JP2934537B2 - イメージセンサの出力回路 - Google Patents
イメージセンサの出力回路Info
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフローティングディフュ
ージョン部により増幅回路へ信号を伝えるイメージセン
サの出力回路に関するものである。
ージョン部により増幅回路へ信号を伝えるイメージセン
サの出力回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５の（ａ）は従来のフローティングデ
ィフュージョン部を示す断面図である。図において、１
は水平転送用ＣＣＤの最終ゲート、２は信号を増幅回路
へ伝えるフローティングディフュージョン、３は水平転
送用ＣＣＤとフローティングディフュージョン２間のポ
テンシャルを決定するバリアゲート、４はリセット電位
を印加するためのリセット端子、５はフローティングデ
ィフュージョン２の信号レベルをリセット電位に設定す
るためのリセットゲート、６はフローティングディフュ
ージョン２が出力した信号を増幅する増幅回路としての
出力アンプである。図５の（ｂ）ないし（ｆ）は電子ポ
テンシャルを時刻ｔ１ないしｔ５の時間経過とともに示
した図である。図６はイメージセンサに印加するクロッ
ク波形及び出力波形で、時刻ｔ１ないしｔ５は図５のも
のと同一である。図において、７は水平転送用ＣＣＤの
最終ゲート１に印加する転送用クロック、８はリセット
ゲート５に印加するリセットクロック、９はデバイスの
出力波形、９ａは上記リセットクロック８が漏れ込んで
発生するリセットノイズ成分、９ｂは信号キャリアが０
の状態であるフィードスルーレベル、９ｃは信号キャリ
ア量に比例して発生する光信号レベル、９ｄは光信号成
分である。
ィフュージョン部を示す断面図である。図において、１
は水平転送用ＣＣＤの最終ゲート、２は信号を増幅回路
へ伝えるフローティングディフュージョン、３は水平転
送用ＣＣＤとフローティングディフュージョン２間のポ
テンシャルを決定するバリアゲート、４はリセット電位
を印加するためのリセット端子、５はフローティングデ
ィフュージョン２の信号レベルをリセット電位に設定す
るためのリセットゲート、６はフローティングディフュ
ージョン２が出力した信号を増幅する増幅回路としての
出力アンプである。図５の（ｂ）ないし（ｆ）は電子ポ
テンシャルを時刻ｔ１ないしｔ５の時間経過とともに示
した図である。図６はイメージセンサに印加するクロッ
ク波形及び出力波形で、時刻ｔ１ないしｔ５は図５のも
のと同一である。図において、７は水平転送用ＣＣＤの
最終ゲート１に印加する転送用クロック、８はリセット
ゲート５に印加するリセットクロック、９はデバイスの
出力波形、９ａは上記リセットクロック８が漏れ込んで
発生するリセットノイズ成分、９ｂは信号キャリアが０
の状態であるフィードスルーレベル、９ｃは信号キャリ
ア量に比例して発生する光信号レベル、９ｄは光信号成
分である。
【０００３】動作は次のとおりである。水平転送用ＣＣ
Ｄにより転送されるキャリアは、フローティングディフ
ュージョン２に送られる。（時刻ｔ１）この時のキャリ
ア量をＱ、フローティングディフュージョン２から出力
アンプ６間の静電容量をＣとすると、Ｖ＝Ｑ／Ｃで電圧
に変換されて信号が出力される。時刻ｔ２で転送クロッ
ク７及びリセットクロック８がハイレベルになると、フ
ローティングディフュージョン部２はリセット電位に設
定され、同時に次画素のキャリアが水平転送用ＣＣＤの
最終ゲート１に転送される。この時、デバイスの出力に
はリセットクロック８が漏れ込み、リセットノイズ成分
９ａが現われる。時刻ｔ３ではリセットクロック８がロ
ーレベルになり、フローティングディフュージョン部２
は電気的に浮いた状態になる。出力波形は、リセット電
位、すなわち信号キャリアが０の状態に相当するフィー
ドスルーレベル９ｂで一定になる。時刻ｔ４で転送クロ
ック７がローレベルになると、水平転送用ＣＣＤの最終
ゲート１に転送されたキャリアはバリアゲート３を通過
し、フローティングディフュージョン２へ転送される。
この時、出力波形はキャリア量に比例した光信号レベル
９ｃになる。次の時刻ｔ５の状態はｔ２の状態と同じで
ある。以上の過程を繰り返して全画素の信号を読み出
す。尚、光信号成分９ｄを測定する為には、外部回路で
フィードスルーレベル９ｂと光信号レベル９ｃの差分を
求める回路が必要である。
Ｄにより転送されるキャリアは、フローティングディフ
ュージョン２に送られる。（時刻ｔ１）この時のキャリ
ア量をＱ、フローティングディフュージョン２から出力
アンプ６間の静電容量をＣとすると、Ｖ＝Ｑ／Ｃで電圧
に変換されて信号が出力される。時刻ｔ２で転送クロッ
ク７及びリセットクロック８がハイレベルになると、フ
ローティングディフュージョン部２はリセット電位に設
定され、同時に次画素のキャリアが水平転送用ＣＣＤの
最終ゲート１に転送される。この時、デバイスの出力に
はリセットクロック８が漏れ込み、リセットノイズ成分
９ａが現われる。時刻ｔ３ではリセットクロック８がロ
ーレベルになり、フローティングディフュージョン部２
は電気的に浮いた状態になる。出力波形は、リセット電
位、すなわち信号キャリアが０の状態に相当するフィー
ドスルーレベル９ｂで一定になる。時刻ｔ４で転送クロ
ック７がローレベルになると、水平転送用ＣＣＤの最終
ゲート１に転送されたキャリアはバリアゲート３を通過
し、フローティングディフュージョン２へ転送される。
この時、出力波形はキャリア量に比例した光信号レベル
９ｃになる。次の時刻ｔ５の状態はｔ２の状態と同じで
ある。以上の過程を繰り返して全画素の信号を読み出
す。尚、光信号成分９ｄを測定する為には、外部回路で
フィードスルーレベル９ｂと光信号レベル９ｃの差分を
求める回路が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のイメージセンサ
の出力回路は以上のように構成されているので、光信号
レベル９ｃを求める為にフィードスルーレベル９ｂと光
信号レベル９ｃの２箇所をサンプリングし、差分を求め
る回路が必要であった。また、近年のイメージセンサの
高画素化につれて波形周期が短かくなると、フィードス
ルーレベル期間及び光信号レベル期間ともに短縮される
ため、正確にサンプリングすることができなくなる等の
問題点があった。
の出力回路は以上のように構成されているので、光信号
レベル９ｃを求める為にフィードスルーレベル９ｂと光
信号レベル９ｃの２箇所をサンプリングし、差分を求め
る回路が必要であった。また、近年のイメージセンサの
高画素化につれて波形周期が短かくなると、フィードス
ルーレベル期間及び光信号レベル期間ともに短縮される
ため、正確にサンプリングすることができなくなる等の
問題点があった。
【０００５】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、フィードスルーレベルと光信号レ
ベルとの差分を求めるための外部回路を簡素化できると
ともに、波形周期が短かくなった場合でもサンプリング
期間を長くできるイメージセンサの出力回路を提供する
ことを目的とする。
めになされたもので、フィードスルーレベルと光信号レ
ベルとの差分を求めるための外部回路を簡素化できると
ともに、波形周期が短かくなった場合でもサンプリング
期間を長くできるイメージセンサの出力回路を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係るイメージ
センサの出力回路は、基準となるフィードスルーレベル
を出力するための上記フローティングディフュージョン
とリセットゲートとの回路と，光に反応したレベルを出
力するための上記フローティングディフュージョンとリ
セットゲートとの回路と，をＣＣＤ列と直列に設け、上
記フィードスルーレベルと光に反応したレベルとを上記
各回路から同時に出力するよう構成したことを特徴とす
る。 また、上記各回路の出力側にそれぞれ増幅回路を設
けるとともに、一方の増幅回路で増幅されて出力される
上記フィードスルーレベルと他方の増幅回路で増幅され
て出力される上記光に反応したレベルとを入力して、こ
れらレベルの差分を出力する差動回路を備えたことを特
徴とする。 また、上記各回路から同時に出力されるフィ
ードスルーレベルと光に反応したレベルとを入力してそ
の差分を増幅して出力する差動回路を設けたことを特徴
とする。
センサの出力回路は、基準となるフィードスルーレベル
を出力するための上記フローティングディフュージョン
とリセットゲートとの回路と，光に反応したレベルを出
力するための上記フローティングディフュージョンとリ
セットゲートとの回路と，をＣＣＤ列と直列に設け、上
記フィードスルーレベルと光に反応したレベルとを上記
各回路から同時に出力するよう構成したことを特徴とす
る。 また、上記各回路の出力側にそれぞれ増幅回路を設
けるとともに、一方の増幅回路で増幅されて出力される
上記フィードスルーレベルと他方の増幅回路で増幅され
て出力される上記光に反応したレベルとを入力して、こ
れらレベルの差分を出力する差動回路を備えたことを特
徴とする。 また、上記各回路から同時に出力されるフィ
ードスルーレベルと光に反応したレベルとを入力してそ
の差分を増幅して出力する差動回路を設けたことを特徴
とする。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【作用】この発明に係るイメージセンサの出力回路で
は、フィードスルーレベルと光に反応したレベルとが上
記各回路から同時に出力される。 また、上記各回路の出
力側にそれぞれ増幅回路を設けるとともに、これら増幅
回路からの光信号レベルとフィードスルーレベルとの差
分をとる差動回路を設け、この差動回路から出力された
差分をデバイス端で検出する。 また、上記各回路から同
時に出力される光信号レベルとフィードスルーレベルと
の差分を増幅して出力する差動回路を設け、この差動回
路から出力された差分をデバイス端で検出する。
は、フィードスルーレベルと光に反応したレベルとが上
記各回路から同時に出力される。 また、上記各回路の出
力側にそれぞれ増幅回路を設けるとともに、これら増幅
回路からの光信号レベルとフィードスルーレベルとの差
分をとる差動回路を設け、この差動回路から出力された
差分をデバイス端で検出する。 また、上記各回路から同
時に出力される光信号レベルとフィードスルーレベルと
の差分を増幅して出力する差動回路を設け、この差動回
路から出力された差分をデバイス端で検出する。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【実施例】第１の発明に係るイメージセンサの出力回路
の一実施例を図１及び図２に示す。図５ないし図６と同
じものは同一の符号を付して説明を省略する。図１の
（ａ）は第１の発明に係るフローティングディフュージ
ョン部の断面図である。図において、２１，２２は直列
に設けられたフローティングディフュージョンで、この
フローティングディフュージョン２１，２２の各後段に
はリセット電位への設定を行うためのリセットゲート５
が共通に接続されている。２３ａ，２３ｂは増幅回路と
しての出力アンプで、上記フローティングディフュージ
ョン２１，２２からの信号を各々入力され、これを増幅
して出力する。図１の（ｂ）ないし（ｆ）は電子ポテン
シャルを時間経過とともに示した図である。また図２は
イメージセンサに印加するクロック波形及び出力波形
で、時刻ｔ１ないしｔ５は図１のものと同一である。図
２において、９は上記フローティングディフュージョン
２１から転送される出力信号波形、１０は上記フローテ
ィングディフュージョン２２から転送される出力信号波
形で、１０ａはリセットノイズ成分、１０ｂはフィード
スルーレベルである。
の一実施例を図１及び図２に示す。図５ないし図６と同
じものは同一の符号を付して説明を省略する。図１の
（ａ）は第１の発明に係るフローティングディフュージ
ョン部の断面図である。図において、２１，２２は直列
に設けられたフローティングディフュージョンで、この
フローティングディフュージョン２１，２２の各後段に
はリセット電位への設定を行うためのリセットゲート５
が共通に接続されている。２３ａ，２３ｂは増幅回路と
しての出力アンプで、上記フローティングディフュージ
ョン２１，２２からの信号を各々入力され、これを増幅
して出力する。図１の（ｂ）ないし（ｆ）は電子ポテン
シャルを時間経過とともに示した図である。また図２は
イメージセンサに印加するクロック波形及び出力波形
で、時刻ｔ１ないしｔ５は図１のものと同一である。図
２において、９は上記フローティングディフュージョン
２１から転送される出力信号波形、１０は上記フローテ
ィングディフュージョン２２から転送される出力信号波
形で、１０ａはリセットノイズ成分、１０ｂはフィード
スルーレベルである。
【００１３】動作は次のとおりである。水平転送用ＣＣ
Ｄにより転送されるキャリアはフローティングディフュ
ージョン２１に送られ、キャリア量に比例した電圧信号
が出力される。一方、フローティングディフュージョン
２２はリセット状態のままであるのでフィードスルーレ
ベル１０ｂが出力される。時刻ｔ２で転送クロック７及
びリセットクロック８がハイレベルになると、フローテ
ィングディフュージョン部２１，２２はともにリセット
電位に設定され、同時に次画素のキャリアが水平転送用
ＣＣＤの最終ゲート１に転送される。この時、デバイス
の出力にはリセットクロック８が漏れ込み、リセットノ
イズ成分９ａ，１０ａが現われる。時刻ｔ３ではリセッ
トクロック８がローレベルになり、フローティングディ
フュージョン部２１，２２は電気的に浮いた状態にな
る。出力波形のレベルはリセット電位、すなわち信号キ
ャリアが０の状態に相当するフィードスルーレベル９
ｂ，１０ｂで一定になる。時刻ｔ４で転送クロック７が
ローレベルになると、水平転送用ＣＣＤの最終ゲート１
に転送されたキャリアはバリアゲート３を通過し、フロ
ーティングディフュージョン２１へ転送される。しか
し、電気的な障壁の為にフローティングディフュージョ
ン２２にはキャリアは転送されない。この時の出力波形
は、フローティングディフュージョン２１からはキャリ
ア量に比例した光信号レベル９ｃになる。一方、フロー
ティングディフュージョン２２はキャリアが転送されな
いのでフィードスルーレベル１０ｂを保持する。次の時
刻ｔ５の状態はｔ２の状態と同じである。以上の過程を
繰り返して、全画素の信号を読み出す。
Ｄにより転送されるキャリアはフローティングディフュ
ージョン２１に送られ、キャリア量に比例した電圧信号
が出力される。一方、フローティングディフュージョン
２２はリセット状態のままであるのでフィードスルーレ
ベル１０ｂが出力される。時刻ｔ２で転送クロック７及
びリセットクロック８がハイレベルになると、フローテ
ィングディフュージョン部２１，２２はともにリセット
電位に設定され、同時に次画素のキャリアが水平転送用
ＣＣＤの最終ゲート１に転送される。この時、デバイス
の出力にはリセットクロック８が漏れ込み、リセットノ
イズ成分９ａ，１０ａが現われる。時刻ｔ３ではリセッ
トクロック８がローレベルになり、フローティングディ
フュージョン部２１，２２は電気的に浮いた状態にな
る。出力波形のレベルはリセット電位、すなわち信号キ
ャリアが０の状態に相当するフィードスルーレベル９
ｂ，１０ｂで一定になる。時刻ｔ４で転送クロック７が
ローレベルになると、水平転送用ＣＣＤの最終ゲート１
に転送されたキャリアはバリアゲート３を通過し、フロ
ーティングディフュージョン２１へ転送される。しか
し、電気的な障壁の為にフローティングディフュージョ
ン２２にはキャリアは転送されない。この時の出力波形
は、フローティングディフュージョン２１からはキャリ
ア量に比例した光信号レベル９ｃになる。一方、フロー
ティングディフュージョン２２はキャリアが転送されな
いのでフィードスルーレベル１０ｂを保持する。次の時
刻ｔ５の状態はｔ２の状態と同じである。以上の過程を
繰り返して、全画素の信号を読み出す。
【００１４】第２の発明に係るイメージセンサの出力回
路の一実施例を図３に示す。図１と同じものは同一の符
号を付して説明を省略する。図中、２４は差動回路で上
記増幅回路としての出力アンプ２３ａ，２３ｂの後に設
けられ、上記増幅回路２３ａ，２３ｂの出力の差分を求
める。これにより、光信号成分がデバイス端で検出でき
る。
路の一実施例を図３に示す。図１と同じものは同一の符
号を付して説明を省略する。図中、２４は差動回路で上
記増幅回路としての出力アンプ２３ａ，２３ｂの後に設
けられ、上記増幅回路２３ａ，２３ｂの出力の差分を求
める。これにより、光信号成分がデバイス端で検出でき
る。
【００１５】さらに第３の発明に係るイメージセンサの
出力回路の一実施例を図４に示す。図１と同じものは同
一の符号を付して説明を省略する。図中、２４は差動回
路で上記フローティングディフュージョン２１，２２の
出力の差分を求める。これにより、光信号成分がデバイ
ス端で検出できる。
出力回路の一実施例を図４に示す。図１と同じものは同
一の符号を付して説明を省略する。図中、２４は差動回
路で上記フローティングディフュージョン２１，２２の
出力の差分を求める。これにより、光信号成分がデバイ
ス端で検出できる。
【００１６】
【発明の効果】この発明によれば、フローティングディ
フュージョンとリセットゲートの回路の１つから常にフ
ィードスルーレベルが得られ、図２のｔ３期間が不必要
となり、波形周期が短くなった場合でもサンプリング期
間を長くできる。また、フィードスルーレベルと光に反
応したレベルとが同時に出力されるので、サンプリング
パルスが１種となり、外部回路が簡素化される。また、
増幅回路及び差動回路あるいは増幅機能を備えた差動回
路を設けることにより、光信号成分をデバイス端で検出
できる。
フュージョンとリセットゲートの回路の１つから常にフ
ィードスルーレベルが得られ、図２のｔ３期間が不必要
となり、波形周期が短くなった場合でもサンプリング期
間を長くできる。また、フィードスルーレベルと光に反
応したレベルとが同時に出力されるので、サンプリング
パルスが１種となり、外部回路が簡素化される。また、
増幅回路及び差動回路あるいは増幅機能を備えた差動回
路を設けることにより、光信号成分をデバイス端で検出
できる。
【００１７】
【００１８】
【図１】第１の発明に係るイメージセンサの出力回路の
一実施例を示す断面図及び電子ポテンシャル図である。
一実施例を示す断面図及び電子ポテンシャル図である。
【図２】第１の発明に係るイメージセンサの出力回路の
一実施例を示す波形図である。
一実施例を示す波形図である。
【図３】第２の発明に係るイメージセンサの出力回路の
一実施例を示す図である。
一実施例を示す図である。
【図４】第３の発明に係るイメージセンサの出力回路の
一実施例を示す図である。
一実施例を示す図である。
【図５】従来のイメージセンサの出力回路を示す断面図
及び電子ポテンシャル図である。
及び電子ポテンシャル図である。
【図６】従来のイメージセンサの出力回路の一例を示す
波形図である。
波形図である。
１ 水平転送用ＣＣＤの最終ゲート ３ バリアゲート ４ リセット端子 ５ リセットゲート ２１，２２ フローティングディフュージョン ２３ａ，２３ｂ 出力アンプ ２４ 差動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335 H01L 27/14 H01L 29/762
Claims (3)
- 【請求項１】 増幅回路へ信号を伝えるフローティング
ディフュージョンとこのフローティングディフュージョ
ンの信号レベルをリセット電位に設定するリセットゲー
トとの直列回路を有し、最終ゲートの後段に設けられる
イメージセンサの出力回路において、基準となるフィードスルーレベルを出力するための上記
フローティングディフュージョンとリセットゲートとの
回路と，光に反応したレベルを出力するための上記フロ
ーティングディフュージョンとリセットゲートとの回路
と，をＣＣＤ列と直列に設け、上記フィードスルーレベ
ルと光に反応したレベルとを上記各回路から同時に出力
するよう構成した ことを特徴とするイメージセンサの出
力回路。 - 【請求項２】 上記各回路の出力側にそれぞれ増幅回路
を設けるとともに、一方の増幅回路で増幅されて出力さ
れる上記フィードスルーレベルと他方の増幅回路で増幅
されて出力される上記光に反応したレベルとを入力し
て、これらレベルの差分を出力する差動回路を備えたこ
とを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの出力
回路。 - 【請求項３】 上記各回路から同時に出力されるフィー
ドスルーレベルと光に反応したレベルとを入力してその
差分を増幅して出力する差動回路を設けたことを特徴と
する請求項１に記載のイメージセンサの出力回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206570A JP2934537B2 (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | イメージセンサの出力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206570A JP2934537B2 (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | イメージセンサの出力回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0530438A JPH0530438A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2934537B2 true JP2934537B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=16525589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3206570A Expired - Fee Related JP2934537B2 (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | イメージセンサの出力回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2934537B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8005603B2 (en) * | 2007-09-27 | 2011-08-23 | Continental Controls Corporation | Fuel control system and method for gas engines |
-
1991
- 1991-07-23 JP JP3206570A patent/JP2934537B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0530438A (ja) | 1993-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |