JPH08163311A

JPH08163311A - イメージセンサ

Info

Publication number: JPH08163311A
Application number: JP6300881A
Authority: JP
Inventors: Tatsushizu Okamoto; 龍鎮岡本; Yasunaga Yamamoto; 泰永山本; Kazufumi Yamaguchi; 和文山口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】原稿情報を高速，高感度で、かつ固定パター
ンノイズ(ＦＰＮ)を削減する。【構成】ドライブ用ＦＥＴ４および負荷用ＦＥＴ５で
構成される反転増幅回路の出力端子Ａに直列にクランプ
容量６とクランプスイッチ７からなるクランプ回路を接
続する、あるいは更に反転増幅回路を接続することによ
り、信号電流の極性をフォトダイオード１のアノードと
同極性にして暗信号電圧が１〜２Ｖに設定され、ＦＰＮ
が低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原稿情報を高速，高Ｓ
／Ｎ、かつ高解像度で読み取ることを可能にするＭＯＳ
型のイメージセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像処理，画像通信機器の進展に
伴って、高性能で安価なイメージセンサのニーズが高ま
っている。

【０００３】イメージセンサは、走査回路としてシフト
レジスタまたは電荷転送素子を用い、空間的な光量の分
布を時系列の電気信号として出力するものであり、例え
ばＣＣＤイメージセンサ，ＭＯＳイメージセンサ，バイ
ポーライメージセンサ等がある。このうちＭＯＳイメー
ジセンサは、光電変換素子としてフォトダイオードを、
走査回路としてＭＯＳシフトレジスタを用いた構成で、
フォトダイオードでの光電流による放電電荷をシフトレ
ジスタからの走査信号に従って順次再充電することによ
って画像信号を得ている。

【０００４】この方式ではフォトダイオードにおける放
電電荷量が微小であるため、得られる画像信号は小さく
Ｓ／Ｎが低い。これに対して昨今、フォトダイオードの
放電電荷量を直接取り出すのではなく、むしろ前記放電
電荷によるフォトダイオードの端子電圧の変化を、各フ
ォトダイオードに付加したＦＥＴ(電界効果トランジス
タ)で増幅した後、画像信号を得る方式のイメージセン
サ、すなわち増幅型ＭＯＳイメージセンサが開発されて
いる。

【０００５】前記増幅型ＭＯＳイメージセンサの従来例
が、特開平５−268533号公報等において記されている。
従来例におけるイメージセンサの回路図を図８に示す。
このイメージセンサの画素は、光電変換素子として作用
するフォトダイオード１、このフォトダイオード１のア
ノード電位を所望の電圧にリセットするリセットスイッ
チとしてのリセットＦＥＴ２、フォトダイオード１のア
ノード電位をゲートに受けて動作するフォロワ回路を構
成するフォロワ駆動ＦＥＴ30とフォロワ負荷ＦＥＴ31、
明信号電圧を電流に変換する明信号変換ＦＥＴ14と暗信
号電圧を電流に変換する暗信号変換ＦＥＴ15、前記のフ
ォロワ回路の出力電圧を明信号変換ＦＥＴ14および暗信
号変換ＦＥＴ15に各々転送する明信号転送ＦＥＴ12およ
び暗信号転送ＦＥＴ13、前記明信号変換ＦＥＴ14および
暗信号変換ＦＥＴ15のゲートを各々クリアする明信号ク
リアＦＥＴ32および暗信号クリアＦＥＴ33からなってい
る。

【０００６】また、アクセス信号によって明信号出力を
読み出す明信号読み出しＦＥＴ16、およびリセット後の
出力を読み出す暗信号読み出しＦＥＴ17を各々有し、明
信号読み出しＦＥＴ16および暗信号読み出しＦＥＴ17の
ゲートは共に走査回路19からのアクセス信号入力端子と
なっており、各々のソースは、共通明信号出力端子20お
よび共通暗信号出力端子21となっている。また、18は共
通電源ラインである。

【０００７】次に前記図８の動作を説明する。光の入射
によりフォトダイオード１のアノードに信号電荷が生じ
て蓄えられ、電位が上昇する。一斉転送期間中に、まず
クリアパルスＣＬＡによって明信号クリアＦＥＴ32，暗
信号クリアＦＥＴ33をオンにし、すべての明信号変換Ｆ
ＥＴ14，暗信号変換ＦＥＴ15のゲートをクリアする。

【０００８】この後、明信号転送パルスＳＰ1により明
信号転送ＦＥＴ12をオンにし、フォトダイオード１のア
ノード電位によって決定されるフォロワ駆動ＦＥＴ30の
ソースフォロワ出力電圧を明信号変換ＦＥＴ14のゲート
に転送する。次に共通リセットパルスＲＳによりリセッ
トＦＥＴ２をオンにし、フォトダイオード１のアノード
電位を共通リセット電源25で決定される電位にリセット
する。この後、暗信号転送パルスＳＰ2により暗信号転
送ＦＥＴ13をオンにし、リセット電圧によって決定され
るフォロワ駆動ＦＥＴ30のソースフォロワ出力電圧を暗
信号変換ＦＥＴ15のゲートへ一斉に転送する。

【０００９】前記一斉転送期間が終了した時点では、各
々の画素の明信号情報が各々の明信号変換ＦＥＴ14のゲ
ートに蓄えられ、各々の画素の暗信号情報が各々の暗信
号変換ＦＥＴ15のゲートに蓄えられる。一斉転送期間後
に、走査回路19にスタートパルスＳＴが入力されると、
走査回路19から各明信号読み出しＦＥＴ16，暗信号読み
出しＦＥＴ17のゲートに順次アクセス信号が入力され、
各画素の明信号電流および各画素の暗信号電流(オフセ
ット出力)が各々共通明信号出力端子20および共通暗信
号出力端子21から順次読み出され、明信号電流出力Ｓ
Ｏ，暗信号電流出力ＮＯが出力される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では差動出
力を採ることにより、増幅用ＭＯＳＦＥＴの明信号変換
ＦＥＴ14，暗信号変換ＦＥＴ15および明信号読み出しＦ
ＥＴ16，暗信号読み出し17の増幅率ｇｍと、それら増幅
用ＭＯＳＦＥＴの閾値電圧ＶTのばらつきにより生じる
固定パターンノイズ(ＦＰＮ)をかなり低減することがで
きる。しかしながら、従来例では明信号変換ＦＥＴ14，
暗信号変換ＦＥＴ15のゲートに入力される信号電圧の感
度が低く、低露光領域では充分なＳ／Ｎを得られないと
いう問題点があった。

【００１１】本発明は、前記明信号変換ＦＥＴ14，暗信
号変換ＦＥＴ15の電流ミスマッチがゲート電圧が低いほ
ど向上するという特性に鑑み、固定パターンノイズ(Ｆ
ＰＮ)を増加させることなく、出力感度を増大した高Ｓ
／Ｎイメージセンサを実現することを目的とするもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、光電変換素子として作用するフォトダイオ
ードの個別電極を所望の電圧にリセットするリセットス
イッチと、前記フォトダイオードのアノード電圧を反転
増幅する反転増幅回路と、リセット直前の明信号電圧お
よびリセット直後の暗信号電圧をそれぞれサンプル保持
するサンプル保持回路と、明信号電圧，暗信号電圧を受
けて動作する一対の変換ＦＥＴと、アクセスＦＥＴとか
ら画素アレイを構成するイメージセンサであって、第１
の解決手段は、前記反転増幅回路の出力端子に直列に容
量を接続し、前記容量の他端をフォロワ回路の入力端子
に接続するとともに、所望のクランプ電圧(２〜３Ｖ)に
クランプするクランプスイッチを接続することにより、
前記フォロワ回路の出力端子から前記フォトダイオード
のアノードと同極性の信号電圧を得ることを特徴とす
る。

【００１３】また第２の解決手段は、前記反転増幅回路
の出力端子に第２の反転増幅回路を直列に接続するとと
もに、リセット電圧を調整することにより暗信号電圧を
１〜２Ｖに設定し、前記フォトダイオードのアノードと
同極性の信号電流を得ることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明は、上記した構成により、フォトダイオ
ードの明信号を反転増幅回路によって画素ごとに増幅す
ることが可能になり、高感度化を図ることができる。ま
た反転増幅回路によって反転されるため暗信号出力電圧
は明信号出力電圧に対して高くなるが、クランプ回路、
あるいはさらなる反転増幅回路の挿入により暗信号出力
電圧を明信号出力電圧よりも低く設定すること、つまり
変換ＦＥＴのゲートが受ける電位をフォトダイオードの
アノード電圧と同一極性、即ち非反転増幅にすることが
できる。

【００１５】また、一対の変換ＦＥＴおよびアクセスＦ
ＥＴにおいて、変換ＦＥＴのゲート電圧が低いほど、対
をなすＦＥＴのマッチング精度が向上するために、１段
の増幅回路のみの場合に比べて固定パターンノイズ(Ｆ
ＰＮ)が低減できる。すなわち高感度，低固定パターン
ノイズ(ＦＰＮ)の高Ｓ／Ｎイメージセンサを実現するこ
とができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の各実施例について図面を参照
して説明する。

【００１７】図１は本発明の第１の実施例におけるイメ
ージセンサの回路図であり、前記従来例の図８と同じ回
路素子等には同じ番号を付し、その説明を省略する。こ
こで、図１において、２はフォトダイオード１のアノー
ド電圧を所望の電圧値にリセットを行うリセットＦＥ
Ｔ、

【００１８】

【外１】

【００１９】４，５はフォトダイオード１のアノード電
圧を反転増幅する反転増幅回路を形成するドライブ用Ｆ
ＥＴと負荷用ＦＥＴである。６は反転増幅電圧をクラン
プするためのクランプ容量、７は共通クランプ電源８に
よって定められる電圧にクランプするためのクランプス
イッチであり、クランプ容量６とクランプスイッチ７で
クランプ回路を構成する。９，10はフォロワ回路を形成
するドライブ用ＦＥＴと負荷用ＦＥＴ、11は共通フォロ
ワ用電源である。

【００２０】なお、明信号転送ＦＥＴ12および暗信号転
送ＦＥＴ13はサンプル保持回路を構成する。

【００２１】図１の回路図に示すように、フォトダイオ
ード１のカソードは共通電源ライン18へ、アノードは反
転増幅回路を形成するドライブ用ＦＥＴ４のゲートおよ
びリセットＦＥＴ２のソースに接続されている。そし
て、リセットＦＥＴ２のゲートは共通リセットパルスＲ
Ｓの入力端子で、そのソースおよびドレインは各々反転
増幅回路の入力端子および出力端子であるドライブ用Ｆ
ＥＴ４のゲートおよびドレインに接続されている。ま
た、反転増幅回路を構成するドライブ用ＦＥＴ４のソー
スは共通電源ライン18へ、負荷用ＦＥＴ５のドレインお
よびゲートはグランドへ各々接続されている。

【００２２】クランプ回路を構成するクランプ容量６
は、反転増幅回路の出力端子Ａと同じくクランプスイッ
チ７のソースとの間に接続され、クランプスイッチ７の
ゲートは共通クランプパルスＣＬの入力端子で、ドレイ
ンは共通クランプ電源８へ接続されている。フォロワ回
路を形成するドライブ用ＦＥＴ９，負荷用ＦＥＴ10の出
力端子Ｂは、サンプル保持回路を構成する一対の明信号
転送ＦＥＴ12，暗信号転送ＦＥＴ13のソースに各々接続
されている。

【００２３】ここで、図１ではクランプスイッチ７とし
てＰチャネルＭＯＳＦＥＴを、ドライブ用ＦＥＴ９，負
荷用ＦＥＴ10でなるフォロワ回路としてＮチャネルＭＯ
ＳＦＥＴを用いているが、クランプスイッチ７をＮチャ
ネルＭＯＳＦＥＴで、フォロワ回路をＰチャネルＭＯＳ
ＦＥＴで形成してもよい。

【００２４】明信号転送ＦＥＴ12のゲートは共通の明信
号転送パルスＳＰ1のラインに、ドレインは明信号変換
ＦＥＴ14のゲートに各々接続され、同様に暗信号転送Ｆ
ＥＴ13のゲートは共通の暗信号転送パルスＳＰ2のライ
ンに、ドレインは暗信号変換ＦＥＴ15のゲートに各々接
続されている。明信号変換ＦＥＴ14および暗信号変換Ｆ
ＥＴ15のドレインは共に共通電源ライン18に、各々のソ
ースは明信号読み出しＦＥＴ16および暗信号読み出しＦ
ＥＴ17の各々のドレインに接続されている。同一段の対
となった明信号読み出しＦＥＴ16および暗信号読み出し
ＦＥＴ17のゲートは共通に接続され、走査回路19からの
アクセス信号ＳＴの入力端子となっており、各々のソー
スは共通接続されて共通明信号出力端子20および共通暗
信号出力端子21となっている。

【００２５】次に、本実施例のイメージセンサの動作に
ついて図２のタイミング図を用いて説明するが、図中、
Ｘが一斉転送期間、Ｙが走査期間である。光の入射によ
りフォトダイオード１のアノードには信号電荷が生じて
蓄えられ、電位が上昇する。まず、明信号転送ＦＥＴ12
および暗信号転送ＦＥＴ13をそれぞれ明信号転送パルス
ＳＰ1，暗信号転送パルスＳＰ2でオンにし、かつクラン
プスイッチ７を共通クランプパルスＣＬでオンにして、
すべての明信号変換ＦＥＴ14および暗信号変換ＦＥＴ15
のゲートをクリアする。このときのフォロワ回路の入力
電位は共通クランプ電源８の電位になり、出力電位(図
１中の出力端子Ｂ点)は入力電位からドライブ用ＦＥＴ
９のＶGS降下分(約１Ｖ)だけ下がった電位となる。この
電位が明信号変換ＦＥＴ14および暗信号変換ＦＥＴ15の
ゲートに一斉に転送される。

【００２６】次にリセットＦＥＴ２を共通リセットパル
スＲＳでオンにし、すべての画素において図１中の出力
端子Ａ点の電位をリセットする。このとき、フォロワ回
路の入力電位および出力電位(出力端子Ｂ点)は、クラン
プ容量６の作用により出力端子Ａ点での電位変化に全く
追随して変化する。したがって、出力端子Ｂ点ではリセ
ットＦＥＴ２がオンした直後に、反転増幅回路(ＦＥＴ
４，５)で増幅された光信号情報が暗信号電圧を基準に
して正の方向に現れる。この後、再び明信号転送ＦＥＴ
12を明信号転送パルスＳＰ1でオンにし、出力端子Ｂ点
の光信号情報を明信号変換ＦＥＴ14のゲートへ一斉に転
送する。前記一斉転送期間Ｘが終了した時点では、各々
の画素の増幅された光信号情報が各々の明信号変換ＦＥ
Ｔ14のゲートに蓄えられ、各々の画素の暗信号が各々の
暗信号変換ＦＥＴ15のゲートに蓄えられる。

【００２７】このような処理の後に、走査回路19にスタ
ートパルスＳＴが入力されると走査が始まり、各明信号
読み出しＦＥＴ16および暗信号読み出しＦＥＴ17のゲー
トに順次アクセス信号が入力され、走査期間Ｙにおい
て、各画素の光情報が共通明信号出力端子20および各画
素の暗信号情報(オフセット出力)が共通暗信号出力端子
21から順次読み出される。さらに、共通明信号出力端子
20からの明信号電流出力ＳＯと共通暗信号出力端子21か
らの暗信号電流出力ＮＯの差動増幅を外部アンプ回路で
行うことにより、信号成分を出力させることができる。

【００２８】ここで本実施例がＦＰＮ(固定パターンノ
イズ)の増大を招かずに、高感度化を達成することを図
３を用いて詳しく説明する。図３は変換ＦＥＴと読み出
しＦＥＴの電圧−電流特性図を示し、これは明信号変換
ＦＥＴ14のゲート電圧(Ｖ)を横軸に、共通明信号出力端
子20の出力電流(mＡ)を縦軸に取った場合である。図３
中のＣは明信号読み出しＦＥＴ16のゲート幅Ｗ＝25μ
m、ゲート長Ｌ＝５μmの場合における特性であり、同じ
くＤはゲート長が10％減少した場合、つまり明信号読み
出しＦＥＴ16のゲート幅Ｗ＝25μm、ゲート長Ｌ＝4.5μ
mの場合における特性である。以下、本文中においては
ＦＥＴのゲート幅をＷ、ゲート長をＬと表記する。な
お、明信号読み出しＦＥＴ16のゲートは共通電源ライン
18(５Ｖ)に接続してある。

【００２９】図３から電圧−電流特性は右上がりの２次
曲線に近い特性であり、ゲート電圧が高くなると出力電
流も大きくなり、ＦＥＴのパラメータのばらつきにより
生じる各画素間のばらつき(固定パターンノイズ，ＦＰ
Ｎ)も大きくなる。例えば、図３において、明信号変換
ＦＥＴ14のゲート電圧が3.74Ｖのときの２本の電流出力
の差は、明信号変換ＦＥＴ14のゲート電圧が1.8Ｖのと
きの２本の電流出力の差と比べると約５倍になってい
る。したがって、固定パターンノイズ(ＦＰＮ)を小さく
するためには、明信号変換ＦＥＴ14および暗信号変換Ｆ
ＥＴ15のゲートに入力する暗信号時における電圧をでき
るだけ小さくする必要がある。

【００３０】図４はドライブ用ＦＥＴ４および負荷用Ｆ
ＥＴ５から形成される反転増幅回路の入出力電圧特性図
である。ドライブ用ＦＥＴ４のＷ＝12μm、Ｌ＝３μm、
負荷用ＦＥＴ５のＷ＝７μm、Ｌ＝80μmに設定した場合
のドライブ用ＦＥＴ４のゲート電圧Ｖ(横軸)に対する出
力電圧Ｖ(縦軸)をプロットしている。図４において、Ｅ
はドライブ用ＦＥＴ４のゲート電圧、Ｆはドライブ用Ｆ
ＥＴ４のドレイン電圧である。図１中のリセットＦＥＴ
２がオンすると、ＥとＦの交点の電圧(3.74Ｖ)に反転増
幅回路の入出力電圧が設定される。

【００３１】すなわち、この電圧が動作点となり、光が
入射すると入力電位は上昇し、出力電位は下がる。しか
しながら、リセット時の電圧3.74Ｖがそのまま明信号変
換ＦＥＴ14のゲートへ転送されると、前述したように、
素子のばらつきに起因する固定パターンノイズ(ＦＰＮ)
が大きくなるため、クランプ回路を用いて信号の極性を
反転することにより、明信号変換ＦＥＴ14のゲートに入
力する暗信号時における電圧を１〜２Ｖまで下げること
が可能になる。この結果により、素子のばらつきに起因
する固定パターンノイズ(ＦＰＮ)を増大させることなく
高感度を実現することができる。

【００３２】本発明の第２の実施例について図５〜図７
に基づいて説明する。図５は本発明の第２の実施例にお
けるイメージセンサの回路図であり、図５において前記
図１と同じ回路素子等には同じ番号を付し、その説明を
省略する。図５において、25はフォトダイオード１のア
ノード電位をリセットするリセットＦＥＴ２の共通リセ
ット電源である。リセットＦＥＴ２のソースはフォトダ
イオード１のアノードに、ゲートは共通リセットパルス
ＲＳの入力端子で、ドレインは共通リセット電源25に各
々接続されている。ドライブ用ＦＥＴ26，負荷用ＦＥＴ
27は第２段の反転増幅回路を形成しており、ドライブ用
ＦＥＴ26のソースは共通電源ライン18に、ゲートは前段
の反転増幅回路の出力端子Ａに、ドレインは負荷用ＦＥ
Ｔ27のソースに各々接続されている。負荷用ＦＥＴ27の
ゲートおよびドレインはグランドに接続されている。

【００３３】次に本実施例のイメージセンサの動作につ
いて、図６のタイミング図を用いて説明する。

【００３４】一斉転送期間Ｘ中の動作は以下のように行
われる。まず明信号転送ＦＥＴ12を明信号転送パルスＳ
Ｐ1でオンにし、フォトダイオード１のアノード電位を
２段の反転増幅回路(第１段はＦＥＴ４，５、第２段は
ＦＥＴ26，27)で増幅した明信号電圧を明信号変換ＦＥ
Ｔ14のゲートへ一斉に転送する。次にリセットＦＥＴ２
を共通リセットパルスＲＳでオンにし、フォトダイオー
ド１のアノード電位を共通リセット電源25で決定される
電位にリセットする。この後、暗信号転送ＦＥＴ13を暗
信号転送パルスＳＰ2でオンにし、リセット電圧によっ
て決定される前記２段の反転増幅回路で増幅した暗信号
電圧を暗信号変換ＦＥＴ15のゲートへ一斉に転送する。

【００３５】前記一斉転送期間Ｘが終了した時点では、
各々の画素の明信号電圧および暗信号電圧が、各々の明
信号変換ＦＥＴ14のゲートおよび暗信号変換ＦＥＴ15の
ゲートに蓄えられる。一斉転送期間後に、走査回路19に
スタートパルスＳＴが入力されると走査が始まり、各明
信号読み出しＦＥＴ16，暗信号読み出しＦＥＴ17のゲー
トに順次アクセス信号が入力されると、走査期間Ｙにお
いて、各画素の明信号および暗信号(オフセット出力)が
各々共通明信号出力端子20および共通暗信号出力端子21
から順次、明信号電流出力ＳＯ，暗信号電流出力ＮＯが
出力される。

【００３６】このイメージセンサ回路では反転増幅回路
を２段設けることにより、出力信号はフォトダイオード
のアノード電位信号と同極性になり、明信号変換ＦＥＴ
14のゲートへ転送される暗信号時の信号電圧を低く設定
し、固定パターンノイズ(ＦＰＮ)の増大を防止してい
る。

【００３７】さらに２段の反転増幅回路の入出力電圧特
性を図７を用いて説明する。これは、第１段の反転増幅
回路のドライブ用ＦＥＴ４のＷ＝14μm、Ｌ＝６μm、負
荷用ＦＥＴ５のＷ＝７μm、Ｌ＝40μm、第２段の反転増
幅回路のドライブ用ＦＥＴ26のＷ＝14μm、Ｌ＝６μm、
負荷用ＦＥＴ27のＷ＝７μm、Ｌ＝40μmに設定した場合
におけるドライブ用ＦＥＴ４とドライブ用ＦＥＴ26のゲ
ート電圧対各端子の出力電圧を示す。図７において、Ｇ
はドライブ用ＦＥＴ４のゲート電圧、Ｈはドライブ用Ｆ
ＥＴ26のゲート電圧、Ｉはドライブ用ＦＥＴ26のドレイ
ン電圧である。共通リセット電源25の電圧を3.33Ｖ程度
に設定すれば、明信号変換ＦＥＴ14のゲートに入力する
暗信号時における電圧を1.8Ｖ程度に設定できる。また
リニアリティーが良好な電圧振幅(ダイナミックレンジ)
は1.8Ｖから4.2Ｖ程度までの約2.4Ｖも取ることができ
る。

【００３８】なお、第２の実施例において、初段の反転
増幅回路(ＦＥＴ４，５)のゲインをより高く、２段目の
反転増幅回路(ＦＥＴ26，27)のゲインをより低く設定す
る、あるいはリセットＦＥＴ２のゲートサイズ(Ｗおよ
びＬのサイズ)よりもダミーリセットＦＥＴ３のゲート
サイズ(ＷおよびＬのサイズ)を大きく設定し、ダミーリ
セットＦＥＴ３のフィードスルー電圧をリセットＦＥＴ
２のそれよりも大きくすることによって、動作点を所期
の電位レベルに任意に移動させ、第１の実施例のように
第１段の反転増幅器の出力とリセットＦＥＴ２を接続し
て、共通リセット電源を省略することも可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のイメージ
センサは、フォトダイオードの明信号を反転増幅回路に
よって画素ごとに増幅することが可能になり、高感度化
を図ることができる。また反転増幅回路によって反転さ
れるため暗出力電圧は明出力電圧に対して高くなるが、
クランプ回路、あるいは第２の反転増幅回路の挿入によ
り暗出力電圧を明信号よりも低く設定すること、つまり
変換ＦＥＴのゲートが受ける電位をフォトダイオードの
アノード電圧と同一極性、即ち非反転増幅にすることが
できる。

【００４０】また、一対の変換ＦＥＴおよびアクセスＦ
ＥＴにおいて、変換ＦＥＴのゲート電圧が低いほど、対
をなすＦＥＴのマッチング精度が向上するために、１段
の増幅回路のみの場合に比べて固定パターンノイズ(Ｆ
ＰＮ)が低減できる。すなわち高感度，低固定パターン
ノイズ(ＦＰＮ)の高Ｓ／Ｎイメージセンサを実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるイメ−ジセンサ
の回路図である。

【図２】本発明の第１の実施例におけるイメージセンサ
回路のタイミング図である。

【図３】図１における変換ＦＥＴと読み出しＦＥＴの電
圧−電流特性図である。

【図４】図１の反転増幅回路の入出力電圧特性図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施例におけるイメ−ジセンサ
の回路図である。

【図６】本発明の第２の実施例におけるイメージセンサ
回路のタイミング図である。

【図７】図５の２段反転増幅回路の入出力電圧特性図で
ある。

【図８】従来のイメージセンサの回路図である。

【符号の説明】

１…フォトダイオード、２…リセットＦＥＴ、３…
ダミーリセットＦＥＴ、４…反転増幅回路を形成するド
ライブ用ＦＥＴ、５…反転増幅回路を形成する負荷用
ＦＥＴ、６…クランプ容量、７…クランプスイッ
チ、８…共通クランプ電源、９…フォロワ回路を形
成するドライブ用ＦＥＴ、 10…フォロワ回路を形成す
る負荷用ＦＥＴ、 11…共通フォロワ用電源、 12…明
信号転送ＦＥＴ、 13…暗信号転送ＦＥＴ、 14…明信
号変換ＦＥＴ、 15…暗信号変換ＦＥＴ、 16…明信号
読み出しＦＥＴ、 17…暗信号読み出しＦＥＴ、 18…
共通電源ライン、 19…走査回路、 20…共通明信号出
力端子、 21…共通暗信号出力端子、 25…共通リセッ
ト電源、 26…反転増幅回路を形成するドライブ用ＦＥ
Ｔ、 27…反転増幅回路を形成する負荷用ＦＥＴ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電変換素子として作用するフォトダイ
オードの個別電極を所望の電圧にリセットするリセット
スイッチと、前記フォトダイオードのアノード電圧を反
転増幅する反転増幅回路と、リセット直前の明信号電圧
およびリセット直後の暗信号電圧をそれぞれサンプル保
持するサンプル保持回路と、明信号電圧，暗信号電圧を
受けて動作する一対の変換ＦＥＴと、アクセスＦＥＴと
から画素アレイを構成するイメージセンサであって、前
記反転増幅回路の出力端子に直列に容量を接続し、前記
容量の他端をフォロワ回路の入力端子に接続するととも
に、所望のクランプ電圧にクランプするクランプスイッ
チを接続することにより、前記フォロワ回路の出力端子
から前記フォトダイオードのアノードと同極性の信号電
圧を得ることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】前記クランプ電圧を２Ｖ〜３Ｖに設定す
ることにより、暗信号電圧を１Ｖ〜２Ｖに設定したこと
を特徴とする請求項１記載のイメージセンサ。
【請求項３】光電変換素子として作用するフォトダイ
オードの個別電極を所望の電圧にリセットするリセット
スイッチと、前記フォトダイオードのアノード電圧を反
転増幅する反転増幅回路と、リセット直前の明信号電圧
およびリセット直後の暗信号電圧をそれぞれサンプル保
持するサンプル保持回路と、明信号電圧，暗信号電圧を
受けて動作する一対の変換ＦＥＴと、アクセスＦＥＴと
から画素アレイを構成するイメージセンサであって、前
記反転増幅回路の出力端子に第２の反転増幅回路を直列
に接続するとともに、リセット電圧を調整することによ
り前記フォトダイオードのアノードと同極性の信号電流
を得ることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項４】前記リセット電圧を調整することによ
り、暗信号電圧を１Ｖ〜２Ｖに設定したことを特徴とす
る請求項３記載のイメージセンサ。