DE19825048B4 - Aktiver Bildpunktsensor mit elektronischem Verschluß - Google Patents
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Abstract
Aktiver Bildpunktsensor (APS), mit:
– einer Photodiode (D1), deren eine Seite mit Masse verbunden ist, zum Erzeugen einer photoelektrischen Ladung gemäß von außen darauf einfallenden Lichts,
– einem ersten NMOS-Transistor (M1), dessen Drain mit der anderen Seite der Photodiode (D1) verbunden ist, dessen Source eine Versorgungsspannung (Vdd) aufnimmt und dessen Gate ein Rücksetzsignal aufnimmt, um eine interne elektrische Ladung der Photodiode (D1) gemäß dem Rücksetrsignal zu entladen,
– einem zweiten NMOS-Transistor (M2), dessen Source die Versorgungsspannung (Vdd) aufnimmt, zum Verstärken der in dessen Gate eingegebenen photoelektrischen Ladung,
– einem dritten NMOS-Transistor (M3), dessen Source mit dem Drain des zweiten NMOS-Transistors (M2) verbunden ist und dessen Gate ein Zeilenauswahlsignal aufnimmt, um gemäß dem Zeilenauswahlsignal die durch den zweiten NMOS-Transistor (M2) verstärkte photoelektrische Ladung auszugeben,
– einem vierten NMOS-Transistor (M4), dessen Source mit dem Drain des mit der anderen Seite der Photodiode (D1) verbundenen ersten NMOS-Transistors (M1) verbunden ist und dessen Gate ein Verschlusssteuersignal aufnimmt, um gemäß dem Verschlusssteuersignal geschaltet zu werden, und
– einem fünften NMOS-`Transistor (MS), dessen Drain jeweils mit dem Drain des vierten NMOS-Transistors (M4) und dem Gate des zweiten NMOS-Tranistors (M2) verbunden ist, dessen Source mit Masse verbunden ist und dessen Gate das Rücksetzsignal aufnimmt.
– einer Photodiode (D1), deren eine Seite mit Masse verbunden ist, zum Erzeugen einer photoelektrischen Ladung gemäß von außen darauf einfallenden Lichts,
– einem ersten NMOS-Transistor (M1), dessen Drain mit der anderen Seite der Photodiode (D1) verbunden ist, dessen Source eine Versorgungsspannung (Vdd) aufnimmt und dessen Gate ein Rücksetzsignal aufnimmt, um eine interne elektrische Ladung der Photodiode (D1) gemäß dem Rücksetrsignal zu entladen,
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– einem fünften NMOS-`Transistor (MS), dessen Drain jeweils mit dem Drain des vierten NMOS-Transistors (M4) und dem Gate des zweiten NMOS-Tranistors (M2) verbunden ist, dessen Source mit Masse verbunden ist und dessen Gate das Rücksetzsignal aufnimmt.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- 1. Bereich der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen aktiven Bildpunktsensor (APS) mit einem elektronischen Verschluß und besonders einen verbesserten aktiven Bildpunktsensor mit einem elektronischen Verschluß, der in der Lage ist, sowohl eine elektronische Verschlußfunktion als auch eine automatische Belichtungsfunktion bereitzustellen.
- Ein aktiver Bildpunktsensor (im Folgenden als APS bezeichnet) besteht im allgemeinen aus zweidimensionalen Sensoranordnungen, durch die eine Adressierung ermöglicht wird, und hat denselben RAM-Aufbau wie der Stand der Technik.
- Wie in
1 gezeigt, beinhaltet der APS gemäß dem beispielsweise ausDE 196 26 427 A1 bekannten Stand der Technik eine mit einer Masseschaltung verbundene Photodiode D1, die basierend auf von außen einfallendem Licht eine photoelektrische Ladung erzeugt, einen NMOS-Transistor M1, dessen Drain mit der Photodiode D1 verbunden ist, dessen Source eine Versorgungsspannung Vdd aufnimmt, und dessen Gate ein Rücksetzsignal aufnimmt, zum Entladen einer internen elektrischen Ladung der Photodiode D1 gemäß dem Rücksetzsignal, einem NMOS-Transistor M2, dessen Gate mit dem Drain des NMOS-Transistors M1 verbunden ist und der eine photoelektrische Ladung von der Photodiode D1 aufnimmt, und dessen Source die Versorgungsspannung Vdd aufnimmt, und der so die elektrischen Ladungen aus der Photodiode D1 verstärkt, sowie einen NMOS-Transistor M3, dessen Source mit dem Drain des NMOS-Transistors M2 verbunden ist, und dessen Gate ein von außen eingegebenes Zeilenauswahlsignal aufnimmt, um so gemäß dem Zeilenauswahlsignal ein Bildpunktdatum auszugeben. - Das Rücksetzsignal wird hier von einer externen Signalquelle jeweils in alle Bildpunkte eingegeben, um eine elektrische Ladung der Photozelle (Photodiode) zu entladen, und die Zeilenauswahlsignale werden der Reihe nach von einem von außen angeschlossenen Zeilendecoder eingegeben, so daß dadurch jeder Bildpunkt ausgewählt wird.
- Die Arbeitsweise des APS gemäß dem Stand der Technik wird nun mit Bezug auf
1 beschrieben. - Wird ein Rücksetzsignal mit High-Pegel in das Gate des ersten NMOS-Transistors M1 eingegeben, wird der erste NMOS-Transistor M1 angeschaltet und die interne elektrische Ladung der Photodiode Dl, die gemäß von außen einfallendem Licht erzeugt wird, wird gemäß der Ausgabe des ersten NM05-Transistors M1 entladen, und der erste NMOS-Transistor M1 wird abgeschaltet.
- Danach nimmt die Photodiode D1 während einer vorbestimmten lichtempfindlichen Zeit von außen einfallendes Licht auf und erzeugt eine photoelektrische Ladung. Außerdem wird die von der Photodiode D1 während einer vorbestimmten photoelektrischen Ladezeit (lichtempfindlichen Zeit) erzeugte photoelektrische Ladung (Bildsignal) an das Gate des zweiten NMOS-Transistors M2 angelegt, und dann verstärkt der zweite NMOS-Transistor M2 die photoelektrische Ladung (Bildsignal) und gibt die so verstärkte photoelektrische Ladung an den dritten NMOS-Transistor M3 aus.
- Zusätzlich gibt der dritte NMOS-Transistor M3 die photoelektrische Ladung (Bildsignal), die durch den zweiten NMOS-Transistor M2 verstärkt ist, gemäß einem an das Gate angelegten Zeilenauswahlsignal mit High-Pegel nach außen aus. Das Rücksetzsignal mit High-Pegel wird an das Gate des ersten NMOS-Transistors M1 angelegt und das Ausgangssignal des ersten NMOS-Transistors M1 entlädt die von der Photodiode Dl erzeugte photoelektrische Ladung, so daß jeder Bildpunkt einen Ausgangszustand einnimmt.
- Die oben beschriebenen Vorgänge werden wiederholt. Deshalb wird bei dem APS gemäß dem Stand der Technik eine photoelektrische Ladung (Bildsignal) als Bildpunktdaten nach außen ausgegeben.
- Beim APS gemäß dem Stand der Technik werden die Spaltenleitungen (nicht gezeigt) der Bildpunkte durch einen externen Spaltendecoder (nicht gezeigt) ausgewählt, und eine durch von außen einfallendes Licht von der Photodiode D1 während einer vorbestimmten lichtempfindlichen Zeit erzeugte photoelektrische Ladung (Bildsignal) wird an eine von außen angeschlossene Anzeigevorrichtung (Fernseher oder Monitor) als Daten der Bildpunkte ausgegeben.
- Bei dem herkömmlichen APS ist es möglich, eine lichtempfindliche Zeit zu steuern, indem durch Steuern der Periode des Rücksetzsignals ein Rücksetzsignal erzeugt wird, bevor ein Zeilenauswahlsignal angelegt wird. Angesichts der lichtempfindlichen Zeit hinsichtlich der Gesamtheit der Bildpunkte hat das oben beschriebene Steuerverfahren dahingehend ein Problem, dass eine gewünschte lichtempfindliche Zeit nur hinsichtlich eines vorbestimmten Bildpunkts erhalten wird. Da bei einem APS die Bildpunktdaten typischerweise kontinuierlich gelesen und ausgegeben werden, und die anderen Bildpunkte eine unterschiedliche lichtempfindliche Zeit aufweisen, ist es deshalb unmöglich, einen Bildschirm der Anzeigevorrichtung gleichförmiger Helligkeit zu ermöglichen.
- Aus
JP 06-098080 A - In dem Artikel "A128 × 128-Pixel Standard-CMOS Image Sensor with Electronic Shutter" von C. H. Aw und B. A. Wooley in IEEE Journal of Solid-State Circuits, Band 31, Nr. 12, Dezember 1996, Seiten 1922 – 1930, ist ein Bildpunktsensor beschrieben, der mit dem unter Bezugnahme auf
1 beschriebenen Bildpunktsensor abgesehen davon vergleichbar ist, dass ein gemäß einem Verschlußsteuersignal betriebener Transistor die Menge zu speichernder photoelektrischer Ladung steuert. -
US-4,839,735 offenbart einen Bildpunktsensor, der dahingehend mit dem ausJP 06-098080 - Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen aktiven Bildpunktsensor mit elektronischem Verschluß bereitzustellen, der das oben erwähnte im Stand der Technik auftretende Problem löst.
- Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten aktiven Bildpunktsensor mit elektronischem Verschluß bereitzustellen, der in der Lage ist, durch Steuern einer photoelektrischen Ladung, die gemäß auf eine Photodiode einfallendem Licht erzeugt wird, eine automatische Belichtungsfunktion zu erhalten, so daß alle Bildpunkte die identische lichtempfindliche Zeit aufweisen.
- Um die obigen Aufgaben zu erfüllen, wird ein aktiver Bildpunktsensor gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
- Weitere Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung besser ersichtlich.
- Die vorliegende Erfindung wird aus der im Folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur der Darstellung dienen und die vorliegende Erfindung somit nicht beschränken, besser verständlich.
-
1 ist ein Schaltbild, das einen aktiven Bildpunktsensor gemäß dem Stand der Technik zeigt; -
2 ist ein Schaltbild, das einen aktiven Bildpunktsensor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
3A ist ein Wellenformdiagramm eines Rücksetzsignals und eines Rücksetzsignals für elektrische Ladung in der Schaltung von2 ; -
3B ist ein Wellenformdiagramm eines Verschlußsteuersignals in der Schaltung von2 ; -
4A bis4C sind Wellenformdiagramme von Fernsehsynchronsignalen in der Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei -
4A ein Wellenformdiagramm eines Austastsignals ist; -
4B ein Wellenformdiagramm eines vertikalen Synchronsignals eines Fernsehsystems ist; und -
4C ein Wellenformdiagramm eines horizontalen Synchronsignals eines Fernsehsystems ist; und -
5A bis5C sind Wellenformdiagramme von modulierten Verschlußsteuersignalen in der Schaltung von2 , wobei -
5A ein Wellenformdiagramm eines Austastsignals ist; -
5B ein Wellenformdiagramm eines Verschlußsteuersignals hinsichtlich der maximalen lichtempfindlichen Zeit ist; und -
5C ein Wellenformdiagramm eines Verschlußsteuersignals hinsichtlich einer vorbestimmten Modulationslichtempfindlichen Zeit ist. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
2 zeigt einen aktiven Bildpunktsensor (APS) gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie darin gezeigt, beinhaltet der aktive Bildpunktsensor: eine Photodiode Dl, deren eine Seite mit Masse verbunden ist, die gemäß darauf einfallendem Licht eine photoelektrische Ladung erzeugt, einen ersten NMOS-Transistor M1, dessen Drain mit der anderen Seite der Photodiode D1 verbunden ist, dessen Source eine Versorgungsspannung Vdd aufnimmt, und dessen Gate von außen ein Rücksetzsignal RESET aufnimmt, zum Entladen einer internen elektrischen Ladung der Photodiode Dl, einen zweiten NMOS-Transistor M2, dessen Source die Versorgungsspannung Vdd aufnimmt, zum Verstärken einer über das Gate des zweiten NMOS-Transistors M2 eingegebenen photoelektrischen Ladung, sowie einen dritten NMOS-Transistor M3, dessen Source mit dem Drain des zweiten NMOS-Transistors M2 verbunden ist und dessen Gate ein Zeilenauswahlsignal aufnimmt, zum Ausgeben der durch den zweiten NMOS-Transistor M2 verstärkten photoelektrischen Ladung nach außen gemäß dem Zeilenauswahlsignal. - Der APS gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ferner: einen vierten NMOS-Transistor, dessen Source mit dem Drain des ersten NMOS-Transistors M1 verbunden ist und eine photoelektrische Ladung von der Photodiode D1 aufnimmt, und dessen Gate von außen ein Verschlußsteuersignal aufnimmt, um gemäß dem Verschlußsteuersignal geschaltet zu werden, sowie einen fünften NMOS-Transistor, dessen Drain jeweils mit dem Drain des vierten NMOS-Transistors M4 und dem Gate des zweiten NMOS-Transistors M2 verbunden ist, dessen Source mit Masse verbunden ist, und dessen Gate von außen ein Rücksetzsignal für elektrische Ladung aufnimmt, zum Speichern der elektrischen Ladungen von der Photodiode D1 über den vierten NMOS-Transistor M4 und Ausgeben an das Gate des zweiten NMOS-Transistors M2.
- Das Rücksetzsignal wird hier von einer externen Signalquelle ausgegeben, so daß die durch die Photozellen erzeugten elektrischen Ladungen an alle Bildpunkte entladen werden. Die Zeilenauswahlsignale werden der Reihe nach von einem von außen angeschlossenen Zeilendecoder (nicht gezeigt) eingegeben, so daß dadurch jede Zelle ausgewählt wird. Zusätzlich wird das Rücksetzsignal für elektrische Ladung von einer von außen angeschlossenen Signalquelle augegeben, so daß die im fünften NMOS-Transistor M5 gespeicherten elektrischen Ladungen entladen werden, und das Rücksetzsignal als ein Rücksetzsignal für elektrische Ladung verwendet wird.
- Die Arbeitsweise des aktiven Bildpunktsensors mit elektrischem Verschluß gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
- Wird das Rücksetzsignal RESET von
3B in das Gate des ersten NMOS-Transistors M1 eingegeben, wird der erste NMOS-Transitor M1 angeschaltet. Die internen elektrischen Ladungen in der Photodiode D1 werden gemäß einem Ausgangssignal des ersten NMOS-Transistors M1 entladen, und der erste NMOS-Transistor M1 wird abgeschaltet. Hier, im Ausgangszustand, werden die internen elektrischen Ladungen in der Photodiode Dl entladen, so daß die elektrischen Ladungen für eine vorbestimmte lichtempfindliche Zeit in der Photodiode Dl gespeichert werden. - Ein in
3A gezeigtes Verschlusssteuersignal mit High-Pegel wird von einer von außen angeschlossenen Verschlußsteuerung (nicht gezeigt) an das Gate des vierten NMOS-Transistors M4 angelegt und der vierte NMOS-Transistor M4 wird dadurch angeschaltet. - Zusätzlich werden die von der Photodiode D1 gemäß darauf einfallendem Licht erzeugten photoelektrischen Ladungen (Bildsignal) über den vierten NMOS-Transistor M4 zwischen dem Gate und der Source des fünften NMOS-Transistors M5 gespeichert, während ein Verschlußsteuersignal auf High-Pegel bleibt. Die erforderliche Zeit, während der das Verschlußsteuersignal auf High-Pegel bleibt, wird zu einer lichtempfindlichen Zeit. Der fünfte NMOS-Transistor M5 dient als Kondensator.
- Zusätzlich werden die durch die Photodiode D1 erzeugten photoelektrischen Ladungen während einer lichtempfindlichen Zeit, während der ein Verschlußsteuersignal auf High-Pegel ist, im fünften NMOS-Transistor M5 gespeichert. Wird der Verschluß, also der vierte NMOS-Transistor M4, abgeschaltet,
- nämlich wenn das Verschlußsteuersignal auf Low-Pegel wech selt, werden die im fünften NMOS-Transistor M5 gespeicherten photoelektrischen Ladungen nicht durch die von der Photodiode D1 erzeugten elektrischen Ladungen beeinflußt.
- Danach werden die im fünften NMOS-Transistor M5 gespeicherten photoelektrischen Ladungen durch den zweiten NMOS-Transistor M2 verstärkt und der dritte NMOS-Transistor M3, der gemäß einem Zeilensignal von einem von außen angeschlossenen Zeilendecoder (nicht gezeigt), angeschaltet wird, gibt die durch den zweiten NMOS-Transistor M2 verstärkte photoelektrische Ladung an eine von außen angeschlossene Anzeigevorrichtung (nicht gezeigt) aus.
- Das Rücksetzsignal für elektrische Ladung von
3B wird von außen an das Gate des fünften NMOS-Transistors M5 angelegt, und die internen elektrischen Ladungen des fünften NMOS-Transistors M5 werden entladen. Das Rücksetzsignal RESET, das von außen an das Gate des ersten NMOS-Transistors M1 angelegt wird, kann hier als ein an das Gate des fünften NMOS-Transistors M5 angelegtes Rücksetzsignal für elektrische Ladung verwendet werden. - Die oben beschriebene Routine, während der durch Licht, das man für eine vorbestimmte lichtempfindliche Zeit auf die Photodiode D1 einfallen läßt, eine Ausgabe des APS erhalten wird, wird hier als eine Periode bezeichnet. Die Ein/Aus-schaltzeit des Verschlusses wird als lichtempfindliche Zeit des Bildpunkts bezeichnet. Außerdem werden die durch jeden Bildpunkt erzeugten photoelektrischen Ladungen an ein von außen angeschlossenes Anzeigegerät wie einen Fernseher oder einen Monitor (nicht gezeigt) als Ausgabe jedes Bildpunkts ausgegeben.
- Bei der vorliegenden Erfindung weisen alle Bildpunkte während einer Periode zum Erhalten der Ausgaben der Bildpunkte die identische lichtempfindliche Zeit (Belichtungszeit) auf und die der lichtempfindlichen Zeit entsprechenden photoelektrischen Ladungen werden im fünften NMOS-Transistor M5 gespeichert, bis jeder Bildpunkt durch die von außen angeschlossenen Zeilendecoder und Spaltendecoder ausgewählt wird. Wird jeder Bildpunkt der Reihe nach durch den von außen angeschlossenen Zeilendecoder ausgewählt, nachdem jede Spalte durch den von außen angeschlossenen Spaltendecoder ausgewählt ist, werden die im fünften NMOS-Transistor M5 gespeicherten Bildpunktdaten (photoelektrischen Ladungen) ausgegeben.
- Die lichtempfindliche Zeit (Belichtungszeit) wird gemäß dem Verschlußsteuersignal, das von der von außen angeschlossenen Verschlußsteuerung (nicht gezeigt) an den vierten NMOS-Transistor angelegt wird, bestimmt.
- Die lichtempfindliche Zeit wird nämlich durch Variieren der Impulsbreite des Verschlußsteuersignals, das an das Gate des vierten NMOS-Transistors M4, der als Verschluß dient, angelegt wird, gesteuert, so daß alle Bildpunkte die identische Belichtungszeit (lichtempfindliche Zeit) aufweisen und deshalb alle Bildpunkte dadurch identisch gesteuert werden.
- Das Verfahren, gemäß dem die Verschlußsteuersignale gesteuert werden, wird nun erklärt.
-
4A bis4C zeigen Fernsehsynchronsignale.4A zeigt ein vertikales Austastsignal BLK, durch das eine Ab= tastzeile des Fernsehsystems nicht erscheint,4B zeigt ein vertikales Synchronsignal VD des Fernsehsystems und4C ist ein horizontales Synchronsignal HD des Fernsehsystems. - Die von außen angeschlossene Verschlußsteuerung (nicht gezeigt) verwendet die in
4A und5A gezeigten vertikalen Austastsignale BLK, so daß die Abtastzeilen des Fernsehsystems nicht erscheinen. In dem Intervall, in dem die vertikalen Austastsignale BLK auf Low-Pegel sind, nämlich in einem Teil, in dem die Abtastzeilen nicht erscheinen, wird das in5B und5C gezeigte Verschlußsteuersignal, das moduliert sein kann, gemäß einem Datensignal von einem von außen angeschlossenen Mikrocomputer (nicht gezeigt) ausgegeben, während das vertikale Austastsignal BLK eingeschaltet ist. - Die Impulsbreite des Verschlußsteuersignals wird gemäß den Daten aus dem von außen angeschlossenen Mikrocomputer (nicht gezeigt) variiert. Die Impulsbreite des Verschlußsteuersignals wird zu einer Referenz, die dazu verwendet wird, festzulegen, wie lang die Photozellen Licht oder Bilder aufnehmen. Die Verschlußgeschwindigkeit wird gemäß der Impulsbreite bestimmt.
- Die lichtempfindliche Zeit (Belichtungszeit) wird deshalb basierend auf der Zeit (Verschlußzeit) gesteuert, während der der vierte NMOS-Transistor M4 gemäß einem von einer von außen angeschlossenen Verschlußsteuerung (nicht gezeigt) angelegten Verschlußsteuersignal an/abgeschaltet wird.
- Beim APS gemäß der vorliegenden Erfindung wird jede Spalte durch einen von außen angeschlossenen Spaltendecoder ausgewählt, und jeder Bildpunkt wird der Reihe nach durch einen von außen angeschlossenen Zeilendecoder ausgewählt und gibt so ein Bildpunktdatum aus. Zusätzlich werden in jedem Bildpunkt die durch die Photodiode während einer vorbestimmten lichtempfindlichen Zeit erzeugten photoelektrischen Ladungen in den fünften NMOS-Transistor gespeichert und dann davon ausgegeben, wodurch es möglich ist, einen Bildschirm gleichförmiger Helligkeit zu erhalten.
- Wie oben beschrieben, wird bei der vorliegenden Erfindung die lichtempfindliche Zeit durch ein Verschlußsteuersignal gesteuert, so daß alle Bildpunkte identische lichtempfindliche Zeit aufweisen. Deshalb ist es möglich, einen Fernseh- oder Monitorschirm gleichförmiger Helligkeit zu erhalten. Zusätzlich ist es möglich, eine gewünschte automatische Belichtungsfunktion für eine Kamera zu ermöglichen, was auch auf eine digitale Filmkamera anwendbar ist.
Claims (6)
- Aktiver Bildpunktsensor (APS), mit: – einer Photodiode (D1), deren eine Seite mit Masse verbunden ist, zum Erzeugen einer photoelektrischen Ladung gemäß von außen darauf einfallenden Lichts, – einem ersten NMOS-Transistor (M1), dessen Drain mit der anderen Seite der Photodiode (D1) verbunden ist, dessen Source eine Versorgungsspannung (Vdd) aufnimmt und dessen Gate ein Rücksetzsignal aufnimmt, um eine interne elektrische Ladung der Photodiode (D1) gemäß dem Rücksetrsignal zu entladen, – einem zweiten NMOS-Transistor (M2), dessen Source die Versorgungsspannung (Vdd) aufnimmt, zum Verstärken der in dessen Gate eingegebenen photoelektrischen Ladung, – einem dritten NMOS-Transistor (M3), dessen Source mit dem Drain des zweiten NMOS-Transistors (M2) verbunden ist und dessen Gate ein Zeilenauswahlsignal aufnimmt, um gemäß dem Zeilenauswahlsignal die durch den zweiten NMOS-Transistor (M2) verstärkte photoelektrische Ladung auszugeben, – einem vierten NMOS-Transistor (M4), dessen Source mit dem Drain des mit der anderen Seite der Photodiode (D1) verbundenen ersten NMOS-Transistors (M1) verbunden ist und dessen Gate ein Verschlusssteuersignal aufnimmt, um gemäß dem Verschlusssteuersignal geschaltet zu werden, und – einem fünften NMOS-`Transistor (MS), dessen Drain jeweils mit dem Drain des vierten NMOS-Transistors (M4) und dem Gate des zweiten NMOS-Tranistors (M2) verbunden ist, dessen Source mit Masse verbunden ist und dessen Gate das Rücksetzsignal aufnimmt.
- Aktiver Bildpunktsensor nach Anspruch 1, bei dem der vierte NMOS-Transistor (M4) gemäß einem von außen eingegebenen Verschlusssteuersignal an/abgeschaltet. wird und so als ein elektrischer Verschluss arbeitet.
- Aktiver. Bildpunktsensor nach Anspruch 2, bei dem das Verschlusssteuersignal in einem Intervall, in dem ein vertikales Austastsignal eines Fernsehsynchronsignals (BLK) auf Low-Pegel ist, durch eine von außen angeschlossene Verschlusssteuerung moduliert wird, so dass das Verschiusssteuersignal eine Verschlussgeschwindigkeit aufweist, die einem Datensignal von einem von außen angeschlossenen Mikrocomputer entspricht.
- Aktiver Bildpunktsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die durch Licht erzeugte photoelektrische Ladung gespeichert wird, die durch die Photodiode (D1) während einer vorbestimmten lichtempfindlichen Zeit erzeugt wird.
- Aktiver Bildpunktsensor nach Anspruch 4, bei dem die lichtempfindliche Zeit proportional zu der Dauer des Verschlusssteuersignals auf High-Pegel ist.
- Aktiver Bildpunktsensor nach Anspruch 1 bis 5, bei dem das an dem ersten NMOS-Transistor (M1) angelegte Rücksetrsignal die photoelektrische Ladung entlädt, die durch die Photodiode (D1) erzeugt wird, und das an dem fünften NMOS-Transistor (M5) angelegte Rücksetrsignal die gespeicherte photoelektrische Ladung entlädt.
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Families Citing this family (20)
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JP2001024949A (ja) * | 1999-07-08 | 2001-01-26 | Canon Inc | 固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム |
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DE19946983C1 (de) | 1999-09-30 | 2001-04-19 | Infineon Technologies Ag | Anordnung mit Bildsensoren |
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US7324144B1 (en) * | 1999-10-05 | 2008-01-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid image pickup device, image pickup system and method of driving solid image pickup device |
KR100312974B1 (ko) * | 1999-10-22 | 2001-11-07 | 박종섭 | 이미지센서의 단위 화소 |
KR100429571B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2004-05-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 저전력화 및 화질 개선을 위한 단위 화소 회로 및 판독 회로를 갖는 이미지센서 |
JP2001298663A (ja) | 2000-04-12 | 2001-10-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその駆動方法 |
US7129979B1 (en) * | 2000-04-28 | 2006-10-31 | Eastman Kodak Company | Image sensor pixel for global electronic shuttering |
JP2002112117A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-12 | Sakai Yasue | 固体撮像装置およびシステム、相関二重サンプリング回路 |
EP1344392B1 (de) * | 2000-12-21 | 2006-02-22 | STMicroelectronics N.V. | Bildsensoreinrichtung mit zentralverschluss |
US6720592B1 (en) * | 2001-06-29 | 2004-04-13 | National Semiconductor Corp. | Apparatus for high sensitivity, low lag, high voltage swing in a pixel cell with an electronic shutter |
KR100955735B1 (ko) * | 2003-04-30 | 2010-04-30 | 크로스텍 캐피탈, 엘엘씨 | 씨모스 이미지 센서의 단위화소 |
FR2855326B1 (fr) * | 2003-05-23 | 2005-07-22 | Atmel Grenoble Sa | Capteur d'image matriciel en technologie cmos |
US20050265714A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | Per Rosdahl | Digital shutter |
TWI264086B (en) * | 2004-06-04 | 2006-10-11 | Via Tech Inc | Method and apparatus for image sensor |
DE602004021251D1 (de) | 2004-08-04 | 2009-07-09 | Suisse Electronique Microtech | Festkörperbildsensor mit elektronischer Kontrolle der Apertur |
US8072520B2 (en) * | 2004-08-30 | 2011-12-06 | Micron Technology, Inc. | Dual pinned diode pixel with shutter |
KR102069683B1 (ko) * | 2012-08-24 | 2020-01-23 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 방사선 검출 패널, 방사선 촬상 장치, 및 화상 진단 장치 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4839735A (en) * | 1986-12-22 | 1989-06-13 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid state image sensor having variable charge accumulation time period |
JPH0698080A (ja) * | 1992-09-14 | 1994-04-08 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
DE19626427A1 (de) * | 1995-06-30 | 1997-01-02 | Hyundai Electronics Ind | Bildsensorfeld mit Testmöglichkeit für Bildelementensensoren |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3226559B2 (ja) * | 1991-04-12 | 2001-11-05 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
US5401952A (en) * | 1991-10-25 | 1995-03-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Signal processor having avalanche photodiodes |
JPH06164924A (ja) * | 1992-11-16 | 1994-06-10 | Fuji Xerox Co Ltd | イメージセンサ |
US5471515A (en) | 1994-01-28 | 1995-11-28 | California Institute Of Technology | Active pixel sensor with intra-pixel charge transfer |
JPH089268A (ja) * | 1994-06-23 | 1996-01-12 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
US5929908A (en) * | 1995-02-03 | 1999-07-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus which performs dynamic range expansion and image sensing method for dynamic range expansion |
US5598210A (en) * | 1995-02-15 | 1997-01-28 | Eastman Kodak Company | On chip driver for electric shuttering |
US6271880B1 (en) * | 1996-02-26 | 2001-08-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus having a photoelectric conversion element and a transistor, in which the duration of the on time of the transistor is based on a detected temperature of the conversion element or transistor |
US5898168A (en) * | 1997-06-12 | 1999-04-27 | International Business Machines Corporation | Image sensor pixel circuit |
US6141050A (en) * | 1997-06-20 | 2000-10-31 | Lucent Technologies Inc. | MOS image sensor |
US5900623A (en) * | 1997-08-11 | 1999-05-04 | Chrontel, Inc. | Active pixel sensor using CMOS technology with reverse biased photodiodes |
US5962844A (en) * | 1997-09-03 | 1999-10-05 | Foveon, Inc. | Active pixel image cell with embedded memory and pixel level signal processing capability |
US6369853B1 (en) * | 1997-11-13 | 2002-04-09 | Foveon, Inc. | Intra-pixel frame storage element, array, and electronic shutter method suitable for electronic still camera applications |
-
1997
- 1997-09-25 KR KR1019970048824A patent/KR100246358B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-06-04 DE DE19825048A patent/DE19825048B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-12 JP JP10227900A patent/JPH11164208A/ja active Pending
- 1998-08-26 US US09/140,328 patent/US6556244B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-17 GB GB9820304A patent/GB2329959B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4839735A (en) * | 1986-12-22 | 1989-06-13 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid state image sensor having variable charge accumulation time period |
JPH0698080A (ja) * | 1992-09-14 | 1994-04-08 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
DE19626427A1 (de) * | 1995-06-30 | 1997-01-02 | Hyundai Electronics Ind | Bildsensorfeld mit Testmöglichkeit für Bildelementensensoren |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Chye Huat Aw et al.: A 128x128-Pixel Standard- CMOS Image Sensor with Electronic Shutter. In: IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 31, Nr. 12, Dez. 1996, S. 1922-1930 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6556244B1 (en) | 2003-04-29 |
DE19825048A1 (de) | 1999-04-08 |
GB9820304D0 (en) | 1998-11-11 |
GB2329959A (en) | 1999-04-07 |
GB2329959B (en) | 1999-11-10 |
KR19990026618A (ko) | 1999-04-15 |
JPH11164208A (ja) | 1999-06-18 |
KR100246358B1 (ko) | 2000-03-15 |
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