JPH0548844A - イメージセンサ - Google Patents

イメージセンサ

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Publication number
JPH0548844A
JPH0548844A JP3200612A JP20061291A JPH0548844A JP H0548844 A JPH0548844 A JP H0548844A JP 3200612 A JP3200612 A JP 3200612A JP 20061291 A JP20061291 A JP 20061291A JP H0548844 A JPH0548844 A JP H0548844A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
output
follower circuit
field effect
image sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3200612A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazufumi Yamaguchi
和文 山口
Yasunaga Yamamoto
泰永 山本
Tatsushizu Okamoto
龍鎮 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3200612A priority Critical patent/JPH0548844A/ja
Publication of JPH0548844A publication Critical patent/JPH0548844A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は原稿情報を読み取るイメージセンサ
に関するもので、チップ内でオフセット電圧を補正して
読み取り性能の向上と周辺回路の簡略化を図る。 【構成】 フォトダイオード1a〜1dとこのフォトダ
イオードの一方の電極の電圧を受けて動作する電界効果
トランジスタ2a〜2dからなるソースフォロア回路
と、前記フォトダイオードの一方の電極の電圧を初期状
態に戻す電界効果トランジスタ4a〜4d、蓄積コンデ
ンサ5a〜5d、蓄積コンデンサのリセット用FET6
a〜6d、アクセス用電界効果トランジスタ7a〜7
d、アクセス用電界効果トランジスタのソース電極を画
素間で共通に接続してなる画像信号出力ライン9と、走
査用シフトレジスタ8とからなりソースフォロア回路の
オフセット信号をキャンセルした画像信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、簡単な構成で原稿情報
を高解像且つ高速で読み取ることを可能にするイメージ
センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】情報通信機器の進展に伴って、その入力
装置としてイメージセンサのニーズが高まっている。I
C、LSIの発展に伴ってイメージセンサを製作するた
めのシーズも高まり、CCDイメージセンサやMOSイ
メージセンサが開発、実用化されている。開発の焦点は
解像度およびS/Nアップ、高速化、周辺を含めた回路
の簡略化、低コスト化である。昨今、通常のMOS−I
Cプロセスで製作でき、コスト面で有利なMOSイメー
ジセンサの開発が活発化している。
【0003】MOSイメージセンサは、少なくとも光電
変換素子としてのフォトダイオードとアクセス用電界効
果トランジスタ(FET)と走査用シフトレジスタから
なり、蓄積信号電荷をアクセスFETを介して順次出力
ラインに導き画像信号を得るものである。昨今、感度ま
たはS/N向上のために図5に示すように、フォトダイ
オード1a〜1d、増幅用FET21a〜21d、アク
セス用FET22a〜22d、リセット用FET4a〜
4d、走査用シフトレジスタ8からなる増幅型MOSイ
メージセンサが開発されている。この増幅型MOSイメ
ージセンサは、光電流による放電後のフォトダイオード
1a〜1dの残留電圧を増幅用FET21a〜21dの
ゲートに受け、順次アクセス用FET22a〜22d、
リセット用FET4a〜4dを導通させることによって
時系列の画像信号を画像信号出力ライン9に得ている。
【0004】このセンサはフォトダイオード毎に、それ
に近接して配置した増幅用FET21a〜21dにより
増幅した信号をアクセスFET22a〜22dを介して
出力するためにランダムノイズは非常に小さくできる
が、暗時においてもオフセット信号が出力され、FET
のばらつきによって生ずるオフセット信号の不均一性が
固定パターンノイズ(FPN)となる欠点がある。この
FPNを除去するため従来のイメージセンサでは外部補
正回路でオフセット信号を差し引くことによりFPNを
改善している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】増幅型MOSイメージ
センサではその回路構成の上、暗時のおいてもオフセッ
ト信号が出力される。各素子のばらつきがオフセット信
号のばらつき(FPN)となりイメージセンサの読み取
り品質を低下させる。外部補正回路で除去することも可
能であるが、全体としての回路が複雑になりコストもか
かるという課題を有していた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のイメージセンサ
はフォトダイオードと、このフォトダイオードの一方の
電極の電圧を受けて動作する電界効果トランジスタを備
えるソースフォロア回路と、前記フォトダイオードの一
方の電極の電圧を初期状態に戻すリセット用電界効果ト
ランジスタと、前記ソースフォロア回路の出力電圧を蓄
積する蓄積コンデンサと、前記蓄積コンデンサのリセッ
ト用電界効果トランジスタと、前記蓄積コンデンサの電
圧をアクセスするためのアクセス用電界効果トランジス
タと、走査用シフトレジスタと、前記アクセス用電界効
果トランジスタのソース電極を画素間で共通に接続して
なる画像信号出力ラインとを備える。
【0007】
【作用】蓄積コンデンサのリセット用FETを導通させ
ることにより蓄積コンデンサにフォトダイオードのリセ
ット直後のソースフォロア回路の出力電圧を画素毎に保
持させる。その後、光電流の蓄積によってフォトダイオ
ードの一方の電極の電圧、つまりソースフォロア回路の
入力電圧が上昇し、その結果ソースフォロア回路の出力
電圧も上昇する。各蓄積コンデンサにはリセット直後の
ソースフォロア回路の出力電圧が保持されているため
に、その蓄積コンデンサの他端には光信号の蓄積による
信号電圧のみが現われる。 蓄積コンデンサの他端に接
続したアクセス用FETを介して画像信号出力ラインか
ら光信号の蓄積による信号電圧のみを出力させることが
できる。なお、画像信号出力ラインを低入力インピーダ
ンスの電流電圧変換アンプとそれに続いて積分アンプを
接続することにより、蓄積光信号電荷に比例する電圧を
出力させることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
【0009】図1は本発明の実施例におけるイメージセ
ンサの等価回路である。このイメージセンサはフォトダ
イオード1a〜1dと増幅用FET2a〜2dおよび電
流供給用FET3a〜3dからなるソースフォロア回
路、フォトダイオードのリセット用FET4a〜4d、
蓄積コンデンサ5a〜5d、蓄積コンデンサのリセット
用FET6a〜6d、アクセス用FET7a〜7dとか
らなる各画素と、走査用シフトレジスタ8とからなり、
アクセスFETのソース電極を共通に接続して画像信号
出力ライン9としている。なお、フォトダイオードのリ
セット用FET4a〜4dはフォトダイオード1a〜1
dの一方の電極およびリセット電源Vrsの間に接続さ
れ、リセットパルス入力ライン10から供給されるリセ
ットタイミングパルスとアクセスパルスをAND回路1
1a〜11dを通じて出力される信号によってリセット
される。各画素の電流供給用FET3a〜3dのゲート
電極はバイアス電源12に接続されている。リニアリテ
ィの観点からFETを飽和領域で動作させる必要があ
る。そのために、バイアス電圧をVbb、リセット電圧
をVrsとすると、VbbはFETの閾値電圧VtとV
rs−Vtの範囲の値に設定しなければならない。
【0010】走査用シフトレジスタ8は外部からのスタ
ート信号STおよびクロック信号CKを受けて動作し、
その出力信号を順次アクセスFET7a〜7dおよび蓄
積コンデンサ5a〜5dのリセットFET6a〜6dの
ゲートに印加している。図2は動作タイミングチャート
であり、クロック信号CK、スタート信号STと共に走
査用シフトレジスタ8の出力信号Y1、Y2、Y3、Y
4および画像信号電圧Sigを示している。
【0011】次に、図1の等価回路および図2のタイミ
ングチャートを参照しながら本発明の実施例の動作を説
明する。フォトダイオードのリセット用FET4a〜4
dの導通時にフォトダイオード1a〜1dが一定電圧
(Vdd−Vrs)に充電されることによってフォトダ
イオード1a〜1dに一定の電荷が蓄えられる。蓄積コ
ンデンサ5a〜5dのリセットFET6a〜6dが導通
するタイミングでリセット直後のソースフォロア回路の
出力電圧つまり暗時の基準電圧が蓄積コンデンサ5a〜
5dに蓄えられ、保持される。次のフォトダイオード1
a〜1dにおける光信号の蓄積期間では蓄えられた充電
電荷が光電流によって放電してフォトダイオード1a〜
1dの一方の電極の電位が上昇し、ソースフォロア回路
の出力電圧もそれに従って上昇する。その結果、蓄積コ
ンデンサ5a〜5dの他端には蓄積後のソースフォロア
回路の出力電圧と蓄積前のソースフォロア回路の出力電
圧の差電圧、つまり光信号による変化分の電圧のみが現
われる。この結果、ソースフォロア回路のオフセット電
圧がキャンセルされた光信号電圧のみが画像信号出力ラ
イン9から得られる。走査用シフトレジスタ8の出力信
号に従って順次、各画素のオフセット電圧を除去した光
信号電圧が画像信号出力ライン9に現われる。回路を簡
略化するために前段画素の蓄積コンデンサ5a〜5dの
リセット用FET6a〜6dのゲートと後段画素のアク
セス用FET7a〜7dのゲートとを共通に接続してい
る。そのために、後段画素の画像信号の出力と前段画素
の蓄積コンデンサ5a〜5dのリセットが同時に行われ
る。
【0012】図3は本発明のイメージセンサに用いる従
来の出力回路の一例である。この回路はイメージセンサ
の画像信号出力端子に接続される入力端子13とリセッ
トスイッチ14とフォロアアンプ15とからなってい
て、通常のMOSイメージセンサの出力回路として用い
られ周知である。この回路では蓄積容量C1、出力ライ
ン容量C2とすると、センサ内部で発生する信号電圧が
C1/(C1+C2)の比で減衰してしまうという課題
を有する。
【0013】図4はイメージセンサに用いる本発明の出
力回路の回路図である。この回路は画像信号出力端子に
接続される入力端子13と低入力インピーダンスのベー
ス接地トランジスタ16によるI/V変換部と、バッフ
ァートランジスタ17と、直流カット用コンデンサ18
と、積分アンプ19と各画像信号毎にリセットするリセ
ット用スイッチ20とからなっている。なお、21はベ
ース接地トランジスタ16のベースバイアス用電源であ
る。
【0014】この回路では信号を電流として取り出して
いるために図3の回路のような容量分割による信号成分
の減衰はなく、本発明のイメージセンサの出力回路とし
て好都合である。
【0015】なお、I/V変換部はオペアンプによるI
/V変換器でも同様の動作をさせることができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明は各画素にフ
ォトダイオードと、ソースフォロア回路と、蓄積コンデ
ンサと、2種のリセットスイッチと、アクセススイッチ
を設け、リセット直後の各画素の暗時の基準電圧をその
出力端に接続した蓄積コンデンサに蓄え、保持し、光信
号蓄積後の光信号電圧のみを画像信号出力端子に取り出
すことを可能にするものである。従って、イメージセン
サチップ内部でオフセット電圧つまり暗時の基準電圧を
除去するために、高精度で暗レベルが設定され且つ周辺
回路が大幅に簡略化できる。よって、本発明のイメージ
センサは情報処理機器の入力装置として極めて有用であ
り、その産業上の利用価値は極めて大きいという優れた
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるイメージセンサの等価回路図
【図2】本発明におけるイメージセンサの動作タイミン
グチャート
【図3】本発明のイメージセンサに用いる従来の出力回
路の回路図
【図4】イメージセンサに用いる本発明の出力回路の回
路図
【図5】従来のイメージセンサの等価回路図
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d フォトダイオード 2a,2b,2c,2d 増幅用FET 3a,3b,3c,3d 電流供給用FET 4a,4b,4c,4d フォトダイオードのリセット
用FET 5a,5b,5c,5d 蓄積コンデンサ 6a,6b,6c,6d 蓄積コンデンサのリセット用
FET 7a,7b,7c,7d アクセス用FET 8 走査用シフトレジスタ 9 画像信号出力ライン 10 リセットパルス入力ライン 11a,11b,11c,11d ANDゲート 12 バイアス電源 13 出力回路の入力端子 14 画像信号のリセットスイッチ 15 オペアンプ 16 ベース接地トランジスタ 17 バッファー用トランジスタ 18 直流カット用コンデンサ 19 オペアンプ 20 画像信号のリセットスイッチ 21 バイアス電源 22a,22b,22c,22d 増幅用FET 23a,23b,23c,23d アクセス用FET

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フォトダイオードと、このフォトダイオー
    ドの一方の電極の電圧を受けて動作する電界効果トラン
    ジスタを備えるソースフォロア回路と、前記フォトダイ
    オードの一方の電極の電圧を初期状態に戻すリセット用
    電界効果トランジスタと、前記ソースフォロア回路の出
    力電圧を蓄積する蓄積コンデンサと、前記蓄積コンデン
    サのリセット用電界効果トランジスタと、前記蓄積コン
    デンサの電圧をアクセスするためのアクセス用電界効果
    トランジスタと、走査用シフトレジスタと、前記アクセ
    ス用電界効果トランジスタのソース電極を画素間で共通
    に接続してなる画像信号出力ラインとを備え、ソースフ
    ォロア回路のオフセット信号をキャンセルした画像信号
    を出力するイメージセンサ。
  2. 【請求項2】ソースフォロア回路に接続した蓄積コンデ
    ンサにリセット直後のソースフォロア回路の出力電圧ま
    たは電荷を保持させた後、光による信号電荷を蓄積した
    後のソースフォロア回路の出力電圧または電荷の変化分
    を各画素のアクセスのタイミングで出力させることによ
    りオフセット信号をキャンセルすることを特徴とする請
    求項1記載のイメージセンサ。
  3. 【請求項3】出力ラインの入力を電流電圧変換する低入
    力インピーダンスの電流電圧変換部と、前記電流電圧変
    換部の出力の信号電荷に比例する電圧を出力させる積分
    アンプとを備えるイメージセンサ用出力増幅器。
JP3200612A 1991-08-09 1991-08-09 イメージセンサ Pending JPH0548844A (ja)

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JP3200612A JPH0548844A (ja) 1991-08-09 1991-08-09 イメージセンサ

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JP (1) JPH0548844A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7067785B2 (en) 2002-05-17 2006-06-27 Toko, Inc. Solid-state image pickup device used as a photoelectric conversion device with improved dynamic range
US7869100B2 (en) 2006-09-13 2011-01-11 Rohm Co., Ltd. Image sensor, module and electronic device
US10187599B2 (en) 2016-07-13 2019-01-22 SK Hynix Inc. Pixel signal readout device, method thereof, and CMOS image sensor including the same
US10447957B2 (en) 2016-04-12 2019-10-15 SK Hynix Inc. Unit pixel and operating method thereof and CMOS image sensor using the same

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