JPS6121891Y2 - - Google Patents

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JPS6121891Y2
JPS6121891Y2 JP11878084U JP11878084U JPS6121891Y2 JP S6121891 Y2 JPS6121891 Y2 JP S6121891Y2 JP 11878084 U JP11878084 U JP 11878084U JP 11878084 U JP11878084 U JP 11878084U JP S6121891 Y2 JPS6121891 Y2 JP S6121891Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は低雑音化された半導体光像検出装置に
関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to a semiconductor optical image detection device with reduced noise.

従来例の構成とその問題点 ホトダイオードあるいはホトトランジスタのア
レイを蓄積モードで動作させ、固体走査をおこな
う半導体光像検出装置はホトダイオードを感光素
子とし、これにスイツチング素子としてMOS電
界効果トランジスタ(以下、MOSTと略記す
る)を接続した光検知器を集積化して成るもので
ある。
Conventional configurations and their problems A semiconductor optical image detection device that operates a photodiode or phototransistor array in an accumulation mode to perform solid-state scanning uses a photodiode as a photosensitive element, and a MOS field effect transistor (hereinafter referred to as MOST) as a switching element. It consists of an integrated photodetector connected to a photodetector.

かかる光像検出装置の実用化にあたつては読出
出力からの雑音成分の除去ということが大きな問
題となつている。光像検出装置の雑音には種々の
ものがあるが、代表的なものとして次の3つがあ
げられる。すなわち第1は、スイツチング素子で
あるMOSTをスイツチさせるためにゲートに印
加する信号読出し用走査パルスがゲート・ドレイ
ン間容量を通して信号ラインに漏れることに起因
するスパイクノイズである。第2はpn接合のも
れ電流に起因して、暗状態のホトダイオードに蓄
積される暗電流、第3は受光窓以外から入射した
光がスイツチングMOSTのドレイン部で感知さ
れるノイズ成分(以下、擬信号と略称する)であ
る。これらの3つの雑音成分のうちスパイクノイ
ズのみの消去についてはいろいろ検討されてお
り、デイレイドサンプリング方式や差動増幅方式
等が提案されている。
In putting such an optical image detection device into practical use, a major problem is the removal of noise components from the readout output. There are various types of noise in optical image detection devices, but the following three are typical. The first is spike noise caused by a signal readout scanning pulse applied to the gate to switch the MOST, which is a switching element, leaking into the signal line through the gate-drain capacitance. The second is the dark current accumulated in the photodiode in the dark state due to the leakage current of the pn junction, and the third is the noise component (hereinafter referred to as (abbreviated as pseudo signal). Various studies have been made to eliminate only spike noise among these three noise components, and methods such as delayed sampling and differential amplification have been proposed.

第1図に従来例として差動増幅器を用いてスパ
イクノイズを消去する光像検出装置の回路図を示
す。PD1〜PDoはホトダイオードであり、これら
はPチヤンネルエンハンスメント型の光信号読出
用スイツチングMOST M1〜Moに接続されてい
る。C1〜Coはノイズ読出用MOSキヤパシタであ
り、これらはソース領域を有しない点以外は上記
スイツチングMOST M1〜Moと同じ構造を有す
るものである。信号ライン1および2にはそれぞ
れ光信号読出用スイツチングMOST M1〜Mo
ドレインおよびノイズ読出用MOSキヤパシタC1
〜Coのドレインが接続されるとともに、負荷抵
抗R1およびR2の一端を介して差動増幅器3の入
力端にそれぞれ接続されている。直流電源Bから
の負電位は負荷抵抗R1およびR2の他端に接続さ
れている。
FIG. 1 shows a circuit diagram of a conventional optical image detection device that uses a differential amplifier to eliminate spike noise. PD 1 to PD o are photodiodes, which are connected to P channel enhancement type optical signal readout switching MOST M 1 to Mo. C 1 -C o are noise readout MOS capacitors, which have the same structure as the above-mentioned switching MOST M 1 -M o except that they do not have a source region. Signal lines 1 and 2 are connected to drains of switching switches MOST M 1 to M o for optical signal readout and MOS capacitors C 1 for noise readout, respectively.
~C o is connected to the drains thereof, and is also connected to the input end of the differential amplifier 3 via one ends of load resistors R 1 and R 2 . A negative potential from DC power supply B is connected to the other ends of load resistors R 1 and R 2 .

読出走査パルス発生装置5に接続されるパルス
ラインSP1〜SPoはスイツチングMOSTとMOSキ
ヤパシタの組(M1−C1)〜(Mo−Co)の各々で
共通接続されたゲートに、走査パルスを印加する
ためのものである。次に第1図の光像検出装置の
スパイクノイズ除去動作を説明する。例えばホト
ダイオードPD1に蓄積された光情報を読出す場合
は、走査パルス発生装置5からパルスラインSP1
に負の走査パルスを印加し、スイツチング
MOST M1およびMOSキヤパシタC1をオンさせ
る。そうすると負荷抵抗R1に現われる読出出力
はホトダイオードPD1に蓄積された光情報に対応
する信号成分とスパイクノイズ成分との合成出力
である。一方負荷抵抗R2にはMOSキヤパシタC1
を通したスパイクノイズ成分のみ現われる。それ
ゆえ負荷抵抗R1および同R2に現われる出力を差
動増幅器3に入力すると、増幅器3の出力端子4
からはスパイクノイズが除去された信号成分が出
力されることになる。これが差動増幅器を用いた
ノイズ除去動作である。
The pulse lines SP 1 to SP o connected to the readout scanning pulse generator 5 are connected to the commonly connected gates of each of the switching MOST and MOS capacitor sets (M 1 -C 1 ) to (M o -C o ), This is for applying scanning pulses. Next, the spike noise removal operation of the optical image detection device shown in FIG. 1 will be explained. For example, when reading optical information accumulated in the photodiode PD 1 , the pulse line SP 1 is
Apply a negative scanning pulse to the switching
Turn on MOST M 1 and MOS capacitor C 1 . Then, the readout output appearing at the load resistor R1 is a composite output of a signal component corresponding to the optical information stored in the photodiode PD1 and a spike noise component. On the other hand, MOS capacitor C 1 is connected to load resistance R 2 .
Only the spike noise components that pass through appear. Therefore, when the outputs appearing at the load resistors R 1 and R 2 are input to the differential amplifier 3, the output terminal 4 of the amplifier 3
A signal component from which spike noise has been removed is output. This is a noise removal operation using a differential amplifier.

しかしながら負荷抵抗R1に現われる読出出力
からスパイクノイズのみを除去するだけでは真の
光情報を得ることは不可能である。なぜなら、そ
の信号にはなお暗電流およびスイツチング
MOSTのドレイン部で発生する擬信号が含まれ
ているからである。すなわち、感光素子のように
ホトダイオードを蓄積モードで動かすためには大
面積のものが必要であるが、このような大面積の
pn接合では暗電流の影響は無視できない。また
一方、信号ラインに直結したスイツチング
MOSTのドレイン部はホトダイオードの構成要
素であるソース部と同様、半導体基板との間に
pn接合を形成しており光学的に敏感である。こ
のドレイン部に受光窓以外の開口領域から入射す
る光を感知させないようにすることは素子製作上
から非常に困難であり、これが光情報を読み出す
際に擬信号となつて現われる。従来の半導体光像
検出装置には上述したような種々の雑音面での問
題点があつた。
However, it is impossible to obtain true optical information only by removing spike noise from the readout output appearing at the load resistor R1 . Because the signal still has dark current and switching
This is because it includes a pseudo signal generated at the drain section of MOST. In other words, in order to operate a photodiode in storage mode like a photosensitive element, a large area is required;
In p-n junctions, the influence of dark current cannot be ignored. On the other hand, switching directly connected to the signal line
Similar to the source part, which is a component of a photodiode, the drain part of the MOST is connected to the semiconductor substrate.
It forms a p-n junction and is optically sensitive. It is very difficult to prevent the drain portion from sensing light entering from an opening area other than the light-receiving window from the viewpoint of device fabrication, and this appears as a false signal when optical information is read out. Conventional semiconductor optical image detection devices have had various noise problems as described above.

考案の目的 本考案は上述の問題点に鑑みて、種々の雑音成
分を完全に除去することのできる半導体光像検出
装置を提供することを目的とする。
Purpose of the Invention In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor optical image detection device that can completely eliminate various noise components.

考案の構成 本考案にかかる光像検出装置は構造上全く同一
である感光素子と同感光素子から信号を読み出す
ための電界効果トランジスタとからなる光信号読
出回路部と、同回路部と同一の構成を持つノイズ
読出回路部を光信号読出回路部とは別に対称的に
位置せしめ、両回路部内の各々対応する電界効果
トランジスタのゲート同士を共通接続して光信号
読出用パルスを印加し、また両回路部内の電界効
果トランジスタのドレイン群にそれぞれ相互接続
されかつ対称配置された第1および第2出力線を
介して読出信号を差動増幅器に入力せしめ、雑音
成分を完全に相殺して光情報信号のみを得るよう
にしたものである。
Structure of the invention The optical image detection device according to the invention includes an optical signal readout circuit section consisting of a photosensitive element having the same structure and a field effect transistor for reading out a signal from the photosensitive element, and an optical signal readout circuit section having the same structure as the circuit section. The noise readout circuit section with The readout signal is input to the differential amplifier via the first and second output lines, which are mutually connected to the drains of the field effect transistors in the circuit section and arranged symmetrically, and the noise component is completely canceled to produce an optical information signal. It is designed to obtain only the following.

実施例の説明 以下、本考案の光像検出装置を図面と共に説明
する。第2図は本考案にかかる光像検出装置の一
実施例を示すもので、前記した3種類の雑音成分
を差動増幅器を用いて除去するようにしたもので
ある。実施例の説明はp+nホトダイオード−pチ
ヤンネルMOSTについて行なうがn+pホトダイオ
ード−nチヤンネルMOST系でも本質的動作は
同じである。第2図においてPD1〜PDoは光信号
読出用のホトダイオードであり、光信号読出用ス
イツチングMOST M1〜Moのソースに接続され
る。これが光信号読出回路部である。ノイズ読出
用スイツチングMOST RM1〜RMoのソースに接
続されたノイズ読出用ホトダイオードRD1〜RDo
は雑音成分の検出に用いられるもので、常に暗状
態を保つよう光学的に完全にしやへいしてある。
これがノイズ読出回路部である。ここでノイズ読
出用ホトダイオードRD1〜RDoはそれぞれ対応す
る光信号読出用ホトダイオードPD1〜PDoおよび
光信号読出用スイツチングMOST M1〜Moと構
造が全く同じで、対称的に配置されている。SP1
〜SPoはn個の走査パルス印加ラインであり、ス
イツチングMOSTの組(M1−RM1),〜(Mo
RMo)のゲートを共通駆動するもので、読出走査
パルス発生装置5に接続される。スイツチング
MOST M1〜Moの各ドレインを共通接続する光
信号読出用出力線1には負荷抵抗R1が接続さ
れ、ノイズ読出用スイツチングMOST RM1
RMoの各ドレインを共通接続するノイズ読出用出
力線2には負荷抵抗R2が接続される。なおここ
で図から明らかなように光信号読出用出力線1お
よびノイズ読出用出力線2は対称配置をとる。2
つの負荷抵抗R1,R2には直流電源Bから負電位
が与えられ負荷抵抗R1およびR2からの読出出力
は差動増幅器3に入力される構成となつている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The optical image detection device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows an embodiment of the optical image detection device according to the present invention, in which the three types of noise components described above are removed using a differential amplifier. Although the embodiment will be described with reference to a p + n photodiode-p channel MOST system, the essential operation is the same for an n + p photodiode-n channel MOST system. In FIG. 2, PD 1 -PD o are photodiodes for reading out optical signals, and are connected to the sources of switching MOST M 1 -Mo for reading out optical signals. This is the optical signal readout circuit section. Noise readout photodiode RD 1 ~ RD o connected to the source of noise readout switching MOST RM 1 ~ RM o
is used to detect noise components, and is completely optically shielded to maintain a dark state at all times.
This is the noise readout circuit section. Here, the noise readout photodiodes RD 1 to RD o have exactly the same structure as the corresponding optical signal readout photodiodes PD 1 to PD o and optical signal readout switching MOST M 1 to M o and are arranged symmetrically. There is. SP 1
〜SP o is n scanning pulse application lines, and a set of switching MOSTs (M 1 −RM 1 ), 〜(M o
RM o ), and is connected to the read scanning pulse generator 5. switching
A load resistor R 1 is connected to the optical signal readout output line 1 that commonly connects the drains of MOST M 1 to M o , and a noise readout switching circuit MOST RM 1 to
A load resistor R 2 is connected to the noise readout output line 2 that commonly connects the drains of RM o . As is clear from the figure, the optical signal readout output line 1 and the noise readout output line 2 are arranged symmetrically. 2
A negative potential is applied from the DC power source B to the two load resistors R 1 and R 2 , and the read outputs from the load resistors R 1 and R 2 are input to the differential amplifier 3 .

次に第2図に示す一実施例装置の回路動作を説
明する。
Next, the circuit operation of the embodiment shown in FIG. 2 will be explained.

n個のホトダイオードPD1〜PDoに光情報を入
射し蓄積した後、読出走査パルス発生装置5を動
作させ、まず第1番目のパルスラインSP1に負の
走査パルスが印加されるとスイツチングMOST
M1および同RM1がオンする。この時、負荷抵抗
R1にはホトダイオードPD1に蓄積された光情報に
対応する信号と、暗電流に相当する信号およびス
イツチングMOST M1から発生するスパイクノイ
ズさらにはスイツチングMOST M1のドレインに
て感知される擬信号とのすべての和の出力信号え
現われる。一方、負荷抵抗R2にはホトダイオー
ドRD1が暗状態にあるため、暗電流に相当する信
号とスパイクノイズおよび擬信号の和の出力信号
が現われる。ここで第2図から明らかなように上
記2つの出力線1と2に接続される素子の構造、
数が同じでその構成位置も対称であることから、
回路的にも全く対称となり分布容量等の電気的特
性や入射光分布等の光学的特性が同一となり、上
記2つの負荷抵抗R1,R2に現われる雑音成分、
すなわちスパイクノイズ、暗電流、擬信号の和は
ほとんど等しいものである。従つて差動増幅器3
によつて雑音成分はほぼ完全に除去され、差動増
幅器3の出力端子4からは光情報に対応した信号
のみが増幅されて出力される。
After optical information is incident on the n photodiodes PD 1 to PD o and accumulated, the readout scanning pulse generator 5 is operated, and when a negative scanning pulse is applied to the first pulse line SP 1 , the switching MOST is activated.
M 1 and RM 1 are turned on. At this time, the load resistance
R 1 contains a signal corresponding to the optical information stored in the photodiode PD 1 , a signal corresponding to the dark current, a spike noise generated from the switching MOST M 1 , and a pseudo signal sensed at the drain of the switching MOST M 1 . The output signal of the sum of all appears. On the other hand, since the photodiode RD 1 is in a dark state in the load resistor R 2 , an output signal that is the sum of a signal corresponding to a dark current, spike noise, and a pseudo signal appears. Here, as is clear from FIG. 2, the structure of the element connected to the two output lines 1 and 2,
Since the numbers are the same and their positions are symmetrical,
The circuit is completely symmetrical, and the electrical characteristics such as distributed capacitance and optical characteristics such as incident light distribution are the same, and the noise components appearing in the two load resistors R 1 and R 2 are the same.
That is, the sum of spike noise, dark current, and pseudo signal is almost equal. Therefore, differential amplifier 3
As a result, the noise component is almost completely removed, and only the signal corresponding to the optical information is amplified and output from the output terminal 4 of the differential amplifier 3.

次に読出走査パルスが第2番目のパルスライン
SP2に移るとスイツチングMOST M2と同RM2
がオンし、前段の動作と同様にしてホトダイオー
ドPD2に蓄積された光情報信号の増幅された出力
パルスのみが差動増幅器3の出力端子4に現われ
る。このようにして順次走査パルスを印加してい
くと、ホトダイオードPD1〜PDoに入射した光情
報に対応する光信号のパルス列を、雑音成分が完
全に除去された状態で順次に読出すことができ
る。
Next, the readout scanning pulse is applied to the second pulse line.
When moving to SP 2 , switching MOST M 2 and RM 2 are turned on, and in the same way as in the previous stage, only the amplified output pulse of the optical information signal stored in photodiode PD 2 is sent to the output terminal of differential amplifier 3. Appears in 4. By sequentially applying scanning pulses in this manner, it is possible to sequentially read out the pulse trains of optical signals corresponding to the optical information incident on the photodiodes PD 1 to PD o , with noise components completely removed. can.

以上の説明より、本考案における光像検出装置
の特徴は、同じ構造および形状を持つ2つの一次
元アレイである光信号読出用回路部とノイズ読出
用回路部及びそれらの出力線を対称位置に配置さ
せることにより、読出用およびノイズ用の両出力
線の分布容量等の電気的特性を等しくすることは
もちろん、感光素子の基本構造に基づくノイズを
補償し、受光窓以外から入射する光による光学的
な影響をも等しくすることができる。その結果、
ほぼ等しい雑音成分が両出力線に現われ、差動増
幅器における雑音成分の相殺がほぼ完全になされ
ることになる。さらに本考案の利点として、一次
元に長く並んだ多数の感光素子を1個のシリコン
チツプ上に製作する場合、素子全体を均一に作る
ことは非常に困難なものであるが、上述した対称
構造により雑音成分の位置的な不均一性をも補う
ことができる。
From the above explanation, the feature of the optical image detection device of the present invention is that the optical signal readout circuit section and the noise readout circuit section, which are two one-dimensional arrays having the same structure and shape, and their output lines are placed in symmetrical positions. In addition to equalizing the electrical characteristics such as distributed capacitance of both the readout and noise output lines, this arrangement also compensates for noise based on the basic structure of the photosensitive element, and reduces the optical It is possible to equalize the influence of the result,
Approximately equal noise components appear on both output lines, and the noise components in the differential amplifier are almost completely cancelled. Furthermore, as an advantage of the present invention, when manufacturing a large number of photosensitive elements arranged long in one dimension on a single silicon chip, it is extremely difficult to make the entire element uniform; It is also possible to compensate for the positional non-uniformity of noise components.

また前述の2つの回路部を構成する両アレイの
対称構造には上述のもの以外に種々考えられる
が、例えばノイズ読出回路部のホトダイオードと
スイツチングMOSTの位置を逆転させ、光信号
読出用回路部のホトダイオードとスイツチング
MOSTとにパラレル配置したものも上記の効能
を発揮することは明らかである。
In addition, there are various possible symmetrical structures for the two arrays constituting the two circuit sections described above, but for example, the positions of the photodiode and the switching MOST in the noise readout circuit section may be reversed, and Photodiode and switching
It is clear that those placed in parallel with MOST also exhibit the above effects.

第3図は第2図で説明した本考案における光像
検出装置の感光素子をシリコン基板上にて構成し
た部分的平面図である。第3図において区分45
は第2図における走査パルス発生装置5を示し、
その隣に光信号読出用アレイがあり、その隣にノ
イズ読出用アレイがある。以下の説明では多数の
対をなす感光素子のうち1構成単位について詳述
する。
FIG. 3 is a partial plan view of the photosensitive element of the optical image detecting device according to the present invention explained in FIG. 2, constructed on a silicon substrate. Category 45 in Figure 3
shows the scanning pulse generator 5 in FIG. 2,
Next to that is an array for reading out optical signals, and next to that is an array for reading out noise. In the following description, one structural unit among the many pairs of photosensitive elements will be described in detail.

n型半導体基板とp+拡散領域21からなるP+n
接合を光信号読出用ホトダイオードとして用い、
またp+拡散領域(ソース部)21は他の導通電
極24を有するp+拡散領域(ドレイン部)2
2,ゲート部23と共に1個の光信号読出用スイ
ツチングMOSTを構成している。同様にしてノ
イズ読出用ホトダイオードのp+拡散領域(ソー
ス部)31は他の導通電極34を有するp+拡散
領域(ドレイン部)32,ゲート部33と共に1
個のノイズ読出用スイツチングMOSTを構成し
ている。導通路41はパルスラインに相当し、光
信号読出用およびノイズ読出用スイツチング
MOSTのゲート部23,33を共通接続するも
ので、ノイズ読出用スイツチングMOSTへはホ
トダイオードの間を通りゲート部に達している。
また光信号読出用スイツチングMOSTのドレイ
ン部22は導通電極24を通じて光信号読出用出
力線25に結合し、ノイズ読出用スイツチング
MOSTのドレイン部32は導通電極34を通じ
てノイズ読出用出力線35と結合している。光の
入射を許す受光領域60(これは通常酸化膜でお
おわれている)は光信号読出用ホトダイオード上
のみに設けp+拡散領域21の中央に位置せし
め、受光窓60以外の感光素子は全て光しやへい
効果のある被膜61でおおう。すなわち、常に暗
状態を保つノイズ読出用ホトダイオード31はも
ちろん、光信号読出用およびノイズ読出用スイツ
チングMOST部も確実に光しやへいし、図示の
ごとく光信号読出用出力線25とノイズ読出用出
力線35の間にある領域を光しやへい膜でおお
う。この光しやへい膜の被膜において特に留意す
べきことはスイツチングMOSTのドレイン部2
2から光信号読出用出力線25に近接して広がつ
た光しやへい膜の終端62までの距離であり、光
信号読出用出力線25と光しやへい膜の終端62
との間にある開口領域から入射する光が直接ドレ
イン部22に感知される度合を極力抑える距離が
必要で、本実施例では励起キラリアのライフタイ
ムおよび素子構成の密度性から80μとしている。
この距離はノイズ読出用について全く同じであ
る。一方、受光窓60の巾は光検知装置の解像度
特性等により、ホトダイオードのピツチ巾に等し
く50μとしている。またホトダイオードのp+
散領域21および31は電荷蓄積モードで働かす
のに必要な大きな面積を備えている。第3図に示
すパターンをもつ光像検出装置は第1図において
説明した従来技術の光像検出装置を作るのに必要
なMOS技術と同じ技術を利用して1個のシリコ
ンチツプ上に製作でき光しやへい膜にはAl蒸着
膜を用いるのが最も簡便である。
P + n consisting of an n-type semiconductor substrate and p + diffusion region 21
Using the junction as a photodiode for optical signal readout,
In addition, the p + diffusion region (source part) 21 has another conductive electrode 24 .
2. Together with the gate section 23, it constitutes one optical signal readout switching MOST. Similarly, the p + diffusion region (source part) 31 of the photodiode for noise readout is integrated with the p + diffusion region (drain part) 32 and gate part 33 having another conductive electrode 34 .
This constitutes a switching MOST for noise readout. The conductive path 41 corresponds to a pulse line, and is used for optical signal readout and noise readout switching.
It connects the gate parts 23 and 33 of the MOST in common, and the noise readout switching MOST passes between the photodiodes and reaches the gate part.
Further, the drain part 22 of the switching MOST for reading out optical signals is coupled to the output line 25 for reading out optical signals through the conductive electrode 24, and the switching MOST for reading out noise is connected to the output line 25 for reading out optical signals.
The drain portion 32 of the MOST is coupled to a noise readout output line 35 through a conductive electrode 34. A light-receiving area 60 (usually covered with an oxide film) that allows light to enter is provided only on the photodiode for reading out optical signals and is located in the center of the p + diffusion area 21, and all photosensitive elements other than the light-receiving window 60 are exposed to light. It is covered with a film 61 that has a cooling effect. In other words, not only the noise readout photodiode 31 which always remains in a dark state, but also the optical signal readout and noise readout switching MOST parts are reliably illuminated, and the optical signal readout output line 25 and the noise readout output line are connected as shown in the figure. Cover the area between 35 and 35 with a light-shielding film. What should be especially noted about this light-shielding film is the drain part 2 of the switching MOST.
2 to the terminal end 62 of the optical shielding film extending close to the optical signal readout output line 25.
A distance is required to minimize the degree to which the light incident from the aperture region between the two is directly sensed by the drain section 22, and in this embodiment, the distance is set to 80μ in view of the lifetime of excited chiral radiation and the density of the element configuration.
This distance is exactly the same for noise readout. On the other hand, the width of the light receiving window 60 is set to 50 μm, which is equal to the pitch width of the photodiode, depending on the resolution characteristics of the photodetector. The p + diffusion regions 21 and 31 of the photodiode also have a large area necessary to operate in charge storage mode. The optical image detection device having the pattern shown in FIG. 3 can be fabricated on a single silicon chip using the same MOS technology required to make the conventional optical image detection device explained in FIG. It is easiest to use an Al vapor deposited film as the light-shielding film.

また第3図の回路では、感光素子の1構成単位
当り2個のMOSTと2個のホトダイオードが含
まれるが従来法と工程数はかわらず、その密度性
がアレイを走査するのに使われるシフトカウンタ
の寸法で大きく左右される一次元アレイでは、こ
れによつて集積化がことさら困難になるというこ
とはない。
The circuit shown in Figure 3 includes two MOSTs and two photodiodes per constituent unit of the photosensitive element, but the number of steps is the same as in the conventional method, and the density is the shift used to scan the array. For one-dimensional arrays, which are highly dependent on the dimensions of the counter, this does not make integration any more difficult.

実際第3図に示すパターンを持つ64ビツト光像
検出装置を試作したところ、暗状態に近い低レベ
ル光入力の場合にも雑音成分のほとんど含まれな
い均一な光信号パルスの波形が得られ、信府対雑
音比(S/N比)も確実に45dB以上のものが得
られた。
In fact, when we prototyped a 64-bit optical image detection device with the pattern shown in Figure 3, we were able to obtain a uniform optical signal pulse waveform that contained almost no noise components even when low-level optical input was near a dark state. The signal-to-noise ratio (S/N ratio) was definitely over 45dB.

考案の効果 以上、実施例につき詳述した如く本考案の全く
同一の構成,構造,形状を有する光信号読出回路
部とノイズ読出回路部とからの信号を対称配置さ
れたそれぞれの出力線を介して差動増幅器により
増幅して光信号を読出す半導体光像検出装置で
は、スパイクノイズ,暗電流および擬信号の雑音
成分を完全に除去しうるものであり、大規模アレ
イを構成する場合にも製作工程に起因する素子特
性の不均一性をも最大限に補いうるものである。
なお上記例では感光素子としてホトダイオードを
用いたがホトトランジスタを用いた場合にも全く
同様な効果が期待されることは言うまでもない。
Effects of the Invention As described above in detail with respect to the embodiments, signals from the optical signal readout circuit section and the noise readout circuit section of the present invention, which have exactly the same configuration, structure, and shape, are transmitted through the respective output lines arranged symmetrically. Semiconductor optical image detection devices that read out optical signals by amplifying them with differential amplifiers can completely eliminate spike noise, dark current, and pseudo-signal noise components, and can be used even when configuring large-scale arrays. It is also possible to compensate to the maximum extent for non-uniformity in device characteristics caused by the manufacturing process.
In the above example, a photodiode is used as the photosensitive element, but it goes without saying that the same effect can be expected when a phototransistor is used.

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

第1図は従来の光像検出装置の回路図、第2図
は本考案による光像検出装置の回路図、第3図は
本考案に基づき製作した光像検出装置の部分的平
面図である。 PD1〜PDo……光信号読出用ホトダイオード、
M1〜Mo……光信号読出用スイツチングMOST、
RD1〜RDo……ノイズ読出用ホトダイオード、
RM1〜RMo……ノイズ読出用スイツチング
MOST、R1,R2……負荷抵抗、B……直流電
源。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional optical image detection device, FIG. 2 is a circuit diagram of an optical image detection device according to the present invention, and FIG. 3 is a partial plan view of the optical image detection device manufactured based on the present invention. . PD 1 ~ PD o ... photodiode for optical signal readout,
M 1 ~M o ...Switching MOST for optical signal readout,
RD 1 ~ RD o ... photodiode for noise readout,
RM 1 ~ RM o ... Noise reading switching
MOST, R 1 , R 2 ... Load resistance, B ... DC power supply.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 半導体基板上において、一次元状に配列されて
いる複数個の第1の感光素子と、前記第1の感光
素子と同数でかつ構造が同じであつて、前記第1
の感光素子のそれぞれに対向するよう一次元状に
配列され、さらに光しやへい手段が施されている
第2の感光素子と、前記第1の感光素子のそれぞ
れに第1の主電極が接続されている第1のスイツ
チング素子と、前記第2の感光素子のそれぞれに
第1の主電極が接続されている。前記第1のスイ
ツチング素子と同じ構造の第2のスイツチング素
子と、相対向する前記第1および第2のスイツチ
ング素子の二つの導通制御電極がそれぞれ共通接
続されている走査パルス発生回路と、前記第1の
スイツチング素子の第2の主電極が接続されてい
る光信号読出出力線と、前記第2のスイツチング
素子の第2の主電極が接続されているノイズ出力
線と、前記光信号読出出力線および前記ノイズ出
力線に接続されている差動増幅器とを備え、前記
第1のスイツチング素子および前記光信号読出出
力線はそれぞれ前記第2のスイツチング素子およ
び前記ノイズ出力線に対して前記第1および第2
の感光素子の対称関係と同様に対称的に配置され
ていることを特徴とする半導体光像検出装置。
A plurality of first photosensitive elements arranged one-dimensionally on a semiconductor substrate and a plurality of first photosensitive elements having the same number and the same structure as the first photosensitive elements,
A first main electrode is connected to each of the first photosensitive elements and a second photosensitive element arranged in a one-dimensional manner so as to face each of the photosensitive elements and further provided with a light shielding means. A first main electrode is connected to each of the first switching element and the second photosensitive element. a second switching element having the same structure as the first switching element; a scanning pulse generation circuit in which two conduction control electrodes of the opposing first and second switching elements are respectively commonly connected; an optical signal readout output line to which the second main electrode of the first switching element is connected; a noise output line to which the second main electrode of the second switching element is connected; and the optical signal readout output line. and a differential amplifier connected to the noise output line, wherein the first switching element and the optical signal readout output line are connected to the second switching element and the noise output line, respectively. Second
A semiconductor optical image detection device characterized in that the photosensitive elements are arranged symmetrically in the same manner as in the symmetrical relationship of the photosensitive elements.
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