JPH03163971A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH03163971A JPH03163971A JP1301819A JP30181989A JPH03163971A JP H03163971 A JPH03163971 A JP H03163971A JP 1301819 A JP1301819 A JP 1301819A JP 30181989 A JP30181989 A JP 30181989A JP H03163971 A JPH03163971 A JP H03163971A
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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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、センサーノイズの低減を目的とした光電変換
装置に関する。
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］固体撮
像装置等に用いられるセンサには、出力信号レベルを上
げる等のために、増幅型センサが好適に用いられる。
像装置等に用いられるセンサには、出力信号レベルを上
げる等のために、増幅型センサが好適に用いられる。
増幅型センサーは、ＭＯＳ型， ＳＩＴ型， ＦＥＴ型
，バイボーラ型などのトランジスタから構成されていて
、それらの制御電極に蓄積した電荷を電荷増幅あるいは
電流増幅して、主電極から出力するものである。例えば
特公昭５５−２８４５６号公報に増幅型センサーの一例
が開示されている。このような増幅型センサーの問題点
の１つにセンサーノイズが大きいことがあげられる。
，バイボーラ型などのトランジスタから構成されていて
、それらの制御電極に蓄積した電荷を電荷増幅あるいは
電流増幅して、主電極から出力するものである。例えば
特公昭５５−２８４５６号公報に増幅型センサーの一例
が開示されている。このような増幅型センサーの問題点
の１つにセンサーノイズが大きいことがあげられる。
センサーノイズは、一般に固定的に現われる固定パター
ンノイズ（以後ＦＰＮと呼ぶ）と、制御電極をリセット
した時に制御電極にとりこまれるランダムノイズ（リセ
ット毎に振幅が変化するノイズ）がある。
ンノイズ（以後ＦＰＮと呼ぶ）と、制御電極をリセット
した時に制御電極にとりこまれるランダムノイズ（リセ
ット毎に振幅が変化するノイズ）がある。
センサーノイズのなかで、ＦＰＮは固定的に現われるの
でセンサーの光信号出力からセンサーの暗時出力を減算
すれば、完全に除去することができる。なお、暗時出力
は蓄積時間をほとんどゼロ、即ちセンサーをリセットし
た直後に読み出す事によって得ることができる。
でセンサーの光信号出力からセンサーの暗時出力を減算
すれば、完全に除去することができる。なお、暗時出力
は蓄積時間をほとんどゼロ、即ちセンサーをリセットし
た直後に読み出す事によって得ることができる。
これに対し制御電極にとりこまれたランダムノイズをも
除去するためには、蓄積開始直後のセンサー出力（セン
サーノイズ）から蓄積後のセンサー出力（光信号）を減
算すればよい。このような減算処理が可能な光電変換装
置としては、本出願人が先に出願した特願昭６３−４７
４９２号に開示したものがある。この先電変換装置は光
信号を格納する手段とセンサーノイズを格納する格納手
段とを設け、両格納手段に格納された光信号とセンサー
ノイズとの差を取るものである。
除去するためには、蓄積開始直後のセンサー出力（セン
サーノイズ）から蓄積後のセンサー出力（光信号）を減
算すればよい。このような減算処理が可能な光電変換装
置としては、本出願人が先に出願した特願昭６３−４７
４９２号に開示したものがある。この先電変換装置は光
信号を格納する手段とセンサーノイズを格納する格納手
段とを設け、両格納手段に格納された光信号とセンサー
ノイズとの差を取るものである。
かかる光電変換装置は、ラインセンサーに用いる場合に
は非常に実用的であるが、エリアセンサーに用いる場合
には、センサーノイズを格納する格納手段のチップ面積
が大きくなってしまう。
は非常に実用的であるが、エリアセンサーに用いる場合
には、センサーノイズを格納する格納手段のチップ面積
が大きくなってしまう。
格納手段を、撮像素子の外部に設けた場合においても、
フィールドメモリあるいはフレームメモリが必要となり
、コスト的に問題であって、実用化は困難である。
フィールドメモリあるいはフレームメモリが必要となり
、コスト的に問題であって、実用化は困難である。
本発明の目的は上記の課題に鑑み、センサーノイズを除
去するのに適した光電変換装置を提供することにある。
去するのに適した光電変換装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の光電変換装置は、光励起された電荷を蓄積する
蓄積手段、制御電極の電荷を増幅する増幅手段、前記蓄
積手段と前記制御電極とを接続する転送素子を構成要素
とする画素を複数備えた光電変換装置であって、 副走査方向に隣接した各画素の制御電極間に設けられた
リセット手段と、 このリセット手段により前記制御電極をリセットし、前
記増幅手段の出力を第１の信号として読み出す第１の読
み出し手段と、 前記転送素子を導通させ、前記蓄積手段の電荷を前記制
御電極に転送する転送手段と、電荷の転送後に前記増幅
手段の出力を第２の信号として読み出す第２読み出し手
段と、前記第１の信号と前記第２の信号との減算処理を
行う減算処理手段と、 を備えたことを特徴とする。
蓄積手段、制御電極の電荷を増幅する増幅手段、前記蓄
積手段と前記制御電極とを接続する転送素子を構成要素
とする画素を複数備えた光電変換装置であって、 副走査方向に隣接した各画素の制御電極間に設けられた
リセット手段と、 このリセット手段により前記制御電極をリセットし、前
記増幅手段の出力を第１の信号として読み出す第１の読
み出し手段と、 前記転送素子を導通させ、前記蓄積手段の電荷を前記制
御電極に転送する転送手段と、電荷の転送後に前記増幅
手段の出力を第２の信号として読み出す第２読み出し手
段と、前記第１の信号と前記第２の信号との減算処理を
行う減算処理手段と、 を備えたことを特徴とする。
［作用］
本発明者は、既に特願平１−１３６１２５号において、
光励起された電荷を蓄積する蓄積手段と、制御電極の電
荷を増幅する増幅手段と、前記蓄積手段と前記制御電極
とを接続するスイッチ手段と、このスイッチ手段の、非
導通時の増幅手段の出力を第１の信号として読み出す第
１の読み出し手段と、前記スイッチ手段を導通させ、前
記蓄積手段の電荷を前記制御電極に転送する転送手段と
、電荷の転送後に前記増幅手段の出力を第２の信号とし
て読み出す第２読み出し手段と、前記第１の信号と前記
第２の信号との減算処理を行う減算処理手段と、を備え
たことを特徴とする光電変換装置を提案した。この特願
平１−１３６１２５号の光電変換装置は、光励起された
電荷を蓄積する蓄積手段と制御電極の電荷を増幅する増
幅手段との間にスイッチ手段を設けることで、蓄積手段
の動作に関係なく、センサノイズを独立して読み出すこ
とを可能とするものであり、ＦＰＮばかりではなく増幅
素子の暗電流成分やランダムノイズを除去することを可
能とするものである。
光励起された電荷を蓄積する蓄積手段と、制御電極の電
荷を増幅する増幅手段と、前記蓄積手段と前記制御電極
とを接続するスイッチ手段と、このスイッチ手段の、非
導通時の増幅手段の出力を第１の信号として読み出す第
１の読み出し手段と、前記スイッチ手段を導通させ、前
記蓄積手段の電荷を前記制御電極に転送する転送手段と
、電荷の転送後に前記増幅手段の出力を第２の信号とし
て読み出す第２読み出し手段と、前記第１の信号と前記
第２の信号との減算処理を行う減算処理手段と、を備え
たことを特徴とする光電変換装置を提案した。この特願
平１−１３６１２５号の光電変換装置は、光励起された
電荷を蓄積する蓄積手段と制御電極の電荷を増幅する増
幅手段との間にスイッチ手段を設けることで、蓄積手段
の動作に関係なく、センサノイズを独立して読み出すこ
とを可能とするものであり、ＦＰＮばかりではなく増幅
素子の暗電流成分やランダムノイズを除去することを可
能とするものである。
本発明は上記特願平１−１３６１２５号の光電変換装置
の特性を向上させるものであり、上記作用に加え、蓄積
手段の電荷を増幅手段に転送する前に増幅手段の制御電
極をリセットするリセット手段を設け、リセット後に、
増幅手段の出力を第１の信号として読み出し、また転送
素子を導通させ、前記蓄積手段の電荷を前記制御電極に
転送した後に前記増幅手段の出力を第２の信号として読
み出すことにより、増幅手段の暗電流成分を光電荷の転
送前に除去し、蓄積手段の蓄積電位よりも増幅手段の制
御電極の電位を低く設定することで、蓄積手段から増幅
手段へ光電荷の転送を完全に行うことを可能とするもの
である。
の特性を向上させるものであり、上記作用に加え、蓄積
手段の電荷を増幅手段に転送する前に増幅手段の制御電
極をリセットするリセット手段を設け、リセット後に、
増幅手段の出力を第１の信号として読み出し、また転送
素子を導通させ、前記蓄積手段の電荷を前記制御電極に
転送した後に前記増幅手段の出力を第２の信号として読
み出すことにより、増幅手段の暗電流成分を光電荷の転
送前に除去し、蓄積手段の蓄積電位よりも増幅手段の制
御電極の電位を低く設定することで、蓄積手段から増幅
手段へ光電荷の転送を完全に行うことを可能とするもの
である。
また本発明は、副走査方向に隣接した各画素の制御電極
間にリセット手段を設け、このリセット手段により制御
電極をリセットすることで、主走査方向と同時に副走査
方向に配列された画素をリセット可能とし、スミアを減
少させる作用を有する。なお、ここで、スミアとは強す
ぎる光照射等のため、蓄積された電荷に対応する信号を
読み出す時に、選択されていない増幅手段の制御電極の
電位が上昇し、当該増幅手段から出力が現われる現象を
いうものとする。
間にリセット手段を設け、このリセット手段により制御
電極をリセットすることで、主走査方向と同時に副走査
方向に配列された画素をリセット可能とし、スミアを減
少させる作用を有する。なお、ここで、スミアとは強す
ぎる光照射等のため、蓄積された電荷に対応する信号を
読み出す時に、選択されていない増幅手段の制御電極の
電位が上昇し、当該増幅手段から出力が現われる現象を
いうものとする。
本発明により、上記スミアを減少させることができるの
は、上記特願平１−１３６１２５号の光電変換装置にお
いては、選択された増幅手段の制御電極のみリセットを
行っていたのに対して、本発明においては、選択された
増幅手段から蓄積された電荷に対応する信号を読み出す
前に、選択された増幅手段の制御電極と伴に選択されて
いない増幅手段の制御電極をもリセットすることが可能
となるため、選択されていない増幅手段から出力が現わ
れなくなるからである。
は、上記特願平１−１３６１２５号の光電変換装置にお
いては、選択された増幅手段の制御電極のみリセットを
行っていたのに対して、本発明においては、選択された
増幅手段から蓄積された電荷に対応する信号を読み出す
前に、選択された増幅手段の制御電極と伴に選択されて
いない増幅手段の制御電極をもリセットすることが可能
となるため、選択されていない増幅手段から出力が現わ
れなくなるからである。
［実施例］
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
する。
第１図は、本発明の光電変換装置の第１実施例の部分回
路図である。
路図である。
第２図は、上記光電変換装置の画素の概略的平面図であ
る。
る。
第３図は、第２図の光電変換装置のｘ−ｘ ′線断面図
である。
である。
第４図は、第２図の光電変換装置のＹ−Ｙ ′線断面図
である。
である。
なお、本実施例の光電変換装置の光電変換部はマトリク
ス状に配列されているが、第ｌ図においては、簡易化の
ために四画素のみ示されている。
ス状に配列されているが、第ｌ図においては、簡易化の
ために四画素のみ示されている。
第ｌ図に示すように、１つの画素は、画素をリセットす
るためのＰＭＯＳ トランジスタＴｒＡ、画素の過渡リ
セット及び信号の蓄積・読み出しを制御するための容量
Ｃｏｘ ，光励起された電荷を蓄積する蓄積手段である
フォト・ダイオードＤ、このフォ？・ダイオードＤから
の信号を増幅する増幅用トランジスタ丁ｒｃ、フォト・
ダイオードＤの光電変換部で発生した電荷を増幅用トラ
ンジスタ丁ｒ。の制御電極であるベースへ転送制御する
ための転送素子Ｔｒｉから構成される。主走査方向に配
列された画素のＰＭＯＳ ｌ−ランジスタＴｒａのゲー
ト及び容量Ｃｏｘの一方の端子は共通接続され、主走査
方向及び副走査方向に配列された画素のＰＭＯＳ トラ
ンジスタＴｒＡのゲートはすべて共通接続されている。
るためのＰＭＯＳ トランジスタＴｒＡ、画素の過渡リ
セット及び信号の蓄積・読み出しを制御するための容量
Ｃｏｘ ，光励起された電荷を蓄積する蓄積手段である
フォト・ダイオードＤ、このフォ？・ダイオードＤから
の信号を増幅する増幅用トランジスタ丁ｒｃ、フォト・
ダイオードＤの光電変換部で発生した電荷を増幅用トラ
ンジスタ丁ｒ。の制御電極であるベースへ転送制御する
ための転送素子Ｔｒｉから構成される。主走査方向に配
列された画素のＰＭＯＳ ｌ−ランジスタＴｒａのゲー
ト及び容量Ｃｏｘの一方の端子は共通接続され、主走査
方向及び副走査方向に配列された画素のＰＭＯＳ トラ
ンジスタＴｒＡのゲートはすべて共通接続されている。
φ。、φ９■、はそれぞれＰＭＯＳ トランジスタＴｒ
Ａ、転送素子Ｔｒ＋＋の制御を行うパルスである。
Ａ、転送素子Ｔｒ＋＋の制御を行うパルスである。
増幅用トランジスタＴｒｅのエミッタはＭＯＳ ｝ラン
ジスタＴ，、Ｔ２を介して蓄積容量Ｃ．，Ｃ．に接続さ
れる。蓄積容量ＣＩ ，Ｃ２には、それぞれセンサノイ
ズ，信号が蓄積され、パルスφ８，，φ！１２の制御に
よって、センサノイズ出力（Ｓｏｕｔ） ，信号出力（
Ｎｏｕｔ）として出力される。φＴ１、φＴ２はそれぞ
れＭＯＳ Ｉ−ランジスタＴ１、丁２の制御を行うパル
スである。丁ｖｃは垂直信号線のリセットを行うＭＯＳ
Ｉ−ランジスタであり、パルスφｖｃの制御によ９ ？電位Ｖｖｃに設定される。
ジスタＴ，、Ｔ２を介して蓄積容量Ｃ．，Ｃ．に接続さ
れる。蓄積容量ＣＩ ，Ｃ２には、それぞれセンサノイ
ズ，信号が蓄積され、パルスφ８，，φ！１２の制御に
よって、センサノイズ出力（Ｓｏｕｔ） ，信号出力（
Ｎｏｕｔ）として出力される。φＴ１、φＴ２はそれぞ
れＭＯＳ Ｉ−ランジスタＴ１、丁２の制御を行うパル
スである。丁ｖｃは垂直信号線のリセットを行うＭＯＳ
Ｉ−ランジスタであり、パルスφｖｃの制御によ９ ？電位Ｖｖｃに設定される。
第２図及び第４図に示すように、画素の制御電極たるベ
ースＢはＰＭＯＳ トランジスタ丁ｒＡで副走査方向に
分離され（第４図中破線で図示） ． ＰＭＯＳ｝ラン
ジスタＴｒＡがＯＮ状態となると、各画素のベースＢは
リセットされる。第３図及び第４図に示すように、各画
素はｐ基板の上に形成されるがｎ基板上であってもよい
。
ースＢはＰＭＯＳ トランジスタ丁ｒＡで副走査方向に
分離され（第４図中破線で図示） ． ＰＭＯＳ｝ラン
ジスタＴｒＡがＯＮ状態となると、各画素のベースＢは
リセットされる。第３図及び第４図に示すように、各画
素はｐ基板の上に形成されるがｎ基板上であってもよい
。
また、第３図に示すように、増幅用トランジスタＴｒｃ
のベースＢの一部にはＳｉＯ■上に設けられたｐｏｌｙ
層Ｌ１により容量ＣＯウを形成している。エミッタＥは
Ａ４２層Ｌ２により、垂直出力線として配線接続されて
いる。第２図に示すように、光電変換部であるフォト・
ダイオードＤと増幅用トランジスタＴｒｃのベースＢは
、ＰＭＯＳ トランジスタＴｒｓ （第３図中破線で
図示）からなる転送素子により分離されており、ＰＭＯ
Ｓ ｌ−ランジスタＴｒＩｌがＯＮ状態となると、フォ
ト・ダイオードＤに蓄積された電荷が増幅用トランジス
タ丁ｒｃのベースＢに転送される。なお、フォト・ダイ
オードＤ以１ ０ 外は通常遮光されるが第２図〜第４図では省略している
。
のベースＢの一部にはＳｉＯ■上に設けられたｐｏｌｙ
層Ｌ１により容量ＣＯウを形成している。エミッタＥは
Ａ４２層Ｌ２により、垂直出力線として配線接続されて
いる。第２図に示すように、光電変換部であるフォト・
ダイオードＤと増幅用トランジスタＴｒｃのベースＢは
、ＰＭＯＳ トランジスタＴｒｓ （第３図中破線で
図示）からなる転送素子により分離されており、ＰＭＯ
Ｓ ｌ−ランジスタＴｒＩｌがＯＮ状態となると、フォ
ト・ダイオードＤに蓄積された電荷が増幅用トランジス
タ丁ｒｃのベースＢに転送される。なお、フォト・ダイ
オードＤ以１ ０ 外は通常遮光されるが第２図〜第４図では省略している
。
以下、第１図〜第４図を参照しながら、上記光電変換装
置の動作について説明する。
置の動作について説明する。
第５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。
イミングチャートである。
第５図において、まず、期間Ｔ，は副走査方向画素列の
リセット期間であり、パルスφ。を負電位（一Ｖ）にし
て、ＰＭＯＳ ｝ランジスタＴｒＡをＯＮ状態として、
センサノイズと信号の読み出し前に増幅用トランジスタ
Ｔｒｃの制御電極（ベース）のリセットが行なわれる。
リセット期間であり、パルスφ。を負電位（一Ｖ）にし
て、ＰＭＯＳ ｝ランジスタＴｒＡをＯＮ状態として、
センサノイズと信号の読み出し前に増幅用トランジスタ
Ｔｒｃの制御電極（ベース）のリセットが行なわれる。
期間Ｔ２は副走査方向画素列の過渡リセット期間であり
、バルスφＶＲを正電位（＋Ｖ）にすると、容量Ｃｏｘ
を介して増幅用トランジスタＴｒｅのベースの電位が上
昇する。同時にパルスφｖｃを、ハイレベルとしてＭＯ
Ｓ ｌ−ランジスタＴｖｃをＯＮ状態として、増幅用ト
ランジスタＴｒｃのエミッタを所定の電位Ｖｖｃとする
。この時、増幅用トランジスタＴｒｃのベース電位はベ
ースの電荷とエミッタ電１ ｌ 流との再結合により急速に低下する（これを過渡リセッ
トと呼ぶ）。なお、バルスφ１１もハイレベルとし、
ＭＯＳ トランジスタＴ１をＯＮ状態として、蓄積容量
ＣＩの電位を電位Ｖｖｃとする。
、バルスφＶＲを正電位（＋Ｖ）にすると、容量Ｃｏｘ
を介して増幅用トランジスタＴｒｅのベースの電位が上
昇する。同時にパルスφｖｃを、ハイレベルとしてＭＯ
Ｓ ｌ−ランジスタＴｖｃをＯＮ状態として、増幅用ト
ランジスタＴｒｃのエミッタを所定の電位Ｖｖｃとする
。この時、増幅用トランジスタＴｒｃのベース電位はベ
ースの電荷とエミッタ電１ ｌ 流との再結合により急速に低下する（これを過渡リセッ
トと呼ぶ）。なお、バルスφ１１もハイレベルとし、
ＭＯＳ トランジスタＴ１をＯＮ状態として、蓄積容量
ＣＩの電位を電位Ｖｖｃとする。
期間Ｔ３では、パルスφｖｃをロウレベルとしてＭＯＳ
Ｉ−ランジスタＴｖｃをＯＦＦ状態とし、増幅用トラ
ンジスタＴｒｃのエミッタをフローティング状態として
センサノイズの読み出し駆動が行われる。
Ｉ−ランジスタＴｖｃをＯＦＦ状態とし、増幅用トラ
ンジスタＴｒｃのエミッタをフローティング状態として
センサノイズの読み出し駆動が行われる。
この時のベース電位は暗時出力電位に対応しており、エ
ミッタには増幅用トランジスタＴｒｃの特性に依存した
出力電圧が現われる。これは一般的にオフセット電圧と
呼ばれ、複数の増幅用トランジスタ間ではそのパラメー
タが少しづつ異なるのでエミッタ出力電圧、即ちオフセ
ット電圧も異なっている。ここではそれらのオフセット
電位の差異をセンサーノイズと呼ぶ。このセンサーノイ
ズは蓄積容．量Ｃ，に蓄積される。期間Ｔ３の後、パル
スφｖｃをハイレベルとしてＭＯＳ トランジスタＴｖ
ｃをＯＮ状態とすると同時に、バルスφ７，をハ１ ２ イレベルとして、 ＭＯＳ ｝ランジスタＴ２をＯＮ状
態として、蓄積容量Ｃ２の電位を電位Ｖ ｖｃとする。
ミッタには増幅用トランジスタＴｒｃの特性に依存した
出力電圧が現われる。これは一般的にオフセット電圧と
呼ばれ、複数の増幅用トランジスタ間ではそのパラメー
タが少しづつ異なるのでエミッタ出力電圧、即ちオフセ
ット電圧も異なっている。ここではそれらのオフセット
電位の差異をセンサーノイズと呼ぶ。このセンサーノイ
ズは蓄積容．量Ｃ，に蓄積される。期間Ｔ３の後、パル
スφｖｃをハイレベルとしてＭＯＳ トランジスタＴｖ
ｃをＯＮ状態とすると同時に、バルスφ７，をハ１ ２ イレベルとして、 ＭＯＳ ｝ランジスタＴ２をＯＮ状
態として、蓄積容量Ｃ２の電位を電位Ｖ ｖｃとする。
期間Ｔ４は、フォト・ダイオードＤの光電荷を増幅用ト
ランジスタＴｒｃのベースへの転送するための期間であ
り、バルスφｖ＊ｌｎｌ を立ち下げて負電位（−■）
とすると、ＰＭＯＳ ｝ランジスタＴｒａがＯＮ状態と
なり、フォト・ダイオードＤに蓄積された光電荷は増幅
用トランジスタＴｒｃのベースに転送される。
ランジスタＴｒｃのベースへの転送するための期間であ
り、バルスφｖ＊ｌｎｌ を立ち下げて負電位（−■）
とすると、ＰＭＯＳ ｝ランジスタＴｒａがＯＮ状態と
なり、フォト・ダイオードＤに蓄積された光電荷は増幅
用トランジスタＴｒｃのベースに転送される。
期間Ｔ，は、光信号の読み出し期間であり、バルスφＶ
Ｒを正電位（＋Ｖ）とすると、容量Ｃｏｘを介して増幅
用トランジスタＴｒｃのベースの電位が上昇し、増幅用
トランジスタＴｒｃから光信号出力が読み出される。こ
の光信号には上述のセンサーノイズが含まれており、蓄
積容量Ｃ２に蓄積される。
Ｒを正電位（＋Ｖ）とすると、容量Ｃｏｘを介して増幅
用トランジスタＴｒｃのベースの電位が上昇し、増幅用
トランジスタＴｒｃから光信号出力が読み出される。こ
の光信号には上述のセンサーノイズが含まれており、蓄
積容量Ｃ２に蓄積される。
センサーノイズを蓄積している蓄積容量Ｃ１の列と光信
号を蓄積している蓄積容量Ｃ２の列は、不図示の水平シ
フトレジスタから出力されるバルスφ１，φＨ２の制御
によって、水平転送スイッチ１ ３ がＯＮ−０−Ｆ．Ｆ．制御され、水平出力線にセンサノ
イズ出力（ Ｓｏｕｔ） ＋信号出力（Ｎｏｕｔ）とし
て出力される（期間Ｔ６）。水平出力線の出力端子は差
動アンブに接続されているので、結果的に、光信号より
センサーノイズが減算されて、光信号のみを得ることが
できる。
号を蓄積している蓄積容量Ｃ２の列は、不図示の水平シ
フトレジスタから出力されるバルスφ１，φＨ２の制御
によって、水平転送スイッチ１ ３ がＯＮ−０−Ｆ．Ｆ．制御され、水平出力線にセンサノ
イズ出力（ Ｓｏｕｔ） ＋信号出力（Ｎｏｕｔ）とし
て出力される（期間Ｔ６）。水平出力線の出力端子は差
動アンブに接続されているので、結果的に、光信号より
センサーノイズが減算されて、光信号のみを得ることが
できる。
・以下、センサーノイズの減算処理について詳細に説明
する。
する。
我々の実．験結果によれば、過渡リセット後のＦＰＮは
、増幅用トランジ′スタＴｒｃのｈ ＦＥなどのパラメ
ータの差異により異なり、過渡リセット終了後ベース電
位ＶｌｌはΔＶのバラツキが発生する。このバラツキΔ
■は読み出し動作により、エはベース・コレクタ間容量
Ｃ．ｂ’ｃ、ベース・エミッタ．間容量Ｃ ｂｅ、およ
び容量Ｃ。Ｘの合成容量である。
、増幅用トランジ′スタＴｒｃのｈ ＦＥなどのパラメ
ータの差異により異なり、過渡リセット終了後ベース電
位ＶｌｌはΔＶのバラツキが発生する。このバラツキΔ
■は読み出し動作により、エはベース・コレクタ間容量
Ｃ．ｂ’ｃ、ベース・エミッタ．間容量Ｃ ｂｅ、およ
び容量Ｃ。Ｘの合成容量である。
また、ランダムノイズ成分は、期間Ｔ２における合成容
量ＣＢに依存するリセット時のｋＴＣノイズ、センサー
トランジスタ読み出し動作時のラｌ ４ ンダムノイズである。リセット時のｋＴＣノイズ）をか
けた値となる。
量ＣＢに依存するリセット時のｋＴＣノイズ、センサー
トランジスタ読み出し動作時のラｌ ４ ンダムノイズである。リセット時のｋＴＣノイズ）をか
けた値となる。
さらに、読み出し動作時のランダムノイズはベース容量
ＣＢ，エミッタから見た負荷容量Ｃｖと蓄積容量ＣＴ＋
電流増幅率ｈオなどに依存するが、電流増幅率ｈＦ５を
大きくして非破壊度を大きくすれば前記リセット時のラ
ンダムノイズよりも、非常に小さくできることが分かっ
た。このことは、センサーのＦＰＮとｋＴＣノイズは、
光信号とセンサーノイズとの減算処理により、Ｓ／Ｎ比
を非常に改善できることを意味する。ＣＣＤでは、電荷
・電圧変換出力アンプ後相関二重ザンブリング法によっ
て、リセットトランジスタによるｋＴＣノイズを除去し
ているが、高速駆動のためアンプノイズが支配的である
。
ＣＢ，エミッタから見た負荷容量Ｃｖと蓄積容量ＣＴ＋
電流増幅率ｈオなどに依存するが、電流増幅率ｈＦ５を
大きくして非破壊度を大きくすれば前記リセット時のラ
ンダムノイズよりも、非常に小さくできることが分かっ
た。このことは、センサーのＦＰＮとｋＴＣノイズは、
光信号とセンサーノイズとの減算処理により、Ｓ／Ｎ比
を非常に改善できることを意味する。ＣＣＤでは、電荷
・電圧変換出力アンプ後相関二重ザンブリング法によっ
て、リセットトランジスタによるｋＴＣノイズを除去し
ているが、高速駆動のためアンプノイズが支配的である
。
本発明のような各画素が増幅素子から構成されたものは
、ＩＨ毎の低速走査であるため、アンプノイズ、即ち読
み出しノイズは極めて小さい。
、ＩＨ毎の低速走査であるため、アンプノイズ、即ち読
み出しノイズは極めて小さい。
また、増幅用トランジスタの暗電流成分は期間Ｔ１のリ
セッ１・時において除去される。
セッ１・時において除去される。
第６図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。
図である。
同図において、光センサがエリア状に配列された撮像素
子２０１は、垂直走査部２０２及び水平走査部２０３に
よつそテレビジョン走査が行なわれる。
子２０１は、垂直走査部２０２及び水平走査部２０３に
よつそテレビジョン走査が行なわれる。
水平走査部２０３から出力された信号は、処理回路２０
４を通して標準テレビジョン信号として出力される。
４を通して標準テレビジョン信号として出力される。
垂直および水平走査部２０２及び２０３の駆動バルスφ
ＨＳ＋ φ８、，φ．２，φＶＩ＋＋ φワ，，φｖ２
等はドライバ２０５によって供給される。またドライバ
２０５はコントローラ２０６によって制限される。
ＨＳ＋ φ８、，φ．２，φＶＩ＋＋ φワ，，φｖ２
等はドライバ２０５によって供給される。またドライバ
２０５はコントローラ２０６によって制限される。
［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、また光励起された電荷を蓄積する蓄積手段と制御
電極の電荷を増幅する増幅手段との間にスイッチ手段を
設けることで、増幅素子の１ ！） センサーノイズを蓄積手段の動作に関係なく、独立して
読み出すことができ、ＦＰＮばかりではなく増幅素子の
暗電流成分やランダムノイズを除去でき、また増幅用素
子を低速駆動とし、読み出し時のノイズを非常に小さく
、高Ｓ／Ｎ比の撮像素子を実現することができる。
れば、また光励起された電荷を蓄積する蓄積手段と制御
電極の電荷を増幅する増幅手段との間にスイッチ手段を
設けることで、増幅素子の１ ！） センサーノイズを蓄積手段の動作に関係なく、独立して
読み出すことができ、ＦＰＮばかりではなく増幅素子の
暗電流成分やランダムノイズを除去でき、また増幅用素
子を低速駆動とし、読み出し時のノイズを非常に小さく
、高Ｓ／Ｎ比の撮像素子を実現することができる。
また本発明によれば、蓄積手段の電荷を増幅手段に転送
する前に増幅手段の制御電極をリセットするリセッ１・
手段を設け、リセッ訃後に、増幅手段の出力を第１の信
号として読み出し、また転送素子を導通させ、前記蓄積
手段の電荷を前記制御電極に転送した後に前記増幅手段
の出力を第２の信号として読み出すことにより、増幅手
段の暗電流成分を光電荷の転送前に除去でき、蓄積手段
の蓄積電位よりも増幅手段の制御電極の電位を低く設定
し、蓄積手段から増幅手段へ光電荷の転送を完全に行う
ことが可能となる。
する前に増幅手段の制御電極をリセットするリセッ１・
手段を設け、リセッ訃後に、増幅手段の出力を第１の信
号として読み出し、また転送素子を導通させ、前記蓄積
手段の電荷を前記制御電極に転送した後に前記増幅手段
の出力を第２の信号として読み出すことにより、増幅手
段の暗電流成分を光電荷の転送前に除去でき、蓄積手段
の蓄積電位よりも増幅手段の制御電極の電位を低く設定
し、蓄積手段から増幅手段へ光電荷の転送を完全に行う
ことが可能となる。
さらに本発明によれば、副走査方向に隣接した各画素の
制御電極間にリセット手段を設け、このリセット手段に
より制御電極をリセットすること１ ７ で、主走査方向と同時に副走査方向に配列された画素を
リセット可能とし、スミアを減少させることができる。
制御電極間にリセット手段を設け、このリセット手段に
より制御電極をリセットすること１ ７ で、主走査方向と同時に副走査方向に配列された画素を
リセット可能とし、スミアを減少させることができる。
第ｌ図は、本発明の光電変換装置の第１実施例の部分回
路図である。 第２図は、上記光電変換装置の画素の概略的平面図であ
る。 第３図は、第２図の光電変換装置のｘ−ｘ ′線断面図
である。 第４図は、第２図の光電変換装置のＹ−Ｙ ′線断面図
である。 第５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６図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。 ＴｒＡ， Ｔｒｌｌ： ＰＭＯＳ｝ランジスク、Ｃｏｘ
：容量、Ｄ・フォト・ダイオード、Ｔｒｃ ・増幅
用トランジ？タ、φＶＲｔＩｌ１ ＋ φＣ，φＴｌ，
φ１■，φｖｃ１ ８ φｕ＋＋ φＨ２：パルス、 ＴｖＣ ＴＩ， Ｔ２： ＭＯＳ｝ラン ジスタ、 Ｃ１ Ｃ２ ：コンデンサ。
路図である。 第２図は、上記光電変換装置の画素の概略的平面図であ
る。 第３図は、第２図の光電変換装置のｘ−ｘ ′線断面図
である。 第４図は、第２図の光電変換装置のＹ−Ｙ ′線断面図
である。 第５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６図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。 ＴｒＡ， Ｔｒｌｌ： ＰＭＯＳ｝ランジスク、Ｃｏｘ
：容量、Ｄ・フォト・ダイオード、Ｔｒｃ ・増幅
用トランジ？タ、φＶＲｔＩｌ１ ＋ φＣ，φＴｌ，
φ１■，φｖｃ１ ８ φｕ＋＋ φＨ２：パルス、 ＴｖＣ ＴＩ， Ｔ２： ＭＯＳ｝ラン ジスタ、 Ｃ１ Ｃ２ ：コンデンサ。
Claims (1)
- （１）光励起された電荷を蓄積する蓄積手段、制御電極
の電荷を増幅する増幅手段、前記蓄積手段と前記制御電
極とを接続する転送素子を構成要素とする画素を複数備
えた光電変換装置であって、副走査方向に隣接した各画
素の制御電極間に設けられたリセット手段と、 このリセット手段により前記制御電極をリセットし、前
記増幅手段の出力を第１の信号として読み出す第１の読
み出し手段と、 前記転送素子を導通させ、前記蓄積手段の電荷を前記制
御電極に転送する転送手段と、 電荷の転送後に前記増幅手段の出力を第２の信号として
読み出す第２読み出し手段と、 前記第１の信号と前記第２の信号との減算処理を行う減
算処理手段と、 を備えた光電変換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1301819A JP2545471B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 光電変換装置 |
| EP90305874A EP0400985B1 (en) | 1989-05-31 | 1990-05-30 | Photoelectric converting apparatus |
| DE69033613T DE69033613T2 (de) | 1989-05-31 | 1990-05-30 | Fotoelektrischer Umwandler |
| US07/530,801 US5172249A (en) | 1989-05-31 | 1990-05-30 | Photoelectric converting apparatus with improved switching to reduce sensor noises |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1301819A JP2545471B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03163971A true JPH03163971A (ja) | 1991-07-15 |
| JP2545471B2 JP2545471B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=17901546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1301819A Expired - Fee Related JP2545471B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-11-22 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2545471B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008109154A (ja) * | 1996-05-22 | 2008-05-08 | Eastman Kodak Co | ブルーミング防止及び低クロストークの電子シャッターを有するカラー能動画素センサー |
| JP2008271280A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Sony Corp | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置の信号処理方法および撮像装置 |
| JP2011142344A (ja) * | 2011-04-04 | 2011-07-21 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| US8552931B2 (en) | 2007-12-14 | 2013-10-08 | Rolls-Royce Plc | Sensor arrangement |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63100879A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-02 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| JPH01154678A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-16 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| JPH01222582A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-05 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| JPH01243675A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-28 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
-
1989
- 1989-11-22 JP JP1301819A patent/JP2545471B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63100879A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-02 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| JPH01154678A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-16 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| JPH01222582A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-05 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| JPH01243675A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-28 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008109154A (ja) * | 1996-05-22 | 2008-05-08 | Eastman Kodak Co | ブルーミング防止及び低クロストークの電子シャッターを有するカラー能動画素センサー |
| JP2008300879A (ja) * | 1996-05-22 | 2008-12-11 | Eastman Kodak Co | ブルーミング防止及び低クロストークの電子シャッターを有するカラー能動画素センサー |
| JP2008271280A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Sony Corp | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置の信号処理方法および撮像装置 |
| US8552931B2 (en) | 2007-12-14 | 2013-10-08 | Rolls-Royce Plc | Sensor arrangement |
| JP2011142344A (ja) * | 2011-04-04 | 2011-07-21 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2545471B2 (ja) | 1996-10-16 |
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