JPH0736615B2 - Photoelectric conversion device - Google Patents

Photoelectric conversion device

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JPH0736615B2
JPH0736615B2 JP60269882A JP26988285A JPH0736615B2 JP H0736615 B2 JPH0736615 B2 JP H0736615B2 JP 60269882 A JP60269882 A JP 60269882A JP 26988285 A JP26988285 A JP 26988285A JP H0736615 B2 JPH0736615 B2 JP H0736615B2
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信義 田中
成利 須川
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体トランジスタの制御電極領域の電位を
キヤパシタを介して制御することにより、光によって励
起したキヤリアを前記制御電極領域に蓄積し、この蓄積
電圧によって半導体トランジスタの出力を制御する方式
の光電変換装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention controls the potential of a control electrode region of a semiconductor transistor via a capacitor to accumulate a carrier excited by light in the control electrode region, The present invention relates to a photoelectric conversion device of a type in which the output of a semiconductor transistor is controlled by this accumulated voltage.

〔従来技術〕[Prior art]

第6図(A)は、特開昭60-12759号公報〜特開昭60-127
65号公報に記載されている光電変換装置の平面図、第6
図(B)は、そのI−I線断面図、第6図(C)は、そ
の等価回路図である。
FIG. 6 (A) shows Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-12759 to Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-127.
6 is a plan view of the photoelectric conversion device disclosed in Japanese Patent Publication No. 65
FIG. 6B is a sectional view taken along the line I-I, and FIG. 6C is an equivalent circuit diagram thereof.

各図において、nシリコン基板101上に光電変換セルが
形成され配列されており、各光電変換セルはSiO2、Si
3N4、又はポリシリコン等より成る素子分離領域102によ
って隣接する光電変換セルから電気的に絶縁されてい
る。
In each figure, photoelectric conversion cells are formed and arranged on an n-silicon substrate 101, and each photoelectric conversion cell is composed of SiO 2 , Si.
It is electrically insulated from an adjacent photoelectric conversion cell by an element isolation region 102 made of 3 N 4 or polysilicon.

各光電変換セルは次のような構成を有する。エピタキシ
ャル技術等で形成される不純物濃度の低いn−領域103
上にはpタイプの不純物をドーピングすることでp領域
104が形成され、p領域104には不純物拡散技術又はイオ
ン注入技術等によってn+領域105が形成されている。p
領域104およびn+領域105は、各々バイポーラトランジ
スタのベースおよびエミツタを構成している。
Each photoelectric conversion cell has the following configuration. N-region 103 having a low impurity concentration formed by an epitaxial technique or the like
The p region is formed by doping p-type impurities on the top.
104 is formed, and an n + region 105 is formed in the p region 104 by an impurity diffusion technique or an ion implantation technique. p
Region 104 and n + region 105 respectively form the base and the emitter of the bipolar transistor.

このように各領域が形成されたn-領域103上には酸化膜
106が形成され、酸化膜106上に所定の面積を有するキヤ
パシタ電極107が形成されている。キヤパシタ電極107は
酸化膜106を挟んでp領域104と対向しキヤパシタC0
を形成する。このキヤパシタ電極107のパルス電圧が印
加されることで、浮遊状態にされたp領域104の電位が
制御される。
An oxide film is formed on the n region 103 in which each region is formed in this manner.
106 is formed, and a capacitor electrode 107 having a predetermined area is formed on the oxide film 106. The capacitor electrode 107 faces the p region 104 with the oxide film 106 interposed therebetween, and the capacitor C 0 x
To form. By applying the pulse voltage of the capacitor electrode 107, the potential of the p region 104 in the floating state is controlled.

その他に、n+領域105に接続されたエミツタ電極108、
エミツタ電極108から信号を外部へ読出す配線109、キヤ
パシタ電極107に接続された配線110、基板101の裏面に
不純物濃度の高いn+領域111、およびバイポーラトラン
ジスタのコレクタに電位を与えるための電極112がそれ
ぞれ形成されている。
In addition, the emitter electrode 108 connected to the n + region 105,
A wiring 109 for reading a signal from the emitter electrode 108 to the outside, a wiring 110 connected to the capacitor electrode 107, an n + region 111 having a high impurity concentration on the back surface of the substrate 101, and an electrode 112 for applying a potential to the collector of the bipolar transistor. Are formed respectively.

次に、基本的な動作を説明する。まず、バイポーラトラ
ンジスタのベースであるp領域104は負電位の初期状態
にあるとする。このp領域104の光113が入射し、光量に
対応したキヤリアがp領域104に蓄積される(蓄積動
作)。蓄積された電荷によってベース電位は変化し、そ
の電位変化によってエミツタ・コレクタ間電流が制御さ
れ、浮遊状態にしたエミツタ電極108から入射光量に対
応した電気信号を読出す(読出し動作)。また、p領域
104に蓄積されたキヤリアを除去するには、エミツタ電
極108を接地し、キヤパシタ電極107にリフレツシユ用正
電圧パルスを印加する。この正電圧を印加することでp
領域104はn+領域105に対して順方向にバイアスされ、
蓄積されたキヤリアが除去される。そしてリフレツシユ
用パルスが立下がると、p領域104は負電位の初期状態
に復帰する(リフレツシユ動作)。以後上記の蓄積、読
出し、リフレツシユという各動作が繰り返される。
Next, the basic operation will be described. First, it is assumed that the p region 104, which is the base of the bipolar transistor, is in a negative potential initial state. The light 113 of the p region 104 enters, and carriers corresponding to the amount of light are accumulated in the p region 104 (accumulation operation). The base potential changes due to the accumulated charges, and the current between the emitter and the collector is controlled by the potential change, and the electrical signal corresponding to the incident light amount is read from the floating emitter electrode 108 (reading operation). Also, p region
In order to remove the carrier accumulated in 104, the emitter electrode 108 is grounded and the positive voltage pulse for refresh is applied to the capacitor electrode 107. By applying this positive voltage, p
Region 104 is forward biased with respect to n + region 105,
Accumulated carriers are removed. When the refresh pulse falls, the p region 104 returns to the initial state of negative potential (reflecting operation). Thereafter, the above-mentioned operations of accumulating, reading, and refreshing are repeated.

要するに、ここで提案されている方式は、光入射により
発生したキヤリアを、ベースであるp領域104に蓄積
し、その蓄積電荷量によってエミツタ電極108とコレク
タ電極112との間に流れる電流をコントロールするもの
である。したがって、蓄積されたキヤリアを、各セルの
増幅機能により電荷増幅してから読出すわけであり、高
出力、高感度、さらに低雑音を達成できる。
In short, the method proposed here accumulates carriers generated by light incidence in the p region 104 which is the base, and controls the current flowing between the emitter electrode 108 and the collector electrode 112 by the accumulated charge amount. It is a thing. Therefore, the accumulated carriers are read after being subjected to charge amplification by the amplification function of each cell, and high output, high sensitivity, and low noise can be achieved.

また、光励起によってベースに蓄積されたキヤリアによ
りベースに発生する電位Vpは、Q/Cで与えられる。ここ
でQはベースに蓄積されたキヤリアの電荷量、Cはベー
スに接続されている容量である。この式により明白な様
に、高集積化された場合、セル・サイズの縮小と共にQ
もCも小さくなることになり、光励起により発生する電
位Vpは、ほぼ一定に保たれることがわかる。したがっ
て、ここで提案されている方式は、将来の高解像度化に
対しても有利なものであると言える。
In addition, the potential Vp generated in the base by the carrier accumulated in the base by photoexcitation is given by Q / C. Here, Q is the charge amount of the carrier accumulated in the base, and C is the capacity connected to the base. As is clear from this equation, in the case of high integration, the cell size decreases and Q
It means that both C and C become small, and the potential Vp generated by photoexcitation is kept almost constant. Therefore, it can be said that the method proposed here is advantageous for future high resolution.

次に、基本光センサセル構造を二次元的に3×3に配列
した従来例の光電変換装置の回路構成図を第7図に示
す。
Next, FIG. 7 shows a circuit configuration diagram of a conventional photoelectric conversion device in which the basic photosensor cell structure is two-dimensionally arranged in 3 × 3.

すでに説明した点線でかこまれた基本光センサセル130
(各バイポーラトランジスタのコレクタは基板および基
板電極に接続されている)。読出しパルスおよびリフレ
ツシユパルスを印加するための水平ライン131,131′,13
1″、読出しパルスを発生させるための垂直シフトレジ
スタ132、垂直シフトレジスタ132と水平ライン131,13
1′,131″の間のバツフアMOSトランジスタ133,133′,13
3″、バツフアMOSトランジスタ133,133′,133″のゲー
トにパルスφRを印加するための端子134、リフレツシユ
パルスを印加するためのバツフアMOSトランジスタ135,1
35′,135″、それのゲートのパルスφFを印加するため
の端子136、リフレツシユパルスを発生するための垂直
シフトレジスタ137、基本光センサセル130から蓄積電圧
を読出すための垂直ライン138,138′,138″、各垂直ラ
インを選択するためのパルスを発生する水平シフトレジ
スタ139、各垂直ラインを開閉するためのゲート用MOSト
ランジスタ140,140′,140″、蓄積電圧をアンプ部に読
出すための出力ライン141、読出し後に、出力ラインに
蓄積した電荷をリフレツシユするためのMOSトランジス
タ142、MOSトランジスタ142へリフレツシユパルスφHC
を印加するための端子143、出力信号を増幅するための
バイポーラ、MOS、FET、J−FET等のトランジスタ144、
負荷抵抗145、トランジスタ144と電源を接続するための
端子146、トランジスタの出力端子147、読出し動作にお
いて垂直ライン138,138′,138″に蓄積された電荷をリ
フレツシユするためのMOSトランジスタ148,148′,148″
およびMOSトランジスタ148,148′,148″のゲートにパル
スφVCを印加するための端子149によりこの光電変換装
置は構成されている。
Basic optical sensor cell 130 surrounded by the dotted line described above
(The collector of each bipolar transistor is connected to the substrate and substrate electrode). Horizontal lines 131, 131 ', 13 for applying read-out and refresh pulses
1 ″, vertical shift register 132 for generating read pulse, vertical shift register 132 and horizontal lines 131, 13
Buffer MOS transistor 133,133 ', 13 between 1', 131 "
3 ″, a terminal 134 for applying a pulse φ R to the gates of the buffer MOS transistors 133, 133 ′, 133 ″, a buffer MOS transistor 135, 1 for applying a refresh pulse.
35 ', 135 ", a terminal 136 for applying the pulse φ F of its gate, a vertical shift register 137 for generating a reflection pulse, a vertical line 138,138' for reading the accumulated voltage from the basic photosensor cell 130. , 138 ″, a horizontal shift register 139 for generating a pulse for selecting each vertical line, MOS transistors 140, 140 ′, 140 ″ for gates for opening / closing each vertical line, an output for reading an accumulated voltage to an amplifier section line 141, after reading, reflation Tsu Shiyu pulse phi HC charges accumulated in the output line to the MOS transistor 142, MOS transistor 142 for Rifuretsushiyu
143 for applying a voltage, a transistor 144 such as a bipolar, MOS, FET or J-FET for amplifying an output signal,
A load resistor 145, a terminal 146 for connecting the transistor 144 to the power supply, an output terminal 147 of the transistor, and MOS transistors 148, 148 ', 148 "for refreshing the charges accumulated in the vertical lines 138, 138', 138" in the read operation.
Also, this photoelectric conversion device is constituted by a terminal 149 for applying a pulse φ VC to the gates of the MOS transistors 148, 148 ', 148 ".

この光電変換装置の動作について、第7図及び第8図に
示すパルスタイミング図を用いて説明する。
The operation of this photoelectric conversion device will be described with reference to the pulse timing diagrams shown in FIGS. 7 and 8.

まず光センサセル部のコレクタ電位は、以降、正電圧に
保たれている。
First, the collector potential of the photosensor cell section is kept at a positive voltage thereafter.

まず、時刻t1までに蓄積動作が行なわれ、各光電変換
セル130には入射光量に対応した正孔がpベース領域に
各々蓄積されているものとする。
First, it is assumed that the accumulation operation is performed by time t 1 and holes corresponding to the amount of incident light are accumulated in the p base regions in each photoelectric conversion cell 130.

時刻t1において、パルス信号φRが立上がることでトラ
ンジスタ133,133′,133″がON状態となり、続いてパル
スφV1が垂直シフトレジスタ132から出力され、水平ラ
イン131に読出し用正電圧が印加され、一行目の各光電
変換セル130が読出し動作を開始する。この読出し動作
によって一行目の光電変化セルの読出し信号が垂直ライ
ン138,138′,138″に夫々現われる。読出し動作が完了
すると、パルス信号φHCによってトランジスタ142がON
状態となって、出力ライン141の残留電荷が一旦リフレ
ツシユされる。
At time t 1 , the pulse signal φ R rises to turn on the transistors 133, 133 ′ and 133 ″, and subsequently the pulse φ V 1 is output from the vertical shift register 132 and the positive voltage for reading is applied to the horizontal line 131. The photoelectric conversion cells 130 in the first row start a read operation, and the read signals of the photoelectric change cells in the first row appear on the vertical lines 138, 138 ', 138 ", respectively. When the read operation is completed, the pulse signal φ HC turns on the transistor 142.
Then, the residual charge on the output line 141 is once refreshed.

その後時刻t2において、水平シフトレジスタ139からパ
ルス信号φH1が出力されトランジスタ140がON状態とな
る。これによって、垂直ライン138に読出されていた一
行一列目の光電変換セルの信号がトランジスタ140及び
出力ライン141を介してトランジスタ144に入力し、増幅
されて端子147から出力される。この出力動作が終了す
るとパルスφHCが立上り出力ライン141がリフレツシユ
される。続いて水平シフトレジスタ139からパルス信号
φH2及びφH3が順次出力され、同様にして一行二列目及
び一行三列目の光電変換セルの信号が順次端子147から
出力され、その都度出力ライン141はリフレツシユされ
る。
After that, at time t 2 , the pulse signal φ H1 is output from the horizontal shift register 139 and the transistor 140 is turned on. As a result, the signal of the photoelectric conversion cell in the first row and the first column, which has been read out on the vertical line 138, is input to the transistor 144 via the transistor 140 and the output line 141, amplified, and output from the terminal 147. When this output operation ends, the pulse φ HC rises and the output line 141 is refreshed. Subsequently, the pulse signals φ H2 and φ H3 are sequentially output from the horizontal shift register 139, and similarly, the signals of the photoelectric conversion cells in the first row, second column and the first row, third column are sequentially output from the terminal 147, each time the output line 141. Is refreshed.

次に時刻t3において、パルス信号φF,φVCが立上り、
さらに垂直シフトレジスタ137からパルス信号φC1が出
力されトランジスタ135及びトランジスタ148,148′,14
8″がON状態となり水平ライン131にリフレツシユ用正電
圧パルスが印加され、既に述べたようにリフレツシユ動
作が行われる。
Next, at time t 3 , the pulse signals φ F and φ VC rise,
Further, the pulse signal φ C1 is output from the vertical shift register 137, and the transistor 135 and the transistors 148, 148 ', 14
8 ″ is turned on, a positive voltage pulse for refresh is applied to the horizontal line 131, and the refresh operation is performed as described above.

このような一行目と同様な読み出し及びリフレツシユ動
作が、時刻t4から二行目の、時刻t5から三行目の各光
電変換セル130について行われる。すなわち、時刻t4
おいてパルス信号φR,φV2が立上がり、その後この行
の信号を読み出した後でφVC,φF及びφC2が順次立上
がることによって二行目の光電変換セル130が選択さ
れ、読出し及びリフレツシユの各動作が行われる。そし
て時刻t5において、二行目の光電変換セルが蓄積動作
に入ると同時にパルス信号φR,φV3,φVC,φF及びφ
C3等が順次立上り三行目の光電変換セル130が選択さ
れ、上記各動作が同様に行われる。三行目が蓄積動作に
入ると、一行目が選択され、以下同様に繰返される。
Such first line similar reading and Rifuretsushiyu operation, from the time t 4 of the second line, is performed for each of the photoelectric conversion cells 130 from the time t 5 the third line. That is, at time t 4 , the pulse signals φ R and φ V2 rise, and after the signals of this row are read out, φ VC , φ F, and φ C2 sequentially rise, so that the photoelectric conversion cell 130 in the second row is selected. Then, the read and refresh operations are performed. Then, at time t 5 , the photoelectric conversion cells in the second row start the accumulation operation, and at the same time, pulse signals φ R , φ V3 , φ VC , φ F and φ
The photoelectric conversion cells 130 in the third row are sequentially selected after C3 and the like have sequentially risen, and the above operations are similarly performed. When the third row enters the accumulation operation, the first row is selected and the same is repeated thereafter.

このようにして全ての光電変換セル130の入射光量に対
応した読出し信号が端子147からシリアルに出力され
る。なお、各行の光電変換セル130の蓄積動作を行う時
間は一定であるために、例えばテレビビデオカメラ等へ
の応用が可能である。
In this way, the read signal corresponding to the amount of incident light of all photoelectric conversion cells 130 is serially output from the terminal 147. Note that the photoelectric conversion cells 130 in each row have a constant time for performing the accumulation operation, and thus can be applied to, for example, a television video camera.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、上記従来例をテレビビデオカメラ等へ応用し
ようとする場合、次に示すような問題点が生じる。
By the way, when the above conventional example is applied to a television video camera or the like, the following problems occur.

蓄積動作状態において、強い光の照射によって、光電変
換セル130のベースにホールが蓄積され、ベース電位が
エミツタ電位に対して順次方向バイアス状態になってく
ると、強い光の照射を受けている光電変換セルのエミツ
タ電極の接続されている垂直ラインの電位が上昇して、
いわゆるブルーミング現象が生じる事になる。この対策
として、読出し動作以外の期間、垂直ラインリセツトト
ランジスタ148,148′,148″をON状態にし垂直ライン13
8,138′,138″を接地状態にすることで垂直ラインにあ
ふれ出た電荷をリフレツシユするという動作例が従来例
の中に記述されている。しかしながら、垂直ラインリセ
ツトトランジスタ148,148′,148″をON状態にできる時
間は、時刻t3〜t4の間だけであり、テレビビデオカメ
ラにおいては、水平走査ブランキング期間約10μsのみ
である。更に、水平走査を行っている間(テレビビデオ
カメラにおいては約52.5μs)は、トランジスタ148,14
8′,148″をOFF状態にしておかなければならないから、
この間に垂直ラインにあふれ出た電荷によってブルーミ
ング現象はいぜんとして生じることになる。
In the accumulation operation state, when strong light is irradiated, holes are accumulated in the base of the photoelectric conversion cell 130, and when the base potential is sequentially biased with respect to the emitter potential, the photoelectric light receiving strong light is irradiated. The potential of the vertical line connected to the emitter electrode of the conversion cell rises,
A so-called blooming phenomenon will occur. As a measure against this, the vertical line reset transistors 148, 148 ', 148 "are turned on during the period other than the read operation, and the vertical line 13
An example of the operation of refreshing the electric charge overflowing to the vertical line by setting 8,138 ', 138 "to the ground state is described in the conventional example. However, the vertical line reset transistors 148,148', 148" are turned on. Can be set only between times t 3 and t 4 , and in a television video camera, only a horizontal scanning blanking period of about 10 μs is possible. Furthermore, during horizontal scanning (about 52.5 μs for TV video cameras), transistors 148 and 14
Since 8 ', 148 "must be turned off,
During this time, the blooming phenomenon still occurs due to the electric charge overflowing into the vertical line.

また、従来例においては、読出し動作によって垂直ライ
ンに一度画像信号を蓄えた後で水平走査により順次出力
しているので、垂直ラインに信号が蓄えられている間に
生じるにせ信号、いわゆるスミア現象発生の問題も有し
ている。
Further, in the conventional example, since the image signal is once stored in the vertical line by the reading operation and then sequentially output by the horizontal scanning, a false signal, that is, a so-called smear phenomenon occurs while the signal is stored in the vertical line. Also has the problem of.

更に、テレビビデオカメラに応用する場合、従来例にお
いてはリフレツシユ動作を行える期間は、水平ブランキ
ング期間約10μs内であり、リフレツシユ期間が短いた
めに十分なリフレツシユ動作が行えずに残像が生じると
いう問題も有している。
Further, when applied to a television video camera, in the conventional example, the period during which the refresh operation can be performed is within the horizontal blanking period of about 10 μs, and the refresh period is short, so that the refresh operation cannot be performed sufficiently and an afterimage occurs. I also have.

さらに、従来例をカラーテレビビデオカメラの単板式の
固体撮像素子として使用する場合、カラーフイルタを蒸
着または接着で画素上に配列するが、例えばベイヤ配列
などの配列方式に従って、R,G,Bの色ごとに垂直ライン
を設ける方法をとる場合、少なくとも垂直ラインは画素
一列に対して2本必要になる。この際垂直ライン部分は
感光部とはならないから、垂直ラインを2本配列するこ
とは受光面積の低下、すなわち開口率の低下の問題を発
生する。
Further, when the conventional example is used as a single-plate solid-state image sensor of a color television video camera, color filters are arranged on pixels by vapor deposition or adhesion, and for example, according to an arrangement method such as Bayer arrangement, R, G, B In the case of adopting the method of providing the vertical line for each color, at least two vertical lines are required for one column of pixels. At this time, since the vertical line portion does not serve as a photosensitive portion, arranging two vertical lines causes a problem of reduction in light receiving area, that is, reduction in aperture ratio.

本願発明の目的は上記の従来技術の問題点を解決するこ
とにあり、具体的には列方向の信号読み出し線を増やす
ことなく、従って光電変換領域における光電変換セルの
開口率を下げることなく、複数の行方向の信号を同時に
読み出すことのできる光電変換装置を得ることにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, specifically, without increasing the number of signal readout lines in the column direction, and thus without decreasing the aperture ratio of the photoelectric conversion cell in the photoelectric conversion region, It is to obtain a photoelectric conversion device capable of simultaneously reading a plurality of signals in the row direction.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために本願発明の光電変換装置は、 行及び列方向に配列された複数の光電変換セル(130)
と、 該複数の光電変換セルの信号をそれぞれ読み出す為に列
方向に設けられた複数の列方向信号読み出し線(5、
5′、5″)と、 該複数の列方向信号読み出し線を介して前記複数の光電
変換セルから読み出される第1の信号を選択的に蓄積す
る為に各列方向信号読み出し線に接続される第1の複数
のキャパシタ(7−1、7−1′、7−1″)と、 前記複数の列方向信号読み出し線を介して前記複数の光
電変換セルから読み出される第2の信号を選択的に蓄積
する為に各列方向信号読み出し線に接続される第2の複
数のキャパシタ(7−2、7−2′、7−2″)と、 前記複数の列方向信号読み出し線と前記複数の第1のキ
ャパシタとを所定の第1のタイミングで接続する為の複
数の第1のスイッチ(6−1、6−1′、6−1″)
と、 前記複数の列方向信号読み出し線と前記複数の第2のキ
ャパシタとを前記第1のタイミングとは異なる第2のタ
イミングで接続する為の複数の第2のスイッチ(6−
2、6−2′、6−2″)と、 前記複数の第1のキャパシタの信号を読み出すための第
1の行方向読み出し線(9−1)と、 前記複数の第2のキャパシタの信号を読み出すための第
2の行方向読み出し線(9−2)と、 前記複数の第1のキャパシタの信号を順次選択的に前記
第1の行方向読み出し線に接続する複数の第3のスイッ
チ(8−1、8−1′、8−1″)と、 前記複数の第2のキャパシタの信号を順次選択的に前記
第2の行方向読み出し線に接続する複数の第4のスイッ
チ(8−2、8−2′、8−2″)と、 前記複数の第3、第4のスイッチの1対ずつの組合わせ
を同時に動作させつつ、順次異なる第3、第4のスイッ
チの対を動作させる行方向シフトレジスタ(16)と、 を有することにより列方向読み出し線の数を増やすこと
なく複数の行方向の信号を前記第1、第2の行方向読み
出し線から同時に読み出し可能としたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the photoelectric conversion device of the present invention comprises a plurality of photoelectric conversion cells (130) arranged in rows and columns.
And a plurality of column-direction signal read lines (5, 5) provided in the column direction for reading the signals of the plurality of photoelectric conversion cells, respectively.
5 ′, 5 ″) and each column direction signal read line for selectively accumulating a first signal read from the plurality of photoelectric conversion cells via the plurality of column direction signal read lines. A first plurality of capacitors (7-1, 7-1 ', 7-1 ") and a second signal read from the plurality of photoelectric conversion cells via the plurality of column-direction signal read lines are selectively used. A second plurality of capacitors (7-2, 7-2 ′, 7-2 ″) connected to each column-direction signal read line for storage in a plurality of column-direction signal read lines and the plurality of column-direction signal read lines. A plurality of first switches (6-1, 6-1 ', 6-1 ") for connecting to the first capacitor at a predetermined first timing.
And a plurality of second switches (6−) for connecting the plurality of column-direction signal read lines and the plurality of second capacitors at a second timing different from the first timing.
2, 6-2 ′, 6-2 ″), a first row-direction read-out line (9-1) for reading out signals of the plurality of first capacitors, and signals of the plurality of second capacitors A second row-direction read-out line (9-2) for reading out, and a plurality of third switches (9) sequentially and selectively connecting the signals of the plurality of first capacitors to the first row-direction read-out line ( 8-1, 8-1 ', 8-1 ") and a plurality of fourth switches (8-) for sequentially and selectively connecting the signals of the plurality of second capacitors to the second row-direction read line. 2, 8-2 ', 8-2 ") and a plurality of third and fourth switches, each pair of which are simultaneously operated, while sequentially operating different pairs of third and fourth switches. The row-direction shift register (16) for increasing the number of column-direction read lines by having And the first plurality of row signals without, characterized in that it possible simultaneously read from the second row read line.

〔作用〕[Action]

信号読み出しラインを介して読出された信号を選択的に
蓄積する複数のキヤパシタを設けたことで、画像信号が
垂直ラインに現われる時間を短くすることができ、この
ため、ブルーミング現象、スミア現象の発生を十分低く
抑えることができる。また、画像信号をキヤパシタに蓄
積した後で、キヤパシタと画素を切り離すことができる
ので、リフレツシユ動作期間を長くとることができ、残
像現象の発生も低く抑えることができる。さらに、カラ
ービデオカメラに応用した場合でも、例えば列画素の色
信号の数に対応した分だけキヤパシタを設ければ、垂直
ラインは一本ですみ、結局開口率を上げることができ
る。
By providing multiple capacitors that selectively accumulate the signals read out via the signal readout line, it is possible to shorten the time that the image signal appears on the vertical line, which causes blooming and smearing. Can be kept sufficiently low. Further, since the pixels can be separated from the capacitors after the image signals are stored in the capacitors, the refresh operation period can be extended and the afterimage phenomenon can be suppressed to a low level. Further, even when applied to a color video camera, if the number of capacitors corresponding to the number of color signals of column pixels is provided, only one vertical line is required, and eventually the aperture ratio can be increased.

更に、複数の行方向の信号を前記第1、第2の行方向読
み出し線から同時に読み出すことが可能となるので、複
数行の信号を同時に処理したりすることが容易にできる
と共に、その場合でも感光領域にある列方向読み出し線
の数は増えないので、光電変換セルの開口率を低下させ
ることがない。
Furthermore, since signals in a plurality of row directions can be read simultaneously from the first and second row direction read lines, it is possible to easily process signals in a plurality of rows at the same time, and even in that case. Since the number of column-direction read lines in the photosensitive region does not increase, the aperture ratio of the photoelectric conversion cell is not reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明による光電変換装置の4×4マトリツ
クス状の一実施例の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a 4 × 4 matrix of the photoelectric conversion device according to the present invention.

既に説明した点線で囲まれた基本光センサセル130(バ
イポーラトランジスタのコレクタは基板及び基板電極に
接続されている)、読出しパルス、リフレツシユパルス
を印加する為の水平読み出し線としての水平ライン1,
1′,1″,1,読出しパルスを発生する為の垂直シフト
レジスタ2、垂直シフトレジスタ2と水平ライン1,1′,
1″,1の間のバツフアMOSトランジスタ3,3′,3″,3
,バツフアMOSトランジスタ3,3′,3″,3のドレイン
にパルスφRを印加する為の端子4、リフレツシユパル
スを発生する為の垂直シフトレジスタ16、垂直シフトレ
ジスタ16と水平ライン1,1′,1″,1の間のバツフアMOS
トランジスタ17,17′,17″,17,バツフアMOSトランジ
スタ17,17′,17″,17のドレインにパルスを印加する
為の端子18,基本光センサセル130から信号電荷を読出す
為の垂直読み出し線としての垂直ライン5,5′,5″,5
,信号電荷を蓄積する為のキヤパシタ7−1,7−2,7−
1′,7−2′,7−1″,7−2″,7−1,7−2,各キ
ヤパシタ7−1,7−2,7−1′,7−2′,7−1″,7−
2″,7−1,7−2と各垂直ライン5,5′,5″,5の
間にあるトランスフアMOSトランジスタ6−1,6−2,6−
1′,6−2′,6−1″,6−2″,6−1,6−2,各蓄
積キヤパシタを選択する為のパルスを発生する水平シフ
トレジスタ16,各蓄積キヤパシタを開閉する為のゲート
用MOSトランジスタ8−1,8−2,8−1′,8−2′,8−
1″,8−2″,8−1,8−2蓄積電圧をアンプ部に読
出す為の出力ライン9−1,9−2,読出しラインに蓄積し
た電荷をリフレツシユする為のMOSトランジスタ10−1,1
0−2,MOSトランジスタ10−1,10−2へリフレツシユパル
スを印加する為の端子11,出力信号を増巾するためのバ
イポーラ,MOS−FET,J−FET等のトランジスタ12−1,12−
2,トランジスタ12−1,12−2の出力端子13−1,13−2,各
垂直ライン5,5′,5″,5に蓄積された電荷をリフレツ
シユするためのMOSトランジスタ14,14′,14″,14,お
よびMOSトランジスタ14,14′,14″,14のゲートにパル
スを印加するための端子15、等によりこの光電変換装置
は構成されている。
The basic photosensor cell 130 (the collector of the bipolar transistor is connected to the substrate and the substrate electrode) surrounded by the dotted line described above, the horizontal line 1 as the horizontal read line for applying the read pulse and the refresh pulse 1,
1 ′, 1 ″, 1, vertical shift register 2 for generating a read pulse, vertical shift register 2 and horizontal line 1,1 ′,
Buffer MOS transistor between 1 ″, 1 3,3 ′, 3 ″, 3
, The terminal 4 for applying the pulse φ R to the drains of the buffer MOS transistors 3, 3 ', 3 ", 3, the vertical shift register 16 for generating the refresh pulse, the vertical shift register 16 and the horizontal lines 1, 1 Buffer MOS between ′, 1 ″, 1
Transistors 17, 17 ', 17 ", 17, buffer MOS transistors 17, 17', 17", terminals for applying pulses to the drains of 17, 17 and vertical read lines for reading signal charges from the basic photosensor cell 130 Vertical lines as 5,5 ′, 5 ″, 5
, Capacitors 7-1, 7-2, 7- for accumulating signal charges
1 ', 7-2', 7-1 ", 7-2", 7-1,7-2, each capacitor 7-1,7-2,7-1 ', 7-2', 7-1 " , 7−
Transfer MOS transistors 6-1, 6-2, 6- between 2 ", 7-1, 7-2 and each vertical line 5, 5 ', 5", 5
1 ', 6-2', 6-1 ", 6-2", 6-1,6-2, horizontal shift register 16 for generating a pulse for selecting each storage capacitor, for opening / closing each storage capacitor Gate MOS transistors 8-1,8-2,8-1 ', 8-2', 8-
1 ″, 8-2 ″, 8-1, 8-2 output lines 9-1, 9-2 for reading the stored voltage to the amplifier section, MOS transistor 10− for refreshing the charge stored in the read line 1,1
0-2, terminal 11 for applying a refresh pulse to MOS transistors 10-1, 10-2, transistors 12-1, 12 such as bipolar, MOS-FET, J-FET for increasing the output signal −
2, MOS transistors 14, 14 'for reflecting the charges accumulated in the output terminals 13-1, 13-2 of the transistors 12-1, 12-2, the vertical lines 5, 5', 5 ", 5 This photoelectric conversion device is constituted by 14 ", 14 and a terminal 15 for applying a pulse to the gates of the MOS transistors 14, 14 ', 14", 14.

この光電変換装置の動作について、第1図及び第2図に
示すパルスタイミング図を用いて説明する。
The operation of this photoelectric conversion device will be described with reference to the pulse timing charts shown in FIGS.

まず、光センサセル部のコレクタ電位は、以降、正電位
に保たれているとする。
First, it is assumed that the collector potential of the photosensor cell section is kept at a positive potential thereafter.

まず、時刻t1までに蓄積動作が行われ、各光電変換セ
ル130には入射光量に対応した正孔がPベース領域に蓄
積されているものとする。
First, it is assumed that the accumulation operation is performed by time t 1 and holes corresponding to the amount of incident light are accumulated in the P base region in each photoelectric conversion cell 130.

時刻t1において、すでにパルス信号φVCが立上り、ト
ランジスタ14,14′,14″,14がON状態となっている所
に、パルス信号φT1が立上りトランジスタ6−1,6−
1′,6−1″,6−1がON状態となり蓄積キヤパシタ7
−1,7−1′,7−1″,7−1中の電荷がリフレツシユ
される。又、パルス信号φHCが立上り、トランジスタ10
−1,10−2がON状態となり出力ライン9−1,9−2の残
留電荷がリフレツシユされる。続いてパルス信号φVC
立下り、トランジスタ14,14′,14″,14がOFF状態とな
り、垂直ライン5,5′,5″,5およびキヤパシタ7−1,7
−1′,7−1″,7−1が浮遊状態となる。次に、垂直
シフトレジスタ2からパルス信号φV1が出力され、トラ
ンジスタ3がON状態となった後で、読出しパルス信号φ
Rが端子4に印加され、トランジスタ3を介して水平ラ
イン1に加えられると、一行目の光電変換セル130が読
出し動作を開始する。この読出し動作によって一行目の
光電変換セルの読出し信号が垂直ライン5,5′,5″,5
および蓄積キヤパシタ7−1,7−1′,7−1″,7−1
に現れる。読出し動作が完了するとパルス信号φT1が立
下りトランジスタ6−1,6−1′,6−1″,6−1がOFF
し、キヤパシタ7−1,7−1′,7−1″,7−1と垂直
ライン5,5′,5″,5が切り離された後で再びパルス信
号φVCが立上り垂直ライン5,5′,5″,5の残留電荷が
リフレツシユされる。
At time t 1 , the pulse signal φ VC has already risen and the transistors 14, 14 ′, 14 ″, 14 are already in the ON state, and the pulse signal φ T1 rises, and the transistors 6-1 and 6−
1 ', 6-1 ", 6-1 is in the ON state and the storage capacitor 7
The charges in -1, 7-1 ', 7-1 ", 7-1 are refreshed. Further, the pulse signal φ HC rises and the transistor 10
-1, 10-2 are turned on, and the residual charges on the output lines 9-1, 9-2 are refreshed. Then, the pulse signal φ VC falls, the transistors 14, 14 ′, 14 ″, 14 are turned off, and the vertical lines 5, 5 ′, 5 ″, 5 and the capacitors 7-1, 7
−1 ′, 7-1 ″, 7-1 becomes a floating state. Next, after the pulse signal φ V1 is output from the vertical shift register 2 and the transistor 3 is turned on, the read pulse signal φ
When R is applied to the terminal 4 and applied to the horizontal line 1 via the transistor 3, the photoelectric conversion cell 130 in the first row starts the read operation. By this read operation, the read signals of the photoelectric conversion cells in the first row are changed to the vertical lines 5, 5 ′, 5 ″, 5
And storage capacitors 7-1, 7-1 ', 7-1 ", 7-1
Appear in. When the read operation is completed, the pulse signal φ T1 falls and the transistors 6-1, 6-1 ′, 6-1 ″, 6-1 turn off.
However, after the capacitors 7-1, 7-1 ', 7-1 ", 7-1 and the vertical lines 5, 5', 5", 5 are separated, the pulse signal φ VC rises again and the vertical lines 5, 5 The residual charge of ′, 5 ″, 5 is refreshed.

時刻t2において、パルス信号φT2が立上り、トランジ
スタ6−2,6−2′,6−2″,6−2がON状態となり蓄
積キヤパシタ7−2,7−2′,7−2″,7−2中の電荷
がリフレツシユされる。続いてパルス信号φVCが立下
り、トランジスタ14,14′,14″,14がOFF状態となり、
次に垂直シフトレジスタ2からパルス信号φV2が出力さ
れ、トランジスタ3′がON状態となった後で、読出しパ
ルス信号φRが端子4を通じて水平ライン1′に印加さ
れると、二行目の光電変換セル130が読出し動作を開始
する。この読出し動作によって二行目の光電変換セル13
0の読出し信号が垂直ライン5,5′,5″,5および蓄積キ
ヤパシタ7−2,7−2′,7−2″,7−2に現れる。二
行目の読出し動作が完了すると、パルス信号φT2が立下
り、トランジスタ6−2,6−2′,6−2″,6−2がOFF
し、キヤパシタ7−2,7−2′,7−2″,7−2とライ
ン5,5′,5″,5が切り離され、その後でパルス信号φ
VCが立上り垂直ライン5,5′,5″,5の残留電荷がリフ
レツシユされる。
At time t 2 , the pulse signal φ T2 rises, the transistors 6-2, 6-2 ′, 6-2 ″, 6-2 are turned on, and the storage capacitors 7-2, 7-2 ′, 7-2 ″, The charge in 7-2 is refreshed. Then, the pulse signal φ VC falls, the transistors 14, 14 ′, 14 ″, 14 are turned off,
Next, when the pulse signal φ V2 is output from the vertical shift register 2 and the read pulse signal φ R is applied to the horizontal line 1 ′ through the terminal 4 after the transistor 3 ′ is turned on, the second line The photoelectric conversion cell 130 starts the read operation. By this read operation, the photoelectric conversion cells 13 in the second row
A read signal of 0 appears on the vertical lines 5,5 ', 5 ", 5 and the storage capacitors 7-2,7-2', 7-2", 7-2. When the read operation of the second row is completed, the pulse signal φ T2 falls and the transistors 6-2, 6-2 ', 6-2 ", 6-2 are turned off.
Then, the capacitor 7-2,7-2 ', 7-2 ", 7-2 and the line 5,5', 5", 5 are disconnected, and then the pulse signal φ
VC rises and the residual charge on the vertical lines 5, 5 ', 5 ", 5 is refreshed.

次に、時刻t3において、まずパルス信号φHCが立下
り、トランジスタ10−1,10−2がOFF状態となり、続い
て水平シフトレジスタ16からパルス信号φH1が出力さ
れ、トランジスタ8−1,8−2がON状態となる。これに
よって、キヤパシタ7−1及び7−2に蓄積されていた
電荷がトランジスタ8−1及び8−2、更に出力ライン
9−1及び9−2を介してトランジスタ12−1および12
−2で増幅されて端子13−1および13−2から出力され
る。この出力動作が終了するとパルスφHCが立上り出力
ライン9−1,9−2がリフレツシユされる。続いて水平
シフトレジスタ16からパルス信号φH2及びφH3が順次出
力され、同様にして、一行二列目と二行二列目、一行三
列目と二行三列目の光電変換セルの信号が順次端子13−
1,13−2から出力され、その都度出力ライン9−1,9−
2はリフレツシユされる。
Next, at time t 3 , the pulse signal φ HC first falls, the transistors 10-1 and 10-2 are turned off, and subsequently the pulse signal φ H1 is output from the horizontal shift register 16 and the transistors 8-1 and 10-2 are output. 8-2 is turned on. As a result, the charges accumulated in the capacitors 7-1 and 7-2 are transferred to the transistors 12-1 and 12 via the transistors 8-1 and 8-2 and the output lines 9-1 and 9-2.
It is amplified at -2 and output from terminals 13-1 and 13-2. When this output operation is completed, the pulse φ HC rises and the output lines 9-1, 9-2 are refreshed. Subsequently, pulse signals φ H2 and φ H3 are sequentially output from the horizontal shift register 16, and similarly, signals of photoelectric conversion cells in the first row, second column, second row, second column, first row, third column, and second row, third column. Is the terminal 13-
It is output from 1,13-2, and output lines 9-1,9-
2 is refreshed.

時刻t4において垂直シフトレジスタからパルス信号φ
C1が出力されトランジスタ17及び17′がONし端子18にパ
ルス信号φFが印加され、トランジスタ17及び17′を介
して水平ライン1及び1′にリフレツシユパルスが印加
され一行目及び二行目の光電変換セル130に対してリフ
レツシユ動作が行われる。
At time t 4 , the pulse signal φ from the vertical shift register
C1 is output, the transistors 17 and 17 'are turned on, the pulse signal φ F is applied to the terminal 18, the refresh pulse is applied to the horizontal lines 1 and 1'through the transistors 17 and 17', and the first and second rows are applied. The refresh operation is performed on the photoelectric conversion cell 130.

この様な一行目、二行目と同等の動作が時刻t5から三
行目、四行目の光電変換セル130に対して行われ、ま
た、時刻t6に再び一行目、二行目が選択され、以下同
様の動作が繰返される。
The operations similar to those in the first and second rows are performed on the photoelectric conversion cells 130 in the third and fourth rows from time t 5 and again at time t 6 in the first and second rows. It is selected, and the same operation is repeated thereafter.

このような動作において、垂直ラインに信号電荷が現れ
る時間は例えば、一行一列の光電変換セル130の出力に
注目すれば、時刻t1とt2の間のパルス信号φR立上り
時からφT1立下り時までの間だけである。この時間間隔
には明らかに自由度がある。従来例においては、テレビ
ビデオカメラに応用した場合、水平走査の最後に選択さ
れる垂直ラインには信号電荷が約52.5μs蓄積されるこ
といになる。従って例えば、φRがONしてからφT1が立
下るまでの上記時間間隔を0.5μsに設定すれば従来例
よりも、ブルーミング現象及びスミア現象に対して約10
5倍(40dB)改善されることになる。
In such an operation, when the signal charge appears on the vertical line, for example, if attention is paid to the output of the photoelectric conversion cell 130 in one row and one column, the pulse signal φ R rises from the time t 1 to t 2 until φ T1 rises. Only until the time of the descent. There is obviously some freedom in this time interval. In the conventional example, when applied to a television video camera, a signal charge is stored in the vertical line selected at the end of horizontal scanning for about 52.5 μs. Therefore, for example, if the above-mentioned time interval from turning ON of φ R to falling of φ T1 is set to 0.5 μs, the blooming phenomenon and the smear phenomenon will be reduced to about 10 times more than the conventional example.
It will be improved by 5 times (40 dB).

また、蓄積キヤパシタを設けたことで一度信号電荷を蓄
積キヤパシタに蓄積してから、トランジスタ6−1,6−
2,6−1′,6−2′,6−1″,6−2″,6−1,6−2
をOFFしてしまえば光電変換セルと蓄積キヤパシタを切
り離すことができるので、その後光電変換セル130のリ
フレツシユ動作を十分行うことができる。例えば時刻t
3から時刻t5までの一水平走査期間リフレツシユ期間に
あてることもできるので、従来例に比べて残像現象を軽
減することもできる。
Further, since the storage capacitor is provided, the signal charge is once stored in the storage capacitor, and then the transistors 6-1 and 6-
2,6-1 ', 6-2', 6-1 ", 6-2", 6-1,6-2
If is turned off, the photoelectric conversion cell and the storage capacitor can be separated, so that the refresh operation of the photoelectric conversion cell 130 can be sufficiently performed thereafter. For example, time t
Since it can be applied to the refresh period during one horizontal scanning period from 3 to time t 5 , the afterimage phenomenon can be reduced as compared with the conventional example.

さらに、本実施例をカラーテレビビデオカメラに応用し
てカラーフイルタをセンサセル上に配置した場合、列方
向に並んだ色の種類だけ蓄積キヤパシタを設けて、同様
の動作を行えば、常に垂直ラインは一列に一本だけです
み、センサセルの開口率を低下させることはない。例え
ば第1図に示すように、カラーフイルタRGBをベイヤ配
列的に配置して、第2図に示す上記パルスタイミングで
動作を行うと、キヤパシタ7−1および7−1″にはB
の信号が7−2,7−1′,7−2″,7−1にはGの信号
が、7−2′および7−2にはRの信号が蓄積され
る。
Further, when the present embodiment is applied to a color television video camera and the color filters are arranged on the sensor cells, if the storage capacitors are provided only for the types of colors arranged in the column direction and the same operation is performed, vertical lines are always formed. Only one line is required per row, and the aperture ratio of the sensor cell is not reduced. For example, as shown in FIG. 1, when the color filters RGB are arranged in a Bayer array and operated at the above pulse timing shown in FIG. 2, the capacitors 7-1 and 7-1 ″ have B
Signal is stored in 7-2, 7-1 ', 7-2 ", 7-1, and G signal is stored in 7-2' and 7-2.

本実施例では垂直方向2線を同時に読出す例を述べた
が、もちろん、2線以上でもよい。この場合、同時に読
出す垂直方向画素の数だけ蓄積キヤパシタを設ければよ
い。
In the present embodiment, an example of reading two lines in the vertical direction at the same time has been described, but of course, two lines or more may be read. In this case, it is sufficient to provide as many storage capacitors as there are vertical pixels to be read simultaneously.

また、第3図は本発明の第2実施例を示す図で垂直シフ
トレジスタ2と水平ライン1,1′,1″,1の間にデコー
ダ19を設け、第4図に示すパルスタイミングで動作させ
るようにしたものである。
3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. A decoder 19 is provided between the vertical shift register 2 and the horizontal lines 1, 1 ', 1 ", 1 to operate at the pulse timing shown in FIG. It was made to let.

この実施例では、第1図の第1実施例に対し、各光電変
換セルのリフレツシユ用の垂直レジスタ16の機能を前記
デコーダ19により兼用させたものであり、これにより構
成の簡略化を図っている。
In this embodiment, the function of the vertical register 16 for refreshing each photoelectric conversion cell is shared by the decoder 19 as compared with the first embodiment shown in FIG. 1, so that the configuration can be simplified. There is.

即ち第4図のタイミング図を用いて説明すると、先ずt
1まで蓄積動作が行なわれ、各光電変換セル130には入射
光量に対応した正孔がPベース領域に各々蓄積されてい
る。
That is, to explain with reference to the timing chart of FIG. 4, first, t
The accumulation operation is performed up to 1, and holes corresponding to the amount of incident light are accumulated in each photoelectric conversion cell 130 in the P base region.

時刻t1においてすでにパルス信号φVCが立上がってお
り、各垂直ラインがアースに落ちている状態でパルス信
号φT1が立上りキヤパシタ7−1,7−1′,7−1″,7−
1の電荷がリフレツシユされる。その後パルス信号φ
VCが立下る事により各垂直ライン及びキヤパシタを浮遊
状態とした後でデコーダ19よりパルスφD1が出力され
る。
At time t 1 , the pulse signal φ VC has already risen, and the pulse signal φ T1 rises in a state where each vertical line has fallen to the ground, and capacitors 7-1, 7-1 ', 7-1 ", 7-
The charge of 1 is refreshed. After that, pulse signal φ
A pulse φ D1 is output from the decoder 19 after each vertical line and the capacitor are brought into a floating state by falling VC .

これにより第1行目の光電変換セル130の信号が各垂直
ラインおよびキヤパシタ7−1,7−1′,7−1″,7−1
に現われる。この読み出し後パルス信号φT1が立下り
各キヤパシタ7−1,7−1′,7−1″,7−1と各垂直
ラインとが切離された後でφVCが再び立上り各垂直ライ
ンをリフレツシユする。その後φT2が立上りキヤパシタ
7−2,7−2′,7−2″,7−2をリフレツシユした
後、φVCが立下り、今度はφD2が立上ることにより第2
行目の光電変換セルの信号が垂直ラインとキヤパシタ7
−2,7−2′,7−2″,7−2に取り込まれる。その後
φT2を立下げてからφVCを立上がって垂直ラインをリフ
レツシユする。この状態で第1行の信号はキヤパシタ7
−1,7−1′,7−1″,7−1に第2行の信号は7−2,7
−2′,7−2″,7−2に蓄積されている。
As a result, the signals of the photoelectric conversion cells 130 in the first row are transmitted to the vertical lines and capacitors 7-1, 7-1 ', 7-1 ", 7-1.
Appears in. After this reading, the pulse signal φ T1 falls and after separating each capacitor 7-1, 7-1 ', 7-1 ", 7-1 and each vertical line, φ VC rises again and each vertical line After that, φ T2 rises and after refusing capacitors 7-2, 7-2 ′, 7-2 ″, 7-2, φ VC falls, and this time φ D2 rises, the second
The signal from the photoelectric conversion cell in the row is the vertical line and the capacitor 7
-2,7-2 ', 7-2', are taken into 7-2. Then phi to Rifuretsushiyu vertical line rises to phi VC and T2 after lowering stand. First row of signal in this state Kiyapashita 7
-1,7-1 ', 7-1 ", 7-1, the signal of the second row is 7-2,7
-2 ', 7-2 ", 7-2.

その後第1実施例と同様t3〜t5にかけてこの信号を順
次読み出すが、このとき時刻t4から時刻t5の直前まで
φD1,φD2がハイレベルとなり、この間φVCはハイレベ
ルであるから第1行と第2行の各光電変換セル130はリ
フレツシユされる。
After that, this signal is sequentially read out from t 3 to t 5 as in the first embodiment. At this time, φ D1 and φ D2 are at high level from time t 4 to immediately before time t 5 , and during this period φ VC is at high level. Therefore, the photoelectric conversion cells 130 in the first and second rows are refreshed.

第3行、第4行の各光電変換セルの読み出し及びリフレ
ツシユについても同様に行なわれる。
The readout and refresh of the photoelectric conversion cells in the third and fourth rows are performed in the same manner.

このように本実施例によれば各行の光電変換セルのリフ
レツシユと読み出しを共通の垂直シフトレジスタを用い
て行なっているので構成を極めて簡単化できる。
As described above, according to this embodiment, the common vertical shift register is used for the refreshing and the reading of the photoelectric conversion cells in each row, so that the configuration can be extremely simplified.

また、本実施例では、出力ラインが2本の場合について
述べたが、もちろん2本以上でもよい。例えば第5図示
の第3実施例に示すようにカラーフイルタの色ごとに出
力ラインを4本設ければ、出力ラインの配線容量を出力
ライン2本の場合の半分にすることができるので、大き
な出力を得ることができ、また、画像処理回路を簡単に
することもできる。
Further, in this embodiment, the case where the number of output lines is two has been described, but of course, the number of output lines may be two or more. For example, if four output lines are provided for each color of the color filter as shown in the third embodiment shown in FIG. 5, the wiring capacity of the output line can be reduced to half that in the case of two output lines, which is large. The output can be obtained and the image processing circuit can be simplified.

なお、第5図中、第1図示構成との違いは出力線として
9−3,9−4を設け、トランジスタ8−1′,8−1を
9−1に接続する代わりに9−3に接続し、トランジス
タ8−2′,8−2を9−2に接続する代わりに9−4
に接続した点,トランジスタ10−1,10−2とゲートを共
通に接続したトランジスタ10−3,10−4を設け、出力線
9−3,9−4をリフレツシユする様にした点,出力線9
−3、の信号を出力するためのトランジスタ12−3出力
端13−3,および出力線9−4の信号を出力するためのト
ランジスタ12−4、出力端13−4を設けた点である。
In FIG. 5, the difference from the configuration shown in FIG. 1 is that 9-3 and 9-4 are provided as output lines, and instead of connecting the transistors 8-1 ′ and 8-1 to 9-1, they are connected to 9-3. 9-4 instead of connecting transistors 8-2 'and 8-2 to 9-2
The output line 9-3 and 9-4 are connected to the transistor 10-1 and 10-2, and the transistors 10-3 and 10-4 with the gates connected in common are provided to reflex the output lines 9-3 and 9-4. 9
-3, the output terminal 13-3 of the transistor 12-3 for outputting the signal, and the transistor 12-4 and the output terminal 13-4 for outputting the signal of the output line 9-4 are provided.

その他第1図と同じ符番のものは同じ要素を示す。The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same elements.

〔効果〕〔effect〕

以上詳細に説明したように、本発明による光電変換装置
は、行及び列方向に配列された複数の光電変換セル(13
0)と、 該複数の光電変換セルの信号をそれぞれ読み出す為に列
方向に設けられた複数の列方向信号読み出し線(5、
5′、5″)と、 該複数の列方向信号読み出し線を介して前記複数の光電
変換セルから読み出される第1の信号を選択的に蓄積す
る為に各列方向信号読み出し線に接続される第1の複数
のキャパシタ(7−1、7−1′、7−1″)と、 前記複数の列方向信号読み出し線を介して前記複数の光
電変換セルから読み出される第2の信号を選択的に蓄積
する為に各列方向信号読み出し線に接続される第2の複
数のキャパシタ(7−2、7−2′、7−2″)と、 前記複数の列方向信号読み出し線と前記複数の第1のキ
ャパシタとを所定の第1のタイミングで接続する為の複
数の第1のスイッチ(6−1、6−1′、6−1″)
と、 前記複数の列方向信号読み出し線と前記複数の第2のキ
ャパシタとを前記第1のタイミングとは異なる第2のタ
イミングで接続する為の複数の第2のスイッチ(6−
2、6−2′、6−2″)と、 前記複数の第1のキャパシタの信号を読み出すための第
1の行方向読み出し線(9−1)と、 前記複数の第2のキャパシタの信号を読み出すための第
2の行方向読み出し線(9−2)と、 前記複数の第1のキャパシタの信号を順次選択的に前記
第1の行方向読み出し線に接続する複数の第3のスイッ
チ(8−1、8−1′、8−1″)と、 前記複数の第2のキャパシタの信号を順次選択的に前記
第2の行方向読み出し線に接続する複数の第4のスイッ
チ(8−2、8−2′、8−2″)と、 前記複数の第3、第4のスイッチの1対ずつの組合わせ
を同時に動作させつつ、順次異なる第3、第4のスイッ
チの対を動作させる行方向シフトレジスタ(16)と、 を有するので、複数の行方向の信号を前記第1、第2の
行方向読み出し線から同時に読み出すことが可能とな
り、複数行の信号を同時に処理したりすることが容易に
できると共に、その場合でも光電変換セルと共に感光領
域にある列方向読み出し線の数を増やす必要がないの
で、光電変換セルの開口率を低下させることがなく感度
を損なうことがないという効果を有する。
As described in detail above, the photoelectric conversion device according to the present invention has a plurality of photoelectric conversion cells (13
0) and a plurality of column-direction signal read lines (5, 5) provided in the column direction for reading signals of the plurality of photoelectric conversion cells, respectively.
5 ′, 5 ″) and each column direction signal read line for selectively accumulating a first signal read from the plurality of photoelectric conversion cells via the plurality of column direction signal read lines. A first plurality of capacitors (7-1, 7-1 ', 7-1 ") and a second signal read from the plurality of photoelectric conversion cells via the plurality of column-direction signal read lines are selectively used. A second plurality of capacitors (7-2, 7-2 ′, 7-2 ″) connected to each column-direction signal read line for storage in a plurality of column-direction signal read lines and the plurality of column-direction signal read lines. A plurality of first switches (6-1, 6-1 ', 6-1 ") for connecting to the first capacitor at a predetermined first timing.
And a plurality of second switches (6−) for connecting the plurality of column-direction signal read lines and the plurality of second capacitors at a second timing different from the first timing.
2, 6-2 ′, 6-2 ″), a first row-direction read-out line (9-1) for reading out signals of the plurality of first capacitors, and signals of the plurality of second capacitors A second row-direction read-out line (9-2) for reading out, and a plurality of third switches (9) sequentially and selectively connecting the signals of the plurality of first capacitors to the first row-direction read-out line ( 8-1, 8-1 ', 8-1 ") and a plurality of fourth switches (8-) for sequentially and selectively connecting the signals of the plurality of second capacitors to the second row-direction read line. 2, 8-2 ', 8-2 ") and one pair of the plurality of third and fourth switches are simultaneously operated, while sequentially operating different pairs of third and fourth switches. And a row-direction shift register (16) for enabling a plurality of row-direction signals to be output to the first and the first signals. It becomes possible to read out simultaneously from the row-direction read-out lines, and it is possible to easily process the signals of a plurality of rows at the same time, and even in that case, it is necessary to increase the number of column-direction read-out lines in the photosensitive area together with the photoelectric conversion cells. Therefore, there is an effect that the aperture ratio of the photoelectric conversion cell is not lowered and the sensitivity is not impaired.

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

第1図は本発明の第1実施例の光電変換装置の構成図、
第2図はそのタイミングチヤート、第3図は第2実施例
の光電変換装置の構成図、第4図はそのタイミングチヤ
ート、第5図は本発明の第3実施例の光電変換装置の構
成図、第6図(A)は従来の光電変換装置の平面図、第
6図(B)はそのI−I線断面図、第6図(C)はその
等価回路図、第7図は二次元的に配列した従来の光電変
換装置の回路構成図、第8図はそのタイミングチヤー
ト。 130……光電変換セル、5,5′,5″,5……信号読み出し
線としての垂直ライン、7−1,7−1′,7−1″,7−1
,7−2,7−2′,7−2″,7−2……キヤパシタ
FIG. 1 is a configuration diagram of a photoelectric conversion device according to a first embodiment of the present invention,
2 is a timing chart thereof, FIG. 3 is a block diagram of a photoelectric conversion device of the second embodiment, FIG. 4 is a timing chart thereof, and FIG. 5 is a configuration diagram of a photoelectric conversion device of the third embodiment of the present invention. , FIG. 6 (A) is a plan view of a conventional photoelectric conversion device, FIG. 6 (B) is a sectional view taken along the line I-I, FIG. 6 (C) is its equivalent circuit diagram, and FIG. FIG. 8 is a timing chart of a circuit configuration diagram of a conventional photoelectric conversion device arranged in a matrix. 130 ... Photoelectric conversion cell, 5,5 ', 5 ", 5 ... Vertical line as signal readout line, 7-1,7-1', 7-1", 7-1
, 7-2,7-2 ', 7-2 ", 7-2 ...

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】行及び列方向に配列された複数の光電変換
セル(130)と、 該複数の光電変換セルの信号をそれぞれ読み出す為に列
方向に設けられた複数の列方向信号読み出し線(5、
5′、5″)と、 該複数の列方向信号読み出し線を介して前記複数の光電
変換セルから読み出される第1の信号を選択的に蓄積す
る為に各列方向信号読み出し線に接続される第1の複数
のキャパシタ(7−1、7−1′、7−1″)と、 前記複数の列方向信号読み出し線を介して前記複数の光
電変換セルから読み出される第2の信号を選択的に蓄積
する為に各列方向信号読み出し線に接続される第2の複
数のキャパシタ(7−2、7−2′、7−2″)と、 前記複数の列方向信号読み出し線と前記複数の第1のキ
ャパシタとを所定の第1のタイミングで接続する為の複
数の第1のスイッチ(6−1、6−1′、6−1″)
と、 前記複数の列方向信号読み出し線と前記複数の第2のキ
ャパシタとを前記第1のタイミングとは異なる第2のタ
イミングで接続する為の複数の第2のスイッチ(6−
2、6−2′、6−2″)と、 前記複数の第1のキャパシタの信号を読み出すための第
1の行方向読み出し線(9−1)と、 前記複数の第2のキャパシタの信号を読み出すための第
2の行方向読み出し線(9−2)と、 前記複数の第1のキャパシタの信号を順次選択的に前記
第1の行方向読み出し線に接続する複数の第3のスイッ
チ(8−1、8−1′、8−1″)と、 前記複数の第2のキャパシタの信号を順次選択的に前記
第2の行方向読み出し線に接続する複数の第4のスイッ
チ(8−2、8−2′、8−2″)と、 前記複数の第3、第4のスイッチの1対ずつの組合わせ
を同時に動作させつつ、順次異なる第3、第4のスイッ
チの対を動作させる行方向シフトレジスタ(16)と、 を有することにより列方向読み出し線の数を増やすこと
なく複数の行方向の信号を前記第1、第2の行方向読み
出し線から同時に読み出し可能としたことを特徴とする
光電変換装置。
1. A plurality of photoelectric conversion cells (130) arranged in rows and columns, and a plurality of column direction signal read lines (rows) provided in the column direction to read out signals of the plurality of photoelectric conversion cells, respectively. 5,
5 ′, 5 ″) and each column direction signal read line for selectively accumulating a first signal read from the plurality of photoelectric conversion cells via the plurality of column direction signal read lines. A first plurality of capacitors (7-1, 7-1 ', 7-1 ") and a second signal read from the plurality of photoelectric conversion cells via the plurality of column-direction signal read lines are selectively used. A second plurality of capacitors (7-2, 7-2 ′, 7-2 ″) connected to each column-direction signal read line for storage in a plurality of column-direction signal read lines and the plurality of column-direction signal read lines. A plurality of first switches (6-1, 6-1 ', 6-1 ") for connecting to the first capacitor at a predetermined first timing.
And a plurality of second switches (6−) for connecting the plurality of column-direction signal read lines and the plurality of second capacitors at a second timing different from the first timing.
2, 6-2 ′, 6-2 ″), a first row-direction read-out line (9-1) for reading out signals of the plurality of first capacitors, and signals of the plurality of second capacitors A second row-direction read-out line (9-2) for reading out, and a plurality of third switches (9) sequentially and selectively connecting the signals of the plurality of first capacitors to the first row-direction read-out line ( 8-1, 8-1 ', 8-1 ") and a plurality of fourth switches (8-) for sequentially and selectively connecting the signals of the plurality of second capacitors to the second row-direction read line. 2, 8-2 ', 8-2 ") and one pair of the plurality of third and fourth switches are simultaneously operated, while sequentially operating different pairs of third and fourth switches. The row-direction shift register (16) for increasing the number of column-direction read lines by having And no more in the row direction of the signal first photoelectric conversion device characterized by being capable simultaneously read from the second row read line.
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