JPH05161075A - Solid-state image pickup device - Google Patents
Solid-state image pickup deviceInfo
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- JPH05161075A JPH05161075A JP3323451A JP32345191A JPH05161075A JP H05161075 A JPH05161075 A JP H05161075A JP 3323451 A JP3323451 A JP 3323451A JP 32345191 A JP32345191 A JP 32345191A JP H05161075 A JPH05161075 A JP H05161075A
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光入射量に対応した電荷
量を生成する受光素子が2次元に配列されて構成される
固体撮像装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device having a two-dimensional array of light-receiving elements that generate a charge amount corresponding to the amount of incident light.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の固体撮像装置としては、
例えば、MOSFET(MOS型電界効果トランジス
タ)を用いて構成されたMOS型固体撮像装置がある。
このMOS型固体撮像装置は、画素を選択する選択用M
OSFETと、この選択スイッチを順次断続制御するM
OSシフトレジスタとから構成されている。このような
MOS型撮像装置の中には信号読み出しのためのプリア
ンプが同一チップ上に形成されたものもあり、図6はこ
の場合のMOS型固体撮像装置の構成を示している。2. Description of the Related Art Conventionally, as a solid-state image pickup device of this type,
For example, there is a MOS type solid-state imaging device configured by using a MOSFET (MOS type field effect transistor).
This MOS type solid-state image pickup device has a selection M for selecting pixels.
OSFET and M that sequentially controls the selection switch
It is composed of an OS shift register. Among such MOS type image pickup devices, there is one in which a preamplifier for signal reading is formed on the same chip, and FIG. 6 shows the configuration of the MOS type solid state image pickup device in this case.
【0003】各フォトダイオード1は2次元に配列され
ており、各フォトダイオード1には選択スイッチである
MOSFET2のソースが接続されている。これら各M
OSFET2のゲートは行ごとに共通に接続され、読み
出し用垂直レジスタ3によって制御される。また、各ド
レインは列ごとに共通に接続され、これら各列ごとにラ
イン選択用MOSFET4が設けられている。このライ
ン選択用MOSFET4は読み出し用水平シフトレジス
タ5によって制御される。The photodiodes 1 are arranged two-dimensionally, and the source of a MOSFET 2 which is a selection switch is connected to each photodiode 1. Each of these M
The gates of the OSFETs 2 are commonly connected for each row and controlled by the read vertical register 3. Further, each drain is commonly connected to each column, and a line selection MOSFET 4 is provided for each column. The line selection MOSFET 4 is controlled by the read horizontal shift register 5.
【0004】フォトダイオード1は電荷蓄積部を兼ねて
おり、入射光信号の積分期間中にフォトダイオード1に
発生した電荷はフォトダイオード1自身の容量に蓄積さ
れる。この蓄積電荷は、読み出し用垂直シフトレジスタ
3および水平シフトレジスタ5によってMOSFET2
が選択された時に読み出しアンプ6に導かれ、画像信号
が読み出される。この時の読み出しタイミングは図7の
タイミングチャートに示される。The photodiode 1 also serves as a charge storage portion, and the charge generated in the photodiode 1 during the integration period of the incident optical signal is stored in the capacitance of the photodiode 1 itself. This accumulated charge is transferred to the MOSFET 2 by the read vertical shift register 3 and the horizontal shift register 5.
Is selected, the image signal is read out by the read amplifier 6. The read timing at this time is shown in the timing chart of FIG.
【0005】同図(a)〜(c)は読み出し用垂直シフ
トレジスタ3から各行ラインへ出力される電圧パルス信
号ΦV1〜ΦV3、同図(d)〜(f)は読み出し用水平シ
フトレジスタ5から各列ラインへ出力される電圧パルス
信号ΦH1〜ΦH3を示している。また、同図(g)は1行
1列目の座標(1,1)に位置するフォトダイオード1
のフォトダイオード電位VPD(1,1) 、同図(h)は1行
2列目の座標(1,2)に位置するフォトダイオード1
のフォトダイオード電位VPD(1,2) を示している。垂直
シフトレジスタ3からパルス信号ΦV1が出力されること
により、1行目の行ラインに電圧が印加され、その間に
水平シフトレジスタ5からパルス信号ΦH1,ΦH2,ΦH3
…が出力されることにより、1行目に位置する各列のM
OSFET2が順次選択され、1行目の画素について信
号読み出しが行われる。以下、これと同様に選択する行
ラインを垂直シフトレジスタ3によって順次シフトして
行くことにより、2次元の画像読み出しが行われる。1A to 1C are voltage pulse signals ΦV1 to ΦV3 output from the read vertical shift register 3 to each row line, and FIGS. 1D to 1F are from the read horizontal shift register 5. The voltage pulse signals ΦH1 to ΦH3 output to each column line are shown. Further, FIG. 3G shows the photodiode 1 located at the coordinate (1,1) in the first row and the first column.
Photodiode potential VPD (1,1) of FIG. 1 (h) is the photodiode 1 located at the coordinate (1,2) in the first row and second column.
Shows the photodiode potential VPD (1,2). As the pulse signal ΦV1 is output from the vertical shift register 3, a voltage is applied to the first row line, while the horizontal shift register 5 outputs pulse signals ΦH1, ΦH2, ΦH3.
Is output, the M of each column located in the first row is output.
The OSFETs 2 are sequentially selected, and signals are read from the pixels on the first row. Thereafter, similarly to this, the row lines to be selected are sequentially shifted by the vertical shift register 3 to perform two-dimensional image reading.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の固体撮像装置においては、フォトダイオード1に生
成した電荷を放電させる信号読み出しと、放電したフォ
トダイオード1の電荷をもとの電荷量に充電するリセッ
トとは同時に行われている。このため、ある1画素につ
いての2度目の信号読み出しは全画素についての1度目
の信号読み出しが終了してからでないと行えない。従っ
て、光入射による信号電荷の蓄積時間は、2次元の画素
全てについての読み出しが終了する時間よりも長くなっ
てしまう。すなわち、図7の時間t1でリセットされた
座標(1,1)に位置するフォトダイオード1は、次の
読み出しのために選択される時間t3まで信号電荷の蓄
積を行うことになる。これと同様に座標(1,2)に位
置するフォトダイオード1は時間t2でリセットされて
時間t4で読み出されることになる。また、1画素当た
りの信号読み出し最低時間は、読み出しアンプ6につな
がるビデオラインの容量やMOSFET2のオン抵抗、
読み出しアンプ6のスピードなどで決まる。従って、画
素全部についての信号読み出しに最低かかる時間は、こ
の1画素当たりの読み出し最低時間に全画素数を掛けた
ものとなる。このため、各画素における信号電荷の蓄積
時間は、少なくとも、全画素を読み出すのに必要とされ
る上記1周期分の時間となる。この結果、信号電荷蓄積
時間の最小値は全画素を読み出すのに必要とされる時間
によって規定され、信号電荷蓄積時間を全画素の読み出
しに必要とされる時間以下に設定することはできなかっ
た。However, in the above-mentioned conventional solid-state image pickup device, signal reading for discharging the charges generated in the photodiode 1 and charging of the discharged charges of the photodiode 1 to the original charge amount are performed. It is being performed at the same time as the reset. For this reason, the second signal read-out for a certain pixel can be performed only after the first signal read-out for all pixels is completed. Therefore, the accumulation time of the signal charge due to the incident light becomes longer than the time when the reading is completed for all the two-dimensional pixels. That is, the photodiode 1 located at the coordinate (1,1) reset at the time t1 in FIG. 7 accumulates the signal charge until the time t3 selected for the next reading. Similarly, the photodiode 1 located at the coordinate (1,2) is reset at time t2 and read at time t4. In addition, the minimum signal read time per pixel is the capacitance of the video line connected to the read amplifier 6, the on-resistance of the MOSFET 2,
It is determined by the speed of the read amplifier 6 and the like. Therefore, the minimum time required to read out signals from all the pixels is the minimum reading time per pixel multiplied by the total number of pixels. Therefore, the accumulation time of the signal charge in each pixel is at least the above-described one cycle time required to read out all the pixels. As a result, the minimum value of the signal charge storage time was defined by the time required to read all pixels, and the signal charge storage time could not be set below the time required to read all pixels. ..
【0007】また、フォトダイオード1に蓄積すること
の出来る電荷量Qは、フォトダイオード1自身の容量C
およびリセット電圧Vが決まれば定まる。ここで、強い
光がフォトダイオード1に入射した場合には、このフォ
トダイオード1に蓄積することの出来る電荷量Q以上に
電荷が生成される。このため、フォトダイオード1に蓄
積される電荷は飽和してフォトダイオード1から溢れ出
してしまう。従って、強い光が受光部全体に照射された
場合には、全てのフォトダイオード1が飽和して撮像す
ることが出来なくなってしまう。The amount of charge Q that can be accumulated in the photodiode 1 is the capacitance C of the photodiode 1 itself.
And the reset voltage V is determined. Here, when strong light is incident on the photodiode 1, electric charges are generated in an amount equal to or more than the electric charge amount Q that can be accumulated in the photodiode 1. Therefore, the electric charge accumulated in the photodiode 1 is saturated and overflows from the photodiode 1. Therefore, when intense light is applied to the entire light receiving portion, all the photodiodes 1 are saturated and it becomes impossible to capture an image.
【0008】本発明はこのような課題を解消するために
なされたもので、各画素の信号電荷蓄積時間を全画素の
読み出しに要する時間よりも短くすることが出来、ま
た、強い光信号が照射されても撮像を行うことが出来る
固体撮像装置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve such a problem, and the signal charge storage time of each pixel can be made shorter than the time required to read out all pixels, and a strong optical signal is emitted. It is an object of the present invention to provide a solid-state image pickup device capable of performing image pickup even if it is performed.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、光入射量に応
じた電荷を生成する2次元に配列された複数個の受光素
子と、これら各受光素子に対する電荷の流れを断続する
各受光素子ごとに設けられた第1および第2の各切り換
え素子と、これら各第1の切り換え素子のうち行方向に
配列された第1の切り換え素子群を信号読み出しのため
に選択する読み出し行選択回路と、各第1の切り換え素
子のうち列方向に配列された第1の切り換え素子群を信
号読み出しのために選択する読み出し列選択回路と、こ
れら読み出し行選択回路および読み出し列選択回路によ
って選択された1個の第1の切り換え素子に対応した受
光素子に生成した電荷量を読み出す信号読み出し回路
と、各第2の切り換え素子のうち行方向に配列された第
2の切り換え素子群を信号リセットのために選択するリ
セット行選択回路と、各第2の切り換え素子のうち列方
向に配列された第2の切り換え素子群を信号リセットの
ために選択するリセット列選択回路と、これらリセット
行選択回路およびリセット列選択回路によって選択され
た1個の第2の切り換え素子に対応した受光素子の電荷
をリセットする信号リセット用電源とを備えて固体撮像
装置を構成したものである。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a plurality of two-dimensionally arranged light receiving elements for generating charges according to the amount of incident light, and each light receiving element for interrupting the flow of charges to these light receiving elements. First and second switching elements provided for each of the first and second switching elements, and a read row selection circuit that selects a first switching element group arranged in the row direction among the first switching elements for signal reading. , A read column selection circuit for selecting a first switching element group arranged in the column direction among the respective first switching elements for signal reading, and 1 selected by the read row selection circuit and the read column selection circuit. A signal readout circuit for reading out the amount of electric charge generated in the light receiving element corresponding to each of the first switching elements, and a second switching element group arranged in the row direction among the second switching elements A reset row selection circuit that selects for signal reset, a reset column selection circuit that selects a second switching element group arranged in the column direction among the second switching elements for signal reset, and these reset rows. The solid-state imaging device is configured to include a signal reset power supply that resets the electric charge of the light receiving element corresponding to the one second switching element selected by the selection circuit and the reset column selection circuit.
【0010】[0010]
【作用】各受光素子についての信号読み出しは読み出し
行選択回路,読み出し列選択回路および信号読み出し回
路によってなされ、各受光素子についての信号リセット
はリセット行選択回路、リセット列選択回路および信号
リセット用電源によってなされる。従って、信号読み出
しと信号リセットとは別個独立の回路によって行われ
る。The signal reading for each light receiving element is performed by the read row selecting circuit, the reading column selecting circuit and the signal reading circuit, and the signal reset for each light receiving element is performed by the reset row selecting circuit, the reset column selecting circuit and the signal reset power supply. Done. Therefore, the signal reading and the signal resetting are performed by separate and independent circuits.
【0011】[0011]
【実施例】図1は本発明の第1の実施例によるMOS型
固体撮像装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a MOS type solid-state image pickup device according to a first embodiment of the present invention.
【0012】フォトダイオード11は光入射量に応じた
電荷を生成する受光素子であり、行方向(X方向)およ
び列方向(Y方向)の2次元に配列されている。これら
各フォトダイオード11のカソードにはソースが共通接
続されたリセット用MOSFET12および読み出し用
MOSFET13が接続されている。これら各MOSF
ET12,13は、各フォトダイオード11に対する電
荷の流れを断続する。The photodiodes 11 are light receiving elements that generate electric charges according to the amount of incident light, and are arranged two-dimensionally in the row direction (X direction) and the column direction (Y direction). The reset MOSFET 12 and the read MOSFET 13 whose sources are commonly connected are connected to the cathodes of the photodiodes 11. Each of these MOSF
The ETs 12 and 13 interrupt the flow of charges to the photodiodes 11.
【0013】X方向に配列された各フォトダイオード1
1に対して設けられた各読み出し用MOSFET13の
ゲートは、読み出しゲート制御ラインL1によって共通
に接続されている。この読み出しゲート制御ラインL1
は、信号読み出し時に読み出し用垂直シフトレジスタ1
4によってその中の1本が選択される。また、Y方向に
配列された各フォトダイオード11に対して設けられた
各読み出し用MOSFET13のドレインは、読み出し
ラインL2によって共通に接続されている。これら各読
み出しラインL2には読み出しライン選択用MOSFE
T15が設けられており、これら読み出しライン選択用
MOSFET15は読み出し用水平シフトレジスタ16
によってそのゲートが制御される。つまり、この読み出
し用水平シフトレジスタ16により、ビデオラインVL
に接続する読み出しラインL2が選択される。Each photodiode 1 arranged in the X direction
The gates of the respective read MOSFETs 13 provided for 1 are commonly connected by a read gate control line L1. This read gate control line L1
Is a vertical shift register 1 for reading when reading a signal.
One of them is selected by 4. The drains of the read MOSFETs 13 provided for the photodiodes 11 arranged in the Y direction are commonly connected by a read line L2. Each of these read lines L2 has a read line selection MOSFE.
T15 is provided, and these read line selection MOSFETs 15 are read horizontal shift registers 16
Controls the gate. That is, the read horizontal shift register 16 causes the video line VL
The read line L2 connected to is selected.
【0014】読み出し用垂直シフトレジスタ14によっ
て選択された読み出しゲート制御ラインL1には、信号
読み出し用MOSFET13のゲート電圧が印加され
る。また、読み出し用水平シフトレジスタ16によって
選択された読み出しライン選択用MOSFET15のゲ
ートには電圧が印加され、この読み出しライン選択用M
OSFET15に接続された読み出しラインL2はビデ
オラインVLに接続される。従って、読み出し用垂直シ
フトレジスタ14によって選択された読み出しゲート制
御ラインL1および読み出し用水平シフトレジスタ16
によって選択された読み出しラインL2の交差位置に配
置された信号読み出し用MOSFET13はオンし、こ
の交差位置に配置されたフォトダイオード11に生成し
た電荷は読み出しラインL2を経てビデオラインVLに
導かれ、読み出しアンプ17によって増幅出力される。The gate voltage of the signal reading MOSFET 13 is applied to the reading gate control line L1 selected by the reading vertical shift register 14. Further, a voltage is applied to the gate of the read line selection MOSFET 15 selected by the read horizontal shift register 16, and the read line selection MOSFET 15 is supplied with a voltage.
The read line L2 connected to the OSFET 15 is connected to the video line VL. Therefore, the read gate control line L1 selected by the read vertical shift register 14 and the read horizontal shift register 16 are selected.
The signal reading MOSFET 13 arranged at the crossing position of the read line L2 selected by is turned on, and the charges generated in the photodiode 11 arranged at this crossing position are guided to the video line VL via the read line L2 and read. It is amplified and output by the amplifier 17.
【0015】また、X方向に配列された各フォトダイオ
ード11に対して設けられた各リセット用MOSFET
12のゲートは、リセットゲート制御ラインL3に共通
に接続されている。このリセットゲート制御ラインL3
は、リセット時にリセット用垂直シフトレジスタ18に
よってその中の1本が選択される。また、Y方向に配列
された各フォトダイオード11に対して設けられた各リ
セット用MOSFET12のドレインは、リセットライ
ンL4によって共通に接続されている。これら各リセッ
トラインL4にはリセットライン選択用MOSFET1
9が設けられており、これらリセットライン選択用MO
SFET19はリセット用水平シフトレジスタ20によ
ってそのゲートが制御される。つまり、このリセット用
水平シフトレジスタ20により、リセット信号線RSL
に接続するリセットラインL4が選択される。Each reset MOSFET provided for each photodiode 11 arranged in the X direction.
The gates of 12 are commonly connected to the reset gate control line L3. This reset gate control line L3
At the time of resetting, one of them is selected by the reset vertical shift register 18. Further, the drains of the reset MOSFETs 12 provided for the photodiodes 11 arranged in the Y direction are commonly connected by a reset line L4. Each reset line L4 has a reset line selection MOSFET 1
9 is provided for these reset line selection MOs.
The gate of the SFET 19 is controlled by the reset horizontal shift register 20. That is, the reset horizontal shift register 20 causes the reset signal line RSL
The reset line L4 connected to is selected.
【0016】リセット用垂直シフトレジスタ18によっ
て選択されたリセットゲート制御ラインL3にはリセッ
ト用MOSFET12のゲート電圧が印加される。ま
た、リセット用水平シフトレジスタ20によって選択さ
れたリセットライン選択用MOSFET19のゲートに
は電圧が印加され、このリセットライン選択用MOSF
ET19に接続されたリセットラインL4はリセット信
号線RSLに接続される。このため、リセット用垂直シ
フトレジスタ18によって選択されたリセットゲート制
御ラインL3およびリセット用水平シフトレジスタ20
によって選択されたリセットラインL4の交差位置に配
置されたリセット用MOSFET12はオンする。従っ
て、この交差位置に配置されたフォトダイオード11が
信号読み出し時に放電した電荷量に相当する電荷が、リ
セット信号線RSLからリセットラインL4を介してこ
のフォトダイオード11に充電され、フォトダイオード
11はリセット用電源21によってリセットされる。The gate voltage of the reset MOSFET 12 is applied to the reset gate control line L3 selected by the reset vertical shift register 18. In addition, a voltage is applied to the gate of the reset line selection MOSFET 19 selected by the reset horizontal shift register 20, and the reset line selection MOSF
The reset line L4 connected to ET19 is connected to the reset signal line RSL. Therefore, the reset gate control line L3 selected by the reset vertical shift register 18 and the reset horizontal shift register 20 are selected.
The reset MOSFET 12 arranged at the intersection of the reset line L4 selected by is turned on. Therefore, the photodiode 11 arranged at this intersection position is charged with electric charges corresponding to the amount of electric charge discharged at the time of signal reading, from the reset signal line RSL to the photodiode 11 via the reset line L4, and the photodiode 11 is reset. It is reset by the power source 21.
【0017】このような構成における各部信号のタイミ
ングチャートは図2に示される。同図(a)〜(c)は
リセット用垂直シフトレジスタ18から各リセットゲー
ト制御ラインL3へ出力される電圧パルス信号ΦVRES1
〜ΦVRES3 、同図(d),(e)は読み出し用垂直シフ
トレジスタ14から各読み出しゲート制御ラインL1へ
出力される電圧パルス信号ΦVRO1,ΦVRO2、同図(f)
〜(h)はリセット用水平シフトレジスタ20から各リ
セットラインL4に接続された各リセットライン選択用
MOSFET19へ出力される電圧パルス信号ΦHRES1
〜ΦHRES3 、同図(i)〜(k)は読み出し用水平シフ
トレジスタ16から各読み出しラインL2に接続された
各読み出しライン選択用MOSFET15へ出力される
電圧パルス信号ΦHRO1〜ΦHRO3を示している。なお、こ
れら各分図の時間軸は同一の時間目盛によって表わされ
ているものとする。FIG. 2 shows a timing chart of signals at various parts in such a configuration. FIGS. 9A to 9C show voltage pulse signals ΦVRES1 output from the reset vertical shift register 18 to each reset gate control line L3.
~ ΦVRES3, (d) and (e) are voltage pulse signals ΦVRO1, ΦVRO2 output from the read vertical shift register 14 to each read gate control line L1, and (f) in the same figure.
(H) is a voltage pulse signal ΦHRES1 output from the reset horizontal shift register 20 to each reset line selection MOSFET 19 connected to each reset line L4.
.About..PHI.HRES3 and (i) to (k) of FIG. 5 show voltage pulse signals .PHI.HRO1 to .PHI.HRO3 output from the read horizontal shift register 16 to the read line selection MOSFETs 15 connected to the read lines L2. In addition, the time axis of each of these diagrams is represented by the same time scale.
【0018】時間t1では、同図(a)に示されるよう
に、図1において最上段に位置する1行目のリセットゲ
ート制御ラインL3へハイレベルの電圧パルス信号ΦVR
ES1が出力されており、また、図2(f)に示されるよ
うに、図1において最も左に位置する1列目のリセット
ラインL4に接続されたリセットライン選択用MOSF
ETF19へハイレベルの電圧パルス信号ΦHRES1が出
力されている。このため、時間t1では座標(1,1)
に位置するフォトダイオード11に対して設けられたリ
セット用MOSFET12がオンし、このフォトダイオ
ード11からリセットラインL4およびリセット信号線
RSLを介してリセット用電源21への経路が形成さ
れ、フォトダイオード11はリセット用電源21によっ
てリセットされる。また、この時間t1では、同図
(i)に示されるように、1列目の読み出しラインL2
に接続された読み出しライン選択用MOSFET15へ
ハイレベルの電圧パルス信号ΦHRO1が出力されている。
しかし、読み出し用垂直シフトレジスタ14からはパル
スが出力されていないため、フォトダイオード11から
読み出しアンプ17への経路は形成されない。従って、
フォトダイオード11からの信号電荷の読み出しは行わ
れない。At time t1, as shown in FIG. 1A, a high-level voltage pulse signal ΦVR is applied to the reset gate control line L3 in the first row located at the uppermost stage in FIG.
ES1 is output, and as shown in FIG. 2 (f), the reset line selection MOSF connected to the reset line L4 in the first column located on the leftmost side in FIG.
The high-level voltage pulse signal ΦHRES1 is output to the ETF 19. Therefore, at time t1, the coordinates (1,1)
The reset MOSFET 12 provided for the photodiode 11 located at is turned on, and a path is formed from the photodiode 11 to the reset power supply 21 via the reset line L4 and the reset signal line RSL. It is reset by the reset power supply 21. Further, at this time t1, as shown in (i) of the figure, the read line L2 of the first column is
The high-level voltage pulse signal ΦHRO1 is output to the readout line selection MOSFET 15 connected to.
However, since no pulse is output from the read vertical shift register 14, a path from the photodiode 11 to the read amplifier 17 is not formed. Therefore,
The signal charge is not read from the photodiode 11.
【0019】時間t2では、時間t1と同様に、リセッ
トゲート制御ラインL3へ出力される電圧パルス信号Φ
VRES1 はハイレベルのままで変わらないが、同図(g)
に示されるように、2列目のリセットラインL4に接続
されたリセットライン選択用MOSFET19へハイレ
ベルの電圧パルス信号ΦHRES2 が出力される。このた
め、時間t2では座標(1,2)に位置するフォトダイ
オード11に対して設けられたリセット用MOSFET
12がオンし、この座標(1,2)に位置するフォトダ
イオード11がリセット用電源21によってリセットさ
れる。また、この時間t2では、同図(j)に示される
ように、2列目の読み出しラインL2に接続された読み
出しライン選択用MOSFET15へハイレベルの電圧
パルス信号ΦHRO2が出力される。しかし、時間t2で
は、時間t1と同様に、読み出し用垂直シフトレジスタ
14からはパルスが出力されていないため、信号電荷の
読み出しは行われない。At time t2, as at time t1, the voltage pulse signal Φ output to the reset gate control line L3 is output.
VRES1 remains at high level but does not change, but the same figure (g)
As shown in, the high level voltage pulse signal ΦHRES2 is output to the reset line selecting MOSFET 19 connected to the reset line L4 in the second column. Therefore, at time t2, the reset MOSFET provided for the photodiode 11 located at the coordinate (1, 2)
12 is turned on, and the photodiode 11 located at this coordinate (1, 2) is reset by the reset power supply 21. Further, at this time t2, as shown in FIG. 7J, the high-level voltage pulse signal ΦHRO2 is output to the read line selection MOSFET 15 connected to the read line L2 in the second column. However, at time t2, as with time t1, since no pulse is output from the read vertical shift register 14, the signal charge is not read.
【0020】時間t3ではこれと同様に1行n列目の座
標(1,n)に位置するフォトダイオード11が同図
(h)に示される電圧パルス信号ΦHRESn によってリセ
ットされ、読み出し処理は行われない。終には、1行目
に位置する各フォトダイオード11がリセットされるこ
とになる。なお、時間t4はブランク期間である。At time t3, similarly, the photodiode 11 located at the coordinate (1, n) on the first row and the n-th column is reset by the voltage pulse signal ΦHRESn shown in FIG. Absent. At the end, each photodiode 11 located in the first row is reset. The time t4 is a blank period.
【0021】次に、時間t5では、リセット用垂直シフ
トレジスタ18から出力されていた電圧パルス信号ΦVR
ES1 は立ち下がり、同図(b)に示される電圧パルス信
号ΦVRES2 が立ち上がる。また、この時、リセット用水
平シフトレジスタ20からは同図(f)に示される電圧
パルス信号ΦHRES1 が出力される。このため、電圧パル
ス信号ΦVRES2 により2行目のリセットゲート制御ライ
ンL3の電位が立上がり、電圧パルス信号ΦHRES1 によ
り1列目のリセットラインL4がリセット信号線RSL
に接続される。従って、2行1列目の座標(2,1)に
位置するフォトダイオード11に対して設けられたリセ
ット用MOSFET12がオンし、このフォトダイオー
ド11がリセット用電源21によってリセットされる。
また、この時間t5では、読み出し用垂直シフトレジス
タ14から1行目の読み出しゲート制御ラインL1へ同
図(d)に示されるハイレベルの電圧パルス信号ΦVRO1
が出力されている。また、読み出し用水平シフトレジス
タ16から同図(i)に示される電圧パルス信号ΦHRO1
が出力され、1列目の読み出しラインL2がビデオライ
ンVLに接続される。このため、座標(1,1)に位置
するフォトダイオード11に対して設けられた読み出し
用MOSFET13がオンする。従って、このフォトダ
イオード11は1列目の読み出しラインL2およびビデ
オラインVLを介して読み出しアンプ17につながり、
座標(1,1)に位置するフォトダイオード11に蓄積
された電荷が読み出される。Next, at time t5, the voltage pulse signal ΦVR output from the reset vertical shift register 18 is output.
ES1 falls, and the voltage pulse signal ΦVRES2 shown in FIG. At this time, the reset horizontal shift register 20 outputs the voltage pulse signal ΦHRES1 shown in FIG. Therefore, the voltage pulse signal ΦVRES2 raises the potential of the reset gate control line L3 in the second row, and the voltage pulse signal ΦHRES1 causes the reset line L4 in the first column to reset signal line RSL.
Connected to. Therefore, the reset MOSFET 12 provided for the photodiode 11 located at the coordinate (2, 1) in the second row and the first column is turned on, and the photodiode 11 is reset by the reset power supply 21.
At this time t5, the high-level voltage pulse signal ΦVRO1 shown in FIG. 7D is transferred from the read vertical shift register 14 to the read gate control line L1 of the first row.
Is being output. In addition, the voltage pulse signal ΦHRO1 shown in FIG.
Is output, and the read line L2 in the first column is connected to the video line VL. Therefore, the readout MOSFET 13 provided for the photodiode 11 located at the coordinate (1,1) is turned on. Therefore, the photodiode 11 is connected to the read amplifier 17 via the read line L2 of the first column and the video line VL,
The charges accumulated in the photodiode 11 located at the coordinates (1,1) are read.
【0022】この結果、座標(1,1)に位置するフォ
トダイオード11は時間t1でリセットされ、時間t5
で信号読み出しされることになり、光電流積分時間は
(t5−t1)になる。従って、この光電流積分時間
は、1行目水平方向に位置する各フォトダイオード11
を走査する水平1スキャン時間に相当する時間になる。As a result, the photodiode 11 located at the coordinate (1,1) is reset at time t1 and at time t5.
Then, the signal is read out, and the photocurrent integration time becomes (t5-t1). Therefore, this photocurrent integration time is determined by the photodiodes 11 located in the first row in the horizontal direction.
Is a time corresponding to one horizontal scan time for scanning.
【0023】時間t6では、時間t5と同様に、リセッ
ト用水平シフトレジスタ20から2列目のリセットライ
ンL4に接続されたリセットライン選択用MOSFET
19へ同図(g)に示されるハイレベルの電圧パルス信
号ΦHRES2が出力される。この時間t6においても2行
目のリセットゲート制御ラインL3の電位は立ち上がっ
た状態にあるため、座標(2,2)に位置するフォトダ
イオード11がリセット信号線RSLを介してリセット
される。また、この時間t6では、読み出し用水平シフ
トレジスタ16から同図(j)に示される電圧パルス信
号ΦHRO2が出力され、2列目の読み出しラインL2がビ
デオラインVLに接続される。1行目の読み出しゲート
制御ラインL1の電位は立ち上がっているため、この時
間t6においては、時間t5と同様に、座標(1,2)
に位置するフォトダイオード11に蓄積された電荷が読
み出される。At time t6, as at time t5, the reset line selecting MOSFET connected from the reset horizontal shift register 20 to the reset line L4 in the second column is used.
The high-level voltage pulse signal ΦHRES2 shown in FIG. Even at this time t6, the potential of the reset gate control line L3 in the second row is still rising, so that the photodiode 11 located at the coordinates (2, 2) is reset via the reset signal line RSL. Further, at the time t6, the read horizontal shift register 16 outputs the voltage pulse signal ΦHRO2 shown in FIG. 9 (j), and the read line L2 in the second column is connected to the video line VL. Since the potential of the read gate control line L1 in the first row has risen, at time t6, as at time t5, the coordinates (1, 2) are set.
The charges accumulated in the photodiode 11 located at are read out.
【0024】時間t7でもこれと同様に座標(2,n)
に位置するフォトダイオード11がリセット用電源21
によってリセットされ、座標(1,n)に位置するフォ
トダイオード11が読み出しアンプ17によって読み出
される。終には、2行目のフォトダイオード11のリセ
ットと、1行目のフォトダイオード11の信号読み出し
とが終了する。Similarly at time t7, the coordinates (2, n)
The photodiode 11 located at the reset power source 21
Then, the photodiode 11 located at the coordinates (1, n) is read by the read amplifier 17. At the end, the resetting of the photodiodes 11 in the second row and the signal reading of the photodiodes 11 in the first row are completed.
【0025】以下、時間t9以降においても、これと同
様に、3行目各画素のリセット処理と2行目各画素の読
み出し処理とが行われ、終には、全画素についてのリセ
ット処理、信号読み出し処理が行われることになる。Thereafter, after time t9, similarly, the reset processing for each pixel on the third row and the read processing for each pixel on the second row are performed, and finally, the reset processing for all pixels and the signal are performed. The reading process will be performed.
【0026】このような第1の実施例によれば、1画素
当たりについてのリセットから読み出しまでに要する時
間、つまり、光電流積分時間は、リセット用垂直シフト
レジスタ18の1行当たりの1スキャン時間になる。こ
のため、本実施例による固体撮像装置における光電流積
分時間は、全画素の信号読み出し時間より長くなる従来
の固体撮像装置に比較し、格段に短くなる。According to the first embodiment as described above, the time required for resetting and reading out per pixel, that is, the photocurrent integration time is one scan time per row of the reset vertical shift register 18. become. Therefore, the photocurrent integration time in the solid-state imaging device according to the present embodiment is significantly shorter than that of the conventional solid-state imaging device in which the signal read time of all pixels is longer.
【0027】なお、上記実施例の説明においては光電流
積分時間をリセット用垂直シフトレジスタ18の水平1
スキャン時間として説明したが、これに限定されるもの
ではない。例えば、図3のタイミングチャートを用いて
これを次のように説明することが出来る。なお、同図は
図2と同一または相当する部分については図2と同一の
符号を用いて描かれており、その説明は省略する。これ
ら各図の相違点は、図3のタイミングにおいては、読み
出し用垂直シフトレジスタ14の各出力パルスΦVRO が
リセット用垂直シフトレジスタ18の各出力パルスΦVR
ESから水平2スキャン時間分だけ遅れている点である。
すなわち、1行目の各画素についてリセットが行われて
からこの1行目の各画素について読み出しが行われるま
での時間は、垂直シフトレジスタ18の水平1スキャン
時間ではなく、この2倍の水平2スキャン時間になって
いる。例えば、座標(1,1)に位置するフォトダイオ
ード11に着目すると、このフォトダイオード11は時
間t1でリセットされ、時間t9で信号読み出しされて
いる。従って、リセット・読み出し間の時間間隔、つま
り、光電流積分時間は上記のように水平2スキャン時間
に相当する時間になり、光電流積分時間は上記実施例の
場合に比較して2倍に設定されたことになる。In the above description of the embodiment, the photocurrent integration time is reset to the horizontal 1 of the vertical shift register 18 for resetting.
Although the scan time has been described, the scan time is not limited to this. For example, this can be explained as follows using the timing chart of FIG. In the figure, the same or corresponding portions as those in FIG. 2 are depicted by the same reference numerals as those in FIG. 2, and the description thereof will be omitted. The difference between these figures is that at the timing of FIG. 3, each output pulse ΦVRO of the read vertical shift register 14 is changed to each output pulse ΦVR of the reset vertical shift register 18.
The point is that it is delayed by two horizontal scan times from ES.
That is, the time from the reset of each pixel in the first row to the reading of each pixel in the first row is not the horizontal 1 scan time of the vertical shift register 18 but double the horizontal 2 scan times. The scan time has come. For example, focusing on the photodiode 11 located at the coordinates (1, 1), the photodiode 11 is reset at time t1 and the signal is read at time t9. Therefore, the time interval between resetting and reading, that is, the photocurrent integration time becomes the time corresponding to the two horizontal scan times as described above, and the photocurrent integration time is set to twice as long as that in the above embodiment. It was done.
【0028】さらに、積分時間を長く設定したい場合に
は、1行目の各画素についてのリセットを行ってから1
行目の信号読み出しを行うまでの時間をさらに長くすれ
ばよい。例えば、リセット用垂直シフトレジスタ18の
水平1スキャン時間をTV とすれば、フォトダイオード
11の光電流積分時間を5TV に設定したい場合には、
1行目の各画素についてのリセットを行ってから1行目
の各画素についての読み出しにかかるまでに水平5スキ
ャンの時間間隔を置けばよいことになる。このように上
記の第1実施例によれば、光電流積分時間は、時間TV
の整数倍という制約があるものの、リセット処理から読
み出し処理までの時間を変えるだけで任意に設定するこ
とが可能になる。Further, when it is desired to set the integration time to be long, it is set to 1 after resetting each pixel in the first row.
It suffices to further lengthen the time until the signal reading of the row is performed. For example, if the horizontal one scan time of the reset vertical shift register 18 is T V, and if the photocurrent integration time of the photodiode 11 is to be set to 5 T V ,
It suffices to set a time interval of 5 horizontal scans after resetting each pixel on the first row and before reading each pixel on the first row. Thus, according to the first embodiment described above, the photocurrent integration time is equal to the time T V
Although there is a constraint that it is an integer multiple of, it is possible to set it arbitrarily by changing the time from reset processing to read processing.
【0029】次に、本発明の第2の実施例によるMOS
型固体撮像装置について説明する。この第2の実施例に
よる固体撮像装置の構成は図1に示される構成と同様で
あるが、リセット用垂直,水平シフトレジスタ18,2
0、並びに読み出し用垂直,水平シフトレジスタ14,
16から出力される各パルス信号のタイミングが図4に
示されるように異なっている。なお、同図において図2
と同一または相当する部分については同符号を用いてそ
の説明は省略する。すなわち、第1の実施例における固
体撮像装置においては、図2(a)〜(e)に示される
ように、リセット用垂直シフトレジスタ18から出力さ
れるパルス信号ΦVRES、読み出し用垂直シフトレジスタ
14から出力されるパルス信号ΦVRO の各立上がり,立
ち下がりタイミングは同じであった。しかし、図4
(a)〜(e)のタイミングチャートに示される本実施
例においては、これら各パルス信号ΦVRES,ΦVRO の立
上がり,立ち下がりタイミングは異なっている。また、
第1の実施例における固体撮像装置においては、図2
(f)〜(h)に示されるようにリセット用水平シフト
レジスタ20から出力されるパルス信号ΦHRESと、読み
出し用水平シフトレジスタ16から出力されるパルス信
号ΦHRO との各生成タイミングは同じであった。しか
し、図4(f)〜(j)のタイミングチャートに示され
る本実施例においては、各パルス信号ΦHRES,ΦHRO の
生成タイミングは異なっている。このようなパルス生成
タイミングで行われる本実施例における各画素の走査は
以下のように行われる。Next, a MOS according to a second embodiment of the present invention
The solid-state imaging device will be described. The configuration of the solid-state image pickup device according to the second embodiment is similar to that shown in FIG. 1, but the reset vertical and horizontal shift registers 18, 2 are reset.
0, and vertical and horizontal shift registers 14 for reading,
The timing of each pulse signal output from 16 is different as shown in FIG. In addition, in FIG.
The same or corresponding parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. That is, in the solid-state imaging device according to the first embodiment, as shown in FIGS. 2A to 2E, the pulse signal ΦVRES output from the reset vertical shift register 18 and the read vertical shift register 14 are output. The rising and falling timings of the output pulse signal ΦVRO were the same. However, FIG.
In this embodiment shown in the timing charts (a) to (e), the rising and falling timings of these pulse signals ΦVRES and ΦVRO are different. Also,
In the solid-state imaging device according to the first embodiment, as shown in FIG.
As shown in (f) to (h), the generation timings of the pulse signal ΦHRES output from the reset horizontal shift register 20 and the pulse signal ΦHRO output from the read horizontal shift register 16 were the same. .. However, in the present embodiment shown in the timing charts of FIGS. 4F to 4J, the generation timings of the pulse signals ΦHRES and ΦHRO are different. The scanning of each pixel in this embodiment performed at such pulse generation timing is performed as follows.
【0030】まず、時間t1で、同図(a)に示される
パルス信号ΦVRES1 および同図(f)に示されるパルス
信号ΦHRES1 により、座標(1,1)にあるフォトダイ
オード11のリセットが行われる。次に、時間t2で
は、同図(a)に示されるパルス信号ΦVRES1 の電位が
立ち上がったままの状態で、同図(g)に示されるパル
ス信号ΦHRES2 が出力されることにより、座標(1,
2)にあるフォトダイオード11のリセットが行われ
る。時間t3では、同図(h)に示されるパルス信号Φ
HRES3 が出力されることにより、座標(1,3)にある
フォトダイオード11のリセットが行われる。時間t4
では、同図(i)に示されるパルス信号ΦHRES4 が出力
されることにより、座標(1,4)にあるフォトダイオ
ード11のリセットが行われる。また、時間t3,t4
では、同図(k),(l)に示されるように読み出し用
水平シフトレジスタ16からパルス信号ΦHRO1,ΦHRO2
が出力されるが、読み出し用垂直シフトレジスタ14か
らパルスが出力されないため、信号読み出し処理は実行
されない。時間t5でリセット用水平シフトレジスタ2
0からパルス信号ΦHRESn が出力され、座標(1,n)
に位置するフォトダイオード11がリセットされる。こ
の結果、1行目の各画素についてのリセット動作が終了
する。First, at time t1, the photodiode 11 at the coordinates (1, 1) is reset by the pulse signal ΦVRES1 shown in FIG. 9A and the pulse signal ΦHRES1 shown in FIG. . Next, at time t2, the pulse signal ΦHRES2 shown in FIG. 9G is output while the potential of the pulse signal ΦVRES1 shown in FIG.
The photodiode 11 in 2) is reset. At time t3, the pulse signal Φ shown in FIG.
The output of HRES3 resets the photodiode 11 at the coordinates (1, 3). Time t4
Then, by outputting the pulse signal ΦHRES4 shown in (i) of the figure, the photodiode 11 at the coordinates (1, 4) is reset. Also, at times t3 and t4
Then, as shown in (k) and (l) of the same figure, the pulse signals ΦHRO1 and ΦHRO2 are read from the read horizontal shift register 16.
Is output, but a pulse is not output from the read vertical shift register 14, so the signal read processing is not executed. Horizontal shift register 2 for reset at time t5
The pulse signal ΦHRESn is output from 0, and the coordinates (1, n)
The photodiode 11 located at is reset. As a result, the reset operation for each pixel in the first row ends.
【0031】時間t6ではリセット回路からみればブラ
ンク期間であるが、読み出し回路からみればn列目のビ
デオラインVLを選択することになる。At time t6, the blank period is seen from the reset circuit, but the nth column video line VL is selected from the read circuit.
【0032】次に、時間t7で、同図(b)に示される
パルス信号ΦVRES2 が立上がり、2行目のリセットゲー
ト制御ラインL3の電位が上り、同図(f)に示される
パルス信号ΦHRES1 が出力されることによって、1列目
のリセットラインL4がリセット信号線RSLに接続さ
れる。従って、座標(2,1)にあるフォトダイオード
11がリセットされ、2行目の各画素についてのリセッ
トが開始される。なお、この時間t7では読み出し回路
からみればブランク期間である。次に、時間t8では、
同図(b)に示されるパルス信号ΦVRES2 の電位が立ち
上がったままの状態で、同図(d)に示されるパルス信
号ΦVRO1が立ち上がる。同図(g)に示されるパルス信
号ΦHRES2 が出力されることにより、座標(2,2)に
あるフォトダイオード11のリセットが行われる。次
に、時間t9になると、読み出し用水平シフトレジスタ
16から同図(k)に示されるパルス信号ΦHRO1が出力
される。読み出し用垂直シフトレジスタ14から出力さ
れるパルス信号ΦVRO1は立ち上がっているため、座標
(1,1)にあるフォトダイオード11についての信号
読み出しが行われる。また、座標(2,3)に位置する
フォトダイオード11はリセットされる。時間t10で
はこれと同様に座標(1,2)にあるフォトダイオード
11の信号読み出しと、座標(2,4)に位置するフォ
トダイオード11のリセットが行われる。以下、同様に
各行単位の画素について、リセット処理と読み出し処理
とが順次時系列で行われる。Next, at time t7, the pulse signal ΦVRES2 shown in FIG. 9B rises, the potential of the reset gate control line L3 in the second row rises, and the pulse signal ΦHRES1 shown in FIG. By being output, the reset line L4 in the first column is connected to the reset signal line RSL. Therefore, the photodiode 11 at the coordinates (2, 1) is reset, and reset for each pixel in the second row is started. The time t7 is a blank period as seen from the reading circuit. Next, at time t8,
While the potential of the pulse signal ΦVRES2 shown in (b) of the figure remains rising, the pulse signal ΦVRO1 shown in (d) of the figure rises. By outputting the pulse signal ΦHRES2 shown in FIG. 7G, the photodiode 11 at the coordinates (2, 2) is reset. Next, at time t9, the read horizontal shift register 16 outputs the pulse signal ΦHRO1 shown in FIG. Since the pulse signal ΦVRO1 output from the reading vertical shift register 14 has risen, signal reading is performed for the photodiode 11 at the coordinates (1, 1). Further, the photodiode 11 located at the coordinates (2, 3) is reset. At time t10, similarly, the signal reading of the photodiode 11 located at the coordinates (1, 2) and the resetting of the photodiode 11 located at the coordinates (2, 4) are performed. Hereinafter, similarly, the reset process and the read process are sequentially performed in time series for the pixels in each row unit.
【0033】すなわち、この第2の実施例によれば、座
標(1,1)にあるフォトダイオード11の光信号蓄積
時間は、時間t1〜t9までの時間に相当する。この時
間は、リセット用垂直シフトレジスタ18に対する読み
出し用垂直シフトレジスタ14の各立上がり時間の遅延
時間に相当している。つまり、この第2の実施例におい
ては、リセット用垂直シフトレジスタ18と読み出し用
垂直シフトレジスタ14とから出力される各パルス信号
ΦVRESおよびΦVRO が同時に立ち上がらないという条件
の下で、光電流積分時間をリセット用垂直シフトレジス
タ18の水平1スキャン時間以上の任意の時間に設定す
ることが可能である。従って、この第2の実施例による
固体撮像装置によれば、光電流積分時間は上記の第1実
施例のようにリセット用垂直シフトレジスタ18の1ス
キャン時間の整数倍に制約されなくなり、任意の時間に
設定することが可能になる。That is, according to the second embodiment, the optical signal accumulation time of the photodiode 11 at the coordinate (1,1) corresponds to the time from t1 to t9. This time corresponds to the delay time of each rising time of the read vertical shift register 14 with respect to the reset vertical shift register 18. That is, in the second embodiment, the photocurrent integration time is set under the condition that the pulse signals ΦVRES and ΦVRO output from the reset vertical shift register 18 and the read vertical shift register 14 do not rise at the same time. It can be set to any time longer than one horizontal scan time of the reset vertical shift register 18. Therefore, according to the solid-state image pickup device of the second embodiment, the photocurrent integration time is not restricted to an integral multiple of one scan time of the reset vertical shift register 18 as in the first embodiment, and the photocurrent integration time is arbitrary. It is possible to set the time.
【0034】次に、本発明の第3の実施例によるMOS
型固体撮像装置について説明する。この第3の実施例に
よる固体撮像装置の構成は図1に示される構成と同様で
あるが、リセット用垂直,水平シフトレジスタ18,2
0、並びに読み出し用垂直,水平シフトレジスタ14,
16から出力される各パルス信号のタイミングが図5に
示されるように異なっている。同図(a)〜(c)はリ
セット用垂直シフトレジスタ18から出力される電圧パ
ルス信号ΦVRES1 〜ΦVRES3 、同図(d)〜(f)は読
み出し用垂直シフトレジスタ14から出力される電圧パ
ルス信号ΦVRO1〜ΦVRO3、同図(g)は座標(1,1)
に位置するフォトダイオード11の端子間電圧を表して
おり、これら各分図の時間軸は同一の時間目盛によって
表わされているものとする。また、リセット用水平シフ
トレジスタ20から出力される各電圧パルス信号ΦHRES
は同図(a)〜(c)の各電圧パルス信号ΦVRES1 〜Φ
VRES3 のハイレベル期間に生成され、また、読み出し用
水平シフトレジスタ16から出力される電圧パルス信号
ΦHRO は同図(d)〜(f)の各電圧パルス信号ΦVRO1
〜ΦVRO3のハイレベル期間に生成されのであるが、同図
においては省略している。Next, a MOS according to a third embodiment of the present invention
The solid-state imaging device will be described. The configuration of the solid-state image pickup device according to the third embodiment is similar to that shown in FIG. 1, except that reset vertical and horizontal shift registers 18, 2 are provided.
0, and vertical and horizontal shift registers 14 for reading,
The timing of each pulse signal output from 16 differs as shown in FIG. 7A to 7C are voltage pulse signals ΦVRES1 to ΦVRES3 output from the reset vertical shift register 18, and FIGS. 8D to 8F are voltage pulse signals output from the read vertical shift register 14. ΦVRO1 to ΦVRO3, the figure (g) shows coordinates (1, 1)
Represents the voltage between the terminals of the photodiode 11 located at, and the time axis of each of these diagrams is represented by the same time scale. Further, each voltage pulse signal ΦHRES output from the reset horizontal shift register 20
Are the voltage pulse signals ΦVRES1 to Φ shown in FIGS.
The voltage pulse signal ΦHRO generated in the high level period of VRES3 and output from the read horizontal shift register 16 is the voltage pulse signal ΦVRO1 shown in FIGS.
Although it is generated during the high level period of ~ ΦVRO3, it is omitted in the figure.
【0035】この第3の実施例による固体撮像装置が前
述の第1の実施例と異なる点は、1枚の2次元画像を読
み出す間に各画素のリセットを1回ではなく、数回繰り
返す点である。以下このリセット方式をマルチリセット
方式と呼ぶ。この第3の実施例によれば次の効果が得ら
れる。つまり、1画面を読み出す時間以下の光信号積分
時間が求められるほど強い光が装置に入射している場
合、全画素について1回走査するごとに各画素について
1回のリセットしか行われないと、いわゆるブルーミン
グと呼ばれる現象が生じる。このブルーミングは、ある
画素について信号読み出しが行われて次にリセットされ
るまでの時間が長くなると、その間にフォトダイオード
に入射した光によって生成される電荷がフォトダイオー
ドから溢れだし、他のフォトダイオードに流れ出す現象
である。また、溢れ出した電荷がビデオラインVLに流
れ出して生じるスミアといった現象も生じてしまう。し
かし、この第3の実施例によれば、以下に説明するよう
に1画面を読み出す間に各画素について数回リセットが
行われるため、フォトダイオードが飽和する前にリセッ
トが行われる。従って、強い光が照射されても、フォト
ダイオードから電荷が溢れ出すことはなくなり、ブルー
ミングやスミアといった現象が生じなくなる。The solid-state image pickup device according to the third embodiment differs from the first embodiment described above in that the resetting of each pixel is repeated several times instead of once while reading out one two-dimensional image. Is. Hereinafter, this reset method is called a multi-reset method. According to the third embodiment, the following effects can be obtained. In other words, when light that is strong enough to obtain an optical signal integration time that is equal to or less than the time required to read one screen is incident on the device, only one reset is performed for each pixel for each scan of all pixels. A phenomenon called so-called blooming occurs. In this blooming, when the time from when a signal is read out to a pixel is reset until the pixel is reset next, the charge generated by the light that has entered the photodiode during that period overflows from the photodiode, causing it to leak to other photodiodes. This is a phenomenon that begins to flow. In addition, a phenomenon such as smear that occurs when the overflowed charges flow out to the video line VL also occurs. However, according to the third embodiment, as described below, each pixel is reset several times while reading one screen, so that the resetting is performed before the photodiode is saturated. Therefore, even when intense light is irradiated, the electric charge does not overflow from the photodiode, and the phenomenon such as blooming or smear does not occur.
【0036】すなわち、座標(1,1)に位置するフォ
トダイオード11に着目すると、図5(g)に示される
ように、時間t1において、同図(a)に示されるパル
スΦVRES1 およびこのハイレベル期間に生じる図示しな
いパルスΦHRES1 によってこのフォトダイオード11は
リセットされる。この後、このフォトダイオード11に
は入射される光信号によって電荷の蓄積が開始される。
次に、時間t2において、このフォトダイオード11
は、同図(d)に示されるパルス信号ΦVRO1およびこの
ハイレベル期間に生じる図示しないパルスΦHRO1によっ
て信号読み出しが行われ、また、これと同時に読み出し
アンプ17によってプルアップリセットされる。この
後、従来の撮像装置のように座標(1,1)にあるフォ
トダイオード11についてリセットが行われない場合
(シングルリセットの場合)には、強い光入射によって
生じる多量の電荷により、フォトダイオード電位は同図
(g)に示される二点鎖線に沿って下降して行き、終に
は時間t5で電荷が飽和してフォトダイオード11から
溢れ出す。しかし、この第3実施例によるマルチリセッ
ト方式によれば、時間t2で信号読み出しが行われた
後、時間t3,t4,t6においてもこのフォトダイオ
ード11についてリセットが行われる。このため、フォ
トダイオード11の電位が下降しきる以前にその都度リ
セットされ、フォトダイオード11からは電荷が溢れ出
さなくなる。従って、この第3の実施例によれば、上述
したブルーミングやスミアといった現象が生じなくな
り、強い光が照射された場合においても画像を撮像する
ことが可能になる。That is, paying attention to the photodiode 11 located at the coordinates (1, 1), as shown in FIG. 5G, at time t1, the pulse ΦVRES1 shown in FIG. This photodiode 11 is reset by a pulse ΦHRES1 (not shown) generated during the period. After that, accumulation of charges is started by the optical signal incident on the photodiode 11.
Next, at time t2, the photodiode 11
Signal is read by the pulse signal ΦVRO1 shown in FIG. 6D and the pulse ΦHRO1 (not shown) generated during this high level period, and at the same time, the read amplifier 17 pulls up and resets. After that, when the photodiode 11 at the coordinates (1,1) is not reset (single reset) as in the conventional image pickup apparatus, a large amount of electric charge generated by strong light incidence causes the photodiode potential. Goes down along the chain double-dashed line shown in FIG. 9G, and finally the electric charge is saturated at time t5 and overflows from the photodiode 11. However, according to the multi-reset method according to the third embodiment, after the signal is read at time t2, the photodiode 11 is reset at times t3, t4, and t6. Therefore, the potential of the photodiode 11 is reset each time before the potential of the photodiode 11 is completely lowered, and the electric charge does not overflow from the photodiode 11. Therefore, according to the third embodiment, the phenomenon such as blooming and smear described above does not occur, and it is possible to capture an image even when strong light is emitted.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
受光素子についての信号読み出しは読み出し行選択回
路,読み出し列選択回路および信号読み出し回路によっ
てなされ、各受光素子についての信号リセットはリセッ
ト行選択回路、リセット列選択回路および信号リセット
回路によってなされる。従って、信号読み出しと信号リ
セットとは別個独立の回路によって行われる。このた
め、各画素の信号電荷蓄積時間を全画素の読み出しに要
する時間よりも短くすることが出来、しかも、強い光信
号が照射されても各画素が飽和することなく撮像を行う
ことが可能になる。As described above, according to the present invention, the signal reading for each light receiving element is performed by the read row selecting circuit, the reading column selecting circuit and the signal reading circuit, and the signal reset for each light receiving element is the reset row. It is performed by a selection circuit, a reset column selection circuit, and a signal reset circuit. Therefore, the signal reading and the signal resetting are performed by separate and independent circuits. Therefore, the signal charge accumulation time of each pixel can be made shorter than the time required to read out all the pixels, and furthermore, it is possible to perform imaging without saturating each pixel even when a strong optical signal is emitted. Become.
【図1】本発明の第1の実施例によるMOS型固体撮像
装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a MOS solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1の実施例による固体撮像装置における各部
信号のタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart of signals of respective parts in the solid-state imaging device according to the first embodiment.
【図3】第1の実施例を変形した固体撮像装置における
各部信号のタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart of signals of respective parts in the solid-state imaging device obtained by modifying the first embodiment.
【図4】本発明の第2の実施例による固体撮像装置にお
ける各部信号のタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart of signals of respective parts in the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3の実施例による固体撮像装置にお
ける各部信号のタイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart of signals of respective parts in the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention.
【図6】従来の固体撮像装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional solid-state imaging device.
【図7】従来の固体撮像装置における各部信号のタイミ
ングチャートである。FIG. 7 is a timing chart of signals of respective parts in the conventional solid-state imaging device.
11…フォトダイオード、12…リセット用MOSFE
T、13…読み出し用MOSFET、14…読みだし用
垂直シフトレジスタ、15…読み出しライン選択用MO
SFET、16…読みだし用水平シフトレジスタ、17
…読み出しアンプ、18…リセット用垂直シフトレジス
タ、19…リセットライン選択用MOSFET、20…
リセット用水平シフトレジスタ、21…リセット用電
源。11 ... Photodiode, 12 ... Reset MOSFE
T, 13 ... MOSFET for reading, 14 ... Vertical shift register for reading, 15 ... MO for reading line selection
SFET, 16 ... Horizontal shift register for reading, 17
... reading amplifier, 18 ... reset vertical shift register, 19 ... reset line selecting MOSFET, 20 ...
Reset horizontal shift register, 21 ... Reset power supply.
Claims (2)
に配列された複数個の受光素子と、これら各受光素子に
対する電荷の流れを断続する前記各受光素子ごとに設け
られた第1および第2の各切り換え素子と、 これら各第1の切り換え素子のうち行方向に配列された
第1の切り換え素子群を信号読み出しのために選択する
読み出し行選択回路と、前記各第1の切り換え素子のう
ち列方向に配列された第1の切り換え素子群を信号読み
出しのために選択する読み出し列選択回路と、これら読
み出し行選択回路および読み出し列選択回路によって選
択された1個の第1の切り換え素子に対応した受光素子
に生成した電荷量を読み出す信号読み出し回路と、 前記各第2の切り換え素子のうち行方向に配列された第
2の切り換え素子群を信号リセットのために選択するリ
セット行選択回路と、前記各第2の切り換え素子のうち
列方向に配列された第2の切り換え素子群を信号リセッ
トのために選択するリセット列選択回路と、これらリセ
ット行選択回路およびリセット列選択回路によって選択
された1個の第2の切り換え素子に対応した受光素子の
電荷をリセットする信号リセット用電源とを備えて構成
された固体撮像装置。1. A plurality of two-dimensionally arrayed light receiving elements for generating charges according to the amount of incident light, and a first light emitting element provided for each of the light receiving elements for interrupting the flow of charges to these light receiving elements. And a second switching element, a read row selection circuit that selects a first switching element group arranged in the row direction among the first switching elements for signal reading, and the first switching element. Of the elements, a read column selection circuit that selects a first switching element group arranged in the column direction for signal reading, and one first switching selected by the read row selection circuit and the read column selection circuit A signal readout circuit for reading out the amount of electric charge generated in the light receiving element corresponding to the element, and a signal resetting circuit for the second switching element group arranged in the row direction among the second switching elements. A reset row selection circuit, a reset column selection circuit for selecting a second switching element group arranged in the column direction among the second switching elements for signal reset, and a reset row selection circuit. And a signal resetting power supply that resets the electric charge of the light receiving element corresponding to the one second switching element selected by the circuit and the reset column selection circuit.
オードと、これら各フォトダイオードのカソードにソー
スが共通接続されたリセット用MOSFETおよび読み
出し用MOSFETと、 行方向に配列された前記各フォトダイオードに設けられ
た各読み出し用MOSFETのゲートを共通接続する読
み出しゲート制御ラインを選択する読み出し用垂直選択
回路と、列方向に配列された前記各フォトダイオードに
設けられた各読み出し用MOSFETのドレインを共通
接続する読み出しラインごとに設けられた読み出しライ
ン選択用MOSFETと、この読み出しライン選択用M
OSFETのゲート制御を行ってビデオラインに接続す
る前記各読み出しラインを選択する読み出し用水平選択
回路と、前記読み出し用垂直選択回路によって選択され
た読み出しゲート制御ラインおよび前記読み出し用水平
選択回路によって選択された読み出しラインが交差する
位置に配置されたフォトダイオードに生成した電荷量を
前記ビデオラインを介して読み出す信号読み出し回路
と、 行方向に配列された前記各フォトダイオードに設けられ
た各リセット用MOSFETのゲートを共通接続するリ
セットゲート制御ラインを選択するリセット用垂直選択
回路と、列方向に配列された前記各フォトダイオードに
設けられた各リセット用MOSFETのドレインを共通
接続するリセットラインごとに設けられたリセットライ
ン選択用MOSFETと、このリセットライン選択用M
OSFETのゲート制御を行ってリセット信号線に接続
する前記各リセットラインを選択するリセット用水平選
択回路と、前記リセット用垂直選択回路によって選択さ
れたリセットゲート制御ラインおよび前記リセット用水
平選択回路によって選択されたリセットラインが交差す
る位置に配置されたフォトダイオードの電荷を前記リセ
ット信号線を介してリセットする信号リセット用電源と
を備えて構成された固体撮像装置。2. A plurality of photodiodes arranged two-dimensionally, a reset MOSFET and a read MOSFET whose sources are commonly connected to the cathodes of the photodiodes, and the photodiodes arranged in the row direction. The read vertical selection circuit that selects the read gate control line that commonly connects the gates of the read MOSFETs, and the drain of each read MOSFET that is provided in each of the photodiodes arranged in the column direction are common. A read line selection MOSFET provided for each read line to be connected, and the read line selection M
A readout horizontal selection circuit that performs gate control of the OSFET to select each readout line connected to a video line, a readout gate control line selected by the readout vertical selection circuit, and a readout horizontal selection circuit. Of the reset MOSFETs provided in the photodiodes arranged in the row direction and the signal readout circuit that reads out the amount of charge generated in the photodiodes arranged at the positions where the readout lines intersect with each other through the video lines. A reset vertical selection circuit that selects a reset gate control line that commonly connects the gates, and a reset line that commonly connects the drains of the reset MOSFETs provided in the photodiodes arranged in the column direction MOS for reset line selection FET and M for selecting this reset line
A reset horizontal selection circuit that performs gate control of the OSFET to select each of the reset lines connected to the reset signal line, a reset gate control line selected by the reset vertical selection circuit, and a selection by the reset horizontal selection circuit Solid-state imaging device including a signal reset power supply that resets the charges of the photodiodes arranged at the positions where the reset lines intersect with each other via the reset signal lines.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3323451A JPH05161075A (en) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | Solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3323451A JPH05161075A (en) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | Solid-state image pickup device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05161075A true JPH05161075A (en) | 1993-06-25 |
Family
ID=18154818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3323451A Pending JPH05161075A (en) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | Solid-state image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05161075A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007043487A1 (en) | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Radiation imaging apparatus, control method thereof, and radiation imaging system using radiation imaging apparatus |
| JP2011130471A (en) * | 2011-01-21 | 2011-06-30 | Canon Inc | Radiation photography instrument, its control method, and radiation photography system |
-
1991
- 1991-12-06 JP JP3323451A patent/JPH05161075A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007043487A1 (en) | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Radiation imaging apparatus, control method thereof, and radiation imaging system using radiation imaging apparatus |
| JP2007104219A (en) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Canon Inc | Radiation imaging apparatus, control method therefor, and radiation imaging system |
| US7839977B2 (en) | 2005-10-03 | 2010-11-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Radiation imaging apparatus, system, and control method thereof |
| US7965817B2 (en) | 2005-10-03 | 2011-06-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Radiation imaging apparatus, control method thereof, and radiation imaging system using radiation imaging apparatus |
| JP2011130471A (en) * | 2011-01-21 | 2011-06-30 | Canon Inc | Radiation photography instrument, its control method, and radiation photography system |
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