JP2000078473A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 62
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 53
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- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 102100030393 G-patch domain and KOW motifs-containing protein Human genes 0.000 description 2
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサ部、転送部とメモリ部を持つ光電変換
装置で、ノイズを最小化することを課題とする。 【解決手段】 少なくとも光電変換部と前記光電変換部
からの信号を反転増幅して出力する第1の反転アンプと
を有する画素を複数備えたセンサ部と、少なくとも前記
センサ部からの信号を蓄積するメモリ容量と前記メモリ
容量からの信号を反転増幅して出力する第2の反転アン
プとを有するメモリを複数備えたメモリ部とを有し、前
記第1の反転アンプの増幅率と前記第2の反転アンプの増
幅率を異ならせたことを特徴とする光電変換装置。
装置で、ノイズを最小化することを課題とする。 【解決手段】 少なくとも光電変換部と前記光電変換部
からの信号を反転増幅して出力する第1の反転アンプと
を有する画素を複数備えたセンサ部と、少なくとも前記
センサ部からの信号を蓄積するメモリ容量と前記メモリ
容量からの信号を反転増幅して出力する第2の反転アン
プとを有するメモリを複数備えたメモリ部とを有し、前
記第1の反転アンプの増幅率と前記第2の反転アンプの増
幅率を異ならせたことを特徴とする光電変換装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセンサ部とメモリ部
を有する増幅型光電変換装置に関するものである。
を有する増幅型光電変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、センサ部、転送部とメモリ部を有
する増幅型光電変換装置の１つにＣＭＯＳ反転アンプ型
センサが特開平９−２００６１９等に提案されている。
図２にこの装置の例を示す。同図において、１は光電変
換を行うＰｎフォトダイオード、２は反転アンプを構成
する増幅用ＭＯＳトランジスタ、３は画素の出力を垂直
信号線２８へ出力するためのスイッチＭＯＳトランジス
タ、４はフォトダイオードの電位をリセットするための
リセット用ＭＯＳトランジスタで１〜４で１つの画素５
を形成する。６は反転アンプの負荷ＭＯＳトランジスタ
で垂直線毎に設けられる。７は各画素を駆動するための
パルスφＳＬ１，φＰＳ１を伝達するためのトランスフ
ァゲートであり、８の垂直走査回路で制御される。１〜
８でセンサ部が構成される。９はセンサ部の画素の出力
を転送部へ入力するためのスイッチＭＯＳトランジス
タ、１０はクランプ容量、１１はクランプ電位ＶGRを入
力するスイッチＭＯＳトランジスタ、１２はソースフォ
ロワの増幅用ＭＯＳトランジスタ、１３はソースフォロ
ワの定電流源、１４はクランプ回路の出力をセンサ部の
画素へフィードバックするためのスイッチＭＯＳトラン
ジスタ、１５はメモリ回路の出力をクランプ回路へ入力
するスイッチＭＯＳトランジスタ、１６はクランプ回路
の出力をメモリ画素２１へ出力するスイッチＭＯＳトラ
ンジスタであり、１０〜１３でクランプ回路を構成し、
ノイズ除去のため利用される。又９〜１６で転送部を構
成する。１７はメモリ容量、１８は反転アンプの増幅用
ＭＯＳトランジスタ、１９はメモリ画素出力を垂直信号
線へ読み出すためのスイッチＭＯＳトランジスタ、２０
はセンサ部の画素、又は転送部の出力をメモリ容量へ入
力するための、スイッチＭＯＳトランジスタであり、１
７〜２０でメモリが構成されている。２３はメモリ駆動
パルスφＰＳ２，φＳＬ２を伝達するためのトランスフ
ァゲートであり、垂直走査回路２４で駆動される。２２
は反転アンプの負荷ＭＯＳトランジスタで各列毎に１個
設けられる。１７〜２４でメモリ部が構成される。
する増幅型光電変換装置の１つにＣＭＯＳ反転アンプ型
センサが特開平９−２００６１９等に提案されている。
図２にこの装置の例を示す。同図において、１は光電変
換を行うＰｎフォトダイオード、２は反転アンプを構成
する増幅用ＭＯＳトランジスタ、３は画素の出力を垂直
信号線２８へ出力するためのスイッチＭＯＳトランジス
タ、４はフォトダイオードの電位をリセットするための
リセット用ＭＯＳトランジスタで１〜４で１つの画素５
を形成する。６は反転アンプの負荷ＭＯＳトランジスタ
で垂直線毎に設けられる。７は各画素を駆動するための
パルスφＳＬ１，φＰＳ１を伝達するためのトランスフ
ァゲートであり、８の垂直走査回路で制御される。１〜
８でセンサ部が構成される。９はセンサ部の画素の出力
を転送部へ入力するためのスイッチＭＯＳトランジス
タ、１０はクランプ容量、１１はクランプ電位ＶGRを入
力するスイッチＭＯＳトランジスタ、１２はソースフォ
ロワの増幅用ＭＯＳトランジスタ、１３はソースフォロ
ワの定電流源、１４はクランプ回路の出力をセンサ部の
画素へフィードバックするためのスイッチＭＯＳトラン
ジスタ、１５はメモリ回路の出力をクランプ回路へ入力
するスイッチＭＯＳトランジスタ、１６はクランプ回路
の出力をメモリ画素２１へ出力するスイッチＭＯＳトラ
ンジスタであり、１０〜１３でクランプ回路を構成し、
ノイズ除去のため利用される。又９〜１６で転送部を構
成する。１７はメモリ容量、１８は反転アンプの増幅用
ＭＯＳトランジスタ、１９はメモリ画素出力を垂直信号
線へ読み出すためのスイッチＭＯＳトランジスタ、２０
はセンサ部の画素、又は転送部の出力をメモリ容量へ入
力するための、スイッチＭＯＳトランジスタであり、１
７〜２０でメモリが構成されている。２３はメモリ駆動
パルスφＰＳ２，φＳＬ２を伝達するためのトランスフ
ァゲートであり、垂直走査回路２４で駆動される。２２
は反転アンプの負荷ＭＯＳトランジスタで各列毎に１個
設けられる。１７〜２４でメモリ部が構成される。
【０００３】２５は水平選択ＭＯＳスイッチで水平走査
回路２６で制御され、各メモリセルの出力が、出力アン
プ２７を介して、外部へシリアルに出力される。
回路２６で制御され、各メモリセルの出力が、出力アン
プ２７を介して、外部へシリアルに出力される。
【０００４】ここでセンサ部の画素セルとメモリ部のメ
モリは反転アンプを構成する回路は全く同一のため、従
来は同一のパラメータ（ＭＯＳのＬ，Ｗ，ＣOX等）を用
いて設計されていた。
モリは反転アンプを構成する回路は全く同一のため、従
来は同一のパラメータ（ＭＯＳのＬ，Ｗ，ＣOX等）を用
いて設計されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では回路を動作させない状態でのセンサ部の画素の反
転アンプの増幅率とメモリ部のメモリの反転アンプの増
幅率が同一であったため以下の様な欠点があった。
例では回路を動作させない状態でのセンサ部の画素の反
転アンプの増幅率とメモリ部のメモリの反転アンプの増
幅率が同一であったため以下の様な欠点があった。
【０００６】つまり、回路が実際に動作した場合には、
センサ部の画素から出力される信号の増幅率とメモリ部
のメモリから出力される信号の増幅率が異なってくるた
めノイズを正確に除去できなくなる。
センサ部の画素から出力される信号の増幅率とメモリ部
のメモリから出力される信号の増幅率が異なってくるた
めノイズを正確に除去できなくなる。
【０００７】以下で回路を動作させない状態での増幅率
をＤＣ的増幅率、回路が実際に動作した状態での増幅率
をＡＣ的増幅率という。
をＤＣ的増幅率、回路が実際に動作した状態での増幅率
をＡＣ的増幅率という。
【０００８】又、例えば光電変換装置を一眼レフカメラ
のオートフォーカス（ＡＦ）センサとして用いる場合、
オートゲインコントロール（ＡＧＣ）精度や低輝度撮影
精度が悪化するといった欠点があった。
のオートフォーカス（ＡＦ）センサとして用いる場合、
オートゲインコントロール（ＡＧＣ）精度や低輝度撮影
精度が悪化するといった欠点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の課題
を解決するために、請求項１のように少なくとも光電変
換手段と前記光電変換手段からの信号を反転増幅して出
力する第1の反転増幅手段とを有する画素を複数備えた
センサ部と、少なくとも前記センサ部からの信号を蓄積
する蓄積手段と前記蓄積手段からの信号を反転増幅して
出力する第2の反転増幅手段とを有するメモリを複数備
えたメモリ部とを有し、前記第1の反転増幅手段の増幅
率と前記第2の反転増幅手段の増幅率を異ならせたこと
を特徴とする光電変換装置を提供する。
を解決するために、請求項１のように少なくとも光電変
換手段と前記光電変換手段からの信号を反転増幅して出
力する第1の反転増幅手段とを有する画素を複数備えた
センサ部と、少なくとも前記センサ部からの信号を蓄積
する蓄積手段と前記蓄積手段からの信号を反転増幅して
出力する第2の反転増幅手段とを有するメモリを複数備
えたメモリ部とを有し、前記第1の反転増幅手段の増幅
率と前記第2の反転増幅手段の増幅率を異ならせたこと
を特徴とする光電変換装置を提供する。
【００１０】又、請求項１において、前記第1の反転増
幅手段と前記第2の反転増幅手段はMOSトランジスタによ
って構成されていることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
幅手段と前記第2の反転増幅手段はMOSトランジスタによ
って構成されていることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
【００１１】さらに又、請求項２において、前記第1の
反転増幅手段と前記第2の反転増幅手段は増幅MOSトラン
ジスタと負荷MOSトランジスタとからから構成されてい
ることを特徴とする光電変換装置を提供する。
反転増幅手段と前記第2の反転増幅手段は増幅MOSトラン
ジスタと負荷MOSトランジスタとからから構成されてい
ることを特徴とする光電変換装置を提供する。
【００１２】さらに又、請求項３において、前記第１の
反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのコンダクタン
スと前記第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタ
のコンダクタンスを異ならせたことを特徴とする光電変
換装置を提供する。
反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのコンダクタン
スと前記第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタ
のコンダクタンスを異ならせたことを特徴とする光電変
換装置を提供する。
【００１３】さらに又、請求項４において、前記第１の
反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト長と、
前記第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ
−ト長を異ならせることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト長と、
前記第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ
−ト長を異ならせることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
【００１４】さらに又、請求項４において、前記第１の
反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト幅と、
前記第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ
−ト幅を異ならせることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト幅と、
前記第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ
−ト幅を異ならせることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
【００１５】さらに又、請求項４において、前記第１の
反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト酸化膜
厚と、前記第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジス
タのゲ−ト酸化膜厚を異ならせることを特徴とする光電
変換装置を提供する。
反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト酸化膜
厚と、前記第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジス
タのゲ−ト酸化膜厚を異ならせることを特徴とする光電
変換装置を提供する。
【００１６】さらに又、請求項３において、前記第１の
反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのコンダクタン
スと前記第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタ
のコンダクタンスを異ならせたことを特徴とする光電変
換装置を提供する。
反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのコンダクタン
スと前記第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタ
のコンダクタンスを異ならせたことを特徴とする光電変
換装置を提供する。
【００１７】さらに又、請求項８において、前記第１の
反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト長と、
前記第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ
−ト長を異ならせることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト長と、
前記第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ
−ト長を異ならせることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
【００１８】さらに又、請求項８において、前記第１の
反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト幅と、
前記第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ
−ト幅を異ならせることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト幅と、
前記第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ
−ト幅を異ならせることを特徴とする光電変換装置を提
供する。
【００１９】さらに又、請求項８において、前記第１の
反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト酸化膜
厚と、前記第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジス
タのゲ−ト酸化膜厚を異ならせることを特徴とする光電
変換装置を提供する。
反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト酸化膜
厚と、前記第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジス
タのゲ−ト酸化膜厚を異ならせることを特徴とする光電
変換装置を提供する。
【００２０】さらに又、請求項１乃至請求項１１のいず
れか１項において、さらに前記センサ部及び／又は前記
メモリ部からの信号を増幅して前記センサ部及び／又は
前記メモリ部に転送する転送手段を有することを特徴と
する光電変換装置を提供する。
れか１項において、さらに前記センサ部及び／又は前記
メモリ部からの信号を増幅して前記センサ部及び／又は
前記メモリ部に転送する転送手段を有することを特徴と
する光電変換装置を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】（第１の実施例）図１は本発明の
特徴を最もよく表す図面である。同図は、光を電気信号
に変えて出力するセンサ部、センサ部からの信号を蓄積
するメモリ部そしてセンサ部からの信号をメモリ部に転
送する転送部からなる。同図において、１は光電変換を
行うＰｎフォトダイオード、２は反転アンプを構成する
増幅用ＭＯＳトランジスタ、３は画素の出力を垂直信号
線２８へ出力するためのスイッチＭＯＳトランジスタ、
４はフォトダイオードの電位をリセットするためのリセ
ット用ＭＯＳトランジスタで１〜４で１つの画素５を形
成する。６は反転アンプの負荷ＭＯＳトランジスタで垂
直線毎に設けられる。７は各画素を駆動するためのパル
スφＳＬ１，φＰＳ１を伝達するためのトランスファゲ
ートであり、８の垂直走査回路で制御される。そして１
〜８でセンサ部を構成する。９は画素の出力を転送部へ
入力するためのスイッチＭＯＳトランジスタ、１０はク
ランプ容量、１１はクランプ電位ＶGRを入力するスイッ
チＭＯＳトランジスタ、１２はソースフォロワの増幅用
ＭＯＳトランジスタ、１３はソースフォロワの定電流
源、１４はクランプ回路の出力をセンサセルへフィード
バックするためのスイッチＭＯＳトランジスタ、１５は
メモリ回路の出力をクランプ回路へ入力するスイッチＭ
ＯＳトランジスタ、１６はクランプ回路の出力をメモリ
２１へ出力するスイッチＭＯＳトランジスタであり、１
０〜１３でクランプ回路を構成し、ノイズ除去のため利
用される。そして、９〜１６で転送部を構成する。１７
はメモリ容量、１８は反転アンプの増幅用ＭＯＳトラン
ジスタ、１９はメモリ容量１７からの信号出力を垂直信
号線へ読み出すためのスイッチＭＯＳトランジスタ、２
０は画素、又はクランプ回路からの出力をメモリ容量へ
入力するための、スイッチＭＯＳトランジスタであり、
１７〜２０でメモリ２１が構成されている。２３はメモ
リ駆動パルスφＰＳ２，φＳＬ２を伝達するためのトラ
ンスファゲートであり、垂直走査回路２４で駆動され
る。２２は反転アンプの負荷ＭＯＳトランジスタで各列
毎に１個設けられる。そして１７〜２４でメモリ部を構
成する。２５は水平選択ＭＯＳスイッチで水平走査回路
２６で制御され、各メモリの出力が、出力アンプ２７を
介して、外部へシリアルに出力される。
特徴を最もよく表す図面である。同図は、光を電気信号
に変えて出力するセンサ部、センサ部からの信号を蓄積
するメモリ部そしてセンサ部からの信号をメモリ部に転
送する転送部からなる。同図において、１は光電変換を
行うＰｎフォトダイオード、２は反転アンプを構成する
増幅用ＭＯＳトランジスタ、３は画素の出力を垂直信号
線２８へ出力するためのスイッチＭＯＳトランジスタ、
４はフォトダイオードの電位をリセットするためのリセ
ット用ＭＯＳトランジスタで１〜４で１つの画素５を形
成する。６は反転アンプの負荷ＭＯＳトランジスタで垂
直線毎に設けられる。７は各画素を駆動するためのパル
スφＳＬ１，φＰＳ１を伝達するためのトランスファゲ
ートであり、８の垂直走査回路で制御される。そして１
〜８でセンサ部を構成する。９は画素の出力を転送部へ
入力するためのスイッチＭＯＳトランジスタ、１０はク
ランプ容量、１１はクランプ電位ＶGRを入力するスイッ
チＭＯＳトランジスタ、１２はソースフォロワの増幅用
ＭＯＳトランジスタ、１３はソースフォロワの定電流
源、１４はクランプ回路の出力をセンサセルへフィード
バックするためのスイッチＭＯＳトランジスタ、１５は
メモリ回路の出力をクランプ回路へ入力するスイッチＭ
ＯＳトランジスタ、１６はクランプ回路の出力をメモリ
２１へ出力するスイッチＭＯＳトランジスタであり、１
０〜１３でクランプ回路を構成し、ノイズ除去のため利
用される。そして、９〜１６で転送部を構成する。１７
はメモリ容量、１８は反転アンプの増幅用ＭＯＳトラン
ジスタ、１９はメモリ容量１７からの信号出力を垂直信
号線へ読み出すためのスイッチＭＯＳトランジスタ、２
０は画素、又はクランプ回路からの出力をメモリ容量へ
入力するための、スイッチＭＯＳトランジスタであり、
１７〜２０でメモリ２１が構成されている。２３はメモ
リ駆動パルスφＰＳ２，φＳＬ２を伝達するためのトラ
ンスファゲートであり、垂直走査回路２４で駆動され
る。２２は反転アンプの負荷ＭＯＳトランジスタで各列
毎に１個設けられる。そして１７〜２４でメモリ部を構
成する。２５は水平選択ＭＯＳスイッチで水平走査回路
２６で制御され、各メモリの出力が、出力アンプ２７を
介して、外部へシリアルに出力される。
【００２２】本発明で特徴的なことは、画素のＤＣ的な
反転アンプの増幅率とメモリの反転アンプの増幅率を異
ならせたことである。
反転アンプの増幅率とメモリの反転アンプの増幅率を異
ならせたことである。
【００２３】以下に、本実施例における反転アンプの増
幅率の異ならせ方について具体的に説明する。図１にお
いて垂直出力線とフォトダイオード間の寄生容量を
ＣSS、フォトダイオードの容量をＣPDS、垂直出力線と
メモリ容量間の寄生容量をＣSM、メモリ容量の容量をＣ
PDMとし、センサ部の画素のＡＣ的な反転アンプの増幅
率をＧACS、メモリ部のメモリのそれをＧACM、センサ部
の画素のＤＣ的な反転アンプの増幅率をＧDCS、メモリ
部のメモリのそれをＧDSMとすると ＧACS＝（ＣPDS＋ＣSS）／｛ＣPDS＋（１＋ＧDCS）ＣSS｝・ＧDCS − ＧACM＝（ＣPDM＋ＣSM）／｛ＣPDM＋（１＋ＧDCM）ＣSM｝・ＧDCM − となる。
幅率の異ならせ方について具体的に説明する。図１にお
いて垂直出力線とフォトダイオード間の寄生容量を
ＣSS、フォトダイオードの容量をＣPDS、垂直出力線と
メモリ容量間の寄生容量をＣSM、メモリ容量の容量をＣ
PDMとし、センサ部の画素のＡＣ的な反転アンプの増幅
率をＧACS、メモリ部のメモリのそれをＧACM、センサ部
の画素のＤＣ的な反転アンプの増幅率をＧDCS、メモリ
部のメモリのそれをＧDSMとすると ＧACS＝（ＣPDS＋ＣSS）／｛ＣPDS＋（１＋ＧDCS）ＣSS｝・ＧDCS − ＧACM＝（ＣPDM＋ＣSM）／｛ＣPDM＋（１＋ＧDCM）ＣSM｝・ＧDCM − となる。
【００２４】そのため、ＡＣ的な反転アンプの増幅率Ｇ
ACSとＣACMを一致させるために、 （ＣPDS＋ＣSS）／｛ＣPDS＋（１＋ＧDCS）ＣSS｝・ＧDCS ＝（ＣPDM＋ＣSM）／｛ＣPDM＋（１＋ＧDCM）ＣSM｝・ＧDCM − を満たすようにＤＣ的な反転アンプの増幅率ＧDCS，Ｇ
DCMを決めてやるとよい。本実施例においてはセンサ部
の画素のアンプＭＯＳ２とメモリ部のメモリのアンプＭ
ＯＳ１８のサイズは同一とし負荷ＭＯＳ６と２２のサイ
ズを変更したことを特徴とする。具体的にはアンプＭＯ
Ｓ２と１８はその製造プロセスの最小ルールにすること
が感度的には好ましい。又、１のフォトダイオード容量
と１７のメモリ容量は１７のメモリ容量の方が大きいた
め、寄生容量の影響による増幅率低下は小さい。従っ
て、ＭＯＳ６とＭＯＳ２２のサイズの関係は、ＭＯＳ６
のゲート幅、ゲート長をそれぞれＷ6、Ｌ6、ＭＯＳ２２
のゲート幅、ゲート長をそれぞれＷ22、Ｌ22とすると、 Ｗ6／Ｌ6＜Ｗ22／Ｌ22 とすればよくゲート幅Ｗ6＝Ｗ22とすると、Ｌ6＞Ｌ22と
すればよい。
ACSとＣACMを一致させるために、 （ＣPDS＋ＣSS）／｛ＣPDS＋（１＋ＧDCS）ＣSS｝・ＧDCS ＝（ＣPDM＋ＣSM）／｛ＣPDM＋（１＋ＧDCM）ＣSM｝・ＧDCM − を満たすようにＤＣ的な反転アンプの増幅率ＧDCS，Ｇ
DCMを決めてやるとよい。本実施例においてはセンサ部
の画素のアンプＭＯＳ２とメモリ部のメモリのアンプＭ
ＯＳ１８のサイズは同一とし負荷ＭＯＳ６と２２のサイ
ズを変更したことを特徴とする。具体的にはアンプＭＯ
Ｓ２と１８はその製造プロセスの最小ルールにすること
が感度的には好ましい。又、１のフォトダイオード容量
と１７のメモリ容量は１７のメモリ容量の方が大きいた
め、寄生容量の影響による増幅率低下は小さい。従っ
て、ＭＯＳ６とＭＯＳ２２のサイズの関係は、ＭＯＳ６
のゲート幅、ゲート長をそれぞれＷ6、Ｌ6、ＭＯＳ２２
のゲート幅、ゲート長をそれぞれＷ22、Ｌ22とすると、 Ｗ6／Ｌ6＜Ｗ22／Ｌ22 とすればよくゲート幅Ｗ6＝Ｗ22とすると、Ｌ6＞Ｌ22と
すればよい。
【００２５】又、Ｌ6＝Ｌ22として、Ｗ6＜Ｗ22としても
良い。
良い。
【００２６】本実施例では負荷ＭＯＳのＷ／Ｌを変化さ
れることにより、センサ部の画素とメモリ部のメモリの
ＤＣ的な反転アンプの増幅率を変えることにより、寄生
容量の影響によるＡＣ的な増幅率を理想値にした。それ
によりセンサ部の画素からの出力とメモリ部のメモリか
らの出力のそれぞれのＦＰＮを低減することができた。
れることにより、センサ部の画素とメモリ部のメモリの
ＤＣ的な反転アンプの増幅率を変えることにより、寄生
容量の影響によるＡＣ的な増幅率を理想値にした。それ
によりセンサ部の画素からの出力とメモリ部のメモリか
らの出力のそれぞれのＦＰＮを低減することができた。
【００２７】（第２の実施例）本実施例においても、Ａ
Ｃ的な反転アンプの増幅率ＧACSとＧACMを一致させるた
めに、上記式を満たすようにセンサ部の画素とメモリ
部のメモリのそれぞれの負荷ＭＯＳを同サイズとしてセ
ンサ部の画素とメモリ部のメモリのそれぞれのアンプＭ
ＯＳサイズを変えることによってＤＣ的な反転アンプの
増幅率を異ならせている。つまり、ＭＯＳ２のゲート
幅，ゲート長をそれぞれＷ2，Ｌ2、ＭＯＳ１８のゲート
幅，ゲート長をそれぞれＷ18，Ｌ18とすると Ｗ2／Ｌ2＜Ｗ18／Ｌ18 （Ｗ6／Ｌ6＝Ｗ22／Ｌ22の場
合） とすればよく、Ｗ2＝Ｗ18とするとＬ2＞Ｌ18とすればよ
い。
Ｃ的な反転アンプの増幅率ＧACSとＧACMを一致させるた
めに、上記式を満たすようにセンサ部の画素とメモリ
部のメモリのそれぞれの負荷ＭＯＳを同サイズとしてセ
ンサ部の画素とメモリ部のメモリのそれぞれのアンプＭ
ＯＳサイズを変えることによってＤＣ的な反転アンプの
増幅率を異ならせている。つまり、ＭＯＳ２のゲート
幅，ゲート長をそれぞれＷ2，Ｌ2、ＭＯＳ１８のゲート
幅，ゲート長をそれぞれＷ18，Ｌ18とすると Ｗ2／Ｌ2＜Ｗ18／Ｌ18 （Ｗ6／Ｌ6＝Ｗ22／Ｌ22の場
合） とすればよく、Ｗ2＝Ｗ18とするとＬ2＞Ｌ18とすればよ
い。
【００２８】又、Ｌ2＝Ｌ18としてＷ2＜Ｗ18としても良
い。
い。
【００２９】（第３の実施例）本実施例においても、Ａ
Ｃ的な反転アンプの増幅率ＧACSとＧACMを一致させるた
めに、上記式を満たすようにセンサ部の画素の反転ア
ンプを構成するＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜厚と
メモリ部のメモリの反転アンプを構成するＭＯＳトラン
ジスタのゲート酸化膜厚を変えたことを特徴とする。一
般にＭＯＳトランジスタのｇmは
Ｃ的な反転アンプの増幅率ＧACSとＧACMを一致させるた
めに、上記式を満たすようにセンサ部の画素の反転ア
ンプを構成するＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜厚と
メモリ部のメモリの反転アンプを構成するＭＯＳトラン
ジスタのゲート酸化膜厚を変えたことを特徴とする。一
般にＭＯＳトランジスタのｇmは
【００３０】
【外１】 となるため、 ＴOX 6＞ＴOX 22 （ＴOX6＝ＭＯＳ６のゲート酸化膜
厚、ＴOX22＝ＭＯＳ２２のゲート酸化膜厚） 又は ＴOX 2＞ＴOX 18 （ＴOX2＝ＭＯＳ２のゲート酸化膜
厚、ＴOX18＝ＭＯＳ１８のゲート酸化膜厚） という関係にすれば良い。
厚、ＴOX22＝ＭＯＳ２２のゲート酸化膜厚） 又は ＴOX 2＞ＴOX 18 （ＴOX2＝ＭＯＳ２のゲート酸化膜
厚、ＴOX18＝ＭＯＳ１８のゲート酸化膜厚） という関係にすれば良い。
【００３１】ここで、実施例１〜３においては、センサ
部の増幅用ＭＯＳトランジスタ２と負荷ＭＯＳトランジ
スタ６からなる反転アンプは第１の反転増幅手段に、メ
モリ部の増幅用トランジスタ１８と負荷ＭＯＳトランジ
スタからなる反転アンプは第２の増幅手段に相当してい
る。
部の増幅用ＭＯＳトランジスタ２と負荷ＭＯＳトランジ
スタ６からなる反転アンプは第１の反転増幅手段に、メ
モリ部の増幅用トランジスタ１８と負荷ＭＯＳトランジ
スタからなる反転アンプは第２の増幅手段に相当してい
る。
【００３２】又、実施例１〜３においては、ＭＯＳトラ
ンジスタを用いた回路構成であるが、例えばバイポーラ
トランジスタ等の他のトランジスタを用いてセンサ部、
転送部、メモリ部を持った回路構成としてもよい。又、
増幅用トランジスタ、負荷用トランジスタで反転アンプ
を構成しているが、その他の反転出力が得られる構成と
してもよい。
ンジスタを用いた回路構成であるが、例えばバイポーラ
トランジスタ等の他のトランジスタを用いてセンサ部、
転送部、メモリ部を持った回路構成としてもよい。又、
増幅用トランジスタ、負荷用トランジスタで反転アンプ
を構成しているが、その他の反転出力が得られる構成と
してもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光電変換装
置によれば、ノイズを最小化することができる。
置によれば、ノイズを最小化することができる。
【００３４】また、本光電変換装置をAFシステムに利用
したとすると、ノイズ低減により例えば低輝度限界、低
コンストトラスト限界が大きくなりAFシステムの性能向
上も実現できる。
したとすると、ノイズ低減により例えば低輝度限界、低
コンストトラスト限界が大きくなりAFシステムの性能向
上も実現できる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る回路構成図であ
る。
る。
【図２】従来例を説明する図である。
１ フォトダイオード ２ 反転アンプ用増幅ＭＯＳトランジスタ ３ スイッチＭＯＳトランジスタ ４ リセットＭＯＳトランジスタ ５ センサ画素ユニット ６ 反転アンプ用負荷ＭＯＳトランジスタ ７ トランスファゲート ８ 垂直走査回路 ９ スイッチＭＯＳトランジスタ １０ クランプ容量 １１ スイッチＭＯＳトランジスタ １２ ソースフォロワ用増幅ＭＯＳトランジスタ １３ ソースフォロワ用定電流源 １４ スイッチＭＯＳトランジスタ １５ スイッチＭＯＳトランジスタ １６ スイッチＭＯＳトランジスタ １７ メモリ容量 １８ 反転アンプ用増幅ＭＯＳトランジスタ １９ スイッチＭＯＳトランジスタ ２０ スイッチＭＯＳトランジスタ ２１ メモリ画素ユニット ２２ 反転アンプ用負荷ＭＯＳトランジスタ ２３ トランスファゲート ２４ 垂直走査回路 ２５ 水平選択ＭＯＳトランジスタ ２６ 水平走査回路 ２７ 出力アンプ
Claims (12)
- 【請求項１】 少なくとも光電変換手段と前記光電変換
手段からの信号を反転増幅して出力する第1の反転増幅
手段とを有する画素を複数備えたセンサ部と、 少なくとも前記センサ部からの信号を蓄積する蓄積手段
と前記蓄積手段からの信号を反転増幅して出力する第2
の反転増幅手段とを有するメモリを複数備えたメモリ部
とを有し、 前記第1の反転増幅手段の増幅率と前記第2の反転増幅手
段の増幅率を異ならせたことを特徴とする光電変換装
置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記第1の反転増幅
手段と前記第2の反転増幅手段はMOSトランジスタによっ
て構成されていることを特徴とする。 - 【請求項３】 請求項２において、前記第1の反転増幅
手段と前記第2の反転増幅手段は増幅MOSトランジスタと
負荷MOSトランジスタとからから構成されていることを
特徴とする光電変換装置。 - 【請求項４】 請求項３において、前記第１の反転増幅
手段中の負荷MOSトランジスタのコンダクタンスと前記
第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのコンダ
クタンスを異ならせたことを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項５】 請求項４において、前記第１の反転増幅
手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト長と、前記第２
の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト長を
異ならせることを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項６】 請求項４において、前記第１の反転増幅
手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト幅と、前記第２
の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト幅を
異ならせることを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項７】 請求項４において、前記第１の反転増幅
手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−ト酸化膜厚と、前
記第２の反転増幅手段中の負荷MOSトランジスタのゲ−
ト酸化膜厚を異ならせることを特徴とする光電変換装
置。 - 【請求項８】 請求項３において、前記第１の反転増幅
手段中の増幅MOSトランジスタのコンダクタンスと前記
第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのコンダ
クタンスを異ならせたことを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項９】 請求項８において、前記第１の反転増幅
手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト長と、前記第２
の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト長を
異ならせることを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項１０】 請求項８において、前記第１の反転増
幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト幅と、前記第
２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト幅
を異ならせることを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項１１】 請求項８において、前記第１の反転増
幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ−ト酸化膜厚と、
前記第２の反転増幅手段中の増幅MOSトランジスタのゲ
−ト酸化膜厚を異ならせることを特徴とする光電変換装
置。 - 【請求項１２】 請求項１乃至請求項１１のいずれか１
項において、さらに前記センサ部及び／又は前記メモリ
部からの信号を増幅して前記センサ部及び／又は前記メ
モリ部に転送する転送手段を有することを特徴とする光
電変換装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10245216A JP2000078473A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 光電変換装置 |
| US09/384,973 US6989863B1 (en) | 1998-08-31 | 1999-08-30 | Photoelectric converting apparatus having amplifiers with different gains for its sensor ad storage units |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10245216A JP2000078473A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000078473A true JP2000078473A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17130370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10245216A Pending JP2000078473A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 光電変換装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6989863B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000078473A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010200276A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| JP2010250564A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Seiko Epson Corp | センシング装置および電子機器 |
| JP2011139427A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-07-14 | Canon Inc | 光電変換装置、焦点検出装置及び撮像システム |
| JP2014222928A (ja) * | 2009-12-03 | 2014-11-27 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、焦点検出装置及び撮像システム |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE602004021985D1 (de) * | 2003-03-25 | 2009-08-27 | Panasonic Corp | Bildaufnahmevorrichtung, die Detailverlust schattiger Bereiche vermeidet |
| JP4367963B2 (ja) * | 2007-10-24 | 2009-11-18 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、及び撮像装置の駆動方法 |
| JP5770951B2 (ja) * | 2013-04-18 | 2015-08-26 | オリンパス株式会社 | 撮像素子、撮像装置および内視鏡システム |
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|---|---|---|---|---|
| US5737016A (en) * | 1985-11-15 | 1998-04-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pickup apparatus for reducing noise |
| JPH084127B2 (ja) * | 1986-09-30 | 1996-01-17 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| US5142286A (en) * | 1990-10-01 | 1992-08-25 | General Electric Company | Read-out photodiodes using sigma-delta oversampled analog-to-digital converters |
| GB9022743D0 (en) * | 1990-10-19 | 1991-04-03 | Marconi Gec Ltd | Noise reduction of video signal |
| JP2913876B2 (ja) * | 1991-03-08 | 1999-06-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH05235665A (ja) * | 1991-09-04 | 1993-09-10 | Hitachi Ltd | 増幅回路 |
| JP3385760B2 (ja) * | 1994-02-21 | 2003-03-10 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
| EP0757475B1 (en) * | 1995-08-02 | 2004-01-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing device with common output line |
| JP3432051B2 (ja) | 1995-08-02 | 2003-07-28 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| JP3031606B2 (ja) | 1995-08-02 | 2000-04-10 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置と画像撮像装置 |
| JP3408045B2 (ja) | 1996-01-19 | 2003-05-19 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| JP3495866B2 (ja) * | 1996-12-24 | 2004-02-09 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| US5929434A (en) * | 1997-08-13 | 1999-07-27 | Rockwell Science Center, Llc | Ultra-low noise high bandwidth interface circuit for single-photon readout of photodetectors |
| US6410899B1 (en) * | 1998-06-17 | 2002-06-25 | Foveon, Inc. | Active pixel sensor with bootstrap amplification and reduced leakage during readout |
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| JP2000174576A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | Fujitsu Ltd | 可変利得増幅器 |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP10245216A patent/JP2000078473A/ja active Pending
-
1999
- 1999-08-30 US US09/384,973 patent/US6989863B1/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2010200276A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| JP2010250564A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Seiko Epson Corp | センシング装置および電子機器 |
| JP2011139427A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-07-14 | Canon Inc | 光電変換装置、焦点検出装置及び撮像システム |
| US8860860B2 (en) | 2009-12-03 | 2014-10-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric-conversion device, focus detection apparatus, and image-pickup system for performing an operation to monitor an amount of light |
| JP2014222928A (ja) * | 2009-12-03 | 2014-11-27 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、焦点検出装置及び撮像システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6989863B1 (en) | 2006-01-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040224 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040629 |