JPS60169282A - 固体撮像素子の出力信号処理回路 - Google Patents
固体撮像素子の出力信号処理回路Info
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- JPS60169282A JPS60169282A JP59024595A JP2459584A JPS60169282A JP S60169282 A JPS60169282 A JP S60169282A JP 59024595 A JP59024595 A JP 59024595A JP 2459584 A JP2459584 A JP 2459584A JP S60169282 A JPS60169282 A JP S60169282A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は固体撮像素子の出力信号処理回路に関し、特に
フォトダイオード及びＭＯＳ（メタル・オキサイド・セ
ミコンダクタ）スイッチ゛素子を多数個配列して集積化
した固体撮像素子の出力信号処理回路に関し、他の構造
の固体撮像素子としては薄膜感光体及び薄膜トランジス
タスイッチ素子を多数個配列して集積化した固体撮像素
子の出力信号処理回路に関する。なお、本説明では、７
オトダンオード及びＭＯＳスイッチ素子による固４撮像
素子を例として取り上げて説明する。
フォトダイオード及びＭＯＳ（メタル・オキサイド・セ
ミコンダクタ）スイッチ゛素子を多数個配列して集積化
した固体撮像素子の出力信号処理回路に関し、他の構造
の固体撮像素子としては薄膜感光体及び薄膜トランジス
タスイッチ素子を多数個配列して集積化した固体撮像素
子の出力信号処理回路に関する。なお、本説明では、７
オトダンオード及びＭＯＳスイッチ素子による固４撮像
素子を例として取り上げて説明する。
フォトダイオード及びＭＯＳスイッチ素子アレーによる
固体撮像素子は第１図の如き等価回路を有している。す
なわちフォトダイオード（Ｄｌ ）及びＭＯＳスイッチ
（Ｑ、ｌ）を−画素用のセルとするいわゆるフォトダイ
オードアレー１がライン状に配列されており、ＭＯＳス
イッチの共通端側が出力信号線２となっている＠この信
号線２は抵抗Ｒ１を介して電源ｌが供給されており、こ
の出力信号線２の信号がプリアンプへ印加される０尚３
は走査回路であって、各ＭＯＳスイッチ素子を順次オン
オフ制御するものである〇 第２図は、第１図における１画素分に相当するフォトダ
イオードＤ１及びそれに関連するＭＯＳスイッチＱ１の
みを抜き出して示した等価回路であり、第１図と同等部
分は同一符号により示されている◇出力信号線２に現わ
れた信号は負荷抵抗Ｒ１により取り出されて、カップリ
ングコンデンサＯ６を介してプリアンプ４に印加される
。出力信号線２に現われる固体撮像素子よりの出力は、
第３図のＶ。に示す如く斜線で示す信号成分の他にパル
ス状のスパイクノイズを含有している。これは、撮像素
子内の水平スイッチＱ１のゲート制御パルスが・当該Ｍ
ＯＳスイッチＱＩ のゲート容量Ｏｐを充放電すること
により発生する微分状のスパイクノイズであって、一般
に固定パターンノイス七指称されるものである。
固体撮像素子は第１図の如き等価回路を有している。す
なわちフォトダイオード（Ｄｌ ）及びＭＯＳスイッチ
（Ｑ、ｌ）を−画素用のセルとするいわゆるフォトダイ
オードアレー１がライン状に配列されており、ＭＯＳス
イッチの共通端側が出力信号線２となっている＠この信
号線２は抵抗Ｒ１を介して電源ｌが供給されており、こ
の出力信号線２の信号がプリアンプへ印加される０尚３
は走査回路であって、各ＭＯＳスイッチ素子を順次オン
オフ制御するものである〇 第２図は、第１図における１画素分に相当するフォトダ
イオードＤ１及びそれに関連するＭＯＳスイッチＱ１の
みを抜き出して示した等価回路であり、第１図と同等部
分は同一符号により示されている◇出力信号線２に現わ
れた信号は負荷抵抗Ｒ１により取り出されて、カップリ
ングコンデンサＯ６を介してプリアンプ４に印加される
。出力信号線２に現われる固体撮像素子よりの出力は、
第３図のＶ。に示す如く斜線で示す信号成分の他にパル
ス状のスパイクノイズを含有している。これは、撮像素
子内の水平スイッチＱ１のゲート制御パルスが・当該Ｍ
ＯＳスイッチＱＩ のゲート容量Ｏｐを充放電すること
により発生する微分状のスパイクノイズであって、一般
に固定パターンノイス七指称されるものである。
この固定パターンノイズは、プリアンプ４の出力におけ
る図示せぬ除去回路において除去される必要があり、よ
ってプリアンプ４はこのスパイク状ノイズをも忠実にノ
イズ除去回路へ伝送しなければならず結果的にプリアン
プ４のダイナミックレンジを大とすることが要求される
。
る図示せぬ除去回路において除去される必要があり、よ
ってプリアンプ４はこのスパイク状ノイズをも忠実にノ
イズ除去回路へ伝送しなければならず結果的にプリアン
プ４のダイナミックレンジを大とすることが要求される
。
また、抵抗Ｒ，はその値が大なる程出力は大とし得るが
、抵抗Ｒ２を大とすればフォトダイオードＤ、の光量対
出力のりニアリイティが悪化すると共に熱雑音による影
響も増大して無視できないものとなる〇 〔目 的〕 従って、本発明はプリアンプ入力段において固定パター
ンノイズを減少せしめるようにしてプリアンプに要求さ
れるダイナミックレンジの制限を除去し、またフォトダ
イオードのリニアリイティを良好に維持して大きな出力
信号を得ることができるようにした固体撮像素子の出力
信号処理回路を提供することを目的としている。
、抵抗Ｒ２を大とすればフォトダイオードＤ、の光量対
出力のりニアリイティが悪化すると共に熱雑音による影
響も増大して無視できないものとなる〇 〔目 的〕 従って、本発明はプリアンプ入力段において固定パター
ンノイズを減少せしめるようにしてプリアンプに要求さ
れるダイナミックレンジの制限を除去し、またフォトダ
イオードのリニアリイティを良好に維持して大きな出力
信号を得ることができるようにした固体撮像素子の出力
信号処理回路を提供することを目的としている。
本発明による固体撮像素子の出力信号処理回路は、固体
撮像素子の出力信号線と基準電位点との間にバイナス電
源とスイッチング素子とを直列に設けて、出力信号線上
に現われた信号電荷をスイッチング素子を介してリセッ
トせしめるようにしたもので、この信号電荷のリセット
は出力信号線に信号電荷が充分導出された後に行なわれ
るようにするものである。
撮像素子の出力信号線と基準電位点との間にバイナス電
源とスイッチング素子とを直列に設けて、出力信号線上
に現われた信号電荷をスイッチング素子を介してリセッ
トせしめるようにしたもので、この信号電荷のリセット
は出力信号線に信号電荷が充分導出された後に行なわれ
るようにするものである。
以下に、本発明の実施例について図面を用いて説明する
。
。
第４図は本発明の一実施例の回路図であり、第２図と同
等部分には同一符号が付されている。ＭＯＳスイッチＱ
＋ の出力信号ＩＩ２と基準電位点であるアースとの間
に電源Ｅと信号電荷リセット用のＭＯＳスイッチＱムと
が直列に接続されており、スイッチングがオンのときに
出力信号１１Ｊ２は電源Ｅと接続されて信号電荷がリセ
ットされる。この信号電荷のリセットは・出力信号１ｆ
Ｍ２にＭｏ５ｓ。
等部分には同一符号が付されている。ＭＯＳスイッチＱ
＋ の出力信号ＩＩ２と基準電位点であるアースとの間
に電源Ｅと信号電荷リセット用のＭＯＳスイッチＱムと
が直列に接続されており、スイッチングがオンのときに
出力信号１１Ｊ２は電源Ｅと接続されて信号電荷がリセ
ットされる。この信号電荷のリセットは・出力信号１ｆ
Ｍ２にＭｏ５ｓ。
イッチｑ、から充分信号電荷が導出された後に行われる
必要があり、さもなければ信号電荷の読み出しが不可能
になる。
必要があり、さもなければ信号電荷の読み出しが不可能
になる。
第５図は本発明による固体撮像素子出方信号処理回路の
各部動作波形図であり、ｓ１＋８２はＭＯＳスイッチＱ
Ｉ −Ｑｔ の選択パルス、φムはＭＯＳスイッｆＱム
の信号電荷リセットパルスであって、ｖｏは出力信号線
２における信号出力である。信号出力ｖ０は斜線で示す
信号成分の他にスパイクノイズを含んでいるが、サンプ
ルホールド回路等で信号成分を抽出することにより容易
に雑音除去できる。
各部動作波形図であり、ｓ１＋８２はＭＯＳスイッチＱ
Ｉ −Ｑｔ の選択パルス、φムはＭＯＳスイッｆＱム
の信号電荷リセットパルスであって、ｖｏは出力信号線
２における信号出力である。信号出力ｖ０は斜線で示す
信号成分の他にスパイクノイズを含んでいるが、サンプ
ルホールド回路等で信号成分を抽出することにより容易
に雑音除去できる。
第６，７図は本発明の他の実施例である０信号出力Ｖ。
は、実際には信号電荷リセットパルスφ人の容量結合を
受けて、第８図のＶ。′のような信号出力となる。これ
ではプリアンプのダイナミックレンジが過剰に必要とな
る。これを防ぐのが本実施例の目的である。第６図はＮ
チャンネルＭＯＳトランジスタＱＡＩとＰチャンネルＭ
Ｏ’Ｓ）ランジスタＱム２を並列に接続して、信号電荷
リセットスイッチとしたもので、インバータ５を介して
制御信号を印加する＠第７図はダミートランジスタＧの
被制御端子の少くとも一端を出力信号線２に接続したも
ので、信号電荷リセットパルスφ人と逆極性で振幅調整
可能なダミーパルス１人を印加する。以上のように両実
施例共逆極性の制御パルスを与えることによって、信号
出力線２への信号電荷リセットパルスの容量結合を消去
するように作用する。
受けて、第８図のＶ。′のような信号出力となる。これ
ではプリアンプのダイナミックレンジが過剰に必要とな
る。これを防ぐのが本実施例の目的である。第６図はＮ
チャンネルＭＯＳトランジスタＱＡＩとＰチャンネルＭ
Ｏ’Ｓ）ランジスタＱム２を並列に接続して、信号電荷
リセットスイッチとしたもので、インバータ５を介して
制御信号を印加する＠第７図はダミートランジスタＧの
被制御端子の少くとも一端を出力信号線２に接続したも
ので、信号電荷リセットパルスφ人と逆極性で振幅調整
可能なダミーパルス１人を印加する。以上のように両実
施例共逆極性の制御パルスを与えることによって、信号
出力線２への信号電荷リセットパルスの容量結合を消去
するように作用する。
第９図は本発明の出力信号処理回路における後信号処理
の実施例である。サンプル・ホールド回路２ケ及減算回
路によって構成され、直流分再生及信号分抽出を行なり
でいる。サンプル・ホールド回路はスイッチ”１ｐ”を
及びコンデンサＯ及び差動増幅器５で構成され、減算回
路は抵抗Ｒ及び差動増幅器５で構成されている。第１０
図は本復雅号処理回路の波形図である０プリアンプ４で
増幅された出力がＶ、であり、サンプルパルスφＢでサ
ンプルされた出力がＶ、である。’ｖ、、ｖ。
の実施例である。サンプル・ホールド回路２ケ及減算回
路によって構成され、直流分再生及信号分抽出を行なり
でいる。サンプル・ホールド回路はスイッチ”１ｐ”を
及びコンデンサＯ及び差動増幅器５で構成され、減算回
路は抵抗Ｒ及び差動増幅器５で構成されている。第１０
図は本復雅号処理回路の波形図である０プリアンプ４で
増幅された出力がＶ、であり、サンプルパルスφＢでサ
ンプルされた出力がＶ、である。’ｖ、、ｖ。
の差分を取ったものが、ｖ３であり、直流分が再生され
ている。直流分の再生された■３をサンプルパルスφ０
でサンプルした出力がｖ４であり、直流分の再生された
信号が抽出されている。なおり４は負極性の信号となっ
ている。
ている。直流分の再生された■３をサンプルパルスφ０
でサンプルした出力がｖ４であり、直流分の再生された
信号が抽出されている。なおり４は負極性の信号となっ
ている。
隣接画素における固定パターンノイズの相関性により、
隣接画素のスパイクノイズが打ち消し合い固定パターン
ノイズを減少する０７オトダイオードの蓄積電荷を信号
出力線２の浮遊容量に充電して、充電完了した出力を読
み出すので直線性が良く、大振幅の出力信号が得られる
ので、信号対雑音比が改善される０以上２つの効果から
プリアンプのダイナミックレンジおよび、増幅率、信号
対雑音比等の必要性能が緩和される０復信号処理がサン
プル・ホールド回路、減算器等簡易な回路で構成できる
。
隣接画素のスパイクノイズが打ち消し合い固定パターン
ノイズを減少する０７オトダイオードの蓄積電荷を信号
出力線２の浮遊容量に充電して、充電完了した出力を読
み出すので直線性が良く、大振幅の出力信号が得られる
ので、信号対雑音比が改善される０以上２つの効果から
プリアンプのダイナミックレンジおよび、増幅率、信号
対雑音比等の必要性能が緩和される０復信号処理がサン
プル・ホールド回路、減算器等簡易な回路で構成できる
。
以上のように本発明の固体撮像素子の出力信号処理回路
によれば、極めて簡単な回路構成にて固体撮像素子の出
力特性を著しく向上されることが可能となり極めて有用
な回路となるものである。
によれば、極めて簡単な回路構成にて固体撮像素子の出
力特性を著しく向上されることが可能となり極めて有用
な回路となるものである。
本発明は特に、薄膜感光体及び薄膜トランジスタスイッ
チ素子を多数個配列して集積化した固体撮像素子にその
効果が大きい。なぜなら薄膜素子ならば絶縁基板上に構
成できるため、浮遊容量が減少し、大きな出力信号が得
られるからである０
チ素子を多数個配列して集積化した固体撮像素子にその
効果が大きい。なぜなら薄膜素子ならば絶縁基板上に構
成できるため、浮遊容量が減少し、大きな出力信号が得
られるからである０
第１図は固体撮像素子の概略等価回路図、第２図は第１
図の１部の等価回路図、第３図は固体撮像素子の出力波
形図、第４図は本発明の一実施例の回路図、第５図は本
発明の回路の基本動作波形図、第６゛、７図は本発明の
他の実施例の回路図、第８図は本発明の回路の詳細動作
波形図、第９図は本発明の後信号処理回路図、第１０図
は第９図の動作波形図であるＯ Ｄｌ・・・フォトダイオード ＱＩ ・・・ＭＯＳスイッチ ト・・・・・ダイオードアレー ２・・・・・・出力信号ｉ Ｒ１・・・抵抗６・・・・
・・走査回路 ０゜・・・カップリングコンデンサ ４・・・・・・プリアンプ Ｏｉ＋・・・ゲート容量Ｅ
・・・・・・電［Ｑム・・・ＭＯＳスイッチＱＡＩ・・
・ＮチャンネルＭＯ８）ランラスタｑＡ２・・・Ｐチャ
ンネルＭＯｉ９）ランジスタＱム ・・・ダミ−トラン
ジスタ ５ＩＩＳ！・・・スイッチ ０・・・・・・コンデンサ
５・・・・・・差動増幅器 Ｒ・・・・・・抵抗である
・ 以 上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士 最上 務 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 ■Ｏ 第８図 第９図 第１０図
図の１部の等価回路図、第３図は固体撮像素子の出力波
形図、第４図は本発明の一実施例の回路図、第５図は本
発明の回路の基本動作波形図、第６゛、７図は本発明の
他の実施例の回路図、第８図は本発明の回路の詳細動作
波形図、第９図は本発明の後信号処理回路図、第１０図
は第９図の動作波形図であるＯ Ｄｌ・・・フォトダイオード ＱＩ ・・・ＭＯＳスイッチ ト・・・・・ダイオードアレー ２・・・・・・出力信号ｉ Ｒ１・・・抵抗６・・・・
・・走査回路 ０゜・・・カップリングコンデンサ ４・・・・・・プリアンプ Ｏｉ＋・・・ゲート容量Ｅ
・・・・・・電［Ｑム・・・ＭＯＳスイッチＱＡＩ・・
・ＮチャンネルＭＯ８）ランラスタｑＡ２・・・Ｐチャ
ンネルＭＯｉ９）ランジスタＱム ・・・ダミ−トラン
ジスタ ５ＩＩＳ！・・・スイッチ ０・・・・・・コンデンサ
５・・・・・・差動増幅器 Ｒ・・・・・・抵抗である
・ 以 上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士 最上 務 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 ■Ｏ 第８図 第９図 第１０図
Claims (4)
- （１） 固体撮像素子の出力信１号線と基準電位点との
間に電源と信号電荷リセットスイッチとを直列に有し、
前記信号電荷リセットスイッチを制御して前記固体撮像
素子の信号電荷が前記出力信号線に充分導出された後に
信号電荷をリセットするようにしたことを特徴とする固
体撮像素子の出力信号処理回路。 - （２）゛前記信号電荷リセットスイッチは相補極性のス
イッチング素子を並列にして用いたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の固体撮像素子の出力信号処理
回路。 - （３）前記信曽電荷リセットスイッチと逆極性の制御信
号を加えるスイッチング素子を設け、該スイッチング素
子の被制御針の少なくとも１端を前記出力信号線に接続
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体
撮像素子の出力信号処理回路。 - （４）前記固体撮像素子の出力信号線に信号電荷が充分
導出された期間及び、出方信号線の信号電荷が充分リセ
ットされ・前記信号電荷リセットスイッチがオフし次の
画素が選択されるまでの期間において出力信号をサンプ
ルする手段、そシテ次に出力信号をサンプルするまで出
方信号をホールドする手段をそれぞれ別々に設け、それ
ぞれのサンプルホールド手段のホールド出方の差分を演
算する手段によって信号処理出方とする特許請求の１第
１項記載の固体撮像素子の出力信号処理回路０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59024595A JPS60169282A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 固体撮像素子の出力信号処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59024595A JPS60169282A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 固体撮像素子の出力信号処理回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60169282A true JPS60169282A (ja) | 1985-09-02 |
Family
ID=12142504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59024595A Pending JPS60169282A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 固体撮像素子の出力信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60169282A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0856989A2 (en) * | 1997-02-04 | 1998-08-05 | Matsushita Electronics Corporation | Physical quantity distribution sensor and method for driving the same |
| WO1999033259A1 (en) * | 1997-12-18 | 1999-07-01 | Simage Oy | Device for imaging radiation |
-
1984
- 1984-02-13 JP JP59024595A patent/JPS60169282A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0856989A2 (en) * | 1997-02-04 | 1998-08-05 | Matsushita Electronics Corporation | Physical quantity distribution sensor and method for driving the same |
| EP0856989A3 (en) * | 1997-02-04 | 2001-04-18 | Matsushita Electronics Corporation | Physical quantity distribution sensor and method for driving the same |
| US6469740B1 (en) | 1997-02-04 | 2002-10-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Physical quantity distribution sensor and method for driving the same |
| WO1999033259A1 (en) * | 1997-12-18 | 1999-07-01 | Simage Oy | Device for imaging radiation |
| US6252217B1 (en) | 1997-12-18 | 2001-06-26 | Simage Oy | Device for imaging radiation |
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