JP2002354195A - 信号処理回路および固体撮像装置 - Google Patents
信号処理回路および固体撮像装置Info
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- 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
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
-
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- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた画質の画像を高速に撮像することがで
きる固体撮像装置を提供する。 【解決手段】 VI変換回路40nは、ホールド回路3
0nより出力された電圧信号を入力して、この入力した
電圧信号を抵抗素子R40の抵抗値に基づいて電流信号に
変換して、この電流信号をMOSトランジスタT40のソ
ース端子より出力する。アンプA40は充分なオープンル
ープゲインを有しており、MOSトランジスタT40は飽
和領域で動作する。このとき、抵抗素子R40の抵抗値を
Rとすると、VI変換回路40nより出力される電流値
Iは、VI変換回路40nへ入力する電圧値Vに対し
て、「I=V/R」なる式で表される比例関係にある。
きる固体撮像装置を提供する。 【解決手段】 VI変換回路40nは、ホールド回路3
0nより出力された電圧信号を入力して、この入力した
電圧信号を抵抗素子R40の抵抗値に基づいて電流信号に
変換して、この電流信号をMOSトランジスタT40のソ
ース端子より出力する。アンプA40は充分なオープンル
ープゲインを有しており、MOSトランジスタT40は飽
和領域で動作する。このとき、抵抗素子R40の抵抗値を
Rとすると、VI変換回路40nより出力される電流値
Iは、VI変換回路40nへ入力する電圧値Vに対し
て、「I=V/R」なる式で表される比例関係にある。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1次元または2次
元の光像を撮像する固体撮像装置に関するものである。
元の光像を撮像する固体撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置は、1次元または2次元に
配列された光検出素子を有し、これらの光検出装置それ
ぞれに入射した光の強度を電気信号に変換して、この電
気信号を出力することで、1次元または2次元の光像を
撮像することができる。固体撮像装置は、例えば、ファ
クシミリ装置において原稿上の画像を読み取る為に用い
られ、或いは、X線非破壊検査装置において検査対象物
を透過したX線の像を撮像する為に用いられる。このよ
うな固体撮像装置における撮像は高速であることが求め
られている。
配列された光検出素子を有し、これらの光検出装置それ
ぞれに入射した光の強度を電気信号に変換して、この電
気信号を出力することで、1次元または2次元の光像を
撮像することができる。固体撮像装置は、例えば、ファ
クシミリ装置において原稿上の画像を読み取る為に用い
られ、或いは、X線非破壊検査装置において検査対象物
を透過したX線の像を撮像する為に用いられる。このよ
うな固体撮像装置における撮像は高速であることが求め
られている。
【0003】例えば、特開平10−126696号公報
に開示された固体撮像装置は、光信号を電圧信号に変換
して該電圧信号を出力する光電変換回路と、この光電変
換回路から出力された電圧信号を電流信号に変換して該
電流信号を出力するVI変換回路と、このVI変換回路
から出力された電流信号を電圧信号に変換して該電圧信
号を出力するIV変換回路とを備えている。そして、1
つのIV変換回路の入力端子に、複数のVI変換回路そ
れぞれの出力端子が選択的に順次に接続される。このよ
うに構成される固体撮像装置は、前段のVI変換回路か
ら後段のIV変換回路へ電流信号が送られ、後段のIV
変換回路の入力端子における電位が一定である。このこ
とから、この固体撮像装置は、複数のVI変換回路それ
ぞれの出力端子とIV変換回路の入力端子との間の配線
の寄生容量が大きくても、これらの間の信号処理を高速
に行うことができるので、高速に撮像することができ
る。
に開示された固体撮像装置は、光信号を電圧信号に変換
して該電圧信号を出力する光電変換回路と、この光電変
換回路から出力された電圧信号を電流信号に変換して該
電流信号を出力するVI変換回路と、このVI変換回路
から出力された電流信号を電圧信号に変換して該電圧信
号を出力するIV変換回路とを備えている。そして、1
つのIV変換回路の入力端子に、複数のVI変換回路そ
れぞれの出力端子が選択的に順次に接続される。このよ
うに構成される固体撮像装置は、前段のVI変換回路か
ら後段のIV変換回路へ電流信号が送られ、後段のIV
変換回路の入力端子における電位が一定である。このこ
とから、この固体撮像装置は、複数のVI変換回路それ
ぞれの出力端子とIV変換回路の入力端子との間の配線
の寄生容量が大きくても、これらの間の信号処理を高速
に行うことができるので、高速に撮像することができ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
開示された固体撮像装置は、複数のVI変換回路および
IV変換回路それぞれにMOSトランジスタが含まれ、
これら全てのMOSトランジスタが同一特性であること
が要求される。また、この固体撮像装置は、複数のVI
変換回路およびIV変換回路それぞれに定電流源が含ま
れ、これら全ての定電流源も同一特性であることが要求
される。
開示された固体撮像装置は、複数のVI変換回路および
IV変換回路それぞれにMOSトランジスタが含まれ、
これら全てのMOSトランジスタが同一特性であること
が要求される。また、この固体撮像装置は、複数のVI
変換回路およびIV変換回路それぞれに定電流源が含ま
れ、これら全ての定電流源も同一特性であることが要求
される。
【0005】しかし、複数のVI変換回路およびIV変
換回路それぞれに含まれるMOSトランジスタが同一基
板上に形成された場合であっても、実際には、各MOS
トランジスタの特性(例えば閾電圧値)は一定ではな
い。このことから、1次元または2次元に配列された光
検出素子それぞれに一定強度の光が入射した場合であっ
ても、各光検出素子に対応する画素出力値(IV変換回
路から出力される電圧信号値)は一定ではない。また、
複数のVI変換回路およびIV変換回路それぞれに含ま
れる定電流源の特性が一定でない場合には、各画素の感
度が一定ではなく、入射光強度に対する出力電圧信号値
の線形性が劣化する。このように上記公報に開示された
固体撮像装置は、特性ばらつきに因り、撮像した画像の
画質が悪い。
換回路それぞれに含まれるMOSトランジスタが同一基
板上に形成された場合であっても、実際には、各MOS
トランジスタの特性(例えば閾電圧値)は一定ではな
い。このことから、1次元または2次元に配列された光
検出素子それぞれに一定強度の光が入射した場合であっ
ても、各光検出素子に対応する画素出力値(IV変換回
路から出力される電圧信号値)は一定ではない。また、
複数のVI変換回路およびIV変換回路それぞれに含ま
れる定電流源の特性が一定でない場合には、各画素の感
度が一定ではなく、入射光強度に対する出力電圧信号値
の線形性が劣化する。このように上記公報に開示された
固体撮像装置は、特性ばらつきに因り、撮像した画像の
画質が悪い。
【0006】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、優れた画質の画像を高速に撮像するこ
とができる固体撮像装置、および、このような固体撮像
装置において好適に用いられる信号処理回路を提供する
ことを目的とする。
れたものであり、優れた画質の画像を高速に撮像するこ
とができる固体撮像装置、および、このような固体撮像
装置において好適に用いられる信号処理回路を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る信号処理回
路は、(1) 抵抗素子を含み、入力した電圧信号を抵抗素
子の抵抗値に基づいて電流信号に変換して、この電流信
号を出力端子より出力するVI変換回路と、(2) VI変
換回路の出力端子より出力された電流信号を入力端子に
入力して、この電流信号を電圧信号に変換し、この電圧
信号を出力するIV変換回路と、(3) 複数のVI変換回
路の出力端子それぞれを順次に選択してIV変換回路の
入力端子と接続する選択回路と、を備えることを特徴と
する。
路は、(1) 抵抗素子を含み、入力した電圧信号を抵抗素
子の抵抗値に基づいて電流信号に変換して、この電流信
号を出力端子より出力するVI変換回路と、(2) VI変
換回路の出力端子より出力された電流信号を入力端子に
入力して、この電流信号を電圧信号に変換し、この電圧
信号を出力するIV変換回路と、(3) 複数のVI変換回
路の出力端子それぞれを順次に選択してIV変換回路の
入力端子と接続する選択回路と、を備えることを特徴と
する。
【0008】また、本発明に係る固体撮像装置は、上記
の本発明に係る信号処理回路を含むものである。すなわ
ち、本発明に係る固体撮像装置は、(1) 入射光強度に応
じた値の電圧信号を出力する光電変換回路と、(2) 抵抗
素子を含み、光電変換回路より出力された電圧信号を抵
抗素子の抵抗値に基づいて電流信号に変換して、この電
流信号を出力端子より出力するVI変換回路と、(3) V
I変換回路の出力端子より出力された電流信号を入力端
子に入力して、この電流信号を電圧信号に変換し、この
電圧信号を出力するIV変換回路と、(4) 複数のVI変
換回路の出力端子それぞれを順次に選択してIV変換回
路の入力端子と接続する選択回路と、を備えることを特
徴とする。
の本発明に係る信号処理回路を含むものである。すなわ
ち、本発明に係る固体撮像装置は、(1) 入射光強度に応
じた値の電圧信号を出力する光電変換回路と、(2) 抵抗
素子を含み、光電変換回路より出力された電圧信号を抵
抗素子の抵抗値に基づいて電流信号に変換して、この電
流信号を出力端子より出力するVI変換回路と、(3) V
I変換回路の出力端子より出力された電流信号を入力端
子に入力して、この電流信号を電圧信号に変換し、この
電圧信号を出力するIV変換回路と、(4) 複数のVI変
換回路の出力端子それぞれを順次に選択してIV変換回
路の入力端子と接続する選択回路と、を備えることを特
徴とする。
【0009】本発明によれば、入射光強度に応じた値の
電圧信号が光電変換回路より出力される。この電圧信号
は、VI変換回路により、抵抗素子の抵抗値に基づいて
電流信号に変換され、この電流信号が出力される。そし
て、複数のVI変換回路それぞれから出力された電流信
号は、選択回路により順次に選択されてIV変換回路に
入力して、IV変換回路により電圧信号に変換され、こ
の電圧信号がVideo信号として出力される。
電圧信号が光電変換回路より出力される。この電圧信号
は、VI変換回路により、抵抗素子の抵抗値に基づいて
電流信号に変換され、この電流信号が出力される。そし
て、複数のVI変換回路それぞれから出力された電流信
号は、選択回路により順次に選択されてIV変換回路に
入力して、IV変換回路により電圧信号に変換され、こ
の電圧信号がVideo信号として出力される。
【0010】また、本発明に係る固体撮像装置は、VI
変換回路が、(1) 第1入力端子、第2入力端子および出
力端子を有し、光電変換回路より出力された電圧信号を
第1入力端子に入力し、第1入力端子および第2入力端
子それぞれの電位の差に応じた電圧値を出力端子より出
力するアンプと、(2) ゲート端子、ソース端子およびド
レイン端子を有し、ゲート端子がアンプの出力端子と接
続されたMOSトランジスタと、(3) 一端がアンプの第
2入力端子およびMOSトランジスタのドレイン端子そ
れぞれと接続され、他端が第1基準電位とされた抵抗素
子と、(4) 一端がMOSトランジスタのソース端子と接
続され、他端が第2基準電位とされたスイッチ素子と、
を含むものであるのが好適である。そして、このとき、
VI変換回路は、光電変換回路より出力された電圧信号
を電流信号に変換して、この電流信号をMOSトランジ
スタのソース端子より出力する。このようにVI変換回
路が抵抗素子を含んで構成されることで、この抵抗素子
の抵抗値をRとすると、VI変換回路より出力される電
流値Iは、VI変換回路へ入力する電圧値Vに対して、
「I=V/R」なる式で表される比例関係とすることが
できる。
変換回路が、(1) 第1入力端子、第2入力端子および出
力端子を有し、光電変換回路より出力された電圧信号を
第1入力端子に入力し、第1入力端子および第2入力端
子それぞれの電位の差に応じた電圧値を出力端子より出
力するアンプと、(2) ゲート端子、ソース端子およびド
レイン端子を有し、ゲート端子がアンプの出力端子と接
続されたMOSトランジスタと、(3) 一端がアンプの第
2入力端子およびMOSトランジスタのドレイン端子そ
れぞれと接続され、他端が第1基準電位とされた抵抗素
子と、(4) 一端がMOSトランジスタのソース端子と接
続され、他端が第2基準電位とされたスイッチ素子と、
を含むものであるのが好適である。そして、このとき、
VI変換回路は、光電変換回路より出力された電圧信号
を電流信号に変換して、この電流信号をMOSトランジ
スタのソース端子より出力する。このようにVI変換回
路が抵抗素子を含んで構成されることで、この抵抗素子
の抵抗値をRとすると、VI変換回路より出力される電
流値Iは、VI変換回路へ入力する電圧値Vに対して、
「I=V/R」なる式で表される比例関係とすることが
できる。
【0011】また、本発明に係る固体撮像装置は、VI
変換回路が、選択回路によりIV変換回路と接続される
時刻より一定時間前の時刻から、選択回路によりIV変
換回路との接続が解除される時刻までの期間では、アン
プがON状態にあり、その他の期間にアンプがOFF状
態となるのが好適である。このようにすることで、選択
回路によりVI変換回路とIV変換回路とが接続される
期間より前の一定時間(例えば1ミリ秒程度)の時刻か
らVI変換回路のアンプがON状態となっているので、
上記期間におけるVI変換回路の動作が早期に立ち上が
る。また、その他の期間にVI変換回路のアンプがOF
F状態であるので、消費電力が低減される。
変換回路が、選択回路によりIV変換回路と接続される
時刻より一定時間前の時刻から、選択回路によりIV変
換回路との接続が解除される時刻までの期間では、アン
プがON状態にあり、その他の期間にアンプがOFF状
態となるのが好適である。このようにすることで、選択
回路によりVI変換回路とIV変換回路とが接続される
期間より前の一定時間(例えば1ミリ秒程度)の時刻か
らVI変換回路のアンプがON状態となっているので、
上記期間におけるVI変換回路の動作が早期に立ち上が
る。また、その他の期間にVI変換回路のアンプがOF
F状態であるので、消費電力が低減される。
【0012】
【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。なお、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。なお、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。
【0013】(第1実施形態)先ず、本発明に係る固体
撮像装置の第1実施形態について説明する。図1は、第
1実施形態に係る固体撮像装置1の構成図である。この
固体撮像装置1は、フォトダイオードPDが1次元配列
されたものであり、N個(ただし、Nは2以上の整数)
のユニットU1〜UNおよびIV変換回路60を備える。
また、各ユニットUn(ただし、nは1以上N以下の任
意の整数)は、フォトダイオードPD、積分回路1
0n、CDS(Correlated Double Sampling、相関二重
サンプリング)回路20n、ホールド回路30n、VI変
換回路40nおよびスイッチ素子SW5 nを含む。
撮像装置の第1実施形態について説明する。図1は、第
1実施形態に係る固体撮像装置1の構成図である。この
固体撮像装置1は、フォトダイオードPDが1次元配列
されたものであり、N個(ただし、Nは2以上の整数)
のユニットU1〜UNおよびIV変換回路60を備える。
また、各ユニットUn(ただし、nは1以上N以下の任
意の整数)は、フォトダイオードPD、積分回路1
0n、CDS(Correlated Double Sampling、相関二重
サンプリング)回路20n、ホールド回路30n、VI変
換回路40nおよびスイッチ素子SW5 nを含む。
【0014】各ユニットUnにおいて、フォトダイオー
ドPD、積分回路10n、CDS回路20nおよびホール
ド回路30nは、入射光強度に応じた値の電圧信号を出
力する光電変換回路を構成している。N個のスイッチ素
子SW51〜SW5Nは、各ユニットUnのVI変換回路4
0nの出力端子それぞれを順次に選択してIV変換回路
60の入力端子と接続する選択回路を構成している。ま
た、各ユニットUnの積分回路10n、CDS回路2
0n、ホールド回路30nおよびVI変換回路40nなら
びにIV変換回路60は、この固体撮像装置1における
信号処理回路を構成している。
ドPD、積分回路10n、CDS回路20nおよびホール
ド回路30nは、入射光強度に応じた値の電圧信号を出
力する光電変換回路を構成している。N個のスイッチ素
子SW51〜SW5Nは、各ユニットUnのVI変換回路4
0nの出力端子それぞれを順次に選択してIV変換回路
60の入力端子と接続する選択回路を構成している。ま
た、各ユニットUnの積分回路10n、CDS回路2
0n、ホールド回路30nおよびVI変換回路40nなら
びにIV変換回路60は、この固体撮像装置1における
信号処理回路を構成している。
【0015】図2は、第1実施形態に係る固体撮像装置
1の具体的な回路図である。この図では、N個のユニッ
トU1〜UNのうち1つのユニットUnのみが示されてい
る。各ユニットUnのフォトダイオードPDは、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
端子と接続されている。このフォトダイオードPDは、
入射光強度に応じた量の電荷を積分回路10へ出力す
る。
1の具体的な回路図である。この図では、N個のユニッ
トU1〜UNのうち1つのユニットUnのみが示されてい
る。各ユニットUnのフォトダイオードPDは、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
端子と接続されている。このフォトダイオードPDは、
入射光強度に応じた量の電荷を積分回路10へ出力す
る。
【0016】各ユニットUnの積分回路10nは、アンプ
A10、スイッチ素子SW10および容量素子C10を含む。
アンプA10の入力端子はフォトダイオードPDのカソー
ド端子と接続されており、アンプA10の出力端子はCD
S回路20nと接続されている。スイッチ素子SW10お
よび容量素子C10それぞれは、アンプA10の入力端子と
出力端子との間に並列的に設けられている。スイッチ素
子SW10は、閉じているときに、容量素子C10に蓄積さ
れた電荷を放電して出力レベルをリセットし、開いてい
るときに、フォトダイオードPDより入力した電荷を容
量素子C10に蓄積させる。そして、積分回路10nは、
容量素子C10に蓄積された電荷の量に応じた値の電圧値
を出力する。なお、スイッチ素子SW10はReset信号に
より開閉動作が制御される。
A10、スイッチ素子SW10および容量素子C10を含む。
アンプA10の入力端子はフォトダイオードPDのカソー
ド端子と接続されており、アンプA10の出力端子はCD
S回路20nと接続されている。スイッチ素子SW10お
よび容量素子C10それぞれは、アンプA10の入力端子と
出力端子との間に並列的に設けられている。スイッチ素
子SW10は、閉じているときに、容量素子C10に蓄積さ
れた電荷を放電して出力レベルをリセットし、開いてい
るときに、フォトダイオードPDより入力した電荷を容
量素子C10に蓄積させる。そして、積分回路10nは、
容量素子C10に蓄積された電荷の量に応じた値の電圧値
を出力する。なお、スイッチ素子SW10はReset信号に
より開閉動作が制御される。
【0017】各ユニットUnのCDS回路20nは、アン
プA20、スイッチ素子SW21、スイッチ素子SW22およ
び容量素子C20を含む。アンプA20の反転入力端子は、
アンプA20の出力端子と接続されている。アンプA20の
非反転入力端子は、スイッチ素子SW21および容量素子
C20を介して積分回路10nと接続されており、また、
スイッチ素子SW22を介してクランプ電位Vclampと接
続されている。スイッチ素子SW21およびスイッチ素子
SW22それぞれの開閉を適切なタイミングで行うことに
より、CDS回路20nは、積分回路10nより出力され
た所定時刻t1での電圧値V(t1)と各時刻tでの電圧値
V(t)との差分電圧値(V(t)−V(t 1))を出力す
る。なお、スイッチ素子SW21はSample信号により開閉
動作が制御され、また、スイッチ素子SW22はClamp信
号により開閉動作が制御される。
プA20、スイッチ素子SW21、スイッチ素子SW22およ
び容量素子C20を含む。アンプA20の反転入力端子は、
アンプA20の出力端子と接続されている。アンプA20の
非反転入力端子は、スイッチ素子SW21および容量素子
C20を介して積分回路10nと接続されており、また、
スイッチ素子SW22を介してクランプ電位Vclampと接
続されている。スイッチ素子SW21およびスイッチ素子
SW22それぞれの開閉を適切なタイミングで行うことに
より、CDS回路20nは、積分回路10nより出力され
た所定時刻t1での電圧値V(t1)と各時刻tでの電圧値
V(t)との差分電圧値(V(t)−V(t 1))を出力す
る。なお、スイッチ素子SW21はSample信号により開閉
動作が制御され、また、スイッチ素子SW22はClamp信
号により開閉動作が制御される。
【0018】各ユニットUnのホールド回路30nは、ス
イッチ素子SW30および容量素子C 30を含む。スイッチ
素子SW30は、一端がCDS回路20nと接続されてお
り、他端が容量素子C30の一端およびVI変換回路40
nそれぞれと接続されている。容量素子C30の他端は接
地電位とされている。ホールド回路30nは、スイッチ
素子SW30が閉じているときに、CDS回路20nより
入力した電圧値を容量素子C30に保持し、スイッチ素子
SW30が開いているときには、それまで容量素子C30に
保持していた電圧値を出力する。なお、スイッチ素子S
W30はHold信号により開閉動作が制御される。
イッチ素子SW30および容量素子C 30を含む。スイッチ
素子SW30は、一端がCDS回路20nと接続されてお
り、他端が容量素子C30の一端およびVI変換回路40
nそれぞれと接続されている。容量素子C30の他端は接
地電位とされている。ホールド回路30nは、スイッチ
素子SW30が閉じているときに、CDS回路20nより
入力した電圧値を容量素子C30に保持し、スイッチ素子
SW30が開いているときには、それまで容量素子C30に
保持していた電圧値を出力する。なお、スイッチ素子S
W30はHold信号により開閉動作が制御される。
【0019】各ユニットUnのVI変換回路40nは、ア
ンプA40、スイッチ素子SW40、MOSトランジスタT
40および抵抗素子R40を含む。アンプA40は、非反転入
力端子がホールド回路30nと接続されており、反転入
力端子がMOSトランジスタT40のドレイン端子および
抵抗素子R40の一端それぞれと接続されている。抵抗素
子R40の他端は接地電位とされている。MOSトランジ
スタT40は、ゲート電極がアンプA40の出力端子と接続
され、ソース端子がスイッチ素子SW40を介して参照電
位Vrefと接続されている。VI変換回路40nは、ホー
ルド回路30nより出力された電圧信号を入力して、こ
の入力した電圧信号を抵抗素子R40の抵抗値に基づいて
電流信号に変換して、この電流信号をMOSトランジス
タT40のソース端子より出力する。なお、VI変換回路
40nのスイッチ素子SW40はStdby(n)信号により開閉
動作が制御される。
ンプA40、スイッチ素子SW40、MOSトランジスタT
40および抵抗素子R40を含む。アンプA40は、非反転入
力端子がホールド回路30nと接続されており、反転入
力端子がMOSトランジスタT40のドレイン端子および
抵抗素子R40の一端それぞれと接続されている。抵抗素
子R40の他端は接地電位とされている。MOSトランジ
スタT40は、ゲート電極がアンプA40の出力端子と接続
され、ソース端子がスイッチ素子SW40を介して参照電
位Vrefと接続されている。VI変換回路40nは、ホー
ルド回路30nより出力された電圧信号を入力して、こ
の入力した電圧信号を抵抗素子R40の抵抗値に基づいて
電流信号に変換して、この電流信号をMOSトランジス
タT40のソース端子より出力する。なお、VI変換回路
40nのスイッチ素子SW40はStdby(n)信号により開閉
動作が制御される。
【0020】各ユニットUnのスイッチ素子SW5nは、
順次に閉じることで、各ユニットUnのVI変換回路4
0nそれぞれの出力端子を順次にIV変換回路60の入
力端子と接続させる。なお、スイッチ素子SW5nはShif
t(n)信号により開閉動作が制御される。
順次に閉じることで、各ユニットUnのVI変換回路4
0nそれぞれの出力端子を順次にIV変換回路60の入
力端子と接続させる。なお、スイッチ素子SW5nはShif
t(n)信号により開閉動作が制御される。
【0021】IV変換回路60は、アンプA60、抵抗素
子R60および容量素子C60を含む。アンプA60の反転入
力端子はスイッチ素子SW5nを介してVI変換回路40
nの出力端子と接続されており、アンプA60の非反転入
力端子は参照電位Vrefとされている。抵抗素子R60お
よび容量素子C60それぞれは、アンプA60の反転入力端
子と出力端子との間に並列的に設けられている。IV変
換回路60は、VI変換回路40nの出力端子より出力
された電流信号を入力して、この電流信号を電圧信号に
変換し、この電圧信号(Video信号)をアンプA60の出
力端子より出力する。
子R60および容量素子C60を含む。アンプA60の反転入
力端子はスイッチ素子SW5nを介してVI変換回路40
nの出力端子と接続されており、アンプA60の非反転入
力端子は参照電位Vrefとされている。抵抗素子R60お
よび容量素子C60それぞれは、アンプA60の反転入力端
子と出力端子との間に並列的に設けられている。IV変
換回路60は、VI変換回路40nの出力端子より出力
された電流信号を入力して、この電流信号を電圧信号に
変換し、この電圧信号(Video信号)をアンプA60の出
力端子より出力する。
【0022】なお、積分回路10n、CDS回路20nお
よびホールド回路30nそれぞれは、各ユニットUnで並
列動作する。各積分回路10nのスイッチ素子SW10の
開閉動作を制御するReset信号、各CDS回路20nのス
イッチ素子SW21の開閉動作を制御するSample信号、各
CDS回路20nのスイッチ素子SW22の開閉動作を制
御するClamp信号、各ホールド回路30nのスイッチ素子
SW30の開閉動作を制御するHold信号、各VI変換回路
40nのスイッチ素子SW40の開閉動作を制御するStdby
(n)信号、スイッチ素子SW5nの開閉動作を制御するShi
ft(n)信号それぞれは、制御回路(図示せず)より所定
のタイミングで出力される。
よびホールド回路30nそれぞれは、各ユニットUnで並
列動作する。各積分回路10nのスイッチ素子SW10の
開閉動作を制御するReset信号、各CDS回路20nのス
イッチ素子SW21の開閉動作を制御するSample信号、各
CDS回路20nのスイッチ素子SW22の開閉動作を制
御するClamp信号、各ホールド回路30nのスイッチ素子
SW30の開閉動作を制御するHold信号、各VI変換回路
40nのスイッチ素子SW40の開閉動作を制御するStdby
(n)信号、スイッチ素子SW5nの開閉動作を制御するShi
ft(n)信号それぞれは、制御回路(図示せず)より所定
のタイミングで出力される。
【0023】図3は、第1実施形態に係る固体撮像装置
1の動作を説明するタイミングチャートである。初め
に、Reset信号がHレベルとなって、各積分回路10nの
スイッチ素子SW10が閉じ、各積分回路10nの出力レ
ベルがリセットされる。その後、時刻t0にReset信号が
Lレベルに転じて、各積分回路10nのスイッチ素子S
W10が開き、各積分回路10nの容量素子C10への電荷
の蓄積が開始される。
1の動作を説明するタイミングチャートである。初め
に、Reset信号がHレベルとなって、各積分回路10nの
スイッチ素子SW10が閉じ、各積分回路10nの出力レ
ベルがリセットされる。その後、時刻t0にReset信号が
Lレベルに転じて、各積分回路10nのスイッチ素子S
W10が開き、各積分回路10nの容量素子C10への電荷
の蓄積が開始される。
【0024】時刻t1に、Sample信号がHレベルからL
レベルに転じて、各CDS回路20nのスイッチ素子S
W21が開く。時刻t2に、Clamp信号がHレベルからLレ
ベルに転じて、各CDS回路20nのスイッチ素子SW
22が開く。時刻t3に、Sample信号がLレベルからHレ
ベルに転じて、各CDS回路20nのスイッチ素子SW
21が閉じ、Hold信号がLレベルからHレベルに転じて、
各ホールド回路30nのスイッチ素子SW30が閉じる。
時刻t4に、Hold信号がHレベルからLレベルに転じ
て、各ホールド回路30nのスイッチ素子SW30が開
く。
レベルに転じて、各CDS回路20nのスイッチ素子S
W21が開く。時刻t2に、Clamp信号がHレベルからLレ
ベルに転じて、各CDS回路20nのスイッチ素子SW
22が開く。時刻t3に、Sample信号がLレベルからHレ
ベルに転じて、各CDS回路20nのスイッチ素子SW
21が閉じ、Hold信号がLレベルからHレベルに転じて、
各ホールド回路30nのスイッチ素子SW30が閉じる。
時刻t4に、Hold信号がHレベルからLレベルに転じ
て、各ホールド回路30nのスイッチ素子SW30が開
く。
【0025】積分回路10nから時刻tに出力される電
圧値をV(t)と表すと、時刻t4前の時刻tにCDS回
路20nから出力される電圧値は(V(t)−V(t1))で
ある。そして、ホールド回路30nのスイッチ素子SW
30が開いた時刻t4以降では、ホールド回路30nから出
力される電圧値はV(t4)−V(t1)である。このように
差分をとることで、アンプA10が有するオフセットばら
つきの影響が除去される。そして、時刻t5に、Reset信
号がHレベルに転じて、各積分回路10nのスイッチ素
子SW10が閉じ、Clamp信号がHレベルに転じて、各C
DS回路20nのスイッチ素子SW22が閉じる。
圧値をV(t)と表すと、時刻t4前の時刻tにCDS回
路20nから出力される電圧値は(V(t)−V(t1))で
ある。そして、ホールド回路30nのスイッチ素子SW
30が開いた時刻t4以降では、ホールド回路30nから出
力される電圧値はV(t4)−V(t1)である。このように
差分をとることで、アンプA10が有するオフセットばら
つきの影響が除去される。そして、時刻t5に、Reset信
号がHレベルに転じて、各積分回路10nのスイッチ素
子SW10が閉じ、Clamp信号がHレベルに転じて、各C
DS回路20nのスイッチ素子SW22が閉じる。
【0026】続いて、時刻t6に、Stdby(1)信号がHレ
ベルからLレベルに転じて、VI変換回路401のスイ
ッチ素子SW40が開き、Shift(1)信号がLレベルからH
レベルに転じて、スイッチ素子SW51が閉じる。時刻t
7に、Stdby(1)信号がHレベルに転じて、VI変換回路
401のスイッチ素子SW40が閉じ、Shift(1)信号がL
レベルに転じて、スイッチ素子SW51が開く。時刻t6
〜時刻t7の期間は、他のVI変換回路402〜40Nそ
れぞれのスイッチ素子SW40は閉じており、他のスイッ
チ素子SW52〜SW5Nそれぞれは開いている。この期間
(t6〜t7)に、ユニットU1のホールド回路301から
出力された電圧信号は、VI変換回路40 1により電流
信号に変換され、その電流信号は、スイッチ素子SW51
を介してIV変換回路60に入力して、IV変換回路6
0により電圧信号に変換される。
ベルからLレベルに転じて、VI変換回路401のスイ
ッチ素子SW40が開き、Shift(1)信号がLレベルからH
レベルに転じて、スイッチ素子SW51が閉じる。時刻t
7に、Stdby(1)信号がHレベルに転じて、VI変換回路
401のスイッチ素子SW40が閉じ、Shift(1)信号がL
レベルに転じて、スイッチ素子SW51が開く。時刻t6
〜時刻t7の期間は、他のVI変換回路402〜40Nそ
れぞれのスイッチ素子SW40は閉じており、他のスイッ
チ素子SW52〜SW5Nそれぞれは開いている。この期間
(t6〜t7)に、ユニットU1のホールド回路301から
出力された電圧信号は、VI変換回路40 1により電流
信号に変換され、その電流信号は、スイッチ素子SW51
を介してIV変換回路60に入力して、IV変換回路6
0により電圧信号に変換される。
【0027】また、時刻t7に、Stdby(2)信号がHレベ
ルからLレベルに転じて、VI変換回路402のスイッ
チ素子SW40が開き、Shift(2)信号がLレベルからHレ
ベルに転じて、スイッチ素子SW52が閉じる。時刻t8
に、Stdby(2)信号がHレベルに転じて、VI変換回路4
02のスイッチ素子SW40が閉じ、Shift(2)信号がLレ
ベルに転じて、スイッチ素子SW52が開く。時刻t7〜
時刻t8の期間は、他のVI変換回路401,403〜4
0Nそれぞれのスイッチ素子SW40は閉じており、他の
スイッチ素子SW51,SW53〜SW5Nそれぞれは開いて
いる。この期間(t7〜t8)に、ユニットU2のホール
ド回路302から出力された電圧信号は、VI変換回路
402により電流信号に変換され、その電流信号は、ス
イッチ素子SW52を介してIV変換回路60に入力し
て、IV変換回路60により電圧信号に変換される。
ルからLレベルに転じて、VI変換回路402のスイッ
チ素子SW40が開き、Shift(2)信号がLレベルからHレ
ベルに転じて、スイッチ素子SW52が閉じる。時刻t8
に、Stdby(2)信号がHレベルに転じて、VI変換回路4
02のスイッチ素子SW40が閉じ、Shift(2)信号がLレ
ベルに転じて、スイッチ素子SW52が開く。時刻t7〜
時刻t8の期間は、他のVI変換回路401,403〜4
0Nそれぞれのスイッチ素子SW40は閉じており、他の
スイッチ素子SW51,SW53〜SW5Nそれぞれは開いて
いる。この期間(t7〜t8)に、ユニットU2のホール
ド回路302から出力された電圧信号は、VI変換回路
402により電流信号に変換され、その電流信号は、ス
イッチ素子SW52を介してIV変換回路60に入力し
て、IV変換回路60により電圧信号に変換される。
【0028】さらに、時刻t8に、Stdby(3)信号がHレ
ベルからLレベルに転じて、VI変換回路403のスイ
ッチ素子SW40が開き、Shift(3)信号がLレベルからH
レベルに転じて、スイッチ素子SW53が閉じる。時刻t
9に、Stdby(3)信号がHレベルに転じて、VI変換回路
403のスイッチ素子SW40が閉じ、Shift(3)信号がL
レベルに転じて、スイッチ素子SW53が開く。時刻t8
〜時刻t9の期間は、他のVI変換回路401,402,
404〜40Nそれぞれのスイッチ素子SW40は閉じてお
り、他のスイッチ素子SW51,SW52,SW54〜SW5N
それぞれは開いている。この期間(t8〜t9)に、ユニ
ットU3のホールド回路303から出力された電圧信号
は、VI変換回路403により電流信号に変換され、そ
の電流信号は、スイッチ素子SW53を介してIV変換回
路60に入力して、IV変換回路60により電圧信号に
変換される。
ベルからLレベルに転じて、VI変換回路403のスイ
ッチ素子SW40が開き、Shift(3)信号がLレベルからH
レベルに転じて、スイッチ素子SW53が閉じる。時刻t
9に、Stdby(3)信号がHレベルに転じて、VI変換回路
403のスイッチ素子SW40が閉じ、Shift(3)信号がL
レベルに転じて、スイッチ素子SW53が開く。時刻t8
〜時刻t9の期間は、他のVI変換回路401,402,
404〜40Nそれぞれのスイッチ素子SW40は閉じてお
り、他のスイッチ素子SW51,SW52,SW54〜SW5N
それぞれは開いている。この期間(t8〜t9)に、ユニ
ットU3のホールド回路303から出力された電圧信号
は、VI変換回路403により電流信号に変換され、そ
の電流信号は、スイッチ素子SW53を介してIV変換回
路60に入力して、IV変換回路60により電圧信号に
変換される。
【0029】以降同様にして、各VI変換回路40nそ
れぞれのスイッチ素子SW40およびスイッチ素子SW5n
それぞれの開閉動作が行われて、Video信号がIV変換
回路60から出力される。これにより、各ユニットUn
のフォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧値
が時系列に現れる。このVideo信号は、各ユニットUnの
フォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧値が
時系列に現れるものである。
れぞれのスイッチ素子SW40およびスイッチ素子SW5n
それぞれの開閉動作が行われて、Video信号がIV変換
回路60から出力される。これにより、各ユニットUn
のフォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧値
が時系列に現れる。このVideo信号は、各ユニットUnの
フォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧値が
時系列に現れるものである。
【0030】次に、各VI変換回路40nの動作につい
て詳細に説明する。VI変換回路40nは、図2に示さ
れた回路構成を有しており、ホールド回路30nより出
力された電圧信号を入力して、この入力した電圧信号を
抵抗素子R40の抵抗値に基づいて電流信号に変換して、
この電流信号をMOSトランジスタT40のソース端子よ
り出力する。ここで、アンプA40は充分なオープンルー
プゲインを有しており、MOSトランジスタT40は飽和
領域で動作する。このとき、抵抗素子R40の抵抗値をR
とすると、VI変換回路40nより出力される電流値I
は、VI変換回路40nへ入力する電圧値Vに対して、
「I=V/R」なる式で表される比例関係にある。
て詳細に説明する。VI変換回路40nは、図2に示さ
れた回路構成を有しており、ホールド回路30nより出
力された電圧信号を入力して、この入力した電圧信号を
抵抗素子R40の抵抗値に基づいて電流信号に変換して、
この電流信号をMOSトランジスタT40のソース端子よ
り出力する。ここで、アンプA40は充分なオープンルー
プゲインを有しており、MOSトランジスタT40は飽和
領域で動作する。このとき、抵抗素子R40の抵抗値をR
とすると、VI変換回路40nより出力される電流値I
は、VI変換回路40nへ入力する電圧値Vに対して、
「I=V/R」なる式で表される比例関係にある。
【0031】これから判るように、各ユニットUnのフ
ォトダイオードPDに一定強度の光が入射した場合に、
各VI変換回路40nから出力される電流値のばらつき
は、各VI変換回路40nの抵抗素子R40の抵抗値Rの
ばらつきに依存している。一般に、抵抗素子の抵抗値の
製造ばらつきは、MOSトランジスタの閾電圧値の製造
ばらつきと比べて小さい。したがって、本実施形態に係
る固体撮像装置1は、従来のものと比較して、優れた画
質の画像を高速に撮像することができる。また、本実施
形態に係る固体撮像装置1は、CDS回路20nが設け
られていることにより、積分回路10nのアンプA10が
有するオフセットばらつきの影響が除去されるので、こ
の点でも優れた画質の画像を撮像することができる。
ォトダイオードPDに一定強度の光が入射した場合に、
各VI変換回路40nから出力される電流値のばらつき
は、各VI変換回路40nの抵抗素子R40の抵抗値Rの
ばらつきに依存している。一般に、抵抗素子の抵抗値の
製造ばらつきは、MOSトランジスタの閾電圧値の製造
ばらつきと比べて小さい。したがって、本実施形態に係
る固体撮像装置1は、従来のものと比較して、優れた画
質の画像を高速に撮像することができる。また、本実施
形態に係る固体撮像装置1は、CDS回路20nが設け
られていることにより、積分回路10nのアンプA10が
有するオフセットばらつきの影響が除去されるので、こ
の点でも優れた画質の画像を撮像することができる。
【0032】また、本実施形態に係る固体撮像装置1
は、N個のフォトダイオードPDとその他の回路とが基
板上の互いに異なる領域に形成されることで、N個のフ
ォトダイオードPDそれぞれの受光面積や間隔を任意の
ものとすることができ、開口率や感度を向上させること
ができる。なお、N個のフォトダイオードPDとその他
の回路とは、1つの基板に形成されてもよいが、互いに
異なる基板に形成されてもよい。
は、N個のフォトダイオードPDとその他の回路とが基
板上の互いに異なる領域に形成されることで、N個のフ
ォトダイオードPDそれぞれの受光面積や間隔を任意の
ものとすることができ、開口率や感度を向上させること
ができる。なお、N個のフォトダイオードPDとその他
の回路とは、1つの基板に形成されてもよいが、互いに
異なる基板に形成されてもよい。
【0033】(第2実施形態)次に、本発明に係る固体
撮像装置の第2実施形態について説明する。第2実施形
態に係る固体撮像装置の概略構成は、図1に示されたも
のと同様である。図4は、第2実施形態に係る固体撮像
装置の具体的な回路図である。第2実施形態に係る固体
撮像装置は、第1実施形態に係る固体撮像装置(図2)
と比較して、VI変換回路40nのスイッチ素子SW40
がStdby1(n)信号により開閉動作する他、VI変換回路
40nのアンプA40の動作がStdby2(n)信号によりON/
OFFされる点で相違する。すなわち、VI変換回路4
0nのアンプA40は、Stdby2(n)信号により、所定期間だ
けON状態にあり、他の期間ではOFF状態にあること
で、低消費電力が達成される。
撮像装置の第2実施形態について説明する。第2実施形
態に係る固体撮像装置の概略構成は、図1に示されたも
のと同様である。図4は、第2実施形態に係る固体撮像
装置の具体的な回路図である。第2実施形態に係る固体
撮像装置は、第1実施形態に係る固体撮像装置(図2)
と比較して、VI変換回路40nのスイッチ素子SW40
がStdby1(n)信号により開閉動作する他、VI変換回路
40nのアンプA40の動作がStdby2(n)信号によりON/
OFFされる点で相違する。すなわち、VI変換回路4
0nのアンプA40は、Stdby2(n)信号により、所定期間だ
けON状態にあり、他の期間ではOFF状態にあること
で、低消費電力が達成される。
【0034】図5は、第2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。第2実施
形態に係る固体撮像装置の時刻t5までの動作は、第1
実施形態の場合と同様である。
の動作を説明するタイミングチャートである。第2実施
形態に係る固体撮像装置の時刻t5までの動作は、第1
実施形態の場合と同様である。
【0035】本実施形態では、時刻t6に、Stdby1(1)信
号およびStdby2(1)信号それぞれがLレベルからHレベ
ルに転じて、VI変換回路401のスイッチ素子SW40
が閉じ、VI変換回路401のアンプA40がON状態と
なる。時刻t7に、Stdby1(1)信号がLレベルに転じて、
VI変換回路401のスイッチ素子SW40が開き、Shift
(1)信号がLレベルからHレベルに転じて、スイッチ素
子SW51が閉じる。時刻t8に、Stdby2(1)信号およびSh
ift(1)信号それぞれがLレベルに転じて、VI変換回路
401のアンプA40がOFF状態となり、スイッチ素子
SW51が開く。
号およびStdby2(1)信号それぞれがLレベルからHレベ
ルに転じて、VI変換回路401のスイッチ素子SW40
が閉じ、VI変換回路401のアンプA40がON状態と
なる。時刻t7に、Stdby1(1)信号がLレベルに転じて、
VI変換回路401のスイッチ素子SW40が開き、Shift
(1)信号がLレベルからHレベルに転じて、スイッチ素
子SW51が閉じる。時刻t8に、Stdby2(1)信号およびSh
ift(1)信号それぞれがLレベルに転じて、VI変換回路
401のアンプA40がOFF状態となり、スイッチ素子
SW51が開く。
【0036】このように、時刻t7〜時刻t8の期間で
は、VI変換回路401のスイッチ素子SW40が開いて
いて、VI変換回路401のアンプA40がON状態であ
り、スイッチ素子SW51が閉じている。したがって、こ
の時刻t7〜時刻t8の期間では、ユニットU1のホール
ド回路301から出力された電圧信号は、VI変換回路
401により電流信号に変換され、その電流信号は、ス
イッチ素子SW51を介してIV変換回路60に入力し
て、IV変換回路60により電圧信号に変換される。な
お、この時刻t7〜時刻t8の期間は、他のスイッチ素子
SW52〜SW5Nそれぞれは開いている。
は、VI変換回路401のスイッチ素子SW40が開いて
いて、VI変換回路401のアンプA40がON状態であ
り、スイッチ素子SW51が閉じている。したがって、こ
の時刻t7〜時刻t8の期間では、ユニットU1のホール
ド回路301から出力された電圧信号は、VI変換回路
401により電流信号に変換され、その電流信号は、ス
イッチ素子SW51を介してIV変換回路60に入力し
て、IV変換回路60により電圧信号に変換される。な
お、この時刻t7〜時刻t8の期間は、他のスイッチ素子
SW52〜SW5Nそれぞれは開いている。
【0037】これに先立つ時刻t6〜時刻t7の期間で
は、VI変換回路401のスイッチ素子SW40が閉じて
いて、VI変換回路401のアンプA40がON状態とな
っているので、時刻t7〜時刻t8の期間におけるVI変
換回路401の動作が早期に立ち上がる。また、時刻t6
前および時刻t8以降では、VI変換回路401のアンプ
A40がOFF状態であるので、消費電力が低減される。
さらに、時刻t6前および時刻t7以降では、Shift(1)信
号がLレベルであって、VI変換回路401のスイッチ
素子SW40が開いているので、この点でも消費電力が低
減される。
は、VI変換回路401のスイッチ素子SW40が閉じて
いて、VI変換回路401のアンプA40がON状態とな
っているので、時刻t7〜時刻t8の期間におけるVI変
換回路401の動作が早期に立ち上がる。また、時刻t6
前および時刻t8以降では、VI変換回路401のアンプ
A40がOFF状態であるので、消費電力が低減される。
さらに、時刻t6前および時刻t7以降では、Shift(1)信
号がLレベルであって、VI変換回路401のスイッチ
素子SW40が開いているので、この点でも消費電力が低
減される。
【0038】また、時刻t7に、Stdby1(2)信号およびSt
dby2(2)信号それぞれがLレベルからHレベルに転じ
て、VI変換回路402のスイッチ素子SW40が閉じ、
VI変換回路402のアンプA40がON状態となる。時
刻t8に、Stdby1(2)信号がLレベルに転じて、VI変換
回路402のスイッチ素子SW40が開き、Shift(2)信号
がLレベルからHレベルに転じて、スイッチ素子SW52
が閉じる。時刻t9に、Stdby2(2)信号およびShift(2)信
号それぞれがLレベルに転じて、VI変換回路402の
アンプA40がOFF状態となり、スイッチ素子SW52が
開く。
dby2(2)信号それぞれがLレベルからHレベルに転じ
て、VI変換回路402のスイッチ素子SW40が閉じ、
VI変換回路402のアンプA40がON状態となる。時
刻t8に、Stdby1(2)信号がLレベルに転じて、VI変換
回路402のスイッチ素子SW40が開き、Shift(2)信号
がLレベルからHレベルに転じて、スイッチ素子SW52
が閉じる。時刻t9に、Stdby2(2)信号およびShift(2)信
号それぞれがLレベルに転じて、VI変換回路402の
アンプA40がOFF状態となり、スイッチ素子SW52が
開く。
【0039】このように、時刻t8〜時刻t9の期間で
は、VI変換回路402のスイッチ素子SW40が開いて
いて、VI変換回路402のアンプA40がON状態であ
り、スイッチ素子SW52が閉じている。したがって、こ
の時刻t7〜時刻t8の期間では、ユニットU1のホール
ド回路302から出力された電圧信号は、VI変換回路
402により電流信号に変換され、その電流信号は、ス
イッチ素子SW52を介してIV変換回路60に入力し
て、IV変換回路60により電圧信号に変換される。な
お、この時刻t8〜時刻t9の期間は、他のスイッチ素子
SW51,SW53〜SW 5Nそれぞれは開いている。
は、VI変換回路402のスイッチ素子SW40が開いて
いて、VI変換回路402のアンプA40がON状態であ
り、スイッチ素子SW52が閉じている。したがって、こ
の時刻t7〜時刻t8の期間では、ユニットU1のホール
ド回路302から出力された電圧信号は、VI変換回路
402により電流信号に変換され、その電流信号は、ス
イッチ素子SW52を介してIV変換回路60に入力し
て、IV変換回路60により電圧信号に変換される。な
お、この時刻t8〜時刻t9の期間は、他のスイッチ素子
SW51,SW53〜SW 5Nそれぞれは開いている。
【0040】これに先立つ時刻t7〜時刻t8の期間で
は、VI変換回路402のスイッチ素子SW40が閉じて
いて、VI変換回路402のアンプA40がON状態とな
っているので、時刻t8〜時刻t9の期間におけるVI変
換回路402の動作が早期に立ち上がる。また、時刻t7
前および時刻t9以降では、VI変換回路402のアンプ
A40がOFF状態であるので、消費電力が低減される。
さらに、時刻t7前および時刻t7以降では、Shift(2)信
号がLレベルであって、VI変換回路402のスイッチ
素子SW40が開いているので、この点でも消費電力が低
減される。
は、VI変換回路402のスイッチ素子SW40が閉じて
いて、VI変換回路402のアンプA40がON状態とな
っているので、時刻t8〜時刻t9の期間におけるVI変
換回路402の動作が早期に立ち上がる。また、時刻t7
前および時刻t9以降では、VI変換回路402のアンプ
A40がOFF状態であるので、消費電力が低減される。
さらに、時刻t7前および時刻t7以降では、Shift(2)信
号がLレベルであって、VI変換回路402のスイッチ
素子SW40が開いているので、この点でも消費電力が低
減される。
【0041】以降同様にして、各VI変換回路40nそ
れぞれのスイッチ素子SW40およびスイッチ素子SW5n
それぞれの開閉動作が行われて、Video信号がIV変換
回路60から出力される。これにより、各ユニットUn
のフォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧値
が時系列に現れる。このVideo信号は、各ユニットUnの
フォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧値が
時系列に現れるものである。
れぞれのスイッチ素子SW40およびスイッチ素子SW5n
それぞれの開閉動作が行われて、Video信号がIV変換
回路60から出力される。これにより、各ユニットUn
のフォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧値
が時系列に現れる。このVideo信号は、各ユニットUnの
フォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧値が
時系列に現れるものである。
【0042】本実施形態でも、各ユニットUnのフォト
ダイオードPDに一定強度の光が入射した場合に、各V
I変換回路40nから出力される電流値のばらつきは、
各VI変換回路40nの抵抗素子R40の抵抗値Rのばら
つきに依存している。したがって、本実施形態に係る固
体撮像装置も、従来のものと比較して、優れた画質の画
像を高速に撮像することができる。また、本実施形態に
係る固体撮像装置も、CDS回路20nが設けられてい
ることにより、積分回路10nのアンプA10が有するオ
フセットばらつきの影響が除去されるので、この点でも
優れた画質の画像を撮像することができる。
ダイオードPDに一定強度の光が入射した場合に、各V
I変換回路40nから出力される電流値のばらつきは、
各VI変換回路40nの抵抗素子R40の抵抗値Rのばら
つきに依存している。したがって、本実施形態に係る固
体撮像装置も、従来のものと比較して、優れた画質の画
像を高速に撮像することができる。また、本実施形態に
係る固体撮像装置も、CDS回路20nが設けられてい
ることにより、積分回路10nのアンプA10が有するオ
フセットばらつきの影響が除去されるので、この点でも
優れた画質の画像を撮像することができる。
【0043】また、本実施形態に係る固体撮像装置も、
N個のフォトダイオードPDとその他の回路とが基板上
の互いに異なる領域に形成されることで、N個のフォト
ダイオードPDそれぞれの受光面積や間隔を任意のもの
とすることができ、開口率や感度を向上させることがで
きる。なお、N個のフォトダイオードPDとその他の回
路とは、1つの基板に形成されてもよいが、互いに異な
る基板に形成されてもよい。
N個のフォトダイオードPDとその他の回路とが基板上
の互いに異なる領域に形成されることで、N個のフォト
ダイオードPDそれぞれの受光面積や間隔を任意のもの
とすることができ、開口率や感度を向上させることがで
きる。なお、N個のフォトダイオードPDとその他の回
路とは、1つの基板に形成されてもよいが、互いに異な
る基板に形成されてもよい。
【0044】(第3実施形態)次に、本発明に係る固体
撮像装置の第3実施形態について説明する。図6は、第
3実施形態に係る固体撮像装置3の構成図である。この
固体撮像装置3は、フォトダイオードPDが2次元配列
されたものであり、N個(ただし、Nは2以上の整数)
のユニットU1〜UNおよびIV変換回路60を備える。
また、各ユニットUn(ただし、nは1以上N以下の任
意の整数)は、M組(ただし、Mは2以上の整数)のフ
ォトダイオードPDおよびスイッチ素子、積分回路10
n、CDS回路20n、ホールド回路30n、VI変換回
路40nならびにスイッチ素子SW5nを含む。
撮像装置の第3実施形態について説明する。図6は、第
3実施形態に係る固体撮像装置3の構成図である。この
固体撮像装置3は、フォトダイオードPDが2次元配列
されたものであり、N個(ただし、Nは2以上の整数)
のユニットU1〜UNおよびIV変換回路60を備える。
また、各ユニットUn(ただし、nは1以上N以下の任
意の整数)は、M組(ただし、Mは2以上の整数)のフ
ォトダイオードPDおよびスイッチ素子、積分回路10
n、CDS回路20n、ホールド回路30n、VI変換回
路40nならびにスイッチ素子SW5nを含む。
【0045】各ユニットUnにおいて、M組のフォトダ
イオードPDおよびスイッチ素子SW、積分回路1
0n、CDS回路20nならびにホールド回路30nは、
入射光強度に応じた値の電圧信号を出力する光電変換回
路を構成している。N個のスイッチ素子SW51〜SW5N
は、各ユニットUnのVI変換回路40nの出力端子それ
ぞれを順次に選択してIV変換回路60の入力端子と接
続する選択回路を構成している。また、各ユニットUn
の積分回路10n、CDS回路20n、ホールド回路30
nおよびVI変換回路40nならびにIV変換回路60
は、この固体撮像装置1における信号処理回路を構成し
ている。
イオードPDおよびスイッチ素子SW、積分回路1
0n、CDS回路20nならびにホールド回路30nは、
入射光強度に応じた値の電圧信号を出力する光電変換回
路を構成している。N個のスイッチ素子SW51〜SW5N
は、各ユニットUnのVI変換回路40nの出力端子それ
ぞれを順次に選択してIV変換回路60の入力端子と接
続する選択回路を構成している。また、各ユニットUn
の積分回路10n、CDS回路20n、ホールド回路30
nおよびVI変換回路40nならびにIV変換回路60
は、この固体撮像装置1における信号処理回路を構成し
ている。
【0046】各積分回路10n、各CDS回路20n、各
ホールド回路30n、各VI変換回路40n、各スイッチ
素子SW5nおよびIV変換回路60それぞれの具体的な
回路構成例は、図2または図4に示されたものと同様で
ある。本実施形態に係る固体撮像装置3は、第1実施形
態に係る固体撮像装置1と比較して、各ユニットU nに
M組のフォトダイオードPDおよびスイッチ素子SWが
設けられている点、ならびに、各ユニットUnのM個の
スイッチ素子SWが順次に閉じて対応するフォトダイオ
ードPDと積分回路10nとが接続される点で相違す
る。各ユニットUnのM個のスイッチ素子SWの開閉動
作も、制御回路(図示せず)より所定のタイミングで出
力される。
ホールド回路30n、各VI変換回路40n、各スイッチ
素子SW5nおよびIV変換回路60それぞれの具体的な
回路構成例は、図2または図4に示されたものと同様で
ある。本実施形態に係る固体撮像装置3は、第1実施形
態に係る固体撮像装置1と比較して、各ユニットU nに
M組のフォトダイオードPDおよびスイッチ素子SWが
設けられている点、ならびに、各ユニットUnのM個の
スイッチ素子SWが順次に閉じて対応するフォトダイオ
ードPDと積分回路10nとが接続される点で相違す
る。各ユニットUnのM個のスイッチ素子SWの開閉動
作も、制御回路(図示せず)より所定のタイミングで出
力される。
【0047】本実施形態に係る固体撮像装置3の動作
は、図3または図5に示されたタイミングチャートで説
明された動作と略同様である。ただし、本実施形態で
は、フォトダイオードPDがM行N列に2次元配列され
ており、各ユニットUnのM個のスイッチ素子SWが順
次に閉じる。したがって、IV変換回路60から出力さ
れるVideo信号は、最初に第1行のN個のフォトダイオ
ードPDへの入射光強度に応じた電圧値が時系列に現
れ、次に第2行のN個のフォトダイオードPDへの入射
光強度に応じた電圧値が時系列に現れ、次に第3行のN
個のフォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧
値が時系列に現れ、以下同様にして各フォトダイオード
PDへの入射光強度に応じた電圧値が時系列に現れるも
のである。
は、図3または図5に示されたタイミングチャートで説
明された動作と略同様である。ただし、本実施形態で
は、フォトダイオードPDがM行N列に2次元配列され
ており、各ユニットUnのM個のスイッチ素子SWが順
次に閉じる。したがって、IV変換回路60から出力さ
れるVideo信号は、最初に第1行のN個のフォトダイオ
ードPDへの入射光強度に応じた電圧値が時系列に現
れ、次に第2行のN個のフォトダイオードPDへの入射
光強度に応じた電圧値が時系列に現れ、次に第3行のN
個のフォトダイオードPDへの入射光強度に応じた電圧
値が時系列に現れ、以下同様にして各フォトダイオード
PDへの入射光強度に応じた電圧値が時系列に現れるも
のである。
【0048】本実施形態でも、各ユニットUnのフォト
ダイオードPDに一定強度の光が入射した場合に、各V
I変換回路40nから出力される電流値のばらつきは、
各VI変換回路40nの抵抗素子R40の抵抗値Rのばら
つきに依存している。したがって、本実施形態に係る固
体撮像装置も、従来のものと比較して、優れた画質の画
像を高速に撮像することができる。また、本実施形態に
係る固体撮像装置も、CDS回路20nが設けられてい
ることにより、積分回路10nのアンプA10が有するオ
フセットばらつきの影響が除去されるので、この点でも
優れた画質の画像を撮像することができる。
ダイオードPDに一定強度の光が入射した場合に、各V
I変換回路40nから出力される電流値のばらつきは、
各VI変換回路40nの抵抗素子R40の抵抗値Rのばら
つきに依存している。したがって、本実施形態に係る固
体撮像装置も、従来のものと比較して、優れた画質の画
像を高速に撮像することができる。また、本実施形態に
係る固体撮像装置も、CDS回路20nが設けられてい
ることにより、積分回路10nのアンプA10が有するオ
フセットばらつきの影響が除去されるので、この点でも
優れた画質の画像を撮像することができる。
【0049】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、入射光強度に応じた値の電圧信号が光電変換回
路より出力される。この電圧信号は、VI変換回路によ
り、抵抗素子の抵抗値に基づいて電流信号に変換され、
この電流信号が出力される。そして、複数のVI変換回
路それぞれから出力された電流信号は、選択回路により
順次に選択されてIV変換回路に入力して、IV変換回
路により電圧信号に変換され、この電圧信号がVideo信
号として出力される。VI変換回路から出力される電流
値のばらつきは、VI変換回路に含まれる抵抗素子の抵
抗値のばらつきに依存している。一般に、抵抗素子の抵
抗値の製造ばらつきは、MOSトランジスタの閾電圧値
の製造ばらつきと比べて小さい。したがって、本発明に
係る固体撮像装置は、従来のものと比較して、優れた画
質の画像を高速に撮像することができる。
よれば、入射光強度に応じた値の電圧信号が光電変換回
路より出力される。この電圧信号は、VI変換回路によ
り、抵抗素子の抵抗値に基づいて電流信号に変換され、
この電流信号が出力される。そして、複数のVI変換回
路それぞれから出力された電流信号は、選択回路により
順次に選択されてIV変換回路に入力して、IV変換回
路により電圧信号に変換され、この電圧信号がVideo信
号として出力される。VI変換回路から出力される電流
値のばらつきは、VI変換回路に含まれる抵抗素子の抵
抗値のばらつきに依存している。一般に、抵抗素子の抵
抗値の製造ばらつきは、MOSトランジスタの閾電圧値
の製造ばらつきと比べて小さい。したがって、本発明に
係る固体撮像装置は、従来のものと比較して、優れた画
質の画像を高速に撮像することができる。
【0050】また、本発明に係る固体撮像装置における
VI変換回路は、(1) 第1入力端子、第2入力端子およ
び出力端子を有し、光電変換回路より出力された電圧信
号を第1入力端子に入力し、第1入力端子および第2入
力端子それぞれの電位の差に応じた電圧値を出力端子よ
り出力するアンプと、(2) ゲート端子、ソース端子およ
びドレイン端子を有し、ゲート端子がアンプの出力端子
と接続されたMOSトランジスタと、(3) 一端がアンプ
の第2入力端子およびMOSトランジスタのドレイン端
子それぞれと接続され、他端が第1基準電位とされた抵
抗素子と、(4)一端がMOSトランジスタのソース端子
と接続され、他端が第2基準電位とされたスイッチ素子
と、を含むものであるのが好適である。そして、このと
き、VI変換回路は、光電変換回路より出力された電圧
信号を電流信号に変換して、この電流信号をMOSトラ
ンジスタのソース端子より出力する。このようにVI変
換回路が抵抗素子を含んで構成されることで、この抵抗
素子の抵抗値をRとすると、VI変換回路より出力され
る電流値Iは、VI変換回路へ入力する電圧値Vに対し
て、「I=V/R」なる式で表される比例関係とするこ
とができる。
VI変換回路は、(1) 第1入力端子、第2入力端子およ
び出力端子を有し、光電変換回路より出力された電圧信
号を第1入力端子に入力し、第1入力端子および第2入
力端子それぞれの電位の差に応じた電圧値を出力端子よ
り出力するアンプと、(2) ゲート端子、ソース端子およ
びドレイン端子を有し、ゲート端子がアンプの出力端子
と接続されたMOSトランジスタと、(3) 一端がアンプ
の第2入力端子およびMOSトランジスタのドレイン端
子それぞれと接続され、他端が第1基準電位とされた抵
抗素子と、(4)一端がMOSトランジスタのソース端子
と接続され、他端が第2基準電位とされたスイッチ素子
と、を含むものであるのが好適である。そして、このと
き、VI変換回路は、光電変換回路より出力された電圧
信号を電流信号に変換して、この電流信号をMOSトラ
ンジスタのソース端子より出力する。このようにVI変
換回路が抵抗素子を含んで構成されることで、この抵抗
素子の抵抗値をRとすると、VI変換回路より出力され
る電流値Iは、VI変換回路へ入力する電圧値Vに対し
て、「I=V/R」なる式で表される比例関係とするこ
とができる。
【0051】また、本発明に係る固体撮像装置における
VI変換回路は、選択回路によりIV変換回路と接続さ
れる時刻より一定時間前の時刻から、選択回路によりI
V変換回路との接続が解除される時刻までの期間では、
アンプがON状態にあり、その他の期間にアンプがOF
F状態となるのが好適である。このようにすることで、
選択回路によりVI変換回路とIV変換回路とが接続さ
れる期間より前の一定時間の時刻からVI変換回路のア
ンプがON状態となっているので、上記期間におけるV
I変換回路の動作が早期に立ち上がる。また、その他の
期間にVI変換回路のアンプがOFF状態であるので、
消費電力が低減される。
VI変換回路は、選択回路によりIV変換回路と接続さ
れる時刻より一定時間前の時刻から、選択回路によりI
V変換回路との接続が解除される時刻までの期間では、
アンプがON状態にあり、その他の期間にアンプがOF
F状態となるのが好適である。このようにすることで、
選択回路によりVI変換回路とIV変換回路とが接続さ
れる期間より前の一定時間の時刻からVI変換回路のア
ンプがON状態となっているので、上記期間におけるV
I変換回路の動作が早期に立ち上がる。また、その他の
期間にVI変換回路のアンプがOFF状態であるので、
消費電力が低減される。
【図1】第1実施形態に係る固体撮像装置1の構成図で
ある。
ある。
【図2】第1実施形態に係る固体撮像装置1の具体的な
回路図である。
回路図である。
【図3】第1実施形態に係る固体撮像装置1の動作を説
明するタイミングチャートである。
明するタイミングチャートである。
【図4】第2実施形態に係る固体撮像装置の具体的な回
路図である。
路図である。
【図5】第2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。
するタイミングチャートである。
【図6】第3実施形態に係る固体撮像装置3の構成図で
ある。
ある。
1,3…固体撮像装置、10…積分回路、20…CDS
回路、30…ホールド回路、40…VI変換回路、60
…IV変換回路。
回路、30…ホールド回路、40…VI変換回路、60
…IV変換回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高 哲也 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 鈴木 高志 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA10 AB01 AB10 CA02 DD09 5B047 BB01 BC01 CA06 CB05 DA10 5C024 CX27 CX41 GX03 GX19 GY31 HX01 HX17 HX28 HX31 HX44 HX48 5C051 AA01 BA02 DB01 DB07 DC03 DC07 DE02
Claims (4)
- 【請求項1】 抵抗素子を含み、入力した電圧信号を前
記抵抗素子の抵抗値に基づいて電流信号に変換して、こ
の電流信号を出力端子より出力するVI変換回路と、 前記VI変換回路の前記出力端子より出力された電流信
号を入力端子に入力して、この電流信号を電圧信号に変
換し、この電圧信号を出力するIV変換回路と、 複数の前記VI変換回路の前記出力端子それぞれを順次
に選択して前記IV変換回路の前記入力端子と接続する
選択回路と、 を備えることを特徴とする信号処理回路。 - 【請求項2】 入射光強度に応じた値の電圧信号を出力
する光電変換回路と、 抵抗素子を含み、前記光電変換回路より出力された電圧
信号を前記抵抗素子の抵抗値に基づいて電流信号に変換
して、この電流信号を出力端子より出力するVI変換回
路と、 前記VI変換回路の前記出力端子より出力された電流信
号を入力端子に入力して、この電流信号を電圧信号に変
換し、この電圧信号を出力するIV変換回路と、 複数の前記VI変換回路の前記出力端子それぞれを順次
に選択して前記IV変換回路の前記入力端子と接続する
選択回路と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項3】 前記VI変換回路は、 第1入力端子、第2入力端子および出力端子を有し、前
記光電変換回路より出力された電圧信号を前記第1入力
端子に入力し、前記第1入力端子および前記第2入力端
子それぞれの電位の差に応じた電圧値を前記出力端子よ
り出力するアンプと、 ゲート端子、ソース端子およびドレイン端子を有し、前
記ゲート端子が前記アンプの前記出力端子と接続された
MOSトランジスタと、 一端が前記アンプの前記第2入力端子および前記MOS
トランジスタの前記ドレイン端子それぞれと接続され、
他端が第1基準電位とされた抵抗素子と、 一端が前記MOSトランジスタの前記ソース端子と接続
され、他端が第2基準電位とされたスイッチ素子と、 を含み、 前記光電変換回路より出力された電圧信号を電流信号に
変換して、この電流信号を前記MOSトランジスタの前
記ソース端子より出力する、 ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。 - 【請求項4】 前記VI変換回路は、前記選択回路によ
り前記IV変換回路と接続される時刻より一定時間前の
時刻から、前記選択回路により前記IV変換回路との接
続が解除される時刻までの期間では、前記アンプがON
状態にあり、その他の期間に前記アンプがOFF状態と
なる、ことを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001160735A JP2002354195A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 信号処理回路および固体撮像装置 |
EP02773990A EP1416711A4 (en) | 2001-05-29 | 2002-05-15 | SIGNAL PROCESSING CIRCUIT AND SEMICONDUCTOR IMAGE ANALYSIS DEVICE |
PCT/JP2002/004689 WO2002098125A1 (en) | 2001-05-29 | 2002-05-15 | Signal processing circuit and solid-state image pickup device |
US10/479,241 US7372489B2 (en) | 2001-05-29 | 2002-05-15 | Signal processing circuit and solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001160735A JP2002354195A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 信号処理回路および固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002354195A true JP2002354195A (ja) | 2002-12-06 |
Family
ID=19004101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001160735A Pending JP2002354195A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 信号処理回路および固体撮像装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7372489B2 (ja) |
EP (1) | EP1416711A4 (ja) |
JP (1) | JP2002354195A (ja) |
WO (1) | WO2002098125A1 (ja) |
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---|---|---|---|---|
WO2003069288A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical sensor |
JP2005321313A (ja) * | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
WO2008105094A1 (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固体撮像装置 |
US7446806B2 (en) * | 2003-12-19 | 2008-11-04 | Symbol Technologies, Inc. | Single chip, noise-resistant, one-dimensional, CMOS sensor for target imaging |
JP2009268095A (ja) * | 2008-04-29 | 2009-11-12 | Xerox Corp | イメージセンサ及びその読出システム |
WO2020252756A1 (zh) * | 2019-06-20 | 2020-12-24 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 像素电路、图像传感器和电子设备 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008076064A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Olympus Corp | 光学式エンコーダの信号処理回路 |
DE102007030985B4 (de) * | 2007-07-04 | 2009-04-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Bildsensor, Verfahren zum Betreiben eines Bildsensors und Computerprogramm |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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