JPS63292784A - 信号読出し回路 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の信号を信号線に読み出すための信号読
出し回路に関する。

［従来技術］ 第６図は、従来の信号読出し回路の一例を示す回路図で
ある。

同図において、複数の信号Ｓ１〜Ｓｎは容量Ｃｔのコン
デンサ０１〜Ｃｎに蓄積された後、スイッチングトラン
ジスタＱ１〜Ｑｎを介して信号線４０１に順次読み出さ
れ、アップ４０３を通して出力される。なお、スイッチ
ングトランジスタＱ１〜Ｑｎは、走査回路４０２から出
力される走査パルスφｈ１〜φｈｎによって０Ｎ１０Ｆ
Ｆ制御される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来例では、次のような問題点を有
していた。

（１）　　信号線４０１は容量ｃｈを有するために、コ
ンデンサ０１〜Ｃｎの容？ＣＬから容ｆｃｈへ信号が転
送されると、容量分割によって信号線４０１の信号レベ
ルは、コンデンサ蓄積時のレベルのＣｔ／（Ｃｔ＋Ｃｈ
）倍に低下する。

特に信号数ｎが大きくなる高密度センサ茅では、信号線
４０１の容ｆｆ１ｃｈが大きくなり、出力低下が著しく
なる。

（２）　この出力低下を防止する方法としてはコンデン
サ容ＨＨｃｔを大きくすることが考えられる。しかし容
量Ｃｔを大きくすることは、例えばＳ１〜Ｓｎがセンサ
出力である場合、センサの負荷容量が増大することであ
り、センサ信号Ｓをコンデンサに転送する速度が低下し
、高速動作を達成できなくなるという新たな問題点を生
ずる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による信号読出し回路は、 複数の信号を各々入力するアンプを有し、該アンプの各
出力を抵抗手段を介して信号線に読み出すことを特徴と
する。

［作用］ このように構成されたアンプと抵抗手段とによって信号
を信号線に読み出すために、たとえば蓄積容にＣｔから
信号線の容量ｃｈへ信号を転送する場合でも、ゲインを
約１に設定することができ、信号レベルの低下という従
来の問題点を解決することができる。また、これに伴っ
て負荷容量となるＭａ容量Ｃｔを小さくすることができ
、高速動作を可能とする。

また、上記アンプは抵抗手段を介して信号線を駆動する
ために、その抵抗手段によってアンプの出力電流が制限
される。このために、たとえばアンプとしてバイポーラ
トランジスタを用いた場合、ベース・エミッタ間の拡散
容量の増加を防ぐことができ、拡散容積のバラツキに起
因する読出し信号のバラツキを抑制することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第１図は１本発明による信号読出し回路の一実施例の回
路図である。

同図において、複数の信号ｓ　（Ｓｔ〜Ｓｎ）は転送用
トランジスタＱ　ａ　（Ｑ　ａｌ”Ｑ　ａ　ｎ）を介し
て容量Ｃ１の蓄積コンデンサｃ　（ｃｌ〜Ｃｎ）に蓄積
される。

転送用トランジスタＱａのゲート電極にはパルスφｔが
共通に入力し、各トランジスタの０Ｎ１０ＦＦ制御を行
う。

またコンデンサＣと並列にリセット用トランジスタＱｂ
ｃ　（ＱｂｃＩ　ＬＱｂｃｎ）が接続され、各ゲート電
極にはリセットパルスΦｂｃが入力する。

コンデンサＣに蓄積された各信号はアンプＡで増幅され
、エミッタ側に現われる。この状態で走査回路１０２か
ら走査パルスφｈ１〜φｈｎが順次出力し、スイッチン
グトランジスタＱ（Ｑ１〜Ｑｎ）を順次ＯＮにして、ア
ンプＡの出力信号を信号線ｌｏｔに順次読み出す、信号
線１０１に読み出された信号は出力アンプ１０３を通し
て外部へ出力されるが、１つの信号が出力されるごとに
、パルスφｈｅによってトランジスタＱｈｃがＯＮとな
り、信号６ｔｏｔをクリアする。

このようにアンプＡの出力は、スイッチングトランジス
タＱを介して信号線１０１に読み出される。すなわち、
アンプＡの出力は各々トランジスタＱを介して信号線１
０１に読み出される。

このように構成することで、アンプＡに起因して発生す
る出力信号のバラツキを抑制することができ、たとえば
画像信号Ｓを再生した時の固定パターンノイズを抑制す
ることができる。以下、その理由を説明する。

コンデンサＣの蓄積信号ＳがアンプＡのベースに入力す
ると、そのエミッタ側に出力された信号はベースＯエミ
ッタ器官１ｃｂｅによってベースにフィードバックする
。その時、容量Ｃｂｅが各アンプにおいて異なっている
と、それが出力信号のバラツキの原因となる。

ところで、一般的にバイポーラトランジスタにおけるベ
ース・エミッタ間容量Ｃｂｅは、ベース・エミッタ間が
逆バイアス状態の時は接合容針Ｃｂｅ　ｊが支配的であ
るが、順バイアス状態では拡散容量Ｃｄｅが支配的とな
る。また、拡散容量Ｃｄｓはエミッタ電流に従って増大
することも知られている。したがって、本実施例のアン
プＡに使用したｎｐｎ型バイポーラトランジスタでは、
ベースに信号Ｓが入力してベース・エミッタ間が順方向
側へ変化すると、ベース・エミッタ間容量Ｃｂｅは拡散
容１ｃｄｅが支配的となり、しかもエミッタ電流の増大
に伴ってＣｄｅ、すなわちＣｂｅが増大する。この時の
Ｃｄｅが各アンプＡにおいて異なっていると、上述した
ように出方信号がベースへフィードバックするために、
出力信号のバラツキとなって現われる。

したがって、この出力信号のバラツキを防止するには、
拡散容量Ｃｄｅの増大を抑止する必要があり、そのため
にはエミッタ電流を制限することが必要である。

そこで本実施例は、第１図に示すように、スイッチング
トランジスタＱのＯＮ抵抗を利用して、アンプＡのエミ
ッタ電流を制限する構成を採用した。

たとえば走査回路１０２から走査パルスφｈ１が出力さ
れ、スイッチングトランジスタＱ１がＯＮとなると、ア
ンプＡ１から信号Ｓ１に対応したエミッタ電流がトラン
ジスタＱ１を通して信号線１０１の容量ｃｈに流入する
。その際、エミッタ電流はトランジスタＱｌのＯＮ抵抗
によって制限を受けるために、アンプＡ１のペースΦエ
ミッタ間の拡散容量Ｃｄｅの増大は抑制される。他のア
ンプＡ２〜Ａｎについても同様であるから、結果的に信
号線１０１に読み出される信号は、アンプＡに起因する
バラツキが除去された信号となる。

次に、本実施例を用いた撮像素子の一例を説明する。

まず１本撮像素子に使用される光センサについて説明す
る。この光センサは特願昭５８−１２０７５１号に基本
的に開示されている。

第２図（Ａ）は、光センナの基本的な駆動回路図、第２
図（Ｂ）は、その動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。

第２図（Ａ）において、光センサＳＣは、バイポーラト
ランジスタと、そのベース電位を制御するためのキャパ
シタＣｏｘとから構成される。そして、入射光によって
励起されたキャリアがバイポーラトランジスタのベース
に＠積されることによって光電変換動作が行われる。

光センサＳＣのキャパシタ電極には正電圧の駆動パルス
φｒが入力し、エミッタ電極はトランジスタＱ　ｖ　ｒ
　ｓを介して接地される。トランジスタＱｖｒｓのゲー
ト電極にはパルスφｖｒｓが入力する。さらに、エミッ
タ電極には一時蓄積用のキャパシタＣｔが接続されてい
る。

このような構成において、同図（Ｂ）に示すタイミング
でパルスを印加することにより、光センサはリセット、
蓄積および読出しの各動作を行う。

まず、パルスφｖｒｓによりトランジスタＱｖｒｓをＯ
Ｎとして光センサＳＣのエミッタ電極を接地しておき、
キャパシタ電極にパルスφｒを入力すると、バイポーラ
トランジスタが動作し、ベースに蓄積きれたキャリアが
除去される（リセット動作）。

続いて入射光に対応したキャリアの蓄積動作を行った後
、エミッタ側を浮遊状態にして、パルスφｒを印加する
。これによってバイポーラトランジスタが動作し、ベー
ス蓄積電圧がエミッタ側に読出され（読出し動作）、キ
ャパシタＣｔに一時蓄積される。

第３図は１本実施例の信号読出し回路と上記光センナを
用いて構成した撮像素子の一例の回路図である。ただし
、ここでは説明の便宜上、３×３のエリアセンサを例示
しているが、任意のｍＸｎのセンサであっても本質的な
相違はない。

本実施例の部分は第１図に示す構成と同様であるから同
一番号を付して説明は省略する。

光センサＳＣは３×３個エリア状に配列されて撮像部を
構成している。各センサＳＣのキャパシタ電極は水平ラ
イン毎に共通接続され、垂直走査回路１０４から垂直走
査パルスφＶ（φｖ１〜φＶ３）が供給される。

また、各センサＳＣのエミッタ電極は垂直ライン毎に共
通接続され、転送用トランジスタＱａ（Ｑａｚ−Ｑａ３
）に各々接続されている。さらに、各垂直ラインにはリ
セットトランジスタＱＶＣ（ＱＶＣＩ　〜ＱＶＣ３）を
介して一定゛セ圧Ｖｖｃが印加される。トランジスタＱ
　ｖ　ｃの各ゲート電極にはパルスφｖｃが入力する。

第４図は、上記撮像素子の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

まず、各センサＳＣには光励起による電荷が蓄積されて
いるものとする。この状態で、垂直走査回路１０４から
走査パルスΦｖ１が出力し、第１行のセンサＳＣの読出
し動作によってエミッタ側へ信号Ｓが読み出される。

続いて、転送パルスφｔによりトランジスタＱａがＯＮ
となり、第１行の信号ＳがコンデンサＣに蓄積される。

続いて、パルスφｔが立下がると、パルスφＶＣによっ
てトランジスタＱｖｃをＯＮとし、垂直ラインをリセッ
トする。

続いて、水平走査回路１０２より水平走査パルスφｈを
順次出力し、アンプＡによって＃Ｉｊ幅された信号を信
号線１０１に順次読み出し、アンプ１０３を通して画像
信号’Ｖｏｕｔとして出力する。その際、各信号が出力
されるごとに、パルスφｈｃによってトランジスタＱ　
ｈ　ｃがＯＮとなり、信号線ｌＯ１がリセットされる。

また、第１行の信号が読み出されると、パルスφｂｅに
よりトランジスタＱ　ｂ　ｃがＯＮとなり、コンデンサ
Ｃに残留している電荷が除去される。

以上の動作を第２行、第３行についても同様に行うこと
で、全てのセンナＳＣの信号をシリアルに出力すること
ができる。しかも、既に述べたように、アンプＡによっ
て増幅されるために出力低下がなく、またトランジスタ
ＱのＯＮ抵抗を介して信号線１０１に読み出されるため
にアンプＡに起因する信号のバラツキが抑制される。

第５図は、撮像素子を使用した撮像装置の一例の概略的
構成図である。

同図において、撮像素子３０１は、第３図に示す回路を
ｍＸｎに一般化したエリアセンサとする。撮像素子３０
１の出力信号Ｖｏｕｔは信号処理回路３０２によってゲ
イン調整等の処理が行われ、ＮＴＳＣ信号等の標準テレ
ビジョン信号として出力される。

また、撮像素子３０１を駆動するための上記各パルスは
ドライバ３０３によって供給され、ドライバ３０３は制
御部３０４の制御によって動作する。また、制御部３０
４は撮像素子３０１の出力に基いて信号処理回路３０２
のゲイン等を調整するとともに、露出制御手段３０５を
制御して撮像素子３０１に入射する光量を調整する。

このように、本実施例を用いて得られたＮＴＳＣ信号は
、上述したように信号のバラツキが抑制されているため
に、テレビジョンで再生してもアンプＡによる固定パタ
ーンノイズが抑制され、良質の画像を得ることができる
。

なお、光センサとしては、上述したベース蓄積型に限定
されるものではなく、静電誘導型等の他の方式であって
もよい。

また、本発明は、撮像素子に限らず、信号読出し回路一
般に適用できるものである。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明による信号読出し回
路は、アンプと抵抗手段とによって信号を信号線に読み
出すために、たとえばｉｎ容量Ｃｔから信号線の容量Ｃ
ｈへ信号を転送する場合でも、ゲインを約１に設定する
ことができ、信号レベルの低下がない、このために、後
段の処理回路等の負担を軽減でき、さらに負荷容量を小
さくすることができるために、品速動作が可能となる。

また、上記アンプは抵抗手段を介して０号線を駆動する
ために、その抵抗手段によってアンプの出力電流が制限
され、読出し信号の７（ラツキを抑制することができる
。このために、たとえば撮像信号の読出しに適用すれば
、アンプに起因する固定パターンノイズを抑制し、良質
の再生画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による信号読出し回路の一実施例の回
路図。 第２図（Ａ）は、光センサの基本的な駆動回路図、第２
図（Ｂ）は、その動作を説明するためのタイミングチャ
ート、 第３図は、本実施例の信号読出し回路と上記光センサを
用いて構成した撮像素子の一例の回路図、 第４図は、上記撮像素子の動作を説明するためのタイミ
ングチャート、 第５図は、撮像素子を使用した撮像装置の一例の概略的
構成図、 第６図は、従来の信号読出し回路の一例を示す回路図で
ある。 １０１・・・信号線 １０２・・・走査回路 １０３・・・出力アンプ １０４・・・垂直走査回路 ＡＩＮＡｎ・・・アンプ Ｑ１〜Ｑｎ”・スイッチングトランジスタ０１〜Ｃｎ・
・・蓄積用コンデンサ ＳＣ・・・光センサ 代理人　弁理士　山　下　穣　平 第１図 第２図 、　　　（Ａ） （Ｂ） 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の信号を各々入力するアンプを有し、該アン
   プの各出力を抵抗手段を介して信号線に読み出すことを
   特徴とする信号読出し回路。
2. （２）上記抵抗手段は、スイッチ手段の導通時の抵抗で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の信号
   読出し回路。