JPH11312797A - アクティブピクセルイメージセンサ - Google Patents
アクティブピクセルイメージセンサInfo
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- JPH11312797A JPH11312797A JP10117186A JP11718698A JPH11312797A JP H11312797 A JPH11312797 A JP H11312797A JP 10117186 A JP10117186 A JP 10117186A JP 11718698 A JP11718698 A JP 11718698A JP H11312797 A JPH11312797 A JP H11312797A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電圧下の環境でも操作可能なアクティブピ
クセルイメージセンサを提供する。 【解決手段】 内部に設計された新型アクティブピクセ
ルユニットの中には、ＰＭＯＳと調節可能な直列接続式
感光ダイオードＤ２とを含み、回路が２Ｖの電源下でも
作業ができる。主として作業電圧が２Ｖのイメージスキ
ャナに応用することができる。その上、標準のＣＭＯＳ
のマスタオペレーションと完全に互換性がある。したが
って、同時にその他の応用回路を統合してシステムの効
率を低下させることができる。つまり、従来のＣＣＤイ
メージセンサに取って代わり、低電圧の環境下で操作す
ることができる上、その消耗率は従来のＣＣＤイメージ
センサや現今の工業界が全力を上げて開発したＣＭＯＳ
アクティブピクセルイメージセンサよりもさらに低く、
かつより低費用であるので、携帯式システムの発展に応
用できる。
クセルイメージセンサを提供する。 【解決手段】 内部に設計された新型アクティブピクセ
ルユニットの中には、ＰＭＯＳと調節可能な直列接続式
感光ダイオードＤ２とを含み、回路が２Ｖの電源下でも
作業ができる。主として作業電圧が２Ｖのイメージスキ
ャナに応用することができる。その上、標準のＣＭＯＳ
のマスタオペレーションと完全に互換性がある。したが
って、同時にその他の応用回路を統合してシステムの効
率を低下させることができる。つまり、従来のＣＣＤイ
メージセンサに取って代わり、低電圧の環境下で操作す
ることができる上、その消耗率は従来のＣＣＤイメージ
センサや現今の工業界が全力を上げて開発したＣＭＯＳ
アクティブピクセルイメージセンサよりもさらに低く、
かつより低費用であるので、携帯式システムの発展に応
用できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピクセルイメージ
センサに関し、特に低電圧の環境下で操作することが可
能であり、しかもその消耗率が従来のＣＣＤ（Ｃｈａｒ
ｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）や現今の工業界
が全力を傾けて研究開発したＣＭＯＳアクティブピクセ
ルイメージセンサよりもなお低いアクティブピクセルイ
メージセンサに関する。
センサに関し、特に低電圧の環境下で操作することが可
能であり、しかもその消耗率が従来のＣＣＤ（Ｃｈａｒ
ｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）や現今の工業界
が全力を傾けて研究開発したＣＭＯＳアクティブピクセ
ルイメージセンサよりもなお低いアクティブピクセルイ
メージセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】多年来ＣＣＤは異常電流による間違った
低電気信号や画素サイズなどの特性により、イメージス
キャナおよびモニタの設計製造応用上全部ＣＣＤエレメ
ントを主としている。しかし、携帯式システムの発展に
従って、低電圧および低効率、すなわちより少ない電池
とより長い作業時間とが今ではもはやＩＣ設計上重要な
要素となり、ＣＣＤの応用上、より高い作業電圧を提供
して駆動することが要求されているため、設計上の困難
度を高めた。近年来、ＣＭＯＳマスタオペレーションの
進歩により、エレメントの大きさがますます小さくな
り、それによってアクティブピクセルイメージセンサが
大きな進歩を遂げた。それが低作業電圧、低効率、高度
ＩＣ統合性および低コストなどの特性を具有するため、
極めて高い商業価値をもつようになった。
低電気信号や画素サイズなどの特性により、イメージス
キャナおよびモニタの設計製造応用上全部ＣＣＤエレメ
ントを主としている。しかし、携帯式システムの発展に
従って、低電圧および低効率、すなわちより少ない電池
とより長い作業時間とが今ではもはやＩＣ設計上重要な
要素となり、ＣＣＤの応用上、より高い作業電圧を提供
して駆動することが要求されているため、設計上の困難
度を高めた。近年来、ＣＭＯＳマスタオペレーションの
進歩により、エレメントの大きさがますます小さくな
り、それによってアクティブピクセルイメージセンサが
大きな進歩を遂げた。それが低作業電圧、低効率、高度
ＩＣ統合性および低コストなどの特性を具有するため、
極めて高い商業価値をもつようになった。
【０００３】従来のアクティブピクセルイメージセンサ
は、図１に示すように、その最大の特色は各画素がすべ
て増幅回路を使って信号の出力を行っている点である。
図１を見ても分かるように、制御信号ＲＳＴを用いてダ
イオードＤ１に対して逆方向の偏差電圧下で充電を行え
ば、露出時のダイオードＤ１は等効率電流源とみなして
ｇ０点に対して充電を行う。トランジスタＭ２は出力回
路の増幅級である。ｇ０点で貯えられた電圧をＢＬの上
まで出力するには、制御信号ＷＬを用いて画素信号の出
力を制御できるか否かである。
は、図１に示すように、その最大の特色は各画素がすべ
て増幅回路を使って信号の出力を行っている点である。
図１を見ても分かるように、制御信号ＲＳＴを用いてダ
イオードＤ１に対して逆方向の偏差電圧下で充電を行え
ば、露出時のダイオードＤ１は等効率電流源とみなして
ｇ０点に対して充電を行う。トランジスタＭ２は出力回
路の増幅級である。ｇ０点で貯えられた電圧をＢＬの上
まで出力するには、制御信号ＷＬを用いて画素信号の出
力を制御できるか否かである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、もしも
作業電圧が下がって例えば２Ｖに下がった場合、人体効
果の関係でｇ０点の偏差電圧が不足になって低電圧下の
環境では操作できなくなる。したがって、本発明の目的
は、低電圧下の環境でも操作可能なアクティブピクセル
イメージセンサを提供することにある。
作業電圧が下がって例えば２Ｖに下がった場合、人体効
果の関係でｇ０点の偏差電圧が不足になって低電圧下の
環境では操作できなくなる。したがって、本発明の目的
は、低電圧下の環境でも操作可能なアクティブピクセル
イメージセンサを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段によると、内部に設けられた新型アク
ティブピクセルユニットの中には、ＰＭＯＳと調節可能
な直列接続型感光ダイオードとが含まれ、回路が２Ｖの
電源下でも作業することができる。また、主として作業
電圧２Ｖのイメージスキャナ、例えばデジタルカメラな
どに応用される。しかも、標準のＣＭＯＳマスタオペレ
ーションと完全に相容れることができる互換性があるの
で、同時にその他の応用回路、例えばＡ−Ｄ変換器、Ｄ
ＳＰなどを統合してシステムの効率を低下させる。
めの本発明の手段によると、内部に設けられた新型アク
ティブピクセルユニットの中には、ＰＭＯＳと調節可能
な直列接続型感光ダイオードとが含まれ、回路が２Ｖの
電源下でも作業することができる。また、主として作業
電圧２Ｖのイメージスキャナ、例えばデジタルカメラな
どに応用される。しかも、標準のＣＭＯＳマスタオペレ
ーションと完全に相容れることができる互換性があるの
で、同時にその他の応用回路、例えばＡ−Ｄ変換器、Ｄ
ＳＰなどを統合してシステムの効率を低下させる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。本実施例が採用したイメージセンサの
骨組みは、図２に示すとおりである。全体のイメージセ
ンサは、新型画素配列、ローデコーダ２１、センサ増幅
器２２およびカラムデコーダ２３を含む。操作の際、ロ
ーデコーダ２２およびカラムデコーダを通してランダム
プロセスの方法により、出力選択された任意位置の画素
配列信号を出力端末に送ることができる。新型画素配列
は、本発明の実施例による新型設計である。カラムデコ
ーダ２３およびローデコーダ２１は従来の回路を取入れ
て設計したもので、ここでは説明を省く。
づいて説明する。本実施例が採用したイメージセンサの
骨組みは、図２に示すとおりである。全体のイメージセ
ンサは、新型画素配列、ローデコーダ２１、センサ増幅
器２２およびカラムデコーダ２３を含む。操作の際、ロ
ーデコーダ２２およびカラムデコーダを通してランダム
プロセスの方法により、出力選択された任意位置の画素
配列信号を出力端末に送ることができる。新型画素配列
は、本発明の実施例による新型設計である。カラムデコ
ーダ２３およびローデコーダ２１は従来の回路を取入れ
て設計したもので、ここでは説明を省く。
【０００７】本実施例によるアクティブピクセル回路は
図３に示すとおりである。図中の逆方向に直列接続した
ダイオードＤ２は光感応エレメントとして用いられ、感
応した光子を電流に転換する働きをする。そして、トラ
ンジスタＭ５は直流偏差電圧Ｖｂの下で一定の電流源３
１となっている。操作された時点でダイオードＤ２は充
電されて逆方向偏差電圧の状態にあり、一旦光子が照射
されてダイオードＤ２のブランクエリアに入った際に発
生した電子孔の対は、ブランクエリアの電場によって分
離され、こうしていわゆる光電流が形成されるのであ
る。それによって、発生した電荷は図３の回路のｂ点の
上に貯えられる。本実施例中、ｂ点に向かって流れてい
く電荷は電子であるため、光を照らす過程が進むにつれ
てｂ点の電圧はますます低くなる。そして、トランジス
タＭ２はｂ点の充電を制御するスイッチがあるので、操
作の場合は先にリセット（以下、リセットを「ＲＳＴ」
という）を０Ｖに切換えて、トランジスタＭ１を開けて
ｂ点をＶＤＤの所まで充電する。その後でＲＳＴを再び
ＶＤＤに切換えて、Ｍ１を閉める。
図３に示すとおりである。図中の逆方向に直列接続した
ダイオードＤ２は光感応エレメントとして用いられ、感
応した光子を電流に転換する働きをする。そして、トラ
ンジスタＭ５は直流偏差電圧Ｖｂの下で一定の電流源３
１となっている。操作された時点でダイオードＤ２は充
電されて逆方向偏差電圧の状態にあり、一旦光子が照射
されてダイオードＤ２のブランクエリアに入った際に発
生した電子孔の対は、ブランクエリアの電場によって分
離され、こうしていわゆる光電流が形成されるのであ
る。それによって、発生した電荷は図３の回路のｂ点の
上に貯えられる。本実施例中、ｂ点に向かって流れてい
く電荷は電子であるため、光を照らす過程が進むにつれ
てｂ点の電圧はますます低くなる。そして、トランジス
タＭ２はｂ点の充電を制御するスイッチがあるので、操
作の場合は先にリセット（以下、リセットを「ＲＳＴ」
という）を０Ｖに切換えて、トランジスタＭ１を開けて
ｂ点をＶＤＤの所まで充電する。その後でＲＳＴを再び
ＶＤＤに切換えて、Ｍ１を閉める。
【０００８】図４に示すように、光が照らされたとき、
光線の異なった強度によって大小の異なった光電流が発
生する。したがって、ｂ点の光電流により解放された電
荷もまた、同様の理由でやはり異なるのである。このた
め、光を照らした後、ｂ点に残った電圧も同じでない。
このとき、ＷＬをＶＤＤに切換えてトランジスタＭ４を
導通すると、ｂ点の電圧はトランジスタＭ３を通して共
用の位置線ＢＬの上まで増幅出力することができる。そ
の後、ＲＳＴ信号を再び０Ｖに切換え、再度ｂ点の電圧
をＶＤＤまで充電する。この際、ＷＬ電圧は依然として
ＶＤＤの地点に保たれているから、ｂ点はＶＤＤの信号
ですぐにＢＬの上に出力される。その目的は、画素信号
を提供して校正電圧準位を出力させることにある。次の
段階で、感応増幅器２３がＢＬ上の前後の電圧を相互に
低減した後に再び増幅出力する。このような操作方法を
相関ダブルサンプリングという。画素出力段階では、相
関ダブルサンプリングの目的は固定図案の異常電流によ
る間違った電気信号を減少するためである。この間違っ
た電気信号は、いわゆる固定パターンノイズであり、こ
れは異なった画素上の出力エレメントが操作の段階で漂
移する関係上、サイズに微小な差異ができるため、トラ
ンジスタにより増益の不一致が起こり、その結果、同じ
強度の光線を異なった画素の上に照らすと異なった電圧
値が出力される現象が発生するものである。
光線の異なった強度によって大小の異なった光電流が発
生する。したがって、ｂ点の光電流により解放された電
荷もまた、同様の理由でやはり異なるのである。このた
め、光を照らした後、ｂ点に残った電圧も同じでない。
このとき、ＷＬをＶＤＤに切換えてトランジスタＭ４を
導通すると、ｂ点の電圧はトランジスタＭ３を通して共
用の位置線ＢＬの上まで増幅出力することができる。そ
の後、ＲＳＴ信号を再び０Ｖに切換え、再度ｂ点の電圧
をＶＤＤまで充電する。この際、ＷＬ電圧は依然として
ＶＤＤの地点に保たれているから、ｂ点はＶＤＤの信号
ですぐにＢＬの上に出力される。その目的は、画素信号
を提供して校正電圧準位を出力させることにある。次の
段階で、感応増幅器２３がＢＬ上の前後の電圧を相互に
低減した後に再び増幅出力する。このような操作方法を
相関ダブルサンプリングという。画素出力段階では、相
関ダブルサンプリングの目的は固定図案の異常電流によ
る間違った電気信号を減少するためである。この間違っ
た電気信号は、いわゆる固定パターンノイズであり、こ
れは異なった画素上の出力エレメントが操作の段階で漂
移する関係上、サイズに微小な差異ができるため、トラ
ンジスタにより増益の不一致が起こり、その結果、同じ
強度の光線を異なった画素の上に照らすと異なった電圧
値が出力される現象が発生するものである。
【０００９】この外、本実施例は一般のアクティブピク
セルがトランジスタＭ１と感光ダイオードＤ２とが直列
接続するのを利用して以下のことを提供することができ
る。 (1) トランジスタＭ１を使って感光ダイオードＤ２とｂ
点とを分ける。これによって、シャッタ（以下、シャッ
タを「ＳＨＵＴＴＥＲ」という）パルスの巾を制御して
照光の時間を決定することができる。ｂ点の信号を出力
する際、ＳＨＵＴＴＥＲを０Ｖに切換えれば、ｂ点の電
圧はもはやダイオードＤ２の照光時に発生した光電流の
影響を受けない。
セルがトランジスタＭ１と感光ダイオードＤ２とが直列
接続するのを利用して以下のことを提供することができ
る。 (1) トランジスタＭ１を使って感光ダイオードＤ２とｂ
点とを分ける。これによって、シャッタ（以下、シャッ
タを「ＳＨＵＴＴＥＲ」という）パルスの巾を制御して
照光の時間を決定することができる。ｂ点の信号を出力
する際、ＳＨＵＴＴＥＲを０Ｖに切換えれば、ｂ点の電
圧はもはやダイオードＤ２の照光時に発生した光電流の
影響を受けない。
【００１０】(2) ＳＨＵＴＴＥＲの電圧は図４に示すよ
うに可変式になる。そうすれば、Ｖｓｈが外部から制御
できる。すると、ダイオードＤ２の逆方向偏差を調整し
て制御することができ、トランジスタＭ１とダイオード
Ｄ２とが直列接続式の電流源を形成することになる。そ
して、Ｖｓｈの電圧を制御することにより、ダイオード
Ｄ２の逆方向偏差電圧の大きさが制御できる。したがっ
て、回路の感光度がこれにより制御され、異なった照明
度の背景に応じることができる。というのは、ダイオー
ドの逆方向偏差電圧の大小がブランクエリアの電場の大
小を決定するので、電場が高ければ高いほど、光子が感
応器のチップセルと衝突して発生した電荷がますます容
易に有効な光電流を形成するのである。
うに可変式になる。そうすれば、Ｖｓｈが外部から制御
できる。すると、ダイオードＤ２の逆方向偏差を調整し
て制御することができ、トランジスタＭ１とダイオード
Ｄ２とが直列接続式の電流源を形成することになる。そ
して、Ｖｓｈの電圧を制御することにより、ダイオード
Ｄ２の逆方向偏差電圧の大きさが制御できる。したがっ
て、回路の感光度がこれにより制御され、異なった照明
度の背景に応じることができる。というのは、ダイオー
ドの逆方向偏差電圧の大小がブランクエリアの電場の大
小を決定するので、電場が高ければ高いほど、光子が感
応器のチップセルと衝突して発生した電荷がますます容
易に有効な光電流を形成するのである。
【００１１】この外、本実施例の中におけるトランジス
タＭ２はＰＭＯＳエレメントを採用した。それを使用し
た理由は、作業電圧が一旦低下した場合、例えばＶＤＤ
が２Ｖになった場合、もしもトランジスタＭ２がＮＭＯ
Ｓエレメントであると、人体効果の関係上、ｂ点の電圧
はＶＤＤよりもＶｔ少なくなる。このため、もしもＶｔ
が０．８ＶでＶＤＤが２Ｖであれば、ｂ点の電圧は大体
１Ｖになる。こうなると、トランジスタＭ１の作業が不
飽和エリア外になってしまい、全部の回路が機能を失っ
てしまう。したがって、トランジスタＭ２にＰＭＯＳを
採用すれば人体効果の問題がなくなり、しかも回路をさ
らに低電圧下で適応させて操作することができるのであ
る。
タＭ２はＰＭＯＳエレメントを採用した。それを使用し
た理由は、作業電圧が一旦低下した場合、例えばＶＤＤ
が２Ｖになった場合、もしもトランジスタＭ２がＮＭＯ
Ｓエレメントであると、人体効果の関係上、ｂ点の電圧
はＶＤＤよりもＶｔ少なくなる。このため、もしもＶｔ
が０．８ＶでＶＤＤが２Ｖであれば、ｂ点の電圧は大体
１Ｖになる。こうなると、トランジスタＭ１の作業が不
飽和エリア外になってしまい、全部の回路が機能を失っ
てしまう。したがって、トランジスタＭ２にＰＭＯＳを
採用すれば人体効果の問題がなくなり、しかも回路をさ
らに低電圧下で適応させて操作することができるのであ
る。
【００１２】照光完了後、画素の信号の出力は平行から
直列接続の方式に変わって出力する。つまり、同一行の
画素は一つのアドレスＢＬを共用して信号を出力する。
各行の画素は等しく、図５中の点線が示すように同一の
感応増幅器を使用して信号を増幅拡大させる。然る後、
全部の増幅器は再び一つの出力端末を共用して増幅され
た信号を出力する。各行が繋がった感応増幅器回路は図
５に示すとおりである。図中のトランジスタＭ１は本感
応増幅器の入力端末である。トランジスタＭ２は制御ス
イッチであり、感応増幅器の操作を制御するようになっ
ている。そして、図中のトランジスタＭ４、Ｍ５は多く
の行に共用され、その目的は出力端末にリセット電圧を
提供することにある。全部の信号の出力時の順序は図６
に示す。一旦ＷＬがＶＤＤになると、図３のトランジス
タＭ４が開き、画素信号はＢＬに格納される。
直列接続の方式に変わって出力する。つまり、同一行の
画素は一つのアドレスＢＬを共用して信号を出力する。
各行の画素は等しく、図５中の点線が示すように同一の
感応増幅器を使用して信号を増幅拡大させる。然る後、
全部の増幅器は再び一つの出力端末を共用して増幅され
た信号を出力する。各行が繋がった感応増幅器回路は図
５に示すとおりである。図中のトランジスタＭ１は本感
応増幅器の入力端末である。トランジスタＭ２は制御ス
イッチであり、感応増幅器の操作を制御するようになっ
ている。そして、図中のトランジスタＭ４、Ｍ５は多く
の行に共用され、その目的は出力端末にリセット電圧を
提供することにある。全部の信号の出力時の順序は図６
に示す。一旦ＷＬがＶＤＤになると、図３のトランジス
タＭ４が開き、画素信号はＢＬに格納される。
【００１３】この際、φ１はＶＤＤとなり、トランジス
タＭ３は開き、ｃ点の電圧は０Ｖとなる。同時にＣＫは
ＶＤＤとなり、トランジスタＭ４が開く。電流はトラン
ジスタＭ４、Ｍ５へ流れて行く。このときのＶｏｕｔ点
の電圧値は、電流源１にトランジスタＭ４のソースから
ドレインの等効率電気抵抗を掛けたものに等しい。この
際の電圧は、外部から回路を計測する場合の参考電圧に
なる。次いで、ＲＳＴ信号をＶＤＤから０Ｖまでに切換
え、同時にφ１もまた０Ｖまでに切換え、トランジスタ
Ｍ３を閉じる。このとき、ＢＬ上の電圧は前に比べて上
昇する。したがって、図６に示すようにキャパシティＣ
ｉｎの電荷結合効果を利用すれば、ｃ点の電圧はＢＬ上
の前後電圧差ΔＶとなる。この際、ＹｓｅｌをＶＤＤま
でに切換えてトランジスタＭ２を開けると、同時にＣＫ
は０Ｖとなり、トランジスタＭ５を閉じる。Ｙｓｅｌは
カラムデコーダから伝送され、ある一行の信号の出力を
選択するのに用いられる。Ｖｏｕｔの電圧値は、電流源
１にトランジスタＭ４のソースからドレインの等効率電
気抵抗を掛けたものに等しい。この操作の順序によれ
ば、外部のサンプリング回路はパルスＣＫの操作を利用
して画素信号と参考信号Ｖｒｅｆを得ることができ、も
って相対的な重なったサンプリングの操作に応じること
ができるとともに、図案の間違い信号を消すことができ
る。
タＭ３は開き、ｃ点の電圧は０Ｖとなる。同時にＣＫは
ＶＤＤとなり、トランジスタＭ４が開く。電流はトラン
ジスタＭ４、Ｍ５へ流れて行く。このときのＶｏｕｔ点
の電圧値は、電流源１にトランジスタＭ４のソースから
ドレインの等効率電気抵抗を掛けたものに等しい。この
際の電圧は、外部から回路を計測する場合の参考電圧に
なる。次いで、ＲＳＴ信号をＶＤＤから０Ｖまでに切換
え、同時にφ１もまた０Ｖまでに切換え、トランジスタ
Ｍ３を閉じる。このとき、ＢＬ上の電圧は前に比べて上
昇する。したがって、図６に示すようにキャパシティＣ
ｉｎの電荷結合効果を利用すれば、ｃ点の電圧はＢＬ上
の前後電圧差ΔＶとなる。この際、ＹｓｅｌをＶＤＤま
でに切換えてトランジスタＭ２を開けると、同時にＣＫ
は０Ｖとなり、トランジスタＭ５を閉じる。Ｙｓｅｌは
カラムデコーダから伝送され、ある一行の信号の出力を
選択するのに用いられる。Ｖｏｕｔの電圧値は、電流源
１にトランジスタＭ４のソースからドレインの等効率電
気抵抗を掛けたものに等しい。この操作の順序によれ
ば、外部のサンプリング回路はパルスＣＫの操作を利用
して画素信号と参考信号Ｖｒｅｆを得ることができ、も
って相対的な重なったサンプリングの操作に応じること
ができるとともに、図案の間違い信号を消すことができ
る。
【００１４】以上のように、本発明はアクティブピクセ
ルイメージセンサを提供するものであり、中に設計され
た新型アクティブピクセルユニットの中には、ＰＭＯＳ
と調節可能な直列接続式感光ダイオードを含み、回路が
２Ｖの電源下でも作業ができるようにせしめた。ゆえ
に、このアクティブピクセルイメージセンサは、主とし
て作業電圧が２Ｖのイメージスキャナ、例えばデジタル
カメラに応用することができる。その上、標準のＣＭＯ
Ｓのマスタオペレーションと完全に互換ができる。した
がって、同時にその他の応用回路、例えばＡＤ変換器、
ＤＳＰなどを統合してシステムの効率を低下させること
ができる。
ルイメージセンサを提供するものであり、中に設計され
た新型アクティブピクセルユニットの中には、ＰＭＯＳ
と調節可能な直列接続式感光ダイオードを含み、回路が
２Ｖの電源下でも作業ができるようにせしめた。ゆえ
に、このアクティブピクセルイメージセンサは、主とし
て作業電圧が２Ｖのイメージスキャナ、例えばデジタル
カメラに応用することができる。その上、標準のＣＭＯ
Ｓのマスタオペレーションと完全に互換ができる。した
がって、同時にその他の応用回路、例えばＡＤ変換器、
ＤＳＰなどを統合してシステムの効率を低下させること
ができる。
【図１】従来のアクティブピクセルイメージセンサの回
路図である。
路図である。
【図２】本発明の実施例によるアクティブピクセルイメ
ージセンサの骨組みを示す図である。
ージセンサの骨組みを示す図である。
【図３】本発明の実施例によるアクティブピクセルイメ
ージセンサの回路図である。
ージセンサの回路図である。
【図４】本発明の実施例によるアクティブピクセルイメ
ージセンサの回路の操作順序を示す図である。
ージセンサの回路の操作順序を示す図である。
【図５】本発明の実施例によるアクティブピクセルイメ
ージセンサの感応増幅器の回路図である。
ージセンサの感応増幅器の回路図である。
【図６】本発明の実施例によるアクティブピクセルイメ
ージセンサの感応増幅器の回路順序を示す図である。
ージセンサの感応増幅器の回路順序を示す図である。
２１ ローデコーダ ２２ センサ増幅器 ２３ カラムデコーダ ２４ アクティブピクセルイメージセンサ ２２１ 出力末端 Ｃｉｎ キャパシティ ＣＫ 制御信号 Ｄ１ ダイオード Ｄ２ ダイオード Ｉ 電流源 Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５ トランジスタ ＲＳＴ 制御信号 ＳＨＵＴＴＥＲ 制御信号 Ｖｂ 直流偏差電圧 ＶＤＤ 正作業電圧 Ｖｏｕｔ 出力電圧 Ｖｒｅｆ 参考電圧 ＶＳＳ 負作業電圧 ＷＬ 制御信号 Ｙｓｅｌ 制御信号 φ１ 制御信号
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年５月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段によると、ｐ形領域上に形成されたｎ
形領域からなる受光器と、その受光器をソースとするｎ
形金属酸化膜半導体トランジスタとを有する直列式電子
シャッタと、ｐ形金属酸化膜半導体トランジスタを有
し、そのｐ形金属酸化膜半導体トランジスタのドレイン
と前記ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのドレインと
は直列接続であるリセットと、ソースと正電源とは互い
に接続され、ドレインと前記直列式電子シャッタのｎ形
金属酸化膜半導体トランジスタのドレインとは互いに接
続され、さらにゲートと前記ｐ形金属酸化膜半導体トラ
ンジスタのドレインとは互いに接続され、ソースは出力
端末であるｎ形金属酸化膜半導体トランジスタを有する
フォロアと、ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタを有
し、そのｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのソースは
前記フォロアのｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのド
レインと相互に接続されるカラム選択体とを備え、前記
カラム選択体のｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのソ
ースと前記フォロアのｎ形金属酸化膜半導体トランジス
タのドレインが互いに接続され、そのドレインが正電源
に接続されることにより、内部に設けられた新型アクテ
ィブピクセルユニットの中には、ＰＭＯＳと調節可能な
直列接続型感光ダイオードとが含まれ、回路が２Ｖの電
源下でも作業することができる。また、主として作業電
圧２Ｖのイメージスキャナ、例えばデジタルカメラなど
に応用される。しかも、標準のＣＭＯＳマスタオペレー
ションと完全に相容れることができる互換性があるの
で、同時にその他の応用回路、例えばＡ−Ｄ変換器、Ｄ
ＳＰなどを統合してシステムの効率を低下させる。
めの本発明の手段によると、ｐ形領域上に形成されたｎ
形領域からなる受光器と、その受光器をソースとするｎ
形金属酸化膜半導体トランジスタとを有する直列式電子
シャッタと、ｐ形金属酸化膜半導体トランジスタを有
し、そのｐ形金属酸化膜半導体トランジスタのドレイン
と前記ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのドレインと
は直列接続であるリセットと、ソースと正電源とは互い
に接続され、ドレインと前記直列式電子シャッタのｎ形
金属酸化膜半導体トランジスタのドレインとは互いに接
続され、さらにゲートと前記ｐ形金属酸化膜半導体トラ
ンジスタのドレインとは互いに接続され、ソースは出力
端末であるｎ形金属酸化膜半導体トランジスタを有する
フォロアと、ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタを有
し、そのｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのソースは
前記フォロアのｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのド
レインと相互に接続されるカラム選択体とを備え、前記
カラム選択体のｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのソ
ースと前記フォロアのｎ形金属酸化膜半導体トランジス
タのドレインが互いに接続され、そのドレインが正電源
に接続されることにより、内部に設けられた新型アクテ
ィブピクセルユニットの中には、ＰＭＯＳと調節可能な
直列接続型感光ダイオードとが含まれ、回路が２Ｖの電
源下でも作業することができる。また、主として作業電
圧２Ｖのイメージスキャナ、例えばデジタルカメラなど
に応用される。しかも、標準のＣＭＯＳマスタオペレー
ションと完全に相容れることができる互換性があるの
で、同時にその他の応用回路、例えばＡ−Ｄ変換器、Ｄ
ＳＰなどを統合してシステムの効率を低下させる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】本実施例によるアクティブピクセル回路は
図３に示すとおりである。図中の逆方向に直列接続した
ダイオードＤ２は光感応エレメントとして用いられ、感
応した光子を電流に転換する働きをする。そして、フォ
ロアとしてのトランジスタＭ５は直流偏差電圧Ｖｂの下
で一定の電流源３１となっている。操作された時点でダ
イオードＤ２は充電されて逆方向偏差電圧の状態にあ
り、一旦光子が照射されてダイオードＤ２のブランクエ
リアに入った際に発生した電子孔の対は、ブランクエリ
アの電場によって分離され、こうしていわゆる光電流が
形成されるのである。それによって、発生した電荷は図
３の回路のｂ点の上に貯えられる。本実施例中、ｂ点に
向かって流れていく電荷は電子であるため、光を照らす
過程が進むにつれてｂ点の電圧はますます低くなる。そ
して、リセットとしてのトランジスタＭ２はｂ点の充電
を制御するスイッチがあるので、操作の場合は先にリセ
ット（以下、リセットを「ＲＳＴ」という）を０Ｖに切
換えて、トランジスタＭ１を開けてｂ点を正電源として
のＶＤＤの所まで充電する。その後でＲＳＴを再びＶＤ
Ｄに切換えて、Ｍ１を閉める。
図３に示すとおりである。図中の逆方向に直列接続した
ダイオードＤ２は光感応エレメントとして用いられ、感
応した光子を電流に転換する働きをする。そして、フォ
ロアとしてのトランジスタＭ５は直流偏差電圧Ｖｂの下
で一定の電流源３１となっている。操作された時点でダ
イオードＤ２は充電されて逆方向偏差電圧の状態にあ
り、一旦光子が照射されてダイオードＤ２のブランクエ
リアに入った際に発生した電子孔の対は、ブランクエリ
アの電場によって分離され、こうしていわゆる光電流が
形成されるのである。それによって、発生した電荷は図
３の回路のｂ点の上に貯えられる。本実施例中、ｂ点に
向かって流れていく電荷は電子であるため、光を照らす
過程が進むにつれてｂ点の電圧はますます低くなる。そ
して、リセットとしてのトランジスタＭ２はｂ点の充電
を制御するスイッチがあるので、操作の場合は先にリセ
ット（以下、リセットを「ＲＳＴ」という）を０Ｖに切
換えて、トランジスタＭ１を開けてｂ点を正電源として
のＶＤＤの所まで充電する。その後でＲＳＴを再びＶＤ
Ｄに切換えて、Ｍ１を閉める。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】図４に示すように、光が照らされたとき、
光線の異なった強度によって大小の異なった光電流が発
生する。したがって、ｂ点の光電流により解放された電
荷もまた、同様の理由でやはり異なるのである。このた
め、光を照らした後、ｂ点に残った電圧も同じでない。
このとき、ＷＬをＶＤＤに切換えてカラム選択体として
のトランジスタＭ４を導通すると、ｂ点の電圧はフォロ
アとしてのトランジスタＭ３を通して共用の位置線ＢＬ
の上まで増幅出力することができる。その後、ＲＳＴ信
号を再び０Ｖに切換え、再度ｂ点の電圧をＶＤＤまで充
電する。この際、ＷＬ電圧は依然としてＶＤＤの地点に
保たれているから、ｂ点はＶＤＤの信号ですぐにＢＬの
上に出力される。その目的は、画素信号を提供して校正
電圧準位を出力させることにある。次の段階で、感応増
幅器２３がＢＬ上の前後の電圧を相互に低減した後に再
び増幅出力する。このような操作方法を相関ダブルサン
プリングという。画素出力段階では、相関ダブルサンプ
リングの目的は固定図案の異常電流による間違った電気
信号を減少するためである。この間違った電気信号は、
いわゆる固定パターンノイズであり、これは異なった画
素上の出力エレメントが操作の段階で漂移する関係上、
サイズに微小な差異ができるため、トランジスタにより
増益の不一致が起こり、その結果、同じ強度の光線を異
なった画素の上に照らすと異なった電圧値が出力される
現象が発生するものである。
光線の異なった強度によって大小の異なった光電流が発
生する。したがって、ｂ点の光電流により解放された電
荷もまた、同様の理由でやはり異なるのである。このた
め、光を照らした後、ｂ点に残った電圧も同じでない。
このとき、ＷＬをＶＤＤに切換えてカラム選択体として
のトランジスタＭ４を導通すると、ｂ点の電圧はフォロ
アとしてのトランジスタＭ３を通して共用の位置線ＢＬ
の上まで増幅出力することができる。その後、ＲＳＴ信
号を再び０Ｖに切換え、再度ｂ点の電圧をＶＤＤまで充
電する。この際、ＷＬ電圧は依然としてＶＤＤの地点に
保たれているから、ｂ点はＶＤＤの信号ですぐにＢＬの
上に出力される。その目的は、画素信号を提供して校正
電圧準位を出力させることにある。次の段階で、感応増
幅器２３がＢＬ上の前後の電圧を相互に低減した後に再
び増幅出力する。このような操作方法を相関ダブルサン
プリングという。画素出力段階では、相関ダブルサンプ
リングの目的は固定図案の異常電流による間違った電気
信号を減少するためである。この間違った電気信号は、
いわゆる固定パターンノイズであり、これは異なった画
素上の出力エレメントが操作の段階で漂移する関係上、
サイズに微小な差異ができるため、トランジスタにより
増益の不一致が起こり、その結果、同じ強度の光線を異
なった画素の上に照らすと異なった電圧値が出力される
現象が発生するものである。
Claims (3)
- 【請求項１】 ｐ形領域上に形成されたｎ形領域からな
る受光器と、その受光器をソースとするｎ形金属酸化膜
半導体トランジスタとを有する直列式電子シャッタと、 ｐ形金属酸化膜半導体トランジスタを有し、そのｐ形金
属酸化膜半導体トランジスタのドレインと前記ｎ形金属
酸化膜半導体トランジスタのドレインとは直列接続であ
るリセットと、 ソースと正電源とは互いに接続され、ドレインと前記直
列式電子シャッタのｎ形金属酸化膜半導体トランジスタ
のドレインとは互いに接続され、さらにゲートと前記ｐ
形金属酸化膜半導体トランジスタのドレインとは互いに
接続され、ソースは出力端末であるｎ形金属酸化膜半導
体トランジスタを有するフォロアと、 ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタを有し、そのｎ形金
属酸化膜半導体トランジスタのソースは前記フォロアの
ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのドレインと相互に
接続されるカラム選択体とを備え、 前記カラム選択体のｎ形金属酸化膜半導体トランジスタ
のソースと前記フォロアのｎ形金属酸化膜半導体トラン
ジスタのドレインが互いに接続され、そのドレインが正
電源に接続されることにより、前記受光器は感光面極体
をなし、光子を収集して電流に転換することを特徴とす
るアクティブピクセルイメージセンサ。 - 【請求項２】 ｐ形領域上に形成されたｎ形領域よりな
る受光器と、その受光器をソースとするｎ形金属酸化膜
半導体トランジスタとを有する直列式電子シャッタと、 ｐ形金属酸化膜半導体トランジスタを有し、そのｐ形金
属酸化膜半導体トランジスタのドレインは前記ｎ形金属
酸化膜半導体トランジスタのドレインと直列接続である
リセットと、 ソースと正電源とが互いに接続され、ドレインと前記直
列式電子シャッタのｎ形金属酸化膜半導体トランジスタ
のドレインとは互いに接続され、さらにゲートと前記ｐ
形金属酸化膜半導体トランジスタのドレインとが互いに
接続され、ソースは出力端末であるｎ形金属酸化膜半導
体トランジスタを有するフォロアと、 ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタを有し、そのｎ形金
属酸化膜半導体トランジスタのソースは前記フォロアの
ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのドレインと互いに
接続されるカラム選択体とを備え、 前記カラム選択体のｎ形金属酸化膜半導体トランジスタ
のソースと前記フォロアのｎ形金属酸化膜半導体トラン
ジスタのドレインとが互いに接続され、そのドレインが
正電源に接続されることにより、前記直列式電子シャッ
タのゲートを構成して入力された電圧が制御調節可能に
なり、制御ゲートより入力されたパルス巾を制御調節す
ることにより露出の時間を決めることが可能であり、ま
た入力されたパルス電圧を制御調節することにより感光
ダイオードの逆方向偏差電圧の大小を決めることが可能
であり、これによって感光ダイオードの光に対する感応
度を決定することが可能であることを特徴とするアクテ
ィブピクセルイメージセンサ。 - 【請求項３】 ｐ形領域上に形成されたｎ形領域よりな
る受光器と、その受光器をソースとするｎ形金属酸化膜
半導体トランジスタとを有する直列式電子シャッタと、 ｐ形金属酸化膜半導体トランジスタを有し、そのｐ形金
属酸化膜半導体トランジスタのドレインは前記ｎ形金属
酸化膜半導体トランジスタのドレインと直列接続である
リセットと、 ソースと正電源とが互いに接続され、ドレインと前記直
列式電子シャッタのｎ形金属酸化膜半導体トランジスタ
のドレインとは互いに接続され、さらにゲートと前記ｐ
形金属酸化膜半導体トランジスタのドレインとが互いに
接続され、ソースは出力端末であるｎ形金属酸化膜半導
体トランジスタを有するフォロアと、 ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタを有し、そのｎ形金
属酸化膜半導体トランジスタのソースが前記フォロアの
ｎ形金属酸化膜半導体トランジスタのドレインと互いに
接続されるカラム選択体とを備え、 前記カラム選択体のｎ形金属酸化膜半導体トランジスタ
のソースと前記フォロアのｎ形金属酸化膜半導体トラン
ジスタのドレインとが互いに接続され、そのドレインが
正電源に接続されることにより、前記リセットのトラン
ジスタは前記受光器の逆方向偏差電圧の充電とピクセル
信号出力時に必要な目盛り校正電圧の提供とを制御し、
前記リセット、前記直列式電子シャッタおよび前記フォ
ロアの取合わせにより低電圧の作業環境に応用可能であ
ることを特徴とするアクティブピクセルイメージセン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10117186A JP2996642B2 (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | アクティブピクセルイメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10117186A JP2996642B2 (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | アクティブピクセルイメージセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11312797A true JPH11312797A (ja) | 1999-11-09 |
| JP2996642B2 JP2996642B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=14705546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10117186A Expired - Fee Related JP2996642B2 (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | アクティブピクセルイメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996642B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100320441B1 (ko) * | 1999-12-31 | 2002-01-12 | 박종섭 | 씨모스 이미지 센서 |
| KR100348308B1 (ko) * | 1999-12-23 | 2002-08-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 씨모스 이미지 센서 |
| WO2002063691A3 (en) * | 2001-02-02 | 2002-10-10 | Symagery Microsystems Inc | Active pixel cell with charge storage |
| KR100364604B1 (ko) * | 2000-06-20 | 2002-12-16 | (주) 픽셀플러스 | 감도를 향상시키는 씨모스 액티브 픽셀 |
| KR100397665B1 (ko) * | 2001-03-29 | 2003-09-17 | (주) 픽셀플러스 | 감도를 향상시키는 씨모스 액티브 픽셀 |
| JP2008511042A (ja) * | 2004-08-25 | 2008-04-10 | パナビジョン イメージング リミテッド ライアビリティ カンパニー | レンズ制御方法および装置ならびに、これを組み込んだカメラモジュール |
-
1998
- 1998-04-27 JP JP10117186A patent/JP2996642B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100348308B1 (ko) * | 1999-12-23 | 2002-08-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 씨모스 이미지 센서 |
| KR100320441B1 (ko) * | 1999-12-31 | 2002-01-12 | 박종섭 | 씨모스 이미지 센서 |
| KR100364604B1 (ko) * | 2000-06-20 | 2002-12-16 | (주) 픽셀플러스 | 감도를 향상시키는 씨모스 액티브 픽셀 |
| WO2002063691A3 (en) * | 2001-02-02 | 2002-10-10 | Symagery Microsystems Inc | Active pixel cell with charge storage |
| KR100397665B1 (ko) * | 2001-03-29 | 2003-09-17 | (주) 픽셀플러스 | 감도를 향상시키는 씨모스 액티브 픽셀 |
| JP2008511042A (ja) * | 2004-08-25 | 2008-04-10 | パナビジョン イメージング リミテッド ライアビリティ カンパニー | レンズ制御方法および装置ならびに、これを組み込んだカメラモジュール |
| US7616877B2 (en) | 2004-08-25 | 2009-11-10 | Panavision Imaging, Llc | Method and apparatus for controlling a lens, and camera module incorporating same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2996642B2 (ja) | 2000-01-11 |
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