JPH05268521A

JPH05268521A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH05268521A
Application number: JP4062045A
Authority: JP
Inventors: Akira Hatanaka; 晃畠中; Hidetoshi Yamada; 秀俊山田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】ランダムアクセス時及び走査順序の水平／垂直
方向反転時に画素データを高速に読み出し可能とするこ
と。【構成】Ｙ走査を水平、Ｘ走査を垂直とした場合、Ｘ走
査回路２６より列選択用トランジスタ１８₁〜１８_nの
ゲートに印加される信号は、一水平期間毎に順次列ライ
ン１４₁〜１４_nを選択する。Ｙ走査回路（Ｌ）１
６_L，（Ｒ）１６_Rから左側及び右側行ライン１２Ｌ₁
〜１２Ｌ_m，１２Ｒ₁〜１２Ｒ_mに順次信号を印加する
ことにより、選択された列の各ＣＭＤ画素を順次選択
し、各画素の信号を読み出す。リセットスイッチ２８₁
〜２８_nのゲートに印加される信号は、ひとつの列の走
査が終わる毎に、水平帰線期間に該当列のリセットスイ
ッチをオンにし、列ラインに負電圧を印加することによ
り、該当列のＣＭＤ画素をリセットする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電荷変調素子（ＣＭ
Ｄ）を画素として用いた固体撮像装置と、この固体撮像
装置を用いた画像入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＩＳ型受光・蓄積部を有し
且つ内部増幅機能を有する受光素子の一つとして、電荷
変調素子（ＣＭＤ）が知られている。このＣＭＤを画素
として用い、これをマトリクス状に配列してなる固体撮
像装置が、例えば、特開昭６０−２０６０６３号公報に
開示されている。

【０００３】図１１は、かかるＣＭＤ撮像素子を用いた
従来の固体撮像装置の一構成例を示す図である。即ち、
この固体撮像装置に於いては、各画素を構成するＣＭＤ
１００₁₁，１００₁₂，…，１００_mnをｍ×ｎのマトリッ
クス状に配列し、その各ドレインには、共通に、ビデオ
バイアスＶDD（＞０）を印加する。水平方向に配列され
たＣＭＤ群のゲートは、行ライン１０２₁，１０２₂，
…，１０２_mにそれぞれ共通に接続し、垂直方向に配列
されたＣＭＤ群のソースは、列ライン１０４₁，１０４
₂，…，１０４_nにそれぞれ共通に接続される。

【０００４】上記行ライン１０２₁，１０２₂，…，１
０２_mは、垂直走査回路１０６に接続され、この垂直走
査回路１０６よりそれぞれ信号φＧ₁，φＧ₂，…，φ
Ｇ_mが印加される。また、上記列ライン１０４₁，１０
４₂，…，１０４_nは、それぞれ列選択用トランジスタ
１０８₁，１０８₂，…，１０８_nを介して信号線１１
０に、及び反選択用トランジスタ１１２₁，１１２₂，
…，１１２_nを介して電圧Ｖ_REF（≧０）が印加された
リファレンスライン１１４にそれぞれ共通に接続され
る。

【０００５】列選択用トランジスタ１０８₁，１０
８₂，…，１０８_n及び反選択用トランジスタ１１
２₁，１１２₂，…，１１２_nのゲートは、水平走査回
路１１６に直接及びインバータを介して接続され、この
水平走査回路１１６よりそれぞれ信号φＳ₁，φＳ₂，
…，φＳ_n及びその反転信号が印加される。なお、各画
素を構成するＣＭＤは同一基板上に形成し、その基板に
は基板電圧Ｖ_SUB（図示せず）が印加される。

【０００６】図１２は、図１１に示した従来の固体撮像
装置の動作を説明するための信号波形図である。但し、
同図に於いて、Ｈ−ＢＬＮＫバーは水平帰線期間のタイ
ミングを示す。

【０００７】行ライン１０２₁，１０２₂，…，１０２
_mに印加する信号φＧ₁，φＧ₂，…，φＧ_mは、読み
出しゲート電圧Ｖ_RDと、リセット電圧Ｖ_RSTと、オーバ
ーフロー電圧Ｖ_OFと、蓄積電圧Ｖ_INTよりなる。即ち、
非選択行に於いては、映像信号の水平有効期間中は蓄積
電圧Ｖ_INT、水平帰線期間中はオーバーフロー電圧Ｖ_OF
となり、また選択行に於いては、映像信号の水平有効期
間中は読み出しゲート電圧Ｖ_RD、水平帰線期間中はリセ
ット電圧Ｖ_RSTとなる。

【０００８】また、列選択用トランジスタ１０８₁，１
０８₂，…，１０８_nのゲート端子に印加する信号φＳ
₁，φＳ₂，…，φＳ_nは、列ライン１０４₁，１０４
₂，…，１０４_nを選択するための信号であり、選択さ
れた行の各ＣＭＤ画素を順次選択し、受光により変調さ
れた各画素の信号は、信号線１１０を通じて出力端Ａに
読み出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＣＭＤ撮
像素子を用いた固体撮像装置では、いわゆるＸＹアドレ
ス型の構成を用いているため、画素の走査順序が任意で
あるという利点がある。即ち、電荷結合素子（ＣＣＤ）
型の撮像素子では、シフトレジスタを介して電荷を転送
して読出す方式なので、予め定められた順次式の信号読
み出ししかできない。これに対し、ＣＭＤ撮像素子に於
いては、随時画面内の任意の画素を指定し、読出すこと
が可能なので、動体の検出や部分測光などの用途で有用
である。

【００１０】しかしながら、このＣＭＤ撮像素子のラン
ダムアクセス機能を利用する上で一つの問題がある。即
ち、ＣＭＤ撮像素子では、行ラインに接続されたゲート
の容量が大きく、走査回路の容量負荷が重くなり、選択
速度が制約される。従って、同一の行ライン上の画素を
次々に選択する際には問題ないが、ある行ラインから別
の行ラインにランダムにアクセスする時の速度が制約さ
れる。

【００１１】また、上述したような従来の固体撮像装置
を用いた画像入力装置によって入力された画像データを
ディスプレイモニタ，プリンタ等に出力する場合には、
被写体の向きやディスプレイモニタのアクペクト比，プ
リンタ用紙の縦線の比率等の要因により、画像データの
水平／垂直方向の反転（縦横変換）が要求されることが
ある。この縦動変換には、ほぼ全画像データと同量の記
憶媒体が必要とされる。しかし、ＣＭＤ撮像素子のラン
ダムアクセス機能を利用して、画像入力装置の出力自体
の水平／垂直の方向を任意に反転すれば、その後段の装
置で縦横変換を行う必要はなくなり、記憶媒体を省くこ
とが可能となる。

【００１２】ところが、上述したような従来の固体撮像
装置では、行ラインに接続されたゲートの容量負荷が大
きく（水平６６０画素の場合で、約３０ｐＦ）、垂直走
査回路１０６の動作速度を速くすることが困難であるた
め、走査順序の水平／垂直方向を反転させた場合に画素
データの読み出し速度が遅くなってしまう。

【００１３】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、ランダムアクセス時及び走査順序の水平／垂直方向
反転時に画素データを高速に読み出し可能な固体撮像装
置及びそれを用いた画像入力装置を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の固体撮像装置は、ゲート電極下に蓄積さ
れた光生成電荷によりソース・ドレイン電流を変調して
信号とする撮像素子が二次元に配列される受光アレイ部
と、前記受光アレイ部の各画素のドレインに共通に所定
の電圧を印加する電源手段と、列方向に配列された画素
のソースをそれぞれ共通に接続した列ラインと、前記列
ラインを選択的に駆動する列ライン選択手段と、前記受
光アレイ部の行方向に配列された画素のゲートの左半分
をそれぞれ共通に接続した左側行ラインと、前記左側行
ラインを選択的に駆動する左側行ライン選択手段と、前
記受光アレイ部の行方向に配列された画素のゲートの右
半分をそれぞれ共通に接続した右側行ラインと、前記右
側行ラインを選択的に駆動する右側行ライン選択手段
と、前記列ラインにそれぞれ負電圧を印加するリセット
手段とを備えることを特徴としている。

【００１５】ここで、前記列ライン選択手段及び前記左
側及び右側行ライン選択手段は、前記受光アレイ部をラ
スタスキャンするように、前記列ライン及び前記左側及
び右側行ラインを選択的に駆動する。あるいは、前記列
ラインは複数にグループ分けされ、前記列ライン選択手
段は、各グループに対応する複数の列ライン選択スイッ
チと、各グループに対応する複数の列ライン選択回路と
を有する。

【００１６】また、本発明の固体撮像装置は、ゲート電
極下に蓄積された光生成電荷によりソース・ドレイン電
流を変調して信号とする撮像素子が二次元に配列される
受光アレイ部と、前記受光アレイ部の各画素のゲートに
共通に所定の電圧を印加する電源手段と、行方向に配列
された画素のソースをそれぞれ共通に接続した列ライン
と、列方向に配列された画素のドレインをそれぞれ共通
に接続した行ラインと、前記列ラインを駆動する列走査
手段と、上記行ラインを駆動する行走査手段と、上記列
ラインにそれぞれ負電圧を印加する列リセット手段と、
上記行ラインにそれぞれ負電圧を印加する行リセット手
段とを備えるように構成しても良い。

【００１７】そして、本発明の画像入力装置は、前述の
ように構成した固体撮像装置と、上記固体撮像装置の受
光面に結像する光学系と、上記固体撮像装置の出力を映
像信号として外部に出力するビデオ回路と、上記固体撮
像装置の出力をＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換されたデ
ータをディジタル画像データとして外部に出力する手段
との少なくとも一方とを備えることを特徴としている。

【００１８】

【作用】即ち、本発明の固体撮像装置によれば、行ライ
ンを駆動する垂直走査回路をＣＭＤアレイの左右両側に
設け、アレイの半分づつを駆動するもので、これにより
走査速度を約２倍にすることができる。また、各列の画
素を複数のグループに分け、各グループに対応する複数
の列ラインと列ライン選択スイッチと列ライン選択回路
を設け、画素のＣＭＤのソースを対応する列ライン毎に
接続する。この構成により、連続してランダムアクセス
を行う時には、続いて読出す画素の行ラインが同時には
選択されないようにし、次画素選択のための行ラインの
駆動を、現在の画素の読み出しの期間に同時に行うこと
で、読み出しの高速化が可能である。

【００１９】あるいは、ＣＭＤのドレインが個別に配線
されている構成を用い、行ラインと列ラインで各ＣＭＤ
をアドレスし、ゲートは全て一定電位としている。これ
により、水平／垂直の走査順序を反転した際にも走査速
度は変らなくすることが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。（第１実施例）図１は、本発明に係る固体撮像装置の第
１実施例の回路構成図であり、以下その構成を、この図
を参照しながら説明する。

【００２１】まず、各画素を構成するＣＭＤ１０₁₁，１
０₁₂，…，１０_mnをｍ×ｎのマトリックス状に配列し、
その各ドレインには、共通に、ビデオバイアスＶ_DD（＞
０）を印加する。Ｘ方向に配列されたＣＭＤ群の左半分
のゲート及び右半分のゲートはそれぞれ左側行ライン１
２Ｌ₁，１２Ｌ₂，…，１２Ｌ_m及び右側行ライン１２
Ｒ₁，１２Ｒ₂，…，１２Ｒ_mにそれぞれ共通に接続
し、Ｙ方向に配列されたＣＭＤ群のソースは、列ライン
１４₁，１４₂，…，１４_nにそれぞれ共通に接続され
る。

【００２２】上記左側ライン１２Ｌ₁，１２Ｌ₂，…，
１２Ｌ_mおよび右側ライン１２Ｒ₁，１２Ｒ₂，…，１
２Ｒ_mはそれぞれＹ走査回路（Ｌ）１６_L及びＹ走査回
路（Ｒ）１６_Rに接続され、それぞれφＧ₁，φＧ₂，
…，φＧ_mが印加される。

【００２３】上記列ライン１４₁，１４₂，…，１４_n
は、それぞれ列選択用トランジスタ１８₁，１８₂，
…，１８_nを介して信号線２０に、また反選択用トラン
ジスタ２２₁，２２₂，…，２２_nを介して電圧Ｖ_REF
（≧０）が印加されたリファレンスライン２４にそれぞ
れ共通に接続される。

【００２４】列選択用トランジスタ１８₁，１８₂，
…，１８_n及び反選択トランジスタ２２₁，２２₂，
…，２２_nのゲートはそれぞれＸ走査回路２６に接続さ
れ、このＸ走査回路２６よりそれぞれ信号φＳ_1A，φＳ
_2A，…，φＳ_nA及び信号φＳ_1B，φＳ_2B，…，φＳ_nBが
印加される。

【００２５】さらに、列ライン１４₁，１４₂，…，１
４_nはそれぞれリセットスイッチ２８₁，２８₂，…，
２８_nを介してリセット電圧Ｖ_R（＜０）が印加された
リセットライン３０にそれぞれ共通に接続されている。
これらリセットスイッチ２８₁，２８₂，…，２８_nの
ゲートはそれぞれリセット回路３２に接続され、このリ
セット回路３２から信号φＲ₁，φＲ₂，…，φＲ_nが
印加される。なお、各画素を要成するＣＭＤは同一基板
上に形成し、その基板には基板電圧Ｖ_SUB（図示せず）
が印加される。

【００２６】以上のように構成された固体撮像装置に於
いて、Ｘ走査を水平、Ｙ走査を垂直とした時の動作は、
前述した従来の固体撮像装置と同様である。但しこの
時、信号φＳ_1B，φＳ_2B，…，φＳ_nBはそれぞれ信号φ
Ｓ_1A，φＳ_2A，…，φＳ_nAの反転信号であり、リセット
スイッチ２８₁，２８₂，…，２８_nは常にオフ状態と
する。

【００２７】図２は、逆に、Ｙ走査を水平、Ｘ走査を垂
直とした場合の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。但し、同図に於いて、Ｈ−ＢＬＮＫバーは、
水平帰線期間のタイミングを示している。

【００２８】Ｘ走査回路２６より列選択用トランジスタ
１８₁，１８₂，…，１８_nのゲートに印加される信号
φＳ_1A，φＳ_2A，…，φＳ_nAは、一水平期間毎に順次列
ライン１４₁，１４₂，…，１４_nを選択する。

【００２９】また、Ｙ走査回路（Ｌ）及び（Ｒ）１６
Ｌ，１６Ｒより左側及び右側行ライン１２Ｌ₁，１２Ｌ
₂，…，１２Ｌ_m及び１２Ｒ₁，１２Ｒ₂，…，１２Ｒ
_mに印加される信号φＧ₁，φＧ₂，…，φＧ_mは、読
み出しゲート電圧Ｖ_RDと、オーバーフロー電圧Ｖ_OFと、
蓄積電圧Ｖ_INTよりなっている。即ち、水平帰線期間中
は、オーバーフロー電圧Ｖ_OFとなり、水平有効期間中
は、行ラインを選択する時に読み出しゲート電圧Ｖ_RD、
非選択時に蓄積電圧Ｖ_INTとなる。このようにして、Ｘ
走査回路２６により選択された列の各ＣＭＤ画素を順次
選択することにより、各画素の信号が信号線２０を通じ
て出力端Ａに読み出される。

【００３０】さらに、リセット回路３２よりリセットス
イッチ２８₁，２８₂，…，２８_nのゲートに印加され
る信号φＲ₁，φＲ₂，…，φＲ_nは、ひとつの列の走
査が終わる毎に、水平帰線期間に該当列のリセットスイ
ッチをオンにし、列ラインに負電圧を印加することによ
り、該当列のＣＭＤ画素をリセットする。信号φＳ_1B，
φＳ_2B，…，φＳ_nBは、この時を除いて、信号φＳ_1A，
φＳ_2A，…，φＳ_nAの反転信号となる。上述のように本
第１実施例によれば、Ｘ走査，Ｙ走査の水平，垂直を反
転した際にも、従来に比べて約２倍の走査速度が得られ
ることとなる。

【００３１】（第２実施例）図３は、本発明に係る固体
撮像装置の第２実施例の回路構成図であり、以下その構
成をこの図を参照しながら説明する。

【００３２】まず、各画素を構成するＣＭＤ１０₁₁，１
０₁₂，…，１０_mnをｍ×ｎのマトリックス状に配列し、
そのゲートには共通に読み出しゲート電圧Ｖ_RD印加す
る。Ｘ方向に配列されたＣＭＤ群のドレインは行ライン
１２₁，１２₂，…，１２_mにそれぞれ共通に接続し、
Ｙ方向に配列されたＣＭＤ群のソースは列ライン１
４₁，１４₂，…，１４_nにそれぞれ共通に接続され
る。

【００３３】上記行ライン１２₁，１２₂，…，１２_m
はそれぞれ、行選択用トランジスタ３４₁，３４₂，
…，３４_mを介してビデオバイアスＶ_DDが印加されたバ
イアスライン３６に、及び行反選択用トランジスタ３８
₁，３８₂，…，３８_mを介してグランドに接地された
グランドライン４０にそれぞれ共通に接続される。

【００３４】行選択用トランジスタ３４₁，３４₂，
…，３４_m及び行反選択用トランジスタ３８₁，３
８₂，…，３８_mのゲートはそれぞれＹ走査回路１６に
接続され、このＹ走査回路１６からそれぞれ信号φ
Ｄ_1A，φＤ_2A，…，φＤ_mA及びφＤ_1B，φＤ_2B，…，φ
Ｄ_mBが印加される。

【００３５】上記列ライン１４₁，１４₂，…，１４_n
は、それぞれ列選択用トランジスタ１８₁，１８₂，
…，１８_n及び列反転選択用トランジスタ２２₁，２２
₂，…，２２_nを介して、信号線２０及び電圧Ｖ_REFが
印加されたリファレンスライン２４にそれぞれ共通に接
続される。

【００３６】列選択用トランジスタ１８₁，１８₂，
…，１８_n及び列反選択用トランジスタ２２₁，２
２₂，…，２２_nのゲートはＸ走査回路２６に接続さ
れ、このＸ走査回路２６からそれぞれ信号φＳ_1A，φＳ
_2A，…，φＳ_nA及び信号φＳ_1B，φＳ_2B，…，φＳ_nBが
印加される。

【００３７】さらに、行ライン１２₁，１２₂，…，１
２_m及び列ライン１４₁，１４₂，…，１４_nはそれぞ
れ行リセットスイッチ４２₁，４２₂，…，４２_m及び
列リセットスイッチ２８₁，２８₂，…，２８_nを介し
て、リセット電圧Ｖ_Rが印加されたリセットライン３０
にそれぞれ共通に接続される。これら行リセットスイッ
チ４２₁，４２₂，…，４２_m及び列リセットスイッチ
２８₁，２８₂，…，２８_nのゲートはそれぞれＹリセ
ット回路３２_Y及びＸリセット回路３２_Xに接続され、
それぞれ信号φＱ₁，φＱ₂，…，φＱ_m及びφＲ₁，
φＲ₂，…，φＲ_nが印加される。なお、各画素を構成
するＣＭＤは同一基板上に形成し、その基板には基板電
圧Ｖ_SUB（図示せず）が印加される。以上のように構成
された固体撮像装置に於いて、Ｘ走査を水平、Ｙ走査を
垂直とした場合の動作を説明するための図を図４に示
す。

【００３８】Ｙ走査回路１６より行選択用トランジスタ
３４₁，３４₂，…，３４_mのゲートに印加する信号φ
Ｄ_1A，φＤ_2A，…，φＤ_mAは、一水平期間毎に順次行ラ
イン１２₁，１２₂，…，１２_mを選択する。

【００３９】また、Ｘ走査回路２６より列選択用トラン
ジスタ１８₁，１８₂，…，１８_nのゲートに印加する
信号φＳ_1A，φＳ_2A，…，φＳ_nAは、上記Ｙ走査回路１
６によって選択された行の各ＣＭＤ画素を順次選択し、
これにより、各画素の信号が信号線２０を通じて出力端
Ａに読み出される。ここで、信号φＳ_1B，φＳ_2B，…，
φＳ_nBは、信号φＳ_1A，φＳ_2A，…，φＳ_nAの反転信号
となる。

【００４０】さらに、Ｙリセット回路３２_Yにより行リ
セットスイッチ４２₁，４２₂，…，４２_mのゲートに
印加される信号φＱ₁，φＱ₂，…，φＱ_mは、ひとつ
の行の走査が終わる毎に、水平帰線期間に該当行の行リ
セットスイッチをオンにして、行ラインに負電圧を印加
することにより、該当行のＣＭＤ画素をリセットする。
なお、信号φＤ_1B，φＤ_2B，…，φＤ_mBは、この時を除
いて、信号φＤ_1A，φＤ_2A，…，φＤ_mAの反転信号とな
り、列リセットスイッチ２８₁，２８₂，…，２８_nは
常にオフ状態とする。図５は、逆に、Ｙ走査を水平、Ｘ
走査を垂直とした場合の動作を説明するための図であ
る。

【００４１】すなわち、この場合は、Ｘ走査回路２６に
より列選択用トランジスタ１８₁，１８₂，…，１８_n
のゲートに印加する信号φＳ_1A，φＳ_2A，…，φＳ
_nAは、一水平期間毎に順次列ライン１４₁，１４₂，
…，１４_nを選択する。

【００４２】また、Ｙ走査回路１６により、行選択用ト
ランジスタ３４₁，３４₂，…，３４_mのゲートに印加
する信号φＤ_1A，φＤ_2A，…，φＤ_mAは、Ｘ走査回路２
６によって選択された列の各ＣＭＤ画素を順次選択し、
これにより、各画素の信号が信号線２０を通じて出力端
Ａに読み出される。ここで、信号φＤ_1B，φＤ_2B，…，
φＤ_mBは、信号φＤ_1A，φＤ_2A，…，φＤ_mAの反転信号
となる。

【００４３】さらに、Ｘリセット回路３２_Xにより列リ
セットスイッチ２８₁，２８₂，…，２８_nのゲートに
印加される信号φＲ₁，φＲ₂，…，φＲ_nは、ひとつ
の列の走査が終わる毎に、水平帰線期間に該当列の列リ
セットスイッチをオンにし、列ラインに負電圧を印加す
ることにより、該当列のＣＭＤ画素をリセットする。な
お、信号φＳ_1B，φＳ_2B，…，φＳ_nBは、このときを除
いて、信号φＳ_1A，φＳ_2A，…，φＳ_nAの反転信号とな
り、行リセットスイッチ４２₁，４２₂，…，４２_mは
常にオフ状態となる。上述のように、本第２実施例によ
れば、Ｘ走査、Ｙ走査の水平，垂直を反転した際にも、
走査速度を変らなくすることが可能となる。

【００４４】（第３実施例）図６は、本発明に係る固体
撮像装置の第３実施例の構成を示す図である。各画素を
構成するＣＭＤ１０₁₁，１０₁₂，…，１０_mnがｍ行ｎ列
のマトリックスに配列され、受光アレイ部を形成してい
る。ここで、ｍ，ｎは偶数である。ＣＭＤ１０₁₁，１０
₁₂，…，１０_mnの各ドレインには、共通にビデオバイア
スＶ_DD（＞０）が印加されている。ＣＭＤのゲートに接
続される行ラインは、受光アレイ部の中央で二分され、
１列からｎ／２列までは、左側行ライン１２Ｌ₁，１２
Ｌ₂，…，１２Ｌ_mに、ｎ／２＋１（＝ｉ）列からｎ列
までは右側行ライン１２Ｒ₁，１２Ｒ₂，…，１２Ｒ_m
にそれぞれ接続される。ＣＭＤのソースは、列ライン１
４₁，１４₂，…，１４_2nに接続されるが、ＣＭＤの一
列毎に２組の列ラインが設けられ、奇数行のＣＭＤのソ
ースは奇数番目の列ラインに、偶数行のＣＭＤのソース
は偶数番目の列ラインに接続される。即ち、ＣＭＤ１０
₁₁は列ライン１４₁に、ＣＭＤ１０₂₁は列ライン１４₂
に、ＣＭＤ１０₃₁は列ライン１４₁に、…といった対応
で接続される。

【００４５】上記左側行ライン１２Ｌ₁，１２Ｌ₂，
…，１２Ｌ_mは、Ｙ選択回路（Ｌ）４４Ｌに接続され、
それぞれφＧ_1L，φＧ_2L，…，φＧ_mLが印加される。一
方、右側行ライン１２Ｒ₁，１２Ｒ₂，…，１２Ｒ_mは
Ｙ選択回路（Ｒ）４４Ｒに接続され、それぞれφＧ_1R，
φＧ_2R，…，φＧ_mRが印加される。

【００４６】奇数番目の列ライン１４₁，１４₃，…，
１４_2n-1はそれぞれ列選択用トランジスタ１８Ａ₁，１
８Ａ₂，…，１８Ａ_n及び反選択用トランジスタ２２Ａ
₁，２２Ａ₂，…，２２Ａ_nを介して信号線２０Ａ及び
電圧Ｖ_REF（≧０）が印加されたリファレンスライン２
４に共通に接続される。一方、偶数番目の列ライン１４
₂，１４₄，…，１４_2nはそれぞれ列選択用トランジス
タ１８Ｂ₁，１８Ｂ₂，…，１８Ｂ_n及び反選択用トラ
ンジスタ２２Ｂ₁，２２Ｂ₂，…，２２Ｂ_nを介して信
号線２０Ｂ及びリファレンスライン２４に共通に接続さ
れる。

【００４７】列選択用トランジスタ１８Ａ₁，１８
Ａ₂，…，１８Ａ_n及び反選択用トランジスタ２２
Ａ₁，２２Ａ₂，…，２２Ａ_nのゲートはそれぞれＸ選
択回路（Ａ）４６Ａに接続され、このＸ選択回路（Ａ）
４６Ａより信号φＳ_1A，φＳ_2A，…，φＳ_nA及び信号φ
ＵＳ_1A，φＵＳ_2A，…，φＵＳ_nAが印加される。一方、
列選択用トランジスタ１８Ｂ₁，１８Ｂ₂，…，１８Ｂ
_n及び反選択用トランジスタ２２Ｂ₁，２２Ｂ₂，…，
２２Ｂ_nのゲートはそれぞれＸ選択回路（Ｂ）４６Ｂに
接続され、このＸ選択回路（Ｂ）４６Ｂより信号φ
Ｓ_1B，φＳ_2B，…，φＳ_nB及び信号φＵＳ_1B，φＵ
Ｓ_2B，…，φＵＳ_nBが印加される。

【００４８】さらに、列ライン１４₁，１４₂，…，１
４_2nは、それぞれリセットスイッチ２８₁，２８₂，
…，２８_2nを介してリセット電圧Ｖ_R（＜０）が印加さ
れたリセットライン３０にそれぞれ接続され、奇数番目
のリセットスイッチ２８₁，２８₃，…，２８_2n-1のゲ
ートはリセット回路（Ｏ）３２_Oに接続されて信号φＲ
₁，φＲ₃，…，φＲ_2n-1が印加される。一方、偶数番
目のリセットスイッチ２８₂，２８₄，…，２８_2nのゲ
ートはリセット回路（Ｅ）３２_Eに接続されて信号φＲ
₂，φＲ₄，…，φＲ_2nが印加される。なお、各画素を
構成するＣＭＤは同一基板上に形成し、その基板には基
板電圧Ｖ_SUB（図示せず）が印加される。

【００４９】上記構成の撮像装置の動作を次に説明す
る。図７は、画素１０₁₁，１０₂₁，１０_mnを続けて読出
した後に、これらの画素を同時にリセットする動作を例
示するタイミングチャートである。Ｙ選択回路（Ｌ）４
４Ｌは、信号φＧ_1Lを読み出しゲート電圧Ｖ_RDとすると
共に信号φＧ_2Lも読み出しゲート電圧Ｖ_RDとし、また同
時にＹ選択回路（Ｒ）４４Ｒも信号φＧ_mRを読み出し電
圧Ｖ_RDとする。ここで、行ライン１２Ｌ₁の電位は、図
７中に点線で示すように、負荷容量による時定数をもっ
て立ち上がり、これがほぼ読み出しゲート電圧Ｖ_RDに達
した時点で、Ｘ選択回路（Ａ）４６Ａからの信号φＳ_1A
がハイレベルとなることにより、列選択用トランジスタ
１８Ａ₁がオンとなって、画素１０₁₁の信号が信号線２
０Ａを介して読出される。続いて、Ｘ選択回路（Ｂ）４
６Ｂからの信号φＳ_1Bにより列選択用トランジスタ１８
Ｂ₁がオンとなり、画素１０₂₁の信号が信号線２０Ｂを
介して読出される。さらに、Ｘ選択回路（Ｂ）３６Ｂか
らの信号φＳ_nBにより列選択用トランジスタ１８Ｂ_nが
オンとなり、画素１０_mnの信号が信号線２０Ｂを介して
読出される。

【００５０】こうして読み出しが終了した後、Ｙ選択回
路（Ｌ）４４Ｌからの信号φＧ_1L，φＧ_2L、Ｙ選択回路
（Ｒ）４４Ｒからの信号φＧ_mR、リセット回路（Ｏ）３
２_Oからの信号φＲ₁、リセット回路（Ｅ）３２_Eから
の信号φＲ₂及びφＲ_2nがオンすることにより、これら
の画素のリセットが同時に行われる。なお、反選択用ト
ランジスタの信号φＵＳ_1A，φＵＳ_1B，φＵＳ_nBはそれ
ぞれリセット時を除いて、信号φＳ_1A，φＳ_1B，φＳ_nB
の反転信号である。

【００５１】上記動作に於いて、画素ＣＭＤ１０₁₁と１
０₂₁のソースはそれぞれ異なる列ライン１４₁と１４₂
に接続されているので、信号φＧ_1LとφＧ_2Lが同時に読
み出しゲート電圧Ｖ_RDとなっても、両者の信号が混入す
ることはない。また、画素１０_mnは受光アレイ部の右側
に位置しているので、これを選択するための信号φＧ_mR
を読み出しゲート電圧Ｖ_RDとしても、受光アレイ部の左
側の画素１０₁₁，１０₂₁等には何等影響を与えない。こ
のように、複数画素の行選択信号を同時に読出しレベル
とすることができ、引き続いて読出す場合の負荷容量に
よる遅れ時間をなくすことができる。この動作は、受光
アレイ部の左半分から右半分（または右半分から左半
分）への連続読み出し時、及び奇数行から偶数行（また
は偶数行から奇数行）への連続読み出しの際に有効であ
る。

【００５２】上述のように、本第３実施例では、ＣＭＤ
撮像装置に於けるＸ−Ｙアドレス方式の利点を活かし、
高速なランダムアクセスを可能にすることができる。ま
た、ランダムアクセスに限らず、Ｙ−Ｘのオーダによる
ラスタスキャンの場合にも読み出しを高速化する効果が
ある。

【００５３】また、本第３実施例の別の効果としては、
行ラインを左右で分割しているため負荷容量が１／２と
なり、それだけ時定数を減らし、立ち上がり時間を速く
する効果も有する。

【００５４】（第４実施例）図８は、本発明に係る固体
撮像装置の第４実施例の構成を示す図である。本第４実
施例は、同図に示すように、前述した第３実施例の固体
撮像装置に於ける受光アレイ部を上下にも分割したもの
である。

【００５５】即ち、上半分に属する画素１０₁₁，１
０₁₂，…，１０_(j-1)nのソースは、列ライン１４₁，１
４₃，…，１４_2n-1に接続すると共に、受光アレイ部１
０_j1，１０_j2，…，１０_mnのソースは列ライン１４₂，
１４₄，…，１４_2nに接続するようにしている（但し、
ｊ＝ｍ／２）。

【００５６】本第４実施例の動作は、前述の第３実施例
と同様に行われる。画素１０₁₁，１０_m1，１０_mnを続け
て読出す場合を例として、図９のタイミングチャートを
用いて説明する。この場合は、Ｙ選択回路（Ｌ）４４Ｌ
により信号φＧ_1L及びφＧ_mLが読み出しゲート電圧Ｖ_RD
とされると共に、Ｙ選択回路（Ｒ）４４Ｒにより信号φ
Ｇ_mRも読み出しゲート電圧Ｖ_RDとされる。行ライン１２
Ｌ₁の電位がほぼ読み出しゲート電圧Ｖ_RDに達すると、
Ｘ選択回路（Ａ）４６Ａにより信号φＳ_1Aがハイとな
り、列選択用トランジスタ１８Ａ₁がオンとなって、画
素１０₁₁の信号が読出される。続いて、Ｘ選択回路
（Ｂ）４６Ｂからの信号φＳ_1Bによって列選択用トラン
ジスタ１８Ｂ₁がオンとなり、画素１０_m1が読出され
る。さらに、Ｘ選択回路（Ｂ）４６Ｂからの信号φＳ_nB
によって列選択用トランジスタ１８Ｂ_nがオンとなり、
画素１０_mnが読出される。

【００５７】上述のように、本第４実施例では、受光ア
レイ部の左半分から右半分（または右半分から左半分）
及び上半分から下半分（または下半分から上半分）への
連続読み出しを高速化できる。

【００５８】（第５実施例）図１０は、先に第１乃至第
４実施例として説明したような本発明の固体撮像装置を
用いた本発明に係る画像入力装置の一実施例の構成を示
すブロック図であり、以下この図を参照しながら説明す
る。

【００５９】光学系４８を通して、固体撮像装置５０の
撮像面に結像した画像は、固体撮像装置５０により、電
気的信号として出力される。この信号はビデオ回路５２
に入力され、端子Ａから映像信号として出力される。同
期信号発生回路５４は、上記固体撮像装置５０及びビデ
オ回路５２に、その動作に必要な同期信号を発生し供給
する。

【００６０】また、上記固体撮像装置５０の出力は、Ａ
／Ｄ変換器５６に入力され、Ａ／Ｄ変換された画像デー
タはインタフェース回路５８に入力され、端子Ｂからデ
ィジタル画像データとして出力される。

【００６１】固体撮像装置５０は、前述の第１乃至第４
実施例に示したような水平／垂直の走査を反転できるも
のあるいはランダムアクセス可能なものであり、撮像面
に結像された画像に対し、任意に縦／横の方向を定めた
映像信号もしくは任意の順序の映像信号を得ることがで
きる。なお、コントローラ６０は、これらの動作を制御
するものである。

【００６２】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、ランダムアクセス時及び走査順序の水平／垂直方向
反転時に画素データを高速に読み出し可能な固体撮像装
置及びそれを用いた画像入力装置を提供することができ
る。

【００６３】即ち、走査順序の水平／垂直を反転した際
にも、従来の約２倍の走査速度を得ることのできる固体
撮像装置、あるいは、走査順序の水平／垂直を反転した
際にも、走査速度の変らない固体撮像装置が実現でき、
被写体の向きや、ディスプレイモニタのアスペクト比、
プリンタ用紙の縦横の比率等の要因により、画像データ
の水平／垂直方向の反転が任意に行なえる画像入力装置
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固体撮像装置の第１実施例の回路
構成図である。

【図２】図１の構成に於いて、Ｙ走査を水平、Ｘ走査を
垂直とした場合の動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【図３】本発明に係る固体撮像装置の第２実施例の回路
構成図である。

【図４】図３の構成に於いて、Ｘ走査を水平、Ｙ走査を
垂直とした場合の動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【図５】図３の構成に於いて、Ｙ走査を水平、Ｘ走査を
垂直とした場合の動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【図６】本発明に係る固体撮像装置の第３実施例の回路
構成図である。

【図７】図６の構成に於いて、画素１０₁₁，１０₂₁，１
０_mnを続けて読出した後に、これらの画素を同時にリセ
ットする動作を例示するタイミングチャートである。

【図８】本発明に係る固体撮像装置の第４実施例の回路
構成図である。

【図９】図８の構成に於いて、画素１０₁₁，１０_m1，１
０_mnを続けて読出す場合の動作を例示するタイミングチ
ャートである。

【図１０】本発明の固体撮像装置を用いた本発明に係る
画像入力装置の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図１１】従来の固体撮像装置の回路構成図である。

【図１２】図１１に示した従来の固体撮像装置の動作を
説明するための信号波形図である。

【符号の説明】

１０₁₁，１０₁₂，…，１０_mn…電荷変調素子（ＣＭ
Ｄ）、１２₁，１２₂，…，１２_m…行ライン、１２Ｌ
₁，１２Ｌ₂，…，１２Ｌ_m…左側行ライン、１２
Ｒ₁，１２Ｒ₂，…，１２Ｒ_m…右側行ライン、１
４₁，１４₂，…，１４_n…列ライン、１６…Ｙ走査回
路、１６_L…Ｙ走査回路（Ｌ）、１６_R…Ｙ走査回路
（Ｒ）、１８₁，１８₂，…，１８_n…列選択用トラン
ジスタ、２０…信号線、２２₁，２２₂，…，２２_n…
反選択用トランジスタ、２４…リファレンスライン、２
６…Ｘ走査回路、２８₁，２８₂，…，２８_n…リセッ
トスイッチ、３０…リセットライン、３２…リセット回
路、３２_X…Ｘリセット回路、３２_Y…Ｙリセット回
路、３４₁，３４₂，…，３４_m…行選択用トランジス
タ、３６…バイアスライン、３８₁，３８₂，…，３８
_m…行反選択用トランジスタ、４０…グランドライン、
４２₁，４２₂，…，４２_m…行リセットスイッチ、４
４Ｌ…Ｙ選択回路（Ｌ）、４４Ｒ…Ｙ選択回路（Ｒ）、
４６Ａ…Ｘ選択回路（Ａ）、４６Ｂ…Ｘ選択回路
（Ｂ）、４８…光学系、５０…固体撮像装置、５２…ビ
デオ回路、５４…同期信号発生回路、５６…Ａ／Ｄ変換
器、５８…インタフェース回路、６０…コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゲート電極下に蓄積された光生成電荷に
よりソース・ドレイン電流を変調して信号とする撮像素
子が二次元に配列される受光アレイ部と、前記受光アレイ部の各画素のドレインに共通に所定の電
圧を印加する電源手段と、列方向に配列された画素のソースをそれぞれ共通に接続
した列ラインと、前記列ラインを選択的に駆動する列ライン選択手段と、前記受光アレイ部の行方向に配列された画素のゲートの
左半分をそれぞれ共通に接続した左側行ラインと、前記左側行ラインを選択的に駆動する左側行ライン選択
手段と、前記受光アレイ部の行方向に配列された画素のゲートの
右半分をそれぞれ共通に接続した右側行ラインと、前記右側行ラインを選択的に駆動する右側行ライン選択
手段と、前記列ラインにそれぞれ負電圧を印加するリセット手段
と、を具備することを特徴とする固体撮像装置。