JPS637082A - アドレス方式のイメ−ジセンサの制御方法 - Google Patents
アドレス方式のイメ−ジセンサの制御方法Info
- Publication number
- JPS637082A JPS637082A JP61151111A JP15111186A JPS637082A JP S637082 A JPS637082 A JP S637082A JP 61151111 A JP61151111 A JP 61151111A JP 15111186 A JP15111186 A JP 15111186A JP S637082 A JPS637082 A JP S637082A
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- Japan
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- signal
- noise
- image sensor
- storage capacitor
- switching element
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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。
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）
本発明はアドレス方式のイメージセンサの制御方法に関
するものである。
するものである。
（従来の技術）
ＭＯＳ形をはじめとする、アドレス方式の一次元或いは
二次元イメージセンサでは、スイッチング素子の寄生容
量によるスイッチング雑音が大きく、イメージセンサの
Ｓ／Ｎ及び感度を悪くしていた。
二次元イメージセンサでは、スイッチング素子の寄生容
量によるスイッチング雑音が大きく、イメージセンサの
Ｓ／Ｎ及び感度を悪くしていた。
第３図は従来のアドレス方式の一次元イメージセンサ用
制御回路の一例を３画素分示した回路図である。
制御回路の一例を３画素分示した回路図である。
第３図において、Ｐゎ−１＋ Ｐ ｎ ＋ Ｐ 、
ｌ＋１ は受光用フォトダイオード、Ｃ５ｎ−１＋
Ｃｓｒ＋＋ ｃ、、、、、は信号電荷蓄積用キャパシ
タであってフォトダイオードの接合容量である。Ｑｆｉ
−、、Ｑ、、、 Ｑ、、や、は該信号電荷蓄積用キャ
パシタＣ５Ｒ−１＋ Ｃｓｎ１ ｃｓ、、＋＋の蓄
積電荷を選択して読出し線■、に伝達するためのスイッ
チング素子でＭＯＳトランジスタである。
ｌ＋１ は受光用フォトダイオード、Ｃ５ｎ−１＋
Ｃｓｒ＋＋ ｃ、、、、、は信号電荷蓄積用キャパシ
タであってフォトダイオードの接合容量である。Ｑｆｉ
−、、Ｑ、、、 Ｑ、、や、は該信号電荷蓄積用キャ
パシタＣ５Ｒ−１＋ Ｃｓｎ１ ｃｓ、、＋＋の蓄
積電荷を選択して読出し線■、に伝達するためのスイッ
チング素子でＭＯＳトランジスタである。
ｃ、、、、 ｃ、、ｌ、 Ｃ９，ｌ＋、はスイッチ
ング素子であるＭＯＳ）ランジスタＱ、ｌ−＋ ｒ
Ｑｎｒ Ｑｎ＋＋ のゲート・ドレイン間容量Φ７−
１．Φ７．Φ１１４１ は前記ＭＯ３）ランジスタＱ、
ｌ−＋ ＋ Ｑｎ ＋ Ｑｎ＋＋のスイッチング動作を
制御する走査信号、ＣＪは読出し線りの容量、ＲＪは負
荷抵抗を示す。この様な回路の制御方法は、前回の読出
し時において、前記キャパシタＣｓｎはプリチャージ電
圧に充電される。
ング素子であるＭＯＳ）ランジスタＱ、ｌ−＋ ｒ
Ｑｎｒ Ｑｎ＋＋ のゲート・ドレイン間容量Φ７−
１．Φ７．Φ１１４１ は前記ＭＯ３）ランジスタＱ、
ｌ−＋ ＋ Ｑｎ ＋ Ｑｎ＋＋のスイッチング動作を
制御する走査信号、ＣＪは読出し線りの容量、ＲＪは負
荷抵抗を示す。この様な回路の制御方法は、前回の読出
し時において、前記キャパシタＣｓｎはプリチャージ電
圧に充電される。
フォトダイオードＰ７に光が入射すると入射光量に応じ
た光電流が発生し、前記キャパシタＣいのプリチャージ
によって蓄積された電荷ｑ、ｌを放電する。したがって
前記キャパシタＣ，，ｎの充電電圧ｖ７は入射光量に応
じて低下する。走査信号ΦアによってＭＯＳトランジス
タＱｒｌがオンになると、その時点迄に放電された電荷
量ｑｎ’が負荷抵抗Ｒ４を通じて電源ｖｐより再び充電
される。充電電流は、ＲＪの両端に電圧を発生し、これ
が読出し電圧Ｖ０になる。
た光電流が発生し、前記キャパシタＣいのプリチャージ
によって蓄積された電荷ｑ、ｌを放電する。したがって
前記キャパシタＣ，，ｎの充電電圧ｖ７は入射光量に応
じて低下する。走査信号ΦアによってＭＯＳトランジス
タＱｒｌがオンになると、その時点迄に放電された電荷
量ｑｎ’が負荷抵抗Ｒ４を通じて電源ｖｐより再び充電
される。充電電流は、ＲＪの両端に電圧を発生し、これ
が読出し電圧Ｖ０になる。
（発明が解決しようとする問題点）
上述の如き従来の回路構成及び制御方法においては、ス
イッチング素子であるＭＯＳ）ランジスタＱ、、の寄生
容量、主としてゲート・ドレイン間容量Ｃ９□によって
走査信号Φ。によるクロストーク雑音が発生する。この
様子を第４図の波形図によって説明する。
イッチング素子であるＭＯＳ）ランジスタＱ、、の寄生
容量、主としてゲート・ドレイン間容量Ｃ９□によって
走査信号Φ。によるクロストーク雑音が発生する。この
様子を第４図の波形図によって説明する。
第４図に於いて走査信号Φ。、Φ０゜１がスイッチング
用ＭＯＳトランジスタＱア、 Ｑｙ１＋＋ に入力さ
れると出力端子ＯＵＴに■８に示す如き波形の雑音が出
力される。ここでこの雑音はスイッチング用ＭＯ５）ラ
ンジスタＱｎ＋Ｑｎ＋１ の寄生容量によるもので主と
してゲート・ドレイン間容量Ｃ，。。
用ＭＯＳトランジスタＱア、 Ｑｙ１＋＋ に入力さ
れると出力端子ＯＵＴに■８に示す如き波形の雑音が出
力される。ここでこの雑音はスイッチング用ＭＯ５）ラ
ンジスタＱｎ＋Ｑｎ＋１ の寄生容量によるもので主と
してゲート・ドレイン間容量Ｃ，。。
Ｃ９１’ｌ＋ｌによるものであることから製造上これを
一定値にする事は不可能である。従って前記雑音は各画
素によって異なり信号■５と重畳されて出力端子ＯＵＴ
ではＶｏに示す波形となり、補正が非常に困難でＳ／Ｎ
が低下するという問題点があった。
一定値にする事は不可能である。従って前記雑音は各画
素によって異なり信号■５と重畳されて出力端子ＯＵＴ
ではＶｏに示す波形となり、補正が非常に困難でＳ／Ｎ
が低下するという問題点があった。
特にイメージセンサに当る受光量が小さいときには、雑
音成分が無視できなくなり、Ｓ／Ｎが低下し、結局セン
サの感度が低下するという問題点があった。
音成分が無視できなくなり、Ｓ／Ｎが低下し、結局セン
サの感度が低下するという問題点があった。
そこで本発明は、スイッチング雑音の信号に与える悪影
響を抑え、Ｓ／Ｎが良くかつ高感度なイメージセンサを
得ることを目的とする。
響を抑え、Ｓ／Ｎが良くかつ高感度なイメージセンサを
得ることを目的とする。
（問題点を解決する為の手段）
上記目的の為に本発明は、出力線の充電にスイッチング
素子（ＭＯＳ）ランジスタスイッチ）を使用し、画素選
択用のスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタスイッチ
）の制御信号と出力線充電用のスイッチング素子の制御
信号のタイミングを規定することによって、画素選択用
ＭＯ３）ランジスタスイソチの雑音を相殺する様にした
。
素子（ＭＯＳ）ランジスタスイッチ）を使用し、画素選
択用のスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタスイッチ
）の制御信号と出力線充電用のスイッチング素子の制御
信号のタイミングを規定することによって、画素選択用
ＭＯ３）ランジスタスイソチの雑音を相殺する様にした
。
（作用）
本発明ではスイッチング素子の寄生容量に起因するノイ
ズはオン動作とオフ動作とにより相殺されることから雑
音源はプリチャージ制御用スイッチング素子の寄生容量
に起因するノイズのみとなる。このノイズは全画素に対
して共通のものであることから簡単に取り除く事が出来
、画質に対す＝４− る悪影響は殆ど無い事となる。
ズはオン動作とオフ動作とにより相殺されることから雑
音源はプリチャージ制御用スイッチング素子の寄生容量
に起因するノイズのみとなる。このノイズは全画素に対
して共通のものであることから簡単に取り除く事が出来
、画質に対す＝４− る悪影響は殆ど無い事となる。
（実施例）
第１図に本発明の実施例を示す。第１図に於いて第３図
と同効部分には同一符号を付し、説明は省略する。Ｑ９
はプリチャージ用ＭＯＳトランジスタ、Φ２は該プリチ
ャージ用ＭＯ３）ランジスタＱ９の制御信号、０ｇ９は
該プリチャージ用ＭＯＳトランジスタＱ、のゲート容量
を示す。
と同効部分には同一符号を付し、説明は省略する。Ｑ９
はプリチャージ用ＭＯＳトランジスタ、Φ２は該プリチ
ャージ用ＭＯ３）ランジスタＱ９の制御信号、０ｇ９は
該プリチャージ用ＭＯＳトランジスタＱ、のゲート容量
を示す。
前回の読出しで、蓄積容量Ｃ，イの充電々圧ｖ８．。
は予め設定された一部電圧ｖ２にプリチャージされ、フ
ォトダイオードＰアでの受光量に応じた光電流によって
Ｖ ｔｎは低下する。
ォトダイオードＰアでの受光量に応じた光電流によって
Ｖ ｔｎは低下する。
フォトダイオードｐＨ−１の読出しの最後で、プリチャ
ージ用ＭＯ３Ｉ−ランジスタＱ、とスイッチング用ＭＯ
３）ランジスタＱ７−８をオンにして、読出し線容量Ｃ
」と信号電荷蓄積用キャパシタＣｓ７−１にプリチャー
ジ電圧Ｖ、を充電した後プリチャージ用ＭＯ３）ランジ
スタＱ９とスイッチング用ＭＯ３）ランジスタＱ１．−
．をオ・フにする。
ージ用ＭＯ３Ｉ−ランジスタＱ、とスイッチング用ＭＯ
３）ランジスタＱ７−８をオンにして、読出し線容量Ｃ
」と信号電荷蓄積用キャパシタＣｓ７−１にプリチャー
ジ電圧Ｖ、を充電した後プリチャージ用ＭＯ３）ランジ
スタＱ９とスイッチング用ＭＯ３）ランジスタＱ１．−
．をオ・フにする。
次にプリチャージ用ＭＯ５）ランジスタＱｐをオフにし
て、スイッチング用ＭＯ３）ランジスタＱ、、をオンに
して、雑音は考えないものとして、信号成分のみについ
て説明する。信号電荷蓄積用キャパシタＣｓｎと読出し
線容量Ｃｊ との間で電荷保存則が成り立ち、■式が成
立する。
て、スイッチング用ＭＯ３）ランジスタＱ、、をオンに
して、雑音は考えないものとして、信号成分のみについ
て説明する。信号電荷蓄積用キャパシタＣｓｎと読出し
線容量Ｃｊ との間で電荷保存則が成り立ち、■式が成
立する。
Ｃｓｎ ’ Ｖ ｓｎ ＋ ＣＪ ・■２＝ （Ｃ，
ゎ＋ＣＪ ） ・ΔＶ６・・・・・・■（但しＶ、、
： Ｃ，、（７）電圧、■９はＣｚ （７）電圧、ｖｏ
は出力端子ＯＵＴの電圧） ■式を解くと あるいはＶｐよりの変化分で示すと ΔＶｓ＝Ｖ、−Ｖ。
ゎ＋ＣＪ ） ・ΔＶ６・・・・・・■（但しＶ、、
： Ｃ，、（７）電圧、■９はＣｚ （７）電圧、ｖｏ
は出力端子ＯＵＴの電圧） ■式を解くと あるいはＶｐよりの変化分で示すと ΔＶｓ＝Ｖ、−Ｖ。
Ｃ，、ｌ＋Ｃノ
（ｖ ｐ ｖ −、、−ΔＶ ｓｎとすれば）となっ
てこれが出力電圧となる。
てこれが出力電圧となる。
第１図の構成で雑音については、第２図を用いて説明す
る。まずプリチャージ用ＭＯＳトランジスタＱ２がオフ
になった時（待機時）、読出し線にはΔｖＮｐの雑音が
発生する。すなわち、出力電圧の変化ΔＶ０は ΔＶ０−ΔｖＮ、、 ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・■となる。
る。まずプリチャージ用ＭＯＳトランジスタＱ２がオフ
になった時（待機時）、読出し線にはΔｖＮｐの雑音が
発生する。すなわち、出力電圧の変化ΔＶ０は ΔＶ０−ΔｖＮ、、 ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・■となる。
つぎに、スイッチング用ＭＯＳトランジスタＱｌｌがオ
ンになると、そのゲート容量Ｃ９，による雑音ΔＶＮｓ
が発生する。出力電圧変化ΔＶ０は、ΔＶ、−ΔＶＮｐ
＋ΔＶＮｓ＋Δ■。７・・・・・・■になる。■式右辺
の第１項と第２項は雑音、第３項は信号分である。（分
配時） 続いて、スイッチング用ＭＯ３）ランジスタＱ、ｌをオ
フにすると、オンの時に発生した雑音と逆極性の雑音が
発生して、スイッチング用ＭＯ３）ランジスタＱ７のゲ
ート容量Ｃ１による雑音は打消されて ΔＶ０− Δ■Ｎｐ＋ΔＶｏ’ｎ ＋ΔＶＯＳ＋（−ΔＶ Ｉｔｓ
）＝Δｖｌｌｐ＋Δｖ０°７ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・■となる。■式右辺の第１項は雑
音、第２項は信号分である。（読出し時） ０式においても、プリチャージ用ＭＯＳトランジスタＱ
、のゲート容量Ｃ０による雑音Ｖ。が含まれているが、
Ｑ、は続出し線にただ一つだけ存在するものであり、全
画素共通の雑音信号が発生するのであるから例えば、従
来のイメージセンサ制御方式と同様に、暗電流補償用と
して設けられた、遮光されたダミーの受光素子の出力を
利用すればよい。本発明の方式においては、ダミーの受
光素子からは、暗電流による雑音と、プリチャージ用の
ＭＯ３Ｉ−ランジスタの雑音とが同時に読出される。し
たがって、各受光素子の読出し出力から、ダミー受光素
子の出力を差し引けば、雑音に影響されない出力を得る
ことができる。
ンになると、そのゲート容量Ｃ９，による雑音ΔＶＮｓ
が発生する。出力電圧変化ΔＶ０は、ΔＶ、−ΔＶＮｐ
＋ΔＶＮｓ＋Δ■。７・・・・・・■になる。■式右辺
の第１項と第２項は雑音、第３項は信号分である。（分
配時） 続いて、スイッチング用ＭＯ３）ランジスタＱ、ｌをオ
フにすると、オンの時に発生した雑音と逆極性の雑音が
発生して、スイッチング用ＭＯ３）ランジスタＱ７のゲ
ート容量Ｃ１による雑音は打消されて ΔＶ０− Δ■Ｎｐ＋ΔＶｏ’ｎ ＋ΔＶＯＳ＋（−ΔＶ Ｉｔｓ
）＝Δｖｌｌｐ＋Δｖ０°７ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・■となる。■式右辺の第１項は雑
音、第２項は信号分である。（読出し時） ０式においても、プリチャージ用ＭＯＳトランジスタＱ
、のゲート容量Ｃ０による雑音Ｖ。が含まれているが、
Ｑ、は続出し線にただ一つだけ存在するものであり、全
画素共通の雑音信号が発生するのであるから例えば、従
来のイメージセンサ制御方式と同様に、暗電流補償用と
して設けられた、遮光されたダミーの受光素子の出力を
利用すればよい。本発明の方式においては、ダミーの受
光素子からは、暗電流による雑音と、プリチャージ用の
ＭＯ３Ｉ−ランジスタの雑音とが同時に読出される。し
たがって、各受光素子の読出し出力から、ダミー受光素
子の出力を差し引けば、雑音に影響されない出力を得る
ことができる。
すなわち、第２図に示すように、Ｑ７をオフにした後の
出力電圧（ΔＶ ｏ、ｌ）はスイッチング用ＭＯ３）ラ
ンジスタのゲート・ドレイン間容量Ｃｇｆｉの影響を受
けていない電圧である。
出力電圧（ΔＶ ｏ、ｌ）はスイッチング用ＭＯ３）ラ
ンジスタのゲート・ドレイン間容量Ｃｇｆｉの影響を受
けていない電圧である。
最後に制御信号Φ９、Φゎによりプリチャージ用、スイ
ッチング用ＭＯ３Ｉ−ランジスタＱ、、Ｑｌｌをオンに
して、読出し線容量Ｃ，と蓄積容量Ｃ，ｆｉを予め設定
された一部電圧■２にプリチャージして１つの画素（フ
ォトダイオードＰ、、）の読出しサイクルを終了する。
ッチング用ＭＯ３Ｉ−ランジスタＱ、、Ｑｌｌをオンに
して、読出し線容量Ｃ，と蓄積容量Ｃ，ｆｉを予め設定
された一部電圧■２にプリチャージして１つの画素（フ
ォトダイオードＰ、、）の読出しサイクルを終了する。
尚、実施例では画素が一列に配置されたラインセンサに
ついて説明したが、画素が２次元的に配置された面セン
サ、即ちＸＹアドレス方式のイメージセンサにも本発明
は適用可能である。
ついて説明したが、画素が２次元的に配置された面セン
サ、即ちＸＹアドレス方式のイメージセンサにも本発明
は適用可能である。
（発明の効果）
以上のように、本発明によれば、各画素（各フォトダイ
オード）毎に独立したスイッチ用ＭＯＳトランジスタ（
Ｑｌｌ）のゲート容量による、走査信号（Φ７）のクロ
ストーク雑音が消去できるので、Ｓ／Ｎを改善でき、特
に受光量の小さい時に有効である。プリチャージ用ＭＯ
３）ランジスタのゲート容量Ｃ９２による、プリチャー
ジ信号Φ９のクロストローク雑音は、全画素に共通の同
一の雑音であり、相対受光量を対象とする通常の用途−
１〇− には全く問題はない。
オード）毎に独立したスイッチ用ＭＯＳトランジスタ（
Ｑｌｌ）のゲート容量による、走査信号（Φ７）のクロ
ストーク雑音が消去できるので、Ｓ／Ｎを改善でき、特
に受光量の小さい時に有効である。プリチャージ用ＭＯ
３）ランジスタのゲート容量Ｃ９２による、プリチャー
ジ信号Φ９のクロストローク雑音は、全画素に共通の同
一の雑音であり、相対受光量を対象とする通常の用途−
１〇− には全く問題はない。
更に本発明による出力波形は、第２図に示したような階
段波であり出力信号に平坦な部分があるので、第４図に
示した従来例のパルス波に比べて、−船釣には信号の取
り扱いが楽になる。
段波であり出力信号に平坦な部分があるので、第４図に
示した従来例のパルス波に比べて、−船釣には信号の取
り扱いが楽になる。
第１図は、本発明によるイメージセンサ続出し回路の実
施例。 第２図は本発明による出力波形。 第３図は、イメージセンサ続出し回路の従来例。 第４図は、第３図の従来例の出力波形である。 （主要部分の符号の説明）
施例。 第２図は本発明による出力波形。 第３図は、イメージセンサ続出し回路の従来例。 第４図は、第３図の従来例の出力波形である。 （主要部分の符号の説明）
Claims (1)
- 受光素子、信号電荷、蓄積容量、信号読出し線、前記信
号電荷、蓄積容量の電荷を前記信号読出し線に接続する
か否かを制御するスイッチング素子、前記スイッチング
素子を制御するアドレス線、前記読出し線と電源との間
に設けられた該信号電荷蓄積容量をプリチャージするか
否かを制御するプリチャージ制御素子からなるアドレス
方式のイメージセンサにおいて、前記プリチャージ制御
素子がオフの時に前記スイッチング素子をオンにして、
信号電荷蓄積容量の電荷を読出し線容量に接続した後に
、前記スイッチング素子をオフにして、信号を前記読出
し線によって読出し、信号の読出し後、前記スイッチン
グ素子とプリチャージ制御素子をオンにして前記読出し
線により前記信号電荷蓄積容量へプリチャージする様制
御することを特徴とするアドレス方式のイメージセンサ
の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61151111A JPS637082A (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | アドレス方式のイメ−ジセンサの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61151111A JPS637082A (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | アドレス方式のイメ−ジセンサの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS637082A true JPS637082A (ja) | 1988-01-12 |
Family
ID=15511595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61151111A Pending JPS637082A (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | アドレス方式のイメ−ジセンサの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS637082A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63272174A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-09 | Canon Inc | 撮像装置 |
| JP2001056382A (ja) * | 1999-06-07 | 2001-02-27 | Toshiba Corp | 放射線検出器及び放射線診断装置 |
-
1986
- 1986-06-27 JP JP61151111A patent/JPS637082A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63272174A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-09 | Canon Inc | 撮像装置 |
| JP2001056382A (ja) * | 1999-06-07 | 2001-02-27 | Toshiba Corp | 放射線検出器及び放射線診断装置 |
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