JP2791073B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JP2791073B2 JP2791073B2 JP63327595A JP32759588A JP2791073B2 JP 2791073 B2 JP2791073 B2 JP 2791073B2 JP 63327595 A JP63327595 A JP 63327595A JP 32759588 A JP32759588 A JP 32759588A JP 2791073 B2 JP2791073 B2 JP 2791073B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- signal
- switch element
- pixel
- state imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 19
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 7
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 12
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Picture Signal Circuits (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、ホトトランジスタを有する画素を配列し
てなる固体撮像装置に関する。
てなる固体撮像装置に関する。
（従来の技術） 光電変換素子を配列した固体撮像装置は小型・軽量で
ありしかも信頼性が高く、消費電力が低い等の特徴を有
するため急速に発展している。しかし、画素の高密度化
が進むに従い一画素から取り出し得る信号電荷量は小さ
くなりS/N比の低減化は避けにくくなってくる。
ありしかも信頼性が高く、消費電力が低い等の特徴を有
するため急速に発展している。しかし、画素の高密度化
が進むに従い一画素から取り出し得る信号電荷量は小さ
くなりS/N比の低減化は避けにくくなってくる。
このような問題を解決するための手段の一つとして、
増幅型固体撮像装置が提案されている。増幅型固体撮像
装置では光電変換された信号を増幅するためのトランジ
スタが各画素に配置されている。増幅型固体撮像装置の
問題点は、各画素に配置されたトランジスタのしきい値
にバラツキが存在するため、各画素ごとの信号の増幅度
が一定でなくなり固定パターン雑音が生じることであ
る。現在までに上記の固定パターン雑音を抑制する方法
がいくつか考案されている。第４図は、固定パターン雑
音を抑制するための回路を持つ固体撮像装置の一例の回
路図を示している。第４図で17は、各画素に配置された
電気的に浮遊したゲートを持つ接合型電界効果トランジ
スタ、18は各列ごとに備えられたソース線、29は、各ソ
ース線に備えられた固定パターン雑音を抑制するための
回路、20は出力信号線である。信号の読み出し動作は以
下のように行われる。
増幅型固体撮像装置が提案されている。増幅型固体撮像
装置では光電変換された信号を増幅するためのトランジ
スタが各画素に配置されている。増幅型固体撮像装置の
問題点は、各画素に配置されたトランジスタのしきい値
にバラツキが存在するため、各画素ごとの信号の増幅度
が一定でなくなり固定パターン雑音が生じることであ
る。現在までに上記の固定パターン雑音を抑制する方法
がいくつか考案されている。第４図は、固定パターン雑
音を抑制するための回路を持つ固体撮像装置の一例の回
路図を示している。第４図で17は、各画素に配置された
電気的に浮遊したゲートを持つ接合型電界効果トランジ
スタ、18は各列ごとに備えられたソース線、29は、各ソ
ース線に備えられた固定パターン雑音を抑制するための
回路、20は出力信号線である。信号の読み出し動作は以
下のように行われる。
各画素に入射した光はトランジスタ17のチャネル近傍
で光電変換される。光電変換により生成されたキャリア
の一部は、電気的に浮遊したゲートに蓄えられゲート電
位を変調する。行選択線28により選択された行に連なる
画素のゲート電位は、トランジスタ21、各列ごとに備え
られたソース線18と各画素ごとに配置されたトランジス
タ17により構成されるソース・フオロワ回路により、各
列ごとに備えられたソース線18に読み出される。選択さ
れた画素に配置されたトランジスタ17のゲート電位とソ
ース線18の電位は常に等しいから、ソース線18につなが
る容量19を各画素に配置されたトランジスタ17のゲート
容量より大きくとることにより容量19に蓄えられる電荷
量を光電変換により生成され、ゲートに蓄積されたキャ
リアの電荷量より多くすることができる。各画素に配設
されたトランジスタのしきい値が不均一であることにも
とずく信号のバラツキは補正回路29により補正する。
で光電変換される。光電変換により生成されたキャリア
の一部は、電気的に浮遊したゲートに蓄えられゲート電
位を変調する。行選択線28により選択された行に連なる
画素のゲート電位は、トランジスタ21、各列ごとに備え
られたソース線18と各画素ごとに配置されたトランジス
タ17により構成されるソース・フオロワ回路により、各
列ごとに備えられたソース線18に読み出される。選択さ
れた画素に配置されたトランジスタ17のゲート電位とソ
ース線18の電位は常に等しいから、ソース線18につなが
る容量19を各画素に配置されたトランジスタ17のゲート
容量より大きくとることにより容量19に蓄えられる電荷
量を光電変換により生成され、ゲートに蓄積されたキャ
リアの電荷量より多くすることができる。各画素に配設
されたトランジスタのしきい値が不均一であることにも
とずく信号のバラツキは補正回路29により補正する。
補正回路の動作原理は選択された画素のトランジスタ
のゲートに備えられている電荷をリセットする前後で、
ソース線の電位を２回サンプルして比較することによ
る。容量27には、リセットされた電荷量に比例した電荷
が蓄えられることになり、画素ごとの信号のバラツキは
補正される。しかし、このような回路構成の場合、次の
ような問題がある。
のゲートに備えられている電荷をリセットする前後で、
ソース線の電位を２回サンプルして比較することによ
る。容量27には、リセットされた電荷量に比例した電荷
が蓄えられることになり、画素ごとの信号のバラツキは
補正される。しかし、このような回路構成の場合、次の
ような問題がある。
出力信号のS/Nを良くするために、容量19は大きくと
る必要があり、例えばおよそ数pF程度であることが望ま
しい。また、容量27は容量19とほぼ同じ程度の大きさで
あることが望ましい。容量19と容量27の面積は、１チッ
プ当りおよそ数平方mmになるため、さらにS/N比を向上
させるためには、容量19及び容量27には制限が生じるこ
とになる。
る必要があり、例えばおよそ数pF程度であることが望ま
しい。また、容量27は容量19とほぼ同じ程度の大きさで
あることが望ましい。容量19と容量27の面積は、１チッ
プ当りおよそ数平方mmになるため、さらにS/N比を向上
させるためには、容量19及び容量27には制限が生じるこ
とになる。
（発明が解決しようとする課題） 以上のように画素ごとの信号のバラツキを補正するた
めの回路を有する増幅型固体撮像装置においては、信号
増幅及び信号補正のために設けられる容量の大きさには
制限が生じることになる。本発明は、上記の欠点で解消
した固定パターン雑音を消去することのできる新たな補
正回路を有する増幅型固体撮像装置を提供するものであ
る。
めの回路を有する増幅型固体撮像装置においては、信号
増幅及び信号補正のために設けられる容量の大きさには
制限が生じることになる。本発明は、上記の欠点で解消
した固定パターン雑音を消去することのできる新たな補
正回路を有する増幅型固体撮像装置を提供するものであ
る。
（課題を解決するための手段） 全項に記した問題点を解決するために、本発明は、入
射光を光電変換して得られたキャリアをゲートに蓄積す
るトランジスタと、このトランジスタのソースに接続さ
れたソース線と、このソース線に一端が接続された第１
スイッチ素子と、この第１スイッチ素子の他端と所定電
位供給端子の間に接続された第１容量と、前記第１スイ
ッチ素子の他端に一端が接続された第２容量と、この第
２容量の他端と所定電位供給端子の間に接続された第２
スイッチ素子と、前記第２容量の他端に一端が接続され
た第３スイッチ素子と、この第３スイッチ素子の他端に
接続された信号出力線とを有する固体撮像装置を提供す
る。
射光を光電変換して得られたキャリアをゲートに蓄積す
るトランジスタと、このトランジスタのソースに接続さ
れたソース線と、このソース線に一端が接続された第１
スイッチ素子と、この第１スイッチ素子の他端と所定電
位供給端子の間に接続された第１容量と、前記第１スイ
ッチ素子の他端に一端が接続された第２容量と、この第
２容量の他端と所定電位供給端子の間に接続された第２
スイッチ素子と、前記第２容量の他端に一端が接続され
た第３スイッチ素子と、この第３スイッチ素子の他端に
接続された信号出力線とを有する固体撮像装置を提供す
る。
（作用） 本発明では、各列ごとに配置されたソース線に容量を
接続し、その容量を各画素の容量より大きくすることに
より各画素の信号電荷を増幅することができる。また、
各画素に蓄えられた信号電荷のリセットの前後で、２回
サンプリングを行うことにより、各画素の信号のバラツ
キを補正することができる。また、ソース線につらな
る。上記作用を目的として構成された回路内の２つの容
量を３枚の電極で形成することがでるため信号を増幅す
るために設けられた容量を実効的に大きくすることがで
きる。
接続し、その容量を各画素の容量より大きくすることに
より各画素の信号電荷を増幅することができる。また、
各画素に蓄えられた信号電荷のリセットの前後で、２回
サンプリングを行うことにより、各画素の信号のバラツ
キを補正することができる。また、ソース線につらな
る。上記作用を目的として構成された回路内の２つの容
量を３枚の電極で形成することがでるため信号を増幅す
るために設けられた容量を実効的に大きくすることがで
きる。
（実 施 例） 本発明の実施例について図面を用いて説明する。第１
図は、本発明の一実施例の回路図を示したものである。
本発明の実施例の動作は、次のように行われる。ソース
線２の電位が選択された画素の信号電位を追従するよう
に動作させるのは、従来例と同じである。
図は、本発明の一実施例の回路図を示したものである。
本発明の実施例の動作は、次のように行われる。ソース
線２の電位が選択された画素の信号電位を追従するよう
に動作させるのは、従来例と同じである。
信号の読み出しは水平ブランキング期間中に行われ
る。第２図中のパルス12がＬレベルの期間がこの水平ブ
ランキング期間に相当する。
る。第２図中のパルス12がＬレベルの期間がこの水平ブ
ランキング期間に相当する。
水平ブランキング期間が開始すると所定期間t1を経過
した後の期間t2において、第１スイッチ素子に相当する
サンプリング・トランジスタ５を制御するパルス14と第
２スイッチ素子に相当するクランプ・トランジスタ８を
制御するパルス15がＨレベルとなる。これにより、期間
t2においてはサンプリング・トランジスタ５とクランプ
・トランジスタ８が導通する事により、第１図中のノー
ド9bがクランプ・トランジスタ８の他端に供給されるク
ランプ電位にクランプされた状態で、ソース線２の電位
（入射光を光電変換した結果得られるキャリアにより変
調されたトランジスタ１のゲート電位に対応）がサンプ
リング・トランジスタ５及びノード9aを介して第１容量
に相当する容量７及び第２容量に相当する容量６に充電
される。
した後の期間t2において、第１スイッチ素子に相当する
サンプリング・トランジスタ５を制御するパルス14と第
２スイッチ素子に相当するクランプ・トランジスタ８を
制御するパルス15がＨレベルとなる。これにより、期間
t2においてはサンプリング・トランジスタ５とクランプ
・トランジスタ８が導通する事により、第１図中のノー
ド9bがクランプ・トランジスタ８の他端に供給されるク
ランプ電位にクランプされた状態で、ソース線２の電位
（入射光を光電変換した結果得られるキャリアにより変
調されたトランジスタ１のゲート電位に対応）がサンプ
リング・トランジスタ５及びノード9aを介して第１容量
に相当する容量７及び第２容量に相当する容量６に充電
される。
この後、期間t3においてパルス14とパルス15が共にＬ
レベルとなりサンプリング・トランジスタ５とクランプ
・トランジスタ８が非導通となると共に、行選択線すな
わちトランジスタ１のゲートに与えられるパルス13がＨ
レベルとなる為、トランジスタ１のゲートに蓄積された
キャリアがリセットされる。
レベルとなりサンプリング・トランジスタ５とクランプ
・トランジスタ８が非導通となると共に、行選択線すな
わちトランジスタ１のゲートに与えられるパルス13がＨ
レベルとなる為、トランジスタ１のゲートに蓄積された
キャリアがリセットされる。
この後、期間t4においてパルス14が再びＨレベルにな
り、サンプリング・トランジスタ５が導通する。これに
より、回路３の出力端であるノード9bには、期間t2にク
ランプした際のソース線２の電位と期間t4におけるソー
ス線２の電位の差分が現れる。期間t4はトランジスタ１
に蓄積されたキャリアがリセットされた直後であるた
め、このときのソース線２の電位はトランジスタ１のし
きい値等に起因する固定パターン雑音に対応する。他
方、期間t2においてクランプされた電位は入射光量に対
応するものであるが上述した固定パターン雑音も重畳さ
れている。従って、期間t4にノード9bに現れる電位は、
入射光を光電変換して得られたキャリアに相当するもの
であり、差分を取ることにより相殺される固定パターン
雑音には依存しない。
り、サンプリング・トランジスタ５が導通する。これに
より、回路３の出力端であるノード9bには、期間t2にク
ランプした際のソース線２の電位と期間t4におけるソー
ス線２の電位の差分が現れる。期間t4はトランジスタ１
に蓄積されたキャリアがリセットされた直後であるた
め、このときのソース線２の電位はトランジスタ１のし
きい値等に起因する固定パターン雑音に対応する。他
方、期間t2においてクランプされた電位は入射光量に対
応するものであるが上述した固定パターン雑音も重畳さ
れている。従って、期間t4にノード9bに現れる電位は、
入射光を光電変換して得られたキャリアに相当するもの
であり、差分を取ることにより相殺される固定パターン
雑音には依存しない。
このように各画素を構成するトランジスタのしきい値
のバラツキに起因する固定パターン雑音が抑制された信
号は、t4以降にノード9bと信号出力線４の間に接続され
た第３スイッチ素子に相当する水平選択トランジスタ10
を導通させることにより信号出力線４を介して外部に出
力される。
のバラツキに起因する固定パターン雑音が抑制された信
号は、t4以降にノード9bと信号出力線４の間に接続され
た第３スイッチ素子に相当する水平選択トランジスタ10
を導通させることにより信号出力線４を介して外部に出
力される。
また、第３図のように容量６と７を３枚の電極を平行
に重ねることにより形成すると、容量が占める面積を従
来の補正回路中の容量が占める面積の半分にすることが
できる。言え換えれば、従来の補正回路と同面積で２倍
の容量を形成することができることになり、従来の装置
の２倍の増幅率を得ることができる。
に重ねることにより形成すると、容量が占める面積を従
来の補正回路中の容量が占める面積の半分にすることが
できる。言え換えれば、従来の補正回路と同面積で２倍
の容量を形成することができることになり、従来の装置
の２倍の増幅率を得ることができる。
以上のように、本発明では、各画素の信号を増幅する
ことができ、かつ画素ごとの信号のバラツキを補正する
ことのできる回路を、２個のスイッチ及び直列になるよ
うに設けられた２個の容量により、構成することにより
従来のものより、高い増幅率を持つ、増幅型固体撮像装
置を提供することができる。
ことができ、かつ画素ごとの信号のバラツキを補正する
ことのできる回路を、２個のスイッチ及び直列になるよ
うに設けられた２個の容量により、構成することにより
従来のものより、高い増幅率を持つ、増幅型固体撮像装
置を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図はタイ
ミング図、第３図は要部説明図、第４図は従来の例を示
す回路図である。 １……各画素に配置されたホトトランジスタ、 ２……ソース線、 ３……信号増幅及び信号補正を行う回路、 ４……信号読み出し線、 ５……サンプリングスイッチ、 ６……信号増幅のために設けられた容量、 ７……容量、８……クランプスイッチ、 9a,9b……ノード、 10……水平選択トランジスタ、 11a……行選択回路、11b……列選択回路、 12…水平ブランキング期間を示すパルス、 13……行選択線に加えられるパルス、 14……サンプリング・トランジスタに加えられるパル
ス、 15……クランプ・トランジスタに加えられるパルス、 16……動作期間を示す時間軸、 17……各画素に配置された接合型電界効果トランジス
タ、 18……ソース線 19……信号増幅のために設けられた容量、 20……信号出力線、 21……ソース・フォロワ回路を構成するトランジスタ、 22……行選択回路、23……列選択回路、 24……水平選択トランジスタ、 25……クランプスイッチ、26……サンプルスイッチ、 27……容量、28……行選択線、 29……補正回路。
ミング図、第３図は要部説明図、第４図は従来の例を示
す回路図である。 １……各画素に配置されたホトトランジスタ、 ２……ソース線、 ３……信号増幅及び信号補正を行う回路、 ４……信号読み出し線、 ５……サンプリングスイッチ、 ６……信号増幅のために設けられた容量、 ７……容量、８……クランプスイッチ、 9a,9b……ノード、 10……水平選択トランジスタ、 11a……行選択回路、11b……列選択回路、 12…水平ブランキング期間を示すパルス、 13……行選択線に加えられるパルス、 14……サンプリング・トランジスタに加えられるパル
ス、 15……クランプ・トランジスタに加えられるパルス、 16……動作期間を示す時間軸、 17……各画素に配置された接合型電界効果トランジス
タ、 18……ソース線 19……信号増幅のために設けられた容量、 20……信号出力線、 21……ソース・フォロワ回路を構成するトランジスタ、 22……行選択回路、23……列選択回路、 24……水平選択トランジスタ、 25……クランプスイッチ、26……サンプルスイッチ、 27……容量、28……行選択線、 29……補正回路。
Claims (2)
- 【請求項１】入射光を光電変換して得られたキャリアを
ゲートに蓄積するトランジスタと、 このトランジスタのソースに接続されたソース線と、 このソース線に一端が接続された第１スイッチ素子と、 この第１スイッチ素子の他端と所定電位供給端子の間に
接続された第１容量と、 前記第１スイッチ素子の他端に一端が接続された第２容
量と、 この第２容量の他端と所定電位供給端子の間に接続され
た第２スイッチ素子と、 前記第２容量の他端に一端が接続された第３スイッチ素
子と、 この第３スイッチ素子の他端に接続された信号出力線と を有する固体撮像装置。 - 【請求項２】前記第１容量と第２容量が３枚の電極を積
層して形成されていることを特徴とする請求項１記載の
固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63327595A JP2791073B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63327595A JP2791073B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02174378A JPH02174378A (ja) | 1990-07-05 |
| JP2791073B2 true JP2791073B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=18200813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63327595A Expired - Fee Related JP2791073B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2791073B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3838665B2 (ja) * | 1995-08-11 | 2006-10-25 | 株式会社 東芝 | Ｍｏｓ型固体撮像装置 |
| JP3845449B2 (ja) | 1995-08-11 | 2006-11-15 | 株式会社東芝 | Ｍｏｓ型固体撮像装置 |
| DE69624714T2 (de) | 1995-08-11 | 2003-08-07 | Toshiba Kawasaki Kk | Bildaufnahmesystem, integrierte festkörperbildaufnahmehalbleiterschaltung |
-
1988
- 1988-12-27 JP JP63327595A patent/JP2791073B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02174378A (ja) | 1990-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4962412A (en) | Photoelectric conversion apparatus without isolation regions | |
| EP1178673B1 (en) | Solid state image pickup apparatus | |
| US7352400B2 (en) | Solid-state image pickup apparatus having a differential output | |
| EP0272152B1 (en) | Signal reading out circuit | |
| JP2976242B2 (ja) | 集積回路とその集積回路を用いたカメラ並びに該集積回路技術を用いて作製されたイメージセンサへの副次的な入射光線を検出する方法 | |
| US10170514B2 (en) | Image sensor | |
| US6836291B1 (en) | Image pickup device with integral amplification | |
| US20010033337A1 (en) | Image pickup apparatus | |
| US7116367B2 (en) | Solid-state image pickup apparatus having a reset transistor controlled by an output line | |
| JP2833729B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH08122149A (ja) | イメージセンサ | |
| US6734907B1 (en) | Solid-state image pickup device with integration and amplification | |
| JPH114385A (ja) | Ｃｍｏｓを基礎とするピクセル構造の高ダイナミックレンジの読み出し信号を得る方法及びそのｃｍｏｓを基礎とするピクセル構造 | |
| JP2003051989A (ja) | 光電変換装置、固体撮像装置及びシステム | |
| JPH11313257A (ja) | 固体撮像装置 | |
| KR100307472B1 (ko) | 화상센서구동방법 | |
| JPH084129B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| JPH10257389A (ja) | 増幅型固体撮像装置及びその動作方法 | |
| JP2000022118A (ja) | 撮像装置 | |
| US5166800A (en) | Solid-state imaging device having a widened dynamic range | |
| JP2791073B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP3406783B2 (ja) | Ｍｏｓ型固体撮像装置の駆動方法 | |
| JP2719058B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH0720219B2 (ja) | 光電変換装置の駆動方法 | |
| JPH10233964A (ja) | ２値化信号形成用固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |