JP4941989B2 - イメージセンサ - Google Patents
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Description
その一:MOS電界効果トランジスタを線形領域で動作させると共に、ゲート絶縁膜には大きな電圧を印加する。
その二:ソースとドレインとの間に0ボルトまたは0ボルトに近い値の電圧を印加すると共に、ゲート絶縁膜には大きな電圧を印加する。
長い時間にわたって飽和領域で動作するMOS電界効果トランジスタでは、電子がMOS界面のトラップから放出されてしまうので、トラップに電子を供給するためにMOS電界効果トランジスタに電圧を加える期間を設ける。
fc=1/(2π×τc2) (1)
τc2は制御信号VCONTの印加された増幅用トランジスタの平均放出時間である。
キャパシタンス比で増幅率を規定する増幅回路に演算増幅回路として伝達コンダクタンス型アンプを用いるとき、この増幅回路の帯域fcaは、近似的に式(2)で規定される。
fca〜gma/(2π×G×CL) (2)
である。記号Gは、増幅回路のゲイン(C1/C2)であり、記号gmaは演算増幅回路の伝達コンダクタンスであり、記号CLは演算増幅回路の出力に接続される負荷容量である。したがって、ゲインを十分大きくとるとともに、オペアンプの伝達コンダクタンスを小さくし、負荷容量を大きくすることによって、アンプの帯域を低くすることができる。これにより、
fca<<fc
となるように、制御信号VCONTを発生すると共に処理回路17aを設計する。ただし、増幅回路の応答時間trのセットリング誤差を1%以下に収めるためには、
tr 〜4.6×G×CL/gma (3)
となる。故に、帯域を低くしすぎると増幅回路の応答ができなくなるので、応答時間trを、画素13のリセットレベル及び信号レベルそれぞれの読み出し時間より短く設定する。
fINT〜1/(π×M×TS) (4)
記号Mは、積分器のサンプリング回数であり、記号TSは1サンプリングの周期を示す。
fINT<<fC
となるようにサンプリング回数M及びサンプリング周期TSを設定する。
fINT…積分器の帯域
Claims (9)
- 画素のランダム・テレグラフ・シグナル・ノイズの影響を低減可能なイメージセンサであって、
センサ素子を含むセンサ回路と該センサ素子からの信号を増幅するMIS型トランジスタを含む選択回路とを有しており、カラム線に接続された画素と、
前記画素内の前記選択回路に接続されており、前記画素から信号を読み出す期間中に、前記MIS型トランジスタに複数回のスイッチング動作を生じさせることによって前記画素のランダム・テレグラフ・シグナル・ノイズのスペクトルの帯域を拡大してランダム・テレグラフ・シグナル・ノイズのスペクトル密度を下げると共に前記画素に読出状態を設定するための制御信号を、前記選択回路に提供する制御回路と、
前記画素からの信号にハイカットフィルタリング処理を行うように、前記読出状態において前記画素からの信号を前記カラム線を介して読み出す処理回路と
を備える、ことを特徴とするイメージセンサ。 - 前記制御信号は、前記複数回のスイッチング動作により、前記MIS型トランジスタのチャネルキャリア密度の異なる第1及び第2の状態を設定し、
前記第1及び第2の状態のいずれか一方は前記読出状態のために設けられ、
前記読出状態では、前記選択回路に複数回の読出期間が設定される、ことを特徴とする請求項1に記載されたイメージセンサ。 - 前記選択回路は、前記センサ回路に接続された制御入力、前記カラム線に接続された信号出力、及び前記制御回路に接続された電源端子を含み、
前記制御回路は、前記読み出し期間の第1の部分に電位レベルを提供すると共に、前記読み出し期間の第2の部分に該電位レベルより低いレベルとを提供し、
前記第1の部分は前記読出状態に設定される、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載されたイメージセンサ。 - 前記選択回路は、前記センサ回路に接続された制御入力、前記カラム線を介して前記制御回路に接続された信号出力、及び電源端子を含み、
前記制御回路は、前記読み出し期間の第1の部分に第1の電流を流すと共に、前記読み出し期間の第2の部分に該第1の電流より大きい第2の電流を流しており、
前記読出状態は、前記第1及び第2の部分のいずれか一方において前記画素に設定される、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載されたイメージセンサ。 - 前記処理回路は、前記画素からの信号を受ける積分器を含む信号読み出し回路を有する、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載されたイメージセンサ。
- 前記積分器は、
前記読出状態において前記画素からの信号を受けるサンプリング回路と、前記サンプリング回路によってサンプリングされた信号を積分する積分回路とを含み、
前記積分器の帯域fINTは、前記制御回路からの前記制御信号を受けた前記MIS型トランジスタによって生成されるランダム・テレグラフ・シグナル・ノイズの帯域fRTNより小さい、ことを特徴とする請求項5に記載されたイメージセンサ。 - 前記処理回路は、前記画素からの信号を増幅する信号読み出し回路を有しており、
前記信号読み出し回路の帯域fAMPは、前記制御回路からの前記制御信号を受けた前記MIS型トランジスタによって生成されるランダム・テレグラフ・シグナル・ノイズの帯域fRTNより小さい、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載されたイメージセンサ。 - 前記処理回路に接続された保持キャパシタを更に備え、前記保持キャパシタは、前記信号読み出し回路の出力からの信号を保持する、ことを特徴とする請求項7に記載されたイメージセンサ。
- 前記画素は、リセットレベルを示す第1の信号と、信号レベルを示す第2の信号とを提供し、
前記イメージセンサは、
前記リセットレベルに対応しており前記処理回路によって生成された第1の読出信号を保持する第1の保持回路と、
前記信号レベルに対応しており前記処理回路によって生成された第2の読出信号を保持する第2の保持回路と
を更に備える、ことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載されたイメージセンサ。
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