JP2001250933A - Solid-state image sensor - Google Patents

Solid-state image sensor

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JP2001250933A
JP2001250933A JP2000063332A JP2000063332A JP2001250933A JP 2001250933 A JP2001250933 A JP 2001250933A JP 2000063332 A JP2000063332 A JP 2000063332A JP 2000063332 A JP2000063332 A JP 2000063332A JP 2001250933 A JP2001250933 A JP 2001250933A
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JP
Japan
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electrode
transistor
mos transistor
solid
photoelectric conversion
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Application number
JP2000063332A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Kakumoto
兼一 角本
Yoshio Hagiwara
義雄 萩原
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image sensor which outputs a logarithmicconverted signal according to an incident light quantity and has an image sensible brightness range narrowed according to the brightness distribution of an object. SOLUTION: The drain and the gate of a MOS transistor T1 are connected to the anode of a photo diode PD with a d-c voltage VPD applied to its cathode, and the drain and the gate of a MOS transistor T3 are connected to the source of the MOS transistor T1. Thus, connected MOS transistors T1, T3 are operated in their respective sub-threshold ranges to narrow the dynamic range of pixels.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置に関す
るものであり、特に複数の画素を備えた固体撮像装置に
関する。
The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device having a plurality of pixels.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、フォトダイオードなどの光電
変換素子を有した固体撮像装置は、その感光素子に入射
された光の輝度に対して、図40(a)のように線形的
に変換した信号を出力する。この線形変換を行う固体撮
像装置(以下、「リニアセンサ」と呼ぶ。)を用いて、
図40(b)のような輝度分布の被写体を撮像したと
き、このリニアセンサの撮像可能領域となるおよそ2桁
(略40[dB])の輝度範囲(ダイナミックレンジ)
以外の範囲の輝度情報は出力されない。尚、輝度範囲
は、被写体の輝度分布においてその最小値をLmin[c
d/m2]、その最大値をLmax[cd/m2]としたと
き、Lmax/Lminのことをいう。又、撮像可能領域とな
る輝度範囲に対応する固体撮像装置の出力の範囲のこと
を「ダイナミックレンジ」と呼ぶ。
2. Description of the Related Art Conventionally, a solid-state imaging device having a photoelectric conversion element such as a photodiode converts the luminance of light incident on the photosensitive element linearly as shown in FIG. Output a signal. Using a solid-state imaging device that performs this linear conversion (hereinafter, referred to as a “linear sensor”),
When an object having a luminance distribution as shown in FIG. 40B is imaged, a luminance range (dynamic range) of approximately two digits (approximately 40 [dB]) serving as an imageable area of this linear sensor.
The luminance information in the range other than the range is not output. The minimum value of the luminance range in the luminance distribution of the subject is Lmin [c
d / m 2 ], and when its maximum value is Lmax [cd / m 2 ], it means Lmax / Lmin. The range of the output of the solid-state imaging device corresponding to the luminance range that is the imageable area is referred to as “dynamic range”.

【0003】よって、このようなリニアセンサからの信
号をディスプレイなどで画像として再生したとき、撮像
可能領域外の低輝度領域では黒ツブレが、高輝度領域で
は白トビが発生する。このような黒ツブレを抑えるため
に、図40(b)に示す撮像可能領域を左へ移動させた
り、白トビを抑えるために撮像可能領域を右へ移動させ
たりすることも可能であるが、カメラの絞りやシャッタ
ースピード、又は入光する積分時間を変えることを必要
とするので、使い勝手が悪くなる。
Therefore, when a signal from such a linear sensor is reproduced as an image on a display or the like, black spots occur in a low luminance area outside the imageable area, and white highlights occur in a high luminance area. It is possible to move the imageable area shown in FIG. 40 (b) to the left to suppress such black spots, or to move the imageable area to the right to suppress the white highlight. Since it is necessary to change the aperture and shutter speed of the camera, or the integration time for entering the light, the usability is deteriorated.

【0004】それに対して、本出願人は、入射した光量
に応じた光電流を発生しうる感光手段と、光電流を入力
するMOSトランジスタと、このMOSトランジスタを
サブスレッショルド電流が流れうる状態にバイアスする
バイアス手段とを備え、光電流を対数変換するようにし
た固体撮像装置(以下、「LOGセンサ」と呼ぶ。)を
提案した(特開平3−192764号公報参照)。この
ようなLOGセンサは、図41(a)のように、輝度に
対してその出力レベルが自然対数的に比例するために、
そのダイナミックレンジが5〜6桁(100〜120
[dB])と広くなる。よって、輝度分布が移動して
も、ほとんどの場合、図41(b)のように、その被写
体の輝度分布が撮像可能領域内に収まる。
On the other hand, the present applicant has proposed a photosensitive means capable of generating a photocurrent corresponding to the amount of incident light, a MOS transistor for inputting the photocurrent, and biasing the MOS transistor so that a subthreshold current can flow. A solid-state image pickup device (hereinafter, referred to as a “LOG sensor”) that includes a bias means for performing a logarithmic conversion of a photocurrent has been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-192664). Since the output level of such a LOG sensor is proportional to the natural logarithm of the luminance as shown in FIG.
The dynamic range is 5-6 digits (100-120
[DB]). Therefore, even if the luminance distribution moves, in most cases, the luminance distribution of the subject falls within the imageable area as shown in FIG.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に被写体の輝度範囲は、2〜3桁(40〜60[d
B])程度のものが多いため、ダイナミックレンジが5
〜6桁(100〜120[dB])となるLOGセンサ
の場合、被写体の輝度分布に対してその撮像可能領域が
広くなるので、撮像可能領域内の低輝度領域又は高輝度
領域において、輝度データの無い領域ができてしまう。
即ち、図41(a)のように、ダイナミックレンジがD
RaとなるLOGセンサにおいて、前記輝度分布に対応
する出力のレンジ幅がDRbと狭くなる。
However, in general, the brightness range of a subject is two to three digits (40 to 60 [d
B]), the dynamic range is 5
In the case of a LOG sensor having up to six digits (100 to 120 [dB]), the imageable area is wider than the luminance distribution of the subject. There will be a region without any gaps.
That is, as shown in FIG.
In the LOG sensor of Ra, the range of the output corresponding to the luminance distribution is narrowed to DRb.

【0006】従って、このLOGセンサの出力信号を用
いて、ディスプレイなどの出力装置で画像を再生するた
めに図42のように例えば8ビットのデジタル信号にレ
ベル変換するとき、出力装置のダイナミックレンジDR
cをLOGセンサのダイナミックレンジDRaに対応さ
せ、LOGセンサの最大出力値が出力装置の最大出力レ
ベル(レベル255)に、またLOGセンサの最小出力
値が出力装置の最小出力レベル(レベル0)になるよう
に変換すると、8ビットのデジタル信号のうちの一部範
囲であるレンジ幅DRd内のレベルの信号しか出力装置
に入力されない。よって、このような信号を用いて前記
輝度分布の被写体の画像を再生したとき、輝度が最小と
なる黒色が濃い灰色に、輝度が最大となる白色が薄い灰
色に再生され、全体的にコントラスト不足の画像が再生
される。
Therefore, when the level of the output signal of the LOG sensor is converted into, for example, an 8-bit digital signal as shown in FIG. 42 to reproduce an image on an output device such as a display, the dynamic range DR of the output device is used.
Let c correspond to the dynamic range DRa of the LOG sensor, the maximum output value of the LOG sensor corresponds to the maximum output level of the output device (level 255), and the minimum output value of the LOG sensor corresponds to the minimum output level of the output device (level 0). When the conversion is performed, only the signal of the level within the range width DRd which is a partial range of the 8-bit digital signal is input to the output device. Therefore, when the image of the subject having the luminance distribution is reproduced by using such a signal, black having the minimum luminance is reproduced as dark gray, and white having the maximum luminance is reproduced as light gray, and the contrast is insufficient as a whole. Is reproduced.

【0007】このような問題を鑑みて、本発明は、入射
光量に対して対数変換した信号を出力する固体撮像装置
において、その撮像可能な輝度範囲を被写体の輝度分布
に応じた輝度範囲に狭めた固体撮像装置を提供すること
を目的とする。又、本発明の他の目的は、撮像可能な輝
度範囲を変化することができる固体撮像装置を提供する
ことである。
In view of such a problem, the present invention provides a solid-state imaging device that outputs a signal obtained by logarithmically converting the amount of incident light to reduce the imageable luminance range to a luminance range corresponding to the luminance distribution of a subject. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device. Another object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of changing a luminance range in which imaging can be performed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の固体撮像装置は、入射した光量
に応じた電気信号を発生する光電変換素子を有する光電
変換手段と、該光電変換手段の出力信号を出力信号線へ
導出する導出路とを備え、前記光電変換手段が前記電気
信号を自然対数的に変換する固体撮像装置において、該
固体撮像装置の撮像可能な輝度領域における最高輝度を
Maとし、該固体撮像装置の撮像可能な輝度領域におけ
る最低輝度をMiとしたとき、20×log(Ma/Mi)
が60[dB]以下で撮像可能であることを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device, comprising: a photoelectric conversion unit having a photoelectric conversion element for generating an electric signal corresponding to an amount of incident light; A deriving path for deriving an output signal of the photoelectric conversion unit to an output signal line, wherein the photoelectric conversion unit converts the electrical signal into a natural logarithm in a solid-state imaging device. Where Ma is the highest luminance in the image, and Mi is the lowest luminance in the luminance region where the solid-state imaging device can image the image, 20 × log (Ma / Mi)
Can be imaged at 60 [dB] or less.

【0009】更に、請求項2に記載するように、20×
log(Ma/Mi)が40[dB]以上60[dB]以下
で撮像可能とする。このように、撮像可能な輝度範囲を
決定することによって、撮像される被写体の輝度分布の
ほとんどがこの輝度範囲に適応するため、このような固
体撮像装置で対数変換された出力信号に基づいて画像を
再生したとき、階調性の豊かな画像として再生すること
ができる。
Further, as described in claim 2, 20 ×
It is assumed that an image can be captured when log (Ma / Mi) is 40 [dB] or more and 60 [dB] or less. As described above, since the luminance range in which the image can be captured is determined, most of the luminance distribution of the object to be imaged adapts to the luminance range. Therefore, an image is formed based on the output signal logarithmically converted by such a solid-state imaging device. Can be reproduced as an image with rich gradation.

【0010】請求項3に記載の固体撮像装置は、入射し
た光量に応じた電気信号を発生する光電変換素子を有す
る光電変換手段と、該光電変換手段の出力信号を出力信
号線へ導出する導出路とを備えるとともに前記電気信号
を自然対数的に変換する画素を、マトリクス状に配して
なる固体撮像装置において、該固体撮像装置の撮像可能
な輝度領域における最高輝度をMaとし、該固体撮像装
置の撮像可能な輝度領域における最低輝度をMiとした
とき、20×Log(Ma/Mi)が60[dB]以下
で撮像可能であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device, comprising: a photoelectric conversion unit having a photoelectric conversion element for generating an electric signal according to the amount of incident light; and a derivation for leading an output signal of the photoelectric conversion unit to an output signal line. A solid-state imaging device in which pixels that include a path and that convert the electrical signal into a natural logarithm are arranged in a matrix. Assuming that the minimum luminance in the luminance region where the apparatus can image is Mi, imaging is possible at 20 × Log (Ma / Mi) of 60 [dB] or less.

【0011】更に、請求項4に記載するように、20×
log(Ma/Mi)が40[dB]以上60[dB]以下
で撮像可能とする。このように、撮像可能な輝度範囲を
決定することによって、撮像される被写体の輝度分布の
ほとんどがこの輝度範囲に適応するため、このような固
体撮像装置で対数変換された出力信号に基づいて画像を
再生したとき、階調性の豊かな画像として再生すること
ができる。
Furthermore, as described in claim 4, 20 ×
It is assumed that an image can be captured when log (Ma / Mi) is 40 [dB] or more and 60 [dB] or less. As described above, since the luminance range in which the image can be captured is determined, most of the luminance distribution of the object to be imaged adapts to this luminance range. Can be reproduced as an image with rich gradation.

【0012】前記各画素に、前記光電変換手段の出力信
号を増幅する増幅用トランジスタを設け、該増幅用トラ
ンジスタの出力信号を前記導出路を介して前記出力信号
線へ出力するようしても良い。このようにすると、各画
素からの信号が大きく安定した状態で読み出される。
[0012] An amplifying transistor for amplifying an output signal of the photoelectric conversion means may be provided in each of the pixels, and an output signal of the amplifying transistor may be output to the output signal line via the output path. . In this way, signals from each pixel are read out in a large and stable state.

【0013】前記出力信号線に接続されたその総数が全
画素数より少ない負荷抵抗又は定電流源を有するような
固体撮像装置であっても良い。この負荷抵抗又は定電流
源を設けることによって、各画素から出力される電流信
号を電圧信号として読み出すことができる。このような
固体撮像装置において、前記負荷抵抗又は定電流源は、
前記出力信号線に接続された第1電極と、直流電圧に接
続された第2電極と、直流電圧に接続された制御電極と
を有する抵抗用トランジスタであっても良い。
The solid-state imaging device may have a load resistance or a constant current source whose total number connected to the output signal lines is smaller than the total number of pixels. By providing the load resistance or the constant current source, a current signal output from each pixel can be read as a voltage signal. In such a solid-state imaging device, the load resistance or the constant current source is:
It may be a resistance transistor having a first electrode connected to the output signal line, a second electrode connected to a DC voltage, and a control electrode connected to the DC voltage.

【0014】更に、請求項3又は請求項4に記載の固体
撮像装置において、前記導出路に、全画素の中から所定
のものを順次選択し、選択された画素から増幅された信
号を出力信号線に導出するスイッチを設けることによっ
て、各画素から前記出力信号線に出力される信号を順次
読み出してシリアルデータとして出力することができ
る。
Further, in the solid-state imaging device according to claim 3 or 4, a predetermined one is sequentially selected from all the pixels in the lead-out path, and a signal amplified from the selected pixel is output as an output signal. By providing a switch that leads to a line, a signal output from each pixel to the output signal line can be sequentially read and output as serial data.

【0015】請求項5に記載の固体撮像装置は、請求項
1〜請求項4のいずれかに記載の固体撮像装置におい
て、前記光電変換手段において、サブスレッショルド領
域で動作する複数のトランジスタが前記光電変換素子と
直列に接続されていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to fourth aspects, a plurality of transistors operating in a sub-threshold region are provided in the photoelectric conversion means. It is characterized in that it is connected in series with the conversion element.

【0016】このような固体撮像装置において、サブス
レッショルド領域で動作するn個のトランジスタと光電
変換素子とを直列に接続したとき、サブスレッショルド
領域で動作する1個のトランジスタと光電変換素子とを
直列に接続した場合と比べて、20×log(Ma/Mi)
を1/n倍にすることができる。よって、サブスレッシ
ョルド領域で動作する1個のトランジスタと光電変換素
子とを直列に接続したときのダイナミックレンジが12
0[dB]となるとき、上記のようにサブスレッショル
ド領域で動作するトランジスタをn個とすることによっ
て、そのダイナミックレンジを120/n[dB]にす
ることができる。
In such a solid-state imaging device, when n transistors operating in the sub-threshold region and the photoelectric conversion element are connected in series, one transistor operating in the sub-threshold region and the photoelectric conversion element are connected in series. 20 × log (Ma / Mi) compared to when connected to
Can be reduced to 1 / n times. Therefore, the dynamic range when one transistor operating in the subthreshold region and the photoelectric conversion element are connected in series is 12
When it becomes 0 [dB], the dynamic range can be made 120 / n [dB] by using n transistors operating in the sub-threshold region as described above.

【0017】請求項6に記載の固体撮像装置は、請求項
5に記載の固体撮像装置において、前記光電変換手段
が、第1電極に直流電圧が印加された光電変換素子と、
第1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極及び
制御電極が光電変換素子の第2電極に接続され、光電変
換素子からの出力電流が流れ込む第1のトランジスタ
と、第1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極
に直流電圧が印加されるとともに制御電極が前記第1の
トランジスタの制御電極に接続され、第2電極から電気
信号を出力する第2のトランジスタと、第1電極と制御
電極とが接続された第3のトランジスタとを有し、前記
第1のトランジスタ及び前記第3のトランジスタが直列
に接続され、前記第1のトランジスタ及び前記第3のト
ランジスタが、それぞれ、サブスレッショルド領域で動
作することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the fifth aspect, the photoelectric conversion means includes: a photoelectric conversion element having a first electrode to which a DC voltage is applied;
A first transistor including a first electrode, a second electrode, and a control electrode, wherein the first electrode and the control electrode are connected to a second electrode of the photoelectric conversion element, and an output current from the photoelectric conversion element flows into the first transistor; A second transistor that includes a first electrode, a second electrode, and a control electrode, a DC voltage is applied to the first electrode, the control electrode is connected to a control electrode of the first transistor, and an electric signal is output from the second electrode. And a third transistor to which a first electrode and a control electrode are connected. The first transistor and the third transistor are connected in series, and the first transistor and the third transistor are connected. Operate in the sub-threshold region, respectively.

【0018】このような固体撮像装置において、請求項
7に記載するように、定電流源と、一端が前記第1のト
ランジスタの第1電極に接続されるとともに他端が前記
定電流源に接続されたスイッチとを設け、前記スイッチ
をONにすることで、前記第1のトランジスタの第1電
極を前記定電流源に接続して、定電流を前記第1のトラ
ンジスタに流すことによって、前記第2のトランジスタ
の制御電極にかかる電圧を初期化して、その応答性をよ
くしても構わない。
In such a solid-state imaging device, a constant current source and one end are connected to the first electrode of the first transistor and the other end is connected to the constant current source. A first switch connected to the constant current source, and a constant current flowing through the first transistor. The voltage applied to the control electrode of the second transistor may be initialized to improve its response.

【0019】又、前記第1のトランジスタの制御電極に
かける電圧を変化させることによって、前記第2のトラ
ンジスタの制御電極にかかる電圧を初期化して、その応
答性をよくしても構わない。
Further, by changing the voltage applied to the control electrode of the first transistor, the voltage applied to the control electrode of the second transistor may be initialized to improve the response.

【0020】請求項8に記載の固体撮像装置は、請求項
5に記載の固体撮像装置において、前記光電変換手段
が、第2電極に直流電圧が印加された光電変換素子と、
第1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極と制
御電極が接続されるとともに、第2電極が前記光電変換
素子の第1電極に接続された第1のトランジスタと、第
1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極に直流
電圧が印加されるとともに制御電極が前記第1のトラン
ジスタの第2電極に接続され、第2電極から電気信号を
出力する第2のトランジスタと、第1電極と制御電極そ
れぞれに直流電圧が印加された第3のトランジスタとを
有し、前記第1のトランジスタ及び前記第3のトランジ
スタが直列に接続され、前記第1のトランジスタ及び前
記第3のトランジスタが、それぞれ、サブスレッショル
ド領域で動作することを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the fifth aspect, the photoelectric conversion unit includes: a photoelectric conversion element having a second electrode to which a DC voltage is applied;
A first transistor having a first electrode, a second electrode, and a control electrode, wherein the first electrode is connected to the control electrode, and the second electrode is connected to the first electrode of the photoelectric conversion element; A second electrode that includes an electrode, a second electrode, and a control electrode; a DC voltage is applied to the first electrode; the control electrode is connected to a second electrode of the first transistor; and an electric signal is output from the second electrode. , And a third transistor to which a DC voltage is applied to each of the first electrode and the control electrode, wherein the first transistor and the third transistor are connected in series, and the first transistor and the third transistor are connected in series. Each of the third transistors operates in a sub-threshold region.

【0021】請求項9に記載するように、定電流源と、
一端が前記第1のトランジスタの第2電極に接続される
とともに他端が前記定電流源に接続されたスイッチとを
設け、前記スイッチをONにすることで、前記第1のト
ランジスタの第2電極を前記定電流源に接続して、定電
流を前記第1のトランジスタに流すことによって、前記
第2のトランジスタの制御電極にかかる電圧を初期化し
て、その応答性をよくしても構わない。
As described in claim 9, a constant current source;
A switch having one end connected to the second electrode of the first transistor and the other end connected to the constant current source, and turning the switch on to provide a second electrode of the first transistor. May be connected to the constant current source to supply a constant current to the first transistor, thereby initializing the voltage applied to the control electrode of the second transistor to improve the responsiveness.

【0022】前記第1のトランジスタの第2電極にかけ
る電圧を変化させることによって、前記第2のトランジ
スタの制御電極にかかる電圧を初期化して、その応答性
をよくしても構わない。
By changing the voltage applied to the second electrode of the first transistor, the voltage applied to the control electrode of the second transistor may be initialized to improve the response.

【0023】請求項6〜請求項9に記載の固体撮像装置
において、前記光電変換手段に、前記第2のトランジス
タの第2電極より出力される電気信号を積分して、前記
出力信号線に出力する積分回路を設けても構わない。こ
のような構成にすることによって、光電変換手段から出
力される信号が、一旦積分回路で積分された信号となる
ので、光源の変動成分や高周波のノイズがキャパシタで
吸収されて除去される。
The solid-state imaging device according to any one of claims 6 to 9, wherein the photoelectric conversion means integrates an electric signal output from a second electrode of the second transistor and outputs the integrated signal to the output signal line. An integrating circuit may be provided. With such a configuration, the signal output from the photoelectric conversion unit becomes a signal once integrated by the integration circuit, so that the fluctuation component of the light source and high-frequency noise are absorbed and removed by the capacitor.

【0024】又、請求項10に記載するように、前記光
電変換手段に、前記複数のトランジスタより、前記第1
のトランジスタと直列に接続するトランジスタを選択す
る選択手段を設けて、前記第1のトランジスタに直列に
接続するトランジスタの数を変化させることによって、
前記輝度範囲を変化させることができるようにしても構
わない。
According to a tenth aspect of the present invention, the photoelectric conversion means is provided with the first transistor by the plurality of transistors.
By providing selection means for selecting a transistor connected in series with the first transistor, and changing the number of transistors connected in series with the first transistor,
The brightness range may be changed.

【0025】更に、請求項11に記載するように、前記
光電変換手段に、前記第1のトランジスタと前記光電変
換素子との間にスイッチを設け、リセット動作を行うと
きは前記スイッチをOFFにすることによって、前記光
電変換素子からの光電流が遮断されるような構成にして
も構わない。
Further, as set forth in claim 11, a switch is provided in the photoelectric conversion means between the first transistor and the photoelectric conversion element, and the switch is turned off when performing a reset operation. Thus, a configuration in which the photocurrent from the photoelectric conversion element is cut off may be adopted.

【0026】請求項12に記載の固体撮像装置は、複数
の画素を有する固体撮像装置において、各画素が、光電
変換素子と、該光電変換素子の一方の電極に第1電極と
ゲート電極とが接続された第1MOSトランジスタと、
該第1MOSトランジスタの第1電極とゲート電極とに
ゲート電極が接続された第2MOSトランジスタと、前
記第1MOSトランジスタの第2電極に第1電極とゲー
ト電極とが接続された第3MOSトランジスタと、を有
し、前記第1及び第3MOSトランジスタをを閾値以下
のサブスレッショルド領域で動作させることを特徴とす
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device having a plurality of pixels, each pixel includes a photoelectric conversion element, and a first electrode and a gate electrode formed on one of the electrodes of the photoelectric conversion element. A connected first MOS transistor;
A second MOS transistor having a gate electrode connected to a first electrode and a gate electrode of the first MOS transistor; and a third MOS transistor having a first electrode and a gate electrode connected to a second electrode of the first MOS transistor. And operating the first and third MOS transistors in a sub-threshold region below a threshold.

【0027】請求項13に記載の固体撮像装置は、複数
の画素を有する固体撮像装置において、各画素が、光電
変換素子と、該光電変換素子の一方の電極に第2電極が
接続された第1MOSトランジスタと、該第1MOSト
ランジスタの第2電極にゲート電極が接続された第2M
OSトランジスタと、前記第1MOSトランジスタの第
1電極とゲート電極とに第2電極が接続された第3MO
Sトランジスタと、を有し、前記第1及び第3MOSト
ランジスタをを閾値以下のサブスレッショルド領域で動
作させることを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device having a plurality of pixels, each of the pixels includes a photoelectric conversion element and a second electrode connected to one electrode of the photoelectric conversion element. 1 MOS transistor and a second MOS transistor having a gate electrode connected to a second electrode of the first MOS transistor.
An OS transistor; and a third transistor having a second electrode connected to a first electrode and a gate electrode of the first MOS transistor.
And an S transistor, wherein the first and third MOS transistors are operated in a sub-threshold region below a threshold.

【0028】請求項14に記載の固体撮像装置は、請求
項12又は請求項13に記載の固体撮像装置において、
前記第3MOSトランジスタの第1電極に第1電極が接
続されるとともに、前記第3MOSトランジスタの第2
電極に第2電極が接続された第4MOSトランジスタを
有し、前記第4MOSトランジスタをONにしたとき、
各画素の輝度範囲が広くなり、又、前記第4MOSトラ
ンジスタをOFFにしたとき、各画素の輝度範囲が狭く
なることを特徴とする。
[0028] The solid-state imaging device according to claim 14 is the solid-state imaging device according to claim 12 or 13,
A first electrode is connected to a first electrode of the third MOS transistor, and a second electrode of the third MOS transistor is connected to a first electrode.
A fourth MOS transistor having a second electrode connected to the electrode, and when the fourth MOS transistor is turned on,
The luminance range of each pixel is widened, and when the fourth MOS transistor is turned off, the luminance range of each pixel is narrowed.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】<画素構成の第1例>以下、本発
明の固体撮像装置の各実施形態を図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施形態である二次元のMOS型
固体撮像装置の一部の構成を概略的に示している。同図
において、G11〜Gmnは行列配置(マトリクス配置)
された画素を示している。2は垂直走査回路であり、行
(ライン)4−1、4−2、・・・、4−nを順次走査
していく。3は水平走査回路であり、画素から出力信号
線6−1、6−2、・・・、6−mに導出された光電変
換信号を画素ごとに水平方向に順次読み出す。5は電源
ラインである。各画素に対し、上記ライン4−1、4−
2・・・、4−nや出力信号線6−1、6−2・・・、
6−m、電源ライン5だけでなく、他のライン(例え
ば、クロックラインやバイアス供給ライン等)も接続さ
れるが、図1ではこれらについて省略し、図2に示す第
1の実施形態において示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment of Pixel Configuration Each embodiment of the solid-state imaging device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a partial configuration of a two-dimensional MOS solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. In the figure, G11 to Gmn are arranged in a matrix (matrix arrangement).
FIG. Reference numeral 2 denotes a vertical scanning circuit, which sequentially scans rows (lines) 4-1, 4-2,..., 4-n. Reference numeral 3 denotes a horizontal scanning circuit, which sequentially reads out the photoelectric conversion signals derived from the pixels to the output signal lines 6-1, 6-2,..., 6-m for each pixel in the horizontal direction. 5 is a power supply line. For each pixel, the lines 4-1 and 4-
, 4-n and output signal lines 6-1, 6-2,.
6-m, not only the power supply line 5 but also other lines (for example, a clock line and a bias supply line) are connected, but these are omitted in FIG. 1 and shown in the first embodiment shown in FIG. ing.

【0030】出力信号線6−1、6−2、・・・、6−
mごとにNチャネルのMOSトランジスタQ2が図示の
如く1つずつ設けられている。MOSトランジスタQ2
のドレインは出力信号線6−1に接続され、ソースは最
終的な信号線9に接続され、ゲートは水平走査回路3に
接続されている。尚、後述するように各画素内にはスイ
ッチ用のNチャネルの第5MOSトランジスタT5も設
けられている。ここで、MOSトランジスタT5は行の
選択を行うものであり、トランジスタQ2は列の選択を
行うものである。
The output signal lines 6-1, 6-2,.
As shown, one N-channel MOS transistor Q2 is provided for each m. MOS transistor Q2
Is connected to the output signal line 6-1, the source is connected to the final signal line 9, and the gate is connected to the horizontal scanning circuit 3. As described later, an N-channel fifth MOS transistor T5 for switching is provided in each pixel. Here, the MOS transistor T5 is for selecting a row, and the transistor Q2 is for selecting a column.

【0031】<第1の実施形態>図1に示した画素構成
の第1例の各画素に適用される第1の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図2は、本実施形態に使
用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示す回路
図である。
<First Embodiment> A first embodiment applied to each pixel of the first example of the pixel configuration shown in FIG. 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment.

【0032】図2において、pnフォトダイオードPD
が感光部(光電変換部)を形成している。そのフォトダ
イオードPDのアノードは第1MOSトランジスタT1
のドレインとゲート、及び第2MOSトランジスタT2
のゲートに接続されている。MOSトランジスタT1の
ソースは、第3MOSトランジスタT3のドレインとゲ
ートに接続されている。MOSトランジスタT2のソー
スは行選択用の第5MOSトランジスタのT5のドレイ
ンに接続されている。MOSトランジスタT5のソース
は出力信号線6(この出力信号線6は図1の6−1、6
−2、・・・、6−mに対応する)へ接続されている。
尚、MOSトランジスタT1,T2,T3,T5は、N
チャネルのMOSトランジスタでバックゲートが接地さ
れている。
In FIG. 2, a pn photodiode PD
Form a photosensitive portion (photoelectric conversion portion). The anode of the photodiode PD is connected to a first MOS transistor T1.
Drain and gate of the second MOS transistor T2
Connected to the gate. The source of the MOS transistor T1 is connected to the drain and the gate of the third MOS transistor T3. The source of the MOS transistor T2 is connected to the drain of the fifth MOS transistor T5 for row selection. The source of the MOS transistor T5 is an output signal line 6 (this output signal line 6 is connected to 6-1 and 6 in FIG. 1).
,..., 6-m).
The MOS transistors T1, T2, T3 and T5 are N
The back gate is grounded by the MOS transistor of the channel.

【0033】又、フォトダイオードPDのカソードには
直流電圧VPDが印加されるようになっている。一方、M
OSトランジスタT3のソースには直流電圧VPSが印加
され、MOSトランジスタT2のソースには他端に直流
電圧VPSが印加されるキャパシタCの一端が接続され
る。MOSトランジスタT2のドレインには信号φDが
入力される。又、MOSトランジスタT5のゲートには
信号φVが入力される。
The DC voltage VPD is applied to the cathode of the photodiode PD. On the other hand, M
The DC voltage VPS is applied to the source of the OS transistor T3, and one end of the capacitor C to which the DC voltage VPS is applied is connected to the other end of the MOS transistor T2. Signal φD is input to the drain of MOS transistor T2. The signal φV is input to the gate of the MOS transistor T5.

【0034】今、図3のように、カソードに直流電圧V
PDが印加されたフォトダイオードPDと、このフォトダ
イオードPDのアノードにドレイン及びゲートが接続さ
れるとともにそのソースに直流電圧VPSが印加されたM
OSトランジスタTxとで構成された回路において、M
OSトランジスタTxがサブスレッショルド領域で動作
を行うとき、次式が成り立つことが知られている。尚、
MOSトランジスタT2,T5及びキャパシタCについ
ては、図2の画素と同様の構成である。 Vg=VPS+Vt+(nkT/q)・ln(Ip/Id) …(1) 尚、Vg:MOSトランジスタTxのゲート電圧、Vt:
MOSトランジスタTxの閾値電圧、n:ゲート絶縁膜
容量と空乏層容量で決まる定数、k:ボルツマン定数、
q:電子電荷量、Ip:フォトダイオードPDより流れ
る光電流、Id:MOSトランジスタTxのドレイン電
流、である。
Now, as shown in FIG. 3, the DC voltage V
A photodiode PD to which PD has been applied, and an M diode having a drain and a gate connected to the anode of the photodiode PD and a DC voltage VPS applied to the source thereof.
In the circuit composed of the OS transistor Tx and M
It is known that when the OS transistor Tx operates in the sub-threshold region, the following equation is satisfied. still,
The MOS transistors T2 and T5 and the capacitor C have the same configuration as the pixel in FIG. Vg = VPS + Vt + (nkT / q) · ln (Ip / Id) (1) where Vg: gate voltage of MOS transistor Tx, Vt:
Threshold voltage of MOS transistor Tx, n: constant determined by gate insulating film capacitance and depletion layer capacitance, k: Boltzmann constant,
q: electron charge, Ip: photocurrent flowing from the photodiode PD, Id: drain current of the MOS transistor Tx.

【0035】そこで、図2のような構成の固体撮像装置
において、MOSトランジスタT1,T3のソース電圧
をそれぞれVPS1、VPS2とすると、MOSトランジスタ
T1,T3のゲート電圧Vg1,Vg2は、それぞれ、下の
(2)式、(3)式で表される。 Vg1=VPS1+Vt+(nkT/q)・ln(Ip/Id) …(2) Vg2=VPS2+Vt+(nkT/q)・ln(Ip/Id) …(3)
Therefore, in the solid-state imaging device having the configuration shown in FIG. 2, when the source voltages of the MOS transistors T1 and T3 are VPS1 and VPS2, respectively, the gate voltages Vg1 and Vg2 of the MOS transistors T1 and T3 are respectively Expressions (2) and (3) are given. Vg1 = VPS1 + Vt + (nkT / q) · ln (Ip / Id) (2) Vg2 = VPS2 + Vt + (nkT / q) · ln (Ip / Id) (3)

【0036】図2において、MOSトランジスタT3の
ソース電圧がVPSであるとともに、MOSトランジスタ
T1のソース電圧が、MOSトランジスタT3のゲート
電圧Vg2に等しいため、MOSトランジスタT1,T3
のゲート電圧Vg1,Vg2は、それぞれ、下の(4)式、
(5)式で表される。 Vg1=Vg2+Vt+(nkT/q)・ln(Ip/Id) …(4) Vg2=VPS+Vt+(nkT/q)・ln(Ip/Id) …(5)
In FIG. 2, since the source voltage of the MOS transistor T3 is VPS and the source voltage of the MOS transistor T1 is equal to the gate voltage Vg2 of the MOS transistor T3, the MOS transistors T1, T3
Of the gate voltages Vg1 and Vg2 are given by the following equations (4),
It is expressed by equation (5). Vg1 = Vg2 + Vt + (nkT / q) · ln (Ip / Id) (4) Vg2 = VPS + Vt + (nkT / q) · ln (Ip / Id) (5)

【0037】よって、この(4)式、(5)式より、M
OSトランジスタT1のゲート電圧Vg1が、下の(6)
式のように表される。 Vg1=VPS+2Vt+2(nkT/q)・ln(Ip/Id) …(6)
Therefore, from the equations (4) and (5), M
The gate voltage Vg1 of the OS transistor T1 becomes lower (6)
It is expressed like a formula. Vg1 = VPS + 2Vt + 2 (nkT / q) .ln (Ip / Id) (6)

【0038】このように、MOSトランジスタT1のゲ
ート電圧Vg1と光電流Ipの対数変換値ln(Ip)との関係
が、図3のような構成の画素のMOSトランジスタTx
のゲート電圧Vgと光電流Ipの対数変換値ln(Ip)との
関係と同様に、比例関係となる。そこで、(1)式と
(6)式を比較したとき、Vg1とln(Ip)の傾きが、V
gとln(Ip)の傾きの2倍になっていることがわかる。
又、MOSトランジスタT1とMOSトランジスタTx
とが同じ特性のMOSトランジスタであるとき、MOS
トランジスタT1,Txそれぞれのゲート電圧Vg1,V
gの変化する領域が同じである。
As described above, the relationship between the gate voltage Vg1 of the MOS transistor T1 and the logarithm conversion value ln (Ip) of the photocurrent Ip is determined by the MOS transistor Tx of the pixel having the configuration shown in FIG.
Is similar to the relationship between the gate voltage Vg and the logarithmic conversion value ln (Ip) of the photocurrent Ip. Therefore, when the expressions (1) and (6) are compared, the slope of Vg1 and ln (Ip) becomes
It can be seen that the slope is twice the slope between g and ln (Ip).
Also, the MOS transistor T1 and the MOS transistor Tx
Are MOS transistors having the same characteristics,
The gate voltages Vg1, Vg of the transistors T1, Tx, respectively
The area where g changes is the same.

【0039】そこで、今、MOSトランジスタT1,T
xそれぞれのゲート電圧Vg1,Vgの変化する領域が、
Vmin〜Vmaxであるとする。このとき、図3の画素にお
いて、MOSトランジスタTxのゲート電圧VgがVmin
であるときのフォトダイオードPDより流れる光電流I
pmin、及び、MOSトランジスタTxのゲート電圧Vg
がVminであるときのフォトダイオードPDより流れる
光電流Ipmaxが、それぞれ、下の(7)式、(8)式で
表される。 Ipmin=Id・exp{q・(Vmin−VPS−Vt)/(nkT)} …(7) Ipmax=Id・exp{q・(Vmax−VPS−Vt)/(nkT)} …(8)
Therefore, the MOS transistors T1, T
x The region where each gate voltage Vg1, Vg changes is
Let Vmin to Vmax. At this time, in the pixel of FIG. 3, the gate voltage Vg of the MOS transistor Tx is Vmin
The photocurrent I flowing from the photodiode PD when
pmin and the gate voltage Vg of the MOS transistor Tx
Is Vmin, the photocurrent Ipmax flowing from the photodiode PD is expressed by the following equations (7) and (8), respectively. Ipmin = Id · exp {q · (Vmin−VPS−Vt) / (nkT)} (7) Ipmax = Id · exp {q · (Vmax−VPS−Vt) / (nkT)} (8)

【0040】又、図2の画素において、MOSトランジ
スタT1のゲート電圧Vg1がVminであるときのフォト
ダイオードPDより流れる光電流Ipmin、及び、MOS
トランジスタT1のゲート電圧Vg1がVminであるとき
のフォトダイオードPDより流れる光電流Ipmaxが、そ
れぞれ、下の(9)式、(10)式で表される。 Ipmin=Id・exp{q・(Vmin−VPS−2Vt)/(2nkT)} …(9) Ipmax=Id・exp{q・(Vmax−VPS−2Vt)/(2nkT)} …(10)
In the pixel shown in FIG. 2, the photocurrent Ipmin flowing from the photodiode PD when the gate voltage Vg1 of the MOS transistor T1 is Vmin, and the MOS
The photocurrent Ipmax flowing from the photodiode PD when the gate voltage Vg1 of the transistor T1 is Vmin is expressed by the following equations (9) and (10), respectively. Ipmin = Id · exp {q · (Vmin−VPS−2Vt) / (2nkT)} (9) Ipmax = Id · exp {q · (Vmax−VPS−2Vt) / (2nkT)} (10)

【0041】よって、図3の画素におけるMOSトラン
ジスタTxのゲート電圧Vgの変化領域に相当するフォ
トダイオードPDへの入射光の輝度範囲D1はdB単位
で、20×log(Ipmax/Ipmin)で表されるから、下の
(11)式のようになる。又、図2の画素におけるMO
SトランジスタT1のゲート電圧Vg1の変化領域に相当
するフォトダイオードPDへの入射光の輝度範囲D2は
dB単位で、20×log(Ipmax/Ipmin)で表されるか
ら、下の(12)式のようになる。但し、eは自然対数
の底である。又、この輝度範囲D1,D2は、それぞれ、
図3の画素及び図2の画素のダイナミックレンジに相当
する。 D1=20q・(Vmax−Vmin)/(nkT)・loge … (11) D2=20q・(Vmax−Vmin)/(2nkT)・loge … (12)
Accordingly, the luminance range D1 of the light incident on the photodiode PD corresponding to the change region of the gate voltage Vg of the MOS transistor Tx in the pixel of FIG. 3 is expressed in dB by 20 × log (Ipmax / Ipmin). Therefore, the following equation (11) is obtained. Also, the MO in the pixel of FIG.
Since the luminance range D2 of the light incident on the photodiode PD corresponding to the change region of the gate voltage Vg1 of the S transistor T1 is expressed in dB by 20 × log (Ipmax / Ipmin), the following equation (12) is used. Become like Here, e is the base of the natural logarithm. The luminance ranges D1 and D2 are respectively
This corresponds to the dynamic range of the pixel in FIG. 3 and the pixel in FIG. D1 = 20q · (Vmax−Vmin) / (nkT) · log (11) D2 = 20q · (Vmax−Vmin) / (2nkT) · log (12)

【0042】上の(11)、(12)式を比較したと
き、輝度範囲D2が輝度範囲D1の1/2倍になることが
わかる。即ち、図2の画素のようにフォトダイオードP
Dに直列に接続されたサブスレッショルド領域で動作す
るMOSトランジスタ2つにしたとき、図3の画素のよ
うにフォトダイオードPDに直列に接続されたサブスレ
ッショルド領域で動作するMOSトランジスタが1つで
あるときと比べ、そのダイナミックレンジが1/2倍に
なる。よって、図3の画素のダイナミックレンジが12
0[dB]であるのに対して、図2の画素のダイナミッ
クレンジが60[dB]となり、ダイナミックレンジを
比較的大きく保ちつつコントラストのある画像を撮像す
るのに有利になる。
When the above equations (11) and (12) are compared, it is found that the luminance range D2 is 1 / of the luminance range D1. That is, as shown in the pixel of FIG.
When two MOS transistors operating in the sub-threshold region connected in series to D are provided, one MOS transistor operates in the sub-threshold region connected in series to the photodiode PD as in the pixel of FIG. The dynamic range is halved as compared with the case where it is. Therefore, the dynamic range of the pixel in FIG.
In contrast to 0 [dB], the dynamic range of the pixel in FIG. 2 is 60 [dB], which is advantageous for capturing an image with contrast while keeping the dynamic range relatively large.

【0043】この図2のような画素において、フォトダ
イオードPDに光が入射すると光電流が発生し、MOS
トランジスタのサブスレッショルド特性により、前記光
電流を自然対数的に変換した値の電圧がMOSトランジ
スタT1,T2のゲートに発生する。この電圧により、
MOSトランジスタT2に電流が流れ、キャパシタCに
は前記光電流の積分値を自然対数的に変換した値と同等
の電荷が蓄積される。つまり、キャパシタCとMOSト
ランジスタT2のソースとの接続ノードaに、前記光電
流の積分値を自然対数的に変換した値に比例した電圧が
生じることになる。ただし、このとき、MOSトランジ
スタT5はOFF状態にしておく。
In the pixel as shown in FIG. 2, when light enters the photodiode PD, a photocurrent is generated, and the MOS
Due to the subthreshold characteristic of the transistor, a voltage having a value obtained by natural logarithmically converting the photocurrent is generated at the gates of the MOS transistors T1 and T2. With this voltage,
A current flows through the MOS transistor T2, and a charge equivalent to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent is accumulated in the capacitor C. That is, a voltage proportional to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent is generated at the connection node a between the capacitor C and the source of the MOS transistor T2. However, at this time, the MOS transistor T5 is kept OFF.

【0044】そして、MOSトランジスタT5のゲート
にパルス信号φVを与えて、MOSトランジスタT5を
ONにすると、キャパシタCに蓄積された電荷が、出力
電流として出力信号線6に導出される。この出力信号線
6に導出される電流は前記光電流の積分値を自然対数的
に変換した値となる。このようにして入射光量の対数値
に比例した信号(出力電流)を読み出すことができる。
又、信号読み出し後、トランジスタT5をOFFする。
この後、トランジスタT5をOFFとするとともに信号
φDをローレベルにしてトランジスタT3を通して信号
φDの信号線路へキャパシタCに蓄積された電荷を放電
することによって、キャパシタC及び接続ノードaの電
位が初期化される。このような動作を所定の時間間隔で
繰り返すことにより、刻々と変化する被写体像を連続的
に撮像することができる。
When the pulse signal φV is applied to the gate of the MOS transistor T5 to turn on the MOS transistor T5, the electric charge accumulated in the capacitor C is led out to the output signal line 6 as an output current. The current led out to the output signal line 6 is a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent. In this manner, a signal (output current) proportional to the logarithmic value of the incident light amount can be read.
After reading the signal, the transistor T5 is turned off.
Thereafter, the transistor T5 is turned off, the signal φD is set to low level, and the electric charge accumulated in the capacitor C is discharged to the signal line of the signal φD through the transistor T3, whereby the potentials of the capacitor C and the connection node a are initialized. Is done. By repeating such an operation at predetermined time intervals, it is possible to continuously capture a subject image that changes every moment.

【0045】<画素構成の第2例>図4は本発明の他の
実施形態である二次元のMOS型固体撮像装置の一部の
構成を概略的に示している。同図において、G11〜Gm
nは行列配置(マトリクス配置)された画素を示してい
る。2は垂直走査回路であり、行(ライン)4−1、4
−2、・・・、4−nを順次走査していく。3は水平走
査回路であり、画素から出力信号線6−1、6−2、・
・・、6−mに導出された光電変換信号を画素ごとに水
平方向に順次読み出す。5は電源ラインである。各画素
に対し、上記ライン4−1、4−2・・・、4−nや出
力信号線6−1、6−2・・・、6−m、電源ライン5
だけでなく、他のライン(例えば、クロックラインやバ
イアス供給ライン等)も接続されるが、図4ではこれら
について省略し、図6以降の各実施形態において示して
いる。
<Second Example of Pixel Configuration> FIG. 4 schematically shows a partial configuration of a two-dimensional MOS solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention. In the figure, G11 to Gm
n indicates pixels arranged in a matrix (matrix arrangement). Reference numeral 2 denotes a vertical scanning circuit, and rows (lines) 4-1 and 4
.., 4-n are sequentially scanned. Reference numeral 3 denotes a horizontal scanning circuit which outputs output signal lines 6-1 to 6-2,.
.. The photoelectric conversion signals derived in 6-m are sequentially read in the horizontal direction for each pixel. 5 is a power supply line. .., 4-n, output signal lines 6-1, 6-2,.
Not only that, but other lines (for example, a clock line and a bias supply line) are also connected, but these are omitted in FIG. 4 and are shown in each embodiment after FIG.

【0046】出力信号線6−1、6−2、・・・、6−
mごとにNチャネルのMOSトランジスタQ1、Q2が
図示の如く1組ずつ設けられている。MOSトランジス
タQ1のゲートは直流電圧線7に接続され、ドレインは
出力信号線6−1に接続され、ソースは直流電圧VPS’
のライン8に接続されている。一方、MOSトランジス
タQ2のドレインは出力信号線6−1に接続され、ソー
スは最終的な信号線9に接続され、ゲートは水平走査回
路3に接続されている。
The output signal lines 6-1, 6-2,..., 6
As shown in the figure, a set of N-channel MOS transistors Q1 and Q2 is provided for each m. MOS transistor Q1 has a gate connected to DC voltage line 7, a drain connected to output signal line 6-1, and a source connected to DC voltage VPS '.
Is connected to the line 8. On the other hand, the drain of the MOS transistor Q2 is connected to the output signal line 6-1, the source is connected to the final signal line 9, and the gate is connected to the horizontal scanning circuit 3.

【0047】画素G11〜Gmnには、後述するように、
それらの画素で発生した光電荷に基づく信号を出力する
NチャネルのMOSトランジスタTaが設けられてい
る。MOSトランジスタTaと上記MOSトランジスタ
Q1との接続関係は図5(a)のようになる。このMO
SトランジスタTaは、第2、第3、第9、及び第10
の実施形態では、第4MOSトランジスタT4に、第4
〜第8及び第11〜第14の実施形態では、第2MOS
トランジスタT2に相当する。ここで、MOSトランジ
スタQ1のソースに接続される直流電圧VPS’と、MO
SトランジスタTaのドレインに接続される直流電圧V
PD’との関係はVPD’>VPS’であり、直流電圧VPS’
は例えばグランド電圧(接地)である。この回路構成は
上段のMOSトランジスタTaのゲートに信号が入力さ
れ、下段のMOSトランジスタQ1のゲートには直流電
圧DCが常時印加される。このため下段のMOSトラン
ジスタQ1は抵抗又は定電流源と等価であり、図5
(a)の回路はソースフォロワ型の増幅回路となってい
る。この場合、MOSトランジスタTaから増幅出力さ
れるのは電流であると考えてよい。
As described later, the pixels G11 to Gmn have
An N-channel MOS transistor Ta for outputting a signal based on photocharges generated in those pixels is provided. FIG. 5A shows a connection relationship between the MOS transistor Ta and the MOS transistor Q1. This MO
The S transistor Ta includes second, third, ninth, and tenth
In the embodiment, the fourth MOS transistor T4 includes the fourth MOS transistor T4.
In the eighth to eleventh and fourteenth embodiments, the second MOS
It corresponds to the transistor T2. Here, DC voltage VPS 'connected to the source of MOS transistor Q1 and MO
DC voltage V connected to the drain of S transistor Ta
The relationship with PD 'is VPD'> VPS ', and the DC voltage VPS'
Is, for example, a ground voltage (ground). In this circuit configuration, a signal is input to the gate of the upper MOS transistor Ta, and a DC voltage DC is constantly applied to the gate of the lower MOS transistor Q1. Therefore, the lower-stage MOS transistor Q1 is equivalent to a resistor or a constant current source.
The circuit (a) is a source follower-type amplifier circuit. In this case, what is amplified and output from the MOS transistor Ta may be a current.

【0048】MOSトランジスタQ2は水平走査回路3
によって制御され、スイッチ素子として動作する。尚、
後述するように図6以降の各実施形態の画素内にはスイ
ッチ用のNチャネルの第5MOSトランジスタT5も設
けられている。この第5MOSトランジスタT5も含め
て表わすと、図5(a)の回路は正確には図5(b)の
ようになる。即ち、MOSトランジスタT5がMOSト
ランジスタQ1とMOSトランジスタTaとの間に挿入
されている。ここで、MOSトランジスタT5は行の選
択を行うものであり、トランジスタQ2は列の選択を行
うものである。尚、図4および図5に示す構成は以下に
説明する第2の実施形態〜第14の実施形態に共通の構
成である。
The MOS transistor Q2 is connected to the horizontal scanning circuit 3
And is operated as a switch element. still,
As described later, an N-channel fifth MOS transistor T5 for switching is also provided in the pixel of each of the embodiments after FIG. If the fifth MOS transistor T5 is also included, the circuit of FIG. 5A is exactly as shown in FIG. 5B. That is, the MOS transistor T5 is inserted between the MOS transistor Q1 and the MOS transistor Ta. Here, the MOS transistor T5 is for selecting a row, and the transistor Q2 is for selecting a column. The configuration shown in FIGS. 4 and 5 is a configuration common to the second to fourteenth embodiments described below.

【0049】図5のように構成することにより信号のゲ
インを大きく出力することができる。従って、画素が感
光素子から発生する光電流を自然対数的に変換している
ため、そのままでは出力信号が小さいが、本増幅回路に
より充分大きな信号に増幅されるので、後続の信号処理
回路(図示せず)での処理が容易になる。また、増幅回
路の負荷抵抗部分を構成するトランジスタQ1を画素内
に設けずに、列方向に配置された複数の画素が接続され
る出力信号線6−1、6−2、・・・、6−mごとに設
けることにより、負荷抵抗又は定電流源の数を低減で
き、半導体チップ上で増幅回路が占める面積を少なくで
きる。
With the configuration as shown in FIG. 5, a large signal gain can be output. Therefore, since the pixel converts the photocurrent generated from the photosensitive element into a natural logarithm, the output signal is small as it is, but is amplified to a sufficiently large signal by the present amplifier circuit. (Not shown)). Further, the output signal lines 6-1, 6-2,..., 6 to which a plurality of pixels arranged in the column direction are connected without providing the transistor Q1 constituting the load resistance part of the amplifier circuit in the pixel. By providing every −m, the number of load resistances or constant current sources can be reduced, and the area occupied by the amplifier circuit on the semiconductor chip can be reduced.

【0050】<第2の実施形態>図4に示した画素構成
の第2例の各画素に適用される第2の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図6は、本実施形態に使
用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示す回路
図である。尚、図2に示す画素と同様の目的で使用され
る素子及び信号線などは、同一の符号を付して、その詳
細な説明は省略する。
<Second Embodiment> A second embodiment applied to each pixel of the second example of the pixel configuration shown in FIG. 4 will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0051】図6に示すように、本実施形態では、図2
に示す画素に、接続ノードaにゲートが接続され接続ノ
ードaにかかる電圧に応じた電流増幅を行う第4MOS
トランジスタT4と、このMOSトランジスタT4のソ
ースにドレインが接続された行選択用の第5MOSトラ
ンジスタT5と、接続ノードaにドレインが接続されキ
ャパシタC及び接続ノードaの電位の初期化を行う第6
MOSトランジスタT6とが付加された構成となる。M
OSトランジスタT5のソースは出力信号線6(この出
力信号線6は図4の6−1、6−2、・・・、6−mに
対応する)へ接続されている。尚、MOSトランジスタ
T4〜T6も、MOSトランジスタT1〜T3と同様
に、NチャネルのMOSトランジスタでバックゲートが
接地されている。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, FIG.
A fourth MOS transistor having a gate connected to the connection node a and performing current amplification according to the voltage applied to the connection node a
A transistor T4, a fifth MOS transistor T5 for row selection having a drain connected to the source of the MOS transistor T4, and a sixth MOS transistor T5 having a drain connected to the connection node a for initializing the potentials of the capacitor C and the connection node a.
MOS transistor T6 is added. M
The source of the OS transistor T5 is connected to an output signal line 6 (the output signal line 6 corresponds to 6-1 to 6-m in FIG. 4). Note that, similarly to the MOS transistors T1 to T3, the MOS transistors T4 to T6 are N-channel MOS transistors and have a back gate grounded.

【0052】又、MOSトランジスタT2,T4のドレ
インには直流電圧VPDが印加され、MOSトランジスタ
T5のゲートには信号φVが入力される。又、MOSト
ランジスタT6のソースには直流電圧VRBが印加される
とともに、そのゲートには信号φVRSが入力される。
尚、本実施形態において、MOSトランジスタT1,T
3が第1の実施形態(図2)と同様、サブスレッショル
ド領域で動作を行うため、このサブスレッショルド領域
で動作するMOSトランジスタが1つのときと比べて、
そのダイナミックレンジを狭めることができる。又、M
OSトランジスタT1〜T3,T5及びキャパシタCに
ついては、第1の実施形態と同様の動作を行う。以下、
このような構成の画素の動作について、説明する。
The DC voltage VPD is applied to the drains of the MOS transistors T2 and T4, and the signal φV is input to the gate of the MOS transistor T5. The DC voltage V RB is applied to the source of the MOS transistor T6, and the signal φVRS is input to its gate.
In this embodiment, the MOS transistors T1, T
3 operates in the sub-threshold region as in the first embodiment (FIG. 2), so that compared with the case where one MOS transistor operates in this sub-threshold region,
The dynamic range can be narrowed. Also, M
The OS transistors T1 to T3, T5 and the capacitor C perform the same operation as in the first embodiment. Less than,
The operation of the pixel having such a configuration will be described.

【0053】フォトダイオードPDに光が入射すると光
電流が発生し、MOSトランジスタT1,T3のサブス
レッショルド特性により、前記光電流を自然対数的に変
換した値の電圧がMOSトランジスタT1,T2のゲー
トに発生する。この電圧により、MOSトランジスタT
2に電流が流れ、キャパシタCには前記光電流の積分値
を自然対数的に変換した値と同等の電荷が蓄積される。
つまり、キャパシタCとMOSトランジスタT2のソー
スとの接続ノードaに、前記光電流の積分値を自然対数
的に変換した値に比例した電圧が生じることになる。た
だし、このとき、MOSトランジスタT5,T6はOF
F状態である。
When light enters the photodiode PD, a photocurrent is generated. Due to the subthreshold characteristics of the MOS transistors T1 and T3, a voltage having a value obtained by natural logarithmic conversion of the photocurrent is applied to the gates of the MOS transistors T1 and T2. appear. With this voltage, the MOS transistor T
2, a charge equivalent to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent is accumulated in the capacitor C.
That is, a voltage proportional to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent is generated at the connection node a between the capacitor C and the source of the MOS transistor T2. However, at this time, the MOS transistors T5 and T6 are turned off.
It is in the F state.

【0054】そして、MOSトランジスタT5のゲート
にパルス信号φVを与えて、MOSトランジスタT5を
ONにすると、MOSトランジスタT4のゲートにかか
る電圧に比例した電流がMOSトランジスタT4,T5
を通って出力信号線6に導出される。今、MOSトラン
ジスタT4のゲートにかかる電圧は、接続ノードaにか
かる電圧であるので、出力信号線6に導出される電流は
前記光電流の積分値を自然対数的に変換した値となる。
When a pulse signal φV is applied to the gate of the MOS transistor T5 to turn on the MOS transistor T5, a current proportional to the voltage applied to the gate of the MOS transistor T4 is generated.
Through the output signal line 6. Since the voltage applied to the gate of the MOS transistor T4 is a voltage applied to the connection node a, the current led out to the output signal line 6 is a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent.

【0055】このようにして入射光量の対数値に比例し
た信号(出力電流)を読み出すことができる。信号読み
出し後はMOSトランジスタT5をOFFにするととも
に、MOSトランジスタT6のゲートにハイレベルの信
号φVRSを与えることでMOSトランジスタT6をON
として、キャパシタC及び接続ノードaの電位を初期化
させることができる。
In this manner, a signal (output current) proportional to the logarithmic value of the amount of incident light can be read. After reading the signal, the MOS transistor T5 is turned off, and the MOS transistor T6 is turned on by applying a high-level signal φVRS to the gate of the MOS transistor T6.
As a result, the potentials of the capacitor C and the connection node a can be initialized.

【0056】<第3の実施形態>第3の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図7は、本実施形態に使
用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示す回路
図である。尚、図6に示す画素と同様の目的で使用され
る素子及び信号線などは、同一の符号を付して、その詳
細な説明は省略する。
<Third Embodiment> A third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0057】図7に示すように、本実施形態では、MO
SトランジスタT2のドレインに信号φDを与えること
によってキャパシタC及び接続ノードaの電位を初期化
するようにし、それによってMOSトランジスタT6を
削除した構成となっている。その他の構成は第2の実施
形態(図6)と同一である。尚、信号φDのハイレベル
期間では、キャパシタCで積分が行なわれ、ローレベル
期間では、キャパシタCの電荷がMOSトランジスタT
2を通して放電され、キャパシタCの電圧及びMOSト
ランジスタT4のゲートは略クロックφDのローレベル
電圧になる(リセット)。本実施形態では、MOSトラ
ンジスタT6を省略できる分、構成がシンプルになる。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the MO
By applying the signal φD to the drain of the S transistor T2, the potentials of the capacitor C and the connection node a are initialized, thereby eliminating the MOS transistor T6. Other configurations are the same as those of the second embodiment (FIG. 6). Note that during the high level period of the signal φD, integration is performed by the capacitor C.
2, the voltage of the capacitor C and the gate of the MOS transistor T4 become substantially the low level voltage of the clock φD (reset). In the present embodiment, the configuration is simplified because the MOS transistor T6 can be omitted.

【0058】この実施形態において、信号φDをハイレ
ベル(例えば、直流電圧VPDと略等しい電圧)にして、
光電流の積分値を自然対数的に変換した値と同等の電荷
をキャパシタCに蓄積する。そして、所定のタイミング
でMOSトランジスタT5をONにして、MOSトラン
ジスタT4のゲートにかかる電圧に比例した電流をMO
SトランジスタT4,T5を通して出力信号線6に導出
する。その後、MOSトランジスタT5をOFFすると
ともに信号φDをローレベル(直流電圧VPSよりも低い
電圧)にすると、キャパシタCの電荷がMOSトランジ
スタT2を通して信号φDの信号線路へ放電され、それ
によって、キャパシタC及び接続ノードaの電圧が初期
化される。
In this embodiment, the signal φD is set to a high level (for example, a voltage substantially equal to the DC voltage VPD),
A charge equivalent to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent is stored in the capacitor C. Then, the MOS transistor T5 is turned on at a predetermined timing, and the current proportional to the voltage applied to the gate of the MOS transistor T4 is set to MO.
It is led to the output signal line 6 through the S transistors T4 and T5. Thereafter, when the MOS transistor T5 is turned off and the signal φD is set to a low level (a voltage lower than the DC voltage VPS), the electric charge of the capacitor C is discharged to the signal line of the signal φD through the MOS transistor T2. The voltage of the connection node a is initialized.

【0059】<第4の実施形態>第4の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図8は、本実施形態に使
用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示す回路
図である。尚、図7に示す画素と同様の目的で使用され
る素子及び信号線などは、同一の符号を付して、その詳
細な説明は省略する。
<Fourth Embodiment> A fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0060】図8に示すように、本実施形態では、MO
SトランジスタT2のドレインに直流電圧VPDが印加さ
れるとともに、キャパシタC及びMOSトランジスタT
4を削除した構成となっている。その他の構成は第3の
実施形態(図7)と同一である。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the MO
DC voltage VPD is applied to the drain of S transistor T2, and capacitor C and MOS transistor T
4 is deleted. Other configurations are the same as those of the third embodiment (FIG. 7).

【0061】このような構成の回路において、MOSト
ランジスタT2のゲート電圧をフォトダイオードPDで
発生する光電流に対して自然対数的に変化させることに
よって、前記光電流に対して自然対数的に比例した値の
ドレイン電流がMOSトランジスタT2を流れる。そし
て、MOSトランジスタT5のゲートに信号φVを与え
てONとすると、前記光電流に対して自然対数的に比例
した値のドレイン電流が、MOSトランジスタT5を通
して出力信号線6に導出される。このとき、MOSトラ
ンジスタT2及びMOSトランジスタQ1(図4)の導
通時抵抗とそれらを流れる電流によって決まるMOSト
ランジスタQ1のドレイン電圧が、信号として出力信号
線6に現れる。このようにして信号が読み出された後、
MOSトランジスタT5がOFFになる。
In the circuit having such a configuration, by changing the gate voltage of the MOS transistor T2 in a natural logarithmic manner with respect to the photocurrent generated in the photodiode PD, the gate voltage is proportional to the natural logarithm with respect to the photocurrent. The drain current having the value flows through the MOS transistor T2. When the signal φV is applied to the gate of the MOS transistor T5 to turn it on, a drain current having a value proportional to the logarithm of the photocurrent is led out to the output signal line 6 through the MOS transistor T5. At this time, the drain voltage of the MOS transistor Q1, which is determined by the on-state resistance of the MOS transistor T2 and the MOS transistor Q1 (FIG. 4) and the current flowing through them, appears on the output signal line 6 as a signal. After the signal is read in this way,
The MOS transistor T5 turns off.

【0062】尚、本実施形態では上記第3の実施形態の
ように、光信号をキャパシタCで一旦積分するというこ
とを行わないので、積分時間が不要となり、又、キャパ
シタCのリセットも不要であるので、その分信号処理の
高速化が図れる。又、本実施形態では、第3の実施形態
に比し、キャパシタC及びMOSトランジスタT4を省
略できる分、構成が更にシンプルになり画素サイズを小
さくすることができる。
In this embodiment, the integration of the optical signal with the capacitor C is not performed as in the third embodiment, so that the integration time is not required, and the reset of the capacitor C is not required. As a result, the signal processing can be speeded up accordingly. Further, in the present embodiment, as compared with the third embodiment, since the capacitor C and the MOS transistor T4 can be omitted, the configuration is further simplified and the pixel size can be reduced.

【0063】<第5の実施形態>第5の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図9は、本実施形態に使
用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示す回路
図である。尚、図8に示す画素と同様の目的で使用され
る素子及び信号線などは、同一の符号を付して、その詳
細な説明は省略する。
<Fifth Embodiment> A fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0064】図9に示すように、第4の実施形態(図
8)の画素に、フォトダイオードPDとMOSトランジ
スタT1との間に接続された第7MOSトランジスタT
7と、その一端がMOSトランジスタT1のゲート及び
ドレインに接続されたキャパシタC1とを加えた回路構
成となっている。即ち、MOSトランジスタT7のドレ
インがフォトダイオードPDのアノードに接続され、そ
のソースがMOSトランジスタT1のゲート及びドレイ
ンに接続される。又、MOSトランジスタT7のゲート
に信号φSが入力され、キャパシタC1の他端に信号φ
VRSが入力される。尚、MOSトランジスタT7も、M
OSトランジスタT1〜T3,T5と同様に、Nチャネ
ルのMOSトランジスタでバックゲートが接地されてい
る。
As shown in FIG. 9, a seventh MOS transistor T connected between a photodiode PD and a MOS transistor T1 is connected to a pixel of the fourth embodiment (FIG. 8).
7 and a capacitor C1 having one end connected to the gate and drain of the MOS transistor T1. That is, the drain of the MOS transistor T7 is connected to the anode of the photodiode PD, and the source is connected to the gate and the drain of the MOS transistor T1. The signal φS is input to the gate of the MOS transistor T7, and the signal φS is input to the other end of the capacitor C1.
VRS is input. Note that the MOS transistor T7 also
Similar to the OS transistors T1 to T3 and T5, an N-channel MOS transistor has a back gate grounded.

【0065】このような回路構成の画素において、キャ
パシタC1に与える信号φVRSをローレベルとするとも
に、MOSトランジスタT7をONにすることによっ
て、MOSトランジスタT1,T3をサブスレッショル
ド領域で動作させる。よって、第4の実施形態と同様、
フォトダイオードPDから流れる光電流を対数変換した
電圧が接続ノードaに現れる。そして、MOSトランジ
スタT5をONにすることによって、対数変換された出
力信号をMOSトランジスタT2,T5を通して出力信
号線6に出力する。
In the pixel having such a circuit configuration, the signal φVRS applied to the capacitor C1 is set to the low level and the MOS transistor T7 is turned on to operate the MOS transistors T1 and T3 in the sub-threshold region. Therefore, similar to the fourth embodiment,
A voltage obtained by logarithmically converting the photocurrent flowing from the photodiode PD appears at the connection node a. Then, by turning on the MOS transistor T5, the logarithmically converted output signal is output to the output signal line 6 through the MOS transistors T2 and T5.

【0066】又、各画素をリセットする際には、図10
のタイミングチャートのように動作させる。まず、パル
ス信号φVが与えられた後、信号φSをローレベルにし
てMOSトランジスタT7をOFFにして、リセット動
作が始まる。次に、信号φVRSをハイレベルにして、M
OSトランジスタT1のゲート電圧を高くすることによ
って、MOSトランジスタT3のソースから流入する電
荷の量を増加させる。
Also, when resetting each pixel, FIG.
The operation is performed as shown in the timing chart of FIG. First, after the pulse signal φV is applied, the signal φS is set to low level to turn off the MOS transistor T7, and the reset operation starts. Next, the signal φVRS is set to a high level, and M
By increasing the gate voltage of the OS transistor T1, the amount of charge flowing from the source of the MOS transistor T3 is increased.

【0067】このようにして、MOSトランジスタT
1,T3のゲート及びドレイン、MOSトランジスタT
2のゲート、そしてキャパシタC1に蓄積された正の電
荷が速やかに再結合される。そして、信号φVRSをロー
レベルにしてMOSトランジスタT1,T3のポテンシ
ャルを基の初期状態にリセットする。このとき、パルス
信号φVをMOSトランジスタT5のゲートに与えて、
画素毎に、このリセット時の出力電圧が出力信号線6に
導出されて、各画素からの出力を補正するための補正デ
ータとして検出することができる。このように補正デー
タを検出してMOSトランジスタT5をOFFした後、
信号φSをハイレベルにして、MOSトランジスタT7
をONにして、次の撮像動作に備える。
Thus, the MOS transistor T
1, T3 gate and drain, MOS transistor T
The positive charge stored in the gate of C2 and the capacitor C1 is quickly recombined. Then, the signal φVRS is changed to low level to reset the potentials of the MOS transistors T1 and T3 to the initial state. At this time, the pulse signal φV is applied to the gate of the MOS transistor T5,
The output voltage at the time of this reset is led out to the output signal line 6 for each pixel, and can be detected as correction data for correcting the output from each pixel. After detecting the correction data and turning off the MOS transistor T5,
When the signal φS is set to the high level, the MOS transistor T7
Is turned on to prepare for the next imaging operation.

【0068】<第6の実施形態>第6の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図11は、本実施形態に
使用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示す回
路図である。尚、図9に示す画素と同様の目的で使用さ
れる素子及び信号線などは、同一の符号を付して、その
詳細な説明は省略する。
<Sixth Embodiment> A sixth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0069】図11に示すように、第5の実施形態(図
9)の画素から、キャパシタC1を削除した回路構成と
なっている。又、MOSトランジスタT3のソースには
信号φVPSが入力される。この信号φVPSは2値の電圧
信号で、直流電圧VPSと略等しい電圧でMOSトランジ
スタT1,T3をサブスレッショルド領域で動作させる
ための電圧をハイレベルとし、又、この電圧よりも低く
MOSトランジスタT3にハイレベルの電圧を与えたと
きよりも大きい電流が流れ得るようにする電圧をローレ
ベルとする。
As shown in FIG. 11, the circuit configuration is such that the capacitor C1 is removed from the pixel of the fifth embodiment (FIG. 9). The signal φVPS is input to the source of the MOS transistor T3. The signal .phi.VPS is a binary voltage signal. The voltage for operating the MOS transistors T1 and T3 in the subthreshold region is set to a high level at a voltage substantially equal to the DC voltage VPS, and the voltage applied to the MOS transistor T3 is lower than this voltage. A voltage at which a larger current can flow than when a high-level voltage is applied is set to a low level.

【0070】このような回路構成の画素において、MO
SトランジスタT3のソースに与える信号φVPSをハイ
レベルとするともに、MOSトランジスタT7をONに
することによって、MOSトランジスタT1,T3をサ
ブスレッショルド領域で動作させる。よって、第5の実
施形態と同様、フォトダイオードPDから流れる光電流
を対数変換した電圧が接続ノードaに現れる。そして、
MOSトランジスタT5をONにすることによって、対
数変換された出力信号をMOSトランジスタT2,T5
を通して出力信号線6に出力する。
In the pixel having such a circuit configuration, the MO
By turning the signal φVPS given to the source of the S transistor T3 to high level and turning on the MOS transistor T7, the MOS transistors T1 and T3 operate in the subthreshold region. Therefore, as in the fifth embodiment, a voltage obtained by logarithmically converting the photocurrent flowing from the photodiode PD appears at the connection node a. And
By turning on the MOS transistor T5, the logarithmically converted output signal is output to the MOS transistors T2 and T5.
To the output signal line 6 through

【0071】又、各画素をリセットする際には、図12
のタイミングチャートのように動作させる。まず、パル
ス信号φVが与えられた後、信号φSをローレベルにし
てMOSトランジスタT7をOFFにして、リセット動
作が始まる。次に、信号φVPSをローレベルにして、M
OSトランジスタT3のソース電圧を低くすることによ
って、MOSトランジスタT3のソースから流入する電
荷の量を増加させる。
Also, when resetting each pixel, FIG.
The operation is performed as shown in the timing chart of FIG. First, after the pulse signal φV is applied, the signal φS is set to low level to turn off the MOS transistor T7, and the reset operation starts. Next, the signal φVPS is set to low level, and M
By reducing the source voltage of the OS transistor T3, the amount of charge flowing from the source of the MOS transistor T3 is increased.

【0072】このようにして、MOSトランジスタT
1,T3のゲート及びドレイン、そしてMOSトランジ
スタT2のゲートに蓄積された正の電荷が速やかに再結
合される。そして、信号φVPSをハイレベルにしてMO
SトランジスタT1,T3のポテンシャルを元の初期状
態にリセットする。このとき、パルス信号φVをMOS
トランジスタT5のゲートに与えて、画素毎に、このリ
セット時の出力電圧が出力信号線6に導出されて、各画
素からの出力を補正するための補正データとして検出す
ることができる。このように補正データを検出してMO
SトランジスタT5をOFFした後、信号φSをハイレ
ベルにして、MOSトランジスタT7をONにして、次
の撮像動作に備える。
Thus, the MOS transistor T
The positive charges stored in the gate and drain of T1, and the gate of the MOS transistor T2 are quickly recombined. Then, the signal φVPS is set to a high level to
The potentials of the S transistors T1 and T3 are reset to the initial state. At this time, the pulse signal φV is
The output voltage at the time of resetting is applied to the gate of the transistor T5 and output to the output signal line 6 for each pixel, and can be detected as correction data for correcting the output from each pixel. In this way, the correction data is detected and the MO
After turning off the S transistor T5, the signal φS is set to the high level, and the MOS transistor T7 is turned on to prepare for the next imaging operation.

【0073】<第7の実施形態>第7の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図13は、本実施形態に
使用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示す回
路図である。尚、図11に示す画素と同様の目的で使用
される素子及び信号線などは、同一の符号を付して、そ
の詳細な説明は省略する。
<Seventh Embodiment> A seventh embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0074】図13に示すように、第6の実施形態(図
11)の画素に、定電流源10と、定電流源10にドレ
インが接続された第8MOSトランジスタT8と、ドレ
インにMOSトランジスタT3のソースが接続された第
9、第10MOSトランジスタT9,T10とを加えた
回路構成となっている。MOSトランジスタT8は、そ
のソースにMOSトランジスタT1のゲート及びドレイ
ンが接続されるとともに、そのゲートに信号φSWが与
えられる。MOSトランジスタT9は、そのソースに直
流電圧VPSHが印加されるとともにそのゲートに信号φ
SW1が与えられ、又、MOSトランジスタT10は、
そのソースに直流電圧VPSLが印加されるとともにその
ゲートに信号φSW2が与えられる。尚、MOSトラン
ジスタT8〜T10も、MOSトランジスタT1〜T
3,T5,T7と同様に、NチャネルのMOSトランジ
スタでバックゲートが接地されている。
As shown in FIG. 13, the pixel of the sixth embodiment (FIG. 11) has a constant current source 10, an eighth MOS transistor T8 having a drain connected to the constant current source 10, and a MOS transistor T3 having a drain. And the ninth and tenth MOS transistors T9 and T10 to which the source of the above is connected. The source and the gate of the MOS transistor T1 are connected to the source of the MOS transistor T8, and the signal φSW is applied to the gate. MOS transistor T9 has a source to which DC voltage VPSH is applied and a gate having a signal φ.
SW1 is provided, and the MOS transistor T10 is
DC voltage VPSL is applied to its source, and signal φSW2 is applied to its gate. Note that the MOS transistors T8 to T10 are also the MOS transistors T1 to T10.
Similar to 3, T5 and T7, an N-channel MOS transistor has a back gate grounded.

【0075】以下に、このような構成の画素の動作につ
いて説明する。尚、直流電圧VPSHがMOSトランジス
タT1,T3をサブスレッショルド領域で動作させるた
めの電圧であるとともに、直流電圧VPSLが定電流源1
0からMOSトランジスタT1,T3に電流を流すため
にMOSトランジスタT1,T3を動作させるための電
圧である。
The operation of the pixel having such a configuration will be described below. The DC voltage VPSH is a voltage for operating the MOS transistors T1 and T3 in the sub-threshold region, and the DC voltage VPSL is a constant current source 1
This is a voltage for operating the MOS transistors T1 and T3 to flow a current from 0 to the MOS transistors T1 and T3.

【0076】このような回路構成の画素において、MO
SトランジスタT9をONにしてMOSトランジスタT
3のソースに直流電圧VPSHを与えるともに、MOSト
ランジスタT7をONにすることによって、MOSトラ
ンジスタT1,T3をサブスレッショルド領域で動作さ
せる。尚、このとき、信号φSW及び信号φSW2をロ
ーレベルにして、MOSトランジスタT8,T10をO
FFにする。よって、第6の実施形態と同様、フォトダ
イオードPDから流れる光電流を対数変換した電圧が接
続ノードaに現れる。そして、MOSトランジスタT5
をONにすることによって、対数変換された出力信号を
MOSトランジスタT2,T5を通して出力信号線6に
出力する。
In the pixel having such a circuit configuration, the MO
Turn on the S transistor T9 and turn on the MOS transistor T
By applying the DC voltage VPSH to the source of No. 3 and turning on the MOS transistor T7, the MOS transistors T1 and T3 are operated in the sub-threshold region. At this time, the signal φSW and the signal φSW2 are set to low level, and the MOS transistors T8 and T10 are turned off.
Set to FF. Therefore, similarly to the sixth embodiment, a voltage obtained by logarithmically converting the photocurrent flowing from the photodiode PD appears at the connection node a. Then, the MOS transistor T5
Is turned on, the logarithmically converted output signal is output to the output signal line 6 through the MOS transistors T2 and T5.

【0077】又、各画素をリセットする際には、図14
のタイミングチャートのように動作させる。まず、パル
ス信号φVが与えられた後、まず、信号φSW1をロー
レベルにしてMOSトランジスタT9をOFFするとと
もに、信号φSW2をハイレベルにしてMOSトランジ
スタT10をONして、MOSトランジスタT1のソー
スに直流電圧VPSLを与える。そして、信号φSWをハ
イレベルにしてMOSトランジスタT8をONにすると
ともに信号φSをローレベルにしてMOSトランジスタ
T7をOFFにする。
Further, when resetting each pixel, FIG.
The operation is performed as shown in the timing chart of FIG. First, after the pulse signal φV is supplied, first, the signal φSW1 is set to the low level to turn off the MOS transistor T9, and the signal φSW2 is set to the high level to turn on the MOS transistor T10. Apply the voltage VPSL. Then, the signal φSW is set to high level to turn on the MOS transistor T8, and the signal φS is set to low level to turn off the MOS transistor T7.

【0078】このようにして、定電流源10からMOS
トランジスタT1,T3に電流が流れるようにするとと
もに、フォトダイオードPDからMOSトランジスタT
1,T3に光電流が流れないようにする。このとき、定
電流源10より一定電流がMOSトランジスタT8を介
してMOSトランジスタT1,T3に流れる。よって、
MOSトランジスタT1,T3のソース・ゲート間電圧
がMOSトランジスタT1,T3のドレイン電流によっ
て決定するため、MOSトランジスタT1,T3のゲー
ト電圧が初期値にリセットされる。
As described above, the constant current source 10
A current flows through the transistors T1 and T3, and the MOS transistor T
1, so that no photocurrent flows through T3. At this time, a constant current flows from the constant current source 10 to the MOS transistors T1 and T3 via the MOS transistor T8. Therefore,
Since the source-gate voltages of the MOS transistors T1 and T3 are determined by the drain currents of the MOS transistors T1 and T3, the gate voltages of the MOS transistors T1 and T3 are reset to the initial values.

【0079】このように、MOSトランジスタT1,T
3のゲート電圧が初期値にリセットされると、パルス信
号φVをMOSトランジスタT5のゲートに与えて、M
OSトランジスタT1,T3がリセットされたときの信
号を出力信号線6に出力する。そして、まず、信号φS
WをローレベルにしてMOSトランジスタT8をOFF
にする。次に、信号φSW1をハイレベルにしてMOS
トランジスタT9をONするとともに、信号φSW2を
ローレベルにしてMOSトランジスタT10をOFFし
て、MOSトランジスタT1のソースに直流電圧VPSH
を与える。そして、信号φSをハイレベルにしてMOS
トランジスタT7をONにして、次の撮像が行える状態
とする。
As described above, the MOS transistors T1, T
3 is reset to the initial value, a pulse signal φV is applied to the gate of the MOS transistor T5,
A signal when the OS transistors T1 and T3 are reset is output to the output signal line 6. Then, first, the signal φS
Set W to low level to turn off MOS transistor T8
To Next, the signal φSW1 is set to the high level to set the MOS
The transistor T9 is turned on, the signal φSW2 is set to low level to turn off the MOS transistor T10, and the DC voltage VPSH is applied to the source of the MOS transistor T1.
give. Then, the signal φS is set to the high level to set the MOS
The transistor T7 is turned on, so that the next imaging can be performed.

【0080】尚、第5〜第7の実施形態において、この
リセット時に読み出した出力信号が、図4の信号線9か
ら画素毎にシリアルに出力され、後続回路においてメモ
リに画素毎の補正データとして記憶しておく。そして、
実際の撮像時の出力電流を前記記憶されている補正デー
タで画素毎に補正すれば、出力信号から画素のバラツキ
による成分を取り除くことができる。この補正方法は、
ラインメモリなどのメモリを画素内に設けることによっ
ても実現できる。
In the fifth to seventh embodiments, the output signal read at the time of resetting is serially output for each pixel from the signal line 9 in FIG. 4, and is stored in a memory in a subsequent circuit as correction data for each pixel. Remember. And
If the output current at the time of actual imaging is corrected for each pixel using the stored correction data, a component due to pixel variation can be removed from the output signal. This correction method is
This can also be realized by providing a memory such as a line memory in a pixel.

【0081】又、第5〜第7の実施形態において、第2
の実施形態(図6)のように、MOSトランジスタT2
のソースに、他端に直流電圧VPSが印加されたキャパシ
タCの一端と、MOSトランジスタT4のゲート及びキ
ャパシタCをリセットするためのMOSトランジスタT
6のドレインとを接続するとともに、MOSトランジス
タT4のソースをMOSトランジスタT5のドレインに
接続するような構成にしても良い。又、第3の実施形態
(図7)のように、MOSトランジスタT2のドレイン
に信号φDを与えるようにして、上述した第2の実施形
態(図6)のような構成からMOSトランジスタT6を
削除した構成にしても良い。
In the fifth to seventh embodiments, the second
As in the embodiment (FIG. 6), the MOS transistor T2
Of the capacitor C to which the DC voltage VPS is applied to the other end, the gate of the MOS transistor T4, and the MOS transistor T for resetting the capacitor C.
6 and the source of the MOS transistor T4 may be connected to the drain of the MOS transistor T5. Also, as in the third embodiment (FIG. 7), the signal φD is applied to the drain of the MOS transistor T2, and the MOS transistor T6 is deleted from the configuration of the above-described second embodiment (FIG. 6). A configuration may be adopted.

【0082】更に、第5〜第7の実施形態において、M
OSトランジスタT7を、ディプレッション型のMOS
トランジスタ又はPチャネルのMOSトランジスタとし
ても構わない。MOSトランジスタT7をディプレッシ
ョン型のMOSトランジスタとすることによって、その
ゲートに与える信号φSのハイレベルの電圧を低くする
ことができ、他のMOSトランジスタに与えるハイレベ
ルの信号と同じ電圧にすることが可能になる。又、MO
SトランジスタT7のON/OFF動作が、MOSトラ
ンジスタT1,T3の影響を受けることがないので、信
号φSを供給するための別の電源を設ける必要が無くな
Further, in the fifth to seventh embodiments, M
OS transistor T7 is a depletion type MOS
It may be a transistor or a P-channel MOS transistor. By making MOS transistor T7 a depletion type MOS transistor, the high level voltage of signal φS applied to its gate can be reduced, and the same voltage as the high level signal applied to other MOS transistors can be achieved. become. Also MO
Since the ON / OFF operation of the S transistor T7 is not affected by the MOS transistors T1 and T3, it is not necessary to provide another power supply for supplying the signal φS.

【0083】<第8の実施形態>第8の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図15は、本実施形態に
使用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示す回
路図である。尚、図8に示す画素と同様の目的で使用さ
れる素子及び信号線などは、同一の符号を付して、その
詳細な説明は省略する。
<Eighth Embodiment> An eighth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0084】図15に示すように、第4の実施形態(図
8)の画素に、ドレインにMOSトランジスタT3のド
レインが、そして、ソースに直流電圧VPSが印加された
第11MOSトランジスタT11を加えた回路構成とな
っている。このMOSトランジスタT11のゲートに
は、信号φSW3が与えられる。このようにMOSトラ
ンジスタT11を接続することによって、このMOSト
ランジスタT11がMOSトランジスタT1のソースと
直流電圧VPSの信号線との間のバイパス用のMOSトラ
ンジスタとして働く。このような回路構成の画素の動作
について、以下に説明する。尚、MOSトランジスタT
11も、MOSトランジスタT1〜T3,T5と同様
に、NチャネルのMOSトランジスタでバックゲートが
接地されている。
As shown in FIG. 15, to the pixel of the fourth embodiment (FIG. 8), the drain of the MOS transistor T3 is added to the drain, and the eleventh MOS transistor T11 applied with the DC voltage VPS to the source is added. It has a circuit configuration. Signal φSW3 is applied to the gate of MOS transistor T11. By connecting the MOS transistor T11 in this manner, the MOS transistor T11 functions as a bypass MOS transistor between the source of the MOS transistor T1 and the signal line of the DC voltage VPS. The operation of the pixel having such a circuit configuration will be described below. Incidentally, the MOS transistor T
Similarly to the MOS transistors T1 to T3 and T5, an N-channel MOS transistor 11 has a back gate grounded.

【0085】信号φSW3をハイレベルにしたとき、M
OSトランジスタT11がONするため、MOSトラン
ジスタT1のソースに直流電圧VPSが印加される。よっ
て、MOSトランジスタT1のみがサブスレッショルド
領域で動作を行うため、画素のダイナミックレンジが1
20[dB]と広くなる。又、信号φSW3をローレベ
ルにしたとき、MOSトランジスタT11がOFFする
ため、MOSトランジスタT3のソースに直流電圧VPS
が印加される。よって、MOSトランジスタT1,T3
がサブスレッショルド領域で動作を行うため、画素のダ
イナミックレンジが60[dB]と狭くなる。このよう
に、本実施形態の画素によると、MOSトランジスタT
11をON/OFFすることによって、各画素のダイナ
ミックレンジを調整することができる。
When the signal φSW3 is at a high level, M
Since the OS transistor T11 is turned on, the DC voltage VPS is applied to the source of the MOS transistor T1. Therefore, since only the MOS transistor T1 operates in the sub-threshold region, the dynamic range of the pixel becomes 1
It becomes as wide as 20 [dB]. When the signal φSW3 is set to low level, the MOS transistor T11 is turned off.
Is applied. Therefore, the MOS transistors T1, T3
Operate in the sub-threshold region, so that the dynamic range of the pixel is narrowed to 60 [dB]. Thus, according to the pixel of the present embodiment, the MOS transistor T
By turning ON / OFF 11, the dynamic range of each pixel can be adjusted.

【0086】尚、各画素の回路構成を、本実施形態に用
いた第1MOSトランジスタT1のソースと直流電圧V
PSの信号線との間のバイパス用のMOSトランジスタと
なる第11MOSトランジスタT11を、第1〜第3及
び第5〜第7の実施形態に適用した回路構成としても構
わない。
The circuit configuration of each pixel is different from the source of the first MOS transistor T1 used in this embodiment and the DC voltage V
The eleventh MOS transistor T11 serving as a bypass MOS transistor between the PS signal line and the PS signal line may have a circuit configuration applied to the first to third and fifth to seventh embodiments.

【0087】<第9の実施形態>第9の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図16は、本実施形態に
使用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示す回
路図である。尚、図6に示す画素と同様の目的で使用さ
れる素子及び信号線などは、同一の符号を付して、その
詳細な説明は省略する。
<Ninth Embodiment> A ninth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in a solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0088】図16に示すように、本実施形態では、画
素の出力側を構成するMOSトランジスタT2,T4〜
T6及びキャパシタCが、図6の画素と同様の構成をし
ている。このような図16の画素において、フォトダイ
オードPDのアノードに直流電圧VPSが印加され、MO
SトランジスタT3のドレインに直流電圧VPDが与えら
れるとともにそのソースがMOSトランジスタT1のゲ
ートとドレインに接続される。又、MOSトランジスタ
T1のソースに第2MOSトランジスタT2のゲートと
フォトダイオードPDのカソードが接続される。又、M
OSトランジスタT3のゲートには直流電圧VPGが与え
られる。このような構成の画素の動作について、以下に
説明する。
As shown in FIG. 16, in this embodiment, the MOS transistors T2, T4 to
T6 and the capacitor C have the same configuration as the pixel in FIG. In such a pixel of FIG. 16, a DC voltage VPS is applied to the anode of the photodiode PD,
DC voltage VPD is applied to the drain of S transistor T3, and its source is connected to the gate and drain of MOS transistor T1. In addition, the gate of the second MOS transistor T2 and the cathode of the photodiode PD are connected to the source of the MOS transistor T1. Also, M
The DC voltage VPG is applied to the gate of the OS transistor T3. The operation of the pixel having such a configuration will be described below.

【0089】フォトダイオードPDに光が入射すると光
電流が発生し、MOSトランジスタT1,T3のサブス
レッショルド特性により、光電流を自然対数的に変換し
た値の電圧がMOSトランジスタT1のソース及びMO
SトランジスタT2のゲートに発生する。尚、このと
き、フォトダイオードPDで発生した負の光電荷がMO
SトランジスタT1のソースに流れ込むため、強い光が
入射されるほどMOSトランジスタT1のソース電圧が
低くなる。
When light enters the photodiode PD, a photocurrent is generated. Due to the subthreshold characteristics of the MOS transistors T1 and T3, a voltage obtained by natural logarithmically converting the photocurrent is applied to the source and the MO of the MOS transistor T1.
It occurs at the gate of the S transistor T2. At this time, the negative photocharge generated in the photodiode PD is MO
Since the current flows into the source of the S transistor T1, the source voltage of the MOS transistor T1 becomes lower as more intense light enters.

【0090】このようにして光電流に対して自然対数的
に変化した電圧がMOSトランジスタT2のゲートに現
れると、まず、MOSトランジスタT6のゲートにハイ
レベルの信号φVRSを与えてMOSトランジスタT6を
ONにして、キャパシタC及び接続ノードaの電圧をリ
セットする。このとき、接続ノードaの電圧をMOSト
ランジスタT2が動作できるようにMOSトランジスタ
T2のゲート電圧により決定される表面ポテンシャルよ
り低い電圧になるようにリセットする。次に、信号φV
RSをローレベルにしてMOSトランジスタT6をOFF
にした後、信号φVをハイレベルにしてMOSトランジ
スタT5をONにする。
When a voltage which changes in a natural logarithm with respect to the photocurrent appears at the gate of the MOS transistor T2, a high-level signal φVRS is applied to the gate of the MOS transistor T6 to turn on the MOS transistor T6. Then, the voltages of the capacitor C and the connection node a are reset. At this time, the voltage of the connection node a is reset to a voltage lower than the surface potential determined by the gate voltage of the MOS transistor T2 so that the MOS transistor T2 can operate. Next, the signal φV
Set RS to low level to turn off MOS transistor T6
After that, the signal φV is set to the high level to turn on the MOS transistor T5.

【0091】このとき、接続ノードaの電圧がMOSト
ランジスタT6によってリセットされることで、MOS
トランジスタT2が動作を行い、MOSトランジスタT
2のゲート電圧によって決定される表面ポテンシャルを
サンプルした電圧がMOSトランジスタT4のゲートに
与えられる。よって、MOSトランジスタT4のゲート
電圧が入射光量を対数変換した値に比例した値となるた
め、MOSトランジスタT5をONにしたとき、前記光
電流を自然対数的に変換した値となる電流又は電圧が、
MOSトランジスタT4,T5を介して出力信号線6に
導出される。このようにして入射光量の対数値に比例し
た信号(出力電流)を読み出すと、MOSトランジスタ
T5をOFFにする。
At this time, the voltage of the connection node a is reset by the MOS transistor T6, so that the MOS
The transistor T2 operates, and the MOS transistor T
A voltage obtained by sampling the surface potential determined by the gate voltage of No. 2 is applied to the gate of the MOS transistor T4. Therefore, since the gate voltage of the MOS transistor T4 becomes a value proportional to the value obtained by logarithmically converting the incident light amount, when the MOS transistor T5 is turned on, the current or voltage at which the photocurrent becomes a value obtained by natural logarithmically converting the photocurrent is obtained. ,
The signal is output to the output signal line 6 via the MOS transistors T4 and T5. When the signal (output current) proportional to the logarithmic value of the incident light amount is read in this way, the MOS transistor T5 is turned off.

【0092】尚、第3の実施形態(図7)のように、M
OSトランジスタT2のドレインにパルス信号(例え
ば、φVPD’)を与えるような構造にして、この信号φ
VPD’によってMOSトランジスタT2によって、接続
ノードaの電圧をリセットできるようにすることで、図
16の構成の画素からMOSトランジスタT6を省略し
た構成にしても構わない。
Note that, as in the third embodiment (FIG. 7), M
The structure is such that a pulse signal (for example, φVPD ′) is applied to the drain of the OS transistor T2.
By allowing the voltage of the connection node a to be reset by the MOS transistor T2 using VPD ′, the configuration may be such that the MOS transistor T6 is omitted from the pixel having the configuration of FIG.

【0093】<第10の実施形態>第10の実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。図17は、本実施形
態に使用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示
す回路図である。尚、図16に示す画素と同様の目的で
使用される素子及び信号線などは、同一の符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。
<Tenth Embodiment> A tenth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 17 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0094】図17に示すように、本実施形態では、図
17の画素におけるMOSトランジスタT2,T6をP
チャネルのMOSトランジスタとし、MOSトランジス
タT2のドレインに直流電圧VPSが印加されるととも
に、このMOSトランジスタT2のソースに一端が接続
されたキャパシタCの他端に直流電圧VPDが印加され
る。又、MOSトランジスタT6のドレインに直流電圧
VRBが印加され、そのソースにMOSトランジスタT4
のゲートが接続される。その他の構成については、図1
6の画素の構成と同様である。尚、MOSトランジスタ
T6のソースに印加される直流電圧VRBは、VPSよりも
高い電圧である。このような構成の画素の動作につい
て、以下に説明する。
As shown in FIG. 17, in the present embodiment, the MOS transistors T2 and T6 in the pixel of FIG.
A DC voltage VPS is applied to the drain of the MOS transistor T2, and a DC voltage VPD is applied to the other end of the capacitor C having one end connected to the source of the MOS transistor T2. The DC voltage V RB is applied to the drain of the MOS transistor T6, and the source of the MOS transistor T4
Are connected. For other configurations, see FIG.
This is the same as the configuration of the six pixels. The DC voltage V RB applied to the source of the MOS transistor T6 is higher than V PS. The operation of the pixel having such a configuration will be described below.

【0095】フォトダイオードPDに光が入射すると光
電流が発生し、MOSトランジスタT1,T3のサブス
レッショルド特性により、光電流を自然対数的に変換し
た値の電圧がMOSトランジスタT1のソース及びMO
SトランジスタT2のゲートに発生する。尚、このと
き、フォトダイオードPDで発生した負の光電荷がMO
SトランジスタT1のソースに流れ込むため、強い光が
入射されるほどMOSトランジスタT1のソース電圧が
低くなる。
When light is incident on the photodiode PD, a photocurrent is generated. Due to the subthreshold characteristics of the MOS transistors T1 and T3, the voltage obtained by natural logarithmically converting the photocurrent is applied to the source and the MO of the MOS transistor T1.
It occurs at the gate of the S transistor T2. At this time, the negative photocharge generated in the photodiode PD is MO
Since the current flows into the source of the S transistor T1, the source voltage of the MOS transistor T1 becomes lower as more intense light enters.

【0096】このようにして光電流に対して自然対数的
に変化した電圧がMOSトランジスタT2のゲートに現
れると、キャパシタCから正の電荷がMOSトランジス
タT2を介して流れる。このとき、MOSトランジスタ
T2のゲート電圧によって、キャパシタCから流れる正
の電荷量が決定される。即ち、強い光が入射されてMO
SトランジスタT1のソース電圧が低くなるときほど、
キャパシタCから流れる正の電荷量が多い。
When a voltage which changes in a natural logarithm with respect to the photocurrent appears at the gate of the MOS transistor T2, a positive charge flows from the capacitor C via the MOS transistor T2. At this time, the amount of positive charge flowing from the capacitor C is determined by the gate voltage of the MOS transistor T2. In other words, when strong light is
As the source voltage of the S transistor T1 becomes lower,
The amount of positive charges flowing from the capacitor C is large.

【0097】このようにしてキャパシタCから正の電荷
が流れ、接続ノードaの電圧が入射光量の積分値を対数
変換した値に比例した値となる。そして、パルス信号φ
Vを与えてMOSトランジスタT5をONにしたとき、
前記光電流の積分値を自然対数的に変換した値となる電
流が、MOSトランジスタT4,T5を介して出力信号
線6に導出される。このようにして入射光量の対数値に
比例した信号(出力電流)を読み出すと、MOSトラン
ジスタT5をOFFにする。そして、MOSトランジス
タT6のゲートにローレベルのパルス信号φVRSを与え
て接続ノードaがリセットされてMOSトランジスタT
2のゲート電圧により決定される表面ポテンシャルより
高い電圧にリセットする。
In this manner, positive charges flow from the capacitor C, and the voltage at the connection node a becomes a value proportional to the value obtained by logarithmically converting the integrated value of the incident light amount. And the pulse signal φ
When V is applied to turn on the MOS transistor T5,
A current having a value obtained by converting the integral value of the photocurrent into a natural logarithm is led out to the output signal line 6 via the MOS transistors T4 and T5. When the signal (output current) proportional to the logarithmic value of the incident light amount is read in this way, the MOS transistor T5 is turned off. Then, a low-level pulse signal φVRS is applied to the gate of the MOS transistor T6 to reset the connection node “a”.
2 is reset to a voltage higher than the surface potential determined by the gate voltage.

【0098】尚、第3の実施形態(図7)のように、M
OSトランジスタT2のドレインにパルス信号(例え
ば、φVPS)を与えるような構造にして、この信号φV
PSによってMOSトランジスタT2によって、接続ノー
ドaの電圧をリセットできるようにすることで、図17
の構成の画素からMOSトランジスタT6を省略した構
成にしても構わない。尚、この場合は、MOSトランジ
スタT2のドレインに与えるパルス信号φVPSを、フォ
トダイオードPDのアノードに印加する直流電圧VPSと
は異なる電源線から供給するようにする。
Note that, as in the third embodiment (FIG. 7), M
The structure is such that a pulse signal (for example, φVPS) is applied to the drain of the OS transistor T2.
By allowing the voltage of the connection node a to be reset by the MOS transistor T2 by the PS, FIG.
The configuration may be such that the MOS transistor T6 is omitted from the pixel having the configuration described above. In this case, the pulse signal φVPS applied to the drain of the MOS transistor T2 is supplied from a power supply line different from the DC voltage VPS applied to the anode of the photodiode PD.

【0099】<第11の実施形態>第11の実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。図18は、本実施形
態に使用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示
す回路図である。尚、図16に示す画素と同様の目的で
使用される素子及び信号線などは、同一の符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。
<Eleventh Embodiment> An eleventh embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in a solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0100】図18に示すように、本実施形態では、M
OSトランジスタT2のソースにMOSトランジスタT
5のドレインを接続することで、キャパシタC及びMO
SトランジスタT4,T6を削除した構成となってい
る。その他の構成は、第9の実施形態(図16)と同一
である。このような構成の画素の動作について、以下に
説明する。
As shown in FIG. 18, in this embodiment, M
The MOS transistor T is connected to the source of the OS transistor T2.
5 is connected to the capacitor C and MO.
The configuration is such that the S transistors T4 and T6 are omitted. Other configurations are the same as those of the ninth embodiment (FIG. 16). The operation of the pixel having such a configuration will be described below.

【0101】フォトダイオードPDに光が入射すると光
電流が発生し、MOSトランジスタT1,T3のサブス
レッショルド特性により、光電流を自然対数的に変換し
た値の電圧がMOSトランジスタT1のソース及びMO
SトランジスタT2のゲートに発生する。尚、このと
き、フォトダイオードPDで発生した負の光電荷がMO
SトランジスタT1のソースに流れ込むため、強い光が
入射されるほどMOSトランジスタT1のソース電圧が
低くなる。
When light enters the photodiode PD, a photocurrent is generated. Due to the subthreshold characteristics of the MOS transistors T1 and T3, the voltage obtained by natural logarithmically converting the photocurrent is applied to the source and the MO of the MOS transistor T1.
It occurs at the gate of the S transistor T2. At this time, the negative photocharge generated in the photodiode PD is MO
Since the current flows into the source of the S transistor T1, the source voltage of the MOS transistor T1 becomes lower as more intense light enters.

【0102】このようにして光電流に対して自然対数的
に変化した電圧がMOSトランジスタT2のゲートに現
れると、パルス信号φVが与えられてMOSトランジス
タT5をONとして、前記光電流を自然対数的に変換し
た値となる電流が、MOSトランジスタT2,T5を介
して出力信号線6に導出される。このようにして入射光
量の対数値に比例した信号(出力電流)を読み出すと、
MOSトランジスタT5をOFFにする。
When a voltage which has changed in a natural logarithmic manner with respect to the photocurrent appears at the gate of the MOS transistor T2, a pulse signal φV is supplied to turn on the MOS transistor T5, and the photocurrent is converted into a natural logarithm. Is output to the output signal line 6 via the MOS transistors T2 and T5. When a signal (output current) proportional to the logarithmic value of the incident light amount is read out in this manner,
Turn off the MOS transistor T5.

【0103】<第12の実施形態>第12の実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。図19は、本実施形
態に使用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示
す回路図である。尚、図18に示す画素と同様の目的で
使用される素子及び信号線などは、同一の符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。
<Twelfth Embodiment> A twelfth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 19 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0104】図19に示すように、本実施形態では、第
11の実施形態(図18)の画素に、定電流源10と、
定電流源10にソースが接続された第8MOSトランジ
スタT8とを加えた回路構成となっている。MOSトラ
ンジスタT8は、そのドレインにMOSトランジスタT
1のソースが接続されるとともに、そのゲートに信号φ
SWが与えられる。以下に、このような構成の画素の動
作について説明する。
As shown in FIG. 19, in the present embodiment, the pixels of the eleventh embodiment (FIG. 18) are provided with a constant current source 10 and
The circuit configuration is such that an eighth MOS transistor T8 whose source is connected to the constant current source 10 is added. The MOS transistor T8 has a drain connected to the MOS transistor T8.
1 is connected, and the signal φ
SW is provided. Hereinafter, the operation of the pixel having such a configuration will be described.

【0105】まず、信号φSWをローレベルにしてMO
SトランジスタT8をOFFにする。このとき、第11
の実施形態と同様、フォトダイオードPDに光が入射す
ると光電流が発生し、MOSトランジスタT1,T3の
サブスレッショルド特性により、光電流を自然対数的に
変換した値の電圧がMOSトランジスタT1のソース及
びMOSトランジスタT2のゲートに発生する。このよ
うにして光電流に対して自然対数的に変化した電圧がM
OSトランジスタT2のゲートに現れると、パルス信号
φVが与えられてMOSトランジスタT5をONとし
て、前記光電流を自然対数的に変換した値となる電流
が、MOSトランジスタT2,T5を介して出力信号線
6に導出される。このようにして入射光量の対数値に比
例した信号(出力電流)を読み出すと、MOSトランジ
スタT5をOFFにする。
First, the signal φSW is set to low level to
The S transistor T8 is turned off. At this time, the eleventh
Similarly to the first embodiment, when light is incident on the photodiode PD, a photocurrent is generated. Due to the sub-threshold characteristics of the MOS transistors T1 and T3, the voltage obtained by natural logarithmically converting the photocurrent is applied to the source and the MOS transistor T1. It occurs at the gate of the MOS transistor T2. In this manner, the voltage that has changed in a natural logarithmic manner with respect to the photocurrent is M
When appearing at the gate of the OS transistor T2, a pulse signal φV is supplied to turn on the MOS transistor T5, and a current having a value obtained by natural logarithmic conversion of the photocurrent is output via the MOS transistor T2 and T5 to the output signal line. 6 is derived. When the signal (output current) proportional to the logarithmic value of the incident light amount is read in this way, the MOS transistor T5 is turned off.

【0106】又、各画素をリセットする際には、図20
のタイミングチャートように動作させる。まず、パルス
信号φVがMOSトランジスタT5のゲートに与えられ
て、出力信号が読み出されると、まず、信号φSWをハ
イレベルにして、MOSトランジスタT8をONにする
ことによって、MOSトランジスタT1のソースに定電
流源10を接続させる。
When resetting each pixel, FIG.
The operation is performed as shown in the timing chart of FIG. First, when the pulse signal φV is applied to the gate of the MOS transistor T5 and the output signal is read, first, the signal φSW is set to the high level to turn on the MOS transistor T8, thereby setting the source of the MOS transistor T1. The current source 10 is connected.

【0107】このとき、定電流源10を流れる電流に略
等しい電流が、MOSトランジスタT1,T3を流れ
る。よって、このときMOSトランジスタT1のソース
に表れる電圧が、定電流源10を流れる電流によって決
定されるとともに、各画素のMOSトランジスタT1の
閾値のバラツキに応じた電圧となる。このように、MO
SトランジスタT1,T3に電流が流れると、MOSト
ランジスタT5のゲートにパルス信号φVを与えて出力
信号を読み出す。このとき、読み出された出力信号は、
MOSトランジスタT1の閾値電圧に応じた値となるた
め、これにより、各画素の感度のバラツキを検出するこ
とができる。そして、最後に、次の撮像動作が行えるよ
うに、信号φSWをローレベルにしてMOSトランジス
タT8をOFFにする。
At this time, a current substantially equal to the current flowing through constant current source 10 flows through MOS transistors T1 and T3. Therefore, at this time, the voltage appearing at the source of the MOS transistor T1 is determined by the current flowing through the constant current source 10 and becomes a voltage corresponding to the variation in the threshold value of the MOS transistor T1 of each pixel. Thus, MO
When a current flows through the S transistors T1 and T3, a pulse signal φV is supplied to the gate of the MOS transistor T5 to read an output signal. At this time, the read output signal is
Since the value becomes a value corresponding to the threshold voltage of the MOS transistor T1, it is possible to detect a variation in sensitivity of each pixel. Then, finally, the signal φSW is set to low level to turn off the MOS transistor T8 so that the next imaging operation can be performed.

【0108】尚、本実施形態において、このリセット時
に読み出した出力信号が、図4の信号線9から画素毎に
シリアルに出力され、後続回路においてメモリに画素毎
の補正データとして記憶しておく。そして、実際の撮像
時の出力電流を前記記憶されている補正データで画素毎
に補正すれば、出力信号から画素のバラツキによる成分
を取り除くことができる。この補正方法は、ラインメモ
リなどのメモリを画素内に設けることによっても実現で
きる。
In this embodiment, the output signal read at the time of this reset is serially output for each pixel from the signal line 9 in FIG. 4, and is stored in a memory as correction data for each pixel in a subsequent circuit. Then, if the output current at the time of actual imaging is corrected for each pixel using the stored correction data, it is possible to remove components due to pixel variations from the output signal. This correction method can also be realized by providing a memory such as a line memory in a pixel.

【0109】又、各画素の回路構成を、本実施形態に用
いたリセット用の定電流源10と第8MOSトランジス
タT8とを、第9及び第10の実施形態に適用した回路
構成としても構わない。
The circuit configuration of each pixel may be such that the reset constant current source 10 and the eighth MOS transistor T8 used in this embodiment are applied to the ninth and tenth embodiments. .

【0110】<第13の実施形態>第13の実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。図21は、本実施形
態に使用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示
す回路図である。尚、図18に示す画素と同様の目的で
使用される素子及び信号線などは、同一の符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。
<Thirteenth Embodiment> A thirteenth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 21 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in the solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0111】図21に示すように、第11の実施形態
(図18)の画素に、ドレインに直流電圧VPDが印加さ
れるとともに、そして、ソースにMOSトランジスタT
3のソースが接続された第11MOSトランジスタT1
1を加えた回路構成となっている。このMOSトランジ
スタT11のゲートには、信号φSW3が与えられる。
このようにMOSトランジスタT11を接続することに
よって、このMOSトランジスタT11がMOSトラン
ジスタT1のドレインと直流電圧VPDの信号線との間の
バイパス用のMOSトランジスタとして働く。このよう
な回路構成の画素の動作について、以下に説明する。
As shown in FIG. 21, a DC voltage VPD is applied to the drain of the pixel of the eleventh embodiment (FIG. 18), and a MOS transistor T is applied to the source.
Eleventh MOS transistor T1 to which the third source is connected
1 is added to the circuit configuration. Signal φSW3 is applied to the gate of MOS transistor T11.
By connecting the MOS transistor T11 in this manner, the MOS transistor T11 functions as a bypass MOS transistor between the drain of the MOS transistor T1 and the signal line of the DC voltage VPD. The operation of the pixel having such a circuit configuration will be described below.

【0112】信号φSW3をハイレベルにしたとき、M
OSトランジスタT11がONするため、MOSトラン
ジスタT1のドレイン及びゲートに直流電圧VPDが印加
される。よって、MOSトランジスタT1のみがサブス
レッショルド領域で動作を行うため、画素のダイナミッ
クレンジが120[dB]と広くなる。又、信号φSW
3をローレベルにしたとき、MOSトランジスタT11
がOFFするため、MOSトランジスタT3のドレイン
に直流電圧VPDが印加される。よって、MOSトランジ
スタT1,T3がサブスレッショルド領域で動作を行う
ため、画素のダイナミックレンジが60[dB]と狭く
なる。このように、本実施形態の画素によると、MOS
トランジスタT11をON/OFFすることによって、
各画素のダイナミックレンジを調整することができる。
When the signal φSW3 is at a high level, M
Since the OS transistor T11 is turned on, the DC voltage VPD is applied to the drain and the gate of the MOS transistor T1. Therefore, since only the MOS transistor T1 operates in the sub-threshold region, the dynamic range of the pixel is widened to 120 [dB]. Also, the signal φSW
3 is low, the MOS transistor T11
Is turned off, the DC voltage VPD is applied to the drain of the MOS transistor T3. Therefore, since the MOS transistors T1 and T3 operate in the sub-threshold region, the dynamic range of the pixel is narrowed to 60 [dB]. Thus, according to the pixel of the present embodiment, the MOS
By turning on / off the transistor T11,
The dynamic range of each pixel can be adjusted.

【0113】尚、各画素の回路構成を、本実施形態に用
いた第1MOSトランジスタT1のドレインと直流電圧
VPDの信号線との間のバイパス用のMOSトランジスタ
となる第11MOSトランジスタT11を、第9、第1
0及び第12の実施形態に適用した回路構成としても構
わない。
The circuit configuration of each pixel is the same as that of the ninth MOS transistor T11 used as a bypass MOS transistor between the drain of the first MOS transistor T1 and the signal line of the DC voltage VPD used in the present embodiment. , First
The circuit configuration may be applied to the 0th and twelfth embodiments.

【0114】<第14の実施形態>第14の実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。図22は、本実施形
態に使用する固体撮像装置に設けられた画素の構成を示
す回路図である。尚、図8に示す画素と同様の目的で使
用される素子及び信号線などは、同一の符号を付して、
その詳細な説明は省略する。
<Fourteenth Embodiment> A fourteenth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 22 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel provided in a solid-state imaging device used in the present embodiment. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG.
Detailed description is omitted.

【0115】図22に示すように、第4の実施形態(図
8)の画素に、ドレイン及びゲートにMOSトランジス
タT3のソースが、そして、ソースに直流電圧VPSが印
加された第12MOSトランジスタT12を加えた回路
構成となっている。よって、サブスレッショルド領域で
動作するMOSトランジスタが、MOSトランジスタT
1,T3,T12の3つとなるため、このような回路構
成の画素のダイナミックレンジが、図3の回路構成の画
素と比較して、1/3と狭くすることができる。尚、M
OSトランジスタT12も、MOSトランジスタT1〜
T3,T5と同様に、NチャネルのMOSトランジスタ
でバックゲートが接地されている。
As shown in FIG. 22, the pixel of the fourth embodiment (FIG. 8) is provided with the source of the MOS transistor T3 at the drain and the gate, and the twelfth MOS transistor T12 applied with the DC voltage VPS at the source. The circuit configuration is added. Therefore, the MOS transistor operating in the sub-threshold region is the MOS transistor T
Since the number of pixels is 1, T3, and T12, the dynamic range of the pixel having such a circuit configuration can be narrowed to 1/3 as compared with the pixel having the circuit configuration of FIG. Note that M
The OS transistor T12 also has the MOS transistors T1 to T1.
Similarly to T3 and T5, an N-channel MOS transistor has a back gate grounded.

【0116】尚、このようなサブスレッショルド領域で
動作する第12MOSトランジスタT12を、第1〜第
3及び第5〜第7の実施形態の各画素に加えたような回
路構成の画素としても構わない。又、第9〜第13のよ
うな回路構成の画素において、ソースがMOSトランジ
スタT3のドレイン及びゲートに接続され、ゲートに直
流電圧VPGが印加されるとともにドレインに直流電圧V
PDが印加された第12MOSトランジスタT12を加え
ることで、そのダイナミックレンジを狭くした回路構成
の画素としても構わない。
The twelfth MOS transistor T12 operating in such a sub-threshold region may be a pixel having a circuit configuration similar to that of each pixel of the first to third and fifth to seventh embodiments. . In the pixels having the ninth to thirteenth circuit configurations, the source is connected to the drain and the gate of the MOS transistor T3, the DC voltage VPG is applied to the gate, and the DC voltage VPG is applied to the drain.
By adding the twelfth MOS transistor T12 to which PD is applied, a pixel having a circuit configuration in which the dynamic range is narrowed may be used.

【0117】又、以上説明した各実施形態において、各
画素からの信号読み出しは電荷結合素子(CCD)を用
いて行うようにしてもかまわない。この場合、MOSト
ランジスタT5に相当するポテンシャルレベルを可変と
したポテンシャルの障壁を設けることにより、CCDへ
の電荷読み出しを行えばよい。
In each of the embodiments described above, the reading of signals from each pixel may be performed using a charge-coupled device (CCD). In this case, the charge can be read out to the CCD by providing a potential barrier having a variable potential level corresponding to the MOS transistor T5.

【0118】又、以上説明した第1〜第14の実施形態
における画素内の能動素子であるMOSトランジスタT
1〜T12を逆の極性のMOSトランジスタに変えて構
成しても構わない。図24及び図27〜図39には、上
記第1〜第14の実施形態の画素のMOSトランジスタ
を逆極性のMOSトランジスタで構成した例である第1
5〜第28の実施形態を示している。そのため図24及
び図27〜図39では接続の極性や印加電圧の極性が逆
になっている。例えば、図24(第15の実施形態)に
おいて、フォトダイオードPDはアノードに直流電圧V
PDが印加され、カソードが第1MOSトランジスタT1
のドレイン及びゲートと第3MOSトランジスタのゲー
トに接続されている。第1MOSトランジスタT1のソ
ースにドレイン及びゲートが接続される第2MOSトラ
ンジスタT2のソースには直流電圧VPSが印加される。
The MOS transistor T which is an active element in the pixel in the first to fourteenth embodiments described above.
1 to T12 may be replaced with MOS transistors of opposite polarity. FIGS. 24 and 27 to 39 show a first example in which the MOS transistors of the pixels according to the first to fourteenth embodiments are constituted by MOS transistors having opposite polarities.
The fifth to twenty-eighth embodiments are shown. Therefore, the polarity of the connection and the polarity of the applied voltage are reversed in FIGS. 24 and 27 to 39. For example, in FIG. 24 (fifteenth embodiment), the photodiode PD has a DC voltage V
PD is applied and the cathode is the first MOS transistor T1
Are connected to the drain and gate of the third MOS transistor. The DC voltage VPS is applied to the source of the second MOS transistor T2 whose drain and gate are connected to the source of the first MOS transistor T1.

【0119】ところで、図24のような画素が対数変換
を行うとき、直流電圧VPSの電圧と直流電圧VPDは、V
PS>VPD となっており、図2(第1の実施形態)と逆
である。また、キャパシタCの出力電圧は初期値が高い
電圧で、積分によって降下する。また、第5〜第12M
OSトランジスタT5〜T12をONさせるときには、
低い電圧をゲートに印加する。更に、図35の実施形態
(第24の実施形態)において、第6MOSトランジス
タT6をONさせるときには高い電圧をゲートに印加す
る。以上の通り、逆極性のMOSトランジスタを用いる
場合は、電圧関係や接続関係が一部異なるが、構成は実
質的に同一であり、また基本的な動作も同一であるの
で、図24及び図27〜図39については図面で示すの
みで、その構成や動作についての説明は省略する。
When a pixel as shown in FIG. 24 performs logarithmic conversion, the voltage of the DC voltage VPS and the DC voltage VPD are
PS> VPD, which is the opposite of FIG. 2 (first embodiment). The output voltage of the capacitor C is a voltage having a high initial value and drops by integration. In addition, the fifth to twelfth M
When turning on the OS transistors T5 to T12,
Apply a low voltage to the gate. Further, in the embodiment of FIG. 35 (the twenty-fourth embodiment), when turning on the sixth MOS transistor T6, a high voltage is applied to the gate. As described above, when MOS transistors having opposite polarities are used, although the voltage relationship and the connection relationship are partially different, the configuration is substantially the same, and the basic operation is the same. 39 to 39 are only shown in the drawings, and the description of the configuration and operation is omitted.

【0120】第15の実施形態の画素を含む固体撮像装
置の全体構成を説明するためのブロック回路構成図を図
23に、第16〜第28の実施形態の画素を含む固体撮
像装置の全体構成を説明するためのブロック回路構成図
を図25に示している。図23及び図25については、
図1及び図4と同一部分(同一の役割部分)に同一の符
号を付して説明を省略する。以下、図25の構成につい
て簡単に説明する。列方向に配列された出力信号線6−
1、6−2、・・・、6−mに対してPチャネルのMO
SトランジスタQ1とPチャネルのMOSトランジスタ
Q2が接続されている。MOSトランジスタQ1のゲー
トは直流電圧線7に接続され、ドレインは出力信号線6
−1に接続され、ソースは直流電圧VPS’のライン8に
接続されている。一方、MOSトランジスタQ2のドレ
インは出力信号線6−1に接続され、ソースは最終的な
信号線9に接続され、ゲートは水平走査回路3に接続さ
れている。ここで、MOSトランジスタQ1は画素内の
PチャネルのMOSトランジスタTaと共に図26
(a)に示すような増幅回路を構成している。尚、MO
SトランジスタTaは、第16、第17、第23、及び
第24の実施形態では第4MOSトランジスタT4に相
当し、又、第18〜第22及び第25〜第28の実施形
態では第2MOSトランジスタT2に相当する。
FIG. 23 is a block diagram showing the overall configuration of a solid-state imaging device including pixels according to the fifteenth embodiment. FIG. 23 is a block diagram showing the overall configuration of a solid-state imaging device including pixels according to the sixteenth to twenty-eighth embodiments. FIG. 25 is a block diagram showing the configuration of the circuit. 23 and 25,
1 and 4 (the same role portions) are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Hereinafter, the configuration of FIG. 25 will be briefly described. Output signal lines 6 arranged in the column direction
, 6-m, P-channel MO
The S transistor Q1 and the P-channel MOS transistor Q2 are connected. MOS transistor Q1 has a gate connected to DC voltage line 7, and a drain connected to output signal line 6.
-1 and the source is connected to line 8 of the DC voltage VPS '. On the other hand, the drain of the MOS transistor Q2 is connected to the output signal line 6-1, the source is connected to the final signal line 9, and the gate is connected to the horizontal scanning circuit 3. Here, the MOS transistor Q1 is connected together with the P-channel MOS transistor Ta in the pixel as shown in FIG.
An amplifier circuit as shown in FIG. In addition, MO
The S transistor Ta corresponds to the fourth MOS transistor T4 in the sixteenth, seventeenth, twenty-third and twenty-fourth embodiments, and the second MOS transistor T2 in the eighteenth to twenty-second and twenty-fifth to twenty-eighth embodiments. Is equivalent to

【0121】この場合、MOSトランジスタQ1はMO
SトランジスタTaの負荷抵抗又は定電流源となってい
る。従って、このトランジスタQ1のソースに接続され
る直流電圧VPS’と、MOSトランジスタTaのドレイ
ンに接続される直流電圧VPD’との関係は、VPD’<V
PS’であり、直流電圧VPD’は例えばグランド電圧(接
地)である。トランジスタQ1のドレインはトランジス
タTaに接続され、ゲートには直流電圧が印加されてい
る。PチャネルのMOSトランジスタQ2は水平走査回
路3によって制御され、増幅回路の出力を最終的な信号
線9へ導出する。第16〜第28の実施形態のように、
画素内に設けられた第5MOSトランジスタT5を考慮
すると、図26(a)の回路は図26(b)のように表
わされる。
In this case, MOS transistor Q1 is connected to MO
It serves as a load resistance or a constant current source for the S transistor Ta. Therefore, the relationship between DC voltage VPS 'connected to the source of transistor Q1 and DC voltage VPD' connected to the drain of MOS transistor Ta is VPD '<V
PS ′, and the DC voltage VPD ′ is, for example, a ground voltage (ground). The drain of the transistor Q1 is connected to the transistor Ta, and a DC voltage is applied to the gate. The P-channel MOS transistor Q2 is controlled by the horizontal scanning circuit 3, and leads the output of the amplifier circuit to the final signal line 9. As in the sixteenth to twenty-eighth embodiments,
Considering the fifth MOS transistor T5 provided in the pixel, the circuit of FIG. 26A is represented as shown in FIG.

【0122】[0122]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光電変
換素子より発生する電気信号を対数変換する光電変換手
段を用いたとき、例えば、サブスレッショルド領域で動
作するトランジスタを複数用いることによって撮像可能
な輝度範囲を狭め、撮像可能な輝度範囲を実際に撮像す
る被写体の輝度範囲に近づけることができる。このよう
に、各画素の輝度範囲を前記被写体の輝度範囲に応じた
ものとなるため、光電変換された出力信号を用いて画像
を再生したとき、コントラストのとれた良好な画像が得
られる。
As described above, according to the present invention, when the photoelectric conversion means for logarithmically converting the electric signal generated by the photoelectric conversion element is used, for example, the imaging is performed by using a plurality of transistors operating in a subthreshold region. The possible luminance range can be narrowed, and the imageable luminance range can be made closer to the luminance range of the subject to be actually imaged. As described above, since the luminance range of each pixel corresponds to the luminance range of the subject, when an image is reproduced using the photoelectrically converted output signal, a good image with high contrast can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施形態である二次元固体撮像装置
の全体の構成を説明するためのブロック回路図。
FIG. 1 is a block circuit diagram for explaining the overall configuration of a two-dimensional solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態の1画素の構成を示す
回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to the first embodiment of the present invention.

【図3】画素の構成を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel.

【図4】本発明の一実施形態である二次元固体撮像装置
の全体の構成を説明するためのブロック回路図。
FIG. 4 is a block circuit diagram for explaining the overall configuration of a two-dimensional solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図5】図4の一部の回路図。FIG. 5 is a partial circuit diagram of FIG. 4;

【図6】本発明の第2の実施形態の1画素の構成を示す
回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施形態の1画素の構成を示す
回路図。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施形態の1画素の構成を示す
回路図。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施形態の1画素の構成を示す
回路図。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】第5の実施形態で使用する画素の各素子に与
える信号のタイミングチャート。
FIG. 10 is a timing chart of a signal applied to each element of a pixel used in the fifth embodiment.

【図11】本発明の第6の実施形態の1画素の構成を示
す回路図。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】第6の実施形態で使用する画素の各素子に与
える信号のタイミングチャート。
FIG. 12 is a timing chart of a signal applied to each element of a pixel used in the sixth embodiment.

【図13】本発明の第7の実施形態の1画素の構成を示
す回路図。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】第7の実施形態で使用する画素の各素子に与
える信号のタイミングチャート。
FIG. 14 is a timing chart of signals applied to each element of a pixel used in the seventh embodiment.

【図15】本発明の第8の実施形態の1画素の構成を示
す回路図。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to an eighth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第9の実施形態の1画素の構成を示
す回路図。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a ninth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第10の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a tenth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第11の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 18 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第12の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図20】第12の実施形態で使用する画素の各素子に
与える信号のタイミングチャート。
FIG. 20 is a timing chart of a signal applied to each element of a pixel used in the twelfth embodiment.

【図21】本発明の第13の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第14の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 22 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図23】画素内の能動素子をPチャネルのMOSトラ
ンジスタで構成した実施形態の場合の本発明の二次元固
体撮像装置の全体の構成を説明するためのブロック回路
図。
FIG. 23 is a block circuit diagram for explaining the overall configuration of a two-dimensional solid-state imaging device according to the present invention in the case where an active element in a pixel is configured by a P-channel MOS transistor.

【図24】本発明の第15の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 24 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図25】画素内の能動素子をPチャネルのMOSトラ
ンジスタで構成した実施形態の場合の本発明の二次元固
体撮像装置の全体の構成を説明するためのブロック回路
図。
FIG. 25 is a block circuit diagram for explaining the overall configuration of a two-dimensional solid-state imaging device according to the present invention in the case of an embodiment in which active elements in pixels are configured by P-channel MOS transistors.

【図26】図25の一部の回路図。FIG. 26 is a circuit diagram of part of FIG. 25;

【図27】本発明の第16の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 27 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a sixteenth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第17の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 28 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a seventeenth embodiment of the present invention.

【図29】本発明の第18の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 29 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to an eighteenth embodiment of the present invention.

【図30】本発明の第19の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 30 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a nineteenth embodiment of the present invention.

【図31】本発明の第20の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 31 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twentieth embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第21の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 32 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twenty-first embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第22の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 33 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twenty-second embodiment of the present invention.

【図34】本発明の第23の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 34 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twenty-third embodiment of the present invention.

【図35】本発明の第24の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 35 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twenty-fourth embodiment of the present invention.

【図36】本発明の第25の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 36 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twenty-fifth embodiment of the present invention.

【図37】本発明の第26の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 37 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twenty-sixth embodiment of the present invention.

【図38】本発明の第27の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 38 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twenty-seventh embodiment of the present invention.

【図39】本発明の第28の実施形態の1画素の構成を
示す回路図。
FIG. 39 is a circuit diagram showing a configuration of one pixel according to a twenty-eighth embodiment of the present invention.

【図40】被写体の輝度分布及び出力装置への入力信号
とエリアセンサの出力の信号レベルの関係を示したグラ
フ。
FIG. 40 is a graph showing a luminance distribution of a subject and a relationship between an input signal to an output device and a signal level of an output of an area sensor.

【図41】被写体の輝度分布及び出力装置への入力信号
とエリアセンサの出力の信号レベルの関係を示したグラ
フ。
FIG. 41 is a graph showing a luminance distribution of a subject and a relationship between an input signal to an output device and a signal level of an output of an area sensor.

【図42】LOGセンサのダイナミックレンジと出力装
置に送出する信号のレベルの関係を示した図。
FIG. 42 is a view showing the relationship between the dynamic range of a LOG sensor and the level of a signal sent to an output device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

G11〜Gmn 画素 2 垂直走査回路 3 水平走査回路 4−1〜4−n 行選択線 6−1〜6−m 出力信号線 PD フォトダイオード T1〜T12 第1〜第12MOSトランジスタ C,C1 キャパシタ G11 to Gmn pixel 2 vertical scanning circuit 3 horizontal scanning circuit 4-1 to 4-n row selection line 6-1 to 6-m output signal line PD photodiode T1 to T12 first to twelfth MOS transistor C, C1 capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA02 AB01 BA06 BA14 CA02 FA06 5C024 BX00 CX43 GX03 GY31 GY35 GY39  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M118 AA02 AB01 BA06 BA14 CA02 FA06 5C024 BX00 CX43 GX03 GY31 GY35 GY39

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射した光量に応じた電気信号を発生す
る光電変換素子を有する光電変換手段と、該光電変換手
段の出力信号を出力信号線へ導出する導出路とを備え、
前記光電変換手段が前記電気信号を自然対数的に変換す
る固体撮像装置において、 該固体撮像装置の撮像可能な輝度領域における最高輝度
をMaとし、該固体撮像装置の撮像可能な輝度領域にお
ける最低輝度をMiとしたとき、20×log(Ma/M
i)が60[dB]以下で撮像可能であることを特徴と
する固体撮像装置。
A photoelectric conversion unit having a photoelectric conversion element for generating an electric signal according to an amount of incident light; and a lead-out path for leading an output signal of the photoelectric conversion unit to an output signal line.
In the solid-state imaging device in which the photoelectric conversion unit converts the electric signal into a natural logarithm, a maximum luminance in a luminance region where the solid-state imaging device can image is defined as Ma, and a minimum luminance in a luminance region where the solid-state imaging device can image. Is Mi, and 20 × log (Ma / M
A solid-state imaging device capable of imaging at i) of 60 [dB] or less.
【請求項2】 20×log(Ma/Mi)が40[dB]
以上60[dB]以下で撮像可能であることを特徴とす
る請求項1に記載の固体撮像装置。
2. 20 × log (Ma / Mi) is 40 [dB].
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein imaging is possible at a level of 60 dB or less.
【請求項3】 入射した光量に応じた電気信号を発生す
る光電変換素子を有する光電変換手段と、該光電変換手
段の出力信号を出力信号線へ導出する導出路とを備える
とともに前記電気信号を自然対数的に変換する画素を、
マトリクス状に配してなる固体撮像装置において、 該固体撮像装置の撮像可能な輝度領域における最高輝度
をMaとし、該固体撮像装置の撮像可能な輝度領域にお
ける最低輝度をMiとしたとき、20×Log(Ma/
Mi)が60[dB]以下で撮像可能であることを特徴
とする固体撮像装置。
3. A photoelectric conversion device having a photoelectric conversion element for generating an electric signal according to the amount of incident light, and a lead-out path for leading an output signal of the photoelectric conversion device to an output signal line. Pixels to be converted logarithmically are
In a solid-state imaging device arranged in a matrix, when the highest luminance in the imageable luminance region of the solid-state imaging device is Ma and the minimum luminance in the imageable luminance region of the solid-state imaging device is Mi, 20 × Log (Ma /
A solid-state imaging device capable of imaging at Mi) of 60 [dB] or less.
【請求項4】 20×log(Ma/Mi)が40[dB]
以上60[dB]以下で撮像可能であることを特徴とす
る請求項3に記載の固体撮像装置。
4. 20 × log (Ma / Mi) is 40 [dB]
The solid-state imaging device according to claim 3, wherein an image can be captured in a range of 60 dB or less.
【請求項5】 前記光電変換手段において、サブスレッ
ショルド領域で動作する複数のトランジスタが前記光電
変換素子と直列に接続されていることを特徴とする請求
項1〜請求項4のいずれかに記載の固体撮像装置。
5. The photoelectric conversion unit according to claim 1, wherein a plurality of transistors operating in a sub-threshold region are connected in series with the photoelectric conversion element. Solid-state imaging device.
【請求項6】 前記光電変換手段が、 第1電極に直流電圧が印加された光電変換素子と、 第1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極及び
制御電極が光電変換素子の第2電極に接続され、光電変
換素子からの出力電流が流れ込む第1のトランジスタ
と、 第1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極に直
流電圧が印加されるとともに制御電極が前記第1のトラ
ンジスタの制御電極に接続され、第2電極から電気信号
を出力する第2のトランジスタと、 第1電極と制御電極とが接続された第3のトランジスタ
とを有し、 前記第1のトランジスタ及び前記第3のトランジスタが
直列に接続され、前記第1のトランジスタ及び前記第3
のトランジスタが、それぞれ、サブスレッショルド領域
で動作することを特徴とする請求項5に記載の固体撮像
装置。
6. The photoelectric conversion means includes: a photoelectric conversion element having a first electrode to which a DC voltage is applied; a first electrode, a second electrode, and a control electrode, wherein the first electrode and the control electrode are photoelectric conversion elements. A first transistor that is connected to the second electrode of the first transistor and into which an output current from the photoelectric conversion element flows, a first electrode, a second electrode, and a control electrode, and a DC voltage is applied to the first electrode and the control electrode Has a second transistor connected to a control electrode of the first transistor, and outputs an electric signal from a second electrode; and a third transistor connected to the first electrode and the control electrode. The first transistor and the third transistor are connected in series, and the first transistor and the third transistor are connected in series.
6. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein each of the transistors operates in a sub-threshold region.
【請求項7】 前記光電変換手段が、 定電流源と、 一端が前記第1のトランジスタの第1電極に接続される
とともに他端が前記定電流源に接続されたスイッチとを
有し、 前記スイッチをONにすることで、前記第1のトランジ
スタの第1電極を前記定電流源に接続して、定電流を前
記第1のトランジスタに流すことによって、前記第2の
トランジスタの制御電極にかかる電圧を初期化すること
を特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。
7. The photoelectric conversion unit includes: a constant current source; and a switch having one end connected to a first electrode of the first transistor and the other end connected to the constant current source. When the switch is turned on, the first electrode of the first transistor is connected to the constant current source, and a constant current is applied to the first transistor, so that the first electrode is applied to the control electrode of the second transistor. The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the voltage is initialized.
【請求項8】 前記光電変換手段が、 第2電極に直流電圧が印加された光電変換素子と、 第1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極と制
御電極が接続されるとともに、第2電極が前記光電変換
素子の第1電極に接続された第1のトランジスタと、 第1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極に直
流電圧が印加されるとともに制御電極が前記第1のトラ
ンジスタの第2電極に接続され、第2電極から電気信号
を出力する第2のトランジスタと、 第1電極と制御電極それぞれに直流電圧が印加された第
3のトランジスタとを有し、 前記第1のトランジスタ及び前記第3のトランジスタが
直列に接続され、前記第1のトランジスタ及び前記第3
のトランジスタが、それぞれ、サブスレッショルド領域
で動作することを特徴とする請求項5に記載の固体撮像
装置。
8. The photoelectric conversion means includes: a photoelectric conversion element having a DC voltage applied to a second electrode; a first electrode, a second electrode, and a control electrode; and the first electrode and the control electrode are connected. And a first transistor having a second electrode connected to the first electrode of the photoelectric conversion element; a first electrode, a second electrode, and a control electrode, wherein a DC voltage is applied to the first electrode and control is performed. An electrode is connected to a second electrode of the first transistor, a second transistor that outputs an electric signal from the second electrode, and a third transistor that has a DC voltage applied to each of the first electrode and the control electrode. The first transistor and the third transistor are connected in series, and the first transistor and the third transistor
6. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein each of the transistors operates in a sub-threshold region.
【請求項9】 前記光電変換手段が、 定電流源と、 一端が前記第1のトランジスタの第2電極に接続される
とともに他端が前記定電流源に接続されたスイッチとを
有し、 前記スイッチをONにすることで、前記第1のトランジ
スタの第2電極を前記定電流源に接続して、定電流を前
記第1のトランジスタに流すことによって、前記第2の
トランジスタの制御電極にかかる電圧を初期化すること
を特徴とする請求項8に記載の固体撮像装置。
9. The photoelectric conversion unit includes: a constant current source; and a switch having one end connected to the second electrode of the first transistor and the other end connected to the constant current source. When the switch is turned on, the second electrode of the first transistor is connected to the constant current source, and a constant current is applied to the first transistor, so that the second electrode is applied to the control electrode of the second transistor. The solid-state imaging device according to claim 8, wherein the voltage is initialized.
【請求項10】 前記光電変換手段が、前記複数のトラ
ンジスタより、サブスレッショルド領域で動作するトラ
ンジスタの数を変化させることによって、前記輝度範囲
を変化させることを特徴とする請求項5〜請求項9のい
ずれかに記載の固体撮像装置。
10. The luminance range is changed by changing the number of transistors operating in a sub-threshold region from the plurality of transistors by the photoelectric conversion unit. The solid-state imaging device according to any one of the above.
【請求項11】 前記光電変換手段が、前記第1のトラ
ンジスタと前記光電変換素子との間にスイッチを有し、
撮像動作を行うときは前記スイッチをONにし、又、リ
セット動作を行うときは前記スイッチをOFFにするこ
とを特徴とする請求項7又は請求項9に記載の固体撮像
装置。
11. The photoelectric conversion unit has a switch between the first transistor and the photoelectric conversion element,
The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the switch is turned on when performing an imaging operation, and is turned off when performing a reset operation.
【請求項12】 複数の画素を有する固体撮像装置にお
いて、 各画素が、 光電変換素子と、 該光電変換素子の一方の電極に第1電極とゲート電極と
が接続された第1MOSトランジスタと、 該第1MOSトランジスタの第1電極とゲート電極とに
ゲート電極が接続された第2MOSトランジスタと、 前記第1MOSトランジスタの第2電極に第1電極とゲ
ート電極とが接続された第3MOSトランジスタと、を
有し、 前記第1及び第3MOSトランジスタをを閾値以下のサ
ブスレッショルド領域で動作させることを特徴とする固
体撮像装置。
12. In a solid-state imaging device having a plurality of pixels, each pixel includes: a photoelectric conversion element; a first MOS transistor having a first electrode and a gate electrode connected to one electrode of the photoelectric conversion element; A second MOS transistor having a gate electrode connected to a first electrode and a gate electrode of the first MOS transistor; and a third MOS transistor having a first electrode and a gate electrode connected to a second electrode of the first MOS transistor. A solid-state imaging device, wherein the first and third MOS transistors are operated in a sub-threshold region below a threshold.
【請求項13】 複数の画素を有する固体撮像装置にお
いて、 各画素が、 光電変換素子と、 該光電変換素子の一方の電極に第2電極が接続された第
1MOSトランジスタと、 該第1MOSトランジスタの第2電極にゲート電極が接
続された第2MOSトランジスタと、 前記第1MOSトランジスタの第1電極とゲート電極と
に第2電極が接続された第3MOSトランジスタと、を
有し、 前記第1及び第3MOSトランジスタをを閾値以下のサ
ブスレッショルド領域で動作させることを特徴とする固
体撮像装置。
13. A solid-state imaging device having a plurality of pixels, wherein each pixel includes: a photoelectric conversion element; a first MOS transistor having a second electrode connected to one electrode of the photoelectric conversion element; A second MOS transistor having a gate electrode connected to a second electrode; and a third MOS transistor having a second electrode connected to a first electrode and a gate electrode of the first MOS transistor. A solid-state imaging device in which a transistor is operated in a subthreshold region equal to or less than a threshold.
【請求項14】 前記第3MOSトランジスタの第1電
極に第1電極が接続されるとともに、前記第3MOSト
ランジスタの第2電極に第2電極が接続された第4MO
Sトランジスタを有し、 前記第4MOSトランジスタをONにしたとき、各画素
の輝度範囲が広くなり、又、前記第4MOSトランジス
タをOFFにしたとき、各画素の輝度範囲が狭くなるこ
とを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の固体
撮像装置。
14. A fourth MOS transistor having a first electrode connected to a first electrode of the third MOS transistor and a second electrode connected to a second electrode of the third MOS transistor.
It has an S transistor, and when the fourth MOS transistor is turned on, the brightness range of each pixel is widened, and when the fourth MOS transistor is turned off, the brightness range of each pixel is narrowed. The solid-state imaging device according to claim 12.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1381223A1 (en) * 2002-06-19 2004-01-14 Neuricam S.P.A. Photo-sensitive element for electro-optical sensors
JP2007028107A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd Photosensor circuit

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1381223A1 (en) * 2002-06-19 2004-01-14 Neuricam S.P.A. Photo-sensitive element for electro-optical sensors
US6891144B2 (en) 2002-06-19 2005-05-10 Neuricam Spa Photo-sensitive element for electro-optical sensors
JP2007028107A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd Photosensor circuit
JP4594179B2 (en) * 2005-07-14 2010-12-08 本田技研工業株式会社 Optical sensor circuit

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