JP2019106561A - Image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電荷によって画像を検出する画像センサに関する。 The present invention relates to an image sensor that detects an image by light charge.
従来、フォトダイオードにMOSトランジスタを接続し、このトランジスタを用いて余剰な光電荷をフォトダイオードから除去する画像センサが知られている(例えば、非特許文献1,2参照)。
Conventionally, an image sensor is known in which a MOS transistor is connected to a photodiode, and excess photocharge is removed from the photodiode using this transistor (see, for example,
ところで、非特許文献1に記載された画像センサは、フォトダイオードに接続されたMOSトランジスタをスイッチとして動作させて、フォトダイオードに蓄積された光電荷を全て除去して、フォトダイオードをリセットさせるものである。しかしながら、この構成は、例えば高背景光のようなノイズ成分の光電荷だけを除去するものではないため、必要な光電荷を残すことができないという問題がある。
By the way, the image sensor described in Non-Patent
また、非特許文献2に記載された画像センサは、フォトダイオードに接続されたMOSトランジスタをサブスレッショルド領域で動作させて、余剰な光電荷だけを除去している。しかしながら、この構成は、素子を作成する際のプロセスの影響を受け易く、製造ばらつきが生じる傾向がある。これに加え、非特許文献2に記載された画像センサは、電源電圧の変動や温度変動のような種々の影響も受け易いという問題がある。
In the image sensor described in Non-Patent
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、製造ばらつきを抑制して、ノイズを除去することができる画像センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an image sensor capable of removing noise while suppressing manufacturing variations.
上記課題を解決するために、請求項1の発明による画像センサは、フォトダイオードと、前記フォトダイオードに接続され、前記フォトダイオードに蓄積された光電荷を減少させるトランジスタとを備え、前記トランジスタは予め決められた所定値の電流を流す定電流トランジスタであることを特徴としている。
In order to solve the above problems, an image sensor according to the invention of
請求項2の発明では、前記定電流トランジスタは、一次側トランジスタに流れる電流に対して予め決められた比率の電流を流すカレントミラー回路の二次側トランジスタである。
In the invention of
請求項3の発明では、前記カレントミラー回路は、前記一次側トランジスタに流れる電流を増加または減少させることができる。
In the invention of
請求項4の発明では、前記カレントミラー回路の一次側トランジスタに接続された複数個の他の二次側トランジスタを有し、前記他の二次側トランジスタは他の一次側トランジスタに流れる電流に対して予め決められた比率の電流を流してなる他のカレントミラー回路をさらに備え、前記他のカレントミラー回路は、複数個の他の二次側トランジスタのうち前記カレントミラー回路の一次側トランジスタに電流を流すものが選択可能な構成としている。
According to the invention of
請求項5の発明では、前記他のカレントミラー回路は、前記フォトダイオードに入力される光の露光量に応じて前記カレントミラー回路の一次側トランジスタに電流を流す前記他の二次側トランジスタを選択する構成としている。
In the invention of
請求項1の発明によれば、フォトダイオードには定電流トランジスタを接続したから、定電流トランジスタに流れる電流の大きさを適宜設定することによって、例えば背景光等のノイズ成分の光電荷をフォトダイオードから除去することができる。また、定電流トランジスタは所定値の電流を流すように動作するから、電流値が安定する。このため、例えばサブスレッショルド領域で動作させるトランジスタを用いた場合に比べて、プロセス、電源電圧、温度等の変動のような種々の影響を受け難く、ノイズの除去特性を安定化させることができる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、定電流トランジスタはカレントミラー回路の二次側トランジスタであるから、カレントミラー回路の一次側トランジスタに流れる電流に対して一定比率の電流を、定電流トランジスタに流すことができる。また、カレントミラー回路の一次側トランジスタに流れる電流の大きさに応じて、定電流トランジスタに流れる電流の大きさを設定することができる。このため、例えば素子の製造後であっても、定電流トランジスタに流れる電流の大きさを調整することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、カレントミラー回路は、一次側トランジスタに流れる電流を増加または減少させることができるから、一次側トランジスタに流れる電流の大きさに応じて、二次側トランジスタである定電流トランジスタに流れる電流の大きさを調整することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、カレントミラー回路の一次側トランジスタには、他のカレントミラー回路の複数個の他の二次側トランジスタを接続した。このため、複数個の他の二次側トランジスタについて、個別にONとOFFを切り換えることによって、複数個の他の二次側トランジスタに流れる電流の総和を増加または減少させることができる。この結果、複数個の他の二次側トランジスタに流れる電流の総和に応じて、カレントミラー回路の一次側トランジスタに流れる電流の大きさを調整することができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、フォトダイオードに入力される光の露光量に応じて、ON状態となる他の二次側トランジスタを選択することができる。このため、他の二次側トランジスタに流れる電流の総和を調整することができ、カレントミラー回路の一次側トランジスタに流す電流を増加または減少させることができる。また、ON状態となった他の二次側トランジスタの個数、または、互いに電流の大きさが異なる複数個の他の二次側トランジスタを切り換えることによって、カレントミラー回路の一次側トランジスタに流す電流の大きさを、デジタル量として調整することができる。このため、カレントミラー回路の一次側トランジスタに流す電流を、デジタル制御することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to select another secondary side transistor which is turned on according to the exposure amount of light input to the photodiode. Therefore, the sum of the currents flowing to the other secondary side transistors can be adjusted, and the current flowing to the primary side transistor of the current mirror circuit can be increased or decreased. Further, by switching the number of other secondary side transistors in the ON state, or a plurality of other secondary side transistors having different current magnitudes, the current flowing to the primary side transistor of the current mirror circuit The size can be adjusted as a digital quantity. Therefore, the current flowing through the primary side transistor of the current mirror circuit can be digitally controlled.
以下、本発明の実施の形態による画像センサについて添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an image sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
図1は本発明の第1の実施の形態による画像センサ1を示している。この画像センサ1は、複数の画素回路3(1個のみ図示)からなる画素部2と、電流源回路15とを備えている。画像センサ1は、画素部2に入力される画像を撮影し、電気信号に変換して出力する。
FIG. 1 shows an
画素回路3は、フォトダイオード4(PD)と、転送トランジスタ5と、フローティングディフュージョン容量6(FD)と、リセットトランジスタ7と、増幅トランジスタ8と、選択トランジスタ9と、定電流トランジスタ11とを含んでいる。画素回路3は、半導体基板に形成されている。
転送トランジスタ5、リセットトランジスタ7、増幅トランジスタ8、および、選択トランジスタ9は、いずれもNMOSトランジスタによって構成されている。転送トランジスタ5のゲートには、転送トランジスタ制御信号TXが印加される。リセットトランジスタ7のゲートには、リセットトランジスタ制御信号RSTが印加される。選択トランジスタ9のゲートには、選択トランジスタ制御信号SELが印加される。
The
フォトダイオード4は、入射光の強度や光量に応じた光電荷(電子)を蓄積する。フォトダイオード4のアノードには、グランド電圧GNDが印加される。フォトダイオード4のカソードは、転送トランジスタ5のソースと接続されている。転送トランジスタ5のドレインは、リセットトランジスタ7のソースに接続されると共に、増幅トランジスタ8のゲートに接続されている。リセットトランジスタ7のドレインには、電源電圧Vddが印加される。増幅トランジスタ8のドレインには、電源電圧Vddが印加される。選択トランジスタ9のソースは、垂直信号線10と接続されている。選択トランジスタ9のドレインは、増幅トランジスタ8のソースと接続されている。
The
フローティングディフュージョン容量6の一方の端子は、転送トランジスタ5のドレインと接続される。フローティングディフュージョン容量6は、一般に配線寄生容量で主に構成されるが、その他方の端子に、グランド電圧GNDが印加された構成とみなせる。フローティングディフュージョン容量6は、光電荷を信号電荷として蓄積し、光電荷を電圧に変換するフローティングディフュージョン(フローティング領域)の等価容量である。
One terminal of the
定電流トランジスタ11は、PMOSトランジスタによって構成されている。定電流トランジスタ11は、カレントミラー回路12の折返し先になる二次側トランジスタを構成している。カレントミラー回路12は、定電流トランジスタ11と、一次側トランジスタ13と、定電流源14とによって構成されている。カレントミラー回路12は、折返し元になる一次側トランジスタ13に流れる電流I1に対して予め決められた比率の電流I2を、定電流トランジスタ11に流す。
The constant
なお、一次側トランジスタ13に流れる電流I1と、定電流トランジスタ11に流れる電流I2との比率は、一次側トランジスタ13のサイズと定電流トランジスタ11のサイズとの比率によって決まる。即ち、一次側トランジスタ13のサイズW1と定電流トランジスタ11のサイズW2の比率(W1/W2)に応じて、電流I1に対する電流I2の比率(I2=I1×W2/W1)が決まる。
The ratio between the current I1 flowing through the
以下では、説明を簡略化するために、一次側トランジスタ13のサイズと定電流トランジスタ11のサイズとが同じ場合を前提に説明する。この場合、カレントミラー回路12は、一次側トランジスタ13の電流I1と同じ大きさの電流I2を定電流トランジスタ11に流す。本発明はこれに限らず、一次側トランジスタ13と定電流トランジスタ11が、互いに異なるサイズであってもよい。
In the following, in order to simplify the description, it is assumed that the size of the
定電流トランジスタ11のドレインは、フォトダイオード4のカソードに接続されている。定電流トランジスタ11のソースには、電源電圧Vddが印加される。このため、定電流トランジスタ11は、フォトダイオード4のうち光電荷(電子)を蓄積する側(カソード側)に接続されている。
The drain of the constant
一次側トランジスタ13は、定電流トランジスタ11と同じく、PMOSトランジスタによって構成されている。一次側トランジスタ13のドレインは、定電流源14に接続されている。このため、一次側トランジスタ13には、定電流源14による電流Ibiasが流れる。一次側トランジスタ13のソースには、電源電圧Vddが印加される。一次側トランジスタ13のゲートは、一次側トランジスタ13のドレインに接続されると共に、二次側トランジスタとなる定電流トランジスタ11のゲートに接続されている。これにより、一次側トランジスタ13のドレイン−ソース間に電流I1(I1=Ibias)が流れたときには、二次側トランジスタとなる定電流トランジスタ11のドレイン−ソース間にも、電流I1と同じ大きさの電流I2が流れる。このとき、カレントミラー回路12のうち定電流トランジスタ11を省いた部分が、定電流トランジスタ11に流れる電流I2の大きさを設定する電流源回路15を構成している。
Like the constant
なお、図1には、構成を簡略化するために、1つの増幅トランジスタ8に対し、1つのフォトダイオード4を接続した構成を示した。一般的な構成では、画素部2の面積効率を上げるために、1つの増幅トランジスタ8に対し、フォトダイオード4および転送トランジスタ5の組を複数並列接続する。この場合でも、各組の1つのフォトダイオード4に対し、1つの定電流トランジスタ11を接続することで、図1に示した構成と同じ効果を得ることができる。
Note that FIG. 1 shows a configuration in which one
本発明の第1の実施の形態による画像センサ1は以上のような構成を有するものであり、次に画素回路3の動作について、図1および図2を参照して説明する。
The
図2に示すように、リセットトランジスタ7は、リセットトランジスタ制御信号RSTにより導通状態(ON)に設定される。このとき、転送トランジスタ5も、転送トランジスタ制御信号TXにより導通状態に設定される。これにより、フォトダイオード4およびフローティングディフュージョン容量6は、いずれもリセットされる。リセット動作が終了すると、転送トランジスタ5およびリセットトランジスタ7は、遮断状態(OFF)に切り換わる。
As shown in FIG. 2, the
画素回路3のフォトダイオード4は、入射光に応じた光電荷が発生する。このため、フォトダイオード4のカソード電圧は、光電荷に応じて低下する。このとき、定電流トランジスタ11には、カレントミラー回路12の一次側トランジスタ13の電流I1と同じ大きさの電流I2が流れる。このため、フォトダイオード4に発生した光電荷の一部は、電流I2に応じて除去される。これにより、カソード電圧が降下するときの傾きは、電流I2の大きさに応じて緩やかになる。
The
リセット動作が終了してから予め決められた電荷蓄積期間Tcが経過する前に、フローティングディフュージョン容量6の基準レベルの電圧を読み出す。このとき、選択トランジスタ9は、選択トランジスタ制御信号SELにより一時的に導通状態(ON)に設定される。これにより、フォトダイオード4の光電荷の転送前の状態で、フローティングディフュージョン容量6の電圧が垂直信号線10へ出力される。基準レベルの読み出し動作が終了すると、選択トランジスタ9は遮断状態(OFF)に切り換わる。
The voltage of the reference level of the floating
次に、リセット動作が終了してから電荷蓄積期間Tcが経過すると、フォトダイオード4に蓄積された光電荷の信号を読み出す。このとき、転送トランジスタ5は、転送トランジスタ制御信号TXにより導通状態(ON)に設定される。選択トランジスタ9も、選択トランジスタ制御信号SELにより導通状態(ON)に設定される。
Next, when the charge accumulation period Tc elapses after the reset operation is completed, the signal of the photocharge accumulated in the
フォトダイオード4に蓄積された光電荷は、導通状態に設定された転送トランジスタ5を経由して、フローティングディフュージョンに転送され、フローティングディフュージョン容量6は、充電される。増幅トランジスタ8は、このフローティングディフュージョン容量6の電圧を増幅し、選択トランジスタ9を経由して、垂直信号線10へ出力する。
The photocharges stored in the
ここで、フォトダイオード4には、入射光の光量に応じた光電荷が蓄積される。従って、図2中の二点鎖線に示すように、定電流トランジスタ11からの電流I2が供給されない場合(I2=0)には、背景光の光電荷によって、フォトダイオード4が飽和してしまうことがある。
Here, in the
そこで、本実施の形態による画像センサ1は、定電流トランジスタ11に電流I2を流すことによって、背景光の光電荷を除去している。このような、余剰な光電荷の除去効果について、以下に具体的に説明する。
Therefore, the
まず、図8に示す比較例による画像センサ21について、背景光の光電荷の除去動作を説明する。この比較例による画像センサ21は、第1の実施の形態による画素回路3と同様な画素回路22を備えている。このため、画素回路22は、フォトダイオード4と、転送トランジスタ5と、フローティングディフュージョン容量6と、リセットトランジスタ7と、増幅トランジスタ8と、選択トランジスタ9とを含んでいる。
First, with respect to the
但し、フォトダイオード4のカソードは、NMOSトランジスタ23のソースと接続されている。NMOSトランジスタ23のドレインには、電源電圧Vddを供給している。この点で、比較例の画像センサ21は、第1の実施の形態による画像センサ1とは異なる。
However, the cathode of the
図9に、比較例による画像センサ21を動作させる場合のタイミングチャートの一例を示す。このタイミングチャートは、例えばデジタルカメラのようにメカニカルなシャッタを想定せず、常に光が入射していることを想定している。そのため、常に光電荷がフォトダイオード4で発生する。さらに、入射光強度を一定と想定すると、電荷蓄積期間Tc中にフォトダイオード4では単位時間当たり一定量の光電荷が発生し、フォトダイオード4のカソード電圧は、一定の傾きで下降する。
FIG. 9 shows an example of a timing chart in the case of operating the
例えば、NMOSトランジスタ23からの電流Istが供給されない場合(Ist=0)には、入射光強度が強過ぎると、フォトダイオード4に蓄積された光電荷が、飽和電子数まで達する。この場合には、図9中の二点鎖線に示すように、電荷蓄積期間Tcの途中で下限電圧まで達し、正常な信号レベルが読み出すことができなくなる。
For example, when the current Ist from the
このとき、比較例による画像センサ21では、NMOSトランジスタ23を閾値以下のサブスレッショルド領域で動作(弱反転動作)させている。これにより、フォトダイオード4に電流Istが流れるから、図9中の実線に示すように、フォトダイオード4のカソード電圧は、その変化の傾きが緩やかになる。このため、信号レベルの読み出しタイミングで下限電圧に張り付くことは、回避できる。
At this time, in the
しかしながら、NMOSトランジスタ23を弱反転動作させた場合には、プロセス変動、電源変動、ゲート電圧変化、温度変化の影響を受け易く、電流Istは不安定な傾向がある。この結果、図9中に破線で示すように、フォトダイオード4のカソード電圧の傾きは、画素毎に、また同じ画素でも時間によってばらついてしまうという問題がある。
However, when the
次に、第1の実施の形態による画像センサ1について、背景光の光電荷の除去動作を説明する。
Next, with respect to the
図2に、第1の実施の形態による画像センサ1を動作させる場合のタイミングチャートの一例を示す。図2では、図9と同様に、入射光強度が一定の場合を想定している。このとき、電荷蓄積期間Tc中にフォトダイオード4では単位時間当たり一定の光電荷が発生し、フォトダイオード4のカソード電圧は、一定の傾きで下降する。
FIG. 2 shows an example of a timing chart when the
このとき、本実施の形態の画像センサ1では、フォトダイオード4にはカレントミラー回路12の二次側トランジスタとなる定電流トランジスタ11を接続した。この定電流トランジスタ11を経由して一定の電流I2が供給されると、フォトダイオード4に蓄積された光電荷が、電源電圧Vdd側(電源)に排出される。
At this time, in the
第1の実施の形態では、定電流トランジスタ11はカレントミラー回路12を構成しているため、フォトダイオード4に予め決められた電流I2を安定的に供給することができる。これにより、フォトダイオード4に過剰な光電荷が蓄積されるのを抑制することができる。この結果、高強度の背景光が入射されたときでも、電荷蓄積期間Tcの間にフォトダイオード4が飽和するのを抑制することができる。従って、背景光の影響を低減して、検出対象物からの光に応じた所望の信号レベルを検出することができる。
In the first embodiment, since the constant
また、第1の実施の形態では、定電流トランジスタ11を飽和領域で動作させる。このため、プロセスの影響を受け難く、素子毎の特性ばらつきを抑制することができる。これに加えて、電源電圧Vddの変動や温度変化の影響を受け難く、信号レベルを安定させることができる。この結果、第1の実施の形態では、画素毎のばらつきや同じ画素での経時変化を抑えることができる。
In the first embodiment, the constant
かくして、第1の実施の形態によれば、フォトダイオード4には定電流トランジスタ11を接続したから、定電流トランジスタ11に流れる電流I2の大きさを適宜設定することによって、例えば背景光等のノイズ成分の光電荷をフォトダイオード4から除去することができる。また、定電流トランジスタ11は所定値の電流I2を流すように動作するから、電流I2の大きさ(電流値)が安定する。このため、プロセス、電源電圧、温度等の変動のような種々の影響を受け難く、ノイズの除去特性を安定化させることができる。
Thus, according to the first embodiment, since the constant
また、定電流トランジスタ11はカレントミラー回路12の二次側トランジスタであるから、カレントミラー回路12の一次側トランジスタ13に流れる電流I1と同じ大きさの電流I2を定電流トランジスタ11に流すことができる。また、カレントミラー回路12の一次側トランジスタ13に流れる電流I1の大きさに応じて、定電流トランジスタ11に流れる電流I2の大きさを設定することができる。このため、例えば素子の製造後であっても、定電流トランジスタ11に流れる電流の大きさを調整することができる。
Further, since the constant
なお、比較例のように、NMOSトランジスタのみで構成される画素回路22に対し、第1の実施の形態では、定電流トランジスタ11となるPMOSトランジスタを追加している。このため、画像センサ1は、画素サイズが大きくなる傾向がある。一方、観賞用で一般的なデジタルカメラや携帯端末などに要求される高画素数の画像センサと比較して、測距用の画像センサ1では、低画素数のため画素サイズ縮小の要求が低く、高背景光対策が必要となる。このため、測距用の画像センサ1に本発明を適用したときには、その効果が大きい。
As in the comparative example, in the first embodiment, a PMOS transistor to be the constant
次に、図3は本発明の第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態の特徴は、NMOSトランジスタを用いてカレントミラー回路を構成したことにある。なお、第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The feature of the second embodiment is that a current mirror circuit is configured using an NMOS transistor. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
第2の実施の形態による画像センサ31は、第1の実施の形態による画像センサ1と同様に、複数の画素回路33(1個のみ図示)からなる画素部32と、電流源回路37とを備えている。
Similar to the
画素回路33は、第1の実施の形態による画素回路3とほぼ同様に構成されている。このため、画素回路33は、フォトダイオード4と、転送トランジスタ5と、フローティングディフュージョン容量6と、リセットトランジスタ7と、増幅トランジスタ8と、選択トランジスタ9と、定電流トランジスタ34とを含んでいる。
The
第2の実施の形態では、フォトダイオード4のカソードには、電源電圧Vddが印加される。フォトダイオード4のアノードは、転送トランジスタ5のソースと接続されている。この場合、フォトダイオード4は、入射光の強度や光量に応じた光電荷(正孔)を蓄積する。
In the second embodiment, the power supply voltage Vdd is applied to the cathode of the
また、リセットトランジスタ7のドレインには、グランド電圧GNDとNMOSトランジスタの閾値電圧Vthとを加算した値よりも大きなリセット電圧Vreset(Vreset>GND+Vth)が印加される。
Further, a reset voltage Vreset (Vreset> GND + Vth), which is larger than the sum of the ground voltage GND and the threshold voltage Vth of the NMOS transistor, is applied to the drain of the
定電流トランジスタ34は、他のトランジスタ5,7,8,9と同様に、NMOSトランジスタによって構成されている。定電流トランジスタ34は、カレントミラー回路35の折返し先になる二次側トランジスタを構成している。カレントミラー回路35は、定電流トランジスタ34と、一次側トランジスタ36と、定電流源14とによって構成されている。カレントミラー回路35は、折返し元になる一次側トランジスタ36に流れる電流I1に対して予め決められた比率の電流I2を、定電流トランジスタ34に流す。
The constant
なお、一次側トランジスタ36に流れる電流I1と、定電流トランジスタ34に流れる電流I2との比率は、一次側トランジスタ36のサイズと定電流トランジスタ34のサイズとの比率によって決まる。以下では、説明を簡略化するために、一次側トランジスタ36のサイズと定電流トランジスタ34のサイズとが同じ場合、即ち電流I1と電流I2が同じ大きさとなる場合を前提に説明する。本発明はこれに限らず、一次側トランジスタ36と定電流トランジスタ34が、互いに異なるサイズであってもよい。
The ratio between the current I1 flowing through the
定電流トランジスタ34のドレインは、フォトダイオード4のアノードに接続されている。定電流トランジスタ34のソースには、グランド電圧GNDが印加される。このため、定電流トランジスタ34は、フォトダイオード4のうち光電荷(正孔)を蓄積する側(アノード側)に接続されている。
The drain of the constant
一次側トランジスタ36は、定電流トランジスタ34と同じく、NMOSトランジスタによって構成されている。一次側トランジスタ36のドレインには、定電流源14を介して、電源電圧Vddが印加される。一次側トランジスタ36のソースには、グランド電圧GNDが印加される。一次側トランジスタ36のゲートは、一次側トランジスタ36のドレインに接続されると共に、二次側トランジスタとなる定電流トランジスタ34のゲートに接続されている。これにより、一次側トランジスタ36のドレイン−ソース間に電流I1(I1=Ibias)が流れたときには、二次側トランジスタとなる定電流トランジスタ34のドレイン−ソース間にも、電流I1と同じ大きさの電流I2が流れる。このとき、カレントミラー回路35のうち定電流トランジスタ34を省いた部分が、定電流トランジスタ34に流れる電流I2の大きさを設定する電流源回路37を構成している。
The
かくして、第2の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。第1の実施の形態と比較して、第2の実施の形態では、PMOSトランジスタを追加せずNMOSトランジスタのみで画素回路33を構成することができるから、製造工程において、マスク追加が不要となり、製造コストの増大を抑制することができる。
Thus, also in the second embodiment, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained. As compared with the first embodiment, in the second embodiment, the
一方、光電荷が正孔を用いているため、電荷移動度が低くなる。これに加えて、リセット電圧Vresetは、電源電圧Vddやグランド電圧GNDとは別個に安定して供給する必要がある。即ち、フォトダイオード4に蓄積された光電荷をリセットする場合、第1の実施の形態では、電源電圧Vdd側に光電荷(電子)を放出することで、増幅トランジスタ8のソース電圧は、電源電圧Vdd寄りに上昇する。これに対し、第2の実施の形態では、光電荷(正孔)をグランド寄りに放出するため、リセット時、増幅トランジスタ8のソース電圧は、グランド電圧GND寄りに下降する。しかし、増幅トランジスタ8のゲート電圧は、ソース電圧より閾値電圧Vth分、高く設定しなければ、増幅トランジスタ8がオフ状態となり、リセット電圧Vresetに対応する電圧を増幅トランジスタ8のソースに出力できなくなる。そのため、リセットトランジスタ7のドレインに供給するリセット電圧Vresetをグランド電圧GNDより閾値電圧Vth以上、高く設定する必要があり、別途リセット電圧線38が必要となる。
On the other hand, since the photocharges use holes, the charge mobility is low. In addition to this, the reset voltage Vreset needs to be stably supplied separately from the power supply voltage Vdd and the ground voltage GND. That is, when resetting the photocharges stored in the
次に、図4は本発明の第3の実施の形態を示している。第3の実施の形態の特徴は、カレントミラー回路が一次側トランジスタに流れる電流を可変に設定できる構成としたことにある。なお、第3の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. The feature of the third embodiment is that the current mirror circuit can variably set the current flowing through the primary side transistor. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
第3の実施の形態による画像センサ41は、第1の実施の形態による画像センサ1と同様に、複数の画素回路3(1個のみ図示)からなる画素部2と、電流源回路49とを備えている。
Like the
定電流トランジスタ11は、カレントミラー回路42の折返し先になる二次側トランジスタを構成している。カレントミラー回路42は、定電流トランジスタ11と、一次側トランジスタ43と、定電流源14を含む可変電流源回路44とによって構成されている。カレントミラー回路42は、折返し元になる一次側トランジスタ43に流れる電流I1に対して予め決められた比率の電流I2を、定電流トランジスタ11に流す。
The constant
なお、一次側トランジスタ43に流れる電流I1と、定電流トランジスタ11に流れる電流I2との比率は、一次側トランジスタ43のサイズと定電流トランジスタ11のサイズとの比率によって決まる。以下では、説明を簡略化するために、一次側トランジスタ43のサイズと定電流トランジスタ11のサイズとが同じ場合、即ち電流I1と電流I2が同じ大きさとなる場合を前提に説明する。本発明はこれに限らず、一次側トランジスタ43と定電流トランジスタ11が、互いに異なるサイズであってもよい。
The ratio between the current I1 flowing through the
一次側トランジスタ43は、定電流トランジスタ11と同じく、PMOSトランジスタによって構成されている。一次側トランジスタ43のドレインは、可変電流源回路44を構成する複数個(例えばm個)の電流設定用二次側トランジスタ46のドレインに接続されている。一次側トランジスタ43のソースには、電源電圧Vddが印加される。一次側トランジスタ43のゲートは、一次側トランジスタ43のドレインに接続されると共に、二次側トランジスタとなる定電流トランジスタ11のゲートに接続されている。これにより、一次側トランジスタ43のドレイン−ソース間に電流I1が流れたときには、二次側トランジスタとなる定電流トランジスタ11のドレイン−ソース間にも、電流I1と同じ大きさの電流I2が流れる。
Like the constant
可変電流源回路44は、他のカレントミラー回路を構成している。可変電流源回路44は、定電流源14と、電流設定用一次側トランジスタ45(他の一次側トランジスタ)と、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46(他の二次側トランジスタ)とを含んでいる。可変電流源回路44は、折返し元になる電流設定用一次側トランジスタ45に流れる電流Iaに対して予め決められた比率の電流Ibを、折返し先になる電流設定用二次側トランジスタ46に流す。
The variable
なお、電流設定用一次側トランジスタ45に流れる電流Iaと、電流設定用二次側トランジスタ46に流れる電流Ibとの比率は、電流設定用一次側トランジスタ45のサイズと電流設定用二次側トランジスタ46のサイズとの比率によって決まる。以下では、説明を簡略化するために、電流設定用一次側トランジスタ45のサイズと電流設定用二次側トランジスタ46のサイズとが同じ場合、即ち電流Iaと電流Ibが同じ大きさとなる場合を前提に説明する。
The ratio of the current Ia flowing through the current setting
本発明はこれに限らず、電流設定用一次側トランジスタ45と電流設定用二次側トランジスタ46が、互いに異なるサイズであってもよい。また、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46も、互いに異なるサイズであってもよい。この場合、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46のサイズの比率は、例えばバイナリー符号や温度計符号に応じたものでもよく、他の符号に応じたものでもよい。複数個の電流設定用二次側トランジスタ46を互いに異なるサイズに形成した場合には、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46に流れる電流Ibを、互いに異なる大きさにすることができる。このため、一次側トランジスタ43に流れる電流I1の大きさを調整するときの自由度を高めることができる。
The present invention is not limited to this, and the current setting
電流設定用一次側トランジスタ45および電流設定用二次側トランジスタ46は、いずれもNMOSトランジスタによって構成されている。電流設定用一次側トランジスタ45のドレインには、定電流源14を介して、電源電圧Vddが印加される。電流設定用一次側トランジスタ45のソースには、グランド電圧GNDが印加される。電流設定用一次側トランジスタ45のゲートは、電流設定用一次側トランジスタ45のドレインに接続されると共に、第1のスイッチ47を介して電流設定用二次側トランジスタ46のゲートに接続されている。
The current setting
電流設定用二次側トランジスタ46のドレインは、一次側トランジスタ43のドレインに接続されている。電流設定用二次側トランジスタ46のソースには、グランド電圧GNDが印加される。電流設定用二次側トランジスタ46のゲートは、第1のスイッチ47を介して電流設定用二次側トランジスタ46のゲートに接続されると共に、第2のスイッチ48を介してグランドに接続されている。
The drain of the current setting
第1のスイッチ47には、例えばデータ処理部(図示せず)から制御信号がそのまま入力される。第2のスイッチ48には、データ処理部から制御信号がNOT回路48Aを介して入力される。このため、第1,第2のスイッチ47,48には、データ処理部から互いに逆の切換状態となるような制御信号が入力される。これにより、第1,第2のスイッチ47,48は、一方が接続状態(ON)となったときに、他方が遮断状態(OFF)となるように動作する。
A control signal is input to the
このとき、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46のうち、そのゲートが電流設定用一次側トランジスタ45のゲートに接続されたものは、電流設定用一次側トランジスタ45のドレイン−ソース間の電流Ia(Ia=Ibias)をコピーする。即ち、電流設定用二次側トランジスタ46のドレイン−ソース間にも、電流Iaと同じ大きさの電流Ibが流れる。一方、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46のうちそのゲートがグランドに接続されたものは、OFF状態となり、ドレイン−ソース間には電流Ibは流れなくなる(Ib=0)。
At this time, among the plurality of current setting
このように、第1,第2のスイッチ47,48は、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46から電流Iaのコピーを実行するものを選択するものである。従って、全ての第1のスイッチ47がONのときには、電流Ia(Ia=Ibias)のm倍の大きさとなった電流I1が、カレントミラー回路42の一次側トランジスタ43に流れる。一方、全ての第1のスイッチ47がOFFのときには、カレントミラー回路42の一次側トランジスタ43には電流I1が流れなくなる。一次側トランジスタ43に流れる電流I1の大きさは電流Ibの総和によって決まるから、電流I1の大きさを、第1のスイッチ47がONになる個数によって調整することができる。
As described above, the first and
このとき、カレントミラー回路42のうち定電流トランジスタ11を省いた部分が、定電流トランジスタ11に流れる電流I2の大きさを設定する電流源回路49を構成している。
At this time, a portion of the
かくして、第3の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。第3の実施の形態では、カレントミラー回路42の一次側トランジスタ43に接続された複数個の電流設定用二次側トランジスタ46を有する他のカレントミラー回路(可変電流源回路44)をさらに備えた。これに加え、可変電流源回路44は、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46のうちカレントミラー回路42の一次側トランジスタ43に電流を流すものが選択可能な構成とした。このため、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46の動作状態を切り換えることによって、カレントミラー回路42の一次側トランジスタ43に流れる電流の大きさを調整することができる。
Thus, also in the third embodiment, substantially the same effects as those in the first embodiment can be obtained. In the third embodiment, another current mirror circuit (variable current source circuit 44) including a plurality of current setting
なお、第3の実施の形態では、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46に流れる電流Ibを互いに同じ大きさにしたが、複数個の電流設定用二次側トランジスタ46に流れる電流Ibを、互いに異なる大きさにしてもよい。この場合、ON状態となる電流設定用二次側トランジスタ46の個数に限らず、ON状態となる電流設定用二次側トランジスタ46を切り換えることによって、カレントミラー回路42の一次側トランジスタ43に流す電流I1を調整することができる。このため、例えば複数個の電流設定用二次側トランジスタ46に流れる電流Ibの比率をバイナリー符号等に応じて設定したときには、カレントミラー回路42の一次側トランジスタ43に流す電流I1を、デジタル制御することができる。
In the third embodiment, the currents Ib flowing through the plurality of current setting
また、第3の実施の形態は、第1の実施の形態による画素部2(画素回路3)に適用した場合を例示したが、第2の実施の形態による画素部32(画素回路33)に適用してもよい。 Further, although the third embodiment exemplifies the case where it is applied to the pixel unit 2 (pixel circuit 3) according to the first embodiment, the pixel unit 32 (pixel circuit 33) according to the second embodiment is described. It may apply.
次に、図5および図6は本発明の第4の実施の形態を示している。第4の実施の形態の特徴は、第1の実施の形態による画像センサを用いて画像撮影システムを構成したことにある。なお、第4の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 5 and 6 show a fourth embodiment of the present invention. A feature of the fourth embodiment is that an image capturing system is configured using the image sensor according to the first embodiment. In the fourth embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
画像撮影システム51は、第1の実施の形態による画像センサ1と、読み出し部52と、データ処理部53とを備えている。なお、画像撮影システム51の画像センサ1、読み出し部52およびデータ処理部53は、近年、互いの半導体基板が同一化される傾向にある。本発明では、画像センサ1、読み出し部52およびデータ処理部53の半導体基板は、互いに同一か、別個かは問わない。
The
読み出し部52は、プログラマブルゲインアンプおよびA/D変換回路を備えている。読み出し部52は、画素部2(画素回路3)が垂直信号線10を経由して出力するアナログ信号を、デジタル信号に変換して出力する。このため、読み出し部52は、画素部2によって撮影された撮影画像のデジタル信号を、画素出力信号としてデータ処理部53に出力する。
The
データ処理部53は、ロジックIC、マイクロプロセッサ等によって構成されている。データ処理部53は、入力側が読み出し部52に接続され、出力側が電流源回路15に接続されている。データ処理部53は、図6に示す電流設定処理を実行し、読み出し部52からの画素出力信号に応じて、電流源回路15を制御する。これにより、画素回路3の定電流トランジスタ11に流れる電流I2は、画素出力信号に応じて調整される。
The
次に、データ処理部53による電流設定処理について、図6を参照しつつ説明する。なお、電流設定処理の開始時には、フレーム用のカウンタnの初期値は「1」に設定されているものとする。
Next, current setting processing by the
電流設定処理が開始されると、まずステップ1〜3が実行される。ステップ1では、データ処理部53等の電源をONに切り換えて、データ処理部53等を起動する。ステップ2では、フォトダイオード4が飽和するか否かを判定するための判定値Dsatをレジスタに設定する。ステップ3では、画像センサ1によって撮像を開始する。
When the current setting process is started, first, steps 1 to 3 are executed. In
続くステップ4では、現在のカウンタnの値に応じてn番目のフレームについて画素出力信号の平均値Daveを取得し、ステップ5に移行する。なお、平均値Daveは、フレーム内の全画素の演算結果に限定せず、間引いた画素での演算結果であってもよい。
In the
ステップ5では、画素出力信号の平均値Daveが判定値Dsatよりも小さいか否かを判定する。ステップ5で「NO」と判定したときには、画素出力信号の平均値Daveが判定値Dsatよりも大きく(Dsat≦Dave)、フォトダイオード4が入射光によって飽和する状態になっている。このため、ステップ6に移行して、データ処理部53は電流源回路15を制御し、次フレーム(n+1番目のフレーム)の画素出力信号を取得するときに、一次側トランジスタ13に流れる電流I1の供給を開始させる。これにより、画素回路3の定電流トランジスタ11は、電流I1と同じ大きさの電流I2が流れるから、フォトダイオード4に蓄積される光電荷は、その一部が電流I2に応じて除去される。この結果、フォトダイオード4の飽和を抑制して、撮影画像に応じた信号レベルを取得することができる。
In
一方、ステップ5で「YES」と判定したときには、画素出力信号の平均値Daveが判定値Dsatよりも小さく(Dsat>Dave)、フォトダイオード4が入射光によって飽和しない状態となっている。このため、ステップ7に移行して、データ処理部53は電流源回路15を制御し、次フレーム(n+1番目のフレーム)の画素出力信号を取得するときに、一次側トランジスタ13に流れる電流I1の供給を停止させる。これにより、画素回路3の定電流トランジスタ11に流れる電流I2も停止するから、フォトダイオード4は、入射光の強度等に応じた光電荷を全て蓄積する。この結果、フォトダイオード4に蓄積された光電荷に基づいて、撮影画像に応じた信号レベルを取得することができる。
On the other hand, when “YES” is determined in the
ステップ6,7の処理が終了すると、ステップ8に移行して、カウンタnの値を1つ増加させる。続くステップ9では、カウンタnの値に基づいて、撮像が終了しているか否かを判定する。具体的には、カウンタnの値が全てのフレームの数に応じた値Nよりも大きい(n>N)か否かを判定する。ステップ9で「NO」と判定したときには、撮像が終了していないから、ステップ4以降の処理を繰り返す。
When the processes in
一方、ステップ9で「YES」と判定したときには、全てのフレームについて電流の設定が終了している。このため、ステップ10に移行して、データ処理部53等の電源をOFFに切り換えて、データ処理部53等を停止させる。
On the other hand, when “YES” is determined in the
かくして、第4の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。第4の実施の形態では、前フレームでの露光量に応じて、次フレームの画素出力信号を取得するときに、電流源回路15(一次側トランジスタ13)に流れる電流I1のONとOFFを設定する。このため、フォトダイオード4の飽和を抑制しつつ、撮影画像の画素出力信号を取得することができる。
Thus, also in the fourth embodiment, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In the fourth embodiment, ON and OFF of the current I1 flowing through the current source circuit 15 (primary side transistor 13) is set when acquiring the pixel output signal of the next frame according to the exposure amount in the previous frame. Do. Therefore, it is possible to obtain the pixel output signal of the photographed image while suppressing the saturation of the
なお、第4の実施の形態では、第1の実施の形態による画像センサ1を用いた場合を例示したが、第2の実施の形態による画像センサ31を用いてもよい。
Although the case where the
次に、図5および図7は本発明の第5の実施の形態を示している。第5の実施の形態の特徴は、第3の実施の形態による画像センサを用いて画像撮影システムを構成したことにある。なお、第5の実施の形態では、前述した第3の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 5 and 7 show a fifth embodiment of the present invention. The feature of the fifth embodiment is that an image capturing system is configured using the image sensor according to the third embodiment. In the fifth embodiment, the same components as those in the third embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
画像撮影システム61は、第3の実施の形態による画像センサ41と、読み出し部62と、データ処理部63とを備えている。
The
読み出し部62は、第4の実施の形態による読み出し部52をほぼ同様に構成されている。読み出し部62は、画素回路3が垂直信号線10を経由して出力するアナログ信号を、デジタル信号に変換して出力する。このため、読み出し部62は、画素部2によって撮影された撮影画像のデジタル信号を、画素出力信号としてデータ処理部63に出力する。
The
データ処理部63は、ロジックIC、マイクロプロセッサ等によって構成されている。データ処理部63は、入力側が読み出し部62に接続され、出力側が電流源回路49に接続されている。データ処理部63は、図7に示す電流設定処理を実行し、読み出し部62からの画素出力信号に応じて、電流源回路49を制御する。これにより、画素回路3の定電流トランジスタ11に流れる電流I2は、画素出力信号に応じて調整される。
The
次に、データ処理部63による電流設定処理について、図7を参照しつつ説明する。なお、電流設定処理の開始時には、フレーム用のカウンタnの初期値は「1」に設定されているものとする。
Next, current setting processing by the
電流設定処理が開始されると、まずステップ11〜13が実行される。ステップ11では、データ処理部63等の電源をONに切り換えて、データ処理部63等を起動する。ステップ12では、フォトダイオード4が飽和するか否かを判定するための判定値Dsatと、フォトダイオード4に蓄積される光電荷が不足するか否かを判定するための判定値Dminとをそれぞれレジスタに設定する。このとき、判定値Dsatは、適切な撮像を行うために必要な画素出力信号の最高値に対応している。また、判定値Dminは、適切な撮像を行うために必要な画素出力信号の最低値に対応している。ステップ13では、画像センサ41によって撮像を開始する。
When the current setting process is started, first, steps 11 to 13 are executed. In
続くステップ14では、現在のカウンタnの値に応じてn番目のフレームについて画素出力信号の平均値Daveを取得する。なお、平均値Daveは、フレーム内の全画素の演算結果に限定せず、間引いた画素での演算結果であってもよい。
In the following
続くステップ15では、画素出力信号の平均値Daveが判定値Dsatよりも小さいか否かを判定する。ステップ15で「NO」と判定したときには、画素出力信号の平均値Daveが判定値Dsatよりも大きく(Dsat≦Dave)、フォトダイオード4が入射光によって飽和する状態になっている。このため、ステップ16に移行して、データ処理部63は電流源回路49を制御し、次フレーム(n+1番目のフレーム)の画素出力信号を取得するときに、一次側トランジスタ43に流れる電流I1を増加させる。
In the following
一方、ステップ15で「YES」と判定したときには、画素出力信号の平均値Daveは判定値Dsatよりも小さい(Dsat>Dave)。このため、ステップ17に移行して、画素出力信号の平均値Daveが判定値Dminよりも大きいか否かを判定する。
On the other hand, when “YES” is determined in the
ステップ17で「NO」と判定したときには、画素出力信号の平均値Daveが判定値Dminよりも小さく(Dmin≧Dave)、画素出力信号が過度に低下した状態になっている。このため、ステップ18に移行して、データ処理部63は電流源回路49を制御し、次フレーム(n+1番目のフレーム)の画素出力信号を取得するときに、一次側トランジスタ43に流れる電流I1を減少させる。
When the determination in step 17 is “NO”, the average value Dave of the pixel output signal is smaller than the determination value Dmin (Dmin ≧ Dave), and the pixel output signal is in an excessively lowered state. Therefore, in step 18, the
一方、ステップ17で「YES」と判定したときには、画素出力信号の平均値Daveは判定値Dminよりも大きい(Dmin<Dave)。このため、ステップ19に移行して、データ処理部63は、次フレーム(n+1番目のフレーム)の画素出力信号を取得するときに、一次側トランジスタ43に流れる電流I1の大きさを、現在の値に固定する。
On the other hand, when “YES” is determined in the step 17, the average value Dave of the pixel output signal is larger than the determination value Dmin (Dmin <Dave). Therefore, when the
ステップ16,18,19の処理が終了すると、ステップ20に移行して、カウンタnの値を1つ増加させる。続くステップ21では、カウンタnの値に基づいて、撮像が終了しているか否かを判定する。具体的には、カウンタnの値が全てのフレームの数に応じた値Nよりも大きい(n>N)か否かを判定する。ステップ21で「NO」と判定したときには、撮像が終了していないから、ステップ14以降の処理を繰り返す。
When the processes in steps 16, 18 and 19 are completed, the process proceeds to step 20, where the value of the counter n is incremented by one. In the following
一方、ステップ21で「YES」と判定したときには、全てのフレームについて電流の設定が終了している。このため、ステップ22に移行して、データ処理部63等の電源をOFFに切り換えて、データ処理部63等を停止させる。
On the other hand, when “YES” is determined in the
次に、図7に示す電流設定処理を踏まえて、画像撮影システム61の具体的な動作について説明する。
Next, based on the current setting process shown in FIG. 7, a specific operation of the
第1のフレームでの画像データの平均値Daveが所定の明るさ以上の場合、高背景光であると判定する。このため、画像撮影システム61は、フォトダイオード4の蓄積部の過剰な光電荷を一定電流I2で放出するために、次の第2のフレームで一定電流I2を大きくする。さらに、第2のフレームでも画像データの平均値Daveが所定の明るさ以上の場合、再び高背景光であると判定する。このため、画像撮影システム61は、その次の第3のフレームで一定電流I2をさらに大きくする。
When the average value Dave of the image data in the first frame is equal to or higher than a predetermined brightness, it is determined that the background light is high. Therefore, the
このように、画像撮影システム61は、画像データの平均値Daveが、レジスタ等で設定された判定値Dsatによって設定した所定の明るさ以下に収まるまで、一定電流I2を大きくする。これにより、画像撮影システム61は、高背景光による光電荷を除去する。
Thus, the
また、被写体や背景光も常に変化する。このため、背景光が弱くなった場合は、画像撮影システム61は、レジスタ等で設定された判定値Dminにより設定した所定の明るさ以上に収まるまで、一定電流I2を小さくする、または、一定電流I2を停止させる。これにより、画像撮影システム61は、被写体の所望信号が黒潰れするのを防止する。
Also, the subject and background light constantly change. Therefore, when the background light becomes weak, the
従って、図2のタイミングチャートにおいて、画像撮影システム61の電流制御を反映した場合、フォトダイオード4のカソード電圧の傾きが制御されることになる。即ち、定電流トランジスタ11の電流I2が大きいほど光電荷の排出が増える。このため、電荷蓄積期間Tc等では、フォトダイオード4の電圧の傾きは小さくなり、光電荷がフォトダイオード4内に飽和し難くなる。一方、入射光強度が弱い場合、定電流トランジスタ11の電流I2を小さくすれば、フォトダイオード4の電圧の傾きが大きくなるよう制御することができる。
Therefore, when the current control of the
かくして、第5の実施の形態でも、第1,第3,第4の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。第5の実施の形態では、前のフレームの露光量に対応して、定電流トランジスタ11に流れる電流I2の大きさをデジタル制御する。このとき、フォトダイオード4に入力される光の露光量に応じてカレントミラー回路42の一次側トランジスタ43に流す電流を増加または減少させる。このため、画像撮影システム61は、撮影環境(被写体の光量)の変化に適応的に動作することができる。
Thus, also in the fifth embodiment, substantially the same effects as those in the first, third and fourth embodiments can be obtained. In the fifth embodiment, the magnitude of the current I2 flowing through the constant
また、カレントミラー回路42の一次側トランジスタ43に流す電流I1の大きさを、可変電流源回路44の電流設定用二次側トランジスタ46が駆動する個数等によって、デジタル量として調整することができる。このため、例えばデータ処理部63のレジスタの設定に応じて、カレントミラー回路42の一次側トランジスタ43に流す電流I1をデジタル制御することができる。
Further, the magnitude of the current I1 flowing through the
なお、前記各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。 It is needless to say that each of the above-described embodiments is an exemplification, and partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments can be made.
1,31,41 画像センサ
3,33 画素回路
4 フォトダイオード
11,34 定電流トランジスタ(二次側トランジスタ)
12,35,42 カレントミラー回路
13,36,43 一次側トランジスタ
14 定電流源
15,37,49 電流源回路
44 可変電流源回路(他のカレントミラー回路)
45 電流設定用一次側トランジスタ(他の一次側トランジスタ)
46 電流設定用二次側トランジスタ(他の二次側トランジスタ)
51,61 画像撮影システム
53,63 データ処理部
1, 31, 41
12, 35, 42
45 Current setting primary side transistor (other primary side transistor)
46 Current setting secondary side transistor (other secondary side transistor)
51, 61
Claims (5)
前記フォトダイオードに接続され、前記フォトダイオードに蓄積された光電荷を減少させるトランジスタとを備え、
前記トランジスタは予め決められた所定値の電流を流す定電流トランジスタであることを特徴とする画像センサ。 With a photodiode
And a transistor connected to the photodiode to reduce light charge accumulated in the photodiode.
The image sensor characterized in that the transistor is a constant current transistor which passes a current of a predetermined value determined in advance.
前記他のカレントミラー回路は、複数個の他の二次側トランジスタのうち前記カレントミラー回路の一次側トランジスタに電流を流すものが選択可能な構成としてなる請求項3に記載の画像センサ。 The current mirror circuit has a plurality of other secondary side transistors connected to the primary side transistor, and the other secondary side transistors have a predetermined ratio to the current flowing through the other primary side transistors. It is further equipped with another current mirror circuit through which current flows.
4. The image sensor according to claim 3, wherein the other current mirror circuit is configured to select one of a plurality of other secondary side transistors that allows current to flow to the primary side transistor of the current mirror circuit.
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JP2016065466A JP2019106561A (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Image sensor |
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