JP2003259235A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JP2003259235A
JP2003259235A JP2002054654A JP2002054654A JP2003259235A JP 2003259235 A JP2003259235 A JP 2003259235A JP 2002054654 A JP2002054654 A JP 2002054654A JP 2002054654 A JP2002054654 A JP 2002054654A JP 2003259235 A JP2003259235 A JP 2003259235A
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JP
Japan
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signal
image pickup
signal line
horizontal scanning
reading
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002054654A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Fujimura
大 藤村
Toru Koizumi
徹 小泉
Takumi Hiyama
拓己 樋山
Tetsuya Itano
哲也 板野
Katsuto Sakurai
克仁 櫻井
Fumihiro Inui
文洋 乾
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To relieve transfer delay of a control signal for controlling reading of an image pickup device. <P>SOLUTION: The image pickup device has a pixel area (1) composed of a plurality of pixels and for generating electric charge corresponding to incident light quantity, horizontal scanning circuits (3 and 4) for reading the electric charge from the pixel area in each row, a pad (6) for inputting a control signal for controlling the horizontal scanning circuits, and a signal line for transmitting the control signal from the pad to the horizontal scanning circuits. The signal line is wired such that the ratio of the distance between the pad and the horizontal scanning circuit (3) to the distance between the pad and the horizontal scanning circuit (4) is smaller than a prescribed ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】本発明は撮像装置に関し、特
にビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の画像入力装
置に広範に用いられる固体撮像装置の出力系の構成に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device, and more particularly to a structure of an output system of a solid-state image pickup device which is widely used for an image input device such as a video camera or a digital still camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、固体撮像装置において、微細化プ
ロセスを用いた光電変換素子のセルサイズ縮小化が精力
的に行われ、多画素化が進んでいる。このような固体撮
像装置には、たとえば、CCD(電荷結合素子)型、M
OS型、AMI、CMD、BASISなどがある。
2. Description of the Related Art In recent years, in solid-state imaging devices, the cell size of photoelectric conversion elements has been energetically reduced by using a miniaturization process, and the number of pixels has been increased. Such solid-state image pickup devices include, for example, CCD (charge coupled device) type, M
There are OS type, AMI, CMD, BASIS and the like.

【0003】図5に従来のエリアセンサの概略構成を示
す。同図において、101は複数の画素から成り、入射
光量に応じた電荷を発生する画素領域、102は画素領
域101において発生した電荷の垂直方向の読み出しを
制御する垂直走査回路、103及び104は画素領域1
01において発生した電荷の水平方向の読み出しを制御
する水平走査回路である。上記構成は通常同一チップ上
に一体形成されており、その周辺には外部機器と電気的
接続をするための複数のパッド105が形成される。
FIG. 5 shows a schematic structure of a conventional area sensor. In the figure, reference numeral 101 denotes a pixel region that includes a plurality of pixels and that generates charges according to the amount of incident light, 102 denotes a vertical scanning circuit that controls the vertical reading of the charges that are generated in the pixel region 101, and 103 and 104 denote pixels. Area 1
01 is a horizontal scanning circuit for controlling the horizontal reading of the charges generated in 01. The above structure is usually integrally formed on the same chip, and a plurality of pads 105 for electrically connecting to an external device are formed around the same chip.

【0004】図5に示す例では、複数のパッド105の
内、パッド106から水平走査回路103及び104を
制御するための信号が入力され、信号線107を介して
水平走査回路103,104に制御信号が入力される。
In the example shown in FIG. 5, a signal for controlling the horizontal scanning circuits 103 and 104 is input from the pad 106 among the plurality of pads 105, and the horizontal scanning circuits 103 and 104 are controlled via the signal line 107. A signal is input.

【0005】また、従来のエリアセンサの別の構成例を
図6に示す。図6において、図5と同様の構成には同じ
参照番号を付し、説明を省略する。図6に示す例では、
複数のパッド105の内、パッド108から水平走査線
回路103を制御するための信号が、パッド109から
水平走査線回路104を制御するための信号がそれぞれ
別々に入力され、信号線110及び111を介してそれ
ぞれ水平走査回路103,104に制御信号が入力され
る。
FIG. 6 shows another configuration example of the conventional area sensor. 6, the same components as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the example shown in FIG.
Of the plurality of pads 105, a signal for controlling the horizontal scanning line circuit 103 is input from the pad 108 and a signal for controlling the horizontal scanning line circuit 104 is input separately from the pad 109 to connect the signal lines 110 and 111. Control signals are input to the horizontal scanning circuits 103 and 104, respectively.

【0006】また、図7は、水平走査回路103及び1
04がシフトレジスタである場合の詳細構成を示す図で
ある。この場合、制御信号はクロック信号であり、内部
制御信号生成部によって位相が互いに180°シフトし
たクロック信号CLK1及びCLK2を生成し、それぞ
れ信号線122a及び122bを介してシフトレジスタ
の各転送段のスイッチに入力される。
FIG. 7 also shows horizontal scanning circuits 103 and 1.
It is a figure which shows the detailed structure when 04 is a shift register. In this case, the control signal is a clock signal, and the internal control signal generation unit generates clock signals CLK1 and CLK2 whose phases are mutually shifted by 180 °, and switches of each transfer stage of the shift register via the signal lines 122a and 122b, respectively. Entered in.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示す構成では、パッド106から水平走査回路103及
び104までの信号線の長さが異なるため、制御信号が
パッド106に入力してから水平走査回路103に到達
するまでの時間と、水平走査回路104に到達するまで
の時間との間に、僅かながら差が生じる。
However, in the configuration shown in FIG. 5, since the signal lines from the pad 106 to the horizontal scanning circuits 103 and 104 have different lengths, horizontal scanning is performed after the control signal is input to the pad 106. There is a slight difference between the time required to reach the circuit 103 and the time required to reach the horizontal scanning circuit 104.

【0008】一方、図6に示す構成では、パッド108
及び109から水平走査回路103及び104までの信
号線の長さをほぼ同じにすることにできる。しかし、図
7に示すように、図5及び図6のいずれにおいても、水
平走査回路103,104内には入力した制御信号を伝
達するための信号線があり、信号線107やパッド10
8及び109に近い側と遠い側とでは、制御信号が到達
するまでの時間の差が生じる。
On the other hand, in the structure shown in FIG.
And 109 to the horizontal scanning circuits 103 and 104 can have substantially the same length. However, as shown in FIG. 7, in both FIG. 5 and FIG. 6, there are signal lines for transmitting the input control signal in the horizontal scanning circuits 103 and 104, and the signal line 107 and the pad 10 are provided.
There is a difference in time until the control signal arrives between the side closer to 8 and 109 and the side farther away.

【0009】特に、大判センサでは信号線によるディレ
イは大きく、また多画素のセンサでは読み出し期間が短
いためにその影響が大きくなる。水平走査回路毎のディ
レイ差は、例えば、水平走査時の転送タイミングやリセ
ットタイミングのずれを生じさせ、出力チャンネル間の
オフセット差や、シェーディング等の出力ばらつきとな
り得る。
In particular, a large-format sensor has a large delay due to a signal line, and a sensor having a large number of pixels has a short reading period, which has a large effect. The delay difference between the horizontal scanning circuits may cause, for example, a shift in the transfer timing or the reset timing at the time of horizontal scanning, resulting in an offset difference between output channels and an output variation such as shading.

【0010】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
であり、撮像装置の読み出しを制御するための制御信号
の転送ディレイを緩和することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to alleviate a transfer delay of a control signal for controlling readout of an image pickup device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の撮像装置は、複数の画素から成り、入射光
量に応じた電荷を発生する光電変換手段と、前記光電変
換手段から各行毎に電荷を読み出すための第1及び第2
の読み出し手段と、前記第1及び第2の読み出し手段を
制御する為の制御信号を入力する入力手段と、前記入力
手段から前記第1及び第2の読み出し手段へ制御信号を
伝達するための信号線とを有し、前記信号線は、前記入
力手段から前記第1の読み出し手段までの距離と、前記
入力手段から前記第2の読み出し手段までの距離との比
が、所定比よりも小さくなるように配線される。
In order to achieve the above object, an image pickup device of the present invention comprises a plurality of pixels, photoelectric conversion means for generating electric charges according to the amount of incident light, and photoelectric conversion means for each row. First and second for reading out charges for each
Reading means, input means for inputting a control signal for controlling the first and second reading means, and a signal for transmitting the control signal from the input means to the first and second reading means. The signal line has a ratio of a distance from the input unit to the first reading unit and a distance from the input unit to the second reading unit to be smaller than a predetermined ratio. To be wired.

【0012】本発明の好適な一様態によれば、前記信号
線は、前記第1及び第2の読み出し手段の中間点で分岐
配線される。
According to a preferred aspect of the present invention, the signal line is branched at an intermediate point between the first and second reading means.

【0013】本発明の好適な一様態によれば、前記信号
線は、前記第1及び第2の読み出し手段それぞれの長さ
方向の中間点でさらに分岐配線される。
According to a preferred aspect of the present invention, the signal line is further branched at an intermediate point in the longitudinal direction of each of the first and second reading means.

【0014】好ましくは、前記信号線は、前記入力手段
から前記第1の読み出し手段までの距離と、前記入力手
段から前記第2の読み出し手段までの距離が略同一であ
る。
Preferably, in the signal line, the distance from the input means to the first reading means and the distance from the input means to the second reading means are substantially the same.

【0015】本発明の好適な一様態によれば、前記信号
線は、前記第1及び第2の読み出し手段の略中央点で分
岐配線される。
According to a preferred aspect of the present invention, the signal line is branched at a substantially central point of the first and second reading means.

【0016】本発明の好適な一様態によれば、前記信号
線は、前記第1及び第2の読み出し手段それぞれの長さ
方向の略中央点でさらに分岐配線される。
According to a preferred aspect of the present invention, the signal line is further branched at a substantially central point in the longitudinal direction of each of the first and second reading means.

【0017】また、本発明の好適な一様態によれば、前
記第1及び第2の読み出し手段はシフトレジスタであ
り、当該シフトレジスタの転送段の内、分岐された各信
号線に略同数の転送段を接続する。
According to a preferred aspect of the present invention, the first and second reading means are shift registers, and the transfer stages of the shift registers have substantially the same number of branched signal lines. Connect the transfer stage.

【0018】更に、本発明の好適な一様態によれば、撮
像装置はCMOS型撮像装置である。
According to a preferred aspect of the present invention, the image pickup device is a CMOS type image pickup device.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0020】<第1の実施形態>図1に、本発明の第1
の実施形態における撮像装置の構成の一例として、CM
OS型固体撮像装置の構成を示す。図1において、1は
複数の画素から成り、入射光量に応じた電荷を発生する
画素領域、2は画素領域1において発生した電荷の垂直
方向の読み出しを制御する垂直走査回路、3及び4は画
素領域1において発生した電荷の水平方向の読み出しを
制御する水平走査回路である。上記構成は通常同一チッ
プ上に一体形成されており、その周辺には外部機器と電
気的接続をするための複数のパッド5が形成される。
<First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
As an example of the configuration of the image pickup apparatus in the embodiment of the
The structure of an OS type solid-state imaging device is shown. In FIG. 1, reference numeral 1 is a pixel region that includes a plurality of pixels and that generates charges according to the amount of incident light. Reference numeral 2 is a vertical scanning circuit that controls vertical reading of charges generated in the pixel region 1. Reference numerals 3 and 4 are pixels. It is a horizontal scanning circuit that controls horizontal reading of charges generated in the region 1. The above structure is usually integrally formed on the same chip, and a plurality of pads 5 for electrically connecting to an external device are formed around the same chip.

【0021】また、複数のパッド5の内、パッド6は制
御信号を入力するためのパッドであり、信号線7を介し
て水平走査回路3及び4に制御信号が入力される。
Further, among the plurality of pads 5, the pad 6 is a pad for inputting a control signal, and the control signal is input to the horizontal scanning circuits 3 and 4 via the signal line 7.

【0022】図1では、図示の都合上画素領域1が縦4
列、横3行に配置された12個の画素を含む場合を示し
ているが、実際には非常に多数の画素により構成され
る。
In FIG. 1, for convenience of illustration, the pixel area 1 is vertically 4
Although a case is shown in which 12 pixels arranged in columns and 3 rows in the horizontal direction are included, it is actually composed of a very large number of pixels.

【0023】画素は、光信号電荷を発生するフォトダイ
オードD11〜D43を有し、この例ではアノード側が
接地されている。フォトダイオードD11〜D43のカ
ソード側は、転送MOS M111〜M143を介して
増幅MOS M311〜M343のゲートに接続されて
いる。また、増幅MOS M311〜M343のゲート
には、これをリセットするためのリセットMOS M2
11〜M243のソースが接続され、リセットMOS
M211〜M243のドレインは、リセット電源に接続
されている。さらに、増幅MOS M311〜M343
のドレインは電源に接続され、ソースは選択MOS M
411〜M443のドレインに接続されている。
The pixel has photodiodes D11 to D43 for generating optical signal charges, and the anode side is grounded in this example. The cathode sides of the photodiodes D11 to D43 are connected to the gates of the amplification MOSs M311 to M343 via the transfer MOSs M111 to M143. The gates of the amplification MOSs M311 to M343 have reset MOS M2 for resetting them.
The sources of 11 to M243 are connected, and the reset MOS
The drains of M211 to M243 are connected to the reset power supply. Further, amplification MOSs M311 to M343
Drain is connected to the power supply and source is select MOS M
It is connected to the drains of 411 to M443.

【0024】また、転送MOS M111のゲートは、
横方向に延長して配置される第1の行選択線(垂直走査
線)PTX1に接続される。同じ行に配置された他の画
素セルの同様な転送MOS M121、M131、M1
41のゲートも第1の行選択線PTX1に共通に接続さ
れる。リセットMOS M211のゲートは、横方向に
延長して配置される第2の行選択線(垂直走査線)PR
ES1に接続される。同じ行に配置された他の画素セル
の同様なリセットMOS M221、M231、M24
1のゲートも第2の行選択線PRES1に共通に接続さ
れる。選択MOS M411のゲートは、横方向に延長
して配置される第3の行選択線(垂直走査線)PSEL
1に接続される。同じ行に配置された他の画素セルの同
様な選択MOS M421、M431、M441のゲー
トも第3の行選択線PSEL1に共通に接続される。こ
れら第1〜第3の行選択線は、垂直走査回路ブロック2
に接続され、後述する動作タイミングに基づいて信号電
圧が供給される。
The gate of the transfer MOS M111 is
It is connected to a first row selection line (vertical scanning line) PTX1 which extends in the horizontal direction. Similar transfer MOSs M121, M131, M1 of other pixel cells arranged in the same row
The gates of 41 are also commonly connected to the first row selection line PTX1. The gate of the reset MOS M211 has a second row selection line (vertical scanning line) PR which is arranged to extend in the horizontal direction.
Connected to ES1. Similar reset MOSs M221, M231, M24 of other pixel cells arranged in the same row
The gates of 1 are also commonly connected to the second row selection line PRES1. The gate of the selection MOS M411 has a third row selection line (vertical scanning line) PSEL arranged to extend in the horizontal direction.
Connected to 1. Gates of similar selection MOSs M421, M431, M441 of other pixel cells arranged in the same row are also commonly connected to the third row selection line PSEL1. These first to third row selection lines are used for the vertical scanning circuit block 2
And a signal voltage is supplied based on the operation timing described later.

【0025】図1に示されている残りの行においても同
様な構成の画素セルと、行選択線が設けられる。これら
の行選択線には、垂直走査回路ブロック2により形成さ
れたPTX2〜PTX3、PRES2〜PRES3、P
SEL2〜PSEL3が供給される。
The remaining rows shown in FIG. 1 are provided with pixel cells and row selection lines having the same structure. These row selection lines include PTX2 to PTX3, PRES2 to PRES3, and PTX formed by the vertical scanning circuit block 2.
SEL2-PSEL3 are supplied.

【0026】また、選択MOS M411のソースは、
縦方向に延長して配置される垂直信号線V1に接続され
る。同じ列に配置される画素セルの同様な選択MOS
M412,M413のソースも上記垂直信号線V1に接
続される。垂直信号線V1は負荷MOS N82に接続
される。図1に示されている残りの垂直信号線V2〜V
4においても同様に選択MOS、負荷MOSが接続され
る。さらに、負荷MOS N82〜N85のソースは共
通のGNDライン4に、ゲートは入力MOSN81のゲ
ートに接続されるとともに電圧入力端子8に接続され
る。
The source of the selection MOS M411 is
It is connected to a vertical signal line V1 arranged to extend in the vertical direction. Similar selection MOS of pixel cells arranged in the same column
The sources of M412 and M413 are also connected to the vertical signal line V1. The vertical signal line V1 is connected to the load MOS N82. The remaining vertical signal lines V2 to V shown in FIG.
Similarly, in 4, the selection MOS and the load MOS are connected. Further, the sources of the load MOSs N82 to N85 are connected to the common GND line 4, and the gates are connected to the gate of the input MOS N81 and the voltage input terminal 8.

【0027】垂直信号線V1は、クランプ容量C01と
転送スイッチN201を介して信号を一時保持するため
の容量CT1に接続され、水平転送スイッチN301を
介して差動増幅回路11の反転入力端子に接続される。
差動増幅回路11の正転入力端子は水平出力線のリセッ
ト電圧Vresに、反転入力端子はリセットスイッチN
12を介して水平出力線のリセット電圧Vresにそれ
ぞれ接続される。信号保持容量CT1の逆側の端子は接
地されている。クランプ容量C01と転送スイッチN2
01との接続点はクランプスイッチN101を介してク
ランプ電源に接続される。水平転送スイッチN301の
ゲートは列選択線H1に接続され、水平走査回路ブロッ
ク4に接続される。図1に示されている残りの垂直信号
線V2〜V4に対しても同様な構成の読み出し回路が設
けられる。また、各列に接続されたクランプスイッチN
101〜N104のゲートおよび転送スイッチN301
〜N304のゲートは、クランプ信号入力端子PC0R
および転送信号入力端子PTにそれぞれ共通に接続さ
れ、後述する動作タイミングにもとづいてそれぞれ信号
電圧が供給される。
The vertical signal line V1 is connected to a capacitor CT1 for temporarily holding a signal via a clamp capacitor C01 and a transfer switch N201, and connected to an inverting input terminal of the differential amplifier circuit 11 via a horizontal transfer switch N301. To be done.
The non-inverting input terminal of the differential amplifier circuit 11 is the reset voltage Vres of the horizontal output line, and the inverting input terminal is the reset switch N.
12 to the reset voltage Vres of the horizontal output line. The terminal on the opposite side of the signal holding capacitor CT1 is grounded. Clamp capacitance C01 and transfer switch N2
The connection point with 01 is connected to the clamp power supply via the clamp switch N101. The gate of the horizontal transfer switch N301 is connected to the column selection line H1 and is connected to the horizontal scanning circuit block 4. A read circuit having a similar configuration is provided for the remaining vertical signal lines V2 to V4 shown in FIG. In addition, the clamp switch N connected to each row
101-N104 gates and transfer switch N301
~ N304 gate is clamp signal input terminal PC0R
And a transfer signal input terminal PT, which are commonly connected to each other, and are supplied with signal voltages based on operation timings described later.

【0028】次に、図2に基づいて、上記構成を有する
撮像装置の動作について説明する。フォトダイオードD
11〜D43からの光信号電荷の読み出しに先立って、
リセットMOS M211〜M241のゲートへの信号
φPRES1がハイレベルとなる。これによって、増幅
MOS M311〜M341のゲートがリセット電源に
リセットされる。リセットMOS M211〜M241
のゲートへの信号φPRES1がロウレベルに復帰する
と同時にクランプスイッチN101〜N104のゲート
への信号φPC0Rがハイレベルになった後に、選択M
OS M411〜M441のゲートへの信号φPSEL
1がハイレベルとなる。これによって、リセットノイズ
が重畳されたリセット信号(ノイズ信号)が垂直信号線
V1〜V4に読み出され、クランプ容量C01〜C04
にクランプされる。同時に転送スイッチN201〜N2
04のゲートへの信号φPTがハイレベルとなり、信号
保持容量CT1〜CT4がクランプ電圧にリセットされ
る。
Next, the operation of the image pickup apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG. Photodiode D
Prior to reading out the optical signal charges from 11 to D43,
The signal φPRES1 to the gates of the reset MOSs M211 to M241 becomes high level. As a result, the gates of the amplification MOSs M311 to M341 are reset to the reset power supply. Reset MOS M211 to M241
After the signal .phi.PRES1 to the gate of the clamp switches N101 to N104 becomes high level at the same time as the signal .phi.PRES1 to the low level, the selection M
Signal φPSEL to the gates of OS M411 to M441
1 becomes high level. As a result, the reset signal (noise signal) on which the reset noise is superimposed is read out to the vertical signal lines V1 to V4, and the clamp capacitors C01 to C04.
Clamped to. At the same time, transfer switches N201 to N2
The signal φPT to the gate of 04 becomes high level, and the signal holding capacitors CT1 to CT4 are reset to the clamp voltage.

【0029】次に、クランプスイッチN101〜N10
4のゲートへの信号φPC0Rがロウレベルに復帰す
る。次に、転送MOS M111〜M141のゲートへ
の信号φPTX1がハイレベルとなり、フォトダイオー
ドD11〜D41の光信号電荷が、増幅MOS M31
1〜M341のゲートに転送されると同時に光信号が垂
直信号線V1〜V4に読み出される。次に、転送MOS
M111〜M141のゲートへの信号φPTX1がロ
ウレベルに復帰した後、転送スイッチN201〜N20
4のゲートへの信号φPTがロウレベルとなる。これに
よって、リセット信号からの変化分(光信号)が信号保
持容量CT1〜CT4に読み出される。ここまでの動作
で、第1行目に接続された画素の光信号が、それぞれの
列に接続された信号保持容量CT1〜CT4に保持され
る。
Next, the clamp switches N101 to N10
The signal φPC0R to the gate of 4 returns to the low level. Next, the signal φPTX1 to the gates of the transfer MOSs M111 to M141 becomes high level, and the optical signal charges of the photodiodes D11 to D41 change to the amplification MOS M31.
At the same time as being transferred to the gates of 1 to M341, optical signals are read out to the vertical signal lines V1 to V4. Next, transfer MOS
After the signal φPTX1 to the gates of M111 to M141 returns to the low level, the transfer switches N201 to N20
The signal φPT to the gate of 4 goes low. As a result, the change (optical signal) from the reset signal is read out to the signal holding capacitors CT1 to CT4. By the operation up to this point, the optical signals of the pixels connected to the first row are held in the signal holding capacitors CT1 to CT4 connected to the respective columns.

【0030】次に、リセットMOS M211〜M24
1のゲートへの信号φPRES1および転送MOS M
111〜M141のゲートへの信号φPTX1がハイレ
ベル、スイッチN81〜M84のゲート制御信号がロウ
レベルとなり、フォトダイオードD11〜D41の光信
号電荷がリセットされる。
Next, reset MOSs M211 to M24
Signal φ PRES1 to the gate of 1 and transfer MOS M
The signal φPTX1 to the gates of 111 to M141 is at the high level, the gate control signals of the switches N81 to M84 are at the low level, and the optical signal charges of the photodiodes D11 to D41 are reset.

【0031】この後、水平走査回路3及び4からの信号
φH1〜φH4によって、各列の水平転送スイッチN3
01〜N304のゲートが順次ハイレベルとなり、信号
保持容量CT1〜CT4に保持されていた電圧が、順次
差動増幅回路11の反転入力端子に読み出され、出力端
子OUTに順次出力される。各列の信号読み出しの合間
でリセットスイッチ12によって差動増幅回路11の反
転入力端子が水平出力線のリセット電圧Vresにリセ
ットされる。以上で、第1行目に接続された画素セルの
読み出しが完了する。
After that, the horizontal transfer switches N3 of each column are supplied by the signals φH1 to φH4 from the horizontal scanning circuits 3 and 4.
The gates of 01 to N304 sequentially become high level, and the voltages held in the signal holding capacitors CT1 to CT4 are sequentially read to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit 11 and sequentially output to the output terminal OUT. The reset switch 12 resets the inverting input terminal of the differential amplifier circuit 11 to the reset voltage Vres of the horizontal output line between signal readings in each column. With the above, reading of the pixel cells connected to the first row is completed.

【0032】以下同様に、垂直走査回路ブロックからの
信号によって第2行目以降に接続された画素セルの信号
が順次読み出され、全画素セルの読み出しが完了する。
Similarly, the signals of the pixel cells connected to the second and subsequent rows are sequentially read by the signal from the vertical scanning circuit block, and the reading of all pixel cells is completed.

【0033】また、上記構成では各行を2系統の読み出
し回路を用いて電荷読み出しを行うため、MOSスイッ
チ13及び14を信号φPCHSEL及びその反転信号
を用いて交互にオンすることで、アンプ15から画素の
配列順に読み出した信号を出力する。
Further, in the above-mentioned configuration, since charge is read from each row by using the two-system reading circuit, the MOS switches 13 and 14 are alternately turned on by using the signal φPCHSEL and its inverted signal, so that the amplifier 15 causes the pixels to be read. The signals read out in the order of arrangement are output.

【0034】上述したように、水平走査回路3及び4
は、パッド6から入力する制御信号に基づいて、各画素
から読み出した電荷を差動増幅回路11に順次転送よう
にφH1〜φH4を出力する。本第1の実施形態におい
ては、図1に示すように、信号線7を水平走査回路3及
び4の略中央地点で分岐する配線にすることで、パッド
6から水平走査回路3までの距離と、パッド6から水平
走査回路4までの距離とがほぼ等しくなる。このため、
水平走査回路3,4間のディレイ差無く読み出しを行う
ことができる。
As described above, the horizontal scanning circuits 3 and 4
Outputs φH1 to φH4 based on a control signal input from the pad 6 so that the charges read from each pixel are sequentially transferred to the differential amplifier circuit 11. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the signal line 7 is a wiring that branches at a substantially central point of the horizontal scanning circuits 3 and 4, so that the distance from the pad 6 to the horizontal scanning circuit 3 can be increased. , The distance from the pad 6 to the horizontal scanning circuit 4 becomes substantially equal. For this reason,
Reading can be performed without a delay difference between the horizontal scanning circuits 3 and 4.

【0035】なお、制御信号の転送ディレイ差を緩和す
るために配線を冗長にすると、今度は読み出し処理に時
間がかかることになる。このことは、他の信号処理との
タイミングがずれる原因となるので、パッド6から水平
走査回路3までの距離と、パッド6から水平走査回路4
までの距離の比が所定の比率以下となる範囲で、最短と
なる配線にすることが好ましい。
If the wiring is made redundant in order to reduce the difference in the transfer delay of the control signal, then the reading process will take a long time. This causes a timing difference with other signal processing, and therefore the distance from the pad 6 to the horizontal scanning circuit 3 and the distance from the pad 6 to the horizontal scanning circuit 4 are increased.
It is preferable to use the shortest wiring as long as the ratio of the distances to the distance is less than or equal to a predetermined ratio.

【0036】<第2の実施形態>次に、本発明の第2の
実施形態について説明する。
<Second Embodiment> Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0037】本第2の実施形態では、上記第1の実施形
態で説明した信号線の分岐配線に加え、水平走査回路3
及び4の内部での駆動ディレイを緩和するための構成に
ついて説明する。
In the second embodiment, in addition to the signal line branch wiring described in the first embodiment, the horizontal scanning circuit 3 is used.
A configuration for reducing the drive delay inside 4 and 4 will be described.

【0038】図3は、本第2の実施形態の撮像装置にお
ける信号線の配線の概念を示すブロック図である。図1
に示す構成と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明
を省略する。図3に示す構成は図1に示す構成と比較し
て、水平走査回路3及び4を制御するための制御信号を
伝達するための信号線17の配線が異なる。
FIG. 3 is a block diagram showing the concept of wiring of signal lines in the image pickup apparatus according to the second embodiment. Figure 1
The same reference numbers are given to the same configurations as those shown in FIG. The configuration shown in FIG. 3 differs from the configuration shown in FIG. 1 in the wiring of the signal line 17 for transmitting a control signal for controlling the horizontal scanning circuits 3 and 4.

【0039】図3に示すように、信号線17はまず、水
平走査回路3と4との略中央地点で分岐する。そして更
に、水平走査回路3及び4それぞれの長さ方向の略中央
地点で分岐する。このような配線とすることで、水平走
査回路3及び4の内部における制御信号伝達ディレイを
緩和することができる。
As shown in FIG. 3, the signal line 17 first branches at a substantially central point between the horizontal scanning circuits 3 and 4. Further, the horizontal scanning circuits 3 and 4 are branched at substantially central points in the longitudinal direction. With such wiring, the control signal transmission delay inside the horizontal scanning circuits 3 and 4 can be alleviated.

【0040】図4は、図3に示す分岐に加え、更に信号
線を分岐し、最終的に各水平走査回路毎に4つに分岐し
た場合の水平走査回路の詳細回路構成の一例を示す図で
ある。図4に示す構成では、水平走査回路はシフトレジ
スタにより構成されている。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a detailed circuit configuration of a horizontal scanning circuit in the case where a signal line is further branched in addition to the branch shown in FIG. 3 and finally each horizontal scanning circuit is branched into four. Is. In the configuration shown in FIG. 4, the horizontal scanning circuit is composed of a shift register.

【0041】同図において、パッド6から入力する制御
信号(ここではクロック信号)は、水平走査回路3,4
それぞれに設けられた内部制御信号生成部21へ入力す
る。内部制御信号生成部21は、位相が互いに180°
シフトしたクロックCLK1及びクロックCLK2を生
成し、それぞれ信号線27a及び27bを介して、シフ
トレジスタの各転送段のスイッチSWに入力される。図
4から分かるようにパッド6から各スイッチまでの信号
線長は等しいため、スイッチ間のディレイ無く、スイッ
チを駆動することができる。
In the figure, the control signal (clock signal in this case) input from the pad 6 is the horizontal scanning circuits 3 and 4.
It is input to the internal control signal generation unit 21 provided in each. The internal control signal generator 21 has a phase of 180 ° with respect to each other.
The shifted clocks CLK1 and CLK2 are generated and input to the switch SW of each transfer stage of the shift register via the signal lines 27a and 27b, respectively. As can be seen from FIG. 4, since the signal line length from the pad 6 to each switch is equal, the switches can be driven without delay between the switches.

【0042】なお、図4では、4段の転送段により構成
されたシフトレジスタを示しているが、実際には、画素
領域の一行に並べられた画素数に対応し、非常に多くの
転送段を有する。従って、最終的に例えば図4に示すよ
うに信号線が4線に分岐した場合は、分岐線につき1行
の画素数のほぼ1/4の転送段が制御される。
Although FIG. 4 shows a shift register composed of four transfer stages, in reality, it corresponds to the number of pixels arranged in one row of the pixel area, and a very large number of transfer stages are provided. Have. Therefore, when the signal line is finally branched into four lines as shown in FIG. 4, for example, the transfer stage of about 1/4 of the number of pixels in one row is controlled per branch line.

【0043】また、各水平走査回路における信号線の分
岐数は上記に限られるものではなく、任意の数に配線す
ることが可能である。しかしながら、制御信号の転送デ
ィレイ差を緩和するために配線を冗長にすると、今度は
読み出し処理に時間がかかることになる。このことは、
他の信号処理とのタイミングがずれる原因となるので、
制御信号の転送に係るディレイ差と、読み出し処理にか
かる時間、および他の信号処理とのタイミングを考慮し
て、配線をすることが好ましい。
Further, the number of branching of the signal line in each horizontal scanning circuit is not limited to the above, and it is possible to wire any number. However, if the wiring is made redundant in order to alleviate the transfer delay difference of the control signal, then the read processing will take time this time. This is
As it may cause the timing to be out of sync with other signal processing,
It is preferable to perform the wiring in consideration of the delay difference related to the transfer of the control signal, the time required for the read processing, and the timing of other signal processing.

【0044】[0044]

【発明の効果】上記の通り本発明によれば、撮像装置の
読み出しを制御するための制御信号の転送ディレイを緩
和することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the transfer delay of the control signal for controlling the reading of the image pickup device.

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

【図1】本発明の第1の実施形態における撮像装置の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an imaging device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態における撮像装置の駆
動信号のタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart of drive signals of the image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施形態における撮像装置の概
略構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of an image pickup apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施形態における水平走査回路
の詳細構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of a horizontal scanning circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional imaging device.

【図6】従来の撮像装置の他の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 6 is a block diagram showing another configuration of a conventional imaging device.

【図7】従来の水平走査回路の詳細構成を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a detailed configuration of a conventional horizontal scanning circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 画素領域 2 垂直走査回路 3、4 水平走査回路 5、6 パッド 7、17、27a、27b 信号線 1 pixel area 2 Vertical scanning circuit 3, 4 horizontal scanning circuit 5, 6 pads 7, 17, 27a, 27b Signal line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋山 拓己 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 板野 哲也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 櫻井 克仁 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 乾 文洋 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA10 AB01 BA14 CA02 FA06 FA33 FA50 5C024 CX27 CX35 EX25 GY31 GZ42   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takumi Hiyama             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Tetsuya Itano             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Katsuhito Sakurai             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Fumihiro Inui             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation F-term (reference) 4M118 AA10 AB01 BA14 CA02 FA06                       FA33 FA50                 5C024 CX27 CX35 EX25 GY31 GZ42

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の画素から成り、入射光量に応じた
電荷を発生する光電変換手段と、 前記光電変換手段から各行毎に電荷を読み出すための第
1及び第2の読み出し手段と、 前記第1及び第2の読み出し手段を制御する為の制御信
号を入力する入力手段と、 前記入力手段から前記第1及び第2の読み出し手段へ制
御信号を伝達するための信号線とを有し、 前記信号線は、前記入力手段から前記第1の読み出し手
段までの距離と、前記入力手段から前記第2の読み出し
手段までの距離との比が、所定比よりも小さくなるよう
に配線されたことを特徴とする撮像装置。
1. A photoelectric conversion means comprising a plurality of pixels for generating charges according to an amount of incident light; first and second reading means for reading charges from the photoelectric conversion means for each row; An input unit for inputting a control signal for controlling the first and second reading units; and a signal line for transmitting the control signal from the input unit to the first and second reading units, The signal line is wired such that the ratio of the distance from the input unit to the first read unit and the distance from the input unit to the second read unit is smaller than a predetermined ratio. A characteristic imaging device.
【請求項2】 前記信号線は、前記第1及び第2の読み
出し手段の中間点で分岐配線されていることを特徴とす
る請求項1に記載の撮像装置。
2. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the signal line is branched and wired at an intermediate point between the first and second reading means.
【請求項3】 前記信号線は、前記第1及び第2の読み
出し手段それぞれの長さ方向の中間点でさらに分岐配線
されていることを特徴とする請求項2に記載の撮像装
置。
3. The image pickup device according to claim 2, wherein the signal line is further branched and wired at an intermediate point in the longitudinal direction of each of the first and second reading means.
【請求項4】 前記信号線は、前記入力手段から前記第
1の読み出し手段までの距離と、前記入力手段から前記
第2の読み出し手段までの距離が略同一であることを特
徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像装置。
4. The signal line is characterized in that a distance from the input means to the first reading means and a distance from the input means to the second reading means are substantially the same. The imaging device according to any one of 1 to 3.
【請求項5】 前記信号線は、前記第1及び第2の読み
出し手段の略中央点で分岐配線されていることを特徴と
する請求項4に記載の撮像装置。
5. The image pickup apparatus according to claim 4, wherein the signal line is branched and wired at a substantially central point of the first and second reading means.
【請求項6】 前記信号線は、前記第1及び第2の読み
出し手段それぞれの長さ方向の略中央点でさらに分岐配
線されていることを特徴とする請求項5に記載の撮像装
置。
6. The image pickup device according to claim 5, wherein the signal line is further branched and wired at a substantially central point in the length direction of each of the first and second reading means.
【請求項7】 前記第1及び第2の読み出し手段はシフ
トレジスタであり、当該シフトレジスタの転送段の内、
分岐された各信号線に略同数の転送段を接続したことを
特徴とする請求項3または6に記載の撮像装置。
7. The first and second read means are shift registers, and among the transfer stages of the shift registers,
7. The image pickup apparatus according to claim 3, wherein substantially the same number of transfer stages are connected to the branched signal lines.
【請求項8】 撮像装置はCMOS型撮像装置であるこ
とを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の撮像
装置。
8. The image pickup device according to claim 1, wherein the image pickup device is a CMOS type image pickup device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021087042A (en) * 2019-11-26 2021-06-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Imaging apparatus and camera
JP7407416B2 (en) 2019-11-26 2024-01-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Imaging device and camera

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