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JP2004215048A - Solid-state imaging device - Google Patents

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JP2004215048A
JP2004215048A JP2003000783A JP2003000783A JP2004215048A JP 2004215048 A JP2004215048 A JP 2004215048A JP 2003000783 A JP2003000783 A JP 2003000783A JP 2003000783 A JP2003000783 A JP 2003000783A JP 2004215048 A JP2004215048 A JP 2004215048A
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signal
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Takahiko Murata
隆彦 村田
Mitsuyoshi Mori
三佳 森
Takumi Yamaguchi
琢己 山口
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】光電変換部の面積を低減することなく、光電変換セルのサイズの微細化を図る。
【解決手段】隣り合う行に位置する第1の一対の光電変換部(PD部1B及びPD部1C)に蓄積された第1の電荷信号及び第2の電荷信号は、共通の増幅トランジスタ11Bにより増幅されて、第1の増幅電荷信号及び第2の増幅電荷信号として共通信号出力線39に出力される。一方、隣り合う行に位置する第2の一対の光電変換部に蓄積された第3の電荷信号及び第4の電荷信号は、共通の増幅トランジスタにより増幅されて、第3の増幅電荷信号及び第4の増幅電荷信号として共通信号出力線38に出力される。第1の増幅電荷信号及び第3の増幅電荷信号は異なるタイミングで第1の出力線から出力されると共に、第2の増幅電荷信号及び第4の増幅電荷信号は異なるタイミングで第2の出力線から出力される。
【選択図】 図1
An object of the present invention is to reduce the size of a photoelectric conversion cell without reducing the area of a photoelectric conversion unit.
A first charge signal and a second charge signal accumulated in a first pair of photoelectric conversion units (PD unit 1B and PD unit 1C) located in adjacent rows are shared by a common amplification transistor 11B. The signal is amplified and output to the common signal output line 39 as a first amplified charge signal and a second amplified charge signal. On the other hand, the third charge signal and the fourth charge signal accumulated in the second pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows are amplified by the common amplification transistor, and the third charge signal and the fourth charge signal are amplified. 4 is output to the common signal output line 38 as an amplified charge signal. The first amplified charge signal and the third amplified charge signal are output from the first output line at different timings, and the second amplified charge signal and the fourth amplified charge signal are output at different timings from the second output line. Output from
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それぞれが複数行に亘って配置された光電変換部を有する光電変換セルが行方向に複数配置された固体撮像装置に関し、特に光電変換セルにおける光電変換部の面積の向上及び光電変換セルのサイズの縮小を実現できる固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
固体撮像装置としては、複数行に亘って配置された光電変換部に蓄積される電荷信号を増幅する共通アンプを有するものが知られている(特許文献1を参照)。
【0003】
以下、前述の共通アンプを有する固体撮像装置について図10を参照しながら説明する。
【0004】
図10において、201a、201b、201c及び201dは各画素の光電変換を行なうフォトダイオードよりなる光電変換部であり、206は共通アンプとなる増幅用トランジスタであり、202a、202b、202c及び202dは光電変換部201a〜201dに蓄積された電荷信号を増幅用トランジスタ206の入力部に転送する転送用トランジスタであり、203a、203b、203c及び203dは転送用トランジスタ202a〜202dに転送信号を出力する転送信号線であり、204は増幅用トランジスタ206の入力部をリセットするリセット用トランジスタである。205はリセット用トランジスタ204のゲートバイアスであり、207は増幅用トランジスタ206を選択する選択用トランジスタであって、増幅用トランジスタ206及び選択用トランジスタ207はソースフォロア回路を構成している。また、208は出力線であり、209は電源である。
【0005】
前述のように、共通アンプとなる増幅用トランジスタ206を有する光電変換セルにおいては、1つの光電変換セルを構成する4つの光電変換部201a〜201dから出力された電荷信号は増幅用トランジスタ206により増幅される。各画素は1つの光電変換部201a、201b、201c又は201dと、1つの転送用トランジスタ202a、202b、202c又は202dを含むと共に、増幅用トランジスタ206、リセット用トランジスタ204及び選択用トランジスタ207からなる共通回路の一部を含んでいる。尚、カラー信号を読み取る場合には、光電変換部201a,201dにGフィルターが配置され、光電変換部201cにBフィルターが配置され、光電変換部201bにRフィルターが配置される。
【0006】
前述の固体撮像装置においては、転送信号が転送信号線203aより転送用トランジスタ202aに印加されると、光電変換部201aに蓄積された電荷信号は、増幅用トランジスタ206のゲートに転送された後、増幅用トランジスタ206及び選択用トランジスタ207により構成されるソースフォロア回路を介して出力線208に出力される。この場合、転送信号線203a〜203dに印加する転送信号の印加タイミングをずらすことにより、光電変換部201a〜201dからの信号は、転送信号を印加するタイミングにおいて混合されることなる出力線208に出力される。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−292453号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光電変換セルのサイズの微細化が要求されるが、この場合でも、光電変換部201a〜201dの面積は低減しないことが好ましい。
【0009】
ところが、前記従来の固体撮像装置においては、光電変換部201a〜201d毎に転送信号線203a、203b、203c及び203dが必要である。つまり、光電変換セルが4つの光電変換部201a〜201dを有する場合には、4本の転送信号線203a〜203dが必要である。このため、転送信号線203a〜203dの面積は低減できないので、光電変換セルのサイズの微細化を図る場合には、光電変換部201a〜201dの面積を低減せざるを得ないと言う問題がある。しかしながら、前述のように光電変換部201a〜201dの面積は低減しないことが好ましい。
【0010】
前記に鑑み、本発明は、光電変換部の面積を低減することなく、光電変換セルのサイズの微細化を実現できるようにすることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第1の固体撮像装置は、それぞれが、2行以上に亘って配置された光電変換部を有する少なくとも2つの光電変換セルと、少なくとも2つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第1の一対の光電変換部に蓄積される第1の電荷信号及び第2の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第1の増幅電荷信号及び第2の増幅電荷信号として出力する第1の共通アンプと、少なくとも2つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第2の一対の光電変換部に蓄積される第3の電荷信号及び第4の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第3の増幅電荷信号及び第4の増幅電荷信号として出力する第2の共通アンプと、第1の増幅電荷信号及び第3の増幅電荷信号を異なるタイミングで出力する第1の出力線と、第2の増幅電荷信号及び第4の増幅信号を異なるタイミングで出力する第2の出力線とを備えている。
【0012】
本発明に係る第1の固体撮像装置によると、第1の一対の光電変換部に蓄積される第1の電荷信号及び第2の電荷信号は、第1の共通アンプにより増幅されて、第1の増幅電荷信号及び第2の増幅電荷信号として出力されると共に、第2の一対の光電変換部に蓄積される第3の電荷信号及び第4の電荷信号は、第2の共通アンプにより増幅されて、第3の増幅電荷信号及び第4の増幅電荷信号として出力される。その後、第1の増幅電荷信号及び第3の増幅電荷信号は第1の出力線から異なるタイミングで出力されると共に、第2の増幅電荷信号及び第4の増幅電荷信号は第2の出力線から異なるタイミングで出力される。
【0013】
このため、第1の共通アンプを介して出力される1つの電荷信号を転送するための転送信号線と、第2の共通アンプを介して出力される1つの電荷信号を転送するための転送信号線とを共通化することができる。すなわち、例えば第2の信号電荷を転送するための転送信号線と第3の信号電荷を転送するための転送信号線とを共通化することができる。
【0014】
従って、光電変換セルにおいて転送信号線が占める面積を低減することができるので、光電変換部の面積を低減することなく、光電変換セルのサイズを縮小することが可能になる。
【0015】
本発明に係る第2の固体撮像装置は、それぞれが、2行以上に亘って配置された光電変換部を有する少なくとも3つの光電変換セルと、少なくとも3つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第1の一対の光電変換部に蓄積される第1の電荷信号及び第2の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第1の増幅電荷信号及び第2の増幅電荷信号として出力する第1の共通アンプと、少なくとも3つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第2の一対の光電変換部に蓄積される第3の電荷信号及び第4の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第3の増幅電荷信号及び第4の増幅電荷信号として出力する第2の共通アンプと、少なくとも3つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第3の一対の光電変換部に蓄積される第5の電荷信号及び第6の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第5の増幅電荷信号及び第6の増幅電荷信号として出力する第3の共通アンプと、第1の増幅電荷信号及び第3の増幅電荷信号を異なるタイミングで出力する第1の出力線と、第2の増幅電荷信号及び第5の増幅信号を異なるタイミングで出力する第2の出力線と、第4の増幅電荷信号及び第6の増幅信号を異なるタイミングで出力する第3の出力線とを備えている。
【0016】
本発明に係る第2の固体撮像装置によると、第1の一対の光電変換部に蓄積される第1の電荷信号及び第2の電荷信号は、第1の共通アンプにより増幅されて、第1の増幅電荷信号及び第2の増幅電荷信号として出力され、第2の一対の光電変換部に蓄積される第3の電荷信号及び第4の電荷信号は、第2の共通アンプにより増幅されて、第3の増幅電荷信号及び第4の増幅電荷信号として出力され、第3の一対の光電変換部に蓄積される第5の電荷信号及び第6の電荷信号は、第3の共通アンプにより増幅されて、第5の増幅電荷信号及び第6の増幅電荷信号として出力される。その後、第1の増幅電荷信号及び第3の増幅電荷信号は第1の出力線から異なるタイミングで出力され、第2の増幅電荷信号及び第5の増幅信号は第2の出力線から異なるタイミングで出力され、第4の増幅電荷信号及び第6の増幅信号は第3の出力線から異なるタイミングで出力される。
【0017】
このため、第1の共通アンプを介して出力される1つの電荷信号を転送するための転送信号線と第2の共通アンプを介して出力される1つの電荷信号を転送するための転送信号線とを共通化できると共に、第2の共通アンプを介して出力される1つの電荷信号を転送するための転送信号線と第3の共通アンプを介して出力される1つの電荷信号を転送するための転送信号線とを共通化することができる。
【0018】
従って、光電変換セルにおいて転送信号線が占める面積を低減することができるので、光電変換部の面積を低減することなく、光電変換セルのサイズを縮小することが可能になる。
【0019】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置について、図1〜図4を参照しながら説明する。尚、第1の実施形態は、図9(a) に示すように、R、G、B、Gの4色のカラーフィルタを有する4個の固体撮像素子が4画素を単位として繰り返し配列される構造を有する固体撮像装置を対象としている。
【0020】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置を構成する光電変換セルの回路構成を示しており、図1において、1A、1B、1C、1D、2A、2B、2C、2Dは光電変換を行なうフォトダイオードよりなる光電変換部(以下、PD部と記す。)であり、9A、9B、9CはPD部1A〜1D及び2A〜2Dにおいて得られた電荷を蓄積するフローティングディフュージョン(以下、FD部と記す)であり、3A、3B、3C、3D、4A、4B、4C、4Dは電荷をPD部1A〜1D及び2A〜2DからFD部9A、9Bに転送する転送トランジスタであり、10A、10BはFD部9A、9Bに蓄積されている電荷を掃き出すリセットトランジスタであり、11A、11BはFD部9A、9Bに蓄積されている電荷を検出する画素アンプとしての増幅トランジスタであり、15、16は増幅トランジスタ11A、11Bと共にソースフォロアアンプを構成するロードトランジスタである。
【0021】
また、図1において、31は光電変換セルに専用の電源線(以下、VDDCELと記す。)であり、32、33、34、35は転送トランジスタ3A〜3D及び4A〜4Dにパルス電圧を印加する読み出しパルス線(以下、READ)であり、36、37は、FD部9A、9Bの電荷を掃き出すリセットパルス線であり、38、39はFD部9A、9Bで検出された電圧を転送する共通信号出力線(以下、VO線と記す。)であり、40はロードトランジスタ15、16のゲートに信号を印加するロードゲート線(以下、LGCELと記す。)であり、41はロードトランジスタ15、16のソース電源線(以下、SCELと記す。)である。
【0022】
図2は、2本の共通信号出力線38,39から出力される信号を、行方向又は列方向に対応する4本の信号出力線67、68、69、70に変換して出力する回路を示している。
【0023】
図2に示すように、トランジスタ50、52はゲート信号線62の印加信号により制御され、トランジスタ51、53はゲート信号線63の印加信号により制御され、トランジスタ54、56、58、60はゲート信号線64の印加信号により制御され、トランジスタ55、57、59、61はゲート信号線65の印加信号により制御される。尚、共通信号出力線38は図1におけるVO線38と対応し、共通信号出力線39は図1におけるVO線39と対応する。
【0024】
図3及び図4は、図1に示す光電変換セルにおける駆動タイミングを示しており、この駆動タイミングは、水平ブランキング期間中における一連の動作を完結させるものである。電荷信号の検出は、1行目及び2行目のPD部に対して行なわれた後、3行目及び4行目のPD部に対して行なわれる。
【0025】
以下、図3及び図4を参照しながら駆動タイミングについて説明する。
【0026】
まず、LGCEL40に所定電圧を印加して、ロードトランジスタ15、16を定電流にしておいてから、VDDCEL31をHIGH電圧にし、その後、リセットトランジスタ10A、10Bをオンにして、FD部9A、9Bの電荷を掃き出す。この際、増幅トランジスタ11A、11Bによりリセット時の信号レベルを検出すると共に、VDDCEL31を介して初期電圧を設定する。
【0027】
次に、リセットトランジスタ10A、10Bをオフにした後、READ32にHIGH電圧を印加して、転送トランジスタ3A、3Bをオンにすることにより、PD部1Aに蓄積された電荷をFD部9Aに転送すると共にPD部1Bに蓄積された電荷をFD部9Bに転送する。この際、電荷転送の対象となるPD部が異なる行に位置しておれば、READ32にHIGH電圧を印加したときにオンになる転送トランジスタを、転送トランジスタ3A、3Bに代えて、転送トランジスタ3A、4Bにしてもよい。この場合には、PD部1A及びPD部2Bに蓄積された電荷が転送されることになる。
【0028】
次に、FD部9Aに転送された電荷を増幅トランジスタ11Aにより蓄積信号レベルを検出してVO線38に出力すると共に、FD部9Bに転送された電荷を増幅トランジスタ11Bにより蓄積信号レベルを検出してVO線39に出力する。この場合、VO線38又はVO線39への出力と初期電荷転送時の出力との差を出力信号とする。このようにすると、増幅トランジスタ11A、11Bにおける閾値ばらつき及びノイズ成分が除去された出力信号を検出することができる。
【0029】
次に、VDDCEL31をオフにすると共に、RESET36、37をオンにすると、FD部9A及びFD部9BはVDDCEL31と同様のオフレベルになるので、増幅トランジスタ11A、11Bは動作しなくなる。
【0030】
その後、垂直ライン走査回路においてRESET36、37及びREAD32、33が選択されるまで、増幅トランジスタ11A、11Bは動作しないので、非選択状態となる。次の水平ブランキング期間のときに、再びリセットトランジスタ10A、10Bをオンして、FD部9A及びFD部9Bの電荷を掃き出す。この際、増幅トランジスタ11A、11Bによりリセット時の信号レベルを検出して、VDDCEL31を介して初期電圧を設定する。
【0031】
次に、リセットトランジスタ10A、10Bをオフにした後、READ33にHIGH電圧を印加して、転送トランジスタ4A、4Bをオンにすることにより、PD部2Aに蓄積された電荷をFD部9Aに転送すると共にPD部2Bに蓄積された電荷をFD部9Bに転送する。尚、前述のように、READ32にHIGH電圧を印加して転送トランジスタ3A、3Bをオンにする代わりに、READ32にHIGH電圧を印加して転送トランジスタ3A、4Bをオンにする場合には、ここでは、PD部1Bに蓄積された電荷をFD部9Aに転送すると共にPD部2Aに蓄積された電荷をFD部9Bに転送する。
【0032】
次に、FD部9A及びFD部9Bに転送された電荷をそれぞれ増幅トランジスタ11A及び増幅トランジスタ11Bにより蓄積信号レベルを検出して、VO線38及びVO線39に出力する。
【0033】
図4は、増幅トランジスタ11A、11Bからの出力信号を複数の信号線に切り替えたり又は出力信号を入れ替えたりするためのタイミングチャートである。
【0034】
図4におけるREAD32〜READ35は、図1におけるREAD32〜READ35と対応する。尚、図4におけるREAD42〜READ45は図1においては省略されている。また、PULSE62、63は列方向画素の切り替えを行ない、PULSE64、65は行方向画素の入れ替えを行なう。
【0035】
期間T1においては、VO線38から出力されたPD部1Aの電荷信号はトランジスタ50、54を介して出力線67に導かれ、VO線39から出力されたPD部1Bの電荷信号はトランジスタ52、56を介して出力線68に導かれる。また、期間T2においては、VO線38から出力されたPD部2Aの電荷信号はトランジスタ51、58を介して出力線69に導かれ、VO線39から出力されたPD部2Bの電荷信号はトランジスタ53、60を介して出力線70に導かれる。また、期間T3においては、VO線39から出力されたPD部1Cの電荷信号はトランジスタ52、57を介して出力線67に導かれ、VO線38から出力されたPD部1Dの電荷信号はトランジスタ50、55を介して出力線68に導かれる。また、期間T4においては、VO線39から出力されたPD部2Cの電荷信号はトランジスタ53、61を介して出力線69に導かれ、VO線38から出力されたPD部2Dの電荷信号はトランジスタ51、60を介して出力線70に導かれる。
【0036】
図1に示すPD部1A〜1D及び2A〜2Dのうち、行方向の2画素(2個のPD部)及び列方向の2画素(2個のPD部)を1つのグループに設定すると、異なるグループにおいて同じ位置関係にある、PD部1A及びPD部1Cの出力信号、PD部1B及びPD部1Dの出力信号、PD部2A及びPD部2Cの出力信号、PD部2C及びPD部2Dの出力信号はそれぞれ同じ出力線67、68、69、70から出力される。
【0037】
(第1の実施形態の変形例)
以下、本発明の第1の実施形態の変形例に係る固体撮像装置の変形例について図5を参照しながら説明する。
【0038】
図5は、2本の共通信号出力線38、39から出力される出力信号を行方向又は列方向に対応する4本の出力線79、80、81、82に変換する回路を示している。図5において、トランジスタ71、73はゲート信号線83の印加信号により制御され、トランジスタ72、74はゲート信号線84の印加信号により制御され、トランジスタ75、77はゲート信号線85の印加信号により制御され、トランジスタ76、78はゲート信号線86の印加信号により制御される。尚、共通信号出力線38は図1におけるVO線38と対応し、共通信号出力線39は図1におけるVO線39と対応する。
【0039】
図2に示す変換回路と同様の動作によって、図4に示すPULSE64をゲート信号線83に印加することによりPD部1A及びPD部1Cの電荷信号は出力線79に導かれ、PULSE65をゲート信号線84に印加することによりPD部1B及びPD部1Dの電荷信号は出力線80に導かれ、PULSE66をゲート信号線85に印加することによりPD部2A及びPD部2Cの電荷信号は出力線81に導かれ、PULSE67をゲート信号線86に印加することによりPD部2B及びPD部2Dの電荷信号は出力線82に導かれる。
【0040】
図1に示すPD部1A〜1D及び2A〜2Dのうち、行方向の2画素(2個のPD部)及び列方向の2画素(2個のPD部)を1つのグループに設定すると、異なるグループにおいて同じ位置関係にある、PD部1A及びPD部1Cの出力信号、PD部1B及びPD部1Dの出力信号、PD部2A及びPD部2Cの出力信号、PD部2B及びPD部2Dの出力信号がそれぞれ同じ出力線79、80、81、82から出力される。
【0041】
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置について、図6〜図8を参照しながら説明する。尚、第2の実施形態は、図9(b) に示すように、G、Ye、Mg、Cyの4色のカラーフィルタを有する4個の固体撮像素子が8画素を単位として繰り返し配列される構造を有する固体撮像装置を対象としている。
【0042】
図6は、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置を構成する光電変換セルの回路構成を示しており、図6において、1A、1B、1C、1D、1E、1F2A、2B、2C、2D、2E、2Fは光電変換を行なうフォトダイオードよりなる光電変換部(以下、PD部と記す。)であり、9A、9B、9C、9DはPD部1A〜1E及び2A〜2Eにおいて得られた電荷を蓄積するフローティングディフュージョン(以下、FD部と記す)であり、3A、3B、3C、3D、3E、4A、4B、4C、4D、4Eは電荷をPD部1A〜1E及び2A〜2EからFD部9A、9B、9Cに転送する転送トランジスタであり、10A、10B、10CはFD部9A、9B、9Cに蓄積されている電荷を掃き出すリセットトランジスタであり、11A、11B、11CはFD部9A、9B、9Cに蓄積されている電荷を検出する画素アンプとしての増幅トランジスタであり、15、16は増幅トランジスタ11A、11B、11Cと共にソースフォロアアンプを構成するロードトランジスタである。
【0043】
また、図6において、31は光電変換セルに専用の電源線(以下、VDDCELと記す。)であり、32、33、34、35、42、43は転送トランジスタ3A〜3E及び4A〜4Eにパルス電圧を印加する読み出しパルス線(以下、READ)であり、36、37は、FD部9A、9Bの電荷を掃き出すリセットパルス線であり、38、39はFD部9A、9Bで検出された電圧を転送する共通信号出力線(以下、VO線と記す。)であり、40はロードトランジスタ15、16のゲートに信号を印加するロードゲート線(以下、LGCELと記す。)であり、41はロードトランジスタ15、16のソース電源線(以下、SCELと記す。)である。
【0044】
図7は、2本の共通信号出力線38,39から出力される信号を、行方向又は列方向に対応する4本の信号出力線131、132、133、134に変換して出力する回路を示している。
【0045】
図7に示すように、トランジスタ101、104はゲート信号線121の印加信号により制御され、トランジスタ102、105はゲート信号線123の印加信号により制御され、トランジスタ103、106はゲート信号線122の印加信号により制御され、トランジスタ107、109、111、113はゲート信号線124の印加信号により制御され、トランジスタ108、110、112、114はゲート信号線124の印加信号により制御される。尚、共通信号出力線38は図6におけるVO線38と対応し、共通信号出力線39は図6におけるVO線39と対応する。
【0046】
図8は、増幅トランジスタ11A、11B、11Cからの出力信号を複数の信号線に切り替えたり又は出力信号を入れ替えたりするためのタイミングチャートである。
【0047】
図8におけるREAD32〜35及びREAD42、43は、図6におけるREAD32〜35及びREAD42、43と対応する。尚、図7におけるREAD44、D45は図6においては省略されている。また、PULSE121、122、123は列方向画素の切り替えを行ない、PULSE124、125は行方向画素の入れ替えを行なう。
【0048】
期間T1においては、VO線38から出力されたPD部1Aの電荷信号はトランジスタ101、107を介して出力線131に導かれ、VO線39から出力されたPD部1Bの電荷信号はトランジスタ104、109を介して出力線132に導かれる。また、期間T2においては、VO線38から出力されたPD部2Aの電荷信号はトランジスタ103、111を介して出力線133に導かれ、VO線39から出力されたPD部2Bの電荷信号はトランジスタ106、113を介して出力線134に導かれる。また、期間T3においては、VO線39から出力されたPD部1Cの電荷信号はトランジスタ105、111を介して出力線133に導かれ、VO線38から出力されたPD部1Dの電荷信号はトランジスタ102、109を介して出力線132に導かれる。また、期間T4においては、VO線39から出力されたPD部2Cの電荷信号はトランジスタ106、114を介して出力線133に導かれ、VO線38から出力されたPD部2Dの電荷信号はトランジスタ103、112を介して出力線134に導かれる。
【0049】
【発明の効果】
本発明に係る第1の固体撮像装置によると、第1の共通アンプを介して出力される電荷信号を転送するための1つの転送信号線と、第2の共通アンプを介して出力される電荷信号を転送するための1つの転送信号線とを共通化できるので、光電変換部の面積を低減することなく、光電変換セルのサイズを縮小することが可能になる。
【0050】
また、本発明に係る第2の固体撮像装置によると、第1の共通アンプを介して出力される電荷信号を転送するための1つの転送信号線と、第2の共通アンプを介して出力される電荷信号を転送するための1つの転送信号線とを共通化できると共に、第2の共通アンプを介して出力される電荷信号を転送するための1つの転送信号線と、第3の共通アンプを介して出力される電荷信号を転送するための1つの転送信号線とを共通化できるので、光電変換部の面積を低減することなく、光電変換セルのサイズを縮小することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の光電変換セルの回路図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置における出力変換回路を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の光電変換セルの駆動タイミングを示す図である。
【図4】本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の光電変換セルの駆動タイミングを示す図である。
【図5】本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置における出力変換回路の変形例を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の光電変換セルの回路図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置における出力変換回路を示す図である。
【図8】本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の光電変換セルの駆動タイミングを示す図である。
【図9】(a) は本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の色フィルタの配列を示す図であり、(b) は本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の色フィルタの配列を示す図である。
【図10】従来の固体撮像装置の光電変換セルの回路図である。
【符号の説明】
1A、1B、1C、1D、1E、1F 光電変換部
2A、2B、2C、2D、2E、2F 光電変換部
3A、3B、3C、3D、3E 転送トランジスタ
4A、4B、4C、4D、4E 転送トランジスタ
9A、9B、9C、9D フローティングディフュージョン
10A、10B、10C リセットトランジスタ
11A、11B、11C 増幅トランジスタ
15 ロードトランジスタ
16 ロードトランジスタ
31 電源線
32、33、34、35、42、43 読み出しパルス線
36、37 リセットパルス線
38、39 共通信号出力線
40 ロードゲート線
41 ソース電源線
50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61トランジスタ
62、63、64、65 ゲート信号線
67、68、69、70 信号出力線
71、72、73、74、75、76、77、78 トランジスタ
83、84、85、86 ゲート信号線
79、80、81、82 信号出力線
101、102、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114 トランジスタ
121、122、123、124、125 ゲート信号線
131、132、133、134 信号出力線
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion cells each having a photoelectric conversion unit arranged in a plurality of rows are arranged in a row direction, and more particularly, to an improvement in an area of the photoelectric conversion unit in the photoelectric conversion cell and a photoelectric conversion. The present invention relates to a solid-state imaging device that can reduce the size of a cell.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a solid-state imaging device, there is known a solid-state imaging device having a common amplifier that amplifies a charge signal accumulated in photoelectric conversion units arranged over a plurality of rows (see Patent Document 1).
[0003]
Hereinafter, a solid-state imaging device having the above-described common amplifier will be described with reference to FIG.
[0004]
In FIG. 10, reference numerals 201a, 201b, 201c, and 201d denote photoelectric conversion units each including a photodiode for performing photoelectric conversion of each pixel, reference numeral 206 denotes an amplifying transistor serving as a common amplifier, and reference numerals 202a, 202b, 202c, and 202d denote photoelectric conversion units. Transfer transistors for transferring the charge signals accumulated in the conversion units 201a to 201d to the input unit of the amplifying transistor 206. Transfer signals 203a, 203b, 203c, and 203d output transfer signals to the transfer transistors 202a to 202d. Reference numeral 204 denotes a reset transistor for resetting an input portion of the amplification transistor 206. Reference numeral 205 denotes a gate bias of the reset transistor 204, and reference numeral 207 denotes a selection transistor for selecting the amplification transistor 206. The amplification transistor 206 and the selection transistor 207 constitute a source follower circuit. Reference numeral 208 denotes an output line, and 209 denotes a power supply.
[0005]
As described above, in the photoelectric conversion cell having the amplification transistor 206 serving as a common amplifier, the charge signals output from the four photoelectric conversion units 201a to 201d constituting one photoelectric conversion cell are amplified by the amplification transistor 206. Is done. Each pixel includes one photoelectric conversion unit 201a, 201b, 201c, or 201d and one transfer transistor 202a, 202b, 202c, or 202d, and includes an amplifying transistor 206, a reset transistor 204, and a selecting transistor 207. Includes part of the circuit. When reading a color signal, a G filter is arranged in the photoelectric conversion units 201a and 201d, a B filter is arranged in the photoelectric conversion unit 201c, and an R filter is arranged in the photoelectric conversion unit 201b.
[0006]
In the above-described solid-state imaging device, when a transfer signal is applied to the transfer transistor 202a from the transfer signal line 203a, the charge signal accumulated in the photoelectric conversion unit 201a is transferred to the gate of the amplification transistor 206, The signal is output to the output line 208 via a source follower circuit configured by the amplification transistor 206 and the selection transistor 207. In this case, by shifting the application timing of the transfer signal applied to the transfer signal lines 203a to 203d, the signals from the photoelectric conversion units 201a to 201d are output to the output line 208 to be mixed at the timing of applying the transfer signal. Is done.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-292453 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, miniaturization of the size of the photoelectric conversion cell is required, but even in this case, it is preferable that the area of the photoelectric conversion units 201a to 201d is not reduced.
[0009]
However, in the conventional solid-state imaging device, transfer signal lines 203a, 203b, 203c, and 203d are required for each of the photoelectric conversion units 201a to 201d. That is, when the photoelectric conversion cell has four photoelectric conversion units 201a to 201d, four transfer signal lines 203a to 203d are required. For this reason, since the area of the transfer signal lines 203a to 203d cannot be reduced, there is a problem that the area of the photoelectric conversion units 201a to 201d must be reduced when miniaturizing the size of the photoelectric conversion cells. . However, it is preferable that the area of the photoelectric conversion units 201a to 201d is not reduced as described above.
[0010]
In view of the above, it is an object of the present invention to enable the miniaturization of the size of the photoelectric conversion cell without reducing the area of the photoelectric conversion unit.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first solid-state imaging device according to the present invention includes at least two photoelectric conversion cells each having a photoelectric conversion unit arranged over two or more rows, and at least two photoelectric conversion cells. The first charge signal and the second charge signal accumulated in the first pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows among the photoelectric conversion units constituting the cell are amplified at different timings to obtain the first amplified charge. A first common amplifier that outputs a signal and a second amplified charge signal, and a second pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows among photoelectric conversion units that constitute at least two photoelectric conversion cells. A second common amplifier that amplifies the third charge signal and the fourth charge signal at different timings and outputs the amplified signal as a third amplified charge signal and a fourth amplified charge signal; and a first amplified charge signal and a third amplified charge signal. Amplification power And it includes a first output line for outputting a signal at different timings, and a second output line for outputting at different timings the second amplifying charge signal and the fourth amplified signal.
[0012]
According to the first solid-state imaging device of the present invention, the first charge signal and the second charge signal accumulated in the first pair of photoelectric conversion units are amplified by the first common amplifier, and the first charge signal and the second charge signal are amplified by the first common amplifier. The third charge signal and the fourth charge signal that are output as the amplified charge signal and the second amplified charge signal and stored in the second pair of photoelectric conversion units are amplified by the second common amplifier. Thus, they are output as a third amplified charge signal and a fourth amplified charge signal. Thereafter, the first amplified charge signal and the third amplified charge signal are output at different timings from the first output line, and the second amplified charge signal and the fourth amplified charge signal are output from the second output line. Output at different timing.
[0013]
For this reason, a transfer signal line for transferring one charge signal output via the first common amplifier and a transfer signal for transferring one charge signal output via the second common amplifier Lines can be shared. That is, for example, a transfer signal line for transferring the second signal charge and a transfer signal line for transferring the third signal charge can be shared.
[0014]
Therefore, the area occupied by the transfer signal line in the photoelectric conversion cell can be reduced, so that the size of the photoelectric conversion cell can be reduced without reducing the area of the photoelectric conversion unit.
[0015]
The second solid-state imaging device according to the present invention includes at least three photoelectric conversion cells each having a photoelectric conversion unit arranged over two or more rows, and a photoelectric conversion unit forming at least three photoelectric conversion cells. The first charge signal and the second charge signal accumulated in the first pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows are amplified at different timings, and the first amplified charge signal and the second amplified charge signal are amplified. And a third charge signal and a fourth charge signal stored in a second pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows among photoelectric conversion units constituting at least three photoelectric conversion cells. And a second common amplifier that amplifies the charge signal at different timings and outputs the amplified signal as a third amplified charge signal and a fourth amplified charge signal, and a photoelectric conversion unit that is adjacent to at least three photoelectric conversion cells. The fifth charge signal and the sixth charge signal accumulated in the third pair of photoelectric conversion units located in the row are amplified at different timings and output as the fifth amplified charge signal and the sixth amplified charge signal. A third common amplifier, a first output line that outputs the first amplified charge signal and the third amplified charge signal at different timings, and a second output signal that outputs the second amplified charge signal and the fifth amplified signal at different timings And a third output line for outputting the fourth amplified charge signal and the sixth amplified signal at different timings.
[0016]
According to the second solid-state imaging device of the present invention, the first charge signal and the second charge signal accumulated in the first pair of photoelectric conversion units are amplified by the first common amplifier, and the first charge signal and the second charge signal are amplified by the first common amplifier. The third charge signal and the fourth charge signal that are output as the amplified charge signal and the second amplified charge signal and stored in the second pair of photoelectric conversion units are amplified by the second common amplifier, The fifth and sixth charge signals output as the third and fourth amplified charge signals and stored in the third pair of photoelectric conversion units are amplified by the third common amplifier. Then, they are output as a fifth amplified charge signal and a sixth amplified charge signal. Thereafter, the first amplified charge signal and the third amplified charge signal are output at different timings from the first output line, and the second amplified charge signal and the fifth amplified signal are output at different timings from the second output line. The fourth amplified charge signal and the sixth amplified signal are output at different timings from the third output line.
[0017]
For this reason, a transfer signal line for transferring one charge signal output via the first common amplifier and a transfer signal line for transferring one charge signal output via the second common amplifier And a transfer signal line for transferring one charge signal output via the second common amplifier and one transfer signal output via the third common amplifier. Transfer signal lines can be shared.
[0018]
Therefore, the area occupied by the transfer signal line in the photoelectric conversion cell can be reduced, so that the size of the photoelectric conversion cell can be reduced without reducing the area of the photoelectric conversion unit.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, as shown in FIG. 9A, four solid-state imaging devices having four color filters of R, G, B, and G are repeatedly arranged in units of four pixels. It is intended for a solid-state imaging device having a structure.
[0020]
FIG. 1 shows a circuit configuration of a photoelectric conversion cell constituting a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2A, 2B, 2C, 2D Denotes a photoelectric conversion unit (hereinafter, referred to as a PD unit) composed of a photodiode that performs photoelectric conversion, and 9A, 9B, and 9C denote floating diffusions that store charges obtained in the PD units 1A to 1D and 2A to 2D. 3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, and 4D are transfer transistors that transfer charges from the PD units 1A to 1D and 2A to 2D to the FD units 9A and 9B. , 10A and 10B are reset transistors for sweeping out the charges stored in the FD sections 9A and 9B, and 11A and 11B detect the charges stored in the FD sections 9A and 9B. An amplification transistor as elementary amplifiers, 15 and 16 is a load transistor amplifying transistor 11A, with 11B constitute a source follower amplifier.
[0021]
In FIG. 1, reference numeral 31 denotes a power supply line (hereinafter, referred to as VDDCEL) dedicated to the photoelectric conversion cell, and reference numerals 32, 33, 34, and 35 apply a pulse voltage to the transfer transistors 3A to 3D and 4A to 4D. Read pulse lines (hereinafter referred to as READ), 36 and 37 are reset pulse lines for sweeping out the charges in the FD sections 9A and 9B, and 38 and 39 are common signals for transferring the voltages detected in the FD sections 9A and 9B. An output line (hereinafter, referred to as a VO line), 40 is a load gate line (hereinafter, referred to as LGCEL) for applying a signal to the gates of the load transistors 15 and 16, and 41 is a load gate line of the load transistors 15 and 16. This is a source power supply line (hereinafter, referred to as SCEL).
[0022]
FIG. 2 shows a circuit that converts signals output from two common signal output lines 38 and 39 to four signal output lines 67, 68, 69 and 70 corresponding to a row direction or a column direction and outputs the converted signals. Is shown.
[0023]
As shown in FIG. 2, transistors 50 and 52 are controlled by an applied signal on a gate signal line 62, transistors 51 and 53 are controlled by an applied signal on a gate signal line 63, and transistors 54, 56, 58 and 60 are controlled by a gate signal. The transistors 55, 57, 59, 61 are controlled by the applied signal on line 64, and the transistors 55, 57, 59, 61 are controlled by the applied signal on the gate signal line 65. Note that the common signal output line 38 corresponds to the VO line 38 in FIG. 1, and the common signal output line 39 corresponds to the VO line 39 in FIG.
[0024]
FIGS. 3 and 4 show the drive timing of the photoelectric conversion cell shown in FIG. 1, and this drive timing completes a series of operations during the horizontal blanking period. The detection of the charge signal is performed on the PD units on the first and second rows and then on the PD units on the third and fourth rows.
[0025]
Hereinafter, the drive timing will be described with reference to FIGS.
[0026]
First, a predetermined voltage is applied to the LGCEL 40 to set the load transistors 15 and 16 to a constant current. Then, the VDDCEL 31 is set to the HIGH voltage. Sweep out. At this time, the signal level at the time of reset is detected by the amplification transistors 11A and 11B, and an initial voltage is set via the VDDCEL 31.
[0027]
Next, after the reset transistors 10A and 10B are turned off, a HIGH voltage is applied to the READ 32 and the transfer transistors 3A and 3B are turned on, so that the charges accumulated in the PD unit 1A are transferred to the FD unit 9A. At the same time, the charge stored in the PD section 1B is transferred to the FD section 9B. At this time, if the PD section to be subjected to the charge transfer is located in a different row, the transfer transistors that are turned on when a HIGH voltage is applied to READ 32 are replaced with transfer transistors 3A and 3B instead of transfer transistors 3A and 3B. 4B may be used. In this case, the charges accumulated in the PD unit 1A and the PD unit 2B are transferred.
[0028]
Next, the charge transferred to the FD unit 9A is detected by the amplifying transistor 11A to detect the accumulation signal level and output to the VO line 38, and the charge transferred to the FD unit 9B is detected by the amplification transistor 11B to detect the accumulation signal level. And outputs it to the VO line 39. In this case, the difference between the output to the VO line 38 or VO line 39 and the output at the time of the initial charge transfer is used as the output signal. By doing so, it is possible to detect an output signal from which the threshold variation and the noise component in the amplification transistors 11A and 11B have been removed.
[0029]
Next, when the VDDCEL 31 is turned off and the RESETs 36 and 37 are turned on, the FD section 9A and the FD section 9B have the same off level as the VDDCEL 31, so that the amplification transistors 11A and 11B do not operate.
[0030]
After that, the amplification transistors 11A and 11B do not operate until the RESETs 36 and 37 and the READs 32 and 33 are selected in the vertical line scanning circuit. During the next horizontal blanking period, the reset transistors 10A and 10B are turned on again to sweep out the charges in the FD sections 9A and 9B. At this time, the signal level at the time of reset is detected by the amplification transistors 11A and 11B, and the initial voltage is set via the VDDCEL31.
[0031]
Next, after the reset transistors 10A and 10B are turned off, a HIGH voltage is applied to the READ 33, and the transfer transistors 4A and 4B are turned on, so that the charges accumulated in the PD unit 2A are transferred to the FD unit 9A. At the same time, the charge stored in the PD section 2B is transferred to the FD section 9B. Note that, as described above, instead of applying the HIGH voltage to the READ 32 and turning on the transfer transistors 3A and 3B, instead of applying the HIGH voltage to the READ 32 and turning on the transfer transistors 3A and 4B, here, , And transfers the charge stored in the PD unit 1B to the FD unit 9A and transfers the charge stored in the PD unit 2A to the FD unit 9B.
[0032]
Next, the charge transferred to the FD section 9A and the FD section 9B is detected by the amplifying transistor 11A and the amplifying transistor 11B, respectively, and is output to the VO line 38 and the VO line 39.
[0033]
FIG. 4 is a timing chart for switching output signals from the amplification transistors 11A and 11B to a plurality of signal lines or switching output signals.
[0034]
READ32 to READ35 in FIG. 4 correspond to READ32 to READ35 in FIG. Incidentally, READ42 to READ45 in FIG. 4 are omitted in FIG. Further, PULSEs 62 and 63 perform switching of column direction pixels, and PULSEs 64 and 65 perform replacement of row direction pixels.
[0035]
In the period T1, the charge signal of the PD section 1A output from the VO line 38 is guided to the output line 67 via the transistors 50 and 54, and the charge signal of the PD section 1B output from the VO line 39 is output from the transistor 52, It is led to an output line 68 via 56. In the period T2, the charge signal of the PD unit 2A output from the VO line 38 is guided to the output line 69 via the transistors 51 and 58, and the charge signal of the PD unit 2B output from the VO line 39 is output from the transistor VO. It is led to the output line 70 via 53 and 60. In the period T3, the charge signal of the PD unit 1C output from the VO line 39 is guided to the output line 67 via the transistors 52 and 57, and the charge signal of the PD unit 1D output from the VO line 38 is output from the transistor It is led to an output line 68 via 50 and 55. In the period T4, the charge signal of the PD unit 2C output from the VO line 39 is guided to the output line 69 via the transistors 53 and 61, and the charge signal of the PD unit 2D output from the VO line 38 is It is guided to an output line 70 via 51 and 60.
[0036]
When two pixels (two PD units) in the row direction and two pixels (two PD units) in the column direction among the PD units 1A to 1D and 2A to 2D shown in FIG. The output signals of the PD units 1A and 1C, the output signals of the PD units 1B and 1D, the output signals of the PD units 2A and 2C, and the outputs of the PD units 2C and 2D which have the same positional relationship in the group. The signals are output from the same output lines 67, 68, 69, 70, respectively.
[0037]
(Modification of First Embodiment)
Hereinafter, a modified example of the solid-state imaging device according to the modified example of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0038]
FIG. 5 shows a circuit for converting output signals output from the two common signal output lines 38 and 39 into four output lines 79, 80, 81 and 82 corresponding to the row direction or the column direction. In FIG. 5, transistors 71 and 73 are controlled by an applied signal on a gate signal line 83, transistors 72 and 74 are controlled by an applied signal on a gate signal line 84, and transistors 75 and 77 are controlled by an applied signal on a gate signal line 85. The transistors 76 and 78 are controlled by a signal applied to the gate signal line 86. Note that the common signal output line 38 corresponds to the VO line 38 in FIG. 1, and the common signal output line 39 corresponds to the VO line 39 in FIG.
[0039]
By applying the PULSE 64 shown in FIG. 4 to the gate signal line 83 by the same operation as the conversion circuit shown in FIG. 2, the charge signals of the PD units 1A and 1C are guided to the output line 79, and the PULSE 65 is connected to the gate signal line. The charge signals of the PD unit 1B and the PD unit 1D are guided to the output line 80 by applying to the output line 84, and the charge signals of the PD units 2A and 2C are applied to the output line 81 by applying the PULSE 66 to the gate signal line 85. By applying the PULSE 67 to the gate signal line 86, the charge signals of the PD unit 2B and the PD unit 2D are guided to the output line 82.
[0040]
When two pixels (two PD units) in the row direction and two pixels (two PD units) in the column direction among the PD units 1A to 1D and 2A to 2D shown in FIG. The output signals of the PD units 1A and 1C, the output signals of the PD units 1B and 1D, the output signals of the PD units 2A and 2C, and the outputs of the PD units 2B and 2D which have the same positional relationship in the group. The signals are output from the same output lines 79, 80, 81, 82, respectively.
[0041]
(Second embodiment)
Hereinafter, a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, as shown in FIG. 9B, four solid-state imaging devices having four color filters of G, Ye, Mg, and Cy are repeatedly arranged in units of eight pixels. It is intended for a solid-state imaging device having a structure.
[0042]
FIG. 6 shows a circuit configuration of a photoelectric conversion cell constituting a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 6, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F2A, 2B, 2C Reference numerals 2D, 2E, and 2F denote photoelectric conversion units (hereinafter, referred to as PD units) including photodiodes that perform photoelectric conversion. 9A, 9B, 9C, and 9D are obtained in PD units 1A to 1E and 2A to 2E. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 4A, 4B, 4C, 4D, and 4E transfer charges from the PD units 1A to 1E and 2A to 2E. Transfer transistors for transferring to the FD units 9A, 9B, and 9C, and reset transistors 10A, 10B, and 10C for discharging electric charges accumulated in the FD units 9A, 9B, and 9C. Reference numerals A, 11B, and 11C denote amplification transistors as pixel amplifiers for detecting charges accumulated in the FD sections 9A, 9B, and 9C. It is a transistor.
[0043]
In FIG. 6, reference numeral 31 denotes a power supply line (hereinafter, referred to as VDDCEL) dedicated to the photoelectric conversion cell, and reference numerals 32, 33, 34, 35, 42, and 43 apply pulses to the transfer transistors 3A to 3E and 4A to 4E. Read pulse lines (hereinafter referred to as READ) for applying a voltage, reset pulse lines 36 and 37 for sweeping out the charges of the FD sections 9A and 9B, and 38 and 39 for reading the voltages detected by the FD sections 9A and 9B. A common signal output line (hereinafter, referred to as a VO line) to be transferred, 40 is a load gate line (hereinafter, referred to as LGCEL) for applying a signal to the gates of the load transistors 15 and 16, and 41 is a load transistor. 15 and 16 are source power lines (hereinafter, referred to as SCEL).
[0044]
FIG. 7 shows a circuit that converts signals output from the two common signal output lines 38 and 39 to four signal output lines 131, 132, 133 and 134 corresponding to the row direction or the column direction and outputs the converted signals. Is shown.
[0045]
As shown in FIG. 7, transistors 101 and 104 are controlled by an applied signal of a gate signal line 121, transistors 102 and 105 are controlled by an applied signal of a gate signal line 123, and transistors 103 and 106 are applied by an applied signal of a gate signal line 122. The transistors 107, 109, 111, and 113 are controlled by signals applied to the gate signal line 124, and the transistors 108, 110, 112, and 114 are controlled by signals applied to the gate signal line 124. The common signal output line 38 corresponds to the VO line 38 in FIG. 6, and the common signal output line 39 corresponds to the VO line 39 in FIG.
[0046]
FIG. 8 is a timing chart for switching output signals from the amplifying transistors 11A, 11B, and 11C to a plurality of signal lines or switching output signals.
[0047]
READs 32 to 35 and READs 42 and 43 in FIG. 8 correspond to READs 32 to 35 and READs 42 and 43 in FIG. Note that READ44 and D45 in FIG. 7 are omitted in FIG. PULSEs 121, 122, and 123 perform switching of column direction pixels, and PULSEs 124 and 125 perform replacement of row direction pixels.
[0048]
In the period T1, the charge signal of the PD unit 1A output from the VO line 38 is guided to the output line 131 via the transistors 101 and 107, and the charge signal of the PD unit 1B output from the VO line 39 is output from the transistor 104. It is led to the output line 132 via 109. In the period T2, the charge signal of the PD unit 2A output from the VO line 38 is guided to the output line 133 via the transistors 103 and 111, and the charge signal of the PD unit 2B output from the VO line 39 is It is guided to an output line 134 via 106 and 113. In the period T3, the charge signal of the PD unit 1C output from the VO line 39 is guided to the output line 133 via the transistors 105 and 111, and the charge signal of the PD unit 1D output from the VO line 38 is It is led to the output line 132 via 102 and 109. In the period T4, the charge signal of the PD unit 2C output from the VO line 39 is guided to the output line 133 via the transistors 106 and 114, and the charge signal of the PD unit 2D output from the VO line 38 is It is led to an output line 134 via 103 and 112.
[0049]
【The invention's effect】
According to the first solid-state imaging device of the present invention, one transfer signal line for transferring the charge signal output via the first common amplifier and the charge output via the second common amplifier Since one transfer signal line for transferring a signal can be shared, the size of the photoelectric conversion cell can be reduced without reducing the area of the photoelectric conversion unit.
[0050]
Further, according to the second solid-state imaging device of the present invention, one transfer signal line for transferring the charge signal output via the first common amplifier and the output signal via the second common amplifier are provided. One transfer signal line for transferring a charge signal, and one transfer signal line for transferring a charge signal output via a second common amplifier, and a third common amplifier. Can be shared with one transfer signal line for transferring the charge signal output through the photoelectric conversion unit, so that the size of the photoelectric conversion cell can be reduced without reducing the area of the photoelectric conversion unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a photoelectric conversion cell of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an output conversion circuit in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing drive timings of photoelectric conversion cells of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating drive timings of photoelectric conversion cells of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a modified example of the output conversion circuit in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of a photoelectric conversion cell of a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an output conversion circuit in a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating drive timings of photoelectric conversion cells of a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
9A is a diagram illustrating an arrangement of color filters of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a diagram illustrating an arrangement of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention; FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement of color filters.
FIG. 10 is a circuit diagram of a photoelectric conversion cell of a conventional solid-state imaging device.
[Explanation of symbols]
1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F Photoelectric conversion unit
2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F Photoelectric conversion unit
3A, 3B, 3C, 3D, 3E transfer transistor
4A, 4B, 4C, 4D, 4E transfer transistor
9A, 9B, 9C, 9D Floating diffusion
10A, 10B, 10C reset transistor
11A, 11B, 11C amplifying transistor
15 Load transistor
16 Load transistor
31 Power line
32, 33, 34, 35, 42, 43 Readout pulse line
36, 37 Reset pulse line
38, 39 Common signal output line
40 Load gate line
41 Source power line
50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61 transistors
62, 63, 64, 65 gate signal lines
67, 68, 69, 70 signal output line
71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78 transistors
83, 84, 85, 86 Gate signal line
79, 80, 81, 82 signal output line
101, 102, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114 transistors
121, 122, 123, 124, 125 Gate signal line
131, 132, 133, 134 signal output line

Claims (2)

それぞれが、2行以上に亘って配置された光電変換部を有する少なくとも2つの光電変換セルと、
前記少なくとも2つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第1の一対の光電変換部に蓄積される第1の電荷信号及び第2の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第1の増幅電荷信号及び第2の増幅電荷信号として出力する第1の共通アンプと、
前記少なくとも2つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第2の一対の光電変換部に蓄積される第3の電荷信号及び第4の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第3の増幅電荷信号及び第4の増幅電荷信号として出力する第2の共通アンプと、
前記第1の増幅電荷信号及び前記第3の増幅電荷信号を異なるタイミングで出力する第1の出力線と、
前記第2の増幅電荷信号及び前記第4の増幅信号を異なるタイミングで出力する第2の出力線とを備えていることを特徴とする固体撮像装置。
At least two photoelectric conversion cells each having a photoelectric conversion unit arranged over two or more rows,
Amplifying the first charge signal and the second charge signal accumulated in the first pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows among the photoelectric conversion units constituting the at least two photoelectric conversion cells at different timings. A first common amplifier for outputting a first amplified charge signal and a second amplified charge signal,
Amplifying the third charge signal and the fourth charge signal accumulated in the second pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows among the photoelectric conversion units constituting the at least two photoelectric conversion cells at different timings. A second common amplifier for outputting as a third amplified charge signal and a fourth amplified charge signal,
A first output line that outputs the first amplified charge signal and the third amplified charge signal at different timings;
A solid-state imaging device comprising: a second output line that outputs the second amplified charge signal and the fourth amplified signal at different timings.
それぞれが、2行以上に亘って配置された光電変換部を有する少なくとも3つの光電変換セルと、
前記少なくとも3つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第1の一対の光電変換部に蓄積される第1の電荷信号及び第2の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第1の増幅電荷信号及び第2の増幅電荷信号として出力する第1の共通アンプと、
前記少なくとも3つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第2の一対の光電変換部に蓄積される第3の電荷信号及び第4の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第3の増幅電荷信号及び第4の増幅電荷信号として出力する第2の共通アンプと、
前記少なくとも3つの光電変換セルを構成する光電変換部のうち隣り合う行に位置する第3の一対の光電変換部に蓄積される第5の電荷信号及び第6の電荷信号を異なるタイミングで増幅して第5の増幅電荷信号及び第6の増幅電荷信号として出力する第3の共通アンプと、
前記第1の増幅電荷信号及び前記第3の増幅電荷信号を異なるタイミングで出力する第1の出力線と、
前記第2の増幅電荷信号及び前記第5の増幅信号を異なるタイミングで出力する第2の出力線と、
前記第4の増幅電荷信号及び前記第6の増幅信号を異なるタイミングで出力する第3の出力線とを備えていることを特徴とする固体撮像装置。
At least three photoelectric conversion cells each having a photoelectric conversion unit arranged over two or more rows,
Amplifying the first charge signal and the second charge signal accumulated in the first pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows among the photoelectric conversion units constituting the at least three photoelectric conversion cells at different timings. A first common amplifier for outputting a first amplified charge signal and a second amplified charge signal,
The third charge signal and the fourth charge signal accumulated in the second pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows among the photoelectric conversion units constituting the at least three photoelectric conversion cells are amplified at different timings. A second common amplifier for outputting as a third amplified charge signal and a fourth amplified charge signal,
The fifth charge signal and the sixth charge signal accumulated in the third pair of photoelectric conversion units located in adjacent rows among the photoelectric conversion units constituting the at least three photoelectric conversion cells are amplified at different timings. A third common amplifier for outputting as a fifth amplified charge signal and a sixth amplified charge signal,
A first output line that outputs the first amplified charge signal and the third amplified charge signal at different timings;
A second output line that outputs the second amplified charge signal and the fifth amplified signal at different timings;
And a third output line that outputs the fourth amplified charge signal and the sixth amplified signal at different timings.
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