JPH04268866A - イメージセンサ - Google Patents
イメージセンサInfo
- Publication number
- JPH04268866A JPH04268866A JP3028830A JP2883091A JPH04268866A JP H04268866 A JPH04268866 A JP H04268866A JP 3028830 A JP3028830 A JP 3028830A JP 2883091 A JP2883091 A JP 2883091A JP H04268866 A JPH04268866 A JP H04268866A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- signal
- precharge
- transistor
- transistors
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/616—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/67—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、イメージセンサに関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】イメージセンサは、対象物からの光の情
報をチップ上に配列されているフォトダイオードの光電
子変換作用により電気信号に変換し画像の情報として出
力をするものである。その画像出力に乗るノイズの中の
一つに固定パターンノイズ（以後、ＦＰＮ；Ｆｉｘｅｄ
Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅという）がある。
報をチップ上に配列されているフォトダイオードの光電
子変換作用により電気信号に変換し画像の情報として出
力をするものである。その画像出力に乗るノイズの中の
一つに固定パターンノイズ（以後、ＦＰＮ；Ｆｉｘｅｄ
Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅという）がある。
【０００３】つまり、イメージセンサの画像信号の最終
的な出力の形式は各画素（フォトダイオード）の信号デ
ータを画素列の第１番目から順に電圧レベルとして与え
られ、全画素にわたって一様の光を照射した場合には理
想的に全ての画素出力で同一の電圧値が得られるはずで
あるが、実際のセンサ出力では一様とはならず、各画素
間である程度ばらつく。これを、イメージセンサのＦＰ
Ｎと呼んでいる。ノイズ量は出力部に内蔵されているア
ンプの倍率によって変わってくるが、だいたい数十ｍＶ
のオーダーである。イメージセンサの実使用状態の信号
出力振幅は５００ｍＶ〜１Ｖくらいであるためカラーイ
メージセンサのような高階調を必要とするものについて
は無視できないノイズ量となっており、対策が必要であ
る。
的な出力の形式は各画素（フォトダイオード）の信号デ
ータを画素列の第１番目から順に電圧レベルとして与え
られ、全画素にわたって一様の光を照射した場合には理
想的に全ての画素出力で同一の電圧値が得られるはずで
あるが、実際のセンサ出力では一様とはならず、各画素
間である程度ばらつく。これを、イメージセンサのＦＰ
Ｎと呼んでいる。ノイズ量は出力部に内蔵されているア
ンプの倍率によって変わってくるが、だいたい数十ｍＶ
のオーダーである。イメージセンサの実使用状態の信号
出力振幅は５００ｍＶ〜１Ｖくらいであるためカラーイ
メージセンサのような高階調を必要とするものについて
は無視できないノイズ量となっており、対策が必要であ
る。
【０００４】イメージセンサは、図４に示すように、プ
リチャージ線ＬＰＲに対しプリチャージ用トランジスタ
２１と画素読出用トランジスタ２２とフォトダイオード
２３が直列に接続され、又、画素アンプトランジスタ２
４が画素切替トランジスタ２５を介して信号読出線ＬＲ
Ｅに接続され、画素アンプトランジスタ２４のゲートが
プリチャージ用トランジスタ２１と画素読出用トランジ
スタ２２との間に接続されている。そして、図５に示す
ように、画素切替トランジスタ２５にて読み出す対象の
画素を切替え、プリチャージ用トランジスタ２１をオン
してフォトダイオード２３や信号線Ｌ１を信号読出線Ｌ
ＲＥの電圧レベルにチャージして初期化し、画素アンプ
トランジスタ２４にてフォトダイオード２３からの信号
をインピーダンス変換して信号読出線ＬＲＥへ伝える。
リチャージ線ＬＰＲに対しプリチャージ用トランジスタ
２１と画素読出用トランジスタ２２とフォトダイオード
２３が直列に接続され、又、画素アンプトランジスタ２
４が画素切替トランジスタ２５を介して信号読出線ＬＲ
Ｅに接続され、画素アンプトランジスタ２４のゲートが
プリチャージ用トランジスタ２１と画素読出用トランジ
スタ２２との間に接続されている。そして、図５に示す
ように、画素切替トランジスタ２５にて読み出す対象の
画素を切替え、プリチャージ用トランジスタ２１をオン
してフォトダイオード２３や信号線Ｌ１を信号読出線Ｌ
ＲＥの電圧レベルにチャージして初期化し、画素アンプ
トランジスタ２４にてフォトダイオード２３からの信号
をインピーダンス変換して信号読出線ＬＲＥへ伝える。
【０００５】そして、ＦＰＮの発生する原因はそれぞれ
の画素部分に設けてあるトランジスタ２１、２２、２４
、２５にある。これらのトランジスタの特性が全画素に
わたって一様でないためにＦＰＮとして信号出力の不均
一性が発生する。より詳細には、画素アンプトランジス
タ２４と画素切替トランジスタ２５については、トラン
ジスタ形成上全画素均一なＤＣオフセット量が得られな
いのでそのシフト量がＦＰＮとして出力に現れ、プリチ
ャージ用トランジスタ２１についてはオフ時にミラー容
量の関係で信号以外の電荷が画素アンプトランジスタ２
４のゲートへ流れ込んでノイズとなる。又、画素読出用
トランジスタ２２も画素アンプトランジスタ２４と同じ
原理でＦＰＮが発生すると考えられ、オンする時に読出
しに関係してくる。
の画素部分に設けてあるトランジスタ２１、２２、２４
、２５にある。これらのトランジスタの特性が全画素に
わたって一様でないためにＦＰＮとして信号出力の不均
一性が発生する。より詳細には、画素アンプトランジス
タ２４と画素切替トランジスタ２５については、トラン
ジスタ形成上全画素均一なＤＣオフセット量が得られな
いのでそのシフト量がＦＰＮとして出力に現れ、プリチ
ャージ用トランジスタ２１についてはオフ時にミラー容
量の関係で信号以外の電荷が画素アンプトランジスタ２
４のゲートへ流れ込んでノイズとなる。又、画素読出用
トランジスタ２２も画素アンプトランジスタ２４と同じ
原理でＦＰＮが発生すると考えられ、オンする時に読出
しに関係してくる。
【０００６】このようなＦＰＮを補正するために、図４
に示す相関二重サンプリング（ＣＤＳ；Ｃｏｒｒｅｌａ
ｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ ）回路２６
を用いている。図５を例にすると、画像信号の読出し波
形は、ＦＰＮを含んでいる。ＣＤＳ回路２６の動作は、
まずフォトダイオード２３と画素アンプトランジスタ２
４のゲートをプリチャージし、プリチャージ用トランジ
スタ２１がオフした時のレベルをサンプリング信号φａ
の立ち上がりタイミングでサンプリングする。このレベ
ルはプリチャージレベルの上に、画素アンプトランジス
タ２４と画素切替トランジスタ２５のＤＣオフセットレ
ベルと、プリチャージ用トランジスタ２１のオフ時に発
生したノイズを含んでいる。次に、画素読出用トランジ
スタ２２をオンしてフォトダイオード２３の信号を読み
出した後のレベルをサンプリング信号φｂの立ち上がり
でサンプリングする。このφｂでサンプルしたレベルか
らφａでサンプリングしたレベルを差し引くことによっ
てノイズ成分をキャンセルするものである。
に示す相関二重サンプリング（ＣＤＳ；Ｃｏｒｒｅｌａ
ｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ ）回路２６
を用いている。図５を例にすると、画像信号の読出し波
形は、ＦＰＮを含んでいる。ＣＤＳ回路２６の動作は、
まずフォトダイオード２３と画素アンプトランジスタ２
４のゲートをプリチャージし、プリチャージ用トランジ
スタ２１がオフした時のレベルをサンプリング信号φａ
の立ち上がりタイミングでサンプリングする。このレベ
ルはプリチャージレベルの上に、画素アンプトランジス
タ２４と画素切替トランジスタ２５のＤＣオフセットレ
ベルと、プリチャージ用トランジスタ２１のオフ時に発
生したノイズを含んでいる。次に、画素読出用トランジ
スタ２２をオンしてフォトダイオード２３の信号を読み
出した後のレベルをサンプリング信号φｂの立ち上がり
でサンプリングする。このφｂでサンプルしたレベルか
らφａでサンプリングしたレベルを差し引くことによっ
てノイズ成分をキャンセルするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このＣＤＳ
回路２６を実際のイメージセンサに搭載して試作を行っ
た結果、ＦＰＮ対策に効果を示したが、約３０ｍＶのＦ
ＰＮが残ってしまう。このＦＰＮについて本発明者らが
考察した結果、これは、画素読出用トランジスタ２２の
オン時に発生するノイズであることが判明した。以前よ
りトランジスタ・オン時に発生するノイズ成分は一般に
小さいと考えられていたが、今回の実験により出力時で
約３０ｍＶも発生していることが分かった。ＣＤＳ回路
２６を使用しても、この画素読出用トランジスタ２２が
発生源となるＦＰＮはノイズの乗る時期が信号出力と同
じタイミングになるために補正が原理的に不可能である
。これに対しては別の対策が必要になってくる。
回路２６を実際のイメージセンサに搭載して試作を行っ
た結果、ＦＰＮ対策に効果を示したが、約３０ｍＶのＦ
ＰＮが残ってしまう。このＦＰＮについて本発明者らが
考察した結果、これは、画素読出用トランジスタ２２の
オン時に発生するノイズであることが判明した。以前よ
りトランジスタ・オン時に発生するノイズ成分は一般に
小さいと考えられていたが、今回の実験により出力時で
約３０ｍＶも発生していることが分かった。ＣＤＳ回路
２６を使用しても、この画素読出用トランジスタ２２が
発生源となるＦＰＮはノイズの乗る時期が信号出力と同
じタイミングになるために補正が原理的に不可能である
。これに対しては別の対策が必要になってくる。
【０００８】この発明の目的は、画素信号読出のための
トランジスタの動作に起因するＦＰＮを低減できるイメ
ージセンサを提供することにある。
トランジスタの動作に起因するＦＰＮを低減できるイメ
ージセンサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、画素ごとに
設けられ、所定電圧が印加されたプリチャージ線に対し
、プリチャージ用スイッチング素子を介して接続された
光検知素子と、画素ごとに設けられ、信号読出線に対し
画素切替スイッチング素子を介して接続され、かつ、ゲ
ートが前記プリチャージ用スイッチング素子と光検知素
子との間に接続されたアンプ用トランジスタと、画素ご
とに前記画素切替スイッチング素子を閉じた状態で、画
素ごとの前記プリチャージ用スイッチング素子を開閉す
るタイミング発生回路と、前記タイミング発生回路によ
る前記プリチャージ用スイッチング素子の閉状態での前
記信号読出線からの読み出し値と、前記プリチャージ用
スイッチング素子の開状態での前記信号読出線からの読
み出し値との差を出力する相関二重サンプリング回路と
を備えたイメージセンサをその要旨とするものである。
設けられ、所定電圧が印加されたプリチャージ線に対し
、プリチャージ用スイッチング素子を介して接続された
光検知素子と、画素ごとに設けられ、信号読出線に対し
画素切替スイッチング素子を介して接続され、かつ、ゲ
ートが前記プリチャージ用スイッチング素子と光検知素
子との間に接続されたアンプ用トランジスタと、画素ご
とに前記画素切替スイッチング素子を閉じた状態で、画
素ごとの前記プリチャージ用スイッチング素子を開閉す
るタイミング発生回路と、前記タイミング発生回路によ
る前記プリチャージ用スイッチング素子の閉状態での前
記信号読出線からの読み出し値と、前記プリチャージ用
スイッチング素子の開状態での前記信号読出線からの読
み出し値との差を出力する相関二重サンプリング回路と
を備えたイメージセンサをその要旨とするものである。
【００１０】
【作用】タイミング発生回路は画素ごとに画素切替スイ
ッチング素子を閉じた状態で、画素ごとのプリチャージ
用スイッチング素子を開閉する。そして、相関二重サン
プリング回路はタイミング発生回路によるプリチャージ
用スイッチング素子の閉状態での信号読出線からの読み
出し値と、プリチャージ用スイッチング素子の開状態で
の信号読出線からの読み出し値との差を出力する。その
結果、図４での画素読出用トランジスタ２２を用いるこ
となく光検知素子からの信号が得られる。
ッチング素子を閉じた状態で、画素ごとのプリチャージ
用スイッチング素子を開閉する。そして、相関二重サン
プリング回路はタイミング発生回路によるプリチャージ
用スイッチング素子の閉状態での信号読出線からの読み
出し値と、プリチャージ用スイッチング素子の開状態で
の信号読出線からの読み出し値との差を出力する。その
結果、図４での画素読出用トランジスタ２２を用いるこ
となく光検知素子からの信号が得られる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１に示すように、イメージセンサ
は画素部１とシフトレジスタ部２とタイミング発生回路
３と信号処理部４とから構成されている。画素部１は、
プリチャージ線ＬＰＲと信号読出線ＬＲＥとを有し、プ
リチャージ線ＬＰＲには抵抗５，６により分圧された所
定電圧（２．５ボルト）が印加されている。又、信号読
出線ＬＲＥは抵抗７を介して電源電圧Ｖｃｃが接続され
るとともに信号処理部４と接続されている。画素部１に
は複数の画素が用意され、各画素は光検知素子としての
フォトダイオードＤ１，Ｄ２，…と、プリチャージ用ス
イッチング素子としてのトランジスタ（Ｔｒ１）１，（
Ｔｒ１）２，…と、アンプ用トランジスタとしてのトラ
ンジスタ（Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２）２，…と、画素切替
スイッチング素子としてのトランジスタ（Ｔｒ３）１，
（Ｔｒ３）２，…とから構成されている。 又、各画素においては、プリチャージ線ＬＰＲに対しプ
リチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２
，…とフォトダイオードＤ１，Ｄ２，…が直列に接続さ
れている。さらに、各画素において、信号読出線ＬＲＥ
に対し画素アンプトランジスタ（Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２
）２，…と画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ
３）２，…とが直列に接続されている。この画素アンプ
トランジスタ（Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２）２，…のゲート
がプリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１
）２，…とフォトダイオードＤ１，Ｄ２，…との間に接
続されている。
に従って説明する。図１に示すように、イメージセンサ
は画素部１とシフトレジスタ部２とタイミング発生回路
３と信号処理部４とから構成されている。画素部１は、
プリチャージ線ＬＰＲと信号読出線ＬＲＥとを有し、プ
リチャージ線ＬＰＲには抵抗５，６により分圧された所
定電圧（２．５ボルト）が印加されている。又、信号読
出線ＬＲＥは抵抗７を介して電源電圧Ｖｃｃが接続され
るとともに信号処理部４と接続されている。画素部１に
は複数の画素が用意され、各画素は光検知素子としての
フォトダイオードＤ１，Ｄ２，…と、プリチャージ用ス
イッチング素子としてのトランジスタ（Ｔｒ１）１，（
Ｔｒ１）２，…と、アンプ用トランジスタとしてのトラ
ンジスタ（Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２）２，…と、画素切替
スイッチング素子としてのトランジスタ（Ｔｒ３）１，
（Ｔｒ３）２，…とから構成されている。 又、各画素においては、プリチャージ線ＬＰＲに対しプ
リチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２
，…とフォトダイオードＤ１，Ｄ２，…が直列に接続さ
れている。さらに、各画素において、信号読出線ＬＲＥ
に対し画素アンプトランジスタ（Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２
）２，…と画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ
３）２，…とが直列に接続されている。この画素アンプ
トランジスタ（Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２）２，…のゲート
がプリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１
）２，…とフォトダイオードＤ１，Ｄ２，…との間に接
続されている。
【００１２】本実施例では、トランジスタ（Ｔｒ１）１
，（Ｔｒ１）２，…と、トランジスタ（Ｔｒ２）１，（
Ｔｒ２）２，…と、トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ
３）２，…とは、それぞれＮチャネルＭＯＳＦＥＴが使
用されている。タイミング発生回路３には、スタート信
号φＳＴの信号出力ポートと、画素オンタイミング信号
φ１ の信号出力ポートと、プリチャージタイミング信
号φ２ の信号出力ポートと、相関二重サンプリングの
際の第１サンプリング信号φＡ の信号出力ポートと、
相関二重サンプリングの際の第２サンプリング信号φＢ
の信号出力ポートとが備えられている。
，（Ｔｒ１）２，…と、トランジスタ（Ｔｒ２）１，（
Ｔｒ２）２，…と、トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ
３）２，…とは、それぞれＮチャネルＭＯＳＦＥＴが使
用されている。タイミング発生回路３には、スタート信
号φＳＴの信号出力ポートと、画素オンタイミング信号
φ１ の信号出力ポートと、プリチャージタイミング信
号φ２ の信号出力ポートと、相関二重サンプリングの
際の第１サンプリング信号φＡ の信号出力ポートと、
相関二重サンプリングの際の第２サンプリング信号φＢ
の信号出力ポートとが備えられている。
【００１３】シフトレジスタ部２には、タイミング発生
回路３のスタート信号出力ポートに対し画素ごとに２個
づつのトランスペアレント・ラッチ回路８ａ，８ｂが直
列に接続されている。又、シフトレジスタ部２において
、タイミング発生回路３の画素オンタイミング信号φ１
の信号線が２つに分岐され、一方の分岐線にはインバ
ータ９が接続されている。この両分岐線は各トランスペ
アレント・ラッチ回路８ａと接続されている。又、シフ
トレジスタ部２において、タイミング発生回路３のプリ
チャージタイミング信号φ２ の信号線が２つに分岐さ
れ、一方の分岐線にはインバータ１０が接続されている
。この両分岐線はトランスペアレント・ラッチ回路８ｂ
と接続されている。
回路３のスタート信号出力ポートに対し画素ごとに２個
づつのトランスペアレント・ラッチ回路８ａ，８ｂが直
列に接続されている。又、シフトレジスタ部２において
、タイミング発生回路３の画素オンタイミング信号φ１
の信号線が２つに分岐され、一方の分岐線にはインバ
ータ９が接続されている。この両分岐線は各トランスペ
アレント・ラッチ回路８ａと接続されている。又、シフ
トレジスタ部２において、タイミング発生回路３のプリ
チャージタイミング信号φ２ の信号線が２つに分岐さ
れ、一方の分岐線にはインバータ１０が接続されている
。この両分岐線はトランスペアレント・ラッチ回路８ｂ
と接続されている。
【００１４】又、画素ごとのトランスペアレント・ラッ
チ回路８ｂの出力端子はプリチャージ用トランジスタ（
Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…のゲートと接続されてい
る。さらに、画素ごとのトランスペアレント・ラッチ回
路８ａの出力端子はフリップフロップＦＦ１，ＦＦ２，
…が接続され、フリップフロップＦＦ１，ＦＦ２，…の
出力端子が画素部１の画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）
１，（Ｔｒ３）２，…のゲートと接続されている。フリ
ップフロップＦＦ１，ＦＦ２，…のリセット端子は隣接
する画素でのフリップフロップＦＦ１，ＦＦ２，…の入
力端子と接続されている。
チ回路８ｂの出力端子はプリチャージ用トランジスタ（
Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…のゲートと接続されてい
る。さらに、画素ごとのトランスペアレント・ラッチ回
路８ａの出力端子はフリップフロップＦＦ１，ＦＦ２，
…が接続され、フリップフロップＦＦ１，ＦＦ２，…の
出力端子が画素部１の画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）
１，（Ｔｒ３）２，…のゲートと接続されている。フリ
ップフロップＦＦ１，ＦＦ２，…のリセット端子は隣接
する画素でのフリップフロップＦＦ１，ＦＦ２，…の入
力端子と接続されている。
【００１５】信号処理部４には相関二重サンプリング（
ＣＤＳ；Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍ
ｐｌｉｎｇ ）回路が設けられている。つまり、ＣＤＳ
回路は、図２に示すように、トランジスタ１１とコンデ
ンサ１２とバッファ１３と差動アンプ１４とトランジス
タ１５とコンデンサ１６とバッファ１７とからなる。ト
ランジスタ１１のゲートにはタイミング発生回路３の第
１サンプリング信号φＡ の信号線が接続されるととも
にトランジスタ１５のゲートには第２サンプリング信号
φＢ の信号線が接続されている。
ＣＤＳ；Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍ
ｐｌｉｎｇ ）回路が設けられている。つまり、ＣＤＳ
回路は、図２に示すように、トランジスタ１１とコンデ
ンサ１２とバッファ１３と差動アンプ１４とトランジス
タ１５とコンデンサ１６とバッファ１７とからなる。ト
ランジスタ１１のゲートにはタイミング発生回路３の第
１サンプリング信号φＡ の信号線が接続されるととも
にトランジスタ１５のゲートには第２サンプリング信号
φＢ の信号線が接続されている。
【００１６】本実施例では、画素部１とシフトレジスタ
部２とタイミング発生回路３と信号処理部４とが１チッ
プ内に形成されている。尚、画素部１とシフトレジスタ
部２とを１チップ内に形成するとともにタイミング発生
回路３と信号処理部（相関二重サンプリング回路）４と
を外付けするようにしてもよい。次に、このように構成
したイメージセンサの作用を説明する。図３には信号の
タイミングチャートを示す。
部２とタイミング発生回路３と信号処理部４とが１チッ
プ内に形成されている。尚、画素部１とシフトレジスタ
部２とを１チップ内に形成するとともにタイミング発生
回路３と信号処理部（相関二重サンプリング回路）４と
を外付けするようにしてもよい。次に、このように構成
したイメージセンサの作用を説明する。図３には信号の
タイミングチャートを示す。
【００１７】まず、タイミング発生回路３からのスター
ト信号φＳＴが出力されるとともに所定の間隔での画素
オンタイミング信号φ１ 及びプリチャージタイミング
信号φ２ が出力される。すると、各画素において画素
切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ３）２，…が順
にオンされ、読み出す対象の画素が切替えられる。この
画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ３）２，…
のオン動作により画素アンプトランジスタ（Ｔｒ２）１
，（Ｔｒ２）２，…はフォトダイオードＤ１，Ｄ２，…
からの信号をインピーダンス変換して信号読出線ＬＲＥ
へ伝える。
ト信号φＳＴが出力されるとともに所定の間隔での画素
オンタイミング信号φ１ 及びプリチャージタイミング
信号φ２ が出力される。すると、各画素において画素
切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ３）２，…が順
にオンされ、読み出す対象の画素が切替えられる。この
画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ３）２，…
のオン動作により画素アンプトランジスタ（Ｔｒ２）１
，（Ｔｒ２）２，…はフォトダイオードＤ１，Ｄ２，…
からの信号をインピーダンス変換して信号読出線ＬＲＥ
へ伝える。
【００１８】又、画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，
（Ｔｒ３）２，…がオンの期間内における後半部におい
てプリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１
）２，…がオンする。このプリチャージ用トランジスタ
（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…のオンによりフォトダ
イオードＤ１，Ｄ２，…がチャージされて初期化される
。そして、プリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，
（Ｔｒ１）２，…に対しオフした後に、チャージされた
フォトダイオードＤ１，Ｄ２，…において光の強さに応
じた光電流が発生してチャージされた電圧が低下する。
（Ｔｒ３）２，…がオンの期間内における後半部におい
てプリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１
）２，…がオンする。このプリチャージ用トランジスタ
（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…のオンによりフォトダ
イオードＤ１，Ｄ２，…がチャージされて初期化される
。そして、プリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，
（Ｔｒ１）２，…に対しオフした後に、チャージされた
フォトダイオードＤ１，Ｄ２，…において光の強さに応
じた光電流が発生してチャージされた電圧が低下する。
【００１９】一方、信号処理部４においては、プリチャ
ージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…が
オフ時において第１サンプリング信号φＡ により信号
処理部４のトランジスタ１１がオンしてその時の信号読
出線ＲＥからの電荷がコンデンサ１２に蓄えられる。そ
して、コンデンサ１２による電圧が差動アンプ１４にお
いてプリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ
１）２，…がオン時の信号読出線ＲＥの信号値と比較さ
れ、その差が出力される。その差は第２サンプリング信
号φＢ によるトランジスタ１５のオンタイミングで信
号処理部４の外部に出力される。
ージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…が
オフ時において第１サンプリング信号φＡ により信号
処理部４のトランジスタ１１がオンしてその時の信号読
出線ＲＥからの電荷がコンデンサ１２に蓄えられる。そ
して、コンデンサ１２による電圧が差動アンプ１４にお
いてプリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ
１）２，…がオン時の信号読出線ＲＥの信号値と比較さ
れ、その差が出力される。その差は第２サンプリング信
号φＢ によるトランジスタ１５のオンタイミングで信
号処理部４の外部に出力される。
【００２０】このように本実施例では、画素ごとに設け
られ、所定電圧が印加されたプリチャージ線ＬＰＲに対
し、プリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ
１）２，…を介して接続されたフォトダイオードＤ１，
Ｄ２，…と、画素ごとに設けられ、信号読出線ＬＲＥに
対し画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ３）２
，…を介して接続され、かつ、ゲートがプリチャージ用
トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…とフォト
ダイオードＤ１，Ｄ２，…との間に接続された画素アン
プトランジスタ（Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２）２，…と、画
素ごとに画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ３
）２，…を閉じた状態で、画素ごとのプリチャージ用ト
ランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…を開閉する
タイミング発生回路３と、タイミング発生回路３による
プリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）
２，…の閉状態での信号読出線ＬＲＥからの読み出し値
と、プリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ
１）２，…の開状態での信号読出線ＬＲＥからの読み出
し値との差を出力する相関二重サンプリング回路を設け
た。
られ、所定電圧が印加されたプリチャージ線ＬＰＲに対
し、プリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ
１）２，…を介して接続されたフォトダイオードＤ１，
Ｄ２，…と、画素ごとに設けられ、信号読出線ＬＲＥに
対し画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ３）２
，…を介して接続され、かつ、ゲートがプリチャージ用
トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…とフォト
ダイオードＤ１，Ｄ２，…との間に接続された画素アン
プトランジスタ（Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２）２，…と、画
素ごとに画素切替トランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔｒ３
）２，…を閉じた状態で、画素ごとのプリチャージ用ト
ランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，…を開閉する
タイミング発生回路３と、タイミング発生回路３による
プリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）
２，…の閉状態での信号読出線ＬＲＥからの読み出し値
と、プリチャージ用トランジスタ（Ｔｒ１）１，（Ｔｒ
１）２，…の開状態での信号読出線ＬＲＥからの読み出
し値との差を出力する相関二重サンプリング回路を設け
た。
【００２１】その結果、図４に示す従来装置においては
、画素読出用トランジスタ２２が発生源となるＦＰＮは
ノイズの乗る時期が信号出力と同じタイミングになるた
めに補正が原理的に不可能であったが、本実施例では画
素読出用トランジスタ２２を無くしたので画素信号読出
のためのトランジスタの動作に起因するＦＰＮを低減で
きる。このようにすることにより、出力振幅１２８０ｍ
ＶでＳ／Ｎ比＝２５６、つまりノイズを５ｍＶとするこ
とができた。
、画素読出用トランジスタ２２が発生源となるＦＰＮは
ノイズの乗る時期が信号出力と同じタイミングになるた
めに補正が原理的に不可能であったが、本実施例では画
素読出用トランジスタ２２を無くしたので画素信号読出
のためのトランジスタの動作に起因するＦＰＮを低減で
きる。このようにすることにより、出力振幅１２８０ｍ
ＶでＳ／Ｎ比＝２５６、つまりノイズを５ｍＶとするこ
とができた。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
画素信号読出のためのトランジスタの動作に起因するＦ
ＰＮを低減できる優れた効果を発揮する。
画素信号読出のためのトランジスタの動作に起因するＦ
ＰＮを低減できる優れた効果を発揮する。
【図１】実施例のイメージセンサを示す図である。
【図２】信号処理部の回路構成を示す図である。
【図３】実施例のイメージセンサの各信号のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図４】従来技術を説明するためのイメージセンサを示
す図である。
す図である。
【図５】従来技術を説明するためのイメージセンサの各
信号のタイミングチャートである。
信号のタイミングチャートである。
３ タイミング発生回路
Ｄ１，Ｄ２，… 光検知素子としてのフォトダイオー
ドＬＰＲ プリチャージ線 ＬＲＥ 信号読出線 （Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，… プリチャージ用ス
イッチング素子としてのプリチャージ用トランジスタ（
Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２）２，… アンプ用トランジス
タとしての画素アンプトランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔ
ｒ３）２，… 画素切替スイッチング素子としての画
素切替トランジスタ。
ドＬＰＲ プリチャージ線 ＬＲＥ 信号読出線 （Ｔｒ１）１，（Ｔｒ１）２，… プリチャージ用ス
イッチング素子としてのプリチャージ用トランジスタ（
Ｔｒ２）１，（Ｔｒ２）２，… アンプ用トランジス
タとしての画素アンプトランジスタ（Ｔｒ３）１，（Ｔ
ｒ３）２，… 画素切替スイッチング素子としての画
素切替トランジスタ。
Claims (1)
- 【請求項１】 画素ごとに設けられ、所定電圧が印加
されたプリチャージ線に対し、プリチャージ用スイッチ
ング素子を介して接続された光検知素子と、画素ごとに
設けられ、信号読出線に対し画素切替スイッチング素子
を介して接続され、かつ、ゲートが前記プリチャージ用
スイッチング素子と光検知素子との間に接続されたアン
プ用トランジスタと、画素ごとに前記画素切替スイッチ
ング素子を閉じた状態で、画素ごとの前記プリチャージ
用スイッチング素子を開閉するタイミング発生回路と、
前記タイミング発生回路による前記プリチャージ用スイ
ッチング素子の閉状態での前記信号読出線からの読み出
し値と、前記プリチャージ用スイッチング素子の開状態
での前記信号読出線からの読み出し値との差を出力する
相関二重サンプリング回路とを備えたことを特徴とする
イメージセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028830A JP2993144B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | イメージセンサ |
| US08/127,475 US5434620A (en) | 1991-02-22 | 1993-09-28 | Image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028830A JP2993144B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | イメージセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04268866A true JPH04268866A (ja) | 1992-09-24 |
| JP2993144B2 JP2993144B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=12259306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3028830A Expired - Lifetime JP2993144B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | イメージセンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5434620A (ja) |
| JP (1) | JP2993144B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002028094A1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-04 | Sakai, Yasue | Solid-state imaging device and correlated double sampling circuit |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0898419B1 (en) * | 1997-08-15 | 2010-10-27 | Sony Corporation | Solid-state image sensor and method of driving same |
| JP3918248B2 (ja) * | 1997-09-26 | 2007-05-23 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその駆動方法 |
| US6369853B1 (en) | 1997-11-13 | 2002-04-09 | Foveon, Inc. | Intra-pixel frame storage element, array, and electronic shutter method suitable for electronic still camera applications |
| US6031399A (en) * | 1998-02-13 | 2000-02-29 | National Semiconductor Corporation | Selectively configurable analog signal sampler |
| US6452633B1 (en) | 1998-02-26 | 2002-09-17 | Foveon, Inc. | Exposure control in electronic cameras by detecting overflow from active pixels |
| US6801258B1 (en) | 1998-03-16 | 2004-10-05 | California Institute Of Technology | CMOS integration sensor with fully differential column readout circuit for light adaptive imaging |
| AU3096199A (en) * | 1998-03-16 | 1999-10-11 | California Institute Of Technology | Cmos integration sensor with fully differential column readout circuit for lightadaptive imaging |
| US6069376A (en) * | 1998-03-26 | 2000-05-30 | Foveonics, Inc. | Intra-pixel frame storage element, array, and electronic shutter method including speed switch suitable for electronic still camera applications |
| US6421085B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-07-16 | Eastman Kodak Company | High speed CMOS imager column CDS circuit |
| US6160282A (en) * | 1998-04-21 | 2000-12-12 | Foveon, Inc. | CMOS image sensor employing silicide exclusion mask to reduce leakage and improve performance |
| US6410899B1 (en) | 1998-06-17 | 2002-06-25 | Foveon, Inc. | Active pixel sensor with bootstrap amplification and reduced leakage during readout |
| US6246043B1 (en) | 1998-09-22 | 2001-06-12 | Foveon, Inc. | Method and apparatus for biasing a CMOS active pixel sensor above the nominal voltage maximums for an IC process |
| WO2000019711A1 (de) * | 1998-09-30 | 2000-04-06 | Infineon Technologies Ag | Verfahren und vorrichtung zur belichtungsabhängigen rausch-korrektur bei zeilen- und spaltenadressierbaren bildsensoren |
| US6538695B1 (en) | 1998-11-04 | 2003-03-25 | Ic Media Corporation | On-chip fixed-pattern noise calibration for CMOS image sensors |
| US6697114B1 (en) | 1999-08-13 | 2004-02-24 | Foveon, Inc. | Triple slope pixel sensor and arry |
| US6809768B1 (en) | 2000-02-14 | 2004-10-26 | Foveon, Inc. | Double slope pixel sensor and array |
| US6882367B1 (en) | 2000-02-29 | 2005-04-19 | Foveon, Inc. | High-sensitivity storage pixel sensor having auto-exposure detection |
| WO2002027763A2 (en) | 2000-09-25 | 2002-04-04 | Foveon, Inc. | Active pixel sensor with noise cancellation |
| US7233350B2 (en) * | 2002-01-05 | 2007-06-19 | Candela Microsystems, Inc. | Image sensor with interleaved image output |
| US6795117B2 (en) | 2001-11-06 | 2004-09-21 | Candela Microsystems, Inc. | CMOS image sensor with noise cancellation |
| US8054357B2 (en) | 2001-11-06 | 2011-11-08 | Candela Microsystems, Inc. | Image sensor with time overlapping image output |
| US20030193594A1 (en) * | 2002-04-16 | 2003-10-16 | Tay Hiok Nam | Image sensor with processor controlled integration time |
| US7019277B2 (en) * | 2003-03-13 | 2006-03-28 | Psion Teklogix Systems Inc. | Imaging device |
| US7015960B2 (en) * | 2003-03-18 | 2006-03-21 | Candela Microsystems, Inc. | Image sensor that uses a temperature sensor to compensate for dark current |
| KR100674923B1 (ko) * | 2004-12-03 | 2007-01-26 | 삼성전자주식회사 | 인접한 화소간에 출력회로를 공유하는 씨모스 이미지 센서 |
| US20090040351A1 (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for reducing noise in a pixel array |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4379232A (en) * | 1977-12-19 | 1983-04-05 | Texas Instruments Incorporated | Ferroelectric imaging system |
| US4178612A (en) * | 1978-07-21 | 1979-12-11 | Texas Instruments Incorporated | Delta frame circuit |
| US4242706A (en) * | 1978-11-13 | 1980-12-30 | Texas Instruments Incorporated | Visible light and near infrared imaging device |
| JPS5845828A (ja) * | 1981-09-11 | 1983-03-17 | Toyoda Mach Works Ltd | 自動組付機における歯車体の組付方法 |
| JPS5883477A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-19 | Pioneer Electronic Corp | 固体撮像素子の出力信号処理回路 |
| DE3236146A1 (de) * | 1982-09-29 | 1984-03-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor und verfahren zu seinem betrieb |
| US4797561A (en) * | 1985-08-31 | 1989-01-10 | Kyocera Corporation | Reading apparatus with improved performance |
| JPS6328167A (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-05 | Fuji Xerox Co Ltd | イメ−ジセンサの駆動装置 |
| JPS63100879A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-02 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| US5122881A (en) * | 1988-08-10 | 1992-06-16 | Hitachi, Ltd. | Solid-state imaging device with an amplifying FET in each pixel and an output capacitor in each row |
| US5122889A (en) * | 1988-12-22 | 1992-06-16 | Nec Corporation | Active matrix liquid crystal display using mim diodes having symmetrical voltage-current characteristics as switching elements |
| JPH039677A (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-17 | Canon Inc | ノイズ補正回路及びそれを用いた光電変換装置 |
| JPH0310562A (ja) * | 1989-06-08 | 1991-01-18 | Fuji Xerox Co Ltd | 信号補正装置 |
| US4987321A (en) * | 1989-09-25 | 1991-01-22 | Eastman Kodak Company | Processing circuit for image sensor |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP3028830A patent/JP2993144B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-09-28 US US08/127,475 patent/US5434620A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002028094A1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-04 | Sakai, Yasue | Solid-state imaging device and correlated double sampling circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2993144B2 (ja) | 1999-12-20 |
| US5434620A (en) | 1995-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH04268866A (ja) | イメージセンサ | |
| US5488415A (en) | Solid-state image pickup device having a photoelectric conversion detection cell with high sensitivity | |
| US7023482B2 (en) | Processing apparatus | |
| US6130423A (en) | Method and apparatus for a CMOS image sensor with a distributed amplifier | |
| US7133074B1 (en) | Image sensor circuits including sampling circuits used therein for performing correlated double sampling | |
| US7750958B1 (en) | Pixel structure | |
| US7280143B2 (en) | CMOS image sensor with active reset and 4-transistor pixels | |
| KR100660193B1 (ko) | 자기-보상 상관 이중 샘플링 회로 | |
| US8026968B2 (en) | Method and apparatus providing dynamic boosted control signal for a pixel | |
| US7394054B2 (en) | Photoelectric converter and a method of driving the same | |
| US6903771B2 (en) | Image pickup apparatus | |
| US6704050B1 (en) | Active-pixel image sensing device with linear mode voltage to current conversion | |
| US6791613B2 (en) | Signal processing apparatus | |
| KR20010109157A (ko) | Ｍｏｓ 기반 이미지 센서 및 이를 위한 흑 레벨 신호를형성하는 방법 | |
| US6111242A (en) | Imaging system with gain and error correction circuitry | |
| US4634886A (en) | Photoelectric imager with a high S/N ratio | |
| US20020166949A1 (en) | Photoelectic converter | |
| US7372489B2 (en) | Signal processing circuit and solid-state image pickup device | |
| JPH06311441A (ja) | 固体撮像装置 | |
| US6717616B1 (en) | Amplifier assisted active pixel read out structure | |
| JP2002204336A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP3011207B1 (ja) | イメージセンサ | |
| US6995879B2 (en) | Image sensing apparatus | |
| JPS62198257A (ja) | カラ−リニアイメ−ジセンサ | |
| JP3493781B2 (ja) | 信号出力回路及びこれを用いた固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081022 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091022 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101022 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101022 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111022 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111022 Year of fee payment: 12 |