JP2598103B2 - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JP2598103B2
JP2598103B2 JP63234946A JP23494688A JP2598103B2 JP 2598103 B2 JP2598103 B2 JP 2598103B2 JP 63234946 A JP63234946 A JP 63234946A JP 23494688 A JP23494688 A JP 23494688A JP 2598103 B2 JP2598103 B2 JP 2598103B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光電変換装置に係り、特に、二つの主電極領
域と、該二つの主電極領域間に設けられた制御電極領域
とからなる半導体トランジスタの該制御電極領域の少な
くとも一部に光を照射してキャリアを蓄積させ、前記二
つの主電極領域の一方からキャリアに対応する信号を取
り出す光電変換装置に関する。
[従来の技術] ファクシミリ等の画像処理装置に用いられる光電変換
装置の中に、バイポーラトランジスタのベース領域の少
なくとも一部に光を照射してキャリアを蓄積させ、エミ
ッタ領域から該キャリアに対応する信号を取り出す光電
変換装置がある。
第3図は上記光電変換装置の動作を説明するための説
明図である。
本実施例におけるセンサセルは特願昭62−17150号に
記載されたゲート分離型センサであり、n個のラインセ
ンサがm行配列され、m×nのエリアセンサを構成して
いる。
各センサの制御電極4は水平ラインごとに共通に接続
され、制御電極4はキャパシタC0xを介してnpnトランジ
スタTrのベースに接続されてベース電位を制御可能とな
っており、また制御電極4はnpnトランジスタTrのMOSト
ランジスタQsのゲートに接続されてベースを接地可能と
なっている。水平ラインはパルスφvcによって制御され
るMOSトランジスタを通して接地される。
かかる光電変換装置の動作は、npnトランジスタTr
ベース電極に電荷を蓄積させる蓄積動作、蓄積された電
荷を読み出す読出動作、npnトランジスタTrのベース領
域に残留した電荷をリフレッシュするリフレッシュ動作
からなる。
まず、ベース領域、入射光量に対応したキャリア(こ
こではホール)が蓄積される(蓄積動作)。この時MOS
トランジスタQsの端子は接地され、npnトランジスタTr
のコレクタ電極には正電圧が各々印加されているとす
る。
この状態で水平ラインに正電圧のパルス印加すると、
キャパシタC0xを介してベース領域の電位が上昇し、エ
ミッタに信号が読み出される(読出動作)。
続いて、水平ラインに負電圧のパルスを印加する。こ
れによってMOSトランジスタQsはONとなり、ベース電位
は接地され、完全リフレッシュが行われる。また、パル
スφvcをハイレベルとしてトランジスタQrをONとし垂直
ラインのリセットを行う(リフレッシュ動作)。
以上のリフレッシュ動作が終了すると、蓄積動作が開
始され、以下同様の動作が繰り返される。
[発明が解決しようとする課題] 上記の光電変換装置においては、強い光を受光してい
るセンサセルでは、電荷の蓄積量が多くなり、余分な信
号(偽信号)が読み出されることとなるため、改善が望
まれていた。
[課題を解決するための手段] 上記の課題は、第1及び第2の主電極領域と、該第1
及び第2の主電極領域間に設けられた制御電極領域とか
らなる半導体トランジスタが、マトリクス状に配置され
てなる半導体トランジスタ群と、 一方向に配列された複数の半導体トランジスタの第1
の主電極領域を共通に接続する複数の第1の出力線と、 該一方向と異なる他方向に配列された複数の半導体ト
ランジスタを選択する第1の走査手段と、 前記複数の第1の出力線の信号を順次選択して共通の
第2の出力線に読み出すための第2の走査手段と、 前記一方向に配列された複数の半導体トランジスタの
前記第1の主電極領域を所定のリセット電位にリセット
した後、該複数の半導体トランジスタの前記制御電極領
域の少なくとも一部にキャリアを蓄積させると共に所定
時間前記第1の出力線を前記リセット電位よりも低い電
位にバイアスし、その後前記第1の走査手段により選択
された所定の複数の半導体トランジスタの第1の主電極
領域から前記キャリアに対応する信号を前記第1の出力
線に取り出す制御手段と、を有する本発明の光電変換装
置によって解決される。
[作 用] 本発明の光電変換装置は、一方向に配列された複数の
半導体トランジスタの前記第1の主電極領域を所定のリ
セット電位にリセットした後、該複数の半導体トランジ
スタの前記制御電極領域の少なくとも一部にキャリアを
蓄積させると共に所定時間前記第1の出力線を前記リセ
ット電位よりも低い電位にバイアスして、制御電極領域
の電位が一定値以上に上昇しないようにすることで、所
定の一方向の複数の半導体トランジスタの出力を第1の
出力線を介して読み出す際に、該所定の一方向とは異な
る他の一方向の複数の半導体トランジスタからのオーバ
ーフロー電荷が第1の出力線にノイズとして混入するこ
とを防止するものである。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。
第1図は、本発明による光電変換装置の一実施例の概
略的回路図である。
なお、第1図において、第1の主電極領域,第2の主
電極領域,制御電極領域はそれぞれセンサセルのトラン
ジスタのエミッタ領域,コレクタ領域,ベース領域に対
応し、第1の出力線は垂直出力線,第2の出力線は出力
ラインSL1〜SL3に対応し、第1の走査手段及び第2の走
査手段はそれぞれ垂直走査部1,水平走査部2に対応し、
制御手段はトランジスタQr,Qc及び垂直走査部1により
制御されるトランジスタが対応する。
本実施例におけるセンサセルは特願昭62−17150号に
記載されたゲート分離型センサであり、n個のラインセ
ンサがm行配列され、m×nのエリアセンサを構成して
いる。
各センサの制御電極4は水平ラインごとに共通接続さ
れ、各水平ラインはバッファ段を介して垂直走査部1の
並列出力端子に各々接続されている。なお、垂直走査部
1は、パルスφv1およびφv2のタイミングに従って制御
信号を出力し、バッファ段を介して駆動電圧Vrが、制御
電極4が接続された各水平ラインへ順次出力される。
各センサ部は偶数列と奇数列とが交互に読み出され、
水平走査部の駆動周波数を低くでき、回路設計が容易な
構成となっている。
また、各センサの出力電極3は列ごとに垂直ラインVL
に各々接続されている。垂直ラインVLは、トランジスタ
Qt2を介して蓄積手段たるコンデンサCT3に接続され、ま
た、コンデンサCT3はトランジスタQh3を介して出力ライ
ンSL3に接続される。かかるトランジスタQt2,Qh3、コン
デンサCT3はノイズ用読出し回路を構成する。
また垂直ラインVLは、トランジスタQt1,入力スイッチ
手段たるトランジスタQn1を介して蓄積手段たるコンデ
ンサCT2に接続され、且つトランジスタQt1,入力スイッ
チ手段たるトランジスタQn2を介して蓄積手段たるコン
デンサCT1に接続される。コンデンサCT2は出力スイッチ
手段たるトランジスタQm1およびトランジスタQh1を介し
て出力ラインSL1に接続され、コンデンサCT1は出力スイ
ッチ手段たるトランジスタQm2およびトランジスタQh2
介して出力ラインSL2に接続される。トランジスタQh1
Qh3のゲートは水平走査部2によって制御される。な
お、水平走査部2とトランジスタQh1〜Qh3とは出力転送
手段を構成する。
トランジスタQt1,Qn1,Qn2,Qm1,Qm2,Qh1,Qh2、コンデ
ンサCT1,CT2は信号用読出し回路を構成する。信号出力
用読み出し回路が、ノイズ用読み出し回路と異なる点
は、トランジスタQt1とコンデンサCT2との間にトランジ
スタQn1が、トランジスタQt1とコンデンサCT1との間に
トランジスタQn2がそれぞれ設けられ、またコンデンサC
T2とトランジスタQh1との間には、トランジスタQm1が、
コンデンサCT1と出力トランジスタQh2との間には、トラ
ンジスタQm2が新たに設けられたことである。
これらのトランジスタQn1,Qn2,Qm1,Qm2はパルスφ
で直接駆動されるので、水平走査部におけるシフトレジ
スタ等のパルスと同一電圧で駆動することができる。
二つ信号用読み出し回路は回路構成が同じであるの
で、二つの信号間にレベル差あるいは転送時定数の違い
は生じない。
以下、本発明の特徴部分となるトランジスタのQrの動
作について説明する。
トランジスタQrをON動作させることにより、垂直信号
線VLは負電位Vvcに接続される。センサ部が蓄積の時に
垂直信号線VLを負電位Vvcに接続すると、強い光を受光
しているセンサ部は、ベース電位が上昇しているので、
このベース電位と負電位Vvcとの差が順バイアスになっ
たセンサからは、余分な信号分だけ偽信号が除去される
ことになる。従ってセンサ部から信号を読み出す直前に
この動作を行えば、読み出し中に偽信号は混入しなくな
る。
このような垂直信号線VLを負電位にする方法は、トラ
ンジスタQcのみを利用することもできる。しかしなが
ら、その場合はパルス電圧源の出力インピーダンスを下
げる必要がある。一つの光電変換セルから見たインピー
ダンスが、トランジスタQcの数倍(水平画素数)となる
からである。
インピーダンスが高いとセンサのリフレッシュ速度を
低下させることとなる。
次に、かかる構成を有する本実施例の光電変換装置の
動作について説明する。
第2図(A)は、本実施例の動作を説明するためのタ
イミングチャート、第2図(B)は、信号読み出しのタ
イミングを示す説明図である。
なお、同図(A)のタイミングチャートは、同図
(B)における期間BLK1、fH1およびBLK2を示したもの
であり、したがって、BLK1が開始した時点では、第1行
のラインセンサのセンサ出力S1は既にコンデンサCT1
蓄積された状態となっている。また第1行のラインセン
サは期間fH0の間に完全リフレッシュが行われ、センサ
部のnpnトランジスタのベースは等電位に設定されてい
る。
まず、ノイズ信号N1を読み出す前に、パルスφvcによ
り、垂直ラインVLを負電位とし、信号のオーバフロー動
作を行う(期間T0)。
次に、パルスφによりトランジスタQcをON状態と
し、パルスφT2によりトランジスタφt2をON状態とし、
さらにセンサ部の制御電極4を所定の電位に上昇させ
て、センサ部のリフレッシュ動作およびコンデンサCT3
の残留電荷の除去を行う(期間T1)。
次に、パルスφをOFF状態とすることにより、セン
サ部のエミッタはフローティング状態になり、コンデン
サCT3にノイズ信号N1が読み出される(期間T2)。
次に、垂直シフトレジスタの一段パルスシフトを行う
とともに、パルスφによって、二回目の信号のオーバ
ーフロー動作を行う。この動作により、ノイズばかりで
なく信号にも偽信号は混入しない(期間T4)。
次に、パルスφh,パルスφt1,パルスφにより、ト
ランジスタQn1,トランジスタQt1,トランジスタQcを導通
状態として、コンデンサCT2の残留電荷の除去する(期
間T4)。
次に、パルスφにより、トランジスタQcをOFF状態
として、信号S2を読み出す(期間T5)。
なお、期間T0あるいは期間T3に信号のオーバーフロー
動作、即ち偽信号が発生するような場合、ノイズおよび
信号に混入する偽信号を同一レベルになる様にタイミン
グを設定すればよい。
信号のオーバーフロー動作からノイズおよび信号の転
送までの時間と、ノイズおよび信号の読み出し時間を同
じにすれば、上記条件は満足することができる。
次に信号S1とノイズN1の同時出力動作が行われる(期
間T6)。この期間ではパルスφがON動作であるので、
蓄積用のコンデンサCT1の信号S1はシフトレジスタパル
ス動作により出力線に読みだされるが、蓄積用のコンデ
ンサCT2の信号S2はパルスφのOFF動作により次の走査
期間fH2まで保持される。
ブランキング期間BLK2では、ブランキング期間BLK1と
同様の動作が行われる。
次に、本発明を適用した撮像装置の一例を示す。
第4図は、本発明を適用した撮像装置の概略的構成図
である。
同図において、光センサがエリア状に配列された撮像
素子201は、垂直走査部202および水平走査部203によっ
てテレビジョン走査が行われる。
水平走査部203から出力された信号は、処理回路204を
通して標準テレビジョン信号として出力される。
垂直および水平走査部202および203の駆動パルス等は
ドレイバ205によって供給される。またドライバ205はコ
ントローラ206によって制御される。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明による光電変換装
置によれば、一方向に配列された複数の半導体トランジ
スタの第1の主電極領域を所定のリセット電位にリセッ
トした後、該複数の半導体トランジスタの制御電極領域
の少なくとも一部にキャリアを蓄積させると共に所定時
間前記第1の出力線を前記リセット電位よりも低い電位
にバイアスすることにより、高速リフレッシュ動作およ
び高速信号オーバーフロー動作が可能となった。
また、本発明によれば、ノイズ読み出し前および信号
読み出し前に、その動作を行うことにより、ノイズと信
号とに含まれる偽信号レベルが同じになり、信号とノイ
ズの減算処理により完全にノイズを除去することが可能
となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による光電変換装置の一実施例の概略
的回路図である。 第2図(A)は、本実施例の動作を説明するためのタイ
ミングチャート、第2図(B)は、信号読み出しのタイ
ミングを示す説明図である。 第3図は上記光電変換装置の動作を説明するための説明
図である。 第4図は、本発明を適用した撮像装置の概略的構成図で
ある。 1……垂直走査部 2……水平走査部 CT1,CT2,CT3……コンデンサ Qt1,Qt2,Qh1,Qh2,Qh3,Qn1,Qn2,Qm1,Qm2,Qc,Qr……トラ
ンジスタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1及び第2の主電極領域と、該第1及び
    第2の主電極領域間に設けられた制御電極領域とからな
    る半導体トランジスタが、マトリクス状に配置されてな
    る半導体トランジスタ群と、 一方向に配列された複数の半導体トランジスタの第1の
    主電極領域を共通に接続する複数の第1の出力線と、 該一方向と異なる他方向に配列された複数の半導体トラ
    ンジスタを選択する第1の走査手段と、 前記複数の第1の出力線の信号を順次選択して共通の第
    2の出力線に読み出すための第2の走査手段と、 前記一方向に配列された複数の半導体トランジスタの前
    記第1の主電極領域を所定のリセット電位にリセットし
    た後、該複数の半導体トランジスタの前記制御電極領域
    の少なくとも一部にキャリアを蓄積させると共に所定時
    間前記第1の出力線を前記リセット電位よりも低い電位
    にバイアスし、その後前記第1の走査手段により選択さ
    れた所定の複数の半導体トランジスタの第1の主電極領
    域から前記キャリアに対応する信号を前記第1の出力線
    に取り出す制御手段と、を有する光電変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS533018A (en) * 1976-06-30 1978-01-12 Hitachi Ltd Solid pickup element
JPH0815320B2 (ja) * 1986-12-09 1996-02-14 キヤノン株式会社 光電変換装置

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