JP2714320B2 - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and driving method thereof

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JP2714320B2
JP2714320B2 JP4129091A JP12909192A JP2714320B2 JP 2714320 B2 JP2714320 B2 JP 2714320B2 JP 4129091 A JP4129091 A JP 4129091A JP 12909192 A JP12909192 A JP 12909192A JP 2714320 B2 JP2714320 B2 JP 2714320B2
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加寿也 久保
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画素を2次元に配列し
た固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device in which pixels are arranged two-dimensionally.

【0002】近年、工業、医療の分野などで、地表、物
体或いは人体の温度を非接触で知る場合、赤外線センサ
により物体等から放射されている赤外線を検知する方法
があり、分解能向上から画素数の増加が求められてい
る。
In recent years, when the temperature of the surface of the earth, an object, or a human body is known in a non-contact manner in the field of industry or medical treatment, there is a method of detecting infrared rays emitted from an object or the like by an infrared sensor. Is increasing.

【0003】このため、耐ノイズ性を向上させて、性能
向上を図る必要がある。
For this reason, it is necessary to improve the noise resistance and performance.

【0004】[0004]

【従来の技術】図7に、従来の固体撮像装置の構成図を
示す。図7(A)はインタライン型の固体撮像装置を示
しており、図7(B)はラインアドレス型の固体撮像装
置を示している。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a configuration diagram of a conventional solid-state imaging device. FIG. 7A illustrates an interline solid-state imaging device, and FIG. 7B illustrates a line address solid-state imaging device.

【0005】図7(A)における固体撮像装置11は、
フォトダイオード12a、蓄積ゲート12b、トランス
ファゲート12cより構成される画素12が所定数(図
では3画素)、垂直読出しCCD13に垂直方向に設け
られる。この画素12の設けられた垂直読出し用CCD
13が所定数(図では3個)、水平読出し用CCD14
に水平方向に設けられる。すなわち、画素12はマトリ
クス状に配列される。そして、水平読出し用CCD14
よりアンプ15を介して出力される。
[0005] The solid-state imaging device 11 in FIG.
A predetermined number of pixels 12 (three pixels in the figure) each including a photodiode 12a, an accumulation gate 12b, and a transfer gate 12c are provided in the vertical readout CCD 13 in the vertical direction. A vertical reading CCD provided with the pixels 12
13 is a predetermined number (three in the figure), CCD 14 for horizontal reading
Are provided in the horizontal direction. That is, the pixels 12 are arranged in a matrix. The CCD 14 for horizontal reading
It is output via the amplifier 15.

【0006】この固体撮像装置11は、垂直方向の信号
読み出しと水平方向の信号読出しをCCD13,14で
行うものである。
In the solid-state imaging device 11, the CCDs 13 and 14 perform vertical signal reading and horizontal signal reading.

【0007】すなわち、何れかの画素12のフォトダイ
オード12aが受光すると電荷が蓄積ゲート12bに蓄
積され、トランスファゲート12cを介して垂直読出し
用CCD13に電荷を移送する。その後、垂直読出し用
CCD13より1行ごとに順次水平読出し用CCD14
に電荷を移送して順次アンプ15より信号を外部に取り
出すものである。
That is, when the photodiode 12a of any pixel 12 receives light, the charge is accumulated in the accumulation gate 12b, and is transferred to the vertical reading CCD 13 via the transfer gate 12c. Thereafter, the horizontal readout CCDs 14 are sequentially read from the vertical readout CCDs 13 for each row.
And the signal is sequentially extracted from the amplifier 15 to the outside.

【0008】また、図7(B)における固体撮像装置1
6は、画素17を構成するフォトダイオード17a及び
スイッチング素子(例えばMOSFET)17bがそれ
ぞれマトリクス状(図では3×3画素)に配列される。
このうち、シフトレジスタ18が垂直方向に各画素17
を走査し、列ごとの並列蓄積部19に、受光によるフォ
トダイオード17aからの電荷が一旦蓄積される。そし
て、各並列蓄積部19から水平読出し部20に移送さ
れ、アンプ21を介して出力される。
Further, the solid-state imaging device 1 shown in FIG.
Reference numeral 6 denotes photodiodes 17a and switching elements (for example, MOSFETs) 17b constituting the pixels 17, each of which is arranged in a matrix (3 × 3 pixels in the figure).
Of these, the shift register 18 vertically shifts each pixel 17.
Is scanned, and the charges from the photodiodes 17a due to light reception are temporarily stored in the parallel storage units 19 for each column. Then, the data is transferred from each parallel storage unit 19 to the horizontal reading unit 20 and output via the amplifier 21.

【0009】このような固体撮像装置16は、1行だけ
アクセスして信号を外部へ出力し、その後次の1行を同
様にして外部に読み出すものである。
The solid-state imaging device 16 accesses only one row and outputs a signal to the outside, and thereafter reads the next one row in the same manner.

【0010】すなわち、シフトレジスタ18により1行
の各画素17から、1度に1列ごとに所定の並列蓄積部
19に電荷を読出し、その後に水平読出し部20により
水平方向の読出しを行ってアンプ21を介して信号を外
部へ出力させる。そして、1行分の信号の読出しが終了
した場合に、次の別の1行の画素17からの信号を同様
にして外部へ読み出すもので、1行単位で順次蓄積、読
出しを行うものである。
That is, charges are read from the pixels 17 in one row by the shift register 18 to the predetermined parallel accumulation section 19 at a time, one column at a time, and thereafter, the horizontal reading section 20 performs horizontal reading to perform amplification. A signal is output to the outside via the line 21. When the reading of the signal for one row is completed, the signal from the pixel 17 of another row is read out to the outside in the same manner, and the accumulation and the reading are sequentially performed row by row. .

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図7(A)に
示すインタライン型の固体撮像装置11は、各画素12
ごとに蓄積ゲート12bを有することから、画素(セ
ル)面積の縮小化を図ると、蓄積ゲートの面積も縮小し
て最大蓄積電荷量が減少することとなり、これによりS
N比が低下するという問題がある。
However, the interline solid-state imaging device 11 shown in FIG.
Since the storage gate 12b is provided for each pixel, when the area of the pixel (cell) is reduced, the area of the storage gate is also reduced and the maximum amount of stored charges is reduced.
There is a problem that the N ratio decreases.

【0012】一方、図7(B)に示すラインアドレス型
の固体撮像装置16は、1列ごとに蓄積部19を有する
ことから、セル面積縮小による影響は少ない。しかし、
列方向の画素数が増加すると1行のアクセス時間が短く
なる。すなわち、フレーム周期がTF で画素がN行であ
る場合、積分時間の最長がTF /Nとなってアクセス時
間が短縮する。これにより、最大蓄積電荷量が減少し、
SN比が低下するという問題がある。
On the other hand, the line address type solid-state imaging device 16 shown in FIG. 7B has a storage section 19 for each column, so that the influence of the reduction in cell area is small. But,
As the number of pixels in the column direction increases, the access time for one row decreases. That is, when the frame period is T F and the pixels are N rows, the longest integration time is T F / N, and the access time is reduced. This reduces the maximum stored charge,
There is a problem that the SN ratio decreases.

【0013】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、画素数の増加による最大蓄積電荷量の減少を防
止してSN比の向上を図る固体撮像装置を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide a solid-state imaging device capable of preventing a decrease in the maximum accumulated charge amount due to an increase in the number of pixels and improving an SN ratio.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題は、受光素子で
発生した電荷を読み出す第1のスイッチング素子、及び
該第1のスイッチング素子で読み出された電荷を蓄積す
る蓄積領域、及び該蓄積領域の電荷を移送する第2のス
イッチング素子で構成される画素が二次元に配列された
画素部と、該画素部の該各画素の該第1のスイッチング
素子を行方向で駆動させる第1の垂直走査部と、該画素
部の該各画素の該第2のスインッチング素子を行方向で
駆動させる第2の垂直走査部と、該第2のスイッチング
素子により移送される前記電荷を列方向で蓄積する所定
数の蓄積部と、該各蓄積部の電荷を読み出して信号出力
する水平走査部と、で構成することにより解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a first switching element for reading out charges generated in a light receiving element, a storage area for storing charges read out by the first switching element, and the storage area. And a first vertical unit that drives the first switching element of each pixel of the pixel unit in the row direction in a row direction. A scanning unit, a second vertical scanning unit that drives the second switching element of each pixel of the pixel unit in a row direction, and accumulates the electric charge transferred by the second switching element in a column direction. This problem can be solved by a configuration including a predetermined number of storage units and a horizontal scanning unit that reads out the charges of the storage units and outputs a signal.

【0015】また、駆動方法は、二次元で配列された画
素内の受光素子で発生した電荷及び該受光素子で発生す
る電荷を該画素の配列上の行方向読み出して蓄積領域
に蓄積させ、該蓄積領域に蓄積された電荷及び該受光素
子で発生する電荷を該画素の配列上の行方向で移送さ
せ、該電荷を列ごとの蓄積部に蓄積させ、該各蓄積部に
蓄積された電荷を該画素の配列上の列方向読み出して
信号出力させる。
In the driving method, the electric charges generated in the light receiving elements in the two-dimensionally arranged pixels and the electric charges generated in the light receiving elements are read out in a row direction on the pixel arrangement and accumulated in the accumulation region, The electric charge accumulated in the accumulation region and the electric charge generated in the light receiving element are transferred in the row direction on the pixel array , the electric charge is accumulated in the accumulation unit for each column, and the electric charge accumulated in each accumulation unit the reading in the column direction on the sequence of the pixel to the signal output.

【0016】[0016]

【作用】上述のように、列方向における各画素の蓄積領
域への電荷の蓄積を第1の垂直走査部で行い、蓄積領域
からの蓄積部への電荷の移送を第2の走査部で行う。そ
して、蓄積部の電荷を水平走査部により読み出して信号
を出力する。
As described above, the accumulation of charges in the accumulation region of each pixel in the column direction is performed by the first vertical scanning unit, and the transfer of charges from the accumulation region to the accumulation unit is performed by the second scanning unit. . Then, the horizontal scanning unit reads out the charges in the storage unit and outputs a signal.

【0017】これにより、蓄積部への電荷蓄積時間を長
くすることが可能であり、画素増加に伴って各画素の蓄
積領域が小さくなっても、最大蓄積電荷量の減少が防止
され、SN比の向上を図ることが可能となる。
As a result, it is possible to lengthen the charge storage time in the storage section. Even if the storage area of each pixel becomes smaller as the number of pixels increases, a reduction in the maximum stored charge amount is prevented, and the SN ratio is reduced. Can be improved.

【0018】[0018]

【実施例】図1に、本発明の第1の実施例の構成図を示
す。図1における固体撮像装置31A は、第1及び第2
の垂直走査部である第1及び第2のシフトレジスタ3
2,33、画素部34A 、蓄積部35A1〜35A4、水平
走査部である水平読出し部36、及びアンプ37により
構成される。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a first embodiment of the present invention. The solid-state imaging device 31 A in FIG. 1, first and second
First and second shift registers 3 as vertical scanning units
2, 33, the pixel unit 34 A, storage unit 35 A1 to 35 A4, horizontal reading unit 36 is a horizontal scanning unit, and a by the amplifier 37.

【0019】画素部34A は、画素41が、例えば4行
×4列の二次元で配列されたものである。画素41は、
受光素子であるフォトダイオード42で発生した電荷が
第1のスイッチング素子(例えばMOSFET)43を
介して蓄積領域44に蓄積され、蓄積領域44の電荷が
第2のスイッチング素子(例えばMOSFET)45に
より移送される。
The pixel unit 34 A, the pixel 41, such as those which are arranged in a two-dimensional 4 rows × 4 columns. Pixel 41 is
Electric charges generated by the photodiode 42 as a light receiving element are accumulated in the accumulation region 44 via the first switching element (for example, MOSFET) 43, and the electric charge in the accumulation region 44 is transferred by the second switching element (for example, MOSFET) 45. Is done.

【0020】そして、各画素41の第1のスイッチング
素子43は行方向で同一のアドレスライン461 〜46
4 で駆動され、第2のスイッチング素子44は行方向で
同一のアドレスライン471 〜474 で駆動される。ま
た、第2のスイッチング素子45で移送される電荷は、
データライン481 〜484 を介して、列ごとに設けら
れた蓄積部35A1〜35A4にそれぞれ送られる。
The first switching element 43 of each pixel 41 has the same address line 46 1 to 46 in the row direction.
Is driven by 4, it is driven by the same address lines 47 1 to 47 4 in the second switching element 44 in the row direction. The charge transferred by the second switching element 45 is:
Via data lines 48 1 to 48 4, respectively sent to the storage unit 35 A1 to 35 A4 provided in each column.

【0021】水平読出し部36は、蓄積部35A1〜35
A4に蓄積された電荷を読出すもので、アンプ37を介し
て画像信号を出力する。
The horizontal read section 36 includes storage sections 35 A1 to 35 A
It reads out the charge stored in A4 , and outputs an image signal via the amplifier 37.

【0022】なお、各蓄積部35A1〜35A4の面積は、
各画素41における蓄積領域44の面積よりも大きいも
のとして形成される。
The area of each of the storage units 35 A1 to 35 A4 is
It is formed to be larger than the area of the accumulation region 44 in each pixel 41.

【0023】ここで、図2に、図1の動作タイムチャー
トを示す。なお、図1における画素を4行×4列の位置
付けとして、行列表示で行う。また、第1のシフトレジ
スタ32の駆動信号をφ21〜φ24とし、第2のシフ
トレジスタ33の駆動信号をφ11〜φ14とする。
FIG. 2 shows an operation time chart of FIG. Note that the pixels in FIG. 1 are positioned in 4 rows × 4 columns and are displayed in a matrix. The drive signals of the first shift register 32 are φ21 to φ24, and the drive signals of the second shift register 33 are φ11 to φ14.

【0024】この場合、第2のシフトレジスタ33から
出力される駆動信号φ11〜φ14は、画素部34A
垂直方向の画素41の読み出しを順次行うためのパルス
で、複数が同時にオン状態になることはない。一方、第
1のシフトレジスタ32から出力される駆動信号φ21
〜φ24は、フォトダイオード42からの電荷読み出し
の時間を決めるためのパルスで、複数が同時にオン状態
であってもよい。
[0024] In this case, the drive signal φ11~φ14 output from the second shift register 33 is a pulse for sequentially reading out the vertical pixel 41 of the pixel section 34 A, a plurality are turned on at the same time Never. On the other hand, the driving signal φ21 output from the first shift register 32
.About..phi.24 are pulses for determining the time for reading charges from the photodiode 42, and a plurality of pulses may be in the ON state at the same time.

【0025】いま、第1のシフトレジスタ32の駆動信
号φ21により第1のスイッチング素子43がオン状態
となると、画素(1,1),(2,1),(3,1),
(4,1)の各フォトダイオード42で発生した電荷の
読み出しが開始される。この時、第2のシフトレジスタ
33からの駆動信号φ11は未だオフ状態であり、その
ため各フォトダイオード42より読み出された電荷は、
各蓄積領域44に蓄積される。
Now, when the first switching element 43 is turned on by the drive signal φ21 of the first shift register 32, the pixels (1, 1), (2, 1), (3, 1),
The reading of the charges generated in the photodiodes (4, 1) is started. At this time, the drive signal φ11 from the second shift register 33 is still in the off state, and thus the electric charge read from each photodiode 42 is
It is stored in each storage area 44.

【0026】そこで、この状態で第2のシフトレジスタ
33により駆動信号φ11がオン状態となると、各画素
41の蓄積領域44に蓄積された電荷が列ごとの蓄積部
35 A1〜35A4にそれぞれ移送されて蓄積される。この
場合、蓄積領域44に蓄積された電荷が総て移送されて
も、駆動信号φ21はオン状態のままであり、フォトダ
イオード42からの電荷が直接に蓄積部35A1〜35A4
に移送される。すなわち、駆動信号φ11とφ21が共
にオン状態のときには、蓄積領域44はチャネルとして
動作することになる。
Therefore, in this state, the second shift register
33, the drive signal φ11 is turned on,
The electric charge accumulated in the accumulation region 41 is stored in the accumulation unit for each column.
35 A1~ 35A4Are transferred to each other and accumulated. this
In this case, all the charges accumulated in the accumulation region 44 are transferred.
In this case, the drive signal φ21 remains on, and the
The charge from the ion 42 is directly stored in the storage section 35.A1~ 35A4
Is transferred to That is, both the drive signals φ11 and φ21 are
In the on state, the accumulation region 44 serves as a channel.
Will work.

【0027】そして、駆動信号φ21,φ11がオフ状
態となり、蓄積部35A1〜35A4に蓄えられた電荷は、
水平読出し部36に読み出されて移送され、画像信号と
してアンプ37を介して外部に順次出力される。
[0027] Then, the drive signal .phi.21, .phi.11 is turned off, charges stored in the storage unit 35 A1 to 35 A4, the
The image data is read out by the horizontal reading unit 36, transferred, and sequentially output to the outside via the amplifier 37 as an image signal.

【0028】また、蓄積部35A1〜35A4の蓄積中に
は、第1のシフトレジスタ32より駆動信号φ22がオ
ン状態になっており、画素(1,2),(2,2),
(3,2),(4,2)の各蓄積領域44への電荷読み
出しが行われている。そして、同様にして水平読出し部
36より画像信号が出力される。
During the accumulation of the accumulation units 35 A1 to 35 A4 , the drive signal φ22 is turned on by the first shift register 32, and the pixels (1, 2), (2, 2),
The electric charge is read out from each of the accumulation regions 44 of (3, 2) and (4, 2). Then, similarly, an image signal is output from the horizontal reading unit 36.

【0029】これらを、第1及び第2のシフトレジスタ
32,33の駆動信号φ24,φ14まで、順次繰り返
して行うものである。
These operations are sequentially and repeatedly performed up to the drive signals φ24 and φ14 of the first and second shift registers 32 and 33.

【0030】なお、水平読出し部36で画素(1,1)
〜(4,1)におけるフォトダイオード42の電荷の水
平読み出しを行っている間に、画素(1,2)〜(4,
2)のフォトダイオード42の電荷を蓄積部35A1〜3
A4に流入させてもよく、同様にして画素(1,3)〜
(4,3)におけるフォトダイオードの電荷の読み出し
を行ってもよい。
It should be noted that the pixel (1, 1) is read by the horizontal read unit 36.
During the horizontal readout of the charges of the photodiode 42 in (4) and (4), the pixels (1, 2) to (4)
The charge of the photodiode 42 of 2) is stored in the storage units 35A1 to 35A3.
5 A4 may be supplied to the pixel (1,3)-
The charge of the photodiode in (4, 3) may be read.

【0031】このように、実効的な蓄積領域の面積は、
蓄積部35A1〜35A4の面積になることから、大きな蓄
積面積を設定することができる。また、実効的な積分時
間は第1のシフトレジスタ32による出力パルス(φ2
1〜φ24)のパルス幅となり、前述のTF /Nより大
きな値を得ることができる。
As described above, the effective area of the accumulation region is:
From becoming area of the storage unit 35 A1 to 35 A4, it is possible to set a large storage area. The effective integration time is determined by the output pulse (φ2
1 to φ24), and a value larger than the above-mentioned T F / N can be obtained.

【0032】すなわち、インタライン型における蓄積時
間と、ラインアドレス型における蓄積面積の長所を採り
入れて最大蓄積電荷量の減少を防止することができる。
従って、画素数が増加して画素41の蓄積領域44が縮
小しても最大蓄積電荷量が減少せず、SN比の向上を図
ることができる。
That is, by taking advantage of the storage time in the interline type and the storage area in the line address type, it is possible to prevent a decrease in the maximum stored charge amount.
Therefore, even if the number of pixels is increased and the accumulation region 44 of the pixel 41 is reduced, the maximum accumulated charge amount does not decrease, and the SN ratio can be improved.

【0033】次に、図3に、本発明の第2の実施例の構
成図を示す。図3における固体撮像装置31B は、画素
部34B が、列方向で隣接する2つの画素41に単一の
蓄積領域51を設けて共用させたものである。
Next, FIG. 3 shows a configuration diagram of a second embodiment of the present invention. The solid-state imaging device 31 B in FIG. 3, the pixel portion 34 B is one obtained by sharing provided a single storage area 51 into two pixels 41 adjacent in the column direction.

【0034】この場合、第1のシフトレジスタ32の駆
動信号φ21が1行目及び2行目の画素41を駆動し、
駆動信号φ22が3行目及び4行目の画素41を駆動す
る。そして駆動信号φ21,φ22は、各行に設けられ
たゲート(例えば、MOSFET)52を介して各画素
41に供給され、1,3行目のゲート52は第1のイン
タレース信号φf1で制御され、2,4行目のゲート5
2は第2のインタレース信号φf2で制御される。
In this case, the drive signal φ21 of the first shift register 32 drives the pixels 41 in the first and second rows,
The drive signal φ22 drives the pixels 41 on the third and fourth rows. The drive signals φ21 and φ22 are supplied to each pixel 41 via a gate (for example, MOSFET) 52 provided in each row, and the gates 52 in the first and third rows are controlled by a first interlace signal φf1, Gate 5 on the second and fourth rows
2 is controlled by the second interlace signal φf2.

【0035】また、第2のシフトレジスタ33の駆動信
号φ11,φ12は各蓄積領域51に対応する1つの第
2のスイッチング素子45を駆動する。すなわち、蓄積
領域51を共用させた2つの画素41のうち、何れかの
画素41の第2のスイッチング素子45を省くことがで
きるものである。
The drive signals φ11 and φ12 of the second shift register 33 drive one second switching element 45 corresponding to each storage area 51. That is, the second switching element 45 of one of the pixels 41 can be omitted from the two pixels 41 sharing the accumulation region 51.

【0036】なお、他の構成は図1と同様である。The other structure is the same as that of FIG.

【0037】ここで、図4に、図3の動作タイムチャー
トを示す。図3の固体撮像装置31 B の電荷の読み出し
原理は図1(図2)と同様であり、その駆動順序を異に
するのみである。すなわち、第1のシフトレジスタ32
によるフォトダイオード42からの電荷読み出しを、フ
ィールド切り換え信号φf1,φf2により1行置きに
行うもので、列方向インタレースで読み取りを行うもの
である。
FIG. 4 shows the operation time chart of FIG.
Show The solid-state imaging device 31 of FIG. BRead out the charge of
The principle is the same as FIG. 1 (FIG. 2), and the driving order is different.
Just do it. That is, the first shift register 32
Charge readout from the photodiode 42 by the
Every other row by field switching signals φf1 and φf2
To read in column-wise interlaced
It is.

【0038】図4に示すように、第1のフィールド切り
換え信号φf1のオン状態中で1行目及び3行目の奇数
行を駆動し、第2のフィールド切り換え信号φf2のオ
ン状態中で2行目及び4行目の偶数行を駆動するもので
ある。
As shown in FIG. 4, the first and third odd-numbered rows are driven while the first field switching signal φf1 is on, and two rows are driven while the second field switching signal φf2 is on. It drives the even-numbered rows of the fourth and fourth rows.

【0039】従って、画素41の列方向で隣接する2画
素を蓄積領域51を共用させることができるものであ
る。
Therefore, two pixels adjacent to each other in the column direction of the pixel 41 can share the storage area 51.

【0040】次に、図5に、本発明の第3の実施例の構
成図を示す。図5における固体撮像装置31C は、画素
部34C が行方向で隣接する2つの画素41に単一の蓄
積領域61を設けて共用させたものである。
Next, FIG. 5 shows a configuration diagram of a third embodiment of the present invention. The solid-state imaging device 31 C in FIG. 5, is obtained by sharing provided a single storage area 61 into two pixels 41 on which the pixel portion 34 C are adjacent in the row direction.

【0041】この場合、第1のシフトレジスタ32から
の駆動信号φ21〜φ24のそれぞれは、各行の奇数列
の画素41の第1のスイッチング素子43を、ゲート
(例えばMOSFET)62aを介して供給されると共
に、各行の偶数列の画素41の第1のスイッチング素子
43を、ゲート(例えばMOSFET)62bを介して
供給される。
In this case, each of the drive signals φ21 to φ24 from the first shift register 32 is supplied to the first switching element 43 of the pixel 41 in the odd-numbered column of each row via the gate (for example, MOSFET) 62a. At the same time, the first switching element 43 of the pixel 41 in the even-numbered column of each row is supplied via a gate (for example, a MOSFET) 62b.

【0042】そして、ゲート62bを第1のフィールド
切り換え信号φf1で制御し、ゲート62aを第2のフ
ィールド切り換え信号φf2で制御する。
The gate 62b is controlled by the first field switching signal φf1, and the gate 62a is controlled by the second field switching signal φf2.

【0043】また、第2のシフトレジスタ33の駆動信
号φ11〜φ14は、各蓄積領域61に対応する1つの
第2のスイッチング素子45を駆動する。すなわち、蓄
積領域61を共用させた2つの画素41のうち、何れか
の画素41の第2のスイッチング素子45を省くことが
できるものである。
The drive signals φ11 to φ14 of the second shift register 33 drive one second switching element 45 corresponding to each storage area 61. In other words, the second switching element 45 of any one of the two pixels 41 sharing the accumulation region 61 can be omitted.

【0044】この場合、データは、各列の蓄積領域61
から送られるものであることから、2本のデータライン
631 ,632 を介して2つの蓄積部35B1,35B2
電荷が蓄積される。
In this case, the data is stored in the storage area 61 of each column.
Since it is intended to be sent from, two data lines 63 1, 63 2 via the two storage portions 35 B1, 35 B2 in charge is accumulated.

【0045】なお、他の構成は図1と同様である。The other structure is the same as that of FIG.

【0046】ここで、図6に、図5の動作タイムチャー
トを示す。図3では、列方向のインタレースで信号電荷
の読み出しを行った場合であり、図5では行方向のイン
タレースで信号電荷を読み出しを行うものである。
FIG. 6 shows an operation time chart of FIG. FIG. 3 shows a case in which signal charges are read out by interlacing in the column direction, and FIG. 5 shows a case in which signal charges are read out by interlacing in the row direction.

【0047】すなわち、第1のシフトレジスタ32によ
るフォトダイオード42からの電荷読み出しを、フィー
ルド切り換え信号φf1,φf2により1列置きに行う
ものであり、水平読出し部36による信号の出力は図
1,図3と同様である。
That is, the charge readout from the photodiode 42 by the first shift register 32 is performed every other column by the field switching signals φf1 and φf2. The signal output by the horizontal readout unit 36 is shown in FIGS. Same as 3.

【0048】図6に示すように、第1のフィールド切り
換え信号φf1のオン状態中で、1列目及び3列目の奇
数列を駆動し、第2のフィールド切り換え信号φf2の
オン状態中で、2列目及び4列目の偶数列を駆動するも
のである。
As shown in FIG. 6, while the first field switching signal φf1 is on, the first and third odd-numbered columns are driven, and while the second field switching signal φf2 is on, The second and fourth even-numbered columns are driven.

【0049】このように、画素41の行方向で隣接する
2画素を蓄積領域61で共用させることができるもので
ある。
As described above, two pixels adjacent to each other in the row direction of the pixel 41 can be shared by the storage area 61.

【0050】なお、上記第1〜第3の実施例は画素41
を4行×4列の二次元で配列した場合を示しているが、
その数を限るものではない。
The first to third embodiments correspond to the pixel 41
Are arranged in two dimensions of 4 rows × 4 columns,
The number is not limited.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、画素の蓄
積領域への電荷の蓄積を第1の垂直走査部で行い、蓄積
領域からの蓄積部への電荷の移送を第2の垂直走査部で
行うことにより、画素数増加による最大蓄積電荷量の減
少を防止することができ、SN比の向上を図ることがで
きる。
As described above, according to the present invention, the accumulation of electric charges in the accumulation area of the pixel is performed by the first vertical scanning section, and the transfer of the electric charge from the accumulation area to the accumulation section is performed by the second vertical scanning section. By using the scanning unit, it is possible to prevent a decrease in the maximum accumulated charge amount due to an increase in the number of pixels, and to improve the SN ratio.

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

【図1】本発明の第1の実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の動作タイムチャートである。FIG. 2 is an operation time chart of FIG.

【図3】本発明の第2の実施例の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の動作タイムチャートである。FIG. 4 is an operation time chart of FIG. 3;

【図5】本発明の第3の実施例の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

【図6】図5の動作タイムチャートである。FIG. 6 is an operation time chart of FIG. 5;

【図7】従来の固体撮像装置の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31A 〜31C 固体撮像装置 32 第1のシフトレジスタ 33 第2のシフトレジスタ 34A 〜34C 画素部 35A1〜35A4,35B1,35B2 蓄積部 36 水平読出し部 37 アンプ 41 画素 42 フォトダイオード 43 第1のスイッチング素子 44,51,61 蓄積領域 45 第2のスイッチング素子31 A to 31 C solid-state imaging device 32 First shift register 33 Second shift register 34 A to 34 C Pixel section 35 A1 to 35 A4 , 35 B1 , 35 B2 accumulation section 36 Horizontal reading section 37 Amplifier 41 Pixel 42 Photo Diode 43 First switching element 44, 51, 61 Storage area 45 Second switching element

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 受光素子(42)で発生した電荷を読み
出す第1のスイッチング素子(43)、及び該第1のス
イッチング素子(43)で読み出された電荷を蓄積する
蓄積領域(44,51,61)、及び該蓄積領域(4
4,51,61)の電荷を移送する第2のスイッチング
素子(45)で構成される画素(41)が二次元に配列
された画素部(34A 〜34c )と、 該画素部(34A 〜34C )の該各画素(41)の該第
1のスイッチング素子(43)を行方向で駆動させる第
1の垂直走査部(32)と、 該画素部(34A 〜34C )の該各画素(41)の該第
2のスインッチング素子(45)を行方向で駆動させる
第2の垂直走査部(33)と、 該第2のスイッチング素子(45)により移送される前
記電荷を列方向で蓄積する所定数の蓄積部(35A1〜3
A4,35B1,35B2)と、 該各蓄積部(35A1〜35A4,35B1,35B2)の電荷
を読み出して信号出力する水平走査部(36)と、 を有することを特徴とする固体撮像素子。
1. A first switching element (43) for reading out charges generated in a light receiving element (42), and a storage area (44, 51) for storing charges read out by the first switching element (43). , 61) and the storage area (4
The second pixel section in which pixels (41) is formed are arranged two-dimensionally with the switching element (45) for transferring the charge of 4,51,61) and (34 A to 34C c), the pixel portion (34 the first vertical scanning unit that drives a to 34C C) said first switching element of each of pixels (41) to (43) in the row direction (32), the pixel portion of (34 a to 34C C) A second vertical scanning section (33) for driving the second switching element (45) of each pixel (41) in a row direction, and a column for transferring the charges transferred by the second switching element (45). A predetermined number of storage units (35 A1 to 3
5 A4 , 35 B1 , 35 B2 ) and a horizontal scanning unit (36) for reading out the electric charges of the respective storage units (35 A1 to 35 A4 , 35 B1 , 35 B2 ) and outputting a signal. Solid-state imaging device.
【請求項2】 前記画素部(34B )の前記画素(4
1)のうち、列方向で隣接する2画素の前記蓄積領域
(51)を共用させ、該2画素のうち何れかの前記第2
のスイッチング素子(45)を省くことを特徴とする請
求項1記載の固体撮像装置。
2. The pixel (4) of the pixel section (34 B ).
1), the storage region (51) of two pixels adjacent in the column direction is shared, and the second region of any one of the two pixels is used.
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the switching element (45) is omitted.
【請求項3】 前記画素部(34C )の前記画素(4
1)のうち、行方向で隣接する2画素の前記蓄積領域
(61)を共用させ、該2画素のうち何れかの前記第2
のスイッチング素子(45)を省くことを特徴とする請
求項1記載の固体撮像装置。
3. The pixel (4) of the pixel section (34 C ).
In 1), the accumulation region (61) of two pixels adjacent in the row direction is shared, and the second region of any one of the two pixels is used.
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the switching element (45) is omitted.
【請求項4】 二次元で配列された画素(41)内の受
光素子(42)で発生した電荷を該画素(41)の配列
上の行方向読み出して蓄積領域(44,51,61)
に蓄積させる工程と、 該蓄積領域(44,51,61)に蓄積された電荷及び
該受光素子(42)で発生する電荷を該画素(41)の
配列上の行方向移送させ、該電荷を列ごとの蓄積部
(35A1〜35A4,35B1,35B2)に蓄積させる工程
と、 該各蓄積部(35A1〜35A4,35B1,35B2)に蓄積
された電荷を該画素(41)の配列上の列方向読み出
して信号出力させる工程と、 を含むことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
4. A sequence of pixel charges generated by the light receiving element in pixels arranged in a two-dimensional (41) (42) (41)
Readout in the upper row direction and storage area (44, 51, 61)
The charge accumulated in the accumulation region (44, 51, 61) and the charge generated in the light receiving element (42) are stored in the pixel (41).
Is transferred to the row direction on the array, the storage unit of each column of said charge (35 A1 ~35 A4, 35 B1 , 35 B2) a step of storing, the respective storage unit (35 A1 ~35 A4, 35 B1 , the driving method of the solid-state imaging device which comprises 35 B2) a step of the accumulated charge is to read out <br/> the column direction on the sequence signal output of the pixel (41) in the.
【請求項5】 列方向で隣接する2つの前記画素(4
1)の前記蓄積領域(51)を共用させ、前記受光素子
(42)で発生した電荷を前記画素(41)の1行置き
で該蓄積領域(51)に蓄積させると共に、該蓄積領域
(51)で蓄積された電荷及び該受光素子(42)で発
生する電荷を前記画素(41)の1行置きで移送させて
蓄積部(35A1〜35A4)に蓄積させることを含む請求
項4記載の固体撮像装置の駆動方法。
5. The two pixels (4) adjacent in the column direction.
The storage region (51) of (1) is shared, and the charge generated in the light receiving element (42) is stored in the storage region (51) every other row of the pixels (41). ) in claim 4 further comprising a be accumulated in the accumulation unit by transferring by every one line (35 A1 to 35 A4) of the pixel charges produced by the accumulated charge and the light receiving element (42) (41) Driving method of a solid-state imaging device.
【請求項6】 行方向で隣接する2つの前記画素(4
1)の前記蓄積領域(61)を共用させ、前記受光素子
(42)で発生した電荷を前記画素(41)の1列置き
で該蓄積領域(61)に蓄積させると共に、該蓄積領域
(61)で蓄積された電荷及び該受光素子(42)で発
生する電荷を前記画素(41)の1列置きで移送させて
蓄積部(35B1,35B2)に蓄積させることを含む請求
項4記載の固体撮像装置の駆動方法。
6. The two pixels (4) adjacent in the row direction.
The storage region (61) of (1) is shared, and the charge generated in the light receiving element (42) is stored in the storage region (61) every other column of the pixels (41) , and the storage region (61) ) storage unit by transferring by every one column of the pixels generated charges accumulated charge and the light receiving element (42) (41) in (35 B1, 35 B2) according to claim 4 further comprising a be accumulated in Driving method of a solid-state imaging device.
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