JPH0720219B2

JPH0720219B2 - 光電変換装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH0720219B2
Application number: JP60255027A
Authority: JP
Inventors: 逸男大図; 敏司鈴木; 明石崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPS62115865A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は光電変換装置の駆動方法、詳しくは複数の光電
変換素子に光を照射して該複数の光電変換素子にキャリ
アを蓄積する工程と、蓄積されたキャリアに基づく光信
号を各光電変換素子から読み出す工程と、該複数の光電
変換素子に蓄積されたキャリアを除く為のリフレッシュ
動作を行う工程と、を含む光電変換装置の駆動方法に関
するものである。

［従来技術］従来、CCD、MOS等のイメージセンサを用いたTVカメラ、
SVカメラ等において絞り機能を持ったものがある。この
ようなオート絞り機能のあるTVカメラ、SVカメラ等を備
えている光電変換装置としては特開昭60−12759号公報
〜特開昭60−12765号公報に記載されている光電変換装
置がある。

この光電変換装置は半導体トランジスタの制御電極上に
キャリアを有している光センサセルを複数個配列した光
センサ部から成っている。

第３図は光電変換装置の回路図、第４図はそのタイミン
グチャートを示す図である。

これらの図において、光センサセル100・・・のキャパ
シタ電極101・・・は駆動ラインに共通に接続されてい
て、コレクタ電極102・・・は正電圧端子に共通に接続
されている。

そして駆動端子は駆動ラインと接続されている。

この駆動端子には、光センサセル100・・・を駆動する
ためのパルス信号が印加されるようになっており、光セ
ンサセル100・・・のエミッタ端子103・・・は垂直信号
ラインと接続され、リセット用のFET104・・・を介して
共通に接続されると共にアース端子GNDと接続されてい
る。

またFET104・・・のゲート電極はリセット端子に共通に
接続されている。

FET104・・・はスイッチング用の電界効果トランジスタ
である。

垂直信号ラインは、FET105・・・を介して蓄積キャパシ
タ106・・・と接続されると共にFET107・・・のソース
電極とも接続されており、このFET107・・・のドレイン
電極は水平信号ラインに共通に接続され、FET105のゲー
ト電極は制御端子に共通に接続される。

またFET107のゲート電極は走査回路108の出力端子に接
続される。

水平信号ラインは、出力増幅器109を介して外部出力端
子と接続されると共にFET110を介してアース端子GNDと
も接続される。

またFET110のゲート端子はリセット端子と接続されてい
る。

ここで用いているFET110は、水平ラインをリセットする
ための電界効果トランジスタである。

次に第３図の回路の駆動方法を第４図のタイミングチャ
ートにより説明する。

先ず、制御端子及びリセット端子を共にＨレベルにす
る。するとリセット期間には蓄積キャパシタ106・・・
に蓄積された光信号がリセットされる。

そして光センサセル100・・・に蓄積されている光信号
の読出しは、制御端子がＨレベル、リセット端子がＬレ
ベルのとき、駆動端子に読出し用のパルス信号を印加す
ることにより、光信号が垂直信号ライン上に読出され
て、蓄積キャパシタ106・・・に光信号が蓄積される。

このように読出し用のパルス信号がＨレベルの時に光セ
ンサセル100・・・の読出しが開始し、所定期間経過後
には読出し用のパルス信号がＬレベルになり読出しが終
了する。

また制御端子がＬレベル、リセット端子がＨレベルの際
には、リフレッシュ動作状態となり、光センサセル100
・・・に蓄積された光信号が消去される。

そしてリフレッシュ用のパルス信号がＬレベルになりリ
フレッシュ動作を終了する。

つまり、次に再び読出し動作状態になるまでの期間が光
センサセル100にキャリヤを蓄積する蓄積期間である。

また、走査回路108の各出力端子からのパルス信号は、
シフトつるタイミングに従ってFET107を順番にオンす
る。

この走査回路108の水平走査によって蓄積キャパシタ106
・・・に蓄えられている光信号がシリアルに水平ライン
上に読出され、出力増幅器109で増幅された後に外部出
力端子から出力される。

このように蓄積キャパシタ106・・・に蓄えられた全て
の光信号の読出しが終了すると、再び最初のリセット期
間に戻る。

そして以上の動作が繰返し行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］上述した光電変換装置の駆動方法においては、任意の蓄
積時間に光センサセル内で発生する暗電圧のバラツキの
ために、光センサセルから読出された出力信号に雑音が
含まれてしまうことがある。

このため従来から光センサセル内で発生する暗電流分に
相当する出力信号を事前にレファレンス光信号として外
部記憶装置に記憶し、このレファレンス光信号よりのレ
ファレンス出力信号と光センサセルから読出された実際
の光信号の出力信号を比較することによって補正を行な
い、暗電圧に起因する雑音成分を除去しようとしたもの
がある。

しかし、このような従来の光電変換装置においては、光
電変換装置のシステム化を図ろうとする場合に、別に外
部回路が必要となるためにシステムがより複雑化してし
まうという問題がある。

本発明はかかる実状に鑑みなされたもので、光電変換素
子から読出した光信号を蓄積する光信号蓄積手段と共に
光電変換素子から読出した暗電圧信号を蓄わえる暗電圧
信号蓄積手段を備え、前記光信号蓄積手段に蓄えられた
実際の光信号と、前記暗電圧信号蓄積手段に蓄えられた
暗電圧信号とを別個の出力ライン上に同時に読出すこと
によって、暗電圧分に相当する信号を光センサセルごと
に補正し、その出力信号の中から暗電圧のバラツキに起
因する雑音を除去することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］本発明は上記問題点を解決するために、複数の光電変換
素子に光を照射して該複数の光電変換素子にキャリアを
蓄積する工程と、蓄積されたキャリアに基づく光信号を各光電変換素子か
ら読み出して光信号蓄積手段に蓄積する工程と、該複数の光電変換素子に蓄積されたキャリアを除く為の
リフレッシュ動作を行う工程と、該複数の光電変換素子を遮光した状態で各光電変換素子
から暗電圧信号を読み出して暗電圧信号蓄積手段に蓄積
する工程と、該光信号蓄積手段及び該暗電圧信号蓄積手段から独立し
た複数の出力線に該光信号及び該暗電圧信号をそれぞれ
出力する工程と、を含むことを特徴とする光電変換装置の駆動方法を提供
するものである。

［作用］上記の方法によって、暗電圧信号蓄積手段に蓄えられた
暗電圧信号を別個の情報出力ライン上に同時に読出すと
共に暗電圧信号を光センサセルごとに補正し、出力信号
の中から暗電圧のバラツキに起因する雑音を除去する。

従って、暗電圧分に相当する雑音をセンサ内で、処理す
ることができるため、外部回路等が必要とならず、シス
テム構成が平易にでき、低価格の光電変換装置を提供す
ることができる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明を用いた光電変換装置の一例を示す回路
図である。

この図において、符号１は光電変換素子である光センサ
セルで、この光センサセル１は一次元的に配列されてい
る。

光センサセル１のキャパシタ電極２は駆動ラインに共通
に接続されると共に駆動端子に接続されており、光セン
サセル１のコレクタ電極３は正電圧端子に共通に接続さ
れている。

また光センサセル１のエミッタ電極４は、垂直ライン５
と接続されており、この垂直ライン５はFET6を介して共
通に接続され、FET6はアース端子７に接続される。

前記FET6のゲート電極にはリセット端子が共通に接続さ
れている。

また垂直ライン５にはFET8を介して、キャパシタ９とFE
T10のソース電極が接続されており、キャパシタ９はア
ースライン11を介してアース端子12が接続されている。

キャパシタ９は光信号蓄積用のキャパシタである。

FET10のゲート電極は走査回路13の出力端子14と接続さ
れ、FET10のドレイン電極は水平ライン15を介して出力
増幅器16と接続されている。この出力増幅器16の出力側
は外部出力端子17と接続され、外部出力端子17から出力
電圧が取出される。

またFET10のゲート電極はFET18のゲート電極とも接続さ
れており、FET18のドレイン電極は出力ライン19を介し
て出力増幅器20と接続されている。

この出力増幅器20の出力側は外部出力端子21と接続され
ていて、外部出力端子21から出力電圧が取出される。

更にFET18のソース電極はFET22を介して垂直ライン５と
も接続されている。

本実施例では以上の他に、FET18のソース電極とFET22間
に垂直ライン23を介してキャパシタ24の一方の電極部が
接続され、キャパシタ24のもう一方の電極部は前記アー
スライン11に接続されている。

このキャパシタ24が暗電圧信号蓄積用のキャパシタであ
る。

次に本実施例の動作について説明する。

第２図のタイミング・チャート図に示すように、光セン
サセル１・・・には光照射蓄積期間における光蓄積動作
により、光量に応じた光信号を蓄積する。

先ず、光信号読出し期間になるまでの一定期間の間に、
光センサセル１・・・は光照射によりキャリヤの蓄積動
作をする。そして、リセット期間においては制御端子及
びリセット端子が共にＨレベルとなり、キャパシタ９に
蓄えられた電荷をリセットする。

次に、制御端子をＨレベル、リセット端子をＬレベルと
して、駆動端子に読出し用のパルス電圧が印加される
と、光センサセル１・・・に蓄積された光情報は、垂直
ライン上に読出される。

そしてキャパシタ９に光信号が蓄積される。

光信号読出し期間終了後、リセット端子をＨレベルにし
て駆動端子にリフレッシュ用のパルス電圧を印加すれ
ば、光センサセル１・・・がリフレッシュ状態となり、
光センサセル１・・・内に蓄積した光信号が消去する。

リフレッシュ期間終了後には、光センサセル１・・・を
一時的に遮光し、遮光期間とする。

この際、光センサセル１・・・には暗状態において発生
する暗電圧の蓄積が行なわれる。ここで暗電圧蓄積期間
と光照射蓄積期間とが同じ時間になるように設定する。

次に、暗電圧読出し端子とリセット端子を共にＨレベル
にすることによって、リセット期間中にキャパシタ24に
蓄えられた電荷をリセットする。

光センサセル１・・・に蓄積された暗電圧信号は、暗電
圧読出し用端子をＨレベル、リセット端子をＬレベルと
し、駆動端子に読出し用のパルス電圧Erを印加し、垂直
ライン５上に読出す。

このようにしてキャパシタ24に暗電圧信号が蓄積され
る。

この暗電圧読出し期間終了後に、暗電圧読出用端子をＬ
レベル、リセット端子をＨレベルとして、駆動端子にリ
フレッシュ用のパルス電圧E0を印加して、光センサセル
１・・・をリフレッシュ状態にする。

そして、ある一定時間経過後にリフレッシュ用のパルス
電圧をＬレベルにすると、リフレッシュ期間が終了する
と共に遮光期間が終了し、さらにリセット端子をＬレベ
ルにする。

次に、走査回路13の出力端子14からの出力パルスがシフ
トするタイミングに従ってFET10、FET18を順次オンす
る。

この水平走査によってキャパシタ９に蓄えられた光信号
が直列に水平ライン15上に読出される。また、この読出
しに同期して、暗電圧信号を出力ライン19上に読出す。

このように、水平ライン15上に読出された光信号は、出
力増幅器16を通して外部出力端子17に出力され、一方出
力ライン19上に読出された暗電圧信号は、出力増幅器20
を通して外部出力端子21に出力され、この外部出力端子
から出力電圧が取出される。

そして一定期間後には水平走査期間が終了し、再びリセ
ット期間に戻り、それ以降は、以上の動作を繰り返し行
なう。

本実施例における光電変換装置は以上のように動作する
ため、暗電圧による雑音を除去するために、従来の光電
変換装置のような付加的な外部回路も必要とならず、シ
ステム構成が平易にできるから、低価格の光電変換装置
にしたいという要望にも応じることができるようにな
る。

尚、上記実施例においては、個別ライン上に同時に読出
された実際の光信号と、暗電圧信号を出力回路部25にお
いて出力増幅器16,20を用いて増幅し、外部に出力する
ようにしているが、このような構成に限定されず、出力
回路部25を差動増幅器等に置き換え、実際の光信号から
その中に含まれる暗電圧信号を差し引いた分の光信号を
外部に出力するようにしたものであってもよいことは言
うまでもない。

また本実施例では、暗電圧蓄積期間と光照射期間とを同
時間に設定したがこれに限定されない。

例えば光センサセル１・・・における暗電圧の発生量と
暗電圧蓄積時間との間の関係を有効に利用することによ
って、暗電圧蓄積時間を光照射時間より短かくし、出力
回路部25の出力増幅器16,20の利得を個々に調整したも
の、または蓄積用キャパシタ９・・・、24・・・の値を
調整することにより、上記実施例と同等の結果が得られ
るようにしたものであってもよいことは言うまでもな
い。

更に本実施例では光センサセルを一次元的に並べたもの
について説明したがこれのみに限定されないことは言う
までもない。

［発明の効果］上記のように、複数の光電変換素子に光を照射して該複
数の光電変換素子にキャリアを蓄積する工程と、蓄積さ
れたキャリアに基づく光信号を各光電変換素子から読み
出して光信号蓄積手段に蓄積する工程と、該複数の光電
変換素子に蓄積されたキャリアを除く為のリフレッシュ
動作を行う工程と、該複数の光電変換素子を遮光した状
態で各光電変換素子から暗電圧信号を読み出して暗電圧
信号蓄積手段に蓄積する工程と、該光信号蓄積手段及び
該暗電圧信号蓄積手段から独立した複数の出力線に該光
信号及び該暗電圧信号をそれぞれ出力する工程と、を含
むようにしたため、光センサセルから読出した実際の光
信号を外部に出力する際に、その中に含む暗電圧に相当
する信号を光センサセルごとに補正し、出力信号の中か
ら暗電圧のバラツキに起因する雑音を除去することがで
きる。また、従来の駆動方法のように付加的な外部回路
を必要としないために、システム構成を平易にでき、経
済的な光電変換装置にしたいという要望にも応じること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いた光電変換装置の一例を示す回路
図、第２図はそのタイミング・チャート図、第３図は光
電変換装置の回路図、第４図はそのタイミング・チャー
トを示すものである。符号の説明１は光電変換素子２はキャパシタ電極９は光情報蓄積手段 15,19は情報出力ライン 24は暗電圧蓄積手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光電変換素子に光を照射して該複数
の光電変換素子にキャリアを蓄積する工程と、蓄積されたキャリアに基づく光信号を各光電変換素子か
ら読み出して光信号蓄積手段に蓄積する工程と、該複数の光電変換素子に蓄積されたキャリアを除く為の
リフレッシュ動作を行う工程と、該複数の光電変換素子を遮光した状態で各光電変換素子
から暗電圧信号を読み出して暗電圧信号蓄積手段に蓄積
する工程と、該光信号蓄積手段及び該暗電圧信号蓄積手段から独立し
た複数の出力線に該光信号及び該暗電圧信号をそれぞれ
出力する工程と、を含むことを特徴とする光電変換装置の駆動方法。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置
の駆動方法において、前記光電変換素子はトランジスタ
であることを特徴とする光電変換装置の駆動方法。
【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置
の駆動方法において、前記複数の出力線に設けられた増
幅器によって該光信号及び該暗電圧信号を増幅して出力
することを特徴とする光電変換装置の駆動方法。
【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置
の駆動方法において、前記複数の出力線に設けられた作
動増幅器によって、該光信号より該暗電圧信号を差し引
いた信号を出力することを特徴とする光電変換装置の駆
動方法。
【請求項５】特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか
に記載の光電変換装置の駆動方法において、走査回路に
より、前記光信号蓄積手段及び前記暗電圧信号蓄積手段
に蓄積された各光電変換素子毎の前記光信号及び前記暗
電圧信号を、前記複数の出力線に同時に出力することを
特徴とする光電変換装置の駆動方法。