JPH08107527A - Image processor - Google Patents

Image processor

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JPH08107527A
JPH08107527A JP6243175A JP24317594A JPH08107527A JP H08107527 A JPH08107527 A JP H08107527A JP 6243175 A JP6243175 A JP 6243175A JP 24317594 A JP24317594 A JP 24317594A JP H08107527 A JPH08107527 A JP H08107527A
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JP
Japan
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region
gate
charge
control signal
supplied
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6243175A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Miyamoto
義博 宮本
Kazuya Kubo
加寿也 久保
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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Abstract

PURPOSE: To improve the degree of freedom of arithmetic to an electric charge read from a photoelectric converting element by performing the vertical scanning of an object while using plural rows of image sensors. CONSTITUTION: One terminals of multigate MOS transistors 21 to 24 are connected to the output terminals of photoelectric converting elements D1i to D4i in the same column of the image sensors provided with four rows of photoelectric converting elements, thier other terminals are commonly connected to one terminals of multigate MOS transistors 31 to 34 and their other terminals are commonly connected. The multi-gate MOS transistors 21 to 24 are functioned as analog buffer registers and time division charge distributors, the multigate MOS transistors 31 to 34 are functioned as analog integrators for controlling an input/output gate and corresponding to control signals to these instruments, various kinds of arithmetic can be performed to the electric charges read from the photoelectric converting elements.

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、複数行のイメージセン
サを用い対象物を光学的又は機械的に副走査して得られ
る画像データを処理する画像処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image processing apparatus for processing image data obtained by optically or mechanically sub-scanning an object using a plurality of rows of image sensors.

【0002】[0002]

【従来の技術】FAX、スキャナ、赤外線撮像装置等で
は、1次元センサを用い、対象物を光学的又は機械的に
副走査して2次元画像データを取得する。高速読み取り
や低照度撮像では、SN比を改善するために、複数行の
光電変換素子を備えたイメージセンサの同一列の光電変
換素子の出力を、副走査と同期して積算する時間遅延積
分(TDI)方式が採用されている。
2. Description of the Related Art In a fax machine, a scanner, an infrared imaging device, etc., a one-dimensional sensor is used to optically or mechanically sub-scan an object to obtain two-dimensional image data. In high-speed reading and low-illuminance imaging, in order to improve the S / N ratio, a time-delay integration (integrating outputs of photoelectric conversion elements in the same column of an image sensor having photoelectric conversion elements in a plurality of rows in synchronization with sub-scanning ( TDI) system is adopted.

【0003】図12は、4行n列の光電変換素子D11
〜D1n、D21〜D2n、D31〜D3n及びD41
〜D4nに対する従来のTDI方式画像処理回路を示
す。図12では光電変換素子の各行が離れて記載されて
いるが、実際には各行が互いに接近して配置されてい
る。第1行の光電変換素子D11〜D1nで光電変換さ
れた電子はそれぞれ、TDI方式を実現するためのマル
チゲートMOSトランジスタ211〜21nを介して水
平転送CCD1で4相クロックに同期して順次転送され
た後、垂直転送CCD5で4相クロックに同期して順次
転送され、電荷/電圧変換回路6で増幅されて出力され
る。第2〜4行についても第1行と同様である。
FIG. 12 shows a photoelectric conversion element D11 of 4 rows and n columns.
~ D1n, D21 to D2n, D31 to D3n and D41
7 shows a conventional TDI image processing circuit for D4n. In FIG. 12, the rows of the photoelectric conversion elements are described separately, but in reality, the rows are arranged close to each other. The electrons photoelectrically converted by the photoelectric conversion elements D11 to D1n in the first row are sequentially transferred in the horizontal transfer CCD 1 in synchronization with the four-phase clock through the multi-gate MOS transistors 211 to 21n for realizing the TDI method. After that, the charges are sequentially transferred by the vertical transfer CCD 5 in synchronism with the four-phase clock, amplified by the charge / voltage conversion circuit 6, and output. The same applies to the first to second rows.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のTDI方式で
は、CCD1〜5で電荷を1方向のみに転送していたの
で、マルチゲートMOSトランジスタでの時分割転送と
CCDに入る際の加算しか演算ができず、演算自由度が
低いので、例えば、高速読み取りのために光学的に往復
して副走査することができない。
In the conventional TDI method, the charges are transferred only in one direction by the CCDs 1 to 5, so only the time division transfer in the multi-gate MOS transistor and the addition when entering the CCD can be calculated. Since this is not possible and the degree of freedom in calculation is low, it is not possible to perform optical reciprocating sub-scanning for high-speed reading, for example.

【0005】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、光電変換素子から読み出した電荷の演算自由度が高
い画像処理装置を提供することにある。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus which has a high degree of freedom in calculation of charges read from a photoelectric conversion element.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明で
は、複数行の光電変換素子を備えたイメージセンサの同
一列の第1〜m光電変換素子の出力を演算制御する画像
処理装置において、第1i入力端が該第i光電変換素子
の一端に接続され、該光電変換素子からの電荷を第1i
領域に保持し、第1制御信号に応答して該第1i領域の
保持電荷を第2i領域に転送し、第2i制御信号に応答
して該第2i領域の保持電荷を第1i出力端から出力す
る第1i電荷蓄積転送部と、第3j制御信号に応答して
第2j入力端に供給される電荷を現在の保持電荷に加算
して第3j領域に保持し、第4j制御信号に応答して第
2j出力端から該第3j領域に保持された電荷を出力す
る第2j電荷蓄積転送部と、を、i=1〜m、j=1〜
uの各々について有し、該第11〜1m出力端及び該第
21〜2u入力端が互いに共通に結合され、該第21〜
2u出力端が互いに共通に結合され、さらに、該第1、
第21〜2m及び第31〜3u制御信号を生成する制御
部と、を有する。
According to the present invention, there is provided an image processing device for arithmetically controlling outputs of first to m photoelectric conversion elements in the same column of an image sensor having a plurality of rows of photoelectric conversion elements. The 1i input terminal is connected to one end of the i-th photoelectric conversion element, and charges from the photoelectric conversion element are connected to the 1i-th photoelectric conversion element.
Held in a region, the charge held in the first i region is transferred to the second i region in response to the first control signal, and the held charge in the second i region is output from the first i output end in response to the second i control signal. And a charge supplied to the 2j-th input terminal in response to the 3j-th control signal is added to the current held charge and held in the 3j-th region, and in response to the 4j-th control signal. A second j charge storage / transfer section that outputs the charges held in the third j area from the second j output terminal, i = 1 to m, j = 1 to
u, the first to 1m output terminals and the second to 2u input terminals are commonly coupled to each other, and
2u output terminals are commonly connected to each other, and
A control unit that generates 21st to 2mth and 31st to 3uth control signals.

【0007】本発明によれば、第1i電荷蓄積転送部が
アナログバッファレジスタ及び時分割電荷分配器として
機能し、第2j電荷蓄積転送部が入出力ゲートを制御可
能なアナログ積算器として機能し、第1i電荷蓄積転送
部に対する第1制御信号及び第2i制御信号並びに第2
j電荷蓄積転送部に対する第3j制御信号及び第4j制
御信号により、光電変換素子から読み出した電荷に対し
各種演算を行うことができるので、演算自由度が高い。
According to the present invention, the 1i-th charge storage / transfer section functions as an analog buffer register and a time division charge distributor, and the 2j-th charge storage / transfer section functions as an analog integrator whose input / output gates can be controlled. A first control signal and a second i control signal for the first i-th charge storage / transfer section, and a second
Various calculations can be performed on the charges read from the photoelectric conversion element by the 3jth control signal and the 4jth control signal to the j charge accumulation transfer unit, so that the degree of freedom in calculation is high.

【0008】本発明の第1態様では、上記第1i電荷蓄
積転送部は、第1乃至第5ゲートが並設されたマルチゲ
ートMOSトランジスタであり、上記第1i領域は第1
iポテンシャル井戸であり、該第1iポテンシャル井戸
は、その一端部が該第1ゲートに供給される第1定電位
で形成され、その底部が該第2ゲートに供給される第2
定電位で形成され、その他端部が該第3ゲートに供給さ
れる上記第1制御信号で高低可変に形成され、上記第2
i領域は第2iポテンシャル井戸であり、該第2iポテ
ンシャル井戸は、その底部が第4ゲートに供給される第
3定電位で形成され、その一端部が該第1iポテンシャ
ル井戸の該他端部であり、その他端部が第5ゲートに供
給される上記第2i制御信号で高低可変に形成される。
In the first aspect of the present invention, the first i-th charge storage / transfer section is a multi-gate MOS transistor in which first to fifth gates are arranged in parallel, and the first-i region is the first.
an i-potential well, the first i-potential well having a first constant potential at one end thereof supplied to the first gate and a second bottom having a bottom portion supplied to the second gate.
The second end is formed to have a constant potential, and the other end is formed to be variable in height by the first control signal supplied to the third gate.
The i region is a second i potential well, the bottom of the second i potential well is formed at a third constant potential supplied to the fourth gate, and one end thereof is at the other end of the first i potential well. Yes, the other end is formed to be variable in height by the 2i control signal supplied to the fifth gate.

【0009】本発明の第2態様では、上記第2j電荷蓄
積転送部は、第6乃至第9ゲートが並設されたマルチゲ
ートMOSトランジスタであり、上記第3j領域は第3
jポテンシャル井戸であり、該第3jポテンシャル井戸
は、その一端部が該第6ゲートに供給される上記第3j
制御信号で高低可変に形成され、その底部が該第7及び
第8のゲートに供給される第4及び第5の定電位で形成
され、その他端部が該第9ゲートに供給される上記第4
j制御信号で高低可変に形成される。
In a second aspect of the present invention, the 2jth charge storage / transfer section is a multi-gate MOS transistor in which sixth to ninth gates are arranged in parallel, and the 3jth region is a third gate.
the third j-th potential well, one end of which is supplied to the sixth gate.
The control signal is formed to be variable in height, the bottom portion of which is formed of fourth and fifth constant potentials which are supplied to the seventh and eighth gates, and the other end portion of which is supplied to the ninth gate. Four
It is formed to be variable in height by the j control signal.

【0010】本発明の第3態様では、上記第2j電荷蓄
積転送部は、第6乃至第9ゲートが並設されたマルチゲ
ートMOSトランジスタであり、上記第3j領域は、そ
の一端部が該第6ゲートに供給される第4定電位で形成
され、その中間部が上記第3j制御信号及び上記第4j
制御信号で高低可変に形成され、その他端部が該第9ゲ
ートに供給される第5定電位で形成される。
In a third aspect of the present invention, the 2j-th charge storage / transfer section is a multi-gate MOS transistor in which sixth to ninth gates are arranged in parallel, and one end of the 3j-th region is the first gate. It is formed by the fourth constant potential supplied to the 6th gate, and the middle part thereof is formed by the 3jth control signal and the 4th jth signal.
The height is variable according to a control signal, and the other end is formed with a fifth constant potential supplied to the ninth gate.

【0011】従来のCCDを用いた画像処理装置ではC
CDの製造に特殊な製造ラインを必要としたので低価格
化が難しかったが、上記第1〜3態様によればMOSト
ランジスタを用いて画像処理装置を構成できるので、低
価格化が可能となる。また、第3態様によれば第2j電
荷蓄積転送部がチャージポンプとしても機能するので、
その出力に対する増幅回路の構成を簡単化することが可
能となる。
In the conventional image processing apparatus using CCD, C is used.
Although it was difficult to reduce the price because a special production line was required for producing the CD, according to the above first to third aspects, the image processing apparatus can be configured using MOS transistors, so the cost can be reduced. . Further, according to the third aspect, since the 2j-th charge storage / transfer section also functions as a charge pump,
It is possible to simplify the configuration of the amplifier circuit for the output.

【0012】本発明の第4態様では、上記uは上記mの
整数倍であり、上記制御部は、上記第1制御信号で、上
記第11〜1m領域の保持電荷を同時にそれぞれ上記第
21〜2m領域に転送させ、上記第21〜2m制御信号
で、それぞれ上記第21〜2m領域の保持電荷を上記第
11〜1m出力端から時分割で順に出力させ、この際、
上記第3j制御信号で、上記第2j入力端に供給される
電荷を、現在上記第3j領域に保持されている電荷に加
算させ、かつ、上記第4k制御信号で、上記第3k領域
に保持された電荷を上記2k出力端から出力させ、第1
〜m光電変換素子から読み出される同一画素に対応した
電荷が該第3j領域内で積算され、該積算が完了した該
第3k領域の電荷が該2k出力端から出力されるよう
に、該j及びkを決定し、以上の処理を繰り返し実行す
る。
In a fourth aspect of the present invention, the above u is an integer multiple of the above m, and the control section uses the above first control signal to simultaneously hold the charges held in the above 11 to 1m regions respectively. 2m region, and the 21st to 2m control signals cause the stored charges of the 21st to 2m regions to be sequentially output from the 11th to 1m output ends in a time division manner.
The 3j-th control signal causes the charge supplied to the 2j-th input terminal to be added to the charge currently held in the 3j-th region, and the 4k-control signal causes the charge to be held in the 3k-th region. Charge is output from the 2k output terminal,
~ M The charges corresponding to the same pixel read from the photoelectric conversion element are integrated in the 3j-th region, and the charges of the 3k-region where the integration is completed are output from the 2k output terminal, k is determined, and the above processing is repeatedly executed.

【0013】この第4態様によれば、上記演算の1例と
して時間遅延積分(TDI)方式を実現できる。
According to the fourth aspect, the time delay integration (TDI) system can be realized as an example of the above calculation.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。 [第1実施例]図6(B)に示す如く、イメージセンサ
10は、4行n列の光電変換素子Dji、j=1〜4、
i=1〜nを備えている。このイメージセンサ10によ
り、図6(A)に示す読取対象物11の領域12の画像
データが同時に得られ、不図示の光学的又は機械的走査
装置により、イメージセンサ10の列方向である矢印方
向Yへ副走査される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] As shown in FIG. 6B, the image sensor 10 includes a photoelectric conversion element Dji of 4 rows and n columns, j = 1 to 4,
It has i = 1 to n. Image data of the area 12 of the read object 11 shown in FIG. 6A is obtained at the same time by the image sensor 10, and an optical or mechanical scanning device (not shown) indicates the direction of the arrow in the column direction of the image sensor 10. Subscan to Y.

【0015】時点t00で、領域12内の画素d、c、
b及びaがそれぞれイメージセンサ10の第i列の光電
変換素子D1i、D2i、D3i及びD4iにより読み
取られる。この時読み取られた画素データをd1、c
2、b3、a4と表す。方向Yへ1画素分副走査した時
点t10で、光電変換素子D1i〜D4iにより読み取
られる画素e、d、c、bのデータをe1、d2、c3
及びb4と表す。以下同様に表す。例えば時点t00、
t10、t20及びt30で読み取られた画素dのデー
タd1〜d4を積算することにより、ランダムノイズが
減少してSN比が理論的に 4=2倍向上する。
At time t00, the pixels d, c,
b and a are read by the photoelectric conversion elements D1i, D2i, D3i, and D4i on the i-th column of the image sensor 10, respectively. The pixel data read at this time is set to d1, c
Represented as 2, b3, a4. At time t10 when one pixel is sub-scanned in the direction Y, the data of the pixels e, d, c, and b read by the photoelectric conversion elements D1i to D4i are changed to e1, d2, c3.
And b4. The same applies hereinafter. For example, at time t00,
By integrating the data d1 to d4 of the pixel d read at t10, t20, and t30, random noise is reduced and the SN ratio is theoretically improved by 4 = 2 times.

【0016】図1は、イメージセンサ10に対する画像
処理回路の概略構成を示す。イメージセンサ10の各列
に対する画像処理回路は互いに同一構成であり、第i列
の光電変換素子D1i〜D4iに対する画像処理回路の
構成例を図2に示す。構成要素識別符号の簡単化のため
に、図1中の第i列の構成要素の符号21i〜24i、
31i〜34i、40i及び50iを図2中ではiを省
略して単に21〜24、31〜34、40及び50と記
載している。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an image processing circuit for the image sensor 10. The image processing circuits for the respective columns of the image sensor 10 have the same configuration, and FIG. 2 shows a configuration example of the image processing circuits for the photoelectric conversion elements D1i to D4i in the i-th column. For simplification of the component identification code, the symbols 21i to 24i of the components in the i-th column in FIG. 1,
In FIG. 2, 31i to 34i, 40i, and 50i are simply denoted as 21 to 24, 31 to 34, 40, and 50 by omitting i.

【0017】図2中の回路は、光電変換素子D1i〜D
4iを含み、同一半導体基板に形成されている。図3
は、図2中のマルチゲートMOSトランジスタ21のよ
り詳細な構成及び動作を示す。このマルチゲートMOS
トランジスタ21は、図12に示す従来のマルチゲート
MOSトランジスタ211と同一構成である。光電変換
素子D1i〜D4iは、そのp型領域がグランド線に接
続され、n型領域がそれぞれマルチゲートMOSトラン
ジスタ21〜24のソース領域N1(入力端)に接続さ
れている。マルチゲートMOSトランジスタ21〜24
は、中間ゲートG22及び出力ゲートG25を制御可能
なアナログバッファレジスタ及び時分割電荷分配器とし
て機能する。マルチゲートMOSトランジスタ21〜2
4は、互いに同一構成であって、図3にも示す如く、p
型基板内のn型拡散領域間N1とN2の間の上方に絶縁
膜Zを介してゲートG21、G22、G23、G24及
びG25が1列に配置されている。これらのゲートは、
例えば多結晶シリコンの表面(太線部分)が熱酸化され
て絶縁膜が形成され、ゲート間が絶縁されている。ゲー
トG21〜G24はそれぞれ、マルチゲートMOSトラ
ンジスタ21〜24について共通に接続されており、ゲ
ートG21〜G24にはそれぞれ定電位V1、V2、制
御信号φ1及び定電位V3が制御回路60から供給され
る。マルチゲートMOSトランジスタ21〜24のゲー
トG25には互いに独立な制御信号φ21〜φ24が制
御回路60から供給される。
The circuit shown in FIG. 2 has photoelectric conversion elements D1i to D1.
4i are formed on the same semiconductor substrate. FIG.
Shows a more detailed configuration and operation of the multi-gate MOS transistor 21 in FIG. This multi-gate MOS
The transistor 21 has the same structure as the conventional multi-gate MOS transistor 211 shown in FIG. In the photoelectric conversion elements D1i to D4i, the p-type region is connected to the ground line, and the n-type regions are connected to the source regions N1 (input ends) of the multi-gate MOS transistors 21 to 24, respectively. Multi-gate MOS transistors 21-24
Functions as an analog buffer register and a time division charge distributor capable of controlling the intermediate gate G22 and the output gate G25. Multi-gate MOS transistors 21-2
4 have the same configuration as each other, and as shown in FIG.
Gates G21, G22, G23, G24 and G25 are arranged in a line above the n-type diffusion regions N1 and N2 in the mold substrate with the insulating film Z interposed therebetween. These gates are
For example, the surface (thick line portion) of polycrystalline silicon is thermally oxidized to form an insulating film, and the gates are insulated from each other. The gates G21 to G24 are commonly connected to the multi-gate MOS transistors 21 to 24, and the gates G21 to G24 are supplied with the constant potentials V1 and V2, the control signal φ1, and the constant potential V3 from the control circuit 60, respectively. . Control signals φ21 to φ24 independent of each other are supplied from the control circuit 60 to the gates G25 of the multi-gate MOS transistors 21 to 24.

【0018】光電変換素子D1i〜D4iは、例えば赤
外線ホトダイオードであり、バックグランド雑音が比較
的多いので、SN比を向上させるために、ゲートG22
の中央部下方のポテンシャルウエル部に電荷リセット用
のnMOSトランジスタT1が形成されている。すなわ
ち、ゲートG22の中央部下方にn型拡散領域間N2が
形成され、その周囲上方に絶縁膜Zを介してゲートG2
0が形成され、n型拡散領域間N2が電源供給線VDD
に接続され、ゲートG20にリセット信号RST1が供
給される。
The photoelectric conversion elements D1i to D4i are, for example, infrared photodiodes and have a relatively large background noise. Therefore, in order to improve the SN ratio, the gate G22 is used.
An nMOS transistor T1 for resetting charges is formed in the potential well portion below the central portion of the. That is, the n-type diffusion region N2 is formed below the central portion of the gate G22, and the gate G2 is formed above the periphery thereof with the insulating film Z interposed therebetween.
0 is formed, and the N2 between the n-type diffusion regions is the power supply line VDD.
And a reset signal RST1 is supplied to the gate G20.

【0019】図2に示す如く、マルチゲートMOSトラ
ンジスタ21〜24の電荷リセット用nMOSトランジ
スタT1〜T4は、これらのゲート及びドレインがそれ
ぞれ共通に接続されている。図2、2中には電子に対す
るゲートのポテンシャルを示しており、制御信号φ1、
φ21〜φ24は、低レベルVL1又は高レベルVH1
の2値電位である。例えば、定電位V1、V2、V3は
それぞれ0V、3V、3Vであり、低レベルVL1及び
高レベルVH1はそれぞれれ0V、3.5Vである。
As shown in FIG. 2, the gates and drains of the charge reset nMOS transistors T1 to T4 of the multi-gate MOS transistors 21 to 24 are connected in common. 2 and 2 show the gate potential for electrons, and the control signal φ1,
φ21 to φ24 are low level VL1 or high level VH1
Is a binary potential of For example, the constant potentials V1, V2 and V3 are 0V, 3V and 3V, respectively, and the low level VL1 and the high level VH1 are 0V and 3.5V, respectively.

【0020】制御信号φ1が低レベルVL1のとき、光
電変換素子D1i〜D4iで対生成された電荷の一方
(本実施例では電子)はそれぞれマルチゲートMOSト
ランジスタ21〜24のゲートG22の下方に形成され
たポテンシャル井戸である領域Aに蓄積される。制御信
号φ1を、一旦高レベルVH1にした後、低レベルVL
1に戻すと、領域Aに蓄積された電荷がそれぞれマルチ
ゲートMOSトランジスタ21〜24のゲートG24の
下方に形成されたポテンシャル井戸である領域Bに転送
される。次にリセット信号RST1によりMOSトラン
ジスタT1〜T4がオンになって領域Aのn型領域の自
由電子が引き抜かれ、空乏層に逆電圧が印加される。
When the control signal φ1 is at the low level VL1, one of the charges (electrons in this embodiment) generated by the pair of photoelectric conversion elements D1i to D4i is formed below the gate G22 of each of the multi-gate MOS transistors 21 to 24. Are accumulated in the region A which is a potential well. The control signal φ1 is once set to the high level VH1 and then set to the low level VL.
Returning to 1, the charges accumulated in the region A are transferred to the region B which is a potential well formed below the gate G24 of each of the multi-gate MOS transistors 21 to 24. Then, the reset signal RST1 turns on the MOS transistors T1 to T4 to extract the free electrons in the n-type region of the region A, and the reverse voltage is applied to the depletion layer.

【0021】制御信号φ21〜φ24を順に一旦高レベ
ルVH1にした後低レベルVL1に戻すと、領域Bに蓄
積された電荷がマルチゲートMOSトランジスタ21〜
24の他方のn型拡散領域N3(出力端)に取り出され
る。マルチゲートMOSトランジスタ21〜24のn型
拡散領域N3は互いに連なっており、さらに、第2電荷
蓄積転送部30のマルチゲートMOSトランジスタ31
〜34の一方のn型拡散領域(入力端)にも連なってい
る。このn型拡散領域は、アナログ時分割バスとして機
能する。
When the control signals φ21 to φ24 are once set to the high level VH1 and then returned to the low level VL1, the charges accumulated in the region B are transferred to the multi-gate MOS transistors 21 to 21.
24 is taken out to the other n-type diffusion region N3 (output end). The n-type diffusion regions N3 of the multi-gate MOS transistors 21 to 24 are connected to each other, and further, the multi-gate MOS transistor 31 of the second charge storage / transfer section 30.
One of the n-type diffusion regions (input end) is also connected to the other n-type diffusion regions. This n-type diffusion region functions as an analog time division bus.

【0022】マルチゲートMOSトランジスタ31〜3
4は、入出力ゲートを制御可能なアナログ積算器として
機能する。マルチゲートMOSトランジスタ31〜34
は、互いに同一構成であって、n型拡散領域間のp型領
域の上方に絶縁膜を介してゲートG31、G32、G3
3及びG34が1列に配置されている。ゲートG32及
びG33はそれぞれ、マルチゲートMOSトランジスタ
31〜34について共通に接続されており、ゲートG3
2及びG33にはそれぞれ定電位V4及びV5が制御回
路60から供給される。マルチゲートMOSトランジス
タ31〜34のゲートG31及びG34には互いに独立
な制御信号φ31〜φ34及びφ41〜φ44が制御回
路60から供給される。
Multi-gate MOS transistors 31 to 3
Reference numeral 4 functions as an analog integrator whose input / output gate can be controlled. Multi-gate MOS transistors 31-34
Have the same configuration as each other, and have gates G31, G32, and G3 above the p-type region between the n-type diffusion regions via an insulating film.
3 and G34 are arranged in one row. The gates G32 and G33 are commonly connected to the multi-gate MOS transistors 31 to 34, respectively.
2 and G33 are supplied with constant potentials V4 and V5 from the control circuit 60, respectively. Control signals φ31 to φ34 and φ41 to φ44, which are independent of each other, are supplied from the control circuit 60 to the gates G31 and G34 of the multi-gate MOS transistors 31 to 34.

【0023】例えば、定電位V4、V5はそれぞれ4
V、7Vであり、制御信号φ31〜φ34の高レベルV
H2は5V、制御信号φ41〜φ44の高レベルVH3
は8Vである。制御信号φ31〜φ34及びφ41〜φ
44を低レベルVL1にした状態でφ3jを一旦高レベ
ルVH2にした後低レベルVL1に戻すと、第1電荷蓄
積転送部20からの電荷がマルチゲートMOSトランジ
スタ3jのゲートG33の下方のポテンシャル井戸であ
る領域Cに取り込まれて、それまでに領域Cに保持され
ていた電荷に加算される。この状態で制御信号φ4jを
一旦高レベルVH3にした後低レベルVL1に戻すと、
領域Cに保持された電荷がマルチゲートMOSトランジ
スタ3jの他方のn型拡散領域に取り出される。
For example, the constant potentials V4 and V5 are 4 respectively.
V, 7V, and high level V of control signals φ31 to φ34
H2 is 5V, high level VH3 of control signals φ41 to φ44
Is 8V. Control signals φ31 to φ34 and φ41 to φ
When φ3j is once set to the high level VH2 and then returned to the low level VL1 with 44 set to the low level VL1, the charges from the first charge storage transfer unit 20 are generated in the potential well below the gate G33 of the multi-gate MOS transistor 3j. It is taken into a certain area C and added to the electric charge held in the area C until then. In this state, if the control signal φ4j is once set to the high level VH3 and then returned to the low level VL1,
The charges held in the region C are taken out to the other n-type diffusion region of the multi-gate MOS transistor 3j.

【0024】マルチゲートMOSトランジスタ31〜3
4の該他方のn型拡散領域は互いに連なっており、さら
にマルチゲートMOSトランジスタ40の一方のn型拡
散領域にも連なっている。マルチゲートMOSトランジ
スタ40は、電子を低電位側に押し上げるためのチャー
ジポンプとして機能する。マルチゲートMOSトランジ
スタ40は、n型拡散領域間のp型領域の上方に絶縁膜
を介してゲートG41、G42、G43、G44及びG
45が1列に配置されている。ゲートG41及びG45
にはそれぞれ定電位V6及びV7が制御回路60から供
給される。ゲートG42〜G44には互いに独立な制御
信号φ5〜φ7が制御回路60から供給される。
Multi-gate MOS transistors 31 to 3
The other n-type diffusion regions 4 are connected to each other, and are further connected to one n-type diffusion region of the multi-gate MOS transistor 40. The multi-gate MOS transistor 40 functions as a charge pump for pushing up the electrons to the low potential side. The multi-gate MOS transistor 40 includes gates G41, G42, G43, G44, and G above the p-type region between the n-type diffusion regions via an insulating film.
45 are arranged in one row. Gates G41 and G45
The control circuit 60 supplies constant potentials V6 and V7, respectively. Control signals φ5 to φ7 independent of each other are supplied from the control circuit 60 to the gates G42 to G44.

【0025】例えば、定電位V6、V7はそれぞれ9
V、3Vであり、制御信号φ5〜φ7の高レベルVH4
は12V、制御信号φ5の低レベルVL2は5Vであ
る。制御信号φ5、φ6及びφ7をそれぞれ低レベルV
L2、VL1、VL1にした状態から、制御信号φ5を
高レベルVH4にすると、ゲートG41の下方の電荷が
ゲートG42の下方のポテンシャル井戸である領域Dへ
転送される。次に制御信号φ6を高レベルVH4にし、
次に制御信号φ5を低レベルVL2に戻すと、領域Dの
電荷がゲートG43の下方のポテンシャル井戸である領
域Eへ転送される。次に制御信号φ7を高レベルVH4
にし、次に制御信号φ6を低レベルVL1に戻すと、領
域Eの電荷がゲートG44の下方のポテンシャル井戸で
ある領域Fへ転送される。次に制御信号φ7を低レベル
VL1に戻すと、領域Fの電荷がマルチゲートMOSト
ランジスタ40の他方のn型拡散領域に転送される。
For example, the constant potentials V6 and V7 are each 9
V3V, and high level VH4 of control signals φ5 to φ7
Is 12V, and the low level VL2 of the control signal φ5 is 5V. Control signals φ5, φ6 and φ7 are set to low level V
When the control signal φ5 is set to the high level VH4 from the state of L2, VL1, and VL1, the charges below the gate G41 are transferred to the region D which is the potential well below the gate G42. Next, the control signal φ6 is set to the high level VH4,
Next, when the control signal φ5 is returned to the low level VL2, the charges in the region D are transferred to the region E which is the potential well below the gate G43. Next, the control signal φ7 is set to the high level VH4.
Then, when the control signal φ6 is returned to the low level VL1, the charge in the region E is transferred to the region F which is the potential well below the gate G44. Next, when the control signal φ7 is returned to the low level VL1, the charges in the region F are transferred to the other n-type diffusion region of the multi-gate MOS transistor 40.

【0026】マルチゲートMOSトランジスタ40の該
他方のn型拡散領域は、電荷/電圧変換部50に接続さ
れている。電荷/電圧変換部50は、電源配線Vddと
マルチゲートMOSトランジスタ40の出力端との間に
スイッチング用MOSトランジスタ51が接続され、電
源配線Vddと出力線54との間に増幅用MOSトラン
ジスタ52とスイッチング用MOSトランジスタ53と
が直列接続され、MOSトランジスタ52のゲートがマ
ルチゲートMOSトランジスタ40の出力端に接続され
ている。出力線54は、イメージセンサ10の各列に共
通であり、負荷nMOSトランジスタ55を介してグラ
ンド線に接続されている。MOSトランジスタ51、5
2及び53は例えばいずれもnチャンネル型である。M
OSトランジスタ51及び53のゲートにはそれぞれ制
御回路60からリセット信号RST2及び主走査クロッ
クφ8iが供給される。
The other n-type diffusion region of the multi-gate MOS transistor 40 is connected to the charge / voltage converter 50. In the charge / voltage conversion unit 50, a switching MOS transistor 51 is connected between the power supply wiring Vdd and the output end of the multi-gate MOS transistor 40, and an amplification MOS transistor 52 is provided between the power supply wiring Vdd and the output line 54. The switching MOS transistor 53 is connected in series, and the gate of the MOS transistor 52 is connected to the output terminal of the multi-gate MOS transistor 40. The output line 54 is common to each column of the image sensor 10, and is connected to the ground line via the load nMOS transistor 55. MOS transistors 51, 5
For example, both 2 and 53 are n-channel type. M
The gates of the OS transistors 51 and 53 are supplied with the reset signal RST2 and the main scanning clock φ8i from the control circuit 60, respectively.

【0027】主走査クロックφ8iによりMOSトラン
ジスタ53をオンにすると、マルチゲートMOSトラン
ジスタ40の出力端の電位に応じた電流が電源配線Vd
dからMOSトランジスタ52及び53を介して出力線
54へ流れ、出力線54の電位VoutがマルチゲートM
OSトランジスタ40の出力端の電位に応じた値とな
る。リセット信号RST2によりMOSトランジスタ5
1をオンにすると、マルチゲートMOSトランジスタ4
0の出力端(n型拡散領域)に蓄積された電子がMOS
トランジスタ51を介して電源配線Vdd側へ引き抜か
れる。
When the MOS transistor 53 is turned on by the main scanning clock φ8i, a current corresponding to the potential of the output terminal of the multi-gate MOS transistor 40 is supplied to the power supply wiring Vd.
d to the output line 54 through the MOS transistors 52 and 53, and the potential Vout of the output line 54 changes to the multi-gate M.
It has a value corresponding to the potential of the output terminal of the OS transistor 40. MOS transistor 5 by reset signal RST2
When 1 is turned on, multi-gate MOS transistor 4
The electrons accumulated at the 0 output end (n-type diffusion region) are MOS
It is pulled out to the power supply wiring Vdd side through the transistor 51.

【0028】主走査クロックφ8i以外の制御信号は、
イメージセンサ10の各列に対する画像処理回路につい
て共通である。主走査クロックφ8iは、制御信号φ6
又はφ7が低レベルVL1の間をn分割したi番目で正
パルスとなる。これにより、読取対象物11の1行分の
各画素について、4個の画素データを積算した信号が、
i=1〜nの順に出力線54へ取り出される。
Control signals other than the main scanning clock φ8i are
The image processing circuit for each column of the image sensor 10 is common. The main scanning clock φ8i is a control signal φ6.
Alternatively, φ7 becomes a positive pulse at the i-th position obtained by dividing the low level VL1 into n. As a result, a signal obtained by integrating four pixel data for each pixel of one row of the reading object 11 is
It is taken out to the output line 54 in the order of i = 1 to n.

【0029】次に、図4に基づいて図2の回路の動作の
詳細を説明する。図4では、簡単化のため図2中の各種
2値レベルを同一化して示している。領域12の副走査
方向は、図6(A)中の方向Yとする。図5は、図2の
回路の電荷積算処理を模式的に示す。 (t00)制御信号φ1、φ41及びφ5が高レベルに
遷移し、制御信号φ24及びφ31が低レベルに遷移す
る。
The operation of the circuit shown in FIG. 2 will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 4, the various binary levels in FIG. 2 are shown as the same for simplification. The sub-scanning direction of the area 12 is the direction Y in FIG. FIG. 5 schematically shows the charge integration process of the circuit of FIG. (T00) The control signals φ1, φ41, and φ5 transition to the high level, and the control signals φ24 and φ31 transition to the low level.

【0030】これにより、マルチゲートMOSトランジ
スタ21〜24の領域AからBへの電荷転送が開始さ
れ、マルチゲートMOSトランジスタ24の領域Bから
マルチゲートMOSトランジスタ31の領域Cへの電荷
転送が停止され、マルチゲートMOSトランジスタ31
の領域CからマルチゲートMOSトランジスタ40の領
域Dへ電荷転送が開始される。出力線54への信号出力
は続行中であり、以下の時点t02まで順に続行され
る。
As a result, the charge transfer from the regions A to B of the multi-gate MOS transistors 21 to 24 is started, and the charge transfer from the region B of the multi-gate MOS transistor 24 to the region C of the multi-gate MOS transistor 31 is stopped. , Multi-gate MOS transistor 31
The charge transfer from the area C to the area D of the multi-gate MOS transistor 40 is started. The signal output to the output line 54 is being continued, and is sequentially continued until the time point t02 below.

【0031】図5(A)で説明すれば、マルチゲートM
OSトランジスタ31に保持された電荷z1+z2+z
3+z4の出力が開始される。マルチゲートMOSトラ
ンジスタ32〜34にはそれそれ電荷c1、b1+b2
及びa1+a2+a3が保持されている。 (t01)制御信号φ1及びφ41が低レベルに遷移
し、リセット信号RST1、制御信号φ21、φ31及
びφ6が高レベル(RST1は電位Vdd)に遷移す
る。
Referring to FIG. 5A, the multi-gate M
Charge z1 + z2 + z held in the OS transistor 31
The output of 3 + z4 is started. Charges c1, b1 + b2 are applied to the multi-gate MOS transistors 32-34, respectively.
And a1 + a2 + a3 are held. (T01) The control signals φ1 and φ41 transition to the low level, and the reset signal RST1 and the control signals φ21, φ31, and φ6 transition to the high level (RST1 is the potential Vdd).

【0032】これにより、マルチゲートMOSトランジ
スタ21〜24の領域AからBへの電荷転送が停止さ
れ、領域A内の電荷がMOSトランジスタT1〜T4を
通って電源供給線Vddに引き抜かれる。また、マルチ
ゲートMOSトランジスタ21の領域Bからマルチゲー
トMOSトランジスタ31の領域Cへの電荷転送が開始
され、マルチゲートMOSトランジスタ31の領域Cか
らマルチゲートMOSトランジスタ40の領域Dへ電荷
転送が停止される。
As a result, the charge transfer from the regions A to B of the multi-gate MOS transistors 21 to 24 is stopped, and the charges in the region A are extracted to the power supply line Vdd through the MOS transistors T1 to T4. Further, the charge transfer from the region B of the multi-gate MOS transistor 21 to the region C of the multi-gate MOS transistor 31 is started, and the charge transfer from the region C of the multi-gate MOS transistor 31 to the region D of the multi-gate MOS transistor 40 is stopped. It

【0033】図5(A)で説明すれば、マルチゲートM
OSトランジスタ31に保持された電荷z1+z2+z
3+z4の出力が停止され、マルチゲートMOSトラン
ジスタ21から31への電荷d1の転送が開始される。 (t02)リセット信号RST1、制御信号φ21、φ
31及びφ5が低レベルに遷移し、制御信号φ22、φ
32、φ7及びリセット信号RST2が高レベルに遷移
する。
Referring to FIG. 5A, the multi-gate M
Charge z1 + z2 + z held in the OS transistor 31
The output of 3 + z4 is stopped, and the transfer of the charge d1 from the multi-gate MOS transistors 21 to 31 is started. (T02) Reset signal RST1, control signals φ21, φ
31 and φ5 transit to low level, and control signals φ22 and φ
32, φ7 and the reset signal RST2 transition to high level.

【0034】これにより、光電変換素子D1i〜D4i
のn型領域の自由電子の上記引き抜きが停止され、マル
チゲートMOSトランジスタ21の領域Bからマルチゲ
ートMOSトランジスタ31の領域Cへの電荷転送が停
止され、マルチゲートMOSトランジスタ40の領域E
からFへ電荷が一部転送され、マルチゲートMOSトラ
ンジスタ22の領域BからマルチゲートMOSトランジ
スタ32の領域Cへの電荷c2の転送が開始され、マル
チゲートMOSトランジスタ40の出力端から電源配線
Vddへの電荷引き抜きが開始される。
As a result, the photoelectric conversion elements D1i to D4i
Of the free electrons in the n-type region of the multi-gate MOS transistor 21 is stopped, the charge transfer from the region B of the multi-gate MOS transistor 21 to the region C of the multi-gate MOS transistor 31 is stopped, and the region E of the multi-gate MOS transistor 40 is stopped.
A part of the charges are transferred from F to F, the transfer of the charges c2 from the region B of the multi-gate MOS transistor 22 to the region C of the multi-gate MOS transistor 32 is started, and the output end of the multi-gate MOS transistor 40 is connected to the power supply wiring Vdd. Of electric charges is started.

【0035】(t03)制御信号φ22、φ32、φ6
及びリセット信号RST2が低レベルに遷移し、制御信
号φ23及びφ33が高レベルに遷移する。これによ
り、マルチゲートMOSトランジスタ22の領域Bから
マルチゲートMOSトランジスタ32の領域Cへの電荷
転送が停止され、マルチゲートMOSトランジスタ23
の領域BからマルチゲートMOSトランジスタ33の領
域Cへの電荷b3の転送が開始され、マルチゲートMO
Sトランジスタ40の領域EからFへ残りの電荷が転送
され、マルチゲートMOSトランジスタ40の出力端か
ら電源配線Vddへの電荷引き抜きが停止される。
(T03) Control signals φ22, φ32, φ6
And the reset signal RST2 transits to the low level, and the control signals φ23 and φ33 transit to the high level. As a result, the charge transfer from the region B of the multi-gate MOS transistor 22 to the region C of the multi-gate MOS transistor 32 is stopped, and the multi-gate MOS transistor 23
Transfer of the charge b3 from the area B of the multi-gate MOS transistor 33 to the area C of the multi-gate MOS transistor 33 is started,
The remaining charges are transferred from the regions E to F of the S transistor 40, and the extraction of charges from the output end of the multi-gate MOS transistor 40 to the power supply wiring Vdd is stopped.

【0036】(t04)制御信号φ23、φ33及びφ
7が低レベルに遷移し、制御信号φ24及びφ34が高
レベルに遷移する。これにより、マルチゲートMOSト
ランジスタ23の領域BからマルチゲートMOSトラン
ジスタ33の領域Cへの電荷転送が停止され、マルチゲ
ートMOSトランジスタ24の領域Bからマルチゲート
MOSトランジスタ34の領域Cへの電荷a4の転送が
開始され、マルチゲートMOSトランジスタ40の領域
FからMOSトランジスタ52のゲートへ電荷z1+z
2+z3+z4が転送される。また、i=1から順の出
力線54への信号出力が開始される。
(T04) Control signals φ23, φ33 and φ
7 goes low, and the control signals φ24 and φ34 go high. As a result, the charge transfer from the region B of the multi-gate MOS transistor 23 to the region C of the multi-gate MOS transistor 33 is stopped, and the charge a4 from the region B of the multi-gate MOS transistor 24 to the region C of the multi-gate MOS transistor 34 is stopped. Transfer is started, and charges z1 + z are transferred from the region F of the multi-gate MOS transistor 40 to the gate of the MOS transistor 52.
2 + z3 + z4 are transferred. Further, signal output to the output line 54 in sequence from i = 1 is started.

【0037】以下同様にして、時点t10でマルチゲー
トMOSトランジスタ34の領域CからマルチゲートM
OSトランジスタ40の領域Dへ電荷a1+a2+a3
+a4の転送が開始され、時点t14でマルチゲートM
OSトランジスタ40の領域FからMOSトランジスタ
52のゲートへ電荷a1+a2+a3+a4が転送さ
れ、時点t20でマルチゲートMOSトランジスタ33
の領域CからマルチゲートMOSトランジスタ40の領
域Dへ電荷b1+b2+b3+b4の転送が開始され、
時点t24でマルチゲートMOSトランジスタ40の領
域FからMOSトランジスタ52のゲートへ電荷b1+
b2+b3+b4が転送され、時点t30でマルチゲー
トMOSトランジスタ32の領域CからマルチゲートM
OSトランジスタ40の領域Dへ電荷c1+c2+c3
+c4の転送が開始され、時点t34でマルチゲートM
OSトランジスタ40の領域FからMOSトランジスタ
52のゲートへ電荷c1+c2+c3+c4が転送され
る。
Similarly, at time t10, the multi-gate MOS transistor 34 moves from the region C to the multi-gate M.
Charge a1 + a2 + a3 to the region D of the OS transistor 40
+ A4 transfer is started, and at time t14, the multi-gate M
Charges a1 + a2 + a3 + a4 are transferred from the region F of the OS transistor 40 to the gate of the MOS transistor 52, and the multi-gate MOS transistor 33 is transferred at time t20.
Transfer of the charges b1 + b2 + b3 + b4 from the region C of the above to the region D of the multi-gate MOS transistor 40,
At time t24, charge b1 + is applied from the region F of the multi-gate MOS transistor 40 to the gate of the MOS transistor 52.
b2 + b3 + b4 is transferred, and at the time t30, the multi-gate M is transferred from the region C of the multi-gate MOS transistor 32.
Charge c1 + c2 + c3 to the region D of the OS transistor 40
+ C4 transfer is started, and at time t34, the multi-gate M
The charges c1 + c2 + c3 + c4 are transferred from the region F of the OS transistor 40 to the gate of the MOS transistor 52.

【0038】以上の構成及び動作から明らかなように、
本第1実施例では、第1電荷蓄積転送部20に対する制
御信号φ1及びφ21〜φ24、並びに、第2電荷蓄積
転送部30に対する制御信号φ31〜φ34及びφ41
〜φ44により、画像データに対し各種演算を行うこと
ができる。例えば、図6(A)の領域12の副走査方向
を−Y方向にする場合には、単に、制御信号φ21〜φ
24による第1電荷蓄積転送部20からの時分割読み出
し順を図4の場合と逆にし、又は、制御信号φ31〜φ
34及びφ41〜φ44による第2電荷蓄積転送部30
の時分割入出力順を図4の場合と逆にすればよい。これ
により、副走査方向を毎回前回と逆にすることができ、
すなわち、往復副走査することができ、読取速度を向上
させることが可能となる。
As is clear from the above configuration and operation,
In the first embodiment, the control signals .phi.1 and .phi.21 to .phi.24 for the first charge storage and transfer unit 20, and the control signals .phi.31 to .phi.34 and .phi.41 for the second charge storage and transfer unit 30.
Various operations can be performed on the image data by ˜φ44. For example, when the sub-scanning direction of the area 12 in FIG. 6A is set to the −Y direction, simply control signals φ21 to φ are used.
The time-division reading order from the first charge storage / transfer section 20 by means of 24 is reversed from the case of FIG. 4, or the control signals φ31 to φ
34 and φ 41 to φ 44
The time division input / output order may be reversed from that in FIG. This makes it possible to reverse the sub-scanning direction each time,
That is, reciprocal sub-scanning can be performed, and the reading speed can be improved.

【0039】また、イメージセンサ10の4列の光電変
換素子Djiのうち例えば3列のみ使用し、これに対応
した第1電荷蓄積転送部20及び第2電荷蓄積転送部3
0の列のみ使用することにより、イメージセンサ10の
歩留りを向上させたり、長期間の使用で光電変換素子D
jiに不良が発生した場合にその救済をすることができ
る。
Also, for example, only three columns of the four columns of photoelectric conversion elements Dji of the image sensor 10 are used, and the first charge accumulation transfer unit 20 and the second charge accumulation transfer unit 3 corresponding thereto are used.
By using only the column of 0, the yield of the image sensor 10 can be improved, and the photoelectric conversion element D can be used for a long period of time.
When a defect occurs in ji, it can be relieved.

【0040】さらに、平均化(ぼかし)処理を行いたい
場合には、例えば制御信号φ21〜φ24を互いに同一
にし且つ制御信号φ31〜φ34及びφ41〜φ44を
定電位にして第2電荷蓄積転送部30をスルー状態にす
ることにより、出力線54の前段階でハードウエア的に
高速に移動平均化処理を行うことができる。また、図1
2に示す従来のCCDを用いた画像処理装置では、1行
分の光電変換素子数nに等しい段数、例えば500段
も、CCD1〜4で電荷を転送しなければならない。C
CDの製造においては埋め込みチャンネル形成(イオン
注入及びドライブイン)工程などが必要であり、前記段
数が多いと、歩留りが低下するので、イントリンシック
・ゲッタリングやリンゲッタリングなどで結晶の点欠陥
を除去したり、その他煩雑な処理をしなければならな
い。このため、特殊な製造ラインを必要とし、低価格化
が難しい。しかし、本第1実施例の画像処理装置では、
転送段数が少ないので、低価格化が可能となる。
Further, when it is desired to perform averaging (blurring) processing, for example, the control signals φ21 to φ24 are made equal to each other and the control signals φ31 to φ34 and φ41 to φ44 are set to a constant potential, so that the second charge storage / transfer unit 30 is formed. By setting the through state, the moving averaging process can be performed at high speed by hardware in the previous stage of the output line 54. Also, FIG.
In the conventional image processing apparatus using a CCD shown in FIG. 2, charges must be transferred by the CCDs 1 to 4 even in the number of stages equal to the number n of photoelectric conversion elements for one row, for example, 500 stages. C
In manufacturing a CD, a buried channel formation (ion implantation and drive-in) step is required, and if the number of steps is large, the yield is reduced. Therefore, crystal point defects are caused by intrinsic gettering or ring gettering. It must be removed or otherwise complicated. Therefore, a special manufacturing line is required and it is difficult to reduce the price. However, in the image processing apparatus of the first embodiment,
Since the number of transfer stages is small, the price can be reduced.

【0041】[第2実施例]第2実施例では、図7に示
す如く、マルチゲートMOSトランジスタ401〜40
nの出力をCCD1に供給して図12と同様に1方向へ
順次転送し、CCD1の出力端から取り出された電荷を
電荷/電圧変換回路6で電圧に変換している。このよう
にCCD1で1方向に転送しても、既に自由度の高い演
算が行われているので、問題はない。
[Second Embodiment] In the second embodiment, as shown in FIG. 7, multi-gate MOS transistors 401 to 40 are provided.
The output of n is supplied to the CCD 1 and sequentially transferred in one direction as in FIG. 12, and the electric charge extracted from the output end of the CCD 1 is converted into a voltage by the charge / voltage conversion circuit 6. Thus, even if the CCD 1 transfers in one direction, there is no problem because the calculation with a high degree of freedom has already been performed.

【0042】[第3実施例]第3実施例では、図11
(B)に示す如く、イメージセンサ10Aは2行n列の
光電変換素子Dji、j=1、2、i=1〜nを備えて
いる。イメージセンサ10Aは、第1列と第2列の光電
変換素子間に1画素分の間隔がある。このイメージセン
サ10Aにより、図11(A)に示す読取対象物11の
領域121及び122の画像データが同時に得られ、不
図示の光学的又は機械的走査装置により、イメージセン
サ10Aの列方向である矢印方向Yへ副走査される。
[Third Embodiment] In the third embodiment, FIG.
As shown in (B), the image sensor 10A includes photoelectric conversion elements Dji, j = 1, 2, and i = 1 to n in 2 rows and n columns. In the image sensor 10A, there is a one-pixel interval between the photoelectric conversion elements in the first and second columns. The image sensor 10A simultaneously obtains the image data of the regions 121 and 122 of the read object 11 shown in FIG. 11A, and the image data is in the column direction of the image sensor 10A by an optical or mechanical scanning device (not shown). Sub scanning is performed in the arrow direction Y.

【0043】時点t00で、領域121内の画素c及び
領域122内の画素aがそれぞれイメージセンサ10A
の第i列の光電変換素子D1i及びD2iにより読み取
られる。この読み取られた画素データをc1、a2と表
す。方向Yへ1画素分副走査した時点t10で、光電変
換素子D1i、D2iにより読み取られる画素d、bの
データをd1、b2と表す。以下同様に表す。例えば時
点t00及びt20で読み取られた画素cのデータc1
及びc2を積算することにより、ランダムノイズが減少
してSN比が理論的に 2倍向上する。
At time t00, the pixel c in the area 121 and the pixel a in the area 122 are respectively in the image sensor 10A.
Are read by the photoelectric conversion elements D1i and D2i in the i-th column of. The read pixel data are represented as c1 and a2. At time t10 when one pixel is sub-scanned in the direction Y, the data of the pixels d and b read by the photoelectric conversion elements D1i and D2i are represented as d1 and b2. The same applies hereinafter. For example, the data c1 of the pixel c read at the times t00 and t20
And c2 are added, the random noise is reduced and the SN ratio is theoretically improved by a factor of 2.

【0044】イメージセンサ10Aの各列に対する画像
処理回路は互いに同一構成であり、第i列の光電変換素
子D1i及びD2iに対する画像処理回路を図8に示
す。第1電荷蓄積転送部20Aは、光電変換素子D1i
に対応したマルチゲートMOSトランジスタ21と光電
変換素子D2iに対応したマルチゲートMOSトランジ
スタ22とからなる。
The image processing circuits for the respective columns of the image sensor 10A have the same configuration, and FIG. 8 shows the image processing circuits for the photoelectric conversion elements D1i and D2i in the i-th column. The first charge storage / transfer unit 20A includes the photoelectric conversion element D1i.
And a multi-gate MOS transistor 22 corresponding to the photoelectric conversion element D2i.

【0045】第2電荷蓄積転送部30Aは、マルチゲー
トMOSトランジスタ31〜34のゲートG31が互い
に共通に接続され、これに定電位V4が供給され、マル
チゲートMOSトランジスタ31〜34のゲートG32
にそれぞれ制御信号φ31〜φ34が供給され、マルチ
ゲートMOSトランジスタ31〜34のゲートG33に
それぞれ制御信号φ41〜φ44が供給され、マルチゲ
ートMOSトランジスタ31〜34のゲートG34が互
いに共通に接続され、これに定電位V5が供給される。
In the second charge storage / transfer section 30A, the gates G31 of the multi-gate MOS transistors 31 to 34 are commonly connected to each other, and the constant potential V4 is supplied to the gates G31 of the multi-gate MOS transistors 31 to 34.
Are respectively supplied with control signals φ31 to φ34, control signals φ41 to φ44 are respectively supplied to gates G33 of the multi-gate MOS transistors 31 to 34, and gates G34 of the multi-gate MOS transistors 31 to 34 are commonly connected to each other. A constant potential V5 is supplied to.

【0046】制御回路60Aから出力される制御信号
は、図8中の、電子に対するゲートのポテンシャル波
形、及び、図9に示すタイミングチャートで表される。
マルチゲートMOSトランジスタ31〜34の領域Cの
直前に1時的に電荷を保持する領域Gを形成することに
より、マルチゲートMOSトランジスタ31〜34でチ
ャージポンプの役割も果たしているので、マルチゲート
MOSトランジスタ40で必要な電位上昇は図2の場合
よりも少なくなり、場合によっては、マルチゲートMO
Sトランジスタ40は不要となる。
The control signal output from the control circuit 60A is represented by the potential waveform of the gate for electrons in FIG. 8 and the timing chart shown in FIG.
By forming the region G that temporarily holds electric charges immediately before the region C of the multi-gate MOS transistors 31 to 34, the multi-gate MOS transistors 31 to 34 also serve as a charge pump. The potential increase required at 40 is less than in the case of FIG.
The S transistor 40 becomes unnecessary.

【0047】他の点は、上記第1実施例の場合と同一で
ある。本第3実施例についても第1実施例と同様に、画
像データに対し各種演算を行うことができる。例えば、
マルチゲートMOSトランジスタ33及び34を不使用
にして、第1実施例の4行構成を2行構成にした場合と
同じ処理を行うことにより、読取密度を半分にすること
ができる。
Other points are the same as in the case of the first embodiment. Also in the third embodiment, various calculations can be performed on the image data as in the first embodiment. For example,
The read density can be halved by not using the multi-gate MOS transistors 33 and 34 and performing the same processing as in the case where the 4-row configuration of the first embodiment is changed to the 2-row configuration.

【0048】なお、本発明には外にも種々の変形例が含
まれる。例えば、図2又は図8において、MOSトラン
ジスタ52のドレイン電位を高くすることにより、マル
チゲートMOSトランジスタ40を省略することができ
る。また、光電変換素子Djiからホールを取り出し、
画像処理装置をpMOSトランジスタで構成してもよ
い。光電変換素子Djiとしては、光を電荷に変換可能
な各種のものを使用することができる。
The present invention includes various modifications other than the above. For example, in FIG. 2 or 8, the multi-gate MOS transistor 40 can be omitted by increasing the drain potential of the MOS transistor 52. In addition, a hole is taken out from the photoelectric conversion element Dji,
The image processing device may be composed of pMOS transistors. As the photoelectric conversion element Dji, various types that can convert light into electric charges can be used.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る画像処
理装置によれば、第1i電荷蓄積転送部がアナログバッ
ファレジスタ及び時分割電荷分配器として機能し、第2
j電荷蓄積転送部が入出力ゲートを制御可能なアナログ
積算器として機能し、第1i電荷蓄積転送部に対する第
1制御信号及び第2i制御信号並びに第2j電荷蓄積転
送部に対する第3j制御信号及び第4j制御信号によ
り、光電変換素子から読み出した電荷に対し各種演算を
行うことができるので、簡単な構成で演算自由度が高い
という効果を奏する。
As described above, according to the image processing apparatus of the present invention, the first ii charge storage / transfer section functions as an analog buffer register and a time division charge distributor, and
The j charge accumulation transfer unit functions as an analog integrator capable of controlling the input / output gate, and the first control signal and the second i control signal for the 1i charge accumulation transfer unit and the 3j control signal and the third control signal for the 2j charge accumulation transfer unit Various operations can be performed on the charges read from the photoelectric conversion element by the 4j control signal, so that there is an advantage that the degree of freedom in calculation is high with a simple configuration.

【0050】本発明の第1〜3態様によれば、特殊な製
造ラインを必要としないMOSトランジスタを用いて画
像処理装置を構成できるので、低価格化が可能となると
いう効果を奏する。。本発明の第3態様によれば、第2
j電荷蓄積転送部がチャージポンプとしても機能するの
で、その出力に対する増幅回路の構成を簡単化すること
が可能となるという効果を奏する。
According to the first to third aspects of the present invention, since the image processing apparatus can be constructed by using the MOS transistor which does not require a special manufacturing line, there is an effect that the cost can be reduced. . According to a third aspect of the present invention, a second
Since the j charge storage / transfer section also functions as a charge pump, it is possible to simplify the configuration of the amplifier circuit for the output thereof.

【0051】本発明の第4態様によれば、上記演算の1
例として時間遅延積分方式を実現できるという効果を奏
する。
According to the fourth aspect of the present invention, one of the above operations is performed.
As an example, it is possible to realize the time delay integration method.

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

【図1】本発明の第1実施例の、4行n列の光電変換素
子を備えたイメージセンサに対する画像処理回路のブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an image processing circuit for an image sensor including photoelectric conversion elements of 4 rows and n columns according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中の1列分の光電変換素子に対する画像処
理回路及びゲート電位を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an image processing circuit and a gate potential for one row of photoelectric conversion elements in FIG.

【図3】図2中のマルチゲートMOSトランジスタのよ
り詳細な構成及び動作を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a more detailed structure and operation of the multi-gate MOS transistor in FIG.

【図4】図2の回路の動作を示すタイミングチャートで
ある。
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG.

【図5】図2の回路の電荷積算処理説明図である。5 is an explanatory diagram of charge integration processing of the circuit in FIG.

【図6】イメージセンサの光電変換素子と読取画素との
関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a photoelectric conversion element of an image sensor and a reading pixel.

【図7】本発明の第2実施例の、4行n列の光電変換素
子を備えたイメージセンサに対する画像処理回路のブロ
ック図である。
FIG. 7 is a block diagram of an image processing circuit for an image sensor including photoelectric conversion elements of 4 rows and n columns according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施例の、1列分の光電変換素子
に対する画像処理回路及びゲート電位を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an image processing circuit and a gate potential for one row of photoelectric conversion elements according to a third embodiment of the present invention.

【図9】図8の回路の動作を示すタイミングチャートで
ある。
9 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG.

【図10】図8の回路の電荷積算処理説明図である。10 is an explanatory diagram of charge integration processing of the circuit of FIG.

【図11】イメージセンサの光電変換素子と読取画素と
の関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between photoelectric conversion elements of an image sensor and read pixels.

【図12】従来の、4行n列の光電変換素子を備えたイ
メージセンサに対する画像処理回路のブロック図であ
る。
FIG. 12 is a block diagram of a conventional image processing circuit for an image sensor including photoelectric conversion elements arranged in 4 rows and n columns.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10A イメージセンサ 11 読取対象物 D11〜D4n 光電変換素子 20、20A 第1電荷蓄積転送部 30、30A 第2電荷蓄積転送部 21〜24、31〜34、40 マルチゲートMOSト
ランジスタ 50 電荷/電圧変換部 51、52、53、T1〜T4 MOSトランジスタ 54 出力線 60、60A 制御回路
10, 10A Image sensor 11 Object to be read D11 to D4n Photoelectric conversion element 20, 20A First charge storage transfer unit 30, 30A Second charge storage transfer unit 21-24, 31-34, 40 Multi-gate MOS transistor 50 Charge / voltage Converter 51, 52, 53, T1 to T4 MOS transistor 54 Output line 60, 60A Control circuit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数行の光電変換素子を備えたイメージ
センサの同一列の第1〜m光電変換素子の出力を演算制
御する画像処理装置において、 第1i入力端が該第i光電変換素子の一端に接続され、
該光電変換素子からの電荷を第1i領域(A)に保持
し、第1制御信号(φ1)に応答して該第1i領域の保
持電荷を第2i領域(B)に転送し、第2i制御信号
(φ2i)に応答して該第2i領域の保持電荷を第1i
出力端から出力する第1i電荷蓄積転送部(2i)と、 第3j制御信号(φ3j)に応答して第2j入力端に供
給される電荷を現在の保持電荷に加算して第3j領域
(C)に保持し、第4j制御信号(φ4j)に応答して
第2j出力端から該第3j領域に保持された電荷を出力
する第2j電荷蓄積転送部(3j)と、 を、i=1〜m、j=1〜uの各々について有し、該第
11〜1m出力端及び該第21〜2u入力端が互いに共
通に結合され、該第21〜2u出力端が互いに共通に結
合され、さらに、 該第1、第21〜2m及び第31〜3u制御信号を生成
する制御部と、 を有することを特徴とする画像処理装置。
1. An image processing apparatus for arithmetically controlling outputs of first to m-th photoelectric conversion elements in the same column of an image sensor having a plurality of rows of photoelectric conversion elements, wherein a first i-th input terminal is the i-th photoelectric conversion element. Connected to one end,
The charge from the photoelectric conversion element is held in the first i region (A), and the held charge in the first i region is transferred to the second i region (B) in response to the first control signal (φ1) to perform the second i control. In response to the signal (φ2i), the charge held in the second i region is changed to the first i
The 1i-th charge storage / transfer section (2i) output from the output end and the charge supplied to the 2j-th input end in response to the 3j-th control signal (φ3j) are added to the current held charge to add to the 3j-th region (C). ), And outputs the electric charge held in the 3j-th region from the 2j-th output end in response to the 4j-th control signal (φ4j), and i = 1 to m, j = 1 to u, the first to 1m output terminals and the second to 2u input terminals are commonly coupled to each other, and the second to 2u output terminals are commonly coupled to each other, and An image processing apparatus, comprising: a control unit that generates the first, 21st to 2mth, and 31st to 3uth control signals.
【請求項2】 前記第1i電荷蓄積転送部は、第1乃至
第5ゲートが並設されたマルチゲートMOSトランジス
タであり、前記第1i領域は第1iポテンシャル井戸で
あり、該第1iポテンシャル井戸は、その一端部が該第
1ゲートに供給される第1定電位で形成され、その底部
が該第2ゲートに供給される第2定電位で形成され、そ
の他端部が該第3ゲートに供給される前記第1制御信号
で高低可変に形成され、前記第2i領域は第2iポテン
シャル井戸であり、該第2iポテンシャル井戸は、その
底部が第4ゲートに供給される第3定電位で形成され、
その一端部が該第1iポテンシャル井戸の該他端部であ
り、その他端部が第5ゲートに供給される前記第2i制
御信号で高低可変に形成される、 ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
2. The first i charge storage / transfer portion is a multi-gate MOS transistor in which first to fifth gates are arranged in parallel, the first i region is a first i potential well, and the first i potential well is , One end of which is formed with a first constant potential supplied to the first gate, the bottom of which is formed with a second constant potential supplied to the second gate, and the other end of which is supplied to the third gate The second i region is a second i potential well, and the second i potential well is formed at a third constant potential whose bottom is supplied to the fourth gate. ,
The one end thereof is the other end of the first i potential well, and the other end is formed to be variable in height by the second i control signal supplied to the fifth gate. Image processing device.
【請求項3】 前記第2j電荷蓄積転送部は、第6乃至
第9ゲートが並設されたマルチゲートMOSトランジス
タであり、前記第3j領域は第3jポテンシャル井戸で
あり、該第3jポテンシャル井戸は、その一端部が該第
6ゲートに供給される前記第3j制御信号で高低可変に
形成され、その底部が該第7及び第8のゲートに供給さ
れる第4及び第5の定電位で形成され、その他端部が該
第9ゲートに供給される前記第4j制御信号で高低可変
に形成される、 ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像処理装置。
3. The second j charge storage / transfer section is a multi-gate MOS transistor in which sixth to ninth gates are arranged in parallel, the third j region is a third j potential well, and the third j potential well is , One end of which is formed to be variable in height by the third j control signal supplied to the sixth gate, and the bottom of which is formed of fourth and fifth constant potentials supplied to the seventh and eighth gates. The image processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the other end is formed to be variable in height by the 4j control signal supplied to the ninth gate.
【請求項4】 前記第2j電荷蓄積転送部は、第6乃至
第9ゲートが並設されたマルチゲートMOSトランジス
タであり、前記第3j領域は、その一端部が該第6ゲー
トに供給される第4定電位で形成され、その中間部が前
記第3j制御信号及び前記第4j制御信号で高低可変に
形成され、その他端部が該第9ゲートに供給される第5
定電位で形成される、 ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像処理装置。
4. The second j-th charge storage / transfer section is a multi-gate MOS transistor in which sixth to ninth gates are arranged in parallel, and one end of the third-j region is supplied to the sixth gate. A fifth constant voltage is formed with a fourth constant potential, an intermediate part of which is formed to be variable in height by the third jj control signal and the fourth jj control signal, and the other end of which is supplied to the ninth gate.
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus is formed at a constant potential.
【請求項5】 前記uは前記mの整数倍であり、 前記制御部は、 前記第1制御信号で、前記第11〜1m領域の保持電荷
を同時にそれぞれ前記第21〜2m領域に転送させ、 前記第21〜2m制御信号で、それぞれ前記第21〜2
m領域の保持電荷を前記第11〜1m出力端から時分割
で順に出力させ、この際、前記第3j制御信号で、前記
第2j入力端に供給される電荷を、現在前記第3j領域
に保持されている電荷に加算させ、かつ、前記第4k制
御信号で、前記第3k領域に保持された電荷を前記2k
出力端から出力させ、 第1〜m光電変換素子から読み出される同一画素に対応
した電荷が該第3j領域内で積算され、該積算が完了し
た該第3k領域の電荷が該2k出力端から出力されるよ
うに、該j及びkを決定し、 以上の処理を繰り返し実行することを特徴とする請求項
1乃至4のいずれか1つに記載の画像処理装置。
5. The u is an integer multiple of the m, and the controller causes the first control signal to simultaneously transfer the charges held in the first to 1 m regions to the 21 to 2 m regions, respectively. The 21st and 2m control signals correspond to the 21st and 2nd control signals, respectively.
The retained charges in the m region are sequentially output from the first to 1m output ends in a time division manner, and at this time, the charges supplied to the second j input end are currently retained in the third j region by the 3j control signal. Stored charge, and the charge held in the 3k region is added to the 2k region by the 4k control signal.
The charges corresponding to the same pixel read from the 1st to m-th photoelectric conversion elements are integrated in the 3j-th region, and the charges in the 3k-th region where the integration is completed are output from the 2k-output end. 5. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the j and k are determined as described above, and the above processing is repeatedly executed.
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