JP5847870B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device.
近年、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、あるいは携帯電話等に搭載される固体撮像装置の開発が活発に行われている。固体撮像装置として、CCD(Charge Coupled Devices)センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサが広く知られている。CCDセンサと比較して、低消費電力、高速読み出しが可能、システムオンチップ化が可能といった特長を備えたCMOSセンサの注目度が高まっている。 In recent years, solid-state imaging devices mounted on digital still cameras, video cameras, mobile phones, and the like have been actively developed. CCD (Charge Coupled Devices) sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensors are widely known as solid-state imaging devices. Compared with a CCD sensor, a CMOS sensor having features such as low power consumption, high-speed reading, and system-on-chip is increasing.
CMOSセンサは、画素毎にフローティングディフュージョンアンプ等による増幅回路を備えている。画素信号を読み出す際は、行方向及び列方向にマトリクス状に配置された画素アレイ部の中のある1行を選択し、その選択された1行に位置する全画素の画素信号を同時に読み出す方式が多く用いられている。 The CMOS sensor includes an amplifier circuit such as a floating diffusion amplifier for each pixel. A method of reading out pixel signals by selecting one row in the pixel array portion arranged in a matrix in the row direction and the column direction, and simultaneously reading out the pixel signals of all the pixels located in the selected one row Is often used.
固体撮像装置の高画素化、高速化への要求は増加し続けており、例えば特許文献1は各列に垂直出力線を複数配置し、同時に複数の行の読み出しを行うことで高速読み出しを実現する。
The demand for higher pixels and higher speeds of solid-state imaging devices continues to increase. For example,
しかしながら、特許文献1に記載の固体撮像装置は、各列に複数の垂直出力線を配置し、同時に複数行の画素信号を読み出すことで高速化を実現するが、各画素にバッファを備えるため光電変換素子の面積が小さくなる。つまり、各画素が所定の開口率を得るためには固体撮像装置の高画素化は困難である。
However, the solid-state imaging device described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、全画素の画素信号を読み出す時間を短縮し、画素の開口率の向上を実現する固体撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that shortens the time for reading out pixel signals of all pixels and improves the aperture ratio of the pixels.
本発明の固体撮像装置は、複数の行と複数の列にマトリクス状に配置され、光電変換素子及びカラーフィルタを有する複数の画素と、複数の画素毎に配置される複数のバッファと、前記画素の各列に複数配置される複数の垂直出力線とを有し、それぞれの前記バッファの入力部は、前記カラーフィルタの色が異なる複数の画素に共通に接続され、前記複数のバッファの出力部は、複数の垂直出力線に交互に接続され、同じ列の異なる行の、同色の複数の前記画素の画素信号は、それぞれ、前記複数のバッファを介して、前記複数の垂直出力線に同時に読み出され、加算されることを特徴とする。 A solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of pixels arranged in a matrix in a plurality of rows and a plurality of columns, each having a photoelectric conversion element and a color filter, a plurality of buffers arranged for each of the plurality of pixels, and the pixels A plurality of vertical output lines arranged in each column, and an input unit of each of the buffers is commonly connected to a plurality of pixels having different colors of the color filter, and an output unit of the plurality of buffers Are alternately connected to a plurality of vertical output lines, and pixel signals of a plurality of pixels of the same color in different rows of the same column are simultaneously read to the plurality of vertical output lines via the plurality of buffers, respectively. And is added .
全画素の画素信号の読み出し時間を短縮し、かつ画素の開口率の向上を実現することができる。 It is possible to shorten the readout time of the pixel signals of all pixels and improve the aperture ratio of the pixels.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウト構成を示す概略図であり、複数の行と複数の列からなる画素アレイ部のうち、任意の隣り合う2列を示し、その2列に位置する8行分の画素を抜粋した図である。図1の画素レイアウト構成では、固体撮像装置は、画素3と、行方向に隣り合う2画素に共有に接続されるバッファ2と、列毎に2本の垂直出力線1を備える。2本の垂直出力線1は、バッファ2と行方向に交互に接続される。垂直出力線1は、垂直出力線x10,y11,x12,y13を有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a pixel layout configuration of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, in which two adjacent columns are arranged in a pixel array unit including a plurality of rows and a plurality of columns. It is a figure which extracted and showed the pixel for 8 rows located in the 2 columns. In the pixel layout configuration of FIG. 1, the solid-state imaging device includes a
固体撮像装置は、図10(A)及び(B)の光電変換素子80とカラーフィルタ82と複数のトランジスタとを有する画素3が複数の行と複数の列にマトリクス状に配置された画素アレイ部を有する。また、固体撮像装置は、複数の画素3毎に配置されるバッファ2と、列毎に複数配置される垂直出力線1とを有する。バッファ2の入力部は複数の画素3に共通に接続され、垂直出力線1は複数のバッファ2の出力部に行方向に交互に接続される。
The solid-state imaging device includes a pixel array unit in which
図2は、図1のレイアウトの画素構成をベイヤー配列の固体撮像装置に適用した場合の画素信号の読み出し方法を示す図である。図2は画素アレイ部のうち、任意の隣り合う2列を示し、その2列に位置する画素を0行目から7行目まで抜粋した図である。この隣り合う2列をm列、m+1列とし、列毎の垂直出力線2本をそれぞれ垂直出力線x、垂直出力線yとする。図2で、赤色のカラーフィルタの画素は例えばR1、緑色のカラーフィルタの画素は例えばG11、青色のカラーフィルタの画素は例えばB1で示している。 FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel signal reading method when the pixel configuration of the layout of FIG. 1 is applied to a Bayer array solid-state imaging device. FIG. 2 shows two adjacent columns in the pixel array section, and is a diagram in which pixels located in the two columns are extracted from the 0th row to the 7th row. The two adjacent columns are m and m + 1, and the two vertical output lines for each column are a vertical output line x and a vertical output line y, respectively. In FIG. 2, the pixel of the red color filter is indicated by, for example, R1, the pixel of the green color filter is indicated by, for example, G11, and the pixel of the blue color filter is indicated by, for example, B1.
図2では、まず0行目と2行目に位置する画素の信号を読み出す。画素信号は、それぞれ異なるバッファ2を介して垂直出力線に出力される。このとき、m列目の垂直出力線x10には、画素R1の画素信号が、m列目の垂直出力線y11には画素R2の画素信号が、m+1列目の垂直出力線x12には画素G12の画素信号が、m+1列目の垂直出力線y13には画素G22の画素信号がそれぞれ出力される。
In FIG. 2, first, signals of pixels located in the 0th and 2nd rows are read out. The pixel signal is output to the vertical output line via
次に、1行目と3行目に位置する画素の信号を読み出す。このときm列目の垂直出力線x10には、画素G11の画素信号が、m列目の垂直出力線y11には画素G21の画素信号が、m+1列目の垂直出力線x12には画素B1の画素信号が、m+1列目の垂直出力線y13には画素B2の画素信号がそれぞれ出力される。 Next, the signals of the pixels located in the first and third rows are read out. At this time, the pixel signal of the pixel G11 is output to the m-th column vertical output line x10, the pixel signal of the pixel G21 is output to the m-th column vertical output line y11, and the pixel B1 is output to the m + 1-th column vertical output line x12. The pixel signal is output to the vertical output line y13 of the (m + 1) th column, and the pixel signal of the pixel B2 is output.
次に、4行目と6行目に位置する画素の信号を読み出す。このときm列目の垂直出力線x10には、画素R3の画素信号が、m列目の垂直出力線y11には画素R4の画素信号が、m+1列目の垂直出力線x12には画素G32の画素信号が、m+1列目の垂直出力線y13には画素G42の画素信号がそれぞれ出力される。 Next, the signals of the pixels located in the fourth and sixth rows are read out. At this time, the pixel signal of the pixel R3 is output to the m-th column vertical output line x10, the pixel signal of the pixel R4 is output to the m-th column vertical output line y11, and the pixel G32 is output to the m + 1-th column vertical output line x12. The pixel signal is output from the pixel G42 to the (m + 1) th column vertical output line y13.
次に、5行目と7行目に位置する画素の信号を読み出す。このときm列目の垂直出力線x10には、画素G31の画素信号が、m列目の垂直出力線y11には画素G41の画素信号が、m+1列目の垂直出力線x12には画素B3の画素信号が、m+1列目の垂直出力線y13には画素B4の画素信号がそれぞれ出力される。 Next, the signals of the pixels located in the fifth and seventh rows are read out. At this time, the pixel signal of the pixel G31 is output to the m-th column vertical output line x10, the pixel signal of the pixel G41 is output to the m-th column vertical output line y11, and the pixel B3 is output to the m + 1-th column vertical output line x12. The pixel signal is output from the pixel B4 to the vertical output line y13 in the (m + 1) th column.
図3は、読み出し行に対する画素信号の出力関係をまとめた表であり、読み出し行に対してそれぞれの垂直出力線にどの画素信号が出力されるかを示した表である。このように本実施形態では1行おきの行に位置する画素の画素データは異なるバッファ2を介して同時に異なる垂直出力線に読み出され、読み出し行を順次シフトしていき画素アレイ部の最後の行まで読み出しを行う。
FIG. 3 is a table summarizing the output relationship of the pixel signals with respect to the readout row, and is a table showing which pixel signals are output to the respective vertical output lines for the readout row. As described above, in this embodiment, pixel data of pixels located in every other row are simultaneously read out to different vertical output lines via
図4は、本実施形態の0行目から7行目までの各行に位置する画素の露光期間の遷移を示す図である。8行目以降の画素については省略する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a transition of exposure periods of pixels located in each row from the 0th row to the 7th row according to the present embodiment. The pixels in the eighth and subsequent rows are omitted.
以上のように、垂直出力線を2本にすることで同時に読み出せる行が2行となり、垂直出力線が1本の場合と比較して、全画素のデータを読み出す時間が1/2になる。さらにバッファ2を行方向に2画素共通にすることで、画素毎にバッファ2を設ける場合と比較して高開口率化が望め、高画素化が期待できる。また、図3に示したように列毎の垂直出力線x、yの2本に同時に出力される信号が行方向に一番近い同色であるため、同色の垂直画素加算が容易である。
As described above, by using two vertical output lines, two rows can be read simultaneously, and the time for reading out data of all pixels is halved compared to the case where there is one vertical output line. . Further, by making the
なお、図2において画素の読み出し行を選択する行選択線と、各列の垂直出力線x、yに接続される列読み出し回路は省略している。 In FIG. 2, a row selection line for selecting a pixel readout row and a column readout circuit connected to the vertical output lines x and y of each column are omitted.
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の読み出し方法を示す図であり、第1の実施形態と同じくベイヤー配列の画素構成の固体撮像装置の別の読み出し方法を示す。本実施形態では、画素アレイ部のうち0行目は読み出しを行わず、まず1行目と2行目に位置する画素の信号を読み出す。1、2行目に位置する画素の信号をそれぞれ異なるバッファ2を介して垂直出力線に出力する。このとき、m列目の垂直出力線x10には、画素G11の画素信号が、m列目の垂直出力線y11には画素R2の画素信号が、m+1列目の垂直出力線x12には画素B1の画素信号が、m+1列目の垂直出力線y13には画素G22の画素信号がそれぞれ出力される。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating a readout method of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention, and illustrates another readout method of the solid-state imaging device having the pixel configuration in the Bayer array as in the first embodiment. In this embodiment, the 0th row of the pixel array unit is not read, but first, signals of pixels located in the 1st and 2nd rows are read. The signals of the pixels located in the first and second rows are output to the vertical output line via
次に、3行目と4行目に位置する画素の信号を読み出す。このときm列目の垂直出力線x10には、画素R3の画素信号が、m列目の垂直出力線y11には画素G21の画素信号が、m+1列目の垂直出力線x12には画素G32の画素信号が、m+1列目の垂直出力線y13には画素B2の画素信号がそれぞれ出力される。 Next, signals of pixels located in the third and fourth rows are read out. At this time, the pixel signal of the pixel R3 is output to the m-th column vertical output line x10, the pixel signal of the pixel G21 is output to the m-th column vertical output line y11, and the pixel G32 is output to the m + 1-th column vertical output line x12. The pixel signal is output to the vertical output line y13 of the (m + 1) th column, and the pixel signal of the pixel B2 is output.
次に、5行目と6行目に位置する画素の信号を読み出す。このときm列目の垂直出力線x10には、画素G31の画素信号が、m列目の垂直出力線y11には画素R4の画素信号が、m+1列目の垂直出力線x12には画素B3の画素信号が、m+1列目の垂直出力線y13には画素G42の画素信号がそれぞれ出力される。 Next, the signals of the pixels located in the fifth and sixth rows are read out. At this time, the pixel signal of the pixel G31 is output to the m-th column vertical output line x10, the pixel signal of the pixel R4 is output to the m-th column vertical output line y11, and the pixel B3 is output to the m + 1-th column vertical output line x12. The pixel signal is output from the pixel G42 to the (m + 1) th column vertical output line y13.
図6は、読み出し行に対する画素信号の出力関係をまとめた表であり、読み出し行に対してそれぞれの垂直出力線にどの画素信号が出力されるかを示した表である。なお、7行目以降に位置する画素の信号の出力に関しては省略している。 FIG. 6 is a table summarizing the output relationship of the pixel signals with respect to the readout row, and is a table showing which pixel signal is output to each vertical output line for the readout row. Note that the output of the signals of pixels located in the seventh and subsequent rows is omitted.
このように、本実施形態では行方向に隣り合い、かつバッファ2が異なる2行に位置する画素の第1の組みの画素信号は異なるバッファ2を介して異なる垂直出力線に同時に読み出される。バッファ2が共通の2行に位置する画素の第2の組みの画素信号は同じバッファ2を介して同じ垂直出力線に異なるタイミングで読み出される。読み出し行の2行を順次シフトしていき、全画素分の画素信号を読み出す。行方向に隣り合う2行を選択するため各行に位置する画素の露光期間は図7のようになる。
Thus, in the present embodiment, the first set of pixel signals of pixels located in two rows adjacent in the row direction and having
本実施形態を用いることで、読み出し期間の短縮と高画素化が望めることに加えて、図7に示すように露光期間は行順に遷移させることができる。さらにベイヤー配列を構成する4画素を同時に読み出すことができる。よって撮像装置の制御と画像処理が容易になる。本実施形態では、0行目に位置する画素の信号を読まない読み出し方法を示したが、それに限らない。初めに0行目に位置する画素の信号だけを読み出してもよい。 By using this embodiment, in addition to shortening the readout period and increasing the number of pixels, the exposure period can be changed in the row order as shown in FIG. Furthermore, the four pixels constituting the Bayer array can be read out simultaneously. Therefore, control of the imaging device and image processing are facilitated. In the present embodiment, the reading method in which the signal of the pixel located in the 0th row is not read is shown, but the present invention is not limited to this. First, only the signal of the pixel located in the 0th row may be read out.
なお、図5において画素の読み出し行を選択する行選択線と、各列の垂直出力線x、yに接続される列読み出し回路は省略している。 In FIG. 5, a row selection line for selecting a pixel readout row and a column readout circuit connected to the vertical output lines x and y of each column are omitted.
(第3の実施形態)
図8(A)及び(B)は、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の読み出し方法を示す図である。図8(A)及び(B)は、列毎に切替スイッチを有する構成例を示す図である。図8(A)は奇数番目に読み出す際の列読み出し回路と垂直出力線の接続を示した図であり、図8(B)は偶数番目に読み出す際の列読み出し回路と垂直出力線の接続を示した図である。図5と同じ部品、動作の説明は割愛する。
(Third embodiment)
8A and 8B are diagrams illustrating a readout method of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. 8A and 8B are diagrams illustrating a configuration example having a changeover switch for each column. FIG. 8A is a diagram showing the connection between the column readout circuit and the vertical output line when reading odd numbers, and FIG. 8B shows the connection between the column readout circuit and the vertical output line when reading even numbers. FIG. The description of the same parts and operations as those in FIG. 5 is omitted.
図8(A)及び(B)では列毎の列読み出し回路を列読み出し回路x、yとする。m列目とm+1列目の列読み出し回路x60,y61,x62,y63とm列目とm+1列目の垂直出力線x10、y11、x12、y13の間にスイッチング素子64が配置される構成となっている。例えば、列読み出し回路x60はm列目の垂直出力線x10,y11のうちどちらかと選択的に接続する。
8A and 8B, column readout circuits for each column are designated as column readout circuits x and y. The switching
読み出し動作は以下の通りである。まず、1行目と2行目に位置する画素の信号を読み出す。このときm列目の列読み出し回路x60はm列目の垂直出力線y11にスイッチング素子64を介して接続され、m列目の列読み出し回路y61はm列目の垂直出力線x10にスイッチング素子64を介して接続される。m+1列目の列読み出し回路x62はm+1列目の垂直出力線y13にスイッチング素子64を介して接続され、m+1列目の列読み出し回路y63はm+1列目の垂直出力線x12にスイッチング素子64を介して接続される。各列の垂直出力線x10、y11、x12、y13と列読み出し回路x60、y61、x62、y63の接続関係は図8(A)のようになる。
The read operation is as follows. First, signals of pixels located in the first and second rows are read out. At this time, the column readout circuit x60 of the mth column is connected to the vertical output line y11 of the mth column via the switching
次に、3行目と4行目に位置する画素の信号を読み出す。このときm列目の列読み出し回路x60はスイッチング素子64を介して垂直出力線x10に接続され、m列目の列読み出し回路y61はスイッチング素子64を介してm列目の垂直出力線y11に接続される。m+1列目の列読み出し回路x62はスイッチング素子64を介して垂直出力線x12に接続され、m+1列目の列読み出し回路y63はスイッチング素子64を介して垂直出力線y13に接続される。各列の垂直出力線x10、y11、x12、y13と列読み出し回路x60、y61、x62、y63の接続関係は図8(B)のようになる。
Next, signals of pixels located in the third and fourth rows are read out. At this time, the column readout circuit x60 of the mth column is connected to the vertical output line x10 via the switching
次に、5行目と6行目に位置する画素の信号を読み出す。このときm列目の列読み出し回路x60はスイッチング素子64を介して垂直出力線y11に接続され、m列目の列読み出し回路y61はスイッチング素子64を介してm列目の垂直出力線x10に接続される。m+1列目の列読み出し回路x62はスイッチング素子64を介して垂直出力線y13に接続され、m+1列目の列読み出し回路y63はスイッチング素子64を介して垂直出力線x12に接続される。各列の垂直出力線x10、y11、x12、y13と列読み出し回路x60、y61、x62、y63の接続関係は図8(A)のようになる。
Next, the signals of the pixels located in the fifth and sixth rows are read out. At this time, the column readout circuit x60 of the mth column is connected to the vertical output line y11 via the switching
以上説明したように、本実施形態の画素信号の読み出し方法は、行方向に隣り合い、かつ2画素共有のバッファ2が異なる2行を選択し、その選択された行に位置する画素の信号を読み出す。さらに、スイッチング素子64により読み出す順番が奇数の時と偶数の時とで各列の垂直出力線x10、y11、x12、y13と列読み出し回路x60、y61、x62、y63の接続を切り換える。つまり画素信号を読み出す行が遷移する度に各列毎の垂直出力線と列読み出し回路の接続関係は、図8(A)の接続関係と図8(B)の接続関係を交互に繰り返す。各行に位置する画素の露光期間は行方向に隣り合う2行に位置する画素の信号を同時に読み出すため第2の実施形態と同様に、図7のようになる。
As described above, the pixel signal readout method of this embodiment selects two rows that are adjacent to each other in the row direction and have different two-pixel shared
図9は、読み出し行に対する画素信号の出力関係をまとめた表であり、読み出し行に対してそれぞれの列読み出し回路にどの画素信号が入力されるかを示した表である。なお、7行目以降に位置する画素の信号の出力に関しては省略している。 FIG. 9 is a table summarizing the output relationship of the pixel signals with respect to the readout row, and is a table showing which pixel signal is input to each column readout circuit for the readout row. Note that the output of the signals of pixels located in the seventh and subsequent rows is omitted.
本実施形態を適用すれば、全画素の信号を読み出す期間の短縮を実現し、高画素化に適応しやすい構成となる。さらにベイヤー配列を構成する4画素の信号を同時に読み出すことができ、各行に位置する露光期間も行順に遷移させることができる。図9に示したようにそれぞれの列読み出し回路には、カラーフィルタが同じである画素の信号が入力されるため、同色画素信号の垂直画素加算が容易になる。 When this embodiment is applied, the period for reading out the signals of all the pixels can be shortened, and the configuration can easily be adapted to increase in the number of pixels. Furthermore, the signals of the four pixels constituting the Bayer array can be read out simultaneously, and the exposure period located in each row can also be changed in the row order. As shown in FIG. 9, since the pixel signals having the same color filter are input to the column readout circuits, vertical pixel addition of the same color pixel signals is facilitated.
なお、図8の例では列読み出し回路x60,y61,x62,y63とスイッチング素子64を画素領域から上下に分けた構成としているが、それに限らない。例えば、下側にのみ列読み出し回路x60,y61,x62,y63とスイッチング素子64を配置する構成であってもよい。なお、図8において画素の読み出し行を選択する行選択線は省略している。
In the example of FIG. 8, the column readout circuits x60, y61, x62, y63 and the switching
上記の各実施形態において、垂直出力線を該当列の両脇に配置しているが、本発明はそれに限らない。列の片側に該当する複数の垂直出力線を配置する構成であってもよい。例えば、m列目の垂直出力線x10と垂直出力線y11を両方とも画素の左側に配置する構成でもよい。 In each of the above embodiments, the vertical output lines are arranged on both sides of the corresponding column, but the present invention is not limited to this. A configuration may be employed in which a plurality of vertical output lines corresponding to one side of the column are arranged. For example, the m-th column vertical output line x10 and the vertical output line y11 may both be arranged on the left side of the pixel.
上記の各実施形態において、読み出し行を画素アレイ部の最初の行から最後の行まで順次シフトしていく読み出し方法としたが、本発明はそれに限定されない。例えば、必要な行のみを選択して読み出していく方法でも良い。 In each of the embodiments described above, the readout method is such that the readout rows are sequentially shifted from the first row to the last row of the pixel array unit, but the present invention is not limited to this. For example, a method of selecting and reading out only necessary rows may be used.
上記の各実施形態において、垂直出力線を列毎に2本ずつ配置した画素レイアウト構成で説明したが、本発明はそれに限らない。例えば列毎の垂直出力線は3本でも良いし、4本以上でもよい。各列毎の列読み出し回路の個数は垂直出力線の本数と同等であることが望ましい。 In each of the above embodiments, the pixel layout configuration in which two vertical output lines are arranged for each column has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the number of vertical output lines for each column may be three, or four or more. The number of column readout circuits for each column is preferably equal to the number of vertical output lines.
上記の各実施形態において、2画素に1個の共有バッファとしたが、本発明はそれに限らない。例えば4画素に1個の共有バッファでも良いし、また、それ以上の画素数でバッファを共有しても良い。 In each of the embodiments described above, one shared buffer is provided for every two pixels, but the present invention is not limited to this. For example, one shared buffer may be used for every four pixels, or the buffer may be shared with a larger number of pixels.
上記の各実施形態において、共有バッファの位置を列によらず行方向に同じ位置に配置しているが、本発明はそれに限定されない。例えば、列毎に共有バッファの行方向の位置を変えてもよい。 In each of the embodiments described above, the position of the shared buffer is arranged at the same position in the row direction regardless of the column, but the present invention is not limited to this. For example, the position in the row direction of the shared buffer may be changed for each column.
上記の各実施形態において、共有バッファに接続される画素を行方向に隣り合う画素としたが、それに限定されない。例えば、行方向に隣り合う2画素と列方向に隣り合う2画素の計4画素でバッファを共有してもよい。 In each of the above embodiments, the pixels connected to the shared buffer are pixels adjacent in the row direction, but the present invention is not limited to this. For example, the buffer may be shared by a total of four pixels, two pixels adjacent in the row direction and two pixels adjacent in the column direction.
図10(A)は表面照射型固体撮像装置の画素の断面構造を示した図であり、図10(B)は裏面照射型固体撮像装置の画素の断面構造を示した図である。図10(A)及び(B)の固体撮像装置の画素は、基板83に形成される光電変換素子80、基板83の表面に形成される回路及び配線層81を備える。図10(A)の表面照射型固体撮像装置では、カラーフィルタ82を基板表面側の回路及び配線層81の上面に形成し、基板表面側より受光する。図10(B)の裏面照射型固体撮像措置では、カラーフィルタ82を基板83の裏面に形成し、基板裏面側より受光する。
FIG. 10A is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a pixel of a front-illuminated solid-state imaging device, and FIG. 10B is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a pixel of the back-illuminated solid-state imaging device. 10A and 10B includes a
図10(A)に示した表面照射型固体撮像装置と図10(B)に示した裏面照射型固体撮像装置において、第1〜第3の実施形態を適用すれば画素に接続されるバッファが複数の画素と共有にできるため、画素回路の面積縮小が望める。よって、第1〜第3の実施形態は表面照射型固体撮像装置と裏面照射型固体撮像装置の両方において適用可能である。 In the front-illuminated solid-state imaging device shown in FIG. 10A and the back-illuminated solid-state imaging device shown in FIG. 10B, if the first to third embodiments are applied, a buffer connected to the pixel is provided. Since it can be shared with a plurality of pixels, the area of the pixel circuit can be reduced. Therefore, the first to third embodiments can be applied to both the front-illuminated solid-state imaging device and the back-illuminated solid-state imaging device.
第1〜第3の実施形態の固体撮像装置によれば、全画素の画素信号の読み出し時間を短縮し、かつ画素の開口率の向上を実現することができる。 According to the solid-state imaging devices of the first to third embodiments, it is possible to shorten the readout time of pixel signals of all pixels and improve the aperture ratio of the pixels.
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
1 垂直出力線、2 バッファ、3 画素 1 Vertical output line, 2 buffers, 3 pixels
Claims (4)
複数の画素毎に配置される複数のバッファと、
前記画素の各列に複数配置される複数の垂直出力線とを有し、
それぞれの前記バッファの入力部は、前記カラーフィルタの色が異なる複数の画素に共通に接続され、
前記複数のバッファの出力部は、複数の垂直出力線に交互に接続され、
同じ列の異なる行の、同色の複数の前記画素の画素信号は、それぞれ、前記複数のバッファを介して、前記複数の垂直出力線に同時に読み出され、加算されることを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of pixels arranged in a matrix in a plurality of rows and columns, and having photoelectric conversion elements and color filters;
A plurality of buffers arranged for each of a plurality of pixels;
And a plurality of vertical output lines are more arranged in each column of the pixels,
The input unit of each of the buffers is commonly connected to a plurality of pixels having different colors of the color filter,
The output portions of the plurality of buffers are alternately connected to a plurality of vertical output lines ,
Solid-state imaging , wherein pixel signals of a plurality of pixels of the same color in different rows of the same column are simultaneously read and added to the plurality of vertical output lines via the plurality of buffers, respectively. apparatus.
行方向に隣り合う画素の第2の組みの信号は、同じ前記バッファを介して同じ垂直出力線に異なるタイミングで出力されることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 A first set of signals of pixels adjacent in the row direction is simultaneously output to a plurality of vertical output lines via different buffers.
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein signals of the second set of pixels adjacent in the row direction are output to the same vertical output line through the same buffer at different timings.
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