JP2002357478A - 光センサ回路 - Google Patents
光センサ回路Info
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- sensor circuit
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/57—Control of the dynamic range
- H04N25/571—Control of the dynamic range involving a non-linear response
- H04N25/573—Control of the dynamic range involving a non-linear response the logarithmic type
Abstract
(57)【要約】
【目的】 残像を抑制するべく、光電変換素子の寄生容
量に残留する電荷を放電させて初期化する簡単な手段を
講ずるようにした光センサ回路を提供する。 【構成】 光検知時の入射光量に応じて光電変換素子に
流れるセンサ電流をトランジスタのサブスレッショルド
領域の特性を利用した弱反転状態で対数特性をもって電
圧信号に変換して、その変換された電圧信号に応じたセ
ンサ出力を生ずるようにした光センサ回路において、光
検知に先がけてパルス光を照射することにより光電変換
素子の寄生容量に電荷を注入して初期化する手段を設け
るようにする。
量に残留する電荷を放電させて初期化する簡単な手段を
講ずるようにした光センサ回路を提供する。 【構成】 光検知時の入射光量に応じて光電変換素子に
流れるセンサ電流をトランジスタのサブスレッショルド
領域の特性を利用した弱反転状態で対数特性をもって電
圧信号に変換して、その変換された電圧信号に応じたセ
ンサ出力を生ずるようにした光センサ回路において、光
検知に先がけてパルス光を照射することにより光電変換
素子の寄生容量に電荷を注入して初期化する手段を設け
るようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入射光量に応じて光電
変換素子に流れるセンサ電流を対数特性をもったセンサ
信号に変換して出力する、ＣＭＯＳ型イメージセンサの
画素単位となる光センサ回路に関する。
変換素子に流れるセンサ電流を対数特性をもったセンサ
信号に変換して出力する、ＣＭＯＳ型イメージセンサの
画素単位となる光センサ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＣＭＯＳ型イメージセンサにあっ
ては、その１画素分の光センサ回路が、図１１に示すよ
うに、撮影に際しての光検知時における入射光Ｌｓの光
量に応じたセンサ電流を生ずる光電変換素子としてのフ
ォトダイオードＰＤと、そのフォトダイオードＰＤに流
れるセンサ電流をサブスレッショルド領域の動作特性を
利用して弱反転状態で対数出力特性をもって電圧信号Ｖ
ｐｄに変換するトランジスタＱ１と、その変換された電
圧信号Ｖｐｄをハイインピーダンスをもって増幅するト
ランジスタＱ２と、画素読出し信号Ｖｓのパルスタイミ
ングでもってセンサ信号を出力するトランジスタＱ３と
によって構成され、ダイナミックレンジを拡大して光信
号の検出を高感度で行わせることができるようになって
いる。そして、光検知に先がけて、トランジスタＱ１の
ドレイン電圧ＶＤを所定時間だけ定常よりも低く設定し
て、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃの残留電荷を放
電させて初期化することにより、センサ電流に急激な変
化が生じても即座にそのときの入射光Ｌｓの光量に応じ
た電圧信号Ｖｐｄが得られるようにして、入射光量が少
ない場合でも残像が生ずることがないようにしている
（特開２０００−３２９６１６号公報参照）。
ては、その１画素分の光センサ回路が、図１１に示すよ
うに、撮影に際しての光検知時における入射光Ｌｓの光
量に応じたセンサ電流を生ずる光電変換素子としてのフ
ォトダイオードＰＤと、そのフォトダイオードＰＤに流
れるセンサ電流をサブスレッショルド領域の動作特性を
利用して弱反転状態で対数出力特性をもって電圧信号Ｖ
ｐｄに変換するトランジスタＱ１と、その変換された電
圧信号Ｖｐｄをハイインピーダンスをもって増幅するト
ランジスタＱ２と、画素読出し信号Ｖｓのパルスタイミ
ングでもってセンサ信号を出力するトランジスタＱ３と
によって構成され、ダイナミックレンジを拡大して光信
号の検出を高感度で行わせることができるようになって
いる。そして、光検知に先がけて、トランジスタＱ１の
ドレイン電圧ＶＤを所定時間だけ定常よりも低く設定し
て、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃの残留電荷を放
電させて初期化することにより、センサ電流に急激な変
化が生じても即座にそのときの入射光Ｌｓの光量に応じ
た電圧信号Ｖｐｄが得られるようにして、入射光量が少
ない場合でも残像が生ずることがないようにしている
（特開２０００−３２９６１６号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、入射光量に応じて光電変換素子に流れるセンサ電
流をトランジスタのサブスレッショルド領域の特性を利
用した対数特性をもって電圧信号に変換して、その変換
された電圧信号に応じたセンサ信号を出力するようにし
た光センサ回路にあって、初期化時にそのトランジスタ
のドレイン電圧を定常値よりも低い値に設定するので
は、その電源電圧を低インピーダンスをもって段階的に
切り換える電圧切換回路を必要として、光センサ回路の
構成が複雑になっていることである。
点は、入射光量に応じて光電変換素子に流れるセンサ電
流をトランジスタのサブスレッショルド領域の特性を利
用した対数特性をもって電圧信号に変換して、その変換
された電圧信号に応じたセンサ信号を出力するようにし
た光センサ回路にあって、初期化時にそのトランジスタ
のドレイン電圧を定常値よりも低い値に設定するので
は、その電源電圧を低インピーダンスをもって段階的に
切り換える電圧切換回路を必要として、光センサ回路の
構成が複雑になっていることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、光検知時の入
射光量に応じて光電変換素子に流れるセンサ電流をトラ
ンジスタのサブスレッショルド領域の特性を利用した弱
反転状態で対数特性をもって電圧信号に変換するように
した光センサ回路にあって、そのトランジスタの電源電
圧を段階的に切り換える電圧制御を行うようなことなく
簡単に初期化を行わせるようにするべく、光検知に先が
けてパルス光を照射することにより光電変換素子の寄生
容量に電荷を注入して初期化する手段を設けて、残留電
荷による容量性の残像の発生を抑制するようにしてい
る。
射光量に応じて光電変換素子に流れるセンサ電流をトラ
ンジスタのサブスレッショルド領域の特性を利用した弱
反転状態で対数特性をもって電圧信号に変換するように
した光センサ回路にあって、そのトランジスタの電源電
圧を段階的に切り換える電圧制御を行うようなことなく
簡単に初期化を行わせるようにするべく、光検知に先が
けてパルス光を照射することにより光電変換素子の寄生
容量に電荷を注入して初期化する手段を設けて、残留電
荷による容量性の残像の発生を抑制するようにしてい
る。
【０００５】
【実施例】本発明による光センサ回路にあっては、図１
に示すように、その基本的な構成が、入射光Ｌｓの光量
に応じたセンサ電流を生ずる光電変換素子としてのフォ
トダイオードＰＤと、そのフォトダイオードＰＤに流れ
るセンサ電流を弱反転状態で対数特性をもって電圧信号
Ｖｐｄに変換するトランジスタＱ１と、その変換された
電圧信号Ｖｐｄをハイインピーダンスをもって増幅する
トランジスタＱ２と、読出し信号Ｖｓのパルスタイミン
グでもってセンサ信号を出力するトランジスタＱ３とに
よって構成されている。ここでは、ＭＯＳ型のトランジ
スタＱ１〜Ｑ３を用いるようにしている。図中、Ｃはフ
ォトダイオードＰＤの接合容量、配線容量などからなる
寄生容量である。
に示すように、その基本的な構成が、入射光Ｌｓの光量
に応じたセンサ電流を生ずる光電変換素子としてのフォ
トダイオードＰＤと、そのフォトダイオードＰＤに流れ
るセンサ電流を弱反転状態で対数特性をもって電圧信号
Ｖｐｄに変換するトランジスタＱ１と、その変換された
電圧信号Ｖｐｄをハイインピーダンスをもって増幅する
トランジスタＱ２と、読出し信号Ｖｓのパルスタイミン
グでもってセンサ信号を出力するトランジスタＱ３とに
よって構成されている。ここでは、ＭＯＳ型のトランジ
スタＱ１〜Ｑ３を用いるようにしている。図中、Ｃはフ
ォトダイオードＰＤの接合容量、配線容量などからなる
寄生容量である。
【０００６】トランジスタＱ１の対数動作としては、以
下のとおりである。
下のとおりである。
【０００７】いま、トランジスタＱ１のゲート電圧ＶＧ
をそのドレイン電圧ＶＤ以下の値に設定して、トランジ
スタＱ１を弱反転状態で動作させると、入射光Ｌｓによ
って生じた電荷がトランジスタＱ１のサブスレッショル
ド領域でドレインＤに排出されるため、図６に示すよう
に、完全な対数出力特性を示すようになる。
をそのドレイン電圧ＶＤ以下の値に設定して、トランジ
スタＱ１を弱反転状態で動作させると、入射光Ｌｓによ
って生じた電荷がトランジスタＱ１のサブスレッショル
ド領域でドレインＤに排出されるため、図６に示すよう
に、完全な対数出力特性を示すようになる。
【０００８】その際、入射光Ｌｓに応じてフォトダイオ
ードＰＤに流れるセンサ電流Ｉｐｄに対するトランジス
タＱ１による変換電圧Ｖｐｄの特性が次式（１）によっ
て与えられる。図７は、その電圧−電流特性を示してい
る。
ードＰＤに流れるセンサ電流Ｉｐｄに対するトランジス
タＱ１による変換電圧Ｖｐｄの特性が次式（１）によっ
て与えられる。図７は、その電圧−電流特性を示してい
る。
【０００９】Ｉｐｄ＝Ｉｓ｛ｅｘｐ（ｑｖ／２ｋＴ）−
１｝ …（１）ここで、Ｉｓは逆方向電流、ｑは電子の
電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔは周囲温度である。
１｝ …（１）ここで、Ｉｓは逆方向電流、ｑは電子の
電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔは周囲温度である。
【００１０】図８および図９は、そのときのトランジス
タＱ１の入射光Ｌｓの光量に応じて生じた電荷ｑの流れ
による動作状態の一態様をそれぞれ模擬的に示してい
る。
タＱ１の入射光Ｌｓの光量に応じて生じた電荷ｑの流れ
による動作状態の一態様をそれぞれ模擬的に示してい
る。
【００１１】このような完全な対数出力特性を有してい
るセンサ回路では、入射光量が少ない場合、（１）式の
関係からして、トランジスタＱ１の抵抗値が対数的に増
大するために、センサ信号の出力に際して寄生容量Ｃに
蓄積された電荷の放電速度が遅くなり、残留電荷による
容量性の残像が生じてしまう。その場合、明るい状態か
ら急に暗い状態に変化したときに残像の発生が顕著とな
り、また、暗い背景に動く輝点があると尾を引く現象が
顕著に表われることになる。
るセンサ回路では、入射光量が少ない場合、（１）式の
関係からして、トランジスタＱ１の抵抗値が対数的に増
大するために、センサ信号の出力に際して寄生容量Ｃに
蓄積された電荷の放電速度が遅くなり、残留電荷による
容量性の残像が生じてしまう。その場合、明るい状態か
ら急に暗い状態に変化したときに残像の発生が顕著とな
り、また、暗い背景に動く輝点があると尾を引く現象が
顕著に表われることになる。
【００１２】図６の特性にあって、Ａは明から暗になっ
たときに残像が生じやすい領域を示している。
たときに残像が生じやすい領域を示している。
【００１３】このように構成された光センサ回路にあっ
て、特に本発明では、パルス発光源１を設けて、光検知
に先がけてパルス光ＰＬを照射することによりフォトダ
イオードＰＤの寄生容量Ｃに電荷を注入して、残留電荷
による容量性残像の発生を抑制するようにしている。
て、特に本発明では、パルス発光源１を設けて、光検知
に先がけてパルス光ＰＬを照射することによりフォトダ
イオードＰＤの寄生容量Ｃに電荷を注入して、残留電荷
による容量性残像の発生を抑制するようにしている。
【００１４】なお、対数出力特性をもった光センサ回路
にバイアスライトを常に照射するようにすると、そのバ
イアスライトよりも光量が少ない入射光Ｌｓで発生する
ような残像が抑制されるが、入射光Ｌｓの光量が少ない
領域での出力感度が低下してしまうという問題が生ず
る。すなわち、バイアスライトの光量を１とすると、そ
れ以下の光量ｌが入射した場合に、Ｌｏｇ（１＋ｌ）と
なって、Ｌｏｇ（ｌ）のときよりも感度が大きく減衰す
る。そして、バイアスライトの光量よりも暗い被写体を
撮像することができなくなってしまう。
にバイアスライトを常に照射するようにすると、そのバ
イアスライトよりも光量が少ない入射光Ｌｓで発生する
ような残像が抑制されるが、入射光Ｌｓの光量が少ない
領域での出力感度が低下してしまうという問題が生ず
る。すなわち、バイアスライトの光量を１とすると、そ
れ以下の光量ｌが入射した場合に、Ｌｏｇ（１＋ｌ）と
なって、Ｌｏｇ（ｌ）のときよりも感度が大きく減衰す
る。そして、バイアスライトの光量よりも暗い被写体を
撮像することができなくなってしまう。
【００１５】そのため、常にバイアスライトを照射する
のではなく、光検知時の入射光Ｌｓに応じたセンサ信号
の出力タイミングと同期して、光検知に先がけてパルス
光ＰＬを照射することによりフォトダイオードＰＤの寄
生容量Ｃに一時的に過剰な電荷を注入するようにすれ
ば、その後の入射光Ｌｓによる電荷の蓄積期間で行われ
る過剰電荷の排出量と入射光Ｌｓによる電荷の発生量と
の割合が常に同じ飽和状態になることから、一定の放電
曲線による出力特性が得られるようになり、それにより
センサ信号の出力感度を低下させるようなことなく残像
の発生を抑制できるようになる。
のではなく、光検知時の入射光Ｌｓに応じたセンサ信号
の出力タイミングと同期して、光検知に先がけてパルス
光ＰＬを照射することによりフォトダイオードＰＤの寄
生容量Ｃに一時的に過剰な電荷を注入するようにすれ
ば、その後の入射光Ｌｓによる電荷の蓄積期間で行われ
る過剰電荷の排出量と入射光Ｌｓによる電荷の発生量と
の割合が常に同じ飽和状態になることから、一定の放電
曲線による出力特性が得られるようになり、それにより
センサ信号の出力感度を低下させるようなことなく残像
の発生を抑制できるようになる。
【００１６】図４は、そのときの一定の放電曲線による
出力特性を示している。図中、ａはパルス光ＰＬの照射
による注入電荷と入射光Ｌｓによる発生電荷との関係に
よる放電曲線を、ｂは明時における信号出力の状態を、
ｃは暗時における信号出力の状態を示している。ｔ１は
発光期間ｔｍをもったパルス光ＰＬの照射時点、ｔ２は
センサ信号の出力時点であり、Ｔは光検知時の入射光Ｌ
ｓによる寄生容量Ｃにおける電荷の蓄積期間である。
出力特性を示している。図中、ａはパルス光ＰＬの照射
による注入電荷と入射光Ｌｓによる発生電荷との関係に
よる放電曲線を、ｂは明時における信号出力の状態を、
ｃは暗時における信号出力の状態を示している。ｔ１は
発光期間ｔｍをもったパルス光ＰＬの照射時点、ｔ２は
センサ信号の出力時点であり、Ｔは光検知時の入射光Ｌ
ｓによる寄生容量Ｃにおける電荷の蓄積期間である。
【００１７】図２は、その光センサ回路における各部信
号のタイムチャートを示している。ここで、ｔ１はパル
ス光ＰＬの照射による初期化のタイミングを、ｔ２はセ
ンサ信号の出力のタイミングを示している。初期化時
に、パルス光ＰＬを照射して寄生容量Ｃに残留する電荷
を放電させる期間ｔｍとしては、例えば１画素分の読出
し速度が１００ｎｓｅｃ程度の場合に５μｓｅｃ程度に
設定される。図中、ＴはフォトダイオードＰＤの寄生容
量Ｃにおける電荷の蓄積期間を示しており、その蓄積期
間ＴはＮＴＳＣ信号の場合１／３０ｓｅｃ（または１／
６０ｓｅｃ）程度となる。
号のタイムチャートを示している。ここで、ｔ１はパル
ス光ＰＬの照射による初期化のタイミングを、ｔ２はセ
ンサ信号の出力のタイミングを示している。初期化時
に、パルス光ＰＬを照射して寄生容量Ｃに残留する電荷
を放電させる期間ｔｍとしては、例えば１画素分の読出
し速度が１００ｎｓｅｃ程度の場合に５μｓｅｃ程度に
設定される。図中、ＴはフォトダイオードＰＤの寄生容
量Ｃにおける電荷の蓄積期間を示しており、その蓄積期
間ＴはＮＴＳＣ信号の場合１／３０ｓｅｃ（または１／
６０ｓｅｃ）程度となる。
【００１８】このような光センサ回路にあっては、図３
に示すように、入射光量に応じてフォトダイオードＰＤ
に流れるセンサ電流が多いときには対数出力特性を示す
が、センサ電流が少ないときにはフォトダイオードＰＤ
の寄生容量Ｃの充電に応答遅れを生じてほぼ線形の非対
数出力特性を示すようになっている。図中、ＷＡは非対
数応答領域を示し、ＷＢは対数応答領域を示している。
に示すように、入射光量に応じてフォトダイオードＰＤ
に流れるセンサ電流が多いときには対数出力特性を示す
が、センサ電流が少ないときにはフォトダイオードＰＤ
の寄生容量Ｃの充電に応答遅れを生じてほぼ線形の非対
数出力特性を示すようになっている。図中、ＷＡは非対
数応答領域を示し、ＷＢは対数応答領域を示している。
【００１９】光検知に先がけてパルス光ＰＬが照射され
ると、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃにおける残留
電荷の上に大量の新たな電荷が注入されることになる。
ると、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃにおける残留
電荷の上に大量の新たな電荷が注入されることになる。
【００２０】図５は、そのときのトランジスタＱ１にお
ける電荷ｑの流れによる動作状態を模擬的に示している
（図８の入射光Ｌｓのみが入射している場合と比較参
照）。この場合、被写体からの入射光Ｌｓにパルス光Ｐ
Ｌが重畳した光ＰＬｓがフォトダイオードＰＤに照射さ
れて、大量の電荷ｑがソースＳから注入され、電荷ｑが
ドレインＤから排出されている。
ける電荷ｑの流れによる動作状態を模擬的に示している
（図８の入射光Ｌｓのみが入射している場合と比較参
照）。この場合、被写体からの入射光Ｌｓにパルス光Ｐ
Ｌが重畳した光ＰＬｓがフォトダイオードＰＤに照射さ
れて、大量の電荷ｑがソースＳから注入され、電荷ｑが
ドレインＤから排出されている。
【００２１】そして、バルス光ＰＬの照射が終了するこ
とにより残留電荷が放電して初期化が行われると、その
時点から直ちに入射光Ｌｓの光量に応じた電荷の蓄積が
行われ、先のパルス光ＰＬの照射時に蓄積され電荷が放
電されて、入射光Ｌｓによって発生する電荷とつり合う
点に向けて信号の収束が行われる（図４参照）。その場
合、放電曲線は入射光Ｌｓの光量によって一定の曲線を
描くため、残像を生ずることがなくなる。そして、周期
的に初期化を行って、所定のタイミングでセンサ信号の
読出しを行わせることにより、毎回同じ出力値が得られ
て、入射光量に対する出力値の再現性が確保される。
とにより残留電荷が放電して初期化が行われると、その
時点から直ちに入射光Ｌｓの光量に応じた電荷の蓄積が
行われ、先のパルス光ＰＬの照射時に蓄積され電荷が放
電されて、入射光Ｌｓによって発生する電荷とつり合う
点に向けて信号の収束が行われる（図４参照）。その場
合、放電曲線は入射光Ｌｓの光量によって一定の曲線を
描くため、残像を生ずることがなくなる。そして、周期
的に初期化を行って、所定のタイミングでセンサ信号の
読出しを行わせることにより、毎回同じ出力値が得られ
て、入射光量に対する出力値の再現性が確保される。
【００２２】その際、図３に示す特性にあって、入射光
量の少ないＷＡの領域では、トランジスタＱ１の抵抗値
が高いために放電曲線が完全に収束せずに対数特性が失
われるが、入射光量の変化による残像の発生が抑制され
る。
量の少ないＷＡの領域では、トランジスタＱ１の抵抗値
が高いために放電曲線が完全に収束せずに対数特性が失
われるが、入射光量の変化による残像の発生が抑制され
る。
【００２３】このように、本発明によれば、光検知に先
がけてパルス光を照射することによりフォトダイオード
ＰＤの寄生容量Ｃに残留する電荷を放電させて初期化を
行わせるだけで、残像の発生が抑制された光検知を行わ
せることができるようになる。
がけてパルス光を照射することによりフォトダイオード
ＰＤの寄生容量Ｃに残留する電荷を放電させて初期化を
行わせるだけで、残像の発生が抑制された光検知を行わ
せることができるようになる。
【００２４】したがって、従来のように、電源電圧を低
インピーダンスをもって段階的に切り換える電圧切換回
路を設けて、初期化時にトランジスタＱ１のドレイン電
圧ＶＤを光検知時の定常値よりも低い値に切り換えるよ
うにする場合に比して、所定のタイミングでパルス光を
照射するだけの簡単な手段を設けるだけで初期化を容易
に行わせることができる。
インピーダンスをもって段階的に切り換える電圧切換回
路を設けて、初期化時にトランジスタＱ１のドレイン電
圧ＶＤを光検知時の定常値よりも低い値に切り換えるよ
うにする場合に比して、所定のタイミングでパルス光を
照射するだけの簡単な手段を設けるだけで初期化を容易
に行わせることができる。
【００２５】図１０は、対数出力特性を有する光センサ
回路を画素単位に用いたイメージセンサ２を用いた撮像
装置の構成例を示している。
回路を画素単位に用いたイメージセンサ２を用いた撮像
装置の構成例を示している。
【００２６】それは、被写体３からの光をレンズ４をイ
メージセンサ２に入射させて、駆動制御回路５の制御下
でイメージセンサ２から各画素のセンサ信号を時系列的
に読み出して、そのセンサ信号を信号処理回路６により
を多値量子化するようにした撮像装置にあって、パルス
発光源１を設けて、駆動制御回路５によりイメージセン
サ２の駆動と同期をどりながら所定のタイミングでパル
ス発光させて、そのパルス光をイメージセンサ２に照射
させて各画素の初期化を行わせるようにしている。
メージセンサ２に入射させて、駆動制御回路５の制御下
でイメージセンサ２から各画素のセンサ信号を時系列的
に読み出して、そのセンサ信号を信号処理回路６により
を多値量子化するようにした撮像装置にあって、パルス
発光源１を設けて、駆動制御回路５によりイメージセン
サ２の駆動と同期をどりながら所定のタイミングでパル
ス発光させて、そのパルス光をイメージセンサ２に照射
させて各画素の初期化を行わせるようにしている。
【００２７】パルス発光源１としては、パルス発光が可
能なＬＥＤやレーザダイオードなどが用いられる。ま
た、電球光をチョッパなどを用いてパルス光とするよう
にしてもよい。
能なＬＥＤやレーザダイオードなどが用いられる。ま
た、電球光をチョッパなどを用いてパルス光とするよう
にしてもよい。
【００２８】ここでは、塵挨によってパルス光の光量が
低下することがないように、パルス発光源１をレンズ４
の内側の撮像装置内部に一体的に設けてコンパクト化を
図るようにしている。
低下することがないように、パルス発光源１をレンズ４
の内側の撮像装置内部に一体的に設けてコンパクト化を
図るようにしている。
【００２９】また、パルス発光源１に可視光以外の光、
例えば近赤外線や近紫外線のようなイメージセンサ２に
は感度を有するが人間の目では感知できない光を発する
ものを用いるようにして、周期的に発光するパルス光が
レンズ４を通して人間の目に触れることがないようにし
ている。
例えば近赤外線や近紫外線のようなイメージセンサ２に
は感度を有するが人間の目では感知できない光を発する
ものを用いるようにして、周期的に発光するパルス光が
レンズ４を通して人間の目に触れることがないようにし
ている。
【００３０】
【発明の効果】以上、本発明は、光検知時の入射光量に
応じて光電変換素子に流れるセンサ電流をトランジスタ
のサブスレッショルド領域の特性を利用した弱反転状態
で対数特性をもって電圧信号に変換するようにした光セ
ンサ回路にあって、光検知に先がけてパルス光を照射す
ることにより光電変換素子の寄生容量に電荷を注入して
初期化する手段を設けたもので、簡単な手段によって容
量性の残像の発生を有効に抑制することができるという
利点を有している。
応じて光電変換素子に流れるセンサ電流をトランジスタ
のサブスレッショルド領域の特性を利用した弱反転状態
で対数特性をもって電圧信号に変換するようにした光セ
ンサ回路にあって、光検知に先がけてパルス光を照射す
ることにより光電変換素子の寄生容量に電荷を注入して
初期化する手段を設けたもので、簡単な手段によって容
量性の残像の発生を有効に抑制することができるという
利点を有している。
【図１】本発明による光センサ回路の一実施例を示す電
気回路図である。
気回路図である。
【図２】その光センサ回路における各部信号のタイムチ
ャートである。
ャートである。
【図３】その光センサ回路におけるセンサ電流に対する
センサ信号の出力特性を示す図である。
センサ信号の出力特性を示す図である。
【図４】光センサ回路にパルス光を照射したときの信号
出力の放電曲線を示す特性図である。
出力の放電曲線を示す特性図である。
【図５】光センサ回路にパルス光を照射したときの対数
特性変換用のトランジスタにおける電荷の流れによる動
作状態を模擬的に示す図である。
特性変換用のトランジスタにおける電荷の流れによる動
作状態を模擬的に示す図である。
【図６】光センサ回路における初期化を行わせないとき
のセンサ電流に対するセンサ信号の出力特性を示す図で
ある。
のセンサ電流に対するセンサ信号の出力特性を示す図で
ある。
【図７】入射光量に応じてフォトダイオードに流れるセ
ンサ電流Ｉｐｄに対する対数特性変換用トランジスタに
よる変換電圧Ｖｐｄの特性を示す図である。
ンサ電流Ｉｐｄに対する対数特性変換用トランジスタに
よる変換電圧Ｖｐｄの特性を示す図である。
【図８】光センサ回路における対数特性変換用のトラン
ジスタの入射光量に応じた電荷の流れによる動作の一態
様を模擬的に示す図である。
ジスタの入射光量に応じた電荷の流れによる動作の一態
様を模擬的に示す図である。
【図９】光センサ回路における対数変換用のトランジス
タの入射光量に応じた電荷の流れによる動作の他の態様
を模擬的に示す図である。
タの入射光量に応じた電荷の流れによる動作の他の態様
を模擬的に示す図である。
【図１０】対数出力特性を有する光センサ回路を画素単
位に用いたイメージセンサを用いた撮像装置の構成例を
示すブロック図である。
位に用いたイメージセンサを用いた撮像装置の構成例を
示すブロック図である。
【図１１】従来の光センサ回路を示す電気回路図であ
る。
る。
１ パルス発光源 ２ イメージセンサ ３ 被写体 ４ レンズ ５ 駆動制御回路 ６ 信号処理回路 Ｑ１ 対数特性変換用のトランジスタ Ｑ２ 増幅用のトランジスタ Ｑ３ 出力用のトランジスタ ＰＤ フォトダイオード Ｃ 寄生容量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G065 AA11 AB04 AB14 BA06 BA09 BA34 BB37 BC02 BC22 CA30 4M118 AA02 AA05 AA10 AB01 BA14 CA02 FA06 FA34 FA42 FA50 GA05 5C024 AX01 AX06 CX32 GX03 GY31
Claims (2)
- 【請求項１】 光検知時の入射光量に応じて光電変換素
子に流れるセンサ電流をトランジスタのサブスレッショ
ルド領域の特性を利用した弱反転状態で対数特性をもっ
て電圧信号に変換して、その変換された電圧信号に応じ
たセンサ出力を生ずるようにした光センサ回路におい
て、光検知に先がけてパルス光を照射することにより光
電変換素子の寄生容量に電荷を注入して初期化する手段
を設けたことを特徴とする光センサ回路。 - 【請求項２】 パルス光が可視光以外の波長を有してい
ることを特徴とする請求項１の記載による光センサ回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001204055A JP2002357478A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 光センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001204055A JP2002357478A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 光センサ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002357478A true JP2002357478A (ja) | 2002-12-13 |
Family
ID=19040590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001204055A Pending JP2002357478A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 光センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002357478A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0686179A (ja) * | 1992-09-02 | 1994-03-25 | Toshiba Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
| JP2000222097A (ja) * | 1996-10-18 | 2000-08-11 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP2000329616A (ja) * | 1999-05-18 | 2000-11-30 | Honda Motor Co Ltd | 光センサ回路 |
-
2001
- 2001-05-31 JP JP2001204055A patent/JP2002357478A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0686179A (ja) * | 1992-09-02 | 1994-03-25 | Toshiba Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
| JP2000222097A (ja) * | 1996-10-18 | 2000-08-11 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071128 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100105 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100622 |
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| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20101012 |
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