JP2005150877A - Mos type solid state imaging device - Google Patents

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Makoto Inagaki
誠 稲垣
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that reduction in a chip area has a limit in the problem of a pad area and a circuit scale even if an arrangement for externally inputting the driving pulse of a vertical select circuit or an internal generation circuit is mounted. <P>SOLUTION: The MOS type solid state imaging device comprises a dummy counter circuit 5 being driven by a horizontal select circuit driving pulse and beginning to operate upon receiving the final output from the horizontal select circuit 3, and a pulse generation circuit 6 for generating vertical select circuit driving pulse using the output from the dummy counter circuit 5. The dummy counter circuit 5 and the pulse generating circuit 6 can be realized by a small scale circuit and the cost can be reduced by reducing the chip area for the solid state imaging device mounting a conventional internal generation circuit. Since a solid state imaging device having a small number of terminals can be fabricated, it contributes to reduction in size of a camera set. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、信号電荷をセル内で増幅する増幅型MOSセンサを用いた固体撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device using an amplification type MOS sensor that amplifies signal charges in a cell.

図4は第1の従来例のMOS型固体撮像装置の概略構成図である。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the MOS type solid-state imaging device of the first conventional example.

この固体撮像装置は、単位画素である画素部1が行および列の2次元状に配列された感光領域10と、感光領域10の垂直方向の行を選択する垂直選択回路部2と、水平方向の列を選択する水平選択回路部3と、垂直選択回路部2と水平選択回路部3とで選択された画素部1の信号を増幅またはインピーダンス変換して出力する出力アンプ4とを有する構造である。この構成において、各画素信号を読み出すために列および行を選択する方法としては、まず垂直選択回路V1を選択し、その状態で水平選択回路H1〜Hnまで走査選択することで1行選択完了する。同様に、垂直選択回路V2〜Vmまで垂直方向に走査選択することで、全列、全画素を選択することができる。   This solid-state imaging device includes a photosensitive region 10 in which pixel units 1 as unit pixels are arranged two-dimensionally in rows and columns, a vertical selection circuit unit 2 that selects a vertical row of the photosensitive region 10, and a horizontal direction. And a horizontal selection circuit unit 3 for selecting the column, and an output amplifier 4 for amplifying or impedance-converting and outputting the signal of the pixel unit 1 selected by the vertical selection circuit unit 2 and the horizontal selection circuit unit 3. is there. In this configuration, as a method of selecting a column and a row in order to read out each pixel signal, first, the vertical selection circuit V1 is selected, and in that state, the horizontal selection circuits H1 to Hn are scanned and selected to complete the selection of one row. . Similarly, all columns and all pixels can be selected by performing scanning selection in the vertical direction from the vertical selection circuits V2 to Vm.

しかし、例えば垂直選択回路部2を駆動するには外部からパルスを入力する必要があり、入力端子を含めた広い面積を占有する。更に図4には示さないが、画素部駆動用パルスとしては、信号読み出し用パルス、リセット用パルス、電子シャッター用垂直選択回路駆動用パルス、電子シャッター時信号読み出し用パルス、電子シャッター時リセット用パルスなどが必要となる。これらも同様に入力端子を含めて広い面積を占有する。また、外部に前記パルス群を生成する回路が必要となり、そのチップを組み合わせた面積としては固体撮像装置のチップ面積の1.5倍以上となる。   However, for example, in order to drive the vertical selection circuit unit 2, it is necessary to input a pulse from the outside, and it occupies a wide area including the input terminal. Further, although not shown in FIG. 4, the pixel portion driving pulses include a signal readout pulse, a reset pulse, an electronic shutter vertical selection circuit driving pulse, an electronic shutter signal readout pulse, and an electronic shutter reset pulse. Etc. are required. These also occupy a large area including the input terminals. In addition, an external circuit for generating the pulse group is required, and the combined area of the chips is 1.5 times or more the chip area of the solid-state imaging device.

図5は第2の従来例のMOS型固体撮像装置の概略構成図である。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a MOS type solid-state imaging device of a second conventional example.

同図において、基本的な動作は図4と同様であるが、内部発生回路7を設けて前記パルス群を内部発生している。通常、これらのパルスを生成するには、大きな回路規模の論理回路が必要である。これによって広い面積を占有し、チップ面積は外部入力の固体撮像装置に対し1.3倍程度となる。
特開平9−93498号公報
In this figure, the basic operation is the same as in FIG. 4, but an internal generation circuit 7 is provided to internally generate the pulse group. Usually, to generate these pulses, a logic circuit having a large circuit scale is required. This occupies a large area, and the chip area is about 1.3 times that of a solid-state imaging device with external input.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-93498

図4のように、画素部を走査するために必要なパルス群を外部から入力する構成や、図5のような内部発生回路7を搭載した構成では、チップ面積を縮小することに対し限界があった。   As shown in FIG. 4, in the configuration in which a pulse group necessary for scanning the pixel portion is input from the outside or the configuration in which the internal generation circuit 7 is mounted as in FIG. 5, there is a limit to reducing the chip area. there were.

本発明の目的は、チップ面積を小さくできるMOS型固体撮像装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a MOS type solid-state imaging device capable of reducing the chip area.

本発明の第1のMOS型固体撮像装置は、入射光を光電変換し得られた電気信号を増幅する増幅型単位画素を行および列の二次元状に配列した感光領域と、垂直選択回路駆動パルスに基づいて単位画素の行を選択する垂直選択回路部と、水平選択回路駆動パルスに基づいて単位画素の列を選択する水平選択回路部とを備えたMOS型固体撮像装置であって、水平選択回路駆動パルスによって駆動され水平選択回路部の最終出力が入力となり動作し始めるダミーカウンタ回路と、ダミーカウンタ回路の出力を用いてパルスを生成するパルス生成回路とを設けたことを特徴とする。   A first MOS type solid-state imaging device according to the present invention includes a photosensitive region in which amplification type unit pixels for amplifying an electric signal obtained by photoelectric conversion of incident light are arranged two-dimensionally in rows and columns, and a vertical selection circuit drive. A MOS type solid-state imaging device comprising: a vertical selection circuit unit that selects a row of unit pixels based on a pulse; and a horizontal selection circuit unit that selects a column of unit pixels based on a horizontal selection circuit drive pulse. A dummy counter circuit that is driven by a selection circuit drive pulse and starts to operate with the final output of the horizontal selection circuit unit as an input, and a pulse generation circuit that generates a pulse using the output of the dummy counter circuit are provided.

本発明の第2のMOS型固体撮像装置は、第1のMOS型固体撮像装置において、パルス生成回路が生成するパルスを垂直選択回路駆動パルスとしたことを特徴とする。   The second MOS type solid-state imaging device of the present invention is characterized in that, in the first MOS type solid-state imaging device, the pulse generated by the pulse generation circuit is a vertical selection circuit driving pulse.

本発明の第3のMOS型固体撮像装置は、第1のMOS型固体撮像装置において、ダミーカウンタ回路の単位回路を水平選択回路部と同一の構成としたことを特徴とする。   The third MOS type solid-state imaging device of the present invention is characterized in that, in the first MOS type solid-state imaging device, the unit circuit of the dummy counter circuit has the same configuration as the horizontal selection circuit unit.

以上の第1〜第3のMOS型固体撮像装置の構成によれば、ダミーカウンタ回路の出力は水平選択回路駆動パルスに同期し、水平選択回路部の最終出力に対して時間的に遅延したものとなる。ダミーカウンタ回路は段数の制限を設けていないので、パルス生成回路にて生成したいパルスのタイミングに応じて、ダミーカウンタの出力を使用すればよい。この場合、水平ブランキング期間内に垂直選択回路駆動パルス等の必要な画素部用パルスを生成することが可能となる。このようにダミーカウンタ回路とパルス生成回路を設けることによって、従来外部印加していたパルスを内部で生成することでパルス入力端子を省略することができる。また、ダミーカウンタ回路とパルス生成回路は、従来の内部発生回路のように時間的に遅延させる論理回路を必要としない構成であるため、回路規模が小さく、チップ面積を抑えることができる。   According to the configuration of the first to third MOS solid-state imaging devices described above, the output of the dummy counter circuit is synchronized with the horizontal selection circuit drive pulse and is delayed in time with respect to the final output of the horizontal selection circuit unit. It becomes. Since the dummy counter circuit does not limit the number of stages, the output of the dummy counter may be used according to the timing of the pulse desired to be generated by the pulse generation circuit. In this case, it is possible to generate a necessary pixel portion pulse such as a vertical selection circuit drive pulse within the horizontal blanking period. By providing the dummy counter circuit and the pulse generation circuit in this manner, the pulse input terminal can be omitted by internally generating a pulse that has been externally applied. Further, since the dummy counter circuit and the pulse generation circuit do not require a logic circuit that delays in time unlike the conventional internal generation circuit, the circuit scale is small and the chip area can be reduced.

本発明の第4のMOS型固体撮像装置は、入射光を光電変換し得られた電気信号を増幅する増幅型単位画素を行および列の二次元状に配列した感光領域と、垂直選択回路駆動パルスに基づいて単位画素の行を選択する垂直選択回路部と、水平選択回路駆動パルスに基づいて単位画素の列を選択する水平選択回路部とを備えたMOS型固体撮像装置であって、垂直選択回路駆動パルスによって駆動され垂直選択回路部の最終出力が入力となり動作し始めるダミーカウンタ回路と、ダミーカウンタ回路の出力を用いてパルスを生成するパルス生成回路とを設けたことを特徴とする。   The fourth MOS type solid-state imaging device of the present invention comprises a photosensitive region in which amplification type unit pixels for amplifying an electric signal obtained by photoelectric conversion of incident light are arranged in a two-dimensional array of rows and columns, and a vertical selection circuit drive. A MOS-type solid-state imaging device including a vertical selection circuit unit that selects a row of unit pixels based on a pulse and a horizontal selection circuit unit that selects a column of unit pixels based on a horizontal selection circuit drive pulse. A dummy counter circuit that is driven by a selection circuit drive pulse and starts to operate with the final output of the vertical selection circuit unit as an input, and a pulse generation circuit that generates a pulse using the output of the dummy counter circuit are provided.

本発明の第5のMOS型固体撮像装置は、本発明の第4のMOS型固体撮像装置において、ダミーカウンタ回路の単位回路を垂直選択回路部と同一の構成としたことを特徴とする。   The fifth MOS type solid-state imaging device of the present invention is characterized in that, in the fourth MOS type solid-state imaging device of the present invention, the unit circuit of the dummy counter circuit has the same configuration as the vertical selection circuit unit.

以上の第4、第5のMOS型固体撮像装置の構成によれば、ダミーカウンタ回路の出力は垂直選択回路駆動パルスに同期し、垂直選択回路部の最終出力に対して時間的に遅延したものとなる。ダミーカウンタ回路は段数の制限を設けていないので、パルス生成回路にて生成したいパルスのタイミングに応じて、ダミーカウンタの出力を使用すればよい。この場合、垂直ブランキング期間内に必要な画素部用パルスを生成することが可能となる。このようにダミーカウンタ回路とパルス生成回路を設けることによって、従来外部印加していたパルスを内部で生成することでパルス入力端子を省略することができる。また、ダミーカウンタ回路とパルス生成回路は、従来の内部発生回路のように時間的に遅延させる論理回路を必要としない構成であるため、回路規模が小さく、チップ面積を抑えることができる。   According to the configuration of the fourth and fifth MOS type solid-state imaging devices described above, the output of the dummy counter circuit is synchronized with the vertical selection circuit drive pulse and is delayed with respect to the final output of the vertical selection circuit unit. It becomes. Since the dummy counter circuit does not limit the number of stages, the output of the dummy counter may be used according to the timing of the pulse desired to be generated by the pulse generation circuit. In this case, it is possible to generate a necessary pixel portion pulse within the vertical blanking period. By providing the dummy counter circuit and the pulse generation circuit in this manner, the pulse input terminal can be omitted by internally generating a pulse that has been externally applied. Further, since the dummy counter circuit and the pulse generation circuit have a configuration that does not require a logic circuit that delays in time like the conventional internal generation circuit, the circuit scale is small and the chip area can be reduced.

本発明の第6のMOS型固体撮像装置は、入射光を光電変換し得られた電気信号を増幅する増幅型単位画素を一次元状に配列した感光領域と、選択回路駆動パルスに基づいて単位画素を選択する選択回路部とを備えたMOS型固体撮像装置であって、選択回路駆動パルスによって駆動され選択回路部の最終出力が入力となり動作し始めるダミーカウンタ回路と、ダミーカウンタ回路の出力を用いてパルスを生成するパルス生成回路とを設けたことを特徴とする。   The sixth MOS type solid-state imaging device of the present invention is a unit based on a photosensitive region in which amplification type unit pixels for amplifying an electric signal obtained by photoelectric conversion of incident light are arranged one-dimensionally, and a selection circuit driving pulse. A MOS type solid-state imaging device including a selection circuit unit for selecting a pixel, which is driven by a selection circuit drive pulse and receives a final output of the selection circuit unit as an input and starts operating, and an output of the dummy counter circuit And a pulse generation circuit for generating a pulse using the same.

本発明の第7のMOS型固体撮像装置は、第6のMOS型固体撮像装置において、ダミーカウンタ回路の単位回路を選択回路部と同一の構成としたことを特徴とする。   The seventh MOS type solid-state imaging device of the present invention is characterized in that, in the sixth MOS type solid-state imaging device, the unit circuit of the dummy counter circuit has the same configuration as the selection circuit unit.

以上の第6、第7のMOS型固体撮像装置の構成によれば、ダミーカウンタ回路の出力は選択回路駆動パルスに同期し、選択回路部の最終出力に対して時間的に遅延したものとなる。ダミーカウンタ回路は段数の制限を設けていないので、パルス生成回路にて生成したいパルスのタイミングに応じて、ダミーカウンタの出力を使用すればよい。このようにダミーカウンタ回路とパルス生成回路を設けることによって、従来外部印加していたパルスを内部で生成することでパルス入力端子を省略することができる。また、ダミーカウンタ回路とパルス生成回路は、従来の内部発生回路のように時間的に遅延させる論理回路を必要としない構成であるため、回路規模が小さく、チップ面積を抑えることができる。   According to the configuration of the sixth and seventh MOS type solid-state imaging devices described above, the output of the dummy counter circuit is synchronized with the selection circuit drive pulse and delayed in time with respect to the final output of the selection circuit unit. . Since the dummy counter circuit does not limit the number of stages, the output of the dummy counter may be used according to the timing of the pulse desired to be generated by the pulse generation circuit. By providing the dummy counter circuit and the pulse generation circuit in this manner, the pulse input terminal can be omitted by internally generating a pulse that has been externally applied. Further, since the dummy counter circuit and the pulse generation circuit have a configuration that does not require a logic circuit that delays in time like the conventional internal generation circuit, the circuit scale is small and the chip area can be reduced.

以上のように本発明によれば、ダミーカウンタ回路およびパルス生成回路を小規模な回路で実現し必要なパルスを内部発生することができるため、従来の内部発生回路を搭載する固体撮像装置に対し、チップ面積の縮小によるコストダウンを図ることができる。また、端子数の少ない固体撮像装置を製造可能であるため、現在主流であるフリップチップ実装等で接続領域を縮小でき、カメラセットの小型化にも貢献する。更に、外部のパルス発生回路が不要になるため、タイミング発生用LSIの回路規模を減らすことで、カメラセットのサイズを縮小でき、コスト、カメラセットの小型化の面で有利になる。   As described above, according to the present invention, since the dummy counter circuit and the pulse generation circuit can be realized with a small-scale circuit and necessary pulses can be generated internally, the solid-state imaging device equipped with the conventional internal generation circuit can be used. The cost can be reduced by reducing the chip area. In addition, since a solid-state imaging device with a small number of terminals can be manufactured, the connection area can be reduced by flip-chip mounting, which is currently the mainstream, which contributes to miniaturization of the camera set. Furthermore, since an external pulse generation circuit is not required, the size of the timing generation LSI can be reduced to reduce the size of the camera set, which is advantageous in terms of cost and size reduction of the camera set.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態によるMOS型固体撮像装置における概略回路図である。図1に示すように、この固体撮像装置は、従来例同様、半導体基板上に、単位画素である画素部1が行および列の2次元状に配列された感光領域10を備えている。各画素部1は、光を受け光電変換を行う受光部と、この受光部により発生した信号電荷を電圧として変換する浮遊拡散部と、浮遊拡散部の電圧変化を増幅する増幅トランジスタとで構成されている。そして、感光領域10の垂直方向の行を選択する垂直選択回路部2と、水平方向の列を選択する水平選択回路部3と、垂直選択回路部2と水平選択回路部3とで選択された画素部1の信号を増幅またはインピーダンス変換して出力する出力アンプ4とを有する構造である。   FIG. 1 is a schematic circuit diagram of the MOS type solid-state imaging device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, this solid-state imaging device includes a photosensitive region 10 in which pixel units 1 as unit pixels are arranged in a two-dimensional array of rows and columns on a semiconductor substrate, as in the conventional example. Each pixel unit 1 includes a light receiving unit that receives light and performs photoelectric conversion, a floating diffusion unit that converts a signal charge generated by the light receiving unit as a voltage, and an amplification transistor that amplifies a voltage change of the floating diffusion unit. ing. Then, the vertical selection circuit unit 2 that selects the vertical row of the photosensitive area 10, the horizontal selection circuit unit 3 that selects the horizontal column, the vertical selection circuit unit 2, and the horizontal selection circuit unit 3 select the row. It has a structure having an output amplifier 4 that amplifies or impedance-converts the signal of the pixel unit 1 and outputs it.

さらに本実施形態では、水平選択回路部3を水平ブランキング期間分拡張することでダミーカウンタ回路5を構成している。すなわちダミーカウンタ回路5の各回路D1,D2,・・・,Dlは、水平選択回路部3の各回路H1,H2・・・,Hnと同じ構成であり、それぞれフリップフロップからなる。水平選択回路部3およびダミーカウンタ回路5はnMOSトランジスタのみで構成することができる。更に、垂直選択回路部2の駆動に必要なパルスを生成するために、垂直選択回路用パルス生成回路6を備える。垂直選択回路用パルス生成回路6への入力は、垂直選択回路部2の駆動に必要なタイミングを、ダミーカウンタ回路5から引き出すことで実現する。そして、垂直選択回路用パルス生成回路6からの出力を垂直選択回路部2に入力することで、垂直選択回路部2を駆動することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the dummy counter circuit 5 is configured by extending the horizontal selection circuit unit 3 by the horizontal blanking period. That is, the circuits D1, D2,..., Dl of the dummy counter circuit 5 have the same configuration as the circuits H1, H2,. The horizontal selection circuit unit 3 and the dummy counter circuit 5 can be composed of only nMOS transistors. Further, in order to generate a pulse necessary for driving the vertical selection circuit unit 2, a pulse generation circuit 6 for vertical selection circuit is provided. The input to the vertical selection circuit pulse generation circuit 6 is realized by extracting the timing necessary for driving the vertical selection circuit unit 2 from the dummy counter circuit 5. The vertical selection circuit unit 2 can be driven by inputting the output from the vertical selection circuit pulse generation circuit 6 to the vertical selection circuit unit 2.

次に、さらに図2を参照しながら、本実施形態の動作を説明する。図2は本発明の実施形態における動作を示すタイミング図である。   Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart showing an operation in the embodiment of the present invention.

水平選択回路部3は、水平選択回路走査パルスφHA、φHB、φHCの入力で列選択箇所を順じ、シフトしていくことで走査する。図2では簡単のために、φHAまたはφHBまたはφHCのいずれか一つを示す。一方、ダミーカウンタ回路5は水平選択回路部3と同じ構成であるため、感光領域10の各列を選択し終えるとそのままダミーカウンタを動作させ、同様のタイミングで走査しつづける。しかし、ダミーカウンタ回路5は感光領域10を選択することがなく、から送り状態となる。この部分を水平ブランキング期間(無信号期間)として使用する。そして、垂直選択回路部2の動作に必要なパルスは、この期間を使用して入力できればよい。よって、ダミーカウンタ回路5からの出力D1out〜Dloutを利用してパルスを生成できれば、垂直選択回路部2の動作パルスとして使用することができる。これを実現するのが垂直選択回路用パルス生成回路6である。   The horizontal selection circuit unit 3 performs scanning by sequentially shifting the column selection portion by inputting horizontal selection circuit scanning pulses φHA, φHB, and φHC. In FIG. 2, for simplification, one of φHA, φHB, and φHC is shown. On the other hand, since the dummy counter circuit 5 has the same configuration as that of the horizontal selection circuit unit 3, when the selection of each column of the photosensitive area 10 is completed, the dummy counter is operated as it is and scanning continues at the same timing. However, the dummy counter circuit 5 does not select the photosensitive area 10 and enters the feeding state. This portion is used as a horizontal blanking period (no signal period). The pulses necessary for the operation of the vertical selection circuit unit 2 only have to be input using this period. Therefore, if a pulse can be generated using the outputs D1out to Dlout from the dummy counter circuit 5, it can be used as an operation pulse of the vertical selection circuit unit 2. This is realized by the pulse generator 6 for the vertical selection circuit.

なお、φVAは垂直選択回路のスタート信号、φVB,φVCは垂直選択回路駆動パルスである。   ΦVA is a start signal for the vertical selection circuit, and φVB and φVC are vertical selection circuit drive pulses.

以下、垂直選択回路用パルス生成回路6の一例について図3を用いて説明する。図3は、垂直選択回路用パルス生成回路6において、垂直選択回路部2に入力するφVA,φVB,φVC,・・・のいずれか1つのパルスを生成する回路を示す回路図である。   Hereinafter, an example of the pulse generation circuit 6 for the vertical selection circuit will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit for generating any one pulse of φVA, φVB, φVC,... Input to the vertical selection circuit unit 2 in the vertical selection circuit pulse generation circuit 6.

本実施形態では、パルスの立ち上げにダミーカウンタ回路5の出力を2出力、パルスの立ち下げにダミーカウンタ回路5の出力を1出力使用して、フリップフロップ回路により実現している。   In the present embodiment, two outputs of the dummy counter circuit 5 are used for the rising of the pulse, and one output of the dummy counter circuit 5 is used for the falling of the pulse.

この図3の回路は、1個のキャパシタC1と7個のnMOSトランジスタM1〜M7を用いて構成され、入力にはダミーカウンタ回路5からの出力φin1、φin2、φin3を使用する。まずφin1によってトランジスタM1とトランジスタM7がONとなる。これによってトランジスタM3がONすると同時にトランジスタM3のソース側はGNDに固定され、キャパシタC1が充電される。次にφin2が入力される。この時、φin1がLOWとなってもキャパシタC1に充電されているため、トランジスタM3はON状態のままである。よってφin2の入力はキャパシタC1に充電された電圧に加えてφin2振幅分がトランジスタM5へ伝達される。ここで最大電圧が得られ、立ち上がりが完了する。次にφin3が入力されるとトランジスタM2およびトランジスタM4がONし、キャパシタC1の両端をGNDとすることで放電する。またトランジスタM6をONすることでパルスはLOWレベルに至る。図2の場合、例えば垂直選択回路駆動パルスφVAを生成する回路では、φin1にダミーカウンタD1の出力(D1out)を用い、φin2にダミーカウンタD2の出力(D2out)を用い、φin3にダミーカウンタD4の出力(D4out)を用いている。   The circuit shown in FIG. 3 includes one capacitor C1 and seven nMOS transistors M1 to M7, and outputs φin1, φin2, and φin3 from the dummy counter circuit 5 are used as inputs. First, the transistor M1 and the transistor M7 are turned ON by φin1. As a result, at the same time as the transistor M3 is turned ON, the source side of the transistor M3 is fixed to GND, and the capacitor C1 is charged. Next, φin2 is input. At this time, since the capacitor C1 is charged even when φin1 becomes LOW, the transistor M3 remains in the ON state. Therefore, the input of φin2 is transmitted to the transistor M5 by the amplitude of φin2 in addition to the voltage charged in the capacitor C1. Here, the maximum voltage is obtained and the rise is completed. Next, when φin3 is input, the transistor M2 and the transistor M4 are turned on, and both ends of the capacitor C1 are set to GND to discharge. Further, the pulse reaches the LOW level by turning on the transistor M6. In the case of FIG. 2, for example, in a circuit that generates the vertical selection circuit drive pulse φVA, the output (D1out) of the dummy counter D1 is used for φin1, the output (D2out) of the dummy counter D2 is used for φin2, and the dummy counter D4 is used for φin3. The output (D4out) is used.

このようにしてダミーカウンタ回路5と垂直選択回路用パルス生成回路6によって水平ブランキング期間に生成されるパルスは、その水平ブランキング期間に垂直選択回路部2で使用される。例えば、垂直選択回路は、画素部へパルスを伝達すると同時に次の行へ信号を伝達する回路(マスター回路と呼ぶ)と次の行へシフトするためのみに使用する回路(スレーブ回路と呼ぶ)に分かれ、本例の場合、マスター回路にφVAを与え、スレーブ回路にφVBを与える。φVAとφVBは2分周の方形波であり、お互いに逆位相である。またスタートパルスはマスター回路、スレーブ回路のどちらから始まるかによって入力方法が異なり、マスター回路がはじめであれば、マスター回路のHigh期間にスタートパルスのHigh期間を合わせることで走査し始めることができる。また、スレーブ回路がはじめであれば、スレーブ回路のHigh期間にスタートパルスのHigh期間を合わせることで走査し始めることができる。スタートパルスは垂直走査回路の動作開始時のみHighにするパルスであり、その他はLOWである。   The pulses generated in the horizontal blanking period by the dummy counter circuit 5 and the vertical selection circuit pulse generation circuit 6 in this way are used in the vertical selection circuit unit 2 in the horizontal blanking period. For example, the vertical selection circuit is a circuit that transmits a pulse to the pixel unit and transmits a signal to the next row (referred to as a master circuit) and a circuit that is used only for shifting to the next row (referred to as a slave circuit). In this example, φVA is given to the master circuit and φVB is given to the slave circuit. φVA and φVB are square waves of divide by two and are in antiphase with each other. The input method of the start pulse differs depending on whether it starts from the master circuit or the slave circuit. If the master circuit is the first, scanning can be started by matching the high period of the start pulse with the high period of the master circuit. If the slave circuit is the first, scanning can be started by matching the high period of the start pulse with the high period of the slave circuit. The start pulse is a pulse that is set to High only when the operation of the vertical scanning circuit is started, and the others are LOW.

上記のフリップフロップ回路は、本発明を実現する上で駆動能力、消費電流等を考慮した回路構成であるが、もちろん、パルスを生成できる回路であれば多種の回路構成が想定でき、この実施形態に限定するものではない。   The above flip-flop circuit has a circuit configuration in consideration of drive capability, current consumption, etc. in realizing the present invention. Of course, various circuit configurations can be assumed as long as the circuit can generate a pulse. It is not limited to.

垂直選択回路用パルス生成回路6には、図3の回路を垂直選択回路部2に必要な数だけ設置する。例えば、φVA,φVB,φVC以外に、垂直選択回路部2が9入力を必要とする場合には、垂直選択回路用パルス生成回路6内にφVA,φVB,φVCの生成用以外に図3の回路を9個設置する。この回路数は限定されるものではなく、垂直選択回路部2が必要とする入力数設置すればよい。なお、前述の垂直選択回路部2が必要とする9入力は、そのまま画素部1に伝達されるパルスであり、垂直選択回路V1,V2,・・・Vmのいずれか選択されている行のみ画素部1に伝達される。垂直選択回路V1,V2,・・・Vmのそれぞれは各行に対応して設けられたフリップフロップであり、全体でシフトレジスタを構成している。なお、垂直選択回路と画素部の間にはV1,V2,・・・Vm各行にAND回路(例えばマルチプレクサ)があり、9入力は各行のAND回路に入力される。そして、V1〜Vmのなかで、Highレベルになっている行のみ9入力が画素部側へ伝達される。この動作によって、選択した行のみの画素を駆動させることが可能になる。   In the vertical selection circuit pulse generation circuit 6, the necessary number of the circuits shown in FIG. For example, in addition to φVA, φVB, and φVC, when the vertical selection circuit 2 requires 9 inputs, the circuit shown in FIG. 3 is used in the vertical selection circuit pulse generation circuit 6 in addition to generating φVA, φVB, and φVC. Nine are installed. The number of circuits is not limited, and the number of inputs required by the vertical selection circuit unit 2 may be provided. Note that the nine inputs required by the vertical selection circuit unit 2 are pulses transmitted to the pixel unit 1 as they are, and pixels are selected only in the row selected from the vertical selection circuits V1, V2,. Is transmitted to section 1. Each of the vertical selection circuits V1, V2,... Vm is a flip-flop provided corresponding to each row, and constitutes a shift register as a whole. Note that there are AND circuits (for example, multiplexers) in each row of V1, V2,. Then, 9 inputs are transmitted to the pixel portion side only in the rows in the range of V1 to Vm that are at the high level. With this operation, it is possible to drive pixels only in the selected row.

ここで回路規模の比較を行っておく。上記のように垂直選択回路部2の9入力を実現するために、図5のように従来の論理回路を使用する内部発生回路7では432個のトランジスタが必要であるのに対し、本実施形態の構成を使用すれば、100個以下で実現できる。回路占有面積としては、1/3以下である。   Here, the circuit scale is compared. In order to realize 9 inputs of the vertical selection circuit unit 2 as described above, the internal generation circuit 7 using the conventional logic circuit as shown in FIG. 5 requires 432 transistors, whereas this embodiment This configuration can be realized with 100 or less. The area occupied by the circuit is 1/3 or less.

以上のように本実施形態によれば、垂直選択回路部2に使用する駆動パルスを小さな回路規模で内部発生化できる。これにより、チップ面積の縮小によるコストダウンを図ることができるとともに、端子数の少ない固体撮像装置を製造可能であるため、カメラセットの小型化にも貢献する。   As described above, according to the present embodiment, the drive pulse used for the vertical selection circuit unit 2 can be internally generated with a small circuit scale. As a result, the cost can be reduced by reducing the chip area, and a solid-state imaging device with a small number of terminals can be manufactured, which contributes to miniaturization of the camera set.

なお、本実施形態では、ダミーカウンタ回路5の出力を用いて垂直選択回路駆動パルスを生成するようにしたが、それ以外にも、ダミーカウンタ回路5の出力を用いて画素部の信号読み出し用パルスやリセット用パルス、電子シャッター用垂直選択回路駆動パルス、電子シャッター時信号読み出し用パルス、電子シャッター時リセット用パルス、垂直選択回路駆動開始パルスなどの必要なパルスを生成するパルス生成回路を設けてもよい。   In this embodiment, the vertical selection circuit drive pulse is generated using the output of the dummy counter circuit 5, but in addition to this, the signal readout pulse of the pixel unit is output using the output of the dummy counter circuit 5. There is also a pulse generation circuit that generates necessary pulses such as reset pulse, electronic shutter vertical selection circuit drive pulse, electronic shutter signal readout pulse, electronic shutter reset pulse, vertical selection circuit drive start pulse, etc. Good.

また、本実施形態では、水平選択回路駆動パルスによって駆動され水平選択回路部3の最終出力が入力となり動作し始めるダミーカウンタ回路5を設けたが、垂直選択回路駆動パルスによって駆動され垂直選択回路部2の最終出力が入力となり動作し始めるダミーカウンタ回路を設け、垂直ブランキング期間内にそのダミーカウンタ回路の出力を用いて前述のような必要なパルスを生成するパルス生成回路を設けることで、同様な効果を得ることができる。   Further, in this embodiment, the dummy counter circuit 5 is provided which is driven by the horizontal selection circuit drive pulse and starts to operate with the final output of the horizontal selection circuit unit 3 as an input, but is driven by the vertical selection circuit drive pulse. By providing a dummy counter circuit that starts operating with the final output of 2 as an input, and by providing a pulse generation circuit that generates the necessary pulses as described above using the output of the dummy counter circuit within the vertical blanking period, Effects can be obtained.

また、本実施形態では、画素部1が二次元状に配列された感光領域10を有したMOS型固体撮像装置について説明したが、画素部1が一次元状に配列された感光領域を有したMOS型固体撮像装置についても、同様に適用できる。この場合、一次元状に配列された画素部1を選択回路駆動パルスに基づいて選択する選択回路部を備えてあり、選択回路駆動パルスによって駆動され選択回路部の最終出力が入力となり動作し始めるダミーカウンタ回路と、ダミーカウンタ回路の出力を用いて必要なパルスを生成するパルス生成回路とを設けることで、同様な効果を得ることができる。   In the present embodiment, the MOS type solid-state imaging device having the photosensitive region 10 in which the pixel unit 1 is arranged in a two-dimensional manner has been described. However, the pixel unit 1 has a photosensitive region in which the pixel unit 1 is arranged in a one-dimensional manner. The same applies to the MOS type solid-state imaging device. In this case, a selection circuit unit that selects the pixel units 1 arranged in a one-dimensional form based on the selection circuit driving pulse is provided, and the pixel circuit 1 is driven by the selection circuit driving pulse and the final output of the selection circuit unit is input to start operation. A similar effect can be obtained by providing a dummy counter circuit and a pulse generation circuit that generates a necessary pulse using the output of the dummy counter circuit.

本発明にかかるMOS型固体撮像装置は、チップ面積の縮小を図ることができ、画素部が二次元状あるいは一次元状に配列された感光領域を有したMOS型固体撮像装置等として有用である。   The MOS type solid-state imaging device according to the present invention can reduce the chip area and is useful as a MOS type solid-state imaging device having a photosensitive region in which pixel portions are arranged two-dimensionally or one-dimensionally. .

本発明の実施形態のMOS型固体撮像装置の概略回路図1 is a schematic circuit diagram of a MOS type solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における動作を示すタイミング図Timing diagram showing operation in the embodiment of the present invention 本発明の実施形態における垂直選択回路用パルス生成回路の一例の回路図1 is a circuit diagram of an example of a pulse generation circuit for a vertical selection circuit according to an embodiment of the present invention. 第1の従来例のMOS型固体撮像装置の概略回路図Schematic circuit diagram of a MOS type solid-state imaging device of a first conventional example 第2の従来例のMOS型固体撮像装置の概略回路図Schematic circuit diagram of a MOS type solid-state imaging device of a second conventional example

符号の説明Explanation of symbols

1 画素部
2 垂直選択回路部
3 水平選択回路部
4 出力アンプ
5 ダミーカウンタ回路
6 垂直選択回路用パルス生成回路
10 感光領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pixel part 2 Vertical selection circuit part 3 Horizontal selection circuit part 4 Output amplifier 5 Dummy counter circuit 6 Pulse generation circuit 10 for vertical selection circuits Photosensitive area

Claims (7)

入射光を光電変換し得られた電気信号を増幅する増幅型単位画素を行および列の二次元状に配列した感光領域と、垂直選択回路駆動パルスに基づいて前記単位画素の行を選択する垂直選択回路部と、水平選択回路駆動パルスに基づいて前記単位画素の列を選択する水平選択回路部とを備えたMOS型固体撮像装置であって、
前記水平選択回路駆動パルスによって駆動され前記水平選択回路部の最終出力が入力となり動作し始めるダミーカウンタ回路と、前記ダミーカウンタ回路の出力を用いてパルスを生成するパルス生成回路とを設けたことを特徴とするMOS型固体撮像装置。
A photosensitive region in which amplification unit pixels for amplifying an electric signal obtained by photoelectric conversion of incident light are arranged in a two-dimensional array of rows and columns, and a vertical for selecting a row of the unit pixels based on a vertical selection circuit driving pulse. A MOS type solid-state imaging device including a selection circuit unit and a horizontal selection circuit unit that selects a column of the unit pixels based on a horizontal selection circuit drive pulse,
A dummy counter circuit that is driven by the horizontal selection circuit drive pulse and starts to operate with the final output of the horizontal selection circuit unit as an input, and a pulse generation circuit that generates a pulse using the output of the dummy counter circuit are provided. Characteristic MOS type solid-state imaging device.
前記パルス生成回路が生成するパルスを前記垂直選択回路駆動パルスとしたことを特徴とする請求項1のMOS型固体撮像装置。   2. The MOS solid-state imaging device according to claim 1, wherein the pulse generated by the pulse generation circuit is the vertical selection circuit drive pulse. 前記ダミーカウンタ回路の単位回路を前記水平選択回路部と同一の構成としたことを特徴とする請求項1のMOS型固体撮像装置。   2. The MOS type solid-state imaging device according to claim 1, wherein the unit circuit of the dummy counter circuit has the same configuration as that of the horizontal selection circuit section. 入射光を光電変換し得られた電気信号を増幅する増幅型単位画素を行および列の二次元状に配列した感光領域と、垂直選択回路駆動パルスに基づいて前記単位画素の行を選択する垂直選択回路部と、水平選択回路駆動パルスに基づいて前記単位画素の列を選択する水平選択回路部とを備えたMOS型固体撮像装置であって、
前記垂直選択回路駆動パルスによって駆動され前記垂直選択回路部の最終出力が入力となり動作し始めるダミーカウンタ回路と、前記ダミーカウンタ回路の出力を用いてパルスを生成するパルス生成回路とを設けたことを特徴とするMOS型固体撮像装置。
A photosensitive region in which amplification unit pixels for amplifying an electric signal obtained by photoelectric conversion of incident light are arranged in a two-dimensional array of rows and columns, and a vertical for selecting a row of the unit pixels based on a vertical selection circuit driving pulse. A MOS type solid-state imaging device including a selection circuit unit and a horizontal selection circuit unit that selects a column of the unit pixels based on a horizontal selection circuit drive pulse,
A dummy counter circuit that is driven by the vertical selection circuit drive pulse and starts to operate with a final output of the vertical selection circuit section as an input, and a pulse generation circuit that generates a pulse using the output of the dummy counter circuit are provided. Characteristic MOS type solid-state imaging device.
前記ダミーカウンタ回路の単位回路を前記垂直選択回路部と同一の構成としたことを特徴とする請求項4のMOS型固体撮像装置。   5. The MOS type solid-state imaging device according to claim 4, wherein the unit circuit of the dummy counter circuit has the same configuration as that of the vertical selection circuit unit. 入射光を光電変換し得られた電気信号を増幅する増幅型単位画素を一次元状に配列した感光領域と、選択回路駆動パルスに基づいて前記単位画素を選択する選択回路部とを備えたMOS型固体撮像装置であって、
前記選択回路駆動パルスによって駆動され前記選択回路部の最終出力が入力となり動作し始めるダミーカウンタ回路と、前記ダミーカウンタ回路の出力を用いてパルスを生成するパルス生成回路とを設けたことを特徴とするMOS型固体撮像装置。
MOS including a photosensitive region in which amplification type unit pixels that amplify an electric signal obtained by photoelectric conversion of incident light are arranged one-dimensionally, and a selection circuit unit that selects the unit pixel based on a selection circuit drive pulse Type solid-state imaging device,
A dummy counter circuit driven by the selection circuit drive pulse and starting to operate with a final output of the selection circuit unit as an input, and a pulse generation circuit for generating a pulse using the output of the dummy counter circuit are provided. MOS type solid-state imaging device.
前記ダミーカウンタ回路の単位回路を前記選択回路部と同一の構成としたことを特徴とする請求項6のMOS型固体撮像装置。   7. The MOS type solid-state imaging device according to claim 6, wherein the unit circuit of the dummy counter circuit has the same configuration as that of the selection circuit unit.
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