JPS60153274A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS60153274A JPS60153274A JP59009757A JP975784A JPS60153274A JP S60153274 A JPS60153274 A JP S60153274A JP 59009757 A JP59009757 A JP 59009757A JP 975784 A JP975784 A JP 975784A JP S60153274 A JPS60153274 A JP S60153274A
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- JP
- Japan
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- charge
- signal
- current
- voltage
- photosensitive
- Prior art date
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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〕
本発明に固体撮像装置の構成に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点」
固体撮像装置においては、ビデオカメラ等のイメージセ
ン丈として用いられた場合、被写体の明るさが犬きく変
化したときにも適正遅出力を確保するために、電荷結合
装置（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｓｄ Ｄｅｖｉｃｅ、以
下ＣＣＤという一〕等の電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。Ｃりないわゆる光
学的な自動利得制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａ１ｎ
Ｃｏｎｔｒｏｌ、：以下ＡＧＣという）機能が必要とな
る。
ン丈として用いられた場合、被写体の明るさが犬きく変
化したときにも適正遅出力を確保するために、電荷結合
装置（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｓｄ Ｄｅｖｉｃｅ、以
下ＣＣＤという一〕等の電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。Ｃりないわゆる光
学的な自動利得制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａ１ｎ
Ｃｏｎｔｒｏｌ、：以下ＡＧＣという）機能が必要とな
る。
このような光学的ＡＧＣ′＋ＩＩ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。
置としては、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’Ｍシリコンよりなる半導体基板１上に
、照射光の強度に応じた毎号′電荷を発生する感光画素
２ａ、２ｂ、・・・２ｍ。
、照射光の強度に応じた毎号′電荷を発生する感光画素
２ａ、２ｂ、・・・２ｍ。
２ｎが一列に配置されており、これらと平行に片側には
移送ｒ−ト３及びＣＣＤレジスタ４、反対側には元ダイ
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ＣＣＤレジスタ４に移送することを制
御するためのダートであり、ＣＣＤレジスタ４は信号電
荷を出方部５の方へ順次転送するものである。光ダイオ
ード６は積分時間を定めるための基準出方を発生するも
のであり、一方の端部には、光ダイオード６で発生した
電荷を取り出すための制御を行なう出力ダート７、この
出力ダートにより制御されて流入する信号電荷を蓄える
浮遊拡散領域８、この浮遊拡散領域８に蓄えられた電′
荷を排出してこれをリセットするためのリセットダート
９、このリセットダート９により導かれる電荷を排出す
るためのリセットドレイン１０が設けられている。浮遊
拡散領域８には、該領域８の電位を検出するためのソー
スフォロワ回路ＩＩが接続されている。このソースフォ
ロワ回路ＩＩは、同一基板上に構成されたＭＯＳ ）ラ
ンジヌタ１２と抵抗１３から成っており、ダート電極１
２Ｇは入力に、ソース電極１２Ｂは適尚な直流成田にそ
れぞれ接続さ肛、ドレイン電極１２’ＤＩｄ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を駆動しかつリセットゲート９を作動さ
せる機能を有する基板Ｉ外に設けられた動作信号発生部
Ｉ４に入力されている。
移送ｒ−ト３及びＣＣＤレジスタ４、反対側には元ダイ
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ＣＣＤレジスタ４に移送することを制
御するためのダートであり、ＣＣＤレジスタ４は信号電
荷を出方部５の方へ順次転送するものである。光ダイオ
ード６は積分時間を定めるための基準出方を発生するも
のであり、一方の端部には、光ダイオード６で発生した
電荷を取り出すための制御を行なう出力ダート７、この
出力ダートにより制御されて流入する信号電荷を蓄える
浮遊拡散領域８、この浮遊拡散領域８に蓄えられた電′
荷を排出してこれをリセットするためのリセットダート
９、このリセットダート９により導かれる電荷を排出す
るためのリセットドレイン１０が設けられている。浮遊
拡散領域８には、該領域８の電位を検出するためのソー
スフォロワ回路ＩＩが接続されている。このソースフォ
ロワ回路ＩＩは、同一基板上に構成されたＭＯＳ ）ラ
ンジヌタ１２と抵抗１３から成っており、ダート電極１
２Ｇは入力に、ソース電極１２Ｂは適尚な直流成田にそ
れぞれ接続さ肛、ドレイン電極１２’ＤＩｄ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を駆動しかつリセットゲート９を作動さ
せる機能を有する基板Ｉ外に設けられた動作信号発生部
Ｉ４に入力されている。
このような構成の固体撮像素子の動作は次のとうりであ
る。感光画素２ａ〜２ｎｔｌＣおいて光の強度ノ９ター
ンに応じて発生した元醒流は、信号電荷として蓄積さｎ
る。これらの感光画素２ａ〜２ｎ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ノ４ル
スにより開閉し、蓄積された信号電荷をＣＣＤレジスタ
４に移送する。このＣＣＤレジスタ４を駆動することに
よって、信号電荷は出力８５の方へ転送され、出力部５
では電葡童に対応する電圧に変換されて時系列信号とし
て取や出される。一方、光ダイオード６は感光画素２８
〜２ｎの近傍に並列に配置されているから、それぞれの
画素の近傍では画素と近似的に略同じ光強度に対する出
力を出しているから、元ダイオード６全体では画素全体
に照射された元の平均値が浮遊拡散領域８から出力され
る。この元ダイオード６の端部に設けられた出力ダート
７及びリセットドレインｌ０ＩＩＣは、適尚な直流電圧
υ８及びｖｂが加えられており、リセットドレインＩＯ
の下には深いポテンシャル井戸ができるから、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
なうことができる。浮遊拡散領域８から取り出され、ン
ース７オロワ１１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２図（ｂ）の
波形図に示すように時刻ｔｏ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
る動作信号発生部Ｉ４においては、これと基準になって
いる参照電圧ＶＲＢＦと比較し、時刻ｔ１でこれを超え
たときには移送ゲート３及びリセットダート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
うに元ダイオード６に照射された元の強度が大きいとき
は、ソースフォロワ１１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２ａ〜２ｎにおける積分時間は短かく
なるため、ＣＣＤレジスタ４により転送され出力部５か
ら出力される電圧値は増加せず、逆に照射光強度が小さ
いときけ移送ゲート３を開くのが遅くなるがら出力ｇ５
からの出力電圧値は減少せず、結果としてＡＧＣｌｉ能
を達成していることになる。
る。感光画素２ａ〜２ｎｔｌＣおいて光の強度ノ９ター
ンに応じて発生した元醒流は、信号電荷として蓄積さｎ
る。これらの感光画素２ａ〜２ｎ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ノ４ル
スにより開閉し、蓄積された信号電荷をＣＣＤレジスタ
４に移送する。このＣＣＤレジスタ４を駆動することに
よって、信号電荷は出力８５の方へ転送され、出力部５
では電葡童に対応する電圧に変換されて時系列信号とし
て取や出される。一方、光ダイオード６は感光画素２８
〜２ｎの近傍に並列に配置されているから、それぞれの
画素の近傍では画素と近似的に略同じ光強度に対する出
力を出しているから、元ダイオード６全体では画素全体
に照射された元の平均値が浮遊拡散領域８から出力され
る。この元ダイオード６の端部に設けられた出力ダート
７及びリセットドレインｌ０ＩＩＣは、適尚な直流電圧
υ８及びｖｂが加えられており、リセットドレインＩＯ
の下には深いポテンシャル井戸ができるから、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
なうことができる。浮遊拡散領域８から取り出され、ン
ース７オロワ１１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２図（ｂ）の
波形図に示すように時刻ｔｏ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
る動作信号発生部Ｉ４においては、これと基準になって
いる参照電圧ＶＲＢＦと比較し、時刻ｔ１でこれを超え
たときには移送ゲート３及びリセットダート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
うに元ダイオード６に照射された元の強度が大きいとき
は、ソースフォロワ１１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２ａ〜２ｎにおける積分時間は短かく
なるため、ＣＣＤレジスタ４により転送され出力部５か
ら出力される電圧値は増加せず、逆に照射光強度が小さ
いときけ移送ゲート３を開くのが遅くなるがら出力ｇ５
からの出力電圧値は減少せず、結果としてＡＧＣｌｉ能
を達成していることになる。
ところがこのような構成の固体撮像装置においては、光
トランジスタで取り出された東向によってＡＧＣ動作を
行なうようになっており、各゛感光画素に当った光強度
の平均値によって動作するから、例えば局所的に強い光
が当った場合には、平均値としては小さくなるため積分
時間を短縮させるようにＡＧＣが機能せず、この強い光
が当った個所の画素からは大量の電荷が発生して周辺の
画素へ流入し、出方信号を著しく劣化させる欠点がある
。このような状態が生じたときは、画素となったとき強
い光の当った部分の寸法が見かけ上増大するいわゆるプ
ルーミング現象が生じるため、イメージセン丈としての
機能を著しく損なうものである。
トランジスタで取り出された東向によってＡＧＣ動作を
行なうようになっており、各゛感光画素に当った光強度
の平均値によって動作するから、例えば局所的に強い光
が当った場合には、平均値としては小さくなるため積分
時間を短縮させるようにＡＧＣが機能せず、この強い光
が当った個所の画素からは大量の電荷が発生して周辺の
画素へ流入し、出方信号を著しく劣化させる欠点がある
。このような状態が生じたときは、画素となったとき強
い光の当った部分の寸法が見かけ上増大するいわゆるプ
ルーミング現象が生じるため、イメージセン丈としての
機能を著しく損なうものである。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、局所的に光
強度のばらつきがある場合でも、充分な機能を果たす光
学的ＡＧＣ動作を行なうことのできる固体撮像装置を提
供しようとするものである。
強度のばらつきがある場合でも、充分な機能を果たす光
学的ＡＧＣ動作を行なうことのできる固体撮像装置を提
供しようとするものである。
〔発明の概要」
本発明は各感光画素毎に信号電荷量を非破壊検出してそ
の電荷量に対応した電圧を発生する回路を設け、その電
圧と参照延圧とを比較して差に応じた電流を発生させる
。この電流を共通化した電流路に導いて電流検出を行な
９゜参照電圧との電圧差に充分敏感に電流を発生させれ
ば、共通化した電流路の電流は、最大信号量を有する画
素からの寄与が強調されるので、この電流を検出してＡ
ＧＣ機能を果たすようにする。
の電荷量に対応した電圧を発生する回路を設け、その電
圧と参照延圧とを比較して差に応じた電流を発生させる
。この電流を共通化した電流路に導いて電流検出を行な
９゜参照電圧との電圧差に充分敏感に電流を発生させれ
ば、共通化した電流路の電流は、最大信号量を有する画
素からの寄与が強調されるので、この電流を検出してＡ
ＧＣ機能を果たすようにする。
これにより局所的に強い光が当たった場合も、最大値を
略一定に保つことができる。つまり従来は平均値をモニ
タしたのに対し、本発明では最大値をもモニタするよう
にしたものである。
略一定に保つことができる。つまり従来は平均値をモニ
タしたのに対し、本発明では最大値をもモニタするよう
にしたものである。
〔発明の実施例」
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第３
図において１５は半導体基板、Ｉ６ａ〜１６ｎは感光画
素、１７はバリアグー十、１８ｈ〜１８ｎはフローティ
ングゲート、Ｉ９ａ〜１９ｎは第１のＭＯＳ ）ランジ
スタ、２ｏａ〜２０ｎはフローティングダートの電位設
定のためのリセットゲート、２Ｉａ〜２１ｎは７０−テ
ィングダート下の電位排出のためのクリアゲート、２２
ａ〜２２ｎはドレイン領域、２３ｈ〜２３ｎは電流供給
源、２４ａ〜２４ｎは第２（Ｄ ＭＯＳ ） ５ンジス
タ、２５は配流検出部、２６はクリアダートへの電圧ｉ
４ルス印加端子、２７は参照電圧印加端子、２８は動作
信号発生部、２９は動作信号印加端子、３ｏは移送電極
、３ＩはＣＣＤレソレジスタ２はＣＯＤ出力部、３３は
参照電圧印加端子、３４は電源である。
図において１５は半導体基板、Ｉ６ａ〜１６ｎは感光画
素、１７はバリアグー十、１８ｈ〜１８ｎはフローティ
ングゲート、Ｉ９ａ〜１９ｎは第１のＭＯＳ ）ランジ
スタ、２ｏａ〜２０ｎはフローティングダートの電位設
定のためのリセットゲート、２Ｉａ〜２１ｎは７０−テ
ィングダート下の電位排出のためのクリアゲート、２２
ａ〜２２ｎはドレイン領域、２３ｈ〜２３ｎは電流供給
源、２４ａ〜２４ｎは第２（Ｄ ＭＯＳ ） ５ンジス
タ、２５は配流検出部、２６はクリアダートへの電圧ｉ
４ルス印加端子、２７は参照電圧印加端子、２８は動作
信号発生部、２９は動作信号印加端子、３ｏは移送電極
、３ＩはＣＣＤレソレジスタ２はＣＯＤ出力部、３３は
参照電圧印加端子、３４は電源である。
第３図の構成は、（イ）感光画素で発生した１百号電荷
を非破壊検出して電圧信号として発生するところ、（ロ
）発生した電圧信号でＡＧＣ動作するところとしてとら
えることができる。
を非破壊検出して電圧信号として発生するところ、（ロ
）発生した電圧信号でＡＧＣ動作するところとしてとら
えることができる。
まず上記（イ）項を説明する。端子２６にリセットパル
スを印加して、７０−ティングダート１８ｈ〜１８ｎ下
の電荷をドレイン２２＆〜２２ｎに排出すると共に、フ
ローティンググー１）７８ａ〜１８ｎの電位を、端子２
７に印加される直流電圧ｖ８Ｔに設定し、再度フローテ
ィング状態とする。これが動作の出発点となる。これ以
後感光画素１６ａ〜１６ｎで発生した電荷が、バリアダ
ート１７をのりこえてフローティングゲート１８ ａ
％ １８ ｎ下の空乏層へ蓄積されていく。この蓄積状
態においてフローティングゲート１８ｈ〜１８ｎは、電
気的にフローティング状態となっているので、このダー
トの電位Ｖは、蓄積さｎる電荷が電子であるとして七の
電荷量を−Ｑ（Ｑ＞０）とすると、はぼＶ ＝ Ｖａ、
、 −Ａ”Ｑ ・・・（１）となり（Ａは比例定数）、
信号電荷量に応じた電位変動をする。従って第１のＭＯ
Ｓ ）ランジスタ１９ａ〜１９ｎのダートには、フロー
ティングゲート１８ｈ＝１８ｎ下の電荷量を−Ｑａ〜−
Ｑｎ、！：して、例えばトランジスタ１９ａのダートに
Ｆｌ ” Ｖｓ＋ｒ Ａ”Ｑａ’、トランジスタ１９ｂ
のダートにはｖ８Ｔ−Ａ−Ｑｂ＃・・・等の電圧が印加
される。ＡＧＣ動作は後述するとして、動作信号発生部
２８から読み出し・ぐルスが発生して移送ダート（移送
電極）３０が開くと、各々のフローティングダート下の
電荷はＣＯＤレジスタ３１に移送され、通常のＣＣＤ動
作によりＣＣＤレジスタ３１内を転送されていって、出
力部３２で時系列信号として出力される。
スを印加して、７０−ティングダート１８ｈ〜１８ｎ下
の電荷をドレイン２２＆〜２２ｎに排出すると共に、フ
ローティンググー１）７８ａ〜１８ｎの電位を、端子２
７に印加される直流電圧ｖ８Ｔに設定し、再度フローテ
ィング状態とする。これが動作の出発点となる。これ以
後感光画素１６ａ〜１６ｎで発生した電荷が、バリアダ
ート１７をのりこえてフローティングゲート１８ ａ
％ １８ ｎ下の空乏層へ蓄積されていく。この蓄積状
態においてフローティングゲート１８ｈ〜１８ｎは、電
気的にフローティング状態となっているので、このダー
トの電位Ｖは、蓄積さｎる電荷が電子であるとして七の
電荷量を−Ｑ（Ｑ＞０）とすると、はぼＶ ＝ Ｖａ、
、 −Ａ”Ｑ ・・・（１）となり（Ａは比例定数）、
信号電荷量に応じた電位変動をする。従って第１のＭＯ
Ｓ ）ランジスタ１９ａ〜１９ｎのダートには、フロー
ティングゲート１８ｈ＝１８ｎ下の電荷量を−Ｑａ〜−
Ｑｎ、！：して、例えばトランジスタ１９ａのダートに
Ｆｌ ” Ｖｓ＋ｒ Ａ”Ｑａ’、トランジスタ１９ｂ
のダートにはｖ８Ｔ−Ａ−Ｑｂ＃・・・等の電圧が印加
される。ＡＧＣ動作は後述するとして、動作信号発生部
２８から読み出し・ぐルスが発生して移送ダート（移送
電極）３０が開くと、各々のフローティングダート下の
電荷はＣＯＤレジスタ３１に移送され、通常のＣＣＤ動
作によりＣＣＤレジスタ３１内を転送されていって、出
力部３２で時系列信号として出力される。
次に上記（ロ）項のＡＧＣ動作を説明する。この説明は
フローティングダート１８ａ〜１８ｎの電位をモニタし
、これによって移送ダート３０を開くパルスを発生する
までの動作である。いまフローティングゲートＩ８＆の
部分を例にとって説明する。トランジスタ１９ｈ−のＭ
ＯＳゲートには′ｖ８ｔ−ＡａＱ、Ｌ＃の電圧が印加さ
れ、これに応じてそのケ９−ト下にポテンシャル井戸が
生じる。その井戸φは、Ｂ、Ｃを定数としてφ＝ＢＸ（
ダート印加電圧）＋Ｃ・・・（２）となる。これはトラ
ンジスタ１９８〜１９ｎに共通の・式Ｃある。従って例
えばフローティングたト１８ａの場合は φ＝ Ｂ Ｘ （ｖ８ｔ、 −Ａ−Ｑ、 ） ＋ Ｃ＝
Ｂ・ｖｓｔ＋Ｃ−Ｂ＠ＡＩＩＱＩＬ ＝φ０−αＱａ ・・・（３） 但しφ、＝Ｂ・ｖ８ｔ＋Ｃ２α＝ Ｂ−Ａ テ、コノφ
ｄ１１αハ各７０−ティンググートに共通である。
フローティングダート１８ａ〜１８ｎの電位をモニタし
、これによって移送ダート３０を開くパルスを発生する
までの動作である。いまフローティングゲートＩ８＆の
部分を例にとって説明する。トランジスタ１９ｈ−のＭ
ＯＳゲートには′ｖ８ｔ−ＡａＱ、Ｌ＃の電圧が印加さ
れ、これに応じてそのケ９−ト下にポテンシャル井戸が
生じる。その井戸φは、Ｂ、Ｃを定数としてφ＝ＢＸ（
ダート印加電圧）＋Ｃ・・・（２）となる。これはトラ
ンジスタ１９８〜１９ｎに共通の・式Ｃある。従って例
えばフローティングたト１８ａの場合は φ＝ Ｂ Ｘ （ｖ８ｔ、 −Ａ−Ｑ、 ） ＋ Ｃ＝
Ｂ・ｖｓｔ＋Ｃ−Ｂ＠ＡＩＩＱＩＬ ＝φ０−αＱａ ・・・（３） 但しφ、＝Ｂ・ｖ８ｔ＋Ｃ２α＝ Ｂ−Ａ テ、コノφ
ｄ１１αハ各７０−ティンググートに共通である。
一方、第２のＭＯＳ ）ランゾスタ２４ａ〜２４ｎのダ
ートにも、端子３３に印加された参照電圧に応じて一定
のポテンシャル井戸が発生している。こｎをφＢとする
。このφＢは参照電圧を変化させることや、トランジス
タ２４ｈ〜２４ｎのダート下の閾値電圧を例えばイオン
打ち込み等で制御することによって調整することができ
る。
ートにも、端子３３に印加された参照電圧に応じて一定
のポテンシャル井戸が発生している。こｎをφＢとする
。このφＢは参照電圧を変化させることや、トランジス
タ２４ｈ〜２４ｎのダート下の閾値電圧を例えばイオン
打ち込み等で制御することによって調整することができ
る。
さてＭＯＳ ）ランジスタ２４ｈのドレイン（電流検出
部２５側）は、トランジスタ１９ｈのダート下のポテン
シャル井戸φと、トランジスタ２４ａのダート下のポテ
ンシャル井戸φ８との大小関係に応じて、第４図に示す
ような関数関係Ｉ＝Ｉ（φ）で電流（端子３３の参照電
圧とフローティング？”−） １８ ａとの電圧比較に
応じた電流）が流れる。ここでＩ。は定電流源２３ａの
供給する電流、Δφは各々のトランジスタの寸法やＩｏ
の値によって定まる定数である。第４図の横軸を１φｏ
−（Ｑ、 ”とおきかえれば、信号電荷ＱＩＬに対して
電流が定まる。なおＡＧＣ動作を行なわせるためには、
φ８がφ。よりも充分小さい値に設定されていることが
必要である。さてＭＯＳトランジスタ２４ａ〜２４ｎの
ドレインは共通化されているので、この共通化されてい
る電流路を流れる全電流Ｊは、 Ｊ＝Ｉ（φｏ−ａＱ ＆） ＋ Ｔ （φ０−αＱ、
） ＋−・・＋１（φ０−αＱｎ）・・・（４） となシ、この電流Ｊを検出してＡＧＣ動作させる。
部２５側）は、トランジスタ１９ｈのダート下のポテン
シャル井戸φと、トランジスタ２４ａのダート下のポテ
ンシャル井戸φ８との大小関係に応じて、第４図に示す
ような関数関係Ｉ＝Ｉ（φ）で電流（端子３３の参照電
圧とフローティング？”−） １８ ａとの電圧比較に
応じた電流）が流れる。ここでＩ。は定電流源２３ａの
供給する電流、Δφは各々のトランジスタの寸法やＩｏ
の値によって定まる定数である。第４図の横軸を１φｏ
−（Ｑ、 ”とおきかえれば、信号電荷ＱＩＬに対して
電流が定まる。なおＡＧＣ動作を行なわせるためには、
φ８がφ。よりも充分小さい値に設定されていることが
必要である。さてＭＯＳトランジスタ２４ａ〜２４ｎの
ドレインは共通化されているので、この共通化されてい
る電流路を流れる全電流Ｊは、 Ｊ＝Ｉ（φｏ−ａＱ ＆） ＋ Ｔ （φ０−αＱ、
） ＋−・・＋１（φ０−αＱｎ）・・・（４） となシ、この電流Ｊを検出してＡＧＣ動作させる。
次にこの”電流Ｊによってどのような判定をすればよい
のかを述べる。いまリセッ） ｉ＋ルス印加直後のＱａ
＝Ｑｂ ＝−Ｑｍ＝Ｑｎ＝ ０のときは、魅はφ。ニジ
も次分小さいので、Ｊ＝０となっている。次に局所的に
（例えば感光両案１６ａのみに）光があたった場合を考
えると、Ｑａのみ零でないから、この時の電流Ｊ１ は Ｊ、 ＝ Ｉ （Ｑｏ−αＱＩＬ） ・・・（５）とな
る。一方、この逆の極端なケースとして、全ての画素に
一様な光が当っている場合は、画素数をｎとしてＱ、
＝ Ｑｂ−・・・＝Ｑｎ＝Ｑｎ（＝Ｑとおく）とすれば
、この時の電流Ｊ２はＪ２＝ｎ・■（φ。−α酌 ・・
・（６）となるが、いま全′電流の検出感度をＩＪ度な
いしはＩ０工り小さい程度と設定し、全電流Ｊ２５（こ
の成流値に達したとき移送電極３０に７９ルスを印加す
ることにする。簡単のためこの電流をＩｏそのものとす
ると、Ｊｌの場合に６φ。−αＱａ−φ１即ち Ｑ２Ｌ＝（φ。−φ２）彦 ・・・（７）のときに積分
を終了するが、Ｊ２の場合はＩ（φ。−α酌＝Ｉｏ／ｎ
・・・（８）の場合に積分を終了することとなる。ｎ
２５；大きい場合、これはほぼφ。−αｉよφ１″で積
分を終了することに関当するので、このときはｉΣ（φ
。−φｉ）／α＝（φ。−φ２）バーΔφ／α ・・・
（９）従って（７）式、（９）式両者を比較すると、一
画素のみにあたった場合がΔφ／αだけ大きく、Δφを
小さくして第４図の傾斜を立たせれば、誤差分はいくら
でも改善できる。
のかを述べる。いまリセッ） ｉ＋ルス印加直後のＱａ
＝Ｑｂ ＝−Ｑｍ＝Ｑｎ＝ ０のときは、魅はφ。ニジ
も次分小さいので、Ｊ＝０となっている。次に局所的に
（例えば感光両案１６ａのみに）光があたった場合を考
えると、Ｑａのみ零でないから、この時の電流Ｊ１ は Ｊ、 ＝ Ｉ （Ｑｏ−αＱＩＬ） ・・・（５）とな
る。一方、この逆の極端なケースとして、全ての画素に
一様な光が当っている場合は、画素数をｎとしてＱ、
＝ Ｑｂ−・・・＝Ｑｎ＝Ｑｎ（＝Ｑとおく）とすれば
、この時の電流Ｊ２はＪ２＝ｎ・■（φ。−α酌 ・・
・（６）となるが、いま全′電流の検出感度をＩＪ度な
いしはＩ０工り小さい程度と設定し、全電流Ｊ２５（こ
の成流値に達したとき移送電極３０に７９ルスを印加す
ることにする。簡単のためこの電流をＩｏそのものとす
ると、Ｊｌの場合に６φ。−αＱａ−φ１即ち Ｑ２Ｌ＝（φ。−φ２）彦 ・・・（７）のときに積分
を終了するが、Ｊ２の場合はＩ（φ。−α酌＝Ｉｏ／ｎ
・・・（８）の場合に積分を終了することとなる。ｎ
２５；大きい場合、これはほぼφ。−αｉよφ１″で積
分を終了することに関当するので、このときはｉΣ（φ
。−φｉ）／α＝（φ。−φ２）バーΔφ／α ・・・
（９）従って（７）式、（９）式両者を比較すると、一
画素のみにあたった場合がΔφ／αだけ大きく、Δφを
小さくして第４図の傾斜を立たせれば、誤差分はいくら
でも改善できる。
以上の説明は、全車流Ｊが１゜となったとき移送電極３
０を開くこととしたが、これが■。程度ないしは■。エ
リ小さい程度の場合でも同様であって、一画素のみに強
く当たった場合も、一様に当たった場合も、いずれを読
み出される電荷の最大値はΔφ／αの差しかない。また
以上の説明から明らかなように、一般的なパターンを撮
像する場合も、読み出される信号の最大値の差はΔφ／
α程度となるため、Δφを小さくするか、或いは電流の
検出感度を高めることにより、最大値を一定とするよう
なＡＧＣ動作を行なわせることができる。
０を開くこととしたが、これが■。程度ないしは■。エ
リ小さい程度の場合でも同様であって、一画素のみに強
く当たった場合も、一様に当たった場合も、いずれを読
み出される電荷の最大値はΔφ／αの差しかない。また
以上の説明から明らかなように、一般的なパターンを撮
像する場合も、読み出される信号の最大値の差はΔφ／
α程度となるため、Δφを小さくするか、或いは電流の
検出感度を高めることにより、最大値を一定とするよう
なＡＧＣ動作を行なわせることができる。
第５図は上記システムに供される高感度電流検出回路２
５の具体例である。ＭＯＳ ｌ−ランジスタ３４のダー
トは接地端子と共通化されて一定の電流供給源となり、
バイアス電流を供給する。
５の具体例である。ＭＯＳ ｌ−ランジスタ３４のダー
トは接地端子と共通化されて一定の電流供給源となり、
バイアス電流を供給する。
トランジスタ３５にバリアダートであり、トランジスタ
３６は負荷となる。電流は流路３７を介して入力され、
負荷３６のソース電位の変化をソースフォロワ３８で検
出する。
３６は負荷となる。電流は流路３７を介して入力され、
負荷３６のソース電位の変化をソースフォロワ３８で検
出する。
第６図は、第３図の構成に第５図の電流検出回路を用い
た場合の出力波形とタイミングであり、第６図（＆）ハ
端子２６のリセットパルス、第６図（ｂ） Ｕ第５図の
ソースフォロワ３８の出力電圧、第６図（Ｃ）は移送電
極３００ノ母ルスである。
た場合の出力波形とタイミングであり、第６図（＆）ハ
端子２６のリセットパルス、第６図（ｂ） Ｕ第５図の
ソースフォロワ３８の出力電圧、第６図（Ｃ）は移送電
極３００ノ母ルスである。
即ちリセット／４’ルス印加後、ソースフォロワ３８の
出力を見ていて、適当な大きさく閾値電圧）になると移
送′電極３０を開く。なお第６図（ｂ）において移送電
極を開いた後に再びリセットダートを開くまでは、ソー
スフォロワ３８の出力電圧が閾値電圧となっても動作信
号発生部２８から読み出しノクルスは発生しないように
なっている。
出力を見ていて、適当な大きさく閾値電圧）になると移
送′電極３０を開く。なお第６図（ｂ）において移送電
極を開いた後に再びリセットダートを開くまでは、ソー
スフォロワ３８の出力電圧が閾値電圧となっても動作信
号発生部２８から読み出しノクルスは発生しないように
なっている。
〔発明の効果」
以上説明した如く本発明によれば、ピーク出力をほぼ一
定とするＡＧＣ動作が可能となり、そのため信号処理が
簡単になり、また各画素の状態を検出していて被写体の
・母ターンの変化に対して迅速に応答できるなど、カメ
ラ等に用いられる固体撮像装置として好適である。
定とするＡＧＣ動作が可能となり、そのため信号処理が
簡単になり、また各画素の状態を検出していて被写体の
・母ターンの変化に対して迅速に応答できるなど、カメ
ラ等に用いられる固体撮像装置として好適である。
第１図は従来の固体撮像装置の構成図、第２図は同構成
の作用を示すタイミング波形図、第３図は本発明の一実
施例の構成図、第４図は同構成の説明に用いる電流特性
図、第５図は同構成の一部回路図、第６図は同構成の作
用を示すタイミングチャートである。 １６ ａ 〜７６ ｎ−＝感光画素、１８ａ〜１８ｎ・
・・フローティングゲート、１９ａ〜１９ｎ。 ２４ａ〜２４ｎ・・・ＭＯＳトランジスタ、２θａ〜２
０ｎ・・・電位設定手段、２１ａ〜２１ｎ・・・クリア
ダート、２３ａ〜２３ｎ・・・電流供給源、２５・・・
電流検出部、２８・・・動作信号発生部、３０・・・移
送電極、３１・・・ＣＯＤレジスタ（′ａ荷転送装置〕
。
の作用を示すタイミング波形図、第３図は本発明の一実
施例の構成図、第４図は同構成の説明に用いる電流特性
図、第５図は同構成の一部回路図、第６図は同構成の作
用を示すタイミングチャートである。 １６ ａ 〜７６ ｎ−＝感光画素、１８ａ〜１８ｎ・
・・フローティングゲート、１９ａ〜１９ｎ。 ２４ａ〜２４ｎ・・・ＭＯＳトランジスタ、２θａ〜２
０ｎ・・・電位設定手段、２１ａ〜２１ｎ・・・クリア
ダート、２３ａ〜２３ｎ・・・電流供給源、２５・・・
電流検出部、２８・・・動作信号発生部、３０・・・移
送電極、３１・・・ＣＯＤレジスタ（′ａ荷転送装置〕
。
Claims (3)
- （１）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累、列と、該感光画素列に沿っ
て配置され信号電荷を移送する電荷転送装置と、該電荷
転送装置及び前記感光画素列の間にあって前記各感光画
素で発生した信号′電荷が前記電荷転送装置の方向へ移
動するのを制御する移送電極と、前記感光画素における
電荷の積分状況を検出する検出部と、前記各感光画素の
信号電荷量と予め定められた参照基準電荷量との比較結
果に基づいて前記移送電極を制御し信号電荷を前記電荷
転送装置に送出する手段とを具備したことを特徴とする
固体撮像装置。 - （２） 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、該感光画素列に沿
って配置され信号電荷を移送する電荷転送装置と、該電
荷転送装置及び前Ｈｄ感元画累列の間にあって前記各感
光画素で発生した信号電荷が前記電荷転送装置の方向へ
移動するのを制御する移送電極と、前記感光画素におけ
る電荷の積分状況を検出する検出部と、この検出部から
の信号を受けて前記移送電極を制御する動作信号発生部
とを具備し、前記検出部は、前ロピ感光画素の信号電荷
量を非破壊的に検出して電圧出力として発生する、感光
画素毎に設けられた電位検出部と、前記感光画素毎に設
けられた第１．第２のＶＤＳトランジスタと、前記第２
のＭＯＳ ）ランジスタのドレインを共通化してこの共
通化ドレインを流れる電流を検出する電流検出部よ！ｌ
ｆｘｔ）、前記電位検出部で検出された電圧出力を前
記第１のＭＯＳ ）ランジスタのダートに印加し、第１
のＭＯＳ）ランジスタのドレインにはドレイン省圧を印
加し、第１のＭＯＳ ）ランジスタのソースにｒｉｔ流
供流源給源けると共に前記第２のＭＯＳ トランジスタ
のソースへの接続部を設け、第２のＭＯＳ ）ランジス
タのダートを共通接続してこれに参照電圧を印加し、前
記電流検出部によって検出された電流値によって前記動
作信号発生部を駆動し、前ムピ移送電極を制御する信号
を発生させることを特徴とする固体撮像装置。 - （３）前記感光画素毎に設けられた電位検出部が、各々
の感光画素に対して設けられ感光画素から流入する信号
電荷を蓄積するフローティング状態トと、このフローナ
イングｒ−トの電位を、外部信号に応じてフローティン
グ状態とすることができると共に外部設定電圧に設定す
る醒位設足手段と、前記フローティングゲート下の電荷
を外部信号に応じてドレインへ排出する電荷排出手段と
からなることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59009757A JPS60153274A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59009757A JPS60153274A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60153274A true JPS60153274A (ja) | 1985-08-12 |
Family
ID=11729153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59009757A Pending JPS60153274A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60153274A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6387874A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-19 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| US4791446A (en) * | 1986-02-14 | 1988-12-13 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Light measuring device |
| JPH0198259A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-04-17 | Fujitsu Ltd | イメージセンサ |
| JPH07307888A (ja) * | 1994-12-26 | 1995-11-21 | Kyocera Corp | イメ−ジセンサ−の出力装置 |
-
1984
- 1984-01-23 JP JP59009757A patent/JPS60153274A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4791446A (en) * | 1986-02-14 | 1988-12-13 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Light measuring device |
| US4843417A (en) * | 1986-02-14 | 1989-06-27 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Light measuring device |
| JPS6387874A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-19 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| JPH0198259A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-04-17 | Fujitsu Ltd | イメージセンサ |
| JPH07307888A (ja) * | 1994-12-26 | 1995-11-21 | Kyocera Corp | イメ−ジセンサ−の出力装置 |
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