JPH021948A - 信号伝送装置 - Google Patents
信号伝送装置Info
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- JPH021948A JPH021948A JP63144349A JP14434988A JPH021948A JP H021948 A JPH021948 A JP H021948A JP 63144349 A JP63144349 A JP 63144349A JP 14434988 A JP14434988 A JP 14434988A JP H021948 A JPH021948 A JP H021948A
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
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- 101000860173 Myxococcus xanthus C-factor Proteins 0.000 description 2
- 241000257465 Echinoidea Species 0.000 description 1
- 241000026407 Haya Species 0.000 description 1
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- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野〕
この発明は、光電変換などの機能を有する半導体装置か
らの出力信りを伝送づる信号伝送装置に関するものであ
る。
らの出力信りを伝送づる信号伝送装置に関するものであ
る。
(従来の技術)
第5図は、この種の信号伝送装置の従来例を示づ回路図
である。図において、1は外部から入射された光を信号
電夕■に変換するフォトダイオードぐあり、そのカソー
ドは電源2に接続され、アノードは接地されている。ま
た、このフォトダイオード1のカソードには、複数のN
ヂャネルMOSトランジスタQ1.Q2. ・Q(n−
1>、Qnを縦続接続して構成した電信転送回路3が接
続され、その最終段のMOSトランジスタQnは出力増
幅器4を介して出力端子5に接続されている。
である。図において、1は外部から入射された光を信号
電夕■に変換するフォトダイオードぐあり、そのカソー
ドは電源2に接続され、アノードは接地されている。ま
た、このフォトダイオード1のカソードには、複数のN
ヂャネルMOSトランジスタQ1.Q2. ・Q(n−
1>、Qnを縦続接続して構成した電信転送回路3が接
続され、その最終段のMOSトランジスタQnは出力増
幅器4を介して出力端子5に接続されている。
電荷転送回路3の、前後に隣り合うMOSトランジスタ
相互の間では、一方のMOS t−ランジスタのソース
と他方のMOSトランジスタのドレインとが共通となる
ように、各MOSトランジスタQ1 、G2.−、Q
(n−1)、Qn/)<連続的ニ形成されている。G1
.G2. ・G(n−1)、G「)は゛電荷転送回路3
の各MO8t−ランジスタQ1〜Q nのゲートに個別
に接続されたパル、ス入力用の入力端子である。
相互の間では、一方のMOS t−ランジスタのソース
と他方のMOSトランジスタのドレインとが共通となる
ように、各MOSトランジスタQ1 、G2.−、Q
(n−1)、Qn/)<連続的ニ形成されている。G1
.G2. ・G(n−1)、G「)は゛電荷転送回路3
の各MO8t−ランジスタQ1〜Q nのゲートに個別
に接続されたパル、ス入力用の入力端子である。
従来の信号伝送装置は上記のように構成され、外部から
光が入射してフォトダイオード1に発生した信号電荷は
、入力端子G1に所定のパルスが印加されて電荷転送回
路3の第1段目のMOSトランジスタQ1がオンするこ
とによって、このMOSトランジスタQ1のソース部(
第2段目のMOSトランジスタG2のドレイン部でもあ
る)に移される。以ト、入力端子G2〜Qnの配列順序
にしたがって、これらの入力端子G2〜Qnから対応す
る個々のMO8I−ランジスタQ2〜Q nのゲートに
順次所定のパルスが印加され、その印加順序に1ノたが
ってMOSトランジスタG2−Qnが順次オンする。こ
の動作によって信号電荷は電荷転送回路3を経て転送さ
れ、最終段のMOSトランジスタQnのソース部まで読
み出された信号゛電荷は出力増幅器4で増幅されて出力
端子5から出力される。
光が入射してフォトダイオード1に発生した信号電荷は
、入力端子G1に所定のパルスが印加されて電荷転送回
路3の第1段目のMOSトランジスタQ1がオンするこ
とによって、このMOSトランジスタQ1のソース部(
第2段目のMOSトランジスタG2のドレイン部でもあ
る)に移される。以ト、入力端子G2〜Qnの配列順序
にしたがって、これらの入力端子G2〜Qnから対応す
る個々のMO8I−ランジスタQ2〜Q nのゲートに
順次所定のパルスが印加され、その印加順序に1ノたが
ってMOSトランジスタG2−Qnが順次オンする。こ
の動作によって信号電荷は電荷転送回路3を経て転送さ
れ、最終段のMOSトランジスタQnのソース部まで読
み出された信号゛電荷は出力増幅器4で増幅されて出力
端子5から出力される。
上記したように電jjj転送回路3の各MOSトランジ
スタQ1〜Qnが連続的に配列して形成されていること
に31つて、これらのMOSトランジスタQ1〜Qnの
代りに配線を介して接続した場合に見られるような、信
号電荷に及ぶ配線抵抗の影響がここでは大幅に軽減され
ることになる。
スタQ1〜Qnが連続的に配列して形成されていること
に31つて、これらのMOSトランジスタQ1〜Qnの
代りに配線を介して接続した場合に見られるような、信
号電荷に及ぶ配線抵抗の影響がここでは大幅に軽減され
ることになる。
従来の信号伝送装置は以−トのように構成されているの
で、電荷転送回路3内を信号電荷が転送される際、完全
に転送されないで電荷の一部が電荷転送回路3の途中に
残されることになる。、このため、正確な信号電荷を出
力できず、十分なS/Nを得ることができ・ないという
問題点があった1゜この5F、明は、このような問題点
を解消するために/jされたちので、S/Nの高い信号
伝送を行うことのできる信号伝送装置を得ることを目的
とする。
で、電荷転送回路3内を信号電荷が転送される際、完全
に転送されないで電荷の一部が電荷転送回路3の途中に
残されることになる。、このため、正確な信号電荷を出
力できず、十分なS/Nを得ることができ・ないという
問題点があった1゜この5F、明は、このような問題点
を解消するために/jされたちので、S/Nの高い信号
伝送を行うことのできる信号伝送装置を得ることを目的
とする。
この発明に係る信号伝送装置は、MOSトランジスタを
複数段接続するとと6に、隣り合うMOSトランジスタ
のソースとドレインが共通となる各段の信号電荷蓄積部
のボテンシPル深さを後段に向かうにつれて順次低く設
定して構成され、外部から受りる物理間を信号電荷に変
換するトランスデ1−サに接続されてトランスiユーナ
から出力される信号電荷を順次転送する電荷転送手段と
、この電荷転送手段の各段の信号電荷蓄積部の゛重荷蓄
積容量を所定の順序で段階的に小さくづるためのパルス
を前記MOSトランジスタのゲートに与える動作を周期
的に繰り返す駆動手段と、この駆動手段の1周期の動作
の間に、前記電荷転送手段のh1終段のMOSトランジ
スタに信号゛電荷が転送されてくる同数を係数する計数
f段とを備えたものである。
複数段接続するとと6に、隣り合うMOSトランジスタ
のソースとドレインが共通となる各段の信号電荷蓄積部
のボテンシPル深さを後段に向かうにつれて順次低く設
定して構成され、外部から受りる物理間を信号電荷に変
換するトランスデ1−サに接続されてトランスiユーナ
から出力される信号電荷を順次転送する電荷転送手段と
、この電荷転送手段の各段の信号電荷蓄積部の゛重荷蓄
積容量を所定の順序で段階的に小さくづるためのパルス
を前記MOSトランジスタのゲートに与える動作を周期
的に繰り返す駆動手段と、この駆動手段の1周期の動作
の間に、前記電荷転送手段のh1終段のMOSトランジ
スタに信号゛電荷が転送されてくる同数を係数する計数
f段とを備えたものである。
この発明においては、トランスデューナから出力される
信号電荷が大きいほど、駆動手段の1周期の動作の間に
、電荷転送手段の最終段のMOSトランジスタに信号電
荷が転送されてくる同数が多くなるので、信号電荷番よ
この同数をli1数する計数手段の計数値としてアナ1
]グ信号からデジタル信号に変換されC出力されること
になる。
信号電荷が大きいほど、駆動手段の1周期の動作の間に
、電荷転送手段の最終段のMOSトランジスタに信号電
荷が転送されてくる同数が多くなるので、信号電荷番よ
この同数をli1数する計数手段の計数値としてアナ1
]グ信号からデジタル信号に変換されC出力されること
になる。
第1図は、この発明による信号伝送装置の一実施例を示
す回路図である。図にJ3いて、6は外部から受りる光
、音などの物理tnを信号電荷に変換する!−ランスデ
ューナの一例として用いられているフォトダイオードで
あり、外部から入射される光に応じて信号電荷を発生す
る1、このフォトダイオード6のカソードは電源7に接
続され、アノードは接地されている。またフォトダイオ
ード6のカソードには、電荷転送回路8が接続されてい
る。
す回路図である。図にJ3いて、6は外部から受りる光
、音などの物理tnを信号電荷に変換する!−ランスデ
ューナの一例として用いられているフォトダイオードで
あり、外部から入射される光に応じて信号電荷を発生す
る1、このフォトダイオード6のカソードは電源7に接
続され、アノードは接地されている。またフォトダイオ
ード6のカソードには、電荷転送回路8が接続されてい
る。
この電荷転送回路8はフォトダイオード6で発生した化
8電荷を転送するための回路であって、複数(ここでは
3個)のNチ1シネルMOSトランジスタ9a、9b、
9cを縦続接続して構成され、その最終段のMOSトラ
ンジスタ9Cのソースは別のNチレニンルMOSトラン
ジスタ10のゲートに接続されている。このMo8 t
−ランジスタ10のドレインは電源11に接続され、そ
のソースはカウンタ12の入力側に接続され、カウンタ
12の出力側は出力端子13に接続されてい、る。14
は電荷転送回路8を駆動するパルスを出力する駆動回路
であり、各端子15a、15b、15cを介して電荷転
送回路8の各MOSトランジスタ98〜9Cのゲートに
個別に接続されている。16はカウンタ12の内容をク
リアするリセット13号を人力するためのりけット喘子
Cある。
8電荷を転送するための回路であって、複数(ここでは
3個)のNチ1シネルMOSトランジスタ9a、9b、
9cを縦続接続して構成され、その最終段のMOSトラ
ンジスタ9Cのソースは別のNチレニンルMOSトラン
ジスタ10のゲートに接続されている。このMo8 t
−ランジスタ10のドレインは電源11に接続され、そ
のソースはカウンタ12の入力側に接続され、カウンタ
12の出力側は出力端子13に接続されてい、る。14
は電荷転送回路8を駆動するパルスを出力する駆動回路
であり、各端子15a、15b、15cを介して電荷転
送回路8の各MOSトランジスタ98〜9Cのゲートに
個別に接続されている。16はカウンタ12の内容をク
リアするリセット13号を人力するためのりけット喘子
Cある。
上記した゛重荷転送回路8では、重視に隣り合うMoS
トランジスタ相互間にJ3いC1一方のMOSトランジ
スタのソースと他方のMo8 l−ランジスタのドレイ
ンとが共通どなるように、各MOSトランジスタ98〜
9Gが連続的に形成されている。
トランジスタ相互間にJ3いC1一方のMOSトランジ
スタのソースと他方のMo8 l−ランジスタのドレイ
ンとが共通どなるように、各MOSトランジスタ98〜
9Gが連続的に形成されている。
第2図は、゛重荷転送回路8の各段のMOSトランジス
タ9a〜9Cのソース部つまり信号電荷蓄積部となるポ
テンシャル井戸17a、17b、17Cを示ず模式図で
あり、そのポテンシャルは前段のMOSトランジスタ9
aから後段のMOSトランジスタ9Cに至るにしたがっ
て順次低くなるように設定されている。第2図において
、18は一ノAトダイオード6のポテンシャル深さをホ
す。
タ9a〜9Cのソース部つまり信号電荷蓄積部となるポ
テンシャル井戸17a、17b、17Cを示ず模式図で
あり、そのポテンシャルは前段のMOSトランジスタ9
aから後段のMOSトランジスタ9Cに至るにしたがっ
て順次低くなるように設定されている。第2図において
、18は一ノAトダイオード6のポテンシャル深さをホ
す。
第3図は、駆動回路14の各端子15a〜15Cから電
荷転送回路8の各MOSトランジスタ9a・〜9Cのゲ
ートに印加されるパルス波形を示ず。
荷転送回路8の各MOSトランジスタ9a・〜9Cのゲ
ートに印加されるパルス波形を示ず。
また第4図(a)へ・(1)は、この信号伝送装置の動
作中における電荷転送回路8の各MO3トランジスタ9
8〜9Cのポテンシャル井戸17a〜17Gの状1ぶを
示す模式図である。以下、これらの図を@照しつつ、こ
の信号伝送装置の動作を説明する。
作中における電荷転送回路8の各MO3トランジスタ9
8〜9Cのポテンシャル井戸17a〜17Gの状1ぶを
示す模式図である。以下、これらの図を@照しつつ、こ
の信号伝送装置の動作を説明する。
駆動回路14から電荷転送回路8のいずれのMOSトラ
ンジスタ98〜9Cのゲートにもパルスが印加されない
第3図のaの時刻では、各MOSトランジスタ9a−9
Cのポテンシャ1月戸178〜17cは第4図(a)の
状態にあり、光を受けてフォトダイオード6で発生した
信号電荷はフォトダイオード6に蓄積されたままの状態
に置かれ、いずれのポテンシャル井戸17a〜17にも
信号電荷は存在しない。
ンジスタ98〜9Cのゲートにもパルスが印加されない
第3図のaの時刻では、各MOSトランジスタ9a−9
Cのポテンシャ1月戸178〜17cは第4図(a)の
状態にあり、光を受けてフォトダイオード6で発生した
信号電荷はフォトダイオード6に蓄積されたままの状態
に置かれ、いずれのポテンシャル井戸17a〜17にも
信号電荷は存在しない。
次に、第3図のbの時刻において、駆動回路14の端子
15aから電荷転送回路8の第1段目のMo3 l−ラ
ンジスタ9aのゲートに正電位のパルスが印加されると
、このMOSトランジスタ9aがオンとなり、第4図(
b)に斜線部分で示すように、フォトダイオ−ドロに蓄
積されていた信y)電荷のすべてが第1段目のポテンシ
ャル井戸17aに転送される。
15aから電荷転送回路8の第1段目のMo3 l−ラ
ンジスタ9aのゲートに正電位のパルスが印加されると
、このMOSトランジスタ9aがオンとなり、第4図(
b)に斜線部分で示すように、フォトダイオ−ドロに蓄
積されていた信y)電荷のすべてが第1段目のポテンシ
ャル井戸17aに転送される。
次に、第3図の時刻すと時刻Cの間に、駆動回路14の
端子15bから第2段[1のMOSトランジスタ9bの
ゲートに所定レベルの正電位のパルスが印加されると、
第4図(C)に破線で示づよ・うに第1段目のポテンシ
ャル井戸17aと第2段目のポテンシャル井戸17bの
間のバリアが低下しC1第1段目のポテンシャル井戸1
7aの電荷蓄積容量が低下する。第4図(C)のときの
ポテンシャル井戸17aの電荷蓄積容量を1と仮定する
と、第4図(b)のときのポテンシャル井戸17aの電
荷蓄積容量は1/2に低Fケる。、このため、ポテンシ
ャル井戸i7aに蓄積されていた信号電荷の1/2が第
2段目のポテンシャル井戸17bに矢印で示すように転
送され、第3図の時刻Cでは信号電荷は第4図(C)に
斜線部分で示すように第1段目のポテンシャル井戸′1
7aと第2段目のボデンシセルJt戸17bにそれぞれ
1/2ずつ蓄積される。
端子15bから第2段[1のMOSトランジスタ9bの
ゲートに所定レベルの正電位のパルスが印加されると、
第4図(C)に破線で示づよ・うに第1段目のポテンシ
ャル井戸17aと第2段目のポテンシャル井戸17bの
間のバリアが低下しC1第1段目のポテンシャル井戸1
7aの電荷蓄積容量が低下する。第4図(C)のときの
ポテンシャル井戸17aの電荷蓄積容量を1と仮定する
と、第4図(b)のときのポテンシャル井戸17aの電
荷蓄積容量は1/2に低Fケる。、このため、ポテンシ
ャル井戸i7aに蓄積されていた信号電荷の1/2が第
2段目のポテンシャル井戸17bに矢印で示すように転
送され、第3図の時刻Cでは信号電荷は第4図(C)に
斜線部分で示すように第1段目のポテンシャル井戸′1
7aと第2段目のボデンシセルJt戸17bにそれぞれ
1/2ずつ蓄積される。
次に、第3図の時刻Cど時刻dの間に、駆動回路14の
端子150から第3段目のMOSト・ランジスタ9Gの
ゲートに所定レベルの正電位パルスが印加されると、第
4図(d)に破線で示すように第2段目のポテンシャル
井戸17bと第3段目」のポテンシャル井戸17Gの間
のバリアが低下して、第2段目のポテンシャル井戸17
bの電荷蓄積容量が1/4に低下する。このため、ボテ
シン1!ル月戸17bに蓄積されていた1/2の信号電
荷の半分つまり1/4が第3段目のボテフシ1!ル井戸
17cに矢印で示すように転送される。したがって、第
1段目、第2段目、第3段目のボテンシャル井戸17a
、17b、17cに蓄積されている信号電荷量をそれぞ
れΔ、B、Cとすると、第3図の時刻dでの信号電荷f
f1(A、B、C)は(1/2.1/4.1/4)とな
る。ポテンシャル井戸17Cつまり第3段目のMOSト
ランジスタ9のソース側に転送された信号電荷によっC
1このとき次段のMOSトランジスタ10がオンして信
号(電流)が出力され、そのオン信号(2進数の「1]
に相当する信号)がカウンタ12に人力され、カウンタ
12はこれを計数する。ポテンシャル井戸17cに電荷
が存在しなければMOS I−ランジスタ10はオフの
ままであり、カウンタ12に信号は入力されない(2進
数の1−01に対応)。
端子150から第3段目のMOSト・ランジスタ9Gの
ゲートに所定レベルの正電位パルスが印加されると、第
4図(d)に破線で示すように第2段目のポテンシャル
井戸17bと第3段目」のポテンシャル井戸17Gの間
のバリアが低下して、第2段目のポテンシャル井戸17
bの電荷蓄積容量が1/4に低下する。このため、ボテ
シン1!ル月戸17bに蓄積されていた1/2の信号電
荷の半分つまり1/4が第3段目のボテフシ1!ル井戸
17cに矢印で示すように転送される。したがって、第
1段目、第2段目、第3段目のボテンシャル井戸17a
、17b、17cに蓄積されている信号電荷量をそれぞ
れΔ、B、Cとすると、第3図の時刻dでの信号電荷f
f1(A、B、C)は(1/2.1/4.1/4)とな
る。ポテンシャル井戸17Cつまり第3段目のMOSト
ランジスタ9のソース側に転送された信号電荷によっC
1このとき次段のMOSトランジスタ10がオンして信
号(電流)が出力され、そのオン信号(2進数の「1]
に相当する信号)がカウンタ12に人力され、カウンタ
12はこれを計数する。ポテンシャル井戸17cに電荷
が存在しなければMOS I−ランジスタ10はオフの
ままであり、カウンタ12に信号は入力されない(2進
数の1−01に対応)。
次に、第3図の時刻dと時刻eの間に、駆動回路14の
端子15Cから第3段目のMOS l−ランジスタ9C
のゲートに、先の時刻Cと時刻dの間に与えられたパル
スよりも高レベルの正電位パルスが印加されると、第4
図(C)に破線で示すように第2段目のボテフシ1!ル
井戸17bと第3段目のポテンシャル井戸17Gの間の
バリアが低下しで、第2段目のポテンシャル井戸17b
の電荷蓄積容IHが1/8に低下づる。このため、ボテ
ンシトルI↑戸17b1.:蓄積されていた1/4の信
号電荷の半分つより1/8が第3段目のポテンシャル井
戸17cに矢印で示すように転送される。したがって、
第3図のeの時刻において、電荷転送回路8内に残され
ている信号電荷1(A、8.C’)は(1/2.1/8
.1/8)となる。このどき、第33段「1のボデンシ
tlルf1戸17cに転送された信号電荷によって、再
びMO8I−ランジスタ10がオン1ノで、カーシンタ
12は21!1目のオンイii ?tを計数する。す4
gわら、計数値は「2」となる、。
端子15Cから第3段目のMOS l−ランジスタ9C
のゲートに、先の時刻Cと時刻dの間に与えられたパル
スよりも高レベルの正電位パルスが印加されると、第4
図(C)に破線で示すように第2段目のボテフシ1!ル
井戸17bと第3段目のポテンシャル井戸17Gの間の
バリアが低下しで、第2段目のポテンシャル井戸17b
の電荷蓄積容IHが1/8に低下づる。このため、ボテ
ンシトルI↑戸17b1.:蓄積されていた1/4の信
号電荷の半分つより1/8が第3段目のポテンシャル井
戸17cに矢印で示すように転送される。したがって、
第3図のeの時刻において、電荷転送回路8内に残され
ている信号電荷1(A、8.C’)は(1/2.1/8
.1/8)となる。このどき、第33段「1のボデンシ
tlルf1戸17cに転送された信号電荷によって、再
びMO8I−ランジスタ10がオン1ノで、カーシンタ
12は21!1目のオンイii ?tを計数する。す4
gわら、計数値は「2」となる、。
次に、第3図の時刻Cと時刻rの間に、駆動回路14の
端子15cから第3段目のMOSトランジスタ9Gのゲ
ートに、先の時刻dと時刻eの間に与えられたパルスよ
りも高レベルの正電位パルスが印加されると、第4図(
[)に破線で示Jように第2段目のポテンシャル井戸1
7bと第3段目のボデフシ11ル井戸17cの間のバリ
アが第2段目のポテンシャル井戸17bの深さまで低下
して、第2段目のポテンシャル井>−r 17 bの電
荷蓄積容量はOに低下する。このため、ポテンシャル井
戸17bに蓄積されていた178の信@電気のづべてが
第3段目のポテンシャル井戸17cに矢印で示すように
転送される。したがって、第3図のfの時刻にJ3いて
、電荷転送回路B内に残されている信号電荷間(A、+
3.0)は(1/2.0.1/E3)どなる。このとき
、第3段目のボテンシャル井戸17cに転送された信号
電荷によってMOSトランジスタ10がオンして、カウ
ンタ13の計数値は「31とになる。
端子15cから第3段目のMOSトランジスタ9Gのゲ
ートに、先の時刻dと時刻eの間に与えられたパルスよ
りも高レベルの正電位パルスが印加されると、第4図(
[)に破線で示Jように第2段目のポテンシャル井戸1
7bと第3段目のボデフシ11ル井戸17cの間のバリ
アが第2段目のポテンシャル井戸17bの深さまで低下
して、第2段目のポテンシャル井>−r 17 bの電
荷蓄積容量はOに低下する。このため、ポテンシャル井
戸17bに蓄積されていた178の信@電気のづべてが
第3段目のポテンシャル井戸17cに矢印で示すように
転送される。したがって、第3図のfの時刻にJ3いて
、電荷転送回路B内に残されている信号電荷間(A、+
3.0)は(1/2.0.1/E3)どなる。このとき
、第3段目のボテンシャル井戸17cに転送された信号
電荷によってMOSトランジスタ10がオンして、カウ
ンタ13の計数値は「31とになる。
次に、第3図の時刻fと時刻(コの間に、駆動回路14
の端子15bから第2段目のMOSトランジスタ9bの
ゲートに、先の時刻すと時刻Cの間に与えられたパルス
よりも高レベルの正電位パルスが印加されると、第4図
(9)に破線で示すように第1段目のポテンシャル井戸
17aと第2段目のボテフシ1Pル井戸17bの間のバ
リアが低下して、第1段目のポテンシャル井戸17aの
電荷蓄積容量が1/4に低下する。このため、ボテンシ
ャル11戸17aに蓄積されていた1/2の信号電荷の
半分つまり1/4が第2段1」のボテンシャル月戸17
bに矢印で示すように転送される。したがって、第3図
のqの時刻において電荷転送回路8内に残されCいる信
号電荷量(A、B、C)は(1/4.1/4.0)とな
る。このときには、第33段のMOSトランジスタ9C
へは信号電荷が転送されないので電荷転送回路8からの
出力はなく、カウンタ13の係数値は[3]のまま変ら
ない。
の端子15bから第2段目のMOSトランジスタ9bの
ゲートに、先の時刻すと時刻Cの間に与えられたパルス
よりも高レベルの正電位パルスが印加されると、第4図
(9)に破線で示すように第1段目のポテンシャル井戸
17aと第2段目のボテフシ1Pル井戸17bの間のバ
リアが低下して、第1段目のポテンシャル井戸17aの
電荷蓄積容量が1/4に低下する。このため、ボテンシ
ャル11戸17aに蓄積されていた1/2の信号電荷の
半分つまり1/4が第2段1」のボテンシャル月戸17
bに矢印で示すように転送される。したがって、第3図
のqの時刻において電荷転送回路8内に残されCいる信
号電荷量(A、B、C)は(1/4.1/4.0)とな
る。このときには、第33段のMOSトランジスタ9C
へは信号電荷が転送されないので電荷転送回路8からの
出力はなく、カウンタ13の係数値は[3]のまま変ら
ない。
次に、第3図の時刻qと時刻りの間に、駆vJrq路1
4の端子15cから第3段目のMOSトランジスタ9C
のゲートに、先の時刻dと時刻eの間にりえられたパル
スと同レベルの正電位パルスが印加されると、第4図(
h)に破線で示すように第2段目のポテンシャル井戸1
7bと第3段目のポテンシャル井戸17cの間のバリア
が低下して、第2段目のポテンシャル井戸17bの電荷
蓄積容量が1/8に低下する。このため、ポテンシャル
井戸17bに蓄積されていた1/4の信号電荷の半分つ
まり1/8が第3段目のポテンシャル井戸17Cに矢印
で示すように転送される。したがって、第3図の時刻り
において電荷転送回路8内に残され′Cいる信号電荷間
(A、B、C)・は(1/4.1/8.1/8)となる
。このとき、第3段目のポテンシャル井戸17Gに転送
された信号電荷によってMOSトランジスタ10がオン
して、カウンタ13の計数値は「4」となる。
4の端子15cから第3段目のMOSトランジスタ9C
のゲートに、先の時刻dと時刻eの間にりえられたパル
スと同レベルの正電位パルスが印加されると、第4図(
h)に破線で示すように第2段目のポテンシャル井戸1
7bと第3段目のポテンシャル井戸17cの間のバリア
が低下して、第2段目のポテンシャル井戸17bの電荷
蓄積容量が1/8に低下する。このため、ポテンシャル
井戸17bに蓄積されていた1/4の信号電荷の半分つ
まり1/8が第3段目のポテンシャル井戸17Cに矢印
で示すように転送される。したがって、第3図の時刻り
において電荷転送回路8内に残され′Cいる信号電荷間
(A、B、C)・は(1/4.1/8.1/8)となる
。このとき、第3段目のポテンシャル井戸17Gに転送
された信号電荷によってMOSトランジスタ10がオン
して、カウンタ13の計数値は「4」となる。
次に、第3図の時刻i)と時刻iの間に駆動回路14の
端子15Gから第3段目のMOS トランジスタ9Cの
ゲートに、先の時刻0と時Sll fの間に与えられた
パルスと同レベルの正転位パルスが印加されるど、第4
図(1)に破線で示すように第2段目のポテンシャル井
戸17bと第3段目のポテンシャル井戸17cの間のバ
リアが第2段目のポテンシャル井戸17bの深さまで低
下して、第2段目のポテンシャル井戸17bの電荷蓄積
容量は0に低下する。このため、ポテンシャル井戸17
b1.:蓄積されていた1/8の信号電荷のすべてが第
3段]」のポテンシャル井戸17cに矢印で示す、」;
うに転送される。したがって、第3図のiの時刻におい
て電荷転送[!」路8内に残されている信号電(I?i
早(A、 B、 C)は(1/4.0.1/8)どなる
。このとき、第3段1]のポテンシャルjL戸17Gに
転送された信号電荷によってMOSトランジスタ10が
オンして、カウンタ13の係数(直(よ「51となる。
端子15Gから第3段目のMOS トランジスタ9Cの
ゲートに、先の時刻0と時Sll fの間に与えられた
パルスと同レベルの正転位パルスが印加されるど、第4
図(1)に破線で示すように第2段目のポテンシャル井
戸17bと第3段目のポテンシャル井戸17cの間のバ
リアが第2段目のポテンシャル井戸17bの深さまで低
下して、第2段目のポテンシャル井戸17bの電荷蓄積
容量は0に低下する。このため、ポテンシャル井戸17
b1.:蓄積されていた1/8の信号電荷のすべてが第
3段]」のポテンシャル井戸17cに矢印で示す、」;
うに転送される。したがって、第3図のiの時刻におい
て電荷転送[!」路8内に残されている信号電(I?i
早(A、 B、 C)は(1/4.0.1/8)どなる
。このとき、第3段1]のポテンシャルjL戸17Gに
転送された信号電荷によってMOSトランジスタ10が
オンして、カウンタ13の係数(直(よ「51となる。
。
次に、第3図の時刻iと時刻jの間に、駆動回路14の
端子15bから第2段目のMOS t−ランジスタ9b
のゲートに、先の時刻fと時刻9の間に与えられたパル
スJ:りも高レベルの正電位パルスが印加されると、第
4図(j)に破線で承りように第1段目のボテシン11
ル月戸17F1と第2段目のボテンシャル11戸17b
の間のバリアが第1段[1のポテンシャル井戸i 7
aの深さまで低下して、第1段目のポテンシャル井戸1
7aの電荷蓄積容けはOに低下する。このため、ポテン
シャル井戸17aに蓄積されていた1/4の信号電荷の
すべてが第2段目のボテフシ1?ル井戸17bに矢印で
示すように転送される。したがって、第3図のjの時刻
において電荷転送回路8内に残されている信号電荷量(
A、B、C)は(0,1/4.O)となる。このときに
は第3段のMOS t−ランジスタ9Gへは信号電荷が
転送されないのぐ電荷転送回路8からの出力はなく、カ
ウンタ13の計数値は「5」のまま変らない。
端子15bから第2段目のMOS t−ランジスタ9b
のゲートに、先の時刻fと時刻9の間に与えられたパル
スJ:りも高レベルの正電位パルスが印加されると、第
4図(j)に破線で承りように第1段目のボテシン11
ル月戸17F1と第2段目のボテンシャル11戸17b
の間のバリアが第1段[1のポテンシャル井戸i 7
aの深さまで低下して、第1段目のポテンシャル井戸1
7aの電荷蓄積容けはOに低下する。このため、ポテン
シャル井戸17aに蓄積されていた1/4の信号電荷の
すべてが第2段目のボテフシ1?ル井戸17bに矢印で
示すように転送される。したがって、第3図のjの時刻
において電荷転送回路8内に残されている信号電荷量(
A、B、C)は(0,1/4.O)となる。このときに
は第3段のMOS t−ランジスタ9Gへは信号電荷が
転送されないのぐ電荷転送回路8からの出力はなく、カ
ウンタ13の計数値は「5」のまま変らない。
次に、第3図の時刻jと時刻にの間に、駆動回路14の
端子15cから第3段目のMOSトランジスタ9Cのゲ
ートに、先の時刻dと時刻eの間に与えられたパルスと
同レベルの正転位パルスが印加されると、第4図(k)
に破線で示すように第2段目のポテンシャル井戸17b
と第3段目のポテンシャル井戸17Gの間のバリアが低
下しで、第2段[1のボテシン11ル月戸17bの電荷
?5積容吊が1/8に低下する。このため、ポテンシャ
ル井戸17t)に蓄積されていた1/4の信号電荷の半
分つまり1/8が第3段目のポテンシャル井戸17cに
矢印で示すように転送される。したがって、第3図のk
の時刻において、電荷転送回路8内に残されている信号
電荷量(A、B、C)は(0,1/8.1/8)となる
。このとぎ、第3段[1のポテンシャル井戸17cに転
送されたイΔ>;52HEによってMOS l−ランジ
スタ10がオンして、カウンタ13の計数値は「61と
なる。
端子15cから第3段目のMOSトランジスタ9Cのゲ
ートに、先の時刻dと時刻eの間に与えられたパルスと
同レベルの正転位パルスが印加されると、第4図(k)
に破線で示すように第2段目のポテンシャル井戸17b
と第3段目のポテンシャル井戸17Gの間のバリアが低
下しで、第2段[1のボテシン11ル月戸17bの電荷
?5積容吊が1/8に低下する。このため、ポテンシャ
ル井戸17t)に蓄積されていた1/4の信号電荷の半
分つまり1/8が第3段目のポテンシャル井戸17cに
矢印で示すように転送される。したがって、第3図のk
の時刻において、電荷転送回路8内に残されている信号
電荷量(A、B、C)は(0,1/8.1/8)となる
。このとぎ、第3段[1のポテンシャル井戸17cに転
送されたイΔ>;52HEによってMOS l−ランジ
スタ10がオンして、カウンタ13の計数値は「61と
なる。
次に、第3図の時刻にと時刻lの間に、駆動回路14の
端子15cから第3段目のMOS l〜ランジスタ9C
のゲートに、先の時刻eと時刻rの間に与えられたパル
スと同レベルの正転位パルスが印加されると、第4図(
1)に破線で示すように第2段[1のポテンシャル井戸
17bと第3段口のポテンシャル井戸17Gの間のバリ
アが第2段目のボテシン1!ル月戸17bの深さまて・
低下して、第2段目のポテンシャル井戸17bの電荷蓄
積容ωはOに低下りる。このため、ポテンシャル井戸1
7bに蓄積されていた1/8の信号電荷の寸べてか第3
段[1のポテンシャル井戸17cに矢印で示すJ:うに
転送される。したがって、第3図の1の時刻にJ3いて
電荷転送回路8内に残されている信号電荷量(Δ、B、
C)は(0,0,1/8)となる。このとき、第3段[
1のポテンシャル井戸17cに転送された信号電荷によ
ってMOSトランジスタ10がオンし、カウンタ13の
計数値は[71となる。
端子15cから第3段目のMOS l〜ランジスタ9C
のゲートに、先の時刻eと時刻rの間に与えられたパル
スと同レベルの正転位パルスが印加されると、第4図(
1)に破線で示すように第2段[1のポテンシャル井戸
17bと第3段口のポテンシャル井戸17Gの間のバリ
アが第2段目のボテシン1!ル月戸17bの深さまて・
低下して、第2段目のポテンシャル井戸17bの電荷蓄
積容ωはOに低下りる。このため、ポテンシャル井戸1
7bに蓄積されていた1/8の信号電荷の寸べてか第3
段[1のポテンシャル井戸17cに矢印で示すJ:うに
転送される。したがって、第3図の1の時刻にJ3いて
電荷転送回路8内に残されている信号電荷量(Δ、B、
C)は(0,0,1/8)となる。このとき、第3段[
1のポテンシャル井戸17cに転送された信号電荷によ
ってMOSトランジスタ10がオンし、カウンタ13の
計数値は[71となる。
このようにして、電荷転送回路8内か、らすべての信号
°電荷が出力されることにより、この信号伝送装置の1
周期の動作が終了する。そして、このときカウンタ12
から出力されで出力端子13より1ry、り出される計
数値(この場合「7J)が信号電荷に対応する出力信号
となる。すなわち、信号電荷は電荷転送回路8を経てア
ナl」グ信号からデジタル信号に変換されて出力される
ことになる。
°電荷が出力されることにより、この信号伝送装置の1
周期の動作が終了する。そして、このときカウンタ12
から出力されで出力端子13より1ry、り出される計
数値(この場合「7J)が信号電荷に対応する出力信号
となる。すなわち、信号電荷は電荷転送回路8を経てア
ナl」グ信号からデジタル信号に変換されて出力される
ことになる。
上記した1周期の動作の終r時点ひ、リヒット端子16
からカウンタ13にリレット信号に入力され、これによ
ってカウンタ13はクリアされる。
からカウンタ13にリレット信号に入力され、これによ
ってカウンタ13はクリアされる。
上記説明においては、フォトダイオ−ドロから1のtP
iの信号電荷が出力される場合の動作について説明した
が、0以ト〜1以下の最の信号電荷が出力される場合に
ついても、駆動回路14から電荷転送回路8の各MOS
トランジスタ9a〜9Cのゲートに印加されるパルスの
種類およσ印加順序は仝< Ir71様にして行われる
。そして、その動作によって、第1段[]のポテンシャ
ル井戸17aでは電荷蓄積容量が1→1/2→1/4→
0の順序で、また第2段目のボデンシI/ル井戸17b
では電荷蓄槓容吊が1/2→1/4→0の順序で段階的
に減少し、178を最小単位として1周期の間に信号型
Mの大きさに応じた同数の出力が電荷転送回路8から得
られる。
iの信号電荷が出力される場合の動作について説明した
が、0以ト〜1以下の最の信号電荷が出力される場合に
ついても、駆動回路14から電荷転送回路8の各MOS
トランジスタ9a〜9Cのゲートに印加されるパルスの
種類およσ印加順序は仝< Ir71様にして行われる
。そして、その動作によって、第1段[]のポテンシャ
ル井戸17aでは電荷蓄積容量が1→1/2→1/4→
0の順序で、また第2段目のボデンシI/ル井戸17b
では電荷蓄槓容吊が1/2→1/4→0の順序で段階的
に減少し、178を最小単位として1周期の間に信号型
Mの大きさに応じた同数の出力が電荷転送回路8から得
られる。
表1は、フォトダイオード6から出力される信号電荷の
大きさと、これに対応する電荷転送回路表 1 一般的に、第4図(d)の動作時点で電荷転送回路8内
に残る信号電荷を先述した内式を用いて(A、F3.C
)で表わすと、ここではフォトダイオ−ドロから出力さ
れる信号電荷の大きさが(A+−13)以上(△(−B
−トC)以Fの範囲内のものは(△+134− C)と
して近似的に求められる。表1には各信号−上前の大き
ざの段階に対応する近似値を付記して示している。
大きさと、これに対応する電荷転送回路表 1 一般的に、第4図(d)の動作時点で電荷転送回路8内
に残る信号電荷を先述した内式を用いて(A、F3.C
)で表わすと、ここではフォトダイオ−ドロから出力さ
れる信号電荷の大きさが(A+−13)以上(△(−B
−トC)以Fの範囲内のものは(△+134− C)と
して近似的に求められる。表1には各信号−上前の大き
ざの段階に対応する近似値を付記して示している。
なお、E記実施例では、3個のMOS t−ランジスタ
9a〜9Gで電荷転送回路8を構成し、駆り1回路14
から各MOSトランジスタ9a〜9cのゲートに印加す
るパルスとして3段階のレベルを設定した例について示
したが、MOSトランジスタの数およびパルスのレベル
の段数を増すことによって、信号電荷の大きさをさらに
細かい段階に分けCfデジタル信号しで取り出すことが
できる。
9a〜9Gで電荷転送回路8を構成し、駆り1回路14
から各MOSトランジスタ9a〜9cのゲートに印加す
るパルスとして3段階のレベルを設定した例について示
したが、MOSトランジスタの数およびパルスのレベル
の段数を増すことによって、信号電荷の大きさをさらに
細かい段階に分けCfデジタル信号しで取り出すことが
できる。
一般的に、MOS t−ランジスタの個数をx、1周期
の間に変化させるパルスの段数をy(Oレベルは除き、
同じレベルは2回に数えないものとする)とすると、2
x手3 (x≧2 、 y≧2)段階に分(プC信号電
荷の大きざを表わすことかできる−(ただし、yについ
ては1増寸ごとにソース部のボデンシャルが前段階のレ
ベルの1/2になるように設定するものとする)。
の間に変化させるパルスの段数をy(Oレベルは除き、
同じレベルは2回に数えないものとする)とすると、2
x手3 (x≧2 、 y≧2)段階に分(プC信号電
荷の大きざを表わすことかできる−(ただし、yについ
ては1増寸ごとにソース部のボデンシャルが前段階のレ
ベルの1/2になるように設定するものとする)。
また、上記実施例ではトランスデユーサとして、光を信
号電荷に変換するフォトダイオード6を用いた場合につ
いて説明したが、光に限らずその伯の物PCケを信号電
荷に変換するものであれば、他の1〜ランスデユーサを
用いても同様の結果を得ることができる。
号電荷に変換するフォトダイオード6を用いた場合につ
いて説明したが、光に限らずその伯の物PCケを信号電
荷に変換するものであれば、他の1〜ランスデユーサを
用いても同様の結果を得ることができる。
以−[のように、この発明によれば、トランス1コーサ
から出力される信号電荷を、その人ざさに応じて電荷転
送手段から数段階に分けて取り出し、その同数を計数手
段で計数することによってデジタル信号として得るよう
に構成しCいるので、信号伝送のS/Nが大幅に向上す
るという効果が得られる。
から出力される信号電荷を、その人ざさに応じて電荷転
送手段から数段階に分けて取り出し、その同数を計数手
段で計数することによってデジタル信号として得るよう
に構成しCいるので、信号伝送のS/Nが大幅に向上す
るという効果が得られる。
第1図はこの発明による信号伝送装置の一実施例を示す
回路図、第2図はその′電荷転送回路にJ3【プる各M
OSトランジスタのポテンシャルn戸を示す模式図、第
3図はその駆動回路の出力パルスの動作タイミングを示
づタイミングチャート、第4図(a)〜(1)はその信
号伝送装置の1周期の動作中における各MOSトランジ
スタのポテンシャル井戸の状態を示す模式図、第5図は
従来の信号伝送装置を示す回路図である。 図において、6はフォトダイオード、8は電荷転送回路
、9 a 〜9 Cd3よび10はM OS l−ラン
ジスタ、12はカウンタ、14は駆動回路、178〜1
7cはボデンシャルJ1戸である。 /iお、各図中向−符Y5は毎j−また【ま相当部分を
小ず。 代即人 大 岩 増 雄 第1図 第3図 第 2 図 第5図 第 悶 (1<) (ρ) (j) 1/a 1’/l) l ’/C 1a +7b 7c
回路図、第2図はその′電荷転送回路にJ3【プる各M
OSトランジスタのポテンシャルn戸を示す模式図、第
3図はその駆動回路の出力パルスの動作タイミングを示
づタイミングチャート、第4図(a)〜(1)はその信
号伝送装置の1周期の動作中における各MOSトランジ
スタのポテンシャル井戸の状態を示す模式図、第5図は
従来の信号伝送装置を示す回路図である。 図において、6はフォトダイオード、8は電荷転送回路
、9 a 〜9 Cd3よび10はM OS l−ラン
ジスタ、12はカウンタ、14は駆動回路、178〜1
7cはボデンシャルJ1戸である。 /iお、各図中向−符Y5は毎j−また【ま相当部分を
小ず。 代即人 大 岩 増 雄 第1図 第3図 第 2 図 第5図 第 悶 (1<) (ρ) (j) 1/a 1’/l) l ’/C 1a +7b 7c
Claims (1)
- (1)MOSトランジスタを複数段接続するとともに、
隣り合うMOSトランジスタのソースとドレインが共通
となる各段の信号電荷蓄積部のポテンシャル深さを後段
に向かうにつれて順次低く設定して構成され、外部から
受ける物理間を信号電荷に変換するトランスデューサに
接続されてトランスデューサから出力される信号電荷を
順次転送する電荷転送手段と、 この電荷転送手段の各段の信号電荷蓄積部の電荷蓄積容
量を所定の順序で段階的に小さくするためのパルスを前
記MOSトランジスタのゲートに与える動作を周期的に
繰り返す駆動手段と、この駆動手段の1周期の動作の間
に、前記電荷転送手段の最終段のMOSトランジスタに
信号電荷が転送されてくる同数を係数する計数手段とを
備える信号伝送装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63144349A JPH021948A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 信号伝送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63144349A JPH021948A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 信号伝送装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH021948A true JPH021948A (ja) | 1990-01-08 |
Family
ID=15360037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63144349A Pending JPH021948A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 信号伝送装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH021948A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009535979A (ja) * | 2006-05-02 | 2009-10-01 | イーストマン コダック カンパニー | フォトダイオードを用いたcmosイメージセンサピクセル |
JP2010161751A (ja) * | 2009-01-12 | 2010-07-22 | Victor Co Of Japan Ltd | 固体撮像素子及びその信号処理方法 |
-
1988
- 1988-06-10 JP JP63144349A patent/JPH021948A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009535979A (ja) * | 2006-05-02 | 2009-10-01 | イーストマン コダック カンパニー | フォトダイオードを用いたcmosイメージセンサピクセル |
JP2010161751A (ja) * | 2009-01-12 | 2010-07-22 | Victor Co Of Japan Ltd | 固体撮像素子及びその信号処理方法 |
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