぞれの画素電荷蓄積部FDに転送された信号電荷に対応した電荷分だけ電位が降下する。 Subsequently, at time t3, when the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel transfer pulse ΦPT to the “High” level, the signal charge generated by the photodiode PD is transferred to the pixel charge storage unit FD. Thus, FD potential V FD (1, 0) and FD potential V FD (1, 5) are changed to PD potential V PD (1, 0) and PD potential V PD (1, 5) at time t3, respectively. The corresponding potential is obtained. Further, the pixel signal line potential V 314 (1, 0) and the pixel signal line potential V 314 (1, 5) also drop in potential by the amount corresponding to the signal charge transferred to each pixel charge storage portion FD. .

また、時刻t3において、画素信号処理チップ垂直走査回路321が、画素メモリリセットパルスΦMRを“Low”レベルにして、画素メモリ電位VMCの電源電位VDDMへのリセット動作を終了する。これにより、画素メモリ電位VMC(1,0)および画素メモリ電位VMC(1,5)は、フォトダイオードPDが発生した信号電荷の画素電荷蓄積部FDへの転送に応じて降下した画素信号線電位V314(1,0)および画素信号線電位V314(1,5)に対応したそれぞれの電位になる。 At time t3, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321, and the "Low" level pixel memory reset pulse FaiMR, terminates the reset operation to the power supply potential VDDM of the pixel memory potential V MC. As a result, the pixel memory potential VMC (1, 0) and the pixel memory potential VMC (1, 5) decrease in response to the transfer of the signal charge generated by the photodiode PD to the pixel charge storage unit FD. The respective potentials correspond to the line potential V 314 (1, 0) and the pixel signal line potential V 314 (1, 5) .

なお、PD電位VPDは、時刻t3において、画素チップ垂直走査回路311が画素転送パルスΦPTを“High”レベルにすることによって、フォトダイオードPDが発生した信号電荷が画素電荷蓄積部FDに転送され、一旦、フォトダイオードPDに蓄積された信号電荷が空になる。しかし、高輝度光が入射し続けている単位画素313(1,0)のフォトダイオードPDは、大量の電荷が再度発生するため、図10(a)の時刻t3以降のPD電位VPD(1,0)のように、電位が変化する。なお、光がほとんど入射しない単位画素313(1,5)のフォトダイオードPDでは、大量の電荷が発生することはないため、図10(b)の時刻t3以降のPD電位VPD(1,5)のように、電位が変化する。 At the time t3, the PD potential V PD is transferred to the pixel charge accumulation unit FD by the pixel chip vertical scanning circuit 311 setting the pixel transfer pulse ΦPT to the “High” level. Once, the signal charge accumulated in the photodiode PD becomes empty. However, since a large amount of charge is generated again in the photodiode PD of the unit pixel 313 (1, 0) on which the high luminance light continues to enter, the PD potential V PD (1 after time t3 in FIG. , 0) , the potential changes. Note that a large amount of charge is not generated in the photodiode PD of the unit pixel 313 (1, 5) in which almost no light is incident. Therefore, the PD potential V PD (1, 5 ) after time t3 in FIG. ) , The potential changes.

そして、時刻t4からのFD電位VFDおよび画素信号線電位V314を信号電位に安定させる期間(図10における時刻t5までの期間)中に、高輝度光が入射している単位画素313(1,0)のFD電位VFD(1,0)は、FD飽和電位VFDSATまで電位が降下する。また、FD電位VFD(1,0)の降下に伴って、画素信号線電位V314(1,0)も、図10(a)の時刻t4以降の破線で示したように、画素信号線飽和電位V314SATまで電位が降下する。また、光がほとんど入射しない単位画素313(1,5)のFD電位VFD(1,5)は、FD信号電位VFDSIGの電位で安定し、これに伴って画素信号線電位V314(1,5)も、一旦、画素信号線信号電位V314SIG2の電位になる。また、画素メモリ電位VMC(1,5)も、一旦、画素メモリ信号電位VMCSIG2の電位になる。 Then, during the period in which the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 from the time t4 are stabilized to the signal potential (period until the time t5 in FIG. 10), the unit pixel 313 (1 , 0) of the FD potential V FD (1 , 0) drops to the FD saturation potential V FDSAT . In addition, as the FD potential V FD (1,0) decreases, the pixel signal line potential V 314 (1,0) also changes as shown by the broken line after time t4 in FIG. The potential drops to the saturation potential V 314SAT . Further, the FD potential V FD (1, 5) of the unit pixel 313 (1, 5) where light hardly enters is stabilized at the potential of the FD signal potential V FDSIG , and accordingly, the pixel signal line potential V 314 (1 , 5) once becomes the potential of the pixel signal line signal potential V 314 SIG 2 . Further, the pixel memory potential VMC (1, 5) also temporarily becomes the potential of the pixel memory signal potential VMCSIG2 .

しかし、画素信号線電位V314(1,0)が画素信号線飽和電位V314SATに降下したことによって、単位画素313(1,0)に接続された単位画素メモリ323(1,0)内の画素メモリ電流負荷CS(1,0)に備えたトランジスタが非飽和領域に突入してしまい、画素メモリ電流負荷CS(1,0)に流れる電流量が減少してしまう。この画素メモリ電流負荷CS(1,0)の電流量の減少によって、図12に示した配線抵抗RCSによる電圧降下量が減少してしまう。 However, since the pixel signal line potential V 314 (1, 0) has dropped to the pixel signal line saturation potential V 314SAT , in the unit pixel memory 323 (1,0) connected to the unit pixel 313 (1,0). The transistor included in the pixel memory current load CS (1, 0) enters the non-saturation region, and the amount of current flowing through the pixel memory current load CS (1, 0) decreases. Due to the decrease in the amount of current of the pixel memory current load CS (1, 0) , the amount of voltage drop due to the wiring resistance RCS shown in FIG. 12 decreases.

このため、単位画素313(1,0)と同じ行に配置されている単位画素313(1,5)では、単位画素313(1,5)に接続された単位画素メモリ323(1,5)内の画素メモリ電流負荷CS(1,5)が流す電流量が増大してしまう。この画素メモリ電流負荷CS(1,5)の電流量の増大によって、単位画素313(1,5)の画素信号線314(1,5)に流れる電流量も増大してしまう。そして、画素信号線314(1,5)に流れる電流量の増大によって、単位画素313(1,5)内の画素増幅トランジスタPM3のゲート−ソース間の電圧が増大し、画素信号線電位V314(1,5)の電位が降下してしまう。そして、時刻t5のときには、画素信号線電位V314(1,5)は、図10(b)の時刻t4以降の破線で示したように、画素信号線信号電位V314SIG1の電位になってしまう。また、画素メモリ電位VMC(1,5)も、画素信号線電位V314(1,5)の電位の変動に伴って、図10(b)の時刻t4以降の破線で示したように、画素メモリ信号電位VMCSIG1の電位になってしまう。 Therefore, in the unit pixel 313 (1, 5) arranged in the same row as the unit pixel 313 (1, 0), the unit pixel memory 323 (1, 5) connected to the unit pixel 313 (1, 5). The amount of current that the pixel memory current load CS (1, 5) flows is increased. The increase in the amount of current of the pixel memory current load CS (1, 5) also increases the amount of current flowing through the pixel signal line 314 (1, 5) of the unit pixel 313 (1, 5). As the amount of current flowing through the pixel signal line 314 (1,5) increases, the voltage between the gate and the source of the pixel amplification transistor PM3 in the unit pixel 313 (1,5) increases, and the pixel signal line potential V314 ( 1,5) drops. At time t5, the pixel signal line potential V314 (1, 5) becomes the potential of the pixel signal line signal potential V314SIG1, as indicated by a broken line after time t4 in FIG. 10B. Further, the pixel memory potential VMC (1, 5) is also the pixel memory as shown by the broken line after time t4 in FIG. 10B in accordance with the variation of the pixel signal line potential V314 (1, 5). want intends to become the potential of the signal potential VMCSIG1.

このような状態で、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、時刻t5以降の制御を行い、時刻t6での画素メモリ信号電位VMCSIG1のクランプ(保持)と、時刻t7での画素メモリリセット電位VMCRSのサンプリングとを行っても、画素信号処理チップ列処理回路326による差分処理では、ノイズ除去後の正しい画素メモリ信号を得ることができない。より具体的には、画素メモリ信号は、ゲート−ソース間の電圧増大分(画素メモリ信号電位VMCSIG2−画素メモリ信号電位VMCSIG1)だけ増大した画素メモリ信号になってしまう。なお、単位画素313(1,0)と異なる行に配置されている単位画素313では、上述のような状態にならない。このため、得られる画像は、図11(a)に示した画像211のように、高輝度光が照射された画像座標213の部位の左右の画像座標214の部位が明るい筋になった、横筋現象の画像が撮像されてしまう。なお、ノイズ除去後のゲート−ソース間の電圧が増大した分だけ増大した画素メモリ信号の部位は、図11(a)に示した画像座標214で示されている。 In this state, similarly to the timing of each drive shown in FIG. 7, the control after time t5 is performed, and the pixel memory signal potential VMCSIG1 is clamped (held) at time t6 and the pixel memory at time t7. Even if the reset potential V MCRS is sampled, a correct pixel memory signal after noise removal cannot be obtained by the difference processing by the pixel signal processing chip column processing circuit 326. More specifically, the pixel memory signal becomes a pixel memory signal that is increased by an increase in voltage between the gate and the source (pixel memory signal potential VMCSIG2 −pixel memory signal potential VMCSIG1 ). Note that the unit pixel 313 arranged in a different row from the unit pixel 313 (1, 0) does not have the above-described state. For this reason, the obtained image is a horizontal stripe in which the left and right image coordinates 214 of the image coordinates 213 irradiated with the high-intensity light are bright stripes as in the image 211 shown in FIG. An image of the phenomenon is captured. Note that the portion of the pixel memory signal that is increased by the increase in the gate-source voltage after noise removal is indicated by the image coordinates 214 shown in FIG.

なお、図10(a)の時刻t3以降の破線で示したように、画素信号線電位V314(1,0)が画素信号線飽和電位V314SATまで電位が降下したことにより、
画素メモリ電位VMC(1,0)の電位も降下している。しかし、単位画素313(1,0)に入射している高輝度光は、黒沈み現象が起きるまでには至らない高輝度光である。このため、高輝度光が照射された画像座標213の部位の画素メモリ信号は、フォトダイオードPDの飽和信号量に類似した信号ではあるが、画像座標213の部位の中には、黒沈み現象は発生しない。
Note that, as indicated by a broken line after time t3 in FIG. 10A, the pixel signal line potential V 314 (1, 0) has dropped to the pixel signal line saturation potential V 314SAT .
The potential of the pixel memory potential VMC (1, 0) also drops. However, the high-intensity light incident on the unit pixel 313 (1, 0) is high-intensity light that does not reach the black sun phenomenon. For this reason, the pixel memory signal at the position of the image coordinate 213 irradiated with the high-intensity light is a signal similar to the saturation signal amount of the photodiode PD, but there is a black sun phenomenon in the portion of the image coordinate 213. Does not occur.

次に、図10に示したタイミングチャートにおいて実線で示した、横筋現象を抑圧する場合について説明する。なお、本実施形態のイメージセンサ3において、横筋現象を抑圧する場合とは、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、すなわち、図10の実線で示したように、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とを制御して、クリップ機能を有効にした場合である。本実施形態のイメージセンサ3における横筋現象の抑圧では、画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEを所定の時間“High”レベルにし、画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRを所定の電圧に制御する。   Next, the case where the horizontal stripe phenomenon shown by the solid line in the timing chart shown in FIG. 10 is suppressed will be described. In the image sensor 3 of the present embodiment, the case of suppressing the horizontal stripe phenomenon is the same as the timing of each drive shown in FIG. 7, that is, as shown by the solid line in FIG. This is a case where the clipping function is enabled by controlling the MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6. In the suppression of the horizontal stripe phenomenon in the image sensor 3 of the present embodiment, the pixel memory clip enable pulse ΦCE is set to the “High” level for a predetermined time, and the pixel memory clip reference pulse ΦCR is controlled to a predetermined voltage.

時刻t1において、図7に示した各駆動のタイミングと同様に制御することによって、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDがリセットされ、FD電位VFDが電源電位VDDPの電位になり、画素信号線電位V314は、FD電位VFDに対応した電源電位VDDPの近傍の電位にリセットされる。また、画素信号線電位V314のクリップ機能を有効にし、画素信号線電位V314の電圧範囲を第1参照電位VREF1に対応した電位に制限する。また、画素アレイ部312内の単位画素313の画素電荷蓄積部FDから、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCまでの経路を導通させ、画素メモリアレイ部322内の単位画素メモリ323の画素メモリ電荷蓄積部MCがリセットすることによって、画素メモリ電位VMCが電源電位VDDMの電位になる。 At time t1, the pixel charge accumulation unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 is reset by performing the same control as the timing of each drive illustrated in FIG. 7, and the FD potential V FD is the potential of the power supply potential VDDP. The pixel signal line potential V 314 is reset to a potential in the vicinity of the power supply potential VDDP corresponding to the FD potential V FD . Also, the clipping function of the pixel signal line potential V 314 is enabled, and the voltage range of the pixel signal line potential V 314 is limited to a potential corresponding to the first reference potential VREF1. Further, the path from the pixel charge storage unit FD of the unit pixel 313 in the pixel array unit 312 to the pixel memory charge storage unit MC of the unit pixel memory 323 in the pixel memory array unit 322 is made conductive, and the inside of the pixel memory array unit 322 is established. by pixel memory charge storage portion MC of the unit pixel memory 323 is reset, the pixel memory potential V MC is the potential of the power supply potential VDDM.

続いて、時刻t2において、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、画素チップ垂直走査回路311が、画素リセットパルスΦPRを“Low”レベルにすることにより、FD電位VFDの電源電位VDDPの電位へのリセット動作を終了する。これにより、FD電位VFDおよび画素信号線電位V314は、FD電位VFDおよび画素信号線電位V314をリセット電位に安定させる期間(図10における時刻t3までの期間)中に、単位画素313のリセットノイズ分だけ電位が下がり、FD電位VFDはFDリセット電位VFDRSの電位に、画素信号線電位V314は画素信号線リセット電位V314RSの電位に、それぞれ安定する。 Subsequently, at time t2, similarly to the timing of each drive shown in FIG. 7, the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel reset pulse ΦPR to the “Low” level, so that the power supply potential VDDP of the FD potential V FD. The reset operation to the potential of is terminated. Accordingly, the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 are set to the unit pixel 313 during a period during which the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 are stabilized at the reset potential (a period until time t3 in FIG. 10). The potential is lowered by the amount of reset noise, and the FD potential V FD is stabilized at the potential of the FD reset potential V FDRS , and the pixel signal line potential V 314 is stabilized at the potential of the pixel signal line reset potential V 314RS .

続いて、時刻t3において、画素チップ垂直走査回路311が、画素転送パルスΦPTを“High”レベルにすると、フォトダイオードPDが発生した信号電荷が画素電荷蓄積部FDに転送される。これにより、FD電位VFD(1,0)およびFD電位VFD(1,5)は、それぞれ時刻t3のときのPD電位VPD(1,0)およびPD電位VPD(1,5)に対応した電位になる。また、画素信号線電位V314(1,0)および画素信号線電位V314(1,5)も、それぞれの画素電荷蓄積部FDに転送された信号電荷に対応した電荷分だけ電位が降下する。 Subsequently, at time t3, when the pixel chip vertical scanning circuit 311 sets the pixel transfer pulse ΦPT to the “High” level, the signal charge generated by the photodiode PD is transferred to the pixel charge storage unit FD. Thus, FD potential V FD (1, 0) and FD potential V FD (1, 5) are changed to PD potential V PD (1, 0) and PD potential V PD (1, 5) at time t3, respectively. The corresponding potential is obtained. Further, the pixel signal line potential V 314 (1, 0) and the pixel signal line potential V 314 (1, 5) also drop in potential by the amount corresponding to the signal charge transferred to each pixel charge storage portion FD. .

また、時刻t3において、画素信号処理チップ垂直走査回路321が、画素メモリリセットパルスΦMRを“Low”レベルにして、画素メモリ電位VMCの電源電位VDDMへのリセット動作を終了する。これにより、画素メモリ電位VMC(1,0)および画素メモリ電位VMC(1,5)は、フォトダイオードPDが発生した信号電荷の画素電荷蓄積部FDへの転送に応じて降下した画素信号線電位V314(1,0)および画素信号線電位V314(1,5)に対応したそれぞれの電位になる。 At time t3, the pixel signal processing chip vertical scanning circuit 321, and the "Low" level pixel memory reset pulse FaiMR, terminates the reset operation to the power supply potential VDDM of the pixel memory potential V MC. As a result, the pixel memory potential VMC (1, 0) and the pixel memory potential VMC (1, 5) decrease in response to the transfer of the signal charge generated by the photodiode PD to the pixel charge storage unit FD. The respective potentials correspond to the line potential V 314 (1, 0) and the pixel signal line potential V 314 (1, 5) .

そして、時刻t4からのFD電位VFDおよび画素信号線電位V314を信号電位に安定させる期間(図10における時刻t5までの期間)中に、高輝度光が入射している単位画素313(1,0)のFD電位VFD(1,0)は、FD飽和電位VFDSATまで電位が降下する。 Then, during the period in which the FD potential V FD and the pixel signal line potential V 314 from the time t4 are stabilized to the signal potential (period until the time t5 in FIG. 10), the unit pixel 313 (1 , 0) of the FD potential V FD (1 , 0) drops to the FD saturation potential V FDSAT .

しかし、画素信号線電位V314(1,0)および画素信号線電位V314(1,5)のそれぞれは、画素メモリクリップリファレンスパルスΦCRおよび画素メモリクリップイネーブルパルスΦCEによって制御された画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5および画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6によって、電圧範囲が第2参照電位VREF2に対応した電位に制限されている。このため、画素信号線電位V314(1,0)は、FD電位VFD(1,0)の降下に伴って降下せず、図10の時刻t4以降の実線で示したように、第2参照電位VREF2に対応した電位以下には降下しない。これは、第2参照電位VREF2を、単位画素313(1,0)に接続された単位画素メモリ323(1,0)内の画素メモリ電流負荷CS(1,0)に備えたトランジスタが非飽和領域に突入しない電位に設定しておくことによって、画素メモリ電流負荷CS(1,0)内のトランジスタが非飽和領域に突入することを防止しているためである。これにより、画素メモリ電流負荷CS(1,0)に流れる電流量は変化せず、図12に示した配線抵抗RCSによる電圧降下量も変化しない。 However, the pixel signal line potential V 314 (1, 0) and the pixel signal line potential V 314 (1, 5) are respectively controlled by the pixel memory clip reference pulse ΦCR and the pixel memory clip enable pulse ΦCE. The voltage range is limited to the potential corresponding to the second reference potential VREF2 by the transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6. For this reason, the pixel signal line potential V 314 (1, 0) does not decrease with the decrease in the FD potential V FD (1,0) , and the second signal line potential V 314 (1, 0) does not decrease as shown by the solid line after time t4 in FIG. It does not drop below the potential corresponding to the reference potential VREF2. This is because the transistor provided in the pixel memory current load CS (1, 0) in the unit pixel memory 323 (1, 0) connected to the unit pixel 313 (1, 0) with the second reference potential VREF2 is not saturated. This is because the transistor in the pixel memory current load CS (1, 0) is prevented from entering the non-saturated region by setting the potential so as not to enter the region. As a result, the amount of current flowing through the pixel memory current load CS (1, 0) does not change, and the amount of voltage drop due to the wiring resistance RCS shown in FIG. 12 does not change.

このため、単位画素313(1,0)と同じ行に配置されている単位画素313(1,5)でも、単位画素313(1,5)に接続された単位画素メモリ323(1,5)内の画素メモリ電流負荷CS(1,5)が流す電流量が変化せず、単位画素313(1,5)の画素信号線314(1,5)に流れる電流量も変化しない。これにより、単位画素313(1,5)内の画素増幅トランジスタPM3のゲート−ソース間の電圧が増大しない。 For this reason, the unit pixel memory 323 (1, 5) connected to the unit pixel 313 (1, 5) also in the unit pixel 313 (1, 5) arranged in the same row as the unit pixel 313 (1, 0). The amount of current flowing through the pixel memory current load CS (1, 5) does not change, and the amount of current flowing through the pixel signal line 314 (1, 5) of the unit pixel 313 (1, 5) does not change. As a result, the voltage between the gate and source of the pixel amplification transistor PM3 in the unit pixel 313 (1, 5) does not increase.

従って、時刻t5のときには、画素信号線電位V314(1,5)の電位は、図10(b)の時刻t4以降の破線で示したように、画素信号線信号電位V314SIG1の電位まで降下せず、画素信号線信号電位V314SIG2の電位になる。同様に、画素メモリ電位VMC(1,5)も、図10(b)の時刻t4以降の破線で示したように、画素メモリ信号電位VMCSIG1の電位まで降下せず、画素メモリ信号電位VMCSIG2の電位になる。 Therefore, at time t5, the potential of the pixel signal line potential V 314 (1, 5) drops to the potential of the pixel signal line signal potential V 314SIG1 as shown by the broken line after time t4 in FIG. Instead, the pixel signal line signal potential is V 314 SIG 2 . Similarly, the pixel memory potential V MC (1, 5) does not drop to the pixel memory signal potential V MCSIG1 as shown by the broken line after time t4 in FIG. It becomes the potential of MCSIG2 .

このような状態で、図7に示した各駆動のタイミングと同様に、時刻t5以降の制御を行い、時刻t6での画素メモリ信号電位VMCSIG2のクランプ(保持)と、時刻t7での画素メモリリセット電位VMCRSのサンプリングとを行う。これにより、画素信号処理チップ列処理回路326による差分処理では、ノイズ除去後の正しい画素メモリ信号を得ることができる。より具体的には、高輝度光が入射してない場合(画素メモリリセット電位VMCRS−画素メモリ信号電位VMCSIG2)に類似した画素メモリ信号を得ることができる。このため、得られる画像は、図11(b)に示した画像212のように、高輝度光が照射された画像座標213の部位の左右の画像座標215の部位が明るい筋になっていない、すなわち、横筋現象が抑圧された画像を撮影することができる。なお、横筋現象の抑圧によって高輝度光が入射してない場合に類似した信号となる部位は、図11(b)に示した画像座標215で示されている。 In this state, similarly to the timing of each drive shown in FIG. 7, the control after time t5 is performed, the pixel memory signal potential VMCSIG2 is clamped (held) at time t6, and the pixel memory at time t7. The reset potential V MCRS is sampled. Thereby, in the differential processing by the pixel signal processing chip column processing circuit 326, a correct pixel memory signal after noise removal can be obtained. More specifically, it is possible to obtain a pixel memory signal similar to that when high-luminance light is not incident (pixel memory reset potential V MCRS −pixel memory signal potential V MCSIG2 ). For this reason, in the obtained image, like the image 212 shown in FIG. 11B, the left and right image coordinate 215 portions of the image coordinate 213 irradiated with the high-intensity light are not bright stripes. That is, an image in which the lateral stripe phenomenon is suppressed can be taken. Note that a portion that becomes a signal similar to the case where high-luminance light is not incident due to suppression of the lateral stripe phenomenon is indicated by an image coordinate 215 shown in FIG.

上記に述べたように、本実施形態のイメージセンサ3では、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とによって、イメージセンサ3の転送期間(図10における時刻t3〜時刻t6までの期間)中の画素信号線電位V314の電圧範囲を、第2参照電位VREF2に対応した電位に制限する。これにより、転送期間に高輝度光が入射した場合でも、横筋現象を抑圧することができる。 As described above, in the image sensor 3 of the present embodiment, the pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6 allow the transfer period of the image sensor 3 (the period from time t3 to time t6 in FIG. 10). the voltage range of the pixel signal line potential V 314 in), to limit the potential corresponding to the second reference potential VREF2. Thereby, even when high-intensity light is incident during the transfer period, it is possible to suppress the horizontal stripe phenomenon.

また、本実施形態のイメージセンサ3では、複数枚のチップを接続することによって構成される固体撮像装置において、横筋現象を抑圧するための画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とを画素信号処理チップ32内に備えることにより、画素チップ31内の単位画素313の面積を縮小させることなく、横筋現象の抑圧を実現することができる。そして、本実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1では、高輝度光による横筋現象が抑圧された、ノイズの少ない良好なグローバル露光方式の画像を取得することができる。   In the image sensor 3 of the present embodiment, in the solid-state imaging device configured by connecting a plurality of chips, the pixel memory clip reference transistor MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6 for suppressing the horizontal stripe phenomenon are provided. By providing in the pixel signal processing chip 32, it is possible to suppress the horizontal stripe phenomenon without reducing the area of the unit pixel 313 in the pixel chip 31. In the digital camera 1 equipped with the image sensor 3 of the present embodiment, it is possible to acquire a good global exposure method image with less noise, in which the horizontal stripe phenomenon due to high-intensity light is suppressed.

上記に述べたように、本発明を実施するための形態によれば、画素メモリ信号線の電圧を制限する画素メモリクリップリファレンストランジスタと、画素メモリクリップリファレンストランジスタの機能の有効または無効を決定する画素メモリクリップイネーブルトランジスタとを、画素信号処理チップに備える。そして、所定期間の画素信号線(画素メモリ信号線)の電圧範囲を、予め定めた電位に制限する。これにより、固体撮像装置に入力された高輝度光による黒沈み現象および横筋現象を抑圧することができる。   As described above, according to the embodiment for carrying out the present invention, the pixel memory clip reference transistor for limiting the voltage of the pixel memory signal line, and the pixel for determining whether the function of the pixel memory clip reference transistor is valid or invalid A memory clip enable transistor is provided in the pixel signal processing chip. Then, the voltage range of the pixel signal line (pixel memory signal line) for a predetermined period is limited to a predetermined potential. As a result, it is possible to suppress the black sun phenomenon and the horizontal stripe phenomenon due to the high-intensity light input to the solid-state imaging device.

また、本発明を実施するための形態によれば、固体撮像装置を複数枚のチップを接続して構成し、画素メモリクリップリファレンストランジスタと画素メモリクリップイネーブルトランジスタとを画素信号処理チップ内に備えることにより、画素チップ内の単位画素の面積を縮小させることなく、高輝度光による黒沈み現象および横筋現象を抑圧することができる固体撮像装置を実現することができる。これにより、本実施形態の固体撮像装置を搭載した撮像装置では、高輝度光による黒沈み現象および横筋現象が抑圧された、ノイズの少ない良好なグローバル露光方式の画像を取得することができる。   According to the embodiment for implementing the present invention, the solid-state imaging device is configured by connecting a plurality of chips, and the pixel memory clip reference transistor and the pixel memory clip enable transistor are provided in the pixel signal processing chip. Accordingly, it is possible to realize a solid-state imaging device capable of suppressing the black sun phenomenon and the horizontal stripe phenomenon due to the high-intensity light without reducing the area of the unit pixel in the pixel chip. As a result, an image pickup apparatus equipped with the solid-state image pickup apparatus according to the present embodiment can acquire a good global exposure method image with less noise, in which the black sun phenomenon and the horizontal stripe phenomenon due to high-intensity light are suppressed.

なお、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、本実施形態においては、例えば、イメージセンサ3に対応し、撮像装置は、例えば、デジタルカメラ1に対応する。また、本発明のある態様に係る第1の基板は、本実施形態においては、例えば、画素チップ31に対応し、第2の基板は、例えば、画素信号処理チップ32に対応し、接続部は、例えば、チップ接続部33に対応し、画素部は、例えば、画素アレイ部312と、画素メモリアレイ部322とに対応する。また、本発明のある態様に係る画素は、本実施形態においては、例えば、単位画素313に対応し、信号線は、例えば、画素信号線314と、画素メモリ信号線324とに対応し、信号蓄積回路は、例えば、画素メモリ電荷蓄積部MCに対応し、出力回路は、例えば、画素メモリ増幅トランジスタMM3と、画素メモリ選択トランジスタMM4とに対応し、クリップ回路は、例えば、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5と、画素メモリクリップイネーブルトランジスタMM6とに対応し、出力信号線は、例えば、画素信号処理チップ垂直信号線325に対応する。   In the present embodiment, the solid-state imaging device according to an aspect of the present invention corresponds to, for example, the image sensor 3, and the imaging device corresponds to, for example, the digital camera 1. In the present embodiment, the first substrate according to an aspect of the present invention corresponds to, for example, the pixel chip 31, the second substrate corresponds to, for example, the pixel signal processing chip 32, and the connection portion is For example, corresponding to the chip connection unit 33, the pixel unit corresponds to, for example, the pixel array unit 312 and the pixel memory array unit 322. In the present embodiment, a pixel according to an aspect of the present invention corresponds to, for example, the unit pixel 313, and a signal line corresponds to, for example, the pixel signal line 314 and the pixel memory signal line 324, The storage circuit corresponds to, for example, the pixel memory charge storage unit MC, the output circuit corresponds to, for example, the pixel memory amplification transistor MM3 and the pixel memory selection transistor MM4, and the clip circuit includes, for example, the pixel memory clip reference transistor. The output signal line corresponds to the pixel signal processing chip vertical signal line 325, for example, corresponding to the MM5 and the pixel memory clip enable transistor MM6.

また、本発明のある態様に係る電流源負荷は、本実施形態においては、例えば、画素メモリ電流負荷CSに対応し、記憶部は、例えば、画素メモリ電荷蓄積部MCに対応し、記憶部信号リセット部は、例えば、画素メモリリセットトランジスタMM2に対応し、記憶部信号選択部は、例えば、画素メモリ選択トランジスタMM4に対応し、記憶部信号増幅部は、例えば、画素メモリ増幅トランジスタMM3に対応し、結合容量は、例えば、画素メモリ結合容量CCに対応する。また、本発明のある態様に係る減算部は、本実施形態においては、例えば、画素信号処理チップ列処理回路326に対応する。   In the present embodiment, the current source load according to an aspect of the present invention corresponds to, for example, the pixel memory current load CS, and the storage unit corresponds to, for example, the pixel memory charge storage unit MC, and the storage unit signal The reset unit corresponds to, for example, the pixel memory reset transistor MM2, the storage unit signal selection unit corresponds to, for example, the pixel memory selection transistor MM4, and the storage unit signal amplification unit corresponds to, for example, the pixel memory amplification transistor MM3. The coupling capacitor corresponds to, for example, the pixel memory coupling capacitor CC. Further, the subtraction unit according to an aspect of the present invention corresponds to, for example, the pixel signal processing chip column processing circuit 326 in the present embodiment.

また、本発明のある態様に係る転送回路および転送トランジスタは、本実施形態においては、例えば、画素転送トランジスタPM1に対応し、第1増幅回路および第1増幅トランジスタは、例えば、画素増幅トランジスタPM3に対応し、第1リセット回路および第1リセットトランジスタは、例えば、画素リセットトランジスタPM2に対応する。また、本発明のある態様に係るアナログメモリ回路は、本実施形態においては、例えば、画素メモリ結合容量CCと、画素メモリ電荷蓄積部MCと、画素メモリ転送トランジスタMM1とに対応し、第2増幅回路および第2増幅トランジスタは、例えば、画素メモリ増幅トランジスタMM3に対応し、第2リセット回路および第2リセットトランジスタは、例えば、画素メモリリセットトランジスタMM2に対応する。   In the present embodiment, the transfer circuit and the transfer transistor according to an aspect of the present invention correspond to, for example, the pixel transfer transistor PM1, and the first amplifier circuit and the first amplifier transistor are, for example, the pixel amplifier transistor PM3. Correspondingly, the first reset circuit and the first reset transistor correspond to, for example, the pixel reset transistor PM2. In the present embodiment, the analog memory circuit according to an aspect of the present invention corresponds to, for example, the pixel memory coupling capacitor CC, the pixel memory charge storage unit MC, and the pixel memory transfer transistor MM1, and the second amplification The circuit and the second amplification transistor correspond to, for example, the pixel memory amplification transistor MM3, and the second reset circuit and the second reset transistor correspond to, for example, the pixel memory reset transistor MM2.

また、本発明のある態様に係る第1の信号線は、本実施形態においては、例えば、画素信号線314と、画素メモリ信号線324とに対応し、トランジスタは、例えば、画素メモリクリップリファレンストランジスタMM5に対応し、容量は、例えば、画素メモリ結合容量CCに対応し、第2の信号線は、例えば、画素信号処理チップ垂直信号線325に対応する。   The first signal line according to an aspect of the present invention corresponds to, for example, the pixel signal line 314 and the pixel memory signal line 324 in the present embodiment, and the transistor is, for example, a pixel memory clip reference transistor. Corresponding to MM5, the capacitor corresponds to, for example, the pixel memory coupling capacitor CC, and the second signal line corresponds to, for example, the pixel signal processing chip vertical signal line 325.

なお、本発明における回路構成および駆動方式の具体的な構成は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更をすることができる。例えば、画素の構成要素および駆動方法が変わった場合においても、例えば、イメージセンサ3や単位画素313内の構成要素や回路構成に応じて駆動方法を変更することによって対応することができる。   In addition, the specific configuration of the circuit configuration and the driving method in the present invention is not limited to the mode for carrying out the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. . For example, even when the pixel components and the driving method are changed, for example, the driving method can be changed according to the components and circuit configuration in the image sensor 3 and the unit pixel 313.

また、画素の行方向および列方向の配置は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において画素を配置する行方向および列方向の数を変更することができる。   Further, the arrangement of the pixels in the row direction and the column direction is not limited to the mode for carrying out the present invention, and the number of pixels in the row direction and the column direction in which the pixels are arranged without departing from the gist of the present invention. Can be changed.

以上、本発明を実施するための形態をもとに説明したが、各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせ、本発明の表現をコンピュータプログラムプロダクトなどに変換したものもまた、本発明の態様として有効である。ここで、コンピュータプログラムプロダクトとは、プログラムコードが記録された記録媒体(DVD媒体、ハードディスク媒体、メモリ媒体など)、プログラムコードが記録されたコンピュータ、プログラムコードが記録されたインターネットシステム(例えば、サーバとクライアント端末を含むシステム)など、プログラムコードが記録された記録媒体、装置、機器やシステムをいう。この場合、上述した各構成要素や各処理プロセスは各モジュールで実装され、その実装されたモジュールからなるプログラムコードはコンピュータプログラムプロダクト内に記録される。   As described above, the description has been given based on the embodiment for carrying out the present invention. However, any combination of each component, each processing process, and the expression of the present invention converted into a computer program product or the like is also an aspect of the present invention. It is effective as Here, the computer program product includes a recording medium (DVD medium, hard disk medium, memory medium, etc.) on which a program code is recorded, a computer on which the program code is recorded, and an Internet system (for example, a server and the like) on which the program code is recorded. A recording medium, apparatus, device or system in which a program code is recorded, such as a system including a client terminal. In this case, each component and each processing process described above are mounted in each module, and a program code including the mounted module is recorded in a computer program product.

例えば、本発明のある態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、当該固体撮像装置が有する画素部の前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素で発生した画素信号を前記第2の基板に供給する信号線に出力させるモジュールと、前記第2の基板に含まれる信号蓄積回路に、前記信号線を経由して供給された前記画素信号を蓄積させるモジュールと、前記第2の基板に含まれる出力回路から、前記信号蓄積回路に蓄積された前記画素信号を出力させるモジュールと、前記第2の基板に含まれるクリップ回路、前記画素号の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップさせるモジュールと、を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトである。 For example, the computer program product according to an aspect of the present invention electrically connects the first substrate and the second substrate by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate. A computer program product in which a program code for causing a computer to execute processing of a connected solid-state imaging device is recorded, which is included in the first substrate of a pixel portion included in the solid-state imaging device and includes a photoelectric conversion element a module for outputting the pixel signal generated by the pixel to the signal line to be supplied to the second substrate, the a signal storage circuit included in the second substrate, the pixel signals supplied via the signal line a module for storing, from the output circuit included in the second substrate, a module for outputting the pixel signal stored in the signal storage circuit, prior to Clip circuit included in the second substrate, the voltage of the pixel No. signal is a computer program product program code is recorded; and a module for clipping so as not fall below a predetermined voltage.

また、例えば、図1に示したデジタルカメラ1の各構成要素による処理を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、デジタルカメラ1に係る上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。   Further, for example, a program for realizing processing by each component of the digital camera 1 shown in FIG. 1 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system. By executing, the above-described various processes related to the digital camera 1 may be performed. Here, the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices. Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used. The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device.

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。   Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic) in a computer system serving as a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)) that holds a program for a certain period of time is also included. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes various modifications within the scope of the present invention. It is.

また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続手段によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置であって、当該固体撮像装置が有する画素手段は、前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備し、画素信号を発生する画素と、前記画素信号を前記第2の基板に供給する信号線と、前記第2の基板に含まれ、前記信号線を経由して供給された前記画素信号を蓄積する信号蓄積手段と、前記第2の基板に含まれ、前記信号蓄積手段に蓄積された前記画素信号を出力する出力手段と、前記第2の基板に含まれ、前記画素号の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップするクリップ手段と、を有する、ことを特徴とする固体撮像装置であってもよい。 The solid-state imaging device according to an aspect of the present invention electrically connects the first substrate and the second substrate by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate. a solid-state imaging device to be connected, a pixel means the solid-state imaging device has, the included in the first substrate, comprising a photoelectric conversion element, and a pixel for generating the pixel signal, the image No. Motoshin the A signal line to be supplied to a second substrate; a signal storage means for storing the pixel signal supplied via the signal line, included in the second substrate; and included in the second substrate; and output means for outputting the pixel signal stored in the signal storage unit, said included in the second substrate, the voltage of the pixel No. signal comprises a clipping means for clipping so as not fall below a predetermined voltage, the It may be a solid-state imaging device characterized by having

また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続手段によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する撮像装置であって、当該撮像装置が有する画素手段は、前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備し、画素信号を発生する画素と、前記画素信号を前記第2の基板に供給する信号線と、前記第2の基板に含まれ、前記信号線を経由して供給された前記画素信号を蓄積する信号蓄積手段と、前記第2の基板に含まれ、前記信号蓄積手段に蓄積された前記画素信号を出力する出力手段と、前記第2の基板に含まれ、前記画素号の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップするクリップ手段と、を有する、ことを特徴とする撮像装置であってもよい。 The imaging apparatus according to an aspect of the present invention electrically connects the first substrate and the second substrate by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate. the imaging apparatus of a pixel unit in which the imaging apparatus has, the included in the first substrate, comprising a photoelectric conversion element, and a pixel for generating the pixel signal, the second of the picture No. Motoshin A signal line to be supplied to the substrate; a signal storage unit that is included in the second substrate and that stores the pixel signal supplied via the signal line; and that is included in the second substrate and stores the signal and output means for outputting the pixel signals stored in the unit, included in the second substrate, the voltage of the pixel No. signal has and a clip means for clipping so as not fall below a predetermined voltage, it The imaging device characterized by this may be used.

また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続手段によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置であって、当該固体撮像装置が有する画素手段は、前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素と、前記画素に接続される第1の信号線と、前記第2の基板に含まれ、一端が、前記第1の信号線に接続されるトランジスタと、前記第2の基板に含まれ、前記第1の信号線に接続される容量と、前記容量に接続される第2の信号線と、を有し、前記トランジスタは、前記第1の信号線の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップする、ことを特徴とする固体撮像装置であってもよい。 The solid-state imaging device according to an aspect of the present invention electrically connects the first substrate and the second substrate by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate. A solid-state imaging device to be connected, wherein the pixel means included in the solid-state imaging device is included in the first substrate and includes a pixel including a photoelectric conversion element, a first signal line connected to the pixel, A transistor included in the second substrate and having one end connected to the first signal line; a capacitor included in the second substrate connected to the first signal line; and the capacitor A solid-state imaging device, wherein the transistor clips so that a voltage of the first signal line does not become a predetermined voltage or less. Also good.

また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続手段によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する撮像装置であって、当該撮像装置が有する画素手段は、前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素と、前記画素に接続される第1の信号線と、前記第2の基板に含まれ、一端が、前記第1の信号線に接続されるトランジスタと、前記第2の基板に含まれ、前記第1の信号線に接続される容量と、前記容量に接続される第2の信号線と、を有し、前記トランジスタは、前記第1の信号線の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップする、ことを特徴とする撮像装置であってもよい。 The imaging apparatus according to an aspect of the present invention electrically connects the first substrate and the second substrate by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate. The pixel means included in the imaging device is included in the first substrate and includes a photoelectric conversion element, a first signal line connected to the pixel, and the second One end of which is connected to the first signal line , one end of which is connected to the first signal line, and one end of the transistor connected to the first signal line. The imaging device may include a second signal line, and the transistor may be clipped so that a voltage of the first signal line does not become a predetermined voltage or less.

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の代替物、変形、等価物による変更を行うこともできる。従って、本発明の範囲は、上記の説明を参照して決められるものではなく、請求項によって決められるべきであり、均等物の全ての範囲も含まれる。また、上述した特徴は、いずれも、好ましいか否かを問わず、他の特徴と組み合わせてもよい。また、請求項において、明示的に断らない限り、各構成要素は1またはそれ以上の数量である。また、請求項において「〜のための手段」のような語句を用いて明示的に記載する場合を除いて、請求項が、ミーンズ・プラス・ファンクションの限定を含むものと解してはならない。   The embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and various alternatives and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The equivalent can also be changed. Accordingly, the scope of the invention should not be determined with reference to the above description, but should be determined by the claims, including the full scope of equivalents. In addition, any of the features described above may be combined with other features regardless of whether or not they are preferable. Also, in the claims, each component is one or more quantities unless explicitly stated otherwise. In addition, the claims should not be construed as including means-plus-function limitations unless explicitly stated in the claims using words such as “means for”.

また、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、2枚の基板が接続部により接続されていてもよいし、3枚以上の基板が接続部で接続されていてもよい。3枚以上の基板が接続部で接続される固体撮像装置の場合、そのうちの2枚が請求項に係る第1の基板と第2の基板に相当する。   In the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention, two substrates may be connected by a connection unit, or three or more substrates may be connected by a connection unit. In the case of a solid-state imaging device in which three or more substrates are connected at the connection portion, two of them correspond to the first substrate and the second substrate according to the claims.

1・・・デジタルカメラ
2・・・レンズユニット部
3・・・イメージセンサ
4・・・発光装置
5・・・メモリ
6・・・記録装置
7・・・表示装置
8・・・画像信号処理回路
9・・・レンズ制御装置
10・・・イメージセンサ制御装置
11・・・発光制御装置
12・・・カメラ制御装置
31・・・画素チップ
32・・・画素信号処理チップ
33・・・チップ接続部
34・・・外部配線接続部
311・・・画素チップ垂直走査回路
312・・・画素アレイ部
313・・・単位画素
314・・・画素信号線
315・・・画素チップ垂直走査回路信号線
316・・・画素リセット線
317・・・画素転送線
318・・・画素選択線
321・・・画素信号処理チップ垂直走査回路
322・・・画素メモリアレイ部
323・・・単位画素メモリ
324・・・画素メモリ信号線
325・・・画素信号処理チップ垂直信号線
326・・・画素信号処理チップ列処理回路
327・・・画素信号処理チップ水平走査回路
328・・・画素信号処理チップ水平走査回路信号線
329・・・イメージセンサ制御回路
3210・・・イメージセンサ制御回路信号線
3211・・・画素メモリリセット線
3212・・・画素メモリ転送線
3213・・・画素メモリ選択線
3214・・・クリップリファレンス線
3215・・・クリップイネーブル線
PD・・・フォトダイオード
FD・・・画素電荷蓄積部
PM1・・・画素転送トランジスタ
PM2・・・画素リセットトランジスタ
PM3・・・画素増幅トランジスタ
PM4・・・画素選択トランジスタ
CC・・・画素メモリ結合容量
MC・・・画素メモリ電荷蓄積部
MM1・・・画素メモリ転送トランジスタ
MM2・・・画素メモリリセットトランジスタ
MM3・・・画素メモリ増幅トランジスタ
MM4・・・画素メモリ選択トランジスタ
MM5・・・画素メモリクリップリファレンストランジスタ
MM6・・・画素メモリクリップイネーブルトランジスタ
CS・・・画素メモリ電流負荷
PD・・・PD電位
FD・・・FD電位
314・・・画素信号線電位
MC・・・画素メモリ電位
VDDP,VDDM・・・電源電位
FDRS・・・FDリセット電位
FDSIG・・・FD信号電位
314RS・・・画素信号線リセット電位
314SIG・・・画素信号線信号電位
VREF1・・・第1参照電位
VREF2・・・第2参照電位
MCRS・・・画素メモリリセット電位
MCSIG・・・画素メモリ信号電位
FDSAT・・・FD飽和電位
314SAT・・・画素信号線飽和電位
MCSIG1・・・画素メモリ信号電位
MCSIG2・・・画素メモリ信号電位
314SIG1・・・画素信号線信号電位
314SIG2・・・画素信号線信号電位
MCSIG1・・・画素メモリ信号電位
MCSIG2・・・画素メモリ信号電位
201,211・・・画像
202,212・・・画像
203,213・・・画像座標
204,214・・・画像座標
205,215・・・画像座標
RCS・・・配線抵抗
3216・・・グラウンド配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Digital camera 2 ... Lens unit part 3 ... Image sensor 4 ... Light-emitting device 5 ... Memory 6 ... Recording device 7 ... Display device 8 ... Image signal processing circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Lens control apparatus 10 ... Image sensor control apparatus 11 ... Light emission control apparatus 12 ... Camera control apparatus 31 ... Pixel chip 32 ... Pixel signal processing chip 33 ... Chip connection part 34... External wiring connection portion 311... Pixel chip vertical scanning circuit 312... Pixel array portion 313... Unit pixel 314. Pixel reset line 317 ... Pixel transfer line 318 ... Pixel selection line 321 ... Pixel signal processing chip vertical scanning circuit 322 ... Pixel memory array unit 323 ... Unit pixel memory 324 ... Pixel memory signal line 325 ... Pixel signal processing chip vertical signal line 326 ... Pixel signal processing chip column processing circuit 327 ... Pixel signal processing chip horizontal scanning circuit 328 ... Pixel signal processing chip horizontal scanning circuit signal line 329 ... Image sensor control circuit 3210 ... Image sensor control circuit signal line 3211 ... Pixel memory reset line 3212 ... Pixel memory transfer line 3213 ... Pixel memory selection line 3214 ... Clip reference line 3215 ... Clip enable line PD ... Photodiode FD ... Pixel charge storage section PM1 ... Pixel transfer transistor PM2 ... Pixel reset transistor PM3 ... Pixel amplification transistor PM4 ... Pixel selection transistor CC ..Pixel memory coupling capacity MC ... Pixel memory charge storage MM1 ... Pixel memory transfer transistor MM2 ... Pixel memory reset transistor MM3 ... Pixel memory amplification transistor MM4 ... Pixel memory selection transistor MM5 ... Pixel memory clip reference transistor MM6 ... Pixel memory clip enable transistor CS: Pixel memory current load V PD: PD potential V FD: FD potential V 314: Pixel signal line potential V MC: Pixel memory potential VDDP, VDDM: Power supply potential V FDRS ..FD reset potential V FDSIG ... FD signal potential V 314RS ... Pixel signal line reset potential V 314SIG ... Pixel signal line signal potential VREF1... First reference potential VREF2. MCRS ··· pixel memory reset potential V MCS G · · · pixel memory signal potential V FDSAT ··· FD saturated potential V 314SAT ··· pixel signal line saturation potential V MCSIG1 ··· pixel memory signal potential V MCSIG2 ··· pixel memory signal potential V 314SIG1 ··· pixels Signal line signal potential V 314SIG2 ... Pixel signal line signal potential V MCSIG1 ... Pixel memory signal potential V MCSIG2 ... Pixel memory signal potential 201, 211 ... Images 202, 212 ... Images 203, 213, ..Image coordinates 204, 214 ... Image coordinates 205,215 ... Image coordinates RCS ... Wiring resistance 3216 ... Ground wiring

Claims (31)

第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置であって、
当該固体撮像装置が有する画素部は、
前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備し、画素信号を発生する画素と、
前記画素信号を前記第2の基板に供給する信号線と、
前記第2の基板に含まれ、前記信号線を経由して供給された前記画素信号を蓄積する信号蓄積回路と、
前記第2の基板に含まれ、前記信号蓄積回路に蓄積された前記画素信号を出力する出力回路と、
前記第2の基板に含まれ、前記画素号の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップするクリップ回路と、
有する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device that electrically connects the first substrate and the second substrate by a connecting portion that electrically connects the first substrate and the second substrate,
The pixel portion included in the solid-state imaging device is
A pixel that is included in the first substrate, includes a photoelectric conversion element, and generates a pixel signal ;
A signal line for supplying said second substrate to said picture No. Motoshin,
A signal storage circuit that is included in the second substrate and stores the pixel signal supplied via the signal line;
An output circuit that is included in the second substrate and outputs the pixel signal stored in the signal storage circuit;
Included in the second substrate, the voltage of the pixel No. signal includes a clip circuit for clipping so as not fall below a predetermined voltage,
Having
A solid-state imaging device.
記第2の基板は、
記信号蓄積回路に蓄積された前記画素信号を出力する出力信号線を更に有し
前記クリップ回路は、
前記出力信号線の電圧が、前記所定の電圧以下にならないようにクリップする、
とを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
Before Symbol second substrate,
Further comprising an output signal line for outputting the pixel signals accumulated before SL signal storage circuit,
The clip circuit is
The voltage of the output signal lines, clip so as not to be below the predetermined voltage,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the this.
前記接続部には、電流源負荷が接続されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
A current source load is connected to the connection part.
The solid-state imaging device according to claim 2.
前記画素は、
入射光量に応じた信号電荷を発生させる前記光電変換素子と、
前記光電変換素子が発生した前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部に貯められた電荷をリセットするリセット部と、
前記蓄積部に前記信号電荷を転送する転送部と、
前記蓄積部に蓄積された電荷を増幅し、画素信号として出力する増幅部と、
を有し、
前記クリップ回路によってクリップする前記所定の電圧のレベルは、
前記リセット部によってリセットされたときの前記蓄積部の電荷に応じて前記増幅部から出力される前記画素信号であるリセット信号が、前記信号線に出力されているリセット期間と、前記転送部によって前記蓄積部に転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される前記画素信号である被写体信号が、前記信号線に出力されている信号期間と、で異なる、
ことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。
The pixel is
The photoelectric conversion element for generating a signal charge according to the amount of incident light;
An accumulator that accumulates the signal charge generated by the photoelectric conversion element;
A reset unit for resetting the charge stored in the storage unit;
A transfer unit that transfers the signal charge to the storage unit;
An amplifying unit that amplifies the charge accumulated in the accumulating unit and outputs it as a pixel signal;
Have
The level of the predetermined voltage clipped by the clip circuit is:
The reset signal, which is the pixel signal output from the amplification unit according to the charge of the storage unit when reset by the reset unit, is output to the signal line, and the transfer unit outputs the reset signal. The subject signal, which is the pixel signal output from the amplifying unit according to the signal charge transferred to the storage unit, is different from the signal period output to the signal line,
The solid-state imaging device according to claim 3.
前記信号蓄積回路は、
前記画素信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記画素信号の電圧をリセットする記憶部信号リセット部と、
前記記憶部を選択する記憶部信号選択部と、
前記記憶部に記憶された前記画素信号の電圧を増幅して出力する記憶部信号増幅部と、
一方が前記信号線を経由して供給される前記画素信号の信号線に接続され、もう一方が前記記憶部に接続された結合容量と、
を有することを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
The signal storage circuit includes:
A storage unit for storing the pixel signal;
A storage unit signal reset unit that resets a voltage of the pixel signal stored in the storage unit;
A storage unit signal selection unit for selecting the storage unit;
A storage unit signal amplification unit that amplifies and outputs the voltage of the pixel signal stored in the storage unit;
A coupling capacitor in which one is connected to the signal line of the pixel signal supplied via the signal line and the other is connected to the storage unit;
The solid-state imaging device according to claim 4, comprising:
前記第2の基板は、
前記被写体信号から前記リセット信号を減算した信号を出力する減算部を、さらに有する、
ことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
The second substrate is
A subtracting unit that outputs a signal obtained by subtracting the reset signal from the subject signal;
The solid-state imaging device according to claim 5.
前記リセット期間の間、前記クリップ回路による前記信号線を経由して供給された前記画素信号の電圧のクリップ機能を有効にする、
ことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
Enabling the clipping function of the voltage of the pixel signal supplied via the signal line by the clipping circuit during the reset period;
The solid-state imaging device according to claim 4.
前記所定の電圧は、
前記リセット信号の飽和電圧である、
ことを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置。
The predetermined voltage is
A saturation voltage of the reset signal;
The solid-state imaging device according to claim 7.
前記信号期間の間、前記クリップ回路による前記信号線を経由して供給された前記画素信号の電圧のクリップ機能を有効にする、
ことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
Enabling the clipping function of the voltage of the pixel signal supplied via the signal line by the clipping circuit during the signal period;
The solid-state imaging device according to claim 4.
前記所定の電圧は、
前記被写体信号の飽和電圧である、
ことを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。
The predetermined voltage is
A saturation voltage of the subject signal;
The solid-state imaging device according to claim 9.
当該固体撮像装置が有する全ての前記画素の前記光電変換素子を同時にリセットする、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
Simultaneously resetting the photoelectric conversion elements of all the pixels of the solid-state imaging device;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記画素は、
前記光電変換素子で発生した信号を増幅する増幅回路を、さらに備え、
前記信号蓄積回路は、
前記増幅回路によって増幅された増幅信号を蓄積する、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The pixel is
An amplifying circuit for amplifying a signal generated by the photoelectric conversion element;
The signal storage circuit includes:
Storing the amplified signal amplified by the amplifier circuit;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記画素は、
前記増幅回路から出力された前記増幅信号中のノイズを低減するノイズ低減回路を、さらに備え、
前記信号蓄積回路は、
前記ノイズ低減回路によってノイズが低減された前記増幅信号を蓄積する、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A noise reduction circuit for reducing noise in the amplified signal output from the amplification circuit;
The signal storage circuit includes:
Storing the amplified signal in which noise is reduced by the noise reduction circuit;
The solid-state imaging device according to claim 1 2, characterized in that.
前記増幅回路は、
前記光電変換素子で発生した信号をゲートに受け、ソースおよびドレインの一方から前記増幅信号を出力する増幅トランジスタを含む、
ことを特徴とする請求項13に記載の固体撮像装置。
The amplifier circuit is
Including an amplification transistor that receives a signal generated by the photoelectric conversion element at a gate and outputs the amplified signal from one of a source and a drain;
The solid-state imaging device according to claim 13.
前記ノイズ低減回路は、
前記増幅トランジスタのソースおよびドレインの一方に、直接または間接に接続され、出力された前記増幅信号をクランプするためのクランプ容量と、
前記クランプ容量に直接または間接に接続され、クランプされた前記増幅信号をサンプルホールドするサンプルホールドトランジスタと、
を含み、
前記信号蓄積回路は、
前記サンプルホールドトランジスタによってサンプルホールドされた前記増幅信号を蓄積する、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The noise reduction circuit is:
A clamp capacitor connected to one of the source and drain of the amplification transistor directly or indirectly and for clamping the output amplified signal;
A sample and hold transistor connected directly or indirectly to the clamp capacitor to sample and hold the clamped amplified signal;
Including
The signal storage circuit includes:
Storing the amplified signal sampled and held by the sample and hold transistor;
The solid-state imaging device according to claim 1 4, characterized in that.
前記接続部における前記第1の基板側の接続点、および前記接続部における前記第2の基板側の接続点は、
前記光電変換素子の出力端子から前記信号蓄積回路の入力端子までに至る経路上の、いずれかの位置に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The connection point on the first substrate side in the connection part and the connection point on the second substrate side in the connection part are:
Arranged at any position on the path from the output terminal of the photoelectric conversion element to the input terminal of the signal storage circuit,
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記接続部は、バンプである、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The connecting portion is a bump.
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記接続部は、
前記第1の基板の表面に形成された第1の電極と、前記第2の基板の表面に形成され、前記第1の電極と貼り合わされた第2の電極とを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The connecting portion is
A first electrode formed on the surface of the first substrate; and a second electrode formed on the surface of the second substrate and bonded to the first electrode;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記第2の基板は、
前記光電変換素子に入射する光が照射される前記第1の基板の表面とは反対側の表面と接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The second substrate is
Connected to the surface opposite to the surface of the first substrate irradiated with light incident on the photoelectric conversion element;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記第1の基板の画素は、
前記光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生した信号を転送する転送回路と、
前記光電変換素子で発生した信号を増幅する第1増幅回路と、
前記第1増幅回路の入力部をリセットする第1リセット回路と、
を有し、
前記第2基板の信号蓄積回路は、
アナログメモリ回路と、
前記アナログメモリ回路の信号を増幅する第2増幅回路と、
前記第2増幅回路の入力部をリセットする第2リセット回路と、
を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The pixels of the first substrate are
The photoelectric conversion element;
A transfer circuit for transferring a signal generated by the photoelectric conversion element;
A first amplifier circuit for amplifying a signal generated by the photoelectric conversion element;
A first reset circuit for resetting an input unit of the first amplifier circuit;
Have
Signal storage circuit of the second substrate,
An analog memory circuit;
A second amplifier circuit for amplifying the signal of the analog memory circuit;
A second reset circuit for resetting an input unit of the second amplifier circuit;
Having
The solid-state imaging device according to claim 1.
第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置の制御方法であって、
当該固体撮像装置が有する画素部の前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素で発生した画素信号を前記第2の基板に供給する信号線に出力させるステップと、
前記第2の基板に含まれる信号蓄積回路に、前記信号線を経由して供給された前記画素信号を蓄積させるステップと、
前記第2の基板に含まれる出力回路から、前記信号蓄積回路に蓄積された前記画素信号を出力させるステップと、
前記第2の基板に含まれるクリップ回路、前記画素号の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップさせるステップと、
含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
A control method for a solid-state imaging device in which the first substrate and the second substrate are electrically connected by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate,
Outputting a pixel signal included in the first substrate of the pixel portion included in the solid-state imaging device and generated in a pixel including a photoelectric conversion element to a signal line that supplies the second substrate;
Storing the pixel signal supplied via the signal line in a signal storage circuit included in the second substrate;
Outputting the pixel signal accumulated in the signal accumulation circuit from an output circuit included in the second substrate;
Clip circuit included in the second substrate, the voltage of the pixel No. signal comprises a step of clipping so as not fall below a predetermined voltage,
Including,
A control method for a solid-state imaging device.
第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する撮像装置であって、
当該撮像装置が有する画素部は、
前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備し、画素信号を発生する画素と、
前記画素信号を前記第2の基板に供給する信号線と、
前記第2の基板に含まれ、前記信号線を経由して供給された前記画素信号を蓄積する信号蓄積回路と、
前記第2の基板に含まれ、前記信号蓄積回路に蓄積された前記画素信号を出力する出力回路と、
前記第2の基板に含まれ、前記画素号の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップするクリップ回路と、
有する、
ことを特徴とする撮像装置。
An imaging apparatus that electrically connects the first substrate and the second substrate by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate,
The pixel portion included in the imaging device is
A pixel that is included in the first substrate, includes a photoelectric conversion element, and generates a pixel signal ;
A signal line for supplying said second substrate to said picture No. Motoshin,
A signal storage circuit that is included in the second substrate and stores the pixel signal supplied via the signal line;
An output circuit that is included in the second substrate and outputs the pixel signal stored in the signal storage circuit;
Included in the second substrate, the voltage of the pixel No. signal includes a clip circuit for clipping so as not fall below a predetermined voltage,
Having
An imaging apparatus characterized by that.
第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置であって、
当該固体撮像装置が有する画素部は、
前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素と、
前記画素に接続される第1の信号線と、
前記第2の基板に含まれ、一端が、前記第1の信号線に接続されるトランジスタと、
前記第2の基板に含まれ、前記第1の信号線に接続される容量と、
前記容量に接続される第2の信号線と、
を有し、
前記トランジスタは、
前記第1の信号線の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップする、
ことを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device that electrically connects the first substrate and the second substrate by a connecting portion that electrically connects the first substrate and the second substrate,
The pixel portion included in the solid-state imaging device is
A pixel included in the first substrate and including a photoelectric conversion element;
A first signal line connected to the pixel;
A transistor included in the second substrate and having one end connected to the first signal line;
A capacitor included in the second substrate and connected to the first signal line;
A second signal line connected to the capacitor;
Have
The transistor is
Clip so that the voltage of the first signal line does not become a predetermined voltage or lower,
A solid-state imaging device.
前記第1の信号線は、
前記画素で発生した信号を前記第2の基板に供給し、
前記容量は、
前記第1の信号線を経由して供給された信号を蓄積し、
前記第2の信号線は、
前記容量に蓄積された信号を出力する、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
The first signal line is
Supplying a signal generated in the pixel to the second substrate;
The capacity is
Accumulates the signal supplied via the first signal line;
The second signal line is
Outputting a signal accumulated in the capacity;
The solid-state imaging device according to claim 2 3, characterized in that.
前記画素は、
前記光電変換素子で発生した信号をゲートに受け、ソースおよびドレインの一方から増幅信号を出力する増幅トランジスタを含む増幅回路を、さらに備え、
前記容量は、
前記増幅トランジスタによって増幅された前記増幅信号を蓄積する、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
The pixel is
An amplification circuit including an amplification transistor that receives a signal generated by the photoelectric conversion element at a gate and outputs an amplification signal from one of a source and a drain;
The capacity is
Storing the amplified signal amplified by the amplification transistor;
The solid-state imaging device according to claim 2 3, characterized in that.
前記画素は、
前記増幅トランジスタのソースおよびドレインの一方に、直接または間接に接続され、出力された前記増幅信号をクランプするためのクランプ容量と、
前記クランプ容量に直接または間接に接続され、クランプされた前記増幅信号をサンプルホールドするサンプルホールドトランジスタと、
を含むノイズ低減回路を、さらに備え、
前記容量は、
前記サンプルホールドトランジスタによってサンプルホールドされた前記増幅信号を蓄積する、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
The pixel is
A clamp capacitor connected to one of the source and drain of the amplification transistor directly or indirectly and for clamping the output amplified signal;
A sample and hold transistor connected directly or indirectly to the clamp capacitor to sample and hold the clamped amplified signal;
A noise reduction circuit including
The capacity is
Storing the amplified signal sampled and held by the sample and hold transistor;
26. The solid-state imaging device according to claim 25 .
前記第1の基板の画素は、
前記光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生した信号がソースおよびドレインの一方に接続され、前記光電変換素子で発生した信号をソースおよびドレインのもう一方に出力する転送トランジスタと、
前記転送トランジスタが出力した信号をゲートに受け、ソースおよびドレインの一方から第1の増幅信号を出力する第1増幅トランジスタと、
前記第1増幅トランジスタのゲートをリセットする第1リセットトランジスタと、
を有し、
前記第2基板は、
前記容量であるアナログメモリ回路と、
前記アナログメモリ回路の信号をゲートに受け、ソースおよびドレインの一方から第2の増幅信号を出力する第2増幅トランジスタと、
前記第2増幅トランジスタのゲートをリセットする第2リセットトランジスタと、
を有する、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
The pixels of the first substrate are
The photoelectric conversion element;
A transfer transistor for connecting a signal generated in the photoelectric conversion element to one of a source and a drain, and outputting a signal generated in the photoelectric conversion element to the other of the source and the drain;
A first amplification transistor that receives a signal output from the transfer transistor at a gate and outputs a first amplification signal from one of a source and a drain;
A first reset transistor for resetting a gate of the first amplification transistor;
Have
The second substrate,
An analog memory circuit having the capacity;
A second amplification transistor that receives a signal of the analog memory circuit at a gate and outputs a second amplified signal from one of a source and a drain;
A second reset transistor for resetting a gate of the second amplification transistor;
Having
The solid-state imaging device according to claims 2 to 4, characterized in that.
前記第1リセットトランジスタによって前記第1増幅トランジスタがリセットされているリセット期間の間、前記トランジスタによって前記第1の信号線の電圧が、第1の電圧以下にならないようにクリップする、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
During the reset period in which the first amplification transistor is reset by the first reset transistor, the transistor clips so that the voltage of the first signal line does not become lower than the first voltage.
The solid-state imaging device according to claim 2 7, characterized in that.
前記転送トランジスタのソースおよびドレインのもう一方から前記光電変換素子で発生した信号に出力され、前記第1増幅トランジスタのソースおよびドレインの一方から前記光電変換素子で発生した信号に応じた前記第1の増幅信号が出力されている信号期間の間、前記トランジスタによって前記第1の信号線の電圧が、第2の電圧以下にならないようにクリップする、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
A signal generated in the photoelectric conversion element is output from the other of the source and drain of the transfer transistor, and the first signal corresponding to the signal generated in the photoelectric conversion element from one of the source and drain of the first amplification transistor is output. during amplification signal that is output signal period, the voltage of the first signal line by the transistor, clipped so as not fall below the second voltage,
The solid-state imaging device according to claim 2 7, characterized in that.
第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する固体撮像装置の制御方法であって、
当該固体撮像装置が有する画素部の前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素で発生した信号を、前記画素に接続される第1の信号線に出力させるステップと、
前記第2の基板に含まれ、前記第1の信号線に接続される容量に、前記第1の信号線に出力された信号を蓄積させるステップと、
前記容量に接続される第2の信号線に蓄積した信号を出力させるステップと、
を含み、
前記第2の基板に含まれ、一端が、前記第1の信号線に接続されるトランジスタによって、前記第1の信号線の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップさせるステップを、さらに含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
A control method for a solid-state imaging device in which the first substrate and the second substrate are electrically connected by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate,
Outputting a signal generated in a pixel including a photoelectric conversion element included in the first substrate of the pixel portion included in the solid-state imaging device to a first signal line connected to the pixel;
Storing the signal output to the first signal line in a capacitor included in the second substrate and connected to the first signal line;
Outputting a signal accumulated in a second signal line connected to the capacitor;
Including
A step of clipping the voltage of the first signal line so that the voltage of the first signal line does not become a predetermined voltage or less by a transistor included in the second substrate and having one end connected to the first signal line; ,
A control method for a solid-state imaging device.
第1の基板と第2の基板とを電気的に接続する接続部によって、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的に接続する撮像装置であって、
当該撮像装置が有する画素部は、
前記第1の基板に含まれ、光電変換素子を具備する画素と、
前記画素に接続される第1の信号線と、
前記第2の基板に含まれ、一端が、前記第1の信号線に接続されるトランジスタと、
前記第2の基板に含まれ、前記第1の信号線に接続される容量と、
前記容量に接続される第2の信号線と、
を有し、
前記トランジスタは、
前記第1の信号線の電圧が、所定の電圧以下にならないようにクリップする、
ことを特徴とする撮像装置。
An imaging apparatus that electrically connects the first substrate and the second substrate by a connection unit that electrically connects the first substrate and the second substrate,
The pixel portion included in the imaging device is
A pixel included in the first substrate and including a photoelectric conversion element;
A first signal line connected to the pixel;
A transistor included in the second substrate and having one end connected to the first signal line;
A capacitor included in the second substrate and connected to the first signal line;
A second signal line connected to the capacitor;
Have
The transistor is
Clip so that the voltage of the first signal line does not become a predetermined voltage or lower,
An imaging apparatus characterized by that.
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