JP3116550B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JP3116550B2 JP3116550B2 JP04137526A JP13752692A JP3116550B2 JP 3116550 B2 JP3116550 B2 JP 3116550B2 JP 04137526 A JP04137526 A JP 04137526A JP 13752692 A JP13752692 A JP 13752692A JP 3116550 B2 JP3116550 B2 JP 3116550B2
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- Japan
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- buffer amplifiers
- buffer
- imaging device
- solid
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Description
固体撮像素子に関し、詳細には、ディジタルカラーPP
C、あるいはカラーイメージスキャナの画像入力に使用
される固体撮像素子に関する。
照して従来の固体撮像素子の概略構成を説明する。ディ
ジタルカラーPPC、あるいはカラーイメージスキャナ
の画像入力に使用される固体撮像素子はR、G、Bの各
色に対応するリニアセンサ(10)(20)(30)、各列のリニア
センサ出力に対して設けたリードアウトゲート(12)(22)
(32)、シフトレジスタ(14)(24)(34)、バッファアンプ(1
8)(28)(38)、出力バッファ(42)等から構成される。
(30)の蓄積電荷はそれぞれリードアウトパルスφrog
1〜φrog3により制御されるリードアウトゲート(1
2)(22)(32)を介してシフトレジスタ(14)(24)(34)に一斉
に読み出され、シフトパルスφH1、φH2によりシフ
トレジスタ(14)(24)(34)内を図面左方向に転送される。
シフトパルスφH1、φH2は全てのシフトレジスタ(1
4)(24)(34)に共通入力されるため、電荷転送が終了し、
リードアウトパルスφrog1〜φrog3がLレベル
にされた非選択列のシフトレジスタ(14)(24)(34)はノイ
ズとなる残存電荷を転送する。
端にはフローティングディフュージョン(16)(26)(36)が
それぞれ連続形成され、それぞれのフローティングディ
フュージョン(16)(26)(36)の電荷がバッファアンプ(18)
(28)(38)により電圧信号として検出される。図4に従来
の固体撮像素子のバッファアンプ(54)(64)(74)および出
力バッファ(82)の具体回路を示す。同図を参照すると、
シフトレジスタ(50)(60)(70)の出力端に形成されたフロ
ーティングディフュージョン(52)(62)(72)の出力電荷を
電圧信号として検出するバッファアンプ(54)(64)(74)
は、MOSFET G20〜G22を抵抗負荷とする2段ソ
ースホロアで構成される。MOSFET G20〜G22は
ゲートバイアスVggで常時バイアスされている。
残存電荷を転送し、バッファアンプ(54)(64)(74)が常時
動作状態にあるため、選択列のシフトレジスタ(50)(60)
(70)の出力のみを得るため、バッファアンプ(54)(64)(7
4)の出力は制御パルスφsw1〜φsw3により選択制
御されるゲートG23〜G25を介して出力バッファ(82)に
出力される。
は、非選択列のバッファアンプ(54)(64)(74)も動作状態
にあるため、バッファアンプ(54)(64)(74)の電力消費お
よびその抵抗負荷のバイアス電源の電力消費が大となる
問題を有する。また、それら電源の配線容量が大とな
り、微細化の妨げとなる問題も有する。
(74)の負荷MOSFETにゲートバイアスVggが共通
入力されるため、非選択列の空転送ノイズがその負荷M
OSFETのゲート容量を介してゲートバイアスVgg
を変調し、選択列のバッファアンプ(54)(64)(74)出力を
変調する問題も有している。
スが入力されるようになされた複数のバッファアンプを
備え、リードアウトゲートを順次選択することにより複
数のセンサ列の蓄積電荷を順次選択出力するようにした
固体撮像素子において、複数のバッファアンプに対して
制御回路を介して選択的にバイアスを入力するように
し、この制御回路の制御により、複数のバッファアンプ
の内、非選択列のシフトレジスタに対応するバッファア
ンプを、共通のバイアスの入力を停止することによって
非動作にした点を主要な特徴とする。
アンプを非動作にしたため、バッファアンプおよびその
負荷のゲートバイアスの電力消費が低減され、配線容量
を小とすることができる。また、非選択列のシフトレジ
スタ出力によるゲートバイアス電圧の変調が防止され、
クロストークが低減される。
説明する。図1にディジタルカラーPPC、あるいはカ
ラーイメージスキャナの画像入力に使用される固体撮像
素子のブロック図を示す。同図に示すように、この固体
撮像素子はR、G、Bの各色に対応するリニアセンサ(1
0)(20)(30)、リードアウトゲート(12)(22)(32)、シフト
レジスタ(14)(24)(34)、バッファアンプ(18)(28)(38)、
出力バッファ(42)等から構成される。
は数10〜数1000の画素が直線配列され、その蓄積
電荷はそれぞれリードアウトパルスφrog1〜φro
g3により制御されるリードアウトゲート(12)(22)(32)
を介してシフトレジスタ(14)(24)(34)に一斉にリードア
ウトされる。このシフトレジスタ(14)(24)(34)はシフト
パルスφH1、φH2(図2参照)により2相駆動さ
れ、図面左方向に電荷を転送する。
フローティングディフュージョン(16)(26)(36)が連続形
成され、それぞれのフローティングディフュージョン(1
6)(26)(36)の電荷がバッファアンプ(18)(28)(38)により
電圧信号として検出される。このバッファアンプ(18)(2
8)(38)は制御パルスφsw1〜φsw3により動作が制
御され、さらにその制御パルスを使用して出力の1が出
力バッファ(42)に選択出力される。
8)(38)はMOSFET G1〜G3を抵抗負荷とする2
段ソースホロアで構成され、その出力は選択ゲートG10
〜G12により出力バッファ(42)に選択出力される。バッ
ファアンプ(18)のMOSFET G1のゲートとゲート
バイアスVgg間にはこのバッファアンプ(18)の動作を
制御するMOSFET G4が接続され、さらにMOS
FET G1のゲートと接地間にMOSFET G5が接
続される。同様に、他のバッファアンプ(28)(38)にもM
OSFET G6〜G9が接続される。これらMOSF
ET G4〜G12は共通の制御パルスφsw1〜φsw
3および反転制御パルスφsw1*〜φsw3*により
制御される。
ウトゲート(12)(22)(32)、シフトレジスタ(14)(24)(34)
およびバッファアンプ(18)(28)(38)等は、通常、nサブ
ストレートに形成したpウェル内に形成される。次に、
図2を参照して上記構成される本発明の固体撮像素子の
動作を説明する。
タイミングt1では、このリードアウトパルスφrog
1により、リニアセンサ(10)の電荷が一斉にシフトレジ
スタ(14)に転送される。図示する固体撮像素子ではリー
ドアウトパルスφrog1〜φrog3の周期が電荷蓄
積時間となる。なお、このタイミングでは制御パルスφ
sw1〜φsw3=Lであるため、MOSFET G
4、G6、G8がオフし、G5、G7、G9がオンす
る。この結果、バッファアンプ(18)(28)(38)は全て非動
作状態となり、電力が消費されない。
t2では、バッファアンプ(18)のMOSFET G4が
オンし、抵抗負荷として使用されているMOSFET
G1のゲートがゲートバイアスVggに接続される。こ
の結果、MOSFET G1がオンしてバッファアンプ
(18)のみが動作状態となる。また、選択ゲートG10がオ
ンしてバッファアンプ(18)の出力端が出力バッファ(42)
の入力端に接続される。
およびφH2が供給され、シフトレジスタ(14)の電荷が
順次フローティングディフュージョン(16)に出力され
る。なお、このとき、他のシフトレジスタ(24)(34)にも
同時にシフトパルスφH1およびφH2が供給され、空
転送動作を行う。フローティングディフュージョン(16)
の電荷はバッファアンプ(18)により電圧信号として検出
され、選択ゲートG10および出力バッファ(42)を介して
Voutとして出力される。フローティングディフュー
ジョン(16)はVout出力毎にリセットパルスφrが入
力されるリセットゲート(40)によりドレイン電位にリセ
ットされる。
タ(14)の電荷転送、信号検出を繰り返してリニアセンサ
(10)の電荷転送、検出が行われる。リードアウトパルス
φrog2=Hとなるタイミングt4では、このリード
アウトパルスφrog2により、リニアセンサ(20)の電
荷が一斉にシフトレジスタ(24)に転送される。なお、こ
のタイミングではバッファアンプ(18)(28)(38)は再び全
て非動作状態となる。
=Hとなり、バッファアンプ(28)のMOSFET G6
がオンし、G7がオフする。この結果、バッファアンプ
(28)のMOSFET G2がオンして、バッファアンプ
(28)のみが動作状態となる。以下、リニアセンサ(10)の
動作と同様にリニアセンサ(20)(30)の電荷転送、検出動
作が行われる。
選択ゲートを制御するパルスを利用してバッファアンプ
(18)(28)(38)の1を選択的に動作させるため、簡素な構
成で低消費電力を実現することができるばかりか、バッ
ファアンプ(18)(28)(38)への電力供給のための配線を小
容量とすることができる。また、ゲートバイアスVgg
の電源およびその配線を小容量にすることができる。さ
らには、バッファアンプ(18)(28)(38)の1が動作すると
き、他のバッファアンプのゲートバイアス回路を遮断す
るため、シフトレジスタの空転送ノイズがバッファアン
プのゲート容量、ゲートバイアス回路を介してゲートバ
イアスVggを変調するおそれがなく、クロストークが
低減される。
カラーイメージスキャナの画像入力に使用される固体撮
像素子を例として本発明を説明したが、本発明は上記実
施例に限定されるものではなく、例えば、複数のフロー
ティングディフュージョンを備える面撮像デバイスにも
適用可能である。また、バッファアンプ(18)(28)(38)を
オンチップ形成する固体撮像素子を説明したが、外部回
路として構成することも可能である。さらには、バッフ
ァアンプ(18)(28)(38)をアナログインバータ、演算増幅
器にて構成することも可能である。
は選択ゲートを制御するパルスを利用してバッファアン
プの1を選択的に動作させるため、簡素な構成で低消費
電力を実現することができるばかりか、バッファアンプ
への電力供給のための配線を小容量とすることができ
る。また、ゲートバイアス電源およびその配線を小容量
にすることができる。さらには、バッファアンプの1が
動作するとき、他のバッファアンプのゲートバイアス回
路を遮断するため、シフトレジスタの空転送ノイズがバ
ッファアンプのゲート容量、ゲートバイアス回路を介し
てゲートバイアスVggを変調するおそれがなく、クロ
ストークが低減される。
Claims (3)
- 【請求項1】 並列配置した複数のセンサ列と、 この複数のセンサ列の信号電荷をリードアウトゲートを
介してそれぞれ読み出すと共に転送する複数のシフトレ
ジスタと、 この複数のシフトレジスタの各出力端にそれぞれ接続さ
れ、共通のバイアスが入力されるようになされた複数の
バッファアンプとを備え、 前記リードアウトゲートを順次選択することにより前記
複数のセンサ列の蓄積電荷を順次選択出力するようにし
た固体撮像素子において、前記共通のバイアスを選択的に前記複数のバッファアン
プの各々に入力するとと もに、前記複数のバッファアン
プの内、非選択列のシフトレジスタに対応するバッファ
アンプを、前記共通のバイアスの入力を停止することに
よって非動作にする制御回路を有することを特徴とする
固体撮像素子。 - 【請求項2】 前記複数のバッファアンプの出力のうち
の1つを選択して出力バッファに供給する選択ゲートを
有し、 前記制御回路は、前記複数のバッファアンプのうち前記
選択ゲートによって出力が選択されるバッファアンプへ
の前記共通のバイアスの入力制御を、前記選択ゲートを
オン/オフ制御する制御パルスによって行う ことを特徴
とする請求項1の固体撮像素子。 - 【請求項3】 前記複数のセンサ列、前記複数のシフト
レジスタおよび前記複数のバッファアンプは共通の基板
上に設けられてなることを特徴とする請求項1の固体撮
像素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04137526A JP3116550B2 (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04137526A JP3116550B2 (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05308468A JPH05308468A (ja) | 1993-11-19 |
JP3116550B2 true JP3116550B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=15200742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04137526A Expired - Lifetime JP3116550B2 (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3116550B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002223393A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-08-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 電荷転送素子 |
JP2006186853A (ja) | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Casio Comput Co Ltd | 読取駆動回路及びその駆動制御方法並びに画像読取装置 |
-
1992
- 1992-05-01 JP JP04137526A patent/JP3116550B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05308468A (ja) | 1993-11-19 |
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