JPH0831991B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

Info

Publication number
JPH0831991B2
JPH0831991B2 JP59077137A JP7713784A JPH0831991B2 JP H0831991 B2 JPH0831991 B2 JP H0831991B2 JP 59077137 A JP59077137 A JP 59077137A JP 7713784 A JP7713784 A JP 7713784A JP H0831991 B2 JPH0831991 B2 JP H0831991B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
solid
pixel
output
imaging device
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
Application number
JP59077137A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60220674A (ja
Inventor
一哉 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP59077137A priority Critical patent/JPH0831991B2/ja
Priority to US06/722,399 priority patent/US4700231A/en
Priority to DE3513436A priority patent/DE3513436C2/de
Publication of JPS60220674A publication Critical patent/JPS60220674A/ja
Publication of JPH0831991B2 publication Critical patent/JPH0831991B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/196Junction field effect transistor [JFET] image sensors; Static induction transistor [SIT] image sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は横型静電誘導トランジスタを用いた固体撮像
装置に関するものである。
〔発明の背景技術〕
近時,固体撮像装置としてBBD,CCD等の電荷転送素子
を用いるものや,MOS型トランジスタを用いるものなどが
広く用いられている。しかし,これら固体撮像装置は電
荷転送時に電荷の洩れがあること,光検出感度が低いこ
と,集積度が上がらないことなどの問題がある。斯様な
問題を一挙に解決するものとして,静電誘導トランジス
タ(Static Induction Transistor,以下SITと略称す
る)を用いたものが新たに提案されている。例えば,特
開昭55-15229号公報にはマトリックス状に配列したSIT
のソースを行導線に接続し,ドレインを列導線に接続
し,ゲートをクリア導線に接続した固体撮像装置が示さ
れている。更に,横型静電誘導トランジスタ(Lateral
Static Induction Transistor;以下LSITと略称する)を
用いた固体撮像装置に於ける出力形式としては,各受光
画素と1つの抵抗を組合わせてソース接地又はソースフ
ォロワー形式で直接的に受光信号を出力するものがあ
る。例えば,本発明者は昭和58年3月29日付特願昭58-2
45059号発明の名称「固体撮像素子および固体撮像装
置」に於いて,新たな固体撮像装置を提案した。即ち,
この提案による固体撮像装置は,絶縁物または高抵抗半
導体基体上に形成した半導体層の表面に,静電誘導トラ
ンジスタのソース領域およびドレイン領域を設けると共
に,これらソース領域およびドレイン領域の少なく共一
方の領域を完全に囲むように光信号を蓄積するゲート領
域を設け,上記半導体層の表面と平行にソース・ドレイ
ン電流が流れるように構成したことを特徴とするもので
ある。
更に,該固体撮像装置は,絶縁物または高抵抗半導体
基体上に形成した半導体層の表面に,ソース領域および
ドレイン領域を設けると共に少なくとも一部分をこれら
ソース領域およびドレイン領域の間に形成したゲート領
域を設け,半導体層の表面と平行にソース・ドレイン電
流が流れるように構成した静電誘導トランジスタを具え
る固体撮像素子と,光信号蓄積時に上記ソースおよびド
レイン領域を逆にバイアスする手段とを具えることを特
徴とするものである。
更に,該固体撮像装置は,絶縁物または高抵抗半導体
基体上に形成した半導体層の表面に,ソース領域および
ドレイン領域を設けると共に少なくとも一部分をこれら
ソース領域およびドレイン領域の間に形成したゲート領
域を設け,半導体層の表面と平行にソース・ドレイン電
流が流れるように構成した静電誘導トランジスタを具え
る固体撮像素子を多数マトリックス状に配列したアレイ
と,このアレイの順次の固体撮像素子を,光電荷をゲー
ト領域に蓄積する光信号蓄積時間中はソースおよびドレ
イン領域を逆バイアスして出力信号が生じないように
し,信号読み出し時間中はソースまたはドレイン領域を
接地してゲート領域に蓄積された光電荷に応じたソース
・ドレイン電流をビデオラインに流す走査手段とを具え
ることを特徴とするものである。以下,上記固体撮像装
置の概要について説明する。第1図は,nチャネルデバイ
スで構成した固体撮像装置の1画素を表記した回路記号
であり,ソース接地回路を構成している。同図に於い
て,端子1はソース端子でソース電圧VSが印加され,端
子2はドレイン端子でありドレイン電圧VDが印加されて
おり,負荷抵抗(RL)4と出力電圧VOUTを得る出力端子
5を介してドレイン電極(D)に接続されている。更
に,端子3はゲート端子でゲート電極(G)6に接続さ
れ,該ゲート電極6にはゲート上部から入射光7が入射
する。又,基板端子8には基板電圧VSUBが印加されてい
る。第2図(A)〜(D)は上記固体撮像装置の動作を
説明する信号波形図を示し,同図(A)は,ゲート端子
3に印加するゲート電圧VGと時間との関係,同図(B)
はドレイン端子2に印加するドレイン電圧VDと時間との
関係,同図(C)はソース端子1に印加するソース電圧
VSと時間との関係,同図(D)は基板端子8に印加する
基板電圧VSUBと時間との関係を夫々に示す図である。同
図(A)〜(D)に於いて,読み出し動作の1周期はT
であり,該周期Tは蓄積時間T1,読み出し時間T2及びリ
セット時間T3に分割して示す。次に,第1図及び第2図
(A)〜(D)に基づいて該固体撮像装置の読み出し動
作について説明する。読み出し期間の全期間を通じて上
記ソース電圧VSはグランド電圧VS1に,また基板電圧V
SUBは逆バイアス電圧VSUB1(VSUB1<0)に保持されて
いる。上記蓄積時間T1の期間中は,ゲート電圧VGは,深
い逆バイアス電位VG1(VG1<0)となっており,光量に
応じてゲート直下の半導体,絶縁膜界面に光により発生
した正孔が蓄積されることとなる。なお,蓄積時間T1
期間中は,ドレイン電圧VDは,グランド電圧VD1となっ
ている。次に,蓄積時間T1の終了後,読み出し時間T2
移り,該読み出し時間T2の時間中は,ゲート電位は,ゲ
ート読み出し電圧VG2(VG1≦VG2<0)となり,ドレイ
ン電圧VDはVD2(VD2>0)が印加され,光量に応じた出
力信号を読み出す。その後,上記読み出し期間T2後,画
素をリセットする時間T3に入り,該リセット時間T3の期
間中はゲート電圧VGは,順バイアス電圧VG3(VG3>0)
となり光により発生し,ゲート直下に蓄積していた正孔
が掃き出される。なお,同図でドレイン電圧VDは,読み
出し電圧VD1となっているが,リセット期間中は,ドレ
イン電圧VDがVD2でもかまわない。次に,第3図は上記
固体撮像装置の出力例を示すものであり,ゲート電極上
部への入射光量と出力端子5の電圧VOUTとをリニアスケ
ールの関係で示す。同図に於いて,光量lが零(0)の
時は,画素を構成するLSITはオフ(OFF)状態であり,
出力電圧VOUTはドレイン電圧VDとなる。次に,光量lが
増加するに従ってLSITはオン(ON)状態が強くなり出力
電圧VOUTが下降して,飽和光量を越える光量が入射する
と一定の出力電圧VOUT1が出力される。上記飽和光量ま
での光量の領域に於いては,出力(≡VOUT)∝光量(≡
l)の関係が実験によって確かめられている。次に,上
述の動作原理に基づいた固体撮像装置の単一出力アレイ
(Array)の動作について,第4図(A)及び同図
(B)を用いて説明する。固体撮像装置では固体撮像素
子をマトリックス状に配列し,これをラスタ走査するこ
とにより映像信号を取り出しているがこの走査方法とし
ては,ドレイン・ゲート選択方式,ソース・ゲート選択
方式,ソース・ドレイン選択方式があるが,以下ドレイ
ン・ゲート選択方式について説明する。第4図(A)
は,上記LSITをマトリックス状に配列した固体撮像装置
の構成概略図を示し,同図(B)は,該装置の動作を説
明するための信号波形図を示す。第4図(A)に示すよ
うにm×n個のLSIT250-11,250-12,…,250-21,250-22,
…,250-mnをマトリックス状に配列し,XYアドレス方式に
より順次信号を読み出すように構成する。各画素を構成
するLSITとしてはゲート領域によってソースおよびドレ
イン領域の少なくとも一方を囲む構成とした横形の静電
誘導トランジスタだけでなく,ソース・ドレイン領域間
にゲート領域を設けた構成の横形静電誘導トランジスタ
とすることもできる。該固体撮像装置では各LSITのソー
ス端子は接地し,X方向に配列された各行のLSIT群のゲー
ト端子は行ライン251-1,251-2,…,251-mにそれぞれ接続
する。またY方向に配列された各列のLSIT群のドレイン
端子は列ライン252-1,252-2…252-nにそれぞれ接続し,
これら列ラインはそれぞれ列選択用トランジスタ253-1,
253-2…253-nおよび253-1′,253-2′…253-n′を介して
それぞれビデオライン254およびグラウンドライン254′
に共通に接続する。ビデオライン254には負荷抵抗255を
介してビデオ電源VDDを接続する。行ライン251-1,251-2
…251-mは垂直走査回路256に接続され,それぞれ信号φ
G1,φG2,…,φGmが順次に印加されるように構成す
る。また,列選択トランジスタ253-1,253-2…253-nおよ
び253-1′,253-2′…253-n′のゲート端子は水平走査回
路257に接続され,それぞれ信号φD1,φD2…φDnおよ
びその反転信号が印加されるように構成する。
次に,第4図(B)を参照して本例の固体撮像装置の
動作を説明する。第4図(B)は垂直走査信号φおよ
び水平走査信号φを示すものである。行ライン251-1,
251-2…に印加される信号φG1,φG2…は小さい振幅の
読み出しゲート電圧VφGと,それより大きい振幅のリ
セットゲート電圧VφRとより成るもので,一つの行ラ
インの走査期間tHの間はVφG,次の行ラインの水平走
査に移るまでの水平ブランキング期間tBLにはVφR
値になるように設定されている。列選択用トランジスタ
のゲート端子に加えられる水平走査信号φD1,φD2…は
列ライン252-1,252-2…を選択するための信号であり,
低レベルは列選択用トランジスタ253-1,253-2…をオ
フ,反選択用トランジスタ253-1′,253-2′…をオン,
高レベルは列選択用トランジスタをオン,反選択用トラ
ンジスタをオフとする電圧値となるように設定されてい
る。
次に上述したLSITの動作原理に基づいて第4図(A)
に示した固体撮像装置の動作を同図(B)に示す信号波
形を参照して説明する。垂直走査回路256の作動により
信号φG1がVφGとなると,行ライン251-1に接続され
たLSIT群250-11,250-12…250-1nが選択され,水平走査
回路257より出力される信号φD1,φD2…により水平選
択トランジスタ253-1,253-2…253-nが順次オンすると,L
SIT250-11,250-12…250-1nの信号が順次にビデオライン
254より出力される。続いて,このLSIT群250-11,250-12
…250-1nは信号φG1が高レベルVφRになったときに一
斉にリセットされ,次に光信号を蓄積し得る状態とな
る。次いで信号φG2がVφGとなると行ライン251-2に
接続されたLSIT群250-21,250-22…250-2nが選択され,
水平走査信号φD1,φD2…によりLSIT250-21,250-22…2
50-2nの光信号が順次に読み出され,続いてφG2がV
φRとなることにより一斉にリセットされる。以下同様
にして順次のLSITの光信号が読み出され,1フィールドの
ビデオ信号が出力される。上記の固体撮像装置に於いて
は,第3図に示した出力形式から判明するように,出力
形式として入射光が弱い程大きい出力が出る,即ち,入
力信号に対して出力信号が逆相で出力され,又,飽和露
光出力VOUT1が加わった状態で出力されることになる。
従って,上記出力信号を固体撮像装置の受光アレイチッ
プ以外の外部で後処理を行わなければならず,余分な外
部回路を必要とする。更に,斯様な外部回路を用いて外
部で出力信号を後処理を行うために個々にの画素或いは
チップ間でのバラツキに対応させるのが困難となり,そ
れ故,該固体撮像装置の製作に於ける歩留りの低下の原
因となる。更に,上記後処理のための外部回路を組込む
ものであるから,製造コストが高くなる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は,上述した固体撮像装置における欠点
を除去し,高性能で且つ製作容易な固体撮像装置を提供
するものである。更に,本発明の他の目的は,各受光画
素内に於いて増幅機能を備えた受光アレイに関して同一
チップ内に於ける各画素出力成分から擬信号を差し引
き,受光アレイの他に外部処理回路を用いることなく単
一の受光装置チップで光量に比例した出力信号を得る固
体撮像装置を提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明は横型静電誘導トランジスタを用いる固体撮像
装置であって,同一の受光装置チップ内で1個のダミー
画素,又は1列のダミー画素列,又は読み出し画素と同
行前列の画素等を用いることによりアレイ内の画素信号
との差動回路を構成し受光装置チップから画素の光量に
比例した差動出力を容易に得ることを特徴とするもので
ある。
〔発明の実施例〕
以下,本発明による固体撮像装置の実施例を添付図面
を参照して説明する。第5図は本発明の一実施例を示す
基本構成図である。第5図に於いて,受光トランジスタ
(Q2)40と同様な構造を備えたトランジスタ(Q2)40′
は、表面に遮光幕を形成した或いは、該トランジスタ
(Q2)40′をリセット直後に読み出す時等によって入射
光量が零(ゼロ)の時の出力を送出するように構成した
トランジスタである。上記受光トランジスタ(Q1)40及
びトランジスタ40′の夫々のソース端子41及び41′,負
荷抵抗(RL1)42と(RL2)42′を介したドレイン端子4
3,ゲート端子44,基板端子42及びソース電圧(グランド
電圧),ドレイン電圧VD,ゲート電圧VG,基板電圧VSUB
は共通に接続されると共に上記各電圧が印加されてい
る。上記負荷抵抗(RL1)42及び出力端子45,負荷抵抗
(RL2)42′及び出力端子45′は,上記受光トランジス
タ(Q1)40及びトランジスタ(Q2)40′の夫々のドレイ
ン電極と共通の上記ドレイン端子43との間に接続されて
おり,上記負荷抵抗の抵抗値はRL1=RL2なる関係に選定
されている。46は上記受光トランジスタ(Q1)40のゲー
ト部に入射する光である。次に,上記基本構成に於ける
動作の説明であるが,上述の第1図及び第2図に示した
固体撮像装置の説明と同等であるので省略する。上記出
力端子45からは入射光46に応じた出力信号が出力され,
出力端子45′からは光量が零(0)の時の信号が出力さ
れる。該出力端子45,45′からの夫夫の出力信号VOUT,
V′OUTの差,即ちΔVOUT=V′OUT-VOUTをとると,ΔV
OUTの入射光量46に対する出力信号は第6図に示すよう
な光量l(lux)と出力電圧ΔVOUT(V)の関係の出力
特性を得る。
以下に上記本発明の動作原理に基づいた各実施例につ
いて説明する。第7図は本発明による固体撮像装置の他
の実施例を示す構成概略図であり,本実施例は1個のダ
ミーセルを用いて差動出力を得る受光アレイ回路の構成
概略図を示すものである。固体撮像装置では固体撮像素
子をマトリックス状に配列し,これをラスタ走査するこ
とにより映像信号を取り出しているがこの走査方法とし
ては,ドレイン・ゲート選択方式,ソース・ゲート選択
方式,ソース・ドレイン選択方式があるが,以下ドレイ
ン・ゲート選択方式について説明する。m×n個のLSIT
60-11,60-12,…,60-21,60-22,…,60-mnをマトリックス
状に配列し,XYアドレス方式により順次信号を読み出す
ように構成する。各画素を構成するLSITとしてはゲート
領域によってソースおよびドレイン領域の少なくとも一
方を囲む構成とした横型の静電誘導トランジスタだけで
なく,ソース・ドレイン領域間にゲート領域を設けた構
成の横型静電誘導トランジスタとすることもできる。本
実施例では各LSITのソース端子は接地し,X方向に配列さ
れた各行のLSIT群のゲート端子は行ライン61-1,61-2,
…,61-mにそれぞれ接続する。またY方向に配列された
各列のLSIT群のドレイン端子は列ライン62-1,62-2…62-
nにそれぞれ接続し,これら列ラインはそれぞれ列選択
用トランジスタ63-1,63-2…63-nおよび63′を介してそ
れぞれビデオライン64および64′に共通に接続する。ビ
デオライン64には負荷抵抗65を介してビデオ電源VDD
接続する。同様にビデオライン64′には負荷抵抗65′を
介してビデオ電源VDDを接続する。また、ビデオライン6
4及び64′はそれぞれ差動増幅器160の入力端子に接続さ
れている。行ライン61-1,61-2…61-mは垂直走査回路66
に接続され,それぞれ信号φG1,φG2,…,φGmが順次
に印加されるように構成する。また,列選択トランジス
タ63-1,63-2…63-nのゲート端子は水平走査回路67に接
続され,それぞれ信号φD1,φD2…φDnが印加されるよ
うに構成する。ダミートランジスタ68はAl等により入射
光が入らないように遮光されており,そのソース端子は
接地されている。更に,ダミートランジスタ68のゲート
端子には行ライン61′に接続されると共に,ドレイン端
子はライン69に接続されている。ここで負荷抵抗65と同
65′の抵抗値は同じ値とする。上記ライン61′は垂直走
査回路66に接続され信号φG1,φG2,…,φGmのOR
(和)信号が加わるようになっている。また,選択用ト
ランジスタ63′のゲート端子には水平走査回路67が接続
され信号φD1,φD2,…,φDnのOR(和)信号が加わる
ようになっている。次に,第8図に基づいて本実施例の
固体撮像装置の動作を説明する。第8図の垂直走査信号
φ,水平走査φ及びダミートランジスタ用信号
φ′,φ′について説明する。行ライン61-1,61-2
…に印加される信号φG1,φG2…は小さい振幅の読み出
しゲート電圧VφGと,それより大きい振幅のリセット
ゲート電圧VφRとより成るもので,一つの行ラインの
走査期間tHの間はVφG,次の行ラインの水平走査に移
るまでの水平ブランキング期間tBLにはVφRの値にな
るように設定されている。列選択用トランジスタのゲー
ト端子に加えられる水平走査信号φD1,φD2…は列ライ
ン62-1,62-2…を選択するための信号であり,低レベル
は列選択用トランジスタ63-1,63-2…をオフ,高レベル
は列選択用トランジスタをオンする電圧値となるように
設定されている。上述したようにダミートランジスタ68
のゲートライン61′にはダミー用信号φ′の信号波形
が入力し,選択用トランジスタ63′のゲート端子にはダ
ミー用信号φ′の信号波形が入力される。次に,上述
したLSITの動作原理に基づいて,第7図に示した固体撮
像装置の動作を第8図に示す信号波形を参照して説明す
る。垂直走査回路66の作動により信号φG1がVφGとな
ると,行ライン61-1に接続されたLSIT群60-11,60-12…6
0-1n及びダミートランジスタ68が選択され,水平走査回
路67より出力される信号φD1,φD2…により水平選択ト
ランジスタ63-1,63-2…63-nが順次オンすると,LSIT60-1
1,60-12…60-1nの信号が順次にビデオライン64より出力
される。続いて,該LSIT群60-11,60-12…60-1n及びダミ
ートランジスタ68は信号φG1が高レベルVφRになった
ときに一斉にリセットされ,次に光信号を蓄積し得る状
態となる。次いで信号φG2がVφGとなると行ライン61
-2に接続されたLSIT群60-21,60-22…60-2nが選択され,
水平走査信号φD1,φD2…によりLSIT60-21,60-22…60-
2nの光信号が順次に読み出され,これらトランジスタが
読み出されている間,上記ダミートランジスタ68は常に
読み出され続いて信号φG2がVφRとなることにより一
斉にリセットされる。以下,同様にして順次のLSITの光
信号及びダミートランジスタ68からの暗状態の出力信号
(以下,Dark;ダーク信号という)が読み出され,1フィー
ルドのビデオ信号を得ることができる。従って,本実施
例では,ビデオライン64からは光出力信号が出力され,
該出力信号と同期してビデオライン64′からは暗状態の
出力信号が出力される。これら2つの信号は差動増幅器
160に入力され、該増幅器の出力端子に実効的な光出力
信号が出力される。本実施例に於いては,唯一のダミー
トランジスタを各画素に増幅機能を有したLSITから成る
受光アレイを同一の受光装置チップ内に構成することに
より,該受光アレイから差動出力を得られるという特徴
を有する。
第9図は本発明による固体撮像装置の更に他の実施例
を示す構成概略図であり,本実施例は1列のダミーセル
を用いて差動出力を得るドレイン・ゲート選択方式の受
光アレイ回路の構成概略図を示すものである。第9図に
於いて,m×n個のLSIT70-11,70-12,……70-21,70-22,…
70-mnをマトリックス状に配列し,XYアドレス方式により
順次信号を読み出すように構成する。また,各画素を構
成するLSITは上述の実施例と同様の構成を適用すること
ができる。本実施例では,各LSITのソース端子は接地
し,X方向に配列された各行のLSIT群のゲート端子は行ラ
イン71-1,71-2,…,71-mに夫々接続する。またY方向に
配列された各列のLSIT群および破線で取り囲んだダミー
用LSIT70-1,70-2,…70-mのドレイン端子は列ライン72-
1,72-2,…72-nおよび72に夫々に接続し,これら列ライ
ンはそれぞれ列選択用トランジスタ73-1,73-2,…73-nお
よび73を介してそれぞれビデオライン74および74′に共
通に接続する。ビデオライン74には負荷抵抗75を介して
ビデオ電源VDDを接続する。また,同様にビデオライン7
4′には負荷抵抗75′を介してビデオ電源VDDを接続す
る。また、ビデオライン74及び74′はそれぞれ差動増幅
器170の入力端子に接続されている。行ライン71-1,71-
2,…,71-mは垂直走査回路76に接続され,それぞれ信号
φG1,φG2,…,φGmが順次に印加されるように構成す
る。また,列選択トランジスタ73-1,73-2,…73-nおよび
73のゲート端子は水平走査回路77に接続され,それぞれ
信号φD1,φD2,…φDnが印加され,列選択用トランジ
スタ73のゲート端子には信号φD1,φD2,…φDnのOR
(和)信号が印加されるように構成されている。
次に,第10図に基づいて本実施例の固体撮像装置の動
作を説明する。第10図は信号波形図を示し垂直走査信号
φ,水平走査信号φ及びダミートランジスタ用信号
φ′について説明する。行ライン71-1,71-2…に印加
される信号φG1,φG2…は小さい振幅の読み出しゲート
電圧VφGと,それより大きい振幅のリセットゲート電
圧VφRとより成るもので,一つの行ラインの走査期間
tHの間はVφG,次の行ラインの水平走査に移るまでの
水平ブランキング期間tBLにはVφRの値になるように
設定されている。列選択用トランジスタのゲート端子に
加えられる水平走査信号φD1,φD2…は列ライン72-1,7
2-2…を選択するための信号であり,低レベルは列選択
用トランジスタ73-1,73-2…をオフ,高レベルは列選択
用トランジスタをオンする電圧値となるように設定され
ている。また,上記列選択用トランジスタ73のゲート端
子に印加されるダミー走査信号φ′は上述のように信
号φD1,φD2,…φDnのOR(和)をとるために信号波形
は第10図のようになる。
次に,上述したLSITの動作原理に基づいて,第9図に
示した固体撮像装置の動作を第10図に示す信号波形を参
照して説明する。垂直走査回路76の作動により信号φG1
となると,行ライン71-1に接続されたLSIT群70-11,70-1
2,…70-1n及びダミー用LSIT70-1が選択され,水平走査
回路77より出力される信号φD1,φD2,…により水平選
択トランジスタ73-1,73-2,73-nが順次オンすると,LSIT7
0-11,70-12,70-1nの信号が順次にビデオライン74より出
力される。また,該行が読み出される間,同行のダミー
用LSIT70-1より暗状態の信号成分がビデオライン74′よ
り出力される。続いて,該LSIT群70-11,70-12,…70-1n
は信号φG1が高レベルVφRになった時に一斉にリセッ
トされ,次に光信号を蓄積し得る状態となる。次いで,
信号φG2が信号VφGとなると行ライン71-2に接続され
たLSIT群70-21,70-22,…70-2nが選択され,水平走査信
号φD1,φD2,…φDnおよびダミー走査信号φ′によ
りLSIT70-21,70-22,…70-2nの光信号が順次に読み出さ
れ,その間,上記ダミー用LSIT70-2からの暗状態の信号
成分が同期して読み出され,続いて信号φG2がVφR
なることにより一斉にリセットされる。以下,同様にし
て順次に各画素の光信号およびダーク信号が読み出さ
れ,それぞれの信号は差動増幅器170に入力され、該増
幅器の出力端子より1フィールドのビデオ信号を得るこ
とができる。なお,上記ダミー用LSIT70-1,70-2…70-m
は本実施例では最右列に配列させたが,該ダミー用LSIT
はいずれの列に配列されていてもよい。
本実施例に於いては,光信号の読み出し画素と同一の
積分時間を経過した後のダーク信号を読み出すことがで
きるという特徴を有する。
第11図は本発明による固体撮像装置の更に他の実施例
を示す構成概略図であり,本実施例は1列のダミーセル
を用いて全ての画素について近接の暗状態と近似できる
画素との間での差動出力を得るものである。第11図に於
いて,m×n個のLSIT80-11,80-12,…80-21,80-22,…80-m
nおよび破線で取り囲んだ遮光されたダミー画素80-1,80
-2,…80-mをマトリックス状に配列し,XYアドレス方式に
より順次信号を読み出すように構成する。また,各画素
を構成するLSITは上述の実施例と同様の構成を適用する
ことができる。本実施例ではY方向に配列された各LSIT
のソース端子は行ライン89-1′,89-1,89-2,…89-nに接
続され,X方向に配列された各行のLSIT群のゲート端子は
行ライン81-1,81-2,…,81-mに夫々に接続する。また,Y
方向に配列された各列のLSIT群のドレイン端子は列ライ
ン82-1′,82-1,82-2…82-nに接続され,これらの列ライ
ンはそれぞれ列選択用トランジスタ83-1,83-2,…83-nお
よび83,83-1′,83-2′,…83-(n−1)′を介してビ
デオライン84および84′に共通に接続する。ビデオライ
ン84には負荷抵抗85を介してビデオ電源VDDを接続す
る。また,同様にビデオライン84′には負荷抵抗85′を
介してビデオ電源VDDを接続する。また、ビデオライン8
4及び84′はそれぞれ差動増幅器180の入力端子に接続さ
れている。ここで,負荷抵抗85および85′は同等の抵抗
値を有している。行ライン81-1,81-2,…,81-mは垂直走
査回路86に接続され,それぞれ信号φG1,φG2,…φGm
が順次に印加されるように構成する。また,列選択トラ
ンジスタ83-′、83-′、……83-n及び83、83
-′、83-′、……、80(n−′)αゲート端子は
水平走査回路87に接続され,それぞれ信号φD1、φD2
φD3、……が印加されるように構成されている。
次に,第12図に基づいて本実施例の固体撮像装置の動
作を説明する。第12図は信号波形図を示し垂直走査信号
φ,水平走査信号φ及びφについて説明する。行
ライン81-1,82-2,…に印加される信号φG1,φG2…は光
蓄積電圧Vstと小さい振幅の読み出しゲート電圧VφG
とより成るもので,一つの行ラインの走査期間tHの間は
φGとなるように設定されている。各画素をリセット
する動作を説明する。LSIT群のソース列端子は各々89-
′、89-、89-、……89-によりリセット回路88
に接続されている。各画素の選択信号φD1の印加終了直
後にリセット回路88により、ソースライン選択信号φS1
が生ずる。該選択信号φS1によりライン88-は読み出
しゲート電位に対して順バイアスの電位が印加され、読
み出し直後の1画素のみがリセットされる。
次に,上述したLSITの動作原理に基づいて,第11図に
示した固体撮像装置の動作を第12図に示す信号波形を参
照して説明する。垂直走査回路86の作動により信号φG1
が信号VφGになると,行ライン81-1に接続されたLSIT
群80-11,80-12,…80-1nが選択され,水平走査回路87よ
り出力される信号φD1,φD2,…φDnにより水平選択ト
ランジスタ83-1,83-2,83-nおよび83,83-1′,…83−
(n−1)′が順次オンすると,LSIT80-11,80-12,80-1,
nの信号が順次にビデオライン84より,また,順次暗状
態とみなせるダミー画素およびLSIT群である夫々のトラ
ンジスタ80-1,80-11,…80−(1,n−1)の信号がビデオ
ライン84′より出力される。上記各画素はそれぞれ読み
出し動作が終了すると,水平走査回路83より出力される
信号φS1,φS2,…φSn,φ′により1画素ずつリセ
ットされる。次いで,信号φG2が信号VφGとなると,
行ライン81-2に接続されたLSIT群が選択され,水平走査
信号φD1,φD2,…φDnにより,LSIT80-21,80-22,…80-
2nの光信号と暗状態とみなせるLSIT80-2,80-21,…80−
(2,n−1)の信号が順次に読み出され,続いてリセッ
トされる。以下,同様にして順次に各画素の光信号と各
画素と同行前列のリセット直後の近似的な暗状態のダー
ク信号が読み出され,これらの信号は差動増幅器180に
入力され、該増幅器の出力端子より1フィールドのビデ
オ信号を得ることができる。
本実施例に於いては,全ての画素についての暗状態と
の差動信号を隣接する画素より得るために差動出力が正
確であるという特徴がある。
第13図は本発明による固体撮像装置の更に他の実施例
を示す構成概略図であり,本実施例は画素列の同列前行
のLSITとの差動をとり,これによって差動出力を得るも
のである。第13図に於いて,m×n個のLSIT90-11,90-12,
90-13,…90-21,90-22,…,90-mnをマトリックス状に配列
し,XYアドレス方式により順次信号を読み出すように構
成する。本実施例では各LSITのソース端子は接地し,X方
向に配列された各行LSIT群のゲート端子には行ライン91
-1,91-2,…91-mにそれぞれ接続する。また,Y方向に配列
された各列のLSIT群のドレイン端子は列ライン92-1,92-
2,…92-nおよび列ライン92-1′,92-2′,…92-n′に一
行おきに接続され,これら列ラインは列選択用トランジ
スタ93-1,93-2,…93-nおよび93-1′,93-2′,…93-n′
を介してそれぞれビデオライン94および94′に共通に接
続する。ビデオライン94には負荷抵抗95を介してビデオ
電源VDDを接続する。また,同様にビデオライン94′に
は負荷抵抗95′を介してビデオ電源VDDを接続する。ま
た、ビデオライン94及び94′はそれぞれ差動増幅器190
の入力端子に接続され、更に、該増幅器の出力端子は絶
対値回路191の入力端子に接続されている。ここで,上
記負荷抵抗95と95′は同等の抵抗値を備えている。更
に,行ライン91-1,91-2,…91-mは垂直走査回路96に接続
され,それぞれ信号φG1,φG2,…φGmが順次に印加さ
れるように構成する。また,列選択トランジスタ93-1,9
3-2,…93-nおよび93-1′,93-2′,…93-n′のゲート端
子には水平走査回路97に接続され,それぞれ信号φD1
φD2,…φDnが印加されるように構成されている。
次に,第14図に基づいて本実施例の固体撮像装置の動
作を説明する。第14図は信号波形図を示し,垂直走査信
号φおよび水平走査信号φについて説明する。行ラ
イン91-1,91-2,…に印加される信号φG1,φG2…は小さ
い振幅の読み出しゲート電圧VφGと,それより大きい
振幅のリセットゲート電圧VφRとより成るもので,一
つの行ラインの走査期間tHの間はVφG,次の行ライン
の水平走査に移るまでの水平ブランキング期間tBLには
リセットゲート電圧VφRの値になるように設定されて
いる。列選択用トランジスタのゲート端子に加えられる
水平走査信号φD1,φD2,…は列ライン92-1,92-2,…を
選択するための信号であり,低レベルは選択用トランジ
スタ93-1,93-2,…をオフ,高レベルは列選択用トランジ
スタをオンする電圧値となるように設定されている。
次に,上述したLISTの動作原理に基づいて第13図に示
した固体撮像装置の動作を第14図に示す信号波形図を参
照して説明する。垂直走査回路96の作動により信号φG1
およびφG2がVφGになると,(第14図に示すTの領
域),行ライン91-1および91-2に接続されたLSIT群90-1
1,90-12,…90-2nが選択され,水平走査回路97より出力
される信号φD1,φD2,…φDnにより水平選択トランジ
スタ93-1,93-2,…93-nが順次オンすると,順次LSIT90-2
1,90-22,…90-2nの光信号がビデオライン94に出力され
る。1フィールド(IH)前にリセットゲート電圧VφR
によりリセットされ、該リセットより1フィールドの間
のみしか受光しておらず近似的にダーク信号の出力状態
になっているLSIT群90-11、90-12…90-1nの信号がビデ
オライン94′に出力される。続いて1行目および2行目
のLSIT群は信号φG1およびφG2が高レベルVφRになっ
た時にリセットされる。次いで,信号φG2およびφG3
φGになると(第14図に示すT′の領域)と,行ライ
ン91-2および91-3に接続されたLSIT群が選択され,水平
走査信号φD1,φD2,…φDnにより,LSIT90-31,90-32,
…90-3nの光信号と近似的にダーク状態であるLSIT90-2
1,90-22,…90-2nの信号が順次に読み出され,続いてリ
セットされる。以下,同様にして順次に各画素および1
行前の同列画素との近似的なダーク信号が読み出され,
これらの信号が差動増幅器190に入力され、該増幅器と
絶対値回路を通ることにより1フィールドのビデオ信号
が得られる。なお,最上番目行の受光アレイの光信号の
読み出しを行う場合は,近似的に暗状態とみなせる信号
は最後の行の出力を得ることになる。
本実施例では,余分なダミーセルが不要になるという
特徴を有するものである。
更に,光出力画素とダーク出力画素が最上行の場合を
除いて互に隣接する位置関係にあるため暗電流の差し引
きが高精度に行われるという特徴も有するものである。
なお,本発明による固体撮像装置は上述の種々の実施
例に限定されるものではなく幾多の変更による適用もで
きる。上述の種々の実施例ではnチャンネル型のSITで
説明したが,極性および不純物のタイプを逆にすればp
チャンネル型であってよいことは勿論である。
〔発明の効果〕
本発明による固体撮像装置は,受光信号と暗信号の差
動をとった出力が得られるため,即ち,受光装置チップ
内からの出力が光量に比例した出力として得られる。従
って,出力信号が光信号の正相で出力するため,信号の
後処理が容易になる。また,差動を同一の受光装置チッ
プ内でとるため,価格も安価に上がり,また,該チップ
内で差動をとらない場合に比べて,差動が正確にとれる
ため,微少光量まで,正確な信号が出ることとなる。こ
れは,チップ間のばらつきを低減する効果が大きく,そ
れ故に歩留り向上に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明者が先に提案した固体撮像装置の基本構
成図, 第2図(A)〜(D)は該基本構成に於ける信号波形図 第3図は該装置の出力電圧と入射光量の関係を示す図, 第4図(A)〜(B)は該装置の構成概略図とその信号
波形図, 第5図は本発明による固体撮像装置の一実施例を示す基
本構成図, 第6図は該基本構成に於ける出力電圧と入射光量の関係
を示す図, 第7図は本発明装置の他の実施例を示す構成概略図, 第8図は該装置の動作を説明するための信号波形図, 第9図は本発明装置の更に他の実施例を示す構成概略
図, 第10図は該装置の動作を説明するための信号波形図, 第11図は本発明装置の更に他の実施例を示す構成概略
図, 第12図は該装置の動作を説明するための信号波形図, 第13図は本発明装置に更に他の実施例を示す構成概略
図, 第14図は該装置の動作を説明するための信号波形図をそ
れぞれに示すものである。 60-11,…60-mn,70-11,…70-mn,80-11,…80-mn,90-11,…
90-mn……LSIT 64,64′,74,74′,84,84′,94,94′……ビデオライン 66,76,86,96……垂直走査回路 67,77,87,97……水平走査回路 68……ダミー用トランジスタ 70-1,…70-m……ダミー用LSIT 80-1,…80-m……ダミー画素LSIT

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁物又は高抵抗半導体基板の上に形成し
    た半導体層の同一表面に、ソース領域及びドレイン領域
    を設け、該ソース領域とドレイン領域間に、光励起によ
    るキャリアを蓄積するゲート領域を備え、前記半導体層
    の表面と平行にソース・ドレイン電流が流れるように構
    成したトランジスタを各画素とし、該各画素に増幅機能
    を有した固体撮像手段と、上記各画素からの出力信号と
    暗状態の出力信号との差をとる差動手段とを備え、上記
    固体撮像手段及び差動手段を同一の受光装置チップ内に
    形成して、該受光装置チップから差動出力を得ることを
    特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】上記受光装置チップは遮光された少なくと
    も1個の画素を備え、該画素を用いることにより暗状態
    の出力信号を得ることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項3】上記受光装置チップは遮光された少なくと
    も1列の画素群を備え、該画素群を用いることにより暗
    状態の出力信号を得ることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】上記撮像手段はマトリックス状に配列さ
    れ、読み出そうとする画素の同行前列の画素を用いるこ
    とにより暗状態の出力信号を得ることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
  5. 【請求項5】上記撮像手段はマトリックス状に配列さ
    れ、読み出そうとする画素の同列前行の画素を用いるこ
    とにより暗状態の出力信号を得ることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
JP59077137A 1984-04-17 1984-04-17 固体撮像装置 Expired - Lifetime JPH0831991B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59077137A JPH0831991B2 (ja) 1984-04-17 1984-04-17 固体撮像装置
US06/722,399 US4700231A (en) 1984-04-17 1985-04-12 Solid state image sensing device
DE3513436A DE3513436C2 (de) 1984-04-17 1985-04-15 Festkörper-Bildsensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59077137A JPH0831991B2 (ja) 1984-04-17 1984-04-17 固体撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60220674A JPS60220674A (ja) 1985-11-05
JPH0831991B2 true JPH0831991B2 (ja) 1996-03-27

Family

ID=13625409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59077137A Expired - Lifetime JPH0831991B2 (ja) 1984-04-17 1984-04-17 固体撮像装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4700231A (ja)
JP (1) JPH0831991B2 (ja)
DE (1) DE3513436C2 (ja)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6181087A (ja) * 1984-09-28 1986-04-24 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置
JPH0720219B2 (ja) * 1985-11-15 1995-03-06 キヤノン株式会社 光電変換装置の駆動方法
US5771070A (en) * 1985-11-15 1998-06-23 Canon Kabushiki Kaisha Solid state image pickup apparatus removing noise from the photoelectric converted signal
US5737016A (en) * 1985-11-15 1998-04-07 Canon Kabushiki Kaisha Solid state image pickup apparatus for reducing noise
JPS6312161A (ja) * 1986-07-03 1988-01-19 Olympus Optical Co Ltd 半導体撮像装置
JP2564133B2 (ja) * 1987-04-17 1996-12-18 オリンパス光学工業株式会社 固体撮像装置
US5153732A (en) * 1990-02-16 1992-10-06 Fuji Photo Film Co., Ltd. Electronic still camera which reduces the influence of smear and dark current
DE4117020C2 (de) * 1990-05-25 1993-12-02 Asahi Optical Co Ltd Steuervorrichtung für einen Bildsensor
JPH0451785A (ja) * 1990-06-20 1992-02-20 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置
JPH04286464A (ja) * 1991-03-15 1992-10-12 Rohm Co Ltd イメージセンサの出力回路
EP0515849A3 (en) * 1991-04-27 1993-05-19 Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. Image sensor
JP3774499B2 (ja) 1996-01-24 2006-05-17 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP3512152B2 (ja) * 1998-10-14 2004-03-29 松下電器産業株式会社 増幅型固体撮像装置およびその駆動方法
US6677995B1 (en) * 1999-02-04 2004-01-13 Agere Systems Inc. Array readout system
JP3641619B2 (ja) * 2002-05-14 2005-04-27 株式会社日立製作所 生体試料検査装置
US7443432B2 (en) * 2004-06-15 2008-10-28 Digital Imaging Systems Gmbh Suppression of noise in pixel VDD supply
JP4687155B2 (ja) * 2005-03-09 2011-05-25 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法
WO2007099850A1 (ja) * 2006-02-23 2007-09-07 Omron Corporation 固体撮像装置及び固体撮像装置の信号生成方法
GB2453544B (en) * 2007-10-08 2012-02-29 Keymed Medicals & Ind Equip Black level control apparatus and method
JP4991494B2 (ja) * 2007-11-19 2012-08-01 キヤノン株式会社 撮像装置
KR101074800B1 (ko) * 2009-08-26 2011-10-19 삼성모바일디스플레이주식회사 광센싱 방식 터치 패널, 터치 위치 검출 방법 및 이를 실행시키기 위한 프로그램을 저장한 기록매체
TW201216138A (en) * 2010-10-13 2012-04-16 Chunghwa Picture Tubes Ltd Method for driving photosensor array panel
TWI894425B (zh) * 2022-01-18 2025-08-21 聯華電子股份有限公司 具有背部穿矽孔的半導體結構及其得出晶粒識別碼的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4010319A (en) * 1975-11-20 1977-03-01 Rca Corporation Smear reduction in ccd imagers
JPS5452418A (en) * 1977-10-04 1979-04-25 Victor Co Of Japan Ltd Stabilization system for black level of color television camera
JPS54130828A (en) * 1978-03-31 1979-10-11 Canon Inc Photo sensor array device and image scanner using it
JPS5515229A (en) 1978-07-18 1980-02-02 Semiconductor Res Found Semiconductor photograph device
JPS5528456A (en) * 1978-08-20 1980-02-29 Shigeyuki Koga Filth-treating equipment
JPS5578680A (en) * 1978-12-08 1980-06-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid state pickup device
DE2936704A1 (de) * 1979-09-11 1981-03-26 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Monolithisch integrierte schaltung mit einem zweidimensionalen bildsensor
DE2939490A1 (de) * 1979-09-28 1981-04-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Monolithisch integrierter zweidimensionaler bildsensor mit einer differenzbildenden stufe
US4484223A (en) * 1980-06-12 1984-11-20 Canon Kabushiki Kaisha Image sensor
JPS5813079A (ja) * 1981-07-16 1983-01-25 Olympus Optical Co Ltd イメ−ジセンサ
JPS5945779A (ja) * 1982-09-09 1984-03-14 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置
JPS5945781A (ja) * 1982-09-09 1984-03-14 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE3513436C2 (de) 1987-02-12
US4700231A (en) 1987-10-13
DE3513436A1 (de) 1985-10-31
JPS60220674A (ja) 1985-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0831991B2 (ja) 固体撮像装置
CN108878462B (zh) 摄像装置及照相机系统
KR0155017B1 (ko) 고체촬상장치
US6744068B2 (en) Active pixel sensor with intra-pixel charge transfer
US4518863A (en) Static induction transistor image sensor with noise reduction
EP0905787B1 (en) Solid state image pickup device and driving method therefor
JP3546985B2 (ja) 増幅型光電変換素子、増幅型固体撮像装置及びその駆動方法
JPH0666446B2 (ja) 固体撮像素子
EP0022323B1 (en) Solid-state imaging device
JPH0946597A (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法
JPH0824351B2 (ja) 固体撮像装置
JPS614376A (ja) 固体撮像装置
JPH0562869B2 (ja)
US12278200B2 (en) Semiconductor element, apparatus, and chip
JPH04281681A (ja) X‐yアドレス型固体撮像装置
JPH06245145A (ja) 固体撮像装置の駆動方法
JPH0461573A (ja) 画素増幅型固体撮像素子
JPS60254886A (ja) 固体撮像装置
JP2000152087A (ja) 増幅型固体撮像装置およびその駆動方法
JPH02208974A (ja) 固体撮像装置
JPH0678218A (ja) 固体撮像装置
JP3579251B2 (ja) 固体撮像装置
JPH09284658A (ja) 固体撮像素子
JP3149126B2 (ja) 固体撮像装置
JP3424267B2 (ja) クランプ用キャパシタを有する増幅型固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term