JPH044681A - Photoelectric converter - Google Patents

Photoelectric converter

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JPH044681A
JPH044681A JP2105188A JP10518890A JPH044681A JP H044681 A JPH044681 A JP H044681A JP 2105188 A JP2105188 A JP 2105188A JP 10518890 A JP10518890 A JP 10518890A JP H044681 A JPH044681 A JP H044681A
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photoelectric conversion
conversion device
control electrode
amplification
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Abstract

PURPOSE:To decrease number of amplifier means and to reduce both a resistive component and a capacitive component of the amplifier means by connecting plural storage means to one control electrode of the amplifier means in common via each transfer element. CONSTITUTION:A signal subjected to photoelectric conversion by photo diodes D1, D2 is transferred to a base of a bipolar transistor(TR) 1 via a transfer element M3. Base regions of bipolar TRs 1, 2, 3 are reset by making pMOS TRs Mc1-Mc6 in the vertical direction all conductive prior to transfer of a picture element signal. Nearly ten reset terminals are to be provided to one vertical output line VL. Since one bipolar TR is provided to two picture elements and number of bipolar TRs connecting to a vertical output line is decreased to nearly a half, the resistive component and the capacitive component are reduced and a margin is caused in the drive capability of the bipolar TRs.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、センサーノイズの低減を目的とした光電変換
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a photoelectric conversion device aimed at reducing sensor noise.

[従来の技術] 固体撮像装置等に用いられるセンサには、出力信号レベ
ルを上げる等のために、増幅型センサが好適に用いられ
る。
[Prior Art] Amplification type sensors are preferably used for sensors used in solid-state imaging devices and the like in order to increase the output signal level.

増幅型センサーは、MOS型、 SIT型、 FET型
Amplified sensors include MOS, SIT, and FET types.

バイポーラ型などのトランジスタから構成されるいて、
それらの制御電極に蓄積した電荷を電荷増幅あるいは電
流増幅して、主電極から出力するものである。例えば特
公昭55−28456号公報に増幅型センサーの一例が
開示されている。このような増幅型センサーの問題点の
1つにセンサーノイズが大きいことがあげられる。
It is composed of transistors such as bipolar type,
The charges accumulated in these control electrodes are charge amplified or current amplified and outputted from the main electrode. For example, Japanese Patent Publication No. 55-28456 discloses an example of an amplification type sensor. One of the problems with such amplified sensors is that the sensor noise is large.

センサーノイズは、一般に固定的に現われる固定パター
ンノイズ(以後FPNと呼ぶ)と、制御電極をリセット
した時に制御電極にとりこまれるランダムノイズ(リセ
ット毎に振幅が変化するノイズ)がある。
Sensor noise generally includes fixed pattern noise (hereinafter referred to as FPN) that appears in a fixed manner, and random noise that is incorporated into the control electrode when the control electrode is reset (noise whose amplitude changes each time it is reset).

センサーノイズのなかで、FPNは固定的に現われるの
でセンサーの光信号出力からセンサーの暗時出力を減算
すれば、完全に除去することができる。なお、暗時出力
は蓄積時間をほとんどゼロ、即ちセンサーをリセットし
た直後に読み出す事によって得ることができる。
Since FPN appears fixedly in sensor noise, it can be completely removed by subtracting the dark output of the sensor from the optical signal output of the sensor. Note that the dark output can be obtained by setting the accumulation time to almost zero, that is, by reading out the sensor immediately after resetting it.

これに対し制御電極にとりこまれたランダムノイズをも
除去するためには、蓄積開始直後のセンサー出力(セン
サーノイズ)から蓄積後のセンサー出力(光信号)を減
算すればよい。
On the other hand, in order to remove random noise introduced into the control electrode, the sensor output (optical signal) after accumulation may be subtracted from the sensor output (sensor noise) immediately after accumulation starts.

このような減算処理が可能な光電変換装置として、本発
明者は、既に特願平1−301819号におし1て、以
下に示すような光電変換装置を提案した。
As a photoelectric conversion device capable of such subtraction processing, the present inventor has already proposed the following photoelectric conversion device in Japanese Patent Application No. 1-301819.

第5図は上記特願平1−301819号に開示されてい
る光電変換装置の回路構成図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of the photoelectric conversion device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 1-301819.

第6図は上記光電変換装置の一画素の概略的平面図であ
る。
FIG. 6 is a schematic plan view of one pixel of the photoelectric conversion device.

なお、回路構成の説明において、後述する本発明の光電
変換装置の実施例と共通する部分については、説明に必
要な部分を除き、同一符号を付して説明を省略するもの
とする。
In the description of the circuit configuration, parts common to the embodiments of the photoelectric conversion device of the present invention to be described later will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, except for the parts necessary for the description.

第5図及び第6図に示すように、特願平1−30181
9号の光電変換装置の画素は、光励起された電荷を蓄積
する蓄積手段であるフォトダイオードD、容量C68、
増幅用トランジスタTr、フォトダイオードDの光電変
換部で発生した電荷を増幅用トランジスタTrの制御電
極であるベースへ転送制御するための転送素子Msから
構成される。
As shown in Figures 5 and 6, Japanese Patent Application No. 1-30181
The pixel of the photoelectric conversion device No. 9 includes a photodiode D, which is an accumulation means for accumulating photo-excited charges, a capacitor C68,
It is composed of an amplification transistor Tr and a transfer element Ms for controlling the transfer of charges generated in the photoelectric conversion section of the photodiode D to the base, which is a control electrode of the amplification transistor Tr.

かかる構成の光電変換装置は、フォトダイオードDと増
幅用トランジスタTrとの間に転送素子Msを設けるこ
とで、フォトダイオードDの動作に関係なく、センサノ
イズを独立して読み出すことを可能とするものであり、
FPNばかりでな(増幅用トランジスタTrの暗電流成
分や°ランダムノイズを除去することを可能とするもの
である。
A photoelectric conversion device having such a configuration makes it possible to independently read sensor noise regardless of the operation of the photodiode D by providing a transfer element Ms between the photodiode D and the amplification transistor Tr. and
It is possible to remove not only the FPN but also the dark current component of the amplification transistor Tr and random noise.

また、フォトダイオードDに蓄積された電荷を増幅用ト
ランジスタTrに転送する前に、この増幅用トランジス
タTrのベースをリセットするリセ・ント手段Mcを設
け、リセット後に、増幅用トランジスタTrの出力を第
1の信号として読み出し、また転送素子Msを導通させ
、前記フォトダイオードDの電荷を前記増幅用トランジ
スタTrのベースに転送した後に前記増幅用トランジス
タTrの出力を第2の信号として読み出すことにより、
増幅用トランジスタTrの暗電流成分を光電荷の転送前
に除去し、フォトダイオードDの蓄積電位よりも増幅用
トランジスタTrのベースの電位を低く設定することで
、フォトダイオードDから増幅用トランジスタTrへ光
電荷の転送を完全に行うことを可能とするものである。
Further, before transferring the charge accumulated in the photodiode D to the amplification transistor Tr, a reset means Mc is provided for resetting the base of the amplification transistor Tr, and after resetting, the output of the amplification transistor Tr is reset. By reading out the output of the amplification transistor Tr as a second signal after making the transfer element Ms conductive and transferring the charge of the photodiode D to the base of the amplification transistor Tr,
By removing the dark current component of the amplification transistor Tr before transferring photocharges and setting the base potential of the amplification transistor Tr lower than the accumulated potential of the photodiode D, the photoelectric charge is transferred from the photodiode D to the amplification transistor Tr. This makes it possible to completely transfer photocharges.

さらに、副走査方向に隣接した各増幅用トランジスタT
rのベース間にリセット手段Meを設け、このリセット
手段Meにより増幅用トランジスタTrのベースをリセ
ットすることで、主走査方向と同時に副走査方向に配列
された画素をリセット可能とし、スミアを減少させる作
用を有する。
Furthermore, each amplification transistor T adjacent in the sub-scanning direction
By providing a reset means Me between the bases of r and resetting the base of the amplification transistor Tr by the reset means Me, it is possible to reset pixels arranged in the sub-scanning direction simultaneously with the main scanning direction, thereby reducing smear. It has an effect.

なお、ここで、スミアとは強すぎる光照射等のため、蓄
積された電荷に対応する信号を読み出す時に、選択され
ていない増幅手段の制御電極の電位が上昇し、当該増幅
手段から出力が現われる現象をいうものとする。
Note that smear is caused by excessively strong light irradiation, etc., so when reading out a signal corresponding to the accumulated charge, the potential of the control electrode of the unselected amplification means increases, and an output appears from the amplification means. It refers to a phenomenon.

上記スミアを減少させることができるのは、選択された
増幅手段から蓄積された電荷に対応する信号を読み出す
前に、選択された増幅用トランジスタTrの制御電極と
ともに選択されていない増幅用トランジスタTrの制御
電極をもリセットすることが可能となるため、選択され
ていない増幅用トランジスタTrから出力が現われな(
なるからである。
The above smear can be reduced by using the control electrode of the selected amplifying transistor Tr as well as the control electrode of the unselected amplifying transistor Tr before reading out the signal corresponding to the accumulated charge from the selected amplifying means. Since the control electrode can also be reset, no output will appear from the unselected amplification transistor Tr (
Because it will be.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記特願平1−301819の光電変換
装置は、素子分離領域を絶縁ゲート型トランジスタ構成
としたゲート分離型の光電変換装置に適用する場合、画
素数の増大に伴ってリセット時間が長くなるため、改善
が望まれていた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when the photoelectric conversion device of the above-mentioned Japanese Patent Application No. 1-301819 is applied to a gate isolation type photoelectric conversion device in which the element isolation region has an insulated gate transistor structure, the number of pixels increases. Since the reset time becomes longer as the number increases, improvements have been desired.

リセット時間が長くなるのは、第5図及び第6図に示す
ように、リセット手段Meを直列に配置するために、直
列抵抗(リセット手段McのON抵抗成分、増幅用トラ
ンジスタTrのベース抵抗成分等によるもの)と容量(
増幅用トランジスタTrのベース容量やエミッタの寄生
容量等によるもの)が大きくなり、時定数が長(なるか
らである。
The reason why the reset time is longer is that, as shown in FIGS. 5 and 6, since the reset means Me are arranged in series, the series resistance (ON resistance component of the reset means Mc, base resistance component of the amplification transistor Tr) etc.) and capacity (
This is because the base capacitance of the amplifying transistor Tr, the parasitic capacitance of the emitter, etc. becomes large, and the time constant becomes long.

リセット時間の短縮が望まれる用途としては、例えば、
次に示すものがある。
Examples of applications where shortening the reset time are desired include:
There are the following:

固体撮像装置等において用いられるエリアセンサ(複数
の光電変換要素が二次元状に配列されたもの)をテレビ
ジョン同期で動作させる場合、リセットは一水平プラン
キング内(IHBLK)で行うか、あるいは−水平走査
期間を利用する場合が考えられる。この場合、上述のよ
うな素子分離領域を絶縁ゲート型トランジスタ構成とし
た光電変換装置の場合、IHBLK期間内でリセットを
行う必要がある。
When operating an area sensor (a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally) used in solid-state imaging devices etc. in synchronization with a television, reset is performed within one horizontal planking (IHBLK) or - A case may be considered in which the horizontal scanning period is used. In this case, in the case of a photoelectric conversion device in which the element isolation region has an insulated gate transistor structure as described above, it is necessary to perform reset within the IHBLK period.

ところが、二水平画素列の画素信号を一水平走査期間内
に独立に読み出したい用途があった場合、特願平1−3
01819の光電変換装置では、リセット期間が長くな
るため対応が困難である。
However, if there is an application in which it is desired to read out pixel signals of two horizontal pixel columns independently within one horizontal scanning period, Japanese Patent Application No. 1-3
The photoelectric conversion device of No. 01819 has a long reset period, so it is difficult to deal with this problem.

カラーセンサで、垂直解像度の高い輝度信号と色信号を
得たい場合、二水平画素列の画素信号を独立に出す必要
があるため、かかる用途に用いることができる光電変換
装置が望まれていた。
When it is desired to obtain luminance signals and color signals with high vertical resolution using a color sensor, it is necessary to independently output pixel signals of two horizontal pixel columns, so a photoelectric conversion device that can be used for such purposes has been desired.

[課題を解決するための手段] 本発明の光電変換装置は、光励起された電荷を蓄積する
蓄積手段と、この蓄積手段に蓄積された電荷の転送制御
を行う転送素子とを構成要素とする画素を複数備えた光
電変換装置であって、複数の蓄積手段がそれぞれの転送
素子を介して制御電極に共通接続され、この制御電極の
電荷を増幅して出力する増幅手段と、 前記制御電極に設けられたリセット手段と、このリセッ
ト手段により前記制御電極をリセットし、前記増幅手段
の出力を第1の信号として読み出す第1の読み出し手段
と、 前記転送素子を導通させ、前記蓄積手段の電荷を前記制
御電極に転送する転送手段と、電荷の転送後に前記増幅
手段の出力を第2の信号として読み出す第2の読み出し
手段と、前記第1の信号と前記第2の信号との減算処理
を行う減算処理手段と、 を備えたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The photoelectric conversion device of the present invention includes a pixel whose constituent elements are an accumulation means for accumulating photo-excited charges and a transfer element that controls the transfer of the charges accumulated in the accumulation means. A photoelectric conversion device comprising a plurality of storage means commonly connected to a control electrode via respective transfer elements, an amplification means for amplifying and outputting the electric charge of the control electrode, and an amplification means provided on the control electrode. a first readout means for resetting the control electrode by the reset means and reading out the output of the amplification means as a first signal; a transfer means for transferring the charge to a control electrode; a second readout means for reading out the output of the amplification means as a second signal after transferring the charge; and a subtraction process for subtracting the first signal and the second signal. It is characterized by comprising a processing means, and.

[作 用] 本発明は、複数の蓄積手段をそれぞれの転送素子を介し
て増幅手段の一つの制御電極に共通接続することで、増
幅手段の数を減少させ、増幅手段による抵抗成分、容量
成分を小さくするものである。
[Function] The present invention reduces the number of amplification means by commonly connecting a plurality of storage means to one control electrode of the amplification means through their respective transfer elements, and reduces the resistance component and capacitance component due to the amplification means. This is to make the size smaller.

また、本発明は、リセット手段のリセット端子を複数の
増幅手段毎に設けることで、リセット手段の直列接続に
よって生ずる抵抗及び容量の加算的増加を軽減するもの
である。
Further, the present invention provides a reset terminal of the reset means for each of the plurality of amplification means, thereby reducing an additive increase in resistance and capacitance caused by series connection of the reset means.

[実施例] 以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail using the drawings.

第1図は、本発明の光電変換装置の一実施例の等価回路
図である。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of an embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention.

なお、本実施例の光電変換装置の画素はm行×n列のマ
トリクス状に配列されているが、第1図においては、簡
易化のために第1列目の大画素S、〜S6のみ示すもの
とする。
The pixels of the photoelectric conversion device of this embodiment are arranged in a matrix of m rows and n columns, but in FIG. 1, only large pixels S, to S6 in the first column are shown for simplicity. shall be indicated.

第1図に示すように、それぞれの画素S、〜S6は光励
起された電荷を蓄積する蓄積手段であるフォトダイオー
ドD、容量C8X、フォトダイオードDの光電変換部で
発生した電荷を転送制御するための転送素子Msから構
成される。
As shown in FIG. 1, each pixel S, to S6 is used to control the transfer of charges generated in the photoelectric conversion section of photodiode D, capacitor C8X, and photodiode D, which are storage means for storing photoexcited charges. It is composed of transfer elements Ms.

垂直方向にある二つの画素、画素S1と画素S2.画素
S3と画素S4.画素S、と画素s6は、それぞれバイ
ポーラトランジスタT r + 、 T r 2HTr
iに接続される。
Two pixels in the vertical direction, pixel S1 and pixel S2. Pixel S3 and pixel S4. Pixel S and pixel s6 are bipolar transistors T r + and T r 2HTr, respectively.
connected to i.

垂直方向にあるバイポーラトランジスタTr、。Bipolar transistor Tr, in the vertical direction.

Tri間は二つのpMOs)ランジスタMC2、MC8
で分離され、バイポーラトランジスタ7172. Tr
i間は二つのpMOs)ランジスタMC4、Mcsで分
離される。またバイポーラトランジスタTr+の一方に
はpMOSトランジスタMc+が設けられる。
Two pMOs between Tri) transistors MC2 and MC8
bipolar transistors 7172. Tr
i is separated by two pMOs) transistors MC4 and Mcs. Further, a pMOS transistor Mc+ is provided on one side of the bipolar transistor Tr+.

バイポーラトランジスタT r++ T r2. T 
rsのエミッタ端子は、垂直出力線VLに共通に接続さ
れる。二つのpMOs)ランジスタMCz 9MCs 
、及びMe、 、 Mcsのドレイン間はそれぞれ共通
接続され、pMOSトランジスタMC4、Mcsのドレ
インは、垂直出力線VLに接続される。なお、p MO
Sトランジスタのドレインは必要に応じて、垂直出力線
VLに接続されるものである。
Bipolar transistor T r++ T r2. T
The emitter terminals of rs are commonly connected to the vertical output line VL. 2 pMOs) transistor MCz 9MCs
, Me, , and Mcs are commonly connected, and the drains of the pMOS transistors MC4 and Mcs are connected to the vertical output line VL. In addition, p MO
The drain of the S transistor is connected to the vertical output line VL as necessary.

pMOSトランジスタMc+ + 1llGK + M
cs l MC4+Mcsのゲートは共通にリセット用
のゲート線GLに接続されている。このゲート線にはパ
ルスφeLが印加される。
pMOS transistor Mc+ + 1llGK + M
The gates of cs l MC4+Mcs are commonly connected to a reset gate line GL. A pulse φeL is applied to this gate line.

垂直出力線■Lは、パルスφア、、φT2によって制御
されるnMOS トランジスタ間工I + MT2を介
して蓄積容量CT、、Cア2に接続される。蓄積容量C
ア1、C70には、それぞれセンサノイズ、信号が蓄積
され、パルスφH1の制御によってMOS トランジス
タL++llb+zを通して、センサノイズ出力(5o
ut)、信号出力(Nout)として水平出力線に出力
され、不図示の減算処理回路により減算処理されて水平
共通出力線SLに出力される。水平共通出力線SLはパ
ルスφHeによって制御されるMOSトランジスタによ
ってリセットされる。
The vertical output line ■L is connected to storage capacitors CT, CA2 via nMOS transistors I + MT2 controlled by pulses φA, , φT2. Storage capacity C
Sensor noise and signals are accumulated in A1 and C70, respectively, and the sensor noise output (5o
ut) and is outputted to the horizontal output line as a signal output (Nout), subjected to subtraction processing by a subtraction processing circuit (not shown), and outputted to the horizontal common output line SL. Horizontal common output line SL is reset by a MOS transistor controlled by pulse φHe.

垂直出力線VLは、パルスφveによって制御されるM
OSトランジスタMvによってリセットされ、蓄積容量
CTI、CT□の残留電荷の除去及び後述するバイポー
ラトランジスタTr+〜Tr3の過渡リフレッシュが可
能となっている。
The vertical output line VL is controlled by the pulse φve.
It is reset by the OS transistor Mv, and it is possible to remove residual charges in the storage capacitors CTI and CT□ and to perform transient refreshing of bipolar transistors Tr+ to Tr3, which will be described later.

第2図は、本発明の光電変換装置の概略的平面図である
FIG. 2 is a schematic plan view of the photoelectric conversion device of the present invention.

第1図と同様にして、簡易化のために第1列目の六画素
81〜S6のみ示されている。
Similar to FIG. 1, only the six pixels 81 to S6 in the first column are shown for the sake of simplicity.

図中、D1〜D6は光励起された電荷を蓄積する蓄積手
段である、それぞれの画素のフォトダイオードDであり
、フォトダイオードD、及びD2で光電変換された信号
は、転送素子M、 (図中、破線領域M、)をへて、バ
イポーラトランジスタTr+のベースに転送される。容
量C3X(図中破線図示)は転送素子M、の制御電極(
ゲート電極)の−部を用いて形成される。なお、同様に
フォトダイオードD、及びD4で光電変換された信号は
バイポーラトランジスタTr2のベースに転送され、ま
たフォトダイオードDa及びD8で光電変換された信号
はバイポーラトランジスタTraのベースに転送される
In the figure, D1 to D6 are photodiodes D of each pixel, which are storage means for accumulating photo-excited charges, and the signals photoelectrically converted by the photodiodes D and D2 are transferred to the transfer element M, (in the figure , dashed line region M,) and is transferred to the base of the bipolar transistor Tr+. The capacitor C3X (indicated by the broken line in the figure) is connected to the control electrode (
gate electrode). Similarly, the signals photoelectrically converted by the photodiodes D and D4 are transferred to the base of the bipolar transistor Tr2, and the signals photoelectrically converted by the photodiodes Da and D8 are transferred to the base of the bipolar transistor Tra.

なお、このバイポーラトランジスタTr+I Tr2、
Triのベース領域は、画素信号を転送する前に、垂直
方向のpMOSトランジスタMc+〜1IlC6をすべ
て導通させてリセットされる。図中、B、 Eはそれぞ
れバイポーラトランジスタTr、(他の画素も同様であ
る)のベース、エミッタを示し、RCはリセット電位設
定を行うリセット端子のコンタクト部分を示している。
Note that this bipolar transistor Tr+I Tr2,
The base region of Tri is reset by turning on all the vertical PMOS transistors Mc+ to 1IlC6 before transferring the pixel signal. In the figure, B and E respectively indicate the base and emitter of the bipolar transistor Tr (the same applies to other pixels), and RC indicates the contact portion of the reset terminal for setting the reset potential.

リセット端子はリセット時定数を小さ(するためのもの
であり、pMOSトランジスタ間に設けられている。通
常、このリセット端子は一本の垂直出力綿vL当たり1
0個程度設ければよい。この10個のリセット端子によ
りリセット電圧(ここではGND)が供給されるので、
垂直方向の直列抵抗と奇生容量はそれぞれ約1 / 1
’0倍になり、従来IH期間を要していたリセット時間
は、約1/100倍と高速にリセットすることが可能と
なる。
The reset terminal is used to reduce the reset time constant and is provided between the PMOS transistors.Normally, this reset terminal is used to reduce the reset time constant.
It is sufficient to provide about 0 pieces. Since the reset voltage (here GND) is supplied by these 10 reset terminals,
Vertical series resistance and parasitic capacitance are each approximately 1/1
The reset time, which conventionally required an IH period, becomes approximately 1/100 times faster, making it possible to reset at a high speed.

また、バイポーラトランジスタを二つの画素に対して一
つ設けることとしたため、垂直出力線に接続されるバイ
ポーラトランジスタの数が約半分に減るので、抵抗成分
、容量成分が小さくなり(主にエミッタの寄生容量によ
る負荷容量が小さくなる)、バイポーラトランジスタの
駆動能力に余裕が生じる。
In addition, since one bipolar transistor is provided for every two pixels, the number of bipolar transistors connected to the vertical output line is reduced by about half, which reduces the resistance and capacitance components (mainly due to emitter parasitics). (The load capacitance due to capacitance becomes smaller), and the drive capacity of the bipolar transistor becomes more leeway.

第3図は上記光電変換装置の動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the photoelectric conversion device.

なお、二水平画素列の画素信号を読み出す時は、以下に
説明する動作を二つの画素列に対して行えば良い。なお
以下の説明では画素S、のみの動作について説明するが
、他の画素の動作も同様である。
Note that when reading out pixel signals of two horizontal pixel columns, the operation described below may be performed for the two pixel columns. In the following description, only the operation of the pixel S will be described, but the operations of the other pixels are similar.

まず、期間T、において、パルスφVCをハイレベル、
パルスφeLをロウレベルとすると、MOSトランジス
タMv、 pMOs トランジスタMc’+ 〜Mcs
がON状態となり、垂直出力線VL及びバイポーラトラ
ンジスタT rl+ T r2. T rsのベースが
リセットされる。
First, in period T, pulse φVC is set to high level,
When pulse φeL is set to low level, MOS transistor Mv, pMOS transistor Mc'+ ~ Mcs
turns on, and the vertical output line VL and bipolar transistors T rl+ T r2 . The base of T rs is reset.

次に、期間T2において、MOS トランジスタMvを
ON状態に保持したまま、パルスφ8をミドルレベルか
らハイレベル、パルスφ11をハイレベルとすると、n
MOS トランジスタMTIがON状態となって蓄積容
量CTlがリセットされるとともに、バイポーラトラン
ジスタTr+のベース電位が上昇し、ベースに残留する
電荷が放電される(これを過渡リフレッシュという)。
Next, in period T2, while keeping the MOS transistor Mv in the ON state, if the pulse φ8 is changed from the middle level to the high level and the pulse φ11 is changed to the high level, n
The MOS transistor MTI is turned on and the storage capacitor CTl is reset, and the base potential of the bipolar transistor Tr+ rises, and the charge remaining in the base is discharged (this is called transient refresh).

次に、期間T3において、パルスφ8をハイレベル、パ
ルスφTlをハイレベルにしたまま、パルスφvcをロ
ウレベルとすると、バイポーラトランジスタT r +
のオフセット電圧が読み出され、センサノイズとして蓄
積容量Ct+に転送される。
Next, in period T3, when the pulse φvc is set to a low level while keeping the pulse φ8 at a high level and the pulse φTl at a high level, the bipolar transistor T r +
The offset voltage of is read out and transferred to the storage capacitor Ct+ as sensor noise.

その後、パルスφvcをハイレベル、パルスφT2をハ
イレベルとしてMOSトランジスタMv、 nMOS 
トランジスタMT2をON状態として蓄積容量C1゜を
リセットする 次に、期間T4において、パルスφ3をミドルレベルか
らロウレベルとすると、転送素子MSがON状態となっ
て、フォト・ダイオードDから光電変換された信号がバ
イポーラトランジスタT r +のベースに転送される
After that, the pulse φvc is set to high level and the pulse φT2 is set to high level, and the MOS transistors Mv and nMOS
The storage capacitor C1° is reset by turning on the transistor MT2. Next, in period T4, when the pulse φ3 is changed from the middle level to the low level, the transfer element MS is turned on, and the photoelectrically converted signal from the photodiode D is transferred. is transferred to the base of bipolar transistor T r +.

次に、期間T5において、パルスφ6をロウレベルから
ハイレベル、パルス中工。をハイレベルとすると、バイ
ポーラトランジスタTr+のベースに転送された電荷に
対応する信号が垂直出力線VLに読み出され、蓄積容量
CT□へ信号が転送される。
Next, in period T5, the pulse φ6 changes from low level to high level, and the pulse is turned off. When set to high level, a signal corresponding to the charge transferred to the base of the bipolar transistor Tr+ is read out to the vertical output line VL, and the signal is transferred to the storage capacitor CT□.

その後、期間T6において、パルスφH1をハイレベル
とすると、蓄積容量CT1.C工2に蓄積されたセンサ
ノイズ、信号が出力され、不図示の減算処理回路により
減算処理されてノイズ補正信号として出力される。
Thereafter, in period T6, when the pulse φH1 is set to high level, the storage capacitor CT1. The sensor noise and signal accumulated in the C part 2 are outputted, subjected to subtraction processing by a subtraction processing circuit (not shown), and outputted as a noise correction signal.

なお、以上説明した光電変換装置では、垂直二画素につ
いて、一つの増幅手段(バイポーラトランジスタ)を設
けて構成したが、三辺上の画素について一つの増幅手段
を設けて構成してもよい。
Note that in the photoelectric conversion device described above, one amplification means (bipolar transistor) is provided for two vertical pixels, but one amplification means may be provided for pixels on three sides.

また、以上説明した光電変換装置では、エリアセンサに
ついて述べたが、ラインセンサにおいても、複数画素毎
に一つの増幅手段を設ければ、増幅手段のパターン設計
に設計余裕が生じ、微細化に適したラインセンサを提供
することができる。
In addition, in the photoelectric conversion device described above, the area sensor was described, but even in the line sensor, if one amplification means is provided for each plurality of pixels, there will be a margin in the pattern design of the amplification means, making it suitable for miniaturization. A line sensor can be provided.

第4図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a solid-state imaging device to which the present invention is applied.

同図において、光センサがエリア状に配列された撮像素
子201は、垂直走査部202及び水平走査部203に
よってテレビジョン走査が行なわれる。
In the figure, an image sensor 201 in which optical sensors are arranged in an area is subjected to television scanning by a vertical scanning section 202 and a horizontal scanning section 203.

水平走査部203から出力された信号は、処理回路20
4を通して標準テレビジョン信号として出力される。
The signal output from the horizontal scanning section 203 is sent to the processing circuit 20.
4 and output as a standard television signal.

垂直および水平走査部202及び203の駆動パルスφ
MB+  φHI+  φH2,φV8+  φVl+
 φ9□等はドライバ205によって供給される。また
ドライバ205はコントローラ206によって制限され
る。
Drive pulse φ for vertical and horizontal scanning units 202 and 203
MB+ φHI+ φH2, φV8+ φVl+
φ9□, etc. are supplied by the driver 205. The driver 205 is also limited by the controller 206.

[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明の光電変換装置によ
れば、複数の蓄積手段をそれぞれの転送素子を介して増
幅手段の一つの制御電極に共通接続することで、増幅手
段の数を減少させ、増幅手段による抵抗成分、容量成分
を小さ(することが可能となり(増幅手段がバイポーラ
トランジスタの場合、特にエミッタの寄生容量を小さ(
することが可能となる)、信号の破壊度を小さ(するこ
とができ、高速でリセットをおこなうことが可能となり
、複数水平画素列の画素信号を独立して読み出すことが
可能となる。またかかる効果に加えて、リセット手段の
リセット端子を複数の増幅手段毎に設けることで、リセ
ット手段の直列接続によって生ずる抵抗及び容量の加算
的増加を軽減し、さらに高速でリセットをおこなうこと
が可能となる。
[Effects of the Invention] As explained in detail above, according to the photoelectric conversion device of the present invention, a plurality of storage means are commonly connected to one control electrode of the amplification means via their respective transfer elements, thereby achieving amplification. By reducing the number of means, it is possible to reduce the resistance and capacitance components of the amplification means (if the amplification means is a bipolar transistor, it is possible to reduce the parasitic capacitance of the emitter in particular).
It is possible to reduce the degree of signal destruction, it is possible to perform a high-speed reset, and it is possible to read out pixel signals of multiple horizontal pixel columns independently. In addition to this effect, by providing a reset terminal of the reset means for each of the plurality of amplification means, it is possible to reduce the additive increase in resistance and capacitance caused by series connection of the reset means, and to perform the reset at a higher speed. .

なお、リセット電位用のコンタクト数は、非常に少な(
てすむので、そのタナ留まりが向上する。
Note that the number of contacts for reset potential is very small (
This will improve its retention.

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

第1図は、本発明の光電変換装置の一実施例の等価回路
図である。 第2図は、本発明の光電変換装置の一実施例の概略的平
面図である。 第3図は、上記光電変換装置の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。 第4図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。 第5図は、特願平1−301819号に開示されている
光電変換装置の回路構成図である。 第6図は、上記特願平1−301819号の光電変換装
置の一画素の概略的平面図である。 S、−S、:画素、D=フォト・ダイオード、Cox:
容量、Ms:転送素子、Tr++ Tr2. Tra:
バイポーラトランジスタ、Mc+、Mci、Mcs、M
c4゜MCs : pMO3)ランジスタ、SL:水平
共通出力線、■L:垂直出力線、GL二ゲート線、MT
 l +MT、  :  MOSトランジスタ、CTI
、 C70:蓄積容量、M、、、M、、、Mv: MO
S トランジスタ。 代理人 弁理士  山 下 積 平 第2図 第3図 一→→ ←−−− Tt乃乃 T4 T5       γ6第4図 第5図 第6図
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of an embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view of an embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the photoelectric conversion device. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a solid-state imaging device to which the present invention is applied. FIG. 5 is a circuit diagram of a photoelectric conversion device disclosed in Japanese Patent Application No. 1-301819. FIG. 6 is a schematic plan view of one pixel of the photoelectric conversion device disclosed in Japanese Patent Application No. 1-301819. S, -S,: pixel, D=photo diode, Cox:
Capacity, Ms: Transfer element, Tr++ Tr2. Tra:
Bipolar transistor, Mc+, Mci, Mcs, M
c4゜MCs: pMO3) transistor, SL: horizontal common output line, ■L: vertical output line, GL two gate line, MT
l +MT, : MOS transistor, CTI
, C70: Storage capacity, M, , M, , Mv: MO
S transistor. Agent Patent Attorney Sekihei Yamashita Figure 2 Figure 3 1→→ ←--- Tt Nono T4 T5 γ6 Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光励起された電荷を蓄積する蓄積手段と、この蓄
積手段に蓄積された電荷の転送制御を行う転送素子とを
構成要素とする画素を複数備えた光電変換装置であって
、 複数の蓄積手段がそれぞれの転送素子を介して制御電極
に共通接続され、この制御電極の電荷を増幅して出力す
る増幅手段と、 前記制御電極に設けられたリセット手段と、このリセッ
ト手段により前記制御電極をリセットし、前記増幅手段
の出力を第1の信号として読み出す第1の読み出し手段
と、 前記転送素子を導通させ、前記蓄積手段の電荷を前記制
御電極に転送する転送手段と、 電荷の転送後に前記増幅手段の出力を第2の信号として
読み出す第2の読み出し手段と、 前記第1の信号と前記第2の信号との減算処理を行う減
算処理手段と、 を備えた光電変換装置。
(1) A photoelectric conversion device comprising a plurality of pixels whose constituent elements are an accumulation means for accumulating photo-excited charges and a transfer element that controls transfer of the charges accumulated in the accumulation means, the plurality of accumulation means are commonly connected to the control electrode via the respective transfer elements, an amplifying means for amplifying and outputting the charge of the control electrode; a reset means provided on the control electrode; and a reset means for controlling the control electrode by the reset means. a first readout means for resetting and reading out the output of the amplification means as a first signal; a transfer means for making the transfer element conductive and transferring the charge of the storage means to the control electrode; A photoelectric conversion device comprising: second readout means for reading out the output of the amplification means as a second signal; and subtraction processing means for performing subtraction processing between the first signal and the second signal.
(2)請求項1記載の光電変換装置において、前記リセ
ット手段は、副走査方向に隣接した増幅手段の制御電極
間に設けられたことを特徴とする光電変換装置。
(2) The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the reset means is provided between control electrodes of amplification means adjacent in the sub-scanning direction.
(3)請求項2記載の光電変換装置において、前記リセ
ット手段のリセット端子を、複数の増幅手段毎に設けた
ことを特徴とする光電変換装置。
(3) The photoelectric conversion device according to claim 2, wherein a reset terminal of the reset means is provided for each of the plurality of amplification means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7113213B2 (en) 1995-08-11 2006-09-26 Tokyo Shibaura Electric Co Image system, solid-state imaging semiconductor integrated circuit device used in the image system, and difference output method used for the image system
JP3838665B2 (en) * 1995-08-11 2006-10-25 株式会社 東芝 MOS type solid-state imaging device
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