JP2531781C - - Google Patents
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- JP2531781C JP2531781C JP2531781C JP 2531781 C JP2531781 C JP 2531781C JP 2531781 C JP2531781 C JP 2531781C
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は減算回路に係り、特に集積化が容易で低コストな回路構成の減算回路
に関する。
本発明は、暗時出力を含む光信号から暗時出力を除去する光電変換装置の減算
回路に好適に用いられるものである。
[従来の技術]
センサ装置に要求される特性の一つに高S/N比がある。つまり、信号成分を
大きくし、雑音成分を小さくすることが要求される。
ところが、雑音成分については、センサ部のパターン・レイアウトや製造プロ
セスに依存するところが大きく、またセンサ部の解像度を上げるため、画素サイ
ズを小さくし、高集積化するほど、画素ごとのデバイス特性の差異が顕著になり
、FPN(Fixed Pattern Noise)が大きく、S/N比が劣化する傾向が見られる
。このFPNは画素デバイス間の種々の特性が密接に関係しており、これを低減
することは困難でありセンサ装置を構成する上で最も重要な課題となっていた。
かかる課題を解決するために、センサ部から、まず蓄積開始時の出力(FPN
を含む)を読み取り、次に蓄積終了時の光信号(FPNを含む)を読み取り、そ
の後この差を取ることで、FPNのない光信号成分だけを直接出力できるように
する減算回路を有する装置が考えだされた。
第8図は従来のセンサ装置に用いられる減算回路の一構成例を示す部分回路構
成図である。
同図において、C211はセンサからの蓄積開始時の出力を蓄積するコンデンサ
であり、C221は固定パターンノイズを含む蓄積終了時信号を蓄積するコンデン
サである。そして、コンデンサC211及びC221は、スイッチ手段M211及びM221
を介してセンサに接続され、またスイッチ手段M212,M222を介して差動アンプ
A5に接続される。
蓄積開始時の出力と固定パターンノイズを含む蓄積終了時信号とは差動アンプ
A5に同時に出力され、差動アンプA5によって蓄積開始時信号と固定パターンノ
イズを含む蓄積終了時信号との差がとられ、固定パターンノイズを含まない光信
号が出力される。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、第8図に示した光電変換装置は、差動アンプの周波数特性等か
ら光電変換装置全体を集積化することが困難であった。
[課題を解決するための手段]
本発明の減算回路は、光センサと、
該光センサの蓄積開始時の信号を出力する第1の信号源と、
前記光センサにおける蓄積終了時の光信号を出力する第2の信号源と、
該第1の信号源と接続される第1のスイッチ手段と、
前記第2の信号源と接続される第2のスイッチ手段と、
該第1のスイッチ手段と該第2のスイッチ手段の出力側に共通接続された容量
手段と、
該容量手段の入力側を所定のリセット電位に選択的に接続するための入力側リ
セット手段と、
前記容量手段の出力側を所定の電位に選択的に接続するための出力側電位設定
手段と、
前記入力側リセット手段によって前記容量手段の入力側の電位をリセットし、
その後前記容量手段の出力側を前記出力側電位設定手段によって所定の電位に設
定した状態で前記第1の信号源と前記第2の信号源のうち一方の信号を前記容量
手段の入力側に供給し、その後他方の信号を前記容量手段の入力側に供給するこ
とによって、前記第1の信号源からの信号と前記第2の信号源からの信号との差
を前記容量手段の出力側から得た後、前記入力側リセット手段によって前記容量
手段の入力側の電位を再びリセット電位に接続する制御手段と、
を有することによって固定パターン・ノイズのない光信号を前記容量手段の出
力側から精度よく得ることを特徴とする。
[作用]
本発明の減算回路において、第一の信号源と接続される第一のスイッチ手段を
用いて、第一の信号源から信号を容量手段に出力し(このときの容量手段の電位
をV1とする)、容量手段の出力側を基準電位、例えばGNDに設定しておく。
その後、第二の信号源と接続される第二のスイッチ手段を用いて、第二の信号
源から信号を容量手段に出力(このときの容量手段の電位をV2とする)すると
、容量手段の入力側の電位変動はV2−V1となる。この時、容量手段の出力側の
電位変動は基準電位からV2−V1となる。すなわち、容量手段の出力からは、第
一の信号源からの信号と前記第二の信号源からの信号との差信号を出力すること
ができる。
[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第1図は、本発明の減算回路の基本構成を説明するための回路構成図である。
第1図において、S1は第一の信号源への接続端子、M1はクロックφAによっ
て第一の信号源からの信号のON−OFF制御を行うMOS トランジスタ、S2は
第二の信号源への接続端子、M2はクロックφBによって第二の信号源からの信号
のON−OFF制御を行うMOS トランジスタである。
MOS トランジスタM1とMOS トランジスタM2は接点P1で共通接続されて、コ
ンデンサCに接続され、コンデンサCは出力アンプA1に接続される。コンデン
サCの接点P1側はクロックφCによってON−OFF制御されるMOS トランジス
タM4に接続され、配線およびコンデンサに蓄積された電荷がリセット可能とな
っている。また、コンデンサCの出力アンプA1接続側はクロックφAによってO
N−OFF制御されるMOS トランジスタM3に接点P2で接続され、基準電位(V
R)を印加可能となっている。
以下、この減算回路の動作を説明する。
第2図は、上記回路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図において、まず、時刻t0にパルスφAが立上がり、MOS トランジスタM
1,M3がON状態になると、第一の信号源からの信号電圧V1が接点P1に読み出
されると同時に接点P2は基準電位(VR)にリセットされる。
次に、時刻t1でクロックφAが立ち下がり、MOS トランジスタM1,M3がOF
F状態になると、接点P2はハイ・インピーダンス状態となる。
次に、時刻t2でクロックφBが立ち上り、MOS トランジスタM2がON状態に
なると第一の信号源からの信号電圧V2(ここではV2>V1とする)が接点P1に
読み出される。
この時、接点P1の電位はV1からV2まで上昇し、接点P1と接点P2との間に
設けた容量Cによって、接点P2の電位は基準電位VRから(V2−V1)だけ上昇
する。従ってアンプA1からは、この差信号(V2−V1)に対応する信号が出力
される。
次に、時刻t3において、クロックφBが立ち下がってMOS トランジスタM2が
OFF状態になり、さらに時刻t4において、クロックφCが立ち上がってMOS ト
ランジスタM4がON状態になると、接点P1側の配線およびコンデンサに蓄積さ
れた電荷がリセットされ、次の信号読み出しに備える。
以下、本発明の減算回路の実施例として、本発明を光電変換装置に用いた場合
を取り上がて説明する。
第3図は、本発明の減算回路の第1実施例を示す光電変換装置の回路構成図で
ある。
同図に示すように、センサ・トランジスタQ1〜QnのベースにはMOS トランジ
スタM11〜M1nが接続され、パルスφBRのON−OFF制御によって電圧VBBが
それぞれ印可される。センサ・トランジスタQ1〜Qnのそれぞれのエミッタは、
MOS トランジスタM21〜M2nに接続され、さらにMOS トランジスタM31〜M3n,M
OS トランジスタM41〜M4nを介してコンデンサCP 1〜CP n、コンデンサCD 1
〜CD nに接続される。
MOS トランシスタM21〜M2nはパルスφVRS によってON−OFF制御され、
電圧VVRがセンサ・トランジスタQ1〜Qnのエミッタにそれぞれ印加可能となっ
ている。MOS トランジスタM31〜M3nはパルスφTPによってON−OFF制御さ
れ、MOS トランジスタM41〜M4nはパルスφTDによってON−OFF制御される
。コンデンサCP 1〜CP n、コンデンサCD 1〜CD nはそれぞれバッファB11〜
B1n、バッファB21〜B2nを介してMOS トランジスタM51〜M5n、MOS トランジ
スタM61〜M6nに接続される。MOS トランジスタM51とMOS トランジスタM61、
MOS トランジスタM52とMOS トランジスタM62、・・・、MOS トランジスタM5n
とMOS トランジスタM6nのゲートは共通接続されて、シフトレジスタによって順
次走査される。シフトレジスタを順次制御することによって、コンデンサCP 1
とコンデンサCD 1、コンデンサCP 2とコンデンサCD 2、・・・、コンデンサ
CP n
とコンデンサCD nに蓄積された信号が水平転送ラインl1,l2に転送される。
水平転送ラインl1,l2は、減算回路構成部Xに接続される。なお、減算回路
構成部Xは、基準電位VRがGNDである点を除いて上述した減算回路と同等で
あり、同一符号を付して構成説明を略するものとする。
第4図は、上記回路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、時刻t1において、クロックφTPが立ち上がり、MOS トランジスタM31
〜M3nがON状態になり、蓄積終了時信号(固定パターンノイズを含む)が全画
素一括に一時蓄積容量CP 1〜CP nに転送される。
次に、時刻t2においてクロックφTPが立ち下がりMOS トランジスタM31〜M3
nがOFF状態になり、時刻t3においてクロックφBRが立ち下がり、トランジス
タM11〜M1nがON状態になると、センサ・トランジスタQ1〜Qnのベース電位
が全画素についてVBBにリセットされる(これを完全リセット動作という)。
次に、時刻t4においてクロックφBRが立ち上がり、トランジスタM11〜M1n
がOFF状態になり、時刻t5においてクロックφVRS が立ち上がり、トランジ
スタM21〜M2nがON状態となると、センサ・トランジスタQ1〜Qnのエミッタ
電位がVVRにリセットされる(これを過渡リセット動作という)。
この過渡リセット動作中に、時刻t6から時刻t7において、クロックφTDが立
ち上がり、トランジスタM41〜M4nがON状態になり、過渡リセット動作終了時
の電位、つまり蓄積動作開始時の電位がコンデンサCD 1〜CD nに転送される。
次に、時刻t7からセンサ・トランジスタQ1〜Qnへの新たな信号の蓄積が開
始され、その間に既に述べたコンデンサCP 1〜CP n、コンデンサCD 1〜CD n
に転送された蓄積終了時信号(固定パターンノイズを含む)及び蓄積動作開始時
の出力がバッファB11〜B1n、MOS トランジスタM51〜M5n、水平転送ラインl
2およびバッファB21〜B2n、MOS トランジスタM61〜M6n、水平転送ラインl1
を通して逐次出力される。
蓄積終了時信号(固定パターンノイズを含む)及び蓄積聞始時出力の出力動作
は、まずシフトレジスタより、MOS トランジスタM51,M61にクロックφ1が印
加され、コンデンサCP 1,CD 1のキャリアはバッファB11,バッファB21を通
して水平転送ラインl2,l1に読み出される。次に前述した本発明の減算回路を
用
いて、光信号から暗時出力を引いた差信号を取り出す。
読み出し動作の前半、つまり時刻t8〜t9では、クロックφAはハイ・レベル
にあるので、MOS トランジスタM1,M3はON状態になっている。従って、節点
P1,P2の電位はそれぞれ蓄積開始時の出力レベル、GNDになる。
次に、読み出し動作の後半、つまり時刻t9〜t10では、クロックφBがハイレ
ベルにあるので、MOS トランジスタM2はON状態になり、接点P1の電位はVN
からVS+N(蓄積終了時信号レベル)になる。この時、節点P2はフローティング
状態にあるので、節点P1の電位上昇分(Vs)だけ、節点P2の電位はGNDレ
ベルから上昇し、そのレベルが最終的に出力される。その後、時刻t10で、シフ
トレジスタからのクロックφ1はローレベルになるとともに、クロックφCが立ち
上がり、その前半(時刻t10〜t11)でクロックφAがハイレベルになり、トラ
ンジスタM1,M3がON状態になり、接点P1,P2および水平転送ラインl1が
リセットされる。次に後半(時刻t11〜t12)で、クロックφBがハイレベルに
なり、トランジスタM2がON状態になり、水平転送ラインl2もリセットされる
。
このような一連の読み出し動作が画素毎に順次行われ、光信号が出力される。
この時、蓄積開始時出力レベルが画素毎にバラツキがあっても、出力端子には固
定パターンノイズを含まない蓄積終了時信号レベルのみが出力されるので、S/
N比の高い光情報が得られる。
第5図は、本発明の減算回路の第2実施例を示す光電変換装置の回路構成図で
ある。
第6図は、上記回路の基本構成を説明するためのタイミングチャートである。
第5図に示すように、本実施例は、画素からの出力を上下二段、さらに上下段
それぞれに二分割した四線読み出し方式の光電変換装置である。
なお、四分割した水平転送ラインの各々1ラインについてのセンサ構成部およ
び減算回路構成部は、第1実施例と同等であり、構成および動作についての詳細
説明については省略する。
第5図,第6図に示すように、クロックφC1、φC2、φC3、φC4は順次走査さ
れて、蓄積開始時出力、蓄積終了後信号をそれぞれ、水平転送ラインl1a,l2a
、水平転送ラインl1b,l2b,水平転送ラインl1c,l2c、水平転送ラインl1d
,
l2dに出力する。
減算回路構成部Xa〜Xdは第1実施例における減算回路構成部Xに対応する
ものであるが、ここではアンプは設けられていない。MOS トランジスタM1a〜M
4a、M1b〜M4b、M1c〜M4c、M1d〜M4dはMOS トランジスタM1〜M4に対応し
、コンデンサC1〜C4はコンデンサCに対応する。減算回路構成部Xa〜Xdの
接点Q1〜Q4からの出力は、それぞれクロックφC3、φC4、φC2、φC1によって
ON−OFF制御されるMOS トランジスタM5a〜M5dに接続される。MOS トラン
ジスタM5a,M5bは共通接続され、アンプA2を介してクロックφA0によってO
N−OFF制御されるMOS トランジスタM6に接続され、またMOS トランジスタ
M5c,M5dは共通接続され、アンプA3を介してクロックφB0によってON−OF
F制御されるMOS トランジスタM7に接続される。
MOS トランジスタM6,M7は共通接続されて、コンデンサCsおよびアンプA
4に接続される。
第6図において、Q1,Q2,Q3,Q4は第5図における接点Q1,Q2,Q3,
Q4の電位、Vout はアンプA4からの出力を示す。
第1実施例では、光信号が出力されるのはφ1クロックの1/4周期の時間で
あったが、本実施例では、水平信号ラインを四分割し、それぞれの位相を90°
ずらせることにより、出力端では光信号が連続して現れるようにした。また容量
Csにより、サンプルホールド機能を持たせた。
次に、上記光電変換装置を適用した画像読取装置の一例を示す。
第7図は、画像読取装置の一例の概略的構成図である。
同図において、原稿501は読取り部505に対して相対的に矢印Y方向に機
械的に移動する。また、画像の読み取りは、本発明の光電変換装置たるイメージ
センサ504によって矢印X方向に走査することで行われる。
まず、光源502からの光は原稿501で反射し、その反射光が結像光学系5
03を通してイメージセンサ504上に像を結像する。これによって、イメージ
センサ504には入射光の強さに対応したキャリアが蓄積され、光電変換されて
画像信号として出力する。
この画像信号は、AD変換器506によりデジタル変換され、画像処理部50
7内のメモリに画像データとして取り込まれる。そして、シェーディング補正、
色補正等の処理が行われ、パソコン508又はプリンタ等へ送信される。
こうしてX方向の走査の画像信号転送が終了すると、原稿501がY方向へ相
対的に移動し、以下同様の動作を繰り返すことで、原稿501の前画像を電気信
号に変換し画像情報として取り出すことができる。
[発明の効果]
以上詳細に説明したように、本発明による減算回路によれば、差動アンプ等の
集積化が困難な回路構成部材を用いる必要なく、回路の一体化が容易なため、低
コストで、小型の装置を構成することが可能となる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a subtraction circuit, and more particularly to a subtraction circuit having a low-cost circuit configuration that can be easily integrated. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitably used for a subtraction circuit of a photoelectric conversion device that removes a dark output from an optical signal including a dark output. [Prior Art] One of the characteristics required for a sensor device is a high S / N ratio. That is, it is required to increase the signal component and reduce the noise component. However, the noise component largely depends on the pattern layout and manufacturing process of the sensor unit, and in order to increase the resolution of the sensor unit, the smaller the pixel size and the higher the integration, the greater the difference in device characteristics between pixels. Are noticeable, FPN (Fixed Pattern Noise) is large, and the S / N ratio tends to deteriorate. In the FPN, various characteristics between pixel devices are closely related to each other, and it is difficult to reduce the characteristics. This has been the most important problem in configuring a sensor device. In order to solve such a problem, first, an output (FPN) at the start of accumulation from the sensor unit is set.
), Then read the optical signal (including FPN) at the end of accumulation, and then take the difference to provide a device having a subtraction circuit that can directly output only the optical signal component without FPN. Was figured out. FIG. 8 is a partial circuit configuration diagram showing one configuration example of a subtraction circuit used in a conventional sensor device. In the figure, C211 is a capacitor for accumulating the output from the sensor at the start of accumulation, and C221 is a capacitor for accumulating an accumulation end signal including fixed pattern noise. The capacitors C211 and C221 are connected to the switch means M211 and M221.
And the differential amplifier A5 via switch means M212 and M222. The output at the start of accumulation and the signal at the end of accumulation including the fixed pattern noise are simultaneously output to the differential amplifier A5, and the difference between the signal at the start of accumulation and the signal at the end of accumulation including the fixed pattern noise by the differential amplifier A5. Thus, an optical signal containing no fixed pattern noise is output. [Problems to be Solved by the Invention] However, in the photoelectric conversion device shown in FIG. 8, it was difficult to integrate the entire photoelectric conversion device due to the frequency characteristics and the like of the differential amplifier. [Means for Solving the Problems] A subtraction circuit according to the present invention comprises an optical sensor, a first signal source for outputting a signal at the start of accumulation of the optical sensor, and an optical signal at the end of accumulation in the optical sensor. A second signal source to be output; first switch means connected to the first signal source; second switch means connected to the second signal source; A capacitance means commonly connected to an output side of the second switch means, an input side reset means for selectively connecting an input side of the capacitance means to a predetermined reset potential, and an output side of the capacitance means. Output-side potential setting means for selectively connecting to a predetermined potential, and resetting the input-side potential of the capacitance means by the input-side resetting means;
Thereafter, one of the first signal source and the second signal source is supplied to the input side of the capacitance means while the output side of the capacitance means is set to a predetermined potential by the output side potential setting means. Then, by supplying the other signal to the input side of the capacitance means, the difference between the signal from the first signal source and the signal from the second signal source is obtained from the output side of the capacitance means. And control means for connecting the potential of the input side of the capacitance means to the reset potential again by the input-side reset means, whereby an optical signal free of fixed pattern noise is accurately output from the output side of the capacitance means. It is characterized by obtaining. [Operation] In the subtraction circuit of the present invention, a signal is output from the first signal source to the capacitance means by using the first switch means connected to the first signal source (the potential of the capacitance means at this time is reduced). V1), the output side of the capacitance means is set to a reference potential, for example, GND. Then, when a signal is output from the second signal source to the capacitor means (the potential of the capacitor means at this time is set to V2) using the second switch means connected to the second signal source, The potential fluctuation on the input side is V2-V1. At this time, the potential fluctuation on the output side of the capacitance means becomes V2-V1 from the reference potential. That is, the difference signal between the signal from the first signal source and the signal from the second signal source can be output from the output of the capacitance means. [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram for explaining a basic configuration of a subtraction circuit according to the present invention. In FIG. 1, S1 is a connection terminal to a first signal source, M1 is a MOS transistor for controlling ON / OFF of a signal from the first signal source by a clock φA, and S2 is a connection to a second signal source. A terminal M2 is a MOS transistor for controlling ON / OFF of a signal from the second signal source in response to a clock φB. The MOS transistor M1 and the MOS transistor M2 are commonly connected at a contact point P1, and are connected to a capacitor C. The capacitor C is connected to an output amplifier A1. The contact P1 side of the capacitor C is connected to a MOS transistor M4 whose ON / OFF is controlled by the clock φC, so that the electric charge accumulated in the wiring and the capacitor can be reset. The output side of the capacitor C connected to the output amplifier A1 is turned on by the clock φA.
The MOS transistor M3, which is N-OFF controlled, is connected at a contact P2 to a reference potential (V
R) can be applied. Hereinafter, the operation of the subtraction circuit will be described. FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the above circuit. In FIG. 2, first, at time t0, the pulse φA rises, and the MOS transistor M
When M3 is turned on, the signal voltage V1 from the first signal source is read out to the contact point P1, and at the same time the contact point P2 is reset to the reference potential (VR). Next, at time t1, the clock φA falls, and the MOS transistors M1 and M3 are turned off.
In the F state, the contact P2 is in a high impedance state. Next, when the clock φB rises at time t2 and the MOS transistor M2 is turned on, the signal voltage V2 (here, V2> V1) from the first signal source is read out to the contact point P1. At this time, the potential of the contact P1 rises from V1 to V2, and the potential of the contact P2 rises by (V2-V1) from the reference potential VR by the capacitance C provided between the contact P1 and the contact P2. Therefore, a signal corresponding to the difference signal (V2-V1) is output from the amplifier A1. Next, at time t3, the clock φB falls and the MOS transistor M2 is turned off. At time t4, when the clock φC rises and the MOS transistor M4 is turned on, the charge is accumulated in the wiring and capacitor on the contact P1 side. The reset signal is reset to prepare for the next signal reading. Hereinafter, a case where the present invention is applied to a photoelectric conversion device will be described as an embodiment of the subtraction circuit of the present invention. FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a photoelectric conversion device showing a first embodiment of the subtraction circuit of the present invention. As shown in the figure, MOS transistors M11 to M1n are connected to the bases of the sensor transistors Q1 to Qn, and a voltage VBB is applied by ON-OFF control of the pulse φBR. The respective emitters of the sensor transistors Q1 to Qn
Connected to the MOS transistors M21 to M2n and further to the MOS transistors M31 to M3n, M
OS Capacitors CP1 to CPn and capacitor CD1 via transistors M41 to M4n.
~ CD n. MOS transistors M21 to M2n are ON / OFF controlled by pulse φVRS,
The voltage VVR can be applied to the emitters of the sensor transistors Q1 to Qn, respectively. The MOS transistors M31 to M3n are ON / OFF controlled by a pulse φTP, and the MOS transistors M41 to M4n are ON / OFF controlled by a pulse φTD. Capacitors CP1 to CPn and capacitors CD1 to CDn are connected to buffers B11 to B11, respectively.
B1n, are connected to MOS transistors M51 to M5n and MOS transistors M61 to M6n via buffers B21 to B2n. MOS transistor M51 and MOS transistor M61,
MOS transistor M52 and MOS transistor M62,..., MOS transistor M5n
And the gate of the MOS transistor M6n are commonly connected, and are sequentially scanned by the shift register. By sequentially controlling the shift register, the capacitor CP 1
, The capacitor CD1, the capacitor CP2, the capacitor CD2,..., The signals accumulated in the capacitor CPn and the capacitor CDn are transferred to the horizontal transfer lines l1, l2. The horizontal transfer lines l1 and l2 are connected to the subtraction circuit component X. The subtraction circuit configuration unit X is the same as the above-described subtraction circuit except that the reference potential VR is GND, and the description of the configuration is omitted by attaching the same reference numerals. FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the above circuit. First, at time t1, the clock φTP rises and the MOS transistor M31
M3n are turned on, and the accumulation end signal (including fixed pattern noise) is transferred to the temporary accumulation capacitors CP1 to CPn in a lump for all pixels. Next, at time t2, the clock φTP falls and the MOS transistors M31 to M3 fall.
n is turned off, the clock φBR falls at time t3, and when the transistors M11 to M1n are turned on, the base potentials of the sensor transistors Q1 to Qn are reset to VBB for all pixels (this is a complete reset operation). ). Next, at time t4, the clock φBR rises and the transistors M11 to M1n
Is turned off, the clock φVRS rises at time t5, and when the transistors M21 to M2n are turned on, the emitter potentials of the sensor transistors Q1 to Qn are reset to VVR (this is called a transient reset operation). During the transient reset operation, from time t6 to time t7, the clock φTD rises, the transistors M41 to M4n are turned on, and the potential at the end of the transient reset operation, that is, the potential at the start of the accumulation operation is changed to the capacitors CD1 to CDD. Transferred to n. Next, from time t7, accumulation of new signals in the sensor transistors Q1 to Qn starts, and during that time, the capacitors CP1 to CPn and the capacitors CD1 to CDn already described.
The signals at the end of accumulation (including fixed pattern noise) and the outputs at the start of accumulation are transferred to the buffers B11 to B1n, the MOS transistors M51 to M5n, and the horizontal transfer line l.
2 and buffers B21 to B2n, MOS transistors M61 to M6n, horizontal transfer line l1
Are sequentially output through. In the output operation of the accumulation end signal (including fixed pattern noise) and the accumulation start output, first, the clock φ1 is applied to the MOS transistors M51 and M61 from the shift register, and the carriers of the capacitors CP1 and CD1 are stored in the buffer B11. , Buffer B21 and read out to horizontal transfer lines l2 and l1. Next, the difference signal obtained by subtracting the dark output from the optical signal is extracted by using the above-described subtraction circuit of the present invention. During the first half of the read operation, that is, from time t8 to t9, the clock φA is at the high level, and the MOS transistors M1 and M3 are in the ON state. Therefore, the potentials of the nodes P1 and P2 become the output level at the start of accumulation and GND, respectively. Next, in the latter half of the read operation, that is, during the time t9 to t10, the clock φB is at the high level, so that the MOS transistor M2 is turned on, and the potential of the contact P1 becomes VN.
To VS + N (signal level at the end of accumulation). At this time, since the node P2 is in a floating state, the potential of the node P2 rises from the GND level by the potential rise (Vs) of the node P1, and the level is finally output. Thereafter, at time t10, the clock φ1 from the shift register goes low, the clock φC rises, and in the first half (time t10 to t11), the clock φA goes high, and the transistors M1 and M3 are turned on. , The contacts P1, P2 and the horizontal transfer line 11 are reset. Next, in the latter half (time t11 to t12), the clock φB goes high, the transistor M2 is turned on, and the horizontal transfer line l2 is reset. Such a series of read operations are sequentially performed for each pixel, and an optical signal is output.
At this time, even if the output level at the start of accumulation varies from pixel to pixel, only the signal level at the end of accumulation without fixed pattern noise is output to the output terminal.
Optical information with a high N ratio can be obtained. FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a photoelectric conversion device showing a second embodiment of the subtraction circuit of the present invention. FIG. 6 is a timing chart for explaining the basic configuration of the circuit. As shown in FIG. 5, the present embodiment is a four-wire readout type photoelectric conversion device in which the output from the pixel is divided into upper and lower stages, and further into upper and lower stages. Note that the sensor configuration unit and the subtraction circuit configuration unit for each of the four divided horizontal transfer lines are the same as those in the first embodiment, and a detailed description of the configuration and operation will be omitted. As shown in FIGS. 5 and 6, clocks φC1, φC2, φC3, and φC4 are sequentially scanned to output an output at the start of accumulation and a signal after the end of accumulation, respectively, on horizontal transfer lines l1a and l2a.
, Horizontal transfer lines 11b and 12b, horizontal transfer lines 11c and 12c, and horizontal transfer lines 11d
, L2d. The subtraction circuit components Xa to Xd correspond to the subtraction circuit component X in the first embodiment, but no amplifier is provided here. MOS transistors M1a-M
4a, M1b to M4b, M1c to M4c, and M1d to M4d correspond to the MOS transistors M1 to M4, and the capacitors C1 to C4 correspond to the capacitor C. Outputs from the contacts Q1 to Q4 of the subtraction circuit components Xa to Xd are connected to MOS transistors M5a to M5d which are ON-OFF controlled by clocks φC3, φC4, φC2, φC1, respectively. The MOS transistors M5a and M5b are commonly connected, and are turned on by the clock φA0 via the amplifier A2.
The N-OFF controlled MOS transistor M6 is connected, and the MOS transistors M5c and M5d are connected in common and turned on and off by the clock φB0 via the amplifier A3.
It is connected to the F-controlled MOS transistor M7. The MOS transistors M6 and M7 are connected in common, and the capacitor Cs and the amplifier A
Connected to 4. In FIG. 6, Q1, Q2, Q3, Q4 are the contacts Q1, Q2, Q3, Q3,
The potential of Q4, Vout, indicates the output from the amplifier A4. In the first embodiment, the optical signal is output during a period of 1/4 period of the φ1 clock, but in the present embodiment, the horizontal signal line is divided into four and each phase is shifted by 90 °.
By shifting, the optical signal appears continuously at the output end. A sample hold function is provided by the capacitance Cs. Next, an example of an image reading apparatus to which the photoelectric conversion device is applied will be described. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an example of the image reading device. In the figure, a document 501 is mechanically moved in a direction indicated by an arrow Y relative to a reading unit 505. Further, reading of an image is performed by scanning in the direction of the arrow X by the image sensor 504 as the photoelectric conversion device of the present invention. First, the light from the light source 502 is reflected by the original 501, and the reflected light is reflected by the imaging optical system 5.
03, an image is formed on the image sensor 504. As a result, carriers corresponding to the intensity of incident light are accumulated in the image sensor 504, photoelectrically converted, and output as image signals. This image signal is converted into a digital signal by the AD converter 506, and is taken into a memory in the image processing unit 507 as image data. And shading correction,
Processing such as color correction is performed and transmitted to the personal computer 508 or a printer. When the transfer of the image signal for the scanning in the X direction is completed in this manner, the original 501 relatively moves in the Y direction, and the same operation is repeated thereafter to convert the previous image of the original 501 into an electric signal and extract it as image information. Can be. [Effects of the Invention] As described above in detail, according to the subtraction circuit of the present invention, it is not necessary to use circuit components which are difficult to integrate such as a differential amplifier, and the circuit can be easily integrated. It is possible to configure a small device at a low cost.
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の減算回路の基本構成を説明するための回路構成図である。
第2図は、上記回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
第3図は、本発明の減算回路の第1実施例を示す光電変換装置の回路構成図で
ある。
第4図は、本発明の減算回路の第1実施例を説明するためのタイミングチャー
トである。
第5図は、本発明の減算回路の第2実施例を示す光電変換装置の回路構成図で
ある。
第6図は、本発明の減算回路の第2実施例を説明するためのタイミングチャー
トである。
第7図は、画像読取装置の一例の概略的構成図である。
第8図は、従来のセンサ装置に用いられる減算回路の一構成例を示す部分回路
構成図である。
S1:第一の信号源への接続端子、S2:第二の信号源への接続端子、M1,M2
,M3,M4:MOS トランジスタ、P1,P1:接点、C:コンデンサ、A1:アン
プ、φA,φB,φC:クロック。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit configuration diagram for explaining a basic configuration of a subtraction circuit according to the present invention. FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the above circuit. FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a photoelectric conversion device showing a first embodiment of the subtraction circuit of the present invention. FIG. 4 is a timing chart for explaining a first embodiment of the subtraction circuit of the present invention. FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a photoelectric conversion device showing a second embodiment of the subtraction circuit of the present invention. FIG. 6 is a timing chart for explaining a second embodiment of the subtraction circuit of the present invention. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an example of the image reading device. FIG. 8 is a partial circuit configuration diagram showing one configuration example of a subtraction circuit used in a conventional sensor device. S1: connection terminal to the first signal source, S2: connection terminal to the second signal source, M1, M2
, M3, M4: MOS transistors, P1, P1: contact, C: capacitor, A1: amplifier, φA, φB, φC: clock.
Claims (1)
手段と、 該容量手段の入力側を所定のリセット電位に選択的に接続するための入力側リ
セット手段と、 前記容量手段の出力側を所定の電位に選択的に接続するための出力側電位設定
手段と、 前記入力側リセット手段によって前記容量手段の入力側の電位をリセットし、
その後前記容量手段の出力側を前記出力側電位設定手段によって所定の電位に設
定した状態で前記第1の信号源と前記第2の信号源のうち一方の信号を前記容量
手段の入力側に供給し、その後他方の信号を前記容量手段の入力側に供給するこ
とによって、前記第1の信号源からの信号と前記第2の信号源からの信号との差
を前記容量手段の出力側から得た後、前記入力側リセット手段によって前記容量
手段の入力側の電位を再びリセット電位に接続する制御手段と、 を有することによって固定パターン・ノイズのない光信号を前記容量手段の出
力側から精度よく得ることを特徴とする減算回路。 (2)請求項1記載の減算回路において、前記第1の信号源及び前記第2の信号
源がバッファ手段を有する減算回路。Claims: (1) An optical sensor, a first signal source for outputting a signal at the start of accumulation of the optical sensor, and a second signal source for outputting an optical signal at the end of accumulation in the optical sensor First switch means connected to the first signal source; second switch means connected to the second signal source; and the first switch means and the second switch means. Capacitance means commonly connected to the output side; input-side reset means for selectively connecting the input side of the capacitance means to a predetermined reset potential; and selectively setting the output side of the capacitance means to a predetermined potential. Output-side potential setting means for connecting, and resetting the input-side potential of the capacitance means by the input-side reset means,
Thereafter, one of the first signal source and the second signal source is supplied to the input side of the capacitance means while the output side of the capacitance means is set to a predetermined potential by the output side potential setting means. Then, by supplying the other signal to the input side of the capacitance means, the difference between the signal from the first signal source and the signal from the second signal source is obtained from the output side of the capacitance means. And control means for connecting the potential of the input side of the capacitance means to the reset potential again by the input-side reset means, whereby an optical signal free of fixed pattern noise is accurately output from the output side of the capacitance means. A subtraction circuit characterized in that: (2) The subtraction circuit according to claim 1, wherein the first signal source and the second signal source have buffer means.
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