JPH10336526A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH10336526A JPH10336526A JP9138697A JP13869797A JPH10336526A JP H10336526 A JPH10336526 A JP H10336526A JP 9138697 A JP9138697 A JP 9138697A JP 13869797 A JP13869797 A JP 13869797A JP H10336526 A JPH10336526 A JP H10336526A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/616—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/771—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising storage means other than floating diffusion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定の高速化とオフセットばらつきの影響の
除去を同時に達成する。 【解決手段】 フォトダイオードＰＤから出力された電
流信号は、増幅器Ａ１と容量素子Ｃ１とが並列接続され
た積分回路１０により、 Reset信号の指示に基づいて容
量素子Ｃ１に蓄積され積分される。積分回路１０におけ
る各積分動作期間中の第１および第２の時刻それぞれに
積分回路１０から出力された第１および第２の信号レベ
ルそれぞれは、Sample信号の指示に基づいて動作するス
イッチ素子Ｓ２を介してＣＤＳ回路２０に入力し、 Cla
mp信号の指示に基づいて両者の差に相当する信号がＣＤ
Ｓ回路２０に保持され出力される。このＣＤＳ回路２０
から出力された信号は、Scan信号等の指示に基づいて動
作する読出回路３０により電荷量として読み出され、そ
の電荷量は、電流電圧変換回路４０により電圧信号に変
換され出力される。
除去を同時に達成する。 【解決手段】 フォトダイオードＰＤから出力された電
流信号は、増幅器Ａ１と容量素子Ｃ１とが並列接続され
た積分回路１０により、 Reset信号の指示に基づいて容
量素子Ｃ１に蓄積され積分される。積分回路１０におけ
る各積分動作期間中の第１および第２の時刻それぞれに
積分回路１０から出力された第１および第２の信号レベ
ルそれぞれは、Sample信号の指示に基づいて動作するス
イッチ素子Ｓ２を介してＣＤＳ回路２０に入力し、 Cla
mp信号の指示に基づいて両者の差に相当する信号がＣＤ
Ｓ回路２０に保持され出力される。このＣＤＳ回路２０
から出力された信号は、Scan信号等の指示に基づいて動
作する読出回路３０により電荷量として読み出され、そ
の電荷量は、電流電圧変換回路４０により電圧信号に変
換され出力される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力した光信号を
その光量に応じた電気信号に変換する固体撮像装置に関
するものである。
その光量に応じた電気信号に変換する固体撮像装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像素子を用いた撮像装置は、家庭
用ビデオや非破壊検査など種々の分野で使用されてい
る。この固体撮像装置には、電荷結合素子（ＣＣＤ）を
用いたものや、シリコンフォトダイオードアレイを用い
たものが知られている。このうち、フォトダイオードア
レイを用いた固体撮像装置は、比較的大きな電荷を取り
扱う場合であっても電荷転送効率が優れているので、各
種民生品の製造分野においても用いられている。
用ビデオや非破壊検査など種々の分野で使用されてい
る。この固体撮像装置には、電荷結合素子（ＣＣＤ）を
用いたものや、シリコンフォトダイオードアレイを用い
たものが知られている。このうち、フォトダイオードア
レイを用いた固体撮像装置は、比較的大きな電荷を取り
扱う場合であっても電荷転送効率が優れているので、各
種民生品の製造分野においても用いられている。
【０００３】例えば、ＵＳＰ５２８１８６０には、図４
に示すような、フォトダイオードを用いた固体撮像装置
の回路構成図が示されている。この図に示す固体撮像装
置では、フォトダイオードから出力された信号ＶINは、
増幅器２５、容量素子Ｃ３ならびにスイッチＳ５および
Ｓ６からなる積分回路により一定時間積分され、その積
分結果は、容量素子Ｃ３に蓄えられた電荷に応じた電圧
信号Ｖ1 として出力される。なお、フォトダイオードが
アレイ状のものである場合、この積分回路はフォトダイ
オード毎に設けられる。
に示すような、フォトダイオードを用いた固体撮像装置
の回路構成図が示されている。この図に示す固体撮像装
置では、フォトダイオードから出力された信号ＶINは、
増幅器２５、容量素子Ｃ３ならびにスイッチＳ５および
Ｓ６からなる積分回路により一定時間積分され、その積
分結果は、容量素子Ｃ３に蓄えられた電荷に応じた電圧
信号Ｖ1 として出力される。なお、フォトダイオードが
アレイ状のものである場合、この積分回路はフォトダイ
オード毎に設けられる。
【０００４】この積分回路から出力された電圧信号Ｖ1
は、容量素子Ｃ２を介して、増幅器２７、容量素子Ｃ１
およびスイッチ素子Ｓ２乃至Ｓ４からなる読出回路によ
り、順次読み出され、その読出結果は、容量素子Ｃ１に
蓄えられた電荷に応じた電圧信号Ｖ2 として出力され
る。そして、この読出回路の容量素子Ｃ１に蓄積された
電荷は、増幅器２９、容量素子Ｃ０およびスイッチ素子
Ｓ１からなる電流電圧変換回路により電圧信号ＶOUT に
変換され、その電圧信号ＶOUT が出力される。すなわ
ち、この電圧信号ＶOUT が、フォトダイオードが受光し
た光の光量を示すものとなる。
は、容量素子Ｃ２を介して、増幅器２７、容量素子Ｃ１
およびスイッチ素子Ｓ２乃至Ｓ４からなる読出回路によ
り、順次読み出され、その読出結果は、容量素子Ｃ１に
蓄えられた電荷に応じた電圧信号Ｖ2 として出力され
る。そして、この読出回路の容量素子Ｃ１に蓄積された
電荷は、増幅器２９、容量素子Ｃ０およびスイッチ素子
Ｓ１からなる電流電圧変換回路により電圧信号ＶOUT に
変換され、その電圧信号ＶOUT が出力される。すなわ
ち、この電圧信号ＶOUT が、フォトダイオードが受光し
た光の光量を示すものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の固体撮像装置では以下のような問題点がある。すな
わち、一般に、増幅器２５等は、ＣＭＯＳ技術を用いて
製造されるため、オフセットばらつきの発生が避けられ
ないという問題点がある。ここで、増幅器２５のオフセ
ットばらつきとは、無入力時（つまり、フォトダイオー
ドが無受光時）における増幅器２５の出力レベルがばら
つくこと、および、無入力時においてスイッチ素子Ｓ６
のオン時およびオフ時とで増幅器２５の出力レベルが異
なることを意味する。このように増幅器２５においてオ
フセットばらつきがあると、電流電圧変換回路から出力
される電圧信号ＶOUT は、そのオフセットばらつきの成
分が重畳されたものとなる。したがって、フォトダイオ
ードが受光した光の光量を正確に測定することができ
ず、フォトダイオードアレイにより得られた光像も不正
確になる。
来の固体撮像装置では以下のような問題点がある。すな
わち、一般に、増幅器２５等は、ＣＭＯＳ技術を用いて
製造されるため、オフセットばらつきの発生が避けられ
ないという問題点がある。ここで、増幅器２５のオフセ
ットばらつきとは、無入力時（つまり、フォトダイオー
ドが無受光時）における増幅器２５の出力レベルがばら
つくこと、および、無入力時においてスイッチ素子Ｓ６
のオン時およびオフ時とで増幅器２５の出力レベルが異
なることを意味する。このように増幅器２５においてオ
フセットばらつきがあると、電流電圧変換回路から出力
される電圧信号ＶOUT は、そのオフセットばらつきの成
分が重畳されたものとなる。したがって、フォトダイオ
ードが受光した光の光量を正確に測定することができ
ず、フォトダイオードアレイにより得られた光像も不正
確になる。
【０００６】また、この従来の固体撮像装置では、フォ
トダイオードから出力された信号ＶINが積分回路（増幅
器２５等）、読出回路（増幅器２７等）および電流電圧
変換回路（増幅器２９等）を経て電圧信号ＶOUT として
出力されるという一連の処理が、フォトダイオードによ
る１回の受光毎に行われるため、上記一連の処理に時間
を要するという問題点がある。特に、フォトダイオード
アレイにおける素子数が多いほど、上記一連の処理に要
する時間が長い。
トダイオードから出力された信号ＶINが積分回路（増幅
器２５等）、読出回路（増幅器２７等）および電流電圧
変換回路（増幅器２９等）を経て電圧信号ＶOUT として
出力されるという一連の処理が、フォトダイオードによ
る１回の受光毎に行われるため、上記一連の処理に時間
を要するという問題点がある。特に、フォトダイオード
アレイにおける素子数が多いほど、上記一連の処理に要
する時間が長い。
【０００７】ところで、近年、ＰＬ法（製造物責任法）
の施行に伴い、食料品をはじめとして各種民生品製造分
野において、ベルトコンベヤ上を流れる製品に対してＸ
線非破壊検査を行うことが必須となってきており、多く
の場合、非破壊検査装置において１次元長尺シリコンフ
ォトダイオードアレイが使用されている。また、ベルト
コンベヤを速く動かせて更に多くの製品を短時間に検査
したいとの製造者の要求が高まりつつある。しかし、上
述したように、従来の固体撮像装置では、高速化には限
界がある。
の施行に伴い、食料品をはじめとして各種民生品製造分
野において、ベルトコンベヤ上を流れる製品に対してＸ
線非破壊検査を行うことが必須となってきており、多く
の場合、非破壊検査装置において１次元長尺シリコンフ
ォトダイオードアレイが使用されている。また、ベルト
コンベヤを速く動かせて更に多くの製品を短時間に検査
したいとの製造者の要求が高まりつつある。しかし、上
述したように、従来の固体撮像装置では、高速化には限
界がある。
【０００８】以上のように、固体撮像装置の高速化と高
精度化とが共に望まれているところであるが、固体撮像
装置を含むアナログ装置は、一般に、高速化と高精度化
とを両立させることが困難であるとされていた。
精度化とが共に望まれているところであるが、固体撮像
装置を含むアナログ装置は、一般に、高速化と高精度化
とを両立させることが困難であるとされていた。
【０００９】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、オフセットばらつきの問題を解消し、
かつ、高速な測定を可能とする固体撮像装置を提供する
ことを目的とする。
れたものであり、オフセットばらつきの問題を解消し、
かつ、高速な測定を可能とする固体撮像装置を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像装
置は、(1) 入力した光信号を電流信号に変換する光電変
換素子を有し、その電流信号を出力する受光部と、(2)
受光部から出力された電流信号を入力する増幅器と容量
素子とが並列接続され、リセット信号の指示に基づいて
電流信号を容量素子に蓄積し積分する積分回路と、(3)
積分回路の出力端子に第１の端子が接続され、サンプル
信号の指示に基づいて、積分回路における各積分動作期
間中の第１および第２の時刻それぞれに、積分回路から
出力された第１および第２の信号レベルそれぞれを第２
の端子から出力するスイッチ素子と、(4) クランプ信号
の指示に基づいて、スイッチ素子の第２の端子から出力
された第１および第２の信号レベルそれぞれの互いの差
に相当する信号を保持し出力するＣＤＳ回路と、(5) ホ
ールド信号の指示に基づいて、ＣＤＳ回路から出力され
た信号を電荷量として読み出す読出回路と、(6) 読出回
路により読み出された電荷量を電圧信号に変換する電流
電圧変換回路と、(7) リセット信号、サンプル信号、ク
ランプ信号およびホールド信号それぞれを所定のタイミ
ングで出力するタイミング制御手段と、を備えることを
特徴とする。
置は、(1) 入力した光信号を電流信号に変換する光電変
換素子を有し、その電流信号を出力する受光部と、(2)
受光部から出力された電流信号を入力する増幅器と容量
素子とが並列接続され、リセット信号の指示に基づいて
電流信号を容量素子に蓄積し積分する積分回路と、(3)
積分回路の出力端子に第１の端子が接続され、サンプル
信号の指示に基づいて、積分回路における各積分動作期
間中の第１および第２の時刻それぞれに、積分回路から
出力された第１および第２の信号レベルそれぞれを第２
の端子から出力するスイッチ素子と、(4) クランプ信号
の指示に基づいて、スイッチ素子の第２の端子から出力
された第１および第２の信号レベルそれぞれの互いの差
に相当する信号を保持し出力するＣＤＳ回路と、(5) ホ
ールド信号の指示に基づいて、ＣＤＳ回路から出力され
た信号を電荷量として読み出す読出回路と、(6) 読出回
路により読み出された電荷量を電圧信号に変換する電流
電圧変換回路と、(7) リセット信号、サンプル信号、ク
ランプ信号およびホールド信号それぞれを所定のタイミ
ングで出力するタイミング制御手段と、を備えることを
特徴とする。
【００１１】この固体撮像装置によれば、入力した信号
光は、受光部の光電変換素子により電流信号に変換され
出力され、その電流信号は、増幅器と容量素子とが並列
接続された積分回路により、リセット信号の指示に基づ
いて該容量素子に蓄積され積分される。積分回路におけ
る各積分動作期間中の第１および第２の時刻それぞれに
積分回路から出力された第１および第２の信号レベルそ
れぞれは、サンプル信号の指示に基づいて動作するスイ
ッチ素子を介してＣＤＳ回路に入力し、クランプ信号の
指示に基づいて両者の差に相当する信号がＣＤＳ回路に
保持され出力される。そして、このＣＤＳ回路から出力
された信号は、ホールド信号の指示に基づいて動作する
読出回路により電荷量として読み出され、その電荷量
は、電流電圧変換回路により電圧信号に変換され出力さ
れる。この電流電圧変換回路から出力される信号は、光
電変換素子に入力した信号光の光量を示すものである。
光は、受光部の光電変換素子により電流信号に変換され
出力され、その電流信号は、増幅器と容量素子とが並列
接続された積分回路により、リセット信号の指示に基づ
いて該容量素子に蓄積され積分される。積分回路におけ
る各積分動作期間中の第１および第２の時刻それぞれに
積分回路から出力された第１および第２の信号レベルそ
れぞれは、サンプル信号の指示に基づいて動作するスイ
ッチ素子を介してＣＤＳ回路に入力し、クランプ信号の
指示に基づいて両者の差に相当する信号がＣＤＳ回路に
保持され出力される。そして、このＣＤＳ回路から出力
された信号は、ホールド信号の指示に基づいて動作する
読出回路により電荷量として読み出され、その電荷量
は、電流電圧変換回路により電圧信号に変換され出力さ
れる。この電流電圧変換回路から出力される信号は、光
電変換素子に入力した信号光の光量を示すものである。
【００１２】また、さらに、(1) 受光部は、２以上の所
定数の光電変換素子を備え、所定数の光電変換素子それ
ぞれからの電流信号を出力し、(2) 積分回路、スイッチ
素子、ＣＤＳ回路および読出回路は、所定数の光電変換
素子それぞれについて設けられ、(3) 読出回路は、更に
スキャン信号の指示に基づいて、所定数の光電変換素子
それぞれについて互いに異なるタイミングで、ＣＤＳ回
路から出力された信号を電荷量として読み出し、(4) タ
イミング制御手段は、更にスキャン信号を所定のタイミ
ングで出力する、ことを特徴とする。
定数の光電変換素子を備え、所定数の光電変換素子それ
ぞれからの電流信号を出力し、(2) 積分回路、スイッチ
素子、ＣＤＳ回路および読出回路は、所定数の光電変換
素子それぞれについて設けられ、(3) 読出回路は、更に
スキャン信号の指示に基づいて、所定数の光電変換素子
それぞれについて互いに異なるタイミングで、ＣＤＳ回
路から出力された信号を電荷量として読み出し、(4) タ
イミング制御手段は、更にスキャン信号を所定のタイミ
ングで出力する、ことを特徴とする。
【００１３】この場合、受光部の所定数の光電変換素子
それぞれから出力された電流信号は、所定数の光電変換
素子それぞれに対応して設けられた積分回路、スイッチ
素子、ＣＤＳ回路および読出回路により順次処理され
る。ただし、各ＣＤＳ回路から出力される信号は、更に
スキャン信号の指示にも基づいて、互いに異なるタイミ
ングで各読出回路により電荷量として読み出され、各読
出回路により順次に読み出された電荷量は、電流電圧変
換回路により電圧信号に順次に変換され出力される。こ
の電流電圧変換回路から出力される信号は、所定数の光
電変換素子それぞれに入力した信号光の光量それぞれを
時系列に示すものである。
それぞれから出力された電流信号は、所定数の光電変換
素子それぞれに対応して設けられた積分回路、スイッチ
素子、ＣＤＳ回路および読出回路により順次処理され
る。ただし、各ＣＤＳ回路から出力される信号は、更に
スキャン信号の指示にも基づいて、互いに異なるタイミ
ングで各読出回路により電荷量として読み出され、各読
出回路により順次に読み出された電荷量は、電流電圧変
換回路により電圧信号に順次に変換され出力される。こ
の電流電圧変換回路から出力される信号は、所定数の光
電変換素子それぞれに入力した信号光の光量それぞれを
時系列に示すものである。
【００１４】また、さらに、(1) 受光部は、Ｍ行Ｎ列に
２次元配列された所定数の光電変換素子を備え、Ｍ行そ
れぞれについて、第１のスキャン信号の指示に基づいて
各行のＮ個の光電変換素子それぞれからの電流信号を互
いに異なるタイミングで出力し、(2) 積分回路、スイッ
チ素子、ＣＤＳ回路および読出回路は、受光部における
Ｎ個の光電変換素子からなる各行それぞれについて設け
られ、(3) 読出回路は、更に第２のスキャン信号の指示
に基づいて、受光部におけるＮ個の光電変換素子からな
る各行それぞれについて互いに異なるタイミングで、Ｃ
ＤＳ回路から出力された信号を電荷量として読み出し、
(4) タイミング制御手段は、更に第１および第２のスキ
ャン信号それぞれを所定のタイミングで出力する、こと
を特徴とする。
２次元配列された所定数の光電変換素子を備え、Ｍ行そ
れぞれについて、第１のスキャン信号の指示に基づいて
各行のＮ個の光電変換素子それぞれからの電流信号を互
いに異なるタイミングで出力し、(2) 積分回路、スイッ
チ素子、ＣＤＳ回路および読出回路は、受光部における
Ｎ個の光電変換素子からなる各行それぞれについて設け
られ、(3) 読出回路は、更に第２のスキャン信号の指示
に基づいて、受光部におけるＮ個の光電変換素子からな
る各行それぞれについて互いに異なるタイミングで、Ｃ
ＤＳ回路から出力された信号を電荷量として読み出し、
(4) タイミング制御手段は、更に第１および第２のスキ
ャン信号それぞれを所定のタイミングで出力する、こと
を特徴とする。
【００１５】この場合、Ｍ行Ｎ列に２次元配列された所
定数の光電変換素子からなる受光部におけるＭ行それぞ
れについて、各行のＮ個の光電変換素子それぞれからの
電流信号は、第１のスキャン信号の指示に基づいて互い
に異なるタイミングで出力され、積分回路、スイッチ素
子、ＣＤＳ回路および読出回路により順次処理される。
ただし、各ＣＤＳ回路から出力される信号は、更に第２
のスキャン信号の指示にも基づいて、受光部におけるＮ
個の光電変換素子からなる各行それぞれについて互いに
異なるタイミングで各読出回路により電荷量として読み
出され、各読出回路により順次に読み出された電荷量
は、電流電圧変換回路により電圧信号に順次に変換され
出力される。この電流電圧変換回路から出力される信号
は、Ｍ×Ｎ個の光電変換素子それぞれに入力した信号光
の光量それぞれを時系列に示すものである。
定数の光電変換素子からなる受光部におけるＭ行それぞ
れについて、各行のＮ個の光電変換素子それぞれからの
電流信号は、第１のスキャン信号の指示に基づいて互い
に異なるタイミングで出力され、積分回路、スイッチ素
子、ＣＤＳ回路および読出回路により順次処理される。
ただし、各ＣＤＳ回路から出力される信号は、更に第２
のスキャン信号の指示にも基づいて、受光部におけるＮ
個の光電変換素子からなる各行それぞれについて互いに
異なるタイミングで各読出回路により電荷量として読み
出され、各読出回路により順次に読み出された電荷量
は、電流電圧変換回路により電圧信号に順次に変換され
出力される。この電流電圧変換回路から出力される信号
は、Ｍ×Ｎ個の光電変換素子それぞれに入力した信号光
の光量それぞれを時系列に示すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
【００１７】（第１の実施形態）図１は、第１の実施形
態に係る固体撮像装置の回路構成図である。この図は、
フォトダイオード（光電変換素子）ＰＤが１次元アレイ
状に配列された受光部を有する固体撮像装置の回路構成
を示すものであり、図に示す各ユニット１００1〜１０
０M それぞれは、フォトダイオードＰＤ、積分回路１
０、スイッチ素子Ｓ２、ＣＤＳ（correlated double sa
mpling）回路２０および読出回路３０それぞれを１式づ
つ含む。各ユニット１００1 〜１００M それぞれは、互
いに同一の構成であって、それらの出力端子は共に電流
電圧変換回路４０の入力端子に接続されている。また、
ユニット１００1 〜１００M および電流電圧変換回路４
０それぞれの動作タイミングを指示する各制御信号は、
タイミング制御回路５０から出力される。
態に係る固体撮像装置の回路構成図である。この図は、
フォトダイオード（光電変換素子）ＰＤが１次元アレイ
状に配列された受光部を有する固体撮像装置の回路構成
を示すものであり、図に示す各ユニット１００1〜１０
０M それぞれは、フォトダイオードＰＤ、積分回路１
０、スイッチ素子Ｓ２、ＣＤＳ（correlated double sa
mpling）回路２０および読出回路３０それぞれを１式づ
つ含む。各ユニット１００1 〜１００M それぞれは、互
いに同一の構成であって、それらの出力端子は共に電流
電圧変換回路４０の入力端子に接続されている。また、
ユニット１００1 〜１００M および電流電圧変換回路４
０それぞれの動作タイミングを指示する各制御信号は、
タイミング制御回路５０から出力される。
【００１８】フォトダイオードＰＤは、そのアノード端
子が接地され、カソード端子が積分回路１０の入力端子
に接続されている。このフォトダイオードＰＤから出力
される電流信号を入力する積分回路１０は、その入力端
子と出力端子との間に増幅器Ａ１、容量素子Ｃ１および
スイッチ素子Ｓ１が並列接続されて構成されている。こ
のスイッチ素子Ｓ１は、タイミング制御回路５０から出
力される Reset信号によりオン／オフ制御される。
子が接地され、カソード端子が積分回路１０の入力端子
に接続されている。このフォトダイオードＰＤから出力
される電流信号を入力する積分回路１０は、その入力端
子と出力端子との間に増幅器Ａ１、容量素子Ｃ１および
スイッチ素子Ｓ１が並列接続されて構成されている。こ
のスイッチ素子Ｓ１は、タイミング制御回路５０から出
力される Reset信号によりオン／オフ制御される。
【００１９】スイッチ素子Ｓ２は、その一方の端子が積
分回路１０の出力端子に接続され、他方の端子がＣＤＳ
回路２０の入力端子に接続され、タイミング制御回路５
０から出力されるSample信号によりオン／オフ制御され
る。
分回路１０の出力端子に接続され、他方の端子がＣＤＳ
回路２０の入力端子に接続され、タイミング制御回路５
０から出力されるSample信号によりオン／オフ制御され
る。
【００２０】ＣＤＳ回路２０は、その入力端子と出力端
子との間に容量素子Ｃ２と増幅器Ａ２とがこの順に縦続
接続され、また、その増幅器Ａ２、容量素子Ｃ３および
スイッチ素子Ｓ３が並列接続されて構成されている。こ
のスイッチ素子Ｓ３は、タイミング制御回路５０から出
力される Clamp信号によりオン／オフ制御される。
子との間に容量素子Ｃ２と増幅器Ａ２とがこの順に縦続
接続され、また、その増幅器Ａ２、容量素子Ｃ３および
スイッチ素子Ｓ３が並列接続されて構成されている。こ
のスイッチ素子Ｓ３は、タイミング制御回路５０から出
力される Clamp信号によりオン／オフ制御される。
【００２１】読出回路３０は、入力端子がＣＤＳ回路２
０の出力端子に接続され、その入力端子と出力端子との
間に、スイッチ素子Ｓ４、容量素子Ｃ４およびスイッチ
素子Ｓ５がこの順に縦続接続されており、また、容量素
子Ｃ４およびスイッチ素子Ｓ５の間の接続点と接地との
間にスイッチ素子Ｓ６が設けられている。スイッチ素子
Ｓ４は、Hold信号によりオン／オフ制御され、スイッチ
素子Ｓ５は、Scan信号によりオン／オフ制御され、スイ
ッチ素子Ｓ６は、 Reset信号によりオン／オフ制御され
る。ここで、Hold信号は、Hold_1信号およびScan信号の
論理積とHold_0信号との論理和で表される信号であり、
Hold_0信号、Hold_1信号およびScan信号それぞれは、タ
イミング制御回路５０から出力される。また、Scan信号
は、各ユニット１００1 〜１００M それぞれに依って異
なるタイミングで発生するパルス信号である。
０の出力端子に接続され、その入力端子と出力端子との
間に、スイッチ素子Ｓ４、容量素子Ｃ４およびスイッチ
素子Ｓ５がこの順に縦続接続されており、また、容量素
子Ｃ４およびスイッチ素子Ｓ５の間の接続点と接地との
間にスイッチ素子Ｓ６が設けられている。スイッチ素子
Ｓ４は、Hold信号によりオン／オフ制御され、スイッチ
素子Ｓ５は、Scan信号によりオン／オフ制御され、スイ
ッチ素子Ｓ６は、 Reset信号によりオン／オフ制御され
る。ここで、Hold信号は、Hold_1信号およびScan信号の
論理積とHold_0信号との論理和で表される信号であり、
Hold_0信号、Hold_1信号およびScan信号それぞれは、タ
イミング制御回路５０から出力される。また、Scan信号
は、各ユニット１００1 〜１００M それぞれに依って異
なるタイミングで発生するパルス信号である。
【００２２】電流電圧変換回路４０は、その入力端子が
各ユニット１００1 〜１００M それぞれの読出回路３０
の出力端子に接続され、その入力端子と出力端子との間
にスイッチ素子Ｓ８および増幅器Ａ３がこの順に縦続接
続され、また、その増幅器Ａ３、容量素子Ｃ５およびス
イッチ素子Ｓ９が並列接続されている。さらに、入力端
子と接地との間にスイッチ素子Ｓ７が設けられている。
ここで、スイッチ素子Ｓ７およびＳ９それぞれは、Fres
et信号によりオン／オフ制御され、スイッチ素子Ｓ８
は、Hold_1信号によりオン／オフ制御される。
各ユニット１００1 〜１００M それぞれの読出回路３０
の出力端子に接続され、その入力端子と出力端子との間
にスイッチ素子Ｓ８および増幅器Ａ３がこの順に縦続接
続され、また、その増幅器Ａ３、容量素子Ｃ５およびス
イッチ素子Ｓ９が並列接続されている。さらに、入力端
子と接地との間にスイッチ素子Ｓ７が設けられている。
ここで、スイッチ素子Ｓ７およびＳ９それぞれは、Fres
et信号によりオン／オフ制御され、スイッチ素子Ｓ８
は、Hold_1信号によりオン／オフ制御される。
【００２３】タイミング制御回路５０は、 Reset信号、
Sample信号、 Clamp信号、Hold_0信号、Hold_1信号、Sc
an信号およびFreset信号それぞれを、基準となるクロッ
ク信号等に基づいて、後述する図２に示す所定のタイミ
ングで出力する回路である。
Sample信号、 Clamp信号、Hold_0信号、Hold_1信号、Sc
an信号およびFreset信号それぞれを、基準となるクロッ
ク信号等に基づいて、後述する図２に示す所定のタイミ
ングで出力する回路である。
【００２４】なお、この図において、タイミング制御回
路５０から各ユニット１００1 〜１００M および電流電
圧変換回路４０に到るまでの上記各制御信号のラインを
省略している。また、この図において、積分回路１０の
出力端子を点Ａと、ＣＤＳ回路２０の入力端子を点Ｂ
と、ＣＤＳ回路２０の出力端子を点Ｃと、読出回路３０
の出力端子を点Ｄと、電流電圧変換回路４０の出力端子
を点Ｅと、それぞれ記している。以下では、点Ａ、点
Ｂ、点Ｃ、点Ｄおよび点Ｅそれぞれの電位をＶA ，ＶB
，ＶC ，ＶD およびＶE で表す。また、符号Ｃｐは、
各ユニット１００1 〜１００M それぞれと電流電圧変換
回路４０との間の寄生容量を表している。
路５０から各ユニット１００1 〜１００M および電流電
圧変換回路４０に到るまでの上記各制御信号のラインを
省略している。また、この図において、積分回路１０の
出力端子を点Ａと、ＣＤＳ回路２０の入力端子を点Ｂ
と、ＣＤＳ回路２０の出力端子を点Ｃと、読出回路３０
の出力端子を点Ｄと、電流電圧変換回路４０の出力端子
を点Ｅと、それぞれ記している。以下では、点Ａ、点
Ｂ、点Ｃ、点Ｄおよび点Ｅそれぞれの電位をＶA ，ＶB
，ＶC ，ＶD およびＶE で表す。また、符号Ｃｐは、
各ユニット１００1 〜１００M それぞれと電流電圧変換
回路４０との間の寄生容量を表している。
【００２５】次に、この固体撮像装置の動作を、図２に
示すタイミングチャートをも参照しながら説明する。図
２は、本実施形態に係る固体撮像装置の動作を説明する
タイミングチャートである。なお、この図２（ａ）に示
すように或る Reset信号パルスの立ち上がり時刻と次の
Reset信号パルスの立ち上がり時刻との間が１サイクル
であって、各制御信号それぞれは、この１サイクルを周
期として繰り返される信号である。図２は、２サイクル
分の期間における各制御信号および各点の電位それぞれ
を示している。
示すタイミングチャートをも参照しながら説明する。図
２は、本実施形態に係る固体撮像装置の動作を説明する
タイミングチャートである。なお、この図２（ａ）に示
すように或る Reset信号パルスの立ち上がり時刻と次の
Reset信号パルスの立ち上がり時刻との間が１サイクル
であって、各制御信号それぞれは、この１サイクルを周
期として繰り返される信号である。図２は、２サイクル
分の期間における各制御信号および各点の電位それぞれ
を示している。
【００２６】本実施形態に係る固体撮像装置では、第１
のサイクルの期間に、フォトダイオードＰＤからの信号
が積分回路１０により積分され、さらに、その積分結果
がＣＤＳ回路２０により処理され、続く第２のサイクル
の期間に、ＣＤＳ回路２０からの出力が読出回路３０に
より読み出され、電流電圧変換回路４０により電圧信号
に変換される。そして、１つのサイクルの期間内に、積
分回路１０およびＣＤＳ回路２０それぞれにおける処理
と、読出回路３０および電流電圧変換回路４０それぞれ
における処理とが、互いに独立に行われる。以下、詳細
に説明する。
のサイクルの期間に、フォトダイオードＰＤからの信号
が積分回路１０により積分され、さらに、その積分結果
がＣＤＳ回路２０により処理され、続く第２のサイクル
の期間に、ＣＤＳ回路２０からの出力が読出回路３０に
より読み出され、電流電圧変換回路４０により電圧信号
に変換される。そして、１つのサイクルの期間内に、積
分回路１０およびＣＤＳ回路２０それぞれにおける処理
と、読出回路３０および電流電圧変換回路４０それぞれ
における処理とが、互いに独立に行われる。以下、詳細
に説明する。
【００２７】積分回路１０のスイッチ素子Ｓ１を制御す
る Reset信号（図２（ａ））がハイレベルである期間
は、スイッチ素子Ｓ１はオン状態となり、増幅器Ａ１の
入力端子と出力端子との間は短絡状態となって、容量素
子Ｃ１は放電される。一方、 Reset信号がローレベルで
ある期間は、スイッチ素子Ｓ１はオフ状態となって、フ
ォトダイオードＰＤから出力された電流信号は容量素子
Ｃ１に蓄えられる。すなわち、積分回路１０は、 Reset
信号がローレベルである期間だけ、フォトダイオードＰ
Ｄから出力された電流信号を容量素子Ｃ１に電荷として
蓄積し、その蓄積された電荷に応じた電圧信号を出力端
子（点Ａ）に出力する。したがって、点Ａの電位ＶA
は、図２（ｂ）に示すように、 Reset信号がローレベル
である期間だけ変化し、 Reset信号がハイレベルである
期間にはオフセットレベルに維持される。
る Reset信号（図２（ａ））がハイレベルである期間
は、スイッチ素子Ｓ１はオン状態となり、増幅器Ａ１の
入力端子と出力端子との間は短絡状態となって、容量素
子Ｃ１は放電される。一方、 Reset信号がローレベルで
ある期間は、スイッチ素子Ｓ１はオフ状態となって、フ
ォトダイオードＰＤから出力された電流信号は容量素子
Ｃ１に蓄えられる。すなわち、積分回路１０は、 Reset
信号がローレベルである期間だけ、フォトダイオードＰ
Ｄから出力された電流信号を容量素子Ｃ１に電荷として
蓄積し、その蓄積された電荷に応じた電圧信号を出力端
子（点Ａ）に出力する。したがって、点Ａの電位ＶA
は、図２（ｂ）に示すように、 Reset信号がローレベル
である期間だけ変化し、 Reset信号がハイレベルである
期間にはオフセットレベルに維持される。
【００２８】スイッチ素子Ｓ２を制御するSample信号
は、図２（ｃ）に示すように、１サイクルの間に互いに
パルス幅が相等しい２つのパルスが存在する信号であっ
て、第１のパルスは、 Reset信号パルスの立ち下がり後
に立ち上がるパルスであり、第２のパルスは、次の Res
et信号パルスの立ち上がり前に立ち下がるパルスであ
る。
は、図２（ｃ）に示すように、１サイクルの間に互いに
パルス幅が相等しい２つのパルスが存在する信号であっ
て、第１のパルスは、 Reset信号パルスの立ち下がり後
に立ち上がるパルスであり、第２のパルスは、次の Res
et信号パルスの立ち上がり前に立ち下がるパルスであ
る。
【００２９】１サイクルの間に、先ず、Sample信号の第
１のパルスによりスイッチ素子Ｓ２がオン状態になる
と、ＣＤＳ回路２０の入力端子（点Ｂ）の電位ＶB は、
その時の積分回路１０の出力端子の電位ＶA の値Ｖ1 と
なる。その後、Sample信号がローレベルである期間は、
ＣＤＳ回路２０の入力端子（点Ｂ）の電位ＶB は、値Ｖ
1 に維持される。そして、次に、Sample信号の第２のパ
ルスによりスイッチ素子Ｓ２がオン状態になると、ＣＤ
Ｓ回路２０の入力端子（点Ｂ）の電位ＶB は、その時の
積分回路１０の出力端子の電位ＶA の値Ｖ2 となる。す
なわち、ＣＤＳ回路２０の入力端子（点Ｂ）の電位ＶB
は、図２（ｄ）に示すように、Sample信号の第２のパル
スにより、値Ｖ1 から値Ｖ2 へ急激に変化する。
１のパルスによりスイッチ素子Ｓ２がオン状態になる
と、ＣＤＳ回路２０の入力端子（点Ｂ）の電位ＶB は、
その時の積分回路１０の出力端子の電位ＶA の値Ｖ1 と
なる。その後、Sample信号がローレベルである期間は、
ＣＤＳ回路２０の入力端子（点Ｂ）の電位ＶB は、値Ｖ
1 に維持される。そして、次に、Sample信号の第２のパ
ルスによりスイッチ素子Ｓ２がオン状態になると、ＣＤ
Ｓ回路２０の入力端子（点Ｂ）の電位ＶB は、その時の
積分回路１０の出力端子の電位ＶA の値Ｖ2 となる。す
なわち、ＣＤＳ回路２０の入力端子（点Ｂ）の電位ＶB
は、図２（ｄ）に示すように、Sample信号の第２のパル
スにより、値Ｖ1 から値Ｖ2 へ急激に変化する。
【００３０】ＣＤＳ回路２０のスイッチ素子Ｓ３を制御
する Clamp信号は、図２（ｅ）に示すように、Sample信
号の第２のパルスの立ち上がり前に立ち下がり、Sample
信号の第２のパルスの立ち下がり後に立ち上がる信号で
ある。すなわち、 Clamp信号は、Sample信号の第２のパ
ルスがハイレベルである期間を含む一定期間だけローレ
ベルとなる。 Clamp信号がローレベルになってスイッチ
素子Ｓ３がオフ状態なっている期間に、Sample信号の第
２のパルスが発生して、ＣＤＳ回路２０の入力端子（点
Ｂ）の電位ＶB が値Ｖ1 から値Ｖ2 へ変化すると、その
変化量に応じた電荷が容量素子Ｃ３に蓄積され、図２
（ｆ）に示すように、その電荷量に応じた電位ＶC がＣ
ＤＳ回路２０の出力端子（点Ｃ）に現れる。この電位Ｖ
C の値Ｖ3は、 Ｖ3＝（Ｖ2−Ｖ1）・Ｃ2／Ｃ3 …(1) で表される。その後、 Clamp信号がハイレベルになって
スイッチ素子Ｓ３がオン状態になっても、ＣＤＳ回路２
０からの出力電位ＶC は値Ｖ3 に維持される。
する Clamp信号は、図２（ｅ）に示すように、Sample信
号の第２のパルスの立ち上がり前に立ち下がり、Sample
信号の第２のパルスの立ち下がり後に立ち上がる信号で
ある。すなわち、 Clamp信号は、Sample信号の第２のパ
ルスがハイレベルである期間を含む一定期間だけローレ
ベルとなる。 Clamp信号がローレベルになってスイッチ
素子Ｓ３がオフ状態なっている期間に、Sample信号の第
２のパルスが発生して、ＣＤＳ回路２０の入力端子（点
Ｂ）の電位ＶB が値Ｖ1 から値Ｖ2 へ変化すると、その
変化量に応じた電荷が容量素子Ｃ３に蓄積され、図２
（ｆ）に示すように、その電荷量に応じた電位ＶC がＣ
ＤＳ回路２０の出力端子（点Ｃ）に現れる。この電位Ｖ
C の値Ｖ3は、 Ｖ3＝（Ｖ2−Ｖ1）・Ｃ2／Ｃ3 …(1) で表される。その後、 Clamp信号がハイレベルになって
スイッチ素子Ｓ３がオン状態になっても、ＣＤＳ回路２
０からの出力電位ＶC は値Ｖ3 に維持される。
【００３１】読出回路３０のスイッチ素子Ｓ４を制御す
るHold信号は、Hold_1信号およびScan信号の論理積とHo
ld_0信号との論理和の信号である。また、Scan信号は、
スイッチ素子Ｓ５をオン／オフ制御する。既述の Reset
信号は、スイッチ素子Ｓ６をオン／オフ制御する。
るHold信号は、Hold_1信号およびScan信号の論理積とHo
ld_0信号との論理和の信号である。また、Scan信号は、
スイッチ素子Ｓ５をオン／オフ制御する。既述の Reset
信号は、スイッチ素子Ｓ６をオン／オフ制御する。
【００３２】Hold_0信号は、図２（ｇ）に示すように、
Sample信号の第２のパルス（ Clamp信号がローレベルで
ある期間に発生するSample信号パルス）と同一のタイミ
ングで発生するパルス信号である。Hold_1信号は、図２
（ｈ）に示すように、１サイクルの期間内にＭ個のパル
スを有する信号である。ここで、Ｍは、ユニット１００
1 〜１００M の個数を示す。Scan信号は、図２（ｉ）に
示すように、１サイクルの期間内に１個のパルスを有す
る信号であって、そのパルス幅は、Hold_1信号のパルス
幅と同程度であり、そのパルス発生タイミングは、１サ
イクル期間中のHold_1信号のＭ個のパルスのうちの何れ
かのパルスの発生タイミングと略一致しているが、各ユ
ニット１００1 〜１００M それぞれに依って異なる。し
たがって、Hold信号は、図２（ｊ）に示すように、１サ
イクルの期間内に２パルスを有する信号であって、その
第１のパルスは、各ユニット１００1 〜１００M それぞ
れに依って異なるタイミングで発生し、第２のパルス
は、Hold_0信号のパルスと同じタイミングで発生する。
Sample信号の第２のパルス（ Clamp信号がローレベルで
ある期間に発生するSample信号パルス）と同一のタイミ
ングで発生するパルス信号である。Hold_1信号は、図２
（ｈ）に示すように、１サイクルの期間内にＭ個のパル
スを有する信号である。ここで、Ｍは、ユニット１００
1 〜１００M の個数を示す。Scan信号は、図２（ｉ）に
示すように、１サイクルの期間内に１個のパルスを有す
る信号であって、そのパルス幅は、Hold_1信号のパルス
幅と同程度であり、そのパルス発生タイミングは、１サ
イクル期間中のHold_1信号のＭ個のパルスのうちの何れ
かのパルスの発生タイミングと略一致しているが、各ユ
ニット１００1 〜１００M それぞれに依って異なる。し
たがって、Hold信号は、図２（ｊ）に示すように、１サ
イクルの期間内に２パルスを有する信号であって、その
第１のパルスは、各ユニット１００1 〜１００M それぞ
れに依って異なるタイミングで発生し、第２のパルス
は、Hold_0信号のパルスと同じタイミングで発生する。
【００３３】このような制御信号によりタイミング制御
された読出回路３０は、１サイクルの期間中において、
Reset信号がハイレベルのときに、スイッチ素子Ｓ６が
オン状態になって、容量素子Ｃ４の電荷が放電され、そ
の後、 Reset信号がローレベルとなってスイッチ素子Ｓ
６がオフ状態になる。そして、Hold信号の第１のパルス
時には、Scan信号もハイレベルであり、スイッチ素子Ｓ
４およびＳ６が共にオン状態になって、ＣＤＳ回路２０
の出力信号は、容量素子Ｃ４を介して読出回路３０から
出力される。したがって、読出回路３０の出力端子（点
Ｄ）から出力される電位ＶD は、図２（ｋ）に示すよう
になる。なお、点Ｄの実際の電位は、各ユニット１００
1 〜１００M それぞれから順次に出力された電位が総合
されたものとなるが、図２（ｋ）は、１つのユニット１
００m の読出回路３０から読み出された電位のみを示し
ている。
された読出回路３０は、１サイクルの期間中において、
Reset信号がハイレベルのときに、スイッチ素子Ｓ６が
オン状態になって、容量素子Ｃ４の電荷が放電され、そ
の後、 Reset信号がローレベルとなってスイッチ素子Ｓ
６がオフ状態になる。そして、Hold信号の第１のパルス
時には、Scan信号もハイレベルであり、スイッチ素子Ｓ
４およびＳ６が共にオン状態になって、ＣＤＳ回路２０
の出力信号は、容量素子Ｃ４を介して読出回路３０から
出力される。したがって、読出回路３０の出力端子（点
Ｄ）から出力される電位ＶD は、図２（ｋ）に示すよう
になる。なお、点Ｄの実際の電位は、各ユニット１００
1 〜１００M それぞれから順次に出力された電位が総合
されたものとなるが、図２（ｋ）は、１つのユニット１
００m の読出回路３０から読み出された電位のみを示し
ている。
【００３４】以上のようにして各ユニット１００1 〜１
００M それぞれの読出回路３０から順次出力された信号
は、電流電圧変換回路４０に入力する。電流電圧変換回
路４０のスイッチ素子Ｓ７およびＳ９をオン／オフ制御
するFreset信号は、図２（ｌ）に示すように、Hold_1信
号のハイレベルとローレベルを反転した信号である。こ
のFreset信号によりオン／オフ制御されたスイッチ素子
Ｓ７は、各ユニット１００1 〜１００M それぞれから信
号が到達していない期間に寄生容量Ｃｐを放電する。ま
た、Freset信号によりオン／オフ制御されたスイッチ素
子Ｓ９は、各ユニット１００1 〜１００M それぞれから
信号が到達していない期間に容量素子Ｃ５を放電する。
また、Hold_1信号によりオン／オフ制御されたスイッチ
素子Ｓ８は、各ユニット１００1 〜１００M それぞれか
ら信号が到達している期間にオン状態となり、その信号
を電圧信号として電流電圧変換回路４０の出力端子（点
Ｅ）に出力する。
００M それぞれの読出回路３０から順次出力された信号
は、電流電圧変換回路４０に入力する。電流電圧変換回
路４０のスイッチ素子Ｓ７およびＳ９をオン／オフ制御
するFreset信号は、図２（ｌ）に示すように、Hold_1信
号のハイレベルとローレベルを反転した信号である。こ
のFreset信号によりオン／オフ制御されたスイッチ素子
Ｓ７は、各ユニット１００1 〜１００M それぞれから信
号が到達していない期間に寄生容量Ｃｐを放電する。ま
た、Freset信号によりオン／オフ制御されたスイッチ素
子Ｓ９は、各ユニット１００1 〜１００M それぞれから
信号が到達していない期間に容量素子Ｃ５を放電する。
また、Hold_1信号によりオン／オフ制御されたスイッチ
素子Ｓ８は、各ユニット１００1 〜１００M それぞれか
ら信号が到達している期間にオン状態となり、その信号
を電圧信号として電流電圧変換回路４０の出力端子（点
Ｅ）に出力する。
【００３５】したがって、電流電圧変換回路４０の出力
端子（点Ｅ）の電位ＶE は、図２（ｍ）に示すように、
１サイクルの期間内にＭ個のパルスを有する信号であっ
て、そのＭ個のパルスそれぞれは、各ユニット１００1
〜１００M それぞれの読出回路３０から出力される信号
に対応しており、Ｍ個のパルスそれぞれのレベルは、そ
れぞれのフォトダイオードＰＤが受光した光信号の光量
に対応している。
端子（点Ｅ）の電位ＶE は、図２（ｍ）に示すように、
１サイクルの期間内にＭ個のパルスを有する信号であっ
て、そのＭ個のパルスそれぞれは、各ユニット１００1
〜１００M それぞれの読出回路３０から出力される信号
に対応しており、Ｍ個のパルスそれぞれのレベルは、そ
れぞれのフォトダイオードＰＤが受光した光信号の光量
に対応している。
【００３６】以上のように、第１のサイクルの期間中
に、フォトダイオードＰＤから出力された信号が積分回
路１０により積分され（図２（ｂ））、Sample信号の第
１および第２のパルスそれぞれのときの積分回路１０の
出力信号のレベルの差に応じた信号がＣＤＳ回路２０に
より保持され出力される（図２（ｆ））。そして、第２
のサイクルの期間中に、ＣＤＳ回路２０に保持された信
号が読出回路３０により各ユニット１００1 〜１００M
毎に異なるタイミングで読み出され（図２（ｋ））、各
ユニット１００1 〜１００M それぞれからの信号が電流
電圧変換回路４０により電圧信号に変換されて時系列で
出力される（図２（ｍ））。
に、フォトダイオードＰＤから出力された信号が積分回
路１０により積分され（図２（ｂ））、Sample信号の第
１および第２のパルスそれぞれのときの積分回路１０の
出力信号のレベルの差に応じた信号がＣＤＳ回路２０に
より保持され出力される（図２（ｆ））。そして、第２
のサイクルの期間中に、ＣＤＳ回路２０に保持された信
号が読出回路３０により各ユニット１００1 〜１００M
毎に異なるタイミングで読み出され（図２（ｋ））、各
ユニット１００1 〜１００M それぞれからの信号が電流
電圧変換回路４０により電圧信号に変換されて時系列で
出力される（図２（ｍ））。
【００３７】そして、この第２のサイクルの期間中に
も、積分回路１０およびＣＤＳ回路２０それぞれは動作
しており、第２のサイクル期間中にＣＤＳ回路２０に保
持された信号は、続く第３のサイクルで、読出回路３０
および電流電圧変換回路４０それぞれにより処理され
る。したがって、１サイクルに必要な時間は、積分回路
１０およびＣＤＳ回路２０それぞれによる処理に要する
時間と、読出回路３０および電流電圧変換回路４０それ
ぞれによる処理に要する時間との、何れか長い時間であ
るので、従来の固体撮像素子に比べて高速な測定が可能
である。
も、積分回路１０およびＣＤＳ回路２０それぞれは動作
しており、第２のサイクル期間中にＣＤＳ回路２０に保
持された信号は、続く第３のサイクルで、読出回路３０
および電流電圧変換回路４０それぞれにより処理され
る。したがって、１サイクルに必要な時間は、積分回路
１０およびＣＤＳ回路２０それぞれによる処理に要する
時間と、読出回路３０および電流電圧変換回路４０それ
ぞれによる処理に要する時間との、何れか長い時間であ
るので、従来の固体撮像素子に比べて高速な測定が可能
である。
【００３８】また、積分回路１０の積分動作中において
Sample信号の第１および第２のパルスそれぞれの時点の
積分回路１０の出力信号それぞれの差分に相当する電荷
がＣＤＳ回路２０により保持される。したがって、積分
回路１０の増幅器Ａ１のオフセットばらつきの影響は除
去され、これにより、正確な光量測定が可能となり、フ
ォトダイオードアレイの場合には正確な光像の獲得が可
能となる。
Sample信号の第１および第２のパルスそれぞれの時点の
積分回路１０の出力信号それぞれの差分に相当する電荷
がＣＤＳ回路２０により保持される。したがって、積分
回路１０の増幅器Ａ１のオフセットばらつきの影響は除
去され、これにより、正確な光量測定が可能となり、フ
ォトダイオードアレイの場合には正確な光像の獲得が可
能となる。
【００３９】（第２の実施形態）図３は、第２の実施形
態に係る固体撮像装置の回路構成図である。この図は、
フォトダイオード（光電変換素子）ＰＤがＭ行×Ｎ列に
２次元配列された受光部を有する固体撮像装置の回路構
成図を示すものである。
態に係る固体撮像装置の回路構成図である。この図は、
フォトダイオード（光電変換素子）ＰＤがＭ行×Ｎ列に
２次元配列された受光部を有する固体撮像装置の回路構
成図を示すものである。
【００４０】この場合、Ｎ個のフォトダイオードＰＤと
積分回路１０とスイッチ素子Ｓ２とＣＤＳ回路２０と読
出回路３０とを１ユニットとして、これをＭユニット設
ける。Ｍ個のユニット２００1 〜２００M それぞれにお
いて、Ｎ個のフォトダイオードＰＤそれぞれからの出力
信号を、タイミング制御回路１５０から出力されたScan
_1信号に基づいて順次に積分回路１０およびＣＤＳ回路
２０により処理するとともに、ＣＤＳ回路２０の出力信
号をScan_0信号に基づいて順次に読出回路３０により読
み出す。また、Ｍ個のユニット２００1 〜２００M から
順次に到達した信号を電流電圧変換回路１４０により順
次に電圧信号に変換する。このようにすることで、Ｍ×
Ｎ個のフォトダイオードそれぞれが受光した光量に応じ
た信号それぞれは、電流電圧変換回路１４０により順次
に電圧信号として出力される。この場合にも、測定の高
速化とオフセットばらつきの影響の除去が同時に達成さ
れる。
積分回路１０とスイッチ素子Ｓ２とＣＤＳ回路２０と読
出回路３０とを１ユニットとして、これをＭユニット設
ける。Ｍ個のユニット２００1 〜２００M それぞれにお
いて、Ｎ個のフォトダイオードＰＤそれぞれからの出力
信号を、タイミング制御回路１５０から出力されたScan
_1信号に基づいて順次に積分回路１０およびＣＤＳ回路
２０により処理するとともに、ＣＤＳ回路２０の出力信
号をScan_0信号に基づいて順次に読出回路３０により読
み出す。また、Ｍ個のユニット２００1 〜２００M から
順次に到達した信号を電流電圧変換回路１４０により順
次に電圧信号に変換する。このようにすることで、Ｍ×
Ｎ個のフォトダイオードそれぞれが受光した光量に応じ
た信号それぞれは、電流電圧変換回路１４０により順次
に電圧信号として出力される。この場合にも、測定の高
速化とオフセットばらつきの影響の除去が同時に達成さ
れる。
【００４１】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能である。上記実施形態の固体
撮像装置では、受光部が１次元フォトダイオードアレイ
であるとし、そのフォトダイオードそれぞれにつき積分
回路、ＣＤＳ回路および読出回路が備えられるものであ
ったが、これに限られるものではない。
ではなく種々の変形が可能である。上記実施形態の固体
撮像装置では、受光部が１次元フォトダイオードアレイ
であるとし、そのフォトダイオードそれぞれにつき積分
回路、ＣＤＳ回路および読出回路が備えられるものであ
ったが、これに限られるものではない。
【００４２】例えば、フォトダイオード、積分回路、ス
イッチ素子、ＣＤＳ回路、読出回路および電流電圧変換
回路それぞれを１式づつ備えて構成される固体撮像装置
でもよい。この場合にも、積分回路およびＣＤＳ回路に
よる処理と読出回路および電流電圧変換回路による処理
とを並列的に行うことができるので、高速な測定が可能
である。また、積分回路の増幅器のオフセットばらつき
の影響も除去される。
イッチ素子、ＣＤＳ回路、読出回路および電流電圧変換
回路それぞれを１式づつ備えて構成される固体撮像装置
でもよい。この場合にも、積分回路およびＣＤＳ回路に
よる処理と読出回路および電流電圧変換回路による処理
とを並列的に行うことができるので、高速な測定が可能
である。また、積分回路の増幅器のオフセットばらつき
の影響も除去される。
【００４３】また、第２の実施形態において特にＭ＝１
としてもよい。この場合、Ｎ個のフォトダイオードと積
分回路とスイッチ素子とＣＤＳ回路と読出回路とからな
るユニットが１つ備えられて構成される。なお、この場
合、Scan_0信号は不要である。
としてもよい。この場合、Ｎ個のフォトダイオードと積
分回路とスイッチ素子とＣＤＳ回路と読出回路とからな
るユニットが１つ備えられて構成される。なお、この場
合、Scan_0信号は不要である。
【００４４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、入力した信号光は、受光部の光電変換素子によ
り電流信号に変換され出力され、その電流信号は、増幅
器と容量素子とが並列接続された積分回路により、リセ
ット信号の指示に基づいて該容量素子に蓄積され積分さ
れる。積分回路における各積分動作期間中の第１および
第２の時刻それぞれに積分回路から出力された第１およ
び第２の信号レベルそれぞれは、サンプル信号の指示に
基づいて動作するスイッチ素子を介してＣＤＳ回路に入
力し、クランプ信号の指示に基づいて両者の差に相当す
る信号がＣＤＳ回路に保持され出力される。そして、こ
のＣＤＳ回路から出力された信号は、ホールド信号の指
示に基づいて動作する読出回路により電荷量として読み
出され、その電荷量は、電流電圧変換回路により電圧信
号に変換され出力される。この電流電圧変換回路から出
力される信号は、光電変換素子に入力した信号光の光量
を示すものである。
よれば、入力した信号光は、受光部の光電変換素子によ
り電流信号に変換され出力され、その電流信号は、増幅
器と容量素子とが並列接続された積分回路により、リセ
ット信号の指示に基づいて該容量素子に蓄積され積分さ
れる。積分回路における各積分動作期間中の第１および
第２の時刻それぞれに積分回路から出力された第１およ
び第２の信号レベルそれぞれは、サンプル信号の指示に
基づいて動作するスイッチ素子を介してＣＤＳ回路に入
力し、クランプ信号の指示に基づいて両者の差に相当す
る信号がＣＤＳ回路に保持され出力される。そして、こ
のＣＤＳ回路から出力された信号は、ホールド信号の指
示に基づいて動作する読出回路により電荷量として読み
出され、その電荷量は、電流電圧変換回路により電圧信
号に変換され出力される。この電流電圧変換回路から出
力される信号は、光電変換素子に入力した信号光の光量
を示すものである。
【００４５】このような構成としたことにより、リセッ
ト信号が示す１サイクルの期間中に、積分回路およびＣ
ＤＳ回路それぞれによる処理と、読出回路および電流電
圧変換回路それぞれによる処理とは、並列的に行われ
る。したがって、１サイクルに必要な時間は、積分回路
およびＣＤＳ回路それぞれによる処理に要する時間と、
読出回路および電流電圧変換回路それぞれによる処理に
要する時間との、何れか長い時間であり、従来の固体撮
像素子に比べて高速な測定が可能である。
ト信号が示す１サイクルの期間中に、積分回路およびＣ
ＤＳ回路それぞれによる処理と、読出回路および電流電
圧変換回路それぞれによる処理とは、並列的に行われ
る。したがって、１サイクルに必要な時間は、積分回路
およびＣＤＳ回路それぞれによる処理に要する時間と、
読出回路および電流電圧変換回路それぞれによる処理に
要する時間との、何れか長い時間であり、従来の固体撮
像素子に比べて高速な測定が可能である。
【００４６】また、積分回路の積分動作中においてサン
プル信号が示す第１および第２の時刻それぞれの時点の
積分回路の出力信号それぞれの差分に相当する電荷がＣ
ＤＳ回路により保持されるので、積分回路の増幅器のオ
フセットばらつきの影響は除去され、これにより、正確
な光量測定が可能となる。
プル信号が示す第１および第２の時刻それぞれの時点の
積分回路の出力信号それぞれの差分に相当する電荷がＣ
ＤＳ回路により保持されるので、積分回路の増幅器のオ
フセットばらつきの影響は除去され、これにより、正確
な光量測定が可能となる。
【００４７】また、本発明は、受光部が１つの光電変換
素子からなる場合だけでなく、１次元または２次元のア
レイ状に配置された複数の光電変換素子からなる場合に
も適用可能である。何れの場合にも、測定の高速化とオ
フセットばらつきの影響の除去が同時に達成され、特に
後者の場合には、正確な光像の獲得が可能となる。
素子からなる場合だけでなく、１次元または２次元のア
レイ状に配置された複数の光電変換素子からなる場合に
も適用可能である。何れの場合にも、測定の高速化とオ
フセットばらつきの影響の除去が同時に達成され、特に
後者の場合には、正確な光像の獲得が可能となる。
【図１】第１の実施形態に係る固体撮像装置の回路構成
図である。
図である。
【図２】第１の実施形態に係る固体撮像装置の動作を説
明するタイミングチャート図である。
明するタイミングチャート図である。
【図３】第２の実施形態に係る固体撮像装置の回路構成
図である。
図である。
【図４】従来の固体撮像装置の回路構成図である。
１０…積分回路、２０…ＣＤＳ回路、３０…読出回路、
４０…電流電圧変換回路、５０…タイミング制御回路、
１００1 〜１００M …ユニット、Ａ１〜Ａ３…増幅器、
Ｃ１〜Ｃ５…容量素子、Ｃｐ…寄生容量、ＰＤ…フォト
ダイオード、Ｓ１〜Ｓ９…スイッチ素子。
４０…電流電圧変換回路、５０…タイミング制御回路、
１００1 〜１００M …ユニット、Ａ１〜Ａ３…増幅器、
Ｃ１〜Ｃ５…容量素子、Ｃｐ…寄生容量、ＰＤ…フォト
ダイオード、Ｓ１〜Ｓ９…スイッチ素子。
Claims (3)
- 【請求項１】 入力した光信号を電流信号に変換する光
電変換素子を有し、その電流信号を出力する受光部と、 前記受光部から出力された電流信号を入力する増幅器と
容量素子とが並列接続され、リセット信号の指示に基づ
いて前記電流信号を前記容量素子に蓄積し積分する積分
回路と、 前記積分回路の出力端子に第１の端子が接続され、サン
プル信号の指示に基づいて、前記積分回路における各積
分動作期間中の第１および第２の時刻それぞれに、前記
積分回路から出力された第１および第２の信号レベルそ
れぞれを第２の端子から出力するスイッチ素子と、 クランプ信号の指示に基づいて、前記スイッチ素子の第
２の端子から出力された前記第１および前記第２の信号
レベルそれぞれの互いの差に相当する信号を保持し出力
するＣＤＳ回路と、 ホールド信号の指示に基づいて、前記ＣＤＳ回路から出
力された信号を電荷量として読み出す読出回路と、 前記読出回路により読み出された電荷量を電圧信号に変
換する電流電圧変換回路と、 前記リセット信号、前記サンプル信号、前記クランプ信
号および前記ホールド信号それぞれを所定のタイミング
で出力するタイミング制御手段と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記受光部は、２以上の所定数の光電変
換素子を備え、前記所定数の光電変換素子それぞれから
の電流信号を出力し、 前記積分回路、前記スイッチ素子、前記ＣＤＳ回路およ
び前記読出回路は、前記所定数の光電変換素子それぞれ
について設けられ、 前記読出回路は、更にスキャン信号の指示に基づいて、
前記所定数の光電変換素子それぞれについて互いに異な
るタイミングで、前記ＣＤＳ回路から出力された信号を
電荷量として読み出し、 前記タイミング制御手段は、更に前記スキャン信号を所
定のタイミングで出力する、 ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記受光部は、Ｍ行Ｎ列に２次元配列さ
れた所定数の光電変換素子を備え、Ｍ行それぞれについ
て、第１のスキャン信号の指示に基づいて各行のＮ個の
光電変換素子それぞれからの電流信号を互いに異なるタ
イミングで出力し、 前記積分回路、前記スイッチ素子、前記ＣＤＳ回路およ
び前記読出回路は、前記受光部における前記Ｎ個の光電
変換素子からなる各行それぞれについて設けられ、 前記読出回路は、更に第２のスキャン信号の指示に基づ
いて、前記受光部における前記Ｎ個の光電変換素子から
なる各行それぞれについて互いに異なるタイミングで、
前記ＣＤＳ回路から出力された信号を電荷量として読み
出し、 前記タイミング制御手段は、更に前記第１および前記第
２のスキャン信号それぞれを所定のタイミングで出力す
る、 ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13869797A JP4489850B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13869797A JP4489850B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10336526A true JPH10336526A (ja) | 1998-12-18 |
| JP4489850B2 JP4489850B2 (ja) | 2010-06-23 |
Family
ID=15228017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13869797A Expired - Lifetime JP4489850B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4489850B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065317A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetector |
| JP2001141562A (ja) * | 1999-11-15 | 2001-05-25 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| JP2003028713A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-29 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| US6812790B2 (en) | 2000-02-29 | 2004-11-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Signal read circuit |
| KR100574891B1 (ko) * | 2003-01-13 | 2006-04-27 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 클램프 회로를 갖는 이미지센서 |
| WO2008072632A1 (ja) | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固体撮像装置 |
| WO2008105094A1 (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固体撮像装置 |
| JP2011050066A (ja) * | 2010-09-27 | 2011-03-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2011097658A (ja) * | 2008-03-19 | 2011-05-12 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 電荷を電圧に変換するシステムおよびこのシステムを制御する方法 |
| JP2011103544A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Panasonic Corp | 固体撮像素子 |
| JP2014103675A (ja) * | 2013-12-19 | 2014-06-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Ｘ線カメラ |
-
1997
- 1997-05-28 JP JP13869797A patent/JP4489850B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065317A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetector |
| US6757627B2 (en) | 1999-04-27 | 2004-06-29 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photo-detecting apparatus |
| EP1197735A4 (en) * | 1999-04-27 | 2005-12-28 | Hamamatsu Photonics Kk | PHOTOSENSOR |
| JP2001141562A (ja) * | 1999-11-15 | 2001-05-25 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| US6812790B2 (en) | 2000-02-29 | 2004-11-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Signal read circuit |
| EP1267571A4 (en) * | 2000-02-29 | 2005-03-09 | Hamamatsu Photonics Kk | SIGNAL READING CIRCUIT |
| EP1641250A1 (en) * | 2000-02-29 | 2006-03-29 | Hamamatsu Photonics K.K. | Signal read circuit |
| JP2003028713A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-29 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| KR100574891B1 (ko) * | 2003-01-13 | 2006-04-27 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 클램프 회로를 갖는 이미지센서 |
| WO2008072632A1 (ja) | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固体撮像装置 |
| EP2104341A4 (en) * | 2006-12-13 | 2011-08-03 | Hamamatsu Photonics Kk | SEMICONDUCTOR IMAGE DEVICE |
| US8564704B2 (en) | 2006-12-13 | 2013-10-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device having transimpedance amplifier |
| WO2008105094A1 (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固体撮像装置 |
| CN101632297B (zh) | 2007-02-28 | 2012-01-18 | 浜松光子学株式会社 | 固体摄像装置 |
| US8537258B2 (en) | 2007-02-28 | 2013-09-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device with transimpedance and integrating circuits |
| JP2011097658A (ja) * | 2008-03-19 | 2011-05-12 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 電荷を電圧に変換するシステムおよびこのシステムを制御する方法 |
| JP2011103544A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Panasonic Corp | 固体撮像素子 |
| JP2011050066A (ja) * | 2010-09-27 | 2011-03-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2014103675A (ja) * | 2013-12-19 | 2014-06-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Ｘ線カメラ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4489850B2 (ja) | 2010-06-23 |
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