JPH09247536A - Mos type solid-state image pickup device and its drive method - Google Patents

Mos type solid-state image pickup device and its drive method

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Publication number
JPH09247536A
JPH09247536A JP8055985A JP5598596A JPH09247536A JP H09247536 A JPH09247536 A JP H09247536A JP 8055985 A JP8055985 A JP 8055985A JP 5598596 A JP5598596 A JP 5598596A JP H09247536 A JPH09247536 A JP H09247536A
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JP
Japan
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charge
unit
photoelectric conversion
transfer
output
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Pending
Application number
JP8055985A
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Japanese (ja)
Inventor
Michio Sasaki
道夫 佐々木
Yoshitaka Egawa
佳孝 江川
Nobuo Nakamura
信男 中村
Hisanori Ihara
久典 井原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an MOS type solid-state image pickup device by which an object to be reproduced is not deformed due to movement of the object in the horizontal direction or the like by reading an electric charge of plural photo diodes simultaneously thereby reducing the time difference of image pickup timing of each picture element, and to provide a method for driving the device. SOLUTION: A unit cell is composed of a photo diode 1, an amplifier transistor(TR) 2, an address capacitor 33, a transfer TR 34, and a detection section 35, the address capacitor 33 is connected between the detection section 35 and a horizontal address and a gate of the transfer TR 34 is connected to a transfer signal line 32. The transfer TR 34 reads signal charges of the photo diode 1 simultaneously from all picture elements and gives them to the detection section 35 and they are stored in the address capacitor 33. Since the signal charge stored in all the photo diodes 1 are simultaneously read in the address capacitor 33 of each unit cell, the time difference in the image pickup timing of each picture element is reduced.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、MOS型固体撮像
装置及びその駆動方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a MOS type solid-state imaging device and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、MOS型固体撮像装置の一つとし
て、増幅型固体撮像装置が種々提案されている。この種
の固体撮像装置は、各画素内で信号電荷による信号電圧
を増幅するものであり、画素が微細化されたときの問題
点であった感度を向上させることができる。
2. Description of the Related Art In recent years, various amplification type solid-state imaging devices have been proposed as one of MOS type solid-state imaging devices. This type of solid-state imaging device amplifies a signal voltage due to a signal charge in each pixel, and can improve sensitivity which is a problem when the pixel is miniaturized.

【0003】図5は、このようなMOS型固体撮像装置
の概要を示す回路構成図である。このMOS型固体撮像
装置におけるアドレスの指定方法は、各単位セル毎に順
次呼び出しを行なうことからX−Y順次アドレス型セン
サーと呼ばれている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an outline of such a MOS type solid-state image pickup device. The address designation method in this MOS type solid-state image pickup device is called an XY sequential address type sensor because the address is sequentially called for each unit cell.

【0004】同図に示すように、このMOS型固体撮像
装置は、フォトダイオード1(1−1−1〜1−3−
3)、フォトダイオード1(1−1−1〜1−3−3)
の検出信号を増幅する増幅トランジスタ2(2−1−1
〜2−3−3)、信号を読み出すラインを選択する垂直
選択トランジスタ3(3−1−1〜3−3−3)、信号
電荷をリセットするリセットトランジスタ4(4−1−
1〜4−3−3)からなる単位セルが2次元状に配列さ
れている。
As shown in FIG. 1, this MOS type solid-state image pickup device has a photodiode 1 (1-1-1 to 1-3-3).
3), photodiode 1 (1-1-1 to 1-3-3)
Amplification transistor 2 (2-1-1) that amplifies the detection signal of
2-3-3), a vertical selection transistor 3 (3-1-1 to 3-3-3) for selecting a line from which a signal is read, and a reset transistor 4 (4-1-to reset signal charges).
Unit cells composed of 1 to 4-3-3) are arranged two-dimensionally.

【0005】同図において、画素は3×3を示している
が、実際にはこれよりも多数の画素を配列されている。
垂直シフトレジスタ5から水平方向に配線されている水
平アドレス線6(6−1〜6−3)は、垂直選択トラン
ジスタ3(3−1−1〜3−3−3)のゲートに接続さ
れ、信号を読み出すラインを決定する。
In the figure, the pixels are 3 × 3, but in reality, a larger number of pixels are arranged.
The horizontal address lines 6 (6-1 to 6-3) wired in the horizontal direction from the vertical shift register 5 are connected to the gates of the vertical selection transistors 3 (3-1-1 to 3-3-3), Determine the line to read the signal from.

【0006】同様に、垂直シフトレジスタ5から水平方
向に配線されているリセット線7(7−1〜7−3)は
リセットトランジスタ4(4−1−1〜4−3−3)の
ゲートに接続されている。
Similarly, the reset lines 7 (7-1 to 7-3) wired in the horizontal direction from the vertical shift register 5 are connected to the gates of the reset transistors 4 (4-1-1 to 4-3-3). It is connected.

【0007】増幅トランジスタ2(2−1−1〜2−3
−3)のソースは、列方向に配置された垂直信号線8
(8−1〜8−3)に接続されている。この垂直信号線
8(8−1〜8−3)の一端には負荷トランジスタ9
(9−1〜9−3)が接続されており、他端には、クラ
ンプ容量10(10−1〜10−3)、クランプトラン
ジスタ11(11−1〜11−3)、サンプルホールド
トランジスタ12(12−1〜12−3)、サンプルホ
ールド容量13(13−1〜13−3)、からなる雑音
除去回路が接続されている。
Amplifying transistor 2 (2-1-1 to 2-3)
The source of -3) is the vertical signal line 8 arranged in the column direction.
(8-1 to 8-3). The load transistor 9 is provided at one end of the vertical signal line 8 (8-1 to 8-3).
(9-1 to 9-3) are connected, and a clamp capacitor 10 (10-1 to 10-3), a clamp transistor 11 (11-1 to 11-3), and a sample hold transistor 12 are connected to the other end. (12-1 to 12-3) and the sample hold capacitor 13 (13-1 to 13-3) are connected to the noise removal circuit.

【0008】この雑音除去回路は、水平シフトレジスタ
14から供給される選択パルスにより駆動される水平選
択トランジスタ18(18−1〜18−3)を介して水
平信号線15に接続されている。
This noise elimination circuit is connected to the horizontal signal line 15 via the horizontal selection transistors 18 (18-1 to 18-3) driven by the selection pulse supplied from the horizontal shift register 14.

【0009】図6は、このようなMOS型固体撮像装置
の動作を示すタイミングチャートであり、垂直有効期間
内の任意の3水平期間分のパルスの様子を示している。
第1の水平ブランキング期間内で、水平アドレスライン
6−1にアドレスパルス21を印加すると、この水平ア
ドレスライン6−1の垂直選択トランジスタ3(3−1
−1〜3−1−3)のみONとなり、このラインの増幅
トランジスタ2と負荷トランジスタ9とでソースフォロ
ア回路が構成される。
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of such a MOS type solid-state image pickup device, showing the state of pulses for any three horizontal periods within the vertical effective period.
When the address pulse 21 is applied to the horizontal address line 6-1 within the first horizontal blanking period, the vertical selection transistor 3 (3-1) of the horizontal address line 6-1 is applied.
Only -1 to 3-1-3) are turned on, and the source follower circuit is configured by the amplification transistor 2 and the load transistor 9 on this line.

【0010】その結果、増幅トランジスタ2(2−1−
1〜2−1−3)のゲート電圧、すなわちフォトダイオ
ード1(1−1−1〜1−1−3)の電圧とほぼ同じ電
圧が垂直信号線8(8−1〜8−3)に現れる。
As a result, the amplification transistor 2 (2-1-
1 to 2-1-3), that is, the same voltage as the photodiode 1 (1-1-1 to 1-1-3) is applied to the vertical signal line 8 (8-1 to 8-3). appear.

【0011】この時、クランプパルス22を印加するこ
とにより、クランプトランジスタ11(11−1〜11
−3)をONにし、クランプノード16(16−1〜1
6−3)をクランプ電源17と同じ電圧に固定する。
At this time, by applying the clamp pulse 22, the clamp transistors 11 (11-1 to 11-11
-3) is turned on and the clamp node 16 (16-1 to 16-1)
6-3) is fixed to the same voltage as the clamp power supply 17.

【0012】次に、クランプトランジスタ11(11−
1〜11−3)をOFFにした後、リセット線をハイレ
ベルにするリセットパルス23をリセットトランジスタ
4に印加する。
Next, the clamp transistor 11 (11-
After turning off 1 to 11-3), the reset pulse 23 for setting the reset line to the high level is applied to the reset transistor 4.

【0013】すると、クランプノード16(16−1〜
16−3)には、クランプ電源17にフォトダイオード
1(1−1−1〜1−1−3)の電荷があるときの電圧
と信号電荷がリセットされたときとの電圧との差がクラ
ンプ電源17の電圧に加算されて出現する。
Then, the clamp node 16 (16-1 to 16-1
16-3) clamps the difference between the voltage when the clamp power supply 17 has the charges of the photodiode 1 (1-1-1 to 1-1-3) and the voltage when the signal charges are reset. It appears after being added to the voltage of the power supply 17.

【0014】ついで、サンプルホールドトランジスタ1
2(12−1〜12−3)のゲートにサンプルホールド
パルス24を印加し、サンプルホールドトランジスタ1
2(12−1〜12−3)をONにし、この信号電圧を
サンプルホールド容量13(13−1〜13−3)に伝
達する。
Next, the sample hold transistor 1
The sample hold pulse 24 is applied to the gates of 2 (12-1 to 12-3), and the sample hold transistor 1
2 (12-1 to 12-3) is turned on, and this signal voltage is transmitted to the sample hold capacitor 13 (13-1 to 13-3).

【0015】なお、クランプ容量10(10−1〜10
−3)、クランプトランジスタ11(11−1〜11−
3)、サンプルホールドトランジスタ12(12−1〜
12−3)、サンプルホールド容量13(13−1〜1
3−3)からなる部分は、増幅トランジスタ2(2−1
−1〜2−3−3)のしきい値ばらつきを低減する雑音
低減回路として機能する。
The clamp capacitor 10 (10-1 to 10)
-3), the clamp transistor 11 (11-1 to 11-
3), the sample hold transistor 12 (12-1 to 12-1
12-3), sample and hold capacitor 13 (13-1 to 1
3-3) is the amplification transistor 2 (2-1
-1 to 2-3-3) as a noise reduction circuit that reduces the threshold variation.

【0016】その後、水平選択パルス25(25−1〜
25−3)を水平選択トランジスタ18(18−1〜1
8−3)に順に印加し、水平信号線15から1ライン分
の信号を順次取り出す。これらの動作をライン毎に順に
続けることにより、2次元状に配置されたフォトダイオ
ードの信号を読み出すことができる。
After that, the horizontal selection pulse 25 (25-1 to 25-1
25-3) is a horizontal selection transistor 18 (18-1 to 1
8-3) in order, and the signals for one line are sequentially taken out from the horizontal signal line 15. By continuing these operations for each line in sequence, the signals of the photodiodes arranged two-dimensionally can be read.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、従来のMOS型固体撮像装置においては、各単
位セルにおけるフォトダイオード1の電荷を行毎に順番
に読み出していることから、各行のフォトダイオードで
の信号蓄積タイミングが異なるという問題がある。
However, as described above, in the conventional MOS type solid-state image pickup device, the charge of the photodiode 1 in each unit cell is read out row by row. There is a problem that the signal accumulation timings in the diodes are different.

【0018】特に、画面において水平方向に被写体が移
動している場合など、その被写体の形が歪んで再生され
るという大きな問題があった。本発明は、上記実情に鑑
みてなされたものであり、複数のフォトダイオードにて
変換された電荷を同時に読み出すことにより、各画素の
撮像タイミングの時間差を低減することのできるMOS
型固体撮像装置及びその駆動方法を提供することを目的
とする。
In particular, there is a big problem that the shape of the subject is distorted and reproduced when the subject is moving in the horizontal direction on the screen. The present invention has been made in view of the above circumstances, and a MOS capable of reducing the time difference of the image pickup timing of each pixel by simultaneously reading out the charges converted by a plurality of photodiodes.
A solid-state imaging device and a method for driving the same are provided.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】従って、まず、上記目的
を達成するために請求項1に係る発明は、複数の単位セ
ルを備えたMOS型固体撮像装置において、前記単位セ
ルは、光を電荷に変換する光電変換手段と、前記光電変
換手段から出力された電荷を保持する電荷保持手段と、
前記光電変換手段と前記電荷保持手段との間に接続さ
れ、前記光電変換手段から出力された電荷を前記電荷保
持手段にオンの場合に転送する第1の転送ゲートと、前
記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧を出力
する電圧出力手段とからなり、前記複数の単位セルのう
ち、一部の単位セルの第1の転送ゲートを同時にオンに
する第1の制御手段とをさらに具備したことを特徴とす
る。
Therefore, first, in order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is a MOS type solid-state imaging device having a plurality of unit cells, wherein the unit cells are charged with light. Photoelectric conversion means for converting to, a charge holding means for holding the charge output from the photoelectric conversion means,
A first transfer gate that is connected between the photoelectric conversion unit and the charge holding unit and transfers the charge output from the photoelectric conversion unit to the charge holding unit when it is turned on; Voltage output means for outputting a voltage corresponding to the generated charge, and further comprising first control means for simultaneously turning on the first transfer gates of some of the plurality of unit cells. It is characterized by having done.

【0020】また、請求項2に係る発明は、請求項1記
載のMOS型固体撮像装置において、前記単位セルは、
前記第1の転送ゲートと前記電荷保持手段との間に接続
され、前記第1の転送ゲートから転送される電荷を蓄積
する電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段と前記電荷保持
手段との間に接続され、前記電荷蓄積手段に蓄積された
電荷を前記電荷保持手段にオンの場合に転送する第2の
転送ゲートとをさらに具備し、前記第2の転送ゲートの
うち、読みだし対象となる単位セルの第2の転送ゲート
を順次オンにする第2の制御手段とをさらに具備したこ
とを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the MOS type solid-state image pickup device according to the first aspect, the unit cell is
Between the charge storage means and the charge storage means, which is connected between the first transfer gate and the charge storage means and stores the charge transferred from the first transfer gate. A second transfer gate that is connected and transfers the electric charge accumulated in the electric charge accumulating means to the electric charge holding means when the electric charge holding means is turned on; and a unit to be read out of the second transfer gate. And second control means for sequentially turning on the second transfer gates of the cells.

【0021】さらに、請求項3に係る発明は、光を電荷
に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段から出力
された電荷を保持する電荷保持手段と、前記光電変換手
段と前記電荷保持手段との間に接続され、前記光電変換
手段から出力された電荷を前記電荷保持手段にオンの場
合に転送する第1の転送ゲートと、前記電荷保持手段に
保持された電荷に対応する電圧を出力する電圧出力手段
とからなる単位セルを複数有し、前記複数の単位セルの
うち、一部の単位セルの前記第1の転送ゲートを同時に
オンにする第1の制御手段とをさらに具備したMOS型
固体撮像装置の駆動方法において、前記第1の制御手段
によって前記複数の単位セルのうち、一部の単位セルの
前記第1の転送ゲートを同時にオンにし、前記光電変換
手段から出力された電荷を前記電荷保持手段に転送し、
前記電圧出力手段により読みだし対象となる単位セルの
前記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧を順
次出力することを特徴とする。
Further, in the invention according to claim 3, a photoelectric conversion means for converting light into an electric charge, a charge holding means for holding the electric charge output from the photoelectric conversion means, the photoelectric conversion means and the charge holding means. A first transfer gate which is connected between the charge transfer means and the charge transfer means and transfers the charge output from the photoelectric conversion means to the charge holding means when the charge transfer means is on. And a first control means for simultaneously turning on the first transfer gates of some of the unit cells among the plurality of unit cells. In the method of driving a solid-state image pickup device, the first control means simultaneously turns on the first transfer gates of some of the plurality of unit cells, and the photoelectric conversion means outputs the signals. The charge transferred to the charge holding unit,
The voltage output unit sequentially outputs voltages corresponding to the charges held in the charge holding unit of the unit cell to be read.

【0022】さらに、請求項4に係る発明は、光を電荷
に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段から出力
された電荷を保持する電荷保持手段と、前記光電変換手
段と前記電荷保持手段との間に接続され、前記光電変換
手段から出力された電荷を前記電荷保持手段にオンの場
合に転送する第1の転送ゲートと、前記電荷保持手段に
保持された電荷に対応する電圧を出力する電圧出力手段
と前記第1の転送ゲートと前記電荷保持手段との間に接
続され、前記第1の転送ゲートから転送される電荷を蓄
積する電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段と前記電荷保
持手段との間に接続され、前記電荷蓄積手段に蓄積され
た電荷を前記電荷保持手段にオンの場合に転送する第2
の転送ゲートとからなる単位セルを複数有し、前記複数
の単位セルのうち、一部の単位セルの前記第1の転送ゲ
ートを同時にオンにする第1の制御手段と、前記第2の
転送ゲートのうち、読みだし対象となる単位セルの第2
の転送ゲートを順次オンにする第2の制御手段とをさら
に具備したMOS型固体撮像装置の駆動方法において、
前記第1の制御手段により前記複数の単位セルのうち、
一部の単位セルの前記第1の転送ゲートを同時にオンに
することにより、前記光電変換手段から出力された電荷
を同時に前記電荷蓄積手段に転送し、前記複数の第1の
転送ゲートをOFFにし、前記第2の制御手段により前
記第2の転送ゲートのうち、読みだし対象となる単位セ
ルの第2の転送ゲートを順次オンにすることにより、前
記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を前記電荷保持手段に
転送し、前記電圧出力手段から前記電荷保持手段に保持
された電荷に対応する電圧を出力することを特徴とす
る。
Further, the invention according to claim 4 is a photoelectric conversion means for converting light into an electric charge, a charge holding means for holding the electric charge output from the photoelectric conversion means, the photoelectric conversion means and the charge holding means. A first transfer gate which is connected between the charge transfer means and the charge transfer means and transfers the charge output from the photoelectric conversion means to the charge holding means when the charge transfer means is on. Charge output means connected to the first transfer gate and the charge holding means for storing the charge transferred from the first transfer gate, the charge storing means and the charge holding means. Second means connected between the charge storage means and the charge storage means for transferring the charge stored in the charge storage means to the charge holding means
A plurality of unit cells each including a transfer gate, and first control means for simultaneously turning on the first transfer gates of some of the plurality of unit cells; and the second transfer unit. The second unit cell of the gate to be read out
And a second control means for sequentially turning on the transfer gates of 1.
Of the plurality of unit cells by the first control means,
By simultaneously turning on the first transfer gates of some unit cells, the charges output from the photoelectric conversion means are simultaneously transferred to the charge storage means, and the plurality of first transfer gates are turned off. , The second control means sequentially turns on the second transfer gates of the unit cells to be read out of the second transfer gates, so that the charge accumulated in the charge accumulating means is changed to the charge. It is characterized in that the voltage is transferred to the holding means and the voltage output means outputs a voltage corresponding to the charges held in the charge holding means.

【0023】次に、各請求項に係る発明の作用について
説明する。請求項1に係る発明は、第1の制御手段によ
り複数の単位セルのうち、一部の単位セルの第1の転送
ゲートを同時にオンにし、光電変換手段から出力された
電荷を電荷保持手段に転送し、電圧出力手段から電荷保
持手段に保持された電荷に対応する電圧を出力するの
で、複数の単位セルの光電変換手段から出力された電荷
を同時に読み出すことができ、その結果、撮像タイミン
グの時間差を低減することができる。
Next, the operation of the present invention will be described. In the invention according to claim 1, the first control means simultaneously turns on the first transfer gates of some of the plurality of unit cells, and the charges output from the photoelectric conversion means are transferred to the charge holding means. Since the voltage corresponding to the charge held in the charge holding means is output from the voltage output means, the charges output from the photoelectric conversion means of the plurality of unit cells can be read at the same time. The time difference can be reduced.

【0024】請求項2に係る発明は、請求項1記載のM
OS型固体撮像装置において、第1の制御手段によっ
て、複数の単位セルのうち、一部の単位セルの第1の転
送ゲートを同時にオンにし、光電変換手段から出力され
た電荷を電化蓄積手段に蓄積する。
The invention according to claim 2 is the M according to claim 1.
In the OS type solid-state imaging device, the first control means simultaneously turns on the first transfer gates of some of the plurality of unit cells, and the charges output from the photoelectric conversion means are stored in the charge storage means. accumulate.

【0025】そして、第2の制御手段によって、第2の
転送ゲートのうち、読みだし対象となる単位セルの第2
の転送ゲートを順次オンにすることにより、電荷蓄積手
段に蓄積された電荷を電荷保持手段に転送し、この電荷
保持手段に転送された電荷に対応する電圧を電圧出力手
段から出力するので、撮像タイミングの時間差を低減す
ることができる。
The second control means controls the second unit cell of the second transfer gate, which is the unit cell to be read out.
By sequentially turning on the transfer gates of, the charge accumulated in the charge accumulating means is transferred to the charge retaining means, and the voltage corresponding to the charge transferred to the charge retaining means is output from the voltage output means. The time difference in timing can be reduced.

【0026】請求項3に係る発明は、第1の制御手段に
より、複数の単位セルのうち、一部の単位セルの前記第
1の転送ゲートを同時にオンにし、光電変換手段から出
力された電荷を電荷保持手段に転送し、電圧出力手段に
より読みだし対象となる単位セルの電荷保持手段に保持
された電荷に対応する電圧を順次出力するので、複数の
単位セルの光電変換手段により出力された電荷を同時に
読み出すことができ、その結果、撮像タイミングの時間
差を低減することができる。
According to a third aspect of the present invention, the first control means simultaneously turns on the first transfer gates of some of the plurality of unit cells, and charges output from the photoelectric conversion means. To the charge holding means, and the voltages corresponding to the charges held in the charge holding means of the unit cell to be read out by the voltage output means are sequentially output, so that they are output by the photoelectric conversion means of the plurality of unit cells. The charges can be read out at the same time, and as a result, the time difference between imaging timings can be reduced.

【0027】請求項4に係る発明は、第1の制御手段に
より複数の単位セルのうち、一部の単位セルの第1の転
送ゲートを同時にオンにし、光電変換手段から出力され
た電荷を電化蓄積手段に蓄積する。
According to a fourth aspect of the present invention, the first control means simultaneously turns on the first transfer gates of some of the plurality of unit cells to charge the charges output from the photoelectric conversion means. Store in storage means.

【0028】そして、第2の制御手段によって、第2の
転送ゲートのうち、読みだし対象となる単位セルの第2
の転送ゲートを順次オンにすることにより、電荷蓄積手
段に蓄積された電荷を電荷保持手段に転送し、この電荷
保持手段に転送された電荷に対応する電圧を電圧出力手
段から出力するので、撮像タイミングの時間差を低減す
ることができる。
Then, by the second control means, the second transfer gate of the unit cell of the second transfer gate is selected.
By sequentially turning on the transfer gates of, the charge accumulated in the charge accumulating means is transferred to the charge retaining means, and the voltage corresponding to the charge transferred to the charge retaining means is output from the voltage output means. The time difference in timing can be reduced.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施の
形態に係るMOS型固体撮像装置の回路構成を示す図で
ある。なお、図5と同一部分には、同一符号を付して説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a MOS solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. Note that the same parts as those in FIG.

【0030】本実施の形態のMOS型固体撮像装置と従
来のMOS型固体撮像装置と異なる点は、基本セルの構
造にある。すなわち、本実施の形態のMOS型固体撮像
装置の単位セルは、垂直選択トランジスタの代わりに、
アドレス容量33(33−1−1〜33−3−3)を水
平アドレス線6(6−1〜6−3)と増幅トランジスタ
2(2−1−1〜2−3−3)のゲートとの間に接続す
る。
The difference between the MOS type solid-state image pickup device of this embodiment and the conventional MOS type solid-state image pickup device lies in the structure of the basic cell. That is, the unit cell of the MOS type solid-state imaging device of the present embodiment is
The address capacitors 33 (33-1-1 to 33-3-3) are used as the horizontal address lines 6 (6-1 to 6-3) and the gates of the amplification transistors 2 (2-1-1 to 2-3-3). Connect between.

【0031】また、フォトダイオード1(1−1−1〜
1−3−3)の出力側と増幅トランジスタ2(2−1−
1〜2−3−3)のゲートとの間に、転送トランジスタ
34(34−1−1〜34−3−3)を接続する。
Further, the photodiode 1 (1-1-1 to 1-
1-3-3) and the amplifying transistor 2 (2-1-2-1).
The transfer transistors 34 (34-1-1 to 34-3-3) are connected to the gates of 1-2 to 3-3).

【0032】上記転送トランジスタ34のゲートは、転
送信号線32(32−1〜32−3)に接続されてい
る。上記転送トランジスタ34は、転送信号線32(3
2−1〜32−3)からパルス信号が入力されると、フ
ォトダイオード1(1−1−1〜1−3−3)に蓄積さ
れた電荷をアドレス容量33(33−1−1〜33−3
−3)と検出部35(35−1−1〜35−3−3)と
に蓄積する。
The gate of the transfer transistor 34 is connected to the transfer signal line 32 (32-1 to 32-3). The transfer transistor 34 includes a transfer signal line 32 (3
When a pulse signal is input from 2-1 to 32-3), the charge accumulated in the photodiode 1 (1-1-1 to 1-3-3) is transferred to the address capacitor 33 (33-1-1 to 33). -3
-3) and the detection unit 35 (35-1-1 to 35-3-3).

【0033】検出部35(35−1−1〜35−3−
3)は、転送トランジスタ34(34−1−1〜34−
3−3)を介してアドレス容量33に転送されるフォト
トランジスタ1(1−1−1〜1−3−3)の電荷を電
圧として検出する部分である。
Detector 35 (35-1-1 to 35-35)
3) is a transfer transistor 34 (34-1-1 to 34-34).
3-3) is a portion for detecting the charge of the phototransistor 1 (1-1-1 to 1-3-3) transferred to the address capacitor 33 as a voltage.

【0034】次に、本実施の形態のMOS型固体撮像装
置の動作について、図2のタイミングチャートを参照し
て説明する。なお、雑音低減回路の動作については説明
を省略する。
Next, the operation of the MOS type solid-state image pickup device of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. The description of the operation of the noise reduction circuit is omitted.

【0035】また、図2においては、垂直帰線期間(V
−BLK)の最終期間と、最初の2水平期間のみを図示
している。また、図2のタイミングチャートは、3×3
画素を仮定しているが、実際には、水平の画素数分だけ
水平選択レジスタがあるものとする。
Further, in FIG. 2, the vertical blanking period (V
-BLK) only the final period and the first two horizontal periods are shown. The timing chart of FIG. 2 is 3 × 3.
Although pixels are assumed, there are actually horizontal selection registers for the number of horizontal pixels.

【0036】まず、垂直帰線期間V−BLK内におい
て、全ての転送信号線32(32−1〜32−3)に転
送パルス41(41−1〜41−3)を付加して、全画
素同時にフォトダイオード1の信号電荷を検出部35
(35−1−1〜35−3−3)に読みだし、アドレス
容量33(33−1−1〜33−3−3)に蓄積する。
First, in the vertical blanking period V-BLK, the transfer pulses 41 (41-1 to 41-3) are added to all the transfer signal lines 32 (32-1 to 32-3), and all pixels are added. At the same time, the signal charge of the photodiode 1 is detected by the detection unit 35.
The data is read out to (35-1-1 to 35-5-3) and stored in the address capacity 33 (33-1-1 to 33-3-3).

【0037】これにより、各画素の撮像タイミングに時
間差が発生するのを防止することができる。この全ての
転送信号線に対して同時に転送パルスを付加する方法
は、転送信号線を互いに接続して1本の転送信号線にす
ることにより実現してもよいし、各転送信号線32(3
2−1〜32−3)に対して同時にパルス信号を付加し
ても良い。
As a result, it is possible to prevent a time difference from occurring in the image pickup timing of each pixel. The method of simultaneously adding the transfer pulse to all the transfer signal lines may be realized by connecting the transfer signal lines to each other to form one transfer signal line, or each transfer signal line 32 (3).
A pulse signal may be simultaneously added to 2-1 to 32-3).

【0038】次に、1番目の水平帰線期間(H−BL
K)内で、第1行目の水平アドレス線6−1を介して、
アドレスパルス42−1をアドレス容量33−1−1、
33−1−2、33−1−3に印加する。
Next, the first horizontal blanking period (H-BL
K) through the horizontal address line 6-1 in the first row,
Address pulse 42-1 to address capacity 33-1-1,
33-1-2 and 33-1-3.

【0039】アドレス容量33(33−1−1〜33−
1−3)に、アドレスパルスが印加されることにより、
増幅トランジスタ2−1−1〜2−1−3のチャネルの
電位が他のラインに比較して上昇し、負荷トランジスタ
9(9−1〜9−3)と増幅トランジスタ2(2−1−
1〜2−1−3)によりソースフォロア回路が構成され
る。
Address capacity 33 (33-1-1 to 33-33)
By applying an address pulse to 1-3),
The potentials of the channels of the amplification transistors 2-1-1 to 2-1-3 increase as compared with the other lines, and the load transistors 9 (9-1 to 9-3) and the amplification transistor 2 (2-1-2-1).
1-2-1-3) constitute a source follower circuit.

【0040】従って、フォトダイオード1(1−1−1
〜1−1−3)の信号電荷が検出部35(35−1−1
〜35−1−3)でインピーダンス変換された信号電圧
にほぼ等しい電圧がクランプ容量10(10−1〜10
−3)の端に現れる。
Therefore, the photodiode 1 (1-1-1)
The signal charge of (1-1-3) is detected by the detection unit 35 (35-1-1).
.. 35-1-3), a voltage substantially equal to the signal voltage impedance-converted by the clamp capacitor 10 (10-1 to 10).
-3) appears at the end.

【0041】次に、信号の「0」レベルをサンプルする
ために、第1行目のリセット線7−1にリセットパルス
43−1を加えて、リセットトランジスタ4(4−1−
1〜4−1−3)をONにして、リセットゲートを開
き、検出部35(35−1−1〜35−1−3)の信号
電荷をドレインに掃き出す。
Next, in order to sample the "0" level of the signal, a reset pulse 43-1 is applied to the reset line 7-1 of the first row to reset transistor 4 (4-1-).
1-4-1-3) is turned on, the reset gate is opened, and the signal charges of the detection unit 35 (35-1-1 to 35-1-3) are swept out to the drain.

【0042】次に、リセットをOFFにして、サンプル
ホールド回路でリセットレベルをサンプルする。次に、
水平有効間に入り、水平シフトレジスタ14によって水
平選択パルス46(46−1〜46−3)を水平選択ト
ランジスタ18(18−1〜18−3)に順に印加し、
1ライン分のフォトダイオード1−1−1〜1−1−3
の出力信号を水平信号線15に順次出力する。
Next, the reset is turned off and the reset level is sampled by the sample hold circuit. next,
In the horizontal valid period, the horizontal shift register 14 sequentially applies horizontal selection pulses 46 (46-1 to 46-3) to the horizontal selection transistors 18 (18-1 to 18-3),
Photodiodes 1-1-1 to 1-1-3 for one line
The output signals of are sequentially output to the horizontal signal line 15.

【0043】このようにして第1行目のフォトダイオー
ド1(1−1−1〜1−1−3)の出力電圧をサンプリ
ングした後、次の水平帰線期間内に、同様に第2のライ
ンの水平アドレス線6−2にアドレスパルス41−2を
印加して第2のラインのフォトダイオード(1−2−1
〜1−2−3)の信号電荷を読みだし、出力信号を水平
信号線15に順次出力する。
After sampling the output voltage of the photodiode 1 (1-1-1 to 1-1-3) in the first row in this manner, the second output voltage is similarly sampled within the next horizontal blanking period. By applying the address pulse 41-2 to the horizontal address line 6-2 of the line, the photodiode (1-2-1) of the second line is applied.
11-2-3) are read out, and output signals are sequentially output to the horizontal signal line 15.

【0044】以上述べたような動作を各ラインについて
順次繰り返すことにより、2次元配列された全てのフォ
トダイオードの信号を読み出すことができる。従って、
本実施の形態に係るMOS型固体撮像装置によれば、全
てのフォトダイオード1(1−1−1〜1−3−3)に
蓄積された電荷を転送トランジスタ34(34−1−1
〜34−3−3)によって同時に各単位セルのコンデン
サに読み出すことができるので、各画素の撮像タイミン
グの時間差を完全に無くすことができる。
By sequentially repeating the above-described operation for each line, it is possible to read out the signals of all the photodiodes which are two-dimensionally arranged. Therefore,
According to the MOS type solid-state imaging device according to the present embodiment, the charge accumulated in all the photodiodes 1 (1-1-1 to 1-3-3) is transferred to the transfer transistor 34 (34-1-1).
34-3-3), it is possible to read out to the capacitor of each unit cell at the same time, so that it is possible to completely eliminate the time difference of the imaging timing of each pixel.

【0045】なお、フォトダイオード1を埋め込み型の
フォトダイオードにすることによって、フォトダイオー
ド1とシリコン基板との界面の空乏化を防ぐことができ
るとともに、検出部35への転送が完全転送モードにな
るため、残像やランダム雑音を低減することができる。
When the photodiode 1 is a buried type photodiode, depletion of the interface between the photodiode 1 and the silicon substrate can be prevented, and the transfer to the detector 35 is in the complete transfer mode. Therefore, afterimages and random noise can be reduced.

【0046】また、上述の実施の形態においては、フォ
トダイオードの電荷の読みだしは、全画素同時に行なう
場合について説明したが、全画素を同時に読み出す場合
に限らず、2行以上同時に読み出す方法であってもよ
い。
Further, in the above-mentioned embodiments, the reading of the charges of the photodiode is performed at the same time for all pixels. However, it is not limited to the case of reading all the pixels at the same time. May be.

【0047】このような方法を採用しても、各画素の撮
像タイミングの時間差を従来のMOS型固体撮像装置と
比較して低減することができる。さらに、第1列と最終
列とでは、信号を読み出してからサンプルするまでの時
間が異なり、例えば基板からの拡散電流による雑音増加
が懸念されるが、これは、N型基板にpウェル構造を用
い、このPウェルにフォトダイオードを形成することに
より、無視できるほど小さくすることができる。
Even if such a method is adopted, the time difference of the image pickup timing of each pixel can be reduced as compared with the conventional MOS solid-state image pickup device. Furthermore, the time from reading the signal to sampling is different between the first column and the last column, and there is concern that noise may increase due to the diffusion current from the substrate, for example. By forming a photodiode in this P well, the size can be made negligibly small.

【0048】さらに、検出部には、ゲートに接続するコ
ンタクトが形成されるため、埋め込み構造にすることが
できないが、第1のゲートと検出部との間に埋め込みダ
イオードと第2のゲートとを付加し、このダイオードに
蓄積するようにすれば、さらに界面で発生するリーク電
流も少なくすることができる。
Further, since a contact to be connected to the gate is formed in the detection section, it is not possible to form an embedded structure, but an embedded diode and a second gate are provided between the first gate and the detection section. If added and accumulated in this diode, the leak current generated at the interface can be further reduced.

【0049】図3は、本発明の他の実施の形態に係るM
OS型固体撮像装置の単位セルの構成を示す図である。
なお、図1と同一部分には、同一符号を付して説明す
る。ここでは、1つの単位セルの構成のみを示している
が、他のセルについても同様の構成が採られている。
FIG. 3 shows an M according to another embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the structure of the unit cell of an OS type solid-state imaging device.
The same parts as those in FIG. 1 will be described with the same reference numerals. Although only the configuration of one unit cell is shown here, the same configuration is adopted for the other cells.

【0050】すなわち、上述の実施の形態のMOS型固
体撮像装置の単位セルと本実施の形態のMOS型固体撮
像装置の単位セルと異なる点は、電荷蓄積用ダイオード
51−1−1と転送トランジスタ52−1−1とを付加
したことにある。
That is, the unit cell of the MOS type solid-state image pickup device of the above-mentioned embodiment is different from the unit cell of the MOS type solid-state image pickup device of the present embodiment in that the charge storage diode 51-1-1 and the transfer transistor are different. 52-1-1.

【0051】具体的には、フォトダイオード1−1−1
の出力側には、転送トランジスタ52−1−1のドレイ
ンが接続される。また、転送トランジスタ52−1−1
のゲートには、転送信号線53−1−1が接続されると
ともに、転送トランジスタ52−1−1のソースには、
電荷蓄積用ダイオード51−1−1の入力側が接続され
る。
Specifically, the photodiode 1-1-1
The drain of the transfer transistor 52-1-1 is connected to the output side of the. In addition, the transfer transistor 52-1-1
The transfer signal line 53-1-1 is connected to the gate of, and the source of the transfer transistor 52-1-1 is connected to
The input side of the charge storage diode 51-1-1 is connected.

【0052】電荷蓄積用ダイオード51−1−1の出力
側には、転送トランジスタ34−1−1のドレインが接
続される。そして、転送トランジスタ34−1−1のゲ
ートには、転送信号線32−1が接続されており、転送
トランジスタ34−1−1のソースには、アドレス容量
33−1−1及び増幅トランジスタ2−1−1のゲート
が接続されている。
The drain of the transfer transistor 34-1-1 is connected to the output side of the charge storage diode 51-1-1. The transfer signal line 32-1 is connected to the gate of the transfer transistor 34-1-1, and the source of the transfer transistor 34-1-1 has the address capacitor 33-1-1 and the amplification transistor 2-. The gate of 1-1 is connected.

【0053】上記電荷蓄積用ダイオード51−1−1
は、フォトダイオード1−1−1から転送トランジスタ
52−1−1を介して転送されてくる電荷を蓄積するも
のである。
The charge storage diode 51-1-1
Is for accumulating charges transferred from the photodiode 1-1-1 via the transfer transistor 52-1-1.

【0054】また、電荷蓄積用ダイオード51−1−1
は、図4に示すように、上部が遮閉層54によって覆わ
れており、外部からの光が検出されないようになってい
る。フォトダイオード1−1−1、電荷蓄積用ダイオー
ド51−1−1ともに表面をB+ でシールドする埋め込
み構造である。
Further, the charge storage diode 51-1-1
As shown in FIG. 4, the upper part is covered with the shielding layer 54 so that the light from the outside cannot be detected. Both the photodiode 1-1-1 and the charge storage diode 51-1-1 have a buried structure in which the surface is shielded with B + .

【0055】次に、本実施の形態のMOS型固体撮像装
置の動作について説明する。まず、垂直帰線期間V−B
LK内において、全ての転送信号線53に転送パルスを
印加して、転送トランジスタ52の転送ゲートを開き、
全画素同時にフォトダイオード1の信号電荷を読みだ
し、電荷蓄積用ダイオード51に蓄積する。
Next, the operation of the MOS type solid-state image pickup device of this embodiment will be described. First, the vertical blanking period V-B
In LK, transfer pulses are applied to all transfer signal lines 53 to open the transfer gates of the transfer transistors 52,
The signal charges of the photodiode 1 are read out at the same time for all pixels and stored in the charge storage diode 51.

【0056】これにより、各画素の撮像タイミングに時
間差が発生するのを防止することができる。この全ての
転送信号線53に対して同時に転送パルスを付加する方
法は、上述の実施の形態において述べたように、転送信
号線53を互いに接続して1本の転送信号線にすること
により実現してもよいし、各転送信号線53に対して同
時にパルス信号を付加しても良い。
As a result, it is possible to prevent a time difference from occurring in the image pickup timing of each pixel. The method of simultaneously adding transfer pulses to all the transfer signal lines 53 is realized by connecting the transfer signal lines 53 to each other to form one transfer signal line, as described in the above embodiment. Alternatively, a pulse signal may be added to each transfer signal line 53 at the same time.

【0057】次に、転送トランジスタ52の転送ゲート
を閉める。ここで、フォトダイオード1は、埋め込み構
造が採用されているので、信号電荷が完全転送であるの
でランダム雑音はない。
Next, the transfer gate of the transfer transistor 52 is closed. Here, since the photodiode 1 adopts the embedded structure, the signal charges are completely transferred, so that there is no random noise.

【0058】次に、水平帰線期間内において、読みだし
の対象となる第1行目の単位セルの転送信号線32−1
に転送パルスを付加して、第1行目のフォトダイオード
1(1−1−1〜1−1−3)の信号電荷をアドレス容
量33(33−1−1〜33−1−3)に転送して蓄積
する。
Next, within the horizontal blanking period, the transfer signal line 32-1 of the unit cell in the first row to be read out
To the address capacitors 33 (33-1-1 to 33-1-3) by adding a transfer pulse to the signal charges of the photodiodes 1 (1-1-1 to 1-1-3) in the first row. Transfer and store.

【0059】次に、同じ水平帰線期間内で、第1行目の
水平アドレス線6−1を介して、アドレスパルスを第1
行目のアドレス容量33(33−1−1〜33−1−
3)に印加する。
Next, within the same horizontal blanking period, the first address pulse is applied via the horizontal address line 6-1 of the first row.
Address capacity 33 of the row (33-1-1 to 33-1-1
3) is applied.

【0060】アドレス容量33(33−1−1〜33−
1−3)に、アドレスパルスが印加されることにより、
増幅トランジスタ2(2−1−1〜2−1−3)のチャ
ネルの電位が他のラインに比較して上昇し、負荷トラン
ジスタ9(9−1〜9−3)と増幅トランジスタ2(2
−1−1〜2−1−3)によりソースフォロア回路が構
成される。
Address capacity 33 (33-1-1 to 33-33)
By applying an address pulse to 1-3),
The potential of the channel of the amplification transistor 2 (2-1-1 to 2-1-3) rises as compared with other lines, and the load transistor 9 (9-1 to 9-3) and the amplification transistor 2 (2
A source follower circuit is formed by -1 to 2-1 to 3).

【0061】従って、フォトダイオード1(1−1−1
〜1−1−3)の信号電荷が検出部35(35−1−1
〜35−1−3)でインピーダンス変換された信号電圧
にほぼ等しい電圧がクランプ容量10(10−1〜10
−3)の端に現れる。
Therefore, the photodiode 1 (1-1-1)
The signal charge of (1-1-3) is detected by the detection unit 35 (35-1-1).
.. 35-1-3), a voltage substantially equal to the signal voltage impedance-converted by the clamp capacitor 10 (10-1 to 10).
-3) appears at the end.

【0062】この時、クランプパルス44を印加するこ
とにより、クランプトランジスタ11(11−1〜11
−3)をONにし、クランプノード16(16−1〜1
6−3)をクランプ電源17と同じ電圧に固定する。
At this time, by applying the clamp pulse 44, the clamp transistors 11 (11-1 to 11-11
-3) is turned on and the clamp node 16 (16-1 to 16-1)
6-3) is fixed to the same voltage as the clamp power supply 17.

【0063】次に、クランプトランジスタ11(11−
1〜11−3)をOFFにした後、リセット線7−1を
ハイレベルにするリセットパルス43−1をリセットト
ランジスタ4(4−1−1〜4−1−3)に印加する。
Next, the clamp transistor 11 (11-
After turning off 1 to 11-3), a reset pulse 43-1 for setting the reset line 7-1 to a high level is applied to the reset transistors 4 (4-1-1 to 4-1-3).

【0064】次に、信号の「0」レベルをサンプルする
ために、第1行目のリセット線7−1にリセットパルス
43−1を加えて、リセットトランジスタ4(4−1−
1〜4−1−3)をONにして、リセットゲートを開
き、検出部35(35−1−1〜35−1−3)の信号
電荷をドレインに掃き出す。
Next, in order to sample the "0" level of the signal, the reset pulse 43-1 is applied to the reset line 7-1 of the first row, and the reset transistor 4 (4-1-
1-4-1-3) is turned on, the reset gate is opened, and the signal charges of the detection unit 35 (35-1-1 to 35-1-3) are swept out to the drain.

【0065】そして、水平シフトレジスタ14によって
水平選択パルス46(46−1〜46−3)を水平選択
トランジスタ18(18−1〜18−3)に順に印加
し、1ライン分のフォトダイオード1−1−1〜1−1
−3の出力信号を水平信号線15に順次出力する。
Then, the horizontal selection pulse 46 (46-1 to 46-3) is sequentially applied to the horizontal selection transistors 18 (18-1 to 18-3) by the horizontal shift register 14, and the photodiode 1-for one line 1- 1-1 to 1-1
-3 output signals are sequentially output to the horizontal signal line 15.

【0066】このようにして第1行目のフォトダイオー
ド1(1−1−1〜1−1−3)の出力電圧をサンプリ
ングした後、同様に第2のラインの水平アドレス線6−
2にアドレスパルス41−2を印加して第2のラインの
フォトダイオード(1−2−1〜1−2−3)の信号電
荷を読みだし、出力信号を水平信号線15に順次出力す
る。
After the output voltage of the photodiode 1 (1-1-1 to 1-1-3) in the first row is sampled in this manner, the horizontal address line 6- of the second line is similarly sampled.
The address pulse 41-2 is applied to 2 to read out the signal charges of the photodiodes (1-2-1 to 1-2-3) of the second line, and output signals are sequentially output to the horizontal signal line 15.

【0067】以上述べたような動作を各ラインについて
順次繰り返すことにより、2次元配列された全てのフォ
トダイオードの信号を読み出すことができる。したがっ
て、本実施の形態に係るMOS型固体撮像装置によれ
ば、フォトダイオードとは別に一時蓄積部があるため、
先にリセットレベルをサンプルしてから次に信号レベル
をサンプルできる。このため、リセットトランジスタの
熱雑音によって検出部電位が交調されて生じるランダム
雑音を低減することができる。
By repeating the above-described operation for each line in sequence, it is possible to read out the signals of all the two-dimensionally arranged photodiodes. Therefore, according to the MOS type solid-state imaging device according to the present embodiment, since there is a temporary storage unit in addition to the photodiode,
The reset level can be sampled first and then the signal level. Therefore, it is possible to reduce random noise generated by the detection unit potential being crossed by the thermal noise of the reset transistor.

【0068】なお、転送トランジスタ34(34−1−
1〜34−3−3)によるフォトダイオード1(1−1
−1〜1−3−3)から電荷蓄積用ダイオード51(5
1−1−1〜51−3−3)への電荷の蓄積方法は、全
画素同時に読み出す場合に限らず、二行以上同時に行な
っても良い
The transfer transistor 34 (34-1-
1-34-3-3), the photodiode 1 (1-1
-1 to 1-3-3) to the charge storage diode 51 (5
The method of accumulating charges in 1-1-1 to 51-3-3) is not limited to the case of simultaneously reading out all pixels, and may be performed simultaneously in two or more rows.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
複数のフォトダイオードにて変換された電荷を同時に読
み出すことにより、各画素の撮像タイミングの時間差を
低減することができる。
As described above in detail, according to the present invention,
By simultaneously reading the charges converted by the plurality of photodiodes, it is possible to reduce the time difference between the image pickup timings of the pixels.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係るMOS型固体撮像
装置の回路構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a MOS solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態におけるMOS型固体撮像装置の
動作を説明するためのタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the MOS type solid-state imaging device according to the same embodiment.

【図3】本発明の他の実施の形態に係るMOS型固体撮
像装置の単位セルの構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a unit cell of a MOS type solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention.

【図4】同実施の形態におけるMOS型固体撮像装置の
単位セルの断面を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a cross section of a unit cell of the MOS type solid-state imaging device according to the same embodiment.

【図5】従来のMOS型固体撮像装置の概要を示す回路
構成図である。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing an outline of a conventional MOS solid-state imaging device.

【図6】従来のMOS型固体撮像装置の動作を示すタイ
ミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart showing an operation of a conventional MOS solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フォトダイオード、 2…増幅トランジスタ、 3…垂直選択トランジスタ、 4…リセットトランジスタ、 5…垂直シフトレジスタ、 6…水平アドレス線、 7…リセット線、 8…垂直信号線、 9…負荷トランジスタ、 10…クランプ容量、 11…クランプトランジスタ、 12…サンプルホールドトランジスタ、 13…サンプルホールド容量、 14…水平シフトレジスタ、 15…水平信号線、 16…クランプノード、 17…クランプ電源、 18…水平選択トランジスタ、 21…アドレスパルス、 22…クランプパルス、 23…リセットパルス、 24…サンプルホールドパルス、 25…水平選択パルス、 31…電源線、 32…転送信号線、 33…アドレス容量、 34…転送トランジスタ、 35…検出部、 41…転送パルス、 42…アドレスパルス、 43…リセットパルス、 44…クランプパルス、 45…サンプルホールドパルス、 46…水平選択パルス、 51…電荷蓄積用ダイオード、 52…転送トランジスタ、 53…転送信号線、 54…遮閉層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photodiode, 2 ... Amplification transistor, 3 ... Vertical selection transistor, 4 ... Reset transistor, 5 ... Vertical shift register, 6 ... Horizontal address line, 7 ... Reset line, 8 ... Vertical signal line, 9 ... Load transistor, 10 ... Clamp capacitance, 11 ... Clamp transistor, 12 ... Sample and hold transistor, 13 ... Sample and hold capacitance, 14 ... Horizontal shift register, 15 ... Horizontal signal line, 16 ... Clamp node, 17 ... Clamp power supply, 18 ... Horizontal select transistor, 21 ... address pulse, 22 ... clamp pulse, 23 ... reset pulse, 24 ... sample hold pulse, 25 ... horizontal selection pulse, 31 ... power supply line, 32 ... transfer signal line, 33 ... address capacity, 34 ... transfer transistor, 35 ... detection Part, 41 ... Transfer pulse, 2 ... Address pulse, 43 ... Reset pulse, 44 ... Clamp pulse, 45 ... Sample hold pulse, 46 ... Horizontal selection pulse, 51 ... Charge storage diode, 52 ... Transfer transistor, 53 ... Transfer signal line, 54 ... Blocking layer .

フロントページの続き (72)発明者 井原 久典 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内Front page continuation (72) Inventor Hisanori Ihara 1 Komukai Toshiba-cho, Kouki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Incorporated, Toshiba Research and Development Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の単位セルを備えたMOS型固体撮
像装置において、 前記単位セルは、 光を電荷に変換する光電変換手段と、 前記光電変換手段から出力された電荷を保持する電荷保
持手段と、 前記光電変換手段と前記電荷保持手段との間に接続さ
れ、前記光電変換手段から出力された電荷を前記電荷保
持手段にオンの場合に転送する第1の転送ゲートと、 前記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧を出
力する電圧出力手段とからなり、 前記複数の単位セルのうち、一部の単位セルの前記第1
の転送ゲートを同時にオンにする第1の制御手段とをさ
らに具備したことを特徴とするMOS型固体撮像装置。
1. A MOS solid-state imaging device comprising a plurality of unit cells, wherein the unit cells are photoelectric conversion means for converting light into electric charges, and electric charge holding means for holding electric charges output from the photoelectric conversion means. A first transfer gate that is connected between the photoelectric conversion unit and the charge holding unit and transfers the charge output from the photoelectric conversion unit to the charge holding unit when it is on; A voltage output unit that outputs a voltage corresponding to the electric charge held in the first unit cell, and the first unit of some unit cells of the plurality of unit cells.
And a first control means for simultaneously turning on the transfer gates of the MOS type solid-state image pickup device.
【請求項2】 前記単位セルは、 前記第1の転送ゲートと前記電荷保持手段との間に接続
され、前記第1の転送ゲートから転送される電荷を蓄積
する電荷蓄積手段と、 前記電荷蓄積手段と前記電荷保持手段との間に接続さ
れ、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を前記電荷保持
手段にオンの場合に転送する第2の転送ゲートとをさら
に具備し、 前記第2の転送ゲートのうち、読みだし対象となる単位
セルの第2の転送ゲートを順次オンにする第2の制御手
段とをさらに具備したことを特徴とする請求項1記載の
MOS型固体撮像装置。
2. The unit cell, which is connected between the first transfer gate and the charge holding means, stores charge transferred from the first transfer gate, and the charge storage means. Second transfer gate, which is connected between the charge storage means and the charge storage means and transfers the charge stored in the charge storage means to the charge storage means when it is turned on. The MOS type solid-state image pickup device according to claim 1, further comprising a second control means for sequentially turning on the second transfer gates of the unit cells to be read out of the gates.
【請求項3】 光を電荷に変換する光電変換手段と、 前記光電変換手段から出力された電荷を保持する電荷保
持手段と、 前記光電変換手段と前記電荷保持手段との間に接続さ
れ、前記光電変換手段から出力された電荷を前記電荷保
持手段にオンの場合に転送する第1の転送ゲートと、 前記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧を出
力する電圧出力手段とからなる単位セルを複数有し、 前記複数の単位セルのうち、一部の単位セルの前記第1
の転送ゲートを同時にオンにする第1の制御手段とをさ
らに具備したMOS型固体撮像装置の駆動方法におい
て、 前記第1の制御手段によって前記複数の単位セルのう
ち、一部の単位セルの前記第1の転送ゲートを同時にオ
ンにし、前記光電変換手段から出力された電荷を前記電
荷保持手段に転送し、 前記電圧出力手段により読みだし対象となる単位セルの
前記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧を順
次出力することを特徴とするMOS型固体撮像装置の駆
動方法。
3. A photoelectric conversion unit that converts light into an electric charge, a charge holding unit that holds the electric charge output from the photoelectric conversion unit, and a photoelectric conversion unit that is connected between the photoelectric conversion unit and the electric charge holding unit. A unit consisting of a first transfer gate for transferring the electric charge output from the photoelectric conversion means to the electric charge holding means when it is on, and a voltage output means for outputting a voltage corresponding to the electric charge held in the electric charge holding means. A plurality of cells, and among the plurality of unit cells, the first of some of the unit cells
And a first control means for simultaneously turning on the transfer gates of the plurality of unit cells, the method for driving the MOS solid-state imaging device further comprising: The first transfer gate is turned on at the same time, the charge output from the photoelectric conversion means is transferred to the charge holding means, and the charge held in the charge holding means of the unit cell to be read by the voltage output means. A method for driving a MOS type solid-state imaging device, which sequentially outputs voltages corresponding to
【請求項4】 光を電荷に変換する光電変換手段と、 前記光電変換手段から出力された電荷を保持する電荷保
持手段と、 前記光電変換手段と前記電荷保持手段との間に接続さ
れ、前記光電変換手段から出力された電荷を前記電荷保
持手段にオンの場合に転送する第1の転送ゲートと、 前記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧を出
力する電圧出力手段と前記第1の転送ゲートと前記電荷
保持手段との間に接続され、前記第1の転送ゲートから
転送される電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、 前記電荷蓄積手段と前記電荷保持手段との間に接続さ
れ、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を前記電荷保持
手段にオンの場合に転送する第2の転送ゲートとからな
る単位セルを複数有し、 前記複数の単位セルのうち、一部の単位セルの前記第1
の転送ゲートを同時にオンにする第1の制御手段と、 前記第2の転送ゲートのうち、読みだし対象となる単位
セルの第2の転送ゲートを順次オンにする第2の制御手
段とをさらに具備したMOS型固体撮像装置の駆動方法
において、 前記第1の制御手段により前記複数の単位セルのうち、
一部の単位セルの前記第1の転送ゲートを同時にオンに
することにより、前記光電変換手段から出力された電荷
を同時に前記電荷蓄積手段に転送し、 前記複数の第1の転送ゲートをOFFにし、 前記第2の制御手段により前記第2の転送ゲートのう
ち、読みだし対象となる単位セルの第2の転送ゲートを
順次オンにすることにより、前記電荷蓄積手段に蓄積さ
れた電荷を前記電荷保持手段に転送し、 前記電圧出力手段から前記電荷保持手段に保持された電
荷に対応する電圧を出力することを特徴とするMOS型
固体撮像装置の駆動方法。
4. A photoelectric conversion unit that converts light into an electric charge, a charge holding unit that holds the electric charge output from the photoelectric conversion unit, and a photoelectric conversion unit that is connected between the photoelectric conversion unit and the electric charge holding unit. A first transfer gate that transfers the charge output from the photoelectric conversion unit to the charge holding unit when it is on, a voltage output unit that outputs a voltage corresponding to the charge held by the charge holding unit, and the first transfer gate. A charge storage unit connected between the transfer gate and the charge holding unit and storing the charge transferred from the first transfer gate; and connected between the charge storage unit and the charge holding unit. There is a plurality of unit cells each including a second transfer gate that transfers the charge accumulated in the charge accumulating unit to the charge retaining unit when the unit is on, and some unit cells of the plurality of unit cells are included. The first
Of the second transfer gates, and second control means for sequentially turning on the second transfer gates of the unit cells to be read out of the second transfer gates. In the driving method of the MOS type solid-state imaging device, the method may further include:
By simultaneously turning on the first transfer gates of some unit cells, the charges output from the photoelectric conversion means are simultaneously transferred to the charge storage means, and the plurality of first transfer gates are turned off. , The second control means sequentially turns on the second transfer gates of the unit cells to be read out of the second transfer gates, so that the charge accumulated in the charge accumulating means is changed to the charge. A method of driving a MOS type solid-state image pickup device, which is characterized in that the voltage is transferred to holding means and the voltage output means outputs a voltage corresponding to the charges held in the charge holding means.
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