JPS60229472A - イメ−ジセンサ - Google Patents

イメ−ジセンサ

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JPS60229472A
JPS60229472A JP59084593A JP8459384A JPS60229472A JP S60229472 A JPS60229472 A JP S60229472A JP 59084593 A JP59084593 A JP 59084593A JP 8459384 A JP8459384 A JP 8459384A JP S60229472 A JPS60229472 A JP S60229472A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clock
line
pulse
noise
clock line
Prior art date
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Pending
Application number
JP59084593A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikio Sakamoto
幹雄 坂本
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
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS60229472A publication Critical patent/JPS60229472A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイメージセンサにおいて、特に問題となるクロ
ック雑音を抑圧したMOS型のイメージセンサに関する
ものである。
〔従来技術とその問題点〕
現在、ファクシミリ装置およびカメラ等の光電変換デバ
イスとしてMoS型イメージセンサやCOD等の固体撮
像デバイスの進出が激しい。MoS型イメージセンサは
第1図に示す様に、シフトレジスタ形の走査回路1、ア
ドレス用のFETスイッチ2およびpn接合ダイオード
の光電変換素子4からなり、CCDと比べると走査回路
工および周辺回路の構成が簡単になるという利点を持つ
が、逆に裔スイッチのオン、オフによるスイッチング雑
音やクロック雑音等の固定パターン雑音が大きいという
欠点がある。固定パターン脈音は第1図に示すように班
πスイッチ2のゲートルドレインの重なり容t Cyd
 3 を通してゲートにかけたパルスのフィードスルー
雑音と、シフトレジスタ等の走査回路1の制御に必要な
りロック線7と、信号線6間の寄生結合容量Cp8を通
して現われるクロック雑音とからなる。
読み取る原稿面での照度が大きい場合や、動作速度が遅
く蓄積時間が長いため、光信号が大きくS/N比が充分
とれる場合にはこれらの雑音は特に問題とはならない。
しかし、実際にはファクシミリ装置とで要求されている
10magc 〜5mago /ライン、あるいはそれ
以上の高速になった場合や、密着形イメージセンナにお
いてよく使用される、例えばLED等の光源のようにそ
れ程照度が大きくない場合には、何らかの雑音抑圧を行
なわなければならない。この雑音の大きさは、当然光に
示した寄生容−f!kCgd ’?Cpに比例する。
ところで、ゲート〜ドレイン重なシ容量CQdは、[造
プロセスに依存するところが大きいが、その絶対値とし
て最近の11[5−LSI技術の進歩により、例えば0
.01pF以下と小さくできる。しかし、クロック線と
信号線との間の結合容量cpは、例えば素子数が多くな
9両線の長さが長くなればなる程、また画線間の距離を
短くすればする程大きくなる。
例えば通常のMDS型センサでの値として0.5pF程
度と前述した重なり容量(4dと比較して数十倍程度と
大きく、従ってS/N比のNの値はほぼこの結合容量C
pで決まっている。このためS/N比の改善を行なうた
めには、この結合容量cp全全通て現われるクロック雑
音をいかに抑圧するかが大きな問題である。
従来、固定パターン雑音の抑圧方式として電子通信学会
論文誌1977年Vol J60−Cに「隣接ビット相
関法によるyDSイメージセンサのS/N比の改良」と
題して発表された方式は第2図に示す様に1ビツトの光
電変換素子4に対し2個のF]1ilTスイッチ2を設
け、例えば走査回路1で発生した走査パルスで同時に隣
り合う2素子のF′grスイッチ2をオンし、信号線2
2と雑音線21の差動をとり、雑音を抑圧する方式であ
る。また同じ(NationalTechnical 
Rgport 1975年Vo1.21. No、6 
に「低ノイズ−次元MOSイメージセンサ」と題して発
表された方式は第3図に示す様にFEl’rスイッチ2
と同じ容量を持つダミーのキャパシタ33を設け、両者
を同時にスイッチングしてイ6号約32と雑音線31の
差動をとり、両者に現われた雑音を抑圧する方式である
この化テレビジョン学会技術報告1980年8月に「二
次元MO8型固体撮像素子の固定パターン雑音と抑圧回
路の提案」と題して発表された方式は、1ビツトの光電
変換素子を駆動する間に、信号および雑音を積分するこ
とKよシ、駆動パルスの一対の正負の雑音のみを打ち消
すようにしたいわゆる積分方式である。
以上の様な雑音抑圧方式によれば、重なり容量CQdに
よるスイッチング雑音もある程度まで抑圧できる事にな
るが、本来抑圧しなければならない結合容量Cpによる
クロック雑音もある程度のレベルまでしか抑圧できない
。例えば、wJz図および第3図に示した方式の場合、
信号線および雑音線の2Iw!がある。ところが、クロ
ック線と信号線との間の結合容量とクロック線と雑音線
との間の結合容量は、それぞれの画線間距離の差がある
ため異なり、従って雑音レベルも違うため差動波もこの
光は残ってり、−4うに の差シカ後の雑音レベルを重なり容量CQdによる雑音
レベルと同等に壕で抑圧しようとすると、例えば信号線
と雑音線との間の距離が10μmとした時、クロック線
と信号線、クロック線と雑音線の距離は0.5mm以上
離さなくてはならない。この値は通常のICあるいはL
SI設計上からみると非常なチップ面積の無駄であり、
また歩留り低下につながる。
さらに、これらの雑音抑圧方式では、Xスイッチあるい
はダミーキャパシタといったものが余計に必要であると
か、積分方式では積分するためのリセットパルスとか駆
動パルスのタイミング関係が複雑になるという欠点があ
る・ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、前述した雑音の最大の原因であるクロ
ック線と信号線間の寄生結合容量によるクロック雑音を
余計なFETやキャパシタを必要とせず簡単にしかもほ
ぼ確実に抑圧できるイメージセンサを提供することにあ
る。
〔発明の構成〕
本発明は同一半導体基板上にクロックパルスで制御され
順次走査パルス発生回路及び#順次走査パルスで制御さ
れるスイッチ素子の組を−ユニツと ト、する多段の縦続回路と、前記スイッチ素子の出力端
子を共通に接続した信号線とを少なくとも備え、前記ス
イッチ素子の入力端子に光電変換素子列を接続したイメ
ージセンナにおいて、MEクロックパルスを供給する第
1のクロック線と前記クロックパルスの反転パルスを発
生する第2のクロック線を前記信号線をはさんで等距離
の位置に同一長さで配置し、一方のクロック線を前記ス
イッチ素子の入力端子列に交差させ、かつ他方のクロッ
ク線を前記スイッチ素子の出方端子列に交差させてそれ
ぞれ配線したことを特徴とするイメージセンサである。
〔発明の原理〕
本発明は従来技術の問題点であったクロック雑音出力を
第1および第2のクロック線に相反するパルスを供給し
て杓ち消し合うことによりtlぼ完全に抑圧するように
したものである。
〔実施例〕
以下図面と共に本発明の具体的実施例について詳細に説
明する。
M4図は本発明の一実施例に、よるイメージセンサの具
体的構成例を示す斜視図である。
第5図のタイミング図と共にその構成動作を説明する。
半導体基板41上でのn段にわたシ縦続接続された複数
個の走査パルス発生回路Cは、例えばスタティックシフ
トレジスタで構成され、クロック端子43に印加され第
1のクロック線51全通して供給されたクロックパルス
Φ1の一周期毎に、入出力端子44に印加されたスター
トパルスを次段へと順次転送する。この順次出力は濱ス
イッチ素子45を制御し、このスイッチ素子柘の各入力
端子4Gに接続された、例えばpn接合ダイオードの光
電変換素子47を蓄積型で順次私製する。端子招は^1
ノ記スイッチ素子6の各出力9jm子49を共通に接続
し九信号線54から信号の取り出しを行なう信号端子で
ある。端子間は各光電変換素子47の他端を共通に接続
し、出力端子化と共に各光電変換素子47に逆方向バイ
アスが印加されるようKする端子であり、例えばアース
端子とする場合には半導体基板41上の他のアース端子
と共通としてもさしつかえない。
端子52は、先のクロック端子43に印加されたクロッ
クパルスΦlの反転パルスΦ2を印加する端子であり、
第5図に示す様なタイミングで入力される。
端子43に接続され、各段の走査パルス発生回路社にク
ロックパルスΦ1を供給する第1のクロック線51と、
端子52に接続され反転パルスΦ2を発生する第2のク
ロック線53とは、出力端子拐に接続され各スイッチ素
子6の各出力端子49から信号の取り出しを行なう信号
@54をはさんで等距離(1w=lx)の位置に同じ長
さで配線されている。
従って、第5図(→に示す様に信号線54と第1のクロ
ック線51との間の結合容量Cp1と、信号線54と第
2のクロック線53との間の結合容量Cp雪とは等しく
なる。容量CTIIを通して出力端子52に現われる雑
音はクロックパルスΦ1の微分波形Votであり、また
容量Cpsを通して出力端子52に現われる雑音は反転
パルスΦ2の微分波形Vowであり、両クロックパルス
の立上り、立下りおよび波高値を等しくしておけば、両
者の差動出力Voは第5図(b)に示されるようKお互
いに打ち消されてほぼ完全にクロック雑音の抑圧が行な
われる。
また第4図に示すように、各スイッチ素子弱の各出力端
子49は、各々第1のクロック線51と完全に交差する
位置まで伸ばされている。これは、同図に見られる第2
のクロック線53と各スイッチ素子柘の各入力端子46
とが交差しているのと全く同じように、信号線54に対
して対称に配線し、交差部における各クロストーク容g
kを同じくしている。
このことKよりこの各クロストーク容量から各スイッチ
素子45の各入力端子46および出力端子49を通して
信号線8に混入するクロック雑音を、前述した雑音抑圧
の原理でもって打ち消す。
なお、本実施例では、第2のクロック線は各スイツチ素
子の入力端子列と交差しているが、これにかかわらず各
スイッチ素子の出力端子列や光電変換素子の接続端子列
等と交差しても同じである。
本実施例での走査パルス発生回路は、スタティックシフ
トレジスタであるが、これはダイナミックシフトレジス
タであってもかまわない。
t+、クロックパルスΦ1の反転パルスΦ2 rJ、外
部で作成し入力する方法をとっているが、これは例えば
同一半導体基板上にインバータ回路を設置し発生させる
形でももちろんかまわない。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、複雑な回路構成や
配線を必要とせず、また余分な構成要素も必要とせず、
1本のクロック線を付加しこれを配線することにより、
従来脈邦型イメージセンサにおいて大きな問題であった
クロック雑音をl’L ??完全に打ち消すことができ
S/N比の高いイメージセンサが得られる。
また、従来の様にクロック雑音の低減のために、信号線
とクロック線との間の距離を0.5鶴以上も離しで設置
しなければならないという理由もなくなるため、高集積
化も可能であり、従ってチップ寸法も小さくでき、しか
も歩留りを向上できる。
さらに、光電変換素子がさらに多数化してもそのことに
よる問題が生じない高性能なイメージセンサを実現でき
る効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はイメージセンサの基本構成と雑音発生を説明す
るための図、第2図、第3図は従来のイメージセンナの
雑音抑圧方式を説明するための図、第4図は本発明の一
実施例を示す斜視図、第5図(cL)は本発明の雑音抑
圧方式を説明する図、第5図(6)は本発明の実施例に
おける各部の電圧状態を示す波形図である。 図において、41は半導体基板、心は走査パルス発生回
路、詔はクロックパルス入力端子、伺は入出力端子、柘
はFETスイッチ素子、46は班πスイッチ素子の入力
端子、47は光電変換素子、槌は出力端子、49はFE
Tスイッチ素子の出力端子、父は光電変換素子列の共通
端子、51は第1のクロック線、52は第2のクロック
パルスの入力端子、53はvg2のクロック線、54は
信号線である。 特許出願人 日本電気株式会社 第3図 1 第5図 (b)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一半導体基板上にクロックパルスで制御され順
    次走査パルスを発生する走査パルス発生回路及び前記順
    次走査パルスで制御されるスイッチ素子の組を−ユニッ
    トとする多段の縦続回路と、前記スイッチ素子の出力端
    子を共通に接続した信号線とを少なくとも備え、前記ス
    イッチ素子の入力端子列に光電変換素子列を接続したイ
    メージセンサにおいて、前記クロックパルスを供給する
    第1のクロック線と前記クロックパルスの反転パルスを
    発生する第2のクロック線とを前記信号線をはさんで等
    距離の位置に同一長さで配置し、一方のクロック線を1
    111把スイッチ素子の入力端子列に交差させ、かつ他
    方のクロック線を前記スイッチ素子の出力端子列に交差
    させてそれぞれ配線したことを特徴とするイメージセン
    サ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6421145B1 (en) 1992-09-28 2002-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus and method using image information and additional information or an additional pattern added thereto or superposed thereon
WO2006049172A1 (ja) * 2004-11-05 2006-05-11 Rohm Co., Ltd 半導体チップ

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