JPH08139851A - Image sensor - Google Patents

Image sensor

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Publication number
JPH08139851A
JPH08139851A JP6275053A JP27505394A JPH08139851A JP H08139851 A JPH08139851 A JP H08139851A JP 6275053 A JP6275053 A JP 6275053A JP 27505394 A JP27505394 A JP 27505394A JP H08139851 A JPH08139851 A JP H08139851A
Authority
JP
Japan
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output
fet
amplification
dark
bright
Prior art date
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Pending
Application number
JP6275053A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunaga Yamamoto
泰永 山本
Tatsushizu Okamoto
龍鎮 岡本
Kazufumi Yamaguchi
和文 山口
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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 JP6275053A priority Critical patent/JPH08139851A/en
Publication of JPH08139851A publication Critical patent/JPH08139851A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To realize an amplification type MOS image sensor capable of reading original information at a high speed with high S/N. CONSTITUTION: The sensor is provided with a photo diode 1, inverting amplifier stages 7, 8, a bright state output amplifier FET 14, a bright state output transfer switch 9, a reset switch 6 resetting the photo diode 1, a dark state output amplifier FET 16, a dark state output transfer switch 10, a bright state output read FET 15 and a dark state output read FET 17 reading in parallel outputs of the bright state amplifier FET 14 and the dark state output amplifier FET 16, a simultaneous pulse generating circuit 19, an output switch drive flip-flop circuit 31 and a chip changeover output switch pair 25.

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、原稿情報を高感度、高
S/N、高速に読み取ることのできる増幅型MOSイメ
ージセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplification type MOS image sensor capable of reading original information with high sensitivity, high S / N and high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速読み取りのできるイメージセンサと
してはCCD型とMOS型とがあるが、MOS型はCC
D型に比べてコスト的に有利である一方で、感度および
S/Nの点で不利であった。そこで近年、内部に増幅機
能を付加することにより感度向上を図った増幅型MOS
イメージセンサに関する報告がなされている(特開平3
−110962号公報)。
2. Description of the Related Art There are CCD type and MOS type image sensors capable of high-speed reading, and the MOS type is CC type.
While it is more cost effective than the D type, it is disadvantageous in terms of sensitivity and S / N. Therefore, in recent years, an amplification type MOS has been improved in sensitivity by adding an amplification function inside.
A report on an image sensor has been made (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3)
-110962).

【0003】上記従来例の構成について、その1画素分
の回路構成を図5に示しながら説明する。フォトダイオ
ード1は第1増幅FET2のゲート電極に接続されると
ともにリセットスイッチ6を介してリセット電源に接続
されており、第1増幅FET2のドレイン電極は電源に
接続され、ソース電極は第2増幅FET4のゲート電極
および負荷FET3のドレイン電極に接続されている。
容量20はフォトダイオード1のカソード端子に付随す
る容量であり、フォトダイオード1のカソード拡散接合
容量や第1増幅FET2のゲート酸化膜容量やリセット
スイッチ6のソースまたはドレイン拡散容量等を含む。
第2増幅FET4のドレイン電極は電源に、ソース電極
は読出しFET5のドレイン電極に接続されている。読
出しFET5のソース電極は信号出力線12に接続され
ている。負荷FET3の電流値はFET21とFET2
2で決まる電流値のミラーになっている。
The structure of the conventional example will be described with reference to FIG. 5 showing the circuit structure of one pixel. The photodiode 1 is connected to the gate electrode of the first amplification FET 2 and is also connected to the reset power supply via the reset switch 6, the drain electrode of the first amplification FET 2 is connected to the power supply, and the source electrode thereof is the second amplification FET 4 Of the load FET3 and the drain electrode of the load FET3.
The capacitance 20 is a capacitance associated with the cathode terminal of the photodiode 1, and includes the cathode diffusion junction capacitance of the photodiode 1, the gate oxide film capacitance of the first amplification FET 2, the source or drain diffusion capacitance of the reset switch 6, and the like.
The drain electrode of the second amplification FET 4 is connected to the power supply, and the source electrode thereof is connected to the drain electrode of the readout FET 5. The source electrode of the read FET 5 is connected to the signal output line 12. The current value of load FET3 is FET21 and FET2
It is a mirror of the current value determined by 2.

【0004】次に、図5およびタイミング図である図6
を用いて上記従来例の動作を説明する。図6において、
CK1,CK2は各々図示しないシフトレジスタ駆動用
クロックパルス対を、APは図5中の読出しゲート端子
23に印加されるパルスを、RPは図5中のリセットゲ
ート端子24に印加されるパルスを、V(12)は図5
の信号出力線12の出力電圧変動の様子を示す。
Next, FIG. 5 and FIG. 6 which is a timing diagram.
The operation of the above conventional example will be described with reference to FIG. In FIG.
CK1 and CK2 are shift register driving clock pulse pairs (not shown), AP is a pulse applied to the read gate terminal 23 in FIG. 5, and RP is a pulse applied to the reset gate terminal 24 in FIG. V (12) is shown in FIG.
7 shows how the output voltage of the signal output line 12 changes.

【0005】リセットスイッチ6がオンした直後から、
入射光量に応じてフォトダイオード1のカソード電位は
低下していく。光情報蓄積期間経過後、図示しないシフ
トレジスタによりゲート端子23に読出しパルスAPが
印加されて、読出しFET5およびFET21の共通の
読出しゲート端子23がオンになり、光量に応じて電位
低下したフォトダイオード1のカソード電位即ち明時出
力が第1増幅FET2のソース電極にフォロワ出力さ
れ、さらに、このフォロワ出力電圧が第2増幅FET4
および読出しFET5を介して信号出力線12に増幅出
力される。
Immediately after the reset switch 6 is turned on,
The cathode potential of the photodiode 1 decreases according to the amount of incident light. After the lapse of the optical information storage period, a read pulse AP is applied to the gate terminal 23 by a shift register (not shown), the common read gate terminal 23 of the read FETs 5 and 21 is turned on, and the potential of the photodiode 1 is lowered according to the amount of light. The cathode potential, that is, the bright output is output to the source electrode of the first amplification FET2 as a follower, and the follower output voltage is output to the second amplification FET4.
And is amplified and output to the signal output line 12 via the read FET 5.

【0006】次に、上記の明時出力の読出しに関して必
要とされる出力期間経過後、上記の読出しFET5がオ
ンになったままの状態でリセットパルスRPがリセット
ゲート端子24に印加されることにより、リセットスイ
ッチ6がオンしてフォトダイオード1のカソード電位は
電源電位にリセットされる。続いて上記のリセットスイ
ッチ6が開放状態になり、この瞬間から再び光情報蓄積
期間が開始されるのであるが、リセット直後では実質的
にフォトダイオード1に光情報蓄積がほとんどないこと
は自明なので暗時状態と見なすことができる。したがっ
て、このときフォトダイオード1のカソード電位が第1
増幅FET2、第2増幅FET4および読出しFET5
を介して、フォロワ増幅されて信号出力線12に現われ
る出力を暗時出力として取り扱うことができる。
Next, after the output period required for reading the bright output is elapsed, the reset pulse RP is applied to the reset gate terminal 24 while the read FET 5 remains turned on. The reset switch 6 is turned on, and the cathode potential of the photodiode 1 is reset to the power supply potential. Subsequently, the reset switch 6 is opened, and the optical information storage period starts again from this moment. However, it is obvious that the photodiode 1 has practically no optical information storage immediately after the reset, which is dark. It can be regarded as a state of time. Therefore, at this time, the cathode potential of the photodiode 1 becomes the first
Amplifier FET2, second amplifier FET4 and read FET5
The output that is amplified by the follower and appears on the signal output line 12 can be treated as a dark output.

【0007】次に、上記の暗時出力の読出しに関して必
要とされる出力期間経過後、上記選択画素の読出しFE
T5はオフ状態に戻る。以下、引き続いて次段の画素の
明時出力の読出し、リセットおよび暗時出力の読出しが
順次行われる。
Next, after the output period required for reading the dark output is elapsed, the read FE of the selected pixel is performed.
T5 returns to the off state. Subsequently, the reading of the bright output of the pixel in the next stage, the reset, and the reading of the dark output are successively performed.

【0008】以上の如く1つの画素についての暗時出力
と明時出力とを時系列的に続けて読出すことはCCD型
センサを相関2重サンプリング法で読出す場合とも同様
であるといえ、図6中のV(12)におけるV(明)と
V(暗)の電圧差を後段において検出すれば、第1増幅
FET2および第2増幅FET4の素子パラメータのば
らつきに伴う固定パターンノイズを除去して高S/Nの
出力信号を得る。
As described above, continuous reading of the dark output and the bright output for one pixel in time series is the same as when the CCD sensor is read by the correlated double sampling method. If the voltage difference between V (bright) and V (dark) in V (12) in FIG. 6 is detected in the subsequent stage, fixed pattern noise due to variations in the element parameters of the first amplification FET 2 and the second amplification FET 4 is removed. To obtain a high S / N output signal.

【0009】後の議論のために、図6のタイミング図を
用いて出力信号の時間応答について説明する。タイミン
グ図から明かなように、明時出力読出し期間とリセット
パルスRPの印加期間と暗時出力読出し期間とで1クロ
ック期間を時分割して利用する。さらに、クロックパル
スCK1およびCK2の立ち上がりおよび立ち下がりに
起因する出力信号へのノイズを避けるためにはCK1お
よびCK2の状態が“H”または“L”レベルに安定し
ている期間を出力信号値のデータサンプリング期間とし
て充分確保する必要がある。
For later discussion, the time response of the output signal will be described with reference to the timing diagram of FIG. As is apparent from the timing diagram, one clock period is used in a time-sharing manner for the bright output read period, the reset pulse RP application period, and the dark output read period. Furthermore, in order to avoid noise in the output signal due to the rising and falling of the clock pulses CK1 and CK2, the period during which the state of CK1 and CK2 is stable at “H” or “L” level It is necessary to secure enough for the data sampling period.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では高速
な出力信号読み出しが、特に5V程度の低電圧電源駆動
の場合に、以下の理由により困難になってくる。高速で
出力信号読出しを行う際には1クロック期間が短くな
り、明時出力および暗時出力の読出し期間を確保するた
めにはリセットパルス印加期間を短くしなければならな
い。図5においてフォトダイオード1のリセット状態に
対する応答出力が第1増幅FET2のソース端子および
信号出力線12に迅速に現われるためには、フォロワ回
路の高速応答が必要になり、バイアス電流値を大きくし
なければならない。フォトダイオード1のカソード端子
に付随する容量20の値はその電圧応答感度を向上する
ために極力小さくする必要があるから、第1増幅FET
2の相互コンダクタンスは小さくなる。
In the above-mentioned prior art, high-speed output signal reading becomes difficult due to the following reasons, especially in the case of driving a low voltage power supply of about 5V. When the output signal is read at high speed, one clock period is shortened, and the reset pulse application period must be shortened in order to secure the read period for the bright output and the dark output. In order for the response output to the reset state of the photodiode 1 to appear promptly on the source terminal of the first amplification FET 2 and the signal output line 12 in FIG. 5, a fast response of the follower circuit is required, and the bias current value must be increased. I have to. The value of the capacitance 20 associated with the cathode terminal of the photodiode 1 needs to be made as small as possible in order to improve its voltage response sensitivity.
The transconductance of 2 is small.

【0011】図7に標準的なMOSプロセスによる第1
増幅FET2(ゲート幅7μm、ゲート長3μm)およ
び負荷FET3(ゲート幅70μm、ゲート長3μm)
の場合における、負荷FET3を流れる電流値が0.1
μA,1μA,10μA,100μAおよび1mAにな
るようにFET22とFET21とを設定したときの第
1増幅FET2のゲート端子電位(Vin)とソース端
子電位(Vo)との関係をそれぞれ、図7中でA,B,
C,DおよびEとして示す。電流値が100μA(D)
の場合にはVoはVinよりも2.4Vも電位降下して
おり低電圧電源駆動になるほどダイナミックレンジが狭
くなる。非線形応答領域も増大している。さらに第2増
幅FET4を介しての出力ということを考えればダイナ
ミックレンジの更なる狭小化は言うまでもない。負荷F
ET3の電流値が10μA(C)程度ならばダイナミッ
クレンジは比較的に確保できる。
FIG. 7 shows a first standard MOS process.
Amplification FET 2 (gate width 7 μm, gate length 3 μm) and load FET 3 (gate width 70 μm, gate length 3 μm)
In the case of, the current value flowing through the load FET3 is 0.1
The relationship between the gate terminal potential (Vin) and the source terminal potential (Vo) of the first amplification FET 2 when the FET 22 and the FET 21 are set to be μA, 1 μA, 10 μA, 100 μA and 1 mA, respectively, in FIG. A, B,
Shown as C, D and E. Current value is 100 μA (D)
In the case of Vo, the potential of Vo drops by 2.4 V more than Vin, and the dynamic range becomes narrower as the low-voltage power supply is driven. The nonlinear response area is also increasing. Needless to say, further narrowing of the dynamic range is considered considering the output through the second amplification FET 4. Load F
If the current value of ET3 is about 10 μA (C), the dynamic range can be relatively secured.

【0012】しかし、フォトダイオード1のカソード電
位の光応答電圧振幅が2Vであれば、電流駆動能力の大
きい第2増幅FET4のゲート端子に付随する容量値を
200fFとすれば応答時間は40n秒となり、5MH
z読出し時で1クロック期間が200n秒の場合には明
時出力および暗時出力の読出し期間を確保することが困
難になる。
However, if the photo-response voltage amplitude of the cathode potential of the photodiode 1 is 2 V, the response time is 40 nsec if the capacitance value associated with the gate terminal of the second amplification FET 4 having a large current driving capability is 200 fF. 5 MH
When one clock period is 200 ns during z reading, it becomes difficult to secure the reading period for bright output and dark output.

【0013】以上説明したように、上記従来例のイメー
ジセンサは高感度化と高速駆動との両立が困難であり、
また、単純な高速化はダイナミックレンジの極端な狭小
化を招くので露光量を増大しても高S/Nの維持は困難
になる。
As described above, it is difficult for the image sensor of the conventional example to achieve both high sensitivity and high speed driving.
Further, since a simple increase in speed leads to an extremely narrow dynamic range, it is difficult to maintain a high S / N even if the exposure amount is increased.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明に係るイメージセ
ンサは、フォトダイオードと、このフォトダイオードの
端子電位振幅を増幅する反転増幅段と、明時出力増幅F
ETと、前記反転増幅段の明時出力を前記明時出力増幅
FETのゲートに伝達する明時出力伝達スイッチと、前
記フォトダイオードの端子電位をリセットするリセット
スイッチと、暗時出力増幅FETと、前記反転増幅段の
暗時出力を前記暗時出力増幅FETのゲートに伝達する
暗時出力伝達スイッチと、前記明時出力増幅FETの出
力を読出す明時出力読出しFETと、前記暗時出力増幅
FETの出力を読出す暗時出力読出しFETとを各画素
段において備え、前記明時出力読出しFETおよび暗時
出力読出しFETを駆動するためのパルスを発生する走
査回路と、前記明時出力伝達スイッチと暗時出力伝達ス
イッチとリセットスイッチとをそれぞれ一斉に駆動する
パルスを発生する一斉パルス発生回路とを備えたことを
特徴とするものである。
An image sensor according to the present invention comprises a photodiode, an inverting amplifier stage for amplifying the terminal potential amplitude of the photodiode, and a bright output amplifier F.
ET, a bright output transfer switch for transmitting the bright output of the inverting amplification stage to the gate of the bright output amplification FET, a reset switch for resetting the terminal potential of the photodiode, and a dark output amplification FET, A dark output transfer switch for transmitting the dark output of the inverting amplification stage to the gate of the dark output amplification FET, a bright output read FET for reading the output of the bright output amplification FET, and the dark output amplification A dark output read FET for reading the output of the FET is provided in each pixel stage, a scanning circuit for generating a pulse for driving the bright output read FET and the dark output read FET, and the bright output transfer switch. And a simultaneous pulse generation circuit that generates pulses for driving the output switch during dark and the reset switch at the same time. That.

【0015】また、フォトダイオードに対して、リセッ
トスイッチに与えるパルスとは逆相のパルスを与えるダ
ミーリセットスイッチを設けてある。
Further, a dummy reset switch for applying a pulse having a phase opposite to the pulse applied to the reset switch to the photodiode is provided.

【0016】また、各対になった明時出力増幅FETと
暗時出力増幅FET、更にその明時出力読出しFETと
暗時出力読出しFETは互いに共通重心を持つような配
列とする。
Further, each pair of the bright output amplification FET and the dark output amplification FET, and the bright output read FET and the dark output read FET are arranged so as to have a common center of gravity.

【0017】また、共通重心配列をとるFETのゲート
長が素子分離領域境界近傍で長くなるゲート形状を有す
るものとする。
Further, it is assumed that the FET having the common center of gravity array has a gate shape in which the gate length becomes longer in the vicinity of the boundary of the element isolation region.

【0018】[0018]

【作用】各画素段においてフォトダイオードの端子電位
振幅は反転増幅段で増幅される。各反転増幅段の明時出
力を明時出力伝達スイッチを介して一斉に明時出力増幅
FETのゲートに伝達し保存した後、前記各フォトダイ
オードの一斉リセットを行い、その後に、各反転増幅段
の暗時出力を暗時出力伝達スイッチを介して一斉に暗時
出力増幅FETのゲートに伝達し保存する。これらの一
斉データサンプリングの後、各フォトダイオードが蓄積
期間に入るとともに、順次各画素の一対になった上記の
明時出力増幅FETと暗時出力増幅FETの2出力の同
時読出しを各明時出力読出しFETおよび暗時出力読出
しFETを介して行う。明時出力と暗時出力との差動出
力を扱うことにより高S/Nとでき、明時出力と暗時出
力とを同時に読出すことにより高速読出を可能とする。
In each pixel stage, the amplitude of the terminal potential of the photodiode is amplified by the inverting amplification stage. The bright outputs of the inverting amplification stages are transmitted to the gates of the bright output amplification FETs all at once via the bright output transmission switches and stored, and then the photodiodes are reset all together, and then the inverting amplification stages are reset. The dark outputs are simultaneously transmitted to the gates of the dark output amplification FETs via the dark output transmission switch and stored. After these simultaneous data sampling, each photodiode enters the accumulation period, and simultaneously outputs the two outputs of the bright output amplification FET and the dark output amplification FET, which are paired in each pixel, at the same time. This is done through the read FET and the dark output read FET. A high S / N ratio can be achieved by handling a differential output between the bright output and the dark output, and high-speed reading can be performed by simultaneously reading the bright output and the dark output.

【0019】また、ダミーリセットスイッチを設けたと
きは、リセットスイッチが反転増幅段に及ぼすフィール
ドスルー電圧変動を相殺する。
Further, when the dummy reset switch is provided, the reset switch cancels the field-through voltage fluctuation exerted on the inverting amplification stage.

【0020】また、各対になった明時出力増幅FETと
暗時出力増幅FET、さらに、その明時出力読出しFE
Tと暗時出力読出しFETの特性は共通重心配置により
整合性が高く、明時出力と暗時出力との差動出力のS/
Nを向上する。
Further, each pair of the bright output amplifier FET and the dark output amplifier FET, and the bright output reading FE
The characteristics of T and the dark output readout FET are highly consistent due to the common center of gravity arrangement, and S / of the differential output between the bright output and the dark output
Improve N.

【0021】また、FETのゲート長が素子分離領域境
界近傍で長くなるゲート形状は、素子分離領域境界近傍
における実効ゲート長ばらつきおよび結晶欠陥によるF
ET特性ばらつきへの寄与を抑制し、共通重心配置時に
おける整合性を一層向上し差動出力のS/Nをさらに向
上する。
Further, the gate shape in which the gate length of the FET becomes longer in the vicinity of the boundary of the element isolation region is F due to variations in effective gate length and crystal defects in the vicinity of the boundary of the element isolation region.
The contribution to the ET characteristic variation is suppressed, the matching is further improved when the common center of gravity is arranged, and the S / N of the differential output is further improved.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の第1実施例について図面を参
照しながら説明する。なお、従来例はNMOS集積回路
で示されていたが、第1実施例ではCMOS集積回路を
用いたものとする。図1は本発明の第1実施例における
イメージセンサの回路図である。本図では3画素分の回
路を示している。1はフォトダイオード、6はフォトダ
イオード1の端子電位をリセットするリセットスイッ
チ、7はフォトダイオード1のアノードにゲート電極が
接続された反転増幅駆動FET、8はそのソース電極が
リセットスイッチ6のドレイン電極に接続された反転増
幅負荷FET、9はそのソース電極が反転増幅出力線3
2に接続された明時出力伝達スイッチ、10はそのソー
ス電極が反転増幅出力線32に接続された暗時出力伝達
スイッチ、11は走査回路、14はそのゲート電極が明
時出力伝達スイッチ9のドレイン電極に接続された明時
出力増幅FET、15はそのドレイン電極が明時出力増
幅FET14のソース電極に接続された明時出力読出し
FET、16はそのゲート電極が暗時出力伝達スイッチ
10のドレイン電極に接続された暗時出力増幅FET、
17はそのドレイン電極が暗時出力増幅FET16のソ
ース電極に接続された暗時出力読出しFET、18はリ
セットスイッチ6のオン/オフによって反転増幅駆動F
ET7のゲートに与えるフィードスルー電圧変動を相殺
するためのダミーリセットスイッチ、19は各画素のリ
セットスイッチ6に一斉にパルスを出力し、各画素の明
時出力伝達スイッチ9に一斉にパルスを出力し、各画素
の暗時出力伝達スイッチ10に一斉にパルスを出力する
一斉パルス発生回路、25はチップ切替スイッチ対、2
6は明時出力端子、27は暗時出力端子、31はチップ
切替スイッチ対25を駆動するフリップフロップ回路、
32は反転増幅出力線である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Although the conventional example is shown as an NMOS integrated circuit, a CMOS integrated circuit is used in the first embodiment. FIG. 1 is a circuit diagram of an image sensor according to the first embodiment of the present invention. This figure shows a circuit for three pixels. Reference numeral 1 is a photodiode, 6 is a reset switch for resetting the terminal potential of the photodiode 1, 7 is an inverting amplification driving FET in which a gate electrode is connected to the anode of the photodiode 1, and 8 is a source electrode of the drain electrode of the reset switch 6. The source electrode of the inverting amplification load FET 9 connected to the
2 is a bright output transfer switch, 10 is a dark output transfer switch whose source electrode is connected to the inverting amplification output line 32, 11 is a scanning circuit, and 14 is its gate electrode is a bright output transfer switch 9. A bright output amplifier FET connected to the drain electrode, 15 is a bright output read FET whose drain electrode is connected to the source electrode of the bright output amplifier FET 14, and 16 is a drain of the dark output transfer switch 10 whose gate electrode is dark. Dark output amplifier FET connected to the electrode,
Reference numeral 17 is a dark output readout FET whose drain electrode is connected to the source electrode of the dark output amplification FET 16, and 18 is inverting amplification driving F by turning on / off the reset switch 6.
A dummy reset switch for canceling the feedthrough voltage fluctuation applied to the gate of ET7, 19 outputs a pulse to the reset switch 6 of each pixel all at once, and outputs a pulse to the bright output transfer switch 9 of each pixel all at once. , A simultaneous pulse generation circuit for simultaneously outputting pulses to the dark output transfer switch 10 of each pixel, 25 is a chip changeover switch pair, 2
6 is a light output terminal, 27 is a dark output terminal, 31 is a flip-flop circuit for driving the chip changeover switch pair 25,
Reference numeral 32 is an inverting amplification output line.

【0023】反転増幅駆動FET7と反転増幅負荷FE
T8とは反転増幅回路を構成しているが、反転増幅駆動
FET7の寄生容量によるゲート電位変動振幅の低下を
避けるために、そのゲートサイズは長さも幅も小さく、
よって反転増幅回路の電流駆動能力は小さい。したがっ
て、フォトダイオード1のリセットに伴う反転増幅出力
の応答速度が従来例と同様に低いので、ブランキング期
間中に各画素一斉にリセット動作させることがよい。
Inversion amplification drive FET 7 and inversion amplification load FE
T8 constitutes an inverting amplifier circuit, but its gate size is small in length and width in order to avoid a decrease in the gate potential fluctuation amplitude due to the parasitic capacitance of the inverting amplification driving FET 7.
Therefore, the current driving capability of the inverting amplifier circuit is small. Therefore, since the response speed of the inverted amplification output accompanying the reset of the photodiode 1 is low as in the conventional example, it is preferable to reset all the pixels simultaneously during the blanking period.

【0024】以下、ブランキング期間中に行う動作につ
いて順を追って説明する。露光期間中に得た露光量に応
じてフォトダイオード1のアノード電位すなわち反転増
幅駆動FET7のゲート電位が上昇しており、反転増幅
出力線32には振幅変動の増幅された電位降下が現れて
いる。なお、露光期間中における光強度の変動速度は通
常100μ秒程度で遅く、応答速度の問題は全くない。
The operation performed during the blanking period will be described below in order. The anode potential of the photodiode 1, that is, the gate potential of the inverting amplification driving FET 7 rises according to the exposure amount obtained during the exposure period, and the amplified potential drop of the amplitude fluctuation appears on the inverting amplification output line 32. . The fluctuation speed of the light intensity during the exposure period is usually about 100 μsec, which is slow, and there is no problem with the response speed.

【0025】ブランキング期間において、第一に一斉パ
ルス発生回路19からのパルスにより各画素一斉に明時
出力伝達スイッチ9をオンして反転増幅出力線32の出
力値を明時出力増幅FET14のゲートに伝達し、蓄積
する。明時出力伝達スイッチ9をオフした後で、第二に
一斉パルス発生回路19からのパルスにより各画素一斉
にリセットスイッチ6をオンしてフォトダイオード1を
リセットする。ブランキング期間においては数μ秒程度
のリセット期間を確保できるので、応答速度の小さい反
転増幅回路でも、リセットされたフォトダイオード1の
アノード電位に基づく反転増幅出力を反転増幅出力線3
2に得ることができる。ここで回路を簡易にするために
リセット動作を反転増幅回路の入出力端子間の短絡によ
り行っているが、反転増幅駆動FET7のゲート端子を
予め用意された固定電位に短絡する形態としてもよい。
リセットスイッチ6のゲートに与えるパルスとは逆相の
リセットパルスをダミーリセットスイッチ18のゲート
に与えることにより、リセットスイッチ6が反転増幅駆
動FET7のゲート端子に及ぼすフィードスルー電圧変
動を相殺している。このことは反転増幅出力を所定範囲
内のレベルにするために有効な方法である。
In the blanking period, firstly, the bright output transfer switches 9 are turned on by the pulse from the simultaneous pulse generation circuit 19 and the output value of the inverting amplification output line 32 is changed to the gate of the bright output amplification FET 14. Communicate to and accumulate. After turning off the bright output transfer switch 9, secondly, the reset switch 6 is turned on all the pixels by the pulse from the simultaneous pulse generation circuit 19 to reset the photodiode 1. Since a reset period of about several microseconds can be ensured in the blanking period, the inverting amplification output based on the reset anode potential of the photodiode 1 can be output to the inverting amplification output line 3 even in the inverting amplification circuit having a small response speed.
2 can be obtained. Here, in order to simplify the circuit, the reset operation is performed by short-circuiting the input and output terminals of the inverting amplifier circuit, but the gate terminal of the inverting amplifier driving FET 7 may be short-circuited to a fixed potential prepared in advance.
By applying a reset pulse having a phase opposite to that of the pulse applied to the gate of the reset switch 6 to the gate of the dummy reset switch 18, the feed-through voltage fluctuation exerted on the gate terminal of the inverting amplification drive FET 7 by the reset switch 6 is canceled. This is an effective method to bring the inverting amplification output to a level within a predetermined range.

【0026】リセットスイッチ6をオフした後で、第三
に一斉パルス発生回路19からのパルスにより各画素一
斉に暗時出力伝達スイッチ10がオンして反転増幅出力
線32の出力値を暗時出力増幅FET16のゲートに伝
達し、蓄積する。なお、リセットスイッチ6をオフした
直後から、各画素は次データの蓄積動作に入る。暗時出
力伝達スイッチ10をオフして、ブランキング期間中の
諸動作は完了する。
After the reset switch 6 is turned off, thirdly, a pulse from the simultaneous pulse generation circuit 19 causes the dark output transfer switches 10 to be turned on at the same time for each pixel to output the output value of the inverting amplification output line 32 in the dark. It is transmitted to the gate of the amplification FET 16 and accumulated. Immediately after the reset switch 6 is turned off, each pixel starts the operation of accumulating the next data. The output transmission switch 10 at dark is turned off, and the various operations during the blanking period are completed.

【0027】ブランキング期間に引き続いて走査期間が
始まる。走査回路11から読出パルスが順次出力されて
各画素段毎に明時出力読出しFET15および暗時出力
読出しFET17がオンされて明時出力端子26および
暗時出力端子27に対となる出力信号を得る。この対に
なった出力信号は、図示していない後段において差動増
幅回路に対する入力信号となり、最終的に高S/Nの出
力信号となる。
The scanning period begins following the blanking period. Read pulses are sequentially output from the scanning circuit 11 to turn on the bright output read FET 15 and the dark output read FET 17 for each pixel stage to obtain a pair of output signals at the bright output terminal 26 and the dark output terminal 27. . This paired output signal becomes an input signal to the differential amplifier circuit in the latter stage (not shown), and finally becomes a high S / N output signal.

【0028】すなわち、本実施例では、イメージセンサ
回路構成をCCD等と同様な各画素一斉の信号伝達およ
びリセットとすることにより、応答動作は遅いが高増幅
率の反転増幅回路の使用を可能とし、また従来例が用い
た明時出力と暗時出力との時系列読出しに代えて明時出
力と暗時出力とを並列同時に読出して後段で両者の差動
をとることにより、原理的に従来例の2倍以上の高速読
出を可能にしている。
In other words, in the present embodiment, the image sensor circuit configuration is such that the signals are simultaneously transmitted and reset in each pixel like the CCD or the like, thereby making it possible to use an inverting amplifier circuit having a slow response operation but a high amplification factor. Also, instead of the time series reading of the bright output and the dark output used in the conventional example, the bright output and the dark output are simultaneously read in parallel and the differential between the two is taken in the subsequent stage. High-speed reading that is more than twice that of the example is possible.

【0029】チップ切替スイッチ対25はフリップフロ
ップ回路31からのパルスを受けて、先頭画素段の走査
読出し開始と同時にオンし、最後尾画素段の走査読出し
終了と同時にオフするものであり、図1に示す構成を複
数個接続して走査段数を増やす場合に、明時出力読出し
FET15および暗時出力読出しFET17の共通ソー
ス線が有する負荷容量の増大を回避して読出し速度を維
持するためのものである。
The chip changeover switch pair 25 receives the pulse from the flip-flop circuit 31 and turns on at the same time when the scanning and reading of the first pixel stage starts, and turns off at the same time when the scanning and reading of the last pixel stage ends. In order to maintain the read speed by avoiding an increase in the load capacitance of the common source line of the bright output read FET 15 and the dark output read FET 17, when a plurality of the configurations shown in FIG. is there.

【0030】次に、図2は本発明の第2実施例における
イメージセンサの構成図である。本図でも3画素分の回
路を示している。本図では各部の番号、名称および機能
は図1と同様であり、動作説明等は省略する。ただし、
図2は従来例と同様にNMOS集積回路からなるイメー
ジセンサとして示してある。したがって、図1に比べて
異なっている点は、全FETがNMOSFETであり、
それに伴ってパルス等も含めて極性を変えた接続となっ
ており、フォトダイオード1のカソード端子は反転増幅
駆動FET7のゲート電極に接続されていること等であ
る。走査回路11、一斉パルス発生回路19、フリップ
フロップ回路31等は当然エンハンスメント型NMOS
FETおよびデプリーション型NMOSFETで構成さ
れる。
Next, FIG. 2 is a block diagram of an image sensor in the second embodiment of the present invention. This figure also shows a circuit for three pixels. In this figure, the numbers, names and functions of the respective parts are the same as those in FIG. However,
FIG. 2 shows an image sensor including an NMOS integrated circuit as in the conventional example. Therefore, the difference from FIG. 1 is that all FETs are NMOSFETs,
Along with this, the connections are changed in polarity including the pulse, and the cathode terminal of the photodiode 1 is connected to the gate electrode of the inverting amplification driving FET 7. The scanning circuit 11, the simultaneous pulse generation circuit 19, the flip-flop circuit 31, etc. are naturally enhancement type NMOSs.
It is composed of a FET and a depletion type NMOSFET.

【0031】図2の構成をとることにより、第1実施例
で得た利点に加えて以下の利点が追加される。すなわ
ち、NMOS集積回路はCMOS集積回路よりもプロセ
スコストが安いという利点がある。また、暗時における
第1実施例の反転増幅出力線32の電位が最高出力電位
であり露光に応じてこれが低下するのに対して、第2実
施例では逆に暗時における反転増幅出力線32の電位が
最低出力電位であり露光に応じてこれが上昇する。すな
わち、第2実施例の方が第1実施例よりも、暗時におけ
る明時出力端子26および暗時出力端子27に流れる出
力電流レベルが低い。したがって、第2実施例の方が第
1実施例よりも、明時出力増幅FET14と暗時出力増
幅FET16および明時出力読出しFET15と暗時出
力読出しFET17との特性不整合に起因して生じる、
暗時における明時出力端子26と暗時出力端子27との
差動出力値が小さく、より良いS/Nを実現する。
By adopting the configuration of FIG. 2, the following advantages are added to the advantages obtained in the first embodiment. That is, the NMOS integrated circuit has an advantage that the process cost is lower than that of the CMOS integrated circuit. Further, the potential of the inverting amplification output line 32 of the first embodiment in the dark time is the maximum output potential and decreases with exposure, whereas in the second embodiment, conversely, the inverting amplification output line 32 in the dark time. Is the lowest output potential, which rises with exposure. That is, the output current level flowing through the bright output terminal 26 and the dark output terminal 27 in the dark is lower in the second embodiment than in the first embodiment. Therefore, the second embodiment is caused due to the characteristic mismatch between the bright output amplification FET 14, the dark output amplification FET 16, the bright output read FET 15, and the dark output read FET 17, as compared with the first embodiment.
The differential output value between the bright output terminal 26 and the dark output terminal 27 in the dark is small, and a better S / N is realized.

【0032】なお、上記の極性を変えるとともにNMO
SFETをPMOSFETに置き換えれば、PMOS集
積回路のイメージセンサも実現可能である。
It should be noted that while changing the above polarity, NMO
An image sensor of a PMOS integrated circuit can be realized by replacing the SFET with a PMOSFET.

【0033】ところで、上記実施例において、高S/N
達成のためには各画素段において対をなしている明時出
力増幅FET14と暗時出力増幅FET16および明時
出力読出しFET15と暗時出力読出しFET17とが
良好な素子パラメータ整合性をもつことが必要である。
つまり、これらの対をなすFETのパラメータの整合性
不良は固定パターンノイズになる。
By the way, in the above embodiment, high S / N
In order to achieve this, it is necessary that the bright output amplification FET 14, the dark output amplification FET 16, the bright output read FET 15 and the dark output read FET 17 forming a pair in each pixel stage have good element parameter matching. Is.
That is, the poor matching of the parameters of the FETs forming the pair becomes fixed pattern noise.

【0034】そこで、素子パラメータの整合性の向上の
ために、各FETを複数個の単位FETに分割して、対
となるべきFETの単位FETを互いにマスクレイアウ
トに関して交差配置することで上記の対をなすべきFE
Tどうしの幾何学的重心を一致させる。そのような例を
図3(a),(b),(c),(d)に示す。
Therefore, in order to improve the matching of the device parameters, each FET is divided into a plurality of unit FETs, and the unit FETs of the FETs to be paired are cross-arranged with respect to each other with respect to the mask layout. FE that should do
Match the geometric centroids of Ts. Such examples are shown in FIGS. 3 (a), (b), (c), and (d).

【0035】図3(a)は単純な回路表記であり、ここ
に図示された2つのFETが対となっていてその素子パ
ラメータ整合性が求められるとき、各々のFETを例え
ば2分割して図3(b)に示すように4つの単位FET
からなる構成とする。図3(a)と(b)において同一
の記号の端子が互いに対応する。図3(b)における各
単位FETの回路図配置はほぼチップ内レイアウトにお
ける幾何学的配置に対応させている。現実の半導体プロ
セスはプロセス勾配をもち、チップやウェーハ内での位
置に依存して変化しているので、素子パラメータはFE
T自体が形成されている半導体基板内における局所的な
位置に依存する。したがって、互いに隣接した2つのF
ET間においても素子パラメータは充分には整合してい
ない。
FIG. 3A is a simple circuit notation. When the two FETs shown here are paired and the element parameter matching is required, each FET is divided into two parts, for example. 4 unit FETs as shown in 3 (b)
Consists of. In FIGS. 3A and 3B, terminals having the same symbol correspond to each other. The circuit diagram layout of each unit FET in FIG. 3B almost corresponds to the geometrical layout in the on-chip layout. Since the actual semiconductor process has a process gradient and changes depending on the position within the chip or wafer, the device parameters are FE.
T itself depends on the local position in the semiconductor substrate in which it is formed. Therefore, two Fs adjacent to each other
The device parameters are not sufficiently matched even between ETs.

【0036】P.R.Gray and R.G.Me
yer共著“Analysis and Design
of Analog Integrated Cir
cuits,2nd ed.”,John Wiley
& Sons,Inc.393頁および709頁の記
載内容によれば、プロセス勾配の悪影響を排除して2つ
のFET間での素子パラメータ整合性を向上する方法が
提示されている。
P. R. Gray and R.G. G. Me
Yer co-authored “Analysis and Design”
of Analog Integrated Cir
cuits, 2nd ed. ", John Wiley
& Sons, Inc. According to the description on pages 393 and 709, a method for eliminating the adverse effect of the process gradient and improving the device parameter matching between two FETs is presented.

【0037】すなわち、図3(b)のように各端子が全
く共通接続されたFETを対角配置し、対となって素子
パラメータを整合させるべきFETの幾何学的重心を互
いに一致させる配置とする。各端子が共通接続された複
合FETの素子パラメータが依存する等価座標が、それ
を構成する単位FET群の座標の重心座標と見なせ、か
つ、複合FETの素子パラメータが上記等価座標に依存
すると見なし得るので、この等価座標に対して他の複合
FETの等価座標を一致させれば、この両方の複合FE
T間の素子パラメータの整合性を良く向上させることが
できる。複合FETの素子パラメータは、それを構成す
る単位FETの素子パラメータの平均値となる。
That is, as shown in FIG. 3B, the FETs whose terminals are completely connected in common are diagonally arranged, and the geometrical centers of gravity of the FETs that form a pair and have matching element parameters are matched with each other. To do. The equivalent coordinates on which the device parameters of the composite FET to which each terminal is commonly connected can be regarded as the barycentric coordinates of the coordinates of the unit FET group forming the same, and the device parameters of the composite FET can be considered to depend on the equivalent coordinates. Therefore, by matching the equivalent coordinates of other composite FETs with this equivalent coordinate, both composite FEs can be obtained.
The matching of element parameters between T can be improved well. The device parameter of the composite FET is the average value of the device parameters of the unit FETs that compose it.

【0038】図3(b)では各FETが2つの単位FE
Tに分割された場合について示したが、複雑さが設計上
許容されれば更に多分割された単位FETからなる構成
とすることで整合性は更に向上する。
In FIG. 3B, each FET has two unit FEs.
Although the case of being divided into T is shown, the consistency is further improved by adopting a configuration of further divided unit FETs if the design allows complexity.

【0039】図3(c)はちょうど図1および図2にお
いて対となる明時出力増幅FET14および暗時出力増
幅FET16と明時出力読出しFET15および暗時出
力読出しFET17とを抜き出して描いたものに相当す
る。これを増幅FET14,16に関しても読出しFE
T15,17に関しても対となるべきFETどうしの素
子パラメータを整合させるべく、各FETを2分割して
構成した状態を図3(d)に示している。図3(c)と
(d)において同一の記号の端子が互いに対応する。図
3(d)における各単位FETの回路図配置もほぼチッ
プ内レイアウトにおける幾何学的配置に対応させてい
る。図3(d)においても各増幅FETを構成する単位
FETを対角配置させて、対となるべき増幅FETの幾
何学的重心を互いに一致させて素子パラメータの整合を
図っている。また、各読出しFETについても同様に素
子パラメータの整合を図っている。
FIG. 3C is a drawing in which the bright output amplification FET 14 and the dark output amplification FET 16 and the bright output read FET 15 and the dark output read FET 17 which are paired in FIGS. 1 and 2 are extracted and drawn. Equivalent to. This is also read for the amplification FETs 14 and 16 FE
FIG. 3D shows a state in which each FET is divided into two in order to match the element parameters of the FETs that should be paired with each other with respect to T15 and T17 as well. In FIGS. 3C and 3D, terminals having the same symbol correspond to each other. The circuit diagram layout of the unit FETs in FIG. 3D also substantially corresponds to the geometrical layout in the on-chip layout. Also in FIG. 3D, the unit FETs constituting each amplification FET are diagonally arranged, and the geometrical centers of gravity of the amplification FETs to be paired are made to coincide with each other to achieve matching of element parameters. In addition, the device parameters of each read FET are similarly matched.

【0040】図3(d)では各FETが2つの単位FE
Tに分割された場合について示したが、複雑さが許容さ
れれば更に多分割された単位FETからなる構成とする
ことで更に整合性は向上する。明時出力用の増幅FET
および読出しFETと、その同一画素に帰属して対にな
っている暗時出力用の増幅FETおよび読出しFETに
ついてのみ良い整合性が要求されるので、図3(b),
(d)に例示した如くFETの単位FETへの分割とそ
のレイアウトを行えば、対となっているFETの素子パ
ラメータの整合性という要求を容易に満足して、高速、
高感度で高S/Nなイメージセンサを容易に実現でき
る。
In FIG. 3D, each FET has two unit FEs.
Although the case of division into T has been shown, if the complexity is allowed, the configuration can be further improved by adopting a configuration in which the unit FET is further divided. Amplification FET for light output
3 (b), since good matching is required only for the read FET and the dark output amplifier FET and read FET that belong to the same pixel and pair.
By dividing the FET into unit FETs and arranging them as illustrated in (d), it is easy to satisfy the requirement of matching the element parameters of the paired FETs,
An image sensor with high sensitivity and high S / N can be easily realized.

【0041】また、素子パラメータ整合性の他の要件と
して、FETの実効ゲートの長さおよび幅の精度の良好
さがある。素子分離領域を決めるマスクとゲート層パタ
ーンを決めるマスクによって、実効ゲートサイズは決ま
る。素子分離領域の内部ではゲート長はゲート層パター
ンを決めるマスクから一様な値に決まるが、素子分離領
域境界近傍ではゲート長もその下の酸化膜層厚も実効ゲ
ート長もばらつくとともに結晶欠陥も生じやすい。1つ
のFETは各々小さなゲート幅を有する小さく分割され
たFETの並列接続として考えられるから、素子パラメ
ータ不整合をもたらし得る素子分離領域境界近傍の分割
FETのゲート長を他よりも長くしてFET全体への寄
与率を低下させることによって、素子パラメータのばら
つきを抑制することができ、差動入力段に用いる場合に
S/Nを向上する。また、このようなパターンはMOS
FETに限らず、MESFET、JFET等の全種類の
FETに適用可能である。
Another requirement for device parameter matching is good accuracy of the length and width of the effective gate of the FET. The effective gate size is determined by the mask that determines the element isolation region and the mask that determines the gate layer pattern. Inside the element isolation region, the gate length is determined to be a uniform value from the mask that determines the gate layer pattern, but near the element isolation region boundary, the gate length, the oxide film thickness below it, the effective gate length vary, and crystal defects also occur. It is easy to occur. Since one FET is considered as a parallel connection of FETs divided into small parts each having a small gate width, the gate length of the divided FETs in the vicinity of the element isolation region boundary, which may cause element parameter mismatch, is made longer than that of the other FETs. By reducing the contribution rate to the device, it is possible to suppress variations in device parameters and improve S / N when used in a differential input stage. In addition, such patterns are
Not limited to the FET, it can be applied to all kinds of FETs such as MESFET and JFET.

【0042】図4(a),(b),(c),(d)にF
ETの平面図例を示す。28はゲート、29は素子分離
領域境界、30はソースまたはドレインと図示していな
い配線パターンとを電気接続するための窓である。図4
(a),(b)は単一のFETについて、図4(c),
(d)は2段直列接続FETについての平面図である。
上記の共通重心構成と併用することにより、より一層、
素子パラメータ整合性を向上して、高S/Nのイメージ
センサを実現できる。
F in FIGS. 4A, 4B, 4C and 4D
An example of a plan view of ET is shown. 28 is a gate, 29 is an element isolation region boundary, and 30 is a window for electrically connecting the source or drain to a wiring pattern (not shown). FIG.
4A and 4B show a single FET in FIG.
(D) is a plan view of a two-stage series-connected FET.
By using together with the above common center of gravity configuration,
It is possible to realize a high S / N image sensor by improving element parameter matching.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、高速
読み出し可能な高感度、高S/Nの増幅型MOSイメー
ジセンサを低プロセスコストで実現することができる。
As described above, according to the present invention, a highly sensitive and high S / N amplification type MOS image sensor capable of high-speed reading can be realized at a low process cost.

【0044】また、ダミーリセットスイッチを設けた場
合は、リセットスイッチが反転増幅段に及ぼすフィール
ドスルー電圧変動を相殺でき、反転増幅出力を所定範囲
内のレベルにおさめることができる。
Further, when the dummy reset switch is provided, it is possible to cancel the field-through voltage fluctuation which the reset switch exerts on the inverting amplification stage, and the inverting amplification output can be kept within a predetermined range.

【0045】また、対になったFETを互いに共通重心
をもつように配列した場合は、素子パラメータの整合性
を良くして固定パターンノイズをなくし、明時出力と暗
時出力との差動出力のS/Nを向上できる。
When the paired FETs are arranged so as to have a common center of gravity, the matching of the element parameters is improved to eliminate fixed pattern noise, and the differential output between the bright output and the dark output is obtained. The S / N of can be improved.

【0046】また、FETのゲート長を素子分離領域境
界近傍で長くすることにより、素子パラメータの整合性
を向上し、差動出力のS/Nをさらに向上できる。
By increasing the gate length of the FET near the boundary of the element isolation region, the matching of element parameters can be improved and the S / N ratio of the differential output can be further improved.

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

【図1】本発明の第1実施例のイメージセンサの3画素
分の回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of three pixels of an image sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例のイメージセンサの3画素
分の回路構成図である。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of three pixels of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】実施例において用いられる対をなすFETの幾
何学的配置図である。
FIG. 3 is a geometrical layout diagram of paired FETs used in an embodiment.

【図4】実施例のFETの平面図である。FIG. 4 is a plan view of an FET according to an example.

【図5】従来例のイメージセンサの1画素分の回路構成
図である。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of one pixel of a conventional image sensor.

【図6】従来例のイメージセンサの動作を説明するタイ
ミング図である。
FIG. 6 is a timing diagram illustrating the operation of the conventional image sensor.

【図7】従来例のイメージセンサの第1増幅FETの入
出力特性図である。
FIG. 7 is an input / output characteristic diagram of the first amplification FET of the conventional image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・フォトダイオード 6・・・リセットスイッチ 7・・・反転増幅駆動FET 8・・・反転増幅負荷FET 9・・・明時出力伝達スイッチ 10・・・暗時出力伝達スイッチ 11・・・走査回路 14・・・明時出力増幅FET 15・・・明時出力読出しFET 16・・・暗時出力増幅FET 17・・・暗時出力読出しFET 19・・・一斉パルス発生回路 25・・・チップ切替スイッチ対 26・・・明時出力端子 27・・・暗時出力端子 28・・・ゲート 29・・・素子分離領域境界 31・・・フリップフロップ回路 1 ... Photodiode 6 ... Reset switch 7 ... Inversion amplification drive FET 8 ... Inversion amplification load FET 9 ... Bright output transfer switch 10 ... Dark output transfer switch 11 ... Scanning circuit 14 ... Bright output amplification FET 15 ... Bright output read FET 16 ... Dark output amplification FET 17 ... Dark output read FET 19 ... Simultaneous pulse generation circuit 25 ... Chip changeover switch pair 26 ... Bright output terminal 27 ... Dark output terminal 28 ... Gate 29 ... Element isolation region boundary 31 ... Flip-flop circuit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォトダイオードと、このフォトダイオ
ードの端子電位振幅を増幅する反転増幅段と、明時出力
増幅FETと、前記反転増幅段の明時出力を前記明時出
力増幅FETのゲートに伝達する明時出力伝達スイッチ
と、前記フォトダイオードの端子電位をリセットするリ
セットスイッチと、暗時出力増幅FETと、前記反転増
幅段の暗時出力を前記暗時出力増幅FETのゲートに伝
達する暗時出力伝達スイッチと、前記明時出力増幅FE
Tの出力を読出す明時出力読出しFETと、前記暗時出
力増幅FETの出力を読出す暗時出力読出しFETとを
各画素段において備え、 前記明時出力読出しFETおよび暗時出力読出しFET
を駆動するためのパルスを発生する走査回路と、前記明
時出力伝達スイッチと暗時出力伝達スイッチとリセット
スイッチとを各画素段一斉にそれぞれ駆動するパルスを
発生する一斉パルス発生回路とを備えたことを特徴とす
るイメージセンサ。
1. A photodiode, an inverting amplification stage for amplifying a terminal potential amplitude of the photodiode, a bright output amplification FET, and a bright output of the inverting amplification stage is transmitted to a gate of the bright output amplification FET. A bright output transfer switch, a reset switch for resetting the terminal potential of the photodiode, a dark output amplification FET, and a dark output for transmitting the dark output of the inverting amplification stage to the gate of the dark output amplification FET. Output transmission switch and the light output amplification FE
A bright output read FET for reading the output of T and a dark output read FET for reading the output of the dark output amplification FET are provided in each pixel stage, and the bright output read FET and the dark output read FET are provided.
And a simultaneous pulse generation circuit for generating pulses for driving the bright output transfer switch, the dark output transfer switch, and the reset switch at the same time for each pixel stage. An image sensor characterized in that
【請求項2】 NMOSまたはPMOSからのみなる請
求項1に記載のイメージセンサ。
2. The image sensor according to claim 1, wherein the image sensor comprises only an NMOS or a PMOS.
【請求項3】 フォトダイオードのリセットを反転増幅
回路の入出力端子間の短絡によって行う請求項1または
請求項2に記載のイメージセンサ。
3. The image sensor according to claim 1, wherein the photodiode is reset by a short circuit between the input and output terminals of the inverting amplifier circuit.
【請求項4】 フォトダイオードに対して、リセットス
イッチに与えるパルスとは逆相のパルスを与えるダミー
リセットスイッチを設けてある請求項1から請求項3ま
でのいずれかに記載のイメージセンサ。
4. The image sensor according to claim 1, further comprising a dummy reset switch for applying a pulse having a phase opposite to that of the pulse applied to the reset switch to the photodiode.
【請求項5】 各対になった明時出力増幅FETと暗時
出力増幅FET、更にその明時出力読出しFETと暗時
出力読出しFETは互いに共通重心を持つような配列と
されている請求項1から請求項4までのいずれかに記載
のイメージセンサ。
5. The pair of bright output amplification FET and dark output amplification FET, and the bright output read FET and the dark output read FET, which are paired, are arranged so as to have a common center of gravity. The image sensor according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 各FETが、素子分離領域境界近傍にお
いてゲート長がより長くなったゲート形状を有するもの
に構成されている請求項1から請求項5までのいずれか
に記載のイメージセンサ。
6. The image sensor according to claim 1, wherein each FET has a gate shape having a longer gate length near the boundary of the element isolation region.
JP6275053A 1994-11-09 1994-11-09 Image sensor Pending JPH08139851A (en)

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