JPH02199973A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPH02199973A
JPH02199973A JP1018047A JP1804789A JPH02199973A JP H02199973 A JPH02199973 A JP H02199973A JP 1018047 A JP1018047 A JP 1018047A JP 1804789 A JP1804789 A JP 1804789A JP H02199973 A JPH02199973 A JP H02199973A
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JP
Japan
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photodiode
capacitive element
signal
transistor
reset
Prior art date
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Application number
JP1018047A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiichiro Mizuno
誠一郎 水野
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make information storage period of all photo diodes equal to each other by providing a capacitive element to each photodiode, connecting each photodiode and a capacitive element during the information storage period and storing the picture element information at that time into the capacitive element. CONSTITUTION:Picture element information of a capacitive element 11 is stored based on an external storage signal and inverted signal. That is, the storage signal goes to a high level, the integration is started when a transistor(TR) MQ 6 is turned off and a TR MQ 7 is turned on and the electric charge stored in the capacitive element 11 is drawn in advance only by an integration time by the optical current of the photodiode 10. The storage signal and the inverse of storage signal are signals in common to each photodiode, then each photodiode starts integration simultaneously and makes it complete. Since a terminal voltage of the capacitive element being the picture element information is read via a current amplification means, the picture element information with high sensitivity is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の受光素子で構成されたアレイを備えて
いる固体撮像装置、特に、部分的な領域を選択的に駆動
させることができる固体撮像装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a solid-state imaging device including an array composed of a plurality of light-receiving elements, and in particular, to a solid-state imaging device that can selectively drive a partial region. The present invention relates to solid-state imaging devices.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

固体撮像装置は、CCD (チャージカップルドデバイ
ス)タイプと、MOSイメージセンサタイプの2つに大
別され、現在のところ、前者が主流である。しかし、用
途によっては、MOSイメージセンサの方が優れている
Solid-state imaging devices are broadly classified into two types: a CCD (charge-coupled device) type and a MOS image sensor type, and the former is currently the mainstream. However, depending on the application, MOS image sensors are superior.

たとえば、ある時間内はアレイ内の限られた受光素子の
情報のみが必要な場合がある。その場合、CCDタイプ
では、アレイ内の素子を選択する手段が無いため、外部
メモリなどの記憶手段にアレイの全情報を一旦蓄積転送
した上で、コンピュータなどを使って必要部分の情報を
選択しなければならない。
For example, information about only a limited number of light-receiving elements within the array may be required during a certain period of time. In that case, with the CCD type, there is no means to select elements within the array, so all the information of the array must be stored and transferred to a storage means such as an external memory, and then the necessary information can be selected using a computer or the like. There must be.

これに対して、MOSイメージセンサの場合、アレイ上
の受光素子の選択に用いられるシフトレジスタをデコー
ダに置き換え、デコーダのアドレスラインを外部から制
御することにより、部分的な読み出しが可能となる。
On the other hand, in the case of a MOS image sensor, partial reading is possible by replacing the shift register used for selecting light receiving elements on the array with a decoder and controlling the address line of the decoder from the outside.

第6図は、部分駆動可能なMOSイメージセンサの従来
例を示すブロック図である。ここでは、10ビツトのア
ドレスデコーダ1が用いられている。デコーダ1からの
信号は、端子2からのストローブ信号と論理積をとられ
、選択信号としてフォトダイオード5の選択スイッチ4
へ送られる。
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional example of a partially drivable MOS image sensor. Here, a 10-bit address decoder 1 is used. The signal from the decoder 1 is logically ANDed with the strobe signal from the terminal 2, and is used as a selection signal to select the selection switch 4 of the photodiode 5.
sent to.

ストローブ信号の目的は、デコーダ1からの出力信号の
タイミングが、アドレスの切り替わり具合によってばら
つくことを防止することにある。さらに、この選択信号
は、フォトダイオード5の選択スイッチ4の手前で、端
子3に与えられる全素子共通のリセット信号と論理和を
とられる。
The purpose of the strobe signal is to prevent the timing of the output signal from the decoder 1 from varying depending on the address switching condition. Furthermore, this selection signal is ORed with a reset signal common to all elements applied to the terminal 3 before the selection switch 4 of the photodiode 5.

この固体撮像装置においては、デコーダ1でフォトダイ
オードを選択する前に、まず、リセット信号をオンにし
て選択スイッチ4を全てオンにし、全ホトダイオード5
の電荷を共通電圧にクランプする。リセット信号がオフ
となった時点が共通の積分開始時刻となり、その後、デ
コーダ1によって選択されるまでが、各フォトダイオー
ドの積分期間となる。デコーダ1によって選択されたと
きのフォトダイオード内の蓄積電荷が画素情報であり、
選択されたホトダイオードからの画素情報は順次ビデオ
ラインに移される。これによって、外部にてビデオ波形
を観測することができる。
In this solid-state imaging device, before selecting a photodiode with the decoder 1, first, the reset signal is turned on to turn on all the selection switches 4, and all the photodiodes 5 and 5 are turned on.
clamps the charge of to a common voltage. The point in time when the reset signal is turned off is the common integration start time, and the period thereafter until it is selected by the decoder 1 is the integration period of each photodiode. The accumulated charge in the photodiode when selected by the decoder 1 is pixel information,
Pixel information from the selected photodiodes is sequentially transferred to the video line. This allows the video waveform to be observed externally.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、この種のMOSイメージセンサは、フォトダイ
オードに蓄積された電荷をビデオラインに移しかえる方
式であるため、光に対する感度が小さい。また、フォト
ダイオードの電荷が全素子同時にリセットされてから、
読み出されるまでがその情報蓄積期間となるため、フォ
トダイオード毎に積分時間が異なる。したがって、読み
出した情報を外部のコンピュータなどの手段により正し
い積分時間に換算しなければならないという問題点があ
る。
However, this type of MOS image sensor has a low sensitivity to light because it transfers charges accumulated in a photodiode to a video line. Also, after the photodiode charge is reset on all elements at the same time,
Since the information storage period is until it is read out, the integration time differs for each photodiode. Therefore, there is a problem in that the read information must be converted into a correct integration time using means such as an external computer.

本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。
An object of the present invention is to solve these problems.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、
読み取るべき画素からの光が入射する複数のフォトダイ
オードと、各フォトダイオード毎にそれぞれ設けられた
複数の容量素子と、各フォトダイオードとそれに対応す
る容量素子とを情報蓄積期間中導通状態にする複数のス
イッチング手段と、容量素子毎に設けられ情報蓄積期間
経過後の読出期間中に各容量素子の端子電圧値を選択信
号に基づいて画素情報として外部に出力する複数の電流
増幅手段と、容量素子毎に設けられ読出期間中に選択信
号を入力したときに各容量素子の端子電圧値をリセット
信号に基づいて基準値にリセットする複数のリセット手
段と、複数のフォトダイオードの中から所望の一つを選
択し対応する電流増幅手段およびリセット手段に選択信
号を与えるアドレスデコーダとを備えたものである。ま
た、リセット手段およびアドレスデコーダはそれぞれブ
ートアップ回路を備えている。
In order to solve the above problems, the solid-state imaging device of the present invention includes:
A plurality of photodiodes into which light from a pixel to be read is incident, a plurality of capacitors provided for each photodiode, and a plurality of capacitors that keep each photodiode and its corresponding capacitor in conduction during the information storage period. a plurality of current amplifying means provided for each capacitive element and outputting the terminal voltage value of each capacitive element to the outside as pixel information based on a selection signal during a readout period after an information storage period has elapsed; A plurality of reset means are provided for each of the plurality of photodiodes and reset the terminal voltage value of each capacitive element to a reference value based on a reset signal when a selection signal is input during the readout period, and a desired one of the plurality of photodiodes. and an address decoder that selects the current amplification means and provides a selection signal to the corresponding current amplification means and reset means. Further, the reset means and the address decoder each include a boot-up circuit.

〔作用〕[Effect]

フォトダイオード毎に容量素子を備えており、情報蓄積
期間中に各フォトダイオードと容量素子を接続して、そ
の時の画素情報を容量素子に蓄えるので、全てのフォト
ダイオードに関して情報蓄積期間が等しい。また、容量
素子の端子電圧を電流増幅手段を介して読み出すので、
高い光感度の画素情報を読み出すことができる。さらに
、リセット手段およびアドレスデコーダにブートアップ
回路を用いれば、単一低電源下で使用することができ、
そのうえ、0MO8などに比べてコストの低いN型など
の単一MOSチャネル構造とすることができ、低消費電
力の装置となる。
Each photodiode is provided with a capacitive element, and each photodiode and the capacitive element are connected during the information storage period, and the pixel information at that time is stored in the capacitive element, so that the information storage period is the same for all photodiodes. In addition, since the terminal voltage of the capacitive element is read out via the current amplification means,
It is possible to read out pixel information with high photosensitivity. Furthermore, if a boot-up circuit is used for the reset means and address decoder, it can be used under a single low power supply.
Moreover, a single MOS channel structure such as N-type, which is lower in cost than 0MO8 or the like, can be used, resulting in a device with low power consumption.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例を示す部分回路図であり、一
つの受光素子に対応する周辺回路を示すものである。受
光素子であるフォトダイオード10は、そのカソードが
接地されアノードがMOSトランジスタMQ5のソース
に接続されている。
FIG. 1 is a partial circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and shows a peripheral circuit corresponding to one light receiving element. The photodiode 10, which is a light receiving element, has its cathode grounded and its anode connected to the source of the MOS transistor MQ5.

トランジスタMQ5は、フォトダイオード10の寄生容
量C9を一定電圧にクランプするものであり、そのため
に、ゲートには低い直流電圧V   が常に印加されて
いる。このトランジスconst。
The transistor MQ5 clamps the parasitic capacitance C9 of the photodiode 10 to a constant voltage, and therefore a low DC voltage V 1 is always applied to its gate. This transistor const.

夕MQ5のドレインは、トランジスタMQ6.7の接続
点に接続されている。トランジスタMQ6は、画素情報
を蓄積する時間(以下、積分時間と称する。)以外の時
間のみオンしてフォトダイオード10の光電流を抜き取
り、ブルーミングを防ぐスイッチである。トランジスタ
MQ7は、積分時間のみオンして光電流としての画素情
報を容量coの容量素子11に蓄積するためのスイッチ
である。これらトランジスタMQ6および7の動作$−
制御は、各ゲートに印加される反転蓄積信号および蓄積
信号によって行われる。反転蓄積信号および蓄積信号は
、互いに相補的な信号である。
The drain of the transistor MQ5 is connected to the connection point of the transistor MQ6.7. The transistor MQ6 is a switch that is turned on only during a time other than the time for accumulating pixel information (hereinafter referred to as integration time) to extract the photocurrent of the photodiode 10 and prevent blooming. The transistor MQ7 is a switch that is turned on only during the integration time to store pixel information as a photocurrent in the capacitive element 11 having a capacitance of co. Operation of these transistors MQ6 and MQ7 $-
Control is provided by an inverted accumulation signal and an accumulation signal applied to each gate. The inverted accumulation signal and the accumulation signal are mutually complementary signals.

トランジスタMQ9は容量素子11の端子電圧をインピ
ーダンス変換してビデオライン12へ出力するためのソ
ースホロワである。また、トランジスタMQIOは素子
選択スイッチであり、後述するデコーダからの選択信号
により駆動制御される。符号13で示されているものは
定電流源であり、これらによって電流増幅手段16が構
成されている。
Transistor MQ9 is a source follower for impedance converting the terminal voltage of capacitive element 11 and outputting it to video line 12. Further, the transistor MQIO is an element selection switch, and is driven and controlled by a selection signal from a decoder, which will be described later. Reference numeral 13 indicates a constant current source, which constitutes current amplification means 16.

容量素子11の一端には、リセット回路14の出力端子
が接続されている。このリセット回路14は、読出期間
中の所定期間(リセット期間)において容量素子11の
電圧を基準電圧にリセットするものであり、単一低電源
下において駆動可能なようにブートアップ回路15を含
んでいる。
An output terminal of a reset circuit 14 is connected to one end of the capacitive element 11 . This reset circuit 14 resets the voltage of the capacitive element 11 to a reference voltage during a predetermined period (reset period) during the read period, and includes a boot-up circuit 15 so that it can be driven under a single low power source. There is.

ブートアップ回路15は、トランジスタMQI〜MQ4
および容量素子16を備えており、これにトランジスタ
MQ8が付加されてリセット回路14が構成されている
The boot-up circuit 15 includes transistors MQI to MQ4.
and a capacitive element 16, to which a transistor MQ8 is added to constitute a reset circuit 14.

第2図は、本実施例に用いられている9ビツトのアドレ
スデコーダの回路の一部、すなわち、素子に対応する部
分回路を示すものである。この回路は、動作タイミング
を決めるスイッチング用のトランジスタMQ11とMQ
 15、アドレスを選択するためのトランジスタMQ1
2−1〜MQ12−9、およびブートアップ回路20を
構成するトランジスタM013.14および容量素子2
1で構成されている。そして、信号線22から得られる
このデコーダの出力信号は、選択信号として、第1図の
回路のトランジスタMQIおよびMQIOのそれぞれの
ゲートに与えられる。
FIG. 2 shows a part of the circuit of the 9-bit address decoder used in this embodiment, that is, a partial circuit corresponding to an element. This circuit consists of switching transistors MQ11 and MQ that determine the operation timing.
15. Transistor MQ1 for selecting address
2-1 to MQ12-9, and the transistor M013.14 and capacitive element 2 that constitute the boot-up circuit 20
It consists of 1. The output signal of this decoder obtained from the signal line 22 is applied as a selection signal to each gate of transistors MQI and MQIO in the circuit shown in FIG.

第1図および第2図に示す回路で構成される1組の回路
は、一つのフォトダイオードに対応する回路であり、本
実施例の固体撮像装置は、この回路をフォトダイオード
の数だけ備えている。
One set of circuits made up of the circuits shown in FIGS. 1 and 2 corresponds to one photodiode, and the solid-state imaging device of this embodiment includes the same number of circuits as the number of photodiodes. There is.

つぎに、本実施例の動作を第3図および第4図に示すタ
イミングチャートを用いて説明する。第3図は全体の動
作を示すものであり、第4図はその中の一読出期間の動
作を詳細に示したものである。
Next, the operation of this embodiment will be explained using timing charts shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows the overall operation, and FIG. 4 shows the operation during one reading period in detail.

まず、外部からの蓄積信号およびその反転信号(第3図
(A)、(B)参照)に基づいて、容量素子11に画素
情報を蓄える。すなわち、蓄積信号がハイレベルになっ
て、トランジスタMQ6がオフ、トランジスタMQ7が
オンとなった時点において積分が開始され、予め容量素
子11に蓄積されていた電荷が、フォトダイオード1o
の光電流により積分時間だけ引き抜かれる。蓄積信号お
よび反転蓄積信号は、各フォトダイオード共通の信号で
あるため、各フォトダイオードは一斉に積分を開始し終
了することになる。したがって、積分時間はアレイ中の
全てのフォトダイオードに対して同じである。
First, pixel information is stored in the capacitive element 11 based on an external storage signal and its inverted signal (see FIGS. 3A and 3B). That is, when the accumulation signal becomes high level and transistor MQ6 is turned off and transistor MQ7 is turned on, integration is started, and the charge previously stored in the capacitive element 11 is transferred to the photodiode 1o.
is extracted by the photocurrent for the integration time. Since the accumulation signal and the inverted accumulation signal are signals common to each photodiode, each photodiode starts and ends integration at the same time. Therefore, the integration time is the same for all photodiodes in the array.

その後、積分期間終了時に、トランジスタMQ7がオフ
、トランジスタMQ6がオンとなす、その時点で容量素
子11の端子電圧は、画素情報に比例した低い電圧値の
まま固定される。したがって、各フォトダイオードに対
応するそれぞれの容量素子の電圧値は画素情報に応じた
電圧値になっている。
Thereafter, at the end of the integration period, the transistor MQ7 is turned off and the transistor MQ6 is turned on, at which point the terminal voltage of the capacitive element 11 is fixed at a low voltage value proportional to the pixel information. Therefore, the voltage value of each capacitive element corresponding to each photodiode is a voltage value according to pixel information.

つぎに各フォトダイオードに対応する容量素子に蓄積さ
れた画素情報を選択的に順次読み出す。
Next, the pixel information stored in the capacitive element corresponding to each photodiode is selectively and sequentially read out.

第3図(C)に示す読出信号は、1パルスが一回の読出
期間を示しており、−読出期間中にデコーダから選択信
号を受けたフォトダイオードは、対応する容量素子に蓄
積された画素情報を読み出す。
In the readout signal shown in FIG. 3(C), one pulse indicates one readout period, and the photodiode receiving the selection signal from the decoder during the readout period selects the pixel stored in the corresponding capacitor. Read information.

ここで、波形C1で示す一読出期間において選択信号を
受けた時の動作を説明する。トランジスタMQIOのゲ
ートに選択信号のハイレベルが印加されてトランジスタ
MQIOがオンすると、トランジスタMQ9がアクティ
ブとなる。すなわち、トランジスタMQ9が、電流源1
3に等しい電流を流すよう、容量素子11の電圧値のレ
ベルシフト分トランジスタMQ9のソース電位が固定さ
れる。したがって、トランジスタMQIOで若干電位降
下した電圧がビデオラインに第3図(E)の波形e1に
示すように出現する。その後、この選択信号がハイレベ
ルの間に、第3図(D)の波形d1に示すリセット信号
に基づいて、容量素子11に蓄積された電荷のリセット
動作が行われる。
Here, the operation when receiving a selection signal during one read period shown by waveform C1 will be explained. When a high level selection signal is applied to the gate of transistor MQIO to turn on transistor MQIO, transistor MQ9 becomes active. That is, transistor MQ9 is current source 1
The source potential of the transistor MQ9 is fixed by the level shift of the voltage value of the capacitive element 11 so that a current equal to 3 flows. Therefore, a voltage with a slight potential drop across the transistor MQIO appears on the video line as shown in waveform e1 in FIG. 3(E). Thereafter, while this selection signal is at a high level, the charge accumulated in the capacitive element 11 is reset based on the reset signal shown in the waveform d1 of FIG. 3(D).

リセット後の容量素子11の電圧は第3図(E)の波形
e2で示されており、波形e1と波形e2の電位差を検
出すれば、正確に画素情報が検知できる。そして、波形
c2で示されている次の一読出期間では、デコーダで選
択された別のフォトダイオードについての画素情報の読
み出しが行われ、以下同様にして、所望のフォトダイオ
ードについてつぎつぎと読み出しが行われる。
The voltage of the capacitive element 11 after reset is shown by waveform e2 in FIG. 3(E), and pixel information can be accurately detected by detecting the potential difference between waveform e1 and waveform e2. Then, in the next readout period shown by waveform c2, pixel information is read out for another photodiode selected by the decoder, and in the same manner, readout is performed one after another for desired photodiodes. be exposed.

次に、第4図を用いて一読出動作を詳しく説明する。な
お、第3図(C)〜(E)に示す読出、リセット、ビデ
オの各信号は、それぞれ第4図の(D)、(H)、(L
)に相当する。
Next, one read operation will be explained in detail using FIG. 4. Note that the read, reset, and video signals shown in FIGS. 3(C) to (E) are the same as those shown in FIG. 4 (D), (H), and (L), respectively.
).

第4図(A)に示す同期信号は、−読出期間毎に読出信
号に先立って与えられる信号でありデコーダのトランジ
スタMQ11のゲートに与えられる。また、その反転信
号が、トランジスタMQ15のゲートに与えられる。同
期信号がハイレベルの間、第4図(F)に示すノードN
1の電位は、同期信号よりもおよそトランジスタMQI
Iのしきい値電圧骨だけ低い電位になる。第4図(C)
に示すアドレス信号の内容は、この期間の間だけ切り替
わることが許される。コンデンサ21のマイナス側(ノ
ードN2側)は、この間トランジスタMQ14のゲート
に与えられる反転読出信号が第4図(E)に示すように
ハイレベルであるため、グランドレベルである。したが
って、コンデンサ21には、ノードN1の電圧がそのま
ま印加されることになる。
The synchronizing signal shown in FIG. 4(A) is a signal applied prior to the read signal every - read period, and is applied to the gate of the transistor MQ11 of the decoder. Further, the inverted signal is applied to the gate of transistor MQ15. While the synchronization signal is at high level, the node N shown in FIG. 4(F)
1 potential is approximately higher than the synchronization signal of the transistor MQI.
Threshold voltage of I Only bones have a lower potential. Figure 4 (C)
The content of the address signal shown in is allowed to switch only during this period. The negative side (node N2 side) of capacitor 21 is at ground level because the inverted read signal applied to the gate of transistor MQ14 during this period is at high level as shown in FIG. 4(E). Therefore, the voltage at the node N1 is applied to the capacitor 21 as is.

次に、同期信号がローレベル(反転同期信号がハイレベ
ル)になると、トランジスタMQ15がアクティブにな
るので、もし、アドレス信号aO〜a8のうちの一つで
もハイレベルの信号があると、コンデンサ21の電荷は
、トランジスタMQ12のいずれかとトランジスタMQ
15を通ってグランドに引き抜かれ、このデコーダに対
応するフォトダイオードは選択されないことなる。しか
し、もしアドレス信号a O−a 8の全てがローレベ
ルであると、トランジスタMQ12−1ないしMQI2
−9はいずれもオンとならないため、トランジスタMQ
15によりコンデンサ21の電荷が抜かれることがなく
、次の動作に移行する。
Next, when the synchronization signal becomes low level (the inverted synchronization signal is high level), transistor MQ15 becomes active, so if one of the address signals aO to a8 has a high level signal, capacitor 21 The charge of transistor MQ12 and transistor MQ
15 to ground, and the photodiode corresponding to this decoder will not be selected. However, if all address signals aO-a8 are at low level, transistors MQ12-1 to MQI2
-9 is not turned on, so transistor MQ
15, the charge in the capacitor 21 is not discharged, and the operation moves on to the next operation.

すなわち、反転同期信号がハイレベルの間に、読出信号
がハイレベルになると、コンデンサ21に蓄えられた電
圧がトランジスタMQ13をオンにしているため、ノー
ドN2の電位が上がり始め、これによってノードN1の
電位がもち上がるという、いわゆるブートアップ動作が
行われ、ノードN1の電位は読出信号のハイレベルより
も高い電位で落ち着く。したがって、ノードN2には、
読出信号の電位がロスなくそのまま出現する。この電位
は、選択信号としてトランジスタMQIO。
That is, when the readout signal becomes high level while the inverted synchronization signal is high level, the voltage stored in capacitor 21 turns on transistor MQ13, so the potential of node N2 starts to rise, and as a result, the potential of node N1 increases. A so-called boot-up operation in which the potential is raised is performed, and the potential of the node N1 settles at a potential higher than the high level of the read signal. Therefore, node N2 has
The potential of the read signal appears as it is without any loss. This potential is applied to the transistor MQIO as a selection signal.

MQIのゲートを直接駆動して、前述したように画素情
報をビデオラインへ読み、出す。このように、このデコ
ーダ回路は直流的に連続して電流が流れないため、極め
て低消費電力であり、NMOSなどの単一チャネル構成
のためにコストも低い。
The MQI gate is directly driven to read and output pixel information to the video line as described above. In this way, this decoder circuit has extremely low power consumption because no continuous DC current flows, and the cost is also low because of the single channel configuration such as NMOS.

つぎに、−読出期間中に行われる容量素子11のリセッ
ト動作について説明する。リセット回路14の目的は、
第4図(H)で示されるリセット期間τにおいて、リセ
ット電圧をトランジスタMQ8のゲートにロスなく供給
することにある。トランジスタMQ8のドレインに与え
られている基準電圧V  は、高ければ高いほど画素情
報のダer イナミックレンジを上げることができるが、上限は、[
(トランジスタMQ8のゲート電圧)(トランジスタM
Q8のしきい値電圧)]であるので、それよりも少し低
い値に設定されている。
Next, the reset operation of the capacitive element 11 performed during the -read period will be explained. The purpose of the reset circuit 14 is to
The purpose is to supply the reset voltage to the gate of the transistor MQ8 without loss during the reset period τ shown in FIG. 4(H). The higher the reference voltage V applied to the drain of the transistor MQ8, the higher the dynamic range of pixel information, but the upper limit is [
(gate voltage of transistor MQ8) (transistor M
Q8 threshold voltage)], so it is set to a value slightly lower than that.

したがって、理想的には、リセット回路14を第5図の
ように構成し、トランジスタMQ20のゲート電位すな
わち選択信号を[(リセット信号電位)+(トランジス
タMQ20のしきい値電圧)]以上にすれば良いが、こ
の場合、単一電源での使用ができなくなり、使い勝手の
悪いものになる。
Therefore, ideally, the reset circuit 14 should be configured as shown in FIG. 5, and the gate potential of the transistor MQ20, that is, the selection signal, should be set to more than [(reset signal potential) + (threshold voltage of the transistor MQ20)]. Good, but in this case, it cannot be used with a single power supply, making it inconvenient to use.

そこで、本実施例では、ブートアップ回路15を用い、
単一チャネルMOS構造、単一低電源下において、必要
な電圧をトランジスタMQ8に供給している。すなわち
、トランジスタMQIに選択信号のハイレベルが与えら
れたときだけ、トランジスタMQIのソースがもちあげ
られ、その間にリセット信号がハイレベル、反転リセッ
ト信号がローレベルになると、トランジスタMQ3のソ
ース(ノードN4)に、第4図(K)に示すようにリセ
ット信号がロスなく出現する。
Therefore, in this embodiment, the boot-up circuit 15 is used,
A single channel MOS structure, under a single low power supply, supplies the necessary voltage to transistor MQ8. That is, only when the high level of the selection signal is applied to the transistor MQI, the source of the transistor MQI is raised, and during that time, when the reset signal is at a high level and the inverted reset signal is at a low level, the source of the transistor MQ3 (node N4) is raised. Then, as shown in FIG. 4(K), a reset signal appears without loss.

トランジスタMQ8のゲートに必要な電圧のリセット信
号が与えられると、トランジスタMQ8がオンして容量
素子11の端子電圧が基準電圧V  になる。その後、
リセット信号がローレベer ルになってトランジスタMQ8がオフすると、容量素子
11の端子電圧が基準電圧V  からトラef ンジスタMQ8のゲートソース間寄生容量によるレベル
シフト分だけ低下した値に落ち着く。
When a reset signal of a necessary voltage is applied to the gate of the transistor MQ8, the transistor MQ8 is turned on and the terminal voltage of the capacitive element 11 becomes the reference voltage V.sub.2. after that,
When the reset signal becomes low level and the transistor MQ8 is turned off, the terminal voltage of the capacitive element 11 settles to a value lower than the reference voltage V by the level shift due to the gate-source parasitic capacitance of the transistor MQ8.

このように、容量素子11は一つの読出期間に、■積分
期間終了時の電圧 ■基準電圧V  に等しい電圧 ef ■基準電圧V  からトランジスタMQ8のゲref’ 一トソース間寄生容量によるレベルシフト分を引いた電
圧の3つのレベルをとり、これが、第4図(L)に示す
ようにビデオラインに区間■〜■として現れる。したが
って、外部で区間■と区間■の電位差を検出すれば、積
分期間内に蓄積された画素情報を正確に検出することが
できる。
In this way, the capacitive element 11 converts the voltage at the end of the integration period, the voltage ef equal to the reference voltage V, and the level shift due to the parasitic capacitance between the gate and source of the transistor MQ8 from the reference voltage V to the voltage at the end of the integration period. Three levels of the drawn voltage are taken, and these appear as sections 1 to 2 on the video line, as shown in FIG. 4(L). Therefore, by externally detecting the potential difference between section (2) and section (2), it is possible to accurately detect the pixel information accumulated within the integration period.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の固体撮像装置によれば、
各フォトダイオードでの積分期間が同一であるので、外
部でのレベル補正が不要である。
As explained above, according to the solid-state imaging device of the present invention,
Since the integration period in each photodiode is the same, no external level correction is required.

また、容量素子をフォトダイオード毎に備えており、し
かも画素情報である容量素子の端子電圧を電流増幅手段
を介して読み出すので、高い感度の画素情報を得ること
ができる。さらに、ブートアップ回路を用いることによ
り、単一MOSチャネル構造とすることができるのでコ
ストが低くなり、しかも、単一低電源駆動が可能となる
Further, since a capacitive element is provided for each photodiode and the terminal voltage of the capacitive element, which is pixel information, is read out via the current amplification means, pixel information with high sensitivity can be obtained. Furthermore, by using a boot-up circuit, a single MOS channel structure can be achieved, resulting in lower costs and a single low power source drive.

の動作を示すタイミングチャート、第5図はリセット回
路15を説明するための図、第6図は従来の固体撮像装
置を示す回路図である。
5 is a diagram for explaining the reset circuit 15, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional solid-state imaging device.

10・・・フォトダイオード、11・・・容量素子、1
2・・・ビデオ信号線、13・・・定電流源、14・・
・リセット回路、15.20・・・ブートアップ回路、
16・・・電流増幅回路。
10... Photodiode, 11... Capacitive element, 1
2... Video signal line, 13... Constant current source, 14...
・Reset circuit, 15.20... Boot-up circuit,
16...Current amplification circuit.

特許出願人  浜松ホトニクス株式会社代理人弁理士 
  長谷用  芳  樹間         塩   
1)  辰   也
Patent applicant Hamamatsu Photonics Co., Ltd. Representative Patent Attorney
Yoshikima Shio for Hase
1) Tatsuya

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す部分回路図、第2図は
本実施例のアドレスデコーダを示す部分回路図、第3図
および第4図はそれぞれ本実施例第 図
FIG. 1 is a partial circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial circuit diagram showing an address decoder of this embodiment, and FIGS. 3 and 4 are diagrams of this embodiment, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、読み取るべき画素からの光が入射する複数のフォト
ダイオードと、 各フォトダイオード毎にそれぞれ設けられた複数の容量
素子と、 前記各フォトダイオードとそれに対応する容量素子とを
情報蓄積期間中導通状態にする複数のスイッチング手段
と、 前記容量素子毎に設けられ情報蓄積期間経過後の読出期
間中に前記各容量素子の端子電圧値を選択信号に基づい
て画素情報として外部に出力する複数の電流増幅手段と
、 前記容量素子毎に設けられ読出期間中に前記選択信号を
入力したときに各容量素子の端子電圧値をリセット信号
に基づいて基準値にリセットする複数のリセット手段と
、 前記複数のフォトダイオードの中から所望の一つを選択
し対応する電流増幅手段およびリセット手段に選択信号
を与えるアドレスデコーダと、を備えた固体撮像装置。 2、リセット手段およびアドレスデコーダはそれぞれブ
ートアップ回路を備えている請求項1記載の固体撮像装
置。
[Scope of Claims] 1. A plurality of photodiodes into which light from a pixel to be read is incident, a plurality of capacitive elements provided for each photodiode, and each of the photodiodes and a corresponding capacitive element. A plurality of switching means are provided for each of the capacitive elements and are configured to be conductive during the information storage period, and externally output the terminal voltage value of each of the capacitive elements as pixel information based on a selection signal during a readout period after the information storage period has elapsed. a plurality of current amplifying means for outputting a plurality of current amplifying means; and a plurality of reset means provided for each of the capacitive elements and resetting the terminal voltage value of each capacitive element to a reference value based on a reset signal when the selection signal is inputted during a read period. and an address decoder that selects a desired one of the plurality of photodiodes and provides a selection signal to the corresponding current amplification means and reset means. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the reset means and the address decoder each include a boot-up circuit.
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