JPH07336600A - Solid-state image pickup element - Google Patents

Solid-state image pickup element

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Publication number
JPH07336600A
JPH07336600A JP6128844A JP12884494A JPH07336600A JP H07336600 A JPH07336600 A JP H07336600A JP 6128844 A JP6128844 A JP 6128844A JP 12884494 A JP12884494 A JP 12884494A JP H07336600 A JPH07336600 A JP H07336600A
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JP
Japan
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row
column
charge
solid
read line
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Withdrawn
Application number
JP6128844A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Wakayama
博之 若山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PURPOSE:To project 2-dimension image information as linear information in which row and column directions are independent and to increase the number of picked up images by arranging transistor(TRs) outputting charge in the row and column directions for each picture element with respect to the solid- state image pickup element so as to provide a summing function in the unit of rows and columns. CONSTITUTION:A photoelectric conversion element 11 providing the output of charge to a row read line Lv based on a row selection signal phiVi and a column read line Lh based on a column selection signal phiHi respectively, a 1st charge addition element 12 adding charges on row read lines Lv based on a row reset signal phiRV and a 2nd charge addition element 13 adding charges on column read lines Lh based on a column reset signal phiRH and are provided. Furthermore, a switching element Sv controlling the output of the 1st charge addition element 12 based on the row selection signal phiVi is provided and a switching element Sh controlling the output of the 2nd charge addition element 132 based on the row selection signal phiHVi is provided.

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、固体撮像素子に関する
ものであり、更に詳しく言えば、各画素に電界効果トラ
ンジスタ(MOSFET)を配置したX−Yアドレス方
式の電荷読出し回路の改善に関するものである。近年、
半導体装置の集積回路技術の発達に伴い固体撮像素子に
おいても、画素数の増大・画素サイズの縮小化が進んで
いる。また、各種ロボットの眼(人工網膜)として固体
撮像素子が採用されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device, and more particularly to improvement of an XY address type charge read circuit in which a field effect transistor (MOSFET) is arranged in each pixel. is there. recent years,
With the development of integrated circuit technology for semiconductor devices, the number of pixels and the size of pixels in the solid-state imaging device are increasing. Further, a solid-state image sensor is adopted as an eye (artificial retina) of various robots.

【0002】これによれば、3次元集積回路技術を応用
した視覚情報処理チップがある。これは、固体撮像素子
と処理回路とが同一チップ上に積層して形成される。例
えば、最上層に光センサを5×5画素を設け、そこで受
光された光が電気信号に変換され、中間層にあるADコ
ンバータにより、それがデジタル信号に変換され、最下
層の論理演算回路により、そのデジタル信号が平滑化・
輪郭抽出等されるタイプである。
According to this, there is a visual information processing chip to which a three-dimensional integrated circuit technology is applied. This is formed by stacking a solid-state image sensor and a processing circuit on the same chip. For example, a 5 × 5 pixel optical sensor is provided in the uppermost layer, the light received therein is converted into an electric signal, which is converted into a digital signal by the AD converter in the intermediate layer, and by the logical operation circuit in the lowermost layer. , The digital signal is smoothed
This is a type for which contour extraction is performed.

【0003】また、受光素子を抵抗ネットワークの交点
に配置することで、チップ上に投影された画像の位置と
長軸方向を検出する機能を持った固体撮像素子が考案さ
れている。しかし、固体撮像素子から得られた画像情報
が、外部のコンピュータに取込まれ、それが画像処理さ
れるため、データ処理速度が著しく低下する。そこで、
各画素毎に、行・列方向に電荷を出力するトランジスタ
を配置し、行・列単位に加算機能を持たせることによ
り、二次元画像情報を行・列方向の独立した1次元情報
として射影すること、及び、撮像画像数の増加を図るこ
とができる素子が望まれている。
Further, a solid-state image pickup device having a function of detecting the position and long axis direction of an image projected on a chip by arranging a light receiving element at the intersection of a resistance network has been devised. However, the image information obtained from the solid-state image sensor is taken into an external computer and subjected to image processing, so that the data processing speed is significantly reduced. Therefore,
Transistors that output charges in the row and column directions are arranged for each pixel, and two-dimensional image information is projected as independent one-dimensional information in the row and column directions by providing an addition function for each row and column. Therefore, an element that can increase the number of captured images is desired.

【0004】[0004]

【従来の技術】図8,9は、従来例に係る説明図であ
る。図8は従来例に係る固体撮像素子(2×2)の構成
図であり、図9はその動作波形図をそれぞれ示してい
る。例えば、X−Yアドレス方式であって、シリアル画
像データDOUT を出力する固体撮像素子は、図8に示す
ように、光電変換セルアレイ1,垂直シフトレジスタ
2,水平シフトレジスタ3,読出し用トランジスタTo
1,To2及び出力アンプ4を備える。光電変換セルア
レイ1は4個のフォトダイオードD1〜D4及びスイッ
チングトランジスタM1〜M4を有する。
2. Description of the Related Art FIGS. 8 and 9 are explanatory views of a conventional example. FIG. 8 is a configuration diagram of a solid-state imaging device (2 × 2) according to a conventional example, and FIG. 9 shows operation waveform diagrams thereof. For example, as shown in FIG. 8, the solid-state image pickup device of the XY address system which outputs the serial image data DOUT has a photoelectric conversion cell array 1, a vertical shift register 2, a horizontal shift register 3, and a read transistor To.
1, To2 and output amplifier 4. The photoelectric conversion cell array 1 has four photodiodes D1 to D4 and switching transistors M1 to M4.

【0005】次に、当該固体撮像素子の機能を説明す
る。例えば、図8において、各ダイオードD1〜D4が
受光して電荷を発生している状態で、垂直シフトレジス
タ2からトランジスタM1,M2に、図9に示すような
行選択信号S11が出力され、トランジスタM3,M4に
行選択信号S12が出力され、トランジスタTo1,To
2に列選択信号S21,S22がそれぞれ出力される。
Next, the function of the solid-state image pickup device will be described. For example, in FIG. 8, the row shift signal S11 as shown in FIG. 9 is output from the vertical shift register 2 to the transistors M1 and M2 while the diodes D1 to D4 receive light and generate electric charges. The row selection signal S12 is output to M3 and M4, and the transistors To1 and To
The column selection signals S21 and S22 are output to 2 respectively.

【0006】これにより、出力アンプ4からシリアル画
像データDOUT が出力される。例えば、S11,S21=
「H」(ハイ)レベル,S12,S22=「L」(ロー)レ
ベルでは、ダイオードD1により検出された電荷が読出
し線Ld1からデータバスLd0に出力され、それが出
力アンプ4により電圧に変換されて出力される。また、
S11,S22=「H」レベル,S12,S21=「L」レベル
では、ダイオードD2により検出された電荷が読出し線
Ld2からデータバスLd0に出力される。さらに、S
12,S21=「H」レベル,S11,S22=「L」レベルで
は、ダイオードD3により検出された電荷が読出し線L
d1からデータバスLd0に出力され、S12,S22=
「H」レベル,S11,S21=「L」レベルでは、ダイオ
ードD4により検出された電荷が読出し線Ld2からデ
ータバスLd0に出力される。当該バスLd0上の電荷
は、出力アンプ4により電圧に変換されて出力される。
As a result, the output amplifier 4 outputs the serial image data DOUT. For example, S11, S21 =
At “H” (high) level, S12, S22 = “L” (low) level, the charge detected by the diode D1 is output from the read line Ld1 to the data bus Ld0, and is converted into a voltage by the output amplifier 4. Is output. Also,
At S11, S22 = "H" level and S12, S21 = "L" level, the charges detected by the diode D2 are output from the read line Ld2 to the data bus Ld0. Furthermore, S
At 12, S21 = “H” level and S11, S22 = “L” level, the charge detected by the diode D3 is read out by the read line L.
The data is output from d1 to the data bus Ld0, and S12 and S22 =
At "H" level, S11, S21 = "L" level, the charges detected by the diode D4 are output from the read line Ld2 to the data bus Ld0. The charge on the bus Ld0 is converted into a voltage by the output amplifier 4 and output.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例の固
体撮像素子によれば、出力アンプ4の入力部で、データ
バスLd0に出力された電荷を加算し、それを電圧に変
換することができる。しかし、ダイオードD1,D3及
びD2,D4といった読出し時間の異なった信号を加算
することが困難であり、また、ダイオードD1,D2に
より検出された加算電荷を列方向に読み出すこと、及
び、ダイオードD3,D4により検出された加算電荷を
列方向に読み出すことができない。これにより、二次元
画像情報を行方向(垂直方向)及び列方向(水平方向)
の1次元情報として射影することが困難となるという問
題がある。
By the way, according to the conventional solid-state image pickup device, it is possible to add the charges output to the data bus Ld0 at the input portion of the output amplifier 4 and convert the charges into a voltage. . However, it is difficult to add signals of different reading times such as the diodes D1, D3 and D2, D4, and read the added charge detected by the diodes D1, D2 in the column direction, and the diode D3. The added charge detected by D4 cannot be read out in the column direction. This allows the 2D image information to be displayed in the row direction (vertical direction) and the column direction (horizontal direction).
There is a problem in that it is difficult to project as the one-dimensional information of 1.

【0008】このことで、当該固体撮像素子をパターン
検査装置等に応用する場合であって、被撮像対象のエッ
ジ部を抽出する要求等があった場合には、出力アンプ4
から得られるシリアル画像データDOUT を一端メモリ等
に展開し、外部のコンピュータにより画像処理をする必
要がある。なお、視覚情報処理チップやネットワーク方
式の固体撮像素子では、素子形成が困難なことから、数
十画素〜数百画素程度が実現されているに過ぎない。
Thus, when the solid-state image pickup device is applied to a pattern inspection apparatus or the like and there is a request to extract the edge portion of the image pickup target, the output amplifier 4
It is necessary to once expand the serial image data DOUT obtained from the above into a memory or the like and perform image processing by an external computer. In the visual information processing chip and the network-type solid-state imaging device, it is difficult to form the device, and therefore, only several tens to several hundreds of pixels are realized.

【0009】本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創
作されたものであり、各画素毎に、行・列方向に電荷を
出力するトランジスタを配置し、行・列単位に加算機能
を持たせることにより、二次元画像情報を行・列方向の
独立した1次元情報として射影すること、及び、画像数
の増大化を容易に図ることが可能となる固体撮像素子の
提供を目的とする。
The present invention was created in view of the problems of the conventional example. A transistor for outputting electric charges in the row / column direction is arranged for each pixel, and the addition function is provided for each row / column. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device that can project two-dimensional image information as independent one-dimensional information in the row and column directions and easily increase the number of images.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】図1,2は、本発明に係
る固体撮像素子の原理図(その1,2)をそれぞれを示
している。本発明の第1の固体撮像素子は、図1に示す
ように、行選択信号φViに基づいて行読出し線Lv
に、及び、列選択信号φHiに基づいて列読出し線Lh
に、それぞれ電荷を出力する光電変換素子11と、行リ
セット信号φRVに基づいて前記行読出し線Lvの電荷
を加算する第1の電荷加算素子12と、列リセット信号
φRHに基づいて前記列読出し線Lhの電荷を加算する
第2の電荷加算素子13とを備えることを特徴とする。
FIGS. 1 and 2 show the principle diagrams (Nos. 1 and 2) of a solid-state image pickup device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the first solid-state image pickup device of the present invention uses a row read line Lv based on a row selection signal φVi.
And the column read line Lh based on the column selection signal φHi.
In addition, a photoelectric conversion element 11 that outputs charges, a first charge addition element 12 that adds the charges of the row read line Lv based on a row reset signal φRV, and a column read line based on a column reset signal φRH And a second charge addition element 13 for adding the charge of Lh.

【0011】本発明の第2の固体撮像素子は、行選択信
号φViに基づいて前記第1の電荷加算素子12の出力
制御をするスイッチング素子Svが設けられ、列選択信
号φHiに基づいて前記第2の電荷加算素子13の出力
制御をするスイッチング素子Shがそれぞれ設けられる
ことを特徴とする。本発明の第1及び第2の固体撮像素
子において、前記光電変換素子11は、受光によって電
荷を発生するダイオードDiと、列選択信号φHiに基
づいて前記電荷を行読出し線Lvに出力する第1のトラ
ンジスタT1と、行選択信号φViに基づいて前記電荷
を列読出し線Lhに出力する第2のトランジスタT2と
を有することを特徴とする。
The second solid-state image pickup device of the present invention is provided with a switching element Sv for controlling the output of the first charge addition element 12 based on the row selection signal φVi, and based on the column selection signal φHi. A switching element Sh for controlling the output of the second charge addition element 13 is provided respectively. In the first and second solid-state image pickup devices of the present invention, the photoelectric conversion element 11 outputs the charge to the row read line Lv based on a diode Di that generates a charge by receiving light and a column selection signal φHi. Transistor T1 and a second transistor T2 which outputs the electric charge to the column read line Lh based on the row selection signal φVi.

【0012】本発明の第1及び第2の固体撮像素子にお
いて、前記第1の電荷加算素子12は、前記行読出し線
Lvの電荷を電圧に変換する増幅素子Avと、行リセッ
ト信号φRVに基づいて前記行読出し線Lvをリセット
するトランジスタTvとを有し、前記第2の電荷加算素
子13は、前記行読出し線Lhの電荷を電圧に変換する
増幅素子Ahと、行リセット信号φRHに基づいて前記
行読出し線LhをリセットするトランジスタThとを有
することを特徴とする。
In the first and second solid-state image pickup devices of the present invention, the first charge addition device 12 is based on an amplifier device Av for converting the charges of the row read line Lv into a voltage and a row reset signal φRV. And a transistor Tv for resetting the row read line Lv, the second charge addition element 13 is based on a row reset signal φRH and an amplifier element Ah for converting the charge on the row read line Lh into a voltage. A transistor Th for resetting the row read line Lh.

【0013】本発明の第1及び第2の固体撮像素子にお
いて、前記行リセット信号φRV及び列リセット信号φ
RVは、加算モード又は撮像モードに応じたタイミング
に可変されることを特徴とする。本発明の第1及び第2
の固体撮像素子において、前記増幅素子Av,Ahは、
電界効果トランジスタ及び負荷素子を有するソースフォ
ロアアンプ回路から成ることを特徴とする。
In the first and second solid-state image pickup devices of the present invention, the row reset signal φRV and the column reset signal φ
The RV is variable at a timing according to the addition mode or the imaging mode. First and second aspects of the present invention
In the solid-state image sensor of, the amplification elements Av and Ah are
It is characterized by comprising a source follower amplifier circuit having a field effect transistor and a load element.

【0014】本発明の第1及び第2の固体撮像素子にお
いて、前記負荷素子は、複数のソースフォロアアンプ回
路に対し共通して使用されることを特徴とし、上記目的
を達成する。
In the first and second solid-state image pickup devices of the present invention, the load device is commonly used for a plurality of source follower amplifier circuits, and the above object is achieved.

【0015】[0015]

【作 用】本発明の第1の固体撮像素子の動作を説明す
る。例えば、受光によって図2(A)に示すようなダイ
オードDiにより電荷が発生され、この状態で、行選択
信号φVi及び列選択信号φHiが光電変換素子11に
供給されると、これら信号φVi,φHiに基づいて行
読出し線Lv及び列読出し線Lhに、それぞれ電荷が出
力される。
[Operation] The operation of the first solid-state imaging device of the present invention will be described. For example, when light is received, charges are generated by a diode Di as shown in FIG. 2A. In this state, when the row selection signal φVi and the column selection signal φHi are supplied to the photoelectric conversion element 11, these signals φVi and φHi are supplied. Based on the above, electric charges are output to the row read line Lv and the column read line Lh.

【0016】すなわち、列選択信号φHi=「H」レベ
ルで、第1のトランジスタT1がON動作し、電荷が行
読出し線Lvに出力される。また、行選択信号φVi=
「H」レベルで、第2のトランジスタT2がON動作
し、電荷を列読出し線Lhにそれ出力される。また、第
1の電荷加算素子12では、例えば、行リセット信号φ
RV=「L」レベルがトランジスタTvに供給される
と、行読出し線Lvがリセットされ、図2(B)に示す
ような増幅素子Avにより、行読出し線Lvの電荷が加
算されてそれが電圧に変換される。
That is, when the column selection signal φHi = “H” level, the first transistor T1 is turned on, and the charge is output to the row read line Lv. In addition, the row selection signal φVi =
At the “H” level, the second transistor T2 is turned on, and the charges are output to the column read line Lh. Further, in the first charge addition element 12, for example, the row reset signal φ
When RV = “L” level is supplied to the transistor Tv, the row read line Lv is reset, and the charge of the row read line Lv is added by the amplifier element Av as shown in FIG. Is converted to.

【0017】同様に、第2の電荷加算素子13では、例
えば、列リセット信号φRH=「L」レベルがトランジ
スタThに供給されると、列読出し線Lhがリセットさ
れ、増幅素子Ahにより列読出し線Lhの電荷が電圧に
変換される。このため、ダイオードDiにより検出され
た電荷を列方向及び行方向にそれぞれに読み出すこと、
及び、各電荷加算素子12,13の入力点で、それら電
荷を列単位毎に及び行単位毎にそれぞれ加算することが
可能となる。
Similarly, in the second charge addition element 13, for example, when the column reset signal φRH = “L” level is supplied to the transistor Th, the column read line Lh is reset, and the amplifier element Ah resets the column read line. The charge of Lh is converted into a voltage. Therefore, the charges detected by the diode Di are read out in the column direction and the row direction,
Also, at the input points of the charge addition elements 12 and 13, it becomes possible to add the charges for each column unit and for each row unit.

【0018】これにより、光電変換素子11により得ら
れた二次元画像情報を行方向(垂直方向)及び列方向
(水平方向)の1次元情報x,yとして射影することが
可能となる。本発明の第2の固体撮像素子の動作を説明
する。例えば、行選択信号φVi=「H」レベルで、ス
イッチング素子SvがON動作をすることで、第1の電
荷加算素子12の出力電圧が他の電荷加算素子12の出
力電圧に加算される。同様に、列選択信号φHi=
「H」レベルで、スイッチング素子ShがON動作をす
ることで、第2の電荷加算素子13の出力電圧が他の電
荷加算素子13の出力電圧に加算される。
As a result, the two-dimensional image information obtained by the photoelectric conversion element 11 can be projected as the one-dimensional information x, y in the row direction (vertical direction) and the column direction (horizontal direction). The operation of the second solid-state image sensor of the present invention will be described. For example, when the row selection signal φVi = “H” level and the switching element Sv is turned on, the output voltage of the first charge addition element 12 is added to the output voltage of the other charge addition element 12. Similarly, the column selection signal φHi =
When the switching element Sh is turned on at the “H” level, the output voltage of the second charge addition element 13 is added to the output voltage of the other charge addition element 13.

【0019】このため、行・列単位に射影された1次元
情報x,yを行・列方向で独立して加算することが可能
となる。このことで、1フレームを走査する毎に、列リ
セット信号φRHを「H」レベルに立ち上げる加算モー
ドを実行することが可能となる。これにより、被撮像対
象のエッジ検出機能を備えた固体撮像素子を構成するこ
とが可能となる。また、従来例のような視覚情報処理チ
ップやネットワーク方式の固体撮像素子に比べて、数千
画素〜数十万画素程度の固体撮像素子を構成することが
可能となり、当該素子をパターン検査装置等に応用する
ことが可能となる。
Therefore, it is possible to independently add the one-dimensional information x and y projected in row and column units in the row and column directions. This makes it possible to execute the addition mode in which the column reset signal φRH is raised to the “H” level every time one frame is scanned. This makes it possible to configure a solid-state image sensor having a function of detecting an edge of an object to be imaged. Further, it becomes possible to configure a solid-state image pickup device having several thousand to several hundreds of thousands of pixels as compared with a visual information processing chip or a network-type solid-state image pickup device as in a conventional example, and the element is used as a pattern inspection device or the like. Can be applied to.

【0020】なお、本発明の第1及び第2の固体撮像素
子によれば、ソースフォロアアンプ回路から成る増幅素
子Av,Ahが設けられ、例えば、負荷素子が複数のソ
ースフォロアアンプ回路に対し共通して使用される。こ
のため、スイッチング素子Sv又はShがOFF動作の場
合には、増幅素子Av,Ahから負荷素子が切り離され
る。
According to the first and second solid-state image pickup devices of the present invention, the amplifying devices Av and Ah which are the source follower amplifier circuits are provided, and, for example, the load element is common to a plurality of source follower amplifier circuits. Then used. Therefore, when the switching element Sv or Sh is in the OFF operation, the load element is disconnected from the amplifying elements Av and Ah.

【0021】これにより、スイッチング素子Sv又はS
hがON動作している増幅素子Av,Ahのみに電源/
接地線VCC−GND間に電流を流すことができ、当該素子
の消費電力の低減化を図ることが可能となる。
As a result, the switching element Sv or S
Power is supplied only to the amplifiers Av and Ah where h is ON.
A current can be passed between the ground line Vcc and GND, and the power consumption of the device can be reduced.

【0022】[0022]

【実施例】次に、図を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明をする。図3〜7は、本発明の実施例に係る固
体撮像素子の説明図である。 (1)第1の実施例の説明 図3は、本発明の第1の実施例に係る固体撮像素子(2
×2)の構成図であり、図4は、本発明の各実施例に係
るアンプ及び負荷素子の説明図をそれぞれ示している。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 3 to 7 are explanatory views of the solid-state image sensor according to the embodiment of the present invention. (1) Description of First Embodiment FIG. 3 shows a solid-state image sensor (2) according to a first embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of (2), and FIG. 4 is an explanatory diagram of an amplifier and a load element according to each example of the present invention.

【0023】例えば、X−Yアドレス方式であって、x
射影画像データXOUT 及びy射影画像データYOUT を出
力する固体撮像素子(2×2)は、図3に示すように、
4個の光電変換セル21A〜21D,2個の行リセットアン
プ回路22A,22B,2個の列リセットアンプ回路23A,
23B,2個の行選択回路Sv1,Sv2,2個の列選択
回路Sh1,Sh2,垂直シフトレジスタ24,水平シ
フトレジスタ25及び2個の抵抗Rx,Ryを備える。
For example, in the XY address system, x
The solid-state image sensor (2 × 2) that outputs the projected image data XOUT and the y projected image data YOUT is, as shown in FIG.
Four photoelectric conversion cells 21A to 21D, two row reset amplifier circuits 22A and 22B, two column reset amplifier circuits 23A,
23B, two row selection circuits Sv1, Sv2, two column selection circuits Sh1, Sh2, a vertical shift register 24, a horizontal shift register 25, and two resistors Rx, Ry.

【0024】各光電変換セル21A〜21Dは光電変換素子
11の一例であり、イメージエリアを構成する。例え
ば、光電変換セル21AはフォトダイオードD11,垂直読
出し用トランジスタMV11及び水平読出し用トランジス
タMH11を有する。ダイオードD11はダイオードDiの
一例であり、受光によって電荷を発生する。トランジス
タMV11は第1のトランジスタT1の一例であり、列選
択信号φH1に基づいて電荷を行読出し線Lv1に出力
する。トランジスタMH11は第2のトランジスタT2の
一例であり、行選択信号φV1に基づいて電荷を列読出
し線Lh1に出力する。
Each of the photoelectric conversion cells 21A to 21D is an example of the photoelectric conversion element 11 and constitutes an image area. For example, the photoelectric conversion cell 21A has a photodiode D11, a vertical read transistor MV11, and a horizontal read transistor MH11. The diode D11 is an example of the diode Di, and generates charges by receiving light. The transistor MV11 is an example of the first transistor T1 and outputs charges to the row read line Lv1 based on the column selection signal φH1. The transistor MH11 is an example of the second transistor T2, and outputs the charge to the column read line Lh1 based on the row selection signal φV1.

【0025】同様に、光電変換セル21Bはフォトダイオ
ードD12,垂直読出し用トランジスタMV12及び水平読
出し用トランジスタMH12を有する。トランジスタMV
12は列選択信号φH2に基づいて電荷を行読出し線Lv
1に出力する。トランジスタMH12は行選択信号φV1
に基づいて電荷を列読出し線Lh2に出力する。光電変
換セル21CはフォトダイオードD21,垂直読出し用トラ
ンジスタMV21及び水平読出し用トランジスタMH21を
有する。トランジスタMV21は列選択信号φH1に基づ
いて電荷を行読出し線Lv1に出力する。トランジスタ
MH21は行選択信号φV2に基づいて電荷を列読出し線
Lh1に出力する。
Similarly, the photoelectric conversion cell 21B has a photodiode D12, a vertical read transistor MV12 and a horizontal read transistor MH12. Transistor MV
Reference numeral 12 is a row read line Lv for supplying electric charges based on the column selection signal φH2.
Output to 1. The transistor MH12 is a row selection signal φV1.
The electric charge is output to the column read line Lh2 based on The photoelectric conversion cell 21C has a photodiode D21, a vertical read transistor MV21, and a horizontal read transistor MH21. The transistor MV21 outputs charges to the row read line Lv1 based on the column selection signal φH1. The transistor MH21 outputs charges to the column read line Lh1 based on the row selection signal φV2.

【0026】光電変換セル21DはフォトダイオードD2
2,垂直読出し用トランジスタMV22及び水平読出し用
トランジスタMH22を有する。トランジスタMV22は列
選択信号φH2に基づいて電荷を行読出し線Lv2に出
力する。トランジスタMH22は行選択信号φV2に基づ
いて電荷を列読出し線Lh2に出力する。これにより、
行選択信号φV1,φV2及び列選択信号φH1,φH
2に基づいてイメージエリアから行読出し線Lv1,L
v2及び列読出し線Lh1,Lh2にそれぞれ電荷を出
力することができる。
The photoelectric conversion cell 21D is a photodiode D2.
2. It has a vertical read transistor MV22 and a horizontal read transistor MH22. The transistor MV22 outputs charges to the row read line Lv2 based on the column selection signal φH2. The transistor MH22 outputs charges to the column read line Lh2 based on the row selection signal φV2. This allows
Row selection signals φV1 and φV2 and column selection signals φH1 and φH
2 from the image area to the row read lines Lv1 and L
It is possible to output electric charges to v2 and the column read lines Lh1 and Lh2, respectively.

【0027】各行リセットアンプ回路22A及び22Bは第
1の電荷加算素子12の一例である。アンプ回路22Aは
ソースフォロアアンプAv1及びリセットトランジスタ
Tv1を有し、行リセット信号φRVに基づいて行読出
し線Lv1の電荷を加算する。ソースフォロアアンプA
v1は、図2(B)の増幅素子Avの一例であり、行読
出し線Lv1の電荷を電圧に変換する。トランジスタT
v1は図2(B)のトランジスタTvの一例であり、行
リセット信号φRVに基づいて行読出し線Lv1をリセ
ットする。
Each row reset amplifier circuit 22A and 22B is an example of the first charge addition element 12. The amplifier circuit 22A has a source follower amplifier Av1 and a reset transistor Tv1, and adds the charges of the row read line Lv1 based on the row reset signal φRV. Source follower amplifier A
v1 is an example of the amplifying element Av of FIG. 2B, and converts the charge of the row read line Lv1 into a voltage. Transistor T
v1 is an example of the transistor Tv in FIG. 2B, which resets the row read line Lv1 based on the row reset signal φRV.

【0028】同様に、アンプ回路22Bはソースフォロア
アンプAv2及びリセットトランジスタTv2を有し、
行リセット信号φRVに基づいて行読出し線Lv2の電
荷を加算する。ソースフォロアアンプAv1やAv2
は、一般に、図4(A)に示すように、電界効果トラン
ジスタT及び負荷素子Roを有する。図4(A)におい
て、トランジスタTのドレインは電源線VCCに接続さ
れ、そのソースが負荷素子Roの一端に接続され、当該
素子Roの他端が接地線GNDにそれぞれ接続される。
Similarly, the amplifier circuit 22B has a source follower amplifier Av2 and a reset transistor Tv2,
The charges of the row read line Lv2 are added based on the row reset signal φRV. Source follower amplifiers Av1 and Av2
Generally has a field effect transistor T and a load element Ro, as shown in FIG. In FIG. 4A, the drain of the transistor T is connected to the power supply line Vcc, the source thereof is connected to one end of the load element Ro, and the other end of the element Ro is connected to the ground line GND.

【0029】しかし、本発明の実施例では、消費電力の
低減化を図るため、図4(B)に示すように、2つソー
スフォロアアンプAv1,Av2に対し1つの抵抗Ry
を共通して使用する。なお、行選択回路Sv1はアンプ
Av1のソースと、抵抗Ryの一端に接続し、行選択回
路Sv2はアンプAv2のソースと、抵抗Ryの一端に
接続する。抵抗Ryの他端は接地線GNDに接続し、アン
プAv1,Av2の各ドレインは電源線VCCに接続す
る。
However, in the embodiment of the present invention, in order to reduce the power consumption, one resistor Ry is provided for two source follower amplifiers Av1 and Av2 as shown in FIG. 4B.
Commonly used. The row selection circuit Sv1 is connected to the source of the amplifier Av1 and one end of the resistor Ry, and the row selection circuit Sv2 is connected to the source of the amplifier Av2 and one end of the resistor Ry. The other end of the resistor Ry is connected to the ground line GND, and the drains of the amplifiers Av1 and Av2 are connected to the power supply line VCC.

【0030】各列リセットアンプ回路23A及び23Bは第
1の電荷加算素子13の一例である。アンプ回路23Aは
ソースフォロアアンプAh1及びリセットトランジスタ
Th1を有し、列リセット信号φRHに基づいて列読出
し線Lh1の電荷を加算する。ソースフォロアアンプA
h1は、図2(B)の増幅素子Avの一例であり、列読
出し線Lh1の電荷を電圧に変換する。
Each column reset amplifier circuit 23A and 23B is an example of the first charge addition element 13. The amplifier circuit 23A has a source follower amplifier Ah1 and a reset transistor Th1, and adds the charges of the column read line Lh1 based on the column reset signal φRH. Source follower amplifier A
h1 is an example of the amplifying element Av of FIG. 2B, and converts the charge of the column read line Lh1 into a voltage.

【0031】トランジスタTh1は図2(B)のトラン
ジスタTvの一例であり、列リセット信号φRHに基づ
いて列読出し線Lh1をリセットする。同様に、アンプ
回路23BはソースフォロアアンプAh2及びリセットト
ランジスタTh2を有し、列リセット信号φRHに基づ
いて列読出し線Lh2の電荷を加算する。ソースフォロ
アアンプAh1,Ah2と抵抗Rxとは、アンプAv
1,Av2と抵抗Ryと同様に図4(B)に示すような
構成を採用する。
The transistor Th1 is an example of the transistor Tv in FIG. 2B and resets the column read line Lh1 based on the column reset signal φRH. Similarly, the amplifier circuit 23B has a source follower amplifier Ah2 and a reset transistor Th2, and adds the charges of the column read line Lh2 based on the column reset signal φRH. The source follower amplifiers Ah1 and Ah2 and the resistor Rx are connected to the amplifier Av.
The configuration as shown in FIG. 4B is adopted in the same manner as 1, 1, Av2 and the resistor Ry.

【0032】なお、行選択回路Sv1は行選択信号φV
1に基づいてアンプAv1の出力制御をし、行選択回路
Sv2は行選択信号φV2に基づいてアンプAv2の出
力制御をする。列選択回路Sh1は列選択信号φH1に
基づいてアンプAh1の出力制御をし、列選択回路Sh
2は列選択信号φH2に基づいてアンプAh2の出力制
御をする。
The row selection circuit Sv1 uses the row selection signal φV.
The output of the amplifier Av1 is controlled based on 1 and the row selection circuit Sv2 controls the output of the amplifier Av2 based on the row selection signal φV2. The column selection circuit Sh1 controls the output of the amplifier Ah1 based on the column selection signal φH1, and the column selection circuit Sh1
Reference numeral 2 controls the output of the amplifier Ah2 based on the column selection signal φH2.

【0033】垂直シフトレジスタ24は行選択信号φV
1をトランジスタMH11及びMH12に出力し、行選択信
号φV2をトランジスタMH21及びMH22にそれぞれ出
力する。水平シフトレジスタ25は列選択信号φH1を
トランジスタMV11及びMV12に出力し、列選択信号φ
H2をトランジスタMV21及びMV22にそれぞれ出力す
る。
The vertical shift register 24 has a row selection signal φV.
1 is output to the transistors MH11 and MH12, and the row selection signal φV2 is output to the transistors MH21 and MH22, respectively. The horizontal shift register 25 outputs a column selection signal φH1 to the transistors MV11 and MV12, and the column selection signal φ
H2 is output to the transistors MV21 and MV22, respectively.

【0034】次に、本発明の第1の実施例に係る固体撮
像素子の動作を説明する。図5は、本発明の第1の実施
例に係る固体撮像素子の動作波形図であり、図6は、本
発明の各実施例に係る撮像モード及び加算モードの説明
図をそれぞれ示している。例えば、受光によって図3に
示すような4個のダイオードD11〜D22により電荷が発
生され、この状態で、行選択信号φV1,φV2及び列
選択信号φH1,φH2が光電変換セル21A〜21Dに供
給されると、これら信号φV1,φV2及びφH1,φ
H2に基づいて行読出し線Lv1,Lv2及び列読出し
線Lh1,Lh2に、それぞれ電荷が出力される。
Next, the operation of the solid-state image pickup device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an operation waveform diagram of the solid-state image pickup device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an explanatory diagram of an image pickup mode and an addition mode according to each embodiment of the present invention. For example, when light is received, charges are generated by the four diodes D11 to D22 as shown in FIG. 3, and in this state, the row selection signals φV1 and φV2 and the column selection signals φH1 and φH2 are supplied to the photoelectric conversion cells 21A to 21D. Then, these signals φV1, φV2 and φH1, φ
Based on H2, charges are output to the row read lines Lv1 and Lv2 and the column read lines Lh1 and Lh2, respectively.

【0035】ここで、加算モードの場合の動作を説明す
る。加算モードとは列単位の1次元情報xを加算するラ
イン数を指定するモードであり、具体的には、列リセッ
ト信号φRHのタイミングを可変することにより実行す
る。本発明の実施例では、1フレームを走査する毎に、
φRHを「H」レベルに立ち上げる。例えば、図5の動
作波形図に示すように、列リセット信号φRHが「L」
レベル,行リセット信号φRVが「L」レベルであり、
行選択信号φV1が「H」レベル,φV2が「L」レベ
ルで、列選択信号φH1が「H」レベル,φH2が
「L」レベルとなる。この場合、トランジスタMV11,
MV21,MH11及びMH12が共にON動作し、トランジ
スタMV12,MV22,MH21及びMH22が共にOFF動作
する。
Now, the operation in the addition mode will be described. The addition mode is a mode in which the number of lines to which the one-dimensional information x on a column basis is added is specified, and specifically, it is executed by changing the timing of the column reset signal φRH. In the embodiment of the present invention, every time one frame is scanned,
Raise φRH to “H” level. For example, as shown in the operation waveform diagram of FIG. 5, the column reset signal φRH is “L”.
Level, the row reset signal φRV is at the “L” level,
Row selection signal φV1 is at “H” level, φV2 is at “L” level, column selection signal φH1 is at “H” level, and φH2 is at “L” level. In this case, the transistor MV11,
Both MV21, MH11 and MH12 are turned on, and the transistors MV12, MV22, MH21 and MH22 are all turned off.

【0036】これにより、ダイオードD11により発生さ
れた電荷が行・列方向に読み出される。例えば、ダイオ
ードD11の電荷は列読出し線Lh1からアンプAh1に
出力され、これがアンプAh1によって電圧に変換さ
れ、D11の電荷に基づく出力電圧が列選択回路Sh1を
通過してx射影画像データXOUT となる。同時に、ダイ
オードD11の電荷は行読出し線Lv1からアンプAv1
に出力され、これがアンプAv1によって電圧に変換さ
れ、D11の電荷に基づく出力電圧が行選択回路Sv1を
通過してy射影画像データYOUT となる。
As a result, the charges generated by the diode D11 are read out in the row and column directions. For example, the charge of the diode D11 is output from the column read line Lh1 to the amplifier Ah1, which is converted into a voltage by the amplifier Ah1, and the output voltage based on the charge of D11 passes through the column selection circuit Sh1 and becomes x-projected image data XOUT. . At the same time, the charge of the diode D11 is transferred from the row read line Lv1 to the amplifier Av1.
The output voltage based on the electric charge of D11 passes through the row selection circuit Sv1 and becomes y-projection image data YOUT.

【0037】また、行選択信号φV1が「H」レベル,
φV2が「L」レベルのままで、列選択信号φH1が
「L」レベル,φH2が「H」レベルになると、トラン
ジスタMH11及びMH12はON動作を継続し、トランジ
スタMH21,MH22はOFF動作を継続し、トランジスタ
MV12,MV22がON動作をし、トランジスタMV11及
びMV21が共にOFF動作する。
Further, the row selection signal φV1 is at "H" level,
When the column selection signal φH1 goes to the “L” level and φH2 goes to the “H” level while φV2 remains at the “L” level, the transistors MH11 and MH12 continue the ON operation, and the transistors MH21 and MH22 continue the OFF operation. , The transistors MV12 and MV22 are turned on, and the transistors MV11 and MV21 are both turned off.

【0038】これにより、ダイオードD12により発生さ
れた電荷が行・列方向に読み出される。例えば、ダイオ
ードD12の電荷は列読出し線Lh2からアンプAh2に
出力され、これがアンプAh2によって電圧に変換さ
れ、D12の電荷に基づく出力電圧が列選択回路Sh2を
通過してx射影画像データXOUT となる。同時に、ダイ
オードD12の電荷は行読出し線Lv2からアンプAv2
に出力され、これがアンプAv2によって電圧に変換さ
れ、D11+D12の電荷に基づく出力電圧が行選択回路S
v2を通過してy射影画像データYOUT となる。
As a result, the charges generated by the diode D12 are read out in the row and column directions. For example, the charge of the diode D12 is output from the column read line Lh2 to the amplifier Ah2, which is converted into a voltage by the amplifier Ah2, and the output voltage based on the charge of D12 passes through the column selection circuit Sh2 and becomes x-projected image data XOUT. . At the same time, the charge of the diode D12 is transferred from the row read line Lv2 to the amplifier Av2.
Is output to the row selection circuit S and the output voltage based on the charge of D11 + D12 is converted into a voltage by the amplifier Av2.
After passing v2, it becomes y projected image data YOUT.

【0039】さらに、図5に示すように列リセット信号
φRHが「L」レベルのままで、行リセット信号φRV
が「H」レベルとなり、行選択信号φV1が「L」レベ
ル,φV2が「H」レベルで、列選択信号φH1が
「H」レベル,φH2が「L」レベルとなる。この場合
には、トランジスタMV11,MV21,MH21及びMH22
が共にON動作し、トランジスタMV12,MV22,MH
11及びMH12が共にOFF動作する。
Further, as shown in FIG. 5, the row reset signal φRV is maintained while the column reset signal φRH remains at the “L” level.
Becomes the "H" level, the row selection signal φV1 is at the "L" level, φV2 is at the "H" level, the column selection signal φH1 is at the "H" level, and φH2 is at the "L" level. In this case, the transistors MV11, MV21, MH21 and MH22
Both turn on and transistors MV12, MV22, MH
Both 11 and MH12 operate OFF.

【0040】これにより、ダイオードD21により発生さ
れた電荷が行・列方向に読み出される。例えば、ダイオ
ードD21の電荷は列読出し線Lh1からアンプAh1に
出力され、これがアンプAh1によって電圧に変換さ
れ、D11+D21の電荷に基づく出力電圧が列選択回路S
h1を通過してx射影画像データXOUT となる。同時
に、ダイオードD21の電荷は行読出し線Lv1からアン
プAv1に出力され、これがアンプAv1によって電圧
に変換され、D21の電荷に基づく出力電圧が行選択回路
Sv1を通過してy射影画像データYOUT となる。
As a result, the charges generated by the diode D21 are read out in the row and column directions. For example, the charge of the diode D21 is output from the column read line Lh1 to the amplifier Ah1, which is converted into a voltage by the amplifier Ah1, and the output voltage based on the charge of D11 + D21 is output to the column selection circuit S.
It passes through h1 and becomes x-projected image data XOUT. At the same time, the charge of the diode D21 is output from the row read line Lv1 to the amplifier Av1, which is converted into a voltage by the amplifier Av1, and the output voltage based on the charge of D21 passes through the row selection circuit Sv1 to become y projection image data YOUT. .

【0041】また、行選択信号φV1が「L」レベル,
φV2が「H」レベルのままで、列選択信号φH1が
「L」レベル,φH2が「H」レベルになると、トラン
ジスタMH21及びMH22はON動作を継続し、トランジ
スタMH11,MH12はOFF動作を継続し、トランジスタ
MV12,MV22がON動作をし、トランジスタMV11及
びMV21が共にOFF動作する。
Further, the row selection signal φV1 is at the "L" level,
When the column selection signal φH1 is set to the “L” level and φH2 is set to the “H” level while φV2 remains at the “H” level, the transistors MH21 and MH22 continue the ON operation, and the transistors MH11 and MH12 continue the OFF operation. , The transistors MV12 and MV22 are turned on, and the transistors MV11 and MV21 are both turned off.

【0042】これにより、ダイオードD22により発生さ
れた電荷が行・列方向に読み出される。例えば、ダイオ
ードD22の電荷は列読出し線Lh2からアンプAh2に
出力され、これがアンプAh2によって電圧に変換さ
れ、D21+D22の電荷に基づく出力電圧が列選択回路S
h2を通過してx射影画像データXOUT となる。同時
に、ダイオードD22の電荷は行読出し線Lv2からアン
プAv2に出力され、これがアンプAv2によって電圧
に変換され、D21+D22の電荷に基づく出力電圧が行選
択回路Sv2を通過してy射影画像データYOUT とな
る。
As a result, the charges generated by the diode D22 are read out in the row and column directions. For example, the charge of the diode D22 is output from the column read line Lh2 to the amplifier Ah2, which is converted into a voltage by the amplifier Ah2, and the output voltage based on the charge of D21 + D22 is output to the column selection circuit S.
It passes through h2 and becomes x-projected image data XOUT. At the same time, the charge of the diode D22 is output from the row read line Lv2 to the amplifier Av2, which is converted into a voltage by the amplifier Av2, and the output voltage based on the charge of D21 + D22 passes through the row selection circuit Sv2 and becomes y projection image data YOUT. .

【0043】これにより、図6(B)に示すような被撮
像対象のエッジを検出することが可能となる。なお、従
来例と同様に図6(A)に示すような撮像モードを実行
することもできる。このようにして、本発明の第1の実
施例に係る固体撮像素子によれば、図3に示すように、
光電変換セル21A〜21D,行リセットアンプ回路22A,
22B,列リセットアンプ回路23A,23B,行選択回路S
v1,Sv2及び列選択回路Sh1,Sh2を備える。
As a result, it becomes possible to detect the edge of the object to be imaged as shown in FIG. 6 (B). Note that the imaging mode as shown in FIG. 6A can be executed as in the conventional example. In this way, according to the solid-state image sensor according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG.
Photoelectric conversion cells 21A to 21D, row reset amplifier circuit 22A,
22B, column reset amplifier circuits 23A and 23B, row selection circuit S
v1 and Sv2 and column selection circuits Sh1 and Sh2 are provided.

【0044】このため、4個のダイオードD11〜D22に
より検出された電荷を列方向及び行方向にそれぞれに読
み出すこと、及び、各アンプ回路22A,22B,23A,23
Bの入力点で、それら電荷を列単位毎に及び行単位毎に
それぞれ加算することが可能となる。このことで、図5
に示したように、光電変換セル21A〜21Dにより得られ
た二次元画像情報を行方向(垂直方向)及び列方向(水
平方向)の1次元情報x,yとして射影することが可能
となる。
Therefore, the charges detected by the four diodes D11 to D22 are read out in the column direction and the row direction, respectively, and the amplifier circuits 22A, 22B, 23A and 23 are read out.
At the input point of B, it becomes possible to add these charges column by column and row by row. As a result,
As described above, the two-dimensional image information obtained by the photoelectric conversion cells 21A to 21D can be projected as the one-dimensional information x and y in the row direction (vertical direction) and the column direction (horizontal direction).

【0045】すなわち、水平リセット用のトランジスタ
Th1,Th2がOFF動作している期間に列方向の電荷
を読出すことで、Y(列)方向の電荷を1画素毎に加算
(D11+D12+D21+D22)したx射影画像データXOU
T が得られる。同様に、垂直リセット用のトランジスタ
Tv1,Tv2がOFF動作している期間に行方向の電荷
を読出すことで、X(行)方向の電荷を1画素置きに加
算(D11+D12,D21+D22)したy射影画像データY
OUT が得られる。
That is, the charges in the column direction are read out during the period in which the horizontal reset transistors Th1 and Th2 are in the OFF operation to add the charges in the Y (column) direction for each pixel (D11 + D12 + D21 + D22) x projection. Image data XOU
We get T. Similarly, by reading out charges in the row direction while the vertical reset transistors Tv1 and Tv2 are in the OFF operation, the y projection in which the charges in the X (row) direction are added every other pixel (D11 + D12, D21 + D22). Image data Y
OUT is obtained.

【0046】従って、この加算後の両画像データXOUT
,YOUT をサンプルホールドし、外部画像処理回路に
読み込むことができる。このサンプルホールドの際に
は、y射影画像データYOUT につき、サンプルタイミン
グを工夫する必要がある。また、本発明の第1の実施例
によれば、2つのソースフォロアアンプAv1,Av2
に対し抵抗Ryが共通して使用され、ソースフォロアア
ンプAh1,Ah2に対し抵抗Rxが共通して使用され
る。
Therefore, both image data XOUT after this addition
, YOUT can be sample-held and read into the external image processing circuit. At the time of this sample hold, it is necessary to devise the sample timing for the y projection image data YOUT. In addition, according to the first embodiment of the present invention, the two source follower amplifiers Av1 and Av2 are
, The resistor Ry is commonly used, and the resistor Rx is commonly used for the source follower amplifiers Ah1 and Ah2.

【0047】このため、行選択回路Sv1,Sv2又は
列選択回路Sh1,Sh2のいずれかがOFF動作の場合
には、アンプAv1又はAv2から抵抗Ryが切り離さ
れ、アンプAh1又はAh2から抵抗Rxが切り離され
る。これにより、回路Sv1,Sv2又はSh1,Sh
2がON動作している期間のみ、アンプAv1又はAv
2、Ah1又はAh2に電流が流れる。このことで、当
該固体撮像素子の消費電力の低減化が図れる。また、こ
れまで外部の画像処理装置等で行っていた輪郭抽出等の
データ処理を固体撮像素子内部で実行することが可能と
なる。
Therefore, when any of the row selection circuits Sv1 and Sv2 or the column selection circuits Sh1 and Sh2 performs the OFF operation, the resistor Ry is disconnected from the amplifier Av1 or Av2 and the resistor Rx is disconnected from the amplifier Ah1 or Ah2. Be done. As a result, the circuits Sv1, Sv2 or Sh1, Sh
Amplifier Av1 or Av only when 2 is ON
2, a current flows through Ah1 or Ah2. As a result, the power consumption of the solid-state image sensor can be reduced. Further, it becomes possible to execute data processing such as contour extraction, which has been performed by an external image processing device or the like, inside the solid-state image sensor.

【0048】これにより、被撮像対象のエッジ検出機能
(前処理機能)を内部に備えた固体撮像素子を構成する
ことが可能となる。また、従来例のような視覚情報処理
チップやネットワーク方式の固体撮像素子に比べて、数
千画素〜数十万画素程度の固体撮像素子を構成すること
が可能となり、当該素子をパターン検査装置等に応用す
ることで、その性能向上が見込まれる。
As a result, it is possible to construct a solid-state image pickup device internally having an edge detection function (preprocessing function) of the object to be imaged. Further, it becomes possible to configure a solid-state image pickup device having several thousand to several hundreds of thousands of pixels as compared with a visual information processing chip or a network-type solid-state image pickup device as in the conventional example, and the element is used for a pattern inspection device or the like. Its performance is expected to improve by applying to.

【0049】(2)第2の実施例の説明 図7(A)は、本発明の第2の実施例に係る固体撮像素
子(一次元)の構成図であり、図7(B)は、その応用
例に係る構成図をそれぞれ示している。第2の実施例で
は第1の実施例と異なり、ラインCCDセンサ(一次元
の固体撮像素子)を構成する。
(2) Description of Second Embodiment FIG. 7A is a block diagram of a solid-state image sensor (one-dimensional) according to a second embodiment of the present invention, and FIG. The block diagram which concerns on the application example is each shown. Unlike the first embodiment, the second embodiment forms a line CCD sensor (one-dimensional solid-state image sensor).

【0050】例えば、射影画像データDOUT を出力する
ラインCCDセンサ 100は図7(A)に示すように、n
個の光電変換セル31A,31B〜31n,シフトレジスタ3
2,リセットアンプ回路33A,33B〜33n,画素選択回
路S1,S2〜Sn及び1個の抵抗Roを備える。各光
電変換セル31A,31B〜31nはイメージラインを構成す
る。例えば、光電変換セル31AはフォトダイオードD
1,読出し用トランジスタMH1を有する。トランジス
タMH1は画素選択信号φH1に基づいて電荷を読出し
線L1に出力する。
For example, as shown in FIG. 7A, the line CCD sensor 100 for outputting the projected image data DOUT has n
Photoelectric conversion cells 31A, 31B to 31n, shift register 3
2, reset amplifier circuits 33A, 33B to 33n, pixel selection circuits S1, S2 to Sn, and one resistor Ro. Each photoelectric conversion cell 31A, 31B to 31n constitutes an image line. For example, the photoelectric conversion cell 31A is a photodiode D
1, having a read transistor MH1. The transistor MH1 outputs charges to the read line L1 based on the pixel selection signal φH1.

【0051】同様に、光電変換セル31Bはフォトダイオ
ードD2,読出し用トランジスタMH2を有する。トラ
ンジスタMH2は画素選択信号φH2に基づいて電荷を
読出し線L2に出力する。n番目の光電変換セル31nも
フォトダイオード,読出し用トランジスタを有する。各
リセットアンプ回路33AはソースフォロアアンプA1及
びリセットトランジスタT1を有し、リセット信号φR
に基づいて読出し線L1の電荷を加算する。ソースフォ
ロアアンプA1は、読出し線L1の電荷を電圧に変換す
る。トランジスタT1はリセット信号φRに基づいて読
出し線L1をリセットする。
Similarly, the photoelectric conversion cell 31B has a photodiode D2 and a read transistor MH2. The transistor MH2 outputs charges to the read line L2 based on the pixel selection signal φH2. The nth photoelectric conversion cell 31n also has a photodiode and a read transistor. Each reset amplifier circuit 33A has a source follower amplifier A1 and a reset transistor T1 and has a reset signal φR.
The charge of the read line L1 is added based on The source follower amplifier A1 converts the charge of the read line L1 into a voltage. The transistor T1 resets the read line L1 based on the reset signal φR.

【0052】同様に、アンプ回路33Bはソースフォロア
アンプA2及びリセットトランジスタT2を有し、リセ
ット信号φRに基づいて読出し線L2の電荷を加算す
る。n番目のリセットアンプ回路33nもソースフォロア
アンプ及びリセットトランジスタを有し、リセット信号
φRに基づいて読出し線Lnの電荷を加算する。なお、
画素選択回路S1は画素選択信号φH1に基づいてアン
プA1の出力制御をし、画素選択回路S2は画素選択信
号φH2に基づいてアンプA2の出力制御をする。n番
目の画素選択回路Snは画素選択信号φHnに基づいて
アンプAの出力制御をする。
Similarly, the amplifier circuit 33B has a source follower amplifier A2 and a reset transistor T2, and adds the charges of the read line L2 based on the reset signal φR. The n-th reset amplifier circuit 33n also has a source follower amplifier and a reset transistor, and adds the charges of the read line Ln based on the reset signal φR. In addition,
The pixel selection circuit S1 controls the output of the amplifier A1 based on the pixel selection signal φH1, and the pixel selection circuit S2 controls the output of the amplifier A2 based on the pixel selection signal φH2. The nth pixel selection circuit Sn controls the output of the amplifier A based on the pixel selection signal φHn.

【0053】シフトレジスタ32は画素選択信号φH1
をトランジスタMH1及びS1に出力し、信号φH2を
トランジスタMH2及びT2に出力し、信号φHnをn
番目の光電変換セル31n及び画素選択回路Snに出力す
る。これにより、画素選択信号φH1〜φHnに基づい
て読出し線L1〜Lnにそれぞれ電荷を出力することが
できる。その他の構成及び第1の実施例と同じ名称のも
のは、同じ機能を有するため、その説明を省略する。
The shift register 32 has a pixel selection signal φH1.
To the transistors MH1 and S1, the signal φH2 to the transistors MH2 and T2, and the signal φHn to n.
It is output to the th photoelectric conversion cell 31n and the pixel selection circuit Sn. As a result, charges can be output to the read lines L1 to Ln based on the pixel selection signals φH1 to φHn. Other configurations and those having the same names as those in the first embodiment have the same functions, and therefore their explanations are omitted.

【0054】このようにして、本発明の第2の実施例に
係るラインCCDセンサ 100によれば、図7(A)に示
すように、n個の光電変換セル31A,31B〜31n,シフ
トレジスタ32,リセットアンプ回路33A,33B〜33
n,画素選択回路S1,S2〜Sn及び1個の抵抗Ro
を備える。このため、図7(B)に示すように、当該ラ
インCCDセンサ 100と、反射鏡102 及びポリゴンミラ
ー102 等により、簡易な画像取得装置を構成することが
可能となる。例えば、反射鏡102 を介して被撮像対象が
受光され、それがポリゴンミラー102 により、ラインC
CDセンサ 100上に走査されると、順次、n個の光電変
換セル31A,31B〜31nにより電荷が発生される。この
状態で、画素選択信号φH1,φH2…が光電変換セル
31A,31B〜31nに供給されると、これら信号φH1,
φH2…に基づいて順次、トランジスタMH1,MH2
…がON動作をし、読出し線L1〜Lnにそれぞれ電荷
が出力される。
In this way, according to the line CCD sensor 100 of the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7A, n photoelectric conversion cells 31A, 31B to 31n, shift registers are provided. 32, reset amplifier circuit 33A, 33B to 33
n, pixel selection circuits S1, S2 to Sn, and one resistor Ro
Equipped with. Therefore, as shown in FIG. 7B, a simple image acquisition device can be configured by the line CCD sensor 100, the reflecting mirror 102, the polygon mirror 102, and the like. For example, the object to be imaged is received via the reflecting mirror 102, and the polygon mirror 102 causes a line C to be received.
When scanning is performed on the CD sensor 100, charges are sequentially generated by the n photoelectric conversion cells 31A, 31B to 31n. In this state, the pixel selection signals φH1, φH2 ...
When supplied to 31A, 31B to 31n, these signals φH1,
Based on φH2 ..., Transistors MH1 and MH2 are sequentially
Are turned on, and charges are output to the read lines L1 to Ln, respectively.

【0055】これにより、ダイオードD1,D2…によ
り発生された電荷が水平ライン毎に加算され、それが射
影画像データDOUT となる。このことで、第1の実施例
の列方向の読出し機能を応用した簡易パターン検査装置
等を構成することが可能となる。
As a result, the charges generated by the diodes D1, D2 ... Are added for each horizontal line and become the projected image data DOUT. This makes it possible to configure a simple pattern inspection device or the like to which the column-direction reading function of the first embodiment is applied.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子によれば、光電変換素子,第1,第2の電荷加算素
子を備え、行リセット信号に基づいて行読出し線の電荷
が第1の電荷加算素子により加算され、列リセット信号
に基づいて列読出し線の電荷が第2の電荷加算素子によ
り加算される。
As described above, according to the solid-state image pickup device of the present invention, the photoelectric conversion device and the first and second charge addition devices are provided, and the charge of the row read line is determined based on the row reset signal. 1 is added by the charge addition element, and the charges of the column read line are added by the second charge addition element based on the column reset signal.

【0057】このため、光電変換素子の各ダイオードに
より検出された電荷を列方向及び行方向にそれぞれに読
み出すこと、及び、各電荷加算素子の入力点で、それら
電荷を列単位毎に及び行単位毎にそれぞれ加算すること
が可能となる。また、本発明の他の固体撮像素子によれ
ば、各電荷加算素子の出力にスイッチング素子がそれぞ
れ設けられる。
Therefore, the charges detected by the respective diodes of the photoelectric conversion element are read out in the column direction and the row direction, respectively, and at the input point of each charge addition element, the charges are column-wise and row-wise. It is possible to add each. Further, according to another solid-state imaging device of the present invention, a switching element is provided at the output of each charge addition element.

【0058】このため、行・列単位に射影された1次元
情報を行・列方向で独立して加算することが可能とな
り、光電変換素子により得られた二次元画像情報を行方
向(垂直方向)及び列方向(水平方向)の1次元情報と
して射影することが可能となる。これにより、被撮像対
象のエッジ検出機能を備えた低電力消費型の固体撮像素
子を構成すること、及び、従来例に比べて、撮像画像数
の増加を図ること可能となる。このことで、当該固体撮
像素子を応用した高性能かつ高速画像処理可能なパター
ン検査装置等の提供に寄与するところが大きい。
Therefore, the one-dimensional information projected on a row / column basis can be added independently in the row / column direction, and the two-dimensional image information obtained by the photoelectric conversion element can be added in the row direction (vertical direction). ) And the column direction (horizontal direction) can be projected as one-dimensional information. As a result, it is possible to configure a low power consumption type solid-state imaging device having an edge detection function of an object to be imaged and to increase the number of captured images as compared with the conventional example. This greatly contributes to the provision of a high-performance and high-speed image processing pattern inspection apparatus to which the solid-state imaging device is applied.

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

【図1】本発明に係る固体撮像素子の原理図(その1)
である。
FIG. 1 is a principle diagram (1) of a solid-state image sensor according to the present invention.
Is.

【図2】本発明に係る固体撮像素子の原理図(その2)
である。
FIG. 2 is a principle diagram of a solid-state image sensor according to the present invention (Part 2).
Is.

【図3】本発明の第1の実施例に係る固体撮像素子(2
×2)の構成図である。
FIG. 3 is a solid-state image sensor (2) according to the first embodiment of the present invention.
It is a block diagram of x2).

【図4】本発明の各実施例に係るアンプ及び負荷素子の
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an amplifier and a load element according to each embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例に係る固体撮像素子の動
作波形図である。
FIG. 5 is an operation waveform diagram of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の各実施例に係る撮像モード及び加算モ
ードの説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an imaging mode and an addition mode according to each embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例に係る固体撮像素子(一
次元)の構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a solid-state imaging device (one-dimensional) according to a second embodiment of the present invention.

【図8】従来例に係る固体撮像素子(2×2)の構成図
である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a solid-state image sensor (2 × 2) according to a conventional example.

【図9】従来例に係る固体撮像素子の動作波形図であ
る。
FIG. 9 is an operation waveform diagram of a solid-state image sensor according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…光電変換素子、 12…第1の電荷加算素子、 13…第2の電荷加算素子、 T1,T2…第1,第2のトランジスタ、 Di…ダイオード、 Sv,Sh…スイッチング素子、 Av…増幅素子、 Tv…トランジスタ、 φVi…行選択信号、 φHi…列選択信号、 φRV…行リセット信号、 φRH…列リセット信号、 Lv…行読出し線、 Lh…列読出し線、 x,y…一次元情報。 11 ... Photoelectric conversion element, 12 ... 1st charge addition element, 13 ... 2nd charge addition element, T1, T2 ... 1st, 2nd transistor, Di ... Diode, Sv, Sh ... Switching element, Av ... Amplification Element, Tv ... Transistor, .phi.Vi ... Row selection signal, .phi.Hi ... Column selection signal, .phi.RV ... Row reset signal, .phi.RH ... Column reset signal, Lv ... Row read line, Lh ... Column read line, x, y ... One-dimensional information.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 行選択信号(φVi)に基づいて行読出
し線(Lv)に、及び、列選択信号(φHi)に基づい
て列読出し線(Lh)に、それぞれ電荷を出力する光電
変換素子(11)と、 行リセット信号(φRV)に基づいて前記行読出し線
(Lv)の電荷を加算する第1の電荷加算素子(12)
と、 列リセット信号(φRH)に基づいて前記列読出し線
(Lh)の電荷を加算する第2の電荷加算素子(13)
とを備えることを特徴とする固体撮像素子。
1. A photoelectric conversion element which outputs electric charges to a row read line (Lv) based on a row selection signal (φVi) and to a column read line (Lh) based on a column selection signal (φHi), respectively. 11) and a first charge addition element (12) for adding the charges of the row read line (Lv) based on the row reset signal (φRV).
And a second charge addition element (13) for adding the charges of the column read line (Lh) based on the column reset signal (φRH)
And a solid-state image sensor.
【請求項2】 行選択信号(φVi)に基づいて前記第
1の電荷加算素子(12)の出力制御をするスイッチン
グ素子(Sv)が設けられ、 列選択信号(φHi)に基づいて前記第2の電荷加算素
子(13)の出力制御をするスイッチング素子(Sh)
がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項1記載の
固体撮像素子。
2. A switching element (Sv) for controlling the output of the first charge addition element (12) based on a row selection signal (φVi), and the second element based on a column selection signal (φHi). Switching element (Sh) for controlling the output of the charge addition element (13) of
The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the solid-state image pickup device is provided respectively.
【請求項3】 前記光電変換素子(11)は、受光によ
って電荷を発生するダイオード(Di)と、列選択信号
(φHi)に基づいて前記電荷を行読出し線(Lv)に
出力する第1のトランジスタ(T1)と、行選択信号
(φVi)に基づいて前記電荷を列読出し線(Lh)に
出力する第2のトランジスタ(T2)とを有することを
特徴とする請求項1及び2記載の固体撮像素子。
3. The photoelectric conversion element (11) outputs a charge to a row read line (Lv) based on a diode (Di) that generates a charge by receiving light and a column selection signal (φHi). Solid state according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a transistor (T1) and a second transistor (T2) for outputting the charges to a column read line (Lh) based on a row selection signal (φVi). Image sensor.
【請求項4】 前記第1の電荷加算素子(12)は、前
記行読出し線(Lv)の電荷を電圧に変換する増幅素子
(Av)と、行リセット信号(φRV)に基づいて前記
行読出し線(Lv)をリセットするトランジスタ(T
v)とを有し、 前記第2の電荷加算素子(13)は、前記行読出し線
(Lh)の電荷を電圧に変換する増幅素子(Ah)と、
行リセット信号(φRH)に基づいて前記行読出し線
(Lh)をリセットするトランジスタ(Th)とを有す
ることを特徴とする請求項1及び2記載の固体撮像素
子。
4. The first charge addition element (12) reads out the row based on an amplification element (Av) that converts the charge of the row read line (Lv) into a voltage and a row reset signal (φRV). Transistor (T that resets line (Lv)
v), the second charge addition element (13) includes an amplification element (Ah) that converts the charges of the row read line (Lh) into a voltage,
3. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a transistor (Th) that resets the row read line (Lh) based on a row reset signal (φRH).
【請求項5】 前記行リセット信号(φRV)及び列リ
セット信号(φRV)は、加算モード又は撮像モードに
応じたタイミングに可変されることを特徴とする請求項
1及び2記載の固体撮像素子。
5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the row reset signal (φRV) and the column reset signal (φRV) are variable at timings according to the addition mode or the imaging mode.
【請求項6】 前記増幅素子(Av,Ah)は、電界効
果トランジスタ及び負荷素子を有するソースフォロアア
ンプ回路から成ることを特徴とする請求項4記載の固体
撮像素子。
6. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the amplification device (Av, Ah) is formed of a source follower amplifier circuit having a field effect transistor and a load device.
【請求項7】 前記負荷素子は、複数のソースフォロア
アンプ回路に対し共通して使用されることを特徴とする
請求項6記載の固体撮像素子。
7. The solid-state image sensor according to claim 6, wherein the load element is commonly used for a plurality of source follower amplifier circuits.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6452632B1 (en) 1997-01-31 2002-09-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid state image sensor and video system using the same
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