[go: up one dir, main page]

JP2000201299A - Amplification type solid-state image pickup device and its driving method - Google Patents

Amplification type solid-state image pickup device and its driving method

Info

Publication number
JP2000201299A
JP2000201299A JP11290775A JP29077599A JP2000201299A JP 2000201299 A JP2000201299 A JP 2000201299A JP 11290775 A JP11290775 A JP 11290775A JP 29077599 A JP29077599 A JP 29077599A JP 2000201299 A JP2000201299 A JP 2000201299A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
potential
storage element
signal
state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11290775A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3439699B2 (en
Inventor
Takao Kuroda
隆男 黒田
Masayuki Masuyama
雅之 桝山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP29077599A priority Critical patent/JP3439699B2/en
Publication of JP2000201299A publication Critical patent/JP2000201299A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3439699B2 publication Critical patent/JP3439699B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To compensate the scatter of the threshold voltage of intra-pixel amplification transistors. SOLUTION: This device is provided with pixels each of which having a photodiode capable of being shifted from a 1st potential state (reset state) to a 2nd potential state corresponding to incident light quantity. A unit compensating circuit is provided with 1st and 2nd accumulation elements 35 and 41 each of which is composed of a MOS capacitor. The element 35 accumulates the charge of quantity being proportional to the difference between signal potential ϕs corresponding to the 2nd potential state of the pixel and reference potential ϕ0. The element 41 accumulates the charge of quantity being proportional to the difference between fixed potential ϕd and reference potential ϕ0. The both accumulation elements are made to be short-circuited when reset potential ϕr is supplied from the pixel, the charge of quantity being proportional to potential difference (ϕs-ϕr) is accordingly transferred between both accumulation elements. After separating both accumulation elements electrically, the potential difference (ϕs-ϕr) remaining on the element 41 is detected and outputted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、増幅型固体撮像装
置およびその駆動方法に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an amplification type solid-state imaging device and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光量の一次元的/二次元的分布を
検知する装置の必要性が高まり、固体撮像装置の分野で
は、いわゆる増幅型固体撮像装置が注目されている。増
幅型固体撮像装置に複数設けられた画素の各々は、光の
照射を受け、光電変換によって信号電荷を生成する光電
変換部と、その信号電荷を蓄積する蓄積部と、信号電荷
の量に応じた信号を出力するための増幅用トランジスタ
を有する検知回路とを備えている。蓄積部は増幅用トラ
ンジスタの制御端子部(例えば、MOSトランジスタの
ゲート電極やバイポーラトランジスタのベース部等)と
接続されており、信号電荷量に応じて変化する蓄積部の
電位によって検知回路の出力値が制御される。
2. Description of the Related Art In recent years, the necessity of a device for detecting a one-dimensional / two-dimensional distribution of the amount of light has been increased, and in the field of solid-state imaging devices, so-called amplifying solid-state imaging devices have been attracting attention. Each of a plurality of pixels provided in the amplification type solid-state imaging device receives light irradiation, generates a signal charge by photoelectric conversion, generates a signal charge, accumulates the signal charge, and responds to the amount of the signal charge. And a detection circuit having an amplifying transistor for outputting the output signal. The storage section is connected to a control terminal section of the amplifying transistor (for example, a gate electrode of a MOS transistor, a base section of a bipolar transistor, or the like), and outputs an output value of the detection circuit by a potential of the storage section that changes according to a signal charge amount. Is controlled.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】増幅型固体撮像装置は
検知回路として機能する増幅用トランジスタを画素ごと
に備えているが、ひとつの装置内の複数の増幅用トラン
ジスタは、それらが同一基板上に同一プロセスによって
作製された場合でも、完全に均一な特性を有しているわ
けではない。例えば、検知回路のトランジスタのしきい
値電圧(Vt)がばらつくと、光量の均一な光が光電変
換部に入射し、それによって制御端子部の電位が等しく
なった状態においても、トランジスタの出力値がばらつ
いてしまう。その結果、空間的に固定したノイズ(FP
N:fixed pattern noise)が発生し、それは画質を著
しく損なう。
The amplification type solid-state imaging device includes an amplification transistor functioning as a detection circuit for each pixel, but a plurality of amplification transistors in one device are mounted on the same substrate. Even when manufactured by the same process, they do not have completely uniform characteristics. For example, when the threshold voltage (Vt) of the transistor of the detection circuit varies, even when the light with a uniform amount of light enters the photoelectric conversion unit and the potential of the control terminal unit becomes equal, the output value of the transistor may be reduced. Will vary. As a result, the spatially fixed noise (FP
N: fixed pattern noise) occurs, which significantly impairs image quality.

【0004】本発明の目的は、画素ごとに検知回路の増
幅トランジスタの特性がばらついても、受光量に関係な
く、その影響を正確に補償し、情報蓄積部から情報をよ
り正確かつ高速に読み出すことのできる増幅型固体撮像
装置およびその駆動方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to accurately compensate for the influence of the characteristics of the amplifying transistor of the detection circuit for each pixel regardless of the amount of received light and read out the information from the information storage section more accurately and at high speed. An object of the present invention is to provide an amplifying solid-state imaging device and a driving method thereof.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、各々MOS型キャパシタで構成された第
1および第2蓄積素子と、両蓄積素子間を断接するため
のスイッチング素子とを備えた単位補償回路を画素列毎
に採用したものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first and a second storage element each constituted by a MOS capacitor, and a switching element for connecting and disconnecting the two storage elements. The provided unit compensation circuit is employed for each pixel column.

【0006】具体的に説明すると、本発明に係る増幅型
固体撮像装置は、リセット動作に応じた第1の電位状態
から光の強度に応じた第2の電位状態に遷移する光電変
換部と、前記光電変換部の前記第1の電位状態と前記第
2の電位状態とを検知し、それぞれ第1の信号と第2の
信号とを出力するための増幅素子と、前記増幅素子から
の前記第1の信号および前記第2の信号を得て、第3の
信号を出力する補償回路とを備えた増幅型固体撮像装置
である。しかも、前記補償回路は、第1電極と第2電極
とを有するMOS型キャパシタで構成された第1蓄積素
子と、第1電極と第2電極とを有する他のMOS型キャ
パシタで構成された第2蓄積素子と、前記第2蓄積素子
の第1電極に固定電位を与えるための手段と、前記第1
蓄積素子の第2電極と前記第2蓄積素子の第2電極との
間を断接するためのスイッチング素子と、前記第2の信
号に応じた信号電位を前記第1蓄積素子の第1電極に与
えるための手段と、前記第1蓄積素子の第2電極と前記
第2蓄積素子の第2電極とに同じ基準電位を与えるよう
に、前記第1蓄積素子の第2電極および前記第2蓄積素
子の第2電極に電荷を供給するための電荷供給手段と、
前記信号電位に代えて前記第1の信号に応じたリセット
電位を前記第1蓄積素子の第1電極に与えるための手段
と、前記第1蓄積素子の第1電極に前記リセット電位
が、前記第2蓄積素子の第1電極に前記固定電位がそれ
ぞれ与えられている状態で、前記第1蓄積素子の第2電
極と前記第2蓄積素子の第2電極との間で電荷の移動が
生じて前記第1蓄積素子の第2電極の電位と前記第2蓄
積素子の第2電極の電位とが等しくなるように、前記ス
イッチング素子を導通させるための手段と、前記電荷の
移動が生じた後に前記スイッチング素子が非導通にされ
た状態で、前記第2蓄積素子に蓄積された電荷の量に応
じた前記第3の信号を出力するための手段とを備えた構
成を採用したものである。
More specifically, the amplification type solid-state imaging device according to the present invention includes: a photoelectric conversion unit that transitions from a first potential state according to a reset operation to a second potential state according to light intensity; An amplifying element for detecting the first potential state and the second potential state of the photoelectric conversion unit and outputting a first signal and a second signal, respectively; and An amplification type solid-state imaging device comprising: a compensation circuit that obtains one signal and the second signal and outputs a third signal. In addition, the compensation circuit includes a first storage element composed of a MOS capacitor having a first electrode and a second electrode, and a first storage element composed of another MOS capacitor having a first electrode and a second electrode. A second storage element; means for applying a fixed potential to a first electrode of the second storage element;
A switching element for connecting / disconnecting a second electrode of the storage element and a second electrode of the second storage element, and applying a signal potential corresponding to the second signal to the first electrode of the first storage element. Means for applying the same reference potential to the second electrode of the first storage element and the second electrode of the second storage element, and the second electrode of the first storage element and the second storage element. Charge supply means for supplying charge to the second electrode;
Means for applying a reset potential according to the first signal to the first electrode of the first storage element instead of the signal potential, and wherein the reset potential is applied to the first electrode of the first storage element. In the state where the fixed potential is applied to the first electrode of the second storage element, charge transfer occurs between the second electrode of the first storage element and the second electrode of the second storage element. Means for conducting the switching element such that the potential of the second electrode of the first storage element is equal to the potential of the second electrode of the second storage element; and the switching after the movement of the charge occurs. Means for outputting the third signal in accordance with the amount of charge stored in the second storage element in a state where the element is turned off.

【0007】ある好ましい実施形態では、前記スイッチ
ング素子はゲート電極を有するMOSトランジスタで構
成され、前記スイッチング素子のゲート電極は、前記第
1蓄積素子の第1電極および前記第2蓄積素子の第1電
極の各々と部分的に重なりを有する。好ましくは、前記
スイッチング素子のゲート電極、前記第1蓄積素子の第
1電極および前記第2蓄積素子の第1電極は、各々シリ
コン基板の上に絶縁膜を介して堆積された多結晶シリコ
ン膜から形成されている。
In a preferred embodiment, the switching element is constituted by a MOS transistor having a gate electrode, and the gate electrode of the switching element is a first electrode of the first storage element and a first electrode of the second storage element. Partially overlap with each other. Preferably, the gate electrode of the switching element, the first electrode of the first storage element, and the first electrode of the second storage element are each formed of a polycrystalline silicon film deposited on a silicon substrate via an insulating film. Is formed.

【0008】また、ある好ましい実施形態では、前記電
荷供給手段は、前記スイッチング素子が導通している状
態で、前記第1蓄積素子の第2電極を通じて前記第2蓄
積素子の第2電極に電荷を供給するための手段を備えて
いる。あるいは、前記電荷供給手段は、前記スイッチン
グ素子が導通している状態で、前記第2蓄積素子の第2
電極を通じて前記第1蓄積素子の第2電極に電荷を供給
するための手段を備えている。
In a preferred embodiment, the charge supply means supplies a charge to a second electrode of the second storage element through a second electrode of the first storage element when the switching element is in a conductive state. Means for supplying. Alternatively, the charge supply unit may be configured to perform the second operation of the second storage element while the switching element is in a conductive state.
Means for supplying charge to the second electrode of the first storage element through the electrode.

【0009】また、ある好ましい実施形態では、前記増
幅素子は前記光電変換部の電位状態に応じて電流駆動力
の変化する増幅トランジスタであり、前記増幅トランジ
スタを流れる電流に応じた電位信号を前記第1の信号お
よび第2の信号として生成するための負荷素子を更に備
えている。
In a preferred embodiment, the amplifying element is an amplifying transistor whose current driving force changes according to a potential state of the photoelectric conversion unit, and outputs a potential signal according to a current flowing through the amplifying transistor to the second transistor. A load element for generating the first signal and the second signal is further provided.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明による増幅型固体撮像装置の実施形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an amplification type solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】(第1の実施形態)図1は、本発明に係る
増幅型固体撮像装置1の概略構成を示している。図1の
装置1は、単結晶シリコンから形成された半導体基板の
撮像エリア内にマトリクス(行列)状に配列された複数
の画素2を備えている。ここでは、行数をNとし、列数
をMとする(NおよびMはともに2以上の整数)。固体
撮像装置の場合、典型的には、Nは50〜2000であ
り、Mは50〜2000である。各画素2は、図1にお
いて不図示のフォトダイオード等の光電変換部と蓄積部
とを備えており、各蓄積部は、光電変換部に入射した光
の強度に応じて光電変換部から出力された情報を「電位
または電荷量」として蓄積することができる。光電変換
部は、リセット時において第1の電位状態にあるが、そ
の後、光入射によって第2の電位状態に遷移する。第2
の電位状態は、入射光の強度に応じて異なるレベルを示
す。第2の電位状態と第1の電位状態のレベル差は、リ
セット時以降に、その画素2に入射した光の量に対応す
る。なお、各画素2の内部構成については、あとで説明
する。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of an amplification type solid-state imaging device 1 according to the present invention. The device 1 in FIG. 1 includes a plurality of pixels 2 arranged in a matrix in an imaging area of a semiconductor substrate formed of single crystal silicon. Here, it is assumed that the number of rows is N and the number of columns is M (N and M are both integers of 2 or more). In the case of a solid-state imaging device, N is typically 50 to 2000, and M is 50 to 2000. Each pixel 2 includes a photoelectric conversion unit such as a photodiode (not shown) in FIG. 1 and a storage unit. Each storage unit is output from the photoelectric conversion unit according to the intensity of light incident on the photoelectric conversion unit. The stored information can be stored as a “potential or charge amount”. The photoelectric conversion unit is in the first potential state at the time of reset, and thereafter transitions to the second potential state due to light incidence. Second
Indicates different levels depending on the intensity of incident light. The level difference between the second potential state and the first potential state corresponds to the amount of light incident on the pixel 2 after the reset. The internal configuration of each pixel 2 will be described later.

【0012】装置1は、複数の画素2から特定の画素を
選択して、その画素にアクセスするための複数の配線お
よび回路を有している。これらの配線および回路ならび
に各画素を構成するトランジスタ素子などは、公知の半
導体集積回路における製造技術と同様の技術を用いて基
板上に形成される。
The device 1 has a plurality of wirings and circuits for selecting a specific pixel from the plurality of pixels 2 and accessing the selected pixel. These wirings and circuits, transistor elements constituting each pixel, and the like are formed on a substrate by using a technique similar to a known technique for manufacturing a semiconductor integrated circuit.

【0013】本実施形態では、垂直(行選択)シフトレ
ジスタ3がリセット配線4および行選択線5を介して全
ての画素2に電気的に接続される。ひとつのリセット配
線4は、それに対応するひとつの行内の複数の画素2の
全てに接続されている。同様に、ひとつの行選択線5
は、それに対応するひとつの行内の複数の画素2の全て
に接続されている。垂直シフトレジスタ3からは、配線
4および5の組が画素2の行数に等しい数だけ延びてい
る。
In this embodiment, a vertical (row selection) shift register 3 is electrically connected to all the pixels 2 via a reset wiring 4 and a row selection line 5. One reset wiring 4 is connected to all of the plurality of pixels 2 in one corresponding row. Similarly, one row selection line 5
Are connected to all of the plurality of pixels 2 in one corresponding row. From the vertical shift register 3, a set of wirings 4 and 5 extends by a number equal to the number of rows of the pixels 2.

【0014】複数の行の中から特定の行を選択するため
に、垂直シフトレジスタ3は、特定行に割り当てられた
行選択線5の電位を例えば論理「Low」から論理「H
igh」に選択的に変化させる。このとき、他の行に対
応する行選択線の電位は論理「Low」にする。その結
果、論理「High」に相当する電位が、その特定行に
含まれる全ての画素2内のスイッチング素子(図1にお
いて不図示)の制御端子部に供給され、そのスイッチン
グ素子を導通させる。スイッチング素子の導通によっ
て、選択された行内の各蓄積部に蓄積されていた情報に
応じた電位が、対応する垂直信号線6上に現れることに
なる。このとき、選択された行以外の行においては、各
画素2内の蓄積部とそれに対応する垂直信号線6との間
は非導通状態にある。このような情報検知のための回路
およびその動作については、あとで詳細に説明する。
In order to select a specific row from a plurality of rows, the vertical shift register 3 changes the potential of the row selection line 5 assigned to the specific row from, for example, logic “Low” to logic “H”.
selectively "to" high ". At this time, the potential of a row selection line corresponding to another row is set to logic “Low”. As a result, a potential corresponding to the logic “High” is supplied to the control terminals of the switching elements (not shown in FIG. 1) in all the pixels 2 included in the specific row, and the switching elements are turned on. By the conduction of the switching element, a potential corresponding to the information stored in each storage unit in the selected row appears on the corresponding vertical signal line 6. At this time, in a row other than the selected row, the storage section in each pixel 2 and the corresponding vertical signal line 6 are non-conductive. The circuit for detecting such information and its operation will be described later in detail.

【0015】このようにして、ある選択された行に含ま
れる全ての画素2から全ての垂直信号線6に、それぞ
れ、蓄積部内の情報が読み出された後、各列の情報が水
平(列選択)シフトレジスタ7の働きによってひとつづ
つ順番に読み出されて行く。なお、これら各列の情報の
読み出しのために、第1電源端子(Vdd)26と、各列
ごとの負荷素子27と、第2電源端子(Vss)28とが
設けられている。
In this way, after the information in the storage section is read from all the pixels 2 included in a certain selected row to all the vertical signal lines 6, the information in each column is horizontally (column). Selection) The data is sequentially read out one by one by the operation of the shift register 7. Note that a first power supply terminal (V dd ) 26, a load element 27 for each column, and a second power supply terminal (V ss ) 28 are provided for reading information of each column.

【0016】本実施形態の撮像装置1は、各画素から読
み出された電位情報を補償して、より正確な情報を再生
するための補償回路8を備えている。補償回路8は、各
列に割り当てられたM個の単位補償回路18に分かれて
いる。各単位補償回路18は、読み出したデータの信号
レベルとリセット時の信号レベルとの差異に対応した電
荷量を生成・保持することができる。その結果、垂直信
号線6上の信号電位の「信号レベル」に「ばらつき成
分」が含まれている場合でも、そのばらつき成分を同じ
ように含むリセット時の信号電位で補償することによっ
てばらつき成分が相殺され、ばらつきの低減された情報
再生が可能になる。
The image pickup apparatus 1 of the present embodiment includes a compensation circuit 8 for compensating the potential information read from each pixel and reproducing more accurate information. The compensating circuit 8 is divided into M unit compensating circuits 18 assigned to each column. Each unit compensation circuit 18 can generate and hold a charge amount corresponding to the difference between the signal level of the read data and the signal level at the time of reset. As a result, even if the “signal level” of the signal potential on the vertical signal line 6 includes a “variation component”, the variation component is compensated by the reset signal potential including the variation component in the same manner. The information can be reproduced with offset and reduced variation.

【0017】M個の単位補償回路18の出力部は、スイ
ッチング素子9を介してひとつの水平信号線10に接続
されている。スイッチング素子9の制御部(例えば、M
OSトランジスタのゲート電極)は、水平シフトレジス
タ7に接続されている。水平シフトレジスタ7は、M個
のスイッチング素子9の中からひとつのスイッチング素
子のみを選択的に導通させる。その結果、ある選択され
た行に属するM個の画素2から同時に読み出された情報
が、その後、補償回路8を介して列ごとに、水平信号線
10の上に順次現れることになる。情報は最終的には出
力バッファ(出力アンプ)11を介して電位情報(画素
情報)として出力される。
The outputs of the M unit compensation circuits 18 are connected to one horizontal signal line 10 via the switching element 9. A control unit (for example, M
The gate electrode of the OS transistor) is connected to the horizontal shift register 7. The horizontal shift register 7 selectively conducts only one of the M switching elements 9. As a result, the information read out simultaneously from the M pixels 2 belonging to a certain selected row subsequently appears on the horizontal signal line 10 for each column via the compensation circuit 8. The information is finally output as potential information (pixel information) via an output buffer (output amplifier) 11.

【0018】次に、図2を参照しながら、単位補償回路
18の構成および動作をより詳細に説明する。図2の回
路図は、撮像装置1における単位補償回路18および関
連する他の主要素を示している。
Next, the configuration and operation of the unit compensation circuit 18 will be described in more detail with reference to FIG. The circuit diagram of FIG. 2 illustrates the unit compensation circuit 18 and other related main elements in the imaging device 1.

【0019】単位補償回路18は、対応する列に属する
各画素2に接続されている。図2においては、単一の画
素2が示されているが、現実には、一列に配列された複
数の画素2が、その列に割り当てられたひとつの単位補
償回路18に接続されている(図1参照)。ここでは、
簡単のため、代表的なひとつの画素2と、それに対応す
る単位補償回路18との関係を説明する。
The unit compensation circuit 18 is connected to each pixel 2 belonging to a corresponding column. FIG. 2 shows a single pixel 2, but in reality, a plurality of pixels 2 arranged in one row are connected to one unit compensation circuit 18 assigned to that row ( (See FIG. 1). here,
For simplicity, the relationship between one representative pixel 2 and the corresponding unit compensation circuit 18 will be described.

【0020】図2に示すように画素2は、フォトダイオ
ード21と、ゲート電極22がフォトダイオード21に
接続されたMOSトランジスタ23とを含んでいる。フ
ォトダイオード21は、例えば、シリコン基板内に形成
されたpn接合ダイオードなどであり、入射光を光電変
換して信号電荷を生成する光電変換部と、その信号電荷
を蓄積する蓄積部とを兼ねるものである。MOSトラン
ジスタ23は、例えば、シリコン基板内にチャネル領域
およびソース/ドレイン領域を有する通常のMOS構造
を有している。MOSトランジスタ23は、検知回路の
駆動素子として機能し、その検知回路がフォトダイオー
ド21の電位状態の微小な変化を増幅して読み出すうえ
で重要な働きを行う。本実施形態では、MOSトランジ
スタ23のゲート電極22とフォトダイオード21との
間に、特別の容量素子は挿入されていないが、ここにキ
ャパシタ等の容量素子を挿入してもよい。この場合に
は、挿入された容量素子が、信号電荷を蓄積するための
蓄積部として機能する。
As shown in FIG. 2, the pixel 2 includes a photodiode 21 and a MOS transistor 23 having a gate electrode 22 connected to the photodiode 21. The photodiode 21 is, for example, a pn junction diode or the like formed in a silicon substrate, and serves as both a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts incident light to generate signal charges and a storage unit that stores the signal charges. It is. MOS transistor 23 has, for example, a normal MOS structure having a channel region and a source / drain region in a silicon substrate. The MOS transistor 23 functions as a driving element of the detection circuit, and the detection circuit plays an important role in amplifying and reading a small change in the potential state of the photodiode 21. In this embodiment, no special capacitance element is inserted between the gate electrode 22 of the MOS transistor 23 and the photodiode 21, but a capacitance element such as a capacitor may be inserted here. In this case, the inserted capacitive element functions as a storage unit for storing signal charges.

【0021】画素2は、他に、リセット素子24とスイ
ッチング素子25とを含んでいる。リセット素子24
は、リセット配線4に接続されたゲート電極を有するM
OSトランジスタである。このMOSトランジスタのド
レインは第1電源端子(Vdd)26に接続されており、
ソースはフォトダイオード21に接続されている。垂直
シフトレジスタ3によって、図示されているリセット配
線4の電位が論理「Low」から論理「High」に選
択的に変化させられると、リセット素子24は導通し、
その結果、第1電源端子26からフォトダイオード21
に対して電源電位が供給されることになる。フォトダイ
オード21の電位状態、すなわち、増幅トランジスタ2
3のゲート電極22の電位状態は、第1電源端子26に
与えられる電源電位(Vdd)によって定まるある値に強
制的に復帰させられる(「リセット」される)。このよ
うなリセット動作が完了したときのフォトダイオード2
1の電位状態を、ここでは「第1の電位状態」と定義す
る。リセット動作完了後、画素2が受け取る光の強度に
応じて、フォトダイオード21の電位は徐々に変化す
る。このときのフォトダイオード21の電位状態を「第
2の電位状態」と定義する。光の照射によってフォトダ
イオード21の電位状態が変化するのは、フォトダイオ
ード21の持つ光電変換機能によってキャリアが生成さ
れ、生成されたキャリアが当該フォトダイオード21の
中に蓄積されるからである。
The pixel 2 further includes a reset element 24 and a switching element 25. Reset element 24
Is an M having a gate electrode connected to the reset wiring 4.
OS transistor. The drain of this MOS transistor is connected to a first power supply terminal (V dd ) 26,
The source is connected to the photodiode 21. When the potential of the illustrated reset wiring 4 is selectively changed from logic “Low” to logic “High” by the vertical shift register 3, the reset element 24 becomes conductive,
As a result, from the first power supply terminal 26 to the photodiode 21
Is supplied with a power supply potential. The potential state of the photodiode 21, that is, the amplifying transistor 2
The potential state of the third gate electrode 22 is forcibly returned ("reset") to a certain value determined by the power supply potential (V dd ) applied to the first power supply terminal 26. The photodiode 2 when such a reset operation is completed
Here, the 1 potential state is defined as a “first potential state”. After the reset operation is completed, the potential of the photodiode 21 gradually changes according to the intensity of light received by the pixel 2. The potential state of the photodiode 21 at this time is defined as “second potential state”. The light irradiation changes the potential state of the photodiode 21 because carriers are generated by the photoelectric conversion function of the photodiode 21 and the generated carriers are accumulated in the photodiode 21.

【0022】画素2内のスイッチング素子25は、行選
択線5に接続されたゲート電極を有するMOSトランジ
スタから構成されている。このMOSトランジスタのソ
ースは増幅トランジスタ23のソースに接続されてお
り、ドレインは垂直信号線6に接続されている。垂直シ
フトレジスタ3によって、図示されている行選択線5の
電位が論理「Low」から論理「High」に選択的に
変化させられると、スイッチング素子25は導通し、そ
の結果、第1電源端子(Vdd)26から増幅トランジス
タ23、スイッチング素子25、垂直信号線6および負
荷素子27を介して第2電源端子(Vss)28に電流が
流れる。このとき、垂直信号線6の電位は、フォトダイ
オード21の電位状態(増幅トランジスタ23のゲート
電極22の電位)と、増幅トランジスタ23のしきい値
電圧(Vt)とに依存して変化する。その結果、垂直信
号線6の電位は、フォトダイオード21の第2の電位状
態に応じたレベルを持つことになる。ただし、前述した
ように、増幅トランジスタ23のしきい値電圧が画素ご
とにばらついていると、第2の電位状態が同一であって
も、対応する垂直信号線6上に現れる電位のレベルはば
らついてしまう。
The switching element 25 in the pixel 2 is constituted by a MOS transistor having a gate electrode connected to the row selection line 5. The source of the MOS transistor is connected to the source of the amplification transistor 23, and the drain is connected to the vertical signal line 6. When the potential of the illustrated row selection line 5 is selectively changed from logic “Low” to logic “High” by the vertical shift register 3, the switching element 25 becomes conductive, and as a result, the first power supply terminal ( V dd ) 26 flows to the second power supply terminal (V ss ) 28 via the amplification transistor 23, the switching element 25, the vertical signal line 6, and the load element 27. At this time, the potential of the vertical signal line 6 changes depending on the potential state of the photodiode 21 (the potential of the gate electrode 22 of the amplification transistor 23) and the threshold voltage (Vt) of the amplification transistor 23. As a result, the potential of the vertical signal line 6 has a level corresponding to the second potential state of the photodiode 21. However, as described above, if the threshold voltage of the amplification transistor 23 varies for each pixel, the level of the potential appearing on the corresponding vertical signal line 6 varies even if the second potential state is the same. Would.

【0023】単位補償回路18は、スイッチング素子S
W1を介して互いに接続された第1蓄積素子35および
第2蓄積素子41を備えている。本実施形態の第1蓄積
素子35は、一対の電極(第1電極36および第2電極
34)を有するMOS型キャパシタである。第1蓄積素
子35の第1電極36は、例えばシリコン基板の上に絶
縁膜を介して堆積された多結晶シリコン(ポリシリコ
ン)膜から形成されている。この第1電極36は垂直信
号線6と電気的に接続されており、垂直信号線6を介し
て光電変換部の第2の電位状態に対応する信号電位φs
を受け取ることができる。第1蓄積素子35の第2電極
34は、本実施形態ではシリコン基板であり、スイッチ
ング素子(nチャネル型MOSトランジスタ)SW2を
介して電荷供給部31から電荷の供給を受け、スイッチ
ング素子SW2が導通状態にあるとき、基準電位φ0と
することができる。電荷供給部31は、n型拡散層から
なり、スイッチング素子SW2のソース領域として機能
する。単位補償回路18の信号入力部30に信号電位φ
sが与えられているとき、第1蓄積素子35が電荷供給
部31からスイッチング素子SW2を介して電荷の供給
を受けると、その第1蓄積素子35は信号電位と基準電
位との電位差(φs−φ0)に比例した電荷を蓄積する
ことになる。
The unit compensation circuit 18 includes a switching element S
A first storage element 35 and a second storage element 41 are connected to each other via W1. The first storage element 35 of the present embodiment is a MOS capacitor having a pair of electrodes (a first electrode 36 and a second electrode 34). The first electrode 36 of the first storage element 35 is formed of, for example, a polycrystalline silicon (polysilicon) film deposited on a silicon substrate via an insulating film. The first electrode 36 is electrically connected to the vertical signal line 6, and the signal potential φs corresponding to the second potential state of the photoelectric conversion unit via the vertical signal line 6.
Can receive. In the present embodiment, the second electrode 34 of the first storage element 35 is a silicon substrate, receives charge from the charge supply unit 31 via the switching element (n-channel MOS transistor) SW2, and turns on the switching element SW2. When in the state, the reference potential φ0 can be set. The charge supply unit 31 includes an n-type diffusion layer and functions as a source region of the switching element SW2. The signal potential φ is applied to the signal input section 30 of the unit compensation circuit 18.
When s is given, when the first storage element 35 receives supply of charge from the charge supply unit 31 via the switching element SW2, the first storage element 35 causes the potential difference between the signal potential and the reference potential (φs− (0) will be accumulated.

【0024】本実施形態の第2蓄積素子41も、一対の
電極(第1電極42および第2電極40)を有するMO
S型キャパシタである。第2蓄積素子41の第1電極4
2も、例えばシリコン基板の上に絶縁膜を介して堆積さ
れたポリシリコン膜から形成されており、固定電位φd
を受け取る。第2蓄積素子41の第2電極40も本実施
形態ではシリコン基板である。第2電極40は、スイッ
チング素子SW3およびSW4を介して電源Voに電気
的に接続され、また、スイッチング素子SW3、SW5
および9を介して水平信号線10に電気的に接続され
る。
The second storage element 41 of this embodiment is also an MO having a pair of electrodes (a first electrode 42 and a second electrode 40).
This is an S-type capacitor. First electrode 4 of second storage element 41
2 is also formed of, for example, a polysilicon film deposited on a silicon substrate via an insulating film, and has a fixed potential φd
Receive. The second electrode 40 of the second storage element 41 is also a silicon substrate in the present embodiment. The second electrode 40 is electrically connected to the power supply Vo via the switching elements SW3 and SW4.
And 9 are electrically connected to a horizontal signal line 10.

【0025】第2蓄積素子41の第2電極40は、スイ
ッチング素子SW1が導通状態にあるとき、第1蓄積素
子35の第2電極34と電気的に接続され、両電極間で
電荷のやりとりを行うことができる。第1蓄積素子35
の第2電極34が電荷供給部31から基準電位φ0を受
け取っているときに、スイッチング素子SW1が導通す
ると、第2蓄積素子41の第2電極40も電荷供給部3
1から電荷の供給を受けることができる。なお、第2蓄
積素子41は、固定電位φdと基準電位φ0との電位差
(φd−φ0)に比例した電荷を蓄積することになる。
The second electrode 40 of the second storage element 41 is electrically connected to the second electrode 34 of the first storage element 35 when the switching element SW1 is in a conductive state, and exchanges charges between the two electrodes. It can be carried out. First storage element 35
When the switching element SW1 is turned on while the second electrode 34 receives the reference potential φ0 from the charge supply unit 31, the second electrode 40 of the second storage element 41 also
1 can be supplied with electric charge. Note that the second storage element 41 accumulates charges proportional to the potential difference (φd−φ0) between the fixed potential φd and the reference potential φ0.

【0026】リセット動作に応じて光電変換部の第1の
電位状態に対応するリセット動作時電位φrが垂直信号
線6上に出力されると、リセット動作時電位φrは第1
蓄積素子35の第1電極36に与えられる。このとき、
スイッチング素子SW1は、第1蓄積素子35の第2電
極34と第2蓄積素子41の第2電極40とを短絡さ
せ、それによって信号電位φsと前記リセット動作時の
電位φrとの電位差(φs−φr)に比例した量の電荷
を第2蓄積素子41から第1蓄積素子35に移動させる
ことができる。その後、スイッチング素子SW1は、第
1蓄積素子35の第2電極34と第2蓄積素子41の第
2電極40とを電気的に分離するように動作する。
When the reset operation potential φr corresponding to the first potential state of the photoelectric conversion unit is output onto the vertical signal line 6 in response to the reset operation, the reset operation potential φr becomes the first potential.
It is provided to the first electrode 36 of the storage element 35. At this time,
The switching element SW1 short-circuits the second electrode 34 of the first storage element 35 and the second electrode 40 of the second storage element 41, thereby causing a potential difference (φs−φ) between the signal potential φs and the potential φr during the reset operation. (r) can be transferred from the second storage element 41 to the first storage element 35 in an amount proportional to (φr). After that, the switching element SW1 operates to electrically separate the second electrode 34 of the first storage element 35 from the second electrode 40 of the second storage element 41.

【0027】なお、図2において、29は負荷素子27
のゲート電極を、33はスイッチング素子SW2のゲー
ト電極を、39はスイッチング素子SW1のゲート電極
を、45はスイッチング素子SW3のゲート電極をそれ
ぞれ表している。46は単位補償回路18の出力部を構
成するn型拡散層である。43は、積分容量およびリセ
ット用トランジスタとともに出力アンプ11を構成する
オペアンプ(演算増幅器)である。42は当該オペアン
プ43の+側入力部であり、44は当該オペアンプ43
の出力端子である。
In FIG. 2, reference numeral 29 denotes a load element 27.
, 33 represents a gate electrode of the switching element SW2, 39 represents a gate electrode of the switching element SW1, and 45 represents a gate electrode of the switching element SW3. Reference numeral 46 denotes an n-type diffusion layer that forms an output section of the unit compensation circuit 18. An operational amplifier (operational amplifier) 43 constitutes the output amplifier 11 together with the integration capacitor and the reset transistor. Reference numeral 42 denotes a positive input portion of the operational amplifier 43, and reference numeral 44 denotes an operational amplifier 43.
Output terminal.

【0028】次に、図3を参照しながら、単位補償回路
18の動作をより詳細に説明する。図3は、シリコン基
板の単位補償回路18が形成されている領域の断面と、
その部分の表面ポテンシャルプロファイルとを模式的に
示している。シリコン基板はp型であり、この上にそれ
ぞれ形成されてたn型拡散層31、スイッチング素子S
W2のゲート電極33、第1蓄積素子35の第1電極3
6、スイッチング素子SW1のゲート電極39、第2蓄
積素子41の第1電極42、スイッチング素子SW3の
ゲート電極45およびn型拡散層46には、それぞれ、
電位Vi、Vig、Vc1、Vcc、Vc2、Vogお
よびVoが与えられる。図中のハッチングは電荷(電
子)の存在を表している。
Next, the operation of the unit compensation circuit 18 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 shows a cross section of a region of the silicon substrate where the unit compensation circuit 18 is formed,
The surface potential profile of that portion is schematically shown. The silicon substrate is p-type, and the n-type diffusion layer 31 and the switching element S
The gate electrode 33 of W2 and the first electrode 3 of the first storage element 35
6, the gate electrode 39 of the switching element SW1, the first electrode 42 of the second storage element 41, the gate electrode 45 of the switching element SW3, and the n-type diffusion layer 46, respectively.
Potentials Vi, Vig, Vc1, Vcc, Vc2, Vog and Vo are applied. The hatching in the figure indicates the presence of charges (electrons).

【0029】まず、時刻t1またはその前において電位
Vccを論理「high」とし、スイッチング素子SW
1を導通させることによって、容量C1を有する第1蓄
積素子35の第2電極と、容量C2を有する第2蓄積素
子41の第2電極とを電気的に接続し、両者間を電荷が
行き来できるようにする。このとき、電位Vigおよび
Vogを論理「Low」に維持することによってスイッ
チング素子SW2およびSW3は非導通状態に保たれて
いる。
First, at or before time t1, the potential Vcc is set to logic "high" and the switching element SW
By electrically conducting 1, the second electrode of the first storage element 35 having the capacitance C <b> 1 is electrically connected to the second electrode of the second storage element 41 having the capacitance C <b> 2, and charges can flow between the two. To do. At this time, by maintaining the potentials Vig and Vog at the logic “Low”, the switching elements SW2 and SW3 are kept in a non-conductive state.

【0030】時刻t1では、第1蓄積素子35の第1電
極36には垂直信号線6を介して信号電位Vc1が与え
られ、その結果、シリコン基板表面のうち第1蓄積素子
35の第1電極36に対向する部分は電位φsを示すよ
うになる。このとき、第2蓄積素子41の第1電極42
には固定電位Vc2が与えられており、シリコン基板表
面のうち第2蓄積素子41の第1電極42に対向する部
分は電位φdを示している。一方、電荷供給部を構成す
るn型拡散層31には固定電位Viが与えられており、
このn型拡散層31の表面電位は基準電位φ0に維持さ
れる。なお、これから説明する時刻t1〜t6の全期間
にわたって、電荷供給部31には固定電位Viが、第2
蓄積素子41の第1電極42には固定電位Vc2が、n
型拡散層46にはスイッチング素子SW4を介して固定
電位Voがそれぞれ与えられ続ける。
At time t1, a signal potential Vc1 is applied to the first electrode 36 of the first storage element 35 via the vertical signal line 6, and as a result, the first electrode of the first storage element 35 on the silicon substrate surface The portion facing 36 indicates the potential φs. At this time, the first electrode 42 of the second storage element 41
Is applied with a fixed potential Vc2, and a portion of the surface of the silicon substrate facing the first electrode 42 of the second storage element 41 indicates the potential φd. On the other hand, the fixed potential Vi is given to the n-type diffusion layer 31 constituting the charge supply unit,
The surface potential of n-type diffusion layer 31 is maintained at reference potential φ0. Note that the fixed potential Vi is applied to the charge supply unit 31 over the entire period from time t1 to time t6 described below.
The fixed potential Vc2 is applied to the first electrode 42 of the storage element 41 by n
The fixed potential Vo is continuously applied to the mold diffusion layer 46 via the switching element SW4.

【0031】時刻t1は、水平帰線期間内においてリセ
ットパルスが印加される前のある時刻に相当する。時刻
t1において単位補償回路18の入力部に与えられる信
号電位Vc1は、対応する画素2内のフォトダイオード
21の第2の電位状態を、検知回路を用いて読み出した
値(出力値)である。駆動素子として機能するMOSト
ランジスタ23のしきい値電圧が画素ごとに異なると、
かりに、同じ強度の光が複数の画素を照射している場合
でも、対応する垂直信号線6上に現れる信号電位Vc1
は、例えば±10%程度ばらつく可能性がある。
Time t1 corresponds to a certain time before the reset pulse is applied within the horizontal retrace period. The signal potential Vc1 applied to the input unit of the unit compensation circuit 18 at time t1 is a value (output value) obtained by reading out the second potential state of the photodiode 21 in the corresponding pixel 2 using the detection circuit. If the threshold voltage of the MOS transistor 23 functioning as a driving element differs for each pixel,
In addition, even when light of the same intensity irradiates a plurality of pixels, the signal potential Vc1 appearing on the corresponding vertical signal line 6
May vary, for example, by about ± 10%.

【0032】時刻t2では、電位Vigを論理「hig
h」とすることによって、スイッチング素子SW2が非
導通状態から導通状態に変化させられる。このとき、ス
イッチング素子SW1は導通状態に保持され、スイッチ
ング素子SW3は非導通状態に保持される。その結果、
電荷供給部31から第1蓄積素子35および第2蓄積素
子41の両方に電荷が供給される。
At time t2, the potential Vig is changed to the logic "hig".
By setting "h", the switching element SW2 is changed from the non-conductive state to the conductive state. At this time, switching element SW1 is held in a conductive state, and switching element SW3 is held in a non-conductive state. as a result,
Charge is supplied from the charge supply unit 31 to both the first storage element 35 and the second storage element 41.

【0033】次に、時刻t3では、電位VccおよびV
igを論理「Low」にし、スイッチング素子SW1お
よびSW2を導通状態から非導通状態に変化させる。こ
のとき、スイッチング素子SW3は非導通状態に維持さ
れたままである。こうして、第1蓄積素子35は信号電
位φsと基準電位φ0との電位差(φs−φ0)に比例
した電荷量Q1の電荷を蓄積し、第2蓄積素子41は固
定電位φdと基準電位φ0との電位差(φd−φ0)に
比例した電荷量Q2の電荷を蓄積する。
Next, at time t3, potentials Vcc and Vcc
ig is set to logic “Low”, and the switching elements SW1 and SW2 are changed from the conductive state to the non-conductive state. At this time, the switching element SW3 remains in the non-conductive state. Thus, the first storage element 35 stores the charge having the charge amount Q1 proportional to the potential difference (φs−φ0) between the signal potential φs and the reference potential φ0, and the second storage element 41 stores the fixed potential φd and the reference potential φ0. The charge of the charge amount Q2 proportional to the potential difference (φd−φ0) is accumulated.

【0034】電荷量Q1と電位差(φs−φ0)との間
には、 Q1=C1(φs−φ0) ・・・式1 の関係が成立し、電荷量Q2と電位差(φd−φ0)と
の間には、 Q2=C2(φd−φ0) ・・・式2 の関係が成立する。
Q1 = C1 (φs−φ0) (Equation 1) holds between the charge Q1 and the potential difference (φs−φ0), and the relationship between the charge Q2 and the potential difference (φd−φ0) is obtained. Between them, Q2 = C2 (φd−φ0) Expression 2 holds.

【0035】時刻t4は、水平帰線期間内において、リ
セットパルスが印加されている間(または印加直後)の
ある時刻に相当する。この時刻t4において、単位補償
回路18の入力部に与えられる信号電位Vc1は、対応
する画素2内のフォトダイオード21の第1の電位状態
を、検知回路を用いて読み出した値である。第1蓄積素
子35の第1電極36に垂直信号線6を介して信号電位
Vc1が与えられると、シリコン基板表面のうち第1蓄
積素子35の第1電極36に対向する部分の電位はφs
からφrに増加する。増幅トランジスタ23のしきい値
電圧が画素ごとに異なると、第1の電位状態が同一レベ
ルに強制されても、対応する垂直信号線6上に現れる信
号電位Vc1は、±10%程度ばらつく可能性がある。
Time t4 corresponds to a certain time during (or immediately after) the application of the reset pulse within the horizontal retrace period. At time t4, the signal potential Vc1 applied to the input unit of the unit compensation circuit 18 is a value obtained by reading out the first potential state of the photodiode 21 in the corresponding pixel 2 using the detection circuit. When the signal potential Vc1 is applied to the first electrode 36 of the first storage element 35 via the vertical signal line 6, the potential of the portion of the silicon substrate surface facing the first electrode 36 of the first storage element 35 becomes φs
To φr. If the threshold voltage of the amplifying transistor 23 is different for each pixel, the signal potential Vc1 appearing on the corresponding vertical signal line 6 may vary by about ± 10% even if the first potential state is forced to the same level. There is.

【0036】なお、時刻t4では、スイッチング素子S
W1〜SW3が非導通状態に維持されたままである。こ
のため、第1蓄積素子35は電荷の供給をどこからも受
けることなく、第1電極36の電位が変わるだけであっ
て、電荷Q1を保持したままとなる。
At time t4, the switching element S
W1 to SW3 are kept in the non-conductive state. For this reason, the first storage element 35 does not receive the supply of electric charge from anywhere, only the potential of the first electrode 36 changes, and the electric charge Q1 is maintained.

【0037】時刻t5では、電位Vccを論理「Hig
h」とし、スイッチング素子SW1のみを非導通状態か
ら導通状態に変化させる。その結果、第2蓄積素子41
の蓄積していた電荷Q2の一部が第1蓄積素子35に供
給され、シリコン基板の表面電位はφfになる。
At time t5, the potential Vcc is changed to logic "High".
h ", only the switching element SW1 is changed from the non-conductive state to the conductive state. As a result, the second storage element 41
Is supplied to the first storage element 35, and the surface potential of the silicon substrate becomes φf.

【0038】次に、時刻t6では、スイッチング素子S
W1が非導通状態に復帰する。その結果、第1蓄積素子
35には電荷量Q1’の電荷が蓄積され、第2蓄積素子
41には電荷量Q2’の電荷が蓄積されることになる。
Next, at time t6, the switching element S
W1 returns to the non-conductive state. As a result, the charge of the charge amount Q1 'is stored in the first storage element 35, and the charge of the charge amount Q2' is stored in the second storage element 41.

【0039】電荷量Q1’と電位差(φr−φf)との
間には、 Q1’=C1(φr−φf) ・・・式3 の関係が成立し、電荷量Q2’と電位差(φd−φf)
との間には、 Q2’=C2(φd−φf) ・・・式4 の関係が成立する。
The relationship of Q1 ′ = C1 (φr−φf) Equation 3 holds between the charge Q1 ′ and the potential difference (φr−φf), and the charge Q2 ′ and the potential difference (φd−φf). )
Q2 ′ = C2 (φd−φf) (Equation 4)

【0040】電荷保存式Q1+Q2=Q1’+Q2’が
成立するため、式1〜式4から、 C1(φs−φ0)+C2(φd−φ0) =C1(φr−φf)+C2(φd−φf) ・・・式5 が得られる。式5を変形すると、 φf=(φr−φs)・C1/(C1+C2)+φ0 ・・・式6 が得られる。式4および式6から電荷量Q2’を求めると、 Q2’=Q2−(φr−φs)・C1・C2/(C1+C2) ・・・式7 のようになる。
Since the charge conservation equation Q1 + Q2 = Q1 '+ Q2' holds, from equations 1 to 4, C1 (φs−φ0) + C2 (φd−φ0) = C1 (φr−φf) + C2 (φd−φf) ··· Equation 5 is obtained. By transforming Expression 5, φf = (φr−φs) · C1 / (C1 + C2) + φ0 Expression 6 is obtained. When the charge amount Q2 ′ is obtained from Equations 4 and 6, Q2 ′ = Q2− (φr−φs) · C1 · C2 / (C1 + C2) Equation 7

【0041】式7の右辺第2項は、時刻t5に第2蓄積
素子41から第1蓄積素子35へ流れ込む電荷の量(Δ
Q)を示している。この電荷量ΔQは、式7から明らか
なように、垂直信号線6上に出力される電位の差に相当
する(φr−φs)に比例しており、トランジスタ特性
のばらつきに起因する変動成分が相殺された値に比例し
ている。このため、スイッチング素子SW3、SW5お
よび9を導通状態に変化させることによって、第2蓄積
素子41に蓄積されている電荷の量Q2’を出力アンプ
11で検知すれば、(φr−φs)に比例した出力を発
生させることができる。このとき、電荷を読み出した後
の第2蓄積素子41を容易に空乏化状態にできることは
素子構造上明らかであり、これは熱雑音を発生しない点
で有利である。
The second term on the right-hand side of the equation 7 is the amount of charge flowing into the first storage element 35 from the second storage element 41 at time t5 (Δ
Q). As is apparent from Equation 7, the charge amount ΔQ is proportional to (φr−φs) corresponding to the difference between the potentials output on the vertical signal lines 6, and the fluctuation component due to the variation in the transistor characteristics is It is proportional to the offset value. Therefore, if the amount of charge Q2 'stored in the second storage element 41 is detected by the output amplifier 11 by changing the switching elements SW3, SW5 and 9 to the conductive state, the output amplifier 11 is proportional to (φr−φs). Output can be generated. At this time, it is clear from the element structure that the second storage element 41 after the charge is read can be easily depleted, which is advantageous in that thermal noise is not generated.

【0042】図4は、ある列に属する単位補償回路18
内のスイッチング素子SW1〜SW3、第1蓄積素子3
5の第1電極36、第2蓄積素子41の第1電極42の
平面レイアウト例を模式的に示している。図4には、垂
直方向に延びるライン50と、水平方向に延びるライン
51〜56が示されているが、ライン50は垂直信号線
6に相当する。ライン51〜56は、各列の対応部分を
相互接続し、全ての列に属する単位補償回路18の対応
部分におなじタイミングで実質的に同じ電位を供給す
る。これに対してライン50上には列ごとに異なる電位
が現れる。ライン50〜56は例えばアルミニウム(A
l)から形成され、拡散層31および46等にコンタク
トしている。アルミニウムからなる配線は、簡単のため
図では実線で示している。図4のとおり、各蓄積素子の
電極36および42は第1層のポリシリコン膜から形成
され、各スイッチング素子のゲート電極33、39およ
び45は第2層のポリシリコン膜から形成されている。
しかも、電荷の転送が円滑に行われるように、スイッチ
ング素子SW2のゲート電極33と第1蓄積素子の第1
電極36との間、第1蓄積素子の第1電極36とスイッ
チング素子SW1のゲート電極39との間、スイッチン
グ素子SW1のゲート電極39と第2蓄積素子の第1電
極42との間、第2蓄積素子の第1電極42とスイッチ
ング素子SW3のゲート電極45との間の各境界部で重
なりを有する構造が採用されている。
FIG. 4 shows a unit compensation circuit 18 belonging to a certain column.
Switching elements SW1 to SW3, first storage element 3
5 schematically illustrates a planar layout example of the first electrode 36 of No. 5 and the first electrode 42 of the second storage element 41. FIG. 4 shows a line 50 extending in the vertical direction and lines 51 to 56 extending in the horizontal direction. The line 50 corresponds to the vertical signal line 6. Lines 51-56 interconnect the corresponding portions of each column and supply substantially the same potential at the same timing to the corresponding portions of unit compensation circuits 18 belonging to all columns. In contrast, a different potential appears on the line 50 for each column. The lines 50 to 56 are made of, for example, aluminum (A
1) and is in contact with the diffusion layers 31 and 46 and the like. The wiring made of aluminum is shown by a solid line in the figure for simplicity. As shown in FIG. 4, the electrodes 36 and 42 of each storage element are formed from a first-layer polysilicon film, and the gate electrodes 33, 39 and 45 of each switching element are formed from a second-layer polysilicon film.
In addition, the gate electrode 33 of the switching element SW2 and the first storage element of the first storage element are so arranged that the charge transfer is performed smoothly.
Between the first electrode 36 of the first storage element and the gate electrode 39 of the switching element SW1; between the gate electrode 39 of the switching element SW1 and the first electrode 42 of the second storage element; A structure having an overlap at each boundary between the first electrode 42 of the storage element and the gate electrode 45 of the switching element SW3 is employed.

【0043】次に、図2および図5を参照しながら、装
置1の駆動方法を説明する。ここでは、垂直シフトレジ
スタ3によって画素配列の第n行(nは1以上N以下の
何れかの整数)が選択された場合を説明する。なお、前
述の時刻t1〜t6のタイミングは、図5の最下部に示
されている。
Next, a method of driving the device 1 will be described with reference to FIGS. Here, the case where the n-th row (n is any integer from 1 to N) of the pixel array is selected by the vertical shift register 3 will be described. The timings of the above-mentioned times t1 to t6 are shown at the bottom of FIG.

【0044】まず、図5(a)に示す第n行選択パルス
RSnが第n行の行選択線5に与えられる。この選択パ
ルスの印加によって、第n行の行選択線5の電位は水平
帰線期間(例えば約10マイクロ秒)中に論理「Hig
h」となり、その期間以外の期間は論理「Low」とな
る。この結果、第n行の行選択線5に接続された全ての
画素2のスイッチング素子25が導通する。こうして選
択された画素2の各々は、対応する垂直信号線6に接続
される。このとき、各フォトダイオード21は、それま
でに受けた光の量に応じた量のキャリアを蓄積してお
り、第2の電位状態にある。第n行選択パルスの印加
は、第n行に属する全ての画素2内の蓄積部における第
2の電位状態を検知するために行われる。第n行選択パ
ルスの印加は、第n行第m列(mは1、2、3・・・M)
の駆動素子23と第m列の負荷素子27とから構成され
るm個のソースフォロワー回路をほぼ同時に動作させ
る。その結果、m個のソースフォロワー回路(検知回路
として機能する)の各々の出力が、対応する垂直信号線
6を介して、対応する単位補償回路18の入力部である
第1蓄積素子35の第1電極36に与えられる。なお、
負荷素子27のゲート電極29には、図5(c)に示す
波形74を持つ電圧Vl(0ボルトよりも大きい電圧)
が常に印加されており、負荷素子27は検知回路のロー
ドとして機能する。なお、波形74ではなく波形73を
示す電圧を印加してもよい。
First, the n-th row selection pulse RSn shown in FIG. 5A is applied to the n-th row selection line 5. By the application of the selection pulse, the potential of the row selection line 5 of the n-th row becomes logic “Hig” during the horizontal retrace period (for example, about 10 μsec).
h ", and the period other than that period is logic" Low ". As a result, the switching elements 25 of all the pixels 2 connected to the row selection line 5 of the n-th row are turned on. Each of the selected pixels 2 is connected to the corresponding vertical signal line 6. At this time, each photodiode 21 has accumulated an amount of carriers corresponding to the amount of light received so far, and is in the second potential state. The application of the n-th row selection pulse is performed in order to detect the second potential state in the accumulation units in all the pixels 2 belonging to the n-th row. The application of the n-th row selection pulse is performed on the n-th row and the m-th column (m is 1, 2, 3,... M).
M source follower circuits composed of the driving element 23 and the m-th row of load elements 27 are operated almost simultaneously. As a result, the output of each of the m source follower circuits (functioning as a detection circuit) is output via the corresponding vertical signal line 6 to the first storage element 35 of the first storage element 35 which is the input unit of the corresponding unit compensation circuit 18. One electrode 36 is provided. In addition,
The gate electrode 29 of the load element 27 has a voltage Vl having a waveform 74 shown in FIG.
Is always applied, and the load element 27 functions as a load of the detection circuit. Note that a voltage indicating the waveform 73 instead of the waveform 74 may be applied.

【0045】「リセットパルスRST」として図5
(b)に示す波形72を持つ電位がリセット配線4に印
加され、フォトダイオード21に蓄積されていたキャリ
アはリセットされ、フォトダイオード21の電位状態は
第1の電位状態に復帰する。図5(b)に示す波形72
のリセットパルスをリセット配線4に印加する前に、図
3を参照しながら説明したタイミングでスイッチング素
子SW1〜SW3の一連の開閉動作を実行することにな
る。以下、この点を説明する。
FIG.
A potential having a waveform 72 shown in (b) is applied to the reset wiring 4, the carriers accumulated in the photodiode 21 are reset, and the potential state of the photodiode 21 returns to the first potential state. Waveform 72 shown in FIG.
Before the reset pulse is applied to the reset wiring 4, a series of opening and closing operations of the switching elements SW1 to SW3 are executed at the timing described with reference to FIG. Hereinafter, this point will be described.

【0046】まず、スイッチング素子SW2のソース領
域として機能する電荷供給部31に対しては、図5
(d)に示す波形75の電位Viを与え、電荷供給部3
1の表面電位をφ0に維持しておく。
First, for the charge supply section 31 functioning as the source region of the switching element SW2, FIG.
The potential Vi of the waveform 75 shown in FIG.
The surface potential of No. 1 is maintained at φ0.

【0047】図5(e)に示す波形76の電位Vig
は、スイッチング素子SW2のゲート電極に印加され
る。この電位Vigは時刻t2において「High」に
なる。
The potential Vig of the waveform 76 shown in FIG.
Is applied to the gate electrode of the switching element SW2. This potential Vig becomes “High” at time t2.

【0048】第1蓄積素子35の第1電極36には、図
5(f)に示すように変化する波形77の電位Vc1が
与えられる。この電位Vc1は、リセットパルス72が
リセット素子24のゲートに与えられるまでは画素に照
射された光の量に応じた信号電位φsに対応するが、リ
セットパルス72がリセットトランジスタのゲートに与
えられるとリセット電位φrに遷移する。
The first electrode 36 of the first storage element 35 is supplied with a potential Vc1 having a waveform 77 that changes as shown in FIG. The potential Vc1 corresponds to the signal potential φs corresponding to the amount of light applied to the pixel until the reset pulse 72 is applied to the gate of the reset element 24, but when the reset pulse 72 is applied to the gate of the reset transistor. The state transits to the reset potential φr.

【0049】スイッチング素子SW1のゲート電極39
には、図5(g)に示す波形78の電位Vccが与えら
れる。電位Vccは、最初論理「High」のレベルに
あってスイッチング素子SW1を導通状態にしている
が、時刻t3の前には論理「Low」のレベルに変化
し、スイッチング素子SW1を非導通状態に変化させ
る。更に、時刻t5の前に、電位Vccは論理「Hig
h」のレベルに変化しスイッチング素子SW1を導通状
態にした後、時刻t6の前には論理「Low」のレベル
に変化し、スイッチング素子SW1を非導通状態に変化
させる。
Gate electrode 39 of switching element SW1
Is supplied with a potential Vcc of a waveform 78 shown in FIG. The potential Vcc is initially at the level of the logic “High” and makes the switching element SW1 conductive. However, before time t3, the potential Vcc changes to the level of the logic “Low” and the switching element SW1 changes to the non-conductive state. Let it. Further, before the time t5, the potential Vcc becomes the logic “High”.
After that, the switching element SW1 is turned on and the switching element SW1 is turned on. Before the time t6, the switching element SW1 is turned on and the switching element SW1 is turned off.

【0050】第2蓄積素子41の第1電極42には、図
5(h)に示す波形79の固定された電位Vc2が与え
られ、第1電極42は対向表面領域に一定の電界を及ぼ
し続ける。
A fixed potential Vc2 having a waveform 79 shown in FIG. 5 (h) is applied to the first electrode 42 of the second storage element 41, and the first electrode 42 continues to apply a constant electric field to the opposing surface region. .

【0051】スイッチング素子SW3のゲート電極45
には、図5(i)に示す波形80の電位Vogが与えら
れる。電位Vogは、最初「Low」のレベルにあって
スイッチング素子SW3を非導通状態に維持している
が、時刻t1〜t6の一連の動作が終了した後、論理
「High」のレベルに変化し、スイッチング素子SW
3を導通状態に変化させる。
Gate electrode 45 of switching element SW3
Is supplied with the potential Vog of the waveform 80 shown in FIG. The potential Vog is initially at the “Low” level and keeps the switching element SW3 in the non-conducting state. However, after a series of operations from time t1 to t6 is completed, the potential Vog changes to the logic “High” level. Switching element SW
3 is changed to a conductive state.

【0052】水平帰線期間終了のあと、水平有効期間
(例えば約50マイクロ秒)内において、スイッチング
素子SW3が導通している間に第n行内の画素2の全て
の情報が第1列から第M列まで順番にひとつづつ出力さ
れる。図5(j)は、第m列のスイッチング素子9を導
通させる選択パルス(パルス幅:例えば約50〜500
ナノ秒のCSm)82を示し、図5(k)は、第(m+
1)列のスイッチング素子9を導通させる選択パルス
(CSm+1)83を示す。これらの選択パルスは、水平
シフトレジスタ7から順次出力される。ある第m列のス
イッチング素子9が導通すると、第m列の単位補償回路
18の出力部であるn型拡散層46に蓄積されていた電
荷がオペアンプ43の−側入力部に流れ込む。この結
果、オペアンプ43の−側入力部の電位と+側入力部の
電位が等しくなるように、そのときに流れた電流の量に
応じた電圧が信号として出力端子44に出力される。な
お、オペアンプ43の出力端子44は、積分容量とリセ
ット用トランジスタとを介して、−側入力部に接続され
ている。このような構成の出力アンプ11は、電流電圧
変換手段としてよく用いられる。このように、情報を電
荷として保持し、電荷の状態で補償動作を行い、その電
荷を利用して出力アンプ11を動作させる場合は、情報
を「電位」として保持し、最終段まで伝達する装置に比
較して高速に出力を実行することが可能になる。
After the horizontal retrace period ends, during the horizontal effective period (for example, about 50 microseconds), while the switching element SW3 is conducting, all information of the pixels 2 in the n-th row is changed from the first column to the first column. Output is performed one by one in order up to M columns. FIG. 5 (j) shows a selection pulse (pulse width: for example, about 50 to 500) for turning on the switching element 9 in the m-th column.
FIG. 5 (k) shows the (m +
1) shows a selection pulse (CSm + 1) 83 for turning on the switching elements 9 in a column. These selection pulses are sequentially output from the horizontal shift register 7. When the switching element 9 in a certain m-th column conducts, the electric charge accumulated in the n-type diffusion layer 46 which is the output of the unit compensation circuit 18 in the m-th column flows into the negative input part of the operational amplifier 43. As a result, a voltage corresponding to the amount of current flowing at that time is output as a signal to the output terminal 44 so that the potential of the negative input portion of the operational amplifier 43 becomes equal to the potential of the positive input portion. Note that the output terminal 44 of the operational amplifier 43 is connected to the negative input unit via the integration capacitance and the reset transistor. The output amplifier 11 having such a configuration is often used as current-voltage conversion means. As described above, when information is held as electric charges, the compensation operation is performed in the state of electric charges, and the output amplifier 11 is operated using the electric charges, the information is held as a “potential” and transmitted to the final stage. It is possible to execute the output at a higher speed as compared with.

【0053】上記のようにして、1行に含まれる全ての
列から必要な情報を出力し終わったならば、次は、他の
行について同様の動作が実行される。
After the necessary information has been output from all the columns included in one row as described above, the same operation is performed for the other rows.

【0054】なお、出力アンプ11は、図2に示すよう
なオペアンプ43を用いた構成ではなく、水平信号線1
0が入力ゲート電極に接続されたソースフォロワー構成
であってもよい。
The output amplifier 11 does not have a configuration using the operational amplifier 43 as shown in FIG.
0 may be a source follower configuration connected to the input gate electrode.

【0055】以上の説明からわかるように、第1および
第2蓄積素子35,41は一水平有効期間(約50マイ
クロ秒)程度のあいだ電荷を充分なレベルに維持・蓄積
できるような大きさの容量を有することが好ましい。本
実施形態の場合、各蓄積素子35,41の容量は、0.
1〜0.5pF(ピコファラッド)とした。これらの蓄
積素子35,41としては、例えば、酸化膜を容量絶縁
膜として使用するキャパシタを用いることができる。酸
化膜として熱酸化膜を採用すれば、容量のばらつきは非
常に小さくなる。
As can be understood from the above description, the first and second storage elements 35 and 41 are large enough to maintain and store charges at a sufficient level for about one horizontal effective period (about 50 microseconds). It is preferable to have a capacity. In the case of the present embodiment, the capacitance of each of the storage elements 35 and 41 is 0.1.
1 to 0.5 pF (picofarad). As the storage elements 35 and 41, for example, capacitors using an oxide film as a capacitance insulating film can be used. If a thermal oxide film is adopted as the oxide film, the variation in capacitance becomes very small.

【0056】式1〜4に示したように、電荷量(Q)が
電位差(φs−φ0、φd−φ0等)に比例する限り、
しきい値電圧のばらつきは除去される。出力の電荷量Δ
Qは、第1蓄積素子35の容量C1が第2蓄積素子41
の容量C2に等しい場合に最大となる。
As shown in the equations (1) to (4), as long as the electric charge (Q) is proportional to the potential difference (φs−φ0, φd−φ0, etc.),
Variations in the threshold voltage are eliminated. Output charge Δ
Q indicates that the capacitance C1 of the first storage element 35 is
When the capacitance C2 is equal to the capacitance C2.

【0057】本実施形態によれば、スイッチング素子S
W1〜SW5は、電荷転送に際して何れも弱反転状態で
動作することはなく、光量の少ない場合でも、安定的に
電荷の転送を実行することができる。その結果、本実施
形態によれば、蓄積部の特性がばらついても、受光量に
関係なく、そのばらつきの影響を正確に補償し、蓄積部
から情報をより正確かつ高速に読み出すことができる。
According to the present embodiment, the switching element S
W1 to SW5 do not operate in the weak inversion state at the time of charge transfer, and can stably transfer charges even when the amount of light is small. As a result, according to the present embodiment, even if the characteristics of the storage unit vary, the influence of the variation can be accurately compensated for regardless of the amount of received light, and the information can be read from the storage unit more accurately and at high speed.

【0058】なお、単位補償回路18内の各スイッチン
グ素子は、他のスイッチング素子と同様に、好適にはM
OSトランジスタから形成される。
Each switching element in the unit compensation circuit 18 is preferably M, like other switching elements.
It is formed from an OS transistor.

【0059】また、図3および図5中のt=t3、t4
でスイッチング素子SW1が導通状態を維持することと
してもよい。その様子を図6および図7に示す。図6お
よび図7によれば、信号の遷移回数が減少するので、一
連の駆動時間の短縮が可能である。
Further, t = t3, t4 in FIGS. 3 and 5
In this case, the switching element SW1 may maintain the conductive state. This is shown in FIGS. 6 and 7. According to FIGS. 6 and 7, since the number of signal transitions is reduced, a series of driving times can be reduced.

【0060】(第2の実施形態)次に、図8を参照しな
がら、本発明による増幅型固体撮像装置の他の実施形態
を説明する。図8は、シリコン基板の単位補償回路が形
成されている領域の断面と、その部分の表面ポテンシャ
ルプロファイルとを模式的に示しており、第1の実施形
態に関する図3に対応している。本実施形態の撮像装置
は、単位補償回路以外の点については、第1の実施形態
の構成とほぼ同様の構成を有しているので、対応部分の
説明は省略する。
(Second Embodiment) Next, another embodiment of the amplification type solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 schematically shows a cross section of a region of the silicon substrate where the unit compensation circuit is formed, and a surface potential profile of the portion, and corresponds to FIG. 3 relating to the first embodiment. The imaging apparatus according to the present embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment except for the unit compensation circuit, and a description of corresponding parts will be omitted.

【0061】本実施形態に係る単位補償回路は、n型拡
散層46を用いて電荷の供給および引き出しの両方を実
行する。そのため、本実施形態の装置には電荷供給部3
1およびスイッチング素子SW2を設けていない。第1
蓄積素子35の近傍には、シリコン基板の導電型と同一
の導電型を持つp型拡散層47が形成されている。この
p型拡散層47は接地されている。したがって、p型拡
散層47の電位は、図8に示されるように、どの時刻に
おいても一定値に維持される。
The unit compensation circuit according to the present embodiment executes both supply and extraction of charges using the n-type diffusion layer 46. Therefore, the device according to the present embodiment includes the charge supply unit 3
1 and the switching element SW2 are not provided. First
In the vicinity of the storage element 35, a p-type diffusion layer 47 having the same conductivity type as that of the silicon substrate is formed. This p-type diffusion layer 47 is grounded. Therefore, the potential of the p-type diffusion layer 47 is maintained at a constant value at any time as shown in FIG.

【0062】以下、本実施形態に係る撮像装置の駆動方
法を説明する。まず、時刻t11またはその前において
スイッチング素子SW1を導通させることによって、容
量C1を有する第1蓄積素子35の第2電極と、容量C
2を有する第2蓄積素子41の第2電極とをシリコン基
板の表面領域を介して電気的に接続し、両者間を電荷が
行き来できるようにする。このとき、スイッチング素子
SW3は非導通状態に保たれている。
Hereinafter, a method of driving the imaging apparatus according to the present embodiment will be described. First, by turning on the switching element SW1 at or before time t11, the second electrode of the first storage element 35 having the capacitance C1 and the capacitance C1
2 is electrically connected to the second electrode of the second storage element 41 having a surface region of the silicon substrate through the surface region of the silicon substrate so that electric charges can flow between the two. At this time, the switching element SW3 is kept in a non-conductive state.

【0063】時刻t11では、シリコン基板表面のうち
第1蓄積素子35の第1電極に対向する部分は電位φs
を、シリコン基板表面のうち第2蓄積素子41の第1電
極に対向する部分は電位φdをそれぞれ示している。一
方、本実施形態における電荷供給部を構成するn型拡散
層46にはスイッチング素子SW4を介して固定電位が
与えられており、その結果n型拡散層46の表面電位は
基準電位φ0に維持される。
At time t11, the portion of the silicon substrate surface facing the first electrode of the first storage element 35 has the potential φs
And the portion of the silicon substrate surface facing the first electrode of the second storage element 41 indicates the potential φd. On the other hand, a fixed potential is applied to the n-type diffusion layer 46 constituting the charge supply unit in the present embodiment via the switching element SW4. As a result, the surface potential of the n-type diffusion layer 46 is maintained at the reference potential φ0. You.

【0064】時刻t12では、スイッチング素子SW3
が非導通状態から導通状態に変化させられる。このと
き、スイッチング素子SW1は導通状態に保持され、そ
の結果、n型拡散層46から第1蓄積素子35および第
2蓄積素子41の両方に電荷が供給される。この点にお
いて、本実施形態は第1の実施形態と大きく異なる動作
を示す。
At time t12, switching element SW3
Are changed from the non-conductive state to the conductive state. At this time, the switching element SW1 is kept conductive, and as a result, electric charge is supplied from the n-type diffusion layer 46 to both the first storage element 35 and the second storage element 41. In this regard, the present embodiment shows an operation that is significantly different from the first embodiment.

【0065】次に、時刻t13で、スイッチング素子S
W1を導通状態から非導通状態に変化させる。このと
き、スイッチング素子SW3は導通状態に維持されたま
まである。こうして、第1蓄積素子35は信号電位φs
と基準電位φ0との電位差(φs−φ0)に比例した電
荷量Q1の電荷を蓄積する。
Next, at time t13, the switching element S
W1 is changed from the conductive state to the non-conductive state. At this time, the switching element SW3 is kept in the conductive state. Thus, the first storage element 35 has the signal potential φs
And an electric charge of a charge amount Q1 proportional to a potential difference (φs−φ0) between the reference potential φ0 and the reference potential φ0.

【0066】時刻t14では、スイッチング素子SW3
を導通状態から非導通状態に変化させる。こうして、第
2蓄積素子41は固定電位φdと基準電位φ0との電位
差(φd−φ0)に比例した電荷量Q2の電荷を蓄積す
る。
At time t14, switching element SW3
Is changed from the conductive state to the non-conductive state. Thus, the second storage element 41 stores the charge having the charge amount Q2 proportional to the potential difference (φd−φ0) between the fixed potential φd and the reference potential φ0.

【0067】時刻t15は、水平帰線期間内において、
リセットパルスが印加されている間(または印加直後)
のある時刻に相当する。この時刻t15において、単位
補償回路の入力部に与えられる信号電位は、対応する画
素2内のフォトダイオード21の第1の電位状態を、検
知回路を用いて読み出した値である。第1蓄積素子35
の第1電極に垂直信号線6を介して信号電位が与えられ
ると、シリコン基板表面のうち第1蓄積素子35の第1
電極に対向する部分の電位はφsからφrに増加する。
なお、時刻t15では、スイッチング素子SW1および
SW3が非導通状態に維持されたままである。このた
め、第1蓄積素子35は電荷の供給をどこからも受ける
ことなく、第1電極の電位が変わるだけであって、電荷
Q1を保持したままとなる。
At time t15, within the horizontal retrace period,
While the reset pulse is being applied (or immediately after)
Corresponds to a certain time. At time t15, the signal potential applied to the input unit of the unit compensation circuit is a value obtained by reading out the first potential state of the photodiode 21 in the corresponding pixel 2 using the detection circuit. First storage element 35
When a signal potential is applied to the first electrode of the first storage element 35 on the surface of the silicon substrate,
The potential of the portion facing the electrode increases from φs to φr.
At time t15, switching elements SW1 and SW3 are kept in a non-conductive state. Therefore, the first storage element 35 does not receive the supply of the electric charge from anywhere, only the electric potential of the first electrode changes, and the electric charge Q1 is held.

【0068】時刻t16では、スイッチング素子SW1
のみが非導通状態から導通状態に変化する。その結果、
第2蓄積素子41の蓄積していた電荷Q2の一部が第1
蓄積素子35に供給され、シリコン基板の表面電位はφ
fになる。
At time t16, switching element SW1
Only the state changes from the non-conductive state to the conductive state. as a result,
Part of the charge Q2 stored in the second storage element 41
Is supplied to the storage element 35 and the surface potential of the silicon substrate is φ
f.

【0069】次に、時刻t17では、スイッチング素子
SW1が非導通状態に復帰する。その結果、第1蓄積素
子35には電荷量Q1’の電荷が蓄積され、第2蓄積素
子41には電荷量Q2’の電荷が蓄積されることにな
る。電荷量Q2’については、前記式7が成立する。こ
のため、スイッチング素子SW3、SW5および9を導
通状態に変化させることによって、第2蓄積素子41に
蓄積されている電荷の量Q2’を出力アンプ11で検知
すれば、第1の実施形態について説明したように、(φ
r−φs)に比例した出力を発生させることができる。
Next, at time t17, switching element SW1 returns to the non-conductive state. As a result, the charge of the charge amount Q1 'is stored in the first storage element 35, and the charge of the charge amount Q2' is stored in the second storage element 41. For the charge amount Q2 ', the above equation 7 holds. For this reason, the first embodiment will be described by changing the switching elements SW3, SW5, and 9 to the conductive state and detecting the amount of charge Q2 'stored in the second storage element 41 with the output amplifier 11. As we did, (φ
r-φs).

【0070】本実施形態によれば、第1の実施形態にお
けるn型拡散層31とゲート電極33およびその配線が
不要となり、構成が簡単になるという効果が得られる。
According to the present embodiment, the n-type diffusion layer 31, the gate electrode 33 and the wiring thereof in the first embodiment are not required, and the effect that the configuration is simplified can be obtained.

【0071】なお、図8中のt=t13〜t15でスイ
ッチング素子SW1が導通状態を維持することとしても
よい。その様子を図9に示す。図9によれば、信号の遷
移回数が減少するので、一連の駆動時間の短縮が可能で
ある。
The switching element SW1 may be maintained in the conductive state at t = t13 to t15 in FIG. This is shown in FIG. According to FIG. 9, since the number of signal transitions is reduced, a series of driving times can be reduced.

【0072】以上の各実施形態では、画素2にアクセス
するための選択回路としてシフトレジスタを用いたが、
シフトレジスタの代わりにデコーダなどのアクセス機能
を持つ選択回路を使用してもよい。また、行選択のため
の選択パルスを出力する垂直シフトレジスタからリセッ
トパルスを出力する例を説明したが、リセットパルス出
力用のシフトレジスタやデコーダと、行選択用のシフト
レジスタやデコーダを、撮像エリアの異なる側に別々に
配置してもよい。
In each of the above embodiments, a shift register is used as a selection circuit for accessing the pixel 2.
A selection circuit having an access function such as a decoder may be used instead of the shift register. Also, an example in which a reset pulse is output from a vertical shift register that outputs a selection pulse for selecting a row has been described. However, a shift register and a decoder for outputting a reset pulse and a shift register and a decoder for selecting a row are provided in an imaging area. May be separately arranged on different sides.

【0073】上記実施形態では、制御電極および蓄積素
子の電極が境界部で重なりを有する構造を有していた
が、その構造は一般的に二層ポリシリコン構造が必要と
なる。しかし、上記重なりではなく、電極間に小さなギ
ャップを設けた構造を採用しても動作可能であり、この
場合は、一層ポリシリコン構造で形成可能である。ま
た、上記ギャップ部分にn型拡散層を形成することによ
って動作が安定する場合もある。
In the above embodiment, the control electrode and the electrode of the storage element have a structure in which they overlap each other at the boundary. However, the structure generally requires a two-layer polysilicon structure. However, it is possible to operate even if a structure in which a small gap is provided between the electrodes instead of the above-described overlap is used, and in this case, it is possible to further form a polysilicon structure. The operation may be stabilized by forming an n-type diffusion layer in the gap.

【0074】また、上記実施形態では画素が行列状に配
列された装置について本発明を説明してきたが、画素の
配列はこれに限定されない。画素は、一本の線状に配列
されていてもよいし、また、千鳥足状にウォブルしなが
ら配置されていてもよい。また、平面状に配列されるだ
けではなく、曲面上に配列されてもよい。
In the above embodiment, the present invention has been described with respect to the device in which pixels are arranged in a matrix, but the arrangement of pixels is not limited to this. The pixels may be arranged in a single line, or may be arranged while wobbling in a staggered manner. In addition, they may be arranged not only in a plane but also on a curved surface.

【0075】光電変換素子のかわりに、他の物理量に応
じて電位状態が変化する変換素子を各単位領域内に設け
れば、その物理量の空間分布を検知する装置を提供でき
る。例えば、圧力検知素子やX線検知素子を情報蓄積部
内に設けることによって、圧力分布検知装置やX線分布
検知装置が提供される。
If, instead of the photoelectric conversion element, a conversion element whose potential state changes according to another physical quantity is provided in each unit area, a device for detecting the spatial distribution of the physical quantity can be provided. For example, by providing a pressure detecting element or an X-ray detecting element in the information storage unit, a pressure distribution detecting device or an X-ray distribution detecting device is provided.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明の増幅型固体撮像装置によれば、
補償回路が電荷の状態で補償動作を行うため、画素ごと
に蓄積部の特性がばらついても、その影響を補償し、光
電変換部から情報をより正確かつ高速に読み出すことが
できる。
According to the amplification type solid-state imaging device of the present invention,
Since the compensation circuit performs the compensation operation in the state of electric charge, even if the characteristics of the storage unit vary from pixel to pixel, the effect can be compensated and information can be read from the photoelectric conversion unit more accurately and quickly.

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

【図1】本発明に係る増幅型固体撮像装置の概略構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an amplification type solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】図1中の一部構成を詳細に示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a partial configuration in FIG. 1 in detail.

【図3】図2中の単位補償回路のひとつの動作例を示す
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing one operation example of the unit compensation circuit in FIG. 2;

【図4】図2中の単位補償回路のレイアウト例を示す平
面図である。
FIG. 4 is a plan view illustrating a layout example of a unit compensation circuit in FIG. 2;

【図5】(a)〜(k)は図3に対応する、図2中の信
号の波形を示すタイミングチャートである。
5 (a) to 5 (k) are timing charts corresponding to FIG. 3 and showing waveforms of signals in FIG.

【図6】図3の変形例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a modification of FIG. 3;

【図7】(a)〜(k)は図6に対応する、図2中の信
号の波形を示すタイミングチャートである。
FIGS. 7A to 7K are timing charts corresponding to FIG. 6 and showing signal waveforms in FIG.

【図8】図2中の単位補償回路の他の動作例を示す説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another operation example of the unit compensation circuit in FIG. 2;

【図9】図8の変形例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a modification of FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 増幅型固体撮像装置 2 画素 3 垂直シフトレジスタ 4 リセット配線 5 行選択線 6 垂直信号線 7 水平シフトレジスタ 8 補償回路 9 スイッチング素子 10 水平信号線 11 出力アンプ 18 単位補償回路 21 フオトダイオード 23 増幅トランジスタ 24 リセット素子 25 スイッチング素子 26 第1電源 27 負荷素子 28 第2電源 35 第1蓄積素子 41 第2蓄積素子 SW1 スイッチング素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Amplification type solid-state imaging device 2 Pixel 3 Vertical shift register 4 Reset wiring 5 Row selection line 6 Vertical signal line 7 Horizontal shift register 8 Compensation circuit 9 Switching element 10 Horizontal signal line 11 Output amplifier 18 Unit compensation circuit 21 Photodiode 23 Amplification transistor 24 reset element 25 switching element 26 first power supply 27 load element 28 second power supply 35 first storage element 41 second storage element SW1 switching element

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リセット動作に応じた第1の電位状態か
ら光の強度に応じた第2の電位状態に遷移する光電変換
部と、 前記光電変換部の前記第1の電位状態と前記第2の電位
状態とを検知し、それぞれ第1の信号と第2の信号とを
出力するための増幅素子と、 前記増幅素子からの前記第1の信号および前記第2の信
号を得て、第3の信号を出力する補償回路とを備えた増
幅型固体撮像装置であって、 前記補償回路は、 第1電極と第2電極とを有するMOS型キャパシタで構
成された第1蓄積素子と、 第1電極と第2電極とを有する他のMOS型キャパシタ
で構成された第2蓄積素子と、 前記第2蓄積素子の第1電極に固定電位を与えるための
手段と、 前記第1蓄積素子の第2電極と前記第2蓄積素子の第2
電極との間を断接するためのスイッチング素子と、 前記第2の信号に応じた信号電位を前記第1蓄積素子の
第1電極に与えるための手段と、 前記第1蓄積素子の第2電極と前記第2蓄積素子の第2
電極とに同じ基準電位を与えるように、前記第1蓄積素
子の第2電極および前記第2蓄積素子の第2電極に電荷
を供給するための電荷供給手段と、 前記信号電位に代えて前記第1の信号に応じたリセット
電位を前記第1蓄積素子の第1電極に与えるための手段
と、 前記第1蓄積素子の第1電極に前記リセット電位が、前
記第2蓄積素子の第1電極に前記固定電位がそれぞれ与
えられている状態で、前記第1蓄積素子の第2電極と前
記第2蓄積素子の第2電極との間で電荷の移動が生じて
前記第1蓄積素子の第2電極の電位と前記第2蓄積素子
の第2電極の電位とが等しくなるように、前記スイッチ
ング素子を導通させるための手段と、 前記電荷の移動が生じた後に前記スイッチング素子が非
導通にされた状態で、前記第2蓄積素子に蓄積された電
荷の量に応じた前記第3の信号を出力するための手段と
を備えたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
A photoelectric conversion unit that transitions from a first potential state according to a reset operation to a second potential state according to light intensity; and the first potential state and the second potential state of the photoelectric conversion unit. And an amplifying element for outputting a first signal and a second signal, respectively, and obtaining the first signal and the second signal from the amplifying element. And a compensating circuit that outputs a signal of (a), wherein the compensating circuit comprises: a first storage element including a MOS-type capacitor having a first electrode and a second electrode; A second storage element composed of another MOS capacitor having an electrode and a second electrode; means for applying a fixed potential to a first electrode of the second storage element; and a second storage element of the first storage element. An electrode and a second of the second storage element
A switching element for connecting and disconnecting between the electrodes, means for applying a signal potential corresponding to the second signal to a first electrode of the first storage element, and a second electrode of the first storage element. The second of the second storage element
Charge supply means for supplying a charge to the second electrode of the first storage element and the second electrode of the second storage element so as to give the same reference potential to the electrode; Means for applying a reset potential according to the signal of 1 to the first electrode of the first storage element, wherein the reset potential is applied to the first electrode of the first storage element, and the reset potential is applied to the first electrode of the second storage element. In the state where the fixed potential is applied, charges move between the second electrode of the first storage element and the second electrode of the second storage element, and the second electrode of the first storage element is moved. Means for conducting the switching element so that the potential of the second storage element becomes equal to the potential of the second electrode of the second storage element; and a state in which the switching element is rendered non-conductive after the movement of the charge has occurred. And stored in the second storage element. Amplifying solid-state imaging device characterized by comprising a means for outputting said third signal corresponding to the amount of the charge was.
【請求項2】 請求項1記載の増幅型固体撮像装置にお
いて、 前記スイッチング素子は、ゲート電極を有するMOSト
ランジスタで構成され、 前記スイッチング素子のゲート電極は、前記第1蓄積素
子の第1電極および前記第2蓄積素子の第1電極の各々
と部分的に重なりを有することを特徴とする増幅型固体
撮像装置。
2. The amplification-type solid-state imaging device according to claim 1, wherein the switching element is configured by a MOS transistor having a gate electrode, and the gate electrode of the switching element is connected to a first electrode of the first storage element. An amplifying solid-state imaging device, wherein each of the first electrodes of the second storage element partially overlaps each other.
【請求項3】 請求項2記載の増幅型固体撮像装置にお
いて、 前記スイッチング素子のゲート電極、前記第1蓄積素子
の第1電極および前記第2蓄積素子の第1電極は、各々
シリコン基板の上に絶縁膜を介して堆積された多結晶シ
リコン膜で形成されていることを特徴とする増幅型固体
撮像装置。
3. The amplifying solid-state imaging device according to claim 2, wherein the gate electrode of the switching element, the first electrode of the first storage element, and the first electrode of the second storage element are each formed on a silicon substrate. An amplifying solid-state imaging device, which is formed of a polycrystalline silicon film deposited via an insulating film.
【請求項4】 請求項1記載の増幅型固体撮像装置にお
いて、 前記電荷供給手段は、前記スイッチング素子が導通して
いる状態で、前記第1蓄積素子の第2電極を通じて前記
第2蓄積素子の第2電極に電荷を供給するための手段を
備えたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
4. The amplifying solid-state imaging device according to claim 1, wherein the charge supply unit is configured to connect the second storage element through a second electrode of the first storage element when the switching element is in a conductive state. An amplification type solid-state imaging device comprising: means for supplying a charge to a second electrode.
【請求項5】 請求項1記載の増幅型固体撮像装置にお
いて、 前記電荷供給手段は、前記スイッチング素子が導通して
いる状態で、前記第2蓄積素子の第2電極を通じて前記
第1蓄積素子の第2電極に電荷を供給するための手段を
備えたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
5. The amplifying solid-state imaging device according to claim 1, wherein the charge supply unit controls the charge of the first storage element through a second electrode of the second storage element when the switching element is in a conductive state. An amplification type solid-state imaging device comprising: means for supplying a charge to a second electrode.
【請求項6】 請求項1記載の増幅型固体撮像装置にお
いて、 前記増幅素子は、前記光電変換部の電位状態に応じて電
流駆動力の変化する増幅トランジスタであり、 前記増幅トランジスタを流れる電流に応じた電位信号を
前記第1の信号および第2の信号として生成するための
負荷素子を更に備えたことを特徴とする増幅型固体撮像
装置。
6. The amplifying solid-state imaging device according to claim 1, wherein the amplifying element is an amplifying transistor whose current driving force changes according to a potential state of the photoelectric conversion unit. An amplification type solid-state imaging device further comprising a load element for generating a corresponding potential signal as the first signal and the second signal.
【請求項7】 N行M列に配列された複数の画素(Nお
よびMは1以上の整数で少なくともどちらかは2以上)
を備え、 前記複数の画素の各々は、リセット動作に応じた第1の
電位状態から光の強度に応じた第2の電位状態へ遷移す
る光電変換部と、前記光電変換部の前記第1の電位状態
と前記第2の電位状態とを検知し、それぞれ第1の信号
と第2の信号とを出力するための増幅素子とを備え、 前記複数の画素のうち所定の行を選択するための行選択
手段と、 前記複数の画素のうち所定の列を選択するための列選択
手段と、 各々選択された画素列に対応する前記第1の信号および
前記第2の信号を前記増幅素子から得て、第3の信号を
出力するM個の単位補償回路とを更に備えた増幅型固体
撮像装置であって、 前記単位補償回路の各々は、 第1電極と第2電極とを有するMOS型キャパシタで構
成された第1蓄積素子と、 第1電極と第2電極とを有する他のMOS型キャパシタ
で構成された第2蓄積素子と、 前記第2蓄積素子の第1電極に固定電位を与えるための
手段と、 前記第1蓄積素子の第2電極と前記第2蓄積素子の第2
電極との間を断接するためのスイッチング素子と、 前記第2の信号に応じた信号電位を前記第1蓄積素子の
第1電極に与えるための手段と、 前記第1蓄積素子の第2電極と前記第2蓄積素子の第2
電極とに同じ基準電位を与えるように、前記第1蓄積素
子の第2電極および前記第2蓄積素子の第2電極に電荷
を供給するための電荷供給手段と、 前記信号電位に代えて前記第1の信号に応じたリセット
電位を前記第1蓄積素子の第1電極に与えるための手段
と、 前記第1蓄積素子の第1電極に前記リセット電位が、前
記第2蓄積素子の第1電極に前記固定電位がそれぞれ与
えられている状態で、前記第1蓄積素子の第2電極と前
記第2蓄積素子の第2電極との間で電荷の移動が生じて
前記第1蓄積素子の第2電極の電位と前記第2蓄積素子
の第2電極の電位とが等しくなるように、前記スイッチ
ング素子を導通させるための手段と、 前記電荷の移動が生じた後に前記スイッチング素子が非
導通にされた状態で、前記第2蓄積素子に蓄積された電
荷の量に応じた前記第3の信号を出力するための手段と
を備えたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
7. A plurality of pixels arranged in N rows and M columns (N and M are integers of 1 or more and at least one of them is 2 or more)
A photoelectric conversion unit that transitions from a first potential state according to a reset operation to a second potential state according to light intensity, and the first pixel of the photoelectric conversion unit An amplification element for detecting a potential state and the second potential state and outputting a first signal and a second signal, respectively, for selecting a predetermined row among the plurality of pixels; A row selection unit, a column selection unit for selecting a predetermined column among the plurality of pixels, and obtaining the first signal and the second signal corresponding to each selected pixel column from the amplification element. An amplification type solid-state imaging device further comprising: M unit compensation circuits for outputting a third signal, wherein each of the unit compensation circuits is a MOS capacitor having a first electrode and a second electrode. A first storage element, and a first electrode and a second electrode A second storage element configured by another MOS type capacitor having: a means for applying a fixed potential to a first electrode of the second storage element; a second electrode of the first storage element; and the second storage element. Second
A switching element for connecting and disconnecting between the electrodes, means for applying a signal potential corresponding to the second signal to a first electrode of the first storage element, and a second electrode of the first storage element. The second of the second storage element
Charge supply means for supplying a charge to the second electrode of the first storage element and the second electrode of the second storage element so as to give the same reference potential to the electrode; Means for applying a reset potential according to the signal of 1 to the first electrode of the first storage element, wherein the reset potential is applied to the first electrode of the first storage element, and the reset potential is applied to the first electrode of the second storage element. In the state where the fixed potential is applied, charges move between the second electrode of the first storage element and the second electrode of the second storage element, and the second electrode of the first storage element is moved. Means for conducting the switching element so that the potential of the second storage element becomes equal to the potential of the second electrode of the second storage element; and a state in which the switching element is rendered non-conductive after the movement of the charge has occurred. And stored in the second storage element. Amplifying solid-state imaging device characterized by comprising a means for outputting said third signal corresponding to the amount of the charge was.
【請求項8】 リセット動作に応じた第1の電位状態か
ら光の強度に応じた第2の電位状態に遷移する光電変換
部と、 前記光電変換部の前記第1の電位状態と前記第2の電位
状態とを検知し、それぞれ第1の信号と第2の信号とを
出力するための増幅素子と、 前記増幅素子からの前記第1の信号および前記第2の信
号を得て、第3の信号を出力する補償回路とを備え、 前記補償回路は、第1電極と第2電極とを有するMOS
型キャパシタで構成された第1蓄積素子と、第1電極と
第2電極とを有する他のMOS型キャパシタで構成され
た第2蓄積素子と、前記第1蓄積素子の第2電極と前記
第2蓄積素子の第2電極との間を断接するためのスイッ
チング素子とを備えた増幅型固体撮像装置の駆動方法で
あって、 前記第2蓄積素子の第1電極に固定電位を与える工程
と、 前記光電変換部における前記第2の電位状態を前記増幅
素子が得る工程と、 前記第2の電位状態を得て前記増幅素子から出力される
前記第2の信号に応じた信号電位を前記第1蓄積素子の
第1電極に与える工程と、 前記第1蓄積素子の第2電極と前記第2蓄積素子の第2
電極とに同じ基準電位を与えるように、前記第1蓄積素
子の第2電極および前記第2蓄積素子の第2電極に電荷
を供給する工程と、 前記光電変換部における前記第1の電位状態を前記増幅
素子が得る工程と、 前記第1の電位状態を得て前記増幅素子から出力される
前記第1の信号に応じたリセット電位を前記第1蓄積素
子の第1電極に与える工程と、 前記第1蓄積素子の第1電極に前記リセット電位が、前
記第2蓄積素子の第1電極に前記固定電位がそれぞれ与
えられている状態で、前記第1蓄積素子の第2電極と前
記第2蓄積素子の第2電極との間で電荷の移動が生じて
前記第1蓄積素子の第2電極の電位と前記第2蓄積素子
の第2電極の電位とが等しくなるように、前記スイッチ
ング素子を導通させる工程と、 前記電荷の移動が生じた後に前記スイッチング素子が非
導通にされた状態で、前記第2蓄積素子に蓄積された電
荷の量に応じた前記第3の信号を出力する工程とを包含
することを特徴とする増幅型固体撮像装置の駆動方法。
8. A photoelectric conversion unit that transitions from a first potential state according to a reset operation to a second potential state according to light intensity; and the first potential state and the second potential state of the photoelectric conversion unit. And an amplifying element for outputting a first signal and a second signal, respectively, and obtaining the first signal and the second signal from the amplifying element. And a compensating circuit for outputting a signal of the following type. The compensating circuit includes a MOS having a first electrode and a second electrode.
A first storage element composed of a first capacitor, a second storage element composed of another MOS-type capacitor having a first electrode and a second electrode, a second electrode of the first storage element and the second storage element. A method for driving an amplifying solid-state imaging device comprising: a switching element for connecting and disconnecting between a second electrode of a storage element and a step of applying a fixed potential to a first electrode of the second storage element; A step of obtaining the second potential state in the photoelectric conversion unit by the amplification element; and obtaining the second potential state and storing the signal potential corresponding to the second signal output from the amplification element in the first accumulation state. Applying to a first electrode of the device, a second electrode of the first storage device and a second electrode of the second storage device.
Supplying a charge to the second electrode of the first storage element and the second electrode of the second storage element so as to give the same reference potential to the electrode; and setting the first potential state in the photoelectric conversion unit to: A step of obtaining the amplifying element; a step of obtaining the first potential state and applying a reset potential according to the first signal output from the amplifying element to a first electrode of the first storage element; When the reset potential is applied to the first electrode of the first storage element and the fixed potential is applied to the first electrode of the second storage element, the second electrode of the first storage element and the second storage element are connected to each other. The switching element is turned on so that charge transfer occurs between the second electrode of the element and the potential of the second electrode of the first storage element becomes equal to the potential of the second electrode of the second storage element. Causing the charge to move Outputting the third signal in accordance with the amount of electric charge stored in the second storage element in a state where the switching element is turned off later. How to drive the device.
【請求項9】 請求項8記載の増幅型固体撮像装置の駆
動方法において、 前記第3の信号を出力した後に前記第2蓄積素子を空乏
化状態にする工程を更に包含することを特徴とする増幅
型固体撮像装置の駆動方法。
9. The driving method for an amplification type solid-state imaging device according to claim 8, further comprising a step of depleting the second storage element after outputting the third signal. A method for driving an amplification type solid-state imaging device.
【請求項10】 N行M列に配列された複数の画素(N
およびMは1以上の整数で少なくともどちらかは2以
上)を備え、 前記複数の画素の各々は、リセット動作に応じた第1の
電位状態から光の強度に応じた第2の電位状態へ遷移す
る光電変換部と、前記光電変換部の前記第1の電位状態
と前記第2の電位状態とを検知し、それぞれ第1の信号
と第2の信号とを出力するための増幅素子とを備え、 前記複数の画素のうち所定の行を選択するための行選択
手段と、 前記複数の画素のうち所定の列を選択するための列選択
手段と、 各々選択された画素列に対応する前記第1の信号および
前記第2の信号を前記増幅素子から得て、第3の信号を
出力するM個の単位補償回路とを更に備え、 前記単位補償回路の各々は、第1電極と第2電極とを有
するMOS型キャパシタで構成された第1蓄積素子と、
第1電極と第2電極とを有する他のMOS型キャパシタ
で構成された第2蓄積素子と、前記第1蓄積素子の第2
電極と前記第2蓄積素子の第2電極との間を断接するた
めのスイッチング素子とを備えた増幅型固体撮像装置の
駆動方法であって、 前記各第2蓄積素子の第1電極に固定電位を与える工程
と、 前記行選択手段によって前記複数の画素の中から行を選
択する工程と、 前記選択された行に属するM個の光電変換部における前
記第2の電位状態を、前記選択された行に属するM個の
増幅素子が各々得る工程と、 前記各第1蓄積素子の第1電極に、各々前記第2の電位
状態を得て前記各増幅素子から出力される前記第2の信
号に応じた信号電位を与える工程と、 前記各第1蓄積素子の第2電極と前記各第2蓄積素子の
第2電極とに同じ基準電位を与えるように、前記各第1
蓄積素子の第2電極および前記各第2蓄積素子の第2電
極に電荷を供給する工程と、 前記選択された行に属する前記M個の光電変換部におけ
る前記第1の電位状態を、前記選択された行に属する前
記M個の増幅素子が各々得る工程と、 前記各第1蓄積素子の第1電極に、各々前記第1の電位
状態を得て前記各増幅素子から出力される前記第1の信
号に応じたリセット電位を与える工程と、 前記各第1蓄積素子の第1電極に前記リセット電位が、
前記各第2蓄積素子の第1電極に前記固定電位がそれぞ
れ与えられている状態で、前記各第1蓄積素子の第2電
極と前記各第2蓄積素子の第2電極との間で電荷の移動
が生じて前記各第1蓄積素子の第2電極の電位と前記各
第2蓄積素子の第2電極の電位とが等しくなるように、
前記各スイッチング素子を導通させる工程と、 前記電荷の移動が生じた後に前記各スイッチング素子が
非導通にされた状態で、前記第2蓄積素子の各々に蓄積
された電荷の量に応じた前記第3の信号を順次出力する
工程とを包含することを特徴とする増幅型固体撮像装置
の駆動方法。
10. A plurality of pixels (N) arranged in N rows and M columns.
And M is an integer of 1 or more, at least one of which is 2 or more). Each of the plurality of pixels transitions from a first potential state according to a reset operation to a second potential state according to light intensity. And an amplifying element for detecting the first potential state and the second potential state of the photoelectric conversion unit and outputting a first signal and a second signal, respectively. A row selection unit for selecting a predetermined row among the plurality of pixels; a column selection unit for selecting a predetermined column among the plurality of pixels; and a row selection unit corresponding to the selected pixel column. Further comprising: M unit compensation circuits for obtaining the first signal and the second signal from the amplifying element and outputting a third signal, wherein each of the unit compensation circuits includes a first electrode and a second electrode A first storage element composed of a MOS capacitor having
A second storage element composed of another MOS type capacitor having a first electrode and a second electrode; and a second storage element of the first storage element.
A method for driving an amplification type solid-state imaging device, comprising: a switching element for connecting and disconnecting an electrode and a second electrode of the second storage element, wherein a fixed potential is applied to a first electrode of each of the second storage elements. And a step of selecting a row from the plurality of pixels by the row selecting means; and determining the second potential state in the M photoelectric conversion units belonging to the selected row by the selected A step of obtaining M amplifying elements belonging to each row; and a step of obtaining the second potential state on the first electrode of each of the first storage elements and obtaining the second signal output from each of the amplifying elements. Applying a corresponding signal potential; and applying the first reference potential to the second electrode of each first storage element and the second reference electrode to the second electrode of each second storage element.
Supplying a charge to a second electrode of a storage element and a second electrode of each of the second storage elements; and selecting the first potential state in the M photoelectric conversion units belonging to the selected row by the selection. Obtaining each of the M amplifying elements belonging to the selected row; and obtaining the first potential state on the first electrode of each of the first storage elements and outputting the first potential from each of the amplifying elements. Applying a reset potential according to the signal of (a), the reset potential being applied to a first electrode of each of the first storage elements,
In a state in which the fixed potential is applied to the first electrode of each of the second storage elements, the electric charge is transferred between the second electrode of each of the first storage elements and the second electrode of each of the second storage elements. A movement occurs so that the potential of the second electrode of each of the first storage elements is equal to the potential of the second electrode of each of the second storage elements.
A step of conducting each of the switching elements; and, in a state in which each of the switching elements is turned off after the movement of the electric charge occurs, the second one according to an amount of electric charge stored in each of the second storage elements. 3. A method for driving an amplification type solid-state imaging device, comprising the steps of:
JP29077599A 1998-11-05 1999-10-13 Amplification type solid-state imaging device and driving method thereof Expired - Lifetime JP3439699B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29077599A JP3439699B2 (en) 1998-11-05 1999-10-13 Amplification type solid-state imaging device and driving method thereof

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31460398 1998-11-05
JP10-314603 1998-11-05
JP29077599A JP3439699B2 (en) 1998-11-05 1999-10-13 Amplification type solid-state imaging device and driving method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000201299A true JP2000201299A (en) 2000-07-18
JP3439699B2 JP3439699B2 (en) 2003-08-25

Family

ID=26558230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29077599A Expired - Lifetime JP3439699B2 (en) 1998-11-05 1999-10-13 Amplification type solid-state imaging device and driving method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3439699B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008259244A (en) * 2001-03-13 2008-10-23 Ecchandesu:Kk Image sensor
JP2012527805A (en) * 2009-05-18 2012-11-08 トムソン ライセンシング Method and system for operating image data collection apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008259244A (en) * 2001-03-13 2008-10-23 Ecchandesu:Kk Image sensor
JP2012527805A (en) * 2009-05-18 2012-11-08 トムソン ライセンシング Method and system for operating image data collection apparatus
US8872951B2 (en) 2009-05-18 2014-10-28 Gvbb Holdings S.A.R.L. Method and system for operating an image data collection device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3439699B2 (en) 2003-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3466886B2 (en) Solid-state imaging device
US6366321B1 (en) Solid state imaging device having a reset switch for resetting potential of capacitor and vertical signal line
EP2858348B1 (en) Image sensor, drive method, and electronic device
JP7535715B2 (en) Imaging device
US7362366B2 (en) High-speed solid-state imaging device capable of suppressing image noise
US4573077A (en) Solid state image sensing device with photometry function
JP3827145B2 (en) Solid-state imaging device
US8009218B2 (en) Method for driving semiconductor device having capacitive load, method and apparatus for driving load, and electronic apparatus
US6903771B2 (en) Image pickup apparatus
JP3871439B2 (en) Solid-state imaging device and driving method thereof
US20100238135A1 (en) Image sensor and display
US9549138B2 (en) Imaging device, imaging system, and driving method of imaging device using comparator in analog-to-digital converter
US6486470B2 (en) Compensation circuit for use in a high resolution amplified flat panel for radiation imaging
JP3439699B2 (en) Amplification type solid-state imaging device and driving method thereof
US7420604B2 (en) Image-processing device with image-pickup validity indication and processing method thereof
US5831675A (en) Solid state imaging device
US6677997B1 (en) Amplifying solid-state imaging device, and method for driving the same
JP3027569B2 (en) Amplification type solid-state imaging device, driving method thereof, and physical quantity distribution detecting semiconductor device
JPH0831992B2 (en) Solid-state imaging device
JPH1028240A (en) Amplification type solid-state imaging device, fixed pattern noise correction method thereof, and correction value writing method
JP2830519B2 (en) Solid-state imaging device
JPH08116491A (en) Photoelectric conversion device
JPH1198415A (en) Amplification type solid-state imaging device
Ricquier et al. CIVIS sensor: a flexible smart imager with programmable resolution
JPH02171088A (en) Solid-state image pickup element

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3439699

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080613

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090613

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100613

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100613

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130613

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term