JPH0421281A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH0421281A
JPH0421281A JP2124274A JP12427490A JPH0421281A JP H0421281 A JPH0421281 A JP H0421281A JP 2124274 A JP2124274 A JP 2124274A JP 12427490 A JP12427490 A JP 12427490A JP H0421281 A JPH0421281 A JP H0421281A
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JP
Japan
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reference line
bit
solid
horizontal scanning
imaging device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2124274A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Oishi
大石 泰広
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Priority to US07/698,219 priority patent/US5161024A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • H04N25/621Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/74Circuitry for scanning or addressing the pixel array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/779Circuitry for scanning or addressing the pixel array

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〕 この発明は、横スミアの発生を抑制すると共に消費電流
を低減させるようにした、電荷変調素子(Charge
 Modulation Device :以下CMD
と略称する)を画素として用いた固体撮像装置に関する
〔従来の技術〕
従来、MIS型受光受光積部を有する撮像素子からなる
固体撮像装置は種々のものが知られているが、その中、
MIS型受光受光積部を有し、且つ内部増幅機能を有す
る撮像素子を用いた固体撮像装置がある。その−例とし
て本件出願人が提案したCMD撮像素子を用いた固体撮
像装置があり、特開昭61−84059号、及び198
6年に開催されたInternational Ele
ctron Device Meetjng (IED
M)の予稿集の第353〜356頁の“^NEW MO
5IF^GE  5ENSOR0PERATING  
IN  A  N0N−DESTR1lCTIVERE
ADOυT MODE”という題名の論文で、その内容
について開示がなされている。
次に、かかるCMD撮像素子を用いた従来の固体撮像装
置を第8図の回路構成図に基づいて説明する。まず各画
素を構成するCMDI−11,142・・・・・・1−
mnをマトリックス状に配列し、その各ドレインには共
通にビデオ・バイアス■。(〉O)を印加する。X方向
に配列されたCMD群のゲート端子は行ライン2−1.
 2−2.・・・・・21にそれぞれ接続し、Y方向に
配列されたCMD群のソース端子はビットライン34.
3−2.・・・・・3−nにそれぞれ接続する。上記ビ
ットライン34.3−2.・・・、・3−nは、それぞ
れ列選択用トランジスタ4−1゜4−2.・・・・・4
−n及び反選択用トランジスタ5−1゜5−2.・・・
・・5−nを介して、信号線6及びGNDに接地された
レファレンス・ライン7にそれぞれ共通に接続する。信
号線6は入力が仮想接地された電流−電圧変換型のプリ
アンプ12に接続され、プリアンプ12の出力端子9に
は負極性の映像信号が時系列で読み出されるようになっ
ている。
また、行ライン2−1. 2−2.・・・・・2−は垂
直走査回路10に接続して、それぞれ信号φ。8.φ、
2゜・・・・・・φ0を印加し、列選択用トランジスタ
4−1゜4−2.・・・・・4−n及び反選択用トラン
ジスタ5−1゜5−2.・・・・・5−nのゲート端子
は、水平走査回路11に接続して、それぞれ信号φSl
+  φs:、・・・・・φ3゜及び各々の反転信号を
印加する。なお各CMDは同一基板上に形成し、その基
板には基板電圧■、、。
を印加するようになっている。
なおリファレンスライン7は、非選択の各ビットライン
の電位を、読み出し時と同し電位に固定するためのもの
であり、各ビットラインの寄生容量の影響を取り除く機
能を備えている。
第9図は、水平走査回路部を抜き出して詳細に示す図で
あり、第10rf!Jは、その動作タイミングを示すタ
イミングチャートである。第10図において、φ、11
.φ。は水平走査回路11に印加されるクロックパルス
で、φ。7はスタートパルスを示している。またs−1
+  s−2,s−3は列選択用トランジスタ4−1.
4−2 4−3のゲートに印加される水平選択信号φ、
1.φ、2.φ5.を示し、g−L  g−2,g−3
は反選択用トランジスタ54.5−2.5−3のゲート
に印加される反転信号を示している。
そして垂直走査回路10の作動により垂直走査信号が読
み出し電位となった行ラインに接続された画素が選択さ
れ、水平走査回路11から出力される水平選択信号φ8
.φ。1・・・・・φ、3により列選択用トランジスタ
4−1. 4−2.・・・・・4−nが順次オンすると
、選択された各画素の光蓄積信号が信号線6を経て出力
端子9から、第10図でSIGで示すように順次出力さ
れるようになっている。
〔発明が解決しようとするIll!!りところで、従来
の構成の固体撮像装置においては、強い光が入射したと
き、第11図に示すように疑信号a(横スミア)が発生
する。なお第11図において、bはハイライト部分を示
している。その発生メカニズムを説明すると次のとおり
である。すなわち、リファレンスライン7には非選択の
ビットラインが全て接続されるように構成されているた
め、強い光が入射するとリファレンスライン7には歓m
Aオーダーの電流が流れる。この電流により第12図の
等価回路に示すように、リファレンスライン7の寄生抵
抗rによってリファレンスライン7の電位が上昇し、各
ビットラインの寄生容量Cwが充電される。なお上記等
価回路においては、各画素は電流源11+1!+・・・
・・17で表している。
このような状態においてビットラインが選択されると、
本来の信号電流にビットライン寄生容量Cvの放電電流
が疑信号として重畳される。これにより横スミアが発生
する。また画面全体に明るい被写体を撮像した場合、選
択ピントラインを除いた全ビットラインの比較的大きな
出力電流がリファレンスラインに流れ込むため、上記と
同しような現象が発生する。
本発明は、従来の固体撮像装置における上記問題点を解
消するためになされたもので、横スミアの発生を抑制し
消費電流を低減させた固体撮像装置を提供することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明は、電荷変調素子を画素として該画
素をマトリックス状に配列したアレイと、該アレイの各
画素をX−Yアドレス方式で順次選択して出力信号を読
み出す垂直及び水平走査手段とを備えた固体撮像装置に
おいて、前記水平走査手段を、各ビットラインを読み出
し期間より1ビット又は水平画素数より少ないビット期
間先行して基準電位のリファレンスラインに接続するよ
うに構成するものである。
このように構成することにより、リファレンスラインに
流れる電流は制限され、これによりリファレンスライン
の電位上昇は押さえられ横スミアの発生が抑制される。
またリファレンスラインに流れる電流が制限されるため
、消費電流の低減を計ることが可能となる。
(実施例〕 以下実施例について説明する。本発明は、主として水平
走査回路部の構成のみが、従来の固体撮像装置と異なる
ので、水平走査回路部のみを図示し説明することとする
第1図は、本発明に係る固体撮像装置の第1実施例の水
平走査回路部を示す回路構成図であり、第9図に示した
従来例と同−又は同等の部材には同一符号を付して示し
ている。第1図において、11は水平走査回路で、N+
に段のシフトレジスタで構成されている。ここで、Nは
有効水平画素数、Kは1≦KINの範囲であり、この実
施例ではに−3である。各列選択用トランジスタ4−1
. 4−2゜・・・・・・4−nの各ゲートには、水平
走査回路11の対応するシフトレジスタ出力である水平
選択信号φ5.。
φ、、・・・・・φ3..がそれぞれ印加されるように
なっており、各反選択用トランジスタ5−1. 5−2
.・・・・・5−nの各ゲートには、先行するに段(K
=3)の水平走査回路11を構成するシフトレジスタの
出力が、OR回路21−L 21−2.−・・−2l−
nを介して、それぞれ印加されるように構成されている
第2図は、このように構成された水平走査回路部の動作
タイミングを示すタイミングチャートで、スタートパル
スφ。アをにビット前にシフトさせることにより、反選
択用トランジスタ5−L  5−25−3のゲート選択
パルスはg−1,g−2,g−3に示すように形成され
る。これにより反選択用トランジスタは、対応する列選
択用トランジスタ4−1゜4−2.4−3が、そのゲー
ト選択パルスs −L  s −25−3によりそれぞ
れ選択されて信号が読み出されるのに先立って、K段(
K=3)のシフトレジスタ出力によりオンになり、した
がって各ビットライン3−1. 3−2.・・・・・3
−nは、読み出し期間に先行して、K(=3)ビット期
間だけリファレンスライン7に接続され、リファレンス
ライン7にはK(=3)本のビットラインが接続される
ことになる。
なお第2図において、SIGは信号線6に読み出される
出力信号を示している。
これにより従来の構成のものに比べ、リファレンスライ
ン7に流れる電流は少なくなり、横スミアの発生が抑制
される。
なお各反選択用トランジスタに接続されるシフトレジス
タ段数、すなわちリファレンスラインに接続されるビッ
トライン数は、撮像素子のレイアウトパターンに応じ適
宜設定することができる。
第3図は、第2実施例の水平走査回路部の構成を示す回
路構成図である。この実施例では、水平走査回路11は
N+1段のシフトレジスタで構成され、各反選択用トラ
ンジスタ5−1. 5−2.・・・・・5nは、各シフ
トレジスタ出力でオン・オフされるようになっている。
また各列選択用トランジスタ4−1. 4−2.・・・
・・4−nの各ゲートには、前記反選択用トランジスタ
5−1. 5−2.・・・・・5−nに印加されるシフ
トレジスタ出力と、次段のシフトレジスタの反転出力と
をNOR回路22−1.22−2.・・・・・22nを
介して入力するように構成されている。
このように構成された水平走査回路部において、第4図
のタイミングチャートに示すように、Kビット(この実
施例ではに=3)分の時間幅をもつスタートパルスφ1
1ffTを、Kビット先行させて入力させてやることに
より、反選択用トランジスタは、対応する列選択用トラ
ンジスタ4−L  4−2.・・・・・4−nがそれぞ
れ選択され信号が読み出されるのに先行して、Kビット
分オンになり、したがって各ビットライン3−1. 3
−2.・・・・・3−nは、読み出し期間に先行してに
ビット期間だけリファレンスライン7に接続してやるこ
とができる。
この実施例においては、スタートパルスφNETの幅を
変えてやることにより、Kの値を自由に設定することが
できるのが特徴である。
第5図は、第3実施例の水平走査回路部の構成を示す回
路構成図である。この実施例でも、水平走査回路11は
N+1段のシフトレジスタで構成され、各シフトレジス
タの出力は、列選択用トランジスタと次段の反選択用ト
ランジスタの各ゲートに印加され、両トランジスタを同
時にオン・オフするように構成されている。
このように構成された水平走査回路部において、第6図
のタイミングチャートに示すように、スタートパルスφ
、lsTを1ビット先行させることにより、反選択用ト
ランジスタは対応する列選択用トランジスタが選択され
て信号が読み出されるのに先立って、1ビットオンにな
り、したがって各ビットライン3〜1. 3−2.・・
・・・3−nは、読み出し期間に先行して1ビット期間
だけリファレンスライン7に接続されることになる。
この実施例は、比較的小規模な素子の場合で、ビットラ
イン寄生容量Cvを放電させる時定数が小さく、1ビッ
ト期間リファレンスラインに接続させるだけで十分なと
きに有効であり、非常に簡単な構成で対応できる点が特
徴である。
上記第1及び第2の実施例においては、Kの値は、素子
の動作条件及び使用目的等に応して任意に設定すること
ができる。また追加するゲート回路の構成も上記実施例
に示したものに限られず、列選択用トランジスタ及び反
選択用トランジスタの開閉タイミングが同等であれば、
どのような構成のものでも適用することができる。
上記各実施例で示したような構成の水平走査回路部をも
つCMD固体撮像装置においては、各CMDN素のオー
バーフロー動作を行う場合、各ビットラインは水平ブラ
ンキング期間中フローティング状態にあるため、各ビッ
トラインの電位が正規の読み出し時よりも上昇してしま
い、オーバーフロー動作が正常に行われないという問題
点がある。
第7図に示す第4実施例は、この点を解決した実施例で
ある。この実施例では、水平ブランキング期間中、すな
わちオーバーフロー動作を行っている期間、各ビットラ
インを基準電位に固定するためのスイッチングトランジ
スタ23−1.23−2.・・・・・23−nを設け、
各ゲートに水平ブランキング期間のみHレベルになるパ
ルスφ、Lを印加するようにしている。これによりオー
バーフロー動作が適正に行われる。
この実施例は、上記第5図に示した第3実施例に適用し
たものを示しているが、第1及び第2実施例並びに同等
な構成のものにも勿論適用できるものである。
〔発明の効果〕
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、リファレンスラインに流れる電流を制限して、その電
位上昇を抑え横スミアの発生を抑制することができる。
またリファレンスラインに流れる電流が制限されるため
、消費電流の低減を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1実施例の水平走査回路部を示す
回路構成図、第2図は、第1実施例の動作を説明するた
めのタイミングチャート、第3図は、第2実施例の水平
走査回路部の構成を示す回路構成図、第4図は、第2実
施例の動作を説明するためのタイミングチャート、第5
図は、第3実施例の水平走査回路部の構成を示す回路構
成図、第6図は、第3実施例の動作を説明するためのタ
イミングチャート、第7図は、第4実施例の回路構成図
、第8図は、従来の固体撮像装置の回路構成図、第9図
は、その水平走査回路部を示す回路構成図、第10図は
、その動作を説明するためのタイミングチャート、第1
1図は、横スミアの発生態様を示す図、第12図は、そ
の水平走査回路部の等価回路を示す図である。 図において、1−IL  1−12.−−−−・1−u
nはCMD画素、2−1. 2−2.・・・・・21は
行ライン、3−13−2.・・・・・3−nはビットラ
イン、4−1. 4−2.0.。 ・・4−nは列選択用トランジスタ、5−1. 5−2
.・・・・・5−nは反選択用トランジスタ、6は信号
線、7はレファレンス・ライン、10は垂直走査回路、
11は水平走査回路を示す。  O O0 −6あ − FJF) エ エ エ l11 86−&” のの Q −N Cワ (/1 010101 第7図 第8図 −n −N鈷−NF)  Φ−N(’+1) xIzl   I   I   −11156、水の 
φ ψ  φ σ ■σ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電荷変調素子を画素として該画素をマトリックス状
    に配列したアレイと、該アレイの各画素をX−Yアドレ
    ス方式で順次選択して出力信号を読み出す垂直及び水平
    走査手段とを備えた固体撮像装置において、前記水平走
    査手段を、各ビットラインを読み出し期間より1ビット
    又は水平画素数より少ないビット期間先行して基準電位
    のリファレンスラインに接続するように構成したことを
    特徴とする固体撮像装置。 2、前記請求項1記載の固体撮像装置において、水平ブ
    ランキング期間に各ビットラインを同時に基準電位に固
    定する手段を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
JP2124274A 1990-05-16 1990-05-16 固体撮像装置 Pending JPH0421281A (ja)

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