JPH05110951A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JPH05110951A
JPH05110951A JP3293895A JP29389591A JPH05110951A JP H05110951 A JPH05110951 A JP H05110951A JP 3293895 A JP3293895 A JP 3293895A JP 29389591 A JP29389591 A JP 29389591A JP H05110951 A JPH05110951 A JP H05110951A
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mos transistors
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output line
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JP3293895A
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English (en)
Inventor
Takayuki Kikuchi
孝之 菊池
Mamoru Miyawaki
守 宮脇
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リフレッシュの遅延を減少し、高速リフレッ
シュを可能とする。 【構成】 複数個の画素と、各画素からの信号が順次出
力される共通の出力信号線41と、各画素からの信号の
出力間に前記出力信号線41をリフレッシュするリフレ
ッシュ手段とを有する光電変換装置において、前記出力
信号線の前記リフレッシュ手段として複数のリフレッシ
ュ手段42,42′を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光電変換装置に係り、特
に複数個の画素と、各画素からの信号が順次出力される
共通の出力信号線と、各画素からの信号の出力間に前記
出力信号線をリフレッシュするリフレッシュ手段とを有
する光電変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】以下、センサセルを2次元的に配列して
構成される従来の光電変換装置の一例について説明す
る。
【0003】図11は、センサセルを2次元的に配列し
て構成した従来例の光電変換装置の一構成例を説明する
回路図である。
【0004】同図に示すように、従来の光電変換装置
は、点線でかこまれた基本光センサセル30(バイポー
ラトランジスタのコレクタは基板および基板電極に接続
される。)、読出しパルスおよびリフレッシュパルスを
印加するための水平ライン31,31′,31″、読出
しパルスを発生させるための垂直シフトレジスタ32、
垂直シフトレジスタ32と水平ライン31,31′,3
1″の間のバッファMOSトランジスタ33,33′,
33″、バッファMOSトランジスタ33,33′,3
3″のゲートにパルスを印加するための端子34、リフ
レッシュパルスを印加するためのバッファMOSトラン
ジスタ35,35′,35″、バッファMOSトランジ
スタ35,35′,35″のゲートにパルスを印加する
ための端子36、リフレッシュパルスを印加するための
端子37、基本光センサセル30から蓄積電圧を読出す
ための垂直ライン38,38′,38″、各垂直ライン
を選択するためのパルスを発生する水平シフトレジスタ
39、各垂直ラインを開閉するためのゲート用MOSト
ランジスタ40,40′,40″、蓄積電圧をアンプ部
に読出すための出力ライン41、読出し後に、出力ライ
ン41に蓄積した電荷をリフレッシュするためのMOS
トランジスタ42、MOSトランジスタ42へリフレッ
シュパルスを印加するための端子43、出力信号を増幅
するためのバイポーラ、MOS、FET、J−FET等
のトランジスタ44、負荷抵抗45、トランジスタ44
と電源を接続するための端子46、トランジスタ44の
出力端子47、読出し動作において垂直ライン38,3
8′,38″に蓄積された電荷をリフレッシュするため
のMOSトランジスタ48,48′,48″、MOSト
ランジスタ48,48′,48″のゲートにパルスを印
加するための端子49、および垂直ライン38,3
8′,38″に設けられたMOS構造等の容量付加手段
としての容量50,50′,50″により構成されてい
る。
【0005】次に、上記光電変換装置の読出し動作につ
いて説明する。
【0006】今、信号電圧は容量50,50′、50″
に蓄積されている。そして、水平シフトレジスタ39の
出力によりゲート用MOSトランジスタ40,40′,
40″のうち1つが導通状態となり、出力信号は出力ラ
イン41を通して、出力トランジスタ44に入り、電流
増幅されて出力端子47から出力される。この様に信号
が読出された後、出力ライン41には配線容量に起因す
る信号電荷が残っているので、MOSトランジスタ42
のゲート端子43にパルスを印加し、MOSトランジス
タ42を導通状態にして出力ライン41を接地して、こ
の残留した信号電荷をリフレッシュする。
【0007】以下同様にして、スイッチングMOSトラ
ンジスタ40′,40″を順次導通させて垂直ライン3
8′,38″の信号出力を読出す。この様にして水平に
並んだ一ライン分の各光センサセルからの信号を読出し
た後、垂直ライン38,38′,38″には、出力ライ
ン41と同様、それの配線容量に起因する信号電荷が残
留しているので、各垂直ライン38,38′,38″に
接続されたMOSトランジスタ48,48′,48″
を、それのゲート端子49にパルスを印加して導通さ
せ、この残留信号電荷をリフレッシュする。
【0008】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来の光電変換装置ではリフレッシュ用MOSトラン
ジスタ42が1個出力増幅器の直前に配置され、そのリ
フレッシュ用MOSトランジスタ42により出力ライン
41をリフレッシュするために次のような問題があっ
た。 (1)水平方向の画素数が多くなると、出力ライン41
の配線遅延のためリフレッシュ時間がかかる為、高速リ
フレッシュが実現できない。 (2)水平方向の画素数が多くなると、出力ライン41
に信号を読出すための水平走査クロックの遅延時間が大
きくなり、出力ライン41に読出された信号とリフレッ
シュとの位相がずれてしまう為、高速リフレッシュが実
現できない。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決すべく検討を重ねた結果、上記問題が、 (1)出力ラインのリフレッシュ用MOSトランジスタ
が1個のみ配置されている。 (2)(1)の条件において、走査クロック遅延と相関
のないリフレッシュパルスを用いて出力ラインのリフレ
ッシュを行なっている。 という点にあることを見出し、本発明に到達したもので
ある。
【0010】本発明の光電変換装置は、複数個の画素
と、各画素からの信号が順次出力される共通の出力信号
線と、各画素からの信号の出力間に前記出力信号線をリ
フレッシュする前記リフレッシュ手段とを有する光電変
換装置において、前記出力信号線の前記リフレッシュ手
段を複数個設けたことを特徴とする。
【0011】また本発明の光電変換装置は、上記光電変
換装置において、各画素からの信号を共通の出力信号線
に順次出力するための走査手段を有し、前記リフレッシ
ュ手段を制御するクロック信号の遅延時間を、該走査手
段の走査クロック信号の遅延時間と一致させたことを特
徴とする。
【0012】
【作用】本発明の光電変換装置は、出力信号線のリフレ
ッシュ手段を複数個設けることで、複数箇所で出力信号
線に残留した電荷のリフレッシュを行ない、リフレッシ
ュの遅延を減少させ、高速リフレッシュを可能とするも
のである。
【0013】また本発明の光電変換装置は、上記光電変
換装置において、前記リフレッシュ手段を制御するクロ
ック信号の遅延時間を、各画素からの信号を共通の出力
信号線に順次出力する走査手段の走査クロック信号の遅
延時間と一致させることで、高速リフレッシュを可能と
するものである。
【0014】
【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。 (第1実施例)図1は、光センサセルを2次元的に配列
して構成した本発明による光電変換装置の第1実施例の
回路図である。なお、図11と同一構成部材について
は、同一符号を付する。
【0015】本実施例の特徴となる部分は、図1に示す
ように、出力ラインに41に残留した電荷をリフレッシ
ュするための手段として、二つのMOSトランジスタ4
2,42′を設けたことにある。本実施例の光電変換装
置の構成を詳細に説明すると、図1に示すように、本実
施例の光電変換装置は、点線でかこまれた基本光センサ
セル30(バイポーラトランジスタのコレクタは基板お
よび基板電極に接続される。)、読出しパルスおよびリ
フレッシュパルスを印加するための水平ライン31,3
1′,31″、読出しパルスを発生させるための垂直シ
フトレジスタ32、垂直シフトレジスタ32と水平ライ
ン31,31′,31″との間のバッファMOSトラン
ジスタ33,33′,33″、バッファMOSトランジ
スタ33,33′,33″のゲートにパルスを印加する
ための端子34、リフレッシュパルスを印加するための
バッファMOSトランジスタ35,35′,35″、バ
ッファMOSトランジスタ35,35′,35″のゲー
トにパルスを印加するための端子36、リフレッシュパ
ルスを印加するための端子37、基本光センサセル30
から蓄積電圧を読出すための垂直ライン38,38′,
38″、各垂直ラインを選択するためのパルスを発生す
る水平シフトレジスタ39、各垂直ラインを開閉するた
めのゲート用MOSトランジスタ40,40′,4
0″、蓄積電圧をアンプ部に読出すための出力ライン4
1、読出し後に、出力ライン41に蓄積した電荷をリフ
レッシュするためのMOSトランジスタ42,42′、
MOSトランジスタ42,42′へリフレッシュパルス
を印加するための端子43、出力信号を増幅するための
バイポーラ、MOS、FET、J−FET等のトランジ
スタ44、負荷抵抗45、トランジスタ44と電源を接
続するための端子46、トランジスタ44の出力端子4
7、読出し動作において垂直ライン38,38′,3
8″に蓄積された電荷をリフレッシュするためのMOS
トランジスタ48,48′,48″、MOSトランジス
タ48,48′,48″のゲートにパルスを印加するた
めの端子49、および垂直ライン38,38′,38″
に設けられたMOS構造等の容量付加手段としての容量
50,50′,50″により構成されている。
【0016】上記光電変換装置の動作について、図1お
よび図2に示すパルスタイミング図を用いて説明する。
【0017】図2において、区間61はリフレッシュ動
作区間、区間62は蓄積動作区間、区間63は読出し動
作区間にそれぞれ対応している。
【0018】時刻t1 において、基板電位、すなわち光
センサセル部のコレクタ電位64は、接地電位または正
電位に保たれるが、接地電位又は正電位のいずれにして
も、リフレッシュに要する時間が異なってくるだけであ
り、基本動作に変化はない。端子49の電位65はhi
ghレベルであり、MOSトランジスタ48,48′,
48″は導通状態に保たれ、各光センサセルは、垂直ラ
イン38,38′,38″を通して接地されている。ま
た端子36には、波形66のごとくバッファMOSトラ
ンジスタが導通する電圧が印加されており、全画面一括
リフレッシュ用バッファMOSトランジスタ35,3
5′,35″は導通状態となっている。この状態で端子
37に波形67のごとくパルスが印加されると、水平ラ
イン31,31′,31″を通して各光センサセルのベ
ースに電圧がかかり、すでに説明した様に、リフレッシ
ュ動作に入り、それ以前に蓄積されていた電荷が、完全
リフレッシュモード又は過渡的リフレッシュモードにし
たがってリフレッシュされる。完全リフレッシュモード
になるか又は過渡的リフレッシュモードになるかは波形
67のパルス幅により決定されるわけである。
【0019】時刻t2 において、すでに説明したごと
く、各光センサセルのトランジスタのベースはエミッタ
に対して逆バイアス状態となり、次の蓄積区間62へ移
る。リフレッシュ区間61においては、図に示すよう
に、他の印加パルスは全てlowレベルに保たれてい
る。
【0020】蓄積動作区間62においては、基板電圧、
すなわちトランジスタのコレクタ電位波形64は正電位
にする。これにより光照射により発生したエレクトロン
・ホール対のうちのエレクトロンを、コレクタ側へ早く
流してしまうことができる。しかし、このコレクタ電位
を正電位に保つことは、ベースをエミッタに対して逆方
向バイアス状態、すなわち負電位にして撮像しているの
で必須条件ではなく、接地電位あるいは若干負電位状態
にしても基本的な蓄積動作に変化はない。
【0021】蓄積動作状態においては、MOSトランジ
スタ48,48′,48″のゲート端子49の電位65
は、リフレッシュ区間と同様、highレベルに保た
れ、各MOSトランジスタは導通状態に保たれる。この
ため、各光センサセルのエミッタは垂直ライン38,3
8′,38″を通して接地されている。強い光の照射に
より、ベースにホールが蓄積され、飽和してくると、す
なわちベース電位がエミッタ電位(接地電位)に対して
順方向バイアス状態になってくると、ホールは垂直ライ
ン38,38′,38″を通して流れ、そこでベース電
位変化は停止し、クリップされることになる。したがっ
て、垂直方向にとなり合う光センサセルのエミッタが垂
直ライン38,38′,38″により共通に接続されて
いても、この様に垂直ライン38,38′,38″を接
地しておくと、ブルーミング現象を生ずることはない。
【0022】このブルーミング現象をさける方法は、M
OSトランジスタ48,48′,48″を非導通状態に
して、垂直ライン38,38′,38″を浮遊状態して
いても、基板電位、すなわちコレクタ電位64を若干負
電位にしておき、ホールの蓄積によりベース電位が正電
位方向に変化してきたとき、エミッタより先にコレクタ
側の方へ流れだす様にすることにより達成することも可
能である。
【0023】蓄積区間62に次いで、時間t3 より読出
し区間63になる。この時刻t3 においてMOSトラン
ジスタ48,48′,48″のゲート端子49の電位6
5をlowレベルにし、かつ水平ライン31,31′,
31″のバッファーMOSトランジスタ33,33′,
33″のゲート端子の電位68をhighレベルにし、
それぞれのMOSトランジスタを導通状態とする。但
し、このゲート端子34の電位68をhighレベルに
するタイミングは、時刻t3 であることは必須条件では
なく、それより早い時刻であれば良い。
【0024】時刻t4 では、垂直シフトレジスタ32の
出力のうち、水平ライン31に接続されたものが波形6
9のごとくhighレベルとなり、このとき、MOSト
ランジスタ33が導通状態であるから、この水平ライン
31に接続された3つの各光センサセルの読出しが行な
われる。この読出し動作はすでに前に説明した通りであ
り、各光センサセルのベース領域に蓄積された信号電荷
により発生した信号電圧は、そのまま容量50,5
0′,50″が設けられた垂直ライン38,38′,3
8″に現われる。このときの垂直シフトレジスタ32か
らのパルス電圧のパルス幅は、蓄積電圧に対する読出し
電圧が、十分直線性を保つ関係になるパルス幅に設定さ
れる。またパルス電圧は先に説明した様に、Vaias
分だけエミッタに対して順方向バイアスがかかる様調整
される。
【0025】次いで、時刻t5 において、水平シフトレ
ジスタ39の出力のうち、垂直ライン38に接続された
MOSトランジスタ40のゲートへの出力だけが波形7
0のごとくhighレベルとなり、MOSトランジスタ
40が導通状態となり、出力信号は出力ライン41を通
して、出力トランジスタ44に入り、電流増幅されて出
力端子47から出力される。この様に信号が読出された
後、出力ライン41には配線容量に起因する信号電荷が
残っているので、時刻t6 において、MOSトランジス
タ42,42′のゲート端子43にパルス波形71のご
とくパルスを印加し、MOSトランジスタ42及び4
2′を導通状態にして出力ライン41を接地して、この
残留した信号電荷をリフレッシュしてやるわけである。
【0026】この出力ラインのリフレッシュ用MOSト
ランジスタ42,42′はそれぞれ出力ライン41の両
端に配置される。この様な配置にすることにより、出力
ラインリフレッシュ用MOSトランジスタによる出力ラ
インのリフレッシュ時間を短縮することができる。すな
わち、従来例では図3の特性図に示すようにリフレッシ
ュ用MOSトランジスタ42から離れた垂直ライン41
上の信号のリフレッシュに時間がかかるのに対し、本実
施例ではリフレッシュ用MOSトランジスタ42,4
2′によりリフレッシュ動作が二箇所で行なわれるた
め、図4の特性図に示すように、リフレッシュ用MOS
トランジスタ42から離れた垂直ライン上の信号のリフ
レッシュ時間が改善できる。もちろんこの2つの出力ラ
インフレッシュ用MOSトランジスタ42,42′の配
置は出力ライン上のどこにでも配置が可能であり、それ
ぞれ前記従来例のリフレッシュ時間よりも短いリフレッ
シュ時間でリフレッシュできることは、いうまでもな
い。
【0027】以下同様にして、スイッチングMOSトラ
ンジスタ40′,40″を順次導通させて垂直ライン3
8′,38″の信号出力を読出す。この様にして水平に
並んだ一ライン分の各光センサセルからの信号を読出し
た後、垂直ライン38,38′,38″には、出力ライ
ン41と同様、それの配線容量に起因する信号電荷が残
留しているので、時刻t8 において、各垂直ライン3
8,38′,38″に接続されたMOSトランジスタ4
8,48′,48″を、それのゲート端子49に波形6
5で示される様にhighレベルにして導通させ、この
残留信号電荷をリフレッシュする。
【0028】次いで、時刻t8 において、垂直シフトレ
ジスタ32の出力のうち、水平ライン31′に接続され
た出力が波形69′のごとくhighレベルとなり、水
平ライン31′に接続された各光センサセルの蓄積電圧
が容量50,50′,50″が設けられた各垂直ライン
38,38′,38″に読出されるわけである。以下、
順次前と同様の動作により、出力端子47から信号が読
出される。
【0029】この様な構成をとることにより、光電変換
装置の出力ラインリフレッシュ時間の短縮ができる効果
がある。 (第2実施例)図5に本発明による光電変換装置の第2
実施例の回路図を示す。なお、図1と同一構成部材につ
いては、同一符号を付して説明を省略する。
【0030】図5に示すように、本実施例では出力ライ
ン41に3つ以上のリフレッシュ用MOSトランジスタ
42,42′,42″を設ける。それらのリフレッシュ
用MOSトランジスタ42,42′,42″をリフレッ
シュ時に同時に導通させ出力ライン41を接地させるこ
とによって、リフレッシュ動作を行なわせる。
【0031】この様な構成をとることにより、第1実施
例より更に高速にリフレッシュ動作が行なえる。更に図
6の様にリフレッシュ用MOSトランジスタ42と垂直
ライン開閉用MOSトランジスタ40とを隣接して形成
し、双方のドレインを共通の領域で形成可能なようにパ
ターニングすることにより水平ライン容量があまり増加
しない構成がとれる。 (第3実施例)図7に本発明による光電変換装置の第3
実施例の一部回路図を示す。なお、ここでは説明の簡易
化のため一部の回路構成のみ示す。また図1と同一構成
部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【0032】本実施例においては、垂直ライン開閉用M
OSトランジスタ40,40′に1対1に対応した垂直
ラインリフレッシュ用MOSトランジスタ42,42′
を設けており、リフレッシュ用MOSトランジスタ4
2,42′のスイッチングタイミングをφ1 ,φ2 同期
型水平シフトレジスタ39のφ2 同期出力により与え、
各垂直ラインを開閉するためのタイミングにはφ1 同期
出力を与える。
【0033】図11に示した従来例においては、水平シ
フトレジスタ39の出力と出力ラインリフレッシュ用パ
ルスの遅延差により、図8の従来出力信号90の様に後
段の画素ほど、信号の確定時間900が短かくなってし
まう問題があったが、本実施例においては、φ2 同期出
力をリフレッシュ用タイミングとして用い、リフレッシ
ュと信号の遅延時間を等しくすることにより、図8の出
力信号91の様に信号の確定時間910が後段の画素で
あっても十分確保でき、かつ、高速リフレッシュが可能
となる。 (第4実施例)図9に本発明による光電変換装置の第4
実施例の一部回路図を示す。なお、ここでは説明の簡易
化のため一部の回路構成のみ示す。また図1と同一構成
部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【0034】本実施例においては、出力ラインのリフレ
ッシュ用MOSトランジスタ42,42′,42″のゲ
ートはパルス入力端43から容量62,62′と抵抗6
1,61′によるCR遅延線69を介してそれぞれ接続
される。CR遅延線69は水平シフトレジスタ39の内
部の遅延量と一致している。この様な構成をとることに
より第3実施例と同様に出力信号を十分確保したリフレ
ッシュ動作が高速に行なえるのはもちろんのこと、垂直
ラインに1対1に対応してリフレッシュ用MOSトラン
ジスタを配置することなしに2個以上のリフレッシュ用
MOSトランジスタを配置すれば同様な効果を実現でき
る特徴がある。 (第5実施例)図10に2画素同時動作における本発明
の第5実施例の一部回路図を示す。なお、ここでは説明
の簡易化のため一部の回路構成のみ示す。また図1と同
一構成部材については、同一符号を付して説明を省略す
る。
【0035】本実施例においては、2本の出力ライン4
1,41′があり、それぞれ増幅器53,53′に接続
している。又、出力ライン41,41′にそれぞれ垂直
ライン開閉用MOSトランジスタ40,40′,4
0″,51,51′,51″と出力ラインのリフレッシ
ュ用MOSトランジスタ42,42′,42″,52,
52′,52″が1対になり接続され第1実施例の如く
動作する。
【0036】このとき、出力ラインのリフレッシュMO
Sトランジスタに与えるタイミングパルスは垂直ライン
開閉用MOSトランジスタに与えるタイミングパルスよ
り1クロック遅れたタイミングパルスを使う。
【0037】この様な構成をとることにより2画素同時
出力動作においても、リフレッシュ動作で信号を損なう
ことなく高速に動作させることができる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数個の画素と、各画素からの信号を順次出力する共通
の出力信号線と、各画素からの信号の出力間に前記出力
信号線をリフレッシュするリフレッシュ手段とを有する
光電変換装置において、前記出力信号線の前記リフレッ
シュ手段を複数個設けたことにより、画素数が増しても
高速にリフレッシュ動作が可能になる効果がある。
【0039】また、本発明によれば、リフレッシュ手段
を制御するクロック信号の遅延時間を、各画素からの信
号を共通の出力信号線に順次出力する走査手段の走査ク
ロック信号の遅延時間と一致させることで、高速リフレ
ッシュ動作が可能になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】光センサセルを2次元的に配列して構成した本
発明による光電変換装置の第1実施例の回路図である。
【図2】上記第1実施例の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。
【図3】従来例における出力ラインのリフレッシュ効果
を示したグラフである。
【図4】上記第1実施例における出力ラインのリフレッ
シュ効果を示したグラフである。
【図5】本発明による光電変換装置の第2実施例の回路
図である。
【図6】上記第2実施例によるリフレッシュ用MOSト
ランジスタと垂直ライン開閉用MOSトランジスタとの
配置を示す構成図である。
【図7】本発明による光電変換装置の第3実施例の一部
回路図である。
【図8】従来の出力信号と上記第3実施例による出力信
号との差異を説明するためのタイミングチャートであ
る。
【図9】本発明による光電変換装置の第4実施例の一部
回路図である。
【図10】2画素同時動作における本発明の第5実施例
の一部回路図である。
【図11】センサセルを2次元的に配列して構成した従
来例の光電変換装置の構成を説明する回路図である。
【符号の説明】
30 基本光センサセル、 31,31′,31″ 水
平ライン、32 垂直シフトレジスタ、33,33′,
33″ バッファMOSトランジスタ、34 端子、
35,35′,35″バッファMOSトランジスタ、3
6 端子、 37端子、 38,38′,38″ 垂直
ライン、39 水平シフトレジスタ、40,40′,4
0″ ゲート用MOSトランジスタ、41 出力ライ
ン、 42,42′,42″ MOSトランジスタ、4
3 端子、 44 トランジスタ、 45 負荷抵抗、
46 端子、47 出力端子、 48,48′,4
8″ MOSトランジスタ、49 端子、 50,5
0′,50″ 容量、51,51′,51″ ゲート用
MOSトランジスタ、52,52′,52″ MOSト
ランジスタ、62,62′ 容量、 61,61′ 抵
抗、 69 CR遅延線。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個の画素と、各画素からの信号が順
    次出力される共通の出力信号線と、各画素からの信号の
    出力間に前記出力信号線をリフレッシュするリフレッシ
    ュ手段とを有する光電変換装置において、 前記出力信号線の前記リフレッシュ手段を複数個設けた
    ことを特徴とする光電変換装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光電変換装置において、
    各画素からの信号を共通の出力信号線に順次出力するた
    めの走査手段を有し、 前記リフレッシュ手段を制御するクロック信号の遅延時
    間を、該走査手段の走査クロック信号の遅延時間と一致
    させたことを特徴とする光電変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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