JPH0759053B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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- JPH0759053B2 JPH0759053B2 JP61120248A JP12024886A JPH0759053B2 JP H0759053 B2 JPH0759053 B2 JP H0759053B2 JP 61120248 A JP61120248 A JP 61120248A JP 12024886 A JP12024886 A JP 12024886A JP H0759053 B2 JPH0759053 B2 JP H0759053B2
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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、固体撮像装置に係り、特に低雑音、低消費電
力化に好適な固体撮像装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device suitable for low noise and low power consumption.
テレビジョンなどの映像信号を得るための撮像手段とし
て、半導体技術を用いた固体撮像装置が実用化されてい
る。固体撮像装置は、装置自体を小型軽量化でき、撮像
した信号をワイヤにより直接取り出すことができる等、
撮像管を用いたものに比べ多くの利点があり、今後ます
ます多用される傾向にある。A solid-state image pickup device using a semiconductor technology has been put into practical use as an image pickup means for obtaining a video signal of a television or the like. The solid-state imaging device can be reduced in size and weight, and the captured signal can be directly taken out by a wire.
It has many advantages over the one using an image pickup tube and tends to be used more and more in the future.
固体撮像装置として幾多の型式のものが提案されてきた
が、現在ではMOS形撮像装置とCCD形撮像装置が主流とな
つている。Although various types of solid-state image pickup devices have been proposed, MOS type image pickup devices and CCD type image pickup devices are now mainstream.
従来のMOS形撮像装置は、例えば特開昭57−46592号公報
に記載のように、MOS形撮像素子の出力とプリアンプの
入力とを直結すなわち直流結合していた。その理由を第
7図と第8図により説明する。In the conventional MOS type image pickup device, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-46592, the output of the MOS type image pickup device and the input of the preamplifier are directly connected, that is, DC-coupled. The reason will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
第7図は固体撮像素子の出力とプリアンプの入力を交流
結合した場合の説明図であつて、1は撮像素子、2はプ
リアンプ、3は容量、4は撮像素子の信号出力端子、5
はプリアンプの出力端子、6は抵抗、7は電源、12は帰
還抵抗である。同図において、撮像素子1とプリアンプ
2とを容量Ccを介して交流結合にすると、撮像素子に直
流バイアス(これは通常ビデオ電圧Vvと呼ばれている)
を供給する必要があり、この直流バイアスは電源7と抵
抗Rvの直列回路で供給している。そうすると、この抵抗
Rvで熱雑音が発生し、感度が低下してしまう。このよう
な熱雑音を低減するには抵抗Rvを大とすればよいが、そ
れに応じて電源7の電圧を大としなければならず、現実
的でない。FIG. 7 is an explanatory diagram in the case where the output of the solid-state image sensor and the input of the preamplifier are AC-coupled. 1 is an image sensor, 2 is a preamplifier, 3 is a capacitor, 4 is a signal output terminal of the image sensor, 5
Is an output terminal of the preamplifier, 6 is a resistor, 7 is a power source, and 12 is a feedback resistor. In the figure, when the image pickup device 1 and the preamplifier 2 are AC-coupled via a capacitance C c , a DC bias is applied to the image pickup device (this is usually called a video voltage V v ).
Must be supplied, and this DC bias is supplied by the series circuit of the power supply 7 and the resistor R v . Then this resistance
Thermal noise is generated in R v , and sensitivity is reduced. To reduce such thermal noise, the resistance R v may be increased, but the voltage of the power supply 7 must be increased accordingly, which is not realistic.
このため、上記公報記載のように、撮像素子とプリアン
プを直流結合して読み出す方法をとると、プリアンプの
電源電圧が高くなつてしまうという問題がある。この問
題について第8図により詳しく説明する。For this reason, if the method in which the image sensor and the preamplifier are DC-coupled and read out is adopted as described in the above publication, there is a problem that the power supply voltage of the preamplifier becomes high. This problem will be described in detail with reference to FIG.
第8図は固体撮像素子の出力に直流結合されるプリアン
プの概略構成図であつて、その詳細な回路は上記公報の
第7図を参照されたい。第8図において、5はプリアン
プの出力、8,9は電源、10は初段アンプを構成する接合
形電界効果トランジスタ(JFET)、11は負荷抵抗、12は
帰還抵抗、13はアンプでJFET10と共にプリアンプを構成
する。また、14はプリアンプの入力端子である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a preamplifier that is DC-coupled to the output of the solid-state image pickup device. For the detailed circuit, refer to FIG. 7 of the above publication. In FIG. 8, 5 is the output of the preamplifier, 8 and 9 are power supplies, 10 is a junction field effect transistor (JFET) that constitutes the first stage amplifier, 11 is a load resistor, 12 is a feedback resistor, and 13 is an amplifier together with the JFET10. Make up. Further, 14 is an input terminal of the preamplifier.
同図において、プリアンプは雑音特性が特に重要であ
り、初段のアンプには図示のように接合形電界効果トラ
ンジスタ(JFET)10を用いる。雑音を減らすにはJFET10
のドレイン・ソース間電圧Vds、ドレイン・ソース間電
流Ids、および負荷抵抗Rlをそれぞれ大きくする方が良
いことが知られている。1つのめやすとして、 Vds>2V,Ids>6mA,Rl>400Ω ……(1) の条件を守れば理想条件と比べてあまり差のない雑音特
性が得られる。In the figure, the noise characteristics of the preamplifier are particularly important, and a junction field effect transistor (JFET) 10 is used for the first-stage amplifier as shown. JFET10 to reduce noise
It is known that it is better to increase the drain-source voltage V ds , the drain-source current I ds , and the load resistance R l of the above. As a rough guide, if the conditions of V ds > 2V, I ds > 6mA, R l > 400Ω (1) are observed, noise characteristics that are not much different from the ideal conditions can be obtained.
さて、撮像素子の直流バイアスVvが3vのとき、(1)式
の条件を守ろうとすると、ゲート電圧Vgは3vであるか
ら、ソース電圧Vsは約3.5v,ドレイン電圧はVdsを加えて
5.5vになる。Rlでの電圧ドロツプ2.4vを加えると電源電
圧Vccは大略8v以上必要となる。一般的には、 VccVg+5v ……………(2) が1つの目安となる。When the DC bias V v of the image sensor is 3 v , the gate voltage V g is 3 v and the source voltage V s is about 3.5 v and the drain voltage is V ds when the condition of the equation (1) is to be observed. in addition
It will be 5.5v. If a voltage drop of 2.4 l is added to R l , the power supply voltage V cc needs to be approximately 8 v or higher. Generally, V cc V g + 5v ……………… (2) is one guide.
上記したように従来のMOS形撮像装置においては、撮像
素子とプリアンプを単に直流結合すると、プリアンプの
電源電圧が高くなつてしまうという問題があり、これが
撮像装置の低電力化の1つの妨げとなつていた。また、
交流結合のプリアンプを用いて電源電圧を下げようとす
ると、熱雑音が増加して感度が低下するという問題があ
つた。As described above, in the conventional MOS image pickup device, if the image pickup element and the preamplifier are simply DC-coupled, there is a problem that the power supply voltage of the preamplifier becomes high, which is one of the obstacles to lowering the power consumption of the image pickup device. Was there. Also,
When an AC coupled preamplifier is used to reduce the power supply voltage, there is a problem that thermal noise increases and sensitivity decreases.
本発明は感度を低下せしめることなく、プリアンプの電
源電圧を下げることができるようにした固体撮像装置を
提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of reducing the power supply voltage of the preamplifier without lowering the sensitivity.
上記目的は、(1)撮像素子の信号出力とプリアンプの
入力とを交流結合し、(2)撮像素子に直流バイアス電
圧供給端子を設け、信号出力線とスイツチを介して接続
し、ブランキング期間にスイツチを導通させることによ
り雑音の増加なく直流バイアスを供給するように構成す
ることによつて達成される。The purpose is to (1) AC-couple the signal output of the image sensor and the input of the preamplifier, and (2) provide a DC bias voltage supply terminal on the image sensor and connect it to the signal output line via a switch to perform a blanking period. It is achieved by providing a DC bias without increasing noise by making the switch conductive.
上記(1)の構成により、プリアンプの入力直流電位Vg
を下げることができ、プリアンプの電源電圧Vccを下げ
ることができる。すなわち、(2)式より、第8図にお
いて、例えばVg=1vではVcc=6v,Vg=0vではVcc=5vの
設計が可能となる。またVcc一定の条件では、プリアン
プの雑音を、わずかではあるが、原理的に減らすことが
できる。With the configuration of (1) above, the input DC potential V g of the preamplifier
Can be lowered, and the power supply voltage V cc of the preamplifier can be lowered. That is, equation (2), in Figure 8, for example, V g = In 1 v V cc = 6v, it is possible to design V g = 0 v in V cc = 5 v. In addition, under the condition that V cc is constant, the noise of the preamplifier can be reduced in principle although it is slight.
また、上記(2)の構成により、走査期間においては直
流バイアス電圧供給端子と信号出力線との間に介在させ
たスイツチが開放であるので、従来例に比べて熱雑音は
変わらない。水平ブランキング期間にスイツチを導通さ
せて信号出力線に直流電圧を与える。走査期間での信号
読出しに伴ない、信号電荷量に応じて信号出力線の電位
が減少するが、この問題は信号出力線とプリアンプ間の
結合容量の値を大きくすることで容易に解消できる。ス
イツチのオン抵抗における電圧ドロツプは避けることが
できず、信号出力線の直流電位は電圧源の値より若干小
さな値となる。この関係を、信号出力線に与える直流バ
イアス電圧をVv,信号出力線の直流電位をVv′、スイツ
チのオン抵抗をRon、平均信号電流をIav、スイツチが導
通している時間の割合をαとして式で表わすと、次のよ
うになる。Further, according to the above configuration (2), since the switch interposed between the DC bias voltage supply terminal and the signal output line is open during the scanning period, thermal noise does not change as compared with the conventional example. The switch is turned on during the horizontal blanking period to apply a DC voltage to the signal output line. The potential of the signal output line decreases in accordance with the signal charge amount as the signal is read during the scanning period, but this problem can be easily solved by increasing the value of the coupling capacitance between the signal output line and the preamplifier. The voltage drop in the on resistance of the switch cannot be avoided, and the DC potential of the signal output line becomes a value slightly smaller than the value of the voltage source. This relationship is expressed as follows: DC bias voltage applied to the signal output line is V v , DC potential of the signal output line is V v ′, ON resistance of the switch is R on , average signal current is I av , and time of the switch is on. If the ratio is expressed as α, it becomes as follows.
ΔV≡Vv−Vv′=Iav・Ron/α …………(3) 本発明によれば、上記したように、熱雑音が増加しない
ため、スイツチのオン抵抗Ronの値を小さくすることが
でき、電圧差ΔVを小さく抑えることができる。例え
ば、Ron=10kΩ、α=0.1の設計例では、Iav=0.1μA
のとき、ΔV=10mVであり、これによる飽和信号レベル
の変化は全く問題とならない。また入射光量に応じてΔ
Vがゼロから数十ミリボルトまでゆるやかに変化する点
についても、後段における周期的な直流再生(通常、1
水平周期ごとに光学黒の部分を一定電位にクランプす
る)により対処でき、黒レベルを変動させる原因にはな
らない。ΔV≡V v −V v ′ = I av · R on / α (3) According to the present invention, since the thermal noise does not increase as described above, the value of the on-resistance R on of the switch is changed. Therefore, the voltage difference ΔV can be reduced. For example, in the design example of R on = 10 kΩ and α = 0.1, I av = 0.1 μA
At that time, ΔV = 10 mV, and the change in the saturation signal level due to this does not pose any problem. In addition, Δ
Regarding the point where V gradually changes from zero to several tens of millivolts, periodic direct current regeneration (usually 1
It can be dealt with by clamping the optical black part to a constant potential every horizontal period), and does not cause the black level to fluctuate.
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明による固体撮像装置の第一の実施例を示
す(a)回路構成図、(b)タイミングチヤートであ
る。この実施例は、前記した特開昭57−46592号公報に
記載された通常のMOS形撮像素子にスイツチ40を追加し
たものであり、基本動作は上記公知例に述べられている
通りである。1A and 1B are a circuit configuration diagram and a timing chart, respectively, showing a first embodiment of a solid-state image pickup device according to the present invention. In this embodiment, a switch 40 is added to the ordinary MOS type image pickup device described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 57-46592, and the basic operation is as described in the above-mentioned known example.
同図(a)において、2はプリアンプ、3は結合容量
(Cc)、4は信号出力端子、5はプリアンプ出力端子、
12は帰還抵抗、21は水平走査回路、22は垂直走査回路、
23は信号出力線、25は垂直信号線、27,28はスイツチン
グ素子であるMOSトランジスタ、32は光電変換素子であ
るフオトダイオード、33はゲート線、40はスイツチであ
るMOSトランジスタ、41はリセツトパルスを印加するパ
ルス入力端子、42は直流バイアスを印加する直流電圧入
力端子、h1〜h3は水平走査回路21の走査回路出力パル
ス、v1〜v3は垂直走査回路22の走査回路出力パルス、10
0は撮像素子である。また同図(b)において、v1〜v2,
h1〜h3は走査回路出力パルス、rpはリセツトパルスであ
る。In the figure (a), 2 is a preamplifier, 3 is a coupling capacitance (C c ), 4 is a signal output terminal, 5 is a preamplifier output terminal,
12 is a feedback resistor, 21 is a horizontal scanning circuit, 22 is a vertical scanning circuit,
23 is a signal output line, 25 is a vertical signal line, 27 and 28 are MOS transistors that are switching elements, 32 is a photodiode that is a photoelectric conversion element, 33 is a gate line, 40 is a MOS transistor that is a switch, and 41 is a reset pulse. , 42 is a DC voltage input terminal for applying a DC bias, h 1 to h 3 are scanning circuit output pulses of the horizontal scanning circuit 21, and v 1 to v 3 are scanning circuit output pulses of the vertical scanning circuit 22. ,Ten
Reference numeral 0 is an image sensor. Further, in FIG. 2B, v 1 to v 2 ,
h 1 to h 3 is the scanning circuit output pulse, rp is reset pulses.
第1図(a)に示した回路の動作を同図(b)に示した
タイミングチヤートを参照して説明する。The operation of the circuit shown in FIG. 1A will be described with reference to the timing chart shown in FIG.
水平ブランキング期間に、垂直走査パルスv1〜v2により
選択された行のフオトダイオード32上の信号電荷を垂直
信号線25に移すと共に、端子41からのリセツトパルスrp
によりスイツチ40を導通させて信号出力線23の電位を前
記Vv′にリセツトする。水平走査期間では、水平走査パ
ルスh1〜h3により水平MOSトランジスタ27を順次導通さ
せて、信号を読出すが、このときスイツチ40は開放であ
るので、スイツチ40による熱雑音の増加はない。信号読
出しと同時に垂直信号線25はほぼVv′の電位にリセツト
されるため、次の水平ブランキング期間に選択されるフ
オトダイオード32は、信号読出しと同時にほぼVv′にリ
セツトされる。During the horizontal blanking period, the signal charges on the photodiodes 32 of the row selected by the vertical scanning pulses v 1 to v 2 are transferred to the vertical signal line 25, and the reset pulse rp from the terminal 41 is set.
Thus, the switch 40 is turned on to reset the potential of the signal output line 23 to the V v '. In the horizontal scanning period, the horizontal MOS transistors 27 are sequentially turned on by the horizontal scanning pulses h 1 to h 3 to read out the signal, but since the switch 40 is open at this time, the thermal noise by the switch 40 does not increase. 'To be reset to the potential of photodiode 32 to be selected next horizontal blanking period is approximately V v at the same time as the signal read' signals read simultaneously with the vertical signal line 25 is substantially V v is reset to.
撮像素子100とプリアンプ2は交流結合しているので、
プリアンプ2の電源電圧を従来より下げることができ
る。Since the image sensor 100 and the preamplifier 2 are AC-coupled,
The power supply voltage of the preamplifier 2 can be lowered as compared with the conventional one.
第2図は本発明による固体撮像装置の第二の実施例を示
す(a)回路構成図、(b)タイミングチヤートであつ
て、例えば特開昭59−144278号公報記載の「水平読出
し」MOS形撮像素子に本発明によるスイツチを追加した
ものである。FIG. 2 shows (a) a circuit configuration diagram and (b) a timing chart showing a second embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention, for example, a "horizontal read" MOS described in JP-A-59-144278. The switch according to the present invention is added to the image pickup device.
同図において、24は信号出力線、26は水平信号線、101
は撮像素子であり第1図と同一部分には同一符号を付し
てある。In the figure, 24 is a signal output line, 26 is a horizontal signal line, 101
Is an image sensor, and the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
同図において、水平ブランキング期間にリセツトパルス
rpによりスイツチ40を導通させて、信号出力線24と水平
信号線26をVv′にリセツトする。走査期間では垂直走査
パルスv1,v2により、選択された行の垂直MOSトランジス
タ29,30が導通しており、水平走査パルスh1〜h3で水平M
OSトランジスタ31を順次導通させることによりその行の
フオトダイオード32上の信号を読出す。この信号読出し
と同時に、フオトダイオード32はほぼVv′の電位にリセ
ツトされる。In the figure, the reset pulse is applied during the horizontal blanking period.
The switch 40 is made conductive by rp, and the signal output line 24 and the horizontal signal line 26 are reset to V v '. In the scanning period, the vertical scanning pulses v 1 and v 2 turn on the vertical MOS transistors 29 and 30 in the selected row, and the horizontal scanning pulses h 1 to h 3 cause the horizontal M
By sequentially turning on the OS transistor 31, the signal on the photodiode 32 of that row is read. Simultaneously with this signal reading, the photodiode 32 is reset to the potential of approximately V v '.
撮像素子101とプリアンプ2とは交流結合しているの
で、プリアンプの電源電圧を従来より下げることができ
る。Since the image pickup device 101 and the preamplifier 2 are AC-coupled, the power supply voltage of the preamplifier can be lowered as compared with the conventional case.
なお、発明者らの検討により、水平走査に伴なうチヤー
ジポンプ電流を許容限以下におさえる駆動条件が見つか
つており、この条件で用いる場合には水平MOSトランジ
スタ31と垂直MOSトランジスタ30の設置場所を入替える
ことも可能である。As a result of studies by the inventors, a driving condition for keeping the charge pump current accompanying horizontal scanning below the allowable limit has been found.When using this condition, the installation location of the horizontal MOS transistor 31 and the vertical MOS transistor 30 is found. Can be replaced.
第3図は本発明による固体撮像装置の第三の実施例を示
す回路構成図であつて、102は撮像素子、第2図と同一
部分には同一符号を付してある。FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention, in which 102 is an image pickup element, and the same parts as those in FIG.
同図において実施例は、第2図に示した実施例における
水平、垂直のMOSトランジスタ31,30の場所を入替え、か
つスイツチ40を信号出力線24のみに設け、各水平信号線
26と端子42の間のMOSトランジスタを除いて簡略化した
例である。In this embodiment, the horizontal and vertical MOS transistors 31, 30 in the embodiment shown in FIG. 2 are replaced with each other, and the switch 40 is provided only on the signal output line 24.
It is a simplified example excluding the MOS transistor between 26 and the terminal 42.
前記第2図に示した実施例では、水平信号線26を毎水平
期間リセツトしないと、光電変換による水平信号線26の
電位の低下がMOSトランジスタ30,31の両MOSスイツチン
グ素子間の容量に伝わり、いわゆる“スミア”の現象を
引起こすが、第3図の実施例ではこの問題はなく、スイ
ツチ40の数を減らすことができる。この実施例の駆動タ
イミングチヤートは第2図(b)と同じでよい。In the embodiment shown in FIG. 2, unless the horizontal signal line 26 is reset every horizontal period, the potential drop of the horizontal signal line 26 due to photoelectric conversion is transmitted to the capacitance between the MOS switching elements of the MOS transistors 30 and 31. The so-called "smear" phenomenon occurs, but in the embodiment of FIG. 3, this problem does not occur and the number of switches 40 can be reduced. The drive timing chart of this embodiment may be the same as that shown in FIG.
以上、本発明による固体撮像装置のいくつかの実施例を
説明した。これらの実施例のポイントは、信号出力線に
ブランキング期間にスイツチを介して直流電位を供給す
ることである。以上の説明では、簡単のため信号出力線
が1本の例について説明したが、複数本の信号出力線を
有する撮像素子にも適用可能であることはいうまでもな
い。The embodiments of the solid-state imaging device according to the present invention have been described above. The point of these embodiments is to supply a DC potential to the signal output line through the switch during the blanking period. In the above description, an example in which the number of signal output lines is one has been described for simplification, but it goes without saying that the present invention is also applicable to an image sensor having a plurality of signal output lines.
さて、プリアンプであるが、低電源電圧化は前記第8図
の回路構成で、Vg,Vs,Vd,Vccを並行して下げた定数設計
により達成できる。ただし、第8図の回路構成ではVgを
0v近くに下げたときに出力部におけるダイナミツクレン
ジが苦しくなる。以下、第4図によりこの問題を解消し
たプリアンプについて説明する。In the case of the preamplifier, the reduction of the power supply voltage can be achieved by the circuit configuration shown in FIG. 8 and by the constant design in which V g , V s , V d and V cc are lowered in parallel. However, the V g in the circuit arrangement of Figure 8
The dynamic range in the output section becomes difficult when lowered near 0 v . Hereinafter, a preamplifier that solves this problem will be described with reference to FIG.
第4図は出力部におけるダイナミツクレンジの問題を解
消したプリアンプの一例を示す回路図であつて、50,54
は容量、51〜53は抵抗で第8図と同一部分は同一符号を
付してある。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a preamplifier which solves the problem of the dynamic range in the output section.
Are capacitors and 51 to 53 are resistors, and the same parts as those in FIG.
同図において、アンプの直流帰還量を、抵抗53と51で減
衰させることにより、出力端子5における出力直流電圧
をJFET10のゲート電圧Vgより高くすることができ、ダイ
ナミツクレンジの問題を解決することができる。抵抗53
を除いた設計も考えられ、この場合はVg=0vで出力直流
電圧は自由に選択することができる。In the figure, the output DC voltage at the output terminal 5 can be made higher than the gate voltage V g of the JFET 10 by attenuating the DC feedback amount of the amplifier with the resistors 53 and 51, which solves the dynamic range problem. be able to. Resistance 53
A design without is also conceivable, in which case the output DC voltage can be freely selected with V g = 0 v .
以上述べた本発明のいくつかの実施例は、通常の家庭用
ビデオカメラでは問題なく動作する。しかし水平走査期
間に実効ビデオバイアスVv′がわずかではあれ減少して
いくのは事実であるし、Vv′が入射光量に応じて変化す
るのも事実であり、特殊用途においてこれらが問題とな
る場合も考えられうる。Some of the embodiments of the invention described above work well with a typical home video camera. However, it is true that the effective video bias V v ′ will decrease slightly during the horizontal scanning period, and it is also true that V v ′ changes depending on the amount of incident light. There may be cases where
第5図は実効ビデオバイアスの変化を軽減するように構
成した本発明の第四の実施例を示す(a)ブロツク図、
(b)平均入射光量−電圧変換回路出力の関係を示す特
性図であつて、60はビデオ出力端子、61は信号処理回
路、62は電圧変換回路、63はタイミング発生回路、64は
抵抗、65はダイオード、103は撮像素子である。FIG. 5 is a block diagram (a) showing a fourth embodiment of the present invention configured to reduce the change in effective video bias.
(B) A characteristic diagram showing the relationship between the average incident light amount and the voltage conversion circuit output, wherein 60 is a video output terminal, 61 is a signal processing circuit, 62 is a voltage conversion circuit, 63 is a timing generation circuit, 64 is a resistor, and 65 is a resistor. Is a diode and 103 is an image sensor.
第5図は、例えば電源投入直後の撮像を可能ならしめる
ために結合容量Ccの値を小さく設計する場合に、実効ビ
デオバイアスVv′の1水平走査期間内での変動を減らす
ようにした構成例である。この構成のポイントは入射光
量の大小に応じてrpパルスの低レベルを変化させ、入射
光量大のときには多少の熱雑音増加を許容してスイツチ
40を走査期間にある程度高い抵抗で導通させるようにし
た点にある。走査期間にスイツチ40を導通させる分だ
け、水平走査期間中のVv′の変動を小さく抑えることが
できる。図中、V2はAGC制御電圧、あるいはアイリス制
御電圧など入射光量によつて変化する電圧であり、電圧
変換回路62により同図(b)に示すような電圧に変換さ
れる。入射光量が大きいときには電圧変換回路62の出力
は電圧V1であり、これからダイオード65の電圧ドロツプ
を差引いた電圧が走査期間の端子41の電圧となる。電圧
V1は入射光量が大きいときに雑音の増加が目立たない範
囲で設定する。なお撮像素子103は、前記実施例におけ
る撮像素子100〜102のいずれでも良い。FIG. 5 shows, for example, when the value of the coupling capacitance C c is designed to be small in order to enable imaging immediately after power-on, fluctuation of the effective video bias V v ′ is reduced within one horizontal scanning period. It is a structural example. The point of this configuration is to change the low level of the rp pulse according to the amount of incident light, and allow a little increase in thermal noise when the amount of incident light is large.
The point is that 40 is made conductive with a somewhat high resistance during the scanning period. Since the switch 40 is made conductive during the scanning period, the fluctuation of V v ′ during the horizontal scanning period can be suppressed to be small. In the figure, V 2 is a voltage such as an AGC control voltage or an iris control voltage that changes according to the amount of incident light, and is converted by the voltage conversion circuit 62 into a voltage as shown in FIG. When the amount of incident light is large, the output of the voltage conversion circuit 62 is the voltage V 1 , and the voltage obtained by subtracting the voltage drop of the diode 65 from this is the voltage of the terminal 41 during the scanning period. Voltage
V 1 is set within the range where the increase in noise is not noticeable when the amount of incident light is large. The image sensor 103 may be any of the image sensors 100 to 102 in the above-mentioned embodiment.
第6図は入射光量による実効ビデオバイアスVv′の変化
を減少せしめるようにした本発明による固体撮像装置の
第五の実施例を示すブロツク図であり、スイツチ40のオ
ン抵抗Ronによる電圧ドロツプをあらかじめ見込んで、
ビデオバイアスVvの値を光量に応じて変化させるように
構成したものである。FIG. 6 is a block diagram showing a fifth embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention for reducing the change of the effective video bias V v ′ depending on the amount of incident light. The voltage drop due to the on-resistance R on of the switch 40 is shown in FIG. In advance,
It is configured to change the value of the video bias V v according to the light amount.
以上説明したように、本発明によれば、熱雑音を増加さ
せることなく直流バイアスを撮像素子に供給することが
できるので、撮像素子の出力を感度の低下なくプリアン
プと交流結合することができ、プリアンプの電源電圧を
下げることができる。例えば従来8vは必要であつたプリ
アンプの電源電圧を、本発明を用いることにより5vにま
で下げることが可能となり、上記従来技術の欠点を除い
て優れた機能の固体撮像装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, since a DC bias can be supplied to the image pickup device without increasing thermal noise, the output of the image pickup device can be AC-coupled to the preamplifier without lowering the sensitivity, The power supply voltage of the preamplifier can be lowered. For example, it is possible to reduce the power supply voltage of the preamplifier, which was required in the past to 8v, to 5v by using the present invention, and it is possible to provide a solid-state imaging device having an excellent function excluding the above-mentioned drawbacks of the prior art. .
第1図は本発明による固体撮像装置の第一の実施例を示
す(a)回路構成図、(b)タイミングチヤート、第2
図は本発明による固体撮像装置の第二の実施例を示す
(a)回路構成図、(b)タイミングチヤート、第3図
は本発明による固体撮像装置の第三の実施例を示す回路
構成図、第4図は出力部におけるダイナミツクレンジの
問題を解消したプリアンプの一例を示す回路図、第5図
は実効ビデオバイアスの変化を軽減するよう構成した本
発明の第四の実施例を示す(a)ブロツク図、(b)平
均入射光量−電圧変換回路出力の関係を示す特性図、第
6図は入射光量による実効ビデオバイアスの変化を減少
せしめるようにした本発明の第五の実施例を示すブロツ
ク図、第7図は固体撮像素子の出力とプリアンプの入力
を交流結合した場合の説明図、第8図は固体撮像素子の
出力に直流結合されるプリアンプの概略構成図である。 2……プリアンプ、21……水平走査回路、22……垂直走
査回路、23……信号出力線、25……垂直信号線、40……
スイツチ、41……リセツトパルス入力端子、42……直流
電圧入力端子、100……撮像素子。FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of a solid-state image pickup device according to the present invention, (a) a timing chart, and (2).
FIG. 3A is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention, FIG. 3B is a timing chart, and FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a preamplifier that solves the problem of dynamic range in the output section, and FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention configured to reduce the change in effective video bias ( a) a block diagram, (b) a characteristic diagram showing the relationship between the average incident light amount and the output of the voltage conversion circuit, and FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention in which the change of the effective video bias due to the incident light amount is reduced. FIG. 7 is a block diagram showing the output of the solid-state image sensor and AC input of the preamplifier. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the preamplifier DC-coupled to the output of the solid-state image sensor. 2 ... Preamplifier, 21 ... Horizontal scanning circuit, 22 ... Vertical scanning circuit, 23 ... Signal output line, 25 ... Vertical signal line, 40 ...
Switch 41 reset pulse input terminal 42 DC voltage input terminal 100 image sensor.
Claims (1)
の信号出力線と、該光電変換素子と該信号出力線とを結
合する複数個のスイッチング素子とを有する撮像素子を
備えた固体撮像装置において、 該信号出力線を容量を介して前置増幅器に結合し、 該信号出力線から信号を取り出す期間以外の期間に導通
するスイッチを介して該信号出力線に直流バイアス電圧
を供給し、 該撮像素子への直流バイアス電圧の供給期間を該信号出
力線から信号を取り出す期間以外の期間としたことを特
徴とする固体撮像装置。1. A solid-state imaging device including an image pickup device having a plurality of photoelectric conversion elements, a single or a plurality of signal output lines, and a plurality of switching elements connecting the photoelectric conversion elements and the signal output lines. In the device, the signal output line is coupled to a preamplifier via a capacitor, and a DC bias voltage is supplied to the signal output line via a switch that conducts during a period other than a period for extracting a signal from the signal output line, A solid-state image pickup device, wherein a period for supplying a DC bias voltage to the image pickup device is set to a period other than a period for extracting a signal from the signal output line.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61120248A JPH0759053B2 (en) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61120248A JPH0759053B2 (en) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | Solid-state imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62277862A JPS62277862A (en) | 1987-12-02 |
| JPH0759053B2 true JPH0759053B2 (en) | 1995-06-21 |
Family
ID=14781501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61120248A Expired - Fee Related JPH0759053B2 (en) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | Solid-state imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759053B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100398618B1 (en) * | 2001-03-12 | 2003-09-19 | 주식회사 케이이씨 | IR readout IC having line filter circuit with optimized power consumption |
| JP4788782B2 (en) * | 2009-01-30 | 2011-10-05 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device and driving method of solid-state imaging device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60172A (en) * | 1984-05-30 | 1985-01-05 | Hitachi Ltd | solid-state imaging device |
-
1986
- 1986-05-27 JP JP61120248A patent/JPH0759053B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62277862A (en) | 1987-12-02 |
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