JPS581380A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS581380A
JPS581380A JP56098249A JP9824981A JPS581380A JP S581380 A JPS581380 A JP S581380A JP 56098249 A JP56098249 A JP 56098249A JP 9824981 A JP9824981 A JP 9824981A JP S581380 A JPS581380 A JP S581380A
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JP
Japan
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dark current
solid
current
rectangular wave
diode
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Pending
Application number
JP56098249A
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English (en)
Inventor
Toshiro Kinugasa
敏郎 衣笠
Takuya Imaide
宅哉 今出
Masaru Noda
勝 野田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS581380A publication Critical patent/JPS581380A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体基板上に並んだホトダイオードから光
電変換して帰られる光情報を読み出す固体撮像装置に関
するものであり、特にその暗電流の補正に関するもので
ある。
第1図は光電変換部にホトダイオードを用いた二次元撮
像マトリックスデバイスの普通の構成を示す回路図であ
る。同一において、11はホトダイオード、12は垂直
ゲート、1Sは垂直信号線、14は水平ゲート、15け
水平信号線、16け垂直パルス、17は垂直走査回路、
18は水平パルス。
19Fi水平走査回路、20は信号出力、21は抵抗。
づ2け定電圧源、を示す。
次に動作を説明する。垂直走査回路17からの垂直走査
パルス□V(1)により垂直ゲートが開いてホトダイオ
ードの信号が垂直信号線15に移り。
水平走査回路1?からの水平走査パルス011 (1)
0B(2)、・・・・・・によって順次読み出される。
次に垂直走査パルス0V(2)により次の行のホトダイ
オードからの充電変換された信号が垂直信号線に移染、
水平走査パルス0R(1)、0!I(2)、・・・・・
・−によりて順次読み出される。以下間111に:L、
て、二次元的に1トリツクス状に配列されたホトダイオ
ードから順次信号が読み出される。
仁のようにして読み出された信号は第2図に示すような
波形になる。すなわち垂直走査パルスOV(すで選択さ
れた行のホトダイオードの信号を時間771の間に、水
平走査パルスで時間THITIM、・・・・・・・・の
執で順次読み出す。−行読み出されると1次Kfl直走
査パルスov(2)によって時間7’y tの間に次行
のホトダイオードから順次TH1゜1Bm、・・・・・
・・・の時間的順序で信号が読み出される。
請2図中dBbは水平帰線期間でありiBoは水平走査
期間である。ある走査期間で信号を読み出され九ホトダ
イオードは他のホトダイオードの信号が順次読み出され
ている間、光情報の蓄積モードに移る。仁の蓄積モード
の間、入射光がなけれは水平帰線期間におけるのと同レ
ベルの信号が絖み出されるはずであるが実際には熱励起
されたキャリヤのため暗電流が流れ、この暗電fiKよ
る11億信号が読み出される。以下に暗電流による出力
信号の変化を説明する。
第31!OK固体撮像装置の断面の一例を示す。
同図において、1け光電変換部、2はゲート電極、墨は
霞形拡散層ル4はゲート電極、5は襲形拡散層、6け信
号出力@、7け絶縁酸化膜8は1形拡散層、9はP形つ
ェル、10け陽形基板、22〜24はそれぞれ定電圧源
、20は信号出力を示す。
島形拡散層8とP形つェル9によりてホトダイオードは
構成されている。2.4はそれぞれ垂直スイッチMO日
ゲート、水平スイッチgoall−トを示す。暗電流は
7])lのように流れる。h膨拡数層5.5はそれぞれ
垂直信号線、水平信号線であり、構造としてはホトダイ
オードと同じで、暗電fLIT31%l旧が図示の如く
流れる。暗電流はり接合面積に比例し、一般に暗電流7
piはlD+ 、 IDIに比べ小さい。144図は第
5図に示。
した構成に等価な回路図であり、暗電流は図に示すよう
に流れる。水平帰線期間、[ILでは垂直スイッチ、V
os12、水平スイッチMo514は非導通状態であり
、暗電流としては7niしか読み出されないが、水平走
査期間、ysoではホトダイオードからの光電変換され
た光情報を順次読み出すので暗電流IDI 、 IDj
 、 IDm を読み出す。すなわち入射光のない場合
、第5図<a>VC示す暗電流のない時の出力信号に対
し、暗電流により同図(旬に示す出力信号が得られるこ
とになる。同図(1)は素子温度が更に高温にな抄、暗
電流が増加し走時の出力信号を示す。固体撮像装置にお
いてけ通常水平帰線期間HBL内に黒レベルを求め。
これを基準にして直流再生を行なうが、第5図(−)か
ら判るように温度によって再生される黒レベルが変動す
る。特にカラー固体撮像装置の場合は、温度により黒バ
ランスが変動し、著るしく画質を劣化させる。
暗電流IDは−1−を個体による定数、Tを絶対温度と
して(す弐のように表わされ、第6図に示すように温度
に対してエクスポネンシャルに増加する。
I島ID  =  a  −−(す また、温にの単位変化についての電流増加率in”ar
r・    (′) 本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなくシ、温度
により黒レベルが変動しない固体撮偉装置中温直により
黒/<ランスの変動しないカラー固体撮像装置を提供す
ることにある。
暗電流を補正するには暗電流と同じく温IfKよりエク
スポネンシャルに増加する補正信号が必要である。この
ような補正信号として、以下のものが考えられる。
1)ダイオード逆方向飽和電流 −)ダイオード順方向電流 −)トランジスタのコレクタ電流 本発明はこのうちl) it)  のダイオード逆方向
飽和電流、*方向電流を補正信号として用いるものであ
り、以下に説明する。
まずダイオードの逆方向飽和電流ノーはj、jをダイオ
ード素子個有の定数、Tを絶対温度として(5)式のよ
うに表わされる。
l′(“)““(4T)−“・7(5)半導体の動作温
度範囲では(5)弐Fi第2項により支配される。また
定数BはOs、Siなどの素子固有のものであ抄、原理
的に暗電流7Dと同等の4のになる。またダイオードの
順方向電流Ifの単位温度変化についての電流変化率は
印加電圧をr、α、βを定数として(4)式のように表
わされ(4)式において印加電圧rを調節することによ
プ暗電流の電流変「ヒ率に近づけることができる。
しかしながら、上記I1.!/は実用時に暗電流IDと
は必ずしも温度特性が一致しない(@作温度の差異、近
似式の有効性などによる)。
このとき、補正信号に74#性を持たせることにより、
暗電流の補正を厳密にすることができる。
このとき上記(3)、(4)式は仄の(5)、 (6)
式のようになる。
すなわち1を調節することにより暗電流の温度係数に合
わせることができる。仁の様子を第7図に示す。
このように、暗電流と同じ温度係数を持つダイオード逆
方向飽和電流、@方向電流を水平帰線期間HBaにおけ
る電圧と水平帰線期間EXILK。
おける電圧との間の電圧差に変換し、その変換された電
圧差を補正信号としてプリアンプ出力のビデオ信号に注
入すれば本発明の目的を達成することができる。
第8図にa度検出用として用いるダイオードの接続例を
示し、同図(、)に示す接続例を用いた本発明の一実施
例を第9図に示す。第8図(−)。
(1)の場合についても(4I)と同様に第9図の実施
例において用^ることかできる。第8図(−)はダイオ
ード70の逆方向飽和電流を用りる場合であり(A)、
(e)は順方向電流を用^る場合である。(#)は電圧
180によりダイオード70の順方向電流の温度係数を
可変にした島である。このうち(−)を用いた第9図に
ついてその動作原理を説明する。
第9図において、5o#″を固体撮像素子、 40はプ
リアンプ、50けマトリックス回路入力端子、60は水
平パルス入力端子、 70Fiダイオード、85は電源
、90は!111 (電界効果トランジスタ)、95け
トランジスタ、  100〜105はそれぞれ抵抗。
55は温度検出部、である。
温度検出用ダイオード7oを帰還抵抗100を有する高
入力インピーダンスであるFET90で構成したアンプ
に接続する。
暗電流IDと同等の温度係数を持つ逆方向飽和電流!8
はほとんど1還抵抗100(抵抗値をRνとする)を通
り、アンプ出力FoFiFo xRy 、IBとなる。
水平パルス入力端子6oには水平帰線期間信萼を入力す
る。これにより1次段トランジスタ95の出力のハイレ
ベルはPa 十VMB (Fl!l :工ill、ベー
ス間電圧)となる。
a−レベルは抵抗102,105の分割比によりちょう
どrmsにすることにより、トランジスタ95の出力の
F−P値(ピーク、ツー、ピーク値)はr−となる。こ
れを抵抗105を介してプリアンプ出力のビデオ信号に
注入することにより暗電流IDを打消すことができる。
この補正信号の大きさは抵抗10G、4るいは抵抗10
4あるいは抵抗105あるいは抵抗106を可変とする
ことにより調書できる。
また、固体撮像素子SOの暗電流IDの個体ばらつきが
あまり大きくない場合は抵抗104〜104を中心値に
設計しておき、抵抗100の÷を可変としてダイオード
70のばらつき本含めて調書することができる。
いずれの場合も高温でちょうど暗電流を打消すように調
整すると一般に暗電流IDと逆飽和電流isの温度係数
の間に着干の差が生じ、中間の温度で補正誤差が生じる
。この補正誤差を極力小さくするには第10図に示すよ
うに、補正信号に7%性を押えせればよい。
第10図はこの発明の他の実′1IIA例を示す回路図
である。同図において、200と201はそれぞれスイ
ッチ、205〜206はそれぞれ電源、207〜21D
11′1それぞれ抵抗、211〜214はそれぞれダイ
オード、である。
同図におけるl’e、 l’a  (Vo’はT特性4
たせたVaの値)の関係を第11図を用いて説明する。
まず、スイッチ201を4@にすると、電源20520
6で設定した電位F’s、l’hに対してV−がVa 
<r#のときダイオード215,214はオフ状態にあ
り、第11図におけるFh−Fhの関係は直spになる
。Fa≦I’m<Fhのときはダイオード215だけが
導通状態になり、 Vm−F:の関係は直線−になる。
さらにVa〉l’hのときダイオード214も導通状態
となり、Fh−F−の関係は直線−となる。またスイッ
チ201をjllKすると第11図においてI’m−V
:の関係けr#の電位が上がるにつれて直線−−h=−
の経路を取る。すなわちスイッチ200 、201によ
って、任意の1−41性を選択てきることになシ、上記
補正誤差は改善される。
この1−特性は温度検出用ダイオードの順方向電流を用
いる場合についても同様に用いることができる。
第12図は本発明の効果を示す図であり、Aは補正前、
Bは補正量に1−特性を持たせない時の補正後、Cは1
−%性を持たしたときの補正後を表わす。
本発明により、黒レベルの変動は著しく改善されること
が判るであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は光電変換部にホトダイオードを用いた二次元撮
儂マトリックスデ/<イスの普通の構成を示す回路図、
第2図は第1図に示したデ/<イスから読み出された信
号の波形を示すタイムチャート、第3図は普通の固体撮
像デIくイスを示す断面図、第4図は第3図に示した構
成に等価な回路図、第5図(−)〜(#)は暗電流のな
いときとあるときの出力信号の波形を示すタイムチャー
ト、第4図は暗電流の温度依存性を示す特性図、第7図
はダイオード順方向電流、逆方向飽和電流にT特性をも
たせたときの温度係数変化を示す特性図、第8図(、)
〜(1)は温度検出用として用いるダイオードの接続例
を示す回路図、第9゛図は本発明の一実施例を示す回路
図、第10図は本発明の他の実施例を示す回路図、第1
1図はy%性をもたせたアンプ出力V#ともだせないア
ンプ出力r−との関係を示すグラフ、第12図は本発明
の効果を示すグラフ、である。 符号説明   ゛ 50・・・固体撮儂素−子    40−・・プリアン
プ55中温度検出部      90・・・FET70
・・・ダイオード      95・・・トランジスタ
′200 、201・・・スイッチ 211〜214・・・ダイオード 才 1 図 /2 22 Δ 73図 ? 4 図 才 5 図 才 b 図 1′ 7 M 才 8 図 (α)   (b)  (仁) 才 q  図 才 /θ 図 t ll 図 才 72  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1) 光電変換@にホトダイオードを用いて成り、水平
    帰線期間と水平走査期間の合計を1周期とする矩形波状
    の暗電流を出力する固体撮儂装電において、ダイオード
    に流れる逆方向飽和電流あるいは順方向電流を利用して
    矩形波状の信号を発生する回路を設け、該矩形波状信号
    により前記暗電流を補正するようにしたことを特徴とす
    る固体撮儂装置。 2、特許請求の範囲第1項に記載の固体撮儂装装置に$
    Pいて、前記矩形波状信号発生回路から発生する矩形波
    状信号に、暗電流の温度依存特性と類似の特性をもたせ
    る回路を付加したことを%歇とする固体撮像装置。
JP56098249A 1981-06-26 1981-06-26 固体撮像装置 Pending JPS581380A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49134227A (ja) * 1973-04-25 1974-12-24
JPS5040224A (ja) * 1973-07-27 1975-04-12

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49134227A (ja) * 1973-04-25 1974-12-24
JPS5040224A (ja) * 1973-07-27 1975-04-12

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