JP2510543B2 - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JP2510543B2 JP2510543B2 JP61300802A JP30080286A JP2510543B2 JP 2510543 B2 JP2510543 B2 JP 2510543B2 JP 61300802 A JP61300802 A JP 61300802A JP 30080286 A JP30080286 A JP 30080286A JP 2510543 B2 JP2510543 B2 JP 2510543B2
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- Japan
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- signal
- drive
- noise
- conversion device
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電変換素子を利用した光電変換装置に関す
るものである。
るものである。
従来、複数の光電変換素子を一列に配置したラインセ
ンサや、あるいは行列状に配置したエリアセンサーを用
いた光電変換装置がある。
ンサや、あるいは行列状に配置したエリアセンサーを用
いた光電変換装置がある。
この様な光電変換装置では、光電変換素子を駆動する
駆動素子の持つ駆動容量や光電変換素子の容量のバラツ
キが、結果的に駆動パルスのリーク成分のバラツキとし
て、このバラツキ成分が本来情報信号となって必要な光
電変換信号に重畳されて、読み出されてしまうという問
題点があった。この駆動ノイズの発生について述べる。
駆動素子の持つ駆動容量や光電変換素子の容量のバラツ
キが、結果的に駆動パルスのリーク成分のバラツキとし
て、このバラツキ成分が本来情報信号となって必要な光
電変換信号に重畳されて、読み出されてしまうという問
題点があった。この駆動ノイズの発生について述べる。
第６−Ａ図は特開昭60−12764号に示される光電変換
素子の概略図，第６−Ｂ図は駆動パルス波形図、第６−
Ｃ図は光電変換素子のベース電位図である。
素子の概略図，第６−Ｂ図は駆動パルス波形図、第６−
Ｃ図は光電変換素子のベース電位図である。
第６−Ａ図においてTr図はベース蓄積型トランジスタ
（以後Ｂ−Trと略す）,Coxは駆動パルスφＲによりＢ−
Trを逆バイアスあるいは正バイアスにする駆動用容量で
ある。Ｃ−Trはリフレツシユ用トランジスタである。ま
た、CbcとCbeはＢ−Trのジヤンクシヨン容量で、上述各
容量Cox,Cbc,Cbeを加算したものが電荷蓄積容量Ctotと
なる。
（以後Ｂ−Trと略す）,Coxは駆動パルスφＲによりＢ−
Trを逆バイアスあるいは正バイアスにする駆動用容量で
ある。Ｃ−Trはリフレツシユ用トランジスタである。ま
た、CbcとCbeはＢ−Trのジヤンクシヨン容量で、上述各
容量Cox,Cbc,Cbeを加算したものが電荷蓄積容量Ctotと
なる。
次に概略動作を述べる。
まずベース電位VBは初期電位がVOとする。時刻T1にお
いて、駆動パルスφＲがＶφＲ電位になると、ベースに
は駆動容量Coxを通じてVaなる電圧が印加される。ここ
でVaは次式で表わされる。
いて、駆動パルスφＲがＶφＲ電位になると、ベースに
は駆動容量Coxを通じてVaなる電圧が印加される。ここ
でVaは次式で表わされる。
次に時刻T2において駆動パルスφVCがハイ電位になる
とＣ−Trは導通状態になる。
とＣ−Trは導通状態になる。
従ってＢ−Trは順方向バイアスされた事によりベース
電位VBは急激に低下する。この時刻T2からT3の期間TCが
いわゆるリフレツシユ期間である。
電位VBは急激に低下する。この時刻T2からT3の期間TCが
いわゆるリフレツシユ期間である。
次に時刻T3においてベース電位VBはφＲがゼロ電位に
なるので結局−Vaの電圧が印加された事になりV2の電位
におちつく。この逆バイアスされた状態が蓄積動作中と
なる。
なるので結局−Vaの電圧が印加された事になりV2の電位
におちつく。この逆バイアスされた状態が蓄積動作中と
なる。
ところで上述の動作説明は一つの光電変換素子につい
て述べたが、ラインセンサーあるいはエリアセンサーで
は多数の光電変換素子で構成されている。これら多数の
光電変換素子間では、Cox,Cbc,Cbeの容量値はコンマ数
％程度バラついている。
て述べたが、ラインセンサーあるいはエリアセンサーで
は多数の光電変換素子で構成されている。これら多数の
光電変換素子間では、Cox,Cbc,Cbeの容量値はコンマ数
％程度バラついている。
例えば Cox＝Cbc＝Cbe0.014PF, ＶφＲ＝5V、 容量バラツキ0.2％とすると、容量分割電圧Vaのバラツ
キΔVaは約3mVとなる。
キΔVaは約3mVとなる。
このΔVaはリフレツシユ動作により軽減されてしまう
が、リフレツシユ動作モードから蓄積動作モード変移時
（時刻T3）、再びバラついてΔVbとなる。このバラツキ
ΔVbは、ΔVb＝−ΔVaではなく、実験結果から相関性は
小さい事が分った。
が、リフレツシユ動作モードから蓄積動作モード変移時
（時刻T3）、再びバラついてΔVbとなる。このバラツキ
ΔVbは、ΔVb＝−ΔVaではなく、実験結果から相関性は
小さい事が分った。
その原因はCbc,Cbeがバイアス電圧依存性が異なる事
によるものと思われる。
によるものと思われる。
従って次の読み出しモードでＢ−Trを順方向にバイア
スしたとき、ベース電位のバラツキは近似的に ΔV2ΔVa2＋ΔVb2＋2KΔVaΔｂ …（２） （２）式で表わされ、Ｋは−１より大きい。その結果
ΔＶは約４〜5mVの固定的な駆動ノイズとなる。
スしたとき、ベース電位のバラツキは近似的に ΔV2ΔVa2＋ΔVb2＋2KΔVaΔｂ …（２） （２）式で表わされ、Ｋは−１より大きい。その結果
ΔＶは約４〜5mVの固定的な駆動ノイズとなる。
この様な駆動パルスのリーク成分のバラツキ（以後駆
動ノイズと呼ぶ）に対して、従来は上記駆動ノイズをメ
モリ手段に記憶させておき、後でセンサーからの読み出
し信号からメモリ手段の駆動ノイズを減算する事により
真の情報信号を得ていた。
動ノイズと呼ぶ）に対して、従来は上記駆動ノイズをメ
モリ手段に記憶させておき、後でセンサーからの読み出
し信号からメモリ手段の駆動ノイズを減算する事により
真の情報信号を得ていた。
この様な駆動ノイズの補正方法は光電変換装置を大型
で高価格の魅力のないものとしてしまう。
で高価格の魅力のないものとしてしまう。
特にエリアセンサーになると、例えば水平と垂直素子
数がともに約500ケとすると全部で約25万素子となり、
さらに分解能を考慮すると数メガビツトのメモリが必要
となってしまう。
数がともに約500ケとすると全部で約25万素子となり、
さらに分解能を考慮すると数メガビツトのメモリが必要
となってしまう。
本発明は従来技術の欠点を除去するために複数の光電
変換素子と、各光電変換素子毎に設けられた映像信号蓄
積用の第１の蓄積手段と、各光電変換素子毎に設けられ
たノイズ蓄積用の第２の蓄積手段と、複数水平ラインの
光電変換素子の第１の蓄積手段の信号を同時にかつ独立
に読み出す第１の読み出し手段と、複数水平ラインの光
電変換素子の第２の蓄積手段の信号を加算して読み出す
第２の読み出し手段とを有する。
変換素子と、各光電変換素子毎に設けられた映像信号蓄
積用の第１の蓄積手段と、各光電変換素子毎に設けられ
たノイズ蓄積用の第２の蓄積手段と、複数水平ラインの
光電変換素子の第１の蓄積手段の信号を同時にかつ独立
に読み出す第１の読み出し手段と、複数水平ラインの光
電変換素子の第２の蓄積手段の信号を加算して読み出す
第２の読み出し手段とを有する。
本発明は駆動ノイズが光電変換素子のリフレツシユモ
ード，電荷蓄積モード，読み出しモードによって発生す
る各ノイズの加算によって発生し、同一動作モードであ
ればその駆動ノイズはほとんど同じであると仮定し、ま
ず露光後読み出した光電変換信号とその後同一動作モー
ドで読み出した駆動ノイズの差分を得る事により、駆動
ノイズを除去するものである。しかもノイズ成分につい
ては加算して読み出すようにしているので読み出しライ
ン数を減らす事ができる。
ード，電荷蓄積モード，読み出しモードによって発生す
る各ノイズの加算によって発生し、同一動作モードであ
ればその駆動ノイズはほとんど同じであると仮定し、ま
ず露光後読み出した光電変換信号とその後同一動作モー
ドで読み出した駆動ノイズの差分を得る事により、駆動
ノイズを除去するものである。しかもノイズ成分につい
ては加算して読み出すようにしているので読み出しライ
ン数を減らす事ができる。
第１図は上述駆動ノイズを独立に読み出す本発明の原
理を説明するための例を示す図である。この図はライン
センサー及びエリアセンサーの一部を示している。
理を説明するための例を示す図である。この図はライン
センサー及びエリアセンサーの一部を示している。
蓄積容量CT1には光変換信号を、CT2には駆動ノイズを
一時的に蓄え、水平信号線S1及びS2でそれぞれを独立に
読み出す事が出来る。Tr1〜Tr7はスイツチトランジスタ
である。
一時的に蓄え、水平信号線S1及びS2でそれぞれを独立に
読み出す事が出来る。Tr1〜Tr7はスイツチトランジスタ
である。
第２図にタイミング図を示す。
図示において、各駆動パルスはレベル“H"が各スイッ
チトランジスタTr1〜Tr7を導通レベル"L"が非導通状態
を示すものとする。
チトランジスタTr1〜Tr7を導通レベル"L"が非導通状態
を示すものとする。
TS期間はＢ−Trが逆バイアスされていて蓄積動作中で
ある。蓄積が終了するとTvc期間内に光電変換信号を転
送する前に垂直転送ラインＶと蓄積容量CT1上の不要電
荷を除去する。そしてTT1期間の光電変換信号を蓄積容
量CT1に転送する。
ある。蓄積が終了するとTvc期間内に光電変換信号を転
送する前に垂直転送ラインＶと蓄積容量CT1上の不要電
荷を除去する。そしてTT1期間の光電変換信号を蓄積容
量CT1に転送する。
次に再びTC1期間にリフレツシユ動作を行い、TT2期間
に駆動ノイズを蓄積容量CT2に転送する。その後Ｂ−Tr
はTC2期間にリフレツシユ動作を行い、次の蓄積を開始
する。そして２つの蓄積容量CT1,CT2に蓄積されていた
光電変換信号と駆動ノイズはTR期間に水平信号線S1,S2
に出力される。
に駆動ノイズを蓄積容量CT2に転送する。その後Ｂ−Tr
はTC2期間にリフレツシユ動作を行い、次の蓄積を開始
する。そして２つの蓄積容量CT1,CT2に蓄積されていた
光電変換信号と駆動ノイズはTR期間に水平信号線S1,S2
に出力される。
第３図は上記センサーを利用した光電変換装置の一実
施例である。
施例である。
図示10は本発明に係るエリアセンサー20はエリアセン
サー10を駆動するドライバー30は光電変換装置を制御す
るクロツク発生器40は減算器50は映像信号処理系であ
る。
サー10を駆動するドライバー30は光電変換装置を制御す
るクロツク発生器40は減算器50は映像信号処理系であ
る。
エリアセンサー10から読み出された信号S1,S2は減算
器40へ入力される。減算器40では光電変換信号から駆動
ノイズを減算する事により本来必要な情報信号のみを取
り出し、この情報信号は次段の映像信号処理系50でテレ
ビジヨン信号に変換される。
器40へ入力される。減算器40では光電変換信号から駆動
ノイズを減算する事により本来必要な情報信号のみを取
り出し、この情報信号は次段の映像信号処理系50でテレ
ビジヨン信号に変換される。
次に本発明の実施例を説明する。
第４図は２水平ライン同時読み出し方式のエリアセン
サー概略図である。Tr11〜Tr21はスイツチングトランジ
スタ、Ｂ−Tr10,B−Tr20はバイポーラトランジスタCax1
0,Cox20はキヤパシタである。本センサーではＢ−Tr10
の光電変換信号と駆動ノイズを夫々CT1とCT2に蓄積し、
Ｂ−Tr20の光電変換信号と駆動ノイズを夫々CT3とCT4に
蓄積し、これらの信号を読み出す時は光電変換信号は水
平信号線S2とS3に夫々同時にかつ独立に出力し、駆動ノ
イズは両方共に水平信号線S1に出力される。従って駆動
ノイズは加算されて出力される事になる。尚、偶数行の
光電変換素子の上にはR,G,R,G,の如くＲとＧのフイルタ
が１素子毎に配置されており、奇数行の光電変換素子の
上にはG,B,G,B・・・の如くＧとＢのフイルターが１素
子毎に配置されている。
サー概略図である。Tr11〜Tr21はスイツチングトランジ
スタ、Ｂ−Tr10,B−Tr20はバイポーラトランジスタCax1
0,Cox20はキヤパシタである。本センサーではＢ−Tr10
の光電変換信号と駆動ノイズを夫々CT1とCT2に蓄積し、
Ｂ−Tr20の光電変換信号と駆動ノイズを夫々CT3とCT4に
蓄積し、これらの信号を読み出す時は光電変換信号は水
平信号線S2とS3に夫々同時にかつ独立に出力し、駆動ノ
イズは両方共に水平信号線S1に出力される。従って駆動
ノイズは加算されて出力される事になる。尚、偶数行の
光電変換素子の上にはR,G,R,G,の如くＲとＧのフイルタ
が１素子毎に配置されており、奇数行の光電変換素子の
上にはG,B,G,B・・・の如くＧとＢのフイルターが１素
子毎に配置されている。
第４図のエリアセンサーを利用した光電変換装置を第
５図に示す。
５図に示す。
図示60は反転増幅器、70は加算器、80は色分離回路、
90はカラー映像信号処理系で、10′,20′,30′はそれぞ
れエリアセンサー，ドライバ，クロツク発生器である。
90はカラー映像信号処理系で、10′,20′,30′はそれぞ
れエリアセンサー，ドライバ，クロツク発生器である。
エリアセンサー10′から読み出された光電変換信号S2
とS3は加算器70へ入力され、平均するとＲ＋2G＋Ｂの信
号を形成する。また駆動ノイズは反転増幅器60で反転さ
れ加算器70へ入力される。加算器70では結果的に光電変
換信号から駆動ノイズが減算されて、情報信号のみから
成る輝度信号Ｙが形成される。
とS3は加算器70へ入力され、平均するとＲ＋2G＋Ｂの信
号を形成する。また駆動ノイズは反転増幅器60で反転さ
れ加算器70へ入力される。加算器70では結果的に光電変
換信号から駆動ノイズが減算されて、情報信号のみから
成る輝度信号Ｙが形成される。
色分離回路80では光電変換信号S1とS2から色信号R,G,
Bを分離する。この様にして得られたY,R,G,B信号は次段
のカラー映像信号処理系90においてテレビジヨン信号に
変換される。
Bを分離する。この様にして得られたY,R,G,B信号は次段
のカラー映像信号処理系90においてテレビジヨン信号に
変換される。
上述の実施例では２水平信号同時読み出し方式につい
て述べたが、本発明の主旨は３水平線信号読み出し方式
にも適用できる。
て述べたが、本発明の主旨は３水平線信号読み出し方式
にも適用できる。
またシヤツタを備えた光電変換装置では蓄積容量を省
略する事も可能である。
略する事も可能である。
また駆動ノイズを除去する減算器は光電変換素子内の
出力端に設けても良い。
出力端に設けても良い。
本発明は上述の様に駆動ノイズを光電変換信号とは独
立に出力出来る様に構成したので、外部に多量のメモリ
装置を設ける必要がなくなった。
立に出力出来る様に構成したので、外部に多量のメモリ
装置を設ける必要がなくなった。
さらに多水平線読み出し方式では、駆動ノイズを加算
して出力する事が出来るので、水平信号線を少なくする
事が可能となり、多水平線読み出し方式が可能となっ
た。
して出力する事が出来るので、水平信号線を少なくする
事が可能となり、多水平線読み出し方式が可能となっ
た。
第１図は本発明の原理を説明するための例を示す図、 第２図は第１図示の例のタイミング図、 第３図は第１図示の例の光電変換装置ブロツク図、 第４図は本発明の実施例図、 第５図は第４図実施例の光電変換装置ブロツク図、 第６−Ａ図，第６−Ｂ図，第６−Ｃ図は光電変換素子の
駆動説明図である。 図において、CT1,CT2は蓄積容量、40は減算器、60は反
転増幅器、70は加算器である。
駆動説明図である。 図において、CT1,CT2は蓄積容量、40は減算器、60は反
転増幅器、70は加算器である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 忠則 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−86471（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】複数の光電変換素子と、 各光電変換素子毎に設けれらた映像信号蓄積用の第１の
蓄積手段と、 各光電変換素子毎に設けられたノイズ蓄積用の第２の蓄
積手段と、 複数水平ラインの光電変換素子の第１の蓄積手段の信号
を同時にかつ独立に読み出す第１の読み出し手段と、 複数水平ラインの光電変換素子の第２の蓄積手段の信号
を加算して読み出す第２の読み出し手段と、を有する光
電変換装置。
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61300802A JP2510543B2 (ja) | 1986-12-16 | 1986-12-16 | 光電変換装置 |
| US07/096,534 US4914519A (en) | 1986-09-19 | 1987-09-14 | Apparatus for eliminating noise in a solid-state image pickup device |
| EP01202926A EP1178673B1 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Solid state image pickup apparatus |
| DE3752385T DE3752385T2 (de) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Festkörperbildaufnahmevorrichtung |
| DE3752018T DE3752018T2 (de) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Festkörperbildaufnahme-Gerät |
| DE3752354T DE3752354T2 (de) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Festkörperbildaufnahmegerät |
| EP96201979A EP0741493B1 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Solid state image pickup apparatus |
| EP87308199A EP0260954B1 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Solid state image pickup apparatus |
| US07/547,996 US5331421A (en) | 1985-11-15 | 1990-06-13 | Solid state image pickup apparatus |
| US08/512,017 US5737016A (en) | 1985-11-15 | 1995-08-07 | Solid state image pickup apparatus for reducing noise |
| US08/705,002 US5771070A (en) | 1985-11-15 | 1996-08-29 | Solid state image pickup apparatus removing noise from the photoelectric converted signal |
| US09/040,275 US6747699B2 (en) | 1985-11-15 | 1998-03-18 | Solid state image pickup apparatus |
| US10/122,722 US20020167601A1 (en) | 1985-11-15 | 2002-04-16 | Solid state image pickup apparatus |
| US10/656,825 US20040046879A1 (en) | 1985-11-15 | 2003-09-08 | Solid state image pickup apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61300802A JP2510543B2 (ja) | 1986-12-16 | 1986-12-16 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63152280A JPS63152280A (ja) | 1988-06-24 |
| JP2510543B2 true JP2510543B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=17889274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61300802A Expired - Lifetime JP2510543B2 (ja) | 1985-11-15 | 1986-12-16 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510543B2 (ja) |
-
1986
- 1986-12-16 JP JP61300802A patent/JP2510543B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63152280A (ja) | 1988-06-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |