JPH02268063A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JPH02268063A
JPH02268063A JP1087896A JP8789689A JPH02268063A JP H02268063 A JPH02268063 A JP H02268063A JP 1087896 A JP1087896 A JP 1087896A JP 8789689 A JP8789689 A JP 8789689A JP H02268063 A JPH02268063 A JP H02268063A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光電変換装置に係り、特に光電変換部からの複
数の出力信号を一時蓄積し、蓄積された複数の出力信号
を所望のタイミングで順次読み出す光電変換装置に関す
る。
[従来の技術及び発明が解決しようとする課題]従来、
ラインセンサ、エリアセンサ等の光電変換装置にt゛い
て、複数の光電変換セルが配列された光電変換素子のn
ヶの水平画素からの画素信号はnヶのスイッチ用MOS
 )ランジスタを通して出力信号として転送されていた
。この場合、出力信号線の寄生容量はほぼ一つのスイッ
チ用MOSトランジスタのドレイン容量のn倍となる。
従って画素数が増すと、読み出しにおける信号成分の容
量分割により、信号レベルの低下をきたしていた。
また1画素数の増加により、画素ピッチが狭くなり、そ
の画素ピッチに複数のスイッチ用MOS )ランジスタ
と出力信号蓄積用の一時蓄積容量を設けることが困難に
なってきた。
[課題を解決するための手段] 本発明の光電変換装置は、光電変換部からの複数の出力
信号を一時蓄積し、蓄積された複数の出力信号を所望の
タイミングで順次読み出す光電変換装置において、 前記複数の出力信号が順次出力される共通信号線と、そ
れぞれ電荷蓄積手段とスイッチ手段とが直列に接続され
てなる複数の電荷蓄積要素とを有し、前記複数の電荷蓄
積要素が前記共通信号線に接続されていることを特徴と
する。
[作用] 本発明は、出力信号の蓄積保存を行う場合は、所定のス
イッチ手段を切り換えて、このスイッチ手段と接続され
る電荷蓄積手段の一方を浮遊状態から所定の電位に設定
し。
所定の出力信号を共通信号線に出力して、前記電荷蓄積
手段に出力信号の蓄積を行い、その後前記スイッチ手段
を切り換えて、電荷蓄積手段の一方を浮遊状態として電
荷を保存するものである。
この時、一方が所定の電位に設定された電荷蓄積手段の
みに電荷が蓄積され、一方が浮遊状態とされた電荷蓄積
手段には電荷が蓄積されないために、共通信号線に複数
の電荷蓄積手段が接続されていても、所定の電荷蓄積手
段に選択的に電荷を蓄積保存することができる。
出力信号の転送を行う場合は、所定の電荷蓄積手段の一
方を所定の電位に設定し、蓄積された出力信号を共通信
号線に読み出すことで転送される。
この時、一方が所定の電位に設定された電荷蓄積手段の
みから信号が転送され、一方が浮遊状態とされた電荷蓄
積手段からは出力信号が転送されないために、共通信号
線に複数の電荷蓄積手段が接続されていても、所定の電
荷蓄積手段から選択的に電荷を転送することができる。
このように1本発明においては、複数の出力信号の電荷
の蓄積−保存・転送を共通信号線を用いて行うことが可
能となる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第1図は本発明の光電変換装置の第一実施例を示す回路
構成図である。
本実施例は、同図に示すようにラインセンサに本発明を
適用したものであり、二画素に一つの共通信号線を設け
て、転送用NOS )ランジスタの数を1/2にするも
のである。従って、出力信号線の寄生容量は約172と
なり、出力信号レベルは約2倍になる。
以下、回路構成について説明する。
同図において、光電変検素子5l−54(説明の簡易化
のために素子数は四つのみ示す)はバイポーラトランジ
スタ構成になっており5ベース領域に光電変換された電
荷が蓄積される。ベースには信号φV RFによって制
御されるNOS )ランジスタTRI〜TR4が接続さ
れ、gos トランジスタTRI〜TR4のON番OF
F制御によってベース電位を設定可使となっている。
なお、上述したように本実施例では光電変換素子二画素
に一つの共通信号線を設けて信号転送を行っており、光
電変換素子S!、52と光電変換素子S3.S4との転
送動作は同じであるので、光電変換素子Sl、S2の転
送動作のみ説明するものとし、光電変換素子S3.S4
の転送動作の説明及び配線部の図示については省略する
ものとする。
光電変換素子Sl、S2のエミッタは信号線L1.L2
に接続され、この信号線L1.L2は信号φT1. φ
T2によって制御されるMOS )ランジスタTSI、
TS2を介して共通信号線H1に共通接続され、共通信
号線H1には蓄積手段たる複数のコンデンサCI、C2
が接続される。光電変換素子St、52からのそれぞれ
の出力はコンデンサCI、C2にそれぞれ蓄積される。
このコンデンサCI、C2の他方の端子にはそれぞれ信
号小CI、φC2によって制御される)IOs トラン
ジスタTr1.Tr2が接続され、電位をGNDに設定
可能となっている。共通信号線H!はシフトレジスタに
よって制御されるMOS )ランジスタT旧を介して出
力信号線SLに接続される。出力信号線SLに出力され
た信号は、増幅されて出力信号vsとして出力される。
出力信号線SLは信号φHeによって制御されるllO
s )ランジスタTHCによってクリアされ、信号線L
l、L2は信号φvCによって制御されるMOSトラン
ジスタTCI、TC2$jよってリフレッシュされ、共
通信号線H1は信号φORによって制御されるMOS 
)ランジスタTCPによってリフレッシュされる。
第2図は、上記光電変換装置の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
同図において、期間TIはコンデンサCIの電荷除去期
間であり、信号φCRおよび信号φC1がハイ・レベル
となると、 MOS トランジスタTGR。
T1は導通状態となって、共通信号線H1及びコンデン
サC1に蓄積されている電荷は除去され、コンデンサC
1の両側の電位は共にGNDになる。
次の期間Tlaは、コンデンサC1への信号電荷転送期
間であり、信号φ引はハイレベルを継続している。信号
φTlがハイ・レベルになると、MOSトランジスタT
SIが導通状態となって、光電変換素子S1の出力信号
が信号線Ll及び共通信号線H1を通してコンデンサC
Iに蓄積される。
その後、信号φC1および信号φT1がロウ・レベルに
なると、MOS )ランジスタTrl及びMOS )ラ
ンジスタTSlが遮断状態となって、コンデンサC1の
140s トランジスタTri接続側がフローティング
状態となり、また共通信号線H1と光電変換素子Slの
エミッタとが遮断される。
次の期間T2は、コンデンサC2の電荷除去期間であり
、信号φCRおよび信号φC2がハイ・レベルとなると
、MOSトランジスタTCR,Tr2は導通状態となっ
て、共通信号線H1及びコンデンサC2に蓄積されてい
る電荷は除去され、コンデンサC2の両側の電位は共に
GNDになる。なお、この場合コンデンサC1の一方が
フローティング状態となっているので、コンデンサC1
に蓄積されている光電変換素子S1の信号電荷は保持さ
れる。
次の期間T2aは、コンデンサC2への信号電荷転送期
間であり、信号φC2はハイレベルをa統している。信
号φT2がハイ・レベルになると、にOSトランジスタ
TSIが導通状態となり光電変換素子S2の出力信号が
信号線L2及び共通信号線H1を通してコンデンサC2
にMllされる。この時もコンデンサC1の一方がフロ
ーティング状態となっているので、コンデンサCIに蓄
積されている信号電荷は保持されたままである。
その後、信号φC2および信号φ丁2がロウ・レベルに
なると、140s )ランジスタTr2及びMOSトラ
ンジスタTS2が遮断状態となりコンデンサC2のMO
S )ランジスタTr2接bA側がフローティング状態
となり、また共通信号線H1と光電変換素子S2のエミ
ッタとが遮断される。
次の期間T3は、光電変換素子S1.S2に残留した電
荷をリフレッシュするための期間であり、信号φVCを
ハイ・レベルとしてlMOS )ランジスタTCI、T
C2を導通状態とし、光電変換素子Sl、S2のエミッ
タをGNDとする。その後、信号φVRFをロウレベル
とすると、にOS )ランジスタTRI 、 TR2は
導通状態となって、ベースは所定の電位に設定される(
完全リフレッシュ)。
次に、信号φvCをハイレベルとしてMal; )ラン
ジスタTel、TC2を導通状態とし、光電変換素子S
t、S2のエミッタをGNDとする(過渡リフレッシュ
)。
次の期間T4は、コンデンサC1およびC2に蓄積され
た信号電荷を読み出すとともに、光電変換素子S1.S
2に信号電荷を蓄積するための期間であり、 期間TSIにおいて、信号φC1及び信号φ旧をハイ・
レベルとすると、MOS )ランジスタTrl及びMO
S )ランジスタT旧はハイレベルになる。その結果、
コンデンサC1のMOS )ランジスタ接続側はGND
に接続され、コンデンサC1に蓄積された信号電荷は出
力信号線SLに読み出され、出力vsllとして出力さ
れる。
期間TS1aにおいて、信号φCR及び信号φHCをハ
イ・レベルとすると、MOSトランジスタTCR及びM
OSトランジスタTHCが導通状態となり、共通信号1
aH1及び出力信号線SLがクリアされる。
同様にして期間TS2.期間TS2aにおいて、コンデ
ンサC2に蓄積された信号電荷は出力信号線SLに読み
出され、出力v s12として読み出され、その後、共
通信号線H1及び出力信号線SLがクリアされる。
第3図は、本発明の光電変換装置の第二実施例を示す回
路構成図である。
本実施例は、エリアセンサに本発明を適用したものであ
り、−木の共通信号線に三つのコンデンサを接続して、
転送用!1IOSトランジスタの数を!/3にし、出力
信号線の寄生容量を約173とするものである。三つの
コンデンサの機能については、既に特願昭63−234
944号において開示されており、センサノイズの補正
とセンサ信号の一定期間遅延とを目的とするものである
以下、回路構成について説明する。
本実施例のエリアセンサにおいて、エリアセンサを構成
する光電変換素子は行列(nXm)状に配列されている
。なお、以下に第3図を用いて本実施例のエリアセンサ
の構成について説明を行うが簡易化のため、光電変換素
子は第1列の光電変換素子Sll〜Snlの中のSll
、S12に係る構成及び動作についてのみ行なう。
第3図に示すように、第1列の光電変換素子Sll、S
21は共通に信号線L1に接続され、信号線L!は信号
φTl、φT2によって制御されるMOSトランジスタ
Tll、T12を介して共通信号線H11,H12に接
続される。共通信号線H1l、HI2は信号φvvCに
よって制御されるMOS )ランジスタTC1によって
クリアされる。光電変換素子511.512のベースは
信号φVRIによって制御されるMOS )ランジスタ
TSII  、TS12によって所定の電位に設定回部
となりおり、また、光電変換素子S21.S22のベー
スは信号φVR2によって制御される)lOSトランジ
スタTS21  、 TS22によって所定の電位に設
定可染となっている。
共通信号線H1lには、蓄積手段たる三つのコンデンサ
Cl1a 、 Cl2a  、 Cl5aが接続される
共通信号線H12には、蓄積手段たる三つのコンデンサ
C11b 、 Cl2b 、 C13bが接続される。
コンデンサC11a 、 Cl2a 、 C13a (
7)他方の端子にはそれぞれ信号φC1,信号φC2,
信号φC3によって制御されるMOSトランジスタTl
1aT12a 、 T13aが接続され、GNDに接続
可能となっており、又コンデンサCIlb 、 Cl2
bC13bの他方の端子にはそれぞれ信号φC1,信号
φ02.信号ΦC3によって制御されるMOS )ラン
ジスタTl1b 、 T12b 、 T13bが接続さ
れ、GNDに接続可能となっている。
共通信号線H1lはシフトレジスタによってMOSトラ
ンジスタTHaを介して出力信号線SLIに接続され、
また共通信号fiH12はシフトレジスタによって制御
されるll!OSトランジスタTHbを介して出力信号
線SL2に接続される。
出力信号線SLI、SL2に出力された信号は、増幅さ
れて出力out 1またはm力out2から出力される
。出力信号線SLI及び出力信号線SL2は信号φHC
によって制御されるMOSトランジスタTHCI  、
 TM01によってクリアする。
第4図は、L記光市変換装置の動作を説明するため説明
図であり、第5図は上記光電変換装置のミングチャート
である。
本実施例は、三つのコンデンサのうち、二つのコンデン
サはセンサ信号の蓄積と一定期間遅延させるためにする
ために用い、−・つのコンデンサはノイズ信号を蓄積す
るために用いるものである。
第4図に示すように、まず、水平走査期1lJ1fH1
の期間TtでコンデンサC11a及びC11bに光電変
換素子Sit及びS21から信号電荷を転送し、蓄積さ
せる。蓄積された信号電荷(図中Sll。
521)は期間T■の期間(−周期fH)−時J稙され
る。
次に、水平走査期間fH2の期間TtでコンデンサC1
3a及びC13bに光電変換素子Sll及びS21から
ノイズ信号(図中Nil、N21)を転送する。
期間Trで、このノイズ信号と期間TrでコンデンサC
11a及びC11bに蓄積された信号電荷とを出力信号
線に読み出す、読み出された両信号を差分処理すること
で、ノイズ成分を含まない信号を得ることができる。
また、期間TtではコンデンサCl2a及びCl2bに
光電変換素子S31及びS41から信号電荷を送り、蓄
積させる。蓄積された信号電荷(図中S31,541)
は期間T鳳の期間(−周期fH)−時蓄積される。
次に、水平走査期間fH3の期間TtでコンデンサC1
3a及びC13bに光電変換素子331及びS41から
ノイズ信号(図中N31.N41)を転送する。
期間Trで、このノイズ信号と期間TrでコンデンサC
l2a及びCl2bに蓄積された信号電荷とを出力信号
線に読み出す、読み出された両信号を差分処理すること
で、ノイズ成分を含まない信号を得ることができる。
また、期間゛rtではコンデンサC11a及びC11b
に光電変換素子551及び5lliiから信号電荷を送
り、蓄積させる。蓄積された信号電荷(図中S51.S
[il)は期間Tlの期間(−周期fH)−時蓄積され
る。
以後、同様な動作が繰り返されてノイズ成分を含まない
信号が読み出される。
以下、第5図のタイミングチャートを用いてさらに詳し
く説明する。
第5図において1期間TCIでは信号φVVC。
φTl、φT2.  φGR1φC1をハイレベルとし
て、NOS トランジスタTel、 T11. T12
、TCRa。
TCRb 、 Tl1a 、 Tl1bを導通状態とし
て、信号線L1.1通信号線H1l、H12、コンデン
サCl1a  、 C11bをクリアする。
次に期間Ttlでは信号φVRI  、φTl、φC1
をハイレベルとして、 MOS トランジスタTSII
T 11 、 T llaを導通状態として、コンデン
サC11aに光電変換素子Sllからの信号を転送し蓄
積させる。
次に期間TC1aでは信号φV VC,φT2をハイレ
ベルとして、MOS )ランジスタTel、T12を導
通状態として、信号線L1.1通信号線H12をクリア
する。
次に期間Ttlaでは信号φVR2、φT2.φC1を
ハイレベルとして、MOS トランジスタTS2171
2、Tl1bを導通状態として、コンデンサC11bに
光電変換素子521からの信号を転送し蓄積させる。
次に期間T■lにおいては、上記期間TO1〜期間Tt
laにおいてコンデンサC11a  、 C11bに蓄
積された信号電荷は保存状態を保つ0期間Triにおい
ては、上記期間Tel以前にコンデンサCl2aC12
bに蓄積保存された信号電荷と、コンデンサC13a 
、 C13bに蓄積保存されたノイズ電荷とを読み出す
、すなわち、まず信号φCRをハイレベルとして共通信
号線H1l、H12をクリアし、その後信号φC3,φ
)IIをハイレベルとして、)MOS 、)ランジスタ
T13a 、 T13b 、 THa、 THbを導通
状態として、出力信号線SLI 、SL2ヘコンデンサ
C13a  、 C13bに保存されたノイズ電荷を読
み出す0次に信号φORをハイレベルとして共通信号線
)111.HI3をクリアし、その後信号φC2,φ旧
をハイレベiしとして、!1IOSトランジスタT 1
2aT12b 、 THa、 THbを導通状態として
、出力信号線SLI 、SL2 ヘコンデンサC12a
 、 C12bに保存された信号電荷を読み出す、以下
、同様にして不図示のその他のコンデンサからも、ノイ
ズ電荷と信号電荷を読み出す。
なお、マトリクスを構成する水平走査線に接続されるセ
ンサは前述した完全リフシー2シユを行なう。
次に期間TC2テハffi号φvR1、<6VVC1φ
Tl、φT2.  φOR1φC3をハイレベルとして
、MOS  トランジスタTSII 、 TCI、 T
ll、 T12、T CRa、TGRb 、 T13 
a、 T13 bを導通状態として、信号線Ll、共通
信号線H1l、H12、コンデンサC13a  、 C
13bをクリアするとともに、光電変換素子Sllの前
述した過渡リフレッシュを行なう。
次に期間Tt2では信号φVRI  、φTl、φC3
をハイレベルとして、)IIOs トランジスタTSI
ITll、T13aを導通状態として、コンデンサC1
3aに光電変換素子Sllからのノイズ信号を転送し蓄
積させる。
次に期間TC2aテは信号(lR2、φVVC1φT2
をハイレベルとして、1lIOSトランジスタTS21
、TCI、T12を導通状態として、信号線Ll、共通
信号線H12をクリアするとともに、光電変換素子S1
2の前述した過渡リフレッシュを行なう。
次に期間Tt2aでは信号φVR2、φT2.φC3を
ハイレベルとして、MOS )ランジスタTS21T1
2. T13 bを導通状態として、コンデンサC13
bに光電変換素子S21からのノイズ信号を転送し蓄積
させる。
次に期間TO1〜期間Ttlaでは上記期間TO1〜期
間Ttlaと同様な動作で、コンデンサCl2a・Cl
2bに不図示の光電変換素子からの信号を転送蓄積する
0次の期間T11においては、この蓄積された信号電荷
は保存状還となる。
期間Trでは、前述した上記期間TO1〜期間Ttla
で蓄積され、保存されていた信号電荷と、前述した上記
期間TC2〜期間T t2aで蓄積されたノイズ電荷と
の読み出しを行う、この動作は前述した上記期間Trで
の動作と同じである。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明の光電変換装置によ
れば、@記複数の出力信号が順次出力される共通信号線
と、それぞれ電荷蓄積手段とスイッチ手段とが直列に接
続されてなる複数の電荷蓄積要素とを設け、前記複数の
電荷蓄積要素を前記共通信号線に接続とすることにより
、出力信号線の寄生容量を小さくすることができるので
、大きな出力信号を得ることが可能となる。また読み出
し系の回路構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光電変換装置の第一実施例を示す回路
構成図である。 第2図は、上記光電変換装置の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。 第3図は、本発明の光電変換装置の第二実施例を示す回
路構成図である。 第4図は、上記光電変換装置の動作を説明するため説明
図である。 第5図は上記光電変換装置のミングチャートである。 I Ll  、 φC3゜ φVR2 Tr2゜ 、 32 、5ll−321:光電変換素子、L2 :
信号線、φTl、φ丁2.φC1,φC2゜φHG、 
 φVC,(bcR,φV  VC,、#VR1:信号
、Tit、 T12. TSI、 TS2. Tri。 THI、THC,THGI  、THC2、Tel。 Te3.TCR,TCI、TSII  、TSI2  
、TS21TS22  、Tl1a  、T12a  
、T 13a  、Tl1bT12b  、 T13b
  、 THa、 THb: MOS )ランジスタ、
Hll、 Hl2. Hl  :共通信号線、ClC2
、C11a  、  Cl2a  、  C13a  
、  C11bC12b 、 C13b :コンデンサ
、SL、5LISL2:出力信号線、vS :出力信号
、Ll :信号線。 第2図 代理人  弁理士 山 下 積 平 T4(T2) :C1(C2)夕久留電滑/)除大期間
T9a (T20) : C1(C2)へt> 慴W 
taの転送期間T3− 兜、全り7[7ンi曙間ヒ過痕
ソ7しッシζ期間丁4;  信5を揄の読ムし及ゾ蓄稽
期間第 図 t3期間 fHニ ー水子り食期間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光電変換部からの複数の出力信号を一時蓄積し、
    蓄積された複数の出力信号を所望のタイミングで順次読
    み出す光電変換装置において、前記複数の出力信号が順
    次出力される共通信号線と、それぞれ電荷蓄積手段とス
    イッチ手段とが直列に接続されてなる複数の電荷蓄積要
    素とを有し、前記複数の電荷蓄積要素が前記共通信号線
    に接続されていることを特徴とする光電変換装置。
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