JPH0815321B2 - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
- Publication number
- JPH0815321B2 JPH0815321B2 JP61300803A JP30080386A JPH0815321B2 JP H0815321 B2 JPH0815321 B2 JP H0815321B2 JP 61300803 A JP61300803 A JP 61300803A JP 30080386 A JP30080386 A JP 30080386A JP H0815321 B2 JPH0815321 B2 JP H0815321B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- signal
- drive
- dot
- conversion element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電変換素子を利用した光電変換装置に関す
るものである。
るものである。
従来、複数の光電変換素子を一列に配置したラインセ
ンサや、あるいは行列状に配置したエリアセンサを用い
た光電変換装置がある。
ンサや、あるいは行列状に配置したエリアセンサを用い
た光電変換装置がある。
この様な光電変換装置では光電変換素子を駆動する駆
動素子の持つ駆動容量や光電変換素子の容量のバラツキ
が結果的に駆動パルスのリーク成分のバラツキとなっ
て、このバラツキ成分が本来情報信号として必要な光電
変換信号に重畳されて読出されてしまうという問題点が
あった。
動素子の持つ駆動容量や光電変換素子の容量のバラツキ
が結果的に駆動パルスのリーク成分のバラツキとなっ
て、このバラツキ成分が本来情報信号として必要な光電
変換信号に重畳されて読出されてしまうという問題点が
あった。
この駆動ノイズの発生について述べる。
第５−Ａ図は特開昭60−12764号に示される光電変換
素子の概略図、第５−Ｂ図は駆動パルス波形図、第５−
Ｃ図は光電変換素子のベース電位図である。
素子の概略図、第５−Ｂ図は駆動パルス波形図、第５−
Ｃ図は光電変換素子のベース電位図である。
第５−Ａ図において、Trはベース蓄積型トランジスタ
（以後Ｂ−Trと略す）、Coxは駆動パルスφＲによりＢ
−Trを逆バイアスあるいは正バイアスにする駆動用容量
である。Ｃ−Trはリフレツシユ用トランジスタである。
またCbcとCbeはＢ−Trのジヤンクシヨン容量で上述各容
量Cox,Cbc,Cbeを加算したものが電荷蓄積容量Ctotとな
る。
（以後Ｂ−Trと略す）、Coxは駆動パルスφＲによりＢ
−Trを逆バイアスあるいは正バイアスにする駆動用容量
である。Ｃ−Trはリフレツシユ用トランジスタである。
またCbcとCbeはＢ−Trのジヤンクシヨン容量で上述各容
量Cox,Cbc,Cbeを加算したものが電荷蓄積容量Ctotとな
る。
次に概略動作を述べる。
まずベース電位VBは初期電位がV0とする。時刻T1にお
いて、駆動パルスφＲがVOR電位になるとベースには駆
動容量Coxを通じてVaなる電圧が印加される。ここでVa
は次式で表わされる。
いて、駆動パルスφＲがVOR電位になるとベースには駆
動容量Coxを通じてVaなる電圧が印加される。ここでVa
は次式で表わされる。
次に時刻T2において駆動パルスφUCがハイ電位になる
とＣ−Trは導通状態になる。従ってＢ−Trは順方向バイ
アスされた事により、ベース電位VBは急激に低下する。
この時刻T2からT3の期間TCがいわゆるリフレツシユ期間
である。
とＣ−Trは導通状態になる。従ってＢ−Trは順方向バイ
アスされた事により、ベース電位VBは急激に低下する。
この時刻T2からT3の期間TCがいわゆるリフレツシユ期間
である。
次に時刻T3においてベース電位VBはφＲがゼロ電位に
なるので、結局−Vaの電圧が印加された事になりV2の電
位におちつく。この逆バイアスされた状態が蓄積動作中
となる。
なるので、結局−Vaの電圧が印加された事になりV2の電
位におちつく。この逆バイアスされた状態が蓄積動作中
となる。
ところで上述の動作説明は一つの光電変換素子につい
て述べたが、ラインセンサーあるいはエリアセンサーで
は多数の光電変換素子で構成されている。これら多数の
光電変換素子間では、Cox,Cbc,Cbeの容量値はコンマ数
％程度バラついてる。例えばCox＝Cbc＝Cbe0.014PF、
ＶφＲ＝5V,容量バラツキ0.2％とすると、容量分割電圧
VaのバラツキΔVaは約3mVとなる。
て述べたが、ラインセンサーあるいはエリアセンサーで
は多数の光電変換素子で構成されている。これら多数の
光電変換素子間では、Cox,Cbc,Cbeの容量値はコンマ数
％程度バラついてる。例えばCox＝Cbc＝Cbe0.014PF、
ＶφＲ＝5V,容量バラツキ0.2％とすると、容量分割電圧
VaのバラツキΔVaは約3mVとなる。
このΔVaはリフレツシユ動作により軽減されてしまう
が、リフレツシユ動作モードから蓄積動作モード変移時
（時刻T3）、再びバラついてΔVbとなる。このバラツキ
ΔVbはΔVb＝−ΔVaではなく、実験結果から相関性は小
さい事が分った。その原因はCbc,Cbeがバイアス電圧依
存性が異なる事によるものと思われる。
が、リフレツシユ動作モードから蓄積動作モード変移時
（時刻T3）、再びバラついてΔVbとなる。このバラツキ
ΔVbはΔVb＝−ΔVaではなく、実験結果から相関性は小
さい事が分った。その原因はCbc,Cbeがバイアス電圧依
存性が異なる事によるものと思われる。
従って次の読出しモードでＢ−Trを順方向にバイアス
したとき、ベース電位のバラツキは近似的に ΔV2ΔVa2＋ΔVb2＋2KΔVaΔｂ ……（２） （２）式で表わされＫは−１より大きい。
したとき、ベース電位のバラツキは近似的に ΔV2ΔVa2＋ΔVb2＋2KΔVaΔｂ ……（２） （２）式で表わされＫは−１より大きい。
その結果ΔＶは約４〜5mVの固定的な駆動ノイズとな
る。
る。
この様な駆動パルスのリーク成分のバラツキ（以後駆
動ノイズと呼ぶ）に対して、従来は上記駆動ノイズをメ
モリ手段に記憶させておき、後でセンサーからの読出し
信号からメモリ手段の駆動ノイズを減算する事により真
の情報信号を得ていた。
動ノイズと呼ぶ）に対して、従来は上記駆動ノイズをメ
モリ手段に記憶させておき、後でセンサーからの読出し
信号からメモリ手段の駆動ノイズを減算する事により真
の情報信号を得ていた。
この様な駆動ノイズの補正方法は光電変換装置を大型
で高価格な魅力のないものとしてしまう。
で高価格な魅力のないものとしてしまう。
特にエリアセンサーになると、例えば水平と垂直素子
数がともに約500ケとすると全部で約25万素子となり、
さらに分解能を考慮すると数メガビツトのメモリが必要
となってしまう。
数がともに約500ケとすると全部で約25万素子となり、
さらに分解能を考慮すると数メガビツトのメモリが必要
となってしまう。
本発明は従来技術の欠点を除去するために光電変換素
子と、該光電変換素子を複数回読み出し駆動したときの
夫々の読出し信号を蓄積する複数の蓄積用キヤパシタ
と、該蓄積用キヤパシタの信号を点順次化する点順次手
段と、該点順次化手段の信号の一部をクランプするクラ
ンプ手段とを備えている。
子と、該光電変換素子を複数回読み出し駆動したときの
夫々の読出し信号を蓄積する複数の蓄積用キヤパシタ
と、該蓄積用キヤパシタの信号を点順次化する点順次手
段と、該点順次化手段の信号の一部をクランプするクラ
ンプ手段とを備えている。
本発明は駆動ノイズが光電変換素子のリフレツシユモ
ード，電荷蓄積モード，読出しモードによって発生する
各ノイズの加算によって発生し、同一動作モードであれ
ばその駆動ノイズはほとんど同じであると仮定し、まず
露光後読出した光電変換信号とその後同一動作モードで
読出した駆動ノイズとを点順次化し、そして駆動ノイズ
成分をクランプする事により結果的に光電変換信号成分
に含まれている駆動ノイズを除去するものである。
ード，電荷蓄積モード，読出しモードによって発生する
各ノイズの加算によって発生し、同一動作モードであれ
ばその駆動ノイズはほとんど同じであると仮定し、まず
露光後読出した光電変換信号とその後同一動作モードで
読出した駆動ノイズとを点順次化し、そして駆動ノイズ
成分をクランプする事により結果的に光電変換信号成分
に含まれている駆動ノイズを除去するものである。
第１図は上述駆動ノイズを独立に読出す本発明の実施
例図である。この図はラインセンサー及びエリアセンサ
ーの一部を示している。
例図である。この図はラインセンサー及びエリアセンサ
ーの一部を示している。
蓄積容量CT1には光電変換信号を、CT2には駆動ノイズ
を一時的に蓄え水平信号線Ｓにそれぞれを点順次信号と
して読出す事が出来る。Tr1〜Tr6,S−Tr3はスイツチト
ランジスタ、Ｓ−Tr1,S−Tr2,STr4,STr5はトランジスタ
である。
を一時的に蓄え水平信号線Ｓにそれぞれを点順次信号と
して読出す事が出来る。Tr1〜Tr6,S−Tr3はスイツチト
ランジスタ、Ｓ−Tr1,S−Tr2,STr4,STr5はトランジスタ
である。
第２図においてタイミング図を示す。
図示において、各駆動パルスはレベル“H"が各スイツ
チトランジスタを導通、レベル“L"が非導通状態を示す
ものとする。
チトランジスタを導通、レベル“L"が非導通状態を示す
ものとする。
TS期間はＢ−Trが逆バイアスされていて蓄積動作中で
ある。蓄積が終了すると、Tvc期間内に光電変換信号を
転送する前に垂直転送ラインＶと蓄積容量CT1上の不要
電荷を除去する。そしてTT1期間に光電変換信号を蓄積
容量CT1に転送する。
ある。蓄積が終了すると、Tvc期間内に光電変換信号を
転送する前に垂直転送ラインＶと蓄積容量CT1上の不要
電荷を除去する。そしてTT1期間に光電変換信号を蓄積
容量CT1に転送する。
次に、再びTC1期間にリフレツシユ動作を行い、TT2期
間に駆動ノイズを蓄積容量CT2に転送する。その後Ｂ−T
rはTC2期間にリフレツシユ動作を行い次の蓄積を開始す
る。これで光電変換信号と駆動ノイズをそれぞれ独立に
得られた事になる。蓄積容量CT1とCT2に蓄積された信号
は駆動パルスφS1とφS2により同一の信号線Ｓ上に点順
次化されるべく転送される。それが図示TR1とTR2期間で
ある。駆動パルスφHCは信号線を基準電位にリセツトす
るためにある。上述の読出し動作により得られた信号が
図示Ｓの波形である。図においてμが駆動ノイズ、Ｓ′
が光電変換信号である。
間に駆動ノイズを蓄積容量CT2に転送する。その後Ｂ−T
rはTC2期間にリフレツシユ動作を行い次の蓄積を開始す
る。これで光電変換信号と駆動ノイズをそれぞれ独立に
得られた事になる。蓄積容量CT1とCT2に蓄積された信号
は駆動パルスφS1とφS2により同一の信号線Ｓ上に点順
次化されるべく転送される。それが図示TR1とTR2期間で
ある。駆動パルスφHCは信号線を基準電位にリセツトす
るためにある。上述の読出し動作により得られた信号が
図示Ｓの波形である。図においてμが駆動ノイズ、Ｓ′
が光電変換信号である。
次に点順次信号Ｓは次段のクランプ回路CPCへ入力さ
れ、駆動パルスφS1により駆動ノイズＮの部分をクラン
プされる。その結果駆動ノイズは除去されて第２図示の
如く真の情報信号のみを得る事が出来る。
れ、駆動パルスφS1により駆動ノイズＮの部分をクラン
プされる。その結果駆動ノイズは除去されて第２図示の
如く真の情報信号のみを得る事が出来る。
クランプ回路CPCはトランジスタＳ−Tr1,S−Tr2から
構成されたバツフアアンプと結合容量し、およびクラン
パ用トランジスタＳ−Tr5,トランジスタＳ−Tr4,S−Tr5
から構成されたバツフアアンプ等で構成されている。
構成されたバツフアアンプと結合容量し、およびクラン
パ用トランジスタＳ−Tr5,トランジスタＳ−Tr4,S−Tr5
から構成されたバツフアアンプ等で構成されている。
次に第３図は第１図実施例の光電変換素子をエリアセ
ンサーに応用した模式図である。図示Ｖ−SRは垂直シフ
トレジスタ、Ｈ−SRは水平シフトレジスタ、Trmnはｍ行
ｎ列のベース蓄積型トランジスタである。該エリアセン
サーの動作は第１図実施例の光電変換素子と基本的に同
じであり、ただ異なるのは水平走査と垂直走査であるの
で詳細な説明を省略し、本発明の主旨である第３図実施
例の読出し信号のクランプについて説明する。
ンサーに応用した模式図である。図示Ｖ−SRは垂直シフ
トレジスタ、Ｈ−SRは水平シフトレジスタ、Trmnはｍ行
ｎ列のベース蓄積型トランジスタである。該エリアセン
サーの動作は第１図実施例の光電変換素子と基本的に同
じであり、ただ異なるのは水平走査と垂直走査であるの
で詳細な説明を省略し、本発明の主旨である第３図実施
例の読出し信号のクランプについて説明する。
読出し信号の概略波形を第４図に示す。図示Ｓ′は読
出し信号線Ｓ上の信号で、φS1は駆動パルスである。図
においてＢ−Tr,Tr1の駆動ノイズと光電変換信号はそれ
ぞれN1,N2に対応する。同様に他のＢ−Trに対してもN2,
S2はTr12の出力、N3,S3はTr13、N4,S4はTr14…の出力に
対応している。上述の点順次信号は駆動パルスφS1によ
って駆動ノイズの部分をクランプされる。その結果駆動
ノイズは除去されて、真の情報信号のみが得られる。
出し信号線Ｓ上の信号で、φS1は駆動パルスである。図
においてＢ−Tr,Tr1の駆動ノイズと光電変換信号はそれ
ぞれN1,N2に対応する。同様に他のＢ−Trに対してもN2,
S2はTr12の出力、N3,S3はTr13、N4,S4はTr14…の出力に
対応している。上述の点順次信号は駆動パルスφS1によ
って駆動ノイズの部分をクランプされる。その結果駆動
ノイズは除去されて、真の情報信号のみが得られる。
〔その他の実施例〕 上述の実施例では１水平線信号読出し方式について述
べたが、本発明の主旨は１水平線信号の分割読み出し方
式あるいは多水平線信号同時読み出し方式にも適用でき
る。
べたが、本発明の主旨は１水平線信号の分割読み出し方
式あるいは多水平線信号同時読み出し方式にも適用でき
る。
また光電変換素子としてベース蓄積型トランジスタを
例にとり説明したが、MOS型やSIT型と呼ばれる撮像素子
にも適用できる。
例にとり説明したが、MOS型やSIT型と呼ばれる撮像素子
にも適用できる。
本発明は上述の様に駆動ノイズを光電変換信号と点順
次化したので、クランプ処理が可能となり、簡単な方法
で駆動ノイズを除去する事が出来る。
次化したので、クランプ処理が可能となり、簡単な方法
で駆動ノイズを除去する事が出来る。
第１図は本発明の第１の実施例図、 第２図は第１図実施例のタイミング図、 第３図は第１図実施例をエリアセンサーに応用した概略
図、 第４図はエリアセンサー信号波形の説明図、 第５−Ａ図〜第５−Ｃ図は光電変換素子の駆動説明図で
ある。 図において、 CT1,CT2は蓄積容量、 ＣとＳ−Tr3はクランパである。
図、 第４図はエリアセンサー信号波形の説明図、 第５−Ａ図〜第５−Ｃ図は光電変換素子の駆動説明図で
ある。 図において、 CT1,CT2は蓄積容量、 ＣとＳ−Tr3はクランパである。
Claims (1)
- 【請求項１】光電変換素子と該光電変換素子を複数回読
み出し駆動したときの夫々の読出し信号を蓄積する複数
の蓄積用キヤパシタと、 該蓄積用キヤパシタの信号を点順次化する点順次化手段
と、 該点順次信号の一部をクランプするクランプ手段とを備
えた光電変換装置。
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61300803A JPH0815321B2 (ja) | 1986-12-16 | 1986-12-16 | 光電変換装置 |
| US07/096,534 US4914519A (en) | 1986-09-19 | 1987-09-14 | Apparatus for eliminating noise in a solid-state image pickup device |
| EP96201979A EP0741493B1 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Solid state image pickup apparatus |
| DE3752018T DE3752018T2 (de) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Festkörperbildaufnahme-Gerät |
| DE3752385T DE3752385T2 (de) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Festkörperbildaufnahmevorrichtung |
| DE3752354T DE3752354T2 (de) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Festkörperbildaufnahmegerät |
| EP01202926A EP1178673B1 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Solid state image pickup apparatus |
| EP87308199A EP0260954B1 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Solid state image pickup apparatus |
| US07/547,996 US5331421A (en) | 1985-11-15 | 1990-06-13 | Solid state image pickup apparatus |
| US08/512,017 US5737016A (en) | 1985-11-15 | 1995-08-07 | Solid state image pickup apparatus for reducing noise |
| US08/705,002 US5771070A (en) | 1985-11-15 | 1996-08-29 | Solid state image pickup apparatus removing noise from the photoelectric converted signal |
| US09/040,275 US6747699B2 (en) | 1985-11-15 | 1998-03-18 | Solid state image pickup apparatus |
| US10/122,722 US20020167601A1 (en) | 1985-11-15 | 2002-04-16 | Solid state image pickup apparatus |
| US10/656,825 US20040046879A1 (en) | 1985-11-15 | 2003-09-08 | Solid state image pickup apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61300803A JPH0815321B2 (ja) | 1986-12-16 | 1986-12-16 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63152281A JPS63152281A (ja) | 1988-06-24 |
| JPH0815321B2 true JPH0815321B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=17889286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61300803A Expired - Lifetime JPH0815321B2 (ja) | 1985-11-15 | 1986-12-16 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815321B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USB299480I5 (ja) * | 1972-10-20 | |||
| JPS5822900B2 (ja) * | 1978-09-25 | 1983-05-12 | 株式会社日立製作所 | 固体撮像装置 |
| JPS5923675A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-07 | Nec Corp | Ｍｏｓ型イメ−ジセンサにおける雑音除去方法 |
-
1986
- 1986-12-16 JP JP61300803A patent/JPH0815321B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63152281A (ja) | 1988-06-24 |
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