JP3501693B2 - Color imaging device and imaging system - Google Patents

Color imaging device and imaging system

Info

Publication number
JP3501693B2
JP3501693B2 JP20651599A JP20651599A JP3501693B2 JP 3501693 B2 JP3501693 B2 JP 3501693B2 JP 20651599 A JP20651599 A JP 20651599A JP 20651599 A JP20651599 A JP 20651599A JP 3501693 B2 JP3501693 B2 JP 3501693B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
color
signals
image pickup
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP20651599A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001036919A (en
Inventor
誠二 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP20651599A priority Critical patent/JP3501693B2/en
Priority to US09/584,198 priority patent/US6992714B1/en
Publication of JP2001036919A publication Critical patent/JP2001036919A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3501693B2 publication Critical patent/JP3501693B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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】本発明はカラー撮像装置およ
び撮像システムに係わり、特に複数色の信号を複数の画
素から読み出すカラー撮像装置および撮像システムに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image pickup device and an image pickup system, and more particularly to a color image pickup device and an image pickup system for reading out signals of a plurality of colors from a plurality of pixels.

【0002】[0002]

【従来の技術】カラーフィルターを有した固体撮像素子
は動画を撮影するビデオカメラや静止画を撮影する電子
スチルカメラ等、各種映像機器で利用されている。
2. Description of the Related Art Solid-state image pickup devices having color filters are used in various video equipment such as video cameras for taking moving images and electronic still cameras for taking still images.

【0003】近年、半導体技術の進歩により数百万画素
の撮像素子が開発され、高解像度が要求される電子スチ
ルカメラ等において実用化されているが、画素数がその
ような数百万画素を越える高解像度のカメラであって
も、動画(必ずしも高解像度である必要はない)を撮影
できることが要求される場合がある。しかしながら、そ
のような高解像度のカメラは静止画用であり、動画を撮
影することは困難である。これは画素数が多くなればそ
れに比例して撮像素子の信号を読み出すのに要する時間
が増大してしまうことによる。
In recent years, due to the progress of semiconductor technology, an image pickup device having several million pixels has been developed and put into practical use in an electronic still camera or the like which requires high resolution. Even a camera with a higher resolution than that may be required to be able to shoot a moving image (not necessarily having a high resolution). However, such a high-resolution camera is for still images, and it is difficult to capture a moving image. This is because as the number of pixels increases, the time required to read out the signal from the image sensor increases in proportion to the increase in the number of pixels.

【0004】この問題を解決するために従来、動画を撮
影する場合には、撮像素子の信号の読み出し周波数を静
止画の場合より高くしたり、撮像素子の信号を間引く等
により実質的に画素数を少なくして読み出す技術が提案
されていた。
In order to solve this problem, conventionally, when shooting a moving image, the number of pixels is substantially increased by setting the read-out frequency of the signal of the image pickup device higher than that in the case of a still image or by thinning out the signal of the image pickup device. A technique for reading with a reduced number of times has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような撮像装置においては次のような課題を有してい
た。
However, the above-mentioned image pickup apparatus has the following problems.

【0006】 色信号毎の一時蓄積容量が必要なため
蓄積容量の面積が大きくなり、チップコストがアップす
る問題がある。また、列毎に多くの容量を同じ形状でパ
ターン設計するのは困難であり、またそのため各蓄積容
量の容量値がばらつく問題がある。特に、画素アンプの
バラツキを除去するために信号から該バラツキを除去す
るときに、容量バラツキがSNの悪化をきたす。
Since a temporary storage capacity is required for each color signal, the area of the storage capacity becomes large and the chip cost increases. Further, it is difficult to design many capacitors with the same shape for each column, and there is a problem that the capacitance value of each storage capacitor varies. In particular, when the variation is removed from the signal in order to remove the variation of the pixel amplifier, the variation in capacitance causes deterioration of SN.

【0007】 色信号毎に出力するとその後段の信号
処理回路間のバラツキが画質を劣化させる。例えばA/
D変換器の非線形性や、精度バラツキは色変化をきた
す。
When outputting for each color signal, variations in signal processing circuits in the subsequent stages deteriorate image quality. For example, A /
Non-linearity of the D converter and variations in accuracy cause color changes.

【0008】 高画素数の撮像素子を低画素数モード
で読み出す場合、間引きモードではモアレが発生し、素
子の一部を利用すると撮影画角が変わる欠点があった。
When reading an image pickup device with a high pixel count in the low pixel count mode, moire occurs in the thinning mode, and there is a drawback that the photographing field angle changes when a part of the device is used.

【0009】本発明の目的は、一時蓄積容量を減らすこ
とによりチップ面積を縮小し、安価な撮像装置を提供す
ること、また、各色信号を読み出した後の信号経路を同
一にして、色信号間のバラツキを低減し画質を向上され
ることにある。
It is an object of the present invention to provide a low-cost image pickup apparatus by reducing the chip area by reducing the temporary storage capacity, and to make the signal paths after reading each color signal the same so that the color signals are Is to improve the image quality.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のカラー撮像装置
は、水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素と、
垂直方向の複数の画素毎に一つずつ設けられた第1及び
第2の垂直出力線と、第1及び第2のメモリと、前記第
1のメモリ及び前記第2のメモリからの信号が出力され
る、前記第1及び第2のメモリに対して共通に設けられ
た水平出力線と、前記第1の垂直出力線からの信号を前
記第1のメモリに転送する第1の転送トランジスタと、
前記第1の垂直出力線からの信号を前記第2のメモリに
転送する第2の転送トランジスタと、前記第2の垂直出
力線からの信号を前記第1のメモリに転送する第3の転
送トランジスタと、前記第2の垂直出力線からの信号を
前記第2のメモリに転送する第4の転送トランジスタ
と、複数色の信号を前記複数の画素から読み出す読み出
し手段と、前記複数色の信号を色毎に加算し、線順次で
前記水平出力線から出力させる駆動手段と、を有するこ
とを特徴とする。
A color image pickup device according to the present invention comprises a plurality of pixels arranged in a horizontal direction and a vertical direction,
First and one provided for each of a plurality of pixels in the vertical direction
A second vertical output line, first and second memories, and
The signals from the first memory and the second memory are output.
Is provided commonly to the first and second memories.
The signal from the horizontal output line and the first vertical output line
A first transfer transistor for transferring to the first memory;
The signal from the first vertical output line is sent to the second memory.
A second transfer transistor for transferring and the second vertical output
A third transfer for transferring the signal from the force line to the first memory.
The signal from the transmission transistor and the second vertical output line
Fourth transfer transistor for transferring to the second memory
And reading out signals of a plurality of colors from the plurality of pixels
Means and the signals of the plurality of colors are added for each color, and line-sequentially
Drive means for outputting from the horizontal output line.
And are characterized.

【0011】本発明の撮像システムは、上記本発明のカ
ラー撮像装置と、該カラー撮像装置へ光を結像する光学
系と、該カラー撮像装置からの出力信号を処理する信号
処理手段とを有することを特徴とする。
An image pickup system of the present invention comprises the color image pickup device of the present invention, an optical system for forming light on the color image pickup device, and signal processing means for processing an output signal from the color image pickup device. It is characterized by

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0013】図2は本発明のカラー撮像装置による信号
出力方法の説明図であり、R,Bの間に市松状にGが配
置されている一般的なベイヤー配列とその出力信号を示
している。図2中(A)は画素行の信号をライン毎に点
順次で読み出す例、図2中(B)は画素行の信号を同一
色毎にライン順次(線順次)で読み出す例、図2中(C)
は色信号をライン順次で読み出すが、G信号は2つの画
素行から斜め方向に加算し、RとB信号は水平方向に加
算して読み出す例、図2中(D)はRとB信号は水平及
び垂直方向に加算し、G信号はRとBの間のものを選択
し、斜め加算して読み出す例を示すものである。
FIG. 2 is an explanatory view of a signal output method by the color image pickup apparatus of the present invention, showing a general Bayer array in which Gs are arranged in a checkered pattern between R and B and an output signal thereof. . 2A shows an example in which a pixel row signal is read out line by line in a dot-sequential manner, and FIG. 2B shows an example in which a pixel row signal is read out line by line (sequentially) in the same color, in FIG. (C)
Color signal is read line-sequentially, G signal is added diagonally from two pixel rows, and R and B signals are added horizontally and read. In FIG. 2D, R and B signals are read. In this example, the signals are added in the horizontal and vertical directions, G signals between R and B are selected, and diagonally added and read.

【0014】図1は図2の信号出力方法を行う本発明の
カラー撮像装置の一実施例を示す回路構成図である。画
素部は垂直方向2画素が共通のアンプに接続されてい
る。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a color image pickup apparatus of the present invention for performing the signal output method of FIG. In the pixel portion, two vertical pixels are connected to a common amplifier.

【0015】垂直出力線VS1,VS2,…には転送トラ
ンジスタTS11,TS21,…を経て信号保持手段となるメ
モリ(容量)CT1,CT2,…に接続されている。ここ
で、各垂直信号線に対応するメモリは1系統と少ない。
すなわち、図2の(C)、(D)では各色毎に加算を行
っているが、R,G,B3色分の信号を同時に加算する
と3系統のメモリが必要になるが、本実施例では転送ト
ランジスタTS11,TS21,…を制御することで、2本の
垂直出力線からの信号を1つのメモリに転送することが
できる(又は1本の垂直出力線から信号を2つのメモリ
の両方又は一方に転送することができる)ので、1系統
のメモリを設けるだけでよく、少ないメモリ数で加算を
おこなうことができる。このように、複数色を同時に加
算すると多くのメモリがいるが、各色毎に順次加算する
ことによって少ないメモリ数で加算を行えるようにな
る。なお、ここでは各垂直出力線に対応するメモリは1
つづつ設けられているが、画素から読み出す信号のノイ
ズ成分を除去するためにノイズ信号を読み出す場合に
は、別にノイズ用のメモリを設けるので垂直出力線に対
応するメモリ数は信号用メモリとノイズ用メモリで2個
設ける。
The vertical output lines VS1, VS2, ... Are connected to memories (capacitances) CT1, CT2, ... As signal holding means via transfer transistors TS11, TS21 ,. Here, the number of memories corresponding to each vertical signal line is as small as one.
That is, in FIGS. 2C and 2D, addition is performed for each color, but when signals for R, G, and B three colors are added simultaneously, three systems of memory are required, but in this embodiment, By controlling the transfer transistors TS11, TS21, ..., Signals from two vertical output lines can be transferred to one memory (or signals from one vertical output line can be transferred to either or both of the two memories). Therefore, it is only necessary to provide one system of memory, and addition can be performed with a small number of memories. As described above, there are many memories when a plurality of colors are added at the same time, but the addition can be performed with a small number of memories by sequentially adding each color. Here, the memory corresponding to each vertical output line is 1
Although it is provided one by one, when reading the noise signal to remove the noise component of the signal read from the pixel, a separate memory for noise is provided, so the number of memories corresponding to the vertical output line is the same as the signal memory and the noise. Two memory are provided.

【0016】従って、メモリの面積は非常に小さくて良
い。また、メモリが少なくて済むので信号用のメモリと
ノイズ用のメモリを相似に設計することが容易である。
従って信号からノイズを除去する精度が向上し、SNが
良くなる。上記のように、1系統のメモリには2本の垂
直出力線から転送スイッチ(転送トランジスタ)を経て
接続されている。この結線により複数ラインの信号をメ
モリに転送することができる。
Therefore, the memory area can be very small. Further, since the number of memories is small, it is easy to design the signal memory and the noise memory similar to each other.
Therefore, the accuracy of removing noise from the signal is improved and the SN is improved. As described above, two vertical output lines are connected to the memory of one system via the transfer switch (transfer transistor). By this connection, signals of a plurality of lines can be transferred to the memory.

【0017】なお、本発明に係わる各手段と本実施例に
おける対応について説明すると、読み出し手段は、後述
する図10の垂直シフトレジスタV−SR11が該当
し、駆動手段は、後述する図10の水平シフトレジスタ
H−SR13及び図1の転送トランジスタTS11〜TS42
が該当する。出力手段としては水平出力線が該当する。
The correspondence between each means according to the present invention and this embodiment will be described. The reading means corresponds to the vertical shift register V-SR11 of FIG. 10 described later, and the driving means corresponds to the horizontal shift register of FIG. 10 described later. The shift register H-SR13 and the transfer transistors TS11 to TS42 of FIG.
Is applicable. A horizontal output line corresponds to the output means.

【0018】図7は共通アンプを用いた2画素の構成を
示す図である。図7に示すように、a11,a21は各画素
の光電変換部となるフォトダイオード、MSFは共通アン
プとなる増幅用トランジスタ、MTX1,MTX2はフォトダ
イオードに蓄積された信号電荷を共通アンプの入力部と
なるフローティングディフュージョン領域(FD領域)
に転送する転送用トランジスタ、MRESはFD領域をリ
セットするリセット用トランジスタ、MSELは共通アン
プ画素を選択する選択用トランジスタである。トランジ
スタMSF,MSELはソースフォロア回路を構成する。か
かる共通アンプ2画素は2つのフォトダイオードからの
信号が共通アンプを介して出力され、2画素で一つの単
位セルを構成する。1つの画素はフォトダイオード、転
送用トランジスタを含み、共通アンプ,リセット用トラ
ンジスタ、選択用トランジスタからなる共通回路の一部
を含んでいる。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of two pixels using a common amplifier. As shown in FIG. 7, a11 and a21 are photodiodes that serve as photoelectric conversion units of each pixel, MSF is an amplifying transistor that serves as a common amplifier, and MTX1 and MTX2 represent signal charges accumulated in the photodiodes as input units of the common amplifier. Floating diffusion area (FD area)
, MRES is a reset transistor for resetting the FD region, and MSEL is a selection transistor for selecting a common amplifier pixel. The transistors MSF and MSEL form a source follower circuit. In the two pixels of the common amplifier, signals from two photodiodes are output through the common amplifier, and the two pixels form one unit cell. One pixel includes a photodiode, a transfer transistor, and a part of a common circuit including a common amplifier, a reset transistor, and a selection transistor.

【0019】図3は図2中(A)の信号出力方法のタイ
ミング図である。図3において共通アンプのノイズ蓄積
のためのメモリ、メモリへノイズを転送する転送手段は
省略している。
FIG. 3 is a timing chart of the signal output method of FIG. In FIG. 3, the memory for noise accumulation of the common amplifier and the transfer means for transferring noise to the memory are omitted.

【0020】まず、信号φMRESをHレベルとして共通画
素アンプのゲートをリセットしゲート部の残留電荷を除
去する。その後、ノイズ転送を行う。
First, the signal φMRES is set to the H level to reset the gate of the common pixel amplifier to remove the residual charge in the gate portion. After that, noise transfer is performed.

【0021】次に、信号φMTX1、φMTX2、φSELをHレ
ベルとして、転送トランジスタMTX1,MTX2、選択トラ
ンジスタMSELをオンし、また信号φTS1,φTS4をHレ
ベルとして、転送トランジスタTS11,TS12,TS41,
TS42,…をオンし、V1ラインで画素G11,G13,…
からのG信号と画素R12,R14,…からのR信号をそれ
ぞれメモリCT1,CT2,…へ転送する。メモリの信号
は出力パルスhmn(h11,h12,h13,…)を順次Hレ
ベルとすることにより点順次信号が水平出力線より出力
される。V2ライン以降も同様に駆動される。
Next, the signals φMTX1, φMTX2, φSEL are set to H level to turn on the transfer transistors MTX1, MTX2 and the selection transistor MSEL, and the signals φTS1, φTS4 are set to H level to set the transfer transistors TS11, TS12, TS41,
.. are turned on, and pixels G11, G13, ..
, And the R signals from the pixels R12, R14, ... Are transferred to the memories CT1, CT2 ,. A dot-sequential signal is output from the horizontal output line by sequentially setting the output pulse hmn (h11, h12, h13, ...) To the H level for the memory signal. The V2 line and the subsequent lines are similarly driven.

【0022】図4は図2中(B)の信号出力方法のタイ
ミング図である。図4では、V1ラインのまずG信号が
メモリに転送された後に、水平出力線より出力され、次
にR信号がメモリに転送された後に、水平出力線より出
力される。
FIG. 4 is a timing chart of the signal output method of FIG. In FIG. 4, the G signal of the V1 line is first transferred to the memory and then output from the horizontal output line, and then the R signal is transferred to the memory and then output from the horizontal output line.

【0023】まず、信号φMRESをHレベルとして共通画
素アンプのゲートをリセットしゲート部の残留電荷を除
去する。その後、ノイズ転送を行う。
First, the signal φMRES is set to H level to reset the gate of the common pixel amplifier to remove the residual charge in the gate portion. After that, noise transfer is performed.

【0024】次に、信号φMTX1、φSELをHレベルとし
て、転送トランジスタMTX1、選択トランジスタMSELを
オンし、また信号φTS1,φTS3をHレベルとして、転送
トランジスタTS11,TS12,TS31,TS32,…をオン
し、V1ラインで画素G11,G13,…からのG信号をそ
れぞれメモリCT1とCT2,CT3とCT4,…へ転送す
る。この場合、G画素信号は2つのメモリへ転送されメ
モリされるので、出力時は出力パルスはh11とh12,h
13とh14,…は同相である。2つのメモリへ転送するこ
とにより、メモリから水平出力線への読み出しゲインが
図3に示す実施例より本実施例の方が2倍大きい。シス
テムによって図3に示す読み出し方式と図4に示す読み
出し方式とを切替えて使う場合、後述のPGA(プログ
ラマブル・ゲイン・アンプ)で読み出しゲインを調整す
る。
Next, the signals φMTX1 and φSEL are set to H level to turn on the transfer transistor MTX1 and the selection transistor MSEL, and the signals φTS1 and φTS3 are set to H level to turn on the transfer transistors TS11, TS12, TS31, TS32, .... , V1 lines transfer the G signals from the pixels G11, G13, ... To the memories CT1 and CT2, CT3 and CT4 ,. In this case, since the G pixel signal is transferred to and stored in two memories, the output pulses are h11, h12, and h during output.
13 and h14, ... are in phase. By transferring to two memories, the read gain from the memory to the horizontal output line is twice as large in this embodiment as in the embodiment shown in FIG. When the read method shown in FIG. 3 and the read method shown in FIG. 4 are switched and used depending on the system, the read gain is adjusted by a PGA (programmable gain amplifier) described later.

【0025】図5は図2中(C)の信号出力方法のタイ
ミング図である。図5ではV1ラインとV2ラインでま
ず各々G信号を転送し、メモリから水平出力線を出力す
るとき斜め方向のG信号の加算が行なわれる。次にV1
ラインのR信号が転送され、同様に水平出力線で水平方
向R信号の加算が行なわれる。同様にV2ラインでB信
号が転送され、水平出力線で水平方向B信号の加算が行
なわれる。この場合、読み出しゲインは図4の実施例と
同じである。
FIG. 5 is a timing chart of the signal output method of FIG. 2 (C). In FIG. 5, G signals are first transferred on the V1 line and the V2 line, respectively, and when the horizontal output lines are output from the memory, the G signals in the diagonal direction are added. Then V1
The R signal on the line is transferred, and the horizontal R signal is similarly added on the horizontal output line. Similarly, the B signal is transferred on the V2 line and the horizontal B signal is added on the horizontal output line. In this case, the read gain is the same as in the embodiment of FIG.

【0026】G信号の読み出しは、まず、信号φMRESを
Hレベルとして共通画素アンプのゲートをリセットしゲ
ート部の残留電荷を除去する。その後、ノイズ転送を行
う。
In reading the G signal, first, the signal .phi.MRES is set to the H level to reset the gate of the common pixel amplifier to remove the residual charge in the gate portion. After that, noise transfer is performed.

【0027】次に、信号φMTX1、φSELをHレベルとし
て、転送トランジスタMTX1、選択トランジスタMSELを
オンし、また信号φTS1をHレベルとして、転送トラン
ジスタTS11,TS12,…をオンし、V1ラインで画素G
11,G13,…からのG信号をそれぞれメモリCT1,C
T3,…へ転送する。
Next, the signals φMTX1 and φSEL are set to H level to turn on the transfer transistor MTX1 and the selection transistor MSEL, and the signal φTS1 is set to H level to turn on the transfer transistors TS11, TS12, ...
G signals from 11, G13, ... Are stored in memories CT1 and C, respectively.
Transfer to T3, ...

【0028】次に、信号φMRESをHレベルとして共通画
素アンプのゲートをリセットしゲート部の残留電荷を除
去する。その後、ノイズ転送を行う。
Next, the signal φMRES is set to the H level to reset the gate of the common pixel amplifier to remove the residual charge in the gate portion. After that, noise transfer is performed.

【0029】さらに、信号φMTX2、φSELをHレベルと
して、転送トランジスタMTX2、選択トランジスタMSEL
をオンし、また信号φTS4をHレベルとして、転送トラ
ンジスタTS41,TS42,…をオンし、V2ラインで画素
G22,G24,…からのG信号をそれぞれメモリCT2,
CT4,…へ転送する。出力時は出力パルスはh11とh1
2,h13とh14,…は同相である。従って、G11+G2
2、G13+G24、…の加算信号が水平出力線から出力さ
れる。
Further, the signals φMTX2 and φSEL are set to the H level, and the transfer transistor MTX2 and the selection transistor MSEL are set.
Is turned on, the signal φTS4 is set to the H level, the transfer transistors TS41, TS42, ... Are turned on, and the G signals from the pixels G22, G24 ,.
Transfer to CT4, ... When outputting, the output pulse is h11 and h1
2, h13 and h14, ... are in phase. Therefore, G11 + G2
The addition signal of 2, G13 + G24, ... Is output from the horizontal output line.

【0030】R信号の読み出しは、まず、信号φMRESを
Hレベルとして共通画素アンプのゲートをリセットしゲ
ート部の残留電荷を除去する。その後、ノイズ転送を行
う。
To read the R signal, first, the signal .phi.MRES is set to the H level to reset the gate of the common pixel amplifier to remove the residual charge in the gate portion. After that, noise transfer is performed.

【0031】次に、信号φMTX2、φSELをHレベルとし
て、転送トランジスタMTX2、選択トランジスタMSELを
オンし、また信号φTS2,φTS4をHレベルとして、転送
トランジスタTS21,TS22,…、TS41,TS42,…をオ
ンし、V1ラインで画素R12からのR信号をメモリCT
1とCT2、画素R14からのR信号をメモリCT3とCT
4、…へ転送する。出力時は出力パルスはh11,h12,
h13,h14、…をHレベルとすることで、R12+R14、
…の加算信号が水平出力線から出力される。
Next, the signals φMTX2 and φSEL are set to the H level to turn on the transfer transistor MTX2 and the selection transistor MSEL, and the signals φTS2 and φTS4 are set to the H level to set the transfer transistors TS21, TS22, ..., TS41, TS42 ,. When turned on, the R signal from the pixel R12 is stored in the memory CT on the V1 line.
1 and CT2, R signals from pixel R14 are stored in memories CT3 and CT
4, transfer to ... When outputting, the output pulse is h11, h12,
By setting h13, h14, ... to H level, R12 + R14,
The addition signal of ... Is output from the horizontal output line.

【0032】B信号の読み出し動作は図5に不図示であ
るが、V2ラインについて、φTS1,φTS3をHレベルと
して、B信号をメモリに転送する点を除いてR信号の読
み出し動作と同様にして、B21+B23、…の加算信号が
水平出力線から出力される。
Although not shown in FIG. 5, the read operation of the B signal is similar to the read operation of the R signal except that the V signal is transferred to the memory by setting φTS1 and φTS3 to H level. , B21 + B23, ... Addition signals are output from the horizontal output line.

【0033】図6は図2中(D)の信号出力方法のタイ
ミング図である。図6では、まず、V1ラインについ
て、信号φMRESをHレベルとして共通画素アンプのゲー
トをリセットしゲート部の残留電荷を除去する。その
後、ノイズ転送を行う。
FIG. 6 is a timing chart of the signal output method of FIG. In FIG. 6, first, with respect to the V1 line, the signal φMRES is set to the H level to reset the gate of the common pixel amplifier to remove the residual charge in the gate portion. After that, noise transfer is performed.

【0034】さらに、信号φMTX2、φSELをHレベルと
して、転送トランジスタMTX2、選択トランジスタMSEL
をオンし、また信号φTS4をHレベルとして、転送トラ
ンジスタTS41,TS42,…をオンし、V1ラインで画素
R12,R14,…からのR信号をそれぞれメモリCT2,
CT4,…へ転送する。
Further, the signals φMTX2 and φSEL are set to the H level, and the transfer transistor MTX2 and the selection transistor MSEL are set.
Is turned on, the signal φTS4 is set to H level, the transfer transistors TS41, TS42, ... Are turned on, and the R signals from the pixels R12, R14 ,.
Transfer to CT4, ...

【0035】次にV3ラインについて、同様に、残留電
荷の除去とノイズ転送を行った後に、信号φMTX2、φSE
LをHレベルとして、転送トランジスタMTX2、選択トラ
ンジスタMSELをオンし、また信号φTS2をHレベルとし
て、転送トランジスタTS21,TS22,…をオンし、V3
ラインで画素R32,R34,…からのR信号をそれぞれメ
モリCT1,CT3,…へ転送する。
Similarly, for the V3 line, after the residual charges are removed and noise is transferred, the signals φMTX2 and φSE are similarly extracted.
The L level is set to the H level to turn on the transfer transistor MTX2 and the selection transistor MSEL, and the signal φTS2 is set to the H level to turn on the transfer transistors TS21, TS22 ,.
The R signals from the pixels R32, R34, ... Are transferred to the memories CT1, CT3 ,.

【0036】メモリから信号を水平出力線に転送すると
きにメモリCT1〜CT4、…に蓄積された各々4つの信
号(垂直及び水平方向に配置されたR画素(例えば、R
12,R14,R32,R34)からの信号)が加算される。そ
のために、水平シフトレジスタからの出力パルスは4パ
ルス毎に同相(h11,h12,h13,h14、h15,h16,
h17,h18、…がそれぞれ同相)である。
When transferring signals from the memory to the horizontal output lines, each of the four signals stored in the memories CT1 to CT4, ... (R pixels arranged in the vertical and horizontal directions (for example, R pixels).
12, R14, R32, R34) signals are added. Therefore, the output pulse from the horizontal shift register is in-phase (h11, h12, h13, h14, h15, h16,
h17, h18, ... Are in phase with each other.

【0037】次にV2ラインの画素G22,G24,…の信
号がメモリCT2,CT4,…が転送された後に、V3ラ
インの画素G31,G33,…の信号がメモリCT1,CT
3,…が転送され、水平シフトレジスタからの出力パル
スを2パルス毎に同相(h11とh12、h13とh14、h15
とh16、…がそれぞれ同相)とすることで、V2ライン
とV3ラインより斜め方向の画素G22と画素G31,画素
G24と画素G33,…のG信号が加算して読み出される。
この例ではV1とV4ラインのGは使わない。
Next, after the signals of the pixels G22, G24, ... Of the V2 line are transferred to the memories CT2, CT4, ..., The signals of the pixels G31, G33 ,.
.. are transferred, and the output pulse from the horizontal shift register is in-phase (h11 and h12, h13 and h14, h15) every two pulses.
, And h16, ... Have the same phase), the G signals of the pixels G22 and G31, the pixels G24, and the pixels G33, ... In the diagonal direction from the V2 line and the V3 line are added and read.
In this example, G on the V1 and V4 lines is not used.

【0038】次に、V2ラインとV4ラインにより、各
々4つの信号(垂直及び水平方向に配置されたB画素
(例えば、B21,B23,B41,B43)からの信号)が加
算される。なお、このタイミングは図6では省略されて
いるがR信号の加算読み出しと同様に加算読み出しを行
うことができる。
Next, four signals (signals from B pixels (for example, B21, B23, B41, B43) arranged in the vertical and horizontal directions) are added by the V2 line and the V4 line, respectively. Although this timing is omitted in FIG. 6, addition reading can be performed in the same manner as addition reading of the R signal.

【0039】図6では2ラインのGを使うことにより水
平解像度を向上させることが出来る。この場合、読み出
しゲインは図4に示した実施例に対しRとBは2倍、G
は同じである。また加算によってRとBのSN比は√2
倍向上しGは同じである。
In FIG. 6, the horizontal resolution can be improved by using G of 2 lines. In this case, the read gain is twice R and B compared with the embodiment shown in FIG.
Are the same. The SN ratio of R and B is √2 by addition.
Doubled and G is the same.

【0040】以上、図2の(C),(D)につき、本発
明の実施例を説明したが、各色信号の加算はこれにとら
われない。例えば、G信号を横方向や垂直方向に加算し
ても良いし、補色フィルタであってもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. 2C and 2D, the addition of each color signal is not limited to this. For example, G signals may be added in the horizontal direction or the vertical direction, or a complementary color filter may be used.

【0041】また、例えば第1、第2、第3及び第4の
色を有した色フィルタを配置した画素部で、画素部内の
所定ブロックからの信号の読み出しにおいて、最初のタ
イミングで第1の色信号と第2の色信号の加算を行い、
次のタイミングで第3の色信号と第4の色信号の加算を
行うようにしてもよい。
In addition, for example, in a pixel section in which color filters having the first, second, third, and fourth colors are arranged, the first timing is set at the first timing in reading a signal from a predetermined block in the pixel section. Add the color signal and the second color signal,
The third color signal and the fourth color signal may be added at the next timing.

【0042】図8は共通画素アンプに接続される画素を
水平及び垂直4つにした例である。この様にすることに
より垂直出力線と転送スイッチを減らすことが出来、画
素の開口率アップとチップ面積をさらに小さくすること
が可能である。
FIG. 8 shows an example in which the number of pixels connected to the common pixel amplifier is horizontal and vertical. By doing so, the vertical output lines and transfer switches can be reduced, and the aperture ratio of the pixel can be increased and the chip area can be further reduced.

【0043】本発明は図7、図8に様に共通アンプを用
いなくてもよく、各画素ごとに単一のアンプを備えてい
ても良いし、色信号の加算は2画素ではなく3画素以上
であっても良いことは当然である。
The present invention does not need to use a common amplifier as shown in FIGS. 7 and 8, and a single amplifier may be provided for each pixel, and addition of color signals is performed by three pixels instead of two pixels. Of course, the above may be sufficient.

【0044】図10にカラー撮像装置を用いた撮像シス
テムの一実施例を示すブロック図を示す。
FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of an image pickup system using a color image pickup device.

【0045】撮像素子1には画素領域10と画素をライ
ン毎に制御する垂直シフトレジスタ(V−SR)11、
画素からの信号とノイズを一時的に蓄積し(あるいは加
算する)メモリ12、メモリ12の信号を水平出力線へ
出力する(あるいはまた加算する)水平シフトレジスタ
(H−SR)13、メモリ12からの信号から画素アン
プのノイズを除去するAMP14,AMP14からの信
号ゲインを変えることが出来るプログラマブルゲインア
ンプPGA15、PGA15の出力信号をデジタル信号
に変換するA/D変換器16、V−SR11,H−SR
13,メモリ12,PGA15,A/D変換器16を制
御するタイミングジェネレータ/コントロール回路17
が内蔵されている。撮像素子1には絞りを有する光学系
6により光が結像される。
The image pickup device 1 includes a pixel region 10 and a vertical shift register (V-SR) 11 for controlling pixels line by line.
A memory 12 that temporarily stores (or adds) a signal and noise from a pixel, a horizontal shift register (H-SR) 13 that outputs (or adds) a signal of the memory 12 to a horizontal output line, from the memory 12 , A programmable gain amplifier PGA15 capable of changing the signal gain from the AMP14 for removing the noise of the pixel amplifier from the signal of A, the A / D converter 16 for converting the output signal of the PGA15 into a digital signal, V-SR11, H- SR
13, a memory 12, a PGA 15, and a timing generator / control circuit 17 for controlling the A / D converter 16
Is built in. Light is imaged on the image sensor 1 by an optical system 6 having a diaphragm.

【0046】DSP3は、動画または静止画の画像処理
を行う。またCPU4はこの画像処理の際に使われるパ
ラメータをDSP3に設定したり、撮像素子1、光学系
6の絞り等の制御を行う。
The DSP 3 performs image processing of a moving image or a still image. Further, the CPU 4 sets parameters used in this image processing in the DSP 3, and controls the image sensor 1, the diaphragm of the optical system 6, and the like.

【0047】記憶装置2は、画像処理する際の一時的な
記憶領域としてDRAM、スマートメディア,磁気テー
プ,光ディスク等の画像記録媒体等である。また画像処
理後の表示を行うためのCRT等の表示装置、プリンタ
等の記録装置に信号を転送するI/F回路5が設けられ
ている。
The storage device 2 is an image recording medium such as a DRAM, a smart medium, a magnetic tape, an optical disk or the like as a temporary storage area for image processing. Further, an I / F circuit 5 for transferring signals to a display device such as a CRT for displaying after image processing and a recording device such as a printer is provided.

【0048】撮像素子1において、加算読み出しモード
と全画素読み出しモード、点順次走査と線順次走査とを
切り替える場合には、CPU4がモードを判断し、撮像
素子1、DSP3等にそれぞれのモードに対応した信号
を送る構成を取る。ここでタイミングジェネレータ/コ
ントロール回路17は動画・静止画により図3〜図6に
示したようなタイミングを切り替える。
When the image pickup device 1 switches between the addition read mode and the all-pixel read mode, and dot-sequential scanning and line-sequential scanning, the CPU 4 judges the mode and the image pickup device 1 and the DSP 3 correspond to the respective modes. It takes the configuration to send the signal. Here, the timing generator / control circuit 17 switches the timing as shown in FIGS. 3 to 6 depending on the moving image / still image.

【0049】図9は各出力信号方法に対する調整ゲイン
の説明図である。図3に示した実施例のゲインを基準に
すると、図4及び図5の実施例では−6dB、図6の実
施例ではRとB信号は−12dB、G信号は−6dBに
調整される。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the adjustment gain for each output signal method. With reference to the gain of the embodiment shown in FIG. 3, -6 dB is adjusted in the embodiments of FIGS. 4 and 5, R and B signals are adjusted to -12 dB, and G signal is adjusted to -6 dB in the embodiment of FIG.

【0050】次に本発明の撮像装置に好適に用いること
ができる単位セルの具体的な構成について説明する。
Next, a specific structure of the unit cell that can be preferably used in the image pickup apparatus of the present invention will be described.

【0051】図18に示す配置は、光電変換部173の
配列が等ピッチとはならないために(a1≠a2)、それ
ぞれの画素内の光を関知する領域(受光部)の間隔が等
しくならず、次のような問題が生じる。すなわち、同色
の等ピッチでない配列は、部分的に空間周波数、解像度
が等しくないために、解像度の低下、モアレ縞等の不良
を発生させる。また、モアレ縞の発生は非常に重大な問
題であり、そのような撮像装置は、事実上製品として成
り立ち得ない。これは前記単位セルを構成する画素数が
4以外の場合にも同様に成り立つ。
In the arrangement shown in FIG. 18, since the arrangement of the photoelectric conversion units 173 does not have an equal pitch (a1 ≠ a2), the intervals of the regions (light receiving units) that sense light in each pixel are not equal. The following problems occur. That is, an array having the same color and not having a uniform pitch causes a decrease in resolution and defects such as moire fringes because the spatial frequency and the resolution are partially not equal. Further, the generation of moire fringes is a very serious problem, and such an image pickup device cannot be practically used as a product. This also holds true when the number of pixels forming the unit cell is other than four.

【0052】本発明者らは、複数画素中に分散された増
幅手段を有するCMOSセンサーにおいても、光電変換
部のピッチを一定とすることによってそれぞれの受光部
の間隔は等しくなり、解像度の低下とモアレ縞の発生を
防止し、開口率等を向上させ、良好な性能を得ることが
できる撮像装置を見出した。このような撮像装置は本発
明において好適に用いることができる。
In the CMOS sensor having the amplifying means dispersed in a plurality of pixels, the inventors of the present invention make the intervals of the respective light receiving parts equal by making the pitch of the photoelectric conversion parts constant, resulting in a decrease in resolution. We have found an imaging device that can prevent moire fringes, improve the aperture ratio, and obtain good performance. Such an imaging device can be preferably used in the present invention.

【0053】図11は2行2列の画素が共通アンプ部2
2を共有する例を示す図である。図11では、共有する
共通アンプ部22が4つの画素の中心に配置され、4つ
の光電変換部(a11,a12,a21,a22)が共通アンプ
部22を取囲むように配置されている。ここで共通アン
プ部22には図8の増幅手段MSF、リセット手段MSE
L、選択手段MSELの他、転送手段MTX1〜MTX4を含んで
いる。
In FIG. 11, the pixels in the 2nd row and the 2nd column are the common amplifier section 2
It is a figure which shows the example which shares 2. In FIG. 11, the shared common amplifier section 22 is arranged at the center of the four pixels, and the four photoelectric conversion sections (a11, a12, a21, a22) are arranged so as to surround the common amplifier section 22. Here, in the common amplifier section 22, the amplification means MSF and the reset means MSE of FIG.
In addition to L and selection means MSEL, transfer means MTX1 to MTX4 are included.

【0054】しかも、共通アンプ部22の占める各画素
における領域と中心対称な位置に遮光部25が存在して
いる。従って、各画素における光電変換部21の重心は
前記各画素の中心に存在する。これにより前記4つの光
電変換部(a11〜a22)は縦方向、横方向に等間隔aで
配置できている。
In addition, the light shielding portion 25 is present at a position centrally symmetrical to the area of each pixel occupied by the common amplifier portion 22. Therefore, the center of gravity of the photoelectric conversion unit 21 in each pixel exists at the center of each pixel. As a result, the four photoelectric conversion units (a11 to a22) can be arranged at equal intervals a in the vertical and horizontal directions.

【0055】また図12では、共有する共通アンプ部3
2が4つの画素の横方向の中心部に配置され、4つの光
電変換部31(a11,a12,a21,a22)が共通アンプ
部32をはさむように配置されている。
Further, in FIG. 12, the shared common amplifier section 3 is shared.
2 is arranged in the center of the four pixels in the horizontal direction, and the four photoelectric conversion units 31 (a11, a12, a21, a22) are arranged so as to sandwich the common amplifier unit 32.

【0056】しかも、共通アンプ部32の占める各画素
における領域と中心対称な位置に遮光部35が存在して
いる。従って各画素における前記光電変換部31の重心
は各画素の中心に存在する。これにより4つの光電変換
部(a11〜a22)は縦方向、横方向に等間隔aで配置で
きている。
Moreover, the light-shielding portion 35 is present at a position centrally symmetrical to the area of each pixel occupied by the common amplifier portion 32. Therefore, the center of gravity of the photoelectric conversion unit 31 in each pixel exists at the center of each pixel. As a result, the four photoelectric conversion units (a11 to a22) can be arranged at equal intervals a in the vertical and horizontal directions.

【0057】上述した図12の実施形態は、横方向と縦
方向を入れ換えても全く同様に成立する。
The above-described embodiment shown in FIG. 12 is completely the same even if the horizontal direction and the vertical direction are interchanged.

【0058】図13にCMOSセンサーの画素アレー部
の第1の構成例の具体的なパターンレイアウト図を示
す。
FIG. 13 shows a specific pattern layout diagram of the first configuration example of the pixel array section of the CMOS sensor.

【0059】図13に示すCMOSセンサーは単結晶基
板上にレイアウトルール0.4μmによって形成されて
おり、画素の大きさは8μm角であり、増幅手段である
ソースフォロワアンプは2行2列の4画素で共有されて
いる。従って、図中点線領域で示した繰返し単位セル8
1の大きさは16μm×16μm角であり、2次元アレ
ーが形成されている。
The CMOS sensor shown in FIG. 13 is formed on a single crystal substrate by a layout rule of 0.4 μm, the size of a pixel is 8 μm square, and the source follower amplifier which is an amplifying means is a 2 × 2 4 matrix. It is shared by pixels. Therefore, the repeating unit cell 8 shown in the dotted line area in the figure
The size of 1 is 16 μm × 16 μm square, and a two-dimensional array is formed.

【0060】光電変換部であるホトダイオード82a,
82b,82c,82dは各画素の中央に斜めに形成さ
れており、その形状は上下左右でほぼ回転対称、鏡像対
称である。またこれらのホトダイオード82a,82
b,82c,82dの重心gは各画素に対して同一にな
るように設計されている。また95は遮光部である。
Photodiode 82a, which is a photoelectric converter,
82b, 82c, and 82d are formed obliquely at the center of each pixel, and their shapes are substantially rotationally symmetrical and mirror-image symmetrical in the vertical and horizontal directions. In addition, these photodiodes 82a, 82a
The centers of gravity g of b, 82c and 82d are designed to be the same for each pixel. Reference numeral 95 is a light shielding portion.

【0061】88−aは左上の転送ゲート83−aを制
御する走査線、90は行選択線、92はMOSゲート9
3を制御するリセット線である。
88-a is a scanning line for controlling the upper left transfer gate 83-a, 90 is a row selection line, and 92 is a MOS gate 9.
3 is a reset line for controlling 3.

【0062】ホトダイオード82a〜82d中に蓄積さ
れた信号電荷は転送ゲート83a〜83dを通ってFD
85に導かれる。ゲート83a〜83dのMOSサイズ
はL=0.4μm,W=1.0μm(Lはチャネル長、
Wはチャネル巾を示す。)である。
The signal charges accumulated in the photodiodes 82a to 82d pass through the transfer gates 83a to 83d and become FD.
Guided to 85. The MOS size of the gates 83a to 83d is L = 0.4 μm, W = 1.0 μm (L is the channel length,
W indicates the channel width. ).

【0063】FD85は巾0.4μmのAl配線によっ
てソースフォロワの入力ゲート86に接続されており、
FD85に転送された信号電荷は入力ゲート86の電圧
を変調させる。入力ゲート86のMOSの大きさはL=
0.8μm,W=1.0μmであり、FD85と入力ゲ
ート86の容量の和は5fF程度である。Q=CVであ
るから、105個の電子の蓄積によって入力ゲート86
の電圧は、3.2V変化することになる。
The FD 85 is connected to the input gate 86 of the source follower by an Al wiring having a width of 0.4 μm,
The signal charge transferred to the FD 85 modulates the voltage of the input gate 86. The size of the MOS of the input gate 86 is L =
0.8 μm, W = 1.0 μm, and the sum of the capacitances of the FD 85 and the input gate 86 is about 5 fF. Since Q = CV, the input gate 86 is obtained by accumulating 10 5 electrons.
Will change by 3.2V.

【0064】VDD端子91から流れ込む電流は入力ゲー
ト86によって変調され、垂直出力線87に流出する。
垂直出力線87に流出する電流は図示しない信号処理回
路によって信号処理され、最終的には画像情報となる。
The current flowing from the VDD terminal 91 is modulated by the input gate 86 and flows out to the vertical output line 87.
The current flowing out to the vertical output line 87 is signal-processed by a signal processing circuit (not shown), and finally becomes image information.

【0065】その後、ホトダイオード82a〜82d,
FD85,入力ゲート86の電位を所定の値のVDDとす
るために、リセット線92に接続されたMOSゲート9
3を開くことで(このとき転送ゲート83a〜83dも
開く)、ホトダイオード82a〜82d,FD85,入
力ゲート86はVDD端子とショートされる。
After that, the photodiodes 82a to 82d,
The MOS gate 9 connected to the reset line 92 in order to set the potentials of the FD 85 and the input gate 86 to VDD of a predetermined value.
3 is opened (the transfer gates 83a to 83d are also opened at this time), the photodiodes 82a to 82d, the FD 85, and the input gate 86 are short-circuited to the VDD terminal.

【0066】その後、転送ゲート83a〜83dを閉じ
ることでホトダイオード82a〜82dの電荷蓄積が再
び始まる。
After that, the transfer gates 83a to 83d are closed, and the charge accumulation in the photodiodes 82a to 82d starts again.

【0067】ここで注目すべきは、水平方向に貫通する
配線88a〜88d,90,92の全ては透明な導体で
ある厚さ1500ÅのITO(Indium Tin Oxide)で形
成されているために、前記配線部分のうち、ホトダイオ
ード82a〜82d上では光が透過するため、前記ホト
ダイオードの重心gは光を感知する領域(受光部)の重
心と一致することである。
It should be noted that all of the wirings 88a to 88d, 90, 92 penetrating in the horizontal direction are formed of ITO (Indium Tin Oxide) having a thickness of 1500Å which is a transparent conductor. Light is transmitted through the photodiodes 82a to 82d in the wiring portion, so that the center of gravity g of the photodiode coincides with the center of gravity of the light sensing area (light receiving portion).

【0068】本構成例によれば画素ピッチが等しい比較
的高面積率、高開口率なCMOSセンサーを提供するこ
とができる。
According to the present configuration example, it is possible to provide a CMOS sensor having a relatively high area ratio and a high aperture ratio with the same pixel pitch.

【0069】本発明のCMOSセンサーの画素アレー部
の第2の構成例の具体的なパターンレイアウト図を図1
4に示す。
FIG. 1 is a specific pattern layout diagram of the second configuration example of the pixel array section of the CMOS sensor of the present invention.
4 shows.

【0070】図14において、102a〜102dはホ
トダイオード、103a〜103dは転送ゲート、10
5はFD、106はソースフォロワの入力ゲート、10
7は垂直出力線、108a〜108dは走査線、110
は行選択線、112はMOSゲート113を制御するリ
セット線である。
In FIG. 14, 102a to 102d are photodiodes, 103a to 103d are transfer gates, 10
5 is an FD, 106 is an input gate of a source follower, 10
7 is a vertical output line, 108a to 108d are scanning lines, 110
Is a row selection line, and 112 is a reset line for controlling the MOS gate 113.

【0071】本構成例においては水平方向に走る配線1
08a〜108d,110,112が3本づつ各画素の
中心を横切るように走っているために、ホトダイオード
102a〜102dに入射する光を妨げるような金属配
線であっても、光を感知する領域の重心gの移動は生じ
ず、従って前記画素の中心と一致する。
In this configuration example, the wiring 1 running in the horizontal direction
Since three 08a to 108d, 110, and 112 run so as to cross the center of each pixel, even if the metal wiring that blocks the light incident on the photodiodes 102a to 102d, it is possible to detect The center of gravity g does not move and therefore coincides with the center of the pixel.

【0072】本構成例によれば電気抵抗が小さな通常の
(不透明な)金属を使用できるため、前記横方向の配線
の時定数が改善され、更に高速な撮像装置を提供するこ
とができる。
According to this configuration example, since a normal (opaque) metal having a small electric resistance can be used, the time constant of the wiring in the lateral direction can be improved, and a higher speed image pickup device can be provided.

【0073】以上の構成例では、遮光膜の下の部分が有
効利用されているため、図15に示すように遮光膜の下
の部分にまで光電変換部であるホトダイオードを形成
し、電荷蓄積部として機能させることも可能である。
In the above configuration example, since the portion under the light shielding film is effectively used, as shown in FIG. 15, the photodiode which is the photoelectric conversion portion is formed up to the portion under the light shielding film, and the charge storage portion is formed. It is also possible to function as.

【0074】上述の第2構成例においては、最も光集光
効率が良い画素の中心を横切るために、撮像装置の感度
の低下が懸念される。そこで更に改善された第3構成例
を図16に示す。
In the above-mentioned second configuration example, since the center of the pixel having the highest light converging efficiency is crossed, there is a concern that the sensitivity of the image pickup device may be lowered. Therefore, a further improved third configuration example is shown in FIG.

【0075】本構成例においては転送ゲート123a〜
123d、FD125、ソースフォロワの入力ゲート1
26、リセット用のMOSゲート133全てが横方向を
走る配線(走査線128a〜128d,行選択線13
0,リセット線132)下に形成されているため、ホト
ダイオード122a〜122d,及びその開口を最大と
することができる。しかも、その開口部は各画素の中心
に連続して存在する。また遮光部は水平、垂直配線部分
に形成されている。
In this configuration example, the transfer gates 123a ...
123d, FD125, source follower input gate 1
26, wirings in which all the reset MOS gates 133 run in the horizontal direction (scanning lines 128a to 128d, row selection line 13)
0, the reset line 132), the photodiodes 122a to 122d and their openings can be maximized. Moreover, the opening exists continuously at the center of each pixel. Further, the light shielding portion is formed in the horizontal and vertical wiring portions.

【0076】また本構成例においては前記増幅手段であ
るソースフォロワとリセット用のMOSトランジスタを
各画素の周辺の水平方向に分割して配置したためにコン
パクトに前記水平方向の配線下に配置可能となってい
る。
Further, in the present configuration example, since the source follower which is the amplifying means and the reset MOS transistor are divided and arranged in the horizontal direction around each pixel, it can be arranged compactly under the horizontal wiring. ing.

【0077】また右上の画素の配線下には未使用のスペ
ースが未だ存在するため、例えばスマートセンサー等、
新規の構成を追加することも可能である。
Further, since there is still an unused space under the wiring of the pixel on the upper right, for example, a smart sensor,
It is also possible to add a new configuration.

【0078】本構成例によれば、ホトダイオードの面
積、及び開口率が大きく取れることから、広ダイナミッ
クレンジ、高感度な撮像装置を提供することができる。
また、将来微細化が進み、前記ホトダイオードの開口部
分の寸法が光の波長程度になっても光が入射しなくなる
といった恐れは生じにくく、永らくその性能を発揮する
ことができる。
According to the present configuration example, since the area of the photodiode and the aperture ratio can be made large, it is possible to provide an image pickup device having a wide dynamic range and high sensitivity.
Further, as miniaturization progresses in the future, even if the size of the opening portion of the photodiode becomes about the wavelength of light, it is unlikely that light will not enter and the performance can be exhibited for a long time.

【0079】また、以上の構成例では、増幅手段は単位
セルの中心部に配置し、光を感知する領域の重心と、画
素の中心は一致したものであるが、これらに限られず、
図17に示したような開口部が並進対称となっている構
成のものでもよい。
Further, in the above configuration example, the amplifying means is arranged in the central portion of the unit cell, and the center of gravity of the light sensing area and the center of the pixel coincide with each other, but not limited to these.
A configuration in which the openings are translationally symmetrical as shown in FIG. 17 may be used.

【0080】つまり、開口部が並進対称となっているこ
とにより、光を感知する領域は、等ピッチとなるためで
ある。
That is, since the openings are translationally symmetric, the light sensing areas have an equal pitch.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によりチッ
プ面積を小さく出来、カラー撮像装置を安価に提供出来
る。
As described above, according to the present invention, the chip area can be reduced and the color image pickup device can be provided at a low cost.

【0082】また、各信号同一の信号処理系を通すので
信号間のバラツキが少なく高画質とすることができる。
Since each signal is passed through the same signal processing system, there is little variation between signals and high image quality can be achieved.

【0083】さらに各画素を全て読み出す高精細読み出
しで高画質、また画素信号の加算読み出しにより、駆動
周波数を下げることSN比を向上させることが出来、低
消費電力化も達成出来る。その時、高精細モードと加算
読み出しモードでは撮影光学系の画角が同じという大き
な効果もある。
Furthermore, high-definition readout for reading out all of each pixel provides high image quality, and addition signal readout for pixel signals can reduce the drive frequency to improve the SN ratio, thus achieving low power consumption. At that time, there is also a great effect that the angle of view of the photographing optical system is the same in the high definition mode and the addition reading mode.

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

【図1】本発明のカラー撮像装置の一実施例を示す回路
構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a color imaging device of the present invention.

【図2】本発明のカラー撮像装置による信号出力方法の
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a signal output method by the color imaging device of the present invention.

【図3】図2(A)の信号出力方法のタイミング図であ
る。
FIG. 3 is a timing diagram of the signal output method of FIG.

【図4】図2(B)の信号出力方法のタイミング図であ
る。
FIG. 4 is a timing diagram of the signal output method of FIG.

【図5】図2(C)の信号出力方法のタイミング図であ
る。
5 is a timing diagram of the signal output method of FIG. 2 (C).

【図6】図2(D)の信号出力方法のタイミング図であ
る。
FIG. 6 is a timing diagram of the signal output method of FIG.

【図7】共通アンプを用いた2画素の構成を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of two pixels using a common amplifier.

【図8】共通アンプを用いた4画素の構成を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of four pixels using a common amplifier.

【図9】各出力信号方法に対する調整ゲインの説明図で
ある。
FIG. 9 is an explanatory diagram of an adjustment gain for each output signal method.

【図10】カラー撮像装置を用いた撮像システムの一実
施例を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of an image pickup system using a color image pickup device.

【図11】本発明の単位セルのレイアウトを示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a layout of a unit cell of the present invention.

【図12】本発明の単位セルのレイアウトを示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a layout of a unit cell of the present invention.

【図13】本発明の一構成例のパターンレイアウト図で
ある。
FIG. 13 is a pattern layout diagram of a configuration example of the present invention.

【図14】本発明の一構成例のパターンレイアウト図で
ある。
FIG. 14 is a pattern layout diagram of a configuration example of the present invention.

【図15】本発明の一構成例を表す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of the present invention.

【図16】本発明の一構成例のパターンレイアウト図で
ある。
FIG. 16 is a pattern layout diagram of a configuration example of the present invention.

【図17】本発明の一構成例を表す図である。FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of the present invention.

【図18】撮像装置の一例の単位セルのレイアウト図で
ある。
FIG. 18 is a layout diagram of a unit cell of an example of an imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MTX1、MTX2 転送トランジスタ MSEL 選択トランジスタ TS11〜TS42 転送トランジスタ CT1〜CT4 メモリ VS1〜VS4 垂直出力線 MTX1, MTX2 transfer transistor MSEL selection transistor TS11 to TS42 transfer transistor CT1-CT4 memory VS1 to VS4 Vertical output line

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水平方向及び垂直方向に配列された複数
の画素と、 垂直方向の複数の画素毎に一つずつ設けられた第1及び
第2の垂直出力線と、 第1及び第2のメモリと、 前記第1のメモリ及び前記第2のメモリからの信号が出
力される、前記第1及び第2のメモリに対して共通に設
けられた水平出力線と、 前記第1の垂直出力線からの信号を前記第1のメモリに
転送する第1の転送トランジスタと、 前記第1の垂直出力線からの信号を前記第2のメモリに
転送する第2の転送トランジスタと、 前記第2の垂直出力線からの信号を前記第1のメモリに
転送する第3の転送トランジスタと、 前記第2の垂直出力線からの信号を前記第2のメモリに
転送する第4の転送トランジスタと、 複数色の信号を前記複数の画素から読み出す読み出し手
段と、 前記複数色の信号を色毎に加算し、線順次で前記水平出
力線から出力させる駆動手段と、 を有することを特徴とするカラー撮像装置。
1. A plurality of units arranged horizontally and vertically
Pixel, and the first and second pixels provided for each of the plurality of pixels in the vertical direction.
A signal is output from the second vertical output line, the first and second memories, and the first memory and the second memory.
Shared by the first and second memories.
The horizontal output line and the signal from the first vertical output line to the first memory.
A first transfer transistor for transferring and a signal from the first vertical output line to the second memory.
A second transfer transistor for transferring and a signal from the second vertical output line to the first memory.
A third transfer transistor for transferring and a signal from the second vertical output line to the second memory
A fourth transfer transistor for transferring and a read-out device for reading out signals of plural colors from the plural pixels
And the signals of the plurality of colors are added for each color, and the horizontal output is performed line-sequentially.
A driving device for outputting the force line, and a color imaging device.
【請求項2】 請求項に記載のカラー撮像装置におい
て、前記複数色の信号の加算のうち少なくとも一つの色
の信号の加算は、水平方向又は/及び垂直方向又は/及
び斜め方向の加算であることを特徴とするカラー撮像装
置。
2. The color image pickup apparatus according to claim 1 , wherein the addition of at least one color signal among the additions of the signals of the plurality of colors is addition in the horizontal direction and / or the vertical direction and / or the diagonal direction. A color imaging device characterized in that there is.
【請求項3】 請求項1又は2に記載のカラー撮像装置
において、複数の光電変換部と該複数の光電変換部から
の信号が入力される共通回路とを配置した単位セルが配
列され、 一つの前記画素は前記単位セル中の一つの前記光電変換
部と前記共通回路の一部を含み、 前記複数色の信号のうち少なくとも2色の信号は前記共
通回路を介して出力されることを特徴とするカラー撮像
装置。
3. The color image pickup device according to claim 1 , wherein unit cells in which a plurality of photoelectric conversion units and a common circuit to which signals from the plurality of photoelectric conversion units are input are arranged are arranged. One of the pixels includes one of the photoelectric conversion units in the unit cell and a part of the common circuit, and at least two color signals of the plurality of color signals are output through the common circuit. And a color imaging device.
【請求項4】 請求項に記載のカラー撮像装置におい
て、前記共通回路は前記光電変換部からの信号を増幅す
るアンプを有することを特徴とするカラー撮像装置。
4. The color image pickup device according to claim 3 , wherein the common circuit has an amplifier that amplifies a signal from the photoelectric conversion unit.
【請求項5】 請求項1〜のいずれかの請求項に記載
のカラー撮像装置において、前記複数色の信号を点順次
出力か線順次出力かに切り換える手段を有することを特
徴とするカラー撮像装置。
In the color imaging device according to any one of claims 5. The method of claim 1-4, color imaging, characterized in that it comprises means for switching said plurality of colors signals sequentially or output or line sequential output point apparatus.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載のカラー
撮像装置において、線順次の読み出しゲインを同一のア
ンプで制御することを特徴とするカラー撮像装置。
6. The color image pickup device according to claim 1 , wherein a line-sequential read-out gain is controlled by the same amplifier.
【請求項7】 請求項3又は4に記載のカラー撮像装置
において、 前記単位セル内の各光電変換部について共有される信号
保持手段を垂直出力線に接続し、前記光電変換部から前
記共通回路を介して前記信号保持手段へ信号を読み出す
ことを特徴とする撮像装置。
7. The color image pickup apparatus according to claim 3 or 4, to connect the signal holding means that is shared for the photoelectric conversion units in the unit cell to the vertical output line, the common circuit from the photoelectric conversion portion An image pickup apparatus, wherein a signal is read out to the signal holding means via a.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載のカラー
撮像装置と、該カラー撮像装置へ光を結像する光学系
と、該カラー撮像装置からの出力信号を処理する信号処
理手段とを有することを特徴とする撮像システム。
8. A color image pickup device according to claim 1 , an optical system for forming an image of light on the color image pickup device, and a signal processing means for processing an output signal from the color image pickup device. An imaging system comprising:
JP20651599A 1999-05-31 1999-07-21 Color imaging device and imaging system Expired - Lifetime JP3501693B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20651599A JP3501693B2 (en) 1999-07-21 1999-07-21 Color imaging device and imaging system
US09/584,198 US6992714B1 (en) 1999-05-31 2000-05-31 Image pickup apparatus having plural pixels arranged two-dimensionally, and selective addition of different pixel color signals to control spatial color arrangement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20651599A JP3501693B2 (en) 1999-07-21 1999-07-21 Color imaging device and imaging system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001036919A JP2001036919A (en) 2001-02-09
JP3501693B2 true JP3501693B2 (en) 2004-03-02

Family

ID=16524651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20651599A Expired - Lifetime JP3501693B2 (en) 1999-05-31 1999-07-21 Color imaging device and imaging system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3501693B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7355641B2 (en) 2003-01-10 2008-04-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid state imaging device reading non-adjacent pixels of the same color
KR100871688B1 (en) * 2004-02-27 2008-12-08 삼성전자주식회사 Solid State Imaging Device and Driving Method Therefor
KR101048122B1 (en) 2005-12-06 2011-07-08 현대자동차주식회사 Friction Coefficient Correction Method in CVT

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001036919A (en) 2001-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101204571B1 (en) Solid-state imaging device, method for driving the same and camera
JP3854729B2 (en) Imaging apparatus and imaging system using the same
JP3697073B2 (en) Imaging apparatus and imaging system using the same
TWI446789B (en) Solid-state image sensing device, analog-digital conversion method of solid-state image sensing device, and electronic apparatus
JP3658278B2 (en) Solid-state imaging device and solid-state imaging system using the same
US6914227B2 (en) Image sensing apparatus capable of outputting image by converting resolution by adding and reading out a plurality of pixels, its control method, and image sensing system
JP4423112B2 (en) Solid-state imaging device and imaging system
US8125553B2 (en) Solid-state imaging device
JP3524391B2 (en) Imaging device and imaging system using the same
JP5895525B2 (en) Image sensor
JP2010141928A (en) Solid-state image pickup device
JP3559714B2 (en) Imaging device and imaging system using the same
JP2005086657A (en) Imaging apparatus
US20090046187A1 (en) Solid-state imaging device
KR100823376B1 (en) Imaging apparatus and imaging system
WO2019146316A1 (en) Imaging device and electronic device
RU2378791C2 (en) Device for image perception and image grabber system
JP3337976B2 (en) Imaging device
JPH11331713A (en) Image-pickup device and image-pickup system using the same
WO2010090167A1 (en) Solid state imaging device
JP3501693B2 (en) Color imaging device and imaging system
JP2000295530A (en) Solid-state image pickup device
JP2020014255A (en) Imaging device and imaging device
JP2018198441A (en) Solid state image sensor and imaging device
JP7156330B2 (en) Imaging element and imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20031202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3501693

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081212

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081212

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091212

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091212

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101212

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121212

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131212

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term