JP2001203938A - Solid-state image pickup element - Google Patents

Solid-state image pickup element

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JP2001203938A
JP2001203938A JP2000015077A JP2000015077A JP2001203938A JP 2001203938 A JP2001203938 A JP 2001203938A JP 2000015077 A JP2000015077 A JP 2000015077A JP 2000015077 A JP2000015077 A JP 2000015077A JP 2001203938 A JP2001203938 A JP 2001203938A
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Japan
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signal
image
pixel
solid
signals
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Application number
JP2000015077A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Nitta
泰彦 新田
Yutaka Arima
裕 有馬
Kunihiko Hara
邦彦 原
Kenichi Shimomura
研一 下邨
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a solid-state image pickup element which can compute respective color image signals faster when the resolution of the solid-state image pickup element is decreased to obtain a color image. SOLUTION: Denoting as A (i, j) pixel cells 104 at positions (X, Y)=(i, j) (i=2 to 2m, j=2 to 2n), held electric signals are read in arbitrary order out of four pixel cells 104 at positions A (i-1, j-1), A (i-1, j), A (i, j-1) and A (i, j) by a shift register and a 1-bit decoder of a row decoder 102 and a 1-bit decoder of a column and multiplexer circuit 103.

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】この発明は、アレイ状に並べ
て構成されたフォトダイオード等の受光素子を通じて画
像データを取得することにより、撮像を実現する固体撮
像素子に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a solid-state image pickup device which realizes image pickup by acquiring image data through light receiving elements such as photodiodes arranged in an array.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下に、モトローラ社製のCMOS型イ
メージセンサMCM2007のデータシートから抜粋し
た従来の固体撮像素子の構成および動作について説明す
る。図8は、上記した従来の固体撮像素子の概略構成を
示したブロック図である。
2. Description of the Related Art The configuration and operation of a conventional solid-state imaging device extracted from a data sheet of a CMOS image sensor MCM2007 manufactured by Motorola will be described below. FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the above-described conventional solid-state imaging device.

【0003】図8に示すように、従来の固体撮像素子
は、画素セル204がX方向およびY方向にそれぞれ3
84個および304個アレイ状に配置された画素アレイ
201と、アレイ状に配置された複数の画素セル204
のうち、Y方向(行方向)の位置を特定するためのロウ
デコーダ202と、X方向(列方向)の位置の特定と出
力すべき画像信号の増幅とをおこなうためのカラムアン
ドマルチプレクサ回路203等から構成されている。
As shown in FIG. 8, in a conventional solid-state image pickup device, a pixel cell 204 has three pixels in X and Y directions, respectively.
84 and 304 pixel arrays 201 arranged in an array, and a plurality of pixel cells 204 arranged in an array
Among them, a row decoder 202 for specifying a position in the Y direction (row direction), a column and multiplexer circuit 203 for specifying a position in the X direction (column direction) and amplifying an image signal to be output, and the like It is composed of

【0004】図9は、画素セル204とロウデコーダ2
02およびカラムアンドマルチプレクサ回路203との
接続構成と画素セル204の内部回路とを示す図であ
る。図9に示すように、画素セル204は、Nチャネル
型のMOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタ
と称する)205〜208と、受光した光量に比例した
電荷を光電変換により生成して蓄積するフォトダイオー
ド209と、フォトダイオード209により蓄積された
電荷を保持するコンデンサC0と、から構成されてい
る。
FIG. 9 shows a pixel cell 204 and a row decoder 2.
FIG. 2 is a diagram showing a connection configuration between the pixel cell 204 and a column and multiplexer circuit 203 and an internal circuit of a pixel cell 204. As shown in FIG. 9, the pixel cell 204 includes an N-channel MOS transistor (hereinafter, referred to as an NMOS transistor) 205 to 208 and a photodiode 209 which generates and accumulates electric charge proportional to the amount of received light by photoelectric conversion. And a capacitor C0 that holds the charge accumulated by the photodiode 209.

【0005】図9においては、ドレインが高位電圧電源
VDDに接続されたNMOSトランジスタ205のソー
スに、NMOSトランジスタ206のドレインが接続さ
れ、NMOSトランジスタ206のソースと低位電圧電
源(接地電位)との間に上記したフォトダイオード20
9が接続されている。一方、ドレインが高位電圧電源V
DDに接続されたNMOSトランジスタ207のソース
には、NMOSトランジスタ208のドレインが接続さ
れ、NMOSトランジスタ207のゲートには、NMO
Sトランジスタ205のソースと、一端が低位電圧電源
に接続されたコンデンサC0の他端と、が接続されてい
る。
In FIG. 9, the drain of the NMOS transistor 206 is connected to the source of the NMOS transistor 205 whose drain is connected to the high voltage power supply VDD, so that the source of the NMOS transistor 206 is connected to the low voltage power supply (ground potential). The photodiode 20 described above
9 is connected. On the other hand, the drain is a high voltage power supply V
The source of the NMOS transistor 207 connected to the DD is connected to the drain of the NMOS transistor 208, and the gate of the NMOS transistor 207 is connected to the NMO
The source of the S transistor 205 and the other end of the capacitor C0 whose one end is connected to the low voltage power supply are connected.

【0006】また、各画素セル204は、X方向(図中
横方向)において、各NMOSトランジスタ205のゲ
ートにリセット信号を入力するための配線と、各NMO
Sトランジスタ206のゲートに画像書き込み信号を入
力するための配線と、各NMOSトランジスタ208の
ゲートに画像読み出し信号を入力するための配線と、に
分類される三つの共通線路によって互いに接続されてい
る。
Each pixel cell 204 has a wiring for inputting a reset signal to the gate of each NMOS transistor 205 in the X direction (horizontal direction in the figure),
Wiring for inputting an image write signal to the gate of the S transistor 206 and wiring for inputting an image read signal to the gate of each NMOS transistor 208 are connected to each other by three common lines.

【0007】特に、図9においては、上記したリセット
信号、画像書き込み信号、画像読み出し信号のそれぞれ
について、最上の行から順に、リセット信号RG0〜R
G303、画像書き込み信号TG0〜TG303、画像
読み出し信号RS0〜RS303として表されている。
なお、これらリセット信号RG0〜RG303、画像書
き込み信号TG0〜TG303、画像読み出し信号RS
0〜RS303はすべてロウデコーダ202によって生
成される。
In particular, in FIG. 9, reset signals RG0 to RG are sequentially output from the top row for each of the reset signal, image write signal, and image read signal.
G303, image write signals TG0 to TG303, and image read signals RS0 to RS303.
The reset signals RG0 to RG303, the image write signals TG0 to TG303, and the image read signal RS
0 to RS 303 are all generated by the row decoder 202.

【0008】また、各画素セル204のNMOSトラン
ジスタ208のソースは、Y方向(図中縦方向)におい
て、画像信号を取り出すための共通線路によって互いに
接続されており、この共通線路は、図9において左の列
から順に、ColumnBus0〜383として表され
ている。なお、これらColumnBus0〜383
は、すべてカラムアンドマルチプレクサ回路203に接
続されている。
The sources of the NMOS transistors 208 of the respective pixel cells 204 are connected to each other by a common line for extracting an image signal in the Y direction (vertical direction in the figure). These are represented as ColumnBus 0 to 383 in order from the left column. In addition, these ColumnBus0 to 383
Are all connected to the column and multiplexer circuit 203.

【0009】図10は、カラムアンドマルチプレクサ回
路203の内部構成を示す図である。図10に示すよう
に、カラムアンドマルチプレクサ回路203は、増幅回
路210とマルチプレクサ回路211から構成されてい
る。増幅回路210は、上記したColumnBus0
〜383のそれぞれに一対一に対応して設けられてお
り、画像信号の入出力制御をおこなうためのNMOSト
ランジスタ212〜215と、画素アレイ201から出
力される画素信号を保持するためのコンデンサ216お
よび217と、画像信号を増幅するためのアンプ218
〜220と、から構成されている。
FIG. 10 is a diagram showing an internal configuration of the column and multiplexer circuit 203. As shown in FIG. 10, the column and multiplexer circuit 203 includes an amplifier circuit 210 and a multiplexer circuit 211. The amplification circuit 210 is provided with the above-mentioned ColumnBus0
To 383 are provided in one-to-one correspondence, and NMOS transistors 212 to 215 for performing input / output control of image signals, a capacitor 216 for holding pixel signals output from the pixel array 201, and 217 and an amplifier 218 for amplifying the image signal
To 220.

【0010】図10においては、ドレインがColum
nBus0〜383の一つに接続されたNMOSトラン
ジスタ212のソースにアンプ218の入力端子とコン
デンサ216の一端とが接続され、ドレインがアンプ2
18の出力端子に接続されたNMOSトランジスタ21
4のソースに、アンプ220の入力端子が接続されてい
る。一方、これら構成と対照に、ドレインがNMOSト
ランジスタ212のドレインに接続されたNMOSトラ
ンジスタ213のソースにアンプ219の入力端子とコ
ンデンサ217の一端とが接続され、ドレインがアンプ
219の出力端子に接続されたNMOSトランジスタ2
15のソースに、アンプ220の入力端子が接続されて
いる。そして、コンデンサ216および217のそれぞ
れの他端は、互いに低位電源電圧(接地電位)に接続さ
れている。
In FIG. 10, the drain is Column.
The input terminal of the amplifier 218 and one end of the capacitor 216 are connected to the source of the NMOS transistor 212 connected to one of nBus 0 to 383, and the drain is connected to the amplifier 2
NMOS transistor 21 connected to the output terminal 18
The input terminal of the amplifier 220 is connected to the source 4. On the other hand, in contrast to these configurations, the input terminal of the amplifier 219 and one end of the capacitor 217 are connected to the source of the NMOS transistor 213 whose drain is connected to the drain of the NMOS transistor 212, and the drain is connected to the output terminal of the amplifier 219. NMOS transistor 2
The input terminal of the amplifier 220 is connected to 15 sources. The other ends of the capacitors 216 and 217 are connected to a lower power supply voltage (ground potential).

【0011】また、各増幅回路210は、X方向(図中
横方向)において、後述する制御信号SHRをNMOS
トランジスタ213のゲートに入力するための配線と、
後述する制御信号SHSを各NMOSトランジスタ21
2のゲートに入力するための配線と、後述する制御信号
SRを各NMOSトランジスタ215のゲートに入力す
るための配線と、後述する制御信号ZSRを各NMOS
トランジスタ214のゲートに入力するための配線と、
に分類される4つの共通線路によって互いに接続されて
いる。
Each of the amplifying circuits 210 transmits a control signal SHR, which will be described later, to an NMOS transistor in the X direction (horizontal direction in the figure).
A wiring for inputting to the gate of the transistor 213;
A control signal SHS described later is transmitted to each NMOS transistor 21.
2, a wiring for inputting a control signal SR described later to the gate of each NMOS transistor 215, and a control signal ZSR described later for each NMOS transistor 215.
Wiring for input to the gate of the transistor 214;
Are connected to each other by four common lines.

【0012】一方、マルチプレクサ回路211は、マル
チプレクサ212および213から構成され、各マルチ
プレクサは、トライステート型のアナログアンプを備え
ている。ここで、図10においては、ColumnBu
s0〜383を、ColumnBus0〜63と、Co
lumnBus64〜127と、ColumnBus1
28〜191と、ColumnBus192〜255
と、ColumnBus256〜319と、Colum
nBus320〜383との6つのグループに分け、上
記したマルチプレクサ212は、これらグループ毎に設
けられている。
On the other hand, the multiplexer circuit 211 includes multiplexers 212 and 213, and each multiplexer includes a tri-state type analog amplifier. Here, in FIG.
s0-383, ColumnBus0-63, Co
lumBus64-127 and ColumnBus1
28-191 and ColumnBus 192-255
And ColumnBus 256-319 and Column
Divided into six groups of nBus 320 to 383, and the multiplexer 212 described above is provided for each of these groups.

【0013】よって、マルチプレクサ212は、上記し
た増幅回路210毎にアナログアンプを割り当ててお
り、マルチプレクサ213は、これらマルチプレクサ2
12毎にアナログアンプを配置している。すなわち、マ
ルチプレクサ212は、64個のアナログアンプを備
え、マルチプレクサ213は、6個のアナログアンプを
備えている。
Therefore, the multiplexer 212 allocates an analog amplifier to each of the amplifier circuits 210, and the multiplexer 213
An analog amplifier is arranged for every 12 units. That is, the multiplexer 212 has 64 analog amplifiers, and the multiplexer 213 has 6 analog amplifiers.

【0014】また、マルチプレクサ212は、各アナロ
グアンプに制御信号AMUX[0:63]を入力するこ
とで、任意のアナログアンプの出力制御をおこなうこと
ができる。たとえば、ColumnBus0に対応する
増幅回路210の出力信号TCDS0を増幅するアナロ
グアンプに、“H”レベルのAMUX[0]を入力する
ことで、そのアナログアンプの出力を低インピーダンス
状態にし、他のアナログアンプの出力を高インピーダン
ス状態にすることができる。すなわち、任意の一つのア
ナログアンプの出力のみを活性化することができる。同
様に、マルチプレクサ213についても、各アナログア
ンプに制御信号BMUX[0:5]を入力することで、
任意のアナログアンプの出力制御をおこなうことができ
る。
The multiplexer 212 can control the output of any analog amplifier by inputting a control signal AMUX [0:63] to each analog amplifier. For example, by inputting “H” level AMUX [0] to an analog amplifier that amplifies the output signal TCDS0 of the amplifier circuit 210 corresponding to ColumnBus0, the output of the analog amplifier is set to a low impedance state, and another analog amplifier is set. Can be brought into a high impedance state. That is, only the output of any one analog amplifier can be activated. Similarly, for the multiplexer 213, by inputting the control signal BMUX [0: 5] to each analog amplifier,
Output control of any analog amplifier can be performed.

【0015】つぎに、この従来の固体撮像素子の動作に
ついて説明する。図11および図12はともに、従来の
固体撮像素子において、画像信号を読み出すためのタイ
ミングチャートを示す図であり、特に、図11は、それ
ぞれ一つの画素セル204から画像信号を取り出す場合
を示し、図12は、すべての画素セル204から画像信
号を取り出す場合を示している。
Next, the operation of the conventional solid-state imaging device will be described. 11 and 12 are timing charts for reading out image signals in a conventional solid-state imaging device. In particular, FIG. 11 shows a case where an image signal is extracted from one pixel cell 204, respectively. FIG. 12 shows a case where image signals are extracted from all the pixel cells 204.

【0016】まず、一つの画素セル204からの画像信
号の読み出し動作について説明する。固体撮像素子の画
素セル204では、画像信号を読み出すために三つの動
作モード、すなわち画像信号の蓄積がおこなわれる画像
蓄積モード、黒レベル信号が出力されるリセットモー
ド、および画像信号が出力される画像読み出しモードに
順次遷移される。
First, the operation of reading an image signal from one pixel cell 204 will be described. In the pixel cell 204 of the solid-state imaging device, there are three operation modes for reading an image signal: an image accumulation mode in which an image signal is accumulated, a reset mode in which a black level signal is output, and an image in which an image signal is output. The mode is sequentially shifted to the read mode.

【0017】画像蓄積モードは、図11において、画像
書き込み信号TG0が“H”レベルになるまでの間の状
態であり、この間、画素セル204ではフォトダイオー
ド209により、受光した光量に応じて発生する電荷が
蓄積される。
The image accumulation mode is a state until the image write signal TG0 goes to "H" level in FIG. 11, and during this time, the pixel cell 204 is generated by the photodiode 209 according to the amount of light received. Charge is accumulated.

【0018】これは、図9において、NMOSトランジ
スタ206が、そのゲートに“L”レベルの画像書き込
み信号TG0が入力されることでオフ状態になることを
示し、これにより、フォトダイオード209は、そのカ
ソードがNMOSトランジスタ206のソースに接続さ
れていることから、電荷の蓄積を維持することができ
る。
This means that in FIG. 9, the NMOS transistor 206 is turned off when the image write signal TG0 of "L" level is inputted to the gate thereof, whereby the photodiode 209 is turned off. Since the cathode is connected to the source of the NMOS transistor 206, the accumulation of charges can be maintained.

【0019】つぎに、この状態において、リセット信号
RG0が“H”レベルになることでリセットモードとな
る。すなわち、図9では、NMOSトランジスタ205
が、そのゲートに“H”レベルのリセット信号RG0が
入力されることでオン状態になり、これにより、コンデ
ンサC0は、その一端(図202中、FD端子)がNM
OSトランジスタ205のソースに接続されていること
から、高位電源電圧VDDの電位レベルにリセットされ
る。
Next, in this state, the reset mode is set when the reset signal RG0 goes to "H" level. That is, in FIG.
Is turned on by the input of the “H” level reset signal RG0 to its gate, whereby one end of the capacitor C0 (the FD terminal in FIG. 202) is set to NM.
Since it is connected to the source of the OS transistor 205, it is reset to the potential level of the high power supply voltage VDD.

【0020】この状態は、NMOSトランジスタ207
のゲートの電位もまた、高位電源電圧VDDに一致する
ことを示し、さらに画像読み出し信号RS0が“H”レ
ベルであるとすると、NMOSトランジスタ207およ
び208はともにオン状態となる。よって、その後、制
御信号SHRが“H”レベルになった際には、カラムア
ンドマルチプレクサ回路203の増幅回路210内のN
MOSトランジスタ213がオン状態となり、画素セル
204のNMOSトランジスタ207および208を通
じてColumnBus0に電流が供給され、増幅回路
210のコンデンサ217が充電される。なお、この状
態においては、リセット信号RG0は“L”レベルであ
る。
In this state, the NMOS transistor 207
Also indicates that the potential of the gate of the NMOS transistor 207 coincides with the high power supply voltage VDD, and further, assuming that the image read signal RS0 is at the “H” level, both the NMOS transistors 207 and 208 are turned on. Therefore, after that, when the control signal SHR goes to the “H” level, N in the amplifying circuit 210 of the column and multiplexer circuit 203
The MOS transistor 213 is turned on, a current is supplied to ColumnBus0 through the NMOS transistors 207 and 208 of the pixel cell 204, and the capacitor 217 of the amplifier circuit 210 is charged. In this state, reset signal RG0 is at "L" level.

【0021】この充電によりコンデンサ217の両端に
は、画像信号が何もない状態、すなわち黒レベルの状態
における電圧値(以下、黒レベル電圧と称する)が記憶
されることになる。つづいて、画像書き込み信号TG0
が“H”レベルになることで読み出しモードになる。す
なわち、図9では、NMOSトランジスタ206が、そ
のゲートに“H”レベルのリセット信号TG0が入力さ
れることでオン状態になり、フォトダイオード209の
カソードとコンデンサC0の一端とが導通し、フォトダ
イオード209に電荷として蓄積された画像信号がFD
端子のコンデンサC0に転送される。
By this charging, a voltage value in a state where there is no image signal, that is, a black level state (hereinafter, referred to as a black level voltage) is stored at both ends of the capacitor 217. Subsequently, the image write signal TG0
Is set to the “H” level, the read mode is set. That is, in FIG. 9, the NMOS transistor 206 is turned on by the input of the “H” level reset signal TG0 to its gate, and the cathode of the photodiode 209 and one end of the capacitor C0 are electrically connected to each other. The image signal accumulated as electric charge in the 209 is FD
It is transferred to the terminal capacitor C0.

【0022】これにより、FD端子は、転送された電荷
量に応じた電圧値に変化する。そして、この変化後の電
圧値に応じた電流が上記したリセットモード時と同様の
手順でColumnBus0に出力される。その後、制
御信号SHSが“H”レベルになることで、NMOSト
ランジスタ212がオン状態となる。これにより、コン
デンサ216の充電がおこなわれ、コンデンサ216の
両端に電位差が生ずる。この電位差(以下、信号レベル
電圧と称する)は画素セル204に蓄積された画像信号
に比例した値として記憶される。
As a result, the voltage of the FD terminal changes to a voltage value corresponding to the transferred charge amount. Then, a current corresponding to the voltage value after this change is output to ColumnBus0 in the same procedure as in the above-described reset mode. Thereafter, when the control signal SHS goes to the “H” level, the NMOS transistor 212 is turned on. As a result, the capacitor 216 is charged, and a potential difference is generated between both ends of the capacitor 216. This potential difference (hereinafter, referred to as a signal level voltage) is stored as a value proportional to the image signal stored in the pixel cell 204.

【0023】このようにしてカラムアンドマルチプレク
サ回路203の増幅回路210内のコンデンサ216お
よび217のそれぞれに蓄積された電荷、すなわち信号
レベル電圧および黒レベル電圧は、それぞれアンプ21
8および219により増幅され、制御信号SRおよびZ
SRが“H”レベルになったときに、アンプ220の出
力信号TCDS0として出力される。そして、アンプ2
20から出力された出力信号TCDS0は、図10に示
すように、マルチプレクサ回路211内の各アナログア
ンプを通じて再び増幅され、マルチプレクサ211の出
力端子MUXOUTから外部に出力される。
The electric charges accumulated in each of the capacitors 216 and 217 in the amplifying circuit 210 of the column and multiplexer circuit 203, that is, the signal level voltage and the black level voltage are respectively supplied to the amplifier 21.
8 and 219 and the control signals SR and Z
When SR becomes “H” level, it is output as output signal TCDS0 of amplifier 220. And amplifier 2
As shown in FIG. 10, the output signal TCDS0 output from 20 is again amplified through each analog amplifier in the multiplexer circuit 211 and output from the output terminal MUXOUT of the multiplexer 211 to the outside.

【0024】つぎに、固体撮像素子の全体動作、すなわ
ち画素アレイ201内のすべての画素セル204からの
画像信号の読み出し方法について説明する。画素アレイ
201内のすべての画素セル204から画像信号を読み
出すためには、図9において画素セル204に入力され
るリセット信号RG0〜RG303、画像書き込み信号
TG0〜TG303および画像読み出し信号RS0〜R
S303と、カラムアンドマルチプレクス回路203の
増幅回路210に入力される制御信号SHS、SHR、
SRおよびZSRと、マルチプレクサ221および22
2に入力される制御信号AMUX[0:63]およびB
MUX[0:5]とを、図12に示すタイミングチャー
トに従い、時分割で順次与えてやればよい。
Next, the overall operation of the solid-state imaging device, that is, a method of reading image signals from all the pixel cells 204 in the pixel array 201 will be described. In order to read image signals from all the pixel cells 204 in the pixel array 201, reset signals RG0 to RG303, image write signals TG0 to TG303, and image read signals RS0 to R input to the pixel cells 204 in FIG.
S303, control signals SHS, SHR input to the amplifier 210 of the column and multiplex circuit 203,
SR and ZSR, and multiplexers 221 and 22
2 and control signals AMUX [0:63] and B
MUX [0: 5] may be sequentially given in a time division manner according to the timing chart shown in FIG.

【0025】図12において、まず、サイクル0では、
リセット信号RG0、画像書き込み信号TG0および画
像読み出し信号RS0がロウデコーダ202により生成
される。画素アレイ201内では、リセット信号RG
0、画像書き込み信号TG0および画像読み出し信号R
S0にはX方向に配置された384個の画素セルが接続
されており、これらの画素セル204のそれぞれにおい
て上述した画像蓄積モード、リセットモードおよび画像
読み出しモードの三つの動作モードが実行される。
In FIG. 12, first, in cycle 0,
The reset signal RG0, the image write signal TG0, and the image read signal RS0 are generated by the row decoder 202. In the pixel array 201, the reset signal RG
0, image write signal TG0 and image read signal R
384 pixel cells arranged in the X direction are connected to S0, and in each of these pixel cells 204, the above-described three operation modes of the image accumulation mode, the reset mode, and the image reading mode are executed.

【0026】この結果、384個の画素セル204の信
号レベル電圧と黒レベル電圧が、図9の増幅回路210
に保持される。そしてつぎのサイクル1〜384では、
制御信号AMUX[0:63]およびBMUX[0:
5]が生成される。64本の制御信号AMUX[0:6
3]は、ビット0から順番に1サイクルに1本だけ
“H”レベルとなる信号で64サイクルの周期で生成さ
れる。また、6本の制御信号BMUX[0:5]も、ビ
ット0から順番に64サイクル毎に1本だけ“H”レベ
ルとなる。したがって、図10の増幅回路210に保持
された信号レベル電圧は、図中左から順番にマルチプレ
クサ211の出力端子MUXOUTから読み出される。
As a result, the signal level voltage and the black level voltage of the 384 pixel cells 204 are changed to the amplifying circuit 210 of FIG.
Is held. Then, in the next cycles 1 to 384,
Control signals AMUX [0:63] and BMUX [0:
5] is generated. 64 control signals AMUX [0: 6
3] is a signal which becomes "H" level only one bit per cycle in order from bit 0, and is generated at a cycle of 64 cycles. Also, the six control signals BMUX [0: 5] also go to the “H” level only in the order of bit 0 every 64 cycles. Therefore, the signal level voltage held in the amplifier circuit 210 in FIG. 10 is read from the output terminal MUXOUT of the multiplexer 211 in order from the left in the figure.

【0027】このようにして、サイクル0〜384では
画素アレイ201の最上の行に配置された384個の画
素セル204の画像信号を読み出すことができる。画素
アレイ201の二番目の行に配置された画素セル204
の画像信号を読み出すためには、二番目の行の画素セル
204に接続されたリセット信号RG1、画像書き込み
信号TG1および画像読み出し信号RS1を、図12に
示すサイクル385のように生成すればよい。
As described above, in the cycles 0 to 384, the image signals of the 384 pixel cells 204 arranged in the uppermost row of the pixel array 201 can be read. Pixel cell 204 arranged in the second row of pixel array 201
, The reset signal RG1, the image write signal TG1, and the image read signal RS1 connected to the pixel cells 204 in the second row may be generated as in a cycle 385 shown in FIG.

【0028】なお、サイクル385で生成されたリセッ
ト信号RG1、画像書き込み信号TG1および画像読み
出し信号RS1の各パルス発生タイミングは、サイクル
0で生成されたリセット信号RG0、画像書き込み信号
TG0および画像読み出し信号RS0のタイミングと同
じである。
The pulse generation timings of the reset signal RG1, the image write signal TG1, and the image read signal RS1 generated in cycle 385 are the same as those of the reset signal RG0, image write signal TG0, and image read signal RS0 generated in cycle 0. Timing.

【0029】つづいて、サイクル386〜769で制御
信号AMUX[0:63]およびBMUX[0:5]が
生成されることにより、画像信号は出力端子MUXOU
Tから読み出される。以下、同様にして、画素アレイ2
01の三番目以降の行に配置された画素セル204の画
像信号を読み出すには、三番目以降の行の画素セル20
4に接続されたリセット信号RG2〜RG303、画像
書き込み信号TG2〜TG303および画像読み出し信
号RS2〜RS303を385サイクル毎に生成すれば
よい。
Subsequently, control signals AMUX [0:63] and BMUX [0: 5] are generated in cycles 386 to 769, so that the image signal is output to the output terminal MUXOU.
Read from T. Hereinafter, similarly, the pixel array 2
In order to read out the image signals of the pixel cells 204 arranged in the third and subsequent rows of the first row, the pixel cells 20 in the third and subsequent rows are read out.
4, the reset signals RG2 to RG303, the image write signals TG2 to TG303, and the image read signals RS2 to RS303 may be generated every 385 cycles.

【0030】そして、この固体撮像素子をカラー化する
ためには、画素セル204のフォトダイオード209の
受光面に赤(R)、緑(G)、青(B)に代表される3
原色のカラーフィルタとよばれる樹脂を覆うことで実現
することができる。図13は、従来のカラー用の高解像
度固体撮像素子において、カラーフィルタの配置を説明
するための説明図である。図13に示すように、特に、
高解像度の固体撮像素子では、各色のカラーフィルタを
市松模様に配置するのが一般的である。
In order to colorize the solid-state image pickup device, the light receiving surface of the photodiode 209 of the pixel cell 204 has a light receiving surface represented by red (R), green (G), and blue (B).
This can be realized by covering a resin called a primary color filter. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of color filters in a conventional color high-resolution solid-state imaging device. As shown in FIG.
In a high-resolution solid-state imaging device, color filters of each color are generally arranged in a checkered pattern.

【0031】よって、384×304の解像度でカラー
画像を表示するにはすべての画素について赤(R)、緑
(G)、青(B)に関する三つの画像信号が必要になる
が、固体撮像素子でカラーフィルタを市松模様に配置し
た場合、一つの画素セル204からは1色分のみの画像
信号しか読み出すことができない。この場合には、固体
撮像素子の外部において、その画素セルの近傍に位置し
かつ他の2色のカラーフィルタが覆われている他の画素
セル204の画像信号から不足分の画像信号を計算する
補間処理と呼ばれる操作が必要となる。
Therefore, in order to display a color image at a resolution of 384 × 304, three image signals for red (R), green (G) and blue (B) are required for all pixels. When the color filters are arranged in a checkered pattern, only one color image signal can be read from one pixel cell 204. In this case, outside of the solid-state imaging device, an insufficient image signal is calculated from the image signal of another pixel cell 204 located near the pixel cell and covered with the other two color filters. An operation called an interpolation process is required.

【0032】[0032]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
固体撮像素子によれば、ロウデコーダ202によって、
リセット信号RG0〜RG303、画像書き込み信号T
G0〜TG303および画像読み出し信号RS0〜RS
303を385サイクル毎にビット0からビット303
までシーケンシャルに生成し、かつマルチプレクサ21
1の制御信号AMUX[0:63]、BMUX[0:
5]もそれぞれ1サイクル毎、64サイクル毎にビット
0から最後のビット位置までシーケンシャルに生成して
おり、これにより画素アレイ201中のすべての画素セ
ル204から画像信号を読み出す方法を採用していた。
As described above, according to the conventional solid-state imaging device, the row decoder 202
Reset signals RG0 to RG303, image write signal T
G0-TG303 and image read signals RS0-RS
303 from bit 0 to bit 303 every 385 cycles
Up to the multiplexer 21
1 control signals AMUX [0:63] and BMUX [0:
5] is also generated sequentially from bit 0 to the last bit position every cycle and every 64 cycles, thereby adopting a method of reading image signals from all the pixel cells 204 in the pixel array 201. .

【0033】そして、カラー用の高解像度固体撮像素子
では固体撮像素子の外部で補間処理をおこなうことによ
り、解像度を維持したままで画像のカラー化を実現する
ことを可能としていた。
In the high-resolution solid-state image pickup device for color, by performing interpolation processing outside the solid-state image pickup device, it is possible to realize colorization of an image while maintaining the resolution.

【0034】しかしながら、従来の固体撮像素子では、
画素アレイ201内のすべての画素セル204から画像
信号を読み出すために、X方向のアドレスを1づつイン
クリメントしながらXアドレスを走査して画像信号を読
み出し、Y方向のアドレスについてはXアドレスについ
ての走査が終了した後にアドレスを1づつインクリメン
トして走査していたので、(X,Y)=(i,j)(i
=2〜2m,j=2〜2n)の位置にある画素セルA
(i,j)の画像信号が読み出された後のつぎのサイク
ルでは、必ずA(i+1,j)の画像信号が読み出され
ることになる。このため、画素セルA(i,j)の画素
信号が読み出された後のつぎのサイクルにおいて、隣接
した行にある画素セルA(i,j−1)または画素セル
A(i,j+1)の位置にある画像信号を読み出すこと
ができないという問題があった。
However, in the conventional solid-state imaging device,
In order to read image signals from all the pixel cells 204 in the pixel array 201, the X address is scanned by scanning the X address while incrementing the address in the X direction by one, and the scanning in the X direction is performed for the Y direction. Is completed, scanning is performed by incrementing the address by one, so that (X, Y) = (i, j) (i
= 2 to 2m, j = 2 to 2n)
In the next cycle after the image signal of (i, j) is read, the image signal of A (i + 1, j) is always read. Therefore, in the next cycle after the pixel signal of the pixel cell A (i, j) is read, the pixel cell A (i, j-1) or the pixel cell A (i, j + 1) in the adjacent row is read. There is a problem that the image signal at the position of cannot be read.

【0035】また、カラー用の高解像度固体撮像素子に
おいて、その解像度を半分に下げて、図13の破線で囲
んだ領域を1画素セルとみなした場合には、破線内の一
つの画素セルの中からは赤(R)、緑(G)、青(B)
に関する三つの画像信号を取り出すことができるにも関
わらず、従来の高解像度固体撮像素子では外部で補間処
理をおこなうことにより画像信号を計算するため、カラ
ー画像表示のためにはこの補間処理の時間が常に必要で
あり時間がかかるという問題も生じていた。
In a color high-resolution solid-state imaging device, when the resolution is reduced to half and the area surrounded by the broken line in FIG. 13 is regarded as one pixel cell, one pixel cell within the broken line is considered. From inside red (R), green (G), blue (B)
Despite the fact that three image signals can be extracted, the conventional high-resolution solid-state image sensor calculates the image signals by performing interpolation processing externally. However, there is a problem that it is always necessary and takes time.

【0036】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたもので、特に、カラー化を実現するために固体
撮像素子の解像度を下げた場合等に、赤(R)、緑
(G)、青(B)に関する三つの画像信号をより早く計
算できる固体撮像素子を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In particular, when the resolution of a solid-state imaging device is reduced to realize colorization, red (R) and green (G) are used. , And a solid-state imaging device capable of calculating three image signals for blue (B) more quickly.

【0037】[0037]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、この発明にかかる固体撮像素子に
あっては、受光により生成された電荷を蓄積する受光手
段と、前記受光手段に蓄積された電荷を放電するための
トランジスタと、前記受光手段に蓄積された電荷に比例
した電気信号を読み出すための第2のトランジスタと、
からなる画素セルを、X方向およびY方向にそれぞれ2
m個および2n個(m、nは自然数)づつアレイ状に並
べられて構成された画素アレイと、前記画素アレイ内の
特定の画素セルの前記第1のトランジスタおよび前記第
2のトランジスタを動作させるための第1のアドレッシ
ング手段および第2のアドレッシング手段と、を具備し
た固体撮像素子において、(X,Y)=(i,j)(i
=2〜2m、j=2〜2n)の位置にある画素セルをA
(i,j)と表記したときに、A(i−1,j−1)、
A(i−1,j)、A(i,j−1)およびA(i,
j)の位置にある4つの画素セルから任意の順番で前記
電気信号を読み出す手段を備えたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems To solve the above-mentioned problems,
In order to achieve the object, in a solid-state imaging device according to the present invention, light receiving means for accumulating charge generated by light reception, a transistor for discharging the charge accumulated in the light receiving means, and the light receiving means A second transistor for reading an electric signal proportional to the electric charge stored in the second transistor;
Pixel cells consisting of two in the X and Y directions, respectively.
A pixel array arranged and arranged in an array of m pieces and 2n pieces (m and n are natural numbers), and the first transistor and the second transistor of a specific pixel cell in the pixel array are operated. (X, Y) = (i, j) (i) in the solid-state imaging device having the first addressing means and the second addressing means for
= 2 to 2 m, j = 2 to 2n)
When expressed as (i, j), A (i-1, j-1),
A (i-1, j), A (i, j-1) and A (i,
means for reading out the electric signals from the four pixel cells at the position j) in any order.

【0038】この発明によれば、X方向に2αセル、Y
方向に2βセル(α=1〜m,β=1〜n)の画素セル
が配置された画素アレイにおいて、第1および第2のア
ドレッシング手段によって、X方向は2α−1、2αの
いずれかを、Y方向は2β−1、2βを、それぞれアド
レッシングできるので、4つの画素セルA(2α−1,
2β−1)、A(2α,2β−1)、A(2α−1,2
β)およびA(2α,2β)(α=1〜m,β=1〜
n)の画像信号を任意の順番で読み出すことができる。
According to the present invention, the 2α cell and the Y cell
In a pixel array in which pixel cells of 2.beta. Cells (.alpha. = 1 to m, .beta. = 1 to n) are arranged in the direction, the first direction and the second addressing means set the X direction to 2α-1, 2α. , Y direction can address 2β-1, 2β, respectively, so that four pixel cells A (2α-1,
2β-1), A (2α, 2β-1), A (2α-1,2
β) and A (2α, 2β) (α = 1 to m, β = 1 to
The image signal of n) can be read out in an arbitrary order.

【0039】つぎの発明にかかる固体撮像素子にあって
は、上記の発明において、前記第1のアドレッシング手
段は、mビットのシフトレジスタとm個の1ビットデコ
ーダから構成され、前記第2のアドレッシング手段は、
nビットのシフトレジスタとn個の1ビットデコーダか
ら構成されることを特徴とする。
In the solid-state image pickup device according to the next invention, in the above-mentioned invention, the first addressing means comprises an m-bit shift register and m 1-bit decoders, and the second addressing means. Means are
It is characterized by comprising an n-bit shift register and n 1-bit decoders.

【0040】この発明によれば、X方向に2αセル、Y
方向に2βセル(α=1〜m,β=1〜n)の画素セル
が配置された画素アレイにおいて、第1のアドレッシン
グ手段の1ビットデコーダによってX方向について2α
−1、2αのいずれかをアドレッシングし、第2のアド
レッシング手段のシフトレジスタによって、Y方向につ
いて2β−1、2βのいずれかをアドレッシングするこ
とができる。
According to the present invention, the 2α cell and the Y
In a pixel array in which pixel cells of 2.beta. Cells (.alpha. = 1 to m, .beta. = 1 to n) are arranged in the direction, the 1-bit decoder of the first addressing means makes 2.alpha.
-1, 2α, and any one of 2β-1, 2β can be addressed in the Y direction by the shift register of the second addressing means.

【0041】つぎの発明にかかる固体撮像素子にあって
は、上記の発明において、前記画素セル上に赤(R)、
緑(G)、青(B)のカラーフィルタのいずれかが前記
画素アレイ上で市松模様状となるように配置され、A
(2α−1,2β−1)、A(2α,2β−1)、A
(2α−1,2β)およびA(2α,2β)(α=1〜
m、β=1〜n)の4つの画素セルからの出力信号を
(X,Y)=(α,β)の位置にある画素セルからのカ
ラー信号として取得する手段を備えたことを特徴とす
る。
In the solid-state image pickup device according to the next invention, in the above-mentioned invention, red (R),
One of green (G) and blue (B) color filters is arranged in a checkered pattern on the pixel array.
(2α-1,2β-1), A (2α, 2β-1), A
(2α-1,2β) and A (2α, 2β) (α = 1 to
means for acquiring output signals from four pixel cells (m, β = 1 to n) as color signals from pixel cells at the position of (X, Y) = (α, β). I do.

【0042】この発明によれば、4つの画素セルA(2
α−1,2β−1)、A(2α,2β−1)、A(2α
−1,2β)、A(2α,2β)(α=1〜m,β=1
〜n)からの出力信号を(X,Y)=(α,β)の位置
にある画素からのカラー信号としてあつかうことができ
る。
According to the present invention, four pixel cells A (2
α-1,2β-1), A (2α, 2β-1), A (2α
−1, β), A (2α, 2β) (α = 1 to m, β = 1
To (n) can be treated as a color signal from a pixel at the position of (X, Y) = (α, β).

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下に、この発明にかかる固体撮
像素子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、この実施の形態により本発明が限定されるもので
はない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the solid-state imaging device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
The present invention is not limited by the embodiment.

【0044】図1は、実施の形態にかかる固体撮像素子
において、画素セル204とロウデコーダ202および
カラムアンドマルチプレクサ回路203との接続構成と
画素セル204の内部回路とを示す図である。図1に示
すように、実施の形態にかかる固体撮像素子は、画素セ
ル104がX方向およびY方向にそれぞれ384個およ
び304個アレイ状に配置された画素アレイ101と、
アレイ状に配置された複数の画素セル104のうち、Y
方向(行)の位置を特定するためのロウデコーダ102
と、X方向(列)の位置の特定と出力すべき画像信号の
増幅とをおこなうためのカラムアンドマルチプレクサ回
路103を備えて構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a connection configuration between a pixel cell 204, a row decoder 202, and a column and multiplexer circuit 203 and an internal circuit of the pixel cell 204 in the solid-state imaging device according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device according to the embodiment includes a pixel array 101 in which 384 and 304 pixel cells 104 are arranged in an X direction and a Y direction, respectively.
Of the plurality of pixel cells 104 arranged in an array,
Row decoder 102 for specifying the direction (row) position
And a column and multiplexer circuit 103 for specifying the position in the X direction (column) and amplifying the image signal to be output.

【0045】また、図1において、画素セル104は、
NMOSトランジスタ105〜109と、受光した光量
に比例した電荷を光電変換により生成して蓄積するフォ
トダイオード110と、フォトダイオード110により
蓄積された電荷を保持するコンデンサC1と、から構成
されている。
In FIG. 1, the pixel cell 104 is
It comprises NMOS transistors 105 to 109, a photodiode 110 that generates and accumulates charge proportional to the amount of light received by photoelectric conversion, and a capacitor C1 that holds the charge accumulated by the photodiode 110.

【0046】図1においては、ドレインが高位電圧電源
VDDに接続されたNMOSトランジスタ105のソー
スに、NMOSトランジスタ106のドレインが接続さ
れ、さらに、NMOSトランジスタ106のソースに、
NMOSトランジスタ109のドレインが接続されてい
る。そして、NMOSトランジスタ109のソースと低
位電圧電源(接地電位)との間に上記したフォトダイオ
ード110が接続されている。一方、ドレインが高位電
圧電源VDDに接続されたNMOSトランジスタ107
のソースには、NMOSトランジスタ108のドレイン
が接続され、NMOSトランジスタ107のゲートに
は、NMOSトランジスタ105のソースと、一端が低
位電圧電源に接続されたコンデンサC1の他端と、が接
続されている。
In FIG. 1, the drain of the NMOS transistor 106 is connected to the source of the NMOS transistor 105 whose drain is connected to the high voltage power supply VDD, and the source of the NMOS transistor 106 is
The drain of the NMOS transistor 109 is connected. The photodiode 110 is connected between the source of the NMOS transistor 109 and a low voltage power supply (ground potential). On the other hand, the NMOS transistor 107 whose drain is connected to the high voltage power supply VDD
Is connected to the drain of the NMOS transistor 108, and the gate of the NMOS transistor 107 is connected to the source of the NMOS transistor 105 and the other end of the capacitor C1 whose one end is connected to the low voltage power supply. .

【0047】また、各画素セル104は、X方向(図中
横方向)において、各NMOSトランジスタ105のゲ
ートにリセット信号を入力するための配線と、各NMO
Sトランジスタ106のゲートに画像書き込み信号を入
力するための配線と、各NMOSトランジスタ108の
ゲートに画像読み出し信号を入力するための配線と、に
分類される三つの共通線路によって互いに接続されてい
る。
Each pixel cell 104 has a wiring for inputting a reset signal to the gate of each NMOS transistor 105 in the X direction (horizontal direction in the figure),
The wiring for inputting an image writing signal to the gate of the S transistor 106 and the wiring for inputting an image reading signal to the gate of each NMOS transistor 108 are connected to each other by three common lines.

【0048】特に、図1においては、上記したリセット
信号、画像書き込み信号、画像読み出し信号のそれぞれ
について、最上の行から順に、リセット信号RG0〜R
G303、画像書き込み信号TG0〜TG303、画像
読み出し信号RS0〜RS303として表されている。
なお、これらリセット信号RG0〜RG303、画像書
き込み信号TG0〜TG303、画像読み出し信号RS
0〜RS303はすべてロウデコーダ102によって生
成される。
In particular, in FIG. 1, the reset signals RG0 to RG for the reset signal, the image write signal, and the image read signal are sequentially described from the top row.
G303, image write signals TG0 to TG303, and image read signals RS0 to RS303.
The reset signals RG0 to RG303, the image write signals TG0 to TG303, and the image read signal RS
0 to RS 303 are all generated by the row decoder 102.

【0049】また、各画素セル104は、Y方向(図中
縦方向)において、NMOSトランジスタ108のソー
スに、画像信号を取り出すための共通線路によって互い
に接続されており、この共通線路は、図1において左の
列から順に、ColumnBus0〜383として表さ
れている。なお、これらColumnBus0〜383
は、すべてカラムアンドマルチプレクサ回路103に接
続されている。
Each pixel cell 104 is connected to the source of the NMOS transistor 108 in the Y direction (vertical direction in the figure) by a common line for extracting an image signal. , Are represented as ColumnBus 0 to 383 in order from the left column. In addition, these ColumnBus0 to 383
Are all connected to the column and multiplexer circuit 103.

【0050】さらに、この実施の形態にかかる固体撮像
素子では、各画素セル104のNMOSトランジスタ1
09のゲートが、Y方向(図中縦方向)において、列読
み出し信号を取り出すための共通線路によって互いに接
続されており、この列読み出し信号は、図1中において
左の列から順に、列読み出し信号CL0〜383として
表されている。なお、これら列読み出し信号CL0〜3
83は、すべてカラムアンドマルチプレクサ回路103
によって生成される。
Further, in the solid-state imaging device according to this embodiment, the NMOS transistor 1 of each pixel cell 104
The gates 09 are connected to each other by a common line for extracting a column read signal in the Y direction (vertical direction in the figure), and the column read signals are sequentially read from the left column in FIG. CL0 to 383. Note that these column read signals CL0 to CL3
83 is a column and multiplexer circuit 103
Generated by

【0051】図2は、ロウデコーダ102の内部構成を
示す回路図である。図2において、ロウデコーダ102
は、リセット信号発生回路111と、画像書き込み信号
発生回路112と、画像読み出し信号発生回路113
と、から構成される。リセット信号発生回路111、画
像書き込み信号発生回路112および画像読み出し信号
発生回路113の内部は、それぞれDフリップフロップ
(D−F/F)F1〜F152で構成された152ビッ
トのシフトレジスタ114と、インバータIV1、IV
2およびANDゲートG0〜G303で構成された1ビ
ットデコーダ115と、で構成されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the internal configuration of the row decoder 102. In FIG. 2, the row decoder 102
Are a reset signal generation circuit 111, an image write signal generation circuit 112, and an image read signal generation circuit 113
And The inside of the reset signal generation circuit 111, the image write signal generation circuit 112, and the image read signal generation circuit 113 include a 152-bit shift register 114 composed of D flip-flops (DF / F) F1 to F152, and an inverter. IV1, IV
2 and a 1-bit decoder 115 composed of AND gates G0 to G303.

【0052】また、リセット信号発生回路111には、
シフトクロックRGCKと、シフト信号RGINと、デ
コードクロックRGCKX2と、最下位アドレス信号R
GAD0と、が入力される。同様に、画像書き込み信号
発生回路112には、シフトクロックTGCKと、シフ
ト信号TGINと、デコードクロックTGCKX2と、
最下位アドレス信号TGAD0と、が入力され、画像読
み出し信号発生回路113には、シフトクロックRSC
Kと、シフト信号RSINと、デコードクロックRSC
KX2と、最下位アドレス信号RSAD0と、が入力さ
れる。
The reset signal generation circuit 111 includes:
The shift clock RGCK, the shift signal RGIN, the decode clock RGCKX2, and the lowest address signal R
GAD0 is input. Similarly, a shift clock TGCK, a shift signal TGIN, a decode clock TGCKX2,
The lowest address signal TGAD0 is input to the image read signal generation circuit 113, and the shift clock RSC
K, shift signal RSIN, and decode clock RSC
KX2 and the lowest address signal RSAD0 are input.

【0053】シフトレジスタ114は、リセット信号発
生回路111において、リセット信号RG0〜RG30
3を、順に二つずつの組に分け、図2に示すように、各
組に一つずつ上記したDフリップフロップが割り当てら
れている。そして、これらDフリップフロップF1〜F
152は、リセット信号RG0およびRG1の組に対応
する第1段目のDフリップフロップF1のD入力として
シフト信号RGINを入力し、以降の下段につづくDフ
リップフロップF2〜F152は、それぞれ上段のQ出
力をD入力としている。さらに、各Dフリップフロップ
F1〜F152のQ出力は、1ビットデコーダ115に
入力される。
The shift register 114 includes reset signals RG0 to RG30 in the reset signal generation circuit 111.
3 are sequentially divided into two sets, and as shown in FIG. 2, one D flip-flop is assigned to each set. Then, these D flip-flops F1 to F
152 receives the shift signal RGIN as the D input of the first-stage D flip-flop F1 corresponding to the set of the reset signals RG0 and RG1, and the subsequent lower-stage D flip-flops F2 to F152 receive the upper-stage Q flip-flops F2 to F152, respectively. The output is a D input. Further, the Q outputs of the D flip-flops F1 to F152 are input to the 1-bit decoder 115.

【0054】一方、1ビットデコーダ115は、上記し
た各組毎に二つの3入力ANDゲートを割り当て、それ
ぞれのANDゲートの出力をリセット信号としており、
一方のANDゲートには、インバータIV1により最下
位アドレス信号RGAD0が反転された信号と、デコー
ドクロックTGCKX2と、上記したDフリップフロッ
プのQ出力と、が入力されている。そして、他方のAN
Dゲートには、インバータIV2によりさらにインバー
タIV1の出力信号を反転されることで得られた最下位
アドレス信号RGAD0と、デコードクロックTGCK
X2と、上記したDフリップフロップのQ出力と、が入
力されている。
On the other hand, the 1-bit decoder 115 assigns two 3-input AND gates to each of the above sets, and uses the output of each AND gate as a reset signal.
A signal obtained by inverting the lowest address signal RGAD0 by the inverter IV1, the decode clock TGCKX2, and the Q output of the D flip-flop are input to one AND gate. And the other AN
The D-gate has the lowest address signal RGAD0 obtained by further inverting the output signal of the inverter IV1 by the inverter IV2, and the decode clock TGCK.
X2 and the Q output of the D flip-flop described above are input.

【0055】たとえば、図2において、ANDゲートG
0は、インバータIV1により最下位アドレス信号RG
AD0が反転された信号と、デコードクロックTGCK
X2と、DフリップフロップF1のQ出力と、を入力
し、リセット信号RG0を出力する。また、ANDゲー
トG1は、インバータIV2によりさらにインバータI
V1の出力信号を反転されることで得られた最下位アド
レス信号RGAD0と、デコードクロックTGCKX2
と、DフリップフロップF1のQ出力と、を入力し、リ
セット信号RG1を出力する。
For example, referring to FIG.
0 is the lowest address signal RG by the inverter IV1.
AD0 inverted signal and decode clock TGCK
X2 and the Q output of the D flip-flop F1 are input, and a reset signal RG0 is output. The AND gate G1 is further connected to the inverter I2 by the inverter IV2.
The lowest address signal RGAD0 obtained by inverting the output signal of V1 and the decode clock TGCKX2
And the Q output of the D flip-flop F1 and output a reset signal RG1.

【0056】図3は、カラムアンドマルチプレクサ回路
103の内部構成を示す回路図である。図3において、
カラムアンドマルチプレクサ回路103は、増幅回路1
16と、マルチプレクサ117と、列デコーダ118
と、から構成される。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an internal configuration of the column and multiplexer circuit 103. In FIG.
The column and multiplexer circuit 103 includes the amplifier circuit 1
16, a multiplexer 117, and a column decoder 118.
And

【0057】増幅回路116は、上記したColumn
Bus0〜383のそれぞれに一対一に対応して設けら
れており、画像信号の入出力制御をおこなうためのNM
OSトランジスタ119〜122と、画素アレイ101
から出力される画素信号を保持するためのコンデンサ1
23および124と、画像信号を増幅するためのアンプ
125〜127と、から構成されている。
The amplification circuit 116 has the above-mentioned Column
NM 0 to 383 are provided in one-to-one correspondence with each other, and perform NM control for input / output control of image signals.
The OS transistors 119 to 122 and the pixel array 101
1 for holding the pixel signal output from
23 and 124, and amplifiers 125 to 127 for amplifying image signals.

【0058】図2においては、ドレインがColumn
Bus0〜383の一つに接続されたNMOSトランジ
スタ119のソースにアンプ125の入力端子とコンデ
ンサ123の一端とが接続され、ドレインがアンプ12
5の出力端子に接続されたNMOSトランジスタ121
のソースに、アンプ127の入力端子が接続されてい
る。一方、これら構成と対照に、ドレインがNMOSト
ランジスタ119のドレインに接続されたNMOSトラ
ンジスタ120のソースにアンプ126の入力端子とコ
ンデンサ124の一端とが接続され、ドレインがアンプ
126の出力端子に接続されたNMOSトランジスタ1
22のソースに、アンプ127の入力端子が接続されて
いる。そして、コンデンサ123および124のそれぞ
れの他端は、互いに低位電源電圧(接地電位)に接続さ
れている。
In FIG. 2, the drain is Column.
The input terminal of the amplifier 125 and one end of the capacitor 123 are connected to the source of the NMOS transistor 119 connected to one of the buses Bus0 to 383, and the drain is connected to the amplifier 12
NMOS transistor 121 connected to the output terminal 5
Is connected to the input terminal of the amplifier 127. On the other hand, in contrast to these configurations, the input terminal of the amplifier 126 and one end of the capacitor 124 are connected to the source of the NMOS transistor 120 whose drain is connected to the drain of the NMOS transistor 119, and the drain is connected to the output terminal of the amplifier 126. NMOS transistor 1
The input terminal of the amplifier 127 is connected to the source 22. The other ends of the capacitors 123 and 124 are connected to a lower power supply voltage (ground potential).

【0059】また、各増幅回路116は、X方向(図中
横方向)において、後述する制御信号SHRをNMOS
トランジスタ120のゲートに入力するための配線と、
後述する制御信号SHSを各NMOSトランジスタ11
9のゲートに入力するための配線と、後述する制御信号
SRを各NMOSトランジスタ122のゲートに入力す
るための配線と、後述する制御信号ZSRを各NMOS
トランジスタ121のゲートに入力するための配線と、
に分類される4つの共通線路によって互いに接続されて
いる。一方、マルチプレクサ117は、上記した増幅回
路116毎にトライステート型のアナログアンプ130
を割り当てて備えている。すなわち、マルチプレクサ1
17は、384個のアナログアンプを備えている。
Each of the amplifying circuits 116 transmits a control signal SHR, which will be described later, to the NMOS in the X direction (horizontal direction in the figure).
A wiring for inputting to the gate of the transistor 120;
A control signal SHS described later is transmitted to each NMOS transistor 11.
9, a wiring for inputting a control signal SR to be described later to the gate of each NMOS transistor 122, and a wiring for inputting a control signal ZSR to be described later to each NMOS transistor 122.
A wiring for inputting to the gate of the transistor 121;
Are connected to each other by four common lines. On the other hand, the multiplexer 117 includes a tri-state type analog amplifier 130 for each of the amplifier circuits 116 described above.
Is allocated and equipped. That is, the multiplexer 1
17 has 384 analog amplifiers.

【0060】また、マルチプレクサ117は、各アナロ
グアンプ130に制御信号CL0〜CL383を入力す
ることで、任意のアナログアンプの出力制御をおこなう
ことができる。たとえば、ColumnBus0に対応
する増幅回路116の出力信号TCDS0を増幅するア
ナログアンプ130に、“H”レベルのCL0を入力す
ることで、そのアナログアンプの出力を低インピーダン
ス状態にし、他のアナログアンプの出力を高インピーダ
ンス状態にすることができる。すなわち、任意のアナロ
グアンプの出力のみを活性化することができる。
The multiplexer 117 can control the output of any analog amplifier by inputting the control signals CL0 to CL383 to each analog amplifier 130. For example, by inputting “H” level CL0 to the analog amplifier 130 that amplifies the output signal TCDS0 of the amplifier circuit 116 corresponding to ColumnBus0, the output of the analog amplifier is set to a low impedance state, and the output of another analog amplifier is output. Can be in a high impedance state. That is, only the output of any analog amplifier can be activated.

【0061】列デコーダ118は、Dフリップフロップ
(D−F/F)で構成された192ビットのシフトレジ
スタ131と、インバータおよびANDゲートで構成さ
れた1ビットデコーダ132と、で構成されている。こ
の列デコーダ118のシフトレジスタ131および1ビ
ットデコーダ132の各内部構成は、それぞれ上記した
シフトレジスタ114および1ビットデコーダ115と
同様であるため、ここではそれらの説明を省略する。
The column decoder 118 is composed of a 192-bit shift register 131 composed of a D flip-flop (DF / F) and a 1-bit decoder 132 composed of an inverter and an AND gate. The internal configurations of the shift register 131 and the 1-bit decoder 132 of the column decoder 118 are the same as those of the above-described shift register 114 and the 1-bit decoder 115, respectively, and a description thereof will be omitted.

【0062】ただし、図3において、シフトクロックC
LCK、シフト信号CLIN、デコードクロックCLC
KX2、最下位アドレス信号CLAD0およびCL0〜
CL383は、図2に示したリセット信号発生回路11
1で言えば、それぞれシフトクロックRGCK、シフト
信号RGIN、デコードクロックRGCKX2、最下位
アドレス信号RGAD0およびRG0〜RG303に相
当する。
However, in FIG. 3, the shift clock C
LCK, shift signal CLIN, decode clock CLC
KX2, lowest address signals CLAD0 and CL0
CL383 is the reset signal generation circuit 11 shown in FIG.
1 corresponds to the shift clock RGCK, the shift signal RGIN, the decode clock RGCKX2, the lowest address signal RGAD0, and RG0 to RG303, respectively.

【0063】つぎに、この実施の形態にかかる固体撮像
素子の動作について説明する。図4〜7はいずれも、こ
の固体撮像素子において、画像信号を読み出すためのタ
イミングチャートを示す図である。特に、図4および図
5は、それぞれ一つの画素セル104から画像信号を取
り出す場合のタイミングチャートを示し、図6は、解像
度384×304で画像信号を読み出す場合のタイミン
グチャートを示し、図7は、解像度を半分の197×1
52で画像信号を読み出す場合のタイミングチャートを
示している。
Next, the operation of the solid-state imaging device according to this embodiment will be described. 4 to 7 are timing charts for reading out image signals in the solid-state imaging device. In particular, FIGS. 4 and 5 each show a timing chart when an image signal is taken out from one pixel cell 104, FIG. 6 shows a timing chart when an image signal is read out at a resolution of 384 × 304, and FIG. , Reducing the resolution by half to 197x1
52 shows a timing chart when an image signal is read.

【0064】まず、図4のタイミングチャートを用い
て、列が隣り合った二つの画素セル104からの画像信
号の読み出し動作について説明する。固体撮像素子の画
素セル104では、画像信号を読み出すために三つの動
作モード、すなわち画像信号の蓄積がおこなわれる画像
蓄積モード、黒レベル信号が出力されるリセットモー
ド、および画像信号が出力される画像読み出しモードに
順次遷移される。
First, the operation of reading an image signal from two pixel cells 104 whose columns are adjacent will be described with reference to the timing chart of FIG. In the pixel cell 104 of the solid-state imaging device, there are three operation modes for reading an image signal: an image accumulation mode in which an image signal is accumulated, a reset mode in which a black level signal is output, and an image in which an image signal is output. The mode is sequentially shifted to the read mode.

【0065】画像蓄積モードは、図4の示すサイクル0
において、画像書き込み信号TG0が“H”レベルにな
るまでの間の状態であり、この間、画素セル104では
フォトダイオード110により、受光した光量に応じて
発生する電荷が蓄積される。これは、図1において、N
MOSトランジスタ106が、そのゲートに“L”レベ
ルの画像書き込み信号TG0が入力されることでオフ状
態になることを示し、これにより、フォトダイオード1
10は、そのカソードがNMOSトランジスタ106の
ソースに接続されていることから、電荷の蓄積を維持す
ることができる。
The image accumulation mode is the cycle 0 shown in FIG.
, The state until the image write signal TG0 becomes “H” level. During this time, the photodiode 110 in the pixel cell 104 accumulates charges generated according to the amount of light received. This corresponds to N in FIG.
This indicates that the MOS transistor 106 is turned off when the image write signal TG0 of “L” level is input to its gate, whereby the photodiode 1
Since the cathode 10 is connected to the source of the NMOS transistor 106, it can maintain the accumulation of electric charge.

【0066】つぎに、この状態において、リセット信号
RG0が“H”レベルになることでリセットモードとな
る。すなわち、図1では、NMOSトランジスタ105
が、そのゲートに“H”レベルのリセット信号RG0が
入力されることでオン状態になり、これにより、コンデ
ンサC1は、その一端(図1中、FD端子)がNMOS
トランジスタ105のソースに接続されていることか
ら、高位電源電圧VDDの電位レベルにリセットされ
る。
Next, in this state, the reset mode is set when the reset signal RG0 goes to "H" level. That is, in FIG.
Is turned on when the reset signal RG0 of the “H” level is input to the gate thereof, whereby the capacitor C1 has one end (the FD terminal in FIG. 1) connected to the NMOS.
Since it is connected to the source of the transistor 105, it is reset to the potential level of the high power supply voltage VDD.

【0067】この状態は、NMOSトランジスタ107
のゲートの電位もまた、高位電源電圧VDDに一致する
ことを示し、画像読み出し信号RS0が“H”レベルで
ある際に、NMOSトランジスタ107および108は
ともにオン状態となる。よって、その後、制御信号SH
Rが“H”レベルになった際には、カラムアンドマルチ
プレクサ回路103の増幅回路116内のNMOSトラ
ンジスタ120がオン状態となり、NMOSトランジス
タ107および108を通じてColumnBus0に
電流が供給され、増幅回路116のコンデンサ124が
充電される。この充電により、コンデンサ124には黒
レベル電圧が保持される。なお、この状態においては、
リセット信号RG0は“L”レベルである。
In this state, the NMOS transistor 107
Also indicates that the potential of the gate of the NMOS transistor 107 coincides with the high power supply voltage VDD. When the image read signal RS0 is at the “H” level, both the NMOS transistors 107 and 108 are turned on. Therefore, after that, the control signal SH
When R becomes “H” level, the NMOS transistor 120 in the amplifier circuit 116 of the column and multiplexer circuit 103 is turned on, a current is supplied to ColumnBus0 through the NMOS transistors 107 and 108, and the capacitor of the amplifier circuit 116 is turned on. 124 is charged. By this charging, the capacitor 124 holds the black level voltage. In this state,
Reset signal RG0 is at "L" level.

【0068】つづいて、画像書き込み信号TG0が
“H”レベルになることで読み出しモードになる。な
お、この状態では、列読み出し信号CL0は“H”レベ
ルである。すなわち、図1では、NMOSトランジスタ
106が、そのゲートに“H”レベルのリセット信号T
G0が入力されることでオン状態になるとともに、NM
OSトランジスタ109はオン状態であることから、フ
ォトダイオード110のカソードとコンデンサC1の一
端とが導通し、フォトダイオード110に電荷として蓄
積された画像信号がFD端子のコンデンサC1に転送さ
れる。
Subsequently, the read mode is set when the image write signal TG0 goes to "H" level. In this state, the column read signal CL0 is at "H" level. That is, in FIG. 1, the NMOS transistor 106 has an “H” level reset signal T
When G0 is input, it is turned on and NM
Since the OS transistor 109 is in the ON state, the cathode of the photodiode 110 and one end of the capacitor C1 conduct, and the image signal accumulated as charge in the photodiode 110 is transferred to the capacitor C1 of the FD terminal.

【0069】これにより、FD端子は、転送された電荷
量に応じた電圧値に変化する。そして、この変化後の電
圧値に応じた電流が上記したリセットモード時と同様の
手順でColumnBus0に出力される。その後、制
御信号SHSが“H”レベルになることで、NMOSト
ランジスタ212がオン状態となる。これにより、コン
デンサ123の充電がおこなわれ、コンデンサ123
は、画素セル104に蓄積された画像信号に比例した値
として、信号レベル電圧を保持する。
As a result, the voltage of the FD terminal changes to a voltage value corresponding to the transferred charge amount. Then, a current corresponding to the voltage value after this change is output to ColumnBus0 in the same procedure as in the above-described reset mode. Thereafter, when the control signal SHS goes to the “H” level, the NMOS transistor 212 is turned on. Thereby, the capacitor 123 is charged, and the capacitor 123 is charged.
Holds the signal level voltage as a value proportional to the image signal stored in the pixel cell 104.

【0070】このようにしてカラムアンドマルチプレク
サ回路103の増幅回路116内のコンデンサ123お
よび124のそれぞれに蓄積された電荷、すなわち信号
レベル電圧および黒レベル電圧は、それぞれアンプ12
5および126により増幅され、制御信号SRおよびZ
SRが“H”レベルになったときに、アンプ127の出
力信号TCDS0として出力される。そして、サイクル
1になると、カラムアンドマルチプレクサ回路103に
おいて最下位アドレスCLAD0が“L”から“H”レ
ベルに遷移し、列デコーダ118のシフトクロックCL
CKが“H”レベルになることで、列読み出し信号CL
1が“H”レベルになる。
The electric charges accumulated in each of the capacitors 123 and 124 in the amplifier circuit 116 of the column and multiplexer circuit 103, that is, the signal level voltage and the black level voltage are respectively supplied to the amplifier 12
5 and 126, the control signals SR and Z
When SR becomes “H” level, it is output as output signal TCDS0 of amplifier 127. Then, in cycle 1, the lowest address CLAD0 changes from “L” to “H” level in the column and multiplexer circuit 103, and the shift clock CL of the column decoder 118 is changed.
When CK goes to “H” level, the column read signal CL
1 becomes "H" level.

【0071】なお、このとき、ロウデコーダ102のリ
セット信号発生回路111、画像書き込み信号発生回路
112および画像読み出し信号発生回路113のシフト
クロックRGCK、TGCKおよびRSCKと、シフト
入力RGIN、TGINおよびRSINと、最下位アド
レス信号RGAD0、TGAD0およびRSAD0等の
制御信号はすべて“L”レベルのままである。
At this time, the shift clocks RGCK, TGCK and RSCK of the reset signal generation circuit 111, the image write signal generation circuit 112 and the image read signal generation circuit 113 of the row decoder 102, the shift inputs RGIN, TGIN and RSIN, Control signals such as the lowest address signals RGAD0, TGAD0, and RSAD0 all remain at "L" level.

【0072】したがって、サイクル1においては、サイ
クル0で画像信号を読み出した画素セル104と同じY
アドレスで、かつXアドレスが一つシフトした位置にあ
る画素セル104が動作する。すなわち、サイクル1で
はサイクル0で動作した画素セル104の右隣の画素セ
ル104が動作することになり、信号レベル電圧と黒レ
ベル電圧はColumnBus1を通じて増幅回路11
6のコンデンサ123および124にそれぞれ保持され
てマルチプレクサ117を通じて再び増幅され、マルチ
プレクサ117の出力端子MUXOUTから外部に出力
される。
Therefore, in cycle 1, the same Y as that of pixel cell 104 from which the image signal was read in cycle 0 is used.
The pixel cell 104 at the address and the position where the X address is shifted by one operates. That is, in the cycle 1, the pixel cell 104 on the right side of the pixel cell 104 operated in the cycle 0 operates, and the signal level voltage and the black level voltage are supplied through the Column Bus 1 to the amplifier circuit 11.
6 and are again amplified through the multiplexer 117 and output to the outside from the output terminal MUXOUT of the multiplexer 117.

【0073】つぎに、図5のタイミングチャートを用い
て、行が隣り合った二つの画素セル104からの画像信
号の読み出し動作について説明する。サイクル0での動
作は図4の動作と同じであり、このときの信号レベル電
圧と黒レベル電圧はColumnBus0を通じて増幅
回路116のコンデンサ123および124に保持され
てマルチプレクサ117を通じて再び増幅され、マルチ
プレクサ117の出力端子MUXOUTから外部に出力
される。
Next, the operation of reading image signals from two pixel cells 104 whose rows are adjacent will be described with reference to the timing chart of FIG. The operation in cycle 0 is the same as the operation in FIG. 4. At this time, the signal level voltage and the black level voltage are held in capacitors 123 and 124 of amplifying circuit 116 through ColumnBus 0 and are amplified again through multiplexer 117. The signal is output from the output terminal MUXOUT to the outside.

【0074】つづいてサイクル1になると、ロウデコー
ダ102のリセット信号発生回路111の最下位アドレ
ス信号RGAD0と、画像書き込み信号発生回路112
の最下位アドレス信号TGAD0と、画像読み出し信号
発生回路113の最下位アドレス信号RSAD0とがそ
ろって“L”から“H”レベルに遷移する。そのため、
リセット信号RG0、画像書き込み信号TG0および画
像読み出し信号RS0はすべて“L”レベルに固定され
る代わりに、リセット信号RG1、画像書き込み信号T
G1および画像読み出し信号RS1が“H”レベルに遷
移する。
Subsequently, in cycle 1, the lowest address signal RGAD0 of the reset signal generation circuit 111 of the row decoder 102 and the image write signal generation circuit 112
And the least significant address signal TGAD0 of the image read signal generation circuit 113 changes from “L” to “H” level. for that reason,
The reset signal RG0, the image write signal TG0, and the image read signal RS0 are all fixed at the “L” level, but instead of the reset signal RG1, the image write signal T0.
G1 and the image read signal RS1 transition to the “H” level.

【0075】カラムアンドマルチプレクサ回路103に
おいて最下位アドレス信号CLAD0が“L”から
“H”レベルに遷移するので、列読み出し信号CL0が
“H”レベルになる。したがって、このサイクル1で
は、サイクル0で画像信号を読み出した画素セル104
と同じXアドレスで、かつYアドレスが一つシフトした
位置にある画素セル104が動作する。
Since the lowest address signal CLAD0 changes from "L" to "H" level in the column and multiplexer circuit 103, the column read signal CL0 changes to "H" level. Therefore, in this cycle 1, the pixel cell 104 that has read the image signal in cycle 0
The pixel cell 104 at the same X address as the above and at a position shifted by one Y address operates.

【0076】すなわち、サイクル1ではサイクル0で動
作した画素セル104の下の画素セル104が動作する
ことになり、信号レベル電圧と黒レベル電圧はColu
mnBus0を通じて増幅回路116のコンデンサ12
3および124に保持されてマルチプレクサ117を通
じて再び増幅され外部に出力される。これにより、X方
向の走査を完了せずとも、隣接した行の位置にある画素
セル104を動作させることが可能になる。
That is, in the cycle 1, the pixel cell 104 below the pixel cell 104 operated in the cycle 0 operates, and the signal level voltage and the black level voltage are changed to Colu.
mnBus0 through the capacitor 12 of the amplifier circuit 116
3 and 124, are amplified again through the multiplexer 117 and output to the outside. As a result, it is possible to operate the pixel cells 104 at the positions of the adjacent rows without completing the scanning in the X direction.

【0077】つぎに、図6と図7の固体撮像素子の全体
動作のタイミングチャートを説明する。図6では、サイ
クル0からサイクル383までは図4に示すタイミング
チャートの走査方法によって画素セル104を動作させ
る。これにより、X方向に配置された画素セル104が
すべて動作する。そして、サイクル384において図5
の走査方法を用いた後、サイクル767までは再び図5
の走査方法を用いる。これを、152回繰り返すことに
より、すべての画素セル104を動作させる。このよう
に動作させることにより、従来の固体撮像素子と同じ動
作を実現させることができる。
Next, a timing chart of the overall operation of the solid-state imaging device shown in FIGS. 6 and 7 will be described. In FIG. 6, the pixel cells 104 are operated from the cycle 0 to the cycle 383 by the scanning method of the timing chart shown in FIG. Thereby, all the pixel cells 104 arranged in the X direction operate. Then, in cycle 384, FIG.
After the use of the scanning method of FIG.
Is used. By repeating this 152 times, all the pixel cells 104 are operated. By performing such an operation, the same operation as that of a conventional solid-state imaging device can be realized.

【0078】図7では、サイクル0からサイクル767
の中で、偶数サイクルのつぎのサイクルに遷移する場合
に図5に示した走査方法を用いて隣接した行の位置にあ
る画素セルを走査させ、奇数サイクルのつぎのサイクル
に遷移する場合に図4の走査方法を用いて行が同じ位置
にある画素セルを走査させる。これにより、サイクル0
〜2の色信号はR→G→Bとなるが、これはまさに図1
3の破線で囲んだ画素セルの信号に相当する。すなわ
ち、X方向およびY方向の解像度を半分に落とした場合
の画素セルにおけるカラー信号がそのまま読み出された
ことを示している。
In FIG. 7, from cycle 0 to cycle 767
In the case where a transition is made to the next cycle after the even-numbered cycle, the pixel cells at adjacent row positions are scanned using the scanning method shown in FIG. The scanning method 4 is used to scan the pixel cells at the same position in the row. As a result, cycle 0
2 are R → G → B, which is exactly the same as FIG.
3 corresponds to a signal of a pixel cell surrounded by a broken line. In other words, this indicates that the color signal in the pixel cell when the resolution in the X direction and the Y direction has been reduced to half has been read out as it is.

【0079】以上に説明したとおり、実施の形態にかか
る固体撮像素子によれば、X方向に2αセル、Y方向に
2βセル(α=1〜m,β=1〜n)の画素セルが配置
された画素アレイにおいて、ロウデコーダ202のシフ
トレジスタ114によって(X,Y)=(α,β)をア
ドレッシングし、カラムアンドマルチプレクサ回路10
3の列デコーダ118によってX方向の2α−1、2α
のいずれかを選択でき、リセット信号発生回路111、
画像書き込み信号発生回路112および画像読み出し信
号発生回路113の各1ビットデコーダ115によって
Y方向の2β−1、2βを選択できるので、4つの画素
セルA(2α−1,2β−1)、A(2α,2β−
1)、A(2α−1,2β)、A(2α,2β)(α=
1〜m,β=1〜n)の画像信号を任意の順番で読み出
すことができ、一つの画素セルの画像信号を読み出した
つぎのサイクルで、同一行の画素セルの走査が完了せず
とも、隣接した行にある画素セルの画像信号を読み出す
ことができる。
As described above, according to the solid-state imaging device according to the embodiment, 2α cells are arranged in the X direction and 2β cells (α = 1 to m, β = 1 to n) are arranged in the Y direction. In the pixel array obtained, (X, Y) = (α, β) is addressed by the shift register 114 of the row decoder 202, and the column and multiplexer circuit 10
2α−1, 2α in the X direction by the third column decoder 118.
And the reset signal generation circuit 111,
Since 2β-1 and 2β in the Y direction can be selected by the 1-bit decoder 115 of the image write signal generation circuit 112 and the image read signal generation circuit 113, four pixel cells A (2α-1, 2β-1) and A ( 2α, 2β-
1), A (2α-1,2β), A (2α, 2β) (α =
1 to m, β = 1 to n) can be read out in any order, and even if the scanning of the pixel cells in the same row is not completed in the next cycle after reading out the image signal of one pixel cell. In addition, the image signal of the pixel cell in the adjacent row can be read.

【0080】また、4つの画素セルA(2α−1,2β
−1)、A(2α,2β−1)、A(2α−1,2
β)、A(2α,2β)(α=1〜m,β=1〜n)か
らの出力信号を(X,Y)=(α,β)の位置にある画
素からのカラー信号としてあつかうことができるので、
解像度を落とした場合には補間処理が不要になり、赤
(R)、緑(G)、青(B)に関する三つの画像信号を
より早く計算することができる。
Further, four pixel cells A (2α-1, 2β
-1), A (2α, 2β-1), A (2α-1,2)
β), A (2α, 2β) (α = 1 to m, β = 1 to n) as output color signals from the pixel at the position of (X, Y) = (α, β) So you can
When the resolution is lowered, the interpolation processing becomes unnecessary, and three image signals for red (R), green (G), and blue (B) can be calculated more quickly.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれ
ば、X方向に2αセル、Y方向に2βセル(α=1〜
m,β=1〜n)の画素セルが配置された画素アレイに
おいて、第1および第2のアドレッシング手段によっ
て、X方向は2α−1、2αのいずれかを、Y方向は2
β−1、2βを、それぞれアドレッシングできるので、
4つの画素セルA(2α−1,2β−1)、A(2α,
2β−1)、A(2α−1,2β)およびA(2α,2
β)(α=1〜m,β=1〜n)の画像信号を任意の順
番で読み出すことができ、一つの画素セルの画像信号を
読み出したつぎのサイクルで、同一行の画素セルの走査
が完了せずとも、隣接した行にある画素セルの画像信号
を読み出すことができるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention, 2α cells in the X direction and 2β cells in the Y direction (α = 1 to
In the pixel array in which the pixel cells of (m, β = 1 to n) are arranged, the first direction and the second addressing means select either 2α-1, 2α in the X direction and 2 in the Y direction.
Since β-1, 2β can be addressed individually,
Four pixel cells A (2α-1,2β-1), A (2α,
2β-1), A (2α-1,2β) and A (2α, 2
β) (α = 1 to m, β = 1 to n) can be read out in an arbitrary order, and in the next cycle of reading out the image signal of one pixel cell, scanning of the pixel cells in the same row is performed. Is completed, the image signal of the pixel cell in the adjacent row can be read.

【0082】つぎの発明によれば、X方向に2αセル、
Y方向に2βセル(α=1〜m,β=1〜n)の画素セ
ルが配置された画素アレイにおいて、第1のアドレッシ
ング手段の1ビットデコーダによってX方向について2
α−1、2αのいずれかをアドレッシングし、第2のア
ドレッシング手段のシフトレジスタによって、Y方向に
ついて2β−1、2βのいずれかをアドレッシングする
ことができるので、一つの画素セルの画像信号を読み出
したつぎのサイクルで、同一行の画素セルの走査が完了
せずとも、隣接した行にある画素セルの画像信号を読み
出すことができるという効果を奏する。
According to the next invention, 2α cells in the X direction,
In a pixel array in which 2.beta. Cells (.alpha. = 1 to m, .beta. = 1 to n) are arranged in the Y direction, the 1-bit decoder of the first addressing means operates in the X direction so
Any one of α-1, 2α can be addressed, and any of 2β-1, 2β can be addressed in the Y direction by the shift register of the second addressing means, so that the image signal of one pixel cell is read out. In the next cycle, it is possible to read an image signal of a pixel cell in an adjacent row even if scanning of a pixel cell in the same row is not completed.

【0083】つぎの発明によれば、4つの画素セルA
(2α−1,2β−1)、A(2α,2β−1)、A
(2α−1,2β)、A(2α,2β)(α=1〜m,
β=1〜n)からの出力信号を(X,Y)=(α,β)
の位置にある画素からのカラー信号としてあつかうこと
ができるので、解像度を落とした場合にも補間処理が不
要になり、赤(R)、緑(G)、青(B)に関する三つ
の画像信号をより早く計算することができるという効果
を奏する。
According to the next invention, four pixel cells A
(2α-1,2β-1), A (2α, 2β-1), A
(2α-1,2β), A (2α, 2β) (α = 1 to m,
The output signal from β = 1 to n) is (X, Y) = (α, β)
Can be treated as a color signal from the pixel at the position of. Therefore, even if the resolution is lowered, the interpolation processing is unnecessary, and three image signals for red (R), green (G), and blue (B) can be processed. This has the effect of being able to calculate faster.

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

【図1】 実施の形態にかかる固体撮像素子において、
画素セルとロウデコーダおよびカラムアンドマルチプレ
クサ回路との接続構成と画素セルの内部回路とを示す図
である。
FIG. 1 shows a solid-state imaging device according to an embodiment;
FIG. 2 is a diagram illustrating a connection configuration between a pixel cell and a row decoder and a column and multiplexer circuit, and an internal circuit of the pixel cell.

【図2】 実施の形態にかかる固体撮像素子において、
ロウデコーダの内部構成を示す回路図である。
FIG. 2 illustrates a solid-state imaging device according to an embodiment;
FIG. 3 is a circuit diagram showing an internal configuration of a row decoder.

【図3】 実施の形態にかかる固体撮像素子において、
カラムアンドマルチプレクサ回路の内部構成を示す回路
図である。
FIG. 3 illustrates a solid-state imaging device according to an embodiment;
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an internal configuration of a column and multiplexer circuit.

【図4】 実施の形態にかかる固体撮像素子において、
それぞれ一つの画素セルから画像信号を取り出す場合の
動作を示すタイミングチャートである。
FIG. 4 illustrates a solid-state imaging device according to an embodiment;
6 is a timing chart illustrating an operation when an image signal is extracted from one pixel cell.

【図5】 実施の形態にかかる固体撮像素子において、
それぞれ一つの画素セルから画像信号を取り出す場合の
動作を示すタイミングチャートである。
FIG. 5 illustrates a solid-state imaging device according to an embodiment;
6 is a timing chart illustrating an operation when an image signal is extracted from one pixel cell.

【図6】 実施の形態にかかる固体撮像素子において、
解像度384×304で画像信号を読み出す場合の動作
を示すタイミングチャートである。
FIG. 6 illustrates a solid-state imaging device according to an embodiment;
6 is a timing chart illustrating an operation when an image signal is read at a resolution of 384 × 304.

【図7】 実施の形態にかかる固体撮像素子において、
解像度を半分の197×152で画像信号を読み出す場
合の動作を示すタイミングチャートである。
FIG. 7 illustrates a solid-state imaging device according to an embodiment;
9 is a timing chart showing an operation when an image signal is read out at half the resolution of 197 × 152.

【図8】 従来の固体撮像素子の概略構成を示したブロ
ック図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a conventional solid-state imaging device.

【図9】 従来の固体撮像素子において、画素セルとロ
ウデコーダおよびカラムアンドマルチプレクサ回路との
接続構成と画素セルの内部回路とを示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a connection configuration between a pixel cell and a row decoder and a column and multiplexer circuit and an internal circuit of the pixel cell in a conventional solid-state imaging device.

【図10】 従来の固体撮像素子において、カラムアン
ドマルチプレクサ回路の内部構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an internal configuration of a column and multiplexer circuit in a conventional solid-state imaging device.

【図11】 従来の固体撮像素子において、それぞれ一
つの画素セルから画像信号を取り出す場合の動作を示す
タイミングチャートである。
FIG. 11 is a timing chart showing an operation in a case where an image signal is taken out from one pixel cell in a conventional solid-state imaging device.

【図12】 従来の固体撮像素子において、すべての画
素セルから画像信号を取り出す場合の動作を示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 12 is a timing chart showing an operation in a case where an image signal is taken out from all pixel cells in a conventional solid-state imaging device.

【図13】 従来のカラー用の高解像度固体撮像素子に
おいて、カラーフィルタの配置を説明するための説明図
である。
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an arrangement of a color filter in a conventional color high-resolution solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 画素アレイ、102 ロウデコーダ、103
カラムアンドマルチプレクサ回路、104 画素セル、
105〜109,119〜122 NMOSトランジス
タ、110 フォトダイオード、111 リセット信号
発生回路、112 画像書き込み信号発生回路、113
画像読み出し信号発生回路、114,131 シフト
レジスタ、115,132 1ビットデコーダ、116
増幅回路、117 マルチプレクサ、118 列デコ
ーダ、123,124,C1 コンデンサ、125〜1
27 アンプ、130 アナログアンプ、F1〜F15
2Dフリップフロップ、G0〜G303 ANDゲー
ト、IV1,IV2 インバータ。
101 pixel array, 102 row decoder, 103
Column and multiplexer circuit, 104 pixel cells,
105 to 109, 119 to 122 NMOS transistor, 110 photodiode, 111 reset signal generation circuit, 112 image writing signal generation circuit, 113
Image readout signal generation circuit, 114, 131 shift register, 115, 132 1-bit decoder, 116
Amplification circuit, 117 multiplexer, 118 column decoder, 123, 124, C1 capacitor, 125-1
27 amplifier, 130 analog amplifier, F1 to F15
2D flip-flops, G0 to G303 AND gates, IV1 and IV2 inverters.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 邦彦 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 下邨 研一 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA10 AB01 BA14 CA02 DB09 DD12 GC08 GC14 5C024 AX01 CY16 CY38 DX01 DX03 GX03 GX16 GY35 GY36 GY37 GZ04 GZ16 HX02 HX17 HX33 HX35 HX40 HX41 HX50 JX09 JX36 5C065 AA01 BB48 CC01 DD15 DD17 EE06 GG10 GG25 GG35 GG36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Kunihiko Hara 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Kenichi Shimoson 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) in Mitsubishi Electric Corporation 4M118 AA10 AB01 BA14 CA02 DB09 DD12 GC08 GC14 5C024 AX01 CY16 CY38 DX01 DX03 GX03 GX16 GY35 GY36 GY37 GZ04 GZ16 HX02 HX17 HX33 HX35 HX40 HX41 HX50 JX09 JX DD5 GG25 GG35 GG36

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光により生成された電荷を蓄積する受
光手段と、前記受光手段に蓄積された電荷を放電するた
めのトランジスタと、前記受光手段に蓄積された電荷に
比例した電気信号を読み出すための第2のトランジスタ
と、からなる画素セルを、X方向およびY方向にそれぞ
れ2m個および2n個(m、nは自然数)づつアレイ状
に並べられて構成された画素アレイと、前記画素アレイ
内の特定の画素セルの前記第1のトランジスタおよび前
記第2のトランジスタを動作させるための第1のアドレ
ッシング手段および第2のアドレッシング手段と、を具
備した固体撮像素子において、 (X,Y)=(i,j)(i=2〜2m、j=2〜2
n)の位置にある画素セルをA(i,j)と表記したと
きに、A(i−1,j−1)、A(i−1,j)、A
(i,j−1)およびA(i,j)の位置にある4つの
画素セルから任意の順番で前記電気信号を読み出す手段
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
1. A light receiving means for storing electric charge generated by light reception, a transistor for discharging the electric charge stored in the light receiving means, and an electric signal proportional to the electric charge stored in the light receiving means for reading out an electric signal. A pixel array comprising 2m and 2n (m and n are natural numbers) arrayed in the X and Y directions, respectively, in the pixel array. A first addressing means and a second addressing means for operating the first transistor and the second transistor of the specific pixel cell of (a), (X, Y) = ( i, j) (i = 2-2m, j = 2-2)
When the pixel cell at the position n) is denoted as A (i, j), A (i-1, j-1), A (i-1, j), A
A solid-state imaging device comprising: means for reading out the electric signals from the four pixel cells at the positions of (i, j-1) and A (i, j) in an arbitrary order.
【請求項2】 前記第1のアドレッシング手段は、mビ
ットのシフトレジスタとm個の1ビットデコーダから構
成され、 前記第2のアドレッシング手段は、nビットのシフトレ
ジスタとn個の1ビットデコーダから構成されることを
特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。
2. The first addressing means comprises an m-bit shift register and m 1-bit decoders, and the second addressing means comprises an n-bit shift register and n 1-bit decoders. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記画素セル上に赤(R)、緑(G)、
青(B)のカラーフィルタのいずれかが前記画素アレイ
上で市松模様状となるように配置され、A(2α−1,
2β−1)、A(2α,2β−1)、A(2α−1,2
β)およびA(2α,2β)(α=1〜m、β=1〜
n)の4つの画素セルからの出力信号を(X,Y)=
(α,β)の位置にある画素セルからのカラー信号とし
て取得する手段を備えたことを特徴とする請求項1また
は2に記載の固体撮像素子。
3. A red (R), green (G),
One of the blue (B) color filters is arranged in a checkered pattern on the pixel array, and A (2α-1,
2β-1), A (2α, 2β-1), A (2α-1,2
β) and A (2α, 2β) (α = 1 to m, β = 1 to
n) output signals from the four pixel cells are (X, Y) =
3. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising: means for acquiring a color signal from a pixel cell at a position (α, β).
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