JPH012354A - Transistor image sensor array and method for detecting images using the same, method and apparatus for sensing voltage signals - Google Patents

Transistor image sensor array and method for detecting images using the same, method and apparatus for sensing voltage signals

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JPH012354A
JPH012354A JP63-88870A JP8887088A JPH012354A JP H012354 A JPH012354 A JP H012354A JP 8887088 A JP8887088 A JP 8887088A JP H012354 A JPH012354 A JP H012354A
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voltage
row
transistor
charge
signal
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ジャロスラブ ヘイネセック
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テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

梁上の利用分野 この発明は全般的にイメージ・センサ・アレイ、史に[
11A的に云えば、ブルーミング制御を組込み、電J′
絞り能力を持6、測定し得る様なスミヤリングがなく、
ズーム及びパン動作が出来る線アドレス形電圧信弓変調
式イメージ・レン4)・アレイに関する。 捷来の技術及び問題点 イメージ・センサ・アレイを構成するには、従来1つか
の基本的な装置のアーキテクチュアがある。この内の2
つは、フレーム転送形及び線アドレス形のアーキテクチ
ュアである。一般的にこういうアーキテクチュアは、行
及び列に分けて配置した複数個のCOD素子を持ってい
る。各々のCODフォトサイト井戸に対し、この1戸に
隣接して障壁によって隔てられた別の井戸を、記憶され
ている電荷を受取る為に乍る必霞がある。更に、チャン
ネル・ストッパ及び井戸障壁を必要とすることにより、
画素密度が低下する。成る装置では、ブルーミングを防
止する為に、チャンネル・ストッパ内にトレインが形成
され、これが更にアレイの面積を占める。 別の種類の作像装置は、線間転送形のアーキテクチュア
に従って構成されている。こういう装置は、空のCCD
1戸又はフAトダイA−ドの何れかであってよい凌数個
のフォトサイトを有する。 信号を読取る為に設けられたCOD素子の列により、フ
ォトサイトが隔てられる。CCD列を必要とする為に、
画素密度が低下する。この構造にCOD素子が使われて
いるから、チャンネル・ストッパ及び障壁が必要であり
、その為に画素密度が更に低下する。 更に別の種類の装置はX−Yアーキテクチュアを使う。 各々のセル又は素子が、それを読出す為に、X及びY方
向に個別にアドレスされる。酋通のX−Yア、−キテク
ヂュアは、電伺注入装胃(CID)、MOSトランジス
タ装置を含み、更に最近になっては、電荷変調1−ラン
ジスタ装同を含lυでいる。C1,D装置でtよ、2つ
のゲートが形成され、一方が死線に接続され、他方が行
線に接続される。CID7レイは読取導線が長く、従っ
て大さな奇生静電容量を持っている1、この為、静電容
+aの大きい長い読取線に伴うk T Cm、 aの為
に、装置のダイナミックレンジが小さくなる。更に、各
々のセルを別々に読出す必要があるから、1 b全体の
セルの読出しにtよ、かなりの時局がかかる。高密度の
テレビシコン(11D T V >形式に1;L 、そ
れに関連して使われるイメージ・センサ・アレイのアド
レス及び読取をF!準の53.5マイクロ秒の明聞内に
行なうことが必要である。従って、II D T V形
式で動作するCIDアレイ装置の1 Njの中に100
0個の素子があれば、この行の各々の素子は、53.5
ブノ秒内にアドレスして読出さなければならない。読取
線の充電に伴うRC時定数がある為に、これを達成する
のは非常に困難であり、この為に、CIDイメージ・セ
ンサ・アレイの寸法が制限される。更に、アレイを読出
すのに必要な比較的艮い時間の為、アドレスされてい4
tい素子からアドレスされIこ木了へ電?4が洩れる惧
れが増加し、こうしてスミヤリングの原因となる。 MOSトランジスタ・アレイは、静電°す早の大きい長
いセンス線の点では、CIDアレイと同じ問題がある。 更に、各々のアドレスされた集子からの電荷が増幅され
ず、その代わりにセンス線に直接的に読出される。こう
いう装置のアレイの画素密度は、アドレスの為に、各々
のフォトサイトに1つ又は2つのトランジスタを形成す
る必要がある為に低下する。 最近、日本応用物理学会誌第24谷、第5号。 第L323乃至325頁(1985年5月号)所載の−
「、ナカムラ、に、マツモト他の論文「非破環内読取モ
ードで動作する新しいMOSフAトトランジスタ」に、
電荷変調装置が提案されている。 この提案によるセンサ・アレイは、前に述べたCID及
びMOSアーキテクチュアと同じX−Yアーキテクブ−
17を持ち、その為、他のX−Yアドレス形アーキテク
チュアと同じダイノーミックレンジ及び達磨の問題があ
る。 こういう言過のイメージ・センサの製造時の変動により
、望ましくない「パターン雑音」が生ずる。画素密庭の
制約並びにこういう装置について従来説明されているア
ーキテクチュア方式では、電子式ズーム動作、パン動作
及び自flJ露出制御の様な動作を行なうのに1分な融
通性がない。画素寸法を小ざくし、アドレス及び読取を
比較的速くりるという必要条件が与えられた場合、解像
度をよくする為に1=分な数の素子を持つ1行内の各々
の素子の個別のアドレス指定は、HD T V水平読取
期間内に3通の装置では達成されていない。 更に、最近登場した電何変調形トランジスタ素子は、電
圧ではなく、出力電流を変調する。こういう素子からの
信号電流が、素子の寸法とその固有の閾値電圧の両方の
関数としで変化する、こういう2つの原因によるパター
ン雑γ1を少なくするに1よ、こういうパラメータの木
工mの変vノを0.5%の許容公差又はそれ以下の埴に
制り11することが必要であった。画素の寸法が小さく
なるにつれて、この様な厳密な制御は段々nしくなる。 従って、業界には、1法、ドーピング及び聞(直電圧に
関するセンサ素子の間の製造時の変動が、パターン雑n
の原因とはならなくなる様なイメージ・センサ・アレイ
に対する葭望が存在する。更に業界には、電子式ズーム
動作、パン動伯及び露出制御動作が出来ると共に、高密
瓜のテレビシコンの用途で動作し得る様なトランジスタ
・イメージ・アレイのアーキテクチュアに対する要5υ
が存在する。最後に、業界には、ブルーミング制御21
1が良好で、測定し得る様なスミヤリングを持たないイ
メージ・センサ・アレイに対する要望がある。 間 1、を解決するための手段及び作用この発明の一面
は、選ばれた電荷積分期間内に、センサ素子に入会1し
た光の光子数に比例する電圧信号を感知する装置を綻供
する。この装置は、固有の閾値電圧を持つセンサ素子を
有する。センサ素子がそれに入射した光に応答して電荷
を蓄積し、電荷の蓄積に応答して、変化したB値電圧を
持つ様に作用し得る。素子の出力電圧が、閾値電圧の変
化の関数として変化する。標本化回路が、素子から電荷
を除く前の第1の時刻、並びに市萄を除いた後の第2の
時刻に出力信号を標本化する。標本化回路が、こうして
標本化した出力信おから、1文値電圧の変化を導き出す
。CODレジスタ又は水平スキャナによって、制御され
るキャパシタのアレイの様なレジスタで構成された信号
バッファが、標本化回路に結合され、導き出された電圧
変化に関係する電荷を記憶する。この発明の1つの利点
は、電流信号ではなく、電圧信号を発生することによっ
て(1られる。この為、センサ索子の寸法及び不純物の
変動によるパターン雑音の原因が最小限に抑えられろ。 素子の固有の閾1直に関係しない電圧の差を感知するこ
とにより、別の利点が青られる。素子毎の固有の閾値電
圧の2初が、信号を処理する時に減峰されてなくなるか
ら、パターン雑γ〜のこの原因が最小限に抑えられる。 この発明の別の一面では、トランジスタ・イメージ・セ
ンサ・アレイを提供する。このアレイは、少なくとも1
行及び複数個の列に分(]て配置した複数個のトランジ
スタ・イメージ・センサで崩戊される。各々のトランジ
スタが、そのグー1−領域に入射する光に応答して、電
荷を蓄積するゲート領域を持っている。各々の列に対す
る列線が、その列にあるセンサ素子(1つ又は復改)の
ソースに接続される。センナの各々の行に対する行j式
択器が、その行にあるゲート領域に結合される。選択器
は、1つの行を選択し、選択された1jにパルスを印加
する。複数個の標本化回路の各々が人々の列線に結合さ
れ、夫々の列の選ばれたセン115合子の出力電圧の変
化として変化する電1[差1.−号を標本化する。電圧
差(8号の出力の′9化は、入1’)I尤によって蓄積
された電荷に比例する。バッファ?が各々の列に結合さ
れ、列線に対する際水化1Iffl路がらの電圧差信り
を同時に受取って記憶する。全ての列をバッファに対し
て並列に読出りことにより、アレイの行にある各々の素
子を直列に読出す時に費される時間がなくなる点で、別
の利点が得られる。この為、列線が良いことによる匠延
は殆ど問題にならない。この1な、バッファから電圧信
号を直列に出力するが、良い列線に関係がないから、こ
れはずっと容易な課題である。 一実施例のバッファは一対のCODレジスタで構成され
る。各々の列に対し、通常のソース電圧にその列にある
選ばれたイメージ・センサ素子の電J’EI閾1fiの
差を加えた餡に対応する電rE基へV信号電荷が第2の
CODレジスタに入れられ、閾値のX e f’l!わ
ない通常のソース電圧に対応りる第3の信号電荷が第1
のCODレジスクに入れられる。 第33の信号及び基準信号を同時に読出して、電圧1悶
1iflの差に笠しく、従ってアドレスされたセンナに
蓄積された電荷の数に比例16電圧を読出すことが出来
る。 別の実施例のバッファは、夫々の列線に結合された記憶
素子又はキャパシタのアレイで構成される。各々の記憶
キtシバシタに対するスイッチング・トランジスタが、
キtpバシタを出力センス線に結合する様に作用し得る
。各々のスイッチング・トランジスタは、水平スキヤリ
の夫々の段によって作動される。 この発明の右利な別の一面として、電子式グー601作
及びパン動作が出来る様な形で、上に述べたアレイを作
動する方法を提供する。電子式ズームリ1作の場合、通
常の場合には、各々の隣り合う行をアドレスするのでは
なく、1つおきの(jをアドレスする様に、行が符号化
される。通常の動作では、CODレジスタ等で構成され
るバッファは、 −第1の高い速度でりOツク作用を受
け、選ばれた行にある1つおきの画素だけが、レジスタ
の出ツノで標本化される。この代わりに、クロック速度
を更に高め、多数の画素の内の1つだけを標本化しても
よい。ズーム動作が要求される場合、バッファのり0ツ
、りを下げて−1選ばれた区域にある各々の画素が出力
で標本化される様にする。アレイのズーム作用を受ける
部分のF限及び下限は、どの線がアドレスされるかによ
って定められ、左右の限界は、CODレジスタのクロッ
クの予備シフト及びりOツクを停什する11”l刻によ
って定められる。 アレイのズーム作用を・受ける部分は、どの行線を)ノ
ドレスJ゛るか、バッファのクロックの予備シフトの大
きさ、並びにバラフン7のクロック動作の終りを変える
ことにより、1つの場所から別の揚屓ヘパン動作するこ
とが出来る。 この発明の別の実施例は、CODレジスタを、その内の
少なくと51つが各ノZの列に対して設けられている様
な複数個の記t!11−ヤバシタと、この記↑へ%= 
pパシタを1つ又は史に多くの出力センス線に接続する
複数個の人々のスイッチング・トランジスタとに置換え
る。スイッチング・トランジスタが水平スキャナの複数
個の段によってυ制御される。ス■ヤナの各段は作fh
信号を受取る様に作I11 シ!!7る。この別の読取
1段は、ズー11動作を11なう様に適応し1″#る。 ズーム動作を必要としない通常の状態では、行復号器に
より、1つa3きの?Jの素子が選択される。行復号器
を作動して、幾つかの隣り合った行を飛越すことが出来
る。感知された電圧差信号を記憶キャパシタのアレイに
記憶する。1つおきの段に逐次的に作fjJ信号を印加
することにより、1つおきの記憶キャパシタを読出すこ
とが出来る。読出されたキャパシタは、この代わりに、
幾つかの非読取のキャパシタによって互いに隔てること
が出来る。 ズーム動作が要求される時、行復号器が、ズーム作用を
受ける部分の中にあることごとくの行を選択し、水平ス
キャナがズーム作用を受ける部分の中にあることごとく
の列を選択する。ズーム作用を受
FIELD OF APPLICATION ON BEAM This invention generally relates to image sensor arrays, history [
In terms of 11A, it incorporates blooming control and
6, no measurable smearing,
The present invention relates to a line-addressed voltage beam modulated image lens array capable of zooming and panning. PRIOR TECHNOLOGIES AND PROBLEMS There are several basic device architectures in the art for constructing image sensor arrays. 2 of these
One is the frame transfer type and line address type architecture. Typically, such architectures have a plurality of COD devices arranged in rows and columns. For each COD photosite well, there must be another well adjacent to this one and separated by a barrier to receive the stored charge. Additionally, by requiring channel stops and well barriers,
Pixel density decreases. To prevent blooming, a train is formed in the channel stop, which takes up additional area of the array. Another type of imaging device is constructed according to a line-to-line transfer architecture. This kind of device is an empty CCD
It has several photosites, which can be either one or two. The photosites are separated by rows of COD elements provided to read the signals. Because it requires a CCD column,
Pixel density decreases. Since COD devices are used in this structure, channel stops and barriers are required, which further reduces pixel density. Yet another type of device uses an X-Y architecture. Each cell or element is individually addressed in the X and Y directions to read it. X-Y architecture includes CID, MOS transistor devices, and more recently, charge modulating transistor devices. In the C1,D device, two gates are formed, one connected to the dead line and the other to the row line. The CID7 ray has a long readout lead and therefore a large parasitic capacitance1, which reduces the dynamic range of the device due to the k T Cm,a associated with the long readout lead with large capacitance +a. becomes smaller. Furthermore, since each cell needs to be read out separately, reading out the entire 1b cell takes a considerable amount of time. High-density television systems (11D TV > format 1; L) require that the associated image sensor array be addressed and read within 53.5 microseconds of F! Therefore, in 1 Nj of a CID array device operating in II D TV format, 100
If there were 0 elements, each element in this row would be 53.5
It must be addressed and read within 10 seconds. This is very difficult to achieve due to the RC time constant associated with charging the read line, which limits the size of the CID image sensor array. Furthermore, due to the relatively large amount of time required to read the array, it is difficult to
Is it addressed by a small element and sent to Ikogi Ryo? The risk of 4 leaking increases, thus causing smearing. MOS transistor arrays suffer from the same problem as CID arrays in terms of long sense lines with high electrostatic charge velocities. Additionally, the charge from each addressed collector is not amplified, but is instead read directly to the sense lines. The pixel density of arrays in such devices is reduced by the need to form one or two transistors at each photosite for addressing. Recently, the Japanese Society of Applied Physics Journal No. 24, No. 5. Published on pages L323-325 (May 1985 issue) -
In the paper by Nakamura, Matsumoto et al., ``A new MOS phototransistor operating in a non-breaking intra-ring read mode'',
Charge modulation devices have been proposed. The sensor array according to this proposal uses the same X-Y architecture as the CID and MOS architectures described previously.
17, and therefore suffers from the same dynomic range and Daruma problems as other X-Y addressed architectures. These excessive image sensor manufacturing variations result in undesirable "pattern noise." Pixel density constraints and the architectures conventionally described for such devices do not provide enough flexibility to perform operations such as electronic zooming, panning, and auto-flj exposure control. Given the requirements of small pixel size and relatively fast addressing and readout, separate addresses for each element in a row with 1 = 100 elements to improve resolution. The designation has not been achieved on three devices within the HD TV horizontal reading period. Furthermore, recently introduced electrically modulated transistor devices modulate the output current rather than the voltage. The signal current from such an element varies as a function of both the dimensions of the element and its inherent threshold voltage.In order to reduce the pattern noise γ1 due to these two sources, it is possible to reduce the pattern noise γ1 by varying these parameters m. It was necessary to limit the material to a tolerance of 0.5% or less. As pixel dimensions become smaller, such strict control becomes increasingly difficult. Therefore, the industry knows that manufacturing variations between sensor elements with respect to doping and direct voltage (direct voltage), pattern noise, etc.
There is a desire for image sensor arrays that do not cause Additionally, the industry is aware of the need for a transistor image array architecture capable of electronic zooming, panning, and exposure control, as well as operating in high-density television control applications.
exists. Finally, the industry has blooming control 21
There is a need for an image sensor array that has a value of 0.1 and no measurable smearing. One aspect of the present invention provides an apparatus for sensing a voltage signal that is proportional to the number of photons of light that enter a sensor element during a selected charge integration period. This device has a sensor element with a unique threshold voltage. The sensor element may be operative to accumulate charge in response to light incident thereon and to have a changed B-value voltage in response to the accumulation of charge. The output voltage of the device changes as a function of the change in threshold voltage. A sampling circuit samples the output signal at a first time before removing charge from the device and at a second time after removing charge. A sampling circuit derives a change in voltage from the sampled output signal. A signal buffer consisting of a register, such as an array of capacitors controlled by a COD register or horizontal scanner, is coupled to the sampling circuit and stores the charge related to the derived voltage changes. One advantage of the present invention is that by generating a voltage signal rather than a current signal, sources of pattern noise due to sensor cord size and impurity variations are minimized. Another advantage is realized by sensing differences in voltages that are not directly related to the intrinsic threshold voltages of the elements.The unique threshold voltages of each element are attenuated and eliminated when processing the signal, thereby reducing the amplitude of the pattern. This source of noise γ is minimized. Another aspect of the invention provides a transistor image sensor array, the array comprising at least one
It is collapsed into a plurality of transistor image sensors arranged in rows and columns, with each transistor accumulating a charge in response to light incident on its region. The column line for each column is connected to the source of the sensor element(s) in that column.The row j selector for each row of sensors is connected to the source of the sensor element(s) in that column. A selector selects one row and applies a pulse to the selected 1j. Each of the plurality of sampling circuits is coupled to the column line of the people, and the selector selects one row and applies a pulse to the selected row. The voltage difference 1 [difference 1.-] which changes as the output voltage of the selected sensor 115 is sampled. A buffer is coupled to each column to simultaneously receive and store the voltage difference signals across the column lines.All columns can be read out in parallel to the buffer. This provides another advantage in that it eliminates the time wasted serially reading out each element in a row of the array, so the spread due to good column lines is less of a problem. 1 outputs the voltage signal serially from the buffer, which is a much easier task since it does not involve good column lines. The buffer in one embodiment consists of a pair of COD registers, one for each column. On the other hand, the V signal charge is input into the second COD register to the voltage rE group corresponding to the normal source voltage plus the difference of the voltage J'EI threshold 1fi of the selected image sensor element in that column. and the third signal charge corresponding to a normal source voltage that does not exceed the threshold X e f'l!
It is placed in the COD regisc. By reading out the 33rd signal and the reference signal simultaneously, it is possible to read out 16 voltages that are proportional to the difference in voltage 1 ifl and thus proportional to the number of charges stored in the addressed sensor. Another example buffer is comprised of an array of storage elements or capacitors coupled to each column line. A switching transistor for each memory transistor is
It may serve to couple the output sense line to the output sense line. Each switching transistor is activated by a respective stage of horizontal scanning. Another advantageous aspect of the present invention is to provide a method for operating the above-described array in a manner that allows for electronic goo 601 creation and panning. In the case of a single electronic zoom, the rows are encoded in such a way that every other (j) is addressed, rather than addressing each adjacent row. In normal operation, A buffer consisting of a COD register, etc. is - subjected to a first high speed O-tsuku operation, so that only every other pixel in the selected row is sampled at the output corner of the register. In addition, the clock speed may be increased further and only one of many pixels sampled. If a zoom operation is required, the buffer value may be increased by 0 and the value reduced by -1 for each pixel in the selected area. pixels are sampled at the output.The F and lower limits of the zoomed part of the array are determined by which line is addressed, and the left and right limits are determined by the preshift of the clock in the COD register. The portion of the array that is subject to zooming is determined by the number of row lines, the amount of preshift of the clock in the buffer, and the number of offsets. By changing the end of the clock operation, the clock operation can be performed from one location to another. Another embodiment of the present invention provides a COD register, at least 51 of which is in each node Z column. Multiple notes such as those provided for t!11-Yabashita and this note ↑%=
Replace the p-passacitor with multiple switching transistors connected to one or more output sense lines. The switching transistors are υ controlled by stages of horizontal scanners. Each step of Suyana is made fh
Make it so that it receives the signal I11! ! 7ru. This additional reading stage adapts the zoom operation to 11". Under normal conditions, where no zoom operation is required, the row decoder allows one a3 x ?J element to be selected. The row decoder can be activated to skip over several adjacent rows. The sensed voltage difference signal is stored in an array of storage capacitors. Sequentially in every other stage By applying the fjJ signal, every other storage capacitor can be read out.
They can be separated from each other by several non-read capacitors. When a zoom operation is requested, a row decoder selects every row within the zoomed section and a horizontal scanner selects every column within the zoomed section. subject to zoom action.

【」る部分は、甲に行
及び列アドレスを変えることにより、1つの場所から別
の場所へパン動作が出来る。 この発明の別の一面では、電子式露出制御装置を提供す
る。精通は、隣接する行線をアドレスして感知した侵、
各々の打線をアドレスして感知し、アレイ全体がアドレ
スされて読出されるまで、打線が電荷を蓄積する様にす
る。これは非飛越し動作の場合又は、所謂順次走査の場
合である。飛越し走査の場合、1つのフィールドでは(
例えば)奇数の線、2番目のフィールドでは偶数の線を
読取ることを別とすれば、状況は同様である。 電子式露出制御装置では、電荷蓄積部間を短縮する為に
、成る線を最初にアドレスし、その後予定の時間が経過
した後にリセットすることが出来る。この為、アレイ仝
体の中にある線数よりは少く【い成る線数だ番」、行線
感知アドレスとは異なる打線リセット・アドレスを選択
する。リセツ]・すべき線は、感知される線と同じ水平
帰線消去期間内にアドレスされる。然し、リセツ1〜・
アドレスされた線だりにリセット・パルスが印加され、
それからの信号は感知しない。従って、センサの感知さ
れる各々の線に利用し得る電荷積分時間が短くなる。ア
レイに対する電Mv4分時聞は、感知される線アドレス
とリセットされる線アドレスの間の差を変えることによ
って変えることが出来るから、機械的な絞りを必要とし
なくする様な、「Ti電子式り」の能力を達成し得る。 この発明並びにその利点は、以下図面について詳しく説
明するところから更に明らかになろう。 笈−簿−1 最初に第1図について説明すると、この発明のチップ上
の配置の簡略平面図が示されている。作像装置を全体的
に10で示づ。0像装置10は、チップ面積の大部分を
占めるセンサ・アレイ12をイjする。行復号i!:1
4がアレイ12の片側に配置される。行復号器14が復
号蔦駆動器16に接続される。 センス線バイアス・スイッチ区域18がアレイ12の隣
りの辺に配置されている。キャパシタ及びクランプ・ト
ランジスタ区域20が、図示の実施例では、列線バイア
ス区vi18に隣接して示されている。列線バイアス区
14184ま、キャパシタ及びクランプ・トランジスタ
区域20とは向い合った、アレイ12の側に配置しても
よい。全体を22で示す出カバソファがキャパシタ及び
クランプ・トランジスタ区111120に隣接して配置
されている。第1図に示す実施例では、バッファ22は
一対のCODレジスタ24及び26で構成される。 第1の転送ゲート区域28がキャパシタ及びクラ−ンブ
・トランジスタ区域20と第1のCODレジスタ区域2
40間に配置されている。第2の転送ゲート区11!1
30がCODレジスク24とCODレジスタ26の間に
配置されている。第3の転送ゲート区域32がCODレ
ジスタ26とドレイン1ヌ域34の間に配置されている
。 リセット・ゲート区11!36及び38が夫々CC1〕
レジスタ24.26の出力側の喘に設番」られている。 リセット・ゲート区域36.38が夫々電荷増幅器40
.42に接続される。夫々の電?iii I?1幅器の
出力44.46で差電圧出力Voを感知する。 作像装置10が複数個の電圧源及び信号入力を持ってい
る。ドレイン電圧源V  がセン1す・ア00ル イ12に電力を供給する。同様に、電圧源VDD2がT
i荷荷幅幅器4042に°心力を供給づる。電圧源V 
 が復8器駆1FJ)^16に電力を供給する。 電1〔源V  がバッフ)122にス・1りるドレイン
・口04 バイアスを供給する。 行復号′!A14には高バイアス又はパルス源VH及び
低バイアス電圧源vt−が設けられている。復号器駆動
)咎16はTTL入力アドレス・バス48を持っていて
よく、好ましい実施例では、これは9木のアドレス・ビ
ット線で構成される。この代わりにバス48をシフトレ
ジスタに置換えてもよい。この時、9個のアドレス・ビ
ットが直列にシフトシて入り、並列に駆動器16に対し
て読出される。CODレジスタ24及び26にはクロッ
クφ、1及びφ8□が供給される。転送ゲート区b12
8 。 30.32には転送ゲート・パルスπミφ1oが設置ノ
られている。電荷増幅器40.42はアース源50を供
えている。キャパシタ及びクランプ・トランジスタ区1
120はクランプ・パルス源φ(クランプ)が設けられ
ている。最後に、列線バイアス区域18にはバイアス・
クロック52が供給される。 第1図は作像Vli10の考えられる1つの形状を示す
にすぎない。他の実施例では、アレイ12のアドレス線
(後で説明する)を両側から駆動したい場合、レンジ・
アレイ12の左側にも、行復号器14と同じらのを配置
することが出来る。更に別の実施例では、行復号器14
は、スイッチ及びシフトレジスタで構成された垂直スキ
ャナに置換えることが出来る。更に、第3a図について
具体的に説明するが、CODレジスタ24.26及び転
送ゲート30.32は、記憶キャパシタのアレイ及び複
数個の段を持つ水平スキty )に置換えることが出来
る。 第2図には、ヒン1す・アレイ12の小さな一部分が、
成る周辺回路と共に図式的に示されている。 センソ・アレイ12は複数個のトランジスタ・センサ素
子60で構成される。アレイ素子60は複数個の行62
及び列64に分けて配置されている。 この代わりに、アレイ12は線スキャナの場合の様に、
111の素子だけで構成してもよい。夫々のアレイ素子
60がドレイン66、ソース68、ゲート領域70を持
つと共に、図示の実施例では、ゲート72を持っている
。ゲート72は、ゲート領域70の一部分の上で、各々
のフォトサイi・に形成した等価のキャパシタ(図面に
示してない)に置換えることが出来る。各々のソース6
8が列線又はセンス線74に接続される。914127
4がセンサ素子の各列64に対して設けられている。 各々のドレイン66が電圧供給線76を介して■oo1
に接続される。各々のゲート72が行線又はアドレスI
!;178に接続される。センサ素子の各行62に対し
て、1本の打線78が設けられている。前に述べた様に
、図面にはセンソ・アレイ12の小さな一部分しか示し
てない。一実施例では、アレイ12は980画素X11
20画木であり、各々の画素又は素子60は6角形であ
って、大体5ミクロン×5.8ミクロンである。素子を
この他の形及び寸法にすることも可能である。 センサ素子60は、入%1光に応答してゲート領域7o
に電荷を蓄積し、m積電前に応答して、素子の閾fri
電圧を変える形式である。1形式の間餡電圧変調センサ
素子は次の様に作ることが出来る。 (N−)埋込みヂャンネルを(P−)半導体層に打込む
。次に2つのNF形領領域形成して、ドレイン66及び
ソース68を作る。ソース68及びドレイン66を構成
するN+形領領域P形ゲート領域70によって隔てられ
る。ゲート領[70は、大川光に応答して正孔を蓄積す
る為の電位井戸と、゛を子ブO−ブ電流に対する電位井
戸を作る様な形で差別的にドープする。正孔電位井戸は
硼木の打込みによって形成することが出来る。プローブ
電流tt戸は燐を使った)]込みによって形成すること
が出来る。素子は、電位1戸が蓄積する過剰の正孔が基
板にオーバーフローして、自動釣なブルーミング制御が
出来る様に形成される。 各々の(j線又はアドレス線78が打傷n器14の出力
として接続される。後で、11シク説明するが、打傷号
m14が選ばれた1木の11アドレス線78を源1−1
に接続し、選択されていない残りの打線78を低バイア
ス源■しに接続する。 911線バイアス・トランジスタ80を各々の線74に
対して設ける。各トランジスタ80のドレインが列tQ
 74に接続される。各トランジスタ80のゲートが列
線バイアス源52に接続される。各トランジスタ80の
ソースがアース又は■88の様な適当な復帰線に接続さ
れる。各々の列感知線74は更に夫々の結合キャパシタ
co(第3図)に接続され、これから説明する回路を介
して、CODレジスタ24にある人々の素子に結合され
る。CODレジスタ24が転送ゲート30(第1図)に
よって第2のCODレジスタ26に結合され、レジスタ
24及び26はこれから説明する様な形で、−緒に作動
される。この為、アレイ12を並列にCODレジスタ2
4及び26に読出すことが出来、その後、主筒増幅器の
出力44.46に出力が直列に現れる。 次に第3図について、選ばれた1つのセンサ素子60に
対する感知回路を説明する。各々のセンサ素子60のソ
ース68がセンス節79に接続される。センス節79が
、感知用列バイアス・トランジスタ80の電流通路と結
合キャパシタcoの両方に接続される。キャパシタco
は、キャパシタ及びクランプ・トランジスタ区1420
(第1図)に物理的に配置されているしのであるが、節
82に接続される。クランプ・トランジスタ84の電流
通路がi!i82と填ry電圧源vR[I”の間に接続
される。クランプ・トランジスタ84のゲートがクラン
プ用クロックφ(クランプ)によって制御される。 更に節82が転送ゲート・1〜ランジスタ86の電流通
路の一端に接続される。転送ゲート・トランジスタ86
の電流通路の他端が、第1のCODレジスタ24の入力
ダイオード1liI88に接続される。転送ゲート・ト
ランジスタ86のゲートが転送ゲート・クロックφ■6
によって制御される。 CODレジスタ24は複数個のゲートで構成される。セ
ンス線74に対応161組のゲート90゜92だ番プが
示されているが、アレイ12の各列64に対して少なく
とも2つのCOD $を戸が設けられていることを承知
されたい。CODゲート・クロックがゲート92を制御
する。別のゲート・りOツクφ、2が交互のゲート90
をυItllする。ここで述べたCODレジスタ24は
2相CCDレジスタであるが、その代わりに仮想相CC
Dレジスタの様な他の種類のCODレジスタを用いて5
よい。 更に、バッファ22(第1図)は、後で第3a図につい
て述べる様に、記憶キャパシタのアレイ及び1つ又は更
に多くの水平スギャプの様なこの他の記憶及び直列読取
構造で構成することが出来る。 第4図には、行tu号器14の一部分の回路図が示され
ている。図面を分かり易くする為、好ましい実施例で使
われる9ビツト・アドレスの内の2ビツトだけを示しで
ある。即らビットA及びごットBである。補数ヒツト八
及びBは、アドレス・バス48(第1図)に供給された
コードから、復号器駆動器16によって発生される。 復号器14は第1の7トリクス94及び第2のマトリク
ス96を右する。マトリクス94はb178が、行復号
器14からのm数個のビット線98の各々と交叉するこ
とによって形成される。ビット線98のアドレスを復号
する為、復号トランジスタ100が打線78とビット線
98の選ばれた交点に形成される。各々の復号トランジ
スタ1oOが人々の行線78内に形成された電流通路、
及び夫々のビット線98に接続されたゲートを持ってい
る。各々の打線78が■H供給バス101に接続される
。従って、正しいアドレスを受取った時、任意の1つの
行線78にあるトランジスタ100がこの行線を高バイ
アス電圧源V1」に接続する。残りの線はVHから切離
される。 マトリクス96は行1!1i78とビット線102゜1
03の交叉によって形成される。ビット線102.10
3は対応するね98に電気接続してもよいし、或いは復
号器駆動器16(第1図)から別々に供給してしよい。 ビット線102又はその補数103と夫々の行線78の
各々の交点に、複数個の復号トランジスタ104が形成
される。各々の復号トランジスタ104のドレインが■
L供給バス105に接続される。各々のトランジスタ1
04のゲートが真アドレス・ビットに対するビット線1
02又はその補数に対するビット線103の何れかに接
続される。トランジスタ104のゲート接続は、マトリ
クス96が選択されていない全ての行線78を低バイア
ス・アレイ電圧バス105に接続する様に選ばれている
。後で説明するが、これより4通の車首スキVすの代わ
りに行復号器14を設けることにより、電子式ズーム、
パン動作及び自!Fl]露出制御を一層容易に実現出来
るという利点が得られる。 第5図には電荷増幅器400回路図が示されている。図
示の回路が主部増幅器42(第1図)に対しても同じ様
に設けられている。CODレジスタ24が、φ、1ゲー
ト92及びφ、2ゲー1−93によって制御される一連
の廿戸で構成される。 CODレジスタ24が標準の浮動拡散検出節106で終
る。この検出節及びトランジスタ108の規模は、信号
対雑音比が最も良くなる様に最適にする。検出節106
がリセット・ゲート・トランジスタ36の電流通路に接
続されると共に、埋込みチ1シンネル・トランジスタ1
0Bのゲートにも接続される。トランジスタ108の電
流通路が電圧源■002から節109に通じ、この節が
表面チャンネル・トランジスタ112のゲートに接続さ
れろ。表面チャンネル・トランジスタ112の電流通路
が電圧源V  から出力端子44に通ずる。 従って、節106で検出された電荷に比例する信号が、
2段のソース・フォロワ装置のバッファ作用を受け、検
出節44に出力される。トランジスタ114.116は
埋込みヂャンネル杉であり、従って゛市流源として作用
して、トランジスタ108.112に対するバイアスを
供給する。 リセット・トランジスタ36の電流通路が線124にあ
って、全体を118で示した基準発生器に接続される。 基準発生器118がトランジスタ120及びトランジス
タ122を持ち、これらは(〕CDレジスタ24を構成
するのに使われるのと同じドーピング11痕を使うか、
持つのが便利であり、その電流通路が直列に接続されて
いる。線124が、トランジスタ120.122の電流
通路の間の中点に接続され、この中点をリセット・トラ
ンジスタ36の電流通路に接続する。トランジスタ12
0のドレインが電圧源VDD2に接続され、トランジス
タ122のソースがアースに接続される。I−ランジス
タ120,122のゲートらアースされるか、或いは基
準源に接続することが出来る。トランジスタ122のソ
ース及びl・ランジスタ120.122のゲートは、こ
の代わりに適当なVSS復帰線に接続してもよい。 次に第1図及び第3図と技に第6図を参照して、作像装
置10の動作を説明する。第6図は、作像装置10の動
作を示すh問線図である。バス48から復号鼎駆動器1
6にアドレスが供給される。 復号器駆fj+器16がこのアドレスをビット腺98゜
102.103 (第4図)を介して行1鴫号器14に
供給する。行復号器14が、VHに接続する為の特定の
1本の打線78を選択し、残りの行線78を源v1−に
接続する。■しか選択されなかった行に接続され、パル
ス駆動されて、それらによる信号の干渉を少なくする。 打線78のアドレスを第6図の130に示しである。選
択された行線には番Q kを割当てである。 選択され−た行ね78のアドレス指定が水平帰線消去期
間132内に行なわれるが、これt、を標準のNTSC
テレビ方式でも、昌密度テレビジ]ン(HDTV)の用
途でも、約10マイクロ秒である。水平帰線消去m間1
32が、φ、1,2のグラフの134に示す水平読取期
間と交qになる。水平帰線消去期間132の始めに、全
ての列64に対りるセンス線バイアス・トランジスタ8
0(第3図)を136(第6図)のところでターンオン
Jる。電力を節約する為、センス線バイアス・トランジ
スタ80はこれまでターンオフされていた。 この詩文tよモの頃、?!3314が138(第6図)
で全ての選択されなかった線をvしに接続することを終
り、選択されなかった行の素子60から起こる1!1れ
のある信号の干渉を生じなくする。11時に、選択され
なかった行でブルーミング制御が不作動にされるが、期
間が非常に短いので、信号の干渉はY−想されない。1
40のところで、φ(クランプ)パルスにより、クラン
プ・[−ランジスタ84がターンオンされる。これによ
って、#せバシタco(第3図)の右側又は電極の節8
2に基t¥゛市1■か設定される。キ1シバシタOoの
H側の節79の電圧は、この時大体V +■hに略相当
する。vSは、トランジスタ80(第3図)によってバ
イアスされたセンサ素子のソース68に通常存在する電
圧であり、■、は、入射光に応答して、ゲート領域の正
孔井戸に蓄積された正孔による差別的なりA値電圧成分
である。節79の電圧は、線74(第3図)のRC時定
@何個か分の後、ソース68の電圧に等しくなる。 φ(クランプ)が印加されている間、キャパシタCの右
側の節82の電圧がV  に設定されOREF る。これは約5ボルトに選ぶことが好ましい。第3図に
示す実施例では、VREFはCODレジスタ24(第3
図)に読込むのと両立する様に選ぶべきである。別の実
施例ではV  は、記憶キャパEF シタ回路を使う場合、それと両立する様にすべきである
。時刻142(第6図)に、転送ゲート86をパルス駆
動することにより、CODレジスタ24の入力節88に
J3準電ff、 V   が送られる。 11[、F 基準信号をCODレジスタ24に転送した後、時刻14
4に、転送ゲート86をターンオフし、節82をクラン
プ解除する。この他の時間順序も可能である。例えば、
転送パルスよりずっと前に、クランプ・パルスが発生し
てもよい。これによってキャパシタCが電IE阜準vR
Lrから切離される。この時、節82の電圧は浮動にま
かせる。 次に時刻146にVト1アレイ・バイアスを高にパルス
駆動することにより、ゲートff1till!70にあ
る正孔電位井戸を空にする。同時に、148のところで
CODレジスタのクロックφs2をパルス駆動するが、
これは、時刻150で行なわれる、電圧基準信号に対応
する電荷の第2のCODレジスタ26(第1図)への転
送に備える為である。 CODレジスタ26はCODレジスタ24と同様な構成
を持ち、選ばれた行の素子の電圧基準信号に対応する電
荷を記憶する為に設各」られている。 CODレジスタ24は、電圧差、信号に対応する電荷を
記憶する為に設けられている。 ゲート領域70にある電位井戸から正孔を空にすること
により、VSに略相当する電圧信号が節79に現れる。 vh酸成分、正孔を楯引したことに応答して除かれてい
る。節79の電圧がVhだけ下がった為、キャパシタc
oの浮動する右側がこれに対応してV   −V、に駆
動される。このR[r 電圧差信号が、転送ゲート・パルス150により、転送
ゲート86を介してCODレジスタ24の入力に転送さ
れる。同時に、電圧基準信号に対応する電荷が第2のC
ODレジスタに転送される。こうして、予め選ばれた積
分期間内に、グー!・領域70が蓄積した光子と共に直
接的に変化Jる゛市T[差信号(■、)を取出すことが
出来る。電圧外1λ号はセン4J累子60の固有の閥埴
電汗V、に無関係である。従って、センサ毎のVL又は
物理的な寸法の変動が、パターン211&の源として(
よ避tJられる。同様に、電圧FA準信号に対応する電
荷と゛電圧差信号に対応する電荷が同じ回路によって処
理されるから、入力井戸の寸d1の変動の様なこの伯の
バクーン雑&の源も同じく避けられる。 イ*’?ini圧(VREF  V 1. ) 4i:
 L’レジスタ 4(7)入力に転送することにより、
アレイ12から直列レジスタ24.26への基本的な信
号転送順序が完了する。第1図及び第2図について説明
すると、この感知及び転送過程が、センサ素子60の全
ての列64に対して同時に行なわれ、こうしてCC1)
レジスタ24.26の長さ全体にわたって夫々の井戸が
埋められる。水平読取段Fj134(第6図)が開始り
る時、CODレジスタ24.26に記憶される信す電圧
及び基準電圧に対応する電荷が、主筒増幅器40.42
を介して出力44.46に読出される。各々の1戸に対
する一Vhに相当する差電圧信号は、出力44と出力4
6を比較することによって決定することが出来る。 この発明の並列読取方式は、非常に矩い時間内に、1打
金体を並列にバッファ22(第1図)に読込む為に、ア
ドレスされなかった行からの目立った信号干渉なしに、
個別のセンυ°素子を読出すことが出来るという重要な
利点を右する。従来、X−Yイメージ争センサ争アレイ
は、行毎ではなり、木子毎に読出されている。この発明
のアーキテクチュアは、アドレス指定及び読出しにより
多くの時間を取ることが出来、従って、並列読出しが行
にある素子の数に無関係であるから、HD TV(高密
用テレビジョン)の用途に一層適している。 第3a図には、この発明の別の実/、a例が示されてお
り、CODレジスク24(第3図)を、記憶キャパシタ
のアレイ及び水平スキャナの関連16段に置換えている
。前と同じく、結合ヤヤパシタcoが節82に電圧差信
号を発生する。転送ゲートがこの信号を記憶キャパシタ
160に転送する様に作用し得る。記憶キャパシタ16
0が節162と基準電圧164の間に接続されている。 節162がスイッチング・トランジスタ1660市流通
路を介して第1の出力線168に接続される。 トランジスタ166のゲートが全体を172で示す水平
スキャナの段170に接続される。図示の実施例では、
隣りの列のセンサ素子が、そのり11に対する記憶キャ
パシタ176に接続された節174に結合されている。 節174がスイッチング・トランジスタ178のffJ
f通路を介して第2の出力線180に接続される。第2
のスイッチング・トランジスタ178のゲートが水平ス
キャナ172の第2の段182に接続される。 動作について説明すると、行線78が素子60の行を選
択する。選択された各々の素子からの電r=差信号が、
転送ゲート86の様な複数個の転送ゲートの作用により
、ヤトバシタ160.176雪に回部に転送される。記
憶キャパシタ160゜176等に記憶された電も)をこ
の後、スイッチング・トランジスタ166.178′5
(1)動伯により、直列に出力線168.180に転送
することが出来る。これらのゲートは水平スキrす17
2の、好ましくは隣接16段170.182等によって
夫々制御される。一実施例では、作動信E(図面に示し
てない)を相次ぐ段170.182に伝搬させ、スイッ
チング・トランジスタ166.178雪を順次作動する
。別の実施例では、Cのn仙信′r−3(図面に示して
ない)を任意の選ばれた段170.182等に不規則に
人力し、こうしてどの記憶キャパシタ160.176’
Sをどういう順序で読出すかを選択り゛ることが出来る
。 第3a図に示す実施例では、電工式ズーム及びパン動作
が比較的容易に行なわれる。ズーム作用を受ける部分の
中にある選択的な行のアドレスを行復号器によって選択
することが出来、ズーム作用を受ける部分で読出すべき
列のアドレスは、水平段170.182等の内の選ばれ
たしのをアドレスすることによって選択することが出来
る。パン動作は、単にアドレスされる行及び列のアドレ
スを変えることによって達成することが出来る。 第3図及び第5図のCODレジスタによって、標準の1
0マイクロ秒のテレビの一水平帰線消去期間内に、1行
の素子をアドレスして記憶することが出来るから、この
発明のアーキテクヂ」アは、電子式ズーム及びパン動作
と艮に「電子絞り」又は自動露出制御が出来る。最初に
、この発明の電子式自動露出制御の特徴を説明する。通
常の動作では、センサ素子60(第2図)の各々の06
2を逐次的にアドレスして読出す。その後、最初の行が
再び選択される前に、残りの行62をアドレスして読出
す。従って、任意の1行の素子に対する電荷積分時間は
、アレイにある行の合計の数に、各々の行をアドレスし
て読出す為の時間を乗じた値に相当する。 各々のゲート領域70に於&Jろ電荷蓄槓峙間がλoく
なると、二り実上自!IJ3九出i+’l mt又tよ
1電子絞り」が得られる。−層早い時刻に、ゲート72
(第3図)にリセット・パルス151(第6図)を印加
すると、入rA尤に応答して電荷が蓄積される成金が少
なくなる。 その様にする1つの方法は、アドレスlをアドレスkか
ら離れた線の番号として、同じ水平帰線:I“1人11
間内に152(アドレス1)で第2のアドレスされた行
線を選択することである。リセット・パルス153を行
lにある全てのゲート領域70に印加するが、この行で
は、その結宋出る電圧X信号がレジスタ24又は26に
転送されない。 例えば525木の線があり、1行に対する通常のアドレ
ス及び読出し期間がtであると1れば、通常の主部蓄積
時間は525tであり、広り1;9いた機械的な絞りど
X・を応りる。他h、アドレスkから多数の行線だけ隔
たる別のアドレス1が選ばれた場合、新しい積分時間は
(525−(kl))tである。これに対応して積分時
間が一層短くなり、従って機械的な絞りを部分的に閉じ
たことに対応する。 この発明のアーキテクチユアは、自動露出t111 l
に適している。これは、各々のフォト1ナイトの+fl
成が、任意の時にリセットすることが出来る様になって
いて、読出し信号の全ての操作が、読出し期間ではなく
、水平帰線消去期間内に行なわれる為である。 第6図に戻って説明すると、列線がダミー行アドレス1
54に切換えられる。このアドレスもよ、読出し期間の
間、セン+J素子に対する適当なバイアスを供給する為
に使われる。 この発明は電子式ズーム及びパン動作が出来る様な方式
に用いることも出来る。この発明のアレイ素子60(第
3図)は、従来の画素に比べて比較的小さく、従って、
少なくとも従来のセンサ素子の密度の2倍の密度を持つ
ことが出来る。電子式ズーム動作を作動することが出来
る様な装置に作像装置10を使う場合、1つおきの線7
8(第2図)だけを通常は読出しの為にアドレスするこ
とが出来、或いは何本かの線を飛越すことが出来る。任
意の特定の1つの行78に対し、1つおきの画素又は素
子60を、或いはその代わりにn個の画素毎に1つの素
子を、出力44及び46で標本化する。作像装置アレイ
12の密度が普通の少なくとも2倍であるから、像の劣
化は起こらない。 この方式の通常の動作では、復号器14(第1図及び第
4図)が、アドレス指定及び読出しの為に、各々の行7
8ではなく、1つおきの行78、又は順次走査を使う場
合は、3番[1角の11を選択りる。 選択された行にある1つおきの画素だけが出力44.4
6で標本化される。 ズーム動作を希望する時、行復号器14によって行なわ
れるアドレス選択及び読出しり0ツクφs1,2を変更
する。例えば、アレイ全体ではなく、センサ・アレイ1
2の左上の1/4だけを読出したいと仮定する。解像度
の低下を防止する為、1 ゛つおきの行線ではなく、選
ばれた部分的な区域内にある各々の行I!j178をア
ドレスする。同様に、アドレスされた行線のことごとく
の画素を拾う為に、選択された行にある各々の画素から
の信号電圧及び基準電圧を標本化する為に、クロックφ
、1,2はズーム動作以外の時の周波数の半分に減速す
る。 ズーム区域の上下が、所望の拡大区域内にある行線78
だけを選択することによって選ばれる。ズーム、区域の
左側が、第6図の156に示1CCDレジスタのりOツ
クの予備シフトによって選ばれて定められる。この予備
シフトは、水平帰線消去期間の間、CODレジスタの読
出しの作動を開始し、実際の水平読出し段階が間tJ(
lする前に、選択された行にある予定数の用戸に対する
情報をCODレジスタの出力節に放出する。拡大区域の
右側は、読出しクロックφ  を停止することに31.
2 よって選ぶことが出来る。こうして、読出される列の数
を制限することが出来る。レジスタ24゜26に記憶さ
れている使われなかった電荷は、次の水平帰線消去期間
の間、自動的にドレイン領域34(第1図)に転送され
る。 垂直復号器14が行線78に対して不規則なアクセスが
出来る為、ズーム作用を受ける部分は、選択される行線
78を変えることにより、垂直方向にパン動作が出来る
。ズーム作用を受ける部分は、りOツクの予備シフトの
期間、並びにレジスタ24.26のり0ツク作用を受け
る合;itm間を変えることにより、水平方向にパン動
作が出来る。 要約すれば、アドレスされたセンタ集子の変調された閾
値電圧として変化する信号を感知して記憶するイメージ
・センサ・アレイを提供した。パターン雑音の源として
の、固有の閾値電圧又はその他の製造上の変動をなくす
方法及び装置を説明した。更に、この発明のアレイは、
従来のX−Yアドレス・イメージ・アレイに比べて、か
なり融通性があり、自171露出制御、電子式ズーム動
作及び電子式パン動作の様な機能が得られる。電圧差信
号がアレイから並列にレジスタに読出されるから、スミ
ヤリングの原因が最小限に抑えられる。 この発明の好ましい実施例とイの利点を説明したが、こ
の発明がそれに制限されず、特許請求の範囲によって限
定されることは云うまでもない。 発明の技術的な利点 その素子が電流ではなく、悶1直電圧を変、+1!する
センサ・アレイにより、この発明の1つの利点が得られ
る。各々のセンサ素子の電位1戸に蓄積された電拘だけ
に関係する信号を感知して記憶することにより、固有の
II la雷電圧変動及びその池のIxl造上の変動に
よるパターン雑音の源が最小限に抑えられる。手直復号
器又はシフトレジスタを使うことにより、この発明の別
の利点が冑られる。 この為、アドレス行線を不J$21111にアクセスす
ることが出来、その為、アレイは自動露出制御、電子式
ズーム動作及び電子式パン動作が出来る。この発明のア
ーキテクチュアは、El息の1行の素子のアドレス指定
及び読出しに必要な時間が、読出しが並列に行なわれる
為に、行にある素子の数に無関係であるという点で、別
の)り点をイ1する。従って、この発明のアーキテクチ
ユアは高密麻テレビジョン()−I D T V )の
用途に一層よく適している。 更にこの発明は、レジスタに対する電圧差信号の1)シ
列の読出しを使うことにより、スミレリングを111小
眼に抑える。 以上の説明に関連して更に下記の項を開示する。 (1)  少なくとも1 h及び複数個の列に分けて配
買された複数個のトランジスタ・イメージ・センサを右
し、各々のトランジスタ・センサはそれに人04 ”!
Jる光に応答して電荷を蓄積するゲート領域を持13、
各々のゲート領域の電圧+51a値が蓄積電荷ωに従っ
て変化する様に作用することが出来、各々のセンサは史
にソース領域を持ち、各列に対に¥)りIIFJが訊ダ
1にある前記ソース領域に結合され、更に、前記少なく
とし1行をアドレスする様に作用し1!?る選択器と、
夫々の列線に各々結合されていて、前記センサの変化し
た闇値電圧による、前記911内の選ばれたセンVのソ
ース電圧の変化に比例づる電圧差イΔ1】を標本化して
記憶する複数個の標本化回路と、前記ダjに結合されて
いて、各々のLt本化回路から前記電圧差信号をlol
峙に受取って記憶する8載憶手段と、該記憶手段から各
々の電圧差信号を直列に出力する出力とを右するトラン
ジスタ・イメージ・センサ・アレイ。 (2)  第(1)項に記載したトランジスタ・イメー
ジ・センサ・アレイに於いて、夫々の標本化回路に選択
的に結合されていて、前記電圧差信号を収集する為に使
われる基準電圧と、前記電圧差信号に比例する電荷を記
憶する前記記憶手段の第1のレジスタと、各々の標本1
ヒ回路に対する基準電圧に比例する電荷を記憶する前記
記憶手段の第2のレジスタと、記憶されている基準電圧
を直列に出ツノする第2の出力とを右するトランジスタ
・イメージ・センサ・アレイ。 (3)  第(1)項に記載したトランジスタ・イメー
ジ・センサ・アレイに於いて、各々のセンサが、電圧源
に接続されたドレインを有するトランジスタ・イメージ
・センサ・アレイ。 (4)  第(1)項に2載したトランジスタ・イメー
ジ・センサ◆アレイに於いて、前記選択器が前記少なく
とも1行にだけ予定のパルスを印加する僅に作用するこ
とが出来、該パルスは該行にある各々のゲート領域から
蓄積された電荷を取除く様に作用することが出来、前記
(jにある各々のトランジスタの通常のソース電圧が、
各々のソース領域に結合されたバイアス源から供給され
、前記行にある各々のセンサのソース電圧は、夫々のゲ
ートグ1i1!に蓄積された゛市楠が取出されたことに
応答して、前記通常のソース電圧に復帰するトランジス
タ・イメージ・センサ・アレイ。 (5)  第(11Qに記載したトランジスタ・イメー
ジ・センサ・アレイに於いて、前記選択器が、受取った
行線アドレスに応答して、前記少なくとも1つの行をア
ドレスする様に作用し得る復号器を右するトランジスタ
・イメージ・センサ・アレイ。 (6)  第(5)項に記載したトランジスタ・イメー
ジ・センサ・アレイに於いて、該アレイが複数購の行を
Ill#5、前記復号器が複@個のアドレス・ビットを
持つ2進アドレスを発生する復す器駆動器をイ1し、各
々のアドレス・ピッ]−が前記復舅器駆動器から夫々の
ビット線に出力され、前記復号器内には、夫々の行に接
続されたビット線及び行線から、第1のマトリクスが形
成され、該マトリクスは選ばれた1つの行線にパルス源
を接続する様に作用することが出来、前記ビット線と行
線の選ばれた交点にトランジスタが形成され、各々のト
ランジスタのゲートが人々のビット線にυ1合され、各
々のトランジスタの電流通路が夫々の打線内に形成され
、各々の打線の−・方の端Tが前記パルス源に接続され
ているトランジスタ・イメージ嗜センサ・アレイ。 (7)  第(6) Ir!に記載したトランジスタ・
イメージ・センサ・アレイに於いて、前記復号器が、前
記行線及び前記ビット線から前記復号器内に形成されて
いて、低アレイ・バイアス源を選択されなかった打線に
接続する第2のマトリクスを右し、前記ビット線及び行
線の選ばれた交点に第2のトランジスタが形成され、各
々の第2のトランジスタのゲー]・が人々のビット線に
結合され、各々の第2のトランジスタの電流通路が前記
打線を低アレイ・バイアス源に接続するトランジスタ・
イメージ・センサ・アレイ。 (8)  第(1)項に記載したトランジスタ・イメー
ジ・センサ・アレイに於いて、前記選択器が垂直シフト
レジスタで構成されるトランジスタ・イメージ・セン沓
す・アレイ。 (9)  第(1)lrtc:1載したトランジスタ・
イメージ・センサ・アレイに於いて、前記記憶手段が、
。 各々が人々の列線に結合されていて、夫々の電圧差信号
を記憶する複数個の記憶キャパシタを有し、更に、少な
くとも1つの出力センス線と、各々の列に対して設けら
れていて、前記列に対する記憶r 1/パシタを前記少
なくとも1つのセンス線に結合する様に作用し得るセン
ス線スイッチと、複数個の段を持っていて、各段が作動
信号を受取ったことに応答して、夫々のセンス線スイッ
チを111しる様に作用し得る水平スキャナとを右する
トランジスタ・イメージ・センサ・7レイ。 (10)選ばれた積分時開の闇に蓄積した光子の数に比
例する電圧差信号を感知する装δに於いて、入射光に応
答して電荷を蓄積するセンサ素子をイ1し、該センザ素
Tは品積電荷に応答して変化した閾値電圧を持つ様に作
用することが出来、該素子の出力信号は前記閾値電圧の
変化として変化し、更に、第1の時刻及び前記素子から
電イ1が除かれた後の第2の時刻に前記出力信号を標本
化し、標本化した出力信号から閾値電圧の変化を導き出
す標本化n路と、該標本化回路に結合されていて、前記
閾値電圧の変化として変化する電圧差信号を記憶するバ
ッファとを有する5A置。 (11)第(10)rll’iに記載した装置に於いて
、前記センサ素子がゲート、ソース及びドレインを梢っ
トランジスタであり、供給電圧が11を記トレインに接
続され、リセット源が前記ゲートに選択的に結合されて
、蓄積された電荷を周期的に除き、前記出力信号が前記
ソースに現れ、バイアス源が前記ソースに結合されて、
該ソースに通常のソース電圧を発生し、前記出力信号は
前記通常のソース電圧に@m電圧の変化を加えた(直に
相当する装置。 (12)第(10)項に記載した装置に於いて、前記標
本化回路に選択的に結合されて基J$雷電圧供給する基
準電圧源を有し、前記標本化回路は、前記出力信号を受
取る第1の端子及びバッファに結合された第2の端子を
持ち、前記基準電圧は前記バッファに第1の時刻に供給
され、前記標本化回路は、前記第2の時刻より後に、i
11記基t1!電圧と閾値電圧の変化の差に比例する信
号を前記バッファに伝達り゛る装置。 (13)第(12)項に記載した装置に於いて、前記標
本化回路がキャパシタを右し、該キャパシタの第1の側
が前記用り信号を受取り、前記キャパシタの第2の側が
前記バッフ?に選択的に結合され、前記阜rv−電圧が
前記第1の時刻に前記第2の側に加えられ、該基準電圧
が前記第1の時刻に前記レジスタに転送され、#記憶2
の側は前記第1の時刻の後に浮動するにまかせ、前記第
2の側は、前記第1の側に入った。標本化された出力信
号の変化に応答して、前記基準電圧から離れて電圧差信
号へと変化し、該電圧差信号が前記第2の時刻に前記レ
ジスタに記憶される装置。 (14)第(13)項に記載した装置に於いて、υ準電
圧及び前記電圧差信号を前記キャパシタから前記バッフ
ァに伝達する様に作用しくl?る転送ゲートを有する装
置。 (15)第(13)項に記載した装置1に於いて、前記
基準電圧源が、ゲート及び電流通路を持つクランプ・ト
ランジスタを右し、該クランプ・トランジスタの電流通
路が基準電圧源を前記キャパシタの第2の側に接続づる
様に作用することが出来、Ivi記クワクランプランジ
スタのゲートがクランプ・パルス源に接続され、該クラ
ンプ・パルス源が前記第1の時刻に前記クランプ・トラ
ンジスタを作動する装置。 (16)第(13)項に記載した装置に於いて、前記第
1の時刻の出力18号が、前記通常のソース市圧に、前
記蓄積された電荷ににって発生したI!4埴電圧電圧を
加えた埴に等しく、前記第2の時刻の出力信号が、前記
聞1向電圧の差を加えない通常のソース電圧に等しいV
A置。 (11)第(10)瑣に記載した装着に1ハいて、前記
バッファがCODレジスタで構成される装置。 (18)第(10)項に記載した装置Nに於いて、前記
バッファが記憶キャパシタを右する装置。 (19)予め選ばれた積分期間内にセンサ素子が蓄積し
た光子数に比例リーる電圧信号を感知する方法に於いて
、センサ素子に入r)1する光に応答して電荷を蓄積し
、蓄積電荷に応合してセンサ素子の闇値電圧を変え、闇
値電圧の変化として変化する前記センサ素子からの出力
伝号を送り出し、第1の11.’i刻に出力(g号を標
本化し、該第1の時刻より後にセンサ素子から、W偵電
荷を除き、前記電荷を除いた後の第2の0、′i刻に出
力信号を標本化し、標本化した出力信号から閾(1「[
電圧の変化を導き出し、1:I l+口主電圧変化とし
て変化する電圧差信号を記憶する1稈を含む方法。 (20)第(19)項に記載した方法に於いて、更に、
センサ素子から、該素子に印加された通常のソース電圧
に蓄積電荷によって生じた闇値電圧の差を加えtこ愉に
等しい第1の出力信号を出力し、第1の時(すに、前記
第1の出力信号を主1シバシタの第1の電極に印加し、
前記第1の時刻に、前記撃ヤバシタの第2の電極に塁r
Jl電ルを印加し、前記第1の時(11に塁*電圧に比
例する電荷をレジスタに転送し、第2の時刻に、闇値電
圧の差を伴わない通常のソース電圧に等しい第2の出力
信号を11を記センサ素子から出力し、前記第2の時刻
に前記第2の出力信号を前記キャパシタの第1の電極に
印加し、前記第1の電極に前記第2の出力4ii ”4
を印加したことに応答して、前記第2の時刻に、前記第
2の電極の電圧を基準電圧から前記電圧差信号に変え、
該電圧差信号に比例する電荷をレジスタに転送する工程
を含む方法。 (21)第(20)項に記載した方法に於いて、電圧差
信号が基準電圧から闇値電圧の差をA引いた(1nに等
しい方法。 (22)行及び列に分けて配置されたトランジスタ・イ
メージ・センサのアレイを用いて像を検出する方法に於
いて、1行のイメージ・センサを選択し、入射光に応答
して、選択された行にある各々のセンサに電荷を蓄積し
、該蓄積電荷の苔槓に応答して、前記行にある各々のセ
ンサの闇値電圧を変え、該閾1a電圧の変化の関数とし
て変化する第1の電圧信号を前記(1の各々のトランジ
スタ・イメージ・センサのソースで感知し、前記行にあ
る各々のセンサに対する基準信号を記憶し、前記1□を
準信号をバッファに転送し、蓄積電荷を除き、該蓄積電
荷によって生じた闇値電圧の芹だけ、前記第1の電圧信
号とはS11!ムる第2の電圧信号を各々の1−ランジ
スタのソースで感知し、各々のセンサに対し、夫々のr
i11a電圧の差だけ前記基準信号とは異なる電圧X゛
信号形成し、前記行にある各々のけンリ゛に対し、前記
電ff:差信弓を前記バッフIに転送し、前記選択され
た11にある各々のセンサに対し、電圧差信号及び夫々
のJ1準信2Jを前記バッファから読出す工程を含む方
法。 (23)第(22)頂に記載した方法に於いて、更に、
各々のセンυに対する電圧差1工号をバッファの第1の
レジスタに転送し、各々のセンサに対づるす準信シ]を
前記バッファの第2のレジスタに転送し、前記第1のレ
ジスタから、各々のセンサに対する電圧差信号を直列に
読出し、前記レジスタから夫々の電圧差信号を直列に読
出すのとl’i’il B、’iに、前記第2のレジス
タから各々のセンサに対する基準信号を直シ1に読出す
工程を合む方法。 (24)第(23)頃に記載した方法に於いて、更に、
各々のセンサから第1の電圧信号を感知した後、前記蓄
積電荷を除く為に、各々のセンサのゲートをパルス駆動
し、第1の電圧信号が得られた萌に基準信号を第1のレ
ジスタに最初に転送し、前記センサがパルス駆動される
時に、各々のセンサに対する基準信号を前記第1のレジ
スタから前記第2のレジスタへ転送する1稈を含む方法
。 (25)  第(22)項に記載した方法に於いて、前
記選択された行のトランジスタ・イメージ・センサに第
1のアレイ・バイアス源を接続し、im′i¥f荷を除
く為に、前記第1のアレイ・バイアスを用いて前記セン
サのゲートをパルス駆動し、選択されていない行からの
信号の干渉を防止する為に、選択されていない各々の行
のイメージ・センサを第2のアレイ・バイアス源に接続
づる工程を含む方法。 (26)第(22) Jrlに記載した方法に於いて、
更に、水平帰線消去1y1間の間、電圧差信号及び基準
信号を感知して記憶し、前記水平帰線消去期間に続く水
平読出し期間の間、前記電圧差信号を直列に読出す工程
を含む方法。 (27)第(22)項に記載した方法に於いて、イメー
ジ・センサの各々の行がアドレスを用いて選択可能であ
り、隣接する行は数字が隣接するアドレスを持っており
、アドレスし゛C感知リベきけン4ノの各々の行は、夫
々の水平帰線消去期間の間にアドレスされ、更に、水平
帰線消去期間の間第1行のセンサをアドレスし、該第1
行にある各々のセンサに対する基準信号及び電)[fl
信号を感知して記憶し、同じ水平帰線消去期間の間、前
記アドレスを第2行のイメージ・ヒンザに対するリセッ
ト・アドレスに変更し、前記第2行にある各々のセンサ
からの信号をバッファに転送せずに、該センりに蓄積さ
れた電荷を除き、アレイにある行の金品1の数から前記
第1行及び前記第2行の闇のアドレスの差を差引いた(
if+に基づいて、前記アレイのセンサに対する電vI
積分時間を決定する工程を含む方法。 (28)第(22)項に記載した方法に於いて、前記バ
ッファがクロックに従って直列に読出され、前記バッフ
ァが列の数に等しい複数個の段を持ち、行は行復号器に
よって不規1111に選択可能であり、更に、TpR像
麿の所望のレベルに必要な行及び列の数の少なくとも2
倍の数の行及び列のイメージ・センサを用意し、通常は
、選択された各々の11に対し、夫々の水平帰線消去期
間の間、電圧差信号を記憶し、通常は、前記水平帰線f
j去tIlI間に続く夫々の水平読出し期間の問、選択
された各々の行の゛電圧差信号を読出し、1つおきの行
のイメージ・セン1すを直列に選択すると共に、選択さ
れた行にあることごとくの画素が標本化される様な第1
の速度で、直列読出しの為にバッファのクロック作用を
行なうことによって通常の像を求め、次の工程によって
、入04fl)の選ばれた拡大部分を検出する為のズー
ム動作を行ない、即ち、イメージ・センサの相次ぐ各々
の行を選択し、ズーム作用を受ける部分にないセンサの
列に接続された画素を、次に続く水平読出しII聞の闇
に読出さない為に、水平帰線消去期間の問、直列読出し
の為にレジスタのクロック動作をji始し、拡大される
部分の中にある列に対応する画素が読出された後、読出
しクロックを停止し、拡大される部分にある列に結合さ
れた各々の画素を標本化する為に、バッフ?の読出しク
ロックを第1の速度の半分に等しい速度に減速する工程
を用いる方法。 (29)第(28)項に記載し1c方法に於いて、パン
動作を行なう工程を含み1.4.該パン動作を行なう工
程は、選択される(jのアドレス・コードを変えること
により、拡大される部分を成る数の水平の行だtJ変位
させ、水平帰線消去1113闇の間に読出しりOツクが
作用し始める時刻を変えることにより、どの列のセンサ
を読取るかを変えると共に、読出しクロックが停止ヒす
る時刻を変える工程を含む方法。 (30)  イメージ・セン畳す・アレイ12が、行6
2及び列64に分けて配貨された複数個のセンサ素子6
0で構成される。各々の素子60は、入射光に6谷して
、そのゲート領14704−蓄積される電荷に応じて出
力電圧信号を変調する様に作用し得る。固有の閾(1電
圧又はセン勺6oの寸法とは関係なく、蓄積電荷にJ、
って生ずる閾値電圧の差にIII係する信号を求めて記
憶する回路74.84゜84.78.72を設ける。ア
レイ12は自動ブルーミング制御が出来、電子絞り、ズ
ーム作用及びパン作用を持つことが出来る。
The "" section allows you to pan from one location to another by changing the row and column addresses. Another aspect of the invention provides an electronic exposure control device. Familiarity is the intrusion sensed by addressing adjacent row lines,
Each stroke is addressed and sensed, allowing it to accumulate charge until the entire array is addressed and read. This is the case in non-interlaced operation or in so-called sequential scanning. In the case of interlaced scanning, one field has (
The situation is similar, except that in the second field we read the odd lines (for example) and the even lines in the second field. In an electronic exposure control system, a line can be addressed first and then reset after a predetermined period of time to shorten the charge storage interval. For this reason, a batting line reset address that is smaller than the number of lines in the array body and different from the row line sensing address is selected. The line to be reset is addressed within the same horizontal blanking interval as the line being sensed. However, reset 1~・
A reset pulse is applied to the addressed line,
No signals from it will be detected. Therefore, less charge integration time is available for each sensed line of the sensor. Since the voltage Mv4 time to the array can be varied by changing the difference between the sensed line address and the reset line address, it is possible to can achieve the ability to The invention and its advantages will become more apparent from the following detailed description of the drawings. 1. Referring first to FIG. 1, there is shown a simplified plan view of the on-chip arrangement of the present invention. The imaging device is indicated generally at 10. The zero imager 10 includes a sensor array 12 that occupies most of the chip area. row decoding i! :1
4 are placed on one side of the array 12. A row decoder 14 is connected to a decoding vine driver 16 . A sense line bias switch area 18 is located on an adjacent side of array 12. A capacitor and clamp transistor area 20 is shown adjacent column line bias area vi18 in the illustrated embodiment. Column line bias area 14184 may be located on the side of array 12 opposite capacitor and clamp transistor area 20. An output sofa, generally designated 22, is located adjacent to the capacitor and clamp transistor area 111120. In the embodiment shown in FIG. 1, buffer 22 is comprised of a pair of COD registers 24 and 26. A first transfer gate area 28 is a capacitor and a Krambe transistor area 20 and a first COD register area 2.
It is located between 40 and 40. Second transfer gate area 11!1
30 is disposed between the COD register 24 and the COD register 26. A third transfer gate area 32 is located between the COD register 26 and the drain 1 area 34. Reset gate area 11! 36 and 38 are CC1 respectively]
The number is set on the output side of registers 24 and 26. Reset gate areas 36 and 38 are connected to charge amplifiers 40, respectively.
.. 42. Their respective electricity? iii I? The differential voltage output Vo is sensed by the output 44.46 of the single-width amplifier. Imaging device 10 has multiple voltage sources and signal inputs. A drain voltage source V supplies power to the sensor 12. Similarly, voltage source VDD2 is T
i Supply the center force to the load spanner 4042. Voltage source V
supplies power to the FJ8K1FJ)^16. Supply bias to the voltage source 1 (source V is the buffer) 122. Row decoding′! A14 is provided with a high bias or pulse source VH and a low bias voltage source vt-. The decoder driver 16 may have a TTL input address bus 48, which in the preferred embodiment is comprised of nine address bit lines. Alternatively, bus 48 may be replaced with a shift register. At this time, nine address bits are shifted in serially and read out to driver 16 in parallel. The COD registers 24 and 26 are supplied with clocks φ, 1 and φ8□. Transfer gate area b12
8. A transfer gate pulse πmiφ1o is installed at 30.32. Charge amplifiers 40,42 are provided with a ground source 50. Capacitor and clamp transistor section 1
A clamp pulse source φ (clamp) 120 is provided. Finally, the column line bias area 18 includes a bias
A clock 52 is provided. FIG. 1 shows only one possible shape of the imaging Vli 10. In other embodiments, if it is desired to drive the address lines of array 12 (described later) from both sides, the range
The same row decoder 14 can also be placed on the left side of the array 12. In yet another embodiment, row decoder 14
can be replaced by a vertical scanner consisting of switches and shift registers. Further, and referring specifically to FIG. 3a, the COD registers 24.26 and transfer gates 30.32 can be replaced by arrays of storage capacitors and horizontal spaces having multiple stages. In FIG. 2, a small portion of the hinge array 12 is shown.
It is shown schematically together with the peripheral circuitry consisting of: Sensor array 12 is comprised of a plurality of transistor sensor elements 60. Array element 60 has a plurality of rows 62
and columns 64. Instead of this, the array 12, as in a line scanner,
It may be configured with only 111 elements. Each array element 60 has a drain 66, a source 68, a gate region 70, and, in the illustrated embodiment, a gate 72. Gate 72 can be replaced by an equivalent capacitor (not shown in the drawing) formed at each photosite i on a portion of gate region 70. each source 6
8 is connected to column line or sense line 74. 914127
4 are provided for each row 64 of sensor elements. Each drain 66 connects to ■oo1 via a voltage supply line 76.
connected to. Each gate 72 corresponds to a row line or address I
! ; connected to 178. One dot line 78 is provided for each row 62 of sensor elements. As previously mentioned, only a small portion of sensor array 12 is shown in the drawing. In one embodiment, array 12 is 980 pixels by 11
There are 20 paintings, and each pixel or element 60 is hexagonal and approximately 5 microns by 5.8 microns. Other shapes and dimensions of the elements are also possible. The sensor element 60 responds to the incident light in the gate region 7o.
Accumulates charge in m and responds to the threshold value of the element fri
This type changes the voltage. One type of filling voltage modulation sensor element can be made as follows. Implant (N-) buried channels into the (P-) semiconductor layer. Next, two NF type regions are formed to form a drain 66 and a source 68. N+ type regions forming the source 68 and drain 66 are separated by a P type gate region 70. The gate region 70 is differentially doped to create a potential well for accumulating holes in response to the Okawa light and a potential well for the O-bube current. The hole potential well can be formed by implanting a boron. The probe current can be formed by using phosphorus. The device is constructed in such a way that the excess holes accumulated at a single potential overflow into the substrate, allowing automatic blooming control. Each (j line or address line 78 is connected as the output of the contusion n unit 14.As will be explained later, the 11 address line 78 of the 1st tree in which the contusion number m14 is selected is connected to the source 1- 1
and connect the remaining unselected batting lines 78 to the low bias source 1. A 911 line bias transistor 80 is provided for each line 74. The drain of each transistor 80 is connected to the column tQ
74. The gate of each transistor 80 is connected to column line bias source 52. The source of each transistor 80 is connected to ground or a suitable return line such as 88. Each column sense line 74 is further connected to a respective coupling capacitor (FIG. 3), which is coupled to the elements in the COD register 24 via circuitry that will now be described. COD register 24 is coupled to a second COD register 26 by transfer gate 30 (FIG. 1), and registers 24 and 26 are operated together in a manner as will now be described. For this reason, array 12 is connected in parallel to COD register 2.
4 and 26, and then the output appears in series at the main cylinder amplifier outputs 44, 46. Referring now to FIG. 3, the sensing circuitry for one selected sensor element 60 will be described. A source 68 of each sensor element 60 is connected to a sense node 79 . A sense node 79 is connected to both the current path of the sensing column bias transistor 80 and the coupling capacitor co. capacitor co
is the capacitor and clamp transistor section 1420
(FIG. 1), is connected to node 82. The current path of clamp transistor 84 is i! The gate of the clamp transistor 84 is controlled by the clamp clock φ (clamp). Furthermore, the node 82 connects the current path of the transfer gate 1 to the transistor 86. Transfer gate transistor 86
The other end of the current path is connected to the input diode 1liI88 of the first COD register 24. The gate of the transfer gate transistor 86 is the transfer gate clock φ■6
controlled by The COD register 24 is composed of a plurality of gates. Although 161 pairs of gates 90.92 are shown corresponding to sense line 74, it should be appreciated that at least two COD gates are provided for each column 64 of array 12. A COD gate clock controls gate 92. Gates 90 with alternate gates φ, 2
υItll. The COD register 24 described here is a two-phase CCD register, but instead, a virtual phase CC
5 using other types of COD registers like D registers.
good. Additionally, buffer 22 (FIG. 1) may be constructed with other storage and serial readout structures, such as an array of storage capacitors and one or more horizontal gaps, as discussed below with respect to FIG. 3a. I can do it. FIG. 4 shows a circuit diagram of a portion of the row TU encoder 14. For clarity of the drawing, only two bits of the nine bit address used in the preferred embodiment are shown. That is, bit A and bit B. Complement numbers 8 and B are generated by decoder driver 16 from the code provided on address bus 48 (FIG. 1). The decoder 14 receives a first matrix 94 and a second matrix 96. Matrix 94 is formed by b 178 crossing each of the m bit lines 98 from row decoder 14 . To decode the address on bit line 98, a decoding transistor 100 is formed at a selected intersection of dot line 78 and bit line 98. a current path formed in the row line 78 of each decoding transistor 1oO;
and have gates connected to respective bit lines 98. Each batting line 78 is connected to the ■H supply bus 101. Thus, when a correct address is received, transistor 100 on any one row line 78 connects that row line to the high bias voltage source V1. The remaining lines are disconnected from VH. Matrix 96 has row 1!1i78 and bit line 102°1
It is formed by the crossover of 03. Bit line 102.10
3 may be electrically connected to the corresponding spring 98 or may be provided separately from the decoder driver 16 (FIG. 1). A plurality of decoding transistors 104 are formed at each intersection of bit line 102 or its complement 103 and a respective row line 78 . The drain of each decoding transistor 104 is
It is connected to the L supply bus 105. each transistor 1
Gate of 04 bit line 1 for true address bit
02 or its complement. The gate connection of transistor 104 is chosen such that matrix 96 connects all unselected row lines 78 to low bias array voltage bus 105. As will be explained later, by providing the row decoder 14 in place of the four vehicle nose skies, electronic zoom,
Pan action and self! Fl] The advantage is that exposure control can be more easily realized. A circuit diagram of charge amplifier 400 is shown in FIG. The illustrated circuit is similarly provided for main amplifier 42 (FIG. 1). The COD register 24 is comprised of a series of gates controlled by φ,1 gates 92 and φ,2 gates 1-93. COD register 24 ends with a standard floating diffusion detection node 106. The sensing node and transistor 108 are sized optimally for the best signal-to-noise ratio. Detection clause 106
is connected to the current path of reset gate transistor 36 and embedded channel transistor 1
Also connected to the gate of 0B. A current path of transistor 108 leads from voltage source 002 to node 109, which node is connected to the gate of surface channel transistor 112. A current path of surface channel transistor 112 leads from voltage source V 2 to output terminal 44 . Therefore, the signal proportional to the charge detected at node 106 is
The signal is buffered by a two-stage source follower device and output to the detection node 44. Transistors 114 and 116 are buried channels and thus act as a common source to provide bias for transistors 108 and 112. A current path for reset transistor 36 is at line 124 and is connected to a reference generator, generally designated 118. The reference generator 118 has a transistor 120 and a transistor 122, which use the same doping 11 traces used to construct the CD resistor 24, or
It is convenient to have, and its current paths are connected in series. A line 124 is connected to the midpoint between the current paths of transistors 120 and 122 and connects this midpoint to the current path of reset transistor 36. transistor 12
The drain of transistor 122 is connected to voltage source VDD2, and the source of transistor 122 is connected to ground. The gates of I-transistors 120, 122 can be grounded or connected to a reference source. The source of transistor 122 and the gate of transistor 120, 122 may alternatively be connected to a suitable VSS return line. Next, the operation of the image forming apparatus 10 will be described with reference to FIGS. 1, 3, and 6. FIG. 6 is a diagram showing the operation of the image forming device 10. Decode driver 1 from bus 48
6 is supplied with an address. The decoder driver 16 supplies this address to the row 1 encoder 14 via the bit line 98°102.103 (FIG. 4). Row decoder 14 selects a particular strike line 78 to connect to VH and connects the remaining row lines 78 to source v1-. (2) is connected to only selected rows and is pulsed to reduce signal interference caused by them. The address of batting line 78 is shown at 130 in FIG. The selected row line is assigned a number Qk. Addressing of the selected row 78 occurs within the horizontal blanking period 132, which is compared to standard NTSC
In both the television system and high density television (HDTV) applications, the time is about 10 microseconds. Horizontal blanking m interval 1
32 intersects q with the horizontal reading period shown at 134 in the graph of φ, 1, 2. At the beginning of the horizontal blanking period 132, the sense line bias transistors 8 for all columns 64
0 (FIG. 3) and turn on at 136 (FIG. 6). To conserve power, sense line bias transistor 80 was previously turned off. When this poem was young? ! 3314 becomes 138 (Figure 6)
ends connecting all the unselected lines to v to eliminate any interference of the 1!1 signal originating from the elements 60 of the unselected rows. At 11 o'clock, the blooming control is deactivated on the unselected rows, but the period is so short that no signal interference is expected. 1
At 40, the φ (clamp) pulse turns on the clamp [- transistor 84. By this, the right side of #Sebashita co (Figure 3) or node 8 of the electrode
Based on 2, t\゛ichi1■ is set. At this time, the voltage at node 79 on the H side of the resistor Oo approximately corresponds to V + h. vS is the voltage normally present at the source 68 of the sensor element biased by transistor 80 (FIG. 3); This is the differential A-value voltage component. The voltage at node 79 becomes equal to the voltage at source 68 after some RC time period of line 74 (FIG. 3). While φ (clamp) is applied, the voltage at the right node 82 of capacitor C is set to V and OREF. This is preferably chosen to be about 5 volts. In the embodiment shown in FIG. 3, VREF is the COD register 24 (third
(Figure) should be selected so that it is compatible with reading. In another embodiment, V should be made compatible with the storage capacitor EF capacitor circuit if used. At time 142 (FIG. 6), the J3 quasi-voltage ff,V is sent to the input node 88 of the COD register 24 by pulsing the transfer gate 86. 11[, F After transferring the reference signal to the COD register 24, the time 14
4, transfer gate 86 is turned off and node 82 is unclamped. Other time orders are also possible. for example,
A clamp pulse may occur long before the transfer pulse. This causes the capacitor C to become
Separated from Lr. At this time, the voltage at node 82 is allowed to float. Next, by pulsing the Vt1 array bias high at time 146, the gate ff1till! Empty the hole potential well at 70. At the same time, the clock φs2 of the COD register is pulse-driven at 148.
This is in preparation for the transfer of the charge corresponding to the voltage reference signal to the second COD register 26 (FIG. 1), which occurs at time 150. The COD register 26 has a similar configuration to the COD register 24, and is designed to store charges corresponding to the voltage reference signals of the elements in the selected row. The COD register 24 is provided to store charges corresponding to voltage differences and signals. By emptying holes from the potential well in gate region 70, a voltage signal approximately corresponding to VS appears at node 79. The vh acid component is removed in response to hole shielding. Since the voltage at node 79 has dropped by Vh, capacitor c
The floating right side of o is correspondingly driven to V - V. This R[r voltage difference signal is transferred via transfer gate 86 to the input of COD register 24 by transfer gate pulse 150. At the same time, the charge corresponding to the voltage reference signal is transferred to the second C
Transferred to OD register. Thus, within a preselected integration period, Goo! - It is possible to extract the difference signal (■,) that changes directly with the photons accumulated in the region 70. The outside voltage 1λ is unrelated to the specific power output V of the Sen 4J Yuko 60. Therefore, variations in VL or physical dimensions from sensor to sensor are the source of the pattern 211 & (
Avoid it. Similarly, since the charges corresponding to the voltage FA quasi-signal and the charges corresponding to the voltage difference signal are processed by the same circuit, sources of this noise noise, such as variations in the input well dimension d1, are also avoided. . stomach*'? ini pressure (VREF V 1.) 4i:
By transferring to L' register 4 (7) input,
The basic signal transfer sequence from array 12 to serial registers 24,26 is completed. 1 and 2, this sensing and transfer process is performed simultaneously for all columns 64 of sensor elements 60, thus CC1)
Each well is filled over the entire length of the register 24,26. When the horizontal reading stage Fj 134 (FIG. 6) is started, the charge corresponding to the input voltage and reference voltage stored in the COD register 24.26 is transferred to the main cylinder amplifier 40.42.
is read out via output 44.46. A differential voltage signal corresponding to one Vh for each house is output from output 44 and output 4.
It can be determined by comparing 6. The parallel read method of the present invention allows one hammer to be read in parallel into the buffer 22 (FIG. 1) within a very short period of time without noticeable signal interference from unaddressed rows.
An important advantage is that individual υ° elements can be read out. Conventionally, the X-Y image sensor array is read row by row, but row by row. The architecture of the invention is more suitable for HD TV (High Density Television) applications since more time can be taken for addressing and readout, and therefore parallel readout is independent of the number of elements in a row. ing. Another embodiment of the invention is shown in FIG. 3a, in which the COD resistor 24 (FIG. 3) is replaced by an array of storage capacitors and associated 16 stages of horizontal scanners. As before, the coupled Yayapashita co generates a voltage difference signal at node 82. A transfer gate may act to transfer this signal to storage capacitor 160. storage capacitor 16
0 is connected between node 162 and reference voltage 164. Node 162 is connected to first output line 168 via a switching transistor 1660 circuit. The gate of transistor 166 is connected to a horizontal scanner stage 170, indicated generally at 172. In the illustrated embodiment,
The sensor elements of the adjacent column are coupled to a node 174 which is connected to a storage capacitor 176 for the beam 11 . Node 174 is ffJ of switching transistor 178
It is connected to the second output line 180 via the f path. Second
The gate of the switching transistor 178 is connected to the second stage 182 of the horizontal scanner 172. In operation, row line 78 selects a row of elements 60. In operation, row line 78 selects a row of elements 60. The electric current r=difference signal from each selected element is
Due to the action of a plurality of transfer gates such as the transfer gate 86, 160.176 snowflakes are transferred to the turning section. The voltage stored in the storage capacitor 160°176 etc.) is then transferred to the switching transistor 166.178'5.
(1) The signal can be transferred serially to the output lines 168 and 180. These gates are horizontally spaced 17
2, preferably 16 adjacent stages 170, 182, etc., respectively. In one embodiment, an activation signal E (not shown) is propagated to successive stages 170, 182 to sequentially activate switching transistors 166, 178. In another embodiment, C nxian'r-3 (not shown in the drawing) can be randomly applied to any selected stage 170, 182, etc., and thus any storage capacitor 160, 176'
The order in which S is read can be selected. In the embodiment shown in FIG. 3a, electrical zoom and pan operations are relatively easily performed. Addresses of selective rows within the zoomed section can be selected by a row decoder, and addresses of columns to be read in the zoomed section can be selected from horizontal columns 170, 182, etc. It can be selected by addressing the current location. Panning can be accomplished by simply changing the addresses of the rows and columns being addressed. The COD registers in Figures 3 and 5 allow standard 1
Because one row of elements can be addressed and stored within one horizontal blanking period of a television set of 0 microseconds, the architecture of the present invention combines electronic zoom and pan operations with electronic aperture. ” or automatic exposure control. First, the features of the electronic automatic exposure control of this invention will be explained. In normal operation, each of the sensor elements 60 (FIG. 2)
2 are sequentially addressed and read. The remaining rows 62 are then addressed and read before the first row is selected again. Therefore, the charge integration time for any one row of elements is equal to the total number of rows in the array times the time to address and read each row. When the distance between charge accumulation in each gate region 70 becomes λo, it becomes practically the same! IJ3 nine outputs i+'l mt and 1 electron aperture" can be obtained. - early in the morning at gate 72
When reset pulse 151 (FIG. 6) is applied to (FIG. 3), less metal is deposited to accumulate charge in response to the input rA. One way to do so is to take address l as the number of the line away from address k, and use the same horizontal return line: I"1 person 11
and selecting the second addressed row line at 152 (address 1) within the interval. A reset pulse 153 is applied to all gate regions 70 in row 1, but in this row the resulting voltage X signal is not transferred to register 24 or 26. For example, if there are 525 tree lines and the normal address and readout period for one row is t, then the normal main storage time is 525t, and the mechanical aperture with a width of 1; I will respond. If another address 1 is chosen that is a number of row lines away from address k, then the new integration time is (525-(kl))t. The integration time is correspondingly shorter and thus corresponds to a partial closing of the mechanical diaphragm. The architecture of this invention is that the automatic exposure t111 l
suitable for This is +fl for each photo 1 night.
This is because the configuration can be reset at any time, and all operations on the readout signal are performed within the horizontal blanking period rather than during the readout period. Returning to FIG. 6, the column line is the dummy row address 1.
54. This address is also used to provide the appropriate bias for the Sen+J elements during the readout period. The invention can also be used in systems that allow electronic zoom and pan operations. The array element 60 (FIG. 3) of the present invention is relatively small compared to conventional pixels, and therefore
It can have a density at least twice that of conventional sensor elements. When the imaging device 10 is used in a device capable of operating an electronic zoom operation, every other line 7
8 (FIG. 2) can normally be addressed for reading, or several lines can be skipped. For any particular row 78, every other pixel or element 60, or alternatively every n pixels, is sampled at outputs 44 and 46. Image degradation does not occur because the density of the imager array 12 is at least twice that of normal. In normal operation of this scheme, decoder 14 (FIGS. 1 and 4) decodes each row 7 for addressing and reading.
If you want to use every other row 78 or sequential scanning instead of 8, select number 3 [11 in one corner. Only every other pixel in the selected row is output 44.4
It is sampled at 6. When a zoom operation is desired, the address selection and readout performed by the row decoder 14 changes φs1,2. For example, sensor array 1 instead of the entire array
Assume that we only want to read out the upper left quarter of 2. To avoid loss of resolution, each row I! in the selected partial area, rather than every other row line! Address j178. Similarly, in order to pick up every pixel in the addressed row line, the clock φ
, 1 and 2 are decelerated to half the frequency when not in zoom operation. Row line 78 where the top and bottom of the zoom area are within the desired enlargement area
selected by selecting only . The left side of the zoom area is selected and defined by a preshift of one CCD register at 156 in FIG. This pre-shift starts the operation of reading the COD register during the horizontal blanking period, and the actual horizontal read phase is during tJ(
1, the information for the predetermined number of doors in the selected row is emitted to the output node of the COD register. 31. The right side of the enlarged area stops the read clock φ.
2 Therefore, you can choose. In this way, the number of columns read can be limited. Unused charge stored in registers 24-26 is automatically transferred to drain region 34 (FIG. 1) during the next horizontal blanking period. Since the vertical decoder 14 has irregular access to the row lines 78, the portion to be zoomed can be panned vertically by changing the selected row line 78. The portion subjected to the zoom operation can be panned in the horizontal direction by changing the period of the pre-shift of the zoom function and the interval between the registers 24 and 26. In summary, an image sensor array has been provided that senses and stores signals that vary as modulated threshold voltages of addressed centers. A method and apparatus has been described that eliminates inherent threshold voltage or other manufacturing variations as a source of pattern noise. Furthermore, the array of this invention
It is considerably more flexible than conventional X-Y addressed image arrays, providing features such as automatic 171 exposure control, electronic zooming, and electronic panning. Because the voltage difference signals are read out from the array into registers in parallel, sources of smearing are minimized. Although preferred embodiments and advantages of this invention have been described, it goes without saying that this invention is not limited thereto, but rather by the scope of the claims. Technical advantages of the invention: The element changes the direct voltage rather than the current, +1! One advantage of the present invention is achieved by a sensor array that does. By sensing and storing signals related only to the voltage accumulated on each sensor element's potential, sources of pattern noise due to inherent II la lightning voltage fluctuations and Ixl structural variations of the pond are eliminated. Minimized. Another advantage of the invention is achieved by using a rework decoder or shift register. This allows address row lines to be accessed from J$21111, allowing the array to perform automatic exposure control, electronic zooming, and electronic panning. The architecture of the present invention is different in that the time required to address and read the elements of a row of elements is independent of the number of elements in the row because the readouts are done in parallel. 1 point. Therefore, the architecture of the present invention is better suited for high density hemp television ()-IDTV) applications. Further, the present invention suppresses violet ring to 111 microeyes by using 1) serial readout of voltage difference signals to registers. In connection with the above description, the following sections are further disclosed. (1) A plurality of transistor image sensors arranged in at least 1 hour and divided into a plurality of columns, each transistor sensor having a width of 04"!
13, having a gate region that accumulates charge in response to light;
The voltage +51a value of each gate region can be actuated to vary according to the accumulated charge ω, and each sensor has a source region in the history, and a pair of IIFJ in each column and the above-mentioned coupled to the source area and further acts to address said at least one row; 1! ? a selector,
a plurality of circuits each coupled to a respective column line for sampling and storing a voltage difference Δ1] proportional to a change in source voltage of a selected sensor V in said sensor 911 due to a changed dark value voltage of said sensor; Lt sampling circuits are coupled to the da
8 storage means for receiving and storing the voltage difference signals in series, and an output for serially outputting each voltage difference signal from the storage means. (2) In the transistor image sensor array described in paragraph (1), a reference voltage selectively coupled to each sampling circuit and used to collect the voltage difference signal; , a first register of said storage means for storing a charge proportional to said voltage difference signal; and a first register of said storage means for storing a charge proportional to said voltage difference signal;
A transistor image sensor array having a second register of said storage means for storing a charge proportional to a reference voltage for the circuit, and a second output for serially outputting the stored reference voltage. (3) In the transistor image sensor array described in item (1), each sensor has a drain connected to a voltage source. (4) In the transistor image sensor ◆ array listed in paragraph (1) above, the selector may be operative to apply a predetermined pulse only to the at least one row, and the pulse is can act to remove accumulated charge from the gate region of each of the rows, such that the normal source voltage of each transistor in (j)
The source voltage of each sensor in the row is supplied from a bias source coupled to each source region, and the source voltage of each sensor in the row is applied to the respective gate gate 1i1! The transistor image sensor array returns to the normal source voltage in response to the removal of the accumulated voltage from the transistor image sensor array. (5) In the transistor image sensor array described in item (11Q), a decoder in which the selector is operable to address the at least one row in response to a received row line address. (6) In the transistor image sensor array described in paragraph (5), the array has a plurality of rows Ill#5, and the decoder has a plurality of rows. A decoder driver is provided which generates a binary address having @ address bits, and each address bit is outputted from the decoder driver to a respective bit line and output to the decoder driver. A first matrix is formed therein from bit lines and row lines connected to each row, the matrix being operable to connect a pulse source to a selected row line; Transistors are formed at selected intersections of the bit lines and row lines, the gates of each transistor are υ1 aligned with the bit lines, and the current path of each transistor is formed in the respective dots, and each dot line A transistor image sensor array whose - end T is connected to the pulse source. (7) A transistor image sensor array as described in No. (6) Ir!
In an image sensor array, the decoder includes a second matrix formed in the decoder from the row lines and the bit lines, connecting a low array bias source to unselected strike lines. and a second transistor is formed at the selected intersection of the bit line and the row line, the gate of each second transistor is coupled to the bit line, and the gate of each second transistor is coupled to the bit line. A current path connects the dot to a low array bias source.
Image sensor array. (8) In the transistor image sensor array described in item (1), the transistor image sensor array includes a vertical shift register. (9) No. (1) lrtc: 1 mounted transistor
In the image sensor array, the storage means includes:
. each having a plurality of storage capacitors coupled to the column lines for storing respective voltage difference signals, and at least one output sense line for each column; a sense line switch operable to couple a memory r1/pacitor for said column to said at least one sense line, and having a plurality of stages, each stage responsive to receiving an activation signal. , a transistor image sensor 7-ray with a horizontal scanner that can act as a respective sense line switch 111. (10) In the device δ that senses a voltage difference signal proportional to the number of photons accumulated in the dark at a selected integration time, a sensor element that accumulates charge in response to incident light is The sensor element T is operable to have a threshold voltage that varies in response to the product charge, the output signal of the element varying as a change in the threshold voltage, and further at a first time and from the element. a sampling circuit coupled to the sampling circuit for sampling the output signal at a second time after the voltage A1 is removed and deriving a change in threshold voltage from the sampled output signal; A 5A device with a buffer that stores a voltage difference signal that changes as the threshold voltage changes. (11) In the device described in item (10)rll'i, the sensor element is a transistor having a gate, a source and a drain connected to each other, a supply voltage is connected to the train 11, and a reset source is connected to the gate. selectively coupled to periodically remove the accumulated charge, the output signal appearing at the source, a bias source coupled to the source,
A normal source voltage is generated at the source, and the output signal is the normal source voltage plus a change of @m voltage (directly equivalent device. (12) In the device described in paragraph (10) a reference voltage source selectively coupled to the sampling circuit for providing a base voltage, the sampling circuit having a first terminal receiving the output signal and a second terminal coupled to a buffer; , the reference voltage is supplied to the buffer at a first time, and the sampling circuit has a terminal of i
Base 11 t1! Apparatus for transmitting to said buffer a signal proportional to the difference between the change in voltage and a threshold voltage. (13) In the apparatus described in paragraph (12), the sampling circuit includes a capacitor, a first side of the capacitor receives the signal, and a second side of the capacitor receives the buffer signal. selectively coupled to the voltage, the voltage is applied to the second side at the first time, the reference voltage is transferred to the register at the first time, and the reference voltage is transferred to the register at the first time;
side was allowed to float after the first time, and the second side entered the first side. Apparatus responsive to a change in the sampled output signal to vary from the reference voltage to a voltage difference signal, the voltage difference signal being stored in the register at the second time. (14) In the device described in item (13), υ acts to transmit the quasi-voltage and the voltage difference signal from the capacitor to the buffer? equipment with a transfer gate. (15) In the device 1 described in paragraph (13), the reference voltage source connects a clamp transistor having a gate and a current path, and the current path of the clamp transistor connects the reference voltage source to the capacitor. The gate of the quack clamp transistor Ivi is connected to a clamp pulse source which actuates the clamp transistor at the first time. device to do. (16) In the device described in item (13), the output No. 18 at the first time is I! generated by the accumulated charge at the normal source voltage. The output signal at the second time is equal to the normal source voltage without adding the voltage difference between the two directions.
Place A. (11) A device in which the buffer described in item (10) (d) is configured by a COD register. (18) In the device N described in item (10), the buffer is a storage capacitor. (19) In a method of sensing a voltage signal proportional to the number of photons accumulated by a sensor element within a preselected integration period, the sensor element accumulates a charge in response to light entering the sensor element; varying the dark value voltage of the sensor element in response to the accumulated charge and delivering an output signal from the sensor element that varies as the dark value voltage changes; Output at 'i' time (sample g, remove the W rectifier charge from the sensor element after the first time, sample the output signal at the second 0,'i time after removing the charge) , from the sampled output signal to the threshold (1 "[
A method comprising one culm for deriving changes in voltage and storing voltage difference signals varying as 1:I l + main voltage changes. (20) In the method described in paragraph (19), further:
The sensor element outputs a first output signal equal to the normal source voltage applied to the element plus the difference in dark value voltage caused by the accumulated charge, t. applying a first output signal to a first electrode of the main shibashita;
At the first time, a base r is applied to the second electrode of the shock absorber.
Jl voltage, transfers a charge proportional to the base*voltage to the register at the first time (11), and at the second time a second time equal to the normal source voltage with no difference in dark value voltage. outputting an output signal 11 from the sensor element, applying the second output signal to the first electrode of the capacitor at the second time, and applying the second output signal 4ii to the first electrode. 4
changing the voltage of the second electrode from the reference voltage to the voltage difference signal at the second time in response to applying .
A method comprising transferring a charge proportional to the voltage difference signal to a resistor. (21) In the method described in paragraph (20), the voltage difference signal is obtained by subtracting the difference in dark value voltage from the reference voltage by A (equal to 1n). (22) The voltage difference signal is arranged in rows and columns. A method for detecting images using an array of transistor image sensors includes selecting a row of image sensors and accumulating a charge in each sensor in the selected row in response to incident light. , changes the dark value voltage of each sensor in the row in response to the change in the accumulated charge, and transmits a first voltage signal that varies as a function of the change in the threshold 1a voltage to each transistor in the (1) - Sensing with the source of the image sensor, storing the reference signal for each sensor in the row, transferring the quasi-signal of the 1□ to the buffer, removing the accumulated charge, and calculating the dark value voltage caused by the accumulated charge. A second voltage signal, which differs from the first voltage signal by a fraction of S11!, is sensed at the source of each transistor, and for each sensor, a respective r
Form a voltage X' signal that differs from the reference signal by the difference in i11a voltage, and transfer the voltage ff:link to the buffer I for each key in the row; for each sensor located in the buffer, reading a voltage difference signal and a respective J1 quasi-signal 2J from the buffer. (23) In the method described at the top of No. (22), further:
The voltage difference for each sensor υ is transferred to the first register of the buffer, the voltage difference for each sensor is transferred to the second register of the buffer, and the voltage difference from the first register is transferred to the second register of the buffer. , serially reading out a voltage difference signal for each sensor from said register, and reading out a reference voltage difference signal for each sensor from said second register in series. A method that combines the process of reading out signals directly. (24) In the method described in item (23), further:
After sensing the first voltage signal from each sensor, the gate of each sensor is pulse-driven to remove the accumulated charge, and the reference signal is transferred to the first register from which the first voltage signal was obtained. and transferring a reference signal for each sensor from the first register to the second register when the sensor is pulsed. (25) In the method described in paragraph (22), a first array bias source is connected to the transistor image sensor in the selected row, and in order to remove the im′i¥f load, The first array bias is used to pulse the gates of the sensors, and the image sensors in each unselected row are connected to a second array to prevent signal interference from unselected rows. A method comprising connecting to an array bias source. (26) In the method described in No. (22) Jr.
The method further includes sensing and storing a voltage difference signal and a reference signal during a horizontal blanking period 1y1, and serially reading out the voltage difference signal during a horizontal readout period following the horizontal blanking period. Method. (27) In the method described in paragraph (22), each row of the image sensor is selectable using an address, adjacent rows have numerically adjacent addresses, and the address C Each row of four sensing sensors is addressed during a respective horizontal blanking period, and further addresses the first row of sensors during the horizontal blanking period;
Reference signal and voltage for each sensor in the row) [fl
sensing and storing the signals, changing said address to a reset address for the second row of image hinges during the same horizontal blanking period, and buffering the signals from each sensor in said second row. Without transferring, the charge accumulated in the center was removed, and the difference between the dark addresses in the first and second rows was subtracted from the number of gold items 1 in the row in the array (
Based on if+, the voltage vI for the sensor of the array
A method comprising the step of determining an integration time. (28) In the method described in paragraph (22), the buffer is read out serially according to a clock, the buffer has a plurality of stages equal to the number of columns, and the rows are irregularly read out by a row decoder. and at least two of the number of rows and columns required for the desired level of TpR imaging.
Double the number of rows and columns of image sensors are provided, typically storing a voltage difference signal for each selected 11 during a respective horizontal blanking period; line f
During each subsequent horizontal readout period, the voltage difference signal of each selected row is read out, the image sensors 1 of every other row are selected in series, and the image sensor 1 of every other row is selected. The first one is such that all the pixels in
A normal image is obtained by clocking the buffer for serial readout at a speed of - Select each successive row of sensors and set the horizontal blanking period in order to avoid reading out pixels connected to columns of sensors that are not in the part subject to the zoom operation in the dark during the next horizontal readout II. Q. Start the register clock operation for serial readout, and after the pixels corresponding to the columns in the part to be enlarged are read out, stop the readout clock and connect to the columns in the part to be enlarged. buffer? slowing down the read clock of the read clock to a speed equal to half the first speed. (29) The method 1c described in item (28) includes the step of performing a panning operation, 1.4. The step of performing the panning operation is to displace the magnified portion by a number of horizontal lines tJ by changing the address code of selected (30) The method includes the step of varying which column of sensors is read by varying the time at which the clock begins to operate, and varying the time at which the readout clock stops. 6
2 and a plurality of sensor elements 6 arranged in rows 64.
Consists of 0. Each element 60 may act to modulate the output voltage signal in response to the charge stored in its gate region 14704 in response to incident light. Intrinsic threshold (J, J,
A circuit 74.84°84.78.72 is provided for determining and storing a signal related to the difference in threshold voltages caused by the threshold voltage. The array 12 is capable of automatic blooming control, electronic aperture, zooming and panning.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の作像装置アレイの簡略平面図で、考
えられる1つのアーキテクチュアの配置を示す。第2図
は第1図に示したセンサ・アレイの小さな一部分安回路
図、第3図は1つの取出したイメージ・センサ素子とそ
の信号を処理する関連する回路の回路図、第3a図はこ
の発明の別の実施例の回路図で、特に記憶キャパシタの
アレイと水平ス1ヤナの夫々の段とで構成された読出し
回路を示す。第4図は第1図に示したアレイに対する垂
i復号器の一部分の回路図、第5図は第1図に示したC
ODシフトレジスタに対する電荷増幅器の回路図、第6
図は第1図、第2図及び第3図に示したアレイの動作を
承り時間線図である。 主な符号の説明 14:打傷1鼎 24.26:CCI’)レジスフ 6o:センサ素子 62:行 64:列 68:ソース領域 70:ゲート領域 74:列線 80:列線バイアス・トランジスタ 84:クランプ・トランジスタ
FIG. 1 is a simplified plan view of the imager array of the present invention, illustrating one possible architectural arrangement. Figure 2 is a small partial schematic diagram of the sensor array shown in Figure 1, Figure 3 is a circuit diagram of one extracted image sensor element and the associated circuitry that processes its signal, and Figure 3a is a schematic diagram of the sensor array shown in Figure 1. Figure 2 is a circuit diagram of another embodiment of the invention, particularly showing a readout circuit comprised of an array of storage capacitors and respective stages of a horizontal scanner; FIG. 4 is a circuit diagram of a portion of the perpendicular i decoder for the array shown in FIG. 1, and FIG.
Circuit diagram of charge amplifier for OD shift register, No. 6
The figure is a time diagram of the operation of the array shown in FIGS. 1, 2, and 3. Explanation of main symbols 14: Contusion 1 24. 26: CCI') Resistance 6o: Sensor element 62: Row 64: Column 68: Source region 70: Gate region 74: Column line 80: Column line bias transistor 84: clamp transistor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも1行及び複数個の列に分けて配置され
た複数個のトランジスタ・イメージ・センサを有し、各
々のトランジスタ・センサはそれに入射する光に応答し
て電荷を蓄積するゲート領域を持ち、各々のゲート領域
の電圧閾値が蓄積電荷量に従って変化する様に作用する
ことが出来、各々のセンサは更にソース領域を持ち、各
列に対する列線が該列にある前記ソース領域に結合され
、更に、前記少なくとも1行をアドレスする様に作用し
得る選択器と、夫々の列線に各々結合されていて、前記
センサの変化した閾値電圧による、前記側内の選ばれた
センサのソース電圧の変化に比例する電圧差信号を標本
化して記憶する複数個の標本化回路と、前記列に結合さ
れていて、各々の標本化回路から前記電圧差信号を同時
に受取つて記憶する記憶手段と、該記憶手段から各々の
電圧差信号を直列に出力する出力とを有するトランジス
タ・イメージ・センサ・アレイ。
(1) It has a plurality of transistor image sensors arranged in at least one row and a plurality of columns, and each transistor sensor has a gate region that accumulates charge in response to light incident thereon. each sensor further has a source region, and a column line for each column is coupled to the source region in that column. , further coupled to a selector operable to address the at least one row, each coupled to a respective column line, the source voltage of a selected sensor within said side due to a changed threshold voltage of said sensor. a plurality of sampling circuits for sampling and storing voltage difference signals proportional to changes in the voltage difference signals; storage means coupled to the column for simultaneously receiving and storing the voltage difference signals from each sampling circuit; and an output for serially outputting each voltage difference signal from the storage means.
(2)選ばれた積分時間の間に蓄積した光子の数に比例
する電圧差信号を感知する装置に於いて、入射光に応答
して電荷を蓄積するセンサ素子を有し、該センサ素子は
蓄積電荷に応答して変化した閾値電圧を持つ様に作用す
ることが出来、該素子の出力信号は前記閾値電圧の変化
として変化し、更に、第1の時刻及び前記素子から電荷
が除かれた後の第2の時刻に前記出力信号を標本化し、
標本化した出力信号から闇値電圧の変化を導き出す標本
化回路と、該標本化回路に結合されていて、前記閾値電
圧の変化として変化する電圧差信号を記憶するバッファ
とを有する装置。
(2) An apparatus for sensing a voltage difference signal proportional to the number of photons accumulated during a selected integration time, the sensor element having a sensor element that accumulates a charge in response to incident light; the device is operable to have a threshold voltage that changes in response to accumulated charge, the output signal of the device changing as the threshold voltage changes, and further at a first time and when charge is removed from the device. sampling the output signal at a later second time;
An apparatus having a sampling circuit for deriving a change in dark value voltage from a sampled output signal, and a buffer coupled to the sampling circuit for storing a voltage difference signal that varies as a change in the threshold voltage.
(3)予め選ばれた積分期間内にセンサ素子が蓄積した
光子数に比例する電圧信号を感知する方法に於いて、セ
ンサ素子に入射する光に応答して電荷を蓄積し、蓄積電
荷に応答してセンサ素子の閾値電圧を変え、閾値電圧の
変化として変化する前記センサ素子からの出力信号を送
り出し、第1の時刻に出力信号を標本化し、該第1の時
刻より後にセンサ素子から蓄積電荷を除き、前記電荷を
除いた後の第2の時刻に出力信号を標木化し、標木化し
た出力信号から閾値電圧の変化を導き出し、閾値電圧の
変化として変化する電圧差信号を記憶する工程を含む方
法。
(3) In a method of sensing a voltage signal proportional to the number of photons accumulated by a sensor element within a preselected integration period, the sensor element accumulates charge in response to light incident on the sensor element and responds to the accumulated charge. changing the threshold voltage of the sensor element, delivering an output signal from the sensor element that changes as the threshold voltage changes, sampling the output signal at a first time, and discharging the accumulated charge from the sensor element after the first time. a step of marking the output signal at a second time after removing the charge, deriving a change in threshold voltage from the marked output signal, and storing a voltage difference signal that changes as a change in the threshold voltage. method including.
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