JPH0670239A - Solid state image pickup device - Google Patents

Solid state image pickup device

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Publication number
JPH0670239A
JPH0670239A JP4221077A JP22107792A JPH0670239A JP H0670239 A JPH0670239 A JP H0670239A JP 4221077 A JP4221077 A JP 4221077A JP 22107792 A JP22107792 A JP 22107792A JP H0670239 A JPH0670239 A JP H0670239A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output amplifier
signal
voltage
solid
image pickup
Prior art date
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Pending
Application number
JP4221077A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masashi Asaumi
政司 浅海
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
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Publication of JPH0670239A publication Critical patent/JPH0670239A/en
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a solid state image pickup device which contains an output amplifier that can vary the gate potential of a load transistor TR. CONSTITUTION:The signal charge generated by the signal light which is made incident on a photodiode 1 that performs the photoelectric transformation on a semiconductor substrate is transferred by a vertical CCD 2 and a horizontal CCD 3. An output amplifier detects the transferred signal charge as a voltage charge component of the signal detecting capacity provided on the semiconductor substrate and then outputs the signal voltage in accordance with the detected voltage change component. Then the driving power generating circuits are provided to the TR 20-23 which construct the output amplifier.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電荷転送装置を用いた固
体撮像装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device using a charge transfer device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電荷結合素子(CCD)に代表される電
荷転送装置を用いた固体撮像装置はその低雑音特性等の
優位性により近年その実用化が著しい。
2. Description of the Related Art A solid-state image pickup device using a charge transfer device represented by a charge-coupled device (CCD) has recently been put into practical use due to its superiority in low noise characteristics.

【0003】以下、図面を参照しながら従来の固体撮像
装置について説明する。図2に従来の固体撮像装置の回
路構成図を示す。二次元状に配列されたホトダイオード
1は各列毎に垂直CCD2に接続されている。さらに垂
直CCD2は水平CCD3に接続されている。また水平
CCD3は電荷検出容量5を介して出力アンプに接続さ
れている。出力アンプはドライバトランジスタ6、負荷
トランジスタ7、ドライバトランジスタ8、負荷トラン
ジスタ9よりなる2段のソースフォロア回路とにより構
成されている。また、トランジスタ10,11は電圧発
生回路であり、出力アンプの負荷トランジスタ7,9の
ゲートに接続されている。
A conventional solid-state image pickup device will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a circuit configuration diagram of a conventional solid-state imaging device. The photodiodes 1 arranged two-dimensionally are connected to the vertical CCDs 2 for each column. Further, the vertical CCD 2 is connected to the horizontal CCD 3. The horizontal CCD 3 is connected to the output amplifier via the charge detection capacitor 5. The output amplifier is composed of a two-stage source follower circuit including a driver transistor 6, a load transistor 7, a driver transistor 8, and a load transistor 9. Further, the transistors 10 and 11 are voltage generating circuits and are connected to the gates of the load transistors 7 and 9 of the output amplifier.

【0004】ホトダイオード1で光電変換されて生じた
信号電荷は、垂直CCD2、水平CCD3に転送され、
電荷検出容量5で電圧に変換されて出力アンプのドライ
バトランジスタ6のゲートに入力される。そして、その
入力電圧に応じた信号電圧が2段ソースフォロア回路の
出力端子15から出力される。なお、トランジスタ4は
電荷検出容量5をリセットするためのリセットトランジ
スタ、端子12はリセットトランジスタ4の制御端子、
端子13はリセット電位を与える端子である。
Signal charges generated by photoelectric conversion in the photodiode 1 are transferred to the vertical CCD 2 and the horizontal CCD 3,
The voltage is converted by the charge detection capacitor 5 and input to the gate of the driver transistor 6 of the output amplifier. Then, a signal voltage corresponding to the input voltage is output from the output terminal 15 of the two-stage source follower circuit. The transistor 4 is a reset transistor for resetting the charge detection capacitor 5, the terminal 12 is a control terminal of the reset transistor 4,
The terminal 13 is a terminal that applies a reset potential.

【0005】このように構成された固体撮像装置では出
力アンプが固体撮像装置全体の特性を左右する重要な構
成要素となる。
In the solid-state image pickup device configured as described above, the output amplifier is an important constituent element that influences the characteristics of the entire solid-state image pickup device.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】出力アンプの特性は、
出力アンプを構成するトランジスタ6,7,8,9のサ
イズや半導体基板の不純物濃度などにより制御できる。
しかし、最も簡便に、かつ確実に制御するためには、負
荷トランジスタ7,9のゲート電位を制御するとよい。
上記の従来の構成の固体撮像装置では、このゲート電位
はトランジスタ10,11からなる回路の出力電圧によ
り一意的に決定されてしまい、特に、固体撮像装置の製
作後には上記ゲート電位を変更できないという課題があ
った。
The characteristics of the output amplifier are
It can be controlled by the size of the transistors 6, 7, 8 and 9 forming the output amplifier and the impurity concentration of the semiconductor substrate.
However, for the simplest and surest control, the gate potentials of the load transistors 7 and 9 should be controlled.
In the above-described conventional solid-state imaging device, the gate potential is uniquely determined by the output voltage of the circuit including the transistors 10 and 11, and in particular, the gate potential cannot be changed after the solid-state imaging device is manufactured. There were challenges.

【0007】また、上記負荷トランジスタ7,9のゲー
ト電位を固体撮像装置の外部から供給するように入力端
子を設けた例もあるが、装置駆動の為の電源数が増加す
るため、個々の装置毎に電圧値の調整が必要という課題
があった。
There is also an example in which an input terminal is provided so as to supply the gate potentials of the load transistors 7 and 9 from the outside of the solid-state image pickup device, but since the number of power supplies for driving the device is increased, each device is There was a problem that it was necessary to adjust the voltage value every time.

【0008】そこで本発明は、負荷トランジスタのゲー
ト電位の可変な出力アンプを備えた固体撮像装置を提供
することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state image pickup device having an output amplifier whose gate potential of a load transistor is variable.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するために、半導体基板上に形成した光電変換手段
と、前記光電変換手段上に入射した信号光により生じた
信号電荷を転送するための信号電荷転送手段と、前記信
号電荷転送手段によって運ばれた信号電荷を、前記半導
体基板上に設けた信号検出容量の電圧変化分として検出
し、この電圧変化分に応じた信号電圧を出力する出力ア
ンプを有し、前記出力アンプを構成するトランジスタの
駆動用電源発生回路を複数個備えている。
In order to solve the above problems, the present invention transfers a photoelectric conversion means formed on a semiconductor substrate and a signal charge generated by signal light incident on the photoelectric conversion means. Of the signal charge transfer means and the signal charge carried by the signal charge transfer means are detected as a voltage change amount of the signal detection capacitance provided on the semiconductor substrate, and a signal voltage corresponding to the voltage change amount is output. An output amplifier is provided, and a plurality of power supply generation circuits for driving the transistors forming the output amplifier are provided.

【0010】[0010]

【作用】前記構成によれば、複数の負荷トランジスタゲ
ート電位の中から最も適した値を、簡便に設定すること
ができる。
According to the above construction, the most suitable value among the plurality of load transistor gate potentials can be easily set.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の実施例である固体撮像装置
の構成を示す図である。図の中で従来例を示す図2と同
符号のものは同じものを示す。従来と異なるのは、電圧
発生回路にトランジスタ20,21から構成される電圧
発生回路と、トランジスタ22,23から構成される電
圧発生回路の2回路を備え、各全回路の出力が出力アン
プの負荷トランジスタ7,9のゲートに接続されている
ことである。
1 is a diagram showing the configuration of a solid-state image pickup device according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 showing the conventional example indicate the same things. The difference from the conventional circuit is that the voltage generation circuit includes two circuits, a voltage generation circuit composed of transistors 20 and 21, and a voltage generation circuit composed of transistors 22 and 23, and the output of each circuit is the load of the output amplifier. That is, it is connected to the gates of the transistors 7 and 9.

【0012】一般に、MOSトランジスタの特性は、ド
レイン電流により大きく左右され、この電流値の設計が
回路設計の基本となる。このため、固体撮像装置の出力
アンプでは、負荷トランジスタ7,9は各々ドライバト
ランジスタ6,8に対して定電流源として動作させる。
このことによりドライバトランジスタ6,8はドレイン
電流が一定に保たれ安定した動作が可能となる。また、
MOSトランジスタのドレイン電流を制御するのがゲー
ト、ソース間の電圧であるから、負荷トランジスタのゲ
ート電位は出力アンプの特性を決定する大きな要因であ
る。すなわち、本実施例の固体撮像装置は電圧発生回路
を複数個備え、各電圧発生回路の出力が出力アンプの負
荷トランジスタのゲートに接続されている。
In general, the characteristics of a MOS transistor are greatly influenced by the drain current, and the design of this current value is the basis of circuit design. Therefore, in the output amplifier of the solid-state imaging device, the load transistors 7 and 9 cause the driver transistors 6 and 8 to operate as constant current sources.
As a result, the drain currents of the driver transistors 6 and 8 are kept constant and stable operation becomes possible. Also,
Since the voltage between the gate and the source controls the drain current of the MOS transistor, the gate potential of the load transistor is a major factor that determines the characteristics of the output amplifier. That is, the solid-state imaging device of this embodiment includes a plurality of voltage generating circuits, and the output of each voltage generating circuit is connected to the gate of the load transistor of the output amplifier.

【0013】さらに言い換えると、半導体基板上に光電
変換するホトダイオード1上に入射した信号光により生
じた信号電荷を、垂直CCD2、水平CCD3によって
転送し、この信号電荷を、半導体基板上に設けた信号検
出容量の電圧変化分として検出し、この電圧変化分に応
じた信号電圧を出力する出力アンプとで構成されてい
る。また、この出力アンプを構成するトランジスタ20
〜23の駆動用電源発生回路を複数個備えている。ま
た、出力アンプはソースフォロア回路で構成されてお
り、トランジスタ20〜23の駆動用電源発生回路の出
力が、ソースフォロア回路の負荷トランジスタ7、9の
ゲート電極に接続されている。
In other words, the signal charge generated by the signal light incident on the photodiode 1 for photoelectrically converting on the semiconductor substrate is transferred by the vertical CCD 2 and the horizontal CCD 3, and this signal charge is transferred to the signal provided on the semiconductor substrate. It is composed of an output amplifier that detects the voltage change of the detection capacitance and outputs a signal voltage corresponding to the voltage change. In addition, the transistor 20 which constitutes this output amplifier
23 to 23 are provided. The output amplifier is composed of a source follower circuit, and the outputs of the driving power supply generation circuits of the transistors 20 to 23 are connected to the gate electrodes of the load transistors 7 and 9 of the source follower circuit.

【0014】具体的には、負荷トランジスタのゲート電
位を高くすると、出力アンプのゲインは低くなり、高域
遮断周波数は高くなり、消費電力は大きくなる。
Specifically, when the gate potential of the load transistor is increased, the gain of the output amplifier is decreased, the high cutoff frequency is increased, and the power consumption is increased.

【0015】電圧発生回路を構成するトランジスタ2
0,21のゲート長、ゲート幅をそれぞれL20,W20
21,W21とすると、負荷トランジスタ7,9のゲート
に供給される電圧VLGは、端子14に供給される電圧を
ODとして、次式のようになる。
Transistor 2 which constitutes a voltage generating circuit
The gate length and the gate width of 0 and 21 are L 20 , W 20 , and
Assuming that L 21 and W 21 , the voltage V LG supplied to the gates of the load transistors 7 and 9 is given by the following equation, with the voltage supplied to the terminal 14 being V OD .

【0016】 VLG=VOD/(1+k)−VT・(1−k)/(1+k) ただし、k=(L20・W21/L21・W201/2T:しきい値電圧 このように、2個のトランジスタ20,21のゲートサ
イズから簡単に所望の電圧を設計することができる。本
実施例ではこの電圧発生回路を異なるゲートサイズで2
回路設けてある。
V LG = V OD / (1 + k) -V T · (1-k) / (1 + k) where k = (L 20 · W 21 / L 21 · W 20 ) 1/2 V T : Threshold Value voltage In this way, a desired voltage can be easily designed from the gate sizes of the two transistors 20 and 21. In this embodiment, this voltage generating circuit has two different gate sizes.
A circuit is provided.

【0017】製造工程のばらつきなどでフォトダイオー
ドから転送されてくる信号電荷量が設計値からずれた場
合や、異なる特性の固体撮像装置を同時に製造したい場
合などに、出力アンプ特性を調整することで対応できる
ことが多い。例えば同一の固体撮像装置に対してその使
用目的から、消費電力を抑えたいとか、遮断周波数を高
くしたい、出力電圧を高くしたいなどの要求が生じた場
合に、出力アンプ特性で対応できる。
By adjusting the output amplifier characteristics when the signal charge amount transferred from the photodiode deviates from the design value due to variations in the manufacturing process or when it is desired to simultaneously manufacture solid-state image pickup devices having different characteristics. There are many things we can handle. For example, when the same solid-state imaging device is required to reduce power consumption, to increase the cutoff frequency, or to increase the output voltage for the purpose of use, the output amplifier characteristic can be used.

【0018】例えば電圧発生回路22,23の出力電圧
を、電圧発生回路20,21の出力電圧よりも10%低
くなるように設定しておくと、電圧発生回路22,23
を選択すると電圧発生回路20,21を選択した場合に
比べて、出力アンプの負荷トランジスタ7,9のドレイ
ン電流は約20%減少し、遮断周波数は約20%低下
し、出力アンプのゲインは約10%増加し、固体撮像装
置の出力電圧も約10%増加する。
For example, if the output voltage of the voltage generating circuits 22 and 23 is set to be 10% lower than the output voltage of the voltage generating circuits 20 and 21, the voltage generating circuits 22 and 23 are set.
Is selected, the drain currents of the load transistors 7 and 9 of the output amplifier are reduced by about 20%, the cutoff frequency is reduced by about 20%, and the gain of the output amplifier is reduced compared to the case where the voltage generation circuits 20 and 21 are selected. The output voltage of the solid-state imaging device also increases by about 10%.

【0019】電圧発生回路の選択は、例えば回路20,
21を選択する場合には配線31を、回路22,23を
選択する場合には配線30を、レーザトリマなどで切断
すればよい。これは固体撮像装置の製造後に特性を確認
しながら行え、簡便でしかも確実である。
The selection of the voltage generating circuit is performed by selecting, for example, the circuit 20,
The wiring 31 may be cut when selecting 21 and the wiring 30 may be cut by using a laser trimmer or the like when selecting the circuits 22 and 23. This can be done after manufacturing the solid-state imaging device while confirming the characteristics, which is simple and reliable.

【0020】以上、電圧発生回路を2個設けた例を説明
してきたが、この回路の個数を増せばより細かな対応が
可能となるのは明らかである。
Although an example in which two voltage generating circuits are provided has been described above, it is clear that more detailed measures can be taken by increasing the number of these circuits.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の固体撮像
装置によれば、電圧発生回路を複数個設けてその中から
最も適した電圧値を発生する回路を固体撮像装置製造後
においても簡便に選定することができる。
As described above, according to the solid-state image pickup device of the present invention, even after the solid-state image pickup device is manufactured, a circuit for providing a plurality of voltage generating circuits and generating the most suitable voltage value is provided. It can be easily selected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である固体撮像装置の構成を
示す回路図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a solid-state imaging device that is an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の固体撮像装置の構成を示す回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 ドライバトランジスタ 7 負荷トランジスタ 8 ドライバトランジスタ 9 負荷トランジスタ 20〜23 電圧発生回路トランジスタ 30,31 配線 6 Driver Transistor 7 Load Transistor 8 Driver Transistor 9 Load Transistor 20-23 Voltage Generation Circuit Transistor 30, 31 Wiring

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に形成した光電変換手段と、
前記光電変換手段上に入射した信号光により生じた信号
電荷を転送するための信号電荷転送手段と、前記信号電
荷転送手段によって運ばれた信号電荷を、前記半導体基
板上に設けた信号検出容量の電圧変化分として検出し、
この電圧変化分に応じた信号電圧を出力する出力アンプ
とを有し、前記出力アンプを構成するトランジスタの駆
動用電源発生回路を複数個備えたことを特徴とする固体
撮像装置。
1. A photoelectric conversion means formed on a semiconductor substrate,
The signal charge transfer means for transferring the signal charge generated by the signal light incident on the photoelectric conversion means, and the signal charge carried by the signal charge transfer means are stored in the signal detection capacitor provided on the semiconductor substrate. Detected as a voltage change,
A solid-state imaging device comprising: an output amplifier that outputs a signal voltage according to the voltage change amount; and a plurality of power supply generation circuits for driving the transistors that form the output amplifier.
【請求項2】出力アンプはソースフォロア回路で構成
し、トランジスタ駆動用電源発生回路の出力が、前記ソ
ースフォロア回路の負荷トランジスタのゲート電極に接
続されたことを特徴とする請求項1に記載した固体撮像
装置。
2. The output amplifier is composed of a source follower circuit, and the output of the transistor driving power supply generation circuit is connected to the gate electrode of the load transistor of the source follower circuit. Solid-state imaging device.
JP4221077A 1992-08-20 1992-08-20 Solid state image pickup device Pending JPH0670239A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6712579B2 (en) 2001-04-17 2004-03-30 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Substrate transfer apparatus and substrate transfer method
JP2006042139A (en) * 2004-07-29 2006-02-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and camera

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