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JP2001036690A - Image sensor and driving method - Google Patents

Image sensor and driving method

Info

Publication number
JP2001036690A
JP2001036690A JP11202591A JP20259199A JP2001036690A JP 2001036690 A JP2001036690 A JP 2001036690A JP 11202591 A JP11202591 A JP 11202591A JP 20259199 A JP20259199 A JP 20259199A JP 2001036690 A JP2001036690 A JP 2001036690A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image sensor
switch
transistor
pixel
mos transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11202591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiko Murata
隆彦 村田
Kazufumi Yamaguchi
和文 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP11202591A priority Critical patent/JP2001036690A/en
Publication of JP2001036690A publication Critical patent/JP2001036690A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】汎用MOS−ICで構成した一斉読み取り、順
次読み出し方式で、高性能、低コストのイメージセンサ
が要望されている。 【解決手段】画素のアレイと、読み出し回路と、走査回
路からなるイメージセンサにおいて、各画素1が光電変
換素子2、光電変換素子2の個別電極に接続した制御ス
イッチ付きのバッファアンプ7、バッファアンプ7の出
力端子に接続され、前記バッファアンプ7の活性化期間
に導通する転送用スイッチ8、転送用スイッチ8の他端
に接続した蓄積コンデンサ9、蓄積コンデンサ9の他端
電極に接続したクランプ用スイッチ10からなる。
(57) [Problem] There is a demand for a high-performance, low-cost image sensor that uses a general-purpose MOS-IC and is a simultaneous reading and sequential reading method. In an image sensor including an array of pixels, a readout circuit, and a scanning circuit, each pixel 1 has a photoelectric conversion element 2, a buffer amplifier 7 with a control switch connected to individual electrodes of the photoelectric conversion element 2, and a buffer amplifier. 7, a transfer switch 8 that is conductive during the activation period of the buffer amplifier 7, a storage capacitor 9 connected to the other end of the transfer switch 8, and a clamp switch connected to the other electrode of the storage capacitor 9. It consists of a switch 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CCD等のイメー
ジセンサと、イメージセンサの駆動方法に関する。
The present invention relates to an image sensor such as a CCD and a method for driving the image sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】イメージセンサは光電変換素子のアレイ
と走査回路からなり、空間または原稿面の明るさの分布
を時系列の電気信号に変換するデバイスである。IC、
LSI技術の発展に伴ってイメージセンサに関する技術
も進展し、CCDイメージセンサやMOSイメージセン
サが開発、実用化されている。CCDイメージセンサは
画素であるフォトダイオードで発生した信号電荷を移送
パルスに同期して一斉に電荷転送素子(CCD)に移し
た後、CCDの電荷転送機能によって順次、出力アンプ
に入力して増幅された時系列の画像信号を出力端子から
得るものである。画像信号は一斉にフォトダイオードに
取り込まれ、読み取り信号はCCDの転送クロックに同
期して順次、出力される。つまり、画像信号は一斉取り
込み、順次読み出しモードであり使い易い。CCDイメ
ージセンサは高感度、高速読み取りが可能であるが、通
常のIC、LSIに比べて、製造プロセスが複雑であ
り、素子が高価になる。
2. Description of the Related Art An image sensor is a device comprising an array of photoelectric conversion elements and a scanning circuit, and converts the distribution of brightness of a space or a document surface into a time-series electric signal. IC,
With the development of LSI technology, technology related to image sensors has also been developed, and CCD image sensors and MOS image sensors have been developed and put into practical use. In a CCD image sensor, signal charges generated by a photodiode, which is a pixel, are simultaneously transferred to a charge transfer device (CCD) in synchronization with a transfer pulse, and then sequentially input to an output amplifier by the charge transfer function of the CCD and amplified. A time-series image signal is obtained from an output terminal. The image signals are simultaneously captured by the photodiodes, and the read signals are sequentially output in synchronization with the transfer clock of the CCD. In other words, the image signals are simultaneously read and sequentially read out, which is easy to use. Although a CCD image sensor is capable of high-sensitivity and high-speed reading, it has a complicated manufacturing process and expensive elements as compared with ordinary ICs and LSIs.

【0003】CCD以外のイメージセンサとしては、特
許公報第2603459に開示されているMOS型イメ
ージセンサが挙げられる。このイメージセンサは光電変
換素子、光電変換素子毎に付けたリセット用MOSトラ
ンジスタ、光電変換素子毎に付けた明信号用および暗信
号用の一対の蓄積コンデンサ、光電変換素子から前記の
一対の蓄積用コンデンサに画像信号を転送するための転
送用MOSトランジスタ、前記一対の蓄積コンデンサか
ら順次、蓄積された画像信号を画素間で共通の一対の出
力ラインへ出力するための出力制御用MOSトランジス
タおよび走査用パルスを発生させるシフトレジスタ等か
らなる。各光電変換素子から一対の転送用MOSトラン
ジスタによって一斉に明信号電圧および暗信号電圧がそ
れぞれの蓄積コンデンサに蓄積される。これらの蓄積コ
ンデンサに蓄積された信号電圧は走査回路からの走査信
号によって制御される一対の出力制御MOSトランジス
タを介して一対の出力ラインに出力される。このイメー
ジセンサも画像信号は一斉取り込み、順次読み出しであ
り使い易い。しかしながら、このタイプのイメージセン
サは画素毎に2個の蓄積コンデンサを必要とする。ま
た、各蓄積コンデンサの容量が出力ラインの容量に比べ
て小さい場合、出力ラインに現れる信号電圧が大幅に減
衰する。この信号の減衰を抑えるには画素毎の蓄積コン
デンサの容量を増大させる必要があるが、この容量の増
大によるコンデンサの占有面積の増大は高解像度化の障
害になると同時にイメージセンサチップ面積の増大を招
き、イメージセンサチップのコストアップになる。更
に、光電変換素子にフォトトランジスタを用いた場合、
Bi−CMOSプロセスが必要であり製造プロセスは複
雑になる。また、このイメージセンサは差動出力である
ために、外部に差動アンプが必要になり周辺回路が複雑
になる。
As an image sensor other than the CCD, there is a MOS image sensor disclosed in Japanese Patent Publication No. 2603449. The image sensor includes a photoelectric conversion element, a reset MOS transistor provided for each photoelectric conversion element, a pair of storage capacitors for a bright signal and a dark signal provided for each photoelectric conversion element, A transfer MOS transistor for transferring an image signal to a capacitor; an output control MOS transistor for sequentially outputting the stored image signal from the pair of storage capacitors to a pair of output lines common to pixels; It is composed of a shift register that generates pulses. A bright signal voltage and a dark signal voltage are simultaneously stored in respective storage capacitors from each photoelectric conversion element by a pair of transfer MOS transistors. The signal voltages stored in these storage capacitors are output to a pair of output lines via a pair of output control MOS transistors controlled by a scanning signal from a scanning circuit. This image sensor is also easy to use because image signals are simultaneously read and sequentially read. However, this type of image sensor requires two storage capacitors per pixel. When the capacity of each storage capacitor is smaller than the capacity of the output line, the signal voltage appearing on the output line is greatly attenuated. In order to suppress the signal attenuation, it is necessary to increase the capacity of the storage capacitor for each pixel. However, the increase in the area occupied by the capacitor due to the increase in the capacity becomes an obstacle to high resolution and also increases the area of the image sensor chip. This increases the cost of the image sensor chip. Furthermore, when a phototransistor is used for the photoelectric conversion element,
A Bi-CMOS process is required and the manufacturing process becomes complicated. Further, since this image sensor has a differential output, an external differential amplifier is required, and peripheral circuits are complicated.

【0004】これに対して昨今、標準的なMOS−IC
プロセスで製作でき、コスト面で有利なMOSイメージ
センサの開発が活発化している。そのようなMOSイメ
ージセンサの従来例としては、特開平3−11096
2、特開平8−125807に掲載されているもの等が
ある。光電変換素子としてのフォトダイオード、MOS
トランジスタからなるリセットスイッチ、バッファアン
プ、MOSトランジスタからなるアクセススイッチ、走
査用シフトレジスタ等からなる。フォトダイオードは一
定の蓄積時間毎にリセットされ、各フォトダイオードの
個別電極にリセットの直前には明信号電圧が、リセット
の直後には暗信号電圧が現れ、バッファアンプを経てシ
フトレジスタからの走査パルスによって制御されるアク
セススイッチを介して、共通の画像信号出力ラインに時
系列の画像信号が出力される。これらの順次取り込み、
順次読み出しのイメージセンサは走査パルスによって画
素へのアクセスすると同時に各アクセス期間にリセット
パルスによってリセット動作をさせるので、複雑な走査
用タイミングパルスや画像信号保持用コンデンサが不要
であり、回路が簡単になると同時にチップ面積も小さく
なり経済的である。
On the other hand, in recent years, standard MOS-IC
The development of a MOS image sensor that can be manufactured by a process and is advantageous in terms of cost has been activated. A conventional example of such a MOS image sensor is disclosed in JP-A-3-11096.
2, and those described in JP-A-8-125807. Photodiode, MOS as photoelectric conversion element
It includes a reset switch composed of a transistor, a buffer amplifier, an access switch composed of a MOS transistor, a scan shift register, and the like. The photodiodes are reset at a certain accumulation time, and a bright signal voltage appears on the individual electrodes of each photodiode immediately before the reset, a dark signal voltage appears immediately after the reset, and the scan pulse from the shift register passes through the buffer amplifier. A time-series image signal is output to a common image signal output line via an access switch controlled by the switch. Sequential capture of these,
The sequential readout image sensor accesses the pixels by the scanning pulse and performs the reset operation by the reset pulse in each access period at the same time, so a complicated scanning timing pulse and a capacitor for holding the image signal are unnecessary, and the circuit becomes simple. At the same time, the chip area is reduced, which is economical.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、順次取
り込み、順次読み出しのイメージセンサでは、画素毎に
画像信号の取り込みタイミングが異なる。例えば、イメ
ージセンサアレイにライン状に配列したLED(赤色、
緑色、青色)光源を併設してなるカラーイメージセンサ
ユニットの場合、3色の各LEDラインが一斉に点灯す
るが、画素毎の信号取り込みタイミングが異なるため、
走査の先頭にある画素と走査の後尾にある画素では露光
量が大きく異なり、忠実な画像読み取りができない。光
源が常時、点灯しているイメージセンサでは順次取り込
み、順次読み出しのイメージセンサでも問題は無いが、
光源が一斉に点滅するモノクロイメージセンサでも前記
のカラーイメージセンサと同様の問題が発生する。
However, in an image sensor of sequential capture and sequential read, the capture timing of the image signal differs for each pixel. For example, LEDs (red,
(Green, blue) In the case of a color image sensor unit provided with a light source, the three color LED lines are turned on at the same time.
The amount of exposure differs greatly between the pixel at the head of the scan and the pixel at the end of the scan, so that a faithful image cannot be read. There is no problem with an image sensor in which the light source is always lit and the image sensor is sequentially fetched and sequentially read out.
Even with a monochrome image sensor in which the light source blinks at the same time, the same problem as that of the color image sensor described above occurs.

【0006】これに対して、従来の画像信号の一斉取り
込み、順次読み出し方式の汎用MOSイメージセンサは
一対の蓄積コンデンサに明信号電圧、暗信号電圧を保持
し、アクセス用トランジスタを介して共通の画像信号出
力ラインに順次、出力するものである。出力ラインの容
量が蓄積コンデンサに比べて大きい場合、容量による電
圧分割により信号電圧の減衰が大きくなる。この減衰率
を低減するためには画素毎に大容量の蓄積コンデンサを
付ける必要があり、画素面積の増大により高解像度のイ
メージセンサが出来ないこと、およびチップ面積が拡大
によるイメージセンサチップのコストアップが問題にな
る。
On the other hand, a conventional general-purpose MOS image sensor of a simultaneous image signal simultaneous reading and sequential reading system holds a bright signal voltage and a dark signal voltage in a pair of storage capacitors, and supplies a common image signal via an access transistor. The signals are sequentially output to a signal output line. When the capacity of the output line is larger than that of the storage capacitor, the signal voltage is greatly attenuated due to voltage division by the capacity. In order to reduce this attenuation rate, it is necessary to attach a large-capacity storage capacitor for each pixel, so that a high-resolution image sensor cannot be made due to an increase in pixel area, and the cost of the image sensor chip increases due to an increase in chip area. Is a problem.

【0007】このように、汎用的MOS−ICによる画
像信号の一斉取り込み、順次読み出しモードのイメージ
センサはまだ十分には実用化されていない。汎用的MO
S−ICによる合理的な画像信号取り込み方式と、小容
量の蓄積コンデンサで済む信号保持方式と、蓄積した画
像信号を減衰率を小さくして読み出す方式等が課題とし
て残っている。
As described above, an image sensor of a general-purpose MOS-IC that simultaneously captures image signals and sequentially reads images has not been put to practical use. General purpose MO
Remaining issues remain, such as a rational image signal capturing method using an S-IC, a signal holding method requiring only a small-capacity storage capacitor, and a method of reading out stored image signals with a reduced attenuation factor.

【0008】本発明は、このような従来の画像センサの
課題を考慮し、画像信号の一斉取り込みを可能にし、高
感度であり、且つ画素毎には1個の小容量の蓄積コンデ
ンサで構成できる汎用的MOS−ICを用いたMOSイ
メージセンサを提供することを目的とするものである。
The present invention, taking into account such problems of the conventional image sensor, enables simultaneous capture of image signals, has high sensitivity, and can be constituted by one small-capacity storage capacitor for each pixel. It is an object of the present invention to provide a MOS image sensor using a general-purpose MOS-IC.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のイメージセンサ
はブロック回路的には、少なくとも画素のアレイと読み
出し回路とシフトレジスタ、タイミングパルス発生回路
から構成されSiチップ上に形成される。更に、出力ア
ンプとしてMOSトランジスタ、ゲートバイアス用コン
デンサからなる自己バイアスゲート接地アンプを内蔵さ
せることにより、S/Nが向上すると同時にイメージセ
ンサの周辺回路を簡略化できる。
The image sensor of the present invention comprises at least an array of pixels, a readout circuit, a shift register, and a timing pulse generation circuit, and is formed on a Si chip. Further, by incorporating a self-biased gate grounded amplifier including a MOS transistor and a gate bias capacitor as an output amplifier, the S / N is improved and the peripheral circuit of the image sensor can be simplified.

【0010】各画素は光電変換素子とリセット用MOS
トランジスタ、前記の各光電変換素子の個別電極に接続
した制御スイッチ付きのバッファアンプ、前記バッファ
アンプの出力端子に接続した蓄積コンデンサ、蓄積コン
デンサの他端子と基準電圧源の間に接続したクランプス
イッチ等からなる。光電変換素子は一定の時間間隔でリ
セットされ、各光電変換素子の個別電極には、リセット
直前に明信号電圧が、リセットの直後に暗信号電圧が現
れる。リセットタイミングの前後で全画素一斉に前記制
御スイッチを導通させ、且つリセット動作開始前の前記
制御スイッチの導通期間に全画素一斉にクランプスイッ
チを導通させた後、リセット動作後の制御スイッチの導
通期間に前記クランプスイッチを全画素一斉にオフにす
ることにより、各画素の信号電圧端子つまり各蓄積コン
デンサの他端子に基準電圧を基準とする各画素の信号電
圧を発生、保持させることができる。
Each pixel has a photoelectric conversion element and a reset MOS.
A transistor, a buffer amplifier with a control switch connected to the individual electrode of each photoelectric conversion element, a storage capacitor connected to the output terminal of the buffer amplifier, a clamp switch connected between the other terminal of the storage capacitor and a reference voltage source, etc. Consists of The photoelectric conversion elements are reset at regular time intervals, and a bright signal voltage appears immediately before reset and a dark signal voltage appears immediately after reset on the individual electrodes of each photoelectric conversion element. Before and after the reset timing, the control switches are turned on all the pixels at the same time, and after the clamp switches are turned on all the pixels during the conduction period of the control switches before the start of the reset operation, the control switch is turned on after the reset operation. By turning off the clamp switch simultaneously for all the pixels, the signal voltage terminal of each pixel, that is, the other terminal of each storage capacitor, can generate and hold the signal voltage of each pixel based on the reference voltage.

【0011】読み出し回路は各画素の信号電圧端子に、
ゲート電極を接続したインピーダンス変換用MOSトラ
ンジスタと、アクセス用MOSトランジスタと、前記信
号電圧端子と基準電圧源の間に接続したリフレッシュ用
スイッチおよびアクセス用MOSトランジスタの一方の
電極を共通に接続してなる画像信号出力ラインからな
り、シフトレジスタからの走査パルスおよびリフレッシ
ュパルスによって、アクセス用MOS−FETを介して
共通の画像信号出力ラインに時系列の明信号および暗信
号が交互に出力される。
The readout circuit is connected to a signal voltage terminal of each pixel,
The MOS transistor for impedance conversion to which a gate electrode is connected, the MOS transistor for access, and one electrode of a refresh switch and one electrode of an access MOS transistor connected between the signal voltage terminal and the reference voltage source are connected in common. It consists of image signal output lines, and time-series bright and dark signals are alternately output to a common image signal output line via an access MOS-FET by a scanning pulse and a refresh pulse from a shift register.

【0012】本発明によれば、読み取りモードは一斉取
り込み、順次読み出しのイメージセンサを通常のMOS
−ICプロセスで製造でき、読み出し回路は高インピー
ダンスであるため蓄積コンデンサは小容量で、且つ1個
で済むために、画素面積を小さくでき、高解像度イメー
ジセンサを実現できると同時に、イメージセンサチップ
の面積も小さくでき、イメージセンサチップが安価にな
る。
According to the present invention, the read mode is a simultaneous capture, and the sequential read image sensor is replaced with a normal MOS.
-It can be manufactured by an IC process, and the readout circuit has a high impedance, so the storage capacitor has a small capacity and requires only one. Therefore, the pixel area can be reduced and a high-resolution image sensor can be realized. The area can be reduced, and the cost of the image sensor chip can be reduced.

【0013】前記のイメージセンサチップに自己バイア
スゲート接地アンプを内蔵させることにより、その低い
入力インピーダンス特性を生かし画像信号ラインの寄生
容量による信号の遅延を最小限に押さえ、S/N特性を
向上させることができる。
By incorporating a self-biased gate-grounded amplifier in the above-mentioned image sensor chip, the signal delay due to the parasitic capacitance of the image signal line is minimized by utilizing the low input impedance characteristic, and the S / N characteristic is improved. be able to.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 (第1の実施の形態)イメージセンサはブロック回路的
には、少なくとも画素のアレイと、読み出し回路と、シ
フトレジスタと、タイミングパルス発生回路から構成さ
れ、Siチップ上に形成される。まず、本発明の第1の
実施の形態におけるイメージセンサの画素を図1に示す
等価回路図を参照して説明する。画素1は、少なくとも
光電変換素子2、リセット用MOSトランジスタ3、制
御スイッチ用MOSトランジスタ4を付けたMOSトラ
ンジスタ5、6からなるバッファアンプとしての反転ア
ンプ7、転送用MOSトランジスタ8、蓄積コンデンサ
9及び、クランプスイッチとしてのMOSトランジスタ
10とを有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) An image sensor is composed of at least an array of pixels, a readout circuit, a shift register, and a timing pulse generation circuit, and is formed on a Si chip. First, a pixel of the image sensor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to an equivalent circuit diagram shown in FIG. The pixel 1 includes an inverting amplifier 7 as a buffer amplifier including at least a photoelectric conversion element 2, a reset MOS transistor 3, and MOS transistors 5 and 6 with a control switch MOS transistor 4, a transfer MOS transistor 8, a storage capacitor 9, And a MOS transistor 10 as a clamp switch.

【0015】ここでは、光電変換素子2としてフォトダ
イオードを用いている。MOS−ICにおいて、フォト
ダイオードはSi基板に異種導電型の不純物を所望の受
光窓のサイズでアレイ状に拡散することによって形成で
き、フォトトランジスタに比べて構造が簡単である。蓄
積コンデンサはMOS−ICプロセスで製作した金属・
酸化膜容量またはp/n接合容量である。11は正電源
ライン、12はアンプ制御パルスライン、13は転送パ
ルスライン、14はリセットパルスライン、15はリセ
ット電圧ライン、16は基準電圧ライン、17はクラン
プパルスラインである。18は画素の信号電圧端子であ
る。なお、19は前記の信号電圧端子に付随した寄生容
量であり、意図的に付けたコンデンサではない。
Here, a photodiode is used as the photoelectric conversion element 2. In a MOS-IC, a photodiode can be formed by diffusing impurities of different conductivity types into a Si substrate in an array with a desired light receiving window size, and has a simpler structure than a phototransistor. The storage capacitor is made of metal manufactured by the MOS-IC process.
Oxide film capacity or p / n junction capacity. 11 is a positive power supply line, 12 is an amplifier control pulse line, 13 is a transfer pulse line, 14 is a reset pulse line, 15 is a reset voltage line, 16 is a reference voltage line, and 17 is a clamp pulse line. Reference numeral 18 denotes a signal voltage terminal of the pixel. Reference numeral 19 denotes a parasitic capacitance associated with the signal voltage terminal, and is not a capacitor that is intentionally provided.

【0016】各光電変換素子2の個別電極は反転アンプ
7のドライバトランジスタ5のゲートに接続され、反転
アンプ7の出力端子は転送用スイッチとして動作する転
送用MOSトランジスタ8を経て蓄積コンデンサ9の一
方の端子に接続されている。蓄積コンデンサ9の他端は
クランプスイッチとしてのクランプ用MOSトランジス
タ10を経て基準電源ライン16に接続されている。
The individual electrode of each photoelectric conversion element 2 is connected to the gate of the driver transistor 5 of the inverting amplifier 7, and the output terminal of the inverting amplifier 7 is connected to one of the storage capacitors 9 via the transfer MOS transistor 8 operating as a transfer switch. Terminal. The other end of the storage capacitor 9 is connected to a reference power supply line 16 via a clamp MOS transistor 10 as a clamp switch.

【0017】次に、本発明の第1の実施の形態における
イメージセンサの動作を説明する。図2は本発明による
イメージセンサの動作タイミングチャートであり、20
はリセットパルスφrs、21は光電変換素子2の個別電
極に現れた信号電圧Vp、22は反転アンプ7の出力電
圧Vao、23は反転アンプ7の制御スイッチ4を制御す
るパルスφsw、24は転送パルスφT、25はクランプ
パルス、26は蓄積コンデンサの他端つまり信号電圧端
子18に現れた蓄積信号電圧Vsoの波形を示している。
Next, the operation of the image sensor according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an operation timing chart of the image sensor according to the present invention.
Is a reset pulse φrs, 21 is a signal voltage Vp appearing on an individual electrode of the photoelectric conversion element 2, 22 is an output voltage Vao of the inverting amplifier 7, 23 is a pulse φsw for controlling the control switch 4 of the inverting amplifier 7, and 24 is a transfer pulse. φT, 25 is a clamp pulse, and 26 is the waveform of the stored signal voltage Vso appearing at the other end of the storage capacitor, that is, at the signal voltage terminal 18.

【0018】22の出力電圧Vaoの波形において実線部
分は反転アンプが活性状態にある時間であり、点線部分
は反転アンプが非活性つまりフローティング状態にある
期間であるが、もし活性状態にあれば出力される出力波
形を示す。出力電圧Vaoの波形において、反転アンプが
活性状態から非活性状態になる時点でのクロストークに
よるフィードスルーノイスを除き活性状態での信号電圧
が保持される。出力電圧Vsoの振幅は蓄積コンデンサ9
の容量値をC、寄生容量19の容量値をCspとして、次
式で表される。
In the waveform of the output voltage Vao at 22, the solid line indicates the time during which the inverting amplifier is in the active state, and the dotted line indicates the period during which the inverting amplifier is inactive, ie, in the floating state. FIG. In the waveform of the output voltage Vao, the signal voltage in the active state is maintained except for the feedthrough noise due to crosstalk when the inverting amplifier changes from the active state to the inactive state. The amplitude of the output voltage Vso is
Is represented by the following equation, where C is the capacitance value of C, and Csp is the capacitance value of the parasitic capacitance 19.

【0019】[0019]

【数1】Vso=C×Vao/(C+Csp) 前式から蓄積コンデンサ9の容量値Cに対する寄生容量
値Csp/Cが増大すると、信号電圧が減衰することがわ
かる。本実施の形態では、信号電圧端子18に付随する
寄生容量は主として、1個のMOSトランジスタのゲー
ト容量と2個のMOSトランジスタのドレイン容量であ
り、極めて小さく信号電圧の減衰は小さく抑えられる。
また減衰率を一定の値に保ったままでは小容量の蓄積コ
ンデンサ9を用いることができる。従って、画素面積が
小さくでき高解像度のイメージセンサも本発明の構成で
可能である。
Vso = C × Vao / (C + Csp) It can be seen from the above equation that as the parasitic capacitance Csp / C with respect to the capacitance C of the storage capacitor 9 increases, the signal voltage attenuates. In the present embodiment, the parasitic capacitance associated with the signal voltage terminal 18 is mainly the gate capacitance of one MOS transistor and the drain capacitance of two MOS transistors, and is extremely small, so that the attenuation of the signal voltage is kept small.
Further, the storage capacitor 9 having a small capacity can be used while keeping the attenuation rate at a constant value. Therefore, a high-resolution image sensor with a small pixel area is also possible with the configuration of the present invention.

【0020】光電変換素子2は電荷蓄積モードで動作
し、その個別電極は一定の蓄積時間毎にリセット用MO
Sトランジスタ3のゲート電極にリセットパルスφrsを
印加することによりリセット電圧にリセットされる。各
リセット動作の直後は光電変換素子2の個別電極の電圧
Vp は一定のリセット電圧Vrsになり、これが光電変換
素子による光電流の蓄積がない状態であり、各画素の暗
信号電圧となる。光電変換素子2の個別電極の電圧は波
形Vp に示すように光電流の蓄積に伴ってリニアに上昇
し、リセット動作の直前には露光量に比例した明信号電
圧になる。つまり、リセット直前と直後のVp の段差が
実質的な画像信号である。
The photoelectric conversion element 2 operates in a charge storage mode, and its individual electrodes are reset at a predetermined storage time by a reset MO.
The reset voltage is reset to a reset voltage by applying a reset pulse φrs to the gate electrode of the S transistor 3. Immediately after each reset operation, the voltage Vp of the individual electrode of the photoelectric conversion element 2 becomes a constant reset voltage Vrs, which is a state where no photoelectric current is accumulated by the photoelectric conversion element, and becomes a dark signal voltage of each pixel. As shown by the waveform Vp, the voltage of the individual electrode of the photoelectric conversion element 2 rises linearly with the accumulation of the photocurrent, and becomes a bright signal voltage proportional to the exposure amount immediately before the reset operation. That is, the level difference of Vp immediately before and immediately after the reset is a substantial image signal.

【0021】リセットタイミングの前後でアクティブに
なる制御パルスを全画素の制御スイッチ4のゲートに印
加することにより、全画素一斉に前記制御スイッチ4を
導通させ、反転アンプ7の出力端子に反転増幅された信
号電圧を得ることができる。前記の出力端子に現れた信
号電圧を、転送パルスφt を転送スイッチのゲートに印
加することにより蓄積コンデンサ9に転送する。
By applying a control pulse, which becomes active before and after the reset timing, to the gates of the control switches 4 of all the pixels, the control switches 4 are simultaneously turned on for all the pixels, and the output of the inverting amplifier 7 is inverted and amplified. Signal voltage can be obtained. The signal voltage appearing at the output terminal is transferred to the storage capacitor 9 by applying a transfer pulse φt to the gate of the transfer switch.

【0022】リセット動作開始前の転送スイッチ8の導
通期間に、全画素一斉にクランプパルスφc1をクランプ
スイッチ10のゲートに印加することによりクランプス
イッチ10を導通させた後、リセット動作後の制御スイ
ッチ4の導通期間に前記クランプスイッチ10を全画素
一斉にオフにすることにより、各蓄積コンデンサ9の他
端子つまり信号電圧端子18に基準電圧を基準とする各
画素の蓄積信号電圧Vsoを発生、保持させることができ
る。制御パルスφswのhighの期間内にクランプスイッチ
用MOSトランジスタ10をオンにするクランプパルス
φc1がhighとなることが望ましい。
During the conduction period of the transfer switch 8 before the start of the reset operation, the clamp switch 10 is made conductive by applying a clamp pulse φc1 to the gate of the clamp switch 10 at the same time for all pixels, and then the control switch 4 after the reset operation is performed. By turning off the clamp switch 10 at the same time for all the pixels during the conduction period, the accumulated signal voltage Vso of each pixel based on the reference voltage is generated and held at the other terminal of each accumulation capacitor 9, that is, the signal voltage terminal 18. be able to. It is desirable that the clamp pulse φc1 for turning on the clamp switch MOS transistor 10 be high during the high period of the control pulse φsw.

【0023】反転アンプ7は各画素毎に付けられて光電
変換素子2に近接して信号増幅を行うことによりS/N
特性の向上を図ると同時に、反転アンプ7が活性状態に
あるタイミングで蓄積コンデンサ9に暗信号に続いて明
信号を転送することにより、蓄積コンデンサに信号損失
の無い信号蓄積が可能にし、且つ制御スイッチ4の動作
により前記反転アンプ7の消費電力を低減させることが
できる。また、暗状態の信号電圧を基準とする明信号電
圧が保持されるために1個のコンデンサで済み、チップ
面積が削減できコストの低減が可能である。
The inverting amplifier 7 is provided for each pixel and amplifies a signal in the vicinity of the photoelectric conversion element 2 to perform S / N.
At the same time as improving the characteristics, the dark signal is transferred to the storage capacitor 9 at the timing when the inverting amplifier 7 is in the active state, and then the bright signal is transferred. The power consumption of the inverting amplifier 7 can be reduced by the operation of the switch 4. In addition, since a bright signal voltage based on a signal voltage in a dark state is held, only one capacitor is required, so that a chip area can be reduced and cost can be reduced.

【0024】イメージセンサでは多数の画素がSiチッ
プ上に配列されていて、前記のリセット動作、反転アン
プの活性化動作、転送動作、クランプ動作はそれぞれ図
2に示したようなタイミングで、且つ画素間で一斉に行
われる。よって、本イメージセンサは一斉取り込み動作
になる。 (第2の実施の形態)本発明の第2の実施の形態におけ
るイメージセンサの読み出し回路を図3に示す等価回路
図を参照して説明する。読み出し回路は各画素1a、1
b、1cのそれぞれの信号電圧端子18a、18b、1
8cにゲート電極を接続したインピーダンス変換用MO
Sトランジスタ30a、30b、30cとアクセス用M
OSトランジスタ31a、31b、31cと、リフレッ
シュ用MOSトランジスタ32a、32b、322cお
よびアクセス用MOSトランジスタの他方の電極を共通
に接続してなる画像信号出力ライン33からなる。
In the image sensor, a large number of pixels are arranged on a Si chip. The reset operation, the inverting amplifier activation operation, the transfer operation, and the clamp operation are performed at the timings shown in FIG. It takes place all at once. Therefore, the image sensor performs a simultaneous capturing operation. (Second Embodiment) A readout circuit of an image sensor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to an equivalent circuit diagram shown in FIG. The readout circuit is provided for each pixel 1a, 1
b, 1c signal voltage terminals 18a, 18b, 1
8c MO for impedance conversion with gate electrode connected to 8c
S transistors 30a, 30b, 30c and access M
It comprises an OS transistor 31a, 31b, 31c, and an image signal output line 33 which commonly connects the other electrodes of the refresh MOS transistors 32a, 32b, 322c and the access MOS transistor.

【0025】各リフレッシュ用MOSトランジスタは基
準電源ライン16と各画素の信号電圧端子18の間に接
続されている。34は外部からのクロックパルスおよび
スタートパルス受けて走査用パルスを発生させるシフト
レジスタであり、35は画素に印加される各種のタイミ
ングパルスを発生させるタイミングパルス発生器であ
る。
Each refresh MOS transistor is connected between the reference power supply line 16 and the signal voltage terminal 18 of each pixel. Numeral 34 denotes a shift register which generates a scanning pulse in response to an external clock pulse and start pulse, and numeral 35 denotes a timing pulse generator which generates various timing pulses applied to pixels.

【0026】36および37a、37b、37cは走査
用パルスとクロックパルスを受けてリフレッシュ用MO
Sトランジスタ32a、32b、32cを制御するリフ
ェレッシュパルスを発生させる回路であり、各アクセス
パルスの後半でリフレッシュMOSトランジスタ32を
導通させるパルスを発生させるものであれば、回路形式
は必ずしもインバータとAND回路に限定されるもので
はない。Vrs、Vbbはそれぞれ全画素に共通に印加され
るリセット電源、基準電源であり、各画素のリセット電
源ライン15、基準電圧ライン16に接続されている。
The reference numerals 36 and 37a, 37b, and 37c receive the refresh pulse and the clock pulse, respectively.
A circuit that generates a refresh pulse for controlling the S transistors 32a, 32b, and 32c, and that generates a pulse that turns on the refresh MOS transistor 32 in the latter half of each access pulse, the circuit type is not necessarily an inverter and an AND circuit. However, the present invention is not limited to this. Vrs and Vbb denote a reset power supply and a reference power supply, respectively, which are commonly applied to all pixels, and are connected to a reset power supply line 15 and a reference voltage line 16 of each pixel.

【0027】次に、本発明の第2の実施の形態における
信号読み出し動作を図4を参照して説明する。40、4
1、42ははそれぞれ画素1、画素2、画素nの信号電
圧端子18に現れる蓄積信号電圧Vso1,Vso2,Vson を
示す。43、44、45はそれぞれシフトレジスタ34
からの走査パルスY1,Y2,Yn である。46、47、4
8はリフレッシュパルスである。蓄積信号電圧40(V
so1),41(Vso2),42(Vson)をそれぞれアクセス
用MOSトランジスタ21a、21b、21cのゲート
に印加し、且つリフレッシュパルス46(R1)、47
(R2)、48(Rn)をそれぞれリフレッシュ用MOSト
ランジスタ32a、32b、32cのゲートに印加する
ことによって、共通の画像信号出力ライン33に時系列
の明信号Isig および基準信号Id が交互に、画素順に
出力される。
Next, a signal reading operation according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 40, 4
Reference numerals 1 and 42 denote accumulated signal voltages Vso1, Vso2, and Vson appearing at the signal voltage terminals 18 of the pixels 1, 2, and n, respectively. 43, 44 and 45 are shift registers 34, respectively.
From the scanning pulses Y1, Y2, Yn. 46, 47, 4
8 is a refresh pulse. Storage signal voltage 40 (V
so1), 41 (Vso2) and 42 (Vson) are applied to the gates of the access MOS transistors 21a, 21b and 21c, respectively, and refresh pulses 46 (R1) and 47 are applied.
(R2) and 48 (Rn) are applied to the gates of the refreshing MOS transistors 32a, 32b and 32c, respectively, so that the time-series bright signal Isig and the reference signal Id are alternately applied to the common image signal output line 33, Output in order.

【0028】よって読み出し順序において、先頭側の画
素では蓄積信号電圧の保持時間は短く、後尾側の画素で
は蓄積信号電圧の保持時間が短いが、蓄積コンデンサや
MOSトランジスタの漏れ電流は充分小さいために問題
にならない。つまり、本発明にイメージセンサは信号電
圧端子18に現れた蓄積信号電圧Vsoを順次アクセスす
ると同時に、各アクセスタイミングの後半でリフレッシ
ュMOSトランジスタをオンさせることにより、基準信
号Id をベースとして、信号電流Isig と基準信号Id
を交互に対をなして画像信号出力ライン33に出力して
いる。その結果、後段の信号処理回路において固定パタ
ーンノイズを低減するための信号処理が容易になる。 (第3の実施の形態)本発明の第3の実施の形態におけ
るアンプ付きイメージセンサを図5に示す。アンプ部以
外は前記の第1の実施の形態における画素のアレイと前
記の第2の実施の形態における読み出し回路からなる。
アンプ部50はドライブ用MOSトランジスタ51と、
負荷用MOSトランジスタ52と、アンプセット用MO
Sトランジスタ53と、ゲート電圧保持用コンデンサ5
4と、ソース抵抗55と、バッファー回路56からなっ
ていて、ドライブ用MOSトランジスタ51のソースに
ソース抵抗55を、前記トランジスタ51のゲートにゲ
ート電圧保持用コンデンサ54とアンプセット用MOS
トランジスタ53の一方の電極を、ドライブ用MOSト
ランジスタ51のドレインに負荷用MOSトランジスタ
52のソースとアンプセットMOSトランジスタ53の
他方の電極を接続し、且つバッファー回路56の入力端
子に接続している。バッファー回路56の出力端子が本
アンプ付きイメージセンサの出力端子である。
Therefore, in the reading order, the holding time of the storage signal voltage is short in the first pixel and the holding time of the storage signal voltage is short in the rear pixel, but the leakage current of the storage capacitor and the MOS transistor is sufficiently small. It doesn't matter. That is, according to the present invention, the image sensor sequentially accesses the accumulated signal voltage Vso appearing at the signal voltage terminal 18 and simultaneously turns on the refresh MOS transistor in the latter half of each access timing, so that the signal current Isig based on the reference signal Id. And the reference signal Id
Are alternately output to the image signal output line 33 in pairs. As a result, signal processing for reducing fixed pattern noise in the subsequent signal processing circuit is facilitated. (Third Embodiment) FIG. 5 shows an image sensor with an amplifier according to a third embodiment of the present invention. Except for the amplifier section, it comprises the array of pixels according to the first embodiment and the readout circuit according to the second embodiment.
The amplifier unit 50 includes a driving MOS transistor 51,
Load MOS transistor 52 and amplifier set MO
S transistor 53 and gate voltage holding capacitor 5
4, a source resistor 55, and a buffer circuit 56. The source MOS transistor 51 has a source resistor 55 at its source, the gate of the transistor 51 has a gate voltage holding capacitor 54, and an amplifier setting MOS transistor 51.
One electrode of the transistor 53 is connected to the drain of the drive MOS transistor 51, the source of the load MOS transistor 52 and the other electrode of the amplifier set MOS transistor 53, and to the input terminal of the buffer circuit 56. The output terminal of the buffer circuit 56 is the output terminal of the image sensor with the amplifier.

【0029】アンプ部50は画像信号出力ライン33か
らの交番信号電流Isig・Idをドライブ用MOSトラン
ジスタ51のソースに受けて動作する。アンプセット用
MOSトランジスタ53は基準信号出力タイミングでオ
ンになることにより、ドライブ用MOSトランジスタ5
1のゲートが基準信号でのドレイン電圧に自己バイアス
され、ゲート電圧保持用コンデンサ54により保持され
る。MOSトランジスタにおいて、ゲート電極のリーク
電流は極めて小さいために高精度でゲートバイアス電圧
を保持できる。明信号出力タイミングでアンプセット用
MOSトランジスタ54がオフになり、ゲート電圧保持
用コンデンサ54に保持されたゲート電圧に基づく出力
電圧がドライブ用MOSトランジスタ51のドレインに
現れる。前記ドレイン電圧がバッファー回路56を介し
て出力される。アンプセット用トランジスタ53が明信
号出力のタイミングでオンし、基準信号出力のタイミン
グでオフしても、信号の出力極性が異なるが正常の動作
をさせることができる。自己バイアスゲート接地アンプ
50により、入力インピーダンスを低く抑えて画像信号
ラインの寄生容量による信号の遅延を最小限に抑え、ア
ンプ内蔵であるためにS/Nが向上し、且つ自動的にド
ライブ用MOSトランジスタ51のゲート電圧を適切な
電圧に設定できるためにICプロセスの変動に対しても
歩留まりよく製造することができる。
The amplifier section 50 operates by receiving the alternating signal current Isig · Id from the image signal output line 33 at the source of the driving MOS transistor 51. When the amplifier setting MOS transistor 53 is turned on at the reference signal output timing, the drive MOS transistor 5
One gate is self-biased to the drain voltage of the reference signal and is held by the gate voltage holding capacitor 54. In a MOS transistor, since the leakage current of the gate electrode is extremely small, the gate bias voltage can be held with high accuracy. At the output timing of the bright signal, the amplifier setting MOS transistor 54 is turned off, and an output voltage based on the gate voltage held by the gate voltage holding capacitor 54 appears at the drain of the drive MOS transistor 51. The drain voltage is output via the buffer circuit 56. Even if the amplifier setting transistor 53 is turned on at the timing of the bright signal output and turned off at the timing of the reference signal output, normal operation can be performed although the signal output polarity is different. The self-biased gate grounded amplifier 50 keeps the input impedance low, minimizes the signal delay due to the parasitic capacitance of the image signal line, improves the S / N due to the built-in amplifier, and automatically drives the MOS drive. Since the gate voltage of the transistor 51 can be set to an appropriate voltage, the transistor 51 can be manufactured with a high yield against fluctuations in the IC process.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、読み取りモードは一斉
取り込み、順次読み出しの高感度イメージセンサを汎用
のMOS−ICプロセスで製造できる。
According to the present invention, it is possible to manufacture a high-sensitivity image sensor of simultaneous reading and sequential reading in the reading mode by a general-purpose MOS-IC process.

【0031】画素は簡単なデバイス、回路で構成し、信
号取り込み、増幅、蓄積の機能を果たし、読み出し回路
はその入力インピーダンスは高いために、画素部の蓄積
コンデンサは小容量で済み、蓄積コンデンサの占める面
積を削減でき、高解像度イメージセンサが可能になり、
イメージセンサチップは安価になる。
The pixel is composed of simple devices and circuits, and functions to take in, amplify, and accumulate signals. Since the readout circuit has a high input impedance, the storage capacitor in the pixel section requires only a small capacitance. The area occupied can be reduced, and a high-resolution image sensor becomes possible.
Image sensor chips become cheaper.

【0032】画像信号電流Isig と基準信号Id を交互
に対をなして画像信号出力ライン33に出力するため
に、後段の信号処理回路において固定パターンノイズを
低減するための信号処理が容易になる。
Since the image signal current Isig and the reference signal Id are alternately paired and output to the image signal output line 33, signal processing for reducing fixed pattern noise in a subsequent signal processing circuit is facilitated.

【0033】本イメージセンサチップ内に自己バイアス
ゲート接地アンプを内蔵することにより、S/Nの向上
と同時に周辺回路の簡略化が可能になる。
By incorporating a self-biased gate-grounded amplifier in the image sensor chip, it is possible to improve the S / N and to simplify the peripheral circuits.

【0034】よって、本発明は各種の情報処理機器にお
ける画像または映像入力機器に於いて、大きな効果を発
揮するものと考えられる。
Therefore, it is considered that the present invention exerts a great effect on an image or video input device in various information processing devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態におけるイメージセ
ンサの画素の等価回路図
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a pixel of an image sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態における、画素の画
像信号取り込みのためのタイミングチャート
FIG. 2 is a timing chart for capturing an image signal of a pixel according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施の形態におけるイメージセ
ンサの信号読み出し部の等価回路図
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a signal reading unit of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態における信号読み出
しのためのタイミングチャート
FIG. 4 is a timing chart for signal reading according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態のアンプ付きイメー
ジセンサの等価回路図
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of an image sensor with an amplifier according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1a、1b、1c・・・画素 2・・・光電変換素子 3・・・リセット用MOSトランジスタ 7・・・制御スイッチ付き反転アンプ 8・・・転送用MOSトランジスタ 9・・・蓄積コンデンサ 10・・・クランプ用MOSトランジスタ 18・・・信号電圧端子 20・・・リセットパルスφrs 21・・・信号電圧Vp 22・・・出力電圧Vao 23・・・制御するパルスφsw 24・・・転送パルスφT 25・・・クランプパルス 26・・・蓄積信号電圧Vso 30a、30b、30c・・・インピーダンス変換用M
OSトランジスタ 31a、31b、31c・・・アクセス用MOSトラン
ジスタ 32a、32b、32c・・・リフレッシュ用MOSト
ランジスタ 33・・・画像信号出力ライン 34・・・シフトレジスタ 35・・・タイミングパルス発生器 40、41、42・・・蓄積信号電圧Vso1,Vso2,Vso
n 43、44、45・・・走査パルスY1,Y2,Yn 46、47、48・・・リフレッシュパルス 51・・・ドライブ用MOSトランジスタ 52・・・負荷用MOSトランジスタ 53・・・アンプセット用MOSトランジスタ 54・・・ゲート電圧保持用MOSトランジスタ 55・・・ソース抵抗
1, 1a, 1b, 1c: Pixel 2: Photoelectric conversion element 3: Reset MOS transistor 7: Inverting amplifier with control switch 8: Transfer MOS transistor 9: Storage capacitor 10 ... Clamping MOS transistor 18 ... Signal voltage terminal 20 ... Reset pulse φrs 21 ... Signal voltage Vp 22 ... Output voltage Vao 23 ... Controlling pulse φsw 24 ... Transfer pulse φT 25: clamp pulse 26: stored signal voltage Vso 30a, 30b, 30c: impedance conversion M
OS transistor 31a, 31b, 31c access MOS transistor 32a, 32b, 32c refresh MOS transistor 33 image signal output line 34 shift register 35 timing pulse generator 40 41, 42... Accumulated signal voltages Vso1, Vso2, Vso
n 43, 44, 45: scanning pulse Y1, Y2, Yn 46, 47, 48: refresh pulse 51: driving MOS transistor 52: load MOS transistor 53: amplifier setting MOS Transistor 54: MOS transistor for holding gate voltage 55: Source resistance

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電荷蓄積モードで動作する光電変換素子、
バッファアンプ、蓄積コンデンサ及び、制御スイッチを
含む画素のアレイと、 前記各画素に付けられたインピーダンス変換用トランジ
スタ、アクセス用トランジスタ及び、前記アクセストラ
ンジスタの他端電極を共通に接続してなる画像信号出力
ラインを含む読み出し回路と、 順次読み出しのための走査回路とを備えたイメージセン
サにおいて、 前記画素のアレイにおける各画素が、前記光電変換素子
と、前記光電変換素子の個別電極に接続した制御スイッ
チ付きのバッファアンプと、前記バッファアンプの出力
端子に接続され、前記バッファアンプの活性化期間内に
導通する転送用スイッチと、その転送用スイッチの他端
に接続した蓄積コンデンサと、その蓄積コンデンサの他
端電極と基準電圧ライン間に接続したクランプ用スイッ
チとを有することを特徴とするイメージセンサ。
A photoelectric conversion element operating in a charge accumulation mode;
An array of pixels including a buffer amplifier, a storage capacitor, and a control switch; an impedance conversion transistor, an access transistor, and an image signal output commonly connected to the other end electrode of the access transistor attached to each pixel. In an image sensor including a readout circuit including a line and a scanning circuit for sequential reading, each pixel in the array of pixels includes a control switch connected to the photoelectric conversion element and an individual electrode of the photoelectric conversion element. A buffer switch, a transfer switch connected to the output terminal of the buffer amplifier, and conducting during the activation period of the buffer amplifier; a storage capacitor connected to the other end of the transfer switch; A clamp switch connected between the end electrode and the reference voltage line The image sensor characterized in that it comprises.
【請求項2】前記光電変換素子がフォトダイオードであ
ることを特徴とする請求項1のイメージセンサ。
2. The image sensor according to claim 1, wherein said photoelectric conversion element is a photodiode.
【請求項3】前記制御用スイッチ、前記転送用スイッチ
および前記クランプ用スイッチがMOSトランジスタで
あることを特徴とする請求項1のイメージセンサ。
3. The image sensor according to claim 1, wherein said control switch, said transfer switch and said clamp switch are MOS transistors.
【請求項4】前記バッファアンプがMOSトランジスタ
による反転アンプであることを特徴とする請求項1のイ
メージセンサ。
4. The image sensor according to claim 1, wherein said buffer amplifier is an inverting amplifier using a MOS transistor.
【請求項5】請求項1記載のイメージセンサを駆動する
駆動方法であって、 前記アレイ状に配列した画素に含まれる光電変換素子の
個別電極に接続した制御スイッチ付きのバッファアンプ
が、リセットタイミングの前後で全画素一斉に前記制御
スイッチを導通させ、且つリセット動作開始前の制御ス
イッチの導通期間に全画素一斉に前記クランプスイッチ
を導通させた後、リセット動作後の制御スイッチの導通
期間に前記クランプスイッチを全画素一斉にオフにする
ことにより、前記各蓄積コンデンサの他端に基準電圧を
基準とする各画素の信号電圧を発生、保持させることを
特徴とするイメージセンサの駆動方法。
5. The driving method for driving an image sensor according to claim 1, wherein a buffer amplifier with a control switch connected to an individual electrode of a photoelectric conversion element included in the pixels arranged in the array is reset timing. Before and after, the control switches are turned on all the pixels at the same time, and the clamp switches are turned on all the pixels at the same time during the conduction period of the control switches before the start of the reset operation. A driving method for an image sensor, wherein a signal voltage of each pixel based on a reference voltage is generated and held at the other end of each of the storage capacitors by simultaneously turning off a clamp switch for all pixels.
【請求項6】電荷蓄積モードで動作する光電変換素子、
バッファアンプ、蓄積コンデンサ及び、制御スイッチを
含む画素のアレイと、 前記各画素に付けられたインピーダンス変換用トランジ
スタ、アクセス用トランジスタ及び、そのアクセストラ
ンジスタの他端電極を共通に接続してなる画像信号出力
ラインを含む読み出し回路と、 順次読み出しのための走査回路とを備えたイメージセン
サにおいて、 前記読み出し回路が、前記各画素の出力端子である前記
蓄積コンデンサの他端にゲート電極を接続したインピー
ダンス変換用MOSトランジスタと、前記トランジスタ
のソース電極にドレイン電極を接続したアクセス用MO
Sトランジスタと、前記各画素の出力ライン端子及び基
準電圧ライン間に接続したリフレッシュ用スイッチと、
アクセス用の前記トランジスタのソース電極を共通に接
続して成る画像信号出力ラインとを有することを特徴と
するイメージセンサ。
6. A photoelectric conversion element operating in a charge storage mode,
An array of pixels including a buffer amplifier, a storage capacitor, and a control switch; an impedance conversion transistor, an access transistor attached to each pixel, and an image signal output commonly connected to the other end of the access transistor An image sensor comprising: a readout circuit including a line; and a scanning circuit for sequential reading, wherein the readout circuit is used for impedance conversion in which a gate electrode is connected to the other end of the storage capacitor, which is an output terminal of each pixel. A MOS transistor and an access MO having a drain electrode connected to a source electrode of the transistor;
An S transistor, a refresh switch connected between an output line terminal of each pixel and a reference voltage line,
An image signal output line formed by commonly connecting source electrodes of the transistors for access.
【請求項7】請求項6のイメージセンサを駆動する駆動
方法であって、 前記各画素の出力端子である前記蓄積コンデンサの他端
に現れた画像信号をインピーダンス変換用MOSトラン
ジスタのゲート電極に受け、各画素のアクセスパルスに
同期して、アクセスパルスの前半でリフレッシュスイッ
チをオフにして信号電流を出力させ、アクセスパルスの
後半でリフレッシュスイッチをオンさせて基準電流を出
力させる動作を順次、画素間で走査することを特徴とす
るイメージセンサの駆動方法。
7. A driving method for driving an image sensor according to claim 6, wherein an image signal appearing at the other end of said storage capacitor as an output terminal of each pixel is received by a gate electrode of a MOS transistor for impedance conversion. In synchronization with the access pulse of each pixel, the refresh switch is turned off in the first half of the access pulse to output a signal current, and the refresh switch is turned on in the second half of the access pulse to output the reference current. A method for driving an image sensor, comprising:
【請求項8】請求項1または請求項6のイメージセンサ
と、ドライバー用MOSトランジスタと、負荷用MOS
トランジスタと、自己バイアス発生用MOSトランジス
タスイッチと、ゲートバイアス電圧保持用コンデンサ
と、ソース抵抗からなる自己バイアスゲート接地アンプ
とを備えたことを特徴とするイメージセンサ。
8. The image sensor according to claim 1 or 6, a driver MOS transistor; and a load MOS transistor.
An image sensor comprising: a transistor; a MOS transistor switch for generating a self-bias; a capacitor for holding a gate bias voltage; and a self-biased gate-grounded amplifier including a source resistor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7394491B2 (en) 2003-01-13 2008-07-01 Magnachip Semiconductor, Ltd. Image sensor having clamp circuit
JP2011151794A (en) * 2009-12-24 2011-08-04 Canon Inc Image reader, multi-function printer device, and image reading method

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JP2011151794A (en) * 2009-12-24 2011-08-04 Canon Inc Image reader, multi-function printer device, and image reading method

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