JPH05219443A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH05219443A JPH05219443A JP4019337A JP1933792A JPH05219443A JP H05219443 A JPH05219443 A JP H05219443A JP 4019337 A JP4019337 A JP 4019337A JP 1933792 A JP1933792 A JP 1933792A JP H05219443 A JPH05219443 A JP H05219443A
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- H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
- H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
- H03F3/082—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with FET's
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光量の急激な変化時においても、出力電圧の追
随性がよく、従ってダイナミックレンジが広く、高輝度
から低輝度までを高精度に撮像することのできる固体撮
像装置を提供する。 【構成】ゲ−トとドレインを接続した対数圧縮用のＭＯ
Ｓトランジスタ２ａのドレインに光電変換手段１を接続
し、ゲ−ト又はドレインから出力電圧を得るようにした
固体撮像装置において、前記ドレインとゲ−トを抵抗性
インピ−ダンス８を介して接続した構成。
随性がよく、従ってダイナミックレンジが広く、高輝度
から低輝度までを高精度に撮像することのできる固体撮
像装置を提供する。 【構成】ゲ−トとドレインを接続した対数圧縮用のＭＯ
Ｓトランジスタ２ａのドレインに光電変換手段１を接続
し、ゲ−ト又はドレインから出力電圧を得るようにした
固体撮像装置において、前記ドレインとゲ−トを抵抗性
インピ−ダンス８を介して接続した構成。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光信号を電気信号に変
換する固体撮像装置に関し、特に対数変換機能を内蔵す
ることによりダイナミックレンジを拡大した固体撮像装
置に関する。
換する固体撮像装置に関し、特に対数変換機能を内蔵す
ることによりダイナミックレンジを拡大した固体撮像装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置は、小型、軽量で低消費電
力であるのみならず、画像歪や焼き付きがなく、振動や
磁界などの環境条件に強い。また、ＬＳＩと共通あるい
は類似の工程で製造できることから、信頼性が高く、量
産にも適している。このため現在、１次元固体撮像装置
はファクシミリなどに、２次元固体撮像装置はビデオカ
メラなどに幅広く用いられている。
力であるのみならず、画像歪や焼き付きがなく、振動や
磁界などの環境条件に強い。また、ＬＳＩと共通あるい
は類似の工程で製造できることから、信頼性が高く、量
産にも適している。このため現在、１次元固体撮像装置
はファクシミリなどに、２次元固体撮像装置はビデオカ
メラなどに幅広く用いられている。
【０００３】ところで、多くの固体撮像装置は、銀塩フ
ィルムと比較してダイナミックレンジが狭く、このため
露光量を精密に制御する必要があり、また露光量を精密
に制御しても、暗い部分が黒くつぶれたり、明るい部分
が飽和したりすることが生じやすいという欠点がある。
これらの問題を解決し、ダイナミックレンジが広く、高
輝度から低輝度までを撮像することのできる固体撮像装
置が提案されている。それによれば、入射した光量に応
じた光電流を発生しうる感光手段と、光電流を入力する
ＭＯＳトランジスタと、ＭＯＳトランジスタを閾値電圧
以下で且つサブスレッショールド電流が流れうる状態に
バイアスするバイアス手段とを用意し、前記ＭＯＳトラ
ンジスタをサブスレッショールド電流特性域で使うこと
により光電流を対数圧縮変換できるというものである。
ィルムと比較してダイナミックレンジが狭く、このため
露光量を精密に制御する必要があり、また露光量を精密
に制御しても、暗い部分が黒くつぶれたり、明るい部分
が飽和したりすることが生じやすいという欠点がある。
これらの問題を解決し、ダイナミックレンジが広く、高
輝度から低輝度までを撮像することのできる固体撮像装
置が提案されている。それによれば、入射した光量に応
じた光電流を発生しうる感光手段と、光電流を入力する
ＭＯＳトランジスタと、ＭＯＳトランジスタを閾値電圧
以下で且つサブスレッショールド電流が流れうる状態に
バイアスするバイアス手段とを用意し、前記ＭＯＳトラ
ンジスタをサブスレッショールド電流特性域で使うこと
により光電流を対数圧縮変換できるというものである。
【０００４】図６は、本願出願人が先に出願した（特願
平１−３３４４７２号）固体撮像装置の１画素の回路構
成を示したものである。本回路によると、ｔ＝０のとき
ＶO＝ＶOIとすれば、ＭＯＳトランジスタの基板バイア
ス効果を無視すると、次式が得られる。 ＶO=ＶSS1＋（ｎｋＴ／ｑ）ｌｎ〔（ｑ／ｎｋＴＣ）∫ＩPｄｔ ＋ｅｘｐ｛（ｑ／ｎｋＴ）（ＶOI−ＶSS1）｝〕 ・・・・・・（１） 但し、 ｑ；電子電荷量 ｋ；ボルツマン定数 Ｔ；絶対温度 ｎ；ＭＯＳトランジスタ２ａ、２ｂの形状などで決まる
定数 Ｃ；コンデンサ３の容量 （１）式は、光電流ＩPの積分値と、ＶOI−ＶSS1で決ま
る一定値との和が電圧ＶOに対数変換されることを示し
ている。即ち、ＶO1−ＶSS1が充分小さければ、（１）
式は次のようになり、正確に対数変換できることにな
る。 ＶO=ＶSS1＋（ｎｋＴ／ｑ）ｌｎ〔（ｑ／ｎｋＴＣ）∫ＩPｄｔ〕 ・・・・・・（２）
平１−３３４４７２号）固体撮像装置の１画素の回路構
成を示したものである。本回路によると、ｔ＝０のとき
ＶO＝ＶOIとすれば、ＭＯＳトランジスタの基板バイア
ス効果を無視すると、次式が得られる。 ＶO=ＶSS1＋（ｎｋＴ／ｑ）ｌｎ〔（ｑ／ｎｋＴＣ）∫ＩPｄｔ ＋ｅｘｐ｛（ｑ／ｎｋＴ）（ＶOI−ＶSS1）｝〕 ・・・・・・（１） 但し、 ｑ；電子電荷量 ｋ；ボルツマン定数 Ｔ；絶対温度 ｎ；ＭＯＳトランジスタ２ａ、２ｂの形状などで決まる
定数 Ｃ；コンデンサ３の容量 （１）式は、光電流ＩPの積分値と、ＶOI−ＶSS1で決ま
る一定値との和が電圧ＶOに対数変換されることを示し
ている。即ち、ＶO1−ＶSS1が充分小さければ、（１）
式は次のようになり、正確に対数変換できることにな
る。 ＶO=ＶSS1＋（ｎｋＴ／ｑ）ｌｎ〔（ｑ／ｎｋＴＣ）∫ＩPｄｔ〕 ・・・・・・（２）
【０００５】以上のようにして先の出願（特願平１−３
３４４７２号）によれば、光電流ＩPの積分値が対数変
換される。すなわち、積分期間中にフォトダイオード１
に入射する光の強度が変化し、これに伴って光電流ＩP
が変化しても、その積分値が対数変換されることになる
（対数変換機能を持たない通常の固体撮像装置において
は、光電流ＩPの積分値に比例した信号が得られる）。
このため、ダイナミックレンジが広く、高輝度から低輝
度までを撮像することのできる固体撮像装置を実現する
ことができる。
３４４７２号）によれば、光電流ＩPの積分値が対数変
換される。すなわち、積分期間中にフォトダイオード１
に入射する光の強度が変化し、これに伴って光電流ＩP
が変化しても、その積分値が対数変換されることになる
（対数変換機能を持たない通常の固体撮像装置において
は、光電流ＩPの積分値に比例した信号が得られる）。
このため、ダイナミックレンジが広く、高輝度から低輝
度までを撮像することのできる固体撮像装置を実現する
ことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記発明
においては、フォトダイオードに入射する光の強度が急
激に変化する場合には、出力電圧Ｖ0が光の強度の変化
に充分に追随できないという問題がある。これは、図６
に点線で示すように、ＭＯＳトランジスタ２ａと２ｂの
接続点４に浮遊容量５が存在することに起因する。すな
わち、（１）または（２）式を得るためには、先の出願
の明細書にも記載したように、第１及び第２ＭＯＳトラ
ンジスタ２ａ、２ｂのゲート電圧ＶGが、光電流ＩPに対
応して、次式のように変化することが必要である。 ＶG=ＶSS1＋ＶT＋｛（ｎｋＴ／ｑ）ｌｎ（ＩP／ＩDO）｝・・・・（３） ここで、 ＶT；第１ＭＯＳトランジスタ２ａの閾値電圧 ＩDO；第１ＭＯＳトランジスタ２ａの形状などによって
決まる定数
においては、フォトダイオードに入射する光の強度が急
激に変化する場合には、出力電圧Ｖ0が光の強度の変化
に充分に追随できないという問題がある。これは、図６
に点線で示すように、ＭＯＳトランジスタ２ａと２ｂの
接続点４に浮遊容量５が存在することに起因する。すな
わち、（１）または（２）式を得るためには、先の出願
の明細書にも記載したように、第１及び第２ＭＯＳトラ
ンジスタ２ａ、２ｂのゲート電圧ＶGが、光電流ＩPに対
応して、次式のように変化することが必要である。 ＶG=ＶSS1＋ＶT＋｛（ｎｋＴ／ｑ）ｌｎ（ＩP／ＩDO）｝・・・・（３） ここで、 ＶT；第１ＭＯＳトランジスタ２ａの閾値電圧 ＩDO；第１ＭＯＳトランジスタ２ａの形状などによって
決まる定数
【０００７】定常状態では（３）式によって、ＶGが定
まり、浮遊容量５には電流が流れない。しかし、ＩPが
変化したときには、浮遊容量５の充電または放電のため
の電流が浮遊容量５に流れ、充電または放電が完了した
ときにその電流が０となって、ＶGが（３）式で与えら
れる値となる。このため、ＩPの変化に対してＶGの追随
が遅れる（浮遊容量５の充電または放電に要する時間だ
け遅れる）ことになる。それ故、ＩPが変化したときに
は、（１）または（２）式に基づいた対数変換が正確に
行われないことになる。
まり、浮遊容量５には電流が流れない。しかし、ＩPが
変化したときには、浮遊容量５の充電または放電のため
の電流が浮遊容量５に流れ、充電または放電が完了した
ときにその電流が０となって、ＶGが（３）式で与えら
れる値となる。このため、ＩPの変化に対してＶGの追随
が遅れる（浮遊容量５の充電または放電に要する時間だ
け遅れる）ことになる。それ故、ＩPが変化したときに
は、（１）または（２）式に基づいた対数変換が正確に
行われないことになる。
【０００８】この追随性が悪くなる点を、より詳しく説
明すると、まず、光量が減少してＩPが小さくなった場
合について述べる。このときは、浮遊容量５に蓄積した
電荷が放電し、ＶGの電位が降下して行くが、この放電
は第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレイン電流を介して
行われる。該ドレイン電流はゲート電圧の低下と共に減
少する。それ故、浮遊容量５に蓄積した電荷の放電が進
み、ドレイン電圧、すなわちゲート電圧の低下と共に、
ドレイン電流が減少し、放電の効率も低下することにな
って放電時間が長くかかる。よってＶGのＩPの変化に対
する追随性が悪いことになる。
明すると、まず、光量が減少してＩPが小さくなった場
合について述べる。このときは、浮遊容量５に蓄積した
電荷が放電し、ＶGの電位が降下して行くが、この放電
は第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレイン電流を介して
行われる。該ドレイン電流はゲート電圧の低下と共に減
少する。それ故、浮遊容量５に蓄積した電荷の放電が進
み、ドレイン電圧、すなわちゲート電圧の低下と共に、
ドレイン電流が減少し、放電の効率も低下することにな
って放電時間が長くかかる。よってＶGのＩPの変化に対
する追随性が悪いことになる。
【０００９】一方、光量が増加してＩPが大きくなった
場合には、浮遊容量５に電荷が充電されていくことによ
り、ＶGの電位が上昇して行く。この充電電流はフォト
ダイオード１より供給される。しかしながら、フォトダ
イオード１を流れる電流ＩPは浮遊容量５と第１ＭＯＳ
トランジスタ２ａを流れる電流に分けられるため、第１
ＭＯＳトランジスタ２ａを流れる電流が多ければ多いほ
ど、充電の効率も低下する。しかるに、第１ＭＯＳトラ
ンジスタ２ａのゲートはドレインと直結されているた
め、ドレイン電圧の上昇と共にゲート電圧も上昇し、第
１ＭＯＳトランジスタ２ａを流れる電流が多くなり、充
電の効率も低下することになる。よって、この場合も、
ＶGのＩPの変化に対する追随性が悪いことになる。
場合には、浮遊容量５に電荷が充電されていくことによ
り、ＶGの電位が上昇して行く。この充電電流はフォト
ダイオード１より供給される。しかしながら、フォトダ
イオード１を流れる電流ＩPは浮遊容量５と第１ＭＯＳ
トランジスタ２ａを流れる電流に分けられるため、第１
ＭＯＳトランジスタ２ａを流れる電流が多ければ多いほ
ど、充電の効率も低下する。しかるに、第１ＭＯＳトラ
ンジスタ２ａのゲートはドレインと直結されているた
め、ドレイン電圧の上昇と共にゲート電圧も上昇し、第
１ＭＯＳトランジスタ２ａを流れる電流が多くなり、充
電の効率も低下することになる。よって、この場合も、
ＶGのＩPの変化に対する追随性が悪いことになる。
【００１０】本発明は上記問題を解決し、光量の急激な
変化時においても、出力電圧の追随性がよく、従ってダ
イナミックレンジが広く、高輝度から低輝度までを高精
度に撮像することのできる固体撮像装置を提供すること
を目的とする。
変化時においても、出力電圧の追随性がよく、従ってダ
イナミックレンジが広く、高輝度から低輝度までを高精
度に撮像することのできる固体撮像装置を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、ゲ−トとドレインを接続した対数圧縮用の
ＭＯＳトランジスタのドレインに光電変換手段を接続
し、ゲ−ト又はドレインから出力電圧を得るようにした
固体撮像装置において、前記ドレインとゲ−トを抵抗性
インピ−ダンスを介して接続した構成としている。
本発明では、ゲ−トとドレインを接続した対数圧縮用の
ＭＯＳトランジスタのドレインに光電変換手段を接続
し、ゲ−ト又はドレインから出力電圧を得るようにした
固体撮像装置において、前記ドレインとゲ−トを抵抗性
インピ−ダンスを介して接続した構成としている。
【００１２】
【作用】このような構成によれば、光電流ＩPが減少
し、ドレイン電圧が降下する場合には、ゲート電圧の降
下が遅れて、ドレイン電流が大きく保たれる。一方、Ｉ
Pが増加し、ドレイン電圧が上昇する場合には、ゲート
電圧の上昇が遅れて、ドレイン電流が小さく保たれる。
このため、浮遊容量に対する充電又は放電が早く行なわ
れ、光電流ＩPの変化に対する第１ＭＯＳトランジスタ
２ａのゲ−ト電圧ＶＧの変化が早くなり、その追随性が
飛躍的に改善される。
し、ドレイン電圧が降下する場合には、ゲート電圧の降
下が遅れて、ドレイン電流が大きく保たれる。一方、Ｉ
Pが増加し、ドレイン電圧が上昇する場合には、ゲート
電圧の上昇が遅れて、ドレイン電流が小さく保たれる。
このため、浮遊容量に対する充電又は放電が早く行なわ
れ、光電流ＩPの変化に対する第１ＭＯＳトランジスタ
２ａのゲ−ト電圧ＶＧの変化が早くなり、その追随性が
飛躍的に改善される。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
具体的に説明する。図１は、本発明を適用した固体撮像
装置の１画素の回路構成を示したものである。ここで
は、第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレインとゲートの
間に抵抗８が挿入され、第２ＭＯＳトランジスタ２ｂの
ゲートは第１ＭＯＳトランジスタ２ａのゲートと接続さ
れている。このとき、浮遊容量６及び７が第１ＭＯＳト
ランジスタ２ａのゲート及びドレインにそれぞれ存在す
る。
具体的に説明する。図１は、本発明を適用した固体撮像
装置の１画素の回路構成を示したものである。ここで
は、第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレインとゲートの
間に抵抗８が挿入され、第２ＭＯＳトランジスタ２ｂの
ゲートは第１ＭＯＳトランジスタ２ａのゲートと接続さ
れている。このとき、浮遊容量６及び７が第１ＭＯＳト
ランジスタ２ａのゲート及びドレインにそれぞれ存在す
る。
【００１４】以下、光量が急激に変化した場合につい
て、本回路の動作を説明する。まず、光量が減少してＩ
Ｐが小さくなった場合について述べる。このときは、浮
遊容量６及び７に蓄積した電荷が放電し、第１ＭＯＳト
ランジスタ２ａのゲート電圧ＶG及び第１ＭＯＳトラン
ジスタ２ａのドレイン電圧ＶDが低下して行く。この放
電は浮遊容量７については第１ＭＯＳトランジスタ２ａ
のドレイン電流を介して行われ、一方、浮遊容量６につ
いては抵抗８及び第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレイ
ン電流を介して行われる。
て、本回路の動作を説明する。まず、光量が減少してＩ
Ｐが小さくなった場合について述べる。このときは、浮
遊容量６及び７に蓄積した電荷が放電し、第１ＭＯＳト
ランジスタ２ａのゲート電圧ＶG及び第１ＭＯＳトラン
ジスタ２ａのドレイン電圧ＶDが低下して行く。この放
電は浮遊容量７については第１ＭＯＳトランジスタ２ａ
のドレイン電流を介して行われ、一方、浮遊容量６につ
いては抵抗８及び第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレイ
ン電流を介して行われる。
【００１５】このため、浮遊容量７の放電電流ｉ7が流
れることにより第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレイン
電圧ＶDは下がる。一方、抵抗８に浮遊容量６からの放
電電流ｉ6が流れている間はゲ−ト電圧ＶGがドレイン電
圧ＶDよりも高くなっており、その放電電流ｉ6が０にな
ると、ＶGはＶDと等しくなる。換言すれば、ＶDの低下
よりもＶGの低下が遅れることになる。前記ドレイン電
流はゲート電圧ＶGが高いほど大きいため、浮遊容量７
の放電が進んでもドレイン電流はあまり低下しないこと
になる。このため、抵抗８を介して放電が行われる浮遊
容量６についても、放電が速やかに行われることにな
る。
れることにより第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレイン
電圧ＶDは下がる。一方、抵抗８に浮遊容量６からの放
電電流ｉ6が流れている間はゲ−ト電圧ＶGがドレイン電
圧ＶDよりも高くなっており、その放電電流ｉ6が０にな
ると、ＶGはＶDと等しくなる。換言すれば、ＶDの低下
よりもＶGの低下が遅れることになる。前記ドレイン電
流はゲート電圧ＶGが高いほど大きいため、浮遊容量７
の放電が進んでもドレイン電流はあまり低下しないこと
になる。このため、抵抗８を介して放電が行われる浮遊
容量６についても、放電が速やかに行われることにな
る。
【００１６】一方、光量が増加してＩPが大きくなった
場合には、浮遊容量６及び７に電荷が充電されることに
より、ＶG及びＶDが上昇することになる。この場合は、
ＩＰが浮遊容量６及び７への充電電流と第１ＭＯＳトラ
ンジスタ２ａを流れるドレイン電流に分けられるため、
第１ＭＯＳトランジスタ２ａを流れる電流が少なければ
少ないほど充電の効率が向上する。本実施例では、第１
ＭＯＳトランジスタ２ａのゲートは抵抗８を介してドレ
インに接続されているため、ＶＤの上昇に対し、ＶGの
上昇が遅れることになる。このため、ＶDが上昇しても
ドレイン電流はあまり増加しないことになり、浮遊容量
７の充電効率が向上する。この結果、抵抗８を介して行
われる浮遊容量６の充電も浮遊容量７の充電に追随して
速やかに行われることになる。
場合には、浮遊容量６及び７に電荷が充電されることに
より、ＶG及びＶDが上昇することになる。この場合は、
ＩＰが浮遊容量６及び７への充電電流と第１ＭＯＳトラ
ンジスタ２ａを流れるドレイン電流に分けられるため、
第１ＭＯＳトランジスタ２ａを流れる電流が少なければ
少ないほど充電の効率が向上する。本実施例では、第１
ＭＯＳトランジスタ２ａのゲートは抵抗８を介してドレ
インに接続されているため、ＶＤの上昇に対し、ＶGの
上昇が遅れることになる。このため、ＶDが上昇しても
ドレイン電流はあまり増加しないことになり、浮遊容量
７の充電効率が向上する。この結果、抵抗８を介して行
われる浮遊容量６の充電も浮遊容量７の充電に追随して
速やかに行われることになる。
【００１７】図２は、本発明の第２の実施例を示したも
のである。この実施例は、第２ＭＯＳトランジスタ２ｂ
のゲートが第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレインに直
接接続されるとともに、第１ＭＯＳトランジスタ２ａの
ゲ−トには抵抗８を介して接続されている点で図１の実
施例と異なっているだけであって、その他の部分は図１
と同一である。そして、本実施例においても、図１の実
施例の説明で述べたように、第１ＭＯＳトランジスタ２
ａのドレイン電圧が光量の変化に速やかに追随すること
から、出力電圧Ｖ0も光量変化に速やかに追随できるこ
とになる。
のである。この実施例は、第２ＭＯＳトランジスタ２ｂ
のゲートが第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレインに直
接接続されるとともに、第１ＭＯＳトランジスタ２ａの
ゲ−トには抵抗８を介して接続されている点で図１の実
施例と異なっているだけであって、その他の部分は図１
と同一である。そして、本実施例においても、図１の実
施例の説明で述べたように、第１ＭＯＳトランジスタ２
ａのドレイン電圧が光量の変化に速やかに追随すること
から、出力電圧Ｖ0も光量変化に速やかに追随できるこ
とになる。
【００１８】図３は、本発明の第３の実施例を示したも
のである。この実施例では、図１の実施例における抵抗
８がＭＯＳトランジスタ９に置き換えられ、ＭＯＳトラ
ンジスタ９のゲートには端子１０を通して直流電圧ＶGG
が印加されている。直流電圧ＶGGを制御することによ
り、ＭＯＳトランジスタ９の導電性を制御することがで
きる。これは等価的に、このＭＯＳトランジスタのドレ
イン・ソ−ス間を直流電圧ＶGGに応じた値の抵抗として
みなすことができることを意味している。従って図１の
実施例と同様の効果、すなわち第１ＭＯＳトランジスタ
２ａのゲート電圧が光量の変化に速やかに追随し、出力
電圧Ｖ0も光量変化に速やかに追随できることになる。
のである。この実施例では、図１の実施例における抵抗
８がＭＯＳトランジスタ９に置き換えられ、ＭＯＳトラ
ンジスタ９のゲートには端子１０を通して直流電圧ＶGG
が印加されている。直流電圧ＶGGを制御することによ
り、ＭＯＳトランジスタ９の導電性を制御することがで
きる。これは等価的に、このＭＯＳトランジスタのドレ
イン・ソ−ス間を直流電圧ＶGGに応じた値の抵抗として
みなすことができることを意味している。従って図１の
実施例と同様の効果、すなわち第１ＭＯＳトランジスタ
２ａのゲート電圧が光量の変化に速やかに追随し、出力
電圧Ｖ0も光量変化に速やかに追随できることになる。
【００１９】図４及び図５は、それぞれ本発明の第４、
第５の実施例を示している。これらの実施例では、上記
第３の実施例（図３）におけるＭＯＳトランジスタ９の
ゲートがＭＯＳトランジスタ９自身のドレインまたはソ
ースに接続された構成をとっている。ＭＯＳトランジス
タ９の閾値電圧をイオン注入などによって制御すること
により、これらの実施例においても第３の実施例と同様
の効果を得ることができる。しかも、これらの実施例で
は、第３実施例に比しＶGGを印加するための端子１０を
省略できるという利点を享受できる。
第５の実施例を示している。これらの実施例では、上記
第３の実施例（図３）におけるＭＯＳトランジスタ９の
ゲートがＭＯＳトランジスタ９自身のドレインまたはソ
ースに接続された構成をとっている。ＭＯＳトランジス
タ９の閾値電圧をイオン注入などによって制御すること
により、これらの実施例においても第３の実施例と同様
の効果を得ることができる。しかも、これらの実施例で
は、第３実施例に比しＶGGを印加するための端子１０を
省略できるという利点を享受できる。
【００２０】尚、上記ＭＯＳトランジスタ９は、第１及
び第２ＭＯＳトランジスタ２ｂがサブスレッショールド
領域で動作していることから、第１及び第２ＭＯＳトラ
ンジスタ２ｂと同様にサブスレッショールド領域で動作
することが望ましい。図３〜図５の実施例において、Ｍ
ＯＳトランジスタ９は第１ＭＯＳトランジスタ２ａのゲ
−トに接続されている端子と、第１ＭＯＳトランジスタ
２ａのドレインに接続されている端子のうち、電位の低
い端子がソ−スとして、電位の高い端子がドレインとし
て機能する。このようにＭＯＳトランジスタ９のソース
は第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレインまたはゲート
に接続されていることから、ＭＯＳトランジスタ９の基
板バイアス電圧は第１ＭＯＳトランジスタ２ａの基板バ
イアス電圧よりも大きくなる。このため、ＭＯＳトラン
ジスタ９をサブスレッショールド領域で動作させるため
には、その閾値電圧を第１ＭＯＳトランジスタ２ａの閾
値電圧よりも小さくなるように作成する必要がある。こ
れは、ＭＯＳトランジスタ９のゲート領域に、例えばリ
ンをイオン注入することにより実現できる。
び第２ＭＯＳトランジスタ２ｂがサブスレッショールド
領域で動作していることから、第１及び第２ＭＯＳトラ
ンジスタ２ｂと同様にサブスレッショールド領域で動作
することが望ましい。図３〜図５の実施例において、Ｍ
ＯＳトランジスタ９は第１ＭＯＳトランジスタ２ａのゲ
−トに接続されている端子と、第１ＭＯＳトランジスタ
２ａのドレインに接続されている端子のうち、電位の低
い端子がソ−スとして、電位の高い端子がドレインとし
て機能する。このようにＭＯＳトランジスタ９のソース
は第１ＭＯＳトランジスタ２ａのドレインまたはゲート
に接続されていることから、ＭＯＳトランジスタ９の基
板バイアス電圧は第１ＭＯＳトランジスタ２ａの基板バ
イアス電圧よりも大きくなる。このため、ＭＯＳトラン
ジスタ９をサブスレッショールド領域で動作させるため
には、その閾値電圧を第１ＭＯＳトランジスタ２ａの閾
値電圧よりも小さくなるように作成する必要がある。こ
れは、ＭＯＳトランジスタ９のゲート領域に、例えばリ
ンをイオン注入することにより実現できる。
【００２１】上記各実施例では第１、第２ＭＯＳトラン
ジスタ２ａ、２ｂとしてＮチャンネルＭＯＳトランジス
タを用いた場合を示しているが、ＰチャンネルＭＯＳト
ランジスタを用いる（バイアス関係を変える必要はある
が）ことも可能である。また、図３〜図５の実施例では
第２ＭＯＳトランジスタ２ｂのゲ−トは第１ＭＯＳトラ
ンジスタ２ａのゲ−トに接続されているが、第２ＭＯＳ
トランジスタ２ｂのゲ−トを第１ＭＯＳトランジスタ２
ａのドレインと接続しても同様の効果が得られることは
明かである。
ジスタ２ａ、２ｂとしてＮチャンネルＭＯＳトランジス
タを用いた場合を示しているが、ＰチャンネルＭＯＳト
ランジスタを用いる（バイアス関係を変える必要はある
が）ことも可能である。また、図３〜図５の実施例では
第２ＭＯＳトランジスタ２ｂのゲ−トは第１ＭＯＳトラ
ンジスタ２ａのゲ−トに接続されているが、第２ＭＯＳ
トランジスタ２ｂのゲ−トを第１ＭＯＳトランジスタ２
ａのドレインと接続しても同様の効果が得られることは
明かである。
【００２２】
【発明の効果】以下説明した通り、本発明によれば、光
電流の変化に対するＭＯＳトランジスタのゲ−ト電圧及
び出力電圧の追従性が飛躍的に向上するので、光電変換
手段に照射される光量の急激な変化に対してもダイナミ
ックレンジが広く、高輝度から低輝度までを高精度に撮
像することのできる固体撮像装置を実現することが可能
となる。
電流の変化に対するＭＯＳトランジスタのゲ−ト電圧及
び出力電圧の追従性が飛躍的に向上するので、光電変換
手段に照射される光量の急激な変化に対してもダイナミ
ックレンジが広く、高輝度から低輝度までを高精度に撮
像することのできる固体撮像装置を実現することが可能
となる。
【図１】本発明の固体撮像装置の第１実施例の回路図
【図２】本発明の固体撮像装置の第２実施例の回路図
【図３】本発明の固体撮像装置の第３実施例の回路図
【図４】本発明の固体撮像装置の第４実施例の回路図
【図５】本発明の固体撮像装置の第５実施例の回路図
【図６】従来例の回路図
１ フォトダイオ−ド ２ａ 第１ＭＯＳトランジスタ ２ｂ 第２ＭＯＳトランジスタ ６ ゲ−トの浮遊容量 ７ ドレインの浮遊容量
フロントページの続き (72)発明者 石田 耕一 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者 鮫島 幸一 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタカメラ株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】ゲ−トとドレインを接続した対数圧縮用の
ＭＯＳトランジスタのドレインに光電変換手段を接続
し、ゲ−ト又はドレインから出力電圧を得るようにした
固体撮像装置において、前記ドレインとゲ−トを抵抗性
インピ−ダンスを介して接続したことを特徴とする固体
撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4019337A JPH05219443A (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 固体撮像装置 |
| US08/012,575 US5363000A (en) | 1992-02-05 | 1993-02-03 | Solid-state image sensing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4019337A JPH05219443A (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05219443A true JPH05219443A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11996593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4019337A Pending JPH05219443A (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 固体撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5363000A (ja) |
| JP (1) | JPH05219443A (ja) |
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