JPS5975773A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS5975773A JPS5975773A JP57187282A JP18728282A JPS5975773A JP S5975773 A JPS5975773 A JP S5975773A JP 57187282 A JP57187282 A JP 57187282A JP 18728282 A JP18728282 A JP 18728282A JP S5975773 A JPS5975773 A JP S5975773A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- output
- signal
- photosensitive
- electrode
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は固体撮像装置の構成に関する。
固体撮像装置においては、ビデオカメラ等のイメージセ
ンサとして用いられた場合、被写体の明るさが大きく変
化したときにも適正な出力を確保するために、電荷結合
装置(Charge Coupled De−vice
r以下00Dという)等の爬1荷転送装置における
電荷の蓄積時間である積分時間を変化させるようないわ
ゆる光学的な自動利得制御(Auto−matic G
a1n Control、以下AGOという)機能が必
要となる。
ンサとして用いられた場合、被写体の明るさが大きく変
化したときにも適正な出力を確保するために、電荷結合
装置(Charge Coupled De−vice
r以下00Dという)等の爬1荷転送装置における
電荷の蓄積時間である積分時間を変化させるようないわ
ゆる光学的な自動利得制御(Auto−matic G
a1n Control、以下AGOという)機能が必
要となる。
このような光学的AGC機能を有する固体撮像装置とし
ては、第1図に示すような構造が知られている。
ては、第1図に示すような構造が知られている。
これは例えばP型シリコンよりなる半導体基板l上に照
射光の強度に応じた信号画素を発生する感光画素コa
、 、2 ’l) 、・・、am、λnが一列に配置さ
れており、これらと平行に片側には移送ゲート3および
CODレジスタク、反対側には光ダイオード6が設けら
れている。この移送゛ゲート3は感光画素の電荷を上記
CODレジスクグに移送することを制御するためのゲー
トであり、CODレジヌクグは信号電荷を出力部Sの方
へ順次転送するものである。光ダイオード6は8171
時間を定めるための基準出力を発生するものであり、一
方の端部にはこの光ダイオード6で発生した電荷を取出
すための制御を行う出力ゲート7、この出力ゲートによ
り制御されて流入1−る信号WL イWiを蓄える浮遊
拡散領域g、この浮遊拡散領域gK蓄えられた電荷を排
出してこれをリセットするためのリセットゲート9、こ
のリセットゲート7により力かれる重荷を抄出するため
のりセントドレインIOが設けられている。浮遊拡散領
域Kにはこの浮遊拡散領域gの電位を検出するためのソ
ースフォロワ回路//が接続されている。このソースフ
ォロワ回路//は同一基板上に構成されたMO8I−ラ
ンジスタ/2と抵抗/3から成っており、ゲート電極/
、2Gは入力に、ソース菫、極t2Sは適当な直流電圧
にそれぞれ接続され、ドレイン重板/、IDは出力とな
るとともに抵抗13を介して接地されている。この出力
は移送ゲート3を駆動し、リセット電極)?を作動させ
る機能を有する基板外に設けられた動作信号発生部//
Iに入力されている。
射光の強度に応じた信号画素を発生する感光画素コa
、 、2 ’l) 、・・、am、λnが一列に配置さ
れており、これらと平行に片側には移送ゲート3および
CODレジスタク、反対側には光ダイオード6が設けら
れている。この移送゛ゲート3は感光画素の電荷を上記
CODレジスクグに移送することを制御するためのゲー
トであり、CODレジヌクグは信号電荷を出力部Sの方
へ順次転送するものである。光ダイオード6は8171
時間を定めるための基準出力を発生するものであり、一
方の端部にはこの光ダイオード6で発生した電荷を取出
すための制御を行う出力ゲート7、この出力ゲートによ
り制御されて流入1−る信号WL イWiを蓄える浮遊
拡散領域g、この浮遊拡散領域gK蓄えられた電荷を排
出してこれをリセットするためのリセットゲート9、こ
のリセットゲート7により力かれる重荷を抄出するため
のりセントドレインIOが設けられている。浮遊拡散領
域Kにはこの浮遊拡散領域gの電位を検出するためのソ
ースフォロワ回路//が接続されている。このソースフ
ォロワ回路//は同一基板上に構成されたMO8I−ラ
ンジスタ/2と抵抗/3から成っており、ゲート電極/
、2Gは入力に、ソース菫、極t2Sは適当な直流電圧
にそれぞれ接続され、ドレイン重板/、IDは出力とな
るとともに抵抗13を介して接地されている。この出力
は移送ゲート3を駆動し、リセット電極)?を作動させ
る機能を有する基板外に設けられた動作信号発生部//
Iに入力されている。
このような構成の固体撮像装置の動作は次のとおりであ
る。
る。
感光画素jaないしunにおいて光の強度ノくターンに
応じて発生した光電流は信号電荷として蓄積される。こ
れらの感光画素、2a−zJnに並列に配置された移送
ゲート3は動作信号発生部から出力される同期パルスに
より開閉し、蓄積された年号重荷をCODレジヌタダに
移送する。このCODレジヌクtを駆動することによっ
て、信号電荷は出力部Sの方へ転送され、出力部Sでは
電荷量に対応する電圧に変挨されて時系列信号として取
り出される。一方、光ダイオード6は感光画素、2a〜
unの近傍に並列に配置されているからそのそれぞれの
画素の近傍では画素と近似的にほぼ同じ光fAルーに対
する出力を出しているから光ダイオード6全体では画素
全体に照射された光の平均値が浮遊拡散領域gから出力
される。この光ダイオード乙の端部に設けられた出力ゲ
ート7およびリセットドレイン10には適当な直流電圧
Vaおよびvbか加えられており、リセットドレインi
oの下には深いポテンシャル井戸がて゛きているから、
リセット電極9にパルスを加えることにより過剰電荷の
排出を行うことができる。浮遊拡散領域ざから取り出さ
れ、ソースフォロワl/により検出されるのは各画素で
発生して蓄積された信号電荷の平均値であり、第一図(
1))の波形図に示すように時刻t。
応じて発生した光電流は信号電荷として蓄積される。こ
れらの感光画素、2a−zJnに並列に配置された移送
ゲート3は動作信号発生部から出力される同期パルスに
より開閉し、蓄積された年号重荷をCODレジヌタダに
移送する。このCODレジヌクtを駆動することによっ
て、信号電荷は出力部Sの方へ転送され、出力部Sでは
電荷量に対応する電圧に変挨されて時系列信号として取
り出される。一方、光ダイオード6は感光画素、2a〜
unの近傍に並列に配置されているからそのそれぞれの
画素の近傍では画素と近似的にほぼ同じ光fAルーに対
する出力を出しているから光ダイオード6全体では画素
全体に照射された光の平均値が浮遊拡散領域gから出力
される。この光ダイオード乙の端部に設けられた出力ゲ
ート7およびリセットドレイン10には適当な直流電圧
Vaおよびvbか加えられており、リセットドレインi
oの下には深いポテンシャル井戸がて゛きているから、
リセット電極9にパルスを加えることにより過剰電荷の
排出を行うことができる。浮遊拡散領域ざから取り出さ
れ、ソースフォロワl/により検出されるのは各画素で
発生して蓄積された信号電荷の平均値であり、第一図(
1))の波形図に示すように時刻t。
におけるリセットから徐々に出力レベルが低下していく
。この出力が入力されている動作(g号発生部/lにお
いてはこれと基準になっている参照−5圧V RKFと
比較し、時刻t、でこれを超えたときには移送ゲート3
およびリセットゲート9を開くような第2図(a)に示
す同期パルスを出力する。このように、光ダイオード乙
に照射された光の強度が太きいときはソースフォロワ乙
により検出する電圧値は速く所定の参照電圧に達するた
め早く移送ゲート3を開くことになり、感光画素、!a
−2Hにおける積分時間は短かくなるため、CODレジ
ヌタ41Cより転送され出力部Sから出力される電圧値
は増加せず、逆に照射光強既か小さいときは移送ゲート
3を開くのが遅くなるから出力部Sからの出力電圧値は
減少せず、結果としてAGC&能を達成していることに
なる。
。この出力が入力されている動作(g号発生部/lにお
いてはこれと基準になっている参照−5圧V RKFと
比較し、時刻t、でこれを超えたときには移送ゲート3
およびリセットゲート9を開くような第2図(a)に示
す同期パルスを出力する。このように、光ダイオード乙
に照射された光の強度が太きいときはソースフォロワ乙
により検出する電圧値は速く所定の参照電圧に達するた
め早く移送ゲート3を開くことになり、感光画素、!a
−2Hにおける積分時間は短かくなるため、CODレジ
ヌタ41Cより転送され出力部Sから出力される電圧値
は増加せず、逆に照射光強既か小さいときは移送ゲート
3を開くのが遅くなるから出力部Sからの出力電圧値は
減少せず、結果としてAGC&能を達成していることに
なる。
ところが、このような+jq成の固体撮像装置において
は、AGC機能を行う動作信号発生部n@の周辺回路は
、ソースフォロワ//からのアナログ出力電圧で動作し
寿けれはならないため複雑化することはさけられず、ま
た誤動作も多いという問題がある。
は、AGC機能を行う動作信号発生部n@の周辺回路は
、ソースフォロワ//からのアナログ出力電圧で動作し
寿けれはならないため複雑化することはさけられず、ま
た誤動作も多いという問題がある。
上記問題点を別法するため、本発明は周辺回路が簡単と
なるような固体撮像装置を提供することを目的とする。
なるような固体撮像装置を提供することを目的とする。
本発明にかかる固体撮像装置は同一基板上に参照電圧と
ソースフォロワ回路の出力を比較し所定レベルに達した
ときに外部の周辺回路に対してディジタルの反転m号を
出力する>a o s tU’Qの積分値検出回路を内
蔵したものであって、周辺回路の簡素化を図ることがで
きるものである。
ソースフォロワ回路の出力を比較し所定レベルに達した
ときに外部の周辺回路に対してディジタルの反転m号を
出力する>a o s tU’Qの積分値検出回路を内
蔵したものであって、周辺回路の簡素化を図ることがで
きるものである。
以下、本発明の一実施例を第3図および第弘図を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
第3図は本発明の一実施例の構造と接続を示す接続図で
あって、第/I2Iの場合と同様に基板/上には感光画
素、2 a −,2n 、移送ゲート3、CCTl:レ
ジスタフ、出力部S、光ダイオード6、出力ゲート7、
浮遊拡散領域g、リセノトゲートデ、リセットドレイン
10、ソースフォロワ回路//が設けられている。ソー
スフォロワ回路/lの出力は、MOSトランジスタ/S
のソース電極/ssに接続されており、そのドレイン電
極’3Dはもう一つのMOS)ランジスタl乙のソース
電極ibBに接続され、この接続点からはインパーク/
7を介して外部の動作信号発生部/q′に対する出力が
発生するようになっている。M OS )ランジヌク1
5のシート電極15Gには参照電圧VREFが、M O
S トランジスタlbのドレイン電極iADには適自な
直流−圧VDDが印加されており、またグー1−’L極
11)Gには動作信号発生部/り′からの出力が入力さ
れている。なお動作信号発生部/q′から移送ゲート3
およびリセノトゲー)?に対する出力が発生している点
は従来例と同様である。
あって、第/I2Iの場合と同様に基板/上には感光画
素、2 a −,2n 、移送ゲート3、CCTl:レ
ジスタフ、出力部S、光ダイオード6、出力ゲート7、
浮遊拡散領域g、リセノトゲートデ、リセットドレイン
10、ソースフォロワ回路//が設けられている。ソー
スフォロワ回路/lの出力は、MOSトランジスタ/S
のソース電極/ssに接続されており、そのドレイン電
極’3Dはもう一つのMOS)ランジスタl乙のソース
電極ibBに接続され、この接続点からはインパーク/
7を介して外部の動作信号発生部/q′に対する出力が
発生するようになっている。M OS )ランジヌク1
5のシート電極15Gには参照電圧VREFが、M O
S トランジスタlbのドレイン電極iADには適自な
直流−圧VDDが印加されており、またグー1−’L極
11)Gには動作信号発生部/り′からの出力が入力さ
れている。なお動作信号発生部/q′から移送ゲート3
およびリセノトゲー)?に対する出力が発生している点
は従来例と同様である。
以上のような構成の固体撮像装置における動作を第グ図
を参照しながら説明すると、第1図の場合と同様に光ダ
イオード6で発生した1比荷は浮遊拡散領域gからソー
スフォロワ回路//Km 入L、電圧11(JとしてX
、l OS )シンジスクなのソース電極13F3に入
力される。ところで、M OS トランジスタlbのグ
ー) 1tf極1bOK動作信号発生部/グ′から紀り
図(a)に示す同期パルスが加わるとそのソース両極i
1y Sはハイ(H)レベルとなった後、汁遊(フロー
ティング)状態となるので、インバータ/りの出力はロ
ウ(L)レベルとなる。この状態で光ダイオード6から
発生される重荷が時間経過とともに増加していくと、ソ
ースフォロワ回路//の出力電圧ばM”y ’I図(b
)に示すように徐々に低下していく。
を参照しながら説明すると、第1図の場合と同様に光ダ
イオード6で発生した1比荷は浮遊拡散領域gからソー
スフォロワ回路//Km 入L、電圧11(JとしてX
、l OS )シンジスクなのソース電極13F3に入
力される。ところで、M OS トランジスタlbのグ
ー) 1tf極1bOK動作信号発生部/グ′から紀り
図(a)に示す同期パルスが加わるとそのソース両極i
1y Sはハイ(H)レベルとなった後、汁遊(フロー
ティング)状態となるので、インバータ/りの出力はロ
ウ(L)レベルとなる。この状態で光ダイオード6から
発生される重荷が時間経過とともに増加していくと、ソ
ースフォロワ回路//の出力電圧ばM”y ’I図(b
)に示すように徐々に低下していく。
λ10Sトランジスタ/Sのゲート電極/3Gに印加さ
れている粘照yH圧V l[’により、この電極75G
の下K ハ、j?テンシャル障壁ができており、ソース
電極/j8に加わった電圧がこのポテンシャル障壁を納
えると、ル1荷はドレイン電極/jDO方へ流入するか
ら浮遊状態となっているMOS)ランジスタ16のソー
ス電極/1rF3はLレベルになり、インバータ/7の
出力は第9図(c)に示すように反転してHレベルとな
る。この反転により、車υ作イ1号発生部/l/′から
は同期信号が第グ図(a)のように出力されるので、移
送ゲート3、リセットゲートデ、およびMOS)ランジ
スタiAのグー) iA Gはそれぞれ開かれ、初期状
態に戻る。以上の動作から明らか々ようにMOS トラ
ンジスタi3のゲート電極i3aに加えられた参照電圧
VREFによって、移送ゲート3等を開くタイミングを
調節できること力・ら任意の明度パターンに対してAG
C機能を発揮させることかできる。
れている粘照yH圧V l[’により、この電極75G
の下K ハ、j?テンシャル障壁ができており、ソース
電極/j8に加わった電圧がこのポテンシャル障壁を納
えると、ル1荷はドレイン電極/jDO方へ流入するか
ら浮遊状態となっているMOS)ランジスタ16のソー
ス電極/1rF3はLレベルになり、インバータ/7の
出力は第9図(c)に示すように反転してHレベルとな
る。この反転により、車υ作イ1号発生部/l/′から
は同期信号が第グ図(a)のように出力されるので、移
送ゲート3、リセットゲートデ、およびMOS)ランジ
スタiAのグー) iA Gはそれぞれ開かれ、初期状
態に戻る。以上の動作から明らか々ようにMOS トラ
ンジスタi3のゲート電極i3aに加えられた参照電圧
VREFによって、移送ゲート3等を開くタイミングを
調節できること力・ら任意の明度パターンに対してAG
C機能を発揮させることかできる。
以上の実施例において、ソースフォロワ回路//の出力
と参照電圧VREFとの比較は、Mosトランジスタを
使用したMOSスイッチ/3 、 lbによって行い、
出力変化をインバータによって検出したが、これに限る
ものではなく、感光画素における重荷の蓄積が完了した
ことを検出してディジタル信号として出力できるもので
あれば何でもよく、通常のコンパレークを使用したり、
出力変化の検出にソースフォロワ回路を使用することが
可能である。
と参照電圧VREFとの比較は、Mosトランジスタを
使用したMOSスイッチ/3 、 lbによって行い、
出力変化をインバータによって検出したが、これに限る
ものではなく、感光画素における重荷の蓄積が完了した
ことを検出してディジタル信号として出力できるもので
あれば何でもよく、通常のコンパレークを使用したり、
出力変化の検出にソースフォロワ回路を使用することが
可能である。
以上のような本発明にかかる固体撮像装置によれば、感
光画素における電荷の蓄積を検出したディジクル信号が
出力されるため、この信号の入力により移送ゲート等を
開く同期信号を出力するための動作信号発生部を始めと
する周辺回路を簡素化することができ、コストパーフォ
ーマンスが向上する他、安定な動作を得ることが可能と
なる。
光画素における電荷の蓄積を検出したディジクル信号が
出力されるため、この信号の入力により移送ゲート等を
開く同期信号を出力するための動作信号発生部を始めと
する周辺回路を簡素化することができ、コストパーフォ
ーマンスが向上する他、安定な動作を得ることが可能と
なる。
第1図は従来の固体撮像装置の構成を示す接続図、第一
図はその動作を示すタイムチャート、第3図は本発明に
かかる固体撮像装置の構成を示す接続図、第弘図はその
動作を示すタイムチャートである。 /・・・基板、2a、・・・1.2n・・・感光画素、
3・・・移送電極、弘・・・CODレジスタ、6・・・
光ダイオード、g・・・浮遊拡散領域、//・・・ソー
スフォロワ回路、/4’・/り′・・・動作信号発生部
、/3,11)・・M OS )ランジスク、/7・・
・インバータ。 出願人代理人 猪 股 情第1図 第2図 第3図 第4図 (C)咀−一−−−−二化
図はその動作を示すタイムチャート、第3図は本発明に
かかる固体撮像装置の構成を示す接続図、第弘図はその
動作を示すタイムチャートである。 /・・・基板、2a、・・・1.2n・・・感光画素、
3・・・移送電極、弘・・・CODレジスタ、6・・・
光ダイオード、g・・・浮遊拡散領域、//・・・ソー
スフォロワ回路、/4’・/り′・・・動作信号発生部
、/3,11)・・M OS )ランジスク、/7・・
・インバータ。 出願人代理人 猪 股 情第1図 第2図 第3図 第4図 (C)咀−一−−−−二化
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 /、照射光の強度に応じた信号電荷を発生する複数の感
光画素からなる感光画素列と、これに平行に配置、され
て信号電荷を移送する電荷転送装置と、この電荷転送装
置および前記感光画素列の間にあって、前記各感光画素
において発生した信号電荷が前記電荷転送装置の方向へ
移動することを制御する移送電極と、前記感光画素列の
近傍に平行に配置された感光部と、この感光部で発生し
た電荷量から前記感光画素における信号電荷の相分状況
を検出して外部の動作信号発生部に前記移送電極を制御
する信号を出力させるための検出部を基板上に有する固
体撮像装置において、 前記感光画素における信号−,荷の相分か所定の値にま
で達したときにディジタル信号を発生させる稙分筐検出
回路を前記基板と同一基板上に設けたことを特許とする
固体撮像装置。 コ、積分1直検出回路が、2つのMOS トランジスタ
が直列接続され、一方のMOS)ランジスタのソース電
極は入力に、ゲート電極は外部参照−1圧に、もう一方
のMOSトランジスタのドレインm&は適肖碌直流軍源
に、ゲート車検は外部からのリセット入力にそれぞれ接
続されており、この接続中点から引き出されたインパー
クにより秤S成されているものである特許請求の範囲第
1項記戦の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57187282A JPS5975773A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57187282A JPS5975773A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5975773A true JPS5975773A (ja) | 1984-04-28 |
Family
ID=16203264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57187282A Pending JPS5975773A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5975773A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51103752A (ja) * | 1975-02-05 | 1976-09-13 | Rca Corp | |
JPS56154880A (en) * | 1980-04-30 | 1981-11-30 | Toshiba Corp | Solid-state image sensor |
-
1982
- 1982-10-25 JP JP57187282A patent/JPS5975773A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51103752A (ja) * | 1975-02-05 | 1976-09-13 | Rca Corp | |
JPS56154880A (en) * | 1980-04-30 | 1981-11-30 | Toshiba Corp | Solid-state image sensor |
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