JPH01208974A - Mos型固体撮像装置 - Google Patents

Mos型固体撮像装置

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JPH01208974A
JPH01208974A JP63033784A JP3378488A JPH01208974A JP H01208974 A JPH01208974 A JP H01208974A JP 63033784 A JP63033784 A JP 63033784A JP 3378488 A JP3378488 A JP 3378488A JP H01208974 A JPH01208974 A JP H01208974A
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JP
Japan
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signal
horizontal
line
amplifier
vertical
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JP63033784A
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English (en)
Inventor
Masaharu Hamazaki
浜崎 正治
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Mo5t−ランジスタを使用したMUS型固
体撮像装置に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、マトリクス状に水平方向にn(llJ、垂直
方向にm(llJ(n、mは2以上の整数)配列された
受光素子と、之等受光素子の夫々に接続されたn x 
rn個の第1のスイッチング素子と、この第1のスイッ
チング素子の制御端子が接続されたm本の水平ゲート線
と、第1のスイッチング素子の夫々に接続されたn×m
個の第2のスイッチング素子と、この第2のスイッチン
グ素子の制御端子が接続されたn本の垂直ゲート線と、
第2のスイッチング素子に接続されたm本の信号出力線
と、水qiゲート線の夫々が11−制御端子に接続され
信号出力線に得られる信号を読出すm個の第3のスイッ
チング素子とを設け、この第3のスイッチング素子から
読出された信号を出力端子に4<MOS型固体撮像装置
において、第3のスイッチング素子から読出された信号
を、加速転送回路を介してフローティングディフュージ
ョンアンプに供給し、このフローティングディフュージ
ョンアンプより信号を読出す様にしたことにより、ノイ
ズを減らした良好な撮像信号が得られ、高感度な撮像が
できる様にしたものである。
〔従来の技術〕
従来、MOS型固体撮像装置として第2図に示す如きも
のがあった。この撮像装置は、垂直読出形式と称される
もので、図中(lil)、  ■」2)・・・・(1m
n)は夫々受光素子としてのフォトダイオードを示し、
この複数個のフォトダイオード(11t) 、  (1
12) ” (ltn)  (12z)  (122)
・・・・(l an)が所定の基板上に〔n個(水平方
向)〕x (m個(垂直方向))マトリクス状に配置し
てあり、1個のフォトダイオードで撮像信号の1画素を
構成する。この夫々のフォトダイオード(lzt)〜(
1mn)のアノード側は接地してあり、カソード側はM
OSトランジスタ(2tt) 、  (212)・・・
・(2mn)のドレインに接続しである。この複数のM
OSIランジスタ(2u) 〜(2+wn)は、各フォ
トダイオード(111)〜(I IIIn)毎に設けて
あり、垂直走査回路(3)から導出された水平ライン毎
の水平ゲート線Ht + H2・・・・Hmが、このM
OSトランジスタ(2tt) 〜(2mn)のゲートに
接続しである。即ち、第1列目の水平ゲート線H1が第
1水平ラインのMOSトランジスタ(2tt)。
(212)・・・・(2tn )のゲートに接続してあ
り、第2列目の水平ゲート線H2が第2水平ラインのM
OSI−ランジスタ(221) 、  (222) ”
 (2−n)のゲートに接続してあり、以下同様にして
第m列1」の水平ゲート線HIlが第1垂直ラインのM
OSトランジスタ(2*t) 、  (2I112) 
” (2mn)のゲートに接続しである。
そして、各MOSトランジスタ(2xt) 〜(2mn
)のソースは垂直信号線S 1+ S2・・・・Snに
接続しである。即ち、第1垂直ラインのMOSトランジ
スタ(21t) 、  (221)・・・・(2*t)
のソースが第1行目の垂直信号線S1に共通に接続して
あり、第2垂直ラインのMOSI−ランジスタ(212
)。
(222)・・・・(2112)のソースが第2行目の
垂直信号線S2に共通に接続してあり、以下同様にして
第n垂直ラインのMO5I−ランジスタ(2o+)。
(2211)・・・・(2an)のソースが第n行目の
垂直信号線Snに共通に接続しである。
ぞして、垂直信号線SL、S2・・・・Snの一端が、
夫々垂直ライン毎のスイッチとしてのMOSトランジス
タ(51)、(52)・・・・(5n)のドレインに接
続してあり、水平走査回路(4)から導出された垂直ラ
イン毎の垂直ゲート線がこのMOSトランジスタ(51
) 、(52)” (5n)のゲートに接続しである。
そして、このMOSトランジスタ(51)、(52)・
・・・(5n)のソースが信号出力線(6)に共通に接
続してあり、この信号出力線(6)の一端が信号増幅器
(7)の入力側に接続しである。この信号増幅器(7)
は、入力端と出力側とを抵抗器(8)により接続してあ
り、この信号増幅器(7)の出力側を撮像信号出力端子
(9)に接続しである。
この様にしであることで、撮像を行う際には、まず垂直
走査回路(3)から各水平ゲート線H1〜Hmに1g!
直走直走間を1周期として順にゲート信号を供給して、
MOSトランジスタ(2tt) 〜(2mn)を各水平
ライン毎に順にオンさせ、MOSI−ランジスタ(51
)〜(5n)に各水平ラインのホトダイオード(1!t
)〜(1mn)が受光により蓄えた信号m荷を順に供給
させる。そして、水平走査回路(4)から1水平走査期
間を1周期として順にゲート信号を出力してMOSトラ
ンジスタ(51)〜(5n)を順にオンさせ、各水平ラ
インの各画素の信号電荷を順に信号増幅器(7)を介し
て出力端子(9)に供給する。このため、l水平走査期
間毎に1水平ラインずれた信号が順に出力端子(9)に
得られ、1垂直走査期間で全ての水平ラインの画素の信
号電荷が順に出力端子(9)から撮像信号として出力さ
れる。そして、後段の回路でこの信号型イー■に応じた
撮像信号を所定の映像信号に変換する。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、この第2図例の撮像装置は、出力端子(9)
に得られる撮像信号に含まれるノイズが多い不都合があ
った。この場合に発生するノイズは、各垂直信号線S 
t + S2・・・・Snの浮遊容量(10)及び信号
出力線(6)の浮遊容量<11)の影響によるものと、
信号増幅器(7)による増幅時に発生するものが大部分
を占めている。
このノイズを低減させるために、例えば第3図に示す如
き加速転送形式と称されるMOS型の撮像装置が提案さ
れている。この撮像装置は、各垂直信号線St 、S2
・・・・Snをインバータ回路(12)とMOS)ラン
ジスタ(13) とよりなる加速転送回路に接続する。
即ち、各垂直信号線S1+S2・・・・Snの一端を、
夫々インバータ回路(12)の入力端とMOSトランジ
スタ(13)のドレインとに接続し、このインバータ回
路(12)の出力側をMOS)ランジスタ(13)のゲ
ートに接続する。
そして、この各垂直ライン毎のMOSトランジスタ(1
3)のソースを電荷結合素子(以下CCUと称する) 
 (i4)に順に接続し、このCCD(14)の出力側
を出力端子(9)に接続する如くしである。
その他は、第2図例の撮像装置と同様に構成する。
この様にしであることで、インパーク回路(12)とM
OSI−ランジスタ(13)とよりなる加速転送回路が
あることで、各垂直信号線Sl、S2・・・・Snの浮
遊容M(10)をCvとすると、この容量減少する。但
し、Gはインバータ回路(12)のゲインである。この
様に垂直信号線81〜Snの浮遊容量(10)が実質的
に減少することで、出力端子(9)に得られる撮像信号
のノイズが減少する。
ところが、この第3図例の撮像装置の場合には、水平方
向の画素数(フォトダイオードの数)だけインバータ回
路(12)を必要とする不都合があった。即ち、一般に
水平方向の画素数は300〜?00程度であるため、イ
ンバータ回路(12)が300〜700個程度必要で、
構成が複雑化すると共にインバータ回路(12)の駆動
用電縣としてそれだけ大電力のものを必要とし、撮像装
置の消費電力が大きくなってしまう不都合があった。
また、別の構成として第4図に示す如き横転送形式と称
されるMOS型の撮像装置が提案されている。この撮像
装置は、各フォトダイオード(111)〜(1mn)の
カソード側が、各フォトダイオード、(1st)〜(1
mn)毎に設けられた垂直スイッチとしての第1群のM
OS)ランジスタ(2111) 。
(2112)・・・・(21情n)のドレインに接続し
である。
そして、垂直走査回路(3)から導出された水平ライン
毎の水平ゲート線H1,H2・・・・Hmが、この第1
群のMOS)ランジスタ(2ht ) 〜(21情n)
のゲートに接続しである。そして、第1群の夫々のMO
Sトランジスタ(21xt) 、  (2112)・・
・・(21情n)のソースが、夫々水平スイッチとして
の第2群のMOS)ランジスタ(22tt ) 、  
(2212)・・・・(22+n)のドレインに接続し
てあり、水平走査器VjI(41から導出された垂直ラ
イン毎の垂直ゲート線v1.■2・・・・vnが、この
m2B10)MOSトランジスタ(22rt)〜(22
情n)のゲートに接続しである。そして、この各第2群
のMOSトランジスタ(2211)〜(22情n)のソ
ースを水平ライン毎に水平信号線T1.’1’2・・・
・’l’ mに接続し、各水平信号線’l’1. ′r
2・・・・′1゛mの一端が出力スイッチとしての水平
ライン毎に設けられた第3群の夫々のMOS)ランジス
タ(23t ) 、  (232)・・・・(23m)
に接続しである。また、各水平ゲート線H1,H2・・
・・Hmがこの第3群のMOSI−ランジスタ(231
) 、  (232)・・・・(23+m)に接続して
あり、この第3i¥のMOS)ランジスタ(231)。
(232)・・・・(23ts)のソースがfd号出出
力線6)に共通に接続してあり、この信号出力線(6)
の一端が信号増幅器(7)の入力側に接続しである。こ
の信号増幅器(7)は、電流増幅を行うもので、入力端
と出力側とを低抗器(8)により接続してあり、この信
号増幅器(7)の出力側を出力端子(9)に接続しであ
る。
そしてtm像を行う際には、垂直走査回路(3)から各
水平ゲート線H1〜Hmに1垂直走査期間を1周期とし
て順にゲート信号を供給すると共に、水平走査回路(4
)から各垂直ゲート線■1〜Vnに1水平走査期間を1
周期として順にゲート信号を供給する。この様にするこ
とで、垂直スイッチとしての第1群のMOSトランジス
タ(2111) 〜(21mn)が1垂直走査期間を1
周期として各水平ライン毎に順にオンになると共に、水
平スイッチとしての第2群のMOSトランジスタ(22
11) 〜(22+nn)が1水平走査期間を1周期と
して各画素毎に順にオンになる。このため、ホトダイオ
ード(11t)  ・〜(l mn)が受光により蓄え
た信号電荷が、各水平ラインの出力スイッチとしての第
3群のMOSトランジスタ(23s)〜(23n+)に
所定の水平走査期間にli!ti素毎に順番に供給され
る様になる。そして、この第3群の各MOSI−ランジ
スタ(23z )〜(23m)から信号出力線(6)及
び信号増幅器(7)を介して出力端子(9)に、■垂直
走査期間で全ての水平ラインの画素の信号電荷が撮像信
号として出力される。
この第4図例の場合には、出力端子(9)に得られる撮
像信号に含まれるノイズは、上述の第2図例及び第3図
例のものよりは少ないが、各水平13号線′F1〜l’
 mの浮遊容量(26)と信号出力線(6)のfメ遊容
jd(11)の影響により依然として発生していると共
に信号増幅器(7)でも発生していた。また、iJt号
増号器幅器)は電流増幅を行うものであるため、フォト
ダイオード(lu)〜(1mn)等の受光部を構成する
基板上にこの信号増幅器(7)を組込むことは出来ず、
別部品としなければならない不都合があった。
本発明は斯る点に鑑み、f!inlな構成で撮像信号の
ノイズを低減したMO5型固体撮像装置を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のMOS型固体撮像装置は、例えば第1図に示す
如く、マトリクス状に水平方向にn個。
垂直方向にm個配列された受光素子(11t)。
(112) ” (IIIIn)と、この受光素子(1
1t)。
(112)・・・・(ITlln)の夫々に接続された
n×m個の第1のスイッチング素子(211t) 、 
 (2112)・・・・(21s+n)と、この第1の
スイッチング素子(2111) 、  (2112)・
・・・(21mn)の制御品1子が接続されたn本の水
平ゲート線H1、H2・・・・Hmと、第1のスイッチ
ング素子(211t) 、  (2112)・・・・(
21mn)の夫々に接続されたn×m個の第2のスイッ
チング素子(221t) 、  (2212) ・・・
・(22n+n)と、この第2のスイッチング素子(2
211) 、  (2212)・・・・(22mn)の
制御端子が接続されたn本の垂直ゲート線Vr 、V2
・・・・Vnと、第2のスイッチング素子(22u )
 、  (2212)・・・・(22mn)に接続され
たn本の信号出力線T1.T2・・・・1゛mと、水平
ゲート線H1,H2・・・・Hmの夫々が制御端子に接
続され信号出力線’r1.’r2・・・・”I’ mに
得られる信号を読出すm個の第3のスイッチング素子(
231) 、  (232)・・・・(23m)とを設
け、この第3のスイッチング素子(231) 、  (
232)・・・・(23m)から読出された信号を出力
端子(9)に導<MO5型固体撮像装置において、第3
のスイッチング素子(231) 、  (232)・・
・・(231m)から読出された信号を、インバータ回
路(31)とスイッチング素子(32)とよりなる加速
転送回路を介してフローティングディフュージョンアン
プ(36)に供給し、このフローティングディフュージ
ョンアンプ(36)より信号を読出す様にしたものであ
る。
〔作用〕
本発明に依ると、加速転送回路によりこの撮像装置の信
号線′l゛1〜゛rm及び(6)の浮遊容)Rの等価容
量が低下し、ノイズの少ない良好な撮像信号が出力され
、商感度な撮像ができる。また、フローティングディフ
ュージョンアンプ(36)により出力信号の電流−電圧
変換を行うので、出力段での信号増幅が電圧増幅器で行
え、この増幅器を受光部と同一基板上に組込むことが可
能になる。
〔実施例」 以下、本発明のMOS型固体撮像撮像装置の−実施例を
、第1図を参照して説明しよう。この第1図において、
第2図〜第4図に対応する部分には同一符号を付し、そ
の詳細説明は省略する。
本例の撮像装置は第4図例と同様の横転送形式のMOS
型撮像装置である。即ち、垂直走査回路(3)及び水平
走査回路(4)の制御により、各フォトダイオード(1
11)〜(l mn)が受光して蓄えた各画素毎の信号
電荷が、垂直スイッチとしての第1群のMO5+−ラン
ジスタ(2111)〜(21闘)及び水平スイッチとし
ての第2群のMOSI−ランジスタ(2211) 〜(
22+*n)を介して、対応した水平ラインの出力スイ
ッチとしての第3群のMOSトランジスタ(23r)〜
(23m)のドレインに供給される如くしである。
そして本例に於いては、この第3群のMOSトランジス
タ(231)〜(23m)のソースを、信号出力線(6
)に共通に接続し、この信号出力線(6)の−端をイン
バータ回路(31)とMOSトランジスタ(32)とよ
りなる加速転送回路に供給する。即ち、この信号出力線
(6)の一端を、インバータ回路(31)の入力側とM
OSI−ランジスタ(32)のドレインとに接続し、こ
のインバータ回路(31)の出力側をMOSI−ランジ
スタ(32)のゲートに接続する。
そし°ζ、このMOSI−ランジスタ(32)のソース
を、フローティングディフエージョンアンプを構成する
MOSトランジスタ(36)のソースに接続する。また
、パルス信号入力端子(34)をこのMOSトランジス
タ(33)のゲートに接続し、電源電圧Voo入力端子
(35)をこのMOSトランジスタ(33)のドレイン
に接続する。
そして、このMOSI−ランジスタ(33)のソースを
ダイオード(37)のカソードに接続し、このダイオー
ド(37)のアノードを接地する。さらに、このMOS
)ランジスタ(33)のソースを、電圧増幅を行う増幅
器(33)を介して撮像信号出力端子(9)に接続する
本例の撮像装置のその他の構成は、第4図例の撮像装置
と同様に構成する。
次に本例の撮像装置により撮像を行う際の動作について
説明すると、各フォトダイオード(11t)〜(1mn
)からの信号電荷を読出すために、まず垂直走査回路(
3)から各水平ゲート線H1〜H−に1垂直走査期間を
1周期として順にゲート信号を供給すると共に、水平走
査回路(4)から各垂直ゲート線■1〜Vnに1水平走
査期間を1周期として順にゲート信号を供給する。この
様にすることで、垂直スイッチとしての第1群のMO5
I−ランジスタ(2bt ) 〜(21mn)が1垂直
走査期間を1周期として各水平ライン毎に順にオンにな
ると共に、水・平スイッチとしての第2群のMOS)ラ
ンジスタ(2211) 〜(22+*n)が1水平走査
期間を1周期として各画素毎に順にオンになる。このた
め、ホトダイオード(11t)〜(1mn)が受光によ
り蓄えた信号電荷が、各水平ラインの出力スイッチとし
ての第3群のMO5I−ランジスタ(23t)〜(23
+w)に所定の水平走査期間に画素毎に順番に供給され
る様になる。
そして、この第3群の各MOS)ランジスタ(231)
〜(23m)から信号出力線(6)を介して加速転送回
路を構成するインバータ回路(31)及びMO5I−ラ
ンジスタ(32)のドレインに、l!I!直走査期間で
全ての水平ラインの画素の信号電荷が供給される。そし
て、このインバータ回路(31)により反転した信号が
MOS)ランジスタ(32)のゲートに供給され、読出
された信号電荷がこのMOS )ランジスタ(32)か
ら高速で転送される様になる。
そして、この加速転送回路が設けであることにより、各
フォトダイオード(lrt)〜(1mn)からこの加速
転送回路までの信号線の浮遊容量、即ち水平信号線1’
z 、 T2・・・・Tmの浮遊容量(26)及び信号
出力線り6)の浮遊容M(11)の等価容量が減少する
。この等価容量を式で示すと、各水平信号線’I’l 
”ra+ <7)浮遊容11(26)をCHとし、信号
出力線(6)の浮遊容I!(11)をGoとすると、等
する。但し、Gはインバータ回路(31)のゲインであ
る。この様に浮遊容量(11)及び(26)が実質的に
減少することで、MOSトランジスタ(32)から出力
される信号のノイズが大幅に減少する。
このため、出力端子(9)に得られる撮像信号は、ノイ
ズの少ない良好な信号となり、高感度な撮像信号が得ら
れる。
そして本例においては、このMo5t−ランジスタ(3
2)が出力する信号をフローティングディフ工−ジタン
アンプを構成するMOS)ランジスタ(36)に供給し
、このMOSトランジスタ(36)で電流を電圧に変換
しているので、増幅器(33)が電圧増幅を行うもので
良く、上述の各MOSトランジスタ等が配された基板上
に増幅器(33)を構成することができ、この撮像装置
の構成がW1単になる。
なお、本発明は上述実施例に限らず、本発明の要旨を逸
脱することなく、その他種々の構成が取り得ることは勿
論である。
〔発明の効果〕
本発明のMOS型固体撮像装置によると、撮像装置の信
号線の浮遊容量の等価容量が低下し、ノイズの少ない良
好な撮像信号が得られ、高感度な撮像ができる利益があ
る。また、出力段の信号増幅器が電圧増幅器なので、受
光部等が構成された基板上にこの増幅器を組込むことが
でき、撮像装置の構成が簡単になる利益がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のMO5型固体撮像装置の一実施例を示
す構成図、第2図、第3図及び第4図は夫々従来の撮像
装置の一例を示す構成図である。 (11t) 、  (ltz)・・・・(1憎n)はフ
ォトダイオード、(3)は垂直走査回路、(4)は水平
走査回路、(9)は撮像信号出力端子、(21u) 、
  (2112)・・・・(21mn) +  (22
tt) 、  (2212) ” (22+on) +
(231) 、  (232)・・・・(23m) 、
  (32)及び(36)はMOSトランジスタ、(3
1)はインバータ回路、(33)は増幅器である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  マトリクス状に水平方向にn個、垂直方向にm個(n
    、mは2以上の整数)配列された受光素子と、之等受光
    素子の夫々に接続されたn×m個の第1のスイッチング
    素子と、之等第1のスイッチング素子の制御端子が接続
    されたm本の水平ゲート線と、上記第1のスイッチング
    素子の夫々に接続されたn×m個第2のスイッチング素
    子と、之等第2のスイッチング素子の制御端子が接続さ
    れたn本の垂直ゲート線と、上記第2のスイッチング素
    子に接続されたm本の信号出力線と、上記水平ゲート線
    の夫々が制御端子に接続され上記信号出力線に得られる
    信号を読出すm個の第3のスイッチング素子とを設け、 該第3のスイッチング素子から読出された信号を出力端
    子に導くMOS型固体撮像装置において、上記第3のス
    イッチング素子から読出された信号を、加速転送回路を
    介してフローティングディフュージョンアンプに供給し
    、該フローティングディフュージョンアンプより信号を
    読出す様にしたことを特徴とするMOS型固体撮像装置
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997039486A1 (fr) * 1996-04-15 1997-10-23 Rohm Co., Ltd. Puce de detecteur d'image, son procede de fabrication et detecteur d'image

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