JP2865209B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2865209B2 JP2865209B2 JP1187952A JP18795289A JP2865209B2 JP 2865209 B2 JP2865209 B2 JP 2865209B2 JP 1187952 A JP1187952 A JP 1187952A JP 18795289 A JP18795289 A JP 18795289A JP 2865209 B2 JP2865209 B2 JP 2865209B2
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- Japan
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- signal
- capacitive element
- switching means
- capacitance
- capacitor
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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、複数の受光素子で構成されたアレイを備え
ている固体撮像装置に関するものである。
ている固体撮像装置に関するものである。
固体撮像装置は、CCD（チャージカップルドデバイ
ス）タイプと、MOSイメージセンサタイプの２つに大別
され、現在のところ、前者が主流である。しかし、用途
によっては、MOSイメージセンサの方が優れている。
ス）タイプと、MOSイメージセンサタイプの２つに大別
され、現在のところ、前者が主流である。しかし、用途
によっては、MOSイメージセンサの方が優れている。
たとえば、ある時間内はアレイ内の限られた受光素子
の情報のみが必要な場合がある。その場合、CCDタイプ
では、アレイ内の素子を選択する手段が無いため、外部
メモリなどの記憶手段にアレイの全情報を一旦蓄積転送
した上で、コンピュータなどを使って必要部分の情報を
選択しなければならない。
の情報のみが必要な場合がある。その場合、CCDタイプ
では、アレイ内の素子を選択する手段が無いため、外部
メモリなどの記憶手段にアレイの全情報を一旦蓄積転送
した上で、コンピュータなどを使って必要部分の情報を
選択しなければならない。
これに対して、MOSイメージセンサの場合、アレイ上
の受光素子の選択に用いられるシフトレジスタをデコー
ダに置き換え、デコーダのアドレスラインを外部から制
御することにより、部分的な読み出しが可能となる。
の受光素子の選択に用いられるシフトレジスタをデコー
ダに置き換え、デコーダのアドレスラインを外部から制
御することにより、部分的な読み出しが可能となる。
しかし、従来のこの種のMOSイメージセンサは、フォ
トダイオードに蓄積された電荷を単にビデオラインに移
しかえる方式であるため、光に対する感度が小さい。ま
た、フォトダイオードの電荷が全素子同時にリセットさ
れてから、読み出されるまでがその情報蓄積期間となる
ため、フォトダイオード毎に積分時間が異なる。したが
って、読み出した情報を外部のコンピュータなどの手段
により正しい積分時間に換算しなければならないという
問題点がある。
トダイオードに蓄積された電荷を単にビデオラインに移
しかえる方式であるため、光に対する感度が小さい。ま
た、フォトダイオードの電荷が全素子同時にリセットさ
れてから、読み出されるまでがその情報蓄積期間となる
ため、フォトダイオード毎に積分時間が異なる。したが
って、読み出した情報を外部のコンピュータなどの手段
により正しい積分時間に換算しなければならないという
問題点がある。
本発明の課題は、このような問題点を解消することに
ある。
ある。
上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置
は、読み取るべき画像からの光が画素単位でそれぞれに
入射する複数のフォトダイオードと、各フォトダイオー
ド毎にそれぞれ設けられた複数の容量素子と、ゲートに
直流の低電圧が印加され、ソースおよびドレインがぞれ
ぞれ前記フォトダイオードおよび容量素子に接続されて
おり、各フォトダイオードの接合容量における電圧を一
定に保持するMOSトランジスタと、各フォトダイオード
とそれに対応する容量素子とを情報蓄積期間中導通状態
にして容量素子に光信号を蓄積する複数のスイッチング
手段と、容量素子毎に設けられ情報蓄積期間経過後の読
出期間中に各容量素子の端子電圧値を選択信号に基づい
てビデオラインに出力する複数の電流増幅手段と、容量
素子毎に設けられ読出期間中の所定の時期に各容量素子
の端子電圧値を基準値にリセットする複数のリセット手
段と、電流増幅手段毎に設けられ、その出力信号レベル
について、容量素子に前記光信号が蓄積されているとき
の信号レベルと前記容量素子が基準値にリセットされて
いるときの信号レベルとの差を検出する複数の信号後処
理回路と、この信号後処理回路の出力を一定期間保持す
る複数の信号保持回路とを備えたものである。
は、読み取るべき画像からの光が画素単位でそれぞれに
入射する複数のフォトダイオードと、各フォトダイオー
ド毎にそれぞれ設けられた複数の容量素子と、ゲートに
直流の低電圧が印加され、ソースおよびドレインがぞれ
ぞれ前記フォトダイオードおよび容量素子に接続されて
おり、各フォトダイオードの接合容量における電圧を一
定に保持するMOSトランジスタと、各フォトダイオード
とそれに対応する容量素子とを情報蓄積期間中導通状態
にして容量素子に光信号を蓄積する複数のスイッチング
手段と、容量素子毎に設けられ情報蓄積期間経過後の読
出期間中に各容量素子の端子電圧値を選択信号に基づい
てビデオラインに出力する複数の電流増幅手段と、容量
素子毎に設けられ読出期間中の所定の時期に各容量素子
の端子電圧値を基準値にリセットする複数のリセット手
段と、電流増幅手段毎に設けられ、その出力信号レベル
について、容量素子に前記光信号が蓄積されているとき
の信号レベルと前記容量素子が基準値にリセットされて
いるときの信号レベルとの差を検出する複数の信号後処
理回路と、この信号後処理回路の出力を一定期間保持す
る複数の信号保持回路とを備えたものである。
フォトダイオード毎に容量素子を備えており、情報蓄
積期間中に各フォトダイオードと容量素子を接続して、
その時の画素情報を容量素子に蓄えるので、全てのフォ
トダイオードに関して情報蓄積期間が等しい。しかも、
電圧クランプ機能を有するMOSトランジスタを備えてい
るので、画素情報を容量素子に蓄積する際に、フォトダ
イオードの接合容量の影響を受けない。また、容量素子
の端子電圧を電流増幅手段を介して読み出すので、高い
光感度の画素情報を読み出すことができる。さらに、装
置内に内蔵された信号後処理回路を介して電流増幅手段
の出力を取り出すので、S/N比の高い信号を取り出すこ
とができ、かつ、外部に複雑な信号処理回路を設ける必
要がない。
積期間中に各フォトダイオードと容量素子を接続して、
その時の画素情報を容量素子に蓄えるので、全てのフォ
トダイオードに関して情報蓄積期間が等しい。しかも、
電圧クランプ機能を有するMOSトランジスタを備えてい
るので、画素情報を容量素子に蓄積する際に、フォトダ
イオードの接合容量の影響を受けない。また、容量素子
の端子電圧を電流増幅手段を介して読み出すので、高い
光感度の画素情報を読み出すことができる。さらに、装
置内に内蔵された信号後処理回路を介して電流増幅手段
の出力を取り出すので、S/N比の高い信号を取り出すこ
とができ、かつ、外部に複雑な信号処理回路を設ける必
要がない。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、一つ
の受光素子に対応する周辺回路を示すものである。受光
素子であるフォトダイオード10は、そのカソードが接地
されアノードがMOSトランジスタMQ5のソースに接続され
ている。トランジスタMQ5は、フォトダイオード10の接
合容量Cdを一定電圧にクランプするものであり、そのた
めに、ゲートには低い直流電圧Vconst.が常に印加され
ている。このトランジスタMQ5のドレインは、トランジ
スタMQ6、７のソースに接続されている。トランジスタM
Q6は、画素情報を蓄積する時間以外の時間のみオンして
フォトダイオード10の光電流を抜き取り、ブルーミング
を防ぐスイッチである。トランジスタMQ7は、蓄積時間
のみオンして光電流としての画素情報を容量C0の容量素
子11に蓄積するためのスイッチである。これらトランジ
スタMQ6および７の動作制御は、各ゲートに印加される
反転蓄積信号および蓄積信号によって行われる。反転蓄
積信号および蓄積信号は、互いに相補的な信号である。
の受光素子に対応する周辺回路を示すものである。受光
素子であるフォトダイオード10は、そのカソードが接地
されアノードがMOSトランジスタMQ5のソースに接続され
ている。トランジスタMQ5は、フォトダイオード10の接
合容量Cdを一定電圧にクランプするものであり、そのた
めに、ゲートには低い直流電圧Vconst.が常に印加され
ている。このトランジスタMQ5のドレインは、トランジ
スタMQ6、７のソースに接続されている。トランジスタM
Q6は、画素情報を蓄積する時間以外の時間のみオンして
フォトダイオード10の光電流を抜き取り、ブルーミング
を防ぐスイッチである。トランジスタMQ7は、蓄積時間
のみオンして光電流としての画素情報を容量C0の容量素
子11に蓄積するためのスイッチである。これらトランジ
スタMQ6および７の動作制御は、各ゲートに印加される
反転蓄積信号および蓄積信号によって行われる。反転蓄
積信号および蓄積信号は、互いに相補的な信号である。
トランジスタMQ9は容量素子11の端子電圧をインピー
ダンス変換してビデオライン12へ出力するためのソース
ホロワである。また、トランジスタMQ10は素子選択スイ
ッチであり、図示省略したシフトレジスタ等の走査回路
により駆動制御される。符号13で示されているものは定
電流源であり、これらによって電流増幅手段16が構成さ
れている。
ダンス変換してビデオライン12へ出力するためのソース
ホロワである。また、トランジスタMQ10は素子選択スイ
ッチであり、図示省略したシフトレジスタ等の走査回路
により駆動制御される。符号13で示されているものは定
電流源であり、これらによって電流増幅手段16が構成さ
れている。
容量素子11の一端には、スイッチングトランジスタMQ
8が接続されており、後述する読出期間内のリセット信
号がオンレベルとなったときのみトランジスタMQ8をア
クティブ状態にして、容量素子11の端子間電圧を基準電
圧Vref1にセットする。
8が接続されており、後述する読出期間内のリセット信
号がオンレベルとなったときのみトランジスタMQ8をア
クティブ状態にして、容量素子11の端子間電圧を基準電
圧Vref1にセットする。
ビデオライン12には信号後処理回路17が接続されてい
る。トランジスタMQ11は、読出期間中において光情報出
力期間と暗状態出力期間でオンレベルとなるサンプル信
号によって駆動され、その期間のみビデオライン情報を
伝達する。なお、光情報出力期間とは、容量素子11に光
信号が蓄積されている期間をいい、暗状態出力期間と
は、容量素子11が基準値にリセットされている期間をい
う。具体的なタイミングは後述する。容量素子19および
20は、互いにサイズが等しく、いずれもそのプラス側端
子がオペアンプ回路A1の反転入力端子に接続されてい
る。トランジスタMQ12は、オペアンプ回路A1の反転入力
端子と出力端子とを後述するクランプ期間中導通状態と
するものであり、その期間内はオペアンプ回路A1の出力
が非反転入力端子に接続された基準電圧Vref2と同一の
電圧値となる。容量素子20のマイナス側端子は、トラン
ジスタMQ13および14に接続されている。トランジスタMQ
13は、反対側が基準電圧Vref2に接続されており、前述
のクランプ信号がオンレベルとなった時のみ、容量素子
20のマイナス側端子を基準電圧Vref2に固定する。ま
た、トランジスタMQ14は、反対側がオペアンプ回路A1の
出力端子に接続されており、ホールド信号がオンレベル
のときのみアクティブとなる。
る。トランジスタMQ11は、読出期間中において光情報出
力期間と暗状態出力期間でオンレベルとなるサンプル信
号によって駆動され、その期間のみビデオライン情報を
伝達する。なお、光情報出力期間とは、容量素子11に光
信号が蓄積されている期間をいい、暗状態出力期間と
は、容量素子11が基準値にリセットされている期間をい
う。具体的なタイミングは後述する。容量素子19および
20は、互いにサイズが等しく、いずれもそのプラス側端
子がオペアンプ回路A1の反転入力端子に接続されてい
る。トランジスタMQ12は、オペアンプ回路A1の反転入力
端子と出力端子とを後述するクランプ期間中導通状態と
するものであり、その期間内はオペアンプ回路A1の出力
が非反転入力端子に接続された基準電圧Vref2と同一の
電圧値となる。容量素子20のマイナス側端子は、トラン
ジスタMQ13および14に接続されている。トランジスタMQ
13は、反対側が基準電圧Vref2に接続されており、前述
のクランプ信号がオンレベルとなった時のみ、容量素子
20のマイナス側端子を基準電圧Vref2に固定する。ま
た、トランジスタMQ14は、反対側がオペアンプ回路A1の
出力端子に接続されており、ホールド信号がオンレベル
のときのみアクティブとなる。
信号保持回路18は信号後処理回路17の出力レベル、す
なわちオペアンプ回路A1の出力レベルを保持する回路で
ある。トランジスタMQ15は、オペアンプ回路A1の出力
を、ホールド信号がオンレベルの時のみ、信号保持用容
量素子21に伝達するものであり、このためにホールド信
号期間以外でもその出力レベルが保持され続ける。オペ
アンプ回路A2はバッファアンプであり、容量素子の信号
電圧をインピーダンス変換して外部出力するためのもの
である。
なわちオペアンプ回路A1の出力レベルを保持する回路で
ある。トランジスタMQ15は、オペアンプ回路A1の出力
を、ホールド信号がオンレベルの時のみ、信号保持用容
量素子21に伝達するものであり、このためにホールド信
号期間以外でもその出力レベルが保持され続ける。オペ
アンプ回路A2はバッファアンプであり、容量素子の信号
電圧をインピーダンス変換して外部出力するためのもの
である。
以上説明した回路は、一つのフォトダイオードに対応
する回路であり、本実施例の固体撮像装置は、この回路
をフォトダイオードの数だけ備えている。
する回路であり、本実施例の固体撮像装置は、この回路
をフォトダイオードの数だけ備えている。
つぎに、本実施例の動作を第２図に示すタイミングチ
ャートを用いて説明する。第２図は１つのフォトダイオ
ードに関する１回の読出動作を示したものであり、各フ
ォトダイオードごとにこれと同様の読出動作が次々と行
われる。なお、各フォトダイオードの読み出しにさきが
けて、全フォトダイオードに対して同時に光電流の取り
出しが行われるので、その動作を簡単に説明する。
ャートを用いて説明する。第２図は１つのフォトダイオ
ードに関する１回の読出動作を示したものであり、各フ
ォトダイオードごとにこれと同様の読出動作が次々と行
われる。なお、各フォトダイオードの読み出しにさきが
けて、全フォトダイオードに対して同時に光電流の取り
出しが行われるので、その動作を簡単に説明する。
まず、容量素子11には、トランジスタMQ8により予め
基準電圧Vref1がセットされているものとする。続いて
蓄積信号がオンレベルとなった時点でトランジスタMQ7
はアクティブに、またトランジスタMQ6はカットオフ状
態になる。したがって、その時点でフォトダイオード10
に照射されている光強度に比例した光電流Ishが引き抜
かれることになり、光照射量が大きいほど、また積分時
間が長いほど容量素子11の電圧が低下する。ただし、積
分時間は全てのフォトダイオードについて同じである。
基準電圧Vref1がセットされているものとする。続いて
蓄積信号がオンレベルとなった時点でトランジスタMQ7
はアクティブに、またトランジスタMQ6はカットオフ状
態になる。したがって、その時点でフォトダイオード10
に照射されている光強度に比例した光電流Ishが引き抜
かれることになり、光照射量が大きいほど、また積分時
間が長いほど容量素子11の電圧が低下する。ただし、積
分時間は全てのフォトダイオードについて同じである。
蓄積期間が終了した後、すなわち、蓄積信号がオフと
なってトランジスタMQ7がカットオフに、また、トラン
ジスタMQ6がオン状態になったとき、フォトダイオード1
0による容量素子11からの電荷の引き抜きが終了し、そ
れ以後容量素子11の端子電圧はフォトダイオード10に入
射した光に応じた一定値を保つ。
なってトランジスタMQ7がカットオフに、また、トラン
ジスタMQ6がオン状態になったとき、フォトダイオード1
0による容量素子11からの電荷の引き抜きが終了し、そ
れ以後容量素子11の端子電圧はフォトダイオード10に入
射した光に応じた一定値を保つ。
この蓄積期間の次に各画素の読み出しが始まる。読み
出しされる容量素子11について、トランジスタMQ10のゲ
ートに図示省略した走査回路部からの選択信号（第２図
（Ａ）参照）が時刻t1において印加される。その結果、
ビデオライン12には、第２図（Ｆ）に示すように容量素
子11の端子電圧に比例する電圧が現れる。この電圧値V0
は近似的に、 V0＝V11−｛２×（I/β9）｝1/2−Vth9 と表すことができる。
出しされる容量素子11について、トランジスタMQ10のゲ
ートに図示省略した走査回路部からの選択信号（第２図
（Ａ）参照）が時刻t1において印加される。その結果、
ビデオライン12には、第２図（Ｆ）に示すように容量素
子11の端子電圧に比例する電圧が現れる。この電圧値V0
は近似的に、 V0＝V11−｛２×（I/β9）｝1/2−Vth9 と表すことができる。
ここで、 V0：ビデオライン電圧 V11：容量素子11の端子電圧 I:電流源13の電流値 β9：トランジスタMQ9の電流増幅率 Vth9：トランジスタMQ9のしきい値 である。
このとき、サンプル信号は未だオンレベルであるので、
その電圧はトランジスタMQ11を通じてそのまま容量素子
19のマイナス側端子に伝達される。また、このときクラ
ンプ信号もオンレベルであるのでトランジスタMQ12を介
してオペアンプ回路A1の出力端子と反転入力端子とが接
続され、容量素子19のプラス側端子には、オペアンプ回
路A1の非反転入力端子に印加されている基準電圧Vref2
にオペアンプ回路A1のオフセット電圧が重畳された電圧
が現れている。さらに、容量素子20のマイナス側端子は
トランジスタMQ13を通じて基準電圧Vref2に固定されて
いる。
その電圧はトランジスタMQ11を通じてそのまま容量素子
19のマイナス側端子に伝達される。また、このときクラ
ンプ信号もオンレベルであるのでトランジスタMQ12を介
してオペアンプ回路A1の出力端子と反転入力端子とが接
続され、容量素子19のプラス側端子には、オペアンプ回
路A1の非反転入力端子に印加されている基準電圧Vref2
にオペアンプ回路A1のオフセット電圧が重畳された電圧
が現れている。さらに、容量素子20のマイナス側端子は
トランジスタMQ13を通じて基準電圧Vref2に固定されて
いる。
つぎに、時刻t2で、トランジスタMQ8のゲートにリセ
ット信号が印加されるため、容量素子11の端子電圧は基
準電圧Vref1に固定され、ビデオライン12にはこの基準
電圧Vref1に比例した電圧が現れる。このときのビデオ
ライン12の電圧値を近似的に表現すると、 V0(rst)＝Vref1−｛２×（I/β9）｝1/2−Vth9 と表すことができる。
ット信号が印加されるため、容量素子11の端子電圧は基
準電圧Vref1に固定され、ビデオライン12にはこの基準
電圧Vref1に比例した電圧が現れる。このときのビデオ
ライン12の電圧値を近似的に表現すると、 V0(rst)＝Vref1−｛２×（I/β9）｝1/2−Vth9 と表すことができる。
ここで、 V0(rst)：ビデオライン電圧 Vref1：容量素子11の端子電圧 I:電流源13の電流値 β9：トランジスタMQ9の電流増幅率 Vth9：トランジスタMQ9のしきい値 である。
その後、リセット信号が時刻t3でローレベルとなって
トランジスタMQ8がオフすると、容量素子11の端子電圧
値が、基準電圧Vref1からトランジスタMQ8のゲートソー
ス間寄生容量によるレベルシフト分だけ低下する。時刻
t3以降を暗信号出力期間と呼ぶことにし、そのときのビ
デオライン12の電圧をV0(rst″)とする。
トランジスタMQ8がオフすると、容量素子11の端子電圧
値が、基準電圧Vref1からトランジスタMQ8のゲートソー
ス間寄生容量によるレベルシフト分だけ低下する。時刻
t3以降を暗信号出力期間と呼ぶことにし、そのときのビ
デオライン12の電圧をV0(rst″)とする。
サンプル信号は、第２図（Ｃ）に示すように、リセッ
ト信号とほぼ相補的関係をもっており、リセット信号の
ハイレベル期間を包含する所定の期間においてのみロー
レベルとなる。また、ホールド信号は、第２図（Ｄ）に
示すように、サンプル信号の立ち上がり（時刻t4）より
も若干早めに立ち上がる信号である。さらに、クランプ
信号は、第２図（Ｅ）に示すように、ホールド信号とほ
ぼ相補的な関係をもっており、ホールド信号のハイレベ
ル期間を包含する所定の期間においてのみローレベルと
なる。
ト信号とほぼ相補的関係をもっており、リセット信号の
ハイレベル期間を包含する所定の期間においてのみロー
レベルとなる。また、ホールド信号は、第２図（Ｄ）に
示すように、サンプル信号の立ち上がり（時刻t4）より
も若干早めに立ち上がる信号である。さらに、クランプ
信号は、第２図（Ｅ）に示すように、ホールド信号とほ
ぼ相補的な関係をもっており、ホールド信号のハイレベ
ル期間を包含する所定の期間においてのみローレベルと
なる。
したがって、時刻t3以後の暗信号出力期間において、
サンプル信号がオンレベルとなるとき（時刻t4）には、
クランプ信号のローレベルによってトランジスタMQ12お
よび13がオフ状態、ホールド信号のハイレベルによって
トランジスタMQ14および15がオン状態となっている。こ
のときのオペアンプ回路A1の出力は、容量素子19、20の
容量Cs1、Cs2に対して電荷保存則を適用することにより
つぎのように求められる。
サンプル信号がオンレベルとなるとき（時刻t4）には、
クランプ信号のローレベルによってトランジスタMQ12お
よび13がオフ状態、ホールド信号のハイレベルによって
トランジスタMQ14および15がオン状態となっている。こ
のときのオペアンプ回路A1の出力は、容量素子19、20の
容量Cs1、Cs2に対して電荷保存則を適用することにより
つぎのように求められる。
（Voff＋Vref2−V0）×Cs1＋（Voff＋Vref2−Vref2）×
Cs2＝（Voff＋Vref2−Ｖ０（rst″））×Cs1＋（Voff＋
Vref2−Vout）×Cs2 … ここで、 Voff：オペアンプ回路A1のオフせっと電圧である。
Cs2＝（Voff＋Vref2−Ｖ０（rst″））×Cs1＋（Voff＋
Vref2−Vout）×Cs2 … ここで、 Voff：オペアンプ回路A1のオフせっと電圧である。
さらに、Cs1＝Cs2とすると、 Vout＝V0＋Vref2−V0(rst″) … となる。
また、光情報出力期間（時刻t1からt2まで）のビデオ
ライン電圧値V0は、暗信号出力期間（時刻t3以降）のビ
デオライン電圧値V0(rst″)から光情報電圧Viを差し引
いたものであるという関係を考慮すると、 V0＝V0(rst″)−Vi … であるので、これを式に代入すると、 Vout＝Vref2−Vi … となり、オペアンプ回路A1のオフセット電圧や、トラン
ジスタMQ9のしきい値電圧等の要素に影響されずに、正
確に基準電圧Vref2に対する光信号情報を取り出すこと
ができる（第２図（Ｇ）参照）。
ライン電圧値V0は、暗信号出力期間（時刻t3以降）のビ
デオライン電圧値V0(rst″)から光情報電圧Viを差し引
いたものであるという関係を考慮すると、 V0＝V0(rst″)−Vi … であるので、これを式に代入すると、 Vout＝Vref2−Vi … となり、オペアンプ回路A1のオフセット電圧や、トラン
ジスタMQ9のしきい値電圧等の要素に影響されずに、正
確に基準電圧Vref2に対する光信号情報を取り出すこと
ができる（第２図（Ｇ）参照）。
また、このとき（時刻t4直後）、トランジスタMQ15は
ホールド信号がオンレベルなので、オペアンプ回路A1の
出力レベルは容量素子21に蓄積される。その結果、ホー
ルド信号がローレベルになった後も（時刻t5以降）、オ
ペアンプ回路A2を通じてVoutを外部に対して出力を保持
し続ける（第２図（Ｈ）参照）。
ホールド信号がオンレベルなので、オペアンプ回路A1の
出力レベルは容量素子21に蓄積される。その結果、ホー
ルド信号がローレベルになった後も（時刻t5以降）、オ
ペアンプ回路A2を通じてVoutを外部に対して出力を保持
し続ける（第２図（Ｈ）参照）。
なお、基準電圧Vref2は、装置に内蔵した電源からと
ってもよいし、外部からの供給を受けてもよい。外部か
らの供給を受ける場合は、比較的容易に電圧値の変更が
可能であるので、ユーザーの用途に合わせて光情報レベ
ルを容易に調整することができる。
ってもよいし、外部からの供給を受けてもよい。外部か
らの供給を受ける場合は、比較的容易に電圧値の変更が
可能であるので、ユーザーの用途に合わせて光情報レベ
ルを容易に調整することができる。
以上説明したように、本発明の固体撮像装置によれ
ば、各フォトダイオードでの積分期間が同一であるの
で、外部でのレベル補正が不要である。しかも、電圧ク
ランプ機能を有するMOSトランジスタでフォトダイオー
ドの接合容量の電圧を一定にしているので、出力の線形
性が保持できる。また、容量素子をフォトダイオード毎
に備えており、しかも画素情報である容量素子の端子電
圧を電流増幅手段を介して読み出すので、高い感度の画
素情報を得ることができる。さらに、装置内に内蔵され
た信号後処理回路を介して電流増幅手段の出力を取り出
すので、S/N比の高い信号を取り出すことができ、か
つ、外部に複雑な信号処理回路が不要となるので、使い
勝手がよい。
ば、各フォトダイオードでの積分期間が同一であるの
で、外部でのレベル補正が不要である。しかも、電圧ク
ランプ機能を有するMOSトランジスタでフォトダイオー
ドの接合容量の電圧を一定にしているので、出力の線形
性が保持できる。また、容量素子をフォトダイオード毎
に備えており、しかも画素情報である容量素子の端子電
圧を電流増幅手段を介して読み出すので、高い感度の画
素情報を得ることができる。さらに、装置内に内蔵され
た信号後処理回路を介して電流増幅手段の出力を取り出
すので、S/N比の高い信号を取り出すことができ、か
つ、外部に複雑な信号処理回路が不要となるので、使い
勝手がよい。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は本実
施例の動作を示すタイミングチャートである。 10…フォトダイオード、11、19、20、21…容量素子、12
…ビデオ信号線、13…定電流源、14…リセット回路、16
…電流増幅回路、17…信号後処理回路、18…信号保持回
路。
施例の動作を示すタイミングチャートである。 10…フォトダイオード、11、19、20、21…容量素子、12
…ビデオ信号線、13…定電流源、14…リセット回路、16
…電流増幅回路、17…信号後処理回路、18…信号保持回
路。
Claims (2)
- 【請求項１】読み取るべき画像からの光が画素単位でそ
れぞれに入射する複数のフォトダイオードと、 各フォトダイオード毎にそれぞれ設けられた複数の容量
素子と、 ゲートに直流の低電圧が印加され、ソースおよびドレイ
ンがぞれぞれ前記フォトダイオードおよび前記容量素子
に接続されており、各フォトダイオードの接合容量にお
ける電圧を一定に保持するMOSトランジスタと、 前記各フォトダイオードとそれに対応する容量素子とを
情報蓄積期間中導通状態にして容量素子に光信号を蓄積
する複数のスイッチング手段と、 前記容量素子毎に設けられ情報蓄積期間経過後の読出期
間中に前記各容量素子の端子電圧値を選択信号に基づい
てビデオラインに出力する複数の電流増幅手段と、 前記容量素子毎に設けられ読出期間中の所定の時期に各
容量素子の端子電圧値を基準値にリセットする複数のリ
セット手段と、 前記電流増幅手段毎に設けられ、その出力信号レベルに
ついて、前記容量素子に前記光信号が蓄積されていると
きの信号レベルと前記容量素子が基準値にリセットされ
ているときの信号レベルとの差を検出する複数の信号後
処理回路と、 この信号後処理回路の出力を一定期間保持する複数の信
号保持回路と を備えた固体撮像装置。 - 【請求項２】前記信号後処理回路は、非反転入力端子に
基準電位が与えられたオペアンプ回路と、一端がこのオ
ペアンプ回路の反転入力端子に接続され他端が第１のス
イッチング手段を介して前記ビデオラインに接続された
第１の容量素子と、一端が前記オペアンプ回路の反転入
力端子に接続され他端が第２のスイッチング手段を介し
て前記オペアンプ回路の出力端子に接続され容量が第１
の容量素子と等しい第２の容量素子と、第２の容量素子
および第２のスイッチング手段に対して並列に接続され
た第３のスイッチング手段と、第２の容量素子と第２の
スイッチング手段との接続点に一端が接続され他端が基
準電位に接続された第４のスイッチング手段とで構成さ
れ、前記第１〜第４のスイッチング手段を所定のタイミ
ングでオンオフ制御することにより、前記電流増幅手段
の出力信号レベルについて、前記容量素子に前記光信号
が蓄積されているときの信号レベルと前記容量素子が基
準値にリセットされているときの信号レベルとの差を検
出するものである請求項１記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1187952A JP2865209B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1187952A JP2865209B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0352462A JPH0352462A (ja) | 1991-03-06 |
| JP2865209B2 true JP2865209B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=16215040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1187952A Expired - Lifetime JP2865209B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2865209B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5868968A (ja) * | 1981-10-21 | 1983-04-25 | Canon Inc | 固体光電変換装置 |
| JP2678438B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1997-11-17 | 京セラ株式会社 | 読取り方式 |
-
1989
- 1989-07-20 JP JP1187952A patent/JP2865209B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0352462A (ja) | 1991-03-06 |
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Legal Events
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