JPH0575928A - Solid state image pickup device - Google Patents

Solid state image pickup device

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Publication number
JPH0575928A
JPH0575928A JP3234429A JP23442991A JPH0575928A JP H0575928 A JPH0575928 A JP H0575928A JP 3234429 A JP3234429 A JP 3234429A JP 23442991 A JP23442991 A JP 23442991A JP H0575928 A JPH0575928 A JP H0575928A
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JP
Japan
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detection circuit
charge
charge detection
voltage
circuit
Prior art date
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Application number
JP3234429A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hatae
博 波多江
Katsutaka Kimura
勝高 木村
Haruhisa Ando
治久 安藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0575928A publication Critical patent/JPH0575928A/en
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To secure a dynamic range and to attain low noise and high sensitivity by providing a horizontal CCD with the 1st and 2nd electrostatic charge detection circuits and controlling the 2nd charge detection circuit by an output from the 1st charge detection circuit. CONSTITUTION:Incident light upon an image pickup element is photoelectrically converted by photodiodes 1, 3 and stored as charge and the stored charge is transferred to the 1st charge detection circuit 6 through vertical CCD registers 2, 4 and the horizontal CCD 5 and converted into voltage. The converted voltage is inputted to a means 8 for controlling the 2nd charge detection circuit 110 and an output voltage 112 proportional to the charge is outputted from the means 8 and inputted to the circuit 110 to control it. In such constitution, the voltage 112 is outputted to the means 8 controlling the circuit 110 during a period from the input of the charge to the circuit up to its input to the circuit 110 through a signal charge delay means 9. Consequently the circuit 110 can be accurately controlled in accordance with the transferred signal charge.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、CCDレジスタを用い
た固体撮像装置に関し、特にCCD型固体撮像素子から
最終的に信号電荷を取り出す信号検出部のダイナミック
レンジの改良をはかった固体撮像素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device using a CCD register, and more particularly to a solid-state image pickup device having an improved dynamic range of a signal detecting section for finally extracting a signal charge from a CCD type solid-state image pickup device. ..

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術について、図3を用いて説明
する。CCD型固体撮像素子において、飽和信号量が大
きい高感度電荷検出回路としては、フィードバックを用
いた方式がある。(1991年2月アイ・エス・エス・
シー・シー 予講集 p.210〜p.211)ここで、
40はホトダイオード、41は垂直CCDレジスタ、4
2は最も右端の垂直CCDレジスタ、43は水平CCD
レジスタ、44は水平CCDレジスタに設けてある接合型
電界効果トランジスタ型の電荷検出回路である。この電
荷検出回路44は、水平CCDレジスタの最終段に設け
てある。ホトダイオード40において光電変換された信
号電荷は、垂直CCDレジスタ41,42により水平C
CDレジスタ43に転送される。電荷検出回路44で
は、水平CCDレジスタ43により転送された信号電荷
によりドレイン電流が変調され、JFET45とで構成された
ソースフォロア回路により電圧に変換される。そして2
段目のソースフォロア回路46によりさらに電流増幅さ
れる。電流増幅された出力47は、電荷検出回路を制御
する手段48へ入力され、電荷検出回路44へフィード
バックされる。これにより、より多くの電荷が転送され
た時には、電荷検出回路44の転送チャネルのポテンシ
ャルを深くし、取り扱える電荷量を多くしている。ここ
で、信号電荷と出力電圧の関係は、次の様に表せる。
2. Description of the Related Art A conventional technique will be described with reference to FIG. In the CCD type solid-state imaging device, there is a system using feedback as a high-sensitivity charge detection circuit having a large saturation signal amount. (February 1991 ISS
CCS Preliminary Collection p.210-p.211) Where
40 is a photodiode, 41 is a vertical CCD register, 4
2 is the rightmost vertical CCD register, 43 is a horizontal CCD
The register 44 is a junction field effect transistor type charge detection circuit provided in the horizontal CCD register. The charge detection circuit 44 is provided at the final stage of the horizontal CCD register. The signal charge photoelectrically converted in the photodiode 40 is transferred to the horizontal C by the vertical CCD registers 41 and 42.
It is transferred to the CD register 43. In the charge detection circuit 44, the drain current is modulated by the signal charge transferred by the horizontal CCD register 43, and converted into a voltage by the source follower circuit configured by the JFET 45. And 2
The current is further amplified by the source follower circuit 46 in the stage. The current-amplified output 47 is input to the means 48 for controlling the charge detection circuit and fed back to the charge detection circuit 44. As a result, when more charges are transferred, the potential of the transfer channel of the charge detection circuit 44 is deepened and the amount of charges that can be handled is increased. Here, the relationship between the signal charge and the output voltage can be expressed as follows.

【0003】 Q=(Cin/Gv+Cb/Gv+Cb)Va …(1) ここで、Cinは電荷検出回路の入力容量、Gvは電荷
検出回路の電圧利得、Cbはフィードバック容量、Va
は電荷検出回路の出力電圧である。但しフィードバック
容量Cbとは、ゲート電極32のゲート容量である。式
(1)により、電荷検出回路の出力電圧Vaから信号電
荷Qが求められることがわかる。
Q = (Cin / Gv + Cb / Gv + Cb) Va (1) where Cin is the input capacitance of the charge detection circuit, Gv is the voltage gain of the charge detection circuit, Cb is the feedback capacitance, and Va.
Is the output voltage of the charge detection circuit. However, the feedback capacitance Cb is the gate capacitance of the gate electrode 32. It can be seen from the equation (1) that the signal charge Q is obtained from the output voltage Va of the charge detection circuit.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来方式の場
合フィードバック系に遅延時間が必然的に存在する。そ
のため、水平CCDレジスタのクロック周波数が高くな
ると、電荷を検出しその信号を用いて電荷検出器に設け
てあるゲート電圧を制御するまでの遅延時間内に、電荷
検出器に次の信号電荷が転送されてしまう可能性があ
る。そのような状態では、正確なフィードバックがかか
らないことが懸念される。
However, in the case of the conventional method, the delay time inevitably exists in the feedback system. Therefore, when the clock frequency of the horizontal CCD register increases, the next signal charge is transferred to the charge detector within the delay time until the charge is detected and the signal is used to control the gate voltage provided in the charge detector. There is a possibility that it will be. In such a state, there is concern that accurate feedback may not be applied.

【0005】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
もので、撮像素子のクロック周波数が高い時も信号電荷
の検出を低雑音に行うことができ、かつ取り扱える信号
量が大きな、低雑音の固体撮像素子を提供することにあ
る。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances. Even when the clock frequency of the image pickup device is high, the signal charge can be detected with low noise, and the amount of signals that can be handled is large. To provide a solid-state image sensor of the above.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、電荷を
予め検出するための第一の電荷検出回路と、フィードフ
ォワードをかけるために必要な遅延時間だけ信号電荷を
遅延させるための信号電荷遅延用手段と、電荷を検出し
出力するための第二の電荷検出回路を用い、第一の電荷
検出回路で予め電荷を検出し、その信号を第二の電荷検
出回路のゲート電圧の制御に用いることにある。
The essence of the present invention is to provide a first charge detection circuit for detecting charges in advance, and a signal charge for delaying signal charges by a delay time required for feedforward. The delay means and the second charge detection circuit for detecting and outputting the charge are used, the charge is detected in advance by the first charge detection circuit, and the signal is used for controlling the gate voltage of the second charge detection circuit. To use.

【0007】即ち、第一の電荷検出回路で信号を検出し
て第二の電荷検出回路のゲート電圧を制御するまでの遅
延時間と、第一の電荷検出回路で検出した信号電荷が第
二の電荷検出回路に到達するまでの遅延時間を同じにす
れば、水平CCDレジスタの動作周波数が高い場合も、
正確に第二の電荷検出回路のゲート電圧を制御すること
ができる。
That is, the delay time until the signal is detected by the first charge detection circuit and the gate voltage of the second charge detection circuit is controlled, and the signal charge detected by the first charge detection circuit is the second If the delay time to reach the charge detection circuit is the same, even if the operating frequency of the horizontal CCD register is high,
The gate voltage of the second charge detection circuit can be controlled accurately.

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、水平CCDレジスタにより転
送されてきた信号電荷は、第一の電荷検出回路で検出さ
れ、電圧変換される。この電圧は、第二の電荷検出回路
を制御する手段へ入力される。第二の電荷検出回路を制
御する手段では、入力電圧に応じて第二の電荷検出回路
のゲート電極を制御する電圧を発生する。第二の電荷検
出回路はこの電圧により、最大取扱い電荷量を変化させ
ダイナミックレンジを向上させる。この時、第一の電荷
検出回路に電荷が入力されてから第二の電荷検出回路を
制御するまでの時間と、第一の電荷検出回路に入力され
た電荷が第二の電荷検出回路に転送されるまでの時間と
を一致させる。このようにすることで、水平CCDレジ
スタの動作周波数が高い場合も、正確に第二の電荷検出
回路のゲート電圧を制御することができる。
According to the present invention, the signal charge transferred by the horizontal CCD register is detected by the first charge detection circuit and converted into a voltage. This voltage is input to the means for controlling the second charge detection circuit. The means for controlling the second charge detection circuit generates a voltage for controlling the gate electrode of the second charge detection circuit according to the input voltage. The second charge detection circuit changes the maximum handled charge amount by this voltage and improves the dynamic range. At this time, the time from the input of charge to the first charge detection circuit to the control of the second charge detection circuit and the charge input to the first charge detection circuit are transferred to the second charge detection circuit. Match the time until it is done. By doing so, even when the operating frequency of the horizontal CCD register is high, the gate voltage of the second charge detection circuit can be accurately controlled.

【0009】[0009]

【実施例】実施例1 以下、本発明の実施例を図1を用いて説明する。ここ
で、1,3はホトダイオード、2,4は垂直CCDレジ
スタ、5は水平CCDレジスタ、6は電荷を予め検出す
るための第一の電荷検出回路、7は接合型電界効果トラ
ンジスタである。第一の電荷検出回路6は接合型電界効
果トランジスタ型の電荷検出回路であり、接合型電界効
果トランジスタ7とにより、ソースフォロワ回路を構成
している。8は第二の電荷検出回路を制御する手段、9
は信号電荷遅延手段、110は第二の電荷検出回路、1
0は接合型電界効果トランジスタである。第二の電荷検
出回路110は接合型電界効果トランジスタ型の電荷検
出回路であり、接合型電界効果トランジスタ10とによ
り、ソースフォロワ回路を構成し1段目の出力アンプと
なっている。111は1段目の出力アンプである。
EXAMPLE 1 An example of the present invention will be described below with reference to FIG. Here, 1 and 3 are photodiodes, 2 and 4 are vertical CCD registers, 5 is a horizontal CCD register, 6 is a first charge detection circuit for detecting charges in advance, and 7 is a junction field effect transistor. The first charge detection circuit 6 is a junction type field effect transistor type charge detection circuit, and the junction type field effect transistor 7 constitutes a source follower circuit. 8 is a means for controlling the second charge detection circuit, 9
Is a signal charge delay means, 110 is a second charge detection circuit, 1
Reference numeral 0 is a junction field effect transistor. The second charge detection circuit 110 is a junction-type field effect transistor type charge detection circuit, and the junction-type field effect transistor 10 constitutes a source follower circuit and serves as a first stage output amplifier. Reference numeral 111 is an output amplifier of the first stage.

【0010】次に、全体の動作について説明する。撮像
素子に入射した光は、ホトダイオード1,3により光電
変換され電荷として蓄えられる。電荷は垂直CCDレジ
スタ2,4、水平CCDレジスタ5により、第一の電荷
検出回路6に転送される。第一の電荷検出回路6では信
号電荷によりドレイン電流が変調され、接合型電界効果
トランジスタ7と構成されたソースフォロア回路により
電圧に変換される。この変換された電圧は第二の電荷検
出回路を制御する手段8に入力され、ここで入力された
電荷に比例した出力電圧112を出力する。この出力電
圧112を第二の電荷検出回路110に入力し制御を行
う。ここで、電荷が第一の電荷検出回路6に入力され、
信号電荷遅延手段9を経て第二の電荷検出回路に入力さ
れるまでの間に、第二の電荷検出回路を制御する手段8
の出力電圧112を出力する。
Next, the overall operation will be described. The light incident on the image sensor is photoelectrically converted by the photodiodes 1 and 3 and stored as electric charges. The charges are transferred to the first charge detection circuit 6 by the vertical CCD registers 2 and 4 and the horizontal CCD register 5. In the first charge detection circuit 6, the drain current is modulated by the signal charge and converted into a voltage by the source follower circuit configured with the junction field effect transistor 7. The converted voltage is input to the means 8 for controlling the second charge detection circuit, and the output voltage 112 proportional to the charge input here is output. The output voltage 112 is input to the second charge detection circuit 110 for control. Here, the charge is input to the first charge detection circuit 6,
Means 8 for controlling the second charge detection circuit until it is input to the second charge detection circuit via the signal charge delay means 9.
The output voltage 112 of is output.

【0011】これにより、転送された信号電荷に応じ
て、正確に第二の電荷検出回路110を制御することが
できる。この時、信号電荷と出力電圧の関係は、次の様
に表せる。
As a result, the second charge detection circuit 110 can be accurately controlled according to the transferred signal charge. At this time, the relationship between the signal charge and the output voltage can be expressed as follows.

【0012】 Q=(Cin/Gv+Cf/Gv−Cf)Va−CfVb …(2) ここで、Cinは電荷検出回路の入力容量、Gvは電荷
検出回路の電圧利得、Cfはフィードフォワード容量、
Vaは電荷検出回路の出力電圧、Vbは制御手段8の出
力電圧である。従って、Va,Vbから信号電荷が求め
られることが分かる。
Q = (Cin / Gv + Cf / Gv−Cf) Va−CfVb (2) where Cin is the input capacitance of the charge detection circuit, Gv is the voltage gain of the charge detection circuit, and Cf is the feedforward capacitance.
Va is the output voltage of the charge detection circuit, and Vb is the output voltage of the control means 8. Therefore, it can be seen that the signal charge is obtained from Va and Vb.

【0013】式(2)より、制御手段8の出力電圧Vb
は信号電荷Qにより連続的に変化する関数であるので、
電荷検出回路の出力電圧Vaと信号電荷Qは一義的に決
まる。そこで、予めVbとQの関係を調べておくことに
より、出力電圧Vaのみを観測して、後段における信号
処理により信号電荷Qを得ることが可能である。
From the equation (2), the output voltage Vb of the control means 8
Is a function that changes continuously with the signal charge Q,
The output voltage Va of the charge detection circuit and the signal charge Q are uniquely determined. Therefore, by examining the relationship between Vb and Q in advance, it is possible to observe only the output voltage Va and obtain the signal charge Q by the signal processing in the subsequent stage.

【0014】次に、図4,図7,図8を用いて、電荷検
出回路の制御方法の詳細について説明する。まず図4に
ついて36,37は水平CCD電極、31は水平CCD
レジスタに設けてある接合型電界効果トランジスタ型の
電荷検出回路、38はリセットゲート、39はリセット
ドレイン、101は埋め込みチャネルのためのn型拡散
層、102はp型拡散層である。図7は図4における点
線ABについての断面構造図であり、埋め込みチャネル
を実現するためのn拡散層101が電荷検出回路制御用
のゲート電極32の直下まで形成されている。図8は点
線CDについての断面構造図であり、第二の電荷検出回
路制御用のゲート電極32の両脇にp+拡散層103,
30が設けてあり、それぞれ接合型電界効果トランジス
タのドレイン,ソースの役割を果たす。接合型電界効果
トランジスタのドレイン電流は、埋め込みチャネル用の
n拡散層101の下を流れる。
Next, the control method of the charge detection circuit will be described in detail with reference to FIGS. 4, 7, and 8. 4, 36 and 37 are horizontal CCD electrodes and 31 is a horizontal CCD.
A junction-type field effect transistor type charge detection circuit provided in the register, 38 is a reset gate, 39 is a reset drain, 101 is an n-type diffusion layer for a buried channel, and 102 is a p-type diffusion layer. FIG. 7 is a cross-sectional structural view taken along the dotted line AB in FIG. 4, in which an n diffusion layer 101 for realizing a buried channel is formed right below a gate electrode 32 for controlling a charge detection circuit. FIG. 8 is a cross-sectional structural view taken along the dotted line CD. The p + diffusion layer 103 is provided on both sides of the second charge detection circuit control gate electrode 32.
30 are provided and respectively serve as a drain and a source of the junction field effect transistor. The drain current of the junction field effect transistor flows below the n diffusion layer 101 for the buried channel.

【0015】次に、動作について説明する。水平CCD
により転送された信号電荷Q1は予め第一の電荷検出回
路により電圧に変換され、第二の電荷検出回路を制御す
る手段48を通して、第二の電荷検出回路制御用のゲー
ト電極32に入力される。この時、第二の検出回路30
には信号電荷Q1が入力されているので、フィードフォ
ワードは、正確に行われる。また、信号電荷の検出は、
図8において第二の電荷検出回路制御用のゲート電極3
2の下に入力されている信号電荷Q1により、n拡散層
101の下を流れる電流が変調されることにより、行わ
れる。そして、入力される信号電荷量に応じて、第二の
電荷検出回路制御用のゲート電極32の電圧が、第二の
電荷検出回路を制御する手段48により制御される。こ
れにより、電荷検出回路部のポテンシャルの深さが制御
され、電荷検出回路の取扱い電荷量が変化する。
Next, the operation will be described. Horizontal CCD
The signal charge Q1 transferred by is converted into a voltage by the first charge detection circuit in advance, and is input to the second charge detection circuit control gate electrode 32 through the means 48 for controlling the second charge detection circuit. .. At this time, the second detection circuit 30
Since the signal charge Q1 is input to, the feedforward is accurately performed. In addition, the detection of the signal charge is
In FIG. 8, the gate electrode 3 for controlling the second charge detection circuit
This is performed by modulating the current flowing under the n diffusion layer 101 by the signal charge Q1 input under 2. Then, the voltage of the gate electrode 32 for controlling the second charge detection circuit is controlled by the means 48 for controlling the second charge detection circuit according to the input signal charge amount. As a result, the depth of the potential of the charge detection circuit unit is controlled, and the amount of charge handled by the charge detection circuit changes.

【0016】また、本実施例において、第一の電荷検出
回路6をフローティングゲート型の電荷検出器にするこ
とも可能である。この構造にすると、製造が容易にな
り、コスト低減の効果がある。また、接合型電界効果ト
ランジスタ7、あるいは10についても、MOSトラン
ジスタにすることで構造が簡単になり、製造が容易にな
るため、同様な効果が得られる。
Further, in the present embodiment, the first charge detection circuit 6 can be a floating gate type charge detector. This structure facilitates manufacturing and has an effect of cost reduction. Further, the junction field effect transistor 7 or 10 also has similar effects because the structure is simplified and the manufacturing is facilitated by using a MOS transistor.

【0017】第一の電荷検出回路6,第二の電荷検出回
路110の周辺回路については、当然チップの外におい
て回路を構成することも可能であるが、オンチップにす
ることでユーザーから見て外付け部品が不要で、非常に
使いやすくなる。
Regarding the peripheral circuits of the first charge detection circuit 6 and the second charge detection circuit 110, it is of course possible to configure the circuits outside the chip, but by making them on-chip, the user can see them. It requires no external parts and is extremely easy to use.

【0018】さらに、本実施例においてはp基板を使っ
て説明を行ったが、n基板を用いても構成は可能であ
る。
Further, in the present embodiment, the description has been made using the p substrate, but it is also possible to use the n substrate.

【0019】実施例2 以下、本発明の他の実施例を図2を用いて説明する。こ
こで、20は電圧切り替え器、21は数種類の設定電圧
を表している。
Embodiment 2 Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Here, 20 represents a voltage switch, and 21 represents several kinds of set voltages.

【0020】次に、本実施例の動作について説明する。
水平CCDレジスタ5により転送されてきた信号電荷
は、第一の型電荷検出回路6のドレイン電流を変調し、
接合型電界効果トランジスタ7とで構成されたソースフ
ォロア回路により電圧に変換される。次に、この変換さ
れた電圧レンジにより、転送されてきた信号電荷量のレ
ンジに応じて、設定電圧切り替え手段20により設定電
圧21を切り替える。ここで、電荷が第一の電荷検出回
路6に入力され、信号電荷遅延手段9を経て第二の電荷
検出回路に入力されるまでの間に、設定電圧切り替え手
段20により設定電圧21を切り替える。例えば4種類
の設定電圧を用いた場合について、図5を用いて説明す
る。図5は、第一の型電荷検出回路6に転送された信号
電荷量と設定電圧切り替え手段20の出力電圧Vbの関
係、またその信号電荷が第二の電荷検出回路110に転
送された時の信号電荷量と出力電圧Vaの関係を示して
いる。第一の型電荷検出回路に入力された信号電荷量を
Qinとすると、0<Qin<Qaの時はV1、Qa<
Qin<Qbの時はV2、Qb<Qin<Qcの時はV
3、Qc<Qin<Qdの時はV4が設定電圧切り替え
手段20の出力電圧Vbとして出力される。その時の出
力電圧Vaは、鋸状になる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The signal charge transferred by the horizontal CCD register 5 modulates the drain current of the first type charge detection circuit 6,
It is converted into a voltage by the source follower circuit composed of the junction field effect transistor 7. Next, the set voltage 21 is switched by the set voltage switching unit 20 according to the range of the transferred signal charge amount by the converted voltage range. Here, the set voltage switching means 20 switches the set voltage 21 until the electric charge is input to the first charge detection circuit 6 and then to the second charge detection circuit via the signal charge delay means 9. For example, a case where four types of set voltages are used will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the relationship between the amount of signal charge transferred to the first type charge detection circuit 6 and the output voltage Vb of the setting voltage switching means 20, and the signal charge when the signal charge is transferred to the second charge detection circuit 110. The relationship between the signal charge amount and the output voltage Va is shown. When the signal charge amount input to the first type charge detection circuit is Qin, V1 and Qa <when 0 <Qin <Qa
V2 when Qin <Qb, V2 when Qb <Qin <Qc
3, when Qc <Qin <Qd, V4 is output as the output voltage Vb of the set voltage switching means 20. The output voltage Va at that time has a sawtooth shape.

【0021】次に、効果について説明する。第一の電荷
検出回路6は、電荷検出器と転送CCDを兼ねるため、
第二の電荷検出回路110ほど検出容量を小さくする事
ができない。そのため、第二の電荷検出回路110と比
較して感度が悪くなるので、この第一の電荷検出回路6
の出力信号で、正確に第二の電荷検出回路110を制御
できない可能性がある。そこで、本実施例では、電圧切
り替え器20により数種類の設定電圧21を切り替え
て、第二の電荷検出回路110を制御するようにしたも
のである。そして、先ほど説明した式(2)より明かな
ように、電荷検出回路の出力電圧Vaと制御手段8の出
力電圧Vbを用いて、信号電荷Qを求めることができ
る。このようにすることで、第二の電荷検出器110に
入力された信号電荷量に応じて段階的にポテンシャルの
深さも変えられ、かつノイズ分を含まない電圧により、
第二の電荷検出器110を制御できる。
Next, the effect will be described. Since the first charge detection circuit 6 serves both as a charge detector and a transfer CCD,
The detection capacitance cannot be made smaller than that of the second charge detection circuit 110. Therefore, the sensitivity becomes lower than that of the second charge detection circuit 110.
There is a possibility that the second charge detection circuit 110 cannot be accurately controlled by the output signal of. Therefore, in the present embodiment, the voltage switch 20 is used to switch between several kinds of set voltages 21 to control the second charge detection circuit 110. Then, as is clear from the equation (2) described above, the signal charge Q can be obtained using the output voltage Va of the charge detection circuit and the output voltage Vb of the control means 8. By doing so, the potential depth can be changed stepwise in accordance with the amount of signal charges input to the second charge detector 110, and a voltage that does not include noise can be obtained.
The second charge detector 110 can be controlled.

【0022】さらに、設定電圧切り替え手段20におい
て4つのレンジを判断するため、この結果を2ビットの
デジタル出力として用いることも可能である。また、も
っと多くの設定電圧を用いて第二の電荷検出回路110
を制御することもできる。設定電荷の数を多くすると、
取り扱うことができる電荷量が多くなり、デジタル出力
撮像素子として用いた場合のビット数を多くできるとい
う効果がある。
Further, since the set voltage switching means 20 determines four ranges, the result can be used as a 2-bit digital output. In addition, the second charge detection circuit 110 may be used by using a larger set voltage.
Can also be controlled. If the number of set charges is increased,
The amount of charge that can be handled increases, and the number of bits when used as a digital output image pickup device can be increased.

【0023】本発明においては、撮像素子に従来のアナ
ログ信号用の出力ピンに加え、デジタル信号用の出力ピ
ンを設けることによって、ユーザーが必要に応じてアナ
ログ信号とデジタル信号を使い分けることができるとい
う効果が生まれる。
According to the present invention, by providing the output pin for the digital signal in addition to the conventional output pin for the analog signal on the image pickup device, the user can selectively use the analog signal and the digital signal as required. The effect is born.

【0024】実施例3 次に、本発明の他の実施例を図6を用いて説明する。こ
こで、112は2段目のソースフォロア回路の出力Va
と設定電圧切り替え手段20の出力電圧Vbを合成する
手段である。水平CCD5により転送されてくる信号電
荷により、電荷検出回路の出力電圧Vaと制御手段8の
出力電圧Vbが発生する。この2つの信号を合成する手
段112により、1つの信号として出力するものであ
る。これにより、ユーザーはフィードフォワードを意識
することなく、従来の撮像素子と同じように使用するこ
とができる。
Embodiment 3 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, 112 is the output Va of the second source follower circuit.
And the output voltage Vb of the set voltage switching means 20. The output voltage Va of the charge detection circuit and the output voltage Vb of the control means 8 are generated by the signal charges transferred by the horizontal CCD 5. The means 112 for synthesizing these two signals outputs them as one signal. As a result, the user can use the same as a conventional image sensor without paying attention to feedforward.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明の二つの電荷検出回路を用いた構
成によると、高精細撮像素子のように水平CCDレジス
タの動作周波数が高い場合も、ダイナミックレンジを確
保しかつ低雑音で高感度な電荷検出回路を構成すること
ができる。
According to the structure using the two charge detection circuits of the present invention, even when the operating frequency of the horizontal CCD register is high as in a high-definition image pickup device, the dynamic range is secured, the noise is low, and the sensitivity is high. A charge detection circuit can be configured.

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

【図1】本発明の一実施例に係わる固体撮像装置を示す
概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例を説明するための構成図。FIG. 2 is a configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図3】従来の技術を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional technique.

【図4】従来の技術を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional technique.

【図5】本発明の他の実施例を説明するための入力電
荷,制御電圧,出力電圧の関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship among an input charge, a control voltage, and an output voltage for explaining another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例を説明するための構成図。FIG. 6 is a configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図7】図4のAB部断面図。7 is a cross-sectional view taken along the line AB in FIG.

【図8】図4のCD部断面図。FIG. 8 is a sectional view of a CD portion of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,3…ホトダイオード、2,4…垂直CCDレジス
タ、5…水平CCDレジスタ、6…第一の電荷検出回
路、7,10…JFET、8…第二の電荷検出回路を制
御する手段、9…信号電荷遅延用水平CCDレジスタ、
110…第二の電荷検出回路、111…ソースフォロア
回路。
1, 3 ... Photodiode, 2, 4 ... Vertical CCD register, 5 ... Horizontal CCD register, 6 ... First charge detection circuit, 7, 10 ... JFET, 8 ... Means for controlling second charge detection circuit, 9 ... Horizontal CCD register for signal charge delay,
110 ... Second charge detection circuit, 111 ... Source follower circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ホトダイオード,垂直CCDレジスタ,水
平CCDレジスタ,信号検出部から構成されるCCD型
撮像素子において、水平CCDレジスタに設けた第一の
電荷検出回路,第二の電荷検出回路の二つの電荷検出回
路と、第二の電荷検出回路を制御する手段を具備し、第
一の電荷検出回路の出力を用い、第二の電荷検出回路を
制御することを特徴とする固体撮像装置。
1. A CCD type image pickup device comprising a photodiode, a vertical CCD register, a horizontal CCD register, and a signal detecting section, which comprises a first charge detecting circuit and a second charge detecting circuit provided in the horizontal CCD register. A solid-state imaging device comprising: a charge detection circuit; and a means for controlling the second charge detection circuit, wherein the output of the first charge detection circuit is used to control the second charge detection circuit.
【請求項2】上記第二の電荷検出回路を制御する手段に
おいて、第二の電荷検出回路を制御する電圧を数種類の
固定電圧に切り替え、第二の電荷検出回路を制御する電
圧と第二の電荷検出回路の出力電圧を用いることを特徴
とする請求項1記載の固体撮像装置。
2. The means for controlling the second charge detection circuit, wherein the voltage for controlling the second charge detection circuit is switched to several kinds of fixed voltages, and the voltage for controlling the second charge detection circuit and the second The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an output voltage of the charge detection circuit is used.
【請求項3】上記第二の電荷検出回路を制御する電圧と
第二の電荷検出回路の出力電圧から、1つの出力を合成
することを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。
3. The solid-state image pickup device according to claim 2, wherein one output is combined from a voltage for controlling the second charge detection circuit and an output voltage of the second charge detection circuit.
JP3234429A 1991-09-13 1991-09-13 Solid state image pickup device Pending JPH0575928A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100374647B1 (en) * 2001-03-26 2003-03-03 삼성전자주식회사 Method and controller for high speed image pick-up of image pickup device

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