JPS59126379A - Signal output circuit of solid-state image pickup element - Google Patents

Signal output circuit of solid-state image pickup element

Info

Publication number
JPS59126379A
JPS59126379A JP58001038A JP103883A JPS59126379A JP S59126379 A JPS59126379 A JP S59126379A JP 58001038 A JP58001038 A JP 58001038A JP 103883 A JP103883 A JP 103883A JP S59126379 A JPS59126379 A JP S59126379A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
charge
image sensor
gate
output circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58001038A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seisaku Minamibayashi
南林 清作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP58001038A priority Critical patent/JPS59126379A/en
Publication of JPS59126379A publication Critical patent/JPS59126379A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information

Abstract

PURPOSE:To offer an output circuit with small size and having general-purpose application without deteriorating the S/N by detecting a signal charge applied from a reading section of an image sensor to a charge detecting section by a means whose sensitivity is made variable. CONSTITUTION:A signal charge group converted photoelectrically and stored by a photo sensing section PT is transferred in the lump to a charge transfer section by a transfer gate TG, passes beneath an output gate OG in time series by a charge transfer pulse and is applied to a floating diffusion FD. MOS TRQ5, Q6 are connected to a gate electrode Dg of the upper face of the FD and when a gate voltage Vg of the TRQ5 is changed, the equivalent static capacitance C'FD including a depletion layer capacitance of the FD is changed according to Equation C'FDproportional Vg1/2. Through the constitution above, the C'FD is set by the adjustment of the gate potential Vg of a source follower amplifier Q5 so as to obtain an optional value as a gate voltage of a TRQ1 to the same signal charge. The charge applied to the FD is eliminated by a VRD power supply via a reset TRQR. The output is outputted from a terminal T0 via the detecting amplifier TRQ1.

Description

【発明の詳細な説明】 の光受光部と同一半導体基板上で一体化することのでき
る信号出力回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a signal output circuit that can be integrated on the same semiconductor substrate as a light receiving section.

CCDイメージセンサは、 CCD (電荷結合素子)
の光電変換、電荷蓄積、電荷転送および電荷検出の機能
を同一半導体基板上に一体化した機能的な超LSI構造
の固体撮像素子である。これは、形状の小型及び高信頼
性の特長からテレビカメラ、ノアクンミリ2文字認識装
置などに広く使用されてきている。近年、その応用が広
範になるにつれ。
CCD image sensor is CCD (charge coupled device)
This is a solid-state imaging device with a functional VLSI structure that integrates photoelectric conversion, charge storage, charge transfer, and charge detection functions on the same semiconductor substrate. Due to its compact size and high reliability, it has been widely used in television cameras, Noakunmiri two-character recognition devices, and the like. In recent years, as its application has become more widespread.

CCDイメージセンサに要求されてくる性能も多様化す
る一途であり、このままでは多種小量生産に陥いり、低
コストの達成が懸念されるに致っている。このため、 
CCDイメージセンサをより汎用性ある機能素子とする
ことによって、生産性を上げ。
The performance required of CCD image sensors continues to diversify, and if things continue as they are, there are concerns that they will be forced to produce a wide variety of products in small quantities, and that it will be difficult to achieve low costs. For this reason,
Increase productivity by making the CCD image sensor a more versatile functional element.

コストの低減を図ることが望まれている。また一方、装
置の小型化、高機能化の要求とあいまって。
It is desired to reduce costs. On the other hand, this is coupled with the demand for smaller devices and higher functionality.

より集積化の要素をもつLSI素子として、装置におけ
る撮像機能のみならず、それを動作させるに必要な周辺
回路やそのシステムの関連する周辺機能回路を同一半導
体基板上に一体化(オンチップ化)することによって、
7ステムのトータルコストヲ低減し、小型化することが
求められている。
As an LSI element with more integrated elements, it integrates not only the imaging function in the device but also the peripheral circuits necessary to operate it and the peripheral function circuits related to the system on the same semiconductor substrate (on-chip). By,
There is a need to reduce the total cost and downsize the 7-stem system.

ここで、上記のごとく改善を求められているCCDイメ
ージセンサにおける出力回路について従来例を挙げ、第
1図の回路図を参照して説明する。
Here, a conventional example of an output circuit in a CCD image sensor, which is required to be improved as described above, will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG.

図において、感光部(ホトダイオードアレ) PTは。In the figure, the photosensitive part (photodiode area) PT is.

照明された撮像対象物1例えば帳票上の文字等の横一列
ずつを光電変換によって読み取る役割をもっており、そ
の中の奇数番目および偶数番目の感光セル群中で生じ蓄
積された信号電荷群は、移送ケ゛−トTGの動作によっ
て感光部の上下に配置されたそれぞれの読み出し部SR
A、SRBを構成する。
It has the role of reading each horizontal row of the illuminated imaging target 1, such as characters on a form, by photoelectric conversion, and the signal charges generated and accumulated in the odd-numbered and even-numbered photosensitive cells are transferred. The respective readout sections SR arranged above and below the photosensitive section are activated by the operation of the gate TG.
A. Configure SRB.

例えば2相駆動型のCCDシフトレジスタ中の各ビット
に一挙に移送される。これら2系統の信号電荷群は、ノ
ットレジスタSRA、SRRの各転送路内を端子φlと
φ2に印加される電荷転送パルスによって矢印Aおよび
Bの方向にそれぞれ転送され。
For example, the data is transferred all at once to each bit in a two-phase drive type CCD shift register. These two signal charge groups are transferred in the directions of arrows A and B through the transfer paths of the not registers SRA and SRR by charge transfer pulses applied to the terminals φl and φ2, respectively.

出カケ゛−)OGの直下を交互に通過して電荷検出のだ
めのMOS )ランノスタQlOケ8−トに接続されて
いるフローティングディフユーノヨン(以下FDと称す
)に供給される。ここに、 FDには基盤との間に等価
静電容量CFDが固有値として存在しており、このFD
に転送された信号電荷Qs igは概略的に。
The output signal is supplied to a floating diffusion node (hereinafter referred to as FD) which is connected to a MOS (MOS) lannostar QlO gate for charge detection by passing alternately directly under the OG (output circuit). Here, the equivalent capacitance CFD exists between the FD and the substrate as an inherent value, and this FD
The signal charge Qs ig transferred to is approximately.

ΔvFG = Qsig / CFD        
−−−(1)により表わされる電圧信号としてMOSト
ランジスタQ+ のケゝ−トに現われる。このΔVFD
はンースフォロワ増幅器におけるMOS )ランノスタ
Q2の電流I、を変調し、出力信号V。UTとして取り
出される。
ΔvFG = Qsig / CFD
---(1) appears at the gate of the MOS transistor Q+. This ΔVFD
MOS in a fast follower amplifier) modulates the current I, of the lannostar Q2, and outputs the output signal V. Extracted as UT.

すなわち、前記2系統の読出部SRAおよびSRB現わ
れる電圧信号はMl)S )ランジスタQ+ により逐
次検出されるが、 FDに流入した一感光セルで生じた
信号電荷がMOS)ランジスタQ1で検出されてしまっ
た後もなお残留していると2次に検出されるべき流入電
荷と混ざり合ってしまう。こうしたことを避けるため、
1回の電荷検出が完了するたびごとに、その残留電荷を
リセット電荷φ□で駆動されるリセット用MO8)ラン
ジスタQRによ(5) り除去しておく必要がある。このように、固体撮像素子
の基本機能回路として、 CCDイメージセンサの出力
回路を電荷検出用のフローティングディフーーソヨンF
Dと、 FDに現われる電圧信号の増幅器Q+”−Q4
 と、リセットトランジスタQRとによって構成するこ
とができる。かかる従来のCCDイメージセンサにおい
ては、To端子における出力voUTの信号振幅は出力
回路における増幅率が固定されているので、感光部27
面での入射光照度LELと移送ケゝ−トを動作させる周
期TToとの積、すなわち、露光量LF、L×TToと
正比例関係にあり2次式 %式%(2) のように表わされる。この式から明らかなようにとのC
CDイメージセンサは、移送ケ8−トを動作させる周期
を短くすればするほど、すなわち、単位時間に信号を取
り出す回数を増せば増すほど出力信号V。UTの振幅は
相応して小さくなって行くことが判る。
That is, the voltage signals appearing in the two readout sections SRA and SRB are sequentially detected by the Ml)S) transistor Q+, but the signal charge generated in one photosensitive cell flowing into the FD is detected by the MOS) transistor Q1. If the charge still remains after the charge is removed, it will be mixed with the inflow charge that should be detected secondary. To avoid this,
Every time one charge detection is completed, the residual charge must be removed by the reset transistor QR (5) driven by the reset charge φ□. In this way, as a basic functional circuit of a solid-state image sensor, the output circuit of a CCD image sensor is connected to a floating diffuser F for charge detection.
D, and an amplifier Q+”-Q4 for the voltage signal appearing on FD.
and a reset transistor QR. In such a conventional CCD image sensor, the signal amplitude of the output voUT at the To terminal has a fixed amplification factor in the output circuit.
It is directly proportional to the product of the incident light illuminance LEL on the surface and the cycle TTo of operating the transfer case, that is, the exposure amount LF, L×TTo, and is expressed as the quadratic equation % (2). As is clear from this formula, C
The output signal V of the CD image sensor increases as the cycle of operating the transport cart 8 becomes shorter, that is, as the number of times signals are taken out per unit time increases. It can be seen that the amplitude of UT becomes correspondingly smaller.

彦お、今日、撮像素子に最も要求される性能の(6) 内の1つに、被写体の読み取りスピードがあり。Hiko, today, the most required performance of image sensor (6) One of these is the speed at which the subject is read.

同一素子に対し要求されるスピードとして1例えば事務
の合理化に速応できるよう求められつつある。
The speed required for the same element is 1. For example, there is a growing demand for rapid response to rationalization of office work.

複写機能を併合したファクシミリにおいて、複写時のス
ピードとファクシミリ電送時の撮像素子に求められるス
ピードとの比が実に40:l にも及ぶような、1つの
要求がある。このことは、複写機能としては、より高速
性が要求される一方フアクシミIJとしては、その電送
媒体に使用されている加入電話回線の周波数帯域が30
0〜3400 Hzと制限されているだめである。これ
によって、近年の帯域圧縮技術の向上もあるが、その伝
送スピードの高速化には限界が生じている。このように
In a facsimile machine that incorporates a copying function, one requirement is that the ratio between the speed of copying and the speed required of an image sensor for facsimile transmission is as much as 40:1. This means that while higher speeds are required for the copying function, for facsimile IJ, the frequency band of subscriber telephone lines used as the transmission medium is 30.
It is limited to 0 to 3400 Hz. Although band compression technology has improved in recent years, there is a limit to how high the transmission speed can be increased. in this way.

スピードの要求が広範であるにもかかわらず、従来の固
体撮像素子では2例えば、被写体の高速読み取りが要求
されると、露光時間がおのずから短縮される結果、光電
変換によって光センサ内に生じる信号電荷が減少し、出
力信号■。UTも小振幅になって、信号対雑音比(以下
S/Nと称す)が悪化するという問題を生じている。こ
れを補うには被写体側における照度の増加(光源の増強
)、あるいは、さらに高感度の撮像素子に切替えるなど
の手段が必要と々る。しかし2強いてこれを行えば、装
置の大型化、高コスト化をまねく結果となり、他方、被
写体の低速読み取り時には2強力な光源光量のままでは
出力が飽和する事態となるため、遮光の手段を必要とす
る不便さがある。このように、従来の技術においては、
撮像素子として実現可能な性能を極めて限られたものに
するという大きな欠点があった。
Despite wide-ranging demands for speed, conventional solid-state image sensors are not capable of handling 2 For example, when high-speed reading of an object is required, the exposure time naturally shortens, resulting in a signal charge generated in the optical sensor due to photoelectric conversion. ■ The output signal decreases. The UT also has a small amplitude, causing a problem that the signal-to-noise ratio (hereinafter referred to as S/N) deteriorates. To compensate for this, it is necessary to increase the illuminance on the subject side (intensify the light source) or to switch to a more sensitive image sensor. However, if this is done forcibly, the device will become larger and more expensive.On the other hand, when reading objects at low speeds, the output will become saturated if the intensity of light from the light source remains strong, so light shielding measures will be required. This is an inconvenience. In this way, in conventional technology,
This has a major drawback in that the performance that can be achieved as an image sensor is extremely limited.

本発明の目的は、イメージセンサの読出部から電荷検出
部に供給される信号電荷を感度を可変できる手段を介し
て検出することによって、従来の欠点を除去し、S/N
を劣化させることなく、小型で、かつ広範な用途に使用
することのできる固体撮像素子の信号出力回路を提供す
ることにある3本発明によれば、光電変換によって信号
電荷を発生する複数の受光セルからなる感光部と、該感
光部の信号電荷を転送して時系列として出力する読出部
とによシ構成された固体撮像素子において前記読出部に
、前記転送電荷をうけるフローティングディフュージョ
ンと、該フローティングディフュージョンの出力側にお
ける残留電荷を除去するリセット手段と、前記フローテ
ィングディフュージョンの出力側に得られる信号電圧を
増幅する手段と、前記フローティングディフュージョン
に供給された信号電荷を信号電圧波に変える際、若ゝし
くけ信号電圧波に変えたのち、該信号電圧の振幅を好ま
しい値に設定する可変手段とを接続したことを特徴とす
る固体撮像素子の信号出力回路が得られる。
An object of the present invention is to detect the signal charge supplied from the readout section of the image sensor to the charge detection section through a means that can vary the sensitivity, thereby eliminating the drawbacks of the conventional method and improving the S/N ratio.
3. According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a signal output circuit for a solid-state image sensor that is compact and can be used in a wide range of applications without deteriorating the image. In a solid-state image sensor configured with a photosensitive section consisting of cells and a readout section that transfers signal charges of the photosensitive section and outputs them in time series, the readout section includes a floating diffusion that receives the transferred charges; a reset means for removing residual charge on the output side of the floating diffusion; a means for amplifying the signal voltage obtained at the output side of the floating diffusion; A signal output circuit for a solid-state image pickup device is obtained, which is characterized in that a variable means for setting the amplitude of the signal voltage to a preferable value after converting the signal voltage into a signal voltage wave is connected thereto.

次に1本発明によるCCDイメージセンサの信号出力回
路について図面を参照して説明する。
Next, a signal output circuit for a CCD image sensor according to the present invention will be explained with reference to the drawings.

まず1本発明を説明する前に、 CCDイメージセンサ
を使用した読み取り装置の例を引用し2本発明を示唆す
る基礎になった特質について、第2図の斜視図および第
3図のタイムチャートを参照して説明する。第2図にお
いて、■は原稿であり。
1. Before explaining the present invention, I will cite an example of a reading device using a CCD image sensor, and 2. I will explain the characteristics that are the basis for suggesting the present invention by referring to the perspective view in Fig. 2 and the time chart in Fig. 3. Refer to and explain. In Figure 2, ■ is a manuscript.

2の光源により照らされた読み取り面の像は3のレンズ
により収光され、イメージセンサ4の感光(9) 部に投影される。そして、感光部で電気信号に変えられ
た信号は光電変換信号V。UTとして取り出される。今
、光源2の明るさが一定のもとに、第3図のタイムチャ
ート(a)に示すように、露光時間。
The image of the reading surface illuminated by the light source 2 is collected by the lens 3 and projected onto the photosensitive section (9) of the image sensor 4. The signal converted into an electrical signal by the photosensitive section is a photoelectric conversion signal V. Extracted as UT. Now, with the brightness of the light source 2 constant, the exposure time is as shown in the time chart (a) of FIG.

すなわち移送ケ゛−トTGの動作パルスφTGの°°1
”から次に1′″となる期間をTlとし、その2倍の期
間をT2とすれば、露光時間T1の間に蓄積された光電
荷は新たな露光が開始されると同時に放出が開始され、
(b)に示すように、出力振幅υ1Bの信号として取り
出される。また、露光時間T2の間の信号は出力振幅τ
2Bとして得られる。この振幅v2Bは前述の(2)式
の関係より、υ2g=2Xvioとなる。なお、(b)
は開時の出力信号の関係を示したものであるが、暗時状
態、すなわち、感光部に入射光が全くない状態において
は、無信号出力となるべきである。しかし、 CCDイ
メージセンサは。
That is, °°1 of the operating pulse φTG of the transfer case TG.
Let Tl be the period from ``to 1'', and T2 be twice that period, then the photocharges accumulated during the exposure time T1 will start to be released at the same time as a new exposure starts. ,
As shown in (b), it is extracted as a signal with an output amplitude υ1B. Also, the signal during the exposure time T2 has an output amplitude τ
Obtained as 2B. This amplitude v2B becomes υ2g=2Xvio from the above-mentioned relationship of equation (2). Furthermore, (b)
shows the relationship between the output signals when the sensor is open, but in a dark state, that is, in a state where there is no incident light on the photosensitive section, there should be no signal output. However, the CCD image sensor.

その基本動作が熱的に非平衡状態において行われるもの
であシ、常温においては熱電子等により多少の暗時出力
信号が認められ・るものである。(C)は黒信号レベル
の部分を拡大して表わしだ暗時出力(10) 信号を示すものであり、熱電子の蓄積も(a)に示した
φTOの期間TlあるいはT2に行われているため、開
時の出力信号と同様に、T1の期間の暗時出力振幅τ1
0とT2の期間の暗時出力振幅τ2Dの間にはl′u2
D=2XυIDの関係がある。ここに。
Its basic operation is performed in a thermally non-equilibrium state, and at room temperature some dark output signal is observed due to thermoelectrons and the like. (C) is an enlarged view of the black signal level. It shows the dark output (10) signal, and the accumulation of thermoelectrons also takes place during the φTO period Tl or T2 shown in (a). Therefore, similar to the output signal when open, the dark output amplitude τ1 during the period T1
Between 0 and the dark output amplitude τ2D of the period T2, l′u2
There is a relationship of D=2XυID. Here.

開時出力振幅と暗時出力振幅の比は、いわゆるS/N比
であり、照度が一定のもとにおいては。
The ratio of the open output amplitude to the dark output amplitude is the so-called S/N ratio, and under constant illuminance.

v +a/l’ 10−v 2B/” 2Dとなる。こ
のS/N比は露光時間が異なろうとも変わらないのが特
徴である。
v + a/l' 10-v 2B/'' 2D. This S/N ratio is characterized in that it does not change even if the exposure time changes.

その理由は、 CCDイメージセンサにおいて、暗時出
力信号がノイズ要因として大きく、検出部及び増幅部が
センサ部にオンチップ化されているだめ。
The reason for this is that in a CCD image sensor, the dark output signal is a large noise factor, and the detection section and amplification section are on-chip in the sensor section.

外部ノイズの影響を受けにくいことによる。本発明は、
この特質に基礎を置くものであり、露光時間の短縮によ
る出力信号の振幅減少分をセンサ部にオンチップされた
出力回路によって増幅し、常に最適な出力信号レベルで
使用できるよう意図したものである。
This is because it is less susceptible to external noise. The present invention
Based on this characteristic, the reduction in the amplitude of the output signal due to shortening the exposure time is amplified by the on-chip output circuit in the sensor section, so that the sensor can always be used at the optimal output signal level. .

第4図は本発明による第1の実施例の回路図を示したも
のである。なお、この図において、破線に示される部分
は、第1図の従来例と異なる付加要素を示しており、他
の部分はそれぞれ同じ符号により示すごと〈従来例と同
じ機能を有するものと理解されたい。したがって、感光
部PT 、移送ケゞ−) TG 、シフトレジスタSR
A、SRB 及び出カケ”−トOGにより構成されるC
CDイメージセンサの機能は、第1図の従来例と同様で
あり、感光部PTで光電変換及び電荷蓄積された信号電
荷群は移送ケゞ−トTGの動作により電荷転送部に一挙
に移送され、電荷転送・やルスによって時系列的に出カ
ケ゛−) OGの直下を通過し、フローティングデイフ
FIG. 4 shows a circuit diagram of a first embodiment according to the present invention. In this figure, the parts indicated by broken lines indicate additional elements that are different from the conventional example in Fig. 1, and other parts are indicated by the same reference numerals (understood as having the same functions as the conventional example). sea bream. Therefore, photosensitive part PT, transfer key) TG, shift register SR
A, C composed of SRB and output OG
The function of the CD image sensor is the same as that of the conventional example shown in FIG. 1, and the signal charge group photoelectrically converted and accumulated in the photosensitive part PT is transferred all at once to the charge transfer part by the operation of the transfer gate TG. , time-sequential output due to charge transfer and leakage (-) Passes directly under OG and becomes a floating differential.

−ノヨンFDに供給される。なお、このFDの上面には
ケ゛−ト電極Dgがあり、とのケ゛−ト電極DgにハM
O8)ランジスタQ5とQ6とが接続されている。そし
て、 MOS )ランジスタQ5のr−ト電圧Vgが変
えられると、 FDの空乏層容量を含みその等価静電容
量弘がケ゛−ト電極Dgの電位の変化に応じて、よく知
られた関係式C,:Doc<により変えられるようにな
っている。このデート電極Dgハ、 CCDイメージセ
ンサの製造工程において、シフトレジスタSRA、SR
Bと同様に構成され、また。
- Supplied to Noyon FD. Note that there is a gate electrode Dg on the top surface of this FD, and a gate electrode Dg is connected to the gate electrode Dg.
O8) Transistors Q5 and Q6 are connected. Then, when the r-gate voltage Vg of the MOS transistor Q5 is changed, the equivalent capacitance, including the depletion layer capacitance of the FD, changes according to the change in the potential of the gate electrode Dg, as expressed by the well-known relational expression. It can be changed by C, :Doc<. This date electrode Dg is used for shift registers SRA and SR in the manufacturing process of the CCD image sensor.
It is configured similarly to B, and also.

MOS )ランノスタQ5 、Q6はQl  lQ2 
 +Qa  +Q4のMOS )ランジスタと同様に構
成されている。
MOS) Lannostar Q5, Q6 is Ql lQ2
+Qa +Q4 MOS) It is constructed in the same way as a transistor.

このような構成によれば、ソースホロワ増幅器Q5のダ
ート電位vgを調節することにより等価容量CFDを設
定し、同一信号電荷量に対しても、(1)式の関係から
MOS )ランジスタQtのダート電圧として任意の値
を得ることが可能となる。FDに供給された電荷は1次
に供給されて来る信号電荷検出のため、リセット電圧φ
、で駆動されるリセット用MOSトランジスタQ+の出
力は、ソースホロワ増幅器用MO8)ランジスタQ3 
 、Q4により、さらに増幅された後、出力端子T。か
ら得られる。
According to such a configuration, the equivalent capacitance CFD is set by adjusting the dart potential vg of the source follower amplifier Q5, and even for the same signal charge amount, the dart voltage of the MOS transistor Qt is determined from the relationship of equation (1). It is possible to obtain any value as . The charge supplied to the FD is set at a reset voltage φ to detect the signal charge supplied to the primary
, the output of the reset MOS transistor Q+ is driven by the source follower amplifier MO8) transistor Q3.
, Q4, and then the output terminal T. obtained from.

第5図は本発明による第2の実施例の回路図を示したも
のである。なお、この図において、破線に示される部分
は、第1図の従来例と相異する要素を示しておシ、他の
部分はそれぞれ同じ符号により示すごと〈従来例とそれ
ぞれ同じ機能を有す(13) るものと理解されたい。新たに付加されたQ7 +Q8
 、Q9はMOS )ランジスタQ+  + Q2  
+ Qa  +Q4と同様の工程で形成されたMOS 
)ランジスタであり、変形ソース接地増幅器として構成
されている。トランジスタQ7のデートには外部から可
変可能な電圧Vgが加えられ、増幅利得が調節される。
FIG. 5 shows a circuit diagram of a second embodiment according to the present invention. In this figure, parts indicated by broken lines indicate elements that are different from the conventional example shown in Fig. 1, and other parts are indicated by the same reference numerals. (13) Please understand that Newly added Q7 +Q8
, Q9 is MOS) transistor Q+ + Q2
+ Qa + MOS formed in the same process as Q4
) transistor, configured as a modified common source amplifier. A variable voltage Vg is externally applied to the date of the transistor Q7 to adjust the amplification gain.

これにより、電荷転送部よりフローティングディフュー
ジョンFDに供給される信号電荷が僅かで、検出用初段
増幅器の出力が小振幅でトランジスタQ8のダートに伝
達されたときにも、トラフ)スタQ9の動作抵抗R9よ
りもトランジスタQ7の動作抵抗R7を充分大きくなる
ようにトランジスタQ7のダートに接続されている外部
電圧vgを設定し、トランジスタQ8により変調される
電流IsをトランジスタQ7とQ9とへ同じように流す
ことによって、利得はR7/R9倍され、適正々大振幅
の信号出力を得ることができる。
As a result, even when the signal charge supplied from the charge transfer section to the floating diffusion FD is small and the output of the first stage detection amplifier is transmitted to the dart of the transistor Q8 with a small amplitude, the operating resistance R9 of the trough star Q9 Set the external voltage vg connected to the dart of transistor Q7 so that the operating resistance R7 of transistor Q7 is sufficiently large than As a result, the gain is multiplied by R7/R9, and a signal output with an appropriately large amplitude can be obtained.

以上の説明により明らかなように2本発明によれば、固
体撮像素子の外部から固体撮像素子の出力信号振幅対露
光量、すなわち感度を任意の値に(14) 設定できるように、出力回路を構成することにより、光
源照度が一定の状態においても、被写体の高速読み取り
から低速読み取り捷での広範な用途に対してS/Nを劣
化させることなく、使用可能とすることはもとより、汎
用性をより高めることにより固体撮像素子の生産性を上
げ、コスト低減が図れる点において得られる効果は大き
い。
As is clear from the above description, according to the present invention, the output circuit is configured such that the output signal amplitude versus exposure amount, that is, the sensitivity, of the solid-state image sensor can be set to an arbitrary value (14) from the outside of the solid-state image sensor. By configuring this structure, it can be used for a wide range of applications from high-speed to low-speed reading of objects even when the light source illuminance is constant, without deteriorating the S/N ratio, and it also increases versatility. By further increasing this, the productivity of the solid-state image sensor can be increased and the cost can be reduced, which is a great effect.

また、第2図に示したようなレンズを使用する読み取り
装置においては、レンズの透過光がレンズの中心部と周
辺部で異なることに起因する第3図(b)の■si□に
示すごとき中心部を対称とする出力信号の波形ひずみ、
いわゆるシェーディングが発生するのが一般であるが、
とのノエーディング波形信号に対し両端部の出力信号に
利得を加えることにより一様平均な波形に補正すること
も可能であり、現状の補正手段に比して経費の節減は多
大なものである。さらには、読み取り装置、特にOCR
やファクシミリにおいては光源光量の変動対策は重要な
課題であるし、コントラスト状態の多様な被写体を対象
とする場合には、簡易彦出力信(15) 号振幅検出回路により容易に自動可変利得制御(AGC
)回路が構成可能であり2画品質の向上はもとより、信
頼性の向上、装置の小型化等大きな効果が期待できる。
In addition, in a reading device that uses a lens like the one shown in Figure 2, problems such as those shown in Waveform distortion of the output signal with center symmetry,
Generally, so-called shading occurs,
It is also possible to correct the noeding waveform signal to a uniform average waveform by adding gain to the output signals at both ends, and the cost savings are significant compared to current correction methods. be. Furthermore, reading devices, especially OCR
Countermeasures against fluctuations in the amount of light from the light source are an important issue in computer and facsimile machines, and when photographing subjects with various contrast conditions, automatic variable gain control ( AGC
) Since the circuit can be configured, great effects can be expected, such as not only improving the quality of two images, but also improving reliability and downsizing the device.

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

第1図はイメージセンサにおける信号出力回路の従来例
を示す回路図、第2図は本発明を示唆する基盤となった
CCDイメージセンサによる読み取シ装置の概略的な構
造を示す斜視図、第3図は。 第2図の装置の動作を説明するためのタイムチャート、
第4図は本発明による第1の実施例の回路図、第5図は
本発明による第2の実施例の回路図である。 図において、 PTは感光部、 TGは移送ダート。 SRA、SRBはソフトレジスタ、 OGは出カケ8−
ト。 FDはフローティングディフュージョン+ C,DハF
Dの等価容量+Q+〜Q g  + Q RはMOS 
)レンズ−4〔
FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional example of a signal output circuit in an image sensor, FIG. 2 is a perspective view showing a schematic structure of a reading device using a CCD image sensor, which is the basis for suggesting the present invention, and FIG. The diagram is. A time chart for explaining the operation of the device shown in FIG. 2,
FIG. 4 is a circuit diagram of a first embodiment of the invention, and FIG. 5 is a circuit diagram of a second embodiment of the invention. In the figure, PT is the photosensitive part and TG is the transport dart. SRA and SRB are soft registers, OG is output 8-
to. FD is floating diffusion + C, Dha F
Equivalent capacitance of D + Q + ~ Q g + Q R is MOS
) Lens-4 [

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光電変換によって信号電荷を発生する複数の受光セ
ルからなる感光部と、該感光部の信号電荷を転送して時
系列として出力する読出部とによシ構成された固体撮像
素子において、前記読出部に、前記転送電荷をうけるフ
ローティングディフュージョンと、該フローティングデ
ィフユーノヨンの出力側における残留電荷を除去するリ
セット手段ト、 前記フローティングディフーーノヨン
の出力側に得られる信号電圧を増幅する手段と、前記フ
ローティングディフユーノヨンに供給された信号電荷を
信号電圧波に変える際、若しくは信号電圧波に変えたの
ち、該信号電圧の振幅を好ましい値に設定する可変手段
とを接続したことを特徴とする固体撮像素子の信号出力
回路。 2、特許請求の範囲第1項に記載の信号出力回路におい
て、前記可変手段が前記フローティングディフユーノヨ
ンに近接して設けられだケ゛−トと。 該ケ゛−トを駆動する増幅回路と、該増幅回路に駆動用
入力を与える端子とにより構成され、該端子に与えられ
る直流電圧を可変することによって。 前記ケ゛−トを介して前記フローティングディフユーノ
ヨンの等価容量を制御設定するようにしたことを特徴と
する固体撮像素子の信号出力回路。 3 特許請求の範囲第1項に記載の信号出力回路におい
て、前記可変手段が、前記増幅手段の少なくとも初段以
降に接続され、かつ前記信号電圧を増幅する回路と、該
増幅回路に利得制御用入力を与える端子とにより構成さ
れ、該端子に与えられる直流電圧を可変することによっ
て、該増幅回路の利得を制御設定するようにしたことを
特徴とする固体撮像素子の信号出力回路。
[Claims] 1. Consisting of a photosensitive section consisting of a plurality of light receiving cells that generate signal charges through photoelectric conversion, and a readout section that transfers the signal charges of the photosensitive section and outputs them in time series. In the solid-state image sensor, the readout section includes a floating diffusion receiving the transferred charge, a reset means for removing residual charge on the output side of the floating diffusion, and a signal voltage obtained on the output side of the floating diffusion. and a variable means for setting the amplitude of the signal voltage to a preferable value when or after converting the signal charge supplied to the floating diffuser into a signal voltage wave. A signal output circuit for a solid-state image sensor, characterized in that: 2. The signal output circuit according to claim 1, wherein the variable means is provided close to the floating diffusion. It consists of an amplifier circuit that drives the gate, and a terminal that provides a driving input to the amplifier circuit, and by varying the DC voltage that is applied to the terminal. A signal output circuit for a solid-state image sensor, characterized in that the equivalent capacitance of the floating diffusion is controlled and set via the gate. 3. The signal output circuit according to claim 1, wherein the variable means is connected to at least the first stage of the amplification means and a circuit for amplifying the signal voltage, and a gain control input to the amplification circuit. 1. A signal output circuit for a solid-state image sensor, characterized in that the gain of the amplifier circuit is controlled and set by varying the DC voltage applied to the terminal.
JP58001038A 1983-01-10 1983-01-10 Signal output circuit of solid-state image pickup element Pending JPS59126379A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58001038A JPS59126379A (en) 1983-01-10 1983-01-10 Signal output circuit of solid-state image pickup element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58001038A JPS59126379A (en) 1983-01-10 1983-01-10 Signal output circuit of solid-state image pickup element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59126379A true JPS59126379A (en) 1984-07-20

Family

ID=11490385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58001038A Pending JPS59126379A (en) 1983-01-10 1983-01-10 Signal output circuit of solid-state image pickup element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59126379A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6160087A (en) * 1984-08-31 1986-03-27 Toshiba Corp Solid-state image pickup device
EP0633577A1 (en) * 1993-07-09 1995-01-11 Thomson-Csf Semiconducteurs Specifiques Retroactively controlled charge-voltage convertor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6160087A (en) * 1984-08-31 1986-03-27 Toshiba Corp Solid-state image pickup device
EP0633577A1 (en) * 1993-07-09 1995-01-11 Thomson-Csf Semiconducteurs Specifiques Retroactively controlled charge-voltage convertor
FR2707440A1 (en) * 1993-07-09 1995-01-13 Thomson Csf Semiconducteurs Charge-to-voltage converter with controlled feedback.
US5508646A (en) * 1993-07-09 1996-04-16 Thomson-Csf Semiconducteurs Specifiques Controlled feedback charge-to-voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7466003B2 (en) Solid state image pickup device, camera, and driving method of solid state image pickup device
US8427558B2 (en) Image pickup apparatus
US6914227B2 (en) Image sensing apparatus capable of outputting image by converting resolution by adding and reading out a plurality of pixels, its control method, and image sensing system
US8259205B2 (en) Solid-state image pickup device
US6867806B1 (en) Interlace overlap pixel design for high sensitivity CMOS image sensors
US6342920B2 (en) Photoelectric conversion device
US8125553B2 (en) Solid-state imaging device
EP1603323A2 (en) Solid-state image pickup device and camera using the same
JP2003298940A (en) Photoelectric converter and gate voltage control method
JP2003198948A (en) Solid-state image pickup device and driving method therefor
US7116367B2 (en) Solid-state image pickup apparatus having a reset transistor controlled by an output line
US4779137A (en) Image pickup apparatus
JP3278243B2 (en) Photoelectric conversion device
JP3890207B2 (en) Imaging apparatus and imaging system
US7277128B2 (en) Image-sensing device having a plurality of output channels
US20090237538A1 (en) Solid-state image pickup device
US5144444A (en) Method and apparatus for improving the output response of an electronic imaging system
JP2001251558A (en) Interlaced-type alternate pixel design for high sensitivity cmos image sensor
JPH0252475B2 (en)
JPS59126379A (en) Signal output circuit of solid-state image pickup element
JPH04207581A (en) Image pickup device
JPH0119677B2 (en)
US20040223064A1 (en) Image pickup element, image pickup device, and differential amplifying circuit
JP2003304450A (en) Solid-state imaging device and photographing system
WO2023162483A1 (en) Imaging device and method for controlling same