JPH04126445A - Image sensor - Google Patents

Image sensor

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JPH04126445A
JPH04126445A JP2247838A JP24783890A JPH04126445A JP H04126445 A JPH04126445 A JP H04126445A JP 2247838 A JP2247838 A JP 2247838A JP 24783890 A JP24783890 A JP 24783890A JP H04126445 A JPH04126445 A JP H04126445A
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JP
Japan
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signal
reset
readout
level
image sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2247838A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunaga Yamamoto
泰永 山本
Kazufumi Yamaguchi
山口 和文
Akira Kadoma
門間 明
Riyuuchin Okamoto
龍鎮 岡本
Takeshi Shimamoto
嶋本 健
Yasushi Ayaki
靖 綾木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2247838A priority Critical patent/JPH04126445A/en
Publication of JPH04126445A publication Critical patent/JPH04126445A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate a fixed pattern noise by allowing a read switching element to be thrown to the position of read operation before and after a reset switching element in each photodetector section is reset so as to surely correct dispersion in dark state output. CONSTITUTION:A read signal Y-1 is kept to an H level even after a reset signal R-1 goes to an L level till a clock signal goes to an H level succeedingly, then a signal read MOSFET 14-1 keeps ON state. Then a signal current at non-exposure with a value in response to an anode level Va-1 at non-exposure flows to a signal read line 16. Since a video signal current in response to the exposure and the signal current at non-exposure are outputted from the signal read line 16, a correction video signal in which the effect of the dispersion in the characteristic such as an amplification factor gm of an amplifier MOSFET 13-1 and a threshold voltage VT is obtained by obtaining a difference of both the currents.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、原稿画像を読み取る画像入力装置などに基幹
デバイスとして用いられるイメージセンサに関し、特に
そのようなイメージセンサにおけるζ高S/N、高速、
低残像、かつ高感度な読み取り動作を行うことのできる
改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an image sensor used as a core device in an image input device that reads an image of a document, and particularly in such an image sensor, high S/N, high speed,
This invention relates to an improvement that enables low afterimage and highly sensitive reading operations.

従来の技術 従来より、S / Nを低下さセることなく高解像度化
を図り得るイメージセンサとして、画素に対応するフォ
トダイオードごとにMOSFETを備えた増、幅型MO
Sイメージセンサが用いられている。
Conventional technology Conventionally, as an image sensor that can achieve high resolution without deteriorating S/N, an increase-width type MOSFET has been developed that is equipped with a MOSFET for each photodiode corresponding to a pixel.
An S image sensor is used.

この種のイメージセンサは、より詳しくは、各フォトダ
イオードのアノードまたはカソードにMOSFETのゲ
ートが接続されて構成され、入射光による生成キャリヤ
の量に応じたMOSFETのゲート電位変調に基づいて
ドレイン電流を増減させることにより、S/Nを向上さ
せ得るようになっている。
More specifically, this type of image sensor is constructed by connecting the gate of a MOSFET to the anode or cathode of each photodiode, and the drain current is controlled based on the gate potential modulation of the MOSFET depending on the amount of carriers generated by incident light. By increasing or decreasing it, the S/N can be improved.

ところで、上記増幅型のイメージセンサでは、画素ごと
のMOS F ETにおける増幅率gmやゲート閾値電
圧VT等の特性がばらつくと、各画素の露光量−出力特
性がばらつく。すなわち、それぞれのMOSFETの増
幅率gmがばらつくと、露光量に対する感度がばらつく
ことになるので、ポジ型イメージセンサの場合には、主
として光量の多い白レベルの場合に映像信号レベルがば
らつく一方、ネガ型イメージセンサの場合には、光量の
少ない黒レベルの場合に映像信号レベルがばらつく。ま
た、ゲート閾値電圧VTがばらつくと、それぞれ逆の光
量のときに映像信号レベルがばらつく。
By the way, in the above amplification type image sensor, if the characteristics such as the amplification factor gm and gate threshold voltage VT in the MOS FET of each pixel vary, the exposure amount-output characteristics of each pixel will vary. In other words, if the amplification factor gm of each MOSFET varies, the sensitivity to the exposure amount will vary, so in the case of a positive image sensor, the video signal level will vary mainly at the white level with a large amount of light, while the negative In the case of a type image sensor, the video signal level varies when the amount of light is low and the black level is low. Furthermore, if the gate threshold voltage VT varies, the video signal level will vary when the amount of light is opposite.

そのために、例えば各画素に対して−様な露光がなされ
ている場合でも、画素ごとの映像信号レベルが一定のパ
ターンで異なる、いわゆる固定パターンノイズを生じ、
S/Nの劣化を招くことがある。
For this reason, even if each pixel is exposed to light in a certain manner, so-called fixed pattern noise occurs, in which the video signal level for each pixel varies in a fixed pattern.
This may lead to deterioration of S/N.

上記ポジ型イメージセンサを例にとれば、白レベルの場
合の映像信号レベルのばらつきは、映像信号レベル自体
が高いことなどから、映像信号の品質にあまり影響を与
えないこともあるが、黒レベルの場合のばらつきは、映
像信号レベルに対する相対的なレベルの差が大きいので
、映像信号の品質に与える影響が特に大きい。
Taking the above positive image sensor as an example, variations in the video signal level at the white level may not have much effect on the quality of the video signal because the video signal level itself is high, but at the black level In this case, the variation has a large difference in level relative to the video signal level, so it has a particularly large effect on the quality of the video signal.

そこで本出願人は、先の出願に係る特願平2−7386
号にて、特に暗時出力のばらつきを低減し得るイメージ
センサを提案している。
Therefore, the present applicant applied for patent application No. 2-7386 related to the earlier application.
In this issue, we propose an image sensor that can reduce variations in output, especially during dark times.

以下、このイメージセンサについて、第7図に示す1画
素分の回路図、および第8図に示すタイミングチャート
に基づいて説明する。
This image sensor will be explained below based on the circuit diagram for one pixel shown in FIG. 7 and the timing chart shown in FIG. 8.

第7図において、1はフォトダイオード、2は一定電圧
源ライン、3はフォトダイオードからの信号を増幅する
増幅用MO5FET、4は増幅された信号を読み出すた
めの信号読み出し用MO3FET、5は前記増幅用MO
3FET3のゲート電位をリセット電位Vrsにするた
めのリセット用MOS F ET、6は信号読み出しラ
イン、7は上記リセット電位Vrsを設定するリセット
電圧源ラインである。
In FIG. 7, 1 is a photodiode, 2 is a constant voltage source line, 3 is an amplification MO5FET for amplifying the signal from the photodiode, 4 is a signal readout MO3FET for reading out the amplified signal, and 5 is the amplification MO for
A reset MOS FET is used to set the gate potential of the 3FET3 to the reset potential Vrs, 6 is a signal read line, and 7 is a reset voltage source line for setting the reset potential Vrs.

信号読み出し用MO3FET4のゲート端子4a、およ
びリセット用MO3FET5のゲート端子5a!こは、
それぞ眉7、第8図に示すタイミングで”H”レベルに
なる読み出し信号Yn、およびノセノト信号Rnが入力
されるようになっている。
Gate terminal 4a of MO3FET4 for signal readout and gate terminal 5a of MO3FET5 for reset! Ha,
A readout signal Yn and a nosenote signal Rn which go to "H" level at the timings shown in FIG. 8 are inputted, respectively.

ここで、信号読み出し用MO5FET4およびリセット
用MOS F ET 5としては、Nチャネル間O3F
ETが用いられている例を示している。
Here, as the signal readout MO5FET 4 and the reset MOS FET 5, an O3F between N channels is used.
An example in which ET is used is shown.

上記フォトダイオード1は、リセット信号RnがL”レ
ベルとのときに露光されると、アノード側に、露光量に
応した電荷が積分されて蓄積される。
When the photodiode 1 is exposed to light when the reset signal Rn is at L'' level, charges corresponding to the amount of exposure are integrated and accumulated on the anode side.

そして、読み出し信号Ynが”H”レベルになると読み
出し用MO3FET4がON状態になり、リセット信号
Rnが”H”レベルになるまでの映像信号読み出し期間
tinに、上記蓄積電荷によ7て定まるフォトダイオー
ド1のアノード電位すなわち増幅用MO3FET3のゲ
ート電位Vanに応じた映像信号が、読み出しライン6
から得られる。
Then, when the readout signal Yn becomes "H" level, the readout MO3FET4 is turned on, and during the video signal readout period tin until the reset signal Rn becomes "H" level, the photodiode determined by 7 is determined by the accumulated charge. A video signal corresponding to the anode potential of 1, that is, the gate potential Van of MO3FET 3 for amplification is transmitted to the readout line 6.
obtained from.

また、読み出し信号Yn、およびリセット信号Rnがと
もに”H”レベルになるリセット時出力読み出し期間t
2nには、リセット用MO5FET5もON状態になる
ので、フォトダイオードlのアノード電位Vanがリセ
ット電位Vrsに等しくなり、リセット時出力信号か、
読み出しライン6から得られる。
Also, during the reset output read period t, both the read signal Yn and the reset signal Rn are at "H" level.
2n, the reset MO5FET5 is also turned on, so the anode potential Van of the photodiode l becomes equal to the reset potential Vrs, and the reset output signal or
It is obtained from readout line 6.

そこで、図示しない遅延回路および差動増幅回路によっ
て、上記映像信号とリセット時出力信号との差を求める
ことにより、暗時出力ばらつきの補正された補正映像信
号が得られる。
Therefore, by determining the difference between the video signal and the reset output signal using a delay circuit and a differential amplifier circuit (not shown), a corrected video signal in which the dark output variation is corrected can be obtained.

すなわち、すべての画素の映像信号レベルは、フォトダ
イオード1のアノード電位Vanがリセット電位Vrs
であるときのリセット時出力信号を基準として得られる
ので、映像信号レベルの暗時出力ばらつきが低減される
ことになる。
That is, the video signal level of all pixels is such that the anode potential Van of the photodiode 1 is the reset potential Vrs.
Since the output signal at the time of reset is obtained as a reference when

発明が解決しようとする課題 ところで、リセット用MO5FET5のゲート端子5a
と、フォトダイオード1のアノード端子との間には、寄
生容量Cが存在する。
Problems to be Solved by the Invention By the way, the gate terminal 5a of the reset MO5FET5
A parasitic capacitance C exists between the photodiode 1 and the anode terminal of the photodiode 1.

そのために、リセット信号Rnが”H”レベルから”L
”レベルに変化する際之容量結合性の変動によって、フ
ォトダイオ−F 1のアノード電位はリセット電位Vr
sから若干低下した電位になる。そして、この低下した
電位が無露光時のアノード電位となるので、前記リセッ
ト時出力信号は、無露光時の映像信号に対してオフセッ
トを含んだものとなる。
Therefore, the reset signal Rn changes from "H" level to "L" level.
Due to the fluctuation of capacitive coupling when changing the level, the anode potential of photodiode F1 becomes the reset potential Vr.
The potential is slightly lower than s. Since this lowered potential becomes the anode potential during non-exposure, the reset output signal includes an offset with respect to the video signal during non-exposure.

このオフセント量は、主としてリセット用MO3FET
5の寄生容量C1および増幅用MO5FET3の増幅率
gmによって定まり、寄生容量Cのばらつきは一般に小
さいが、増幅率gmのばらつきは比較的大きくなりやす
いので、無露光時におけるオフセント量は画素ごとにば
らつきがちになる。それゆえ、前述のように映像信号と
リセット時出力信号との差を求めても、暗時出力ばらつ
きは、完全には補正されないでS/Nが低下することが
ある。
This offset amount is mainly due to the reset MO3FET.
The variation in the parasitic capacitance C is generally small, but the variation in the amplification factor gm tends to be relatively large, so the amount of offset during non-exposure varies from pixel to pixel. It becomes difficult. Therefore, even if the difference between the video signal and the reset output signal is determined as described above, the dark output variation may not be completely corrected and the S/N may decrease.

本発明は上記の点に鑑み、暗時出力ばらつきを確実に補
正して、S/Nを大幅に向上させることのできるイメー
ジセンサの提供を目的としている。
In view of the above-mentioned points, the present invention aims to provide an image sensor that can reliably correct variations in dark output and significantly improve S/N.

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明は、フォトダイオード
と、フォトダイオードからの信号を増幅する増幅素子と
、増幅された信号を読み出す映像信号読み出し用スイッ
チング素子と、前記フォトダイオードの出力レベルを所
定のレベルにリセットするリセット用スイッチング素子
とを備えて成る複数の光検出部、および各光検出部にお
けるリセット用スイッチング素子にリセット動作を行わ
せる前後に、読み出し用スイッチング素子に読み出し動
作を行わせる光検出部制御手段が設けられていることを
特徴としている。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention includes a photodiode, an amplification element for amplifying a signal from the photodiode, a switching element for reading out a video signal for reading out the amplified signal, and a switching element for reading out a video signal for reading out the amplified signal. A plurality of photodetecting units each include a reset switching element that resets the output level of the diode to a predetermined level, and a readout switching element before and after the reset switching element in each photodetection unit performs a reset operation. The device is characterized in that it is provided with a photodetector control means for performing a read operation.

作    用 上記の構成によれば、光検出部制御手段は、各光検出部
におけるリセット用スイッチング素子にリセット動作を
行わせる前後に、読み出し用スイッチング素子に読み出
し動作を行わせる。
Operation According to the above configuration, the photodetection unit control means causes the readout switching element to perform the readout operation before and after causing the reset switching element in each photodetection unit to perform the reset operation.

すなわち、光検出部からは、露光量に応じたレベルの信
号と、正確な無露光時のレベルの信号とが読み出される
That is, a level signal corresponding to the exposure amount and an accurate non-exposure level signal are read out from the photodetector.

第1実施例 本発明の第1実施例を第1図ないし第4図に基づいて説
明する。
First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図はイメージセンサの構成を示す回路図、第2図は
イメージセンサから読み出された映像信号の補正回路の
構成を示す回路図、第3図および第4図はイメージセン
サの各部の動作を示すタイミングチャートである。
Figure 1 is a circuit diagram showing the configuration of the image sensor, Figure 2 is a circuit diagram showing the configuration of the correction circuit for the video signal read out from the image sensor, and Figures 3 and 4 are the operations of each part of the image sensor. FIG.

第1図において、10−1〜10−nは、それぞれ、1
画素の光検出部、11−1〜11−nはフォトダイオー
ド、12は間室電圧源ライン、13−1〜13−nはフ
ォトダイオードからの信号を増幅する増幅用MOS F
 ET、14−1〜14−nは増幅された信号を読み出
すための信号読み出し用MOSFET、15−1〜l 
5−nは前記増幅用MO3FETI 3−1〜13−n
のゲート電位をリセット電位Vrsにするためのリセッ
ト用MO3FET、16は信号読み出しライン、17は
上記リセット電位Vrsを設定するリセット電圧源ライ
ン、21はシフトレジスタ、22はスタート信号入力端
子、23はキャリー信号出力端子、24はクロック信号
ライン、25はリセット原信号発生回路、261〜26
−nはA N D回路である。
In FIG. 1, 10-1 to 10-n are each 1
In the photodetection section of the pixel, 11-1 to 11-n are photodiodes, 12 is a chamber voltage source line, and 13-1 to 13-n are amplification MOS Fs that amplify signals from the photodiodes.
ET, 14-1 to 14-n are signal readout MOSFETs for reading out the amplified signals, and 15-1 to l.
5-n is the amplification MO3FETI 3-1 to 13-n
16 is a signal readout line, 17 is a reset voltage source line for setting the above-mentioned reset potential Vrs, 21 is a shift register, 22 is a start signal input terminal, 23 is a carry Signal output terminal, 24 is a clock signal line, 25 is a reset original signal generation circuit, 261 to 26
-n is an A N D circuit.

第2図において、30は映像信号補正回路、31は電流
電圧変換器、32・35はアナログスイッチ、33はサ
ンプルホールド用コンデンサ、34はバッファ、36は
差動増幅器、37は補正映像信号出力ラインである。
In FIG. 2, 30 is a video signal correction circuit, 31 is a current-voltage converter, 32 and 35 are analog switches, 33 is a sample and hold capacitor, 34 is a buffer, 36 is a differential amplifier, and 37 is a corrected video signal output line. It is.

上記増幅用MO3FET13−1・・・、信号読み出し
用MO5FET14−1・・・、およびリセ、、ト用M
O3FET15−1・・・とじてはNチャネル間O3F
ETが用いられ、信号読み出し用MOSFET14−1
・・・、およびリセット用MO3FET15−1・・・
は、それぞれゲート端子14a−1・・・・15a−1
・・・に入力される読み出し信号Y−1・・・、または
リセット信号R−1・・・が”H”レベルになったとき
にON状態になって、棹み出し動作またはリセット動作
を行うようになっている。
The above MO3FET13-1 for amplification, MO5FET14-1 for signal readout, and M for resetting, , and
O3FET15-1... finally O3F between N channels
ET is used, and MOSFET14-1 for signal readout
..., and reset MO3FET15-1...
are gate terminals 14a-1...15a-1, respectively.
When the read signal Y-1... input to... or the reset signal R-1... goes to "H" level, it becomes ON state and performs the scooping operation or reset operation. It looks like this.

シフトレジスタ21は、第3図に示すように、スタート
信号が”H”レベルになった後、クロ・ツク信号が”H
”レベルになるごとに、読み出し信号Y−1・・・を順
次”H”レベルにするようになっている。また、最終段
の光検出部10−nの読み出し信号Y−nが”H”レベ
ルになった後に、H”レベルのキャリー信号を出力する
ようになっている。このキャリー信号は、複数のイメー
ジセンサが直列に配列されて長尺イメージセンサが形成
されている場合に、次段のイメージセンサにスタート信
号として用いられる。
As shown in FIG. 3, in the shift register 21, after the start signal goes to "H" level, the clock signal goes to "H" level.
Each time the read signal Y-1... is set to the "H" level, the read signal Y-1 of the final stage photodetector 10-n is set to the "H" level. After reaching the level, a carry signal of H'' level is output. This carry signal is used as a start signal for the next-stage image sensor when a plurality of image sensors are arranged in series to form a long image sensor.

リセット原信号発生回路25は、クロック信号が”H”
レベルになるごとに、その立ち上がりタイミングから時
間tllだけ遅れて、時間t12だけ”H″レベルなる
リセット原信号ROを出力するようになっている。この
リセット原信号発生回路25は、より具体的には、例え
ばクロック[が″H″レベルになったときにパルス幅t
11のパルスを発生するワンショットマルチパイプレー
クと、上記パルスが立ち下がるときにパルス幅t12の
パルスを発生するワンショットマルチバイブレークとに
よって構成されている。
The reset original signal generation circuit 25 has a clock signal of “H”.
Each time the reset signal RO reaches the "H" level, the reset original signal RO is outputted at the "H" level for a time t12, delayed by a time tll from the rising timing. More specifically, this reset original signal generation circuit 25 generates a signal with a pulse width t when, for example, the clock becomes "H" level.
It is composed of a one-shot multi-pipe break that generates 11 pulses, and a one-shot multi-by-break that generates a pulse with a pulse width t12 when the above pulse falls.

AND回路26−1・・・は、それぞれ、読み出し信号
Y−1・・・が”H゛レヘルなっているときにだけ、上
記リセット原信号ROを通過させ、リセット信号R−1
・・・として出力するようになっている。
The AND circuits 26-1... pass the reset original signal RO only when the read signal Y-1... is at a "H" level, and output the reset signal R-1.
It is designed to be output as...

映像信号補正回路30は、上記リセット原信号ROが”
H”レベルになる前後に読み出された信号を、差動増幅
器36で差動増幅することによって、映像信号の補正を
行うようになっている。
The video signal correction circuit 30 is configured so that the reset original signal RO is
The video signal is corrected by differentially amplifying the signals read before and after reaching the H'' level by the differential amplifier 36.

上記の構成において、光検出部10−1・・・における
フォトダイオード11−1・・・は、それぞれ、後述す
るようにリセット動作が行われた後、露光によってアノ
ード側に!荷が蓄積され、露光量に応じたアノード電位
Va−1・・・になる。
In the above configuration, each of the photodiodes 11-1 in the photodetector 10-1 is moved to the anode side by exposure after a reset operation is performed as described later. The load is accumulated and becomes an anode potential Va-1 . . . corresponding to the amount of exposure.

そして、スタート信号が”H”レベルになっているとき
にクロック信号が”H”レベルになると、シフトレジス
タ21の読み出し信号Y−1が″H″レベルになる。そ
こで、光検出部10−1の信号読み出し用MO3FET
14−IJ(ONa’態になり、信号読み出しライン1
6には、フォトダイオ−ト11−1のアノード電位Va
−1に応した大きさ、すなわち露光量に応した大きさの
映像信号電流が流れる。
When the clock signal goes to "H" level while the start signal is at "H" level, the read signal Y-1 of the shift register 21 goes to "H" level. Therefore, the MO3FET for signal readout of the photodetector 10-1
14-IJ (becomes ONa' state, signal readout line 1
6 is the anode potential Va of the photodiode 11-1.
A video signal current flows with a magnitude corresponding to -1, that is, a magnitude corresponding to the exposure amount.

映像信号補正回路30の電流電圧変換器31は、上記映
像信号電流を電圧に変換し、この電圧は、図示しない制
御装置の制御により導通状態になっているアナログスイ
ッチ32を介してサンプルホールド用コンデンサ33に
蓄積される。
A current-voltage converter 31 of the video signal correction circuit 30 converts the video signal current into a voltage, and this voltage is passed to a sample-hold capacitor via an analog switch 32 that is turned on under the control of a control device (not shown). It is accumulated in 33.

読み出し信号Y−1が”H”レベルになってから時間t
llの映像信号読み出し期間が経過すると、リセット原
信号発生回路25から出力されるリセット原信号ROが
H”レベルになる。ここで、読み出し信号Y〜1・・・
のうち、読み出し信号Y−1だけが”H”レベルになっ
ているので、AND回路26−1から出力されるリセッ
ト信号R1だけが”H”レベルになって、リセット用M
O3FET15−1がON状態になり、フォトダイオー
ド11−1のアノード電位Va−1は、第4図に示すよ
うに、リセット電位Vrsになる。
Time t after read signal Y-1 becomes “H” level
When the ll video signal readout period has elapsed, the reset original signal RO output from the reset original signal generation circuit 25 becomes H'' level.Here, the readout signal Y~1...
Of these, only the read signal Y-1 is at the "H" level, so only the reset signal R1 output from the AND circuit 26-1 is at the "H" level, and the reset signal Y-1 is at the "H" level.
The O3FET 15-1 is turned on, and the anode potential Va-1 of the photodiode 11-1 becomes the reset potential Vrs, as shown in FIG.

また、時間t12のリセット時間が経過してリセット原
信号ROか”L”レベルになると、リセット信号R−1
も゛L゛レベルになり、リセット用MO3FET15二
lがOFF状態になるとともに、リセット信号R−1の
変化に伴う容量結合性の変動によって、フォトダイオー
ド11−1の7ノ一ド電位Va−1が、リセット電位V
rsから若干低下した電位になる。そして、この低下し
た電位が無露光時のアノード電位となる。
Further, when the reset original signal RO becomes "L" level after the reset time of time t12 has elapsed, the reset signal R-1
It also goes to the "L" level, the reset MO3FET 152 turns off, and the 7 node potential Va-1 of the photodiode 11-1 changes due to the change in capacitive coupling caused by the change in the reset signal R-1. is the reset potential V
The potential is slightly lower than rs. This lowered potential becomes the anode potential during non-exposure.

また、読み出し信号Y−1は、リセット信号R−1が”
L”レベルになった後も、次にクロック信号がH”レベ
ルになるまで″H゛レヘレベ保たれているので、信号読
み出し用MO5FETI4−1はON状態を維持してい
る。そこで、上記無露光時のアノード電位Va−1に応
じた大きさの無露光時信号電流が信号読み出しライン1
6に流れる。
In addition, the read signal Y-1 is reset when the reset signal R-1 is "
Even after the clock signal goes to the "L" level, the "H" level is maintained until the next time the clock signal goes to the "H" level, so the signal reading MO5FETI4-1 maintains the ON state.Therefore, the above-mentioned non-exposure The non-exposure signal current of the magnitude corresponding to the anode potential Va-1 at the time is the signal readout line 1.
It flows to 6.

この無露光時信号電流は、映像信号補正回路30の電流
電圧変換器31によって電圧に変換され、変換された電
圧が差動増幅器36のマイナス入力端子に印加される。
This non-exposure signal current is converted into a voltage by the current-voltage converter 31 of the video signal correction circuit 30, and the converted voltage is applied to the negative input terminal of the differential amplifier 36.

一方、前記サンプルホールド用コンデンサ33に蓄積さ
れた電圧は、バッファ34およびアナログスイッチ35
を介して、差動増幅器36のプラス入力端子に印加され
、差動増幅器36からは、補正映像信号か補正映像信号
出力ライン37に出力される。
On the other hand, the voltage accumulated in the sample and hold capacitor 33 is transferred to the buffer 34 and the analog switch 35.
The corrected video signal is applied to the positive input terminal of the differential amplifier 36 via the differential amplifier 36, and the corrected video signal is outputted to the corrected video signal output line 37.

すなわち、信号読み出しライン16からは、露光量に応
じた映像信号電流と、無露光時信号電流とが出力される
ので、両者の差を求めることにより、増幅用MO3FE
T13−1の増幅率gmや閾値電圧VTなどの特性のば
らつきの影響を除去した補正映像信号が得られる。
In other words, since the signal readout line 16 outputs a video signal current according to the exposure amount and a non-exposure signal current, by finding the difference between the two, the amplifying MO3FE
A corrected video signal is obtained in which the effects of variations in characteristics such as the amplification factor gm and threshold voltage VT of T13-1 are removed.

しかも、映像信号が読み出されるときと、無露光時信号
が読み出されるときとでは、いずれの場合もリセット信
号R−1が”L”レベルになっている。そこで、リセッ
ト用MO3FET15−1におけるドレイン−ゲート間
の寄生容量等に起因する容量結合性の変動などの影響は
、いずれの場合も等しい。それゆえ、上記差動増幅によ
って補正された映像信号は、S/Nが高く、固定パター
ンノイズが確実に防止されたものとなり、例えばフォト
ダイオードl 1−1の露光量が情態である場合には正
確に0レベルになる。
Furthermore, the reset signal R-1 is at the "L" level both when the video signal is read out and when the non-exposure signal is read out. Therefore, the effects of variations in capacitive coupling due to parasitic capacitance between the drain and gate in the reset MO3FET 15-1 are the same in either case. Therefore, the video signal corrected by the differential amplification has a high S/N and fixed pattern noise is reliably prevented. For example, when the exposure amount of photodiode l1-1 is Become exactly 0 level.

次に、クロック信号が再度”H”レベルになると、シフ
トレジスタ21の読み出し信号Y−1は”L”レベルに
なる一方、読み出し信号Y−2が”H”レベルになる。
Next, when the clock signal becomes "H" level again, the read signal Y-1 of the shift register 21 becomes "L" level, while the read signal Y-2 becomes "H" level.

そこで、以下同様に、光検出部l0−2・・・から映像
信号電流、および無露光時・信号電流が出力され、映像
信号補正回路30から、補正映像信号が出力される。
Therefore, in the same manner, the video signal current and the non-exposure signal current are outputted from the photodetecting sections 10-2, and the corrected video signal is outputted from the video signal correction circuit 30.

なお、上記第1実施例においては、読み出し信号Y−1
・・・は、リセット信号R−1・・・が”H”レベルに
なっている間も、”H”レベル状態を維持している例を
説明したが、この間は、信号読み出しライン16に流れ
る電流は、映像信号の補正には用いないので、必ずしも
”H”レベルである必要はない。
Note that in the first embodiment, the read signal Y-1
. . has explained an example in which the reset signal R-1 . . . maintains the "H" level state even while it is at the "H" level. Since the current is not used for correcting the video signal, it does not necessarily have to be at the "H" level.

また、増幅用MOSFETt3−1・・・、信号読み出
し用MO5FET14−1・・・、およびリセット用M
O5FET15−1・・・とじて、NチャネルMOS 
F ETを用い、また、増幅用MOS F ET13−
1・・・のゲート端子13a−1には、フォトダイオー
ド11のアノード端子を接続する例を説明したが、これ
に限るものではない。
In addition, MOSFET t3-1 for amplification, MO5FET 14-1 for signal readout, and M for reset
O5FET15-1...N-channel MOS
FET is used, and amplification MOS FET13-
Although an example has been described in which the anode terminal of the photodiode 11 is connected to the gate terminal 13a-1 of the photodiode 11, the invention is not limited to this.

すなわち、例えば上記のような場合、および増幅用MO
SFETがPチャネル型で、ゲート端子にフォトダイオ
ードのカソード端子が接続されている場合には、露光量
が多いほど出力電流が大きくなるポジ型の映像信号が得
られる一方、増幅用MO3FETがNチャネル型でゲー
ト端子にフォトダイオードのカソード端子が接続されて
いる場合、および増幅用MO3FETがP°チャネル型
で、ゲート端子にフォトダイオードのアノード端子が接
続されている場合には、露光量が多いほど出力電流が小
さくなるネガ型の映像信号が得られるが、いずれの場合
でも、同様に適正な映像信号の補正が行われる。
That is, for example, in the above case, and when the amplification MO
If the SFET is a P-channel type and the cathode terminal of the photodiode is connected to the gate terminal, a positive video signal is obtained in which the output current increases as the amount of exposure increases, while the MO3FET for amplification is an N-channel type. If the cathode terminal of the photodiode is connected to the gate terminal in the type, or if the MO3FET for amplification is a P° channel type and the anode terminal of the photodiode is connected to the gate terminal, the higher the exposure A negative video signal with a smaller output current is obtained, but in either case, appropriate video signal correction is performed in the same way.

さらに、AND回路26−1・・・等の信号レベルは、
正論理である例を示したが、これに限らず、信号読み出
し用MO3FET14−1・・・やリセット用MO3F
ET15−1・・・のチャネル型等に応した論理を用い
ればよい。
Furthermore, the signal level of the AND circuit 26-1... etc. is as follows.
Although we have shown an example of positive logic, it is not limited to this, and MO3FET14-1 for signal readout and MO3F for reset
Logic corresponding to the channel type of the ET15-1... may be used.

第2実施例 本発明の第2実施例を以下に説明する。なお、本第2実
施例において、前記第1実施例と同様の機能を有する構
成部分については同一の番号を付して説明を省略する。
Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described below. In the second embodiment, components having the same functions as those in the first embodiment are given the same reference numerals and explanations thereof will be omitted.

第5図はイメージセンサの構成を示す回路図である。第
5図において、41−1・・・はリセット用筆lMOS
FET、42−1・・・はリセット用筆2MOS F 
ETである。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the image sensor. In Fig. 5, 41-1... is a reset brush lMOS
FET, 42-1... is reset brush 2MOS F
It is ET.

上記リセット用筆1M05FET41−1・・・のゲー
ト端子41a−1・・・は、それぞれ読み出し用MOS
FET14−1−・・のゲート端子14a−1・・・に
接続され、読み出し信号Y−1・・・が入力されるよう
になっている。また、リセット用筆2MO5F E T
 42−1 ・・・のゲート端子42 a −1・・−
には、いずれもリセット原信号ROが入力されるように
なっている。
The gate terminals 41a-1... of the reset brushes 1M05FET41-1... are each readout MOS
It is connected to the gate terminal 14a-1... of the FET 14-1-..., and the read signal Y-1... is input thereto. Also, reset brush 2MO5F ET
42-1... Gate terminal 42 a -1...-
The reset original signal RO is input to both of them.

すなわち、読み出し信号Y−1・・・、およびリセット
原信号ROが、共に”H”レベルになったときにだけ、
リセット動作が行われ、それぞれのフォトダイオード1
1−1・・・におけるアノード端子の電位がリセット電
位Vrsになるようになっている。それゆえ、前記第1
実施例と同様に、露光量に応じた映像信号電流と、正確
な無露光時信号電流とが出力されるので、やはり、確実
な映像信号の補正を行なうことができる。
That is, only when the read signal Y-1... and the reset original signal RO both become "H" level,
A reset operation is performed and each photodiode 1
The potential of the anode terminal in 1-1... becomes the reset potential Vrs. Therefore, the first
As in the embodiment, since the video signal current corresponding to the exposure amount and the accurate non-exposure signal current are output, the video signal can be reliably corrected.

このように、前記第1実施例のリセット用MO3FET
15−1・・・、およびAND回路26−1・・・に代
えて2つのMOSFETを用いることによって回路構成
の簡素化を図ることができるので、イメージセンサをよ
りコンパクトに形成することができるうえ、設計上の自
由度も大きくなる。
In this way, the reset MO3FET of the first embodiment
Since the circuit configuration can be simplified by using two MOSFETs in place of the AND circuits 26-1 and 26-1, the image sensor can be made more compact. , the degree of freedom in design also increases.

なお、リセット用筆2M0SFET42−1・・・は、
上記のようにリセット用筆1M0SFET41−1・・
・よりもリセット電圧源ライン17側に設けるものに限
らず、第6図に示すように、フォトダイオード11−1
・・・側に設けたものなどでもよい。
In addition, the reset brush 2M0SFET42-1...
As above, reset brush 1M0SFET41-1...
・The photodiode 11-1 is not limited to the one provided on the reset voltage source line 17 side as shown in FIG.
...It may be installed on the side.

発明の効果 4゜ 以上説明したように、本発明によれば、各光検出部にお
けるリセント用スイッチング素子にリセット動作を行わ
せる前後に、読み出し用スイッチング素子に読み出し動
作を行わせる光検出部制御手段が設けられていることに
より、光検出部から、露光量に応じたレベルの信号と、
正確な無露光時のレベルの信号とが読み出されるので、
暗時出力ばらつきを確実に補正して、固定パターンノイ
ズを除去し、S/Nを大幅に向上させることができると
いう効果を奏する。
Effects of the Invention 4. As explained above, according to the present invention, the photodetection section control means causes the readout switching element to perform the readout operation before and after the resent switching element in each photodetection section performs the reset operation. By providing a signal of a level according to the exposure amount from the photodetector
Since the accurate non-exposure level signal is read out,
This has the effect of reliably correcting dark output variations, removing fixed pattern noise, and significantly improving S/N.

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

第1図は本発明の第1実施例におけるイメージセンサの
構成を示す回路図、第2図はイメージセンサから読み出
された映像信号の補正回路の構成を示す回路図、第3図
および第4図はイメージセンサの各部の動作を示すタイ
ミングチャート、第5図は本発明の第2実施例における
イメージセンサの構成を示す回路図、第6図はさらに他
の例を示す回路図、第7図は従来のイメージセンサの例
を示す回路図、第8図は同各部の動作を示すタイミング
チャートである。 10−1〜10−n・=光検出部、11−1〜11−n
・・・フォトダイオード、I2・・・一定電圧源ライン
、13−1〜13−n・・・増幅用MOS F ETl
 4−1〜14− n ・・・信号読み出し用MO3F
ET、15−1〜15−n・・・リセット用MO3FE
T、16・・・信号読み出しライン、17・・・リセッ
ト電圧源ライン、21・・・シフトレジスタ、22・・
・スタート信号入力端子、24・・・クロック信号ライ
ン、25・・・リセット原信号発生回路、26−1〜2
6−n・・・AND回路、30!・・映像信号補正回路
、33・・・サンプルホールド用コンデンサ、36・・
・差動増幅器、37・・・補正映像信号出力ライン、4
1−1・・・リセット用筆1M03FET、42−1・
・・リセット用第2M03FET 代理人  弁理士  中島 司朗 第2図 第4図 第7図
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an image sensor in a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a correction circuit for a video signal read out from the image sensor, and FIGS. The figure is a timing chart showing the operation of each part of the image sensor, FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the image sensor in the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram showing still another example, and FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a conventional image sensor, and FIG. 8 is a timing chart showing the operation of each part of the same. 10-1 to 10-n=photodetection section, 11-1 to 11-n
...Photodiode, I2...Constant voltage source line, 13-1 to 13-n...Amplification MOS FETl
4-1 to 14-n...MO3F for signal reading
ET, 15-1 to 15-n... MO3FE for reset
T, 16...Signal readout line, 17...Reset voltage source line, 21...Shift register, 22...
- Start signal input terminal, 24... Clock signal line, 25... Reset original signal generation circuit, 26-1 to 2
6-n...AND circuit, 30! ...Video signal correction circuit, 33...Sample and hold capacitor, 36...
・Differential amplifier, 37...Correction video signal output line, 4
1-1... Reset brush 1M03FET, 42-1.
...2nd M03FET for reset Agent Patent attorney Shiro Nakajima Figure 2 Figure 4 Figure 7

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)フォトダイオードと、 フォトダイオードからの信号を増幅する増幅素子と、 増幅された信号を読み出す映像信号読み出し用スイッチ
ング素子と、 前記フォトダイオードの出力レベルを所定のレベルにリ
セットするリセット用スイッチング素子と を備えて成る複数の光検出部、および 各光検出部におけるリセット用スイッチング素子にリセ
ット動作を行わせる前後に、読み出し用スイッチング素
子に読み出し動作を行わせる光検出部制御手段 が設けられていることを特徴とするイメージセンサ。
(1) A photodiode, an amplification element that amplifies a signal from the photodiode, a video signal readout switching element that reads out the amplified signal, and a reset switching element that resets the output level of the photodiode to a predetermined level. A plurality of photodetecting units comprising a plurality of photodetecting units, and a photodetecting unit control means for causing a readout switching element to perform a readout operation before and after causing the reset switching element in each photodetection unit to perform a reset operation are provided. An image sensor characterized by:
(2)請求項第1項記載のイメージセンサであって、前
記光検出部制御手段には、クロック信号に基づいて、順
次アクティブレベルになる読み出し信号を出力し、各光
検出部を選択的に読み出し状態にする読み出し制御手段
と、 それぞれの読み出し信号がアクティブレベルになった後
、インアクティブレベルになるまでの間の所定の期間に
アクティブレベルになるリセット原信号を出力するリセ
ット原信号発生手段と、それぞれの読み出し信号とリセ
ット原信号との論理積をとり、前記読み出し状態の光検
出部をリセット状態にするリセット信号として出力する
論理積回路と が設けられていることを特徴とするイメージセンサ。
(2) The image sensor according to claim 1, wherein the photodetector control means outputs a readout signal that sequentially becomes an active level based on a clock signal, and selectively controls each photodetector. readout control means for setting the readout state; and reset original signal generation means for outputting a reset original signal that becomes active level during a predetermined period after each readout signal becomes active level until it becomes inactive level. , an AND circuit that performs a logical product of each readout signal and a reset original signal and outputs the logical product as a reset signal to reset the photodetection section in the readout state.
(3)請求項第1項記載のイメージセンサであって、前
記光検出部制御手段は、クロック信号に基づいて、順次
アクティブレベルになる読み出し信号を出力し、各光検
出部を選択的に読み出し状態にする読み出し制御手段と
、 それぞれの読み出し信号がアクティブレベルになった後
、インアクティブレベルになるまでの間の所定の期間に
アクティブレベルになるリセット原信号を出力するリセ
ット原信号発生手段とが設けられて構成されるとともに
、 光検出部のリセット用スイッチング素子は、前記読み出
し信号が入力される制御端子と、リセット原信号が入力
される制御端子とを備え、双方の端子が共にアクティブ
レベルになったときに、リセット動作を行うように構成
されていることを特徴とするイメージセンサ。
(3) The image sensor according to claim 1, wherein the photodetector control means outputs a readout signal that becomes active level sequentially based on a clock signal, and selectively reads out each photodetector. readout control means for setting the state, and reset original signal generation means for outputting a reset original signal that becomes active level during a predetermined period after each readout signal becomes active level and until it becomes inactive level. The reset switching element of the photodetector includes a control terminal to which the read signal is input and a control terminal to which the original reset signal is input, and both terminals are at an active level. An image sensor characterized in that the image sensor is configured to perform a reset operation when the
(4)請求項第1項記載のイメージセンサであって、さ
らに、 リセット動作が行われる前に読み出された映像信号を遅
延させる遅延手段、および 前記遅延手段からの信号と、リセット動作が行われた後
に読み出された映像信号との差を求める差動手段 を備えたことを特徴とするイメージセンサ。
(4) The image sensor according to claim 1, further comprising a delay means for delaying the video signal read out before the reset operation is performed, and a signal from the delay means and the image sensor before the reset operation is performed. An image sensor comprising differential means for determining a difference between a video signal read out after being read out.
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