JP2977051B2 - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and driving method thereof

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JP2977051B2
JP2977051B2 JP3062521A JP6252191A JP2977051B2 JP 2977051 B2 JP2977051 B2 JP 2977051B2 JP 3062521 A JP3062521 A JP 3062521A JP 6252191 A JP6252191 A JP 6252191A JP 2977051 B2 JP2977051 B2 JP 2977051B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、高速度カメラシステ
ムに使用される固体撮像装置及びその駆動方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device used in a high-speed camera system and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高速度カメラシステムに使用され
る固体撮像装置では、高フレームレートを実現するため
に、受光部を複数個のブロックに分割し、その各々のブ
ロックの出力を並列に取り出すことができるように構成
されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a solid-state imaging device used in a high-speed camera system, in order to realize a high frame rate, a light receiving section is divided into a plurality of blocks, and outputs of the respective blocks are taken out in parallel. It is configured to be able to.

【0003】例えば、IEEE Transactions on Electron
Devices, Vol. ED-19, No. 9, 1982pp. 1469-1477に
は、図17に示す構成のイメージセンサが示されている。
このイメージセンサでは、受光領域100 を6つのブロッ
ク101-1, 101-2, ・・・ 101-6 に分け、それぞれが32本の
並列出力を持っている。各ブロックはシーケンシャルに
選択されるが、1つのブロックのみを連続的に選択する
ことにより、TVモニタへの表示領域は1/6になる
が、6倍のフレームレートを得ることができる。水平方
向の画素出力はシフトレジスタ102 からの選択パルスに
より読み出されるようになっている。なお図17におい
て、103 は外部クロック発生手段、104 はブロックアド
レス手段、105 は出力選択用FET、106 は結合マトリ
クスである。
[0003] For example, IEEE Transactions on Electron
Devices, Vol. ED-19, No. 9, 1982 pp. 1469-1477 show an image sensor having the configuration shown in FIG.
In this image sensor, the light receiving area 100 is divided into six blocks 101-1, 101-2,... 101-6, each having 32 parallel outputs. Each block is sequentially selected, but by continuously selecting only one block, the display area on the TV monitor is reduced to 1/6, but a frame rate six times higher can be obtained. The pixel output in the horizontal direction is read by a selection pulse from the shift register 102. In FIG. 17, reference numeral 103 denotes an external clock generating means, 104 denotes a block address means, 105 denotes an output selection FET, and 106 denotes a coupling matrix.

【0004】またEG & G RETICON社カタログRA256
8Nには、図18に示すような構成の高速イメージセンサ
が示されている。このイメージセンサは、複数個の水平
走査回路201, 202, ・・・ 207, 208を備えており、その個
数分の出力端子211, 212, ・・・ 218 が設けられている。
この図示例では、水平走査回路 201と202 , 203と204
, ・・・ 207と208で組になっており、受光領域を4つの
ブロックに分けている。それぞれの水平走査回路は同時
に走査させることができるので、4倍のフレームレート
が得られるようになっている。
EG & G RETICON catalog RA256
8N shows a high-speed image sensor having a configuration as shown in FIG. This image sensor includes a plurality of horizontal scanning circuits 201, 202,... 207, 208, and the output terminals 211, 212,.
In the illustrated example, horizontal scanning circuits 201 and 202, 203 and 204
,... 207 and 208 form a set, and the light receiving area is divided into four blocks. Since each of the horizontal scanning circuits can scan at the same time, a frame rate four times as high can be obtained.

【0005】またテレビジョン学会技術報告、Vol. 10,
No.52, pp. 31〜36, 1987の伊沢氏他の“可変電子シ
ャッタ付TSL撮像素子”という論文においては、スタ
ートパルスを入力することで、内部状態がクリアされる
シフトレジスタを備えたTSL(Transversal Signal L
ine )撮像素子が示されており、出画したい場所まで高
速走査を行うことにより、図19に示したようなウィンド
ウ処理ができることが開示されている。
[0005] Also, the Technical Report of the Institute of Television Engineers of Japan, Vol.
No. 52, pp. 31-36, 1987, a paper titled “TSL Image Sensor with Variable Electronic Shutter” by Izawa et al. Describes a TSL with a shift register in which the internal state is cleared by inputting a start pulse. (Transversal Signal L
ine) An image sensor is disclosed, and it is disclosed that window processing as shown in FIG. 19 can be performed by performing high-speed scanning to a place where an image is to be displayed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで図17に示した
従来のイメージセンサにおいては、受光部の複数の分割
ブロックは縦方向のみに分割されているので、最高フレ
ームレートでのTVモニタ表示は横長のパターンに固定
されるため、水平方向に受光領域を分割して更に高フレ
ームレートを得ることはできない。
In the conventional image sensor shown in FIG. 17, since a plurality of divided blocks of the light receiving section are divided only in the vertical direction, the TV monitor display at the maximum frame rate is horizontally long. Therefore, the light receiving area cannot be divided in the horizontal direction to obtain a higher frame rate.

【0007】また図18に示したイメージセンサでは、図
17に示したものとは逆に垂直方向に受光領域を分割する
ことができない。また1ブロックの水平走査回路を1ブ
ロックの受光領域の水平方向の範囲内におさめるため、
図18に示すように上下方向に2つ走査回路をもたせるよ
うな工夫が必要である。一般に走査回路は、その両端部
に付加回路が必要なため、複数の走査回路を設ける構成
では、画素が微細化した場合に、レイアウトが困難にな
ってくる。
In the image sensor shown in FIG.
Contrary to that shown in FIG. 17, the light receiving area cannot be divided in the vertical direction. Also, in order to place one block of horizontal scanning circuit within the horizontal range of the light receiving area of one block,
As shown in FIG. 18, it is necessary to devise a method of providing two scanning circuits in the vertical direction. In general, a scanning circuit requires additional circuits at both ends thereof. Therefore, in a configuration in which a plurality of scanning circuits are provided, layout becomes difficult when pixels are miniaturized.

【0008】一方、図19に示した従来の撮像素子におい
ては、図17及び図18に示した従来例に比べ出画領域の設
定は自由に行えるが、高速走査と通常走査が混在してい
るため、制御が煩雑であること、更には出画中は通常走
査になるため、シフトレジスタの高速性を生かしきれな
いという問題点を有する。
On the other hand, in the conventional image pickup device shown in FIG. 19, the image output area can be freely set as compared with the conventional example shown in FIGS. 17 and 18, but high-speed scanning and normal scanning are mixed. Therefore, there is a problem that the control is complicated, and furthermore, normal scanning is performed during image output, so that the high speed of the shift register cannot be fully utilized.

【0009】本発明は、従来の固体撮像装置における上
記問題点を解消するためになされたもので、簡単な構成
で水平,垂直両方向に受光領域を分割して高フレームレ
ートを得ることのできる固体撮像装置及びその駆動方法
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional solid-state imaging device, and has a simple configuration in which a light receiving region is divided in both horizontal and vertical directions to obtain a high frame rate. It is an object to provide an imaging device and a driving method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、シフトレジスタに供給する複数
の転送クロックパルスのある状態において、シフトレジ
スタの全ての出力を同一状態にすることのできるシフト
レジスタを受光画素の走査手段として備えた固体撮像装
置において、1つのシフトレジスタを複数のブロックに
分割し、スタートパルスを分割したブロック毎に独立に
供給して全てのあるいは一部の受光画素の情報を読み出
すように構成するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention is to make all outputs of a shift register the same state when there are a plurality of transfer clock pulses supplied to the shift register. In a solid-state imaging device provided with a shift register capable of performing scanning as a light receiving pixel scanning unit, one shift register is divided into a plurality of blocks, and a start pulse is supplied independently for each of the divided blocks and all or a part of the light is received. It is configured to read information of a pixel.

【0011】このように構成した固体撮像装置において
は、複数に分割されたシフトレジスタの各分割ブロック
に、ブロック毎に独立にスタートパルスが供給され、そ
れにより受光画素は該シフトレジスタにより一部あるい
は全てが走査されて信号が読み出され、一部のみを繰り
返し走査した場合は、高フレームレートが実現できる。
In the solid-state image pickup device thus configured, a start pulse is supplied to each divided block of the shift register divided into a plurality of blocks independently for each block, whereby the light receiving pixels are partially or partially controlled by the shift register. A high frame rate can be realized when all signals are read out by scanning and only a part is repeatedly scanned.

【0012】[0012]

【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係る固体撮像装置における受光部の駆動走査部を構
成するシフトレジスタの第1実施例を示す回路構成図で
ある。この実施例は、1段のCMOSクロックドインバ
ータ1と、2段のCMOSクロックドインバータ1−O
ij,1−Eij(i=1,2,3、j=A,B,C)から
なる単位回路を9段縦続接続したものとで構成され、各
単位回路にはそれぞれ出力端子O1A,O2A, ・・・ O3C
設けられており、3つのブロックA,B,Cに分割され
て独立に出力できるようになっている。
Next, an embodiment will be described. FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a shift register constituting a drive scanning unit of a light receiving unit in a solid-state imaging device according to the present invention. In this embodiment, a one-stage CMOS clocked inverter 1 and a two-stage CMOS clocked inverter 1-O
ij , 1-E ij (i = 1, 2, 3, j = A, B, C) in which nine stages of cascade-connected unit circuits are provided. Each unit circuit has an output terminal O 1A , O 2A ,... O 3C are provided, and are divided into three blocks A, B, and C and can be output independently.

【0013】上記図1に示したシフトレジスタの説明に
入る前に、2段のCMOSクロックドインバータからな
る単位回路について説明する。図2は該単位回路のブロ
ック構成図で、図3はトランジスタレベルで示した回路
図である。1段目のクロックドインバータ1−Oは、直
列接続された2個のp−MOSFET11, 12と同じく直
列接続された2個のn−MOSFET13, 14とを直列接
続し、p−MOSFET12とn−MOSFET13の各ゲ
ートに共通に入力信号INを印加し、p−MOSFET
11のゲートにはクロックパルスφ1 、n−MOSFET
14のゲートにはクロックパルス /φ1 が印加するように
構成されている。
Before starting the description of the shift register shown in FIG. 1, a unit circuit composed of two-stage CMOS clocked inverters will be described. FIG. 2 is a block diagram of the unit circuit, and FIG. 3 is a circuit diagram shown at a transistor level. The first-stage clocked inverter 1-O connects two p-MOSFETs 11 and 12 connected in series and two n-MOSFETs 13 and 14 connected in series similarly in series, and the p-MOSFET 12 and n-MOSFET An input signal IN is applied to each gate of the MOSFET 13 in common, and a p-MOSFET
Clock pulse φ 1 , n-MOSFET
Clock pulses / phi 1 is configured to apply to the gate of 14.

【0014】また2段目のクロックドインバータ1−E
は同様にp−MOSFET15, 16とn−MOSFET1
7, 18とからなり、p−MOSFET16とn−MOSF
ET17の各ゲートには1段目のクロックドインバータ1
−Oの出力端19が接続され、p−MOSFET15のゲー
トにはクロックパルスφ2 、n−MOSFET18のゲー
トにはクロックパルス /φ2 が印加するように構成され
ている。そして、p−MOSFET11, 15のソースは電
源VDDに、n−MOSFET14,18のソースは電源VSS
に接続されている。なお単位回路としては、入力信号I
Nとクロックパルスφ1 , /φ1 ,φ2 , /φ2 の印加
方法を変えた図4に示す構成のものも用いることができ
る。
The second-stage clocked inverter 1-E
Are similarly p-MOSFETs 15, 16 and n-MOSFET 1
7, p-MOSFET16 and n-MOSF
Each gate of ET17 has a first-stage clocked inverter 1
The output end 19 of the -O is connected to the gate of the p-MOSFET 15 is configured so that the clock pulses / phi 2 is applied to the gate of the clock pulse φ 2, n-MOSFET18. The sources of the p-MOSFETs 11 and 15 are connected to the power supply V DD , and the sources of the n-MOSFETs 14 and 18 are connected to the power supply V SS
It is connected to the. In addition, as a unit circuit, the input signal I
A configuration shown in FIG. 4 in which the method of applying N and the clock pulses φ 1 , / φ 1 , φ 2 , / φ 2 is changed can also be used.

【0015】次に、図5のタイミングチャートを用いて
単位回路の動作を説明する。t=t0 で入力パルスIN
が“H”レベルとなり、t=t1でクロックパルスφ1
が“L”レベルとなると、1段目のクロックドインバー
タ1−Oのp−MOSFET11,n−MOSFET13,1
4が導通し、1段目のクロックドインバータの出力端19
(ノードaの出力)は、“L”レベルとなる。次にt=
3 でクロックパルスφ2 が“L”レベルとなると、2
段目のクロックドインバータ1−Eのp−MOSFET
15, 16,n−MOSFET18が導通し、2段目のクロッ
クドインバータ1−Eの出力OUTは“H”レベルとな
る。t=t4 で入力パルスINが“L”レベルとなった
後、クロックパルスφ1が“L”レベルになると、上記
と同様な動作の結果、1段目のクロックドインバータの
出力a(19)は“H”レベルとなる。t=t7 でクロッ
クパルスφ2 が“L”レベルとなると、上記と同様な動
作の結果、出力OUTは“L”レベルとなる。以上の説
明から、ノードaすなわち1段目の出力端19は、クロッ
クパルスφ1 が“H”レベルの期間はフローティング状
態であることがわかる。
Next, the operation of the unit circuit will be described with reference to the timing chart of FIG. Input pulse IN at t = t 0
Attains an “H” level, and at t = t 1 , the clock pulse φ 1
Becomes "L" level, the p-MOSFET 11, n-MOSFET 13, 1 of the first-stage clocked inverter 1-O
4 conducts and the output terminal 19 of the first stage clocked inverter
(The output of the node a) becomes “L” level. Then t =
When the clock pulse φ 2 becomes “L” level at t 3 , 2
P-MOSFET of the clocked inverter 1-E of the stage
15, 16, and the n-MOSFET 18 are turned on, and the output OUT of the second-stage clocked inverter 1-E becomes "H" level. After the input pulse IN goes to the “L” level at t = t 4 , when the clock pulse φ 1 goes to the “L” level, the same operation as described above results in the output a (19) of the first-stage clocked inverter. ) Is at the “H” level. When the clock pulse φ 2 goes to “L” level at t = t 7 , as a result of the same operation as described above, the output OUT goes to “L” level. From the above description, it is understood that the node a, that is, the output terminal 19 of the first stage is in a floating state while the clock pulse φ 1 is at the “H” level.

【0016】次に図1に示したシフトレジスタの説明に
戻る。シフトレジスタのスタートパルスφSTj (j=
A,B,C)は、ブロック毎に独立に入力する。そして
例えば、ブロックAをとばしてブロックBのみに順次パ
ルスを出力してBブロックで駆動される受光部のみ順次
走査するときには、スタートパルスφSTB のみを活性化
する。ブロックBの走査終了後、ブロックCを走査しな
いようにする方法については後述する。
Next, the description returns to the shift register shown in FIG. Shift register start pulse φ STj (j =
A, B, C) are input independently for each block. For example, when skipping the block A and sequentially outputting a pulse only to the block B to sequentially scan only the light receiving unit driven by the B block, only the start pulse φ STB is activated. A method for preventing the block C from being scanned after the block B has been scanned will be described later.

【0017】次にスタートパルスφSTj (j=A,B,
C)をシフトレジスタの途中のノードに入力する方法に
ついて説明する。2−1,2−2,2−3はトライステ
ートバッファーであり、φSTj (j=A,B,C)が
“H”レベルのときに、入力を出力側に伝え、“L”レ
ベルのときには出力はハイインピーダンス状態となる。
トライステートバッファー2−1,2−2,2−3の出
力端3−1,3−2,3−3は、シフトレジスタを構成
するクロックドインバータ1−O1j(j=A,B,C)
の出力端とクロックドインバータ1−E1j(j=A,
B,C)の入力端との接続部、すなわちノードa,b,
cにそれぞれ接続される。各トライステートバッファー
2−1,2−2,2−3の入力端にはクロックパルス /
φ1 を入力する。
Next, a start pulse φ STj (j = A, B,
A method of inputting C) to a node in the middle of the shift register will be described. Reference numerals 2-1, 2-2, and 2-3 denote tri-state buffers. When φ STj (j = A, B, C) is at “H” level, an input is transmitted to the output side, and “L” level is output. Sometimes the output goes into a high impedance state.
The output terminals 3-1, 3-2, 3-3 of the tristate buffers 2-1, 2-2, 2-3 are connected to a clocked inverter 1-O 1j (j = A, B, C )
And the clocked inverter 1-E 1j (j = A,
B, C) at the connection with the input end, ie, nodes a, b,
c. The input terminal of each tri-state buffer 2-1, 2-2, 2-3 has a clock pulse /
to enter the φ 1.

【0018】次に図6及び図7を用いて図1に示したシ
フトレジスタの動作を説明する。図6はブロックA,
B,Cで駆動される受光部を全て走査する通常走査の場
合の信号波形を示す図である。スタートパルスφSTA
クロックパルスφ1 の立ち上がりに同期して“H”レベ
ルとする。トライステートバッファー2−1は、このス
タートパルスφSTA が“H”レベルの期間(t=t1
4 )、クロックパルス/φ1 を出力する。t=t1
3 では、上述したように、クロックドインバータ1−
1Aの入力は、もしトライステートバッファー2−1の
出力端3−1が接続されていなければフローティング状
態にあるので、そのノードaは、 /φ1 =“L”レベル
となる。初段のクロックドインバータ1の入力は“H”
レベルとなっているので、t=t3 〜t4 ではクロック
ドインバータ1−O1Aは導通状態となり、ノードaは
“H”レベルとなろうとするが、トライステートバッフ
ァー2−1の出力も、 /φ1 =“H”レベルとなるの
で、ノードaは“H”レベルとなる。出力端子O1Aの出
力は、ノードaの状態がクロックパルスφ2 が“L”レ
ベルとなると、クロックドインバータ1−E1Aに取り込
まれるので、t=t2 で“H”レベルとなる。以下クロ
ックパルスに同期して順次シフトされていく。トライス
テートバッファー2−2,2−3は、常にスタートパル
スφSTB ,φSTC とも“L”レベルであるので、常にハ
イインピーダンス状態にあり、シフト動作に影響を与え
ない。
Next, the operation of the shift register shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows block A,
FIG. 7 is a diagram illustrating signal waveforms in the case of normal scanning in which all light receiving units driven by B and C are scanned. Synchronization with the start pulse phi STA with a rise of the clock pulses phi 1 to the "H" level. The tri-state buffer 2-1 controls the period (t = t 1 to t 1) during which the start pulse φ STA is at the “H” level.
t 4), and outputs a clock pulse / φ 1. t = t 1 ~
At t 3, as described above, the clocked inverter 1
If the input of E 1A is in a floating state unless the output terminal 3-1 of the tri-state buffer 2-1 is connected, the node a becomes / φ 1 = “L” level. The input of the first stage clocked inverter 1 is "H".
Since t = t 3 to t 4 , the clocked inverter 1-O 1A is in a conductive state, and the node “a” is about to go to the “H” level. Since / φ 1 = “H” level, node a attains “H” level. The output of the output terminal O 1A, when the state of the node a clock pulse phi 2 becomes the "L" level, since incorporated into the clocked inverters 1-E 1A, the "H" level at t = t 2. Thereafter, the data is sequentially shifted in synchronization with the clock pulse. The tri-state buffer 2-2 and 2-3, always start pulse φ STB, because it is φ STC both the "L" level, always be in a high impedance state, it does not affect the shift operation.

【0019】図7は、ブロックBで駆動される受光部の
みを走査する場合の信号波形を示す図である。この場合
は、スタートパルスφSTA ,φSTC とも“L”レベルと
しておく。スタートパルスφSTB がクロックパルスφ1
の立ち上がりに同期して“H”レベルとなると、図6に
関する説明と同様に動作して、出力端子O1B,O2B,O
3Bからパルスが順次出力される。出力端子O3Bに出力が
現れた後、t=t5 でクロックパルスφ1 ,φ2とも
“L”レベルとすると、シフトレジスタを構成する全て
のクロックドインバータが導通し、初段のクロックドイ
ンバータ1の入力は“H”レベルであるので、全ての出
力端子O1A〜O3Cの出力は“L”レベルとなる。つまり
クロックパルスφ1 ,φ2 を同時に“L”レベルとする
ことにより、シフトレジスタのシフト動作を止めること
ができる。
FIG. 7 is a diagram showing signal waveforms when only the light receiving section driven by the block B is scanned. In this case, both the start pulses φ STA and φ STC are set to “L” level. Start pulse φ STB is clock pulse φ 1
Rises to the "H" level in synchronization with the rise of the output terminals O 1B , O 2B , and O 2.
Pulses are sequentially output from 3B . After the output appears at the output terminal O 3B, when the clock pulses φ 1 and φ 2 are both set to “L” level at t = t 5 , all the clocked inverters forming the shift register are turned on, and the first stage clocked inverter is turned on. since first input is the "H" level, the outputs of all of the output terminals O 1A ~ O 3C becomes "L" level. That is, the shift operation of the shift register can be stopped by simultaneously setting the clock pulses φ 1 and φ 2 to the “L” level.

【0020】図8は、シフトレジスタの第2実施例を示
す回路構成図である。この実施例は、図9に示す単位回
路を多段接続して構成されており、3つのブロックA,
B,Cに分割されて独立に出力できるようになってい
る。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a second embodiment of the shift register. This embodiment is configured by connecting the unit circuits shown in FIG.
It is divided into B and C and can be output independently.

【0021】まず単位回路の構成とその動作について説
明する。単位回路は図9に示すように、n−MOSFE
T21とインバータ22とp−MOSFET23とインバータ
24との直列回路からなり、n−MOSFET21のゲート
にはクロックパルスφ2 を、p−MOSFET23のゲー
トにはクロックパルスφ1 を印加するようになってい
る。このような構成の単位回路において、図10に示すよ
うに、t=t1 で入力信号INが“H”レベルとなり、
クロックパルスφ2 が“H”レベルとなると、n−MO
SFET21が導通し、ノードaは“L”レベルとなる。
t=t2 でクロックパルスφ1 が“L”レベルになる
と、p−MOSFET23が導通し、出力OUTは“H”
レベルになる。t=t3 で入力信号INが“L”レベル
となり、クロックパルスφ2 が“H”レベルとなると、
n−MOSFET21が導通し、ノードaは“H”レベル
となる。t=t4 でクロックパルスφ1が“L”レベル
になると、p−MOSFET23が導通し、出力OUTは
“L”レベルになる。ノードaは、クロックパルスφ2
が“L”レベルの期間はフローティング状態にある。
First, the configuration and operation of the unit circuit will be described. The unit circuit is an n-MOSFE, as shown in FIG.
T21, inverter 22, p-MOSFET 23, and inverter
Made a series circuit of 24, a clock pulse phi 2 to the gate of the n-MOSFET 21, is adapted to apply a clock pulse phi 1 to the gate of the p-MOSFET 23. In the unit circuit having such a configuration, as shown in FIG. 10, the input signal IN becomes “H” level at t = t 1 ,
When clock pulse φ 2 attains an “H” level, n-MO
The SFET 21 conducts, and the node a goes to "L" level.
When the clock pulse φ 1 goes to “L” level at t = t 2 , the p-MOSFET 23 conducts, and the output OUT goes to “H”.
Become a level. At t = t 3 , when the input signal IN goes to “L” level and the clock pulse φ 2 goes to “H” level,
The n-MOSFET 21 conducts, and the node a goes to "H" level. When the clock pulse phi 1 becomes "L" level at t = t 4, p-MOSFET23 becomes conductive, the output OUT becomes "L" level. Node a receives clock pulse φ 2
Is in the floating state during the period of “L” level.

【0022】次に、図11及び図12の信号波形図を用いて
図8に示したシフトレジスタの初段部分の動作を説明す
る。25はトライステートバッファーで、制御端子INが
“H”レベルのとき、入力クロックパルス /φ2 を出力
し、制御端子INが“L”レベルのときには、出力はハ
イインピーダンス状態となる。トライステートバッファ
ー25の出力はインバータ22の入力のノードa′に接続さ
れる。n−MOSFET21のソースは電源VSSに接続さ
れる。
Next, the operation of the first stage of the shift register shown in FIG. 8 will be described with reference to the signal waveform diagrams of FIGS. 11 and 12. 25 is a tristate buffer, when the control terminal IN is at the "H" level, outputs the input clock pulses / phi 2, when the control terminal IN is at the "L" level, the output becomes a high impedance state. The output of the tristate buffer 25 is connected to the input node a 'of the inverter 22. The source of the n-MOSFET21 is connected to the power supply V SS.

【0023】トライステートバッファー25の制御端子I
Nはt=t1〜t4 で“H”レベルとなり、入力クロッ
クパルス /φ2 を出力する。トライステートバッファー
25の出力端が接続されるn−MOSFET21とインバー
タ22との接続点であるノードa′はクロックパルスφ2
が“H”レベルのとき“L”レベルとなるので、t=t
2 〜t4 の期間“H”レベルとなる。t=t3 でクロッ
クパルスφ1 が“L”レベルとなると、p−MOSFE
T23が導通し、図10において説明したように、出力OU
Tはt=t3 〜t5 の期間“H”レベルとなる。これ以
降、順次クロックパルスφ1 の立ち下がりに同期して出
力が現れる。
Control terminal I of tri-state buffer 25
N becomes "H" level at t = t 1 ~t 4, and outputs the input clock pulses / phi 2. Tri-state buffer
A connection point between the n-MOSFET 21 and the inverter 22 to the output terminal 25 is connected the node a 'clock pulses phi 2
Becomes "L" level when "H" level, so that t = t
Period of 2 ~t 4 becomes "H" level. When the clock pulse φ 1 goes to “L” level at t = t 3 , the p-MOSFE
T23 conducts, and as described in FIG.
T is at the “H” level during the period from t = t 3 to t 5 . This later, the output appears in synchronization with the sequential falling edge of the clock pulse φ 1.

【0024】図8のシフトレジスタにおいてシフト動作
を開始したいブロックのスタートパルスφSTj (j=
A,B,C)を図12に示したタイミングで“H”レベル
とすれば、そのブロックからシフト動作が開始される。
次段以降のトライステートバッファーの制御端子は
“L”レベルとなっているため、トライステートバッフ
ァーの出力はハイインピーダンス状態にあり、シフト動
作に影響を与えない。シフトレジスタのシフト動作を止
めるには、図7に示した第1実施例の場合と同様の考え
方で、同時にクロックパルスφ1 を“L”レベル、クロ
ックパルスφ2 を“H”レベルとすればよい。
In the shift register of FIG. 8, a start pulse φ STj (j =
If (A, B, C) is set to the “H” level at the timing shown in FIG. 12, the shift operation is started from that block.
Since the control terminals of the tristate buffers in the subsequent stages are at the “L” level, the output of the tristate buffer is in a high impedance state and does not affect the shift operation. To stop the shift operation of the shift register is the same concept as in the first embodiment shown in FIG. 7, if at the same time the clock pulses phi 1 the "L" level, the clock pulse phi 2 to the "H" level Good.

【0025】図13は、図1に示した第1実施例のシフト
レジスタを用いた固体撮像装置の構成例を示す概略構成
図である。この固体撮像装置は、9×9画素からなる受
光部31と図1に示したシフトレジスタからなる垂直シフ
トレジスタ32, 水平シフトレジスタ33とで構成されてい
る。この構成例では、3×3画素を1ブロックとする読
み出しが行えるようになっている。画素は、MOSイメ
ージセンサ,CMDイメージセンサ,SITイメージセ
ンサ,AMIイメージセンサなどX−Yアドレス可能な
画素であれば何れでも用いることができる。なお画素の
種類に応じて読み出し回路は適宜変更される。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a solid-state imaging device using the shift register of the first embodiment shown in FIG. This solid-state imaging device includes a light receiving section 31 composed of 9 × 9 pixels, and a vertical shift register 32 and a horizontal shift register 33 composed of the shift registers shown in FIG. In this configuration example, reading can be performed with 3 × 3 pixels as one block. As the pixel, any pixel that can be XY-addressed, such as a MOS image sensor, a CMD image sensor, a SIT image sensor, and an AMI image sensor, can be used. Note that the readout circuit is appropriately changed depending on the type of the pixel.

【0026】図14は、受光部の全画面を読み出す場合の
パルスタイミングを示す図で、スタートパルスφSTB
φSTC ,φSTb ,φSTc は“L”レベルとしておく。垂
直シフトレジスタ32で受光部31のある1行が選択されて
いる期間(垂直選択期間)に、水平シフトレジスタ33で
水平方向の9画素を順次走査することにより、全画面の
画素信号が出力線34を介して時系列的に読み出され、信
号出力Sig が得られる。
FIG. 14 is a diagram showing the pulse timing when the entire screen of the light receiving section is read. The start pulse φ STB ,
φ STC , φ STb , φ STc are set to “L” level. During a period in which one row of the light receiving section 31 is selected by the vertical shift register 32 (vertical selection period), nine pixels in the horizontal direction are sequentially scanned by the horizontal shift register 33 so that pixel signals of the entire screen are output to the output line. The signals are read out in time series via 34, and a signal output Sig is obtained.

【0027】図15は、受光部31の中央部の3×3画素の
みを繰り返し走査する場合のパルスタイミングを示す図
である。この場合は、垂直シフトレジスタ32のブロック
B及び水平シフトレジスタ33のブロックbからのみ順次
パルスが出力するように、スタートパルス及び各クロッ
クパルスの波形を図示のように選定する。この場合のス
タートパルス及び各クロックパルスのタイミングは、図
7に示した第1実施例のシフトレジスタの分割走査用の
信号波形を、垂直及び水平シフトレジスタ32,33に適用
したものとなる。
FIG. 15 is a diagram showing pulse timing when only the 3 × 3 pixels at the center of the light receiving section 31 are repeatedly scanned. In this case, the waveforms of the start pulse and each clock pulse are selected as shown in the figure so that pulses are sequentially output only from the block B of the vertical shift register 32 and the block b of the horizontal shift register 33. In this case, the timings of the start pulse and each clock pulse are obtained by applying the signal waveform for divided scanning of the shift register of the first embodiment shown in FIG. 7 to the vertical and horizontal shift registers 32 and 33.

【0028】図16に受光部31の選択領域の例を示す。図
14に示したパルスタイミングで垂直シフトレジスタ及び
水平シフトレジスタを動作させた場合は、(F)で示す
全領域選択に対応し、図15に示したパルスタイミングで
動作させた場合は、(A)で示す選択領域に対応する。
垂直及び水平シフトレジスタへのスタートパルス及びク
ロックパルスの波形の簡単な制御だけで、選択領域の大
きさ及び位置を、図示例に限らず、種々に設定すること
ができる。
FIG. 16 shows an example of a selected area of the light receiving section 31. Figure
When the vertical shift register and the horizontal shift register are operated at the pulse timing shown in FIG. 14, it corresponds to the whole area selection shown in (F), and when operated at the pulse timing shown in FIG. Corresponds to the selection area indicated by.
By simply controlling the waveforms of the start pulse and the clock pulse to the vertical and horizontal shift registers, the size and position of the selected region can be set variously, not limited to the illustrated example.

【0029】上記構成例では、エリアセンサに適用した
ものを挙げて説明したが、本発明はラインセンサにも適
用できることは言うまでもない。
In the above configuration example, the description has been given of the case where the invention is applied to an area sensor. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a line sensor.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、複数に分割されたシフトレジスタの各
分割ブロックに、ブロック毎に独立にスタートパルスが
供給されるので、受光画素の一部のみを繰り返し走査す
ることができ、高フレームレートが実現できる。また受
光画素の走査選択領域の大きさ及び位置は、分割ブロッ
クの範囲内において、独立に供給するスタートパルスの
選定により任意に設定することができる。
As described above with reference to the embodiments,
According to the present invention, since a start pulse is supplied to each divided block of a plurality of divided shift registers independently for each block, only a part of the light receiving pixels can be repeatedly scanned, and a high frame rate can be obtained. realizable. Further, the size and position of the scanning selection area of the light receiving pixels can be arbitrarily set within the range of the divided block by selecting start pulses to be supplied independently.

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

【図1】本発明に係る固体撮像装置に用いるシフトレジ
スタの第1実施例を示す回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a shift register used in a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】図1に示したシフトレジスタを構成する単位回
路を示すブロック構成図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a unit circuit constituting the shift register shown in FIG. 1;

【図3】図2に示した単位回路のトランジスタレベルで
の回路構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration at a transistor level of the unit circuit illustrated in FIG. 2;

【図4】単位回路の他の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the unit circuit.

【図5】図3に示した単位回路の動作を説明するための
信号波形を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing signal waveforms for explaining the operation of the unit circuit shown in FIG. 3;

【図6】図1に示したシフトレジスタにより通常走査を
行う場合の信号波形を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing signal waveforms when normal scanning is performed by the shift register shown in FIG. 1;

【図7】図1に示したシフトレジスタにより分割走査を
行う場合の信号波形を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing signal waveforms when performing a division scan by the shift register shown in FIG. 1;

【図8】シフトレジスタの第2実施例を示す回路構成図
である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a second embodiment of the shift register.

【図9】図8に示したシフトレジスタを構成する単位回
路を示す回路構成図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a unit circuit constituting the shift register shown in FIG. 8;

【図10】図9に示した単位回路の動作を説明するための
信号波形を示す図である。
10 is a diagram showing signal waveforms for describing the operation of the unit circuit shown in FIG.

【図11】図8に示したシフトレジスタの初段部分を示す
回路構成図である。
11 is a circuit configuration diagram illustrating a first-stage portion of the shift register illustrated in FIG. 8;

【図12】図11に示した初段部分の動作を説明するための
信号波形を示す図である。
12 is a diagram illustrating signal waveforms for describing an operation of a first-stage portion illustrated in FIG. 11;

【図13】図1に示したシフトレジスタを用いた固体撮像
装置の構成例を示す図である。
13 is a diagram illustrating a configuration example of a solid-state imaging device using the shift register illustrated in FIG. 1;

【図14】図13に示した固体撮像装置において通常走査を
行う場合の信号波形を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating signal waveforms when normal scanning is performed in the solid-state imaging device illustrated in FIG. 13;

【図15】図13に示した固体撮像装置において分割走査を
行う場合の信号波形を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating signal waveforms when performing divided scanning in the solid-state imaging device illustrated in FIG. 13;

【図16】受光部の分割選択領域の例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a division selection area of the light receiving unit.

【図17】従来のイメージセンサの構成例を示すブロック
構成図である。
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional image sensor.

【図18】従来のイメージセンサの他の構成例を示す回路
構成図である。
FIG. 18 is a circuit configuration diagram illustrating another configuration example of a conventional image sensor.

【図19】従来の他のイメージセンサによるウィンドウ処
理を説明するための図である。
FIG. 19 is a diagram for explaining window processing by another conventional image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 初段CMOSクロックドインバータ 2−1,2−2,2−3 トライステートバッファ 11 p−MOSFET 12 p−MOSFET 13 n−MOSFET 14 n−MOSFET 15 p−MOSFET 16 p−MOSFET 17 n−MOSFET 18 n−MOSFET 21 n−MOSFET 22 インバータ 23 p−MOSFET 24 インバータ 25 トライステートバッファ 31 受光部 32 垂直シフトレジスタ 33 水平シフトレジスタ 1 First-stage CMOS clocked inverter 2-1, 2-2, 2-3 Tri-state buffer 11 p-MOSFET 12 p-MOSFET 13 n-MOSFET 14 n-MOSFET 15 p-MOSFET 16 p-MOSFET 17 n-MOSFET 18 n −MOSFET 21 n-MOSFET 22 inverter 23 p-MOSFET 24 inverter 25 tri-state buffer 31 light receiving section 32 vertical shift register 33 horizontal shift register

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シフトレジスタに供給する複数の転送ク
ロックパルスのある状態において、シフトレジスタの全
ての出力を同一状態にすることのできるシフトレジスタ
を受光画素の走査手段として備えた固体撮像装置におい
て、1つのシフトレジスタを複数のブロックに分割し、
スタートパルスを分割したブロック毎に独立に供給して
全てのあるいは一部の受光画素の情報を読み出すように
構成したことを特徴とする固体撮像装置。
1. A solid-state imaging device comprising a shift register capable of setting all outputs of the shift register to the same state in a state where a plurality of transfer clock pulses are supplied to the shift register as scanning means of a light receiving pixel. Divide one shift register into multiple blocks,
A solid-state imaging device characterized in that a start pulse is supplied independently for each divided block to read out information on all or some of the light receiving pixels.
【請求項2】 前記分割ブロック毎に独立に供給される
スタートパルスは、トライステートバッファを介してシ
フトレジスタの各分割ブロックの所定のノードに入力さ
れるようにし、前記ノードがフローティング状態にある
タイミングにトライステートバッファが活性化され、前
記ノードにスタートパルスが印加されるように構成した
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
2. A start pulse supplied independently for each divided block is input to a predetermined node of each divided block of a shift register via a tri-state buffer, and a timing at which the node is in a floating state is provided. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a tri-state buffer is activated and a start pulse is applied to said node.
【請求項3】 シフトレジスタに供給する複数の転送ク
ロックパルスのある状態において、シフトレジスタの全
ての出力を同一状態にすることのできるシフトレジスタ
を受光画素の走査手段として備えた固体撮像装置の駆動
方法において、一つのシフトレジスタを複数のブロック
に分割してスタートパルスを分割したブロック毎に独立
に供給し、該分割ブロック毎に供給するスタートパルス
と分割ブロック共通に供給する転送クロックパルスのパ
ルス波形を制御して、全てのあるいは一部の受光画素の
情報を読み出すことを特徴とする固体撮像装置の駆動方
法。
3. A drive of a solid-state imaging device having a shift register capable of making all outputs of the shift register the same state in a state where there are a plurality of transfer clock pulses to be supplied to the shift register as scanning means of a light receiving pixel. In the method, one shift register is divided into a plurality of blocks, a start pulse is supplied independently for each divided block, and a pulse waveform of a start pulse supplied for each divided block and a transfer clock pulse supplied commonly to the divided blocks And reading out information of all or some of the light receiving pixels by controlling the driving of the solid-state imaging device.
【請求項4】 前記分割ブロック毎に独立に供給される
スタートパルスは、トライステートバッファを介してシ
フトレジスタの各分割ブロックの所定のノードに入力さ
れるようにし、前記ノードがフローティング状態にある
タイミングにトライステートバッファが活性化され、前
記ノードにスタートパルスが印加されるようにしたこと
を特徴とする請求項3記載の固体撮像装置の駆動方法。
4. A start pulse supplied independently for each divided block is input to a predetermined node of each divided block of a shift register via a tri-state buffer, and a timing at which the node is in a floating state is provided. 4. The driving method for a solid-state imaging device according to claim 3, wherein a tri-state buffer is activated, and a start pulse is applied to the node.
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