JPH0817463B2 - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JPH0817463B2
JPH0817463B2 JP61302211A JP30221186A JPH0817463B2 JP H0817463 B2 JPH0817463 B2 JP H0817463B2 JP 61302211 A JP61302211 A JP 61302211A JP 30221186 A JP30221186 A JP 30221186A JP H0817463 B2 JPH0817463 B2 JP H0817463B2
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signal
photoelectric conversion
transistor
output
pulse
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誠二 橋本
保 佐藤
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Canon Inc
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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、特に半導体基板上に形成され
た光電変換装置に関する。
<従来の技術> 従来の光電変換装置の中には光電変換領域で発生し、
蓄積された信号を該光電変換領域とは別個に設けられた
第1の容量領域に転送し、次いで該第1の容量領域に蓄
積された信号を第2の容量領域に転送し、該第2の容量
領域に蓄積された信号を外部に出力していた装置であっ
た。かかる従来の光電変換装置の一例を第5図を用いて
説明する。
第5図は基本光センサセル30を二次元的に3×3に配
列した光電変換装置の回路構成図である。
第5図において30は基本光センサセルでありバイポー
ラトランジスタのPN接合部において光励起によって発生
したキヤリアをベース領域に蓄積し、エミツタ領域に接
続された出力ラインをフローテイング状態とし、ベース
に接続されたキヤパシタを介してベースに正のパルスを
印加することによってベース領域に蓄積されたキヤリア
を非破壊に読み出し、エミツタ領域に接続された出力ラ
インを例えば接地して、ヤパシタを介してベースに正の
パルスを印加することによってベース領域に蓄積された
キヤリアを消去する様に構成されている。以下図面に即
して説明する。第5図の従来の光電変換装置において
は、読み出しパルスおよびリフレツシユパルスを印加す
るための水平ライン31,31′,31″、読み出しパルス及び
リフレツシユパルスを発生させるための垂直シフトレジ
スタ32、垂直シフトレジスタ32と水平ライン31,31′,3
1″の間のバツフアMOSトランジスタ33,33′,33″のゲー
トパルスを印加するための端子34、及び基本光センサセ
ル30から蓄積電圧を読み出すための垂直ライン38,38′,
38″、各垂直ラインを選択するためのパルスを発生する
水平シフトレジスタ39、各垂直ラインを開閉するための
ゲート用MOSトランジスタ40,40′,40″、蓄積電圧をア
ンプ部に読み出すための出力ライン41,読み出し後に力
ライン41に蓄積した、保持された電荷をリフレツシユす
るためのMOSトランジスタ42、MOSトランジスタ42へリフ
レツシユパルスを印加するための端子43、出力信号を増
幅するためのバイポーラ,MOS,FET,J−FET等のトランジ
スタ44,負荷抵抗45、トランジスタと電源を接続するた
めの端子46,トランジスタの出力端子47、読み出し動作
において垂直ライン40,40′,40″に蓄積された電荷をリ
フレツシユするためのMOSトランジスタ48,48′,48″、
およびMOSトランジスタ48,48′,48″のゲートにパルス
を印加するための端子49を備えている。かかる光電変換
装置においてはまず端子49にパルスを印加し、MOSトラ
ンジスタ48,48′,48″をオンさせ、予め垂直ライン38,3
8′,38″を接地してクリアし、次いでMOSトランジスタ4
8,48′,48″をオンさせ垂直シフトレジスタ32により選
択された水平ライン31,31′,31″にMOSトランジスタ33,
33′,33″を介してパルスを印加し、フローテイング状
態となっている垂直ライン38,38′,38″にセンサセル30
の信号を読み出す様に構成されている。ここで垂直ライ
ン38,38′,38″は固有の容量成分を有しており、この読
み出し動作によりセンサセルの信号に相応した信号が垂
直ライン容量に保持される。次いで水平シフトレジスタ
39によりMOSトランジスタ40,40′,40″が順次選択さ
れ、垂直ライン38,38′,38″の固有容量に保持されてい
た信号を水平ライン41を介してトランジスタ44の制御電
極に印加し、端子47からセンサセル30の出力に相応した
信号を順次出力する。
また、センサセルのベースに接続されているキヤパシ
タを介してパルスを印加している際に、端子49にパルス
を印加して垂直ライン38,38′,38″を接地すれば、ベー
ス領域に蓄積されたキヤリアを消去させることができ
る。
<発明の解決しようとする問題点> ところで上述の従来の光電変換装置においては垂直ラ
イン38,38′,38″の固有容量に保持された信号が順次水
平ライン41を介してトランジスタ44の制御電極に印加さ
れる際に、トランジスタ44に印加される信号のレベルは
水平ライン41の固有容量と水平レジスタ39がアクセスし
ている垂直ライン38,38′,38″の固有容量との比によっ
て決まるため、該レベルは容量分割比に応じて低下する
ことになる。
この様な信号のレベルの低下は水平画素数が増大する
につれて顕著になる。何故ならば水平ライン41の容量は
ほぼゲート用MOSトランジスタ40,40′,40″…の数に比
例して増大するからである。
従って、信号レベルの低下をさけるためには、垂直ラ
イン容量をさらに大きくするか、又は、水平ラインを分
割して信号を読み出す、多出力線方式とするかが必要で
あった。
しかし、前者はチツプ面積の増加をきたし、また後者
は出力端子後、即ちピン数の増化をきたすという欠点が
問題になっていた。
また、他の方法としては、垂直ラインと水平ラインの
間にアンプを挿入する事により、信号レベルの低下を防
止する案が考えられている。しかし、該方法ではアンプ
部の構成が複雑であるので、チツプ面積の増加とさらに
水平シフトレジスタ部を複雑にするという欠点があっ
た。
本発明は上述の問題点を解消することを目的とする。
<問題を解決するための手段> 本発明は、かかる目的の下で、複数の光電変換画素、
各画素の信号を夫々一時的に保持する為の複数の容量手
段、各容量手段に保持された信号を順次増巾する容量手
段より少ない数の複数の第1のアンプ、該複数のアンプ
の出力を共通に増巾する為の共通の第2のアンプを有す
る。
<作 用> 複数の光電変換画素で形成された信号を複数の容量手
段により一時的に蓄積し、順次この蓄積された信号をよ
み出すにあたり、容量手段よりも数の少ない第1のアン
プを介して出力をアツプしてから読み出して共通の第2
アンプに導びいているので容量分割による出力低下がな
く、又、第1アンプを全部の容量手段に対して設ける必
要がないので構成が簡単となる。
<実施例> 以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明の第1実施例の光電変換装置の構成を
示す図で、第2図はその駆動タイミングチヤートであ
る。
図中、1は水平シフトレジスタでパルスφHSによりス
タートし、互いに逆相のパルスφHIHSにより順次そ
の出力線の1本をハイレベルとする。
尚、φHIがハイレベルの期間にシフトレジスタ1の出
力線の1本がハイレベルとなるよう構成されている。
2は1画素を構成するキヤパシタがベースに接続され
たバイポーラトランジスタであり、そのエミツタは垂直
信号線VSLに接続されており、コレクタは定電圧源に接
続されている。
3は垂直信号線VSL上の残留信号をφVCがハイレベル
の間クリアする為のトランジスタである。
又T−Trは信号線VSLとキヤパシタCTn(nは整数)を
選択的に接続する為のトランジスタである。
R−Trnは各キヤパシタCTnに蓄積された信号をシフト
レジスタの走査出力により順次信号線SLに導く為のトラ
ンジスタである。
C−Trは信号線SLの残留電荷をクリアする為のトラン
ジスタである。
STrm(mは整数)はバツフアアンプ、SW−Trmは各ト
ランジスタS−TrmTに選択的に電源VDDを接続する為の
トランジスタであり、パルスφVmがハイレベルの間ONす
る。4は出力アンプ、CPCはパルスφCPのタイミングで
クランプ電圧VCPにクランプをするクランプ回路であ
る。
この実施例の特徴はキヤパシタCTnを各信号線VSLに対
して設けた点、又、このキヤパシタCTnの信号を読み出
す為のバツフアアンプS−Trmを設けることにより容量
分割による出力低下を抑えた点、このバツフアアンプの
電力消費及びこれに伴う発熱を最小限に抑える為にφV1
によりON,OFFするトランジスタSW−Trmを設けた点、更
にトランジスタSW−Trm、S−Trmによるチツプ面積の増
大を防ぐ為に複数の垂直信号線毎に1つのバツフアアン
プを設けている点などである。
次に第2図に基づき本実施例の動作を説明する。
まず、垂直信号線VSLと一時蓄積容量上の不要電荷はt
1の期間に除去される。
次にt2の期間にφとφにより各画素の信号がCTn
に転送される。CTに蓄積された信号電荷は読み出し転送
用トランジスタR−TrをφHIに同期して、順次開閉する
事によりバツフア・アンプSTrmを経て出力アンプ4に読
み出される。
この時、読み出し信号バツフア・アンプS−Trmには
読み出しに対応したものだけに電源が供給される。
即ちSW−Tr1がφV1により導通状態に制御される期間t
3は一時蓄積容量CT1,CT2,CT3の信号が読み出される期間
だけである。
共通信号線SLは1ビツト転送毎にパルスφHCにより、
ある基準電位に保持される。
これは、残留電荷を除去し、さらにはバツフア・アン
プS−TrのスレシホールドレベルのバラツキΔVTを補正
するためである。即ち出力信号Soutの前記基準電圧に相
当する部分をビツト毎にパルスφCPでクランプする事に
よりバラツキΔVTを除去する事が出来る。
尚、第1図実施例のバツフア・アンプS−TrmはMOSト
ランジスタで構成したが、これを第3図示の第2実施例
の如くバイポーラトランジスタに置き換える事が可能で
ある。バツフア・アンプをバイポーラで構成した場合は
SW−Trmは不要になる。これは読み出し時のCTn上の信号
のバイアス成分が、バイポーラトランジスタを順方向に
バイアスするからである。
次に第4図は第3図の実施例を示す図である。第4図
は、電源供給用トランジスタSW−Trmをシフトレジスタ
の出力パルスφHIHCで制御するものである。
即ち、第4図中、第1〜第3図の同じ符番のものは同
じ要素を示し、同じ構成となっている。
本実施例ではトランジスタSW−Trmのゲートに対しト
ランジスタD−Trnを複数設けている。又、各トランジ
スタD−Trnはシフトレジスタ5の走査出力φHIとφHC
により順次ONするように構成されている点が第1図示の
構成と異なる。
動作について以下説明する。
パルスφHCHITCP等については第2図と全く
同じタイミングで駆動する。但しφVV,……φvmが存
在しない。
今キヤパシタCTnに信号が蓄積されているものとす
る。
先ずφHI-1によりD−Tr1,R−Tr1がONする。これによ
りSW−Tr1がONし、CT1の信号がS−Tr1に増巾されて出
力ラインLSに出力される。
次にφHI-1がローレベルとなりφHC-1がハイレベルに
なるとD−Tr2とC−TrがONする。これによりバツフア
のトランジスタS−Tr1のベースには基準0レベルが入
力され、SW−Tr1もONするので、この信号が出力ラインL
Sに出力される。この信号は第1図示と同じクランプ回
路CPUによりφHCと同じタイミングのクランプパルスφ
CPでクランプされる。
同様にしてφHI-2HC-2によりCT2の信号及び基準0
レベルの信号が点順位に出力され、以下このような動作
が順次行われる。
本実施例によれば、第1実施例に比べφV1V2,…
…,φVmが不要となるのでパルス入力端子数が減り配線
面積を削減できる。
<効 果> 本発明によれば容量手段を大きくしなくても容量分割
による光電変換画素の信号の低下を抑えることができ、
しかも、第1のアンプによる発熱を低減できると共に、
第1のアンプの構成を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光電変換装置の第1実施例、第2図は
第1実施例のタイミングチヤート、第3図は第2実施例
の要部構成図、第4図は第3実施例の要部構成図、第5
図は従来例の構成図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の光電変換画素、各画素の信号を夫々
    一時的に保持する為の複数の容量手段、 各容量手段に保持された信号を順次増巾する容量手段よ
    り少ない数の複数の第1のアンプ、 該複数のアンプの出力を共通に増巾する為の共通の第2
    のアンプ、を有する光電変換装置。
JP61302211A 1986-12-18 1986-12-18 光電変換装置 Expired - Lifetime JPH0817463B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61302211A JPH0817463B2 (ja) 1986-12-18 1986-12-18 光電変換装置
DE3750329T DE3750329D1 (de) 1986-12-18 1987-12-18 Signalausleseschaltung.
EP87311218A EP0272152B1 (en) 1986-12-18 1987-12-18 Signal reading out circuit
US07/364,493 US4967067A (en) 1986-12-18 1989-06-09 Signal read-out circuit which lowers diffusion capacitance by limiting emitting current with resistive elements

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