JP3830929B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
個々の画素を、フォトダイオードと、P型の第1のMOSトランジスタと、P型の第2のMOSトランジスタと、によって構成し、第1のMOSトランジスタのゲートと第2のMOSトランジスタのゲートとを互いに接続するようにし、かつ、第1のMOSトランジスタと第2のMOSトランジスタとは互いに電気的特性が同一になるように設計するようにし、
フォトダイオードの逆方向端を接地し、順方向端を両MOSトランジスタのゲートに接続し、
両MOSトランジスタのソースには所定の電源電圧を供給し、第1のMOSトランジスタのゲート/ドレイン間にはスイッチを設け、
更に、各画素を初期化するための初期化電流Iresを流すための定電流源と、各画素に設けられたスイッチをON/OFF制御する制御回路と、を設け、
第1のMOSトランジスタのドレインには、初期化用の定電流源を接続し、第2のMOSトランジスタのドレインからは、各画素の受光量を示す信号電流Isigが出力されるように構成し、
制御回路に、画素内のスイッチをON状態にすることにより、第1のMOSトランジスタのソース/ドレイン間に初期化電流Iresを流すために必要な初期化ゲート電圧Vresが得られるように、フォトダイオードに所定量の電荷を蓄積する充電処理と、スイッチをOFF状態にすることにより、フォトダイオードに蓄積されていた電荷のうち、受光量に応じた量の電荷を放電させてゲート電圧Vgを変動させる放電処理とを交互に実行する機能をもたせるようにしたものである。
制御回路が、各画素内のスイッチのON/OFF制御と連動させて、当該画素に対する定電流源の機能のON/OFF制御を行うようにしたものである。
個々の画素内に設けられるスイッチを、MOSトランジスタにより構成するようにしたものである。
半導体基板上に形成されたCMOSトランジスタ群の一部を利用して、個々の画素内のMOSトランジスタを構成するようにしたものである。
充電処理の際にフォトダイオードPDに「正常動作に必要な十分な電荷量」の蓄積が行われるように、初期化電流Iresの値を設定するようにしたものである。
20…制御回路
D1,D2…MOSトランジスタのドレイン
G1,G2…MOSトランジスタのゲート
Ires…初期化電流
Isig…信号電流
M1…第1のMOSトランジスタ
M2…第2のMOSトランジスタ
N1〜N5…ノード
PD…フォトダイオード
Qi…第i番目の画素
S1,S2…MOSトランジスタのソース
SW…スイッチ(MOSトランジスタ)
VDD…電源電圧
Vg…ゲート電圧
Vres…初期化電圧
Claims (5)
- 受光量に応じた電気信号を出力する機能をもった画素を、多数配列することにより構成される固体撮像装置であって、
個々の画素が、フォトダイオードと、P型の第1のMOSトランジスタと、P型の第2のMOSトランジスタと、を有し、前記第1のMOSトランジスタのゲートと前記第2のMOSトランジスタのゲートとは互いに接続されており、かつ、前記第1のMOSトランジスタと前記第2のMOSトランジスタとは互いに電気的特性が同一になるように設計されており、
前記フォトダイオードの逆方向端は接地され、順方向端は前記第1のMOSトランジスタのゲートおよび前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続されており、
前記第1のMOSトランジスタのソースおよび前記第2のMOSトランジスタのソースには所定の電源電圧が供給されており、前記第1のMOSトランジスタのゲート/ドレイン間にはスイッチが設けられており、
更に、各画素を初期化するための初期化電流Iresを流すための定電流源と、各画素に設けられた前記スイッチをON/OFF制御する制御回路と、を備え、
前記第1のMOSトランジスタのドレインには、前記定電流源が接続されており、前記第2のMOSトランジスタのドレインからは、各画素の受光量を示す信号電流Isigが出力されるように構成され、
前記制御回路は、前記スイッチをON状態にすることにより、前記第1のMOSトランジスタのソース/ドレイン間に前記初期化電流Iresを流すために必要な初期化ゲート電圧Vresが得られるように、前記フォトダイオードに所定量の電荷を蓄積する充電処理と、前記スイッチをOFF状態にすることにより、前記フォトダイオードに蓄積されていた電荷のうち、受光量に応じた量の電荷を放電させてゲート電圧Vgを変動させる放電処理とを交互に実行する機能を有することを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1に記載の固体撮像装置において、
制御回路が、各画素内のスイッチのON/OFF制御と連動させて、当該画素に対する定電流源の機能のON/OFF制御を行うことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1または2に記載の固体撮像装置において、
個々の画素内に設けられるスイッチを、MOSトランジスタにより構成したことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の固体撮像装置において、
半導体基板上に形成されたCMOSトランジスタ群の一部を利用して、個々の画素内のMOSトランジスタを構成することを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の固体撮像装置において、
充電処理の際にフォトダイオードPDに「正常動作に必要な十分な電荷量」の蓄積が行われるように、初期化電流Iresの値を設定したことを特徴とする固体撮像装置。
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