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JP2010104014A - Imaging apparatus - Google Patents

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JP2010104014A
JP2010104014A JP2009281933A JP2009281933A JP2010104014A JP 2010104014 A JP2010104014 A JP 2010104014A JP 2009281933 A JP2009281933 A JP 2009281933A JP 2009281933 A JP2009281933 A JP 2009281933A JP 2010104014 A JP2010104014 A JP 2010104014A
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JP
Japan
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output
circuit
imaging device
solid
state imaging
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009281933A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Kono
明啓 河野
Yoshiaki Kato
良章 加藤
Yuji Matsuda
祐二 松田
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 Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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 Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2009281933A priority Critical patent/JP2010104014A/en
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

【課題】ウェハ厚を薄くした場合において、画質の低下、及び出力特性の劣化を抑制することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】複数の受光素子から出力される輝度信号を処理して画像情報を出力する撮像装置であって、少なくとも1段の出力回路と、出力回路の最後段の出力信号をインピーダンス変換して画像情報を出力するバッファ回路とを備え、出力回路の最後段はソースホロワ回路であり、ソースホロワ回路の電流源部5は複数の受光素子を含む固体撮像素子1の外部に設けられ、電流源部5は、所定の定電圧を抵抗分割し抵抗分割点から分割電圧を出力する抵抗分割回路7,8と、分割電圧がベース電極に印加されコレクタ電極が固体撮像素子1の出力線に接続されているエミッタ接地トランジスタ9と、抵抗分割点と所定の電位との間に接続され固体撮像素子1の出力信号の信号周波数に依存するベース電極の電圧変動を抑制するコンデンサ12とを含む。
【選択図】図2
An imaging apparatus capable of suppressing deterioration of image quality and deterioration of output characteristics when the wafer thickness is reduced is provided.
An image pickup apparatus that processes luminance signals output from a plurality of light receiving elements and outputs image information, and impedance-converts at least one output circuit and an output signal at the last stage of the output circuit. And a buffer circuit for outputting image information. The last stage of the output circuit is a source follower circuit. The current source unit 5 of the source follower circuit is provided outside the solid-state imaging device 1 including a plurality of light receiving elements. Includes a resistance dividing circuit 7 and 8 that divides a predetermined constant voltage and outputs a divided voltage from a resistance dividing point, and the divided voltage is applied to the base electrode and the collector electrode is connected to the output line of the solid-state imaging device 1. A grounded-emitter transistor 9 and a capacitor 1 that is connected between a resistance dividing point and a predetermined potential and suppresses voltage fluctuation of the base electrode depending on the signal frequency of the output signal of the solid-state imaging device 1. Including the door.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、受光素子から出力される輝度信号を処理して、画像情報を出力する撮像装置に関し、特に、出力最終段の回路において、発熱による悪影響を抑制しつつ、出力特性の劣化を抑制する技術に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus that processes luminance signals output from a light receiving element and outputs image information, and particularly suppresses deterioration of output characteristics while suppressing adverse effects due to heat generation in a circuit at the final output stage. Regarding technology.

近年、家庭用ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像機器が一般に普及している。
これらの撮像機器には、2次元状に複数個配列された受光素子の出力信号を、複数の垂直CCD及び1以上の水平CCDを用いて順に出力する固体撮像素子を用いたものがある。
In recent years, imaging devices such as home video cameras and digital still cameras have become popular.
Some of these imaging devices use a solid-state imaging device that sequentially outputs output signals of a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally using a plurality of vertical CCDs and one or more horizontal CCDs.

上記のような固体撮像素子については、非特許文献1に詳細に記載されている。
また、固体撮像素子の放熱対策について言及した従来技術が、特許文献1に開示されている。
特許文献1には、ソースホロワ回路からなる出力部の最終段の定電流源部を、固体撮像素子外部に設けることにより、固体撮像素子の発熱量を半減することができると記載されている。
The solid-state imaging device as described above is described in detail in Non-Patent Document 1.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151867 discloses a conventional technique that mentions measures for heat dissipation of a solid-state imaging device.
Patent Document 1 describes that the amount of heat generated by the solid-state imaging device can be halved by providing the final constant current source unit of the output unit including the source follower circuit outside the solid-state imaging device.

テレビジョン学会技術報告「CPD固体撮像素子の新しい駆動法」(昭和57年3月16日発表、松下電子工業株式会社、半導体研究所、曽根賢朗他6名)Television Society Technical Report “New Driving Method for CPD Solid-State Image Sensor” (March 16, 1982, Matsushita Electronics Industrial Co., Ltd., Semiconductor Research Institute, Kenro Sone and 6 others)

特許2982353号公報Japanese Patent No. 2982353

しかしながら、特許文献1は、単に発熱源を分散しただけに過ぎないものであり、外部に設けた定電流源部が固体撮像素子と同等の発熱量を持つ新たな発熱源となるので装置全体の発熱量は従来と何ら変わらず、また新たな発熱源の放熱対策についての記載がないので、装置全体としての放熱特性が良くなるか否かについては不明である。
一方、固体撮像素子の中央部には通常受光素子が配列されているので、受光素子毎に必要でない回路は周辺部分に配置される。
However, in Patent Document 1, the heat source is merely dispersed, and the constant current source unit provided outside becomes a new heat source having a heat generation amount equivalent to that of the solid-state imaging device. The amount of heat generated is the same as before, and there is no description about heat dissipation measures for a new heat source, so it is unclear whether the heat dissipation characteristics of the entire device will be improved.
On the other hand, since a light receiving element is usually arranged at the center of the solid-state image sensor, circuits that are not required for each light receiving element are arranged in the peripheral portion.

よって比較的発熱量が多い出力部は周辺部分の一箇所に配置される事になるが、固体撮像素子のウェハ厚を有る程度より薄くした場合において、出力部で生じた熱が固体撮像素子全体に広がりきれず、出力部近傍の受光素子の温度だけが上昇するという現象が起こる。
一方、受光素子は温度の上昇に伴い、暗電流が増加する傾向がある。
Therefore, the output part with a relatively large amount of heat generation is arranged in one place in the peripheral part. However, when the wafer thickness of the solid-state image sensor is made thinner than a certain level, the heat generated in the output part is the entire solid-state image sensor. However, the phenomenon that only the temperature of the light receiving element in the vicinity of the output portion rises occurs.
On the other hand, the dark current tends to increase in the light receiving element as the temperature rises.

よって、出力部の周辺の受光素子の暗電流が増加し局所的に画像が白くなり、品質が低下する。
この現象は固体撮像素子のウェハ厚を500μm程度に薄くした辺りから生じ始め、400μm程度よりも薄くした場合には特に顕著となる。
上記の問題を解決するために、受光素子を含む固体撮像素子の外部に出力部を設ける構成を考えた場合、出力部中の定電流源回路の規模が大きいので、定電流源回路の代わりに抵抗分割により必要な電圧を生成して、これをNPNトランジスタのベース端子に印加して所望の電量値を得る方法が有力である。
Therefore, the dark current of the light receiving elements around the output section increases, the image becomes locally white, and the quality deteriorates.
This phenomenon begins to occur when the thickness of the wafer of the solid-state imaging device is reduced to about 500 μm, and becomes particularly noticeable when the thickness of the wafer is made thinner than about 400 μm.
In order to solve the above problem, when considering a configuration in which an output unit is provided outside a solid-state imaging device including a light receiving element, the constant current source circuit in the output unit is large, so instead of the constant current source circuit An effective method is to generate a necessary voltage by resistance division and apply it to the base terminal of the NPN transistor to obtain a desired coulometric value.

ところが、固体撮像素子の外部に設けた電流源中のNPNトランジスタはベース・コレクタ間の寄生容量が比較的大きいので、近年の画素数の増加に伴う出力周波数の上昇に伴い、この寄生容量により出力信号にフィードバックがかかり出力ゲインが低下するという問題が発生する。
そこで、本発明は、ウェハ厚を薄くした場合において、出力部近傍の受光素子の温度だけが上昇することによる品質の低下を抑制し、かつ、固体撮像素子の外部に設けた電流源中のNPNトランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量によって生じる出力特性の劣化を抑制することができる撮像装置を提供することを目的とする。
However, the NPN transistor in the current source provided outside the solid-state imaging device has a relatively large parasitic capacitance between the base and the collector, so that the output due to this parasitic capacitance increases as the output frequency increases with the recent increase in the number of pixels. A problem arises in that feedback is applied to the signal and the output gain is reduced.
Therefore, the present invention suppresses the deterioration of quality due to only the temperature of the light receiving element in the vicinity of the output unit when the wafer thickness is reduced, and the NPN in the current source provided outside the solid-state imaging element. An object of the present invention is to provide an imaging device capable of suppressing deterioration of output characteristics caused by parasitic capacitance between a base and a collector of a transistor.

上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、複数の受光素子から出力される輝度信号を処理して画像情報を出力する撮像装置であって、少なくとも1段の出力回路と、前記出力回路の最後段の出力信号をインピーダンス変換して前記画像情報を出力するバッファ回路とを備え、前記出力回路の最後段は、ソースホロワ回路であり、前記ソースホロワ回路の電流源は、前記複数の受光素子を含む固体撮像素子の外部に設けられ、前記電流源は、定電圧を抵抗分割し抵抗分割点から分割電圧を出力する抵抗分割回路と、前記分割電圧がベース電極に印加されコレクタ電極が前記固体撮像素子の出力線に接続されているエミッタ接地トランジスタと、前記抵抗分割点とGNDとの間に接続され、前記固体撮像素子の出力信号の信号周波数に依存する前記ベース電極の電圧変動を抑制するコンデンサとを含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention is an imaging apparatus that processes luminance signals output from a plurality of light receiving elements and outputs image information, and includes at least one output circuit; A buffer circuit for converting the output signal of the last stage of the output circuit to output the image information, wherein the last stage of the output circuit is a source follower circuit, and a current source of the source follower circuit is the plurality of light receiving circuits. The current source is provided outside a solid-state imaging device including an element, and the current source includes a resistance dividing circuit that resistance-divides a constant voltage and outputs a divided voltage from a resistance dividing point; the divided voltage is applied to a base electrode; A grounded-emitter transistor connected to the output line of the solid-state image sensor, and a signal frequency of the output signal of the solid-state image sensor connected between the resistance division point and GND Characterized in that it comprises a suppressing capacitor voltage fluctuations of the dependent the base electrode.

課題を解決するための手段に記載した構成により、電流源が受光素子を含む固体撮像素子の外部に設けられるので、局所的に受光素子の温度が上昇することによる画像情報の品質の低下を抑制でき、また、コンデンサによってベース電極の電圧変動が抑制されるので、ソースホロワ回路の出力ゲインが低下しない。
また撮像装置において、前記コンデンサは、前記信号周波数に対応する高周波特性を備え、かつ、前記エミッタ接地トランジスタにおけるベース・コレクタ間の寄生容量に対応する容量を備えることを特徴とすることもできる。
Due to the configuration described in the means for solving the problem, the current source is provided outside the solid-state imaging device including the light receiving element, so that deterioration in the quality of image information due to local rise in the temperature of the light receiving element is suppressed. Moreover, since the voltage fluctuation of the base electrode is suppressed by the capacitor, the output gain of the source follower circuit does not decrease.
In the imaging device, the capacitor may have a high frequency characteristic corresponding to the signal frequency, and a capacitor corresponding to a parasitic capacitance between a base and a collector in the grounded emitter transistor.

これによって、信号周波数に追従でき、前記エミッタ接地トランジスタにおけるベース・コレクタ間の寄生容量の影響が緩和され、ソースホロワ回路の出力ゲインの低下を抑制することができる。
本発明に係る撮像装置は、複数の受光素子から出力される輝度信号を処理して画像情報を出力する撮像装置であって、少なくとも1段の出力回路と、前記出力回路の最後段の出力信号をインピーダンス変換して前記画像情報を出力する第1バッファ回路とを備え、前記出力回路の最後段はソースホロワ回路であり、前記ソースホロワ回路の電流源は前記複数の受光素子を含む固体撮像素子の外部に設けられ、前記電流源は、所定の定電圧を抵抗分割し分割電圧を出力する抵抗分割回路と、前記抵抗分割回路の出力インピーダンスを下げる第2バッファ回路と、前記第2バッファ回路の出力電圧がベース電極に印加されコレクタ電極が前記固体撮像素子の出力線に接続されているエミッタ接地トランジスタとを含むことを特徴とする。
As a result, the signal frequency can be followed, the influence of the parasitic capacitance between the base and the collector in the grounded-emitter transistor can be mitigated, and the decrease in the output gain of the source follower circuit can be suppressed.
An imaging device according to the present invention is an imaging device that processes luminance signals output from a plurality of light receiving elements and outputs image information, and includes at least one output circuit and an output signal at the last stage of the output circuit. A first buffer circuit that converts the impedance of the output circuit and outputs the image information, the last stage of the output circuit is a source follower circuit, and the current source of the source follower circuit is external to the solid-state imaging device including the plurality of light receiving elements. The current source includes a resistance dividing circuit that divides a predetermined constant voltage by resistance and outputs a divided voltage, a second buffer circuit that lowers an output impedance of the resistance dividing circuit, and an output voltage of the second buffer circuit Is applied to the base electrode and the collector electrode is connected to the output line of the solid-state imaging device.

これによって、電流源が受光素子を含む固体撮像素子の外部に設けられるので、局所的に受光素子の温度が上昇することによる画像情報の品質の低下を抑制でき、また、第2バッファ回路により抵抗分割回路の出力インピーダンスが下げられるので、ベース電極の電圧変動を抑制することができ、ソースホロワ回路の出力ゲインが低下しない。
また撮像装置において、前記エミッタ接地トランジスタはNPNトランジスタであり、前記第2バッファ回路は前記分割電圧がベース電極に印加されているNPNトランジスタを含むことを特徴とすることもできる。
Accordingly, since the current source is provided outside the solid-state imaging device including the light receiving element, it is possible to suppress a decrease in the quality of the image information due to a local rise in the temperature of the light receiving element, and the second buffer circuit can provide resistance. Since the output impedance of the dividing circuit is lowered, the voltage fluctuation of the base electrode can be suppressed, and the output gain of the source follower circuit does not decrease.
In the imaging device, the grounded-emitter transistor may be an NPN transistor, and the second buffer circuit may include an NPN transistor in which the divided voltage is applied to a base electrode.

これによって、2つのトランジスタが同じNPNトランジスタなので、同一の工程において生成することができ、生産コストが抑えられる。
また撮像装置において、前記エミッタ接地トランジスタはNPNトランジスタであり、前記第2バッファ回路は前記分割電圧がベース電極に印加されているPNPトランジスタを含むことを特徴とすることもできる。
Thus, since the two transistors are the same NPN transistor, they can be generated in the same process, and the production cost can be reduced.
In the imaging device, the grounded-emitter transistor may be an NPN transistor, and the second buffer circuit may include a PNP transistor in which the divided voltage is applied to a base electrode.

これによって、2つのトランジスタのタイプが異なり、温度の変動に伴う特性の変化がうち消し合うので、温度による特性変動を抑えることができる。
また撮像装置において、前記エミッタ接地トランジスタは、定格電流が1mA以上、20mA以下であることを特徴とすることもできる。
これによって、一般的なトランジスタの定格電流が100mA以上であるのに対し、エミッタ接地トランジスタの定格電流を1mA以上20mA以下と小さくすることに伴い、ベース・コレクタ間の寄生容量を小さくする等、他の特性を良くすることができる。
As a result, the types of the two transistors are different, and changes in characteristics due to fluctuations in temperature cancel out, so that fluctuations in characteristics due to temperature can be suppressed.
In the imaging apparatus, the grounded-emitter transistor may have a rated current of 1 mA or more and 20 mA or less.
As a result, the rated current of a general transistor is 100 mA or more, while the rated current of a grounded-emitter transistor is reduced to 1 mA or more and 20 mA or less, thereby reducing the parasitic capacitance between the base and the collector. The characteristics can be improved.

本発明に係る撮像装置は、複数の受光素子から出力される輝度信号を処理して画像情報を出力する撮像装置であって、少なくとも1段の出力回路と、前記出力回路の最後段の出力信号をインピーダンス変換して前記画像情報を出力する第1バッファ回路とを備え、前記出力回路の最後段はソースホロワ回路であり、前記ソースホロワ回路の電流源は前記複数の受光素子を含む固体撮像素子の外部に設けられ、前記電流源はゲート電極とソース電極とが接地されドレイン電極が前記固体撮像素子の出力線に接続されているJ−FETを含むことを特徴とする。   An imaging device according to the present invention is an imaging device that processes luminance signals output from a plurality of light receiving elements and outputs image information, and includes at least one output circuit and an output signal at the last stage of the output circuit. A first buffer circuit that converts the impedance of the output circuit and outputs the image information, the last stage of the output circuit is a source follower circuit, and the current source of the source follower circuit is external to the solid-state imaging device including the plurality of light receiving elements. And the current source includes a J-FET in which a gate electrode and a source electrode are grounded and a drain electrode is connected to an output line of the solid-state imaging device.

これによって、電流源が受光素子を含む固体撮像素子の外部に設けられるので、局所的に受光素子の温度が上昇することによる画像情報の品質の低下を抑制でき、また、J−FETにより抵抗分割回路の出力インピーダンスが下げられるので、ベース電極の電圧変動を抑制することができ、ソースホロワ回路の出力ゲインが低下しない。
また撮像装置において、前記ソース電極はソース抵抗を介して接地されていることを特徴とすることもできる。
As a result, since the current source is provided outside the solid-state imaging device including the light receiving element, it is possible to suppress deterioration in the quality of image information due to local rise in the temperature of the light receiving element, and resistance division by the J-FET Since the output impedance of the circuit is lowered, the voltage fluctuation of the base electrode can be suppressed, and the output gain of the source follower circuit does not decrease.
In the imaging apparatus, the source electrode may be grounded via a source resistor.

これによって、ドレイン電流の特に温度変化によるばらつきを抑えることができる。
また撮像装置において、前記ソース抵抗は、ゲート・ソース間電圧とドレイン電流との関係が温度により影響されない値に設定されていることを特徴とすることもできる。
これによって、抵抗値を適正に設定することにより温度による特性変動を抑えることができる。
As a result, variations in drain current, particularly due to temperature changes, can be suppressed.
In the imaging apparatus, the source resistance may be set such that the relationship between the gate-source voltage and the drain current is not affected by temperature.
Accordingly, it is possible to suppress the characteristic variation due to the temperature by appropriately setting the resistance value.

本発明の実施の形態1における撮像システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the imaging system in Embodiment 1 of this invention. 外部出力部2の詳細な回路を示す図である。3 is a diagram showing a detailed circuit of an external output unit 2. FIG. 外部出力部20の詳細な回路を示す図である。3 is a diagram illustrating a detailed circuit of an external output unit 20. FIG. 外部出力部30の詳細な回路を示す図である。3 is a diagram illustrating a detailed circuit of an external output unit 30. FIG. 外部出力部40の詳細な回路を示す図である。3 is a diagram showing a detailed circuit of an external output unit 40. FIG. 小信号用ジャンクションFETについての、各ゲート・ソース電圧Vgs(におけるドレイン・ソース電圧Vdsとドレイン電流Idとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drain-source voltage Vds and the drain current Id in each gate-source voltage Vgs (small signal junction FET). 小信号用ジャンクションFETについての、各温度Taにおけるゲート・ソース電圧Vgsとドレイン電流Idとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the gate-source voltage Vgs and drain current Id in each temperature Ta about small signal junction FET.

(実施の形態1)
<概要>
本発明の実施の形態1は、出力部近傍の受光素子の温度だけが上昇することによる画像情報の品質の低下を抑制するために、出力部の最後段のソースホロワ回路の電流源を受光素子を含む固体撮像素子の外部に設け、また、固体撮像素子の外部に設けた電流源中のNPNトランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量によって生じる出力特性の劣化を抑制するために、電流源中に固体撮像素子の出力信号の信号周波数に対応する高周波特性を備えかつ当該寄生容量に対応する容量を備えたコンデンサを含むことによりベース電極の電圧変動を抑制する撮像システムである。
(Embodiment 1)
<Overview>
In the first embodiment of the present invention, the current source of the source follower circuit at the last stage of the output unit is connected to the light receiving element in order to suppress the degradation of the quality of the image information due to only the temperature of the light receiving element in the vicinity of the output unit rising. In order to suppress the deterioration of output characteristics caused by the parasitic capacitance between the base and collector of the NPN transistor in the current source provided outside the solid-state imaging device, An imaging system that suppresses voltage fluctuations of a base electrode by including a capacitor having a high frequency characteristic corresponding to a signal frequency of an output signal of the imaging element and a capacitance corresponding to the parasitic capacitance.

<構成>
図1は、本発明の実施の形態1における撮像システムの概略構成を示す図である。
実施の形態1の撮像システムは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像機器に内蔵されており、レンズにより結像された被写体像を光電変換して画像情報を出力するものであり、図1に示すように、固体撮像素子1、外部出力部2、信号処理部3、及び駆動部4から構成される。
<Configuration>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging system according to Embodiment 1 of the present invention.
The imaging system of Embodiment 1 is built in an imaging device such as a video camera or a digital still camera, and photoelectrically converts a subject image formed by a lens and outputs image information. As shown, the solid-state imaging device 1, the external output unit 2, the signal processing unit 3, and the driving unit 4 are configured.

固体撮像素子1は、駆動部4によって駆動され、レンズ(図示せず)により結像された被写体像が2次元状に複数個配列された各受光素子に投射され、各受光素子で光電変換により発生した輝度信号を、複数の垂直CCD及び1個の水平CCDを用いて所定の順序で外部出力部2へ出力する半導体デバイスであり、出力部の最後段がソースホロワ回路である従来の固体撮像素子から、当該ソースホロワ回路の定電流源部を削除した構成である。   The solid-state imaging device 1 is driven by a drive unit 4 and is projected onto each light receiving element in which a plurality of subject images formed by a lens (not shown) are two-dimensionally arranged. A conventional solid-state imaging device that outputs a generated luminance signal to the external output unit 2 in a predetermined order using a plurality of vertical CCDs and one horizontal CCD, and the last stage of the output unit is a source follower circuit Thus, the constant current source part of the source follower circuit is deleted.

なお、本明細書では水平CCDが1個の例を用いて説明するが、水平CCDは複数であってもよい。
外部出力部2は、固体撮像素子1と信号処理部3との間に接続され、固体撮像素子1の出力に対して、信号処理部3に出力する為に必要な変換を施す。
信号処理部3は、駆動部4に駆動指示を出し、外部出力部2から出力される輝度信号を処理して画像情報を外部へ出力するものである。
In this specification, the description will be made using an example in which there is one horizontal CCD, but a plurality of horizontal CCDs may be provided.
The external output unit 2 is connected between the solid-state imaging device 1 and the signal processing unit 3, and performs conversion necessary for outputting the output of the solid-state imaging device 1 to the signal processing unit 3.
The signal processing unit 3 issues a driving instruction to the driving unit 4, processes the luminance signal output from the external output unit 2, and outputs image information to the outside.

駆動部4は、信号処理部3からの駆動指示に基づいて、固体撮像素子1を駆動する。
図2は、外部出力部2の詳細な回路を示す図である。
図2に示すように、外部出力素子2は、電流源部5、及び最終段バッファ部6から構成される。
電流源部5は、前記従来の固体撮像素子に含まれている定電流源部に相当する電気回路であり、図2に示すように、抵抗7、抵抗8、エミッタ接地トランジスタ9、抵抗10、抵抗11、及びコンデンサ12から構成され、固体撮像素子1内の出力部の最後段の回路と合わせてソースホロワ回路が形成される。
The drive unit 4 drives the solid-state imaging device 1 based on a drive instruction from the signal processing unit 3.
FIG. 2 is a diagram showing a detailed circuit of the external output unit 2.
As shown in FIG. 2, the external output element 2 includes a current source unit 5 and a final stage buffer unit 6.
The current source unit 5 is an electric circuit corresponding to a constant current source unit included in the conventional solid-state imaging device, and as shown in FIG. 2, a resistor 7, a resistor 8, a grounded emitter transistor 9, a resistor 10, A source follower circuit is formed by a resistor 11 and a capacitor 12 together with the last stage circuit of the output unit in the solid-state imaging device 1.

最終段バッファ部6は、固体撮像素子1と電流源部5による出力信号をインピーダンス変換して画像情報を出力するバッファ回路であり、バッファトランジスタ13、抵抗14、及び抵抗15から構成される。
抵抗7と抵抗8とは抵抗分割回路を形成し、所定の定電圧を抵抗分割し抵抗分割点から分割電圧を出力する。ここでは所定の定電圧をVDD=12Vとし、抵抗7はVDDと抵抗分割点との間に接続され18kΩであり、抵抗8は抵抗分割点とGNDとの間に接続され8.2kΩであるものとする。
The final stage buffer unit 6 is a buffer circuit that outputs image information by impedance conversion of output signals from the solid-state imaging device 1 and the current source unit 5, and includes a buffer transistor 13, a resistor 14, and a resistor 15.
Resistor 7 and resistor 8 form a resistance dividing circuit, and a predetermined constant voltage is divided by resistance and a divided voltage is output from the resistance dividing point. Here, the predetermined constant voltage is VDD = 12V, the resistor 7 is connected between VDD and the resistance dividing point and is 18 kΩ, and the resistor 8 is connected between the resistance dividing point and GND and is 8.2 kΩ. And

エミッタ接地トランジスタ9は、分割電圧がベース電極に印加され、コレクタ電極が固体撮像素子1の出力線に接続され、エミッタ電極が抵抗10を介して接地されたNPNトランジスタである。ここで、エミッタ接地トランジスタ9には、市販されている一般的なNPNトランジスタを使用することもできるが、エミッタ接地トランジスタ9のコレクタ・エミッタ間には電流が1〜10mA程度しか流れないことから、エミッタ接地トランジスタ9の定格電流は、高周波数の駆動及び大容量負荷等を考慮しても最大で20mA程度で十分である。そこで、定格電流が1mA以上、20mA以下程度で、定格電流が小さいことに伴いベース・コレクタ間の寄生容量が小さい等、周波数特性等の優れた小規模なトランジスタを使用する方が望ましい。また一般的なトランジスタの定格電流が50〜100mAであり本回路用には必要以上に大きいので、本回路専用に小規模なトランジスタを生産することが望ましい。   The grounded emitter transistor 9 is an NPN transistor in which a divided voltage is applied to a base electrode, a collector electrode is connected to an output line of the solid-state imaging device 1, and an emitter electrode is grounded via a resistor 10. Here, a commercially available general NPN transistor can be used as the grounded-emitter transistor 9, but only a current of about 1 to 10 mA flows between the collector and the emitter of the grounded-emitter transistor 9. As for the rated current of the common emitter transistor 9, a maximum of about 20 mA is sufficient even when high frequency driving and a large capacity load are taken into consideration. Therefore, it is desirable to use a small transistor with excellent frequency characteristics such as a rated current of about 1 mA or more and 20 mA or less, and a small parasitic current between the base and the collector due to a small rated current. Moreover, since the rated current of a general transistor is 50 to 100 mA and is larger than necessary for this circuit, it is desirable to produce a small-scale transistor exclusively for this circuit.

また抵抗10は、ここでは1.3kΩとする。また抵抗11は発振防止用であり、ここでは100Ωとする。
エミッタ接地トランジスタ9にはベース−コレクタ間の寄生容量が存在し、この影響でソースホロワの出力信号がベースに回り込んでソースホロワ回路の出力ゲインを低下させる。コンデンサ12は、抵抗分割点とGNDとの間に接続され、固体撮像素子1の出力信号の信号周波数に依存するベース電極の電圧変動を抑制する。
The resistor 10 is 1.3 kΩ here. The resistor 11 is used for preventing oscillation, and is 100Ω here.
The grounded emitter transistor 9 has a parasitic capacitance between the base and the collector. Due to this, the output signal of the source follower wraps around the base and lowers the output gain of the source follower circuit. The capacitor 12 is connected between the resistance dividing point and GND, and suppresses voltage fluctuation of the base electrode depending on the signal frequency of the output signal of the solid-state imaging device 1.

コンデンサ12は、固体撮像素子1の出力信号の信号周波数に対応する高周波特性を備えなければならないので、比較的高周波特性のよいタンタルコンデンサや積層セラミックコンデンサ等を用い、またエミッタ接地トランジスタ9におけるベース・コレクタ間の寄生容量に対して十分大きな容量、好ましくは10倍以上の容量を備えなければならないので、ここではその容量を0.001μFとしている。   Since the capacitor 12 must have a high frequency characteristic corresponding to the signal frequency of the output signal of the solid-state imaging device 1, a tantalum capacitor or a multilayer ceramic capacitor having a relatively good high frequency characteristic is used. Since it is necessary to provide a sufficiently large capacitance with respect to the parasitic capacitance between the collectors, preferably 10 times or more, the capacitance is set to 0.001 μF here.

バッファトランジスタ13は、固体撮像素子1の出力信号が抵抗14を介してベース電極に印加され、コレクタ電極が所定の電位に接続され、エミッタ電極が抵抗15を介して接地されたNPNトランジスタである。ここで、バッファトランジスタ13のコレクタ・エミッタ間には電流が1〜10mA程度しか流れないので、エミッタ接地トランジスタ9と同様に定格電流が1mA以上、20mA以下程度の小さなトランジスタを本回路専用に生産することが望ましい。   The buffer transistor 13 is an NPN transistor in which the output signal of the solid-state imaging device 1 is applied to the base electrode via the resistor 14, the collector electrode is connected to a predetermined potential, and the emitter electrode is grounded via the resistor 15. Here, since only a current of about 1 to 10 mA flows between the collector and the emitter of the buffer transistor 13, a small transistor having a rated current of about 1 mA or more and about 20 mA or less is produced exclusively for this circuit like the grounded emitter transistor 9. It is desirable.

なお、抵抗14は必ずしも必要ではないが、抵抗14によりCCDの出力信号を高速化する際に問題となる発振の防止あるいはオーバーシュートやアンダーシュートを抑制することができる。
<まとめ>
以上のように、本発明の実施の形態1の撮像システムによれば、出力部の最後段のソースホロワ回路の電流源を受光素子を含む固体撮像素子の外部に設けたことにより、ウェハ厚を500μm程度よりした場合に発生する出力部近傍の受光素子の温度だけが上昇することによる画像情報の品質の低下を抑制することができ、また、出力信号の信号周波数に対応する高周波特性を備え、電流源中のNPNトランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量に対して十分大きな容量を備えたコンデンサを抵抗分割点に設けることにより、出力信号の信号周波数に依存するベース電極の電圧変動を抑制して出力ゲインを向上させることができる。
Although the resistor 14 is not always necessary, the resistor 14 can prevent oscillation or suppress overshoot and undershoot which are problems when the output signal of the CCD is increased in speed.
<Summary>
As described above, according to the imaging system of Embodiment 1 of the present invention, the current source of the source follower circuit at the last stage of the output unit is provided outside the solid-state imaging device including the light receiving device, so that the wafer thickness is 500 μm. It is possible to suppress degradation of the quality of the image information due to only the temperature of the light receiving element in the vicinity of the output unit, which occurs when the degree is about, and it has high frequency characteristics corresponding to the signal frequency of the output signal, By providing a capacitor with a sufficiently large capacitance to the parasitic capacitance between the base and collector of the NPN transistor in the source at the resistance division point, the voltage fluctuation of the base electrode depending on the signal frequency of the output signal is suppressed and output Gain can be improved.

なお本発明の実施の形態1の構成による出力ゲインを、コンデンサ12がない場合と比較すると、実測値において5%程度の向上が確認された。
(実施の形態2)
<概要>
本発明の実施の形態2は、出力部近傍の受光素子の温度だけが上昇することによる画像情報の品質の低下を抑制するために、出力部の最後段のソースホロワ回路の電流源を受光素子を含む固体撮像素子の外部に設け、また、固体撮像素子の外部に設けた電流源中のNPNトランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量によって生じる出力特性の劣化を抑制するために、抵抗分割回路の出力インピーダンスを下げるバッファ回路を電流源中に含むことにより、ベース電極の電圧変動を抑制する撮像システムである。
When the output gain according to the configuration of the first embodiment of the present invention is compared with the case where the capacitor 12 is not provided, an improvement of about 5% in the actual measurement value is confirmed.
(Embodiment 2)
<Overview>
In the second embodiment of the present invention, the current source of the source follower circuit at the last stage of the output unit is connected to the light receiving element in order to suppress the deterioration of the quality of the image information due to only the temperature of the light receiving element in the vicinity of the output unit rising. In order to suppress the deterioration of output characteristics caused by the parasitic capacitance between the base and collector of the NPN transistor in the current source provided outside the solid-state imaging device An imaging system that suppresses voltage fluctuations of the base electrode by including a buffer circuit for lowering impedance in the current source.

<構成>
実施の形態2の撮像システムは、実施の形態1の撮像システムの外部出力部2を外部出力部20に置き換えたものであり、実施の形態1と同様の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。
実施の形態2の撮像システムは、固体撮像素子1、外部出力部20、信号処理部3、及び駆動部4から構成される。
<Configuration>
The imaging system according to the second embodiment is obtained by replacing the external output unit 2 of the imaging system according to the first embodiment with the external output unit 20, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.
The imaging system according to the second embodiment includes a solid-state imaging device 1, an external output unit 20, a signal processing unit 3, and a driving unit 4.

外部出力部20は、固体撮像素子1と信号処理部3との間に接続され、固体撮像素子1の出力に、信号処理部3に出力する為に必要な変換を施す。
図3は、外部出力部20の詳細な回路を示す図である。
図3に示すように、外部出力部20は電流源部21、及び最終段バッファ部6から構成される。
The external output unit 20 is connected between the solid-state imaging device 1 and the signal processing unit 3, and performs conversion necessary for outputting the output of the solid-state imaging device 1 to the signal processing unit 3.
FIG. 3 is a diagram showing a detailed circuit of the external output unit 20.
As shown in FIG. 3, the external output unit 20 includes a current source unit 21 and a final stage buffer unit 6.

電流源部21は、前記従来の固体撮像素子に含まれている定電流源部に相当する電気回路であり、図3に示すように、抵抗22、抵抗23、抵抗24、バッファトランジスタ25、抵抗26、エミッタ接地トランジスタ27、及び抵抗28から構成され、固体撮像素子1内の出力部の最後段の回路と合わせてソースホロワ回路が形成される。
抵抗22と抵抗23と抵抗24とは抵抗分割回路を形成し、所定の定電圧を抵抗分割し抵抗分割点から分割電圧を出力する。なお、電流外部設定端子を、接地あるいは任意の抵抗を介して接地するなどして電流値を変更することができる。
The current source unit 21 is an electric circuit corresponding to a constant current source unit included in the conventional solid-state imaging device. As shown in FIG. 3, a resistor 22, a resistor 23, a resistor 24, a buffer transistor 25, a resistor 26, a grounded emitter transistor 27, and a resistor 28. A source follower circuit is formed together with the last stage circuit of the output section in the solid-state imaging device 1.
The resistor 22, the resistor 23, and the resistor 24 form a resistance dividing circuit, and a predetermined constant voltage is divided by resistance and a divided voltage is output from the resistance dividing point. Note that the current value can be changed by grounding the current external setting terminal through grounding or an arbitrary resistor.

ここでは所定の定電圧をVDD=12Vとし、抵抗22はVDDと抵抗分割点との間に接続され18kΩであり、抵抗23は抵抗分割点と電流外部設定端子との間に接続され4.1kΩであり、抵抗24は電流外部設定端子とGNDとの間に接続され8.2kΩであるものとする。
バッファトランジスタ25は、分割電圧がベース電極に印加され、コレクタ電極が所定の定電圧に接続され、エミッタ電極がエミッタ接地トランジスタ27のベース端子に接続されると共に抵抗26を介してGNDに接続されたNPNトランジスタであり、トランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量によって生じる出力特性の劣化を抑制するために、抵抗分割回路の出力インピーダンスを下げるバッファ回路となる。
Here, a predetermined constant voltage is set to VDD = 12V, the resistor 22 is connected between VDD and the resistance dividing point, and is 18 kΩ, and the resistor 23 is connected between the resistance dividing point and the current external setting terminal to 4.1 kΩ. The resistor 24 is connected between the current external setting terminal and GND and is 8.2 kΩ.
In the buffer transistor 25, the divided voltage is applied to the base electrode, the collector electrode is connected to a predetermined constant voltage, the emitter electrode is connected to the base terminal of the grounded-emitter transistor 27, and is connected to GND via the resistor 26. The NPN transistor is a buffer circuit that lowers the output impedance of the resistance divider circuit in order to suppress degradation of output characteristics caused by parasitic capacitance between the base and collector of the transistor.

エミッタ接地トランジスタ27は、ベース電極にバッファトランジスタ25のエミッタ電極が接続され、コレクタ電極が固体撮像素子1の出力線に接続され、エミッタ電極が抵抗28を介して接地されたNPNトランジスタである。ここで、エミッタ接地トランジスタ27は、エミッタ接地トランジスタ9と同様に定格電流が1mA以上、20mA以下程度の小さなトランジスタを本回路専用に生産することが望ましい。   The grounded emitter transistor 27 is an NPN transistor in which the emitter electrode of the buffer transistor 25 is connected to the base electrode, the collector electrode is connected to the output line of the solid-state imaging device 1, and the emitter electrode is grounded via the resistor 28. Here, it is desirable for the grounded-emitter transistor 27 to produce a small transistor with a rated current of about 1 mA or more and about 20 mA or less dedicated to this circuit, like the grounded emitter transistor 9.

またバッファトランジスタ25は、コレクタ・エミッタ間には電流が1〜10mA程度しか流れないことから、エミッタ接地トランジスタ27と同じ定格電流が1mA以上20mA以下程度の小さなトランジスタを流用すればよい。
またここでは、抵抗26は4.7kΩ、抵抗28は1.3kΩとする。
<まとめ>
以上のように、本発明の実施の形態2の撮像システムによれば、出力部の最後段のソースホロワ回路の電流源を受光素子を含む固体撮像素子の外部に設けたことにより、ウェハ厚を500μm程度より薄くした場合に発生する出力部近傍の受光素子の温度だけが上昇することによる画像情報の品質の低下を抑制することができ、また、抵抗分割回路の出力インピーダンスを下げるバッファ回路を電流源中に含むことにより、出力信号の信号周波数に依存するベース電極の電圧変動を抑制してソースホロワ回路の出力ゲインを向上させることができる。
(実施の形態3)
<概要>
本発明の実施の形態3は、温度による特性変動を抑えるために、実施の形態2の電流源部21に含まれるバッファトランジスタ25をNPNトランジスタからPNPトランジスタに変更した撮像システムである。
Since the buffer transistor 25 has a current of only about 1 to 10 mA between the collector and the emitter, a small transistor having the same rated current as the grounded emitter transistor 27 of about 1 mA to 20 mA may be used.
Here, the resistor 26 is 4.7 kΩ and the resistor 28 is 1.3 kΩ.
<Summary>
As described above, according to the imaging system of the second embodiment of the present invention, the current source of the source follower circuit at the last stage of the output unit is provided outside the solid-state imaging device including the light receiving device, so that the wafer thickness is 500 μm. It is possible to suppress degradation of the quality of image information due to only the temperature of the light receiving element in the vicinity of the output, which occurs when the thickness is made thinner, and a buffer circuit that lowers the output impedance of the resistance divider circuit is provided as a current source. By including it, it is possible to suppress the voltage fluctuation of the base electrode depending on the signal frequency of the output signal and improve the output gain of the source follower circuit.
(Embodiment 3)
<Overview>
The third embodiment of the present invention is an imaging system in which the buffer transistor 25 included in the current source unit 21 of the second embodiment is changed from an NPN transistor to a PNP transistor in order to suppress characteristic variation due to temperature.

<構成>
実施の形態3の撮像システムは、実施の形態2の撮像システムの外部出力部20を外部出力部30に置き換えたものであり、実施の形態2と同様の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。
実施の形態3の撮像システムは、固体撮像素子1、外部出力部30、信号処理部3、及び駆動部4から構成される。
<Configuration>
The imaging system of the third embodiment is obtained by replacing the external output unit 20 of the imaging system of the second embodiment with an external output unit 30, and the same components as those of the second embodiment are denoted by the same numbers. The description is omitted.
The imaging system according to the third embodiment includes a solid-state imaging device 1, an external output unit 30, a signal processing unit 3, and a driving unit 4.

外部出力部30は、固体撮像素子1と信号処理部3との間に接続され、固体撮像素子1の出力に、信号処理部3に出力する為に必要な変換を施す。
図4は、外部出力部30の詳細な回路を示す図である。
図4に示すように、外部出力部30は電流源部31、及び最終段バッファ部6から構成される。
The external output unit 30 is connected between the solid-state imaging device 1 and the signal processing unit 3, and performs conversion necessary for outputting the output of the solid-state imaging device 1 to the signal processing unit 3.
FIG. 4 is a diagram illustrating a detailed circuit of the external output unit 30.
As shown in FIG. 4, the external output unit 30 includes a current source unit 31 and a final stage buffer unit 6.

電流源部31は、前記従来の固体撮像素子に含まれている定電流源部に相当する電気回路であり、図4に示すように、抵抗34、抵抗23、抵抗24、バッファトランジスタ32、抵抗33、エミッタ接地トランジスタ27、及び抵抗28から構成され、固体撮像素子1内の出力部の最後段の回路と合わせてソースホロワ回路が形成される。
バッファトランジスタ32は、分割電圧がベース電極に印加され、コレクタ電極がGNDに接続され、エミッタ電極がエミッタ接地トランジスタ27のベース端子に接続されると共に抵抗33を介して所定の定電圧に接続されたPNPトランジスタであり、トランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量によって生じる出力特性の劣化を抑制するために、抵抗分割回路の出力インピーダンスを下げるバッファ回路となる。ここで、バッファトランジスタ32は、バッファトランジスタ25と同様に定格電流が1mA以上20mA以下程度の小さなトランジスタでよい。
The current source unit 31 is an electric circuit corresponding to a constant current source unit included in the conventional solid-state imaging device. As shown in FIG. 4, a resistor 34, a resistor 23, a resistor 24, a buffer transistor 32, a resistor 33, a grounded emitter transistor 27, and a resistor 28. A source follower circuit is formed together with the last stage circuit of the output section in the solid-state imaging device 1.
In the buffer transistor 32, the divided voltage is applied to the base electrode, the collector electrode is connected to GND, the emitter electrode is connected to the base terminal of the grounded-emitter transistor 27, and is connected to a predetermined constant voltage via the resistor 33. A PNP transistor is a buffer circuit that lowers the output impedance of the resistance divider circuit in order to suppress deterioration of output characteristics caused by parasitic capacitance between the base and collector of the transistor. Here, like the buffer transistor 25, the buffer transistor 32 may be a small transistor having a rated current of about 1 mA or more and 20 mA or less.

またここでは、抵抗33は8.2kΩ、抵抗34は30kΩとする。
<まとめ>
以上のように、本発明の実施の形態3の撮像システムによれば、実施の形態2の電流源部に含まれるバッファトランジスタをPNPトランジスタに変更したことにより、実施の形態2ののように全てトランジスタが同じタイプなので生産工程を統一することが容易で生産コストが抑えられるという点においては不利となるが、その他の点においては実施の形態2と同様の効果があり、さらに、バッファトランジスタ32とエミッタ接地トランジスタ27の温度の変動に伴うVbe特性の変化がうち消し合うので、温度による特性変動を抑えることができるという優れた効果がある。
(実施の形態4)
<概要>
本発明の実施の形態4は、出力部近傍の受光素子の温度だけが上昇することによる画像情報の品質の低下を抑制するために、出力部の最後段のソースホロワ回路の電流源を受光素子を含む固体撮像素子の外部に設け、また、固体撮像素子の外部に設けた電流源中のNPNトランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量によって生じる出力特性の劣化を抑制するために、ゲート電極とソース電極とが接地され、ドレイン電極が固体撮像素子の出力線に接続されているJ−FET(接合型電界効果トランジスタ)により電流源を構成し、ベース電極の電圧変動を抑制する撮像システムである。
Here, the resistor 33 is 8.2 kΩ and the resistor 34 is 30 kΩ.
<Summary>
As described above, according to the imaging system of the third embodiment of the present invention, the buffer transistor included in the current source unit of the second embodiment is changed to the PNP transistor, so that all the same as in the second embodiment. Since the transistors are of the same type, it is disadvantageous in that it is easy to unify the production process and the production cost is reduced, but in other respects, there are the same effects as in the second embodiment, and further, the buffer transistor 32 and Since the change in the Vbe characteristic due to the temperature change of the grounded-emitter transistor 27 cancels out, there is an excellent effect that the characteristic change due to the temperature can be suppressed.
(Embodiment 4)
<Overview>
In the fourth embodiment of the present invention, the current source of the source follower circuit at the last stage of the output unit is connected to the light receiving element in order to suppress the deterioration of the quality of the image information due to only the temperature of the light receiving element in the vicinity of the output unit rising. In order to suppress deterioration of output characteristics caused by parasitic capacitance between the base and collector of the NPN transistor in the current source provided outside the solid-state imaging device Is an imaging system in which a current source is configured by a J-FET (junction field effect transistor) having a drain electrode connected to the output line of the solid-state imaging device, and the voltage fluctuation of the base electrode is suppressed.

<構成>
実施の形態4の撮像システムは、実施の形態1の撮像システムの外部出力部2を外部出力部40に置き換えたものであり、実施の形態1と同様の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。
実施の形態4の撮像システムは、固体撮像素子1、外部出力部40、信号処理部3、及び駆動部4から構成される。
<Configuration>
The imaging system according to the fourth embodiment is obtained by replacing the external output unit 2 of the imaging system according to the first embodiment with an external output unit 40. Components similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, The description is omitted.
The imaging system according to the fourth embodiment includes a solid-state imaging device 1, an external output unit 40, a signal processing unit 3, and a driving unit 4.

外部出力部40は、固体撮像素子1と信号処理部3との間に接続され、固体撮像素子1の出力に、信号処理部3に出力する為に必要な変換を施す。
図5は、外部出力部40の詳細な回路を示す図である。
図5に示すように、外部出力部40は電流源部41、及び最終段バッファ部6から構成される。
The external output unit 40 is connected between the solid-state imaging device 1 and the signal processing unit 3, and performs conversion necessary for outputting the output of the solid-state imaging device 1 to the signal processing unit 3.
FIG. 5 is a diagram showing a detailed circuit of the external output unit 40.
As shown in FIG. 5, the external output unit 40 includes a current source unit 41 and a final stage buffer unit 6.

電流源部41は、前記従来の固体撮像素子に含まれている定電流源部に相当する電気回路であり、図5に示すように、J−FET42、及びソース抵抗43から構成され、固体撮像素子1内の出力部の最後段の回路と合わせてソースホロワ回路が形成される。
J−FET42は、ベース電極が接地され、ソース電極がソース抵抗44を介して接地され、ドレイン電極が固体撮像素子1の出力線に接続された小信号用ジャンクションFETである。ここで、J−FET42には、市販されている一般的な小信号用ジャンクションFETを使用することもできる。J−FET42のドレイン・ソース間には電流が3mA程度しか流れないことから、例えばドレイン電流が3mA付近の小信号用ジャンクションFETを使用する。
The current source unit 41 is an electric circuit corresponding to a constant current source unit included in the conventional solid-state imaging device, and includes a J-FET 42 and a source resistor 43 as shown in FIG. A source follower circuit is formed together with the last stage circuit of the output section in the element 1.
The J-FET 42 is a small signal junction FET in which a base electrode is grounded, a source electrode is grounded via a source resistor 44, and a drain electrode is connected to an output line of the solid-state imaging device 1. Here, as the J-FET 42, a commercially available general small-signal junction FET can be used. Since only a current of about 3 mA flows between the drain and source of the J-FET 42, for example, a small-signal junction FET having a drain current of about 3 mA is used.

なお、小信号用ジャンクションFETのかわりに定電流ダイオード等の、小信号用ジャンクションFETと同等の特性を持つ素子及び回路を用いても良い。
またソース抵抗43は、必ずしも必要ではないが、ソース抵抗を用いるとゲート・ソース電圧が生じ、ドレイン電流のばらつきを抑えることができるという利点がある。ここでは、J−FET42の定格電流を必要な電流値よりも大きめに設定し、必要な電流値になる程度のソース抵抗をゲート・ソース間に挿入することとする。
In place of the small signal junction FET, an element and a circuit having characteristics equivalent to those of the small signal junction FET, such as a constant current diode, may be used.
Although the source resistor 43 is not necessarily required, the use of the source resistor has an advantage that a gate-source voltage is generated and variation in drain current can be suppressed. Here, it is assumed that the rated current of the J-FET 42 is set larger than the necessary current value, and a source resistance of the required current value is inserted between the gate and the source.

ここでは、ソース抵抗43は160Ωとする。
図6は、ある小信号用ジャンクションFET(2SK1103)についての、各ゲート・ソース電圧Vgs(0V,−0.1V,−0.2V,−0.3V,−0.4V)におけるドレイン・ソース電圧Vdsとドレイン電流Idとの関係を示す図である。
図6に示すように、ゲート・ソース電圧Vgsが−0.4V、ドレイン・ソース電圧Vdsが3V以上の場合にはドレイン電流Idはほぼ一定値であり、ゲート・ソース間の電位差が大きいほど低いドレイン・ソース電圧Vdsでドレイン電流Idは飽和し、またセルフバイアス効果で固体間の電流ばらつきを抑えることができる。
Here, the source resistance 43 is 160Ω.
FIG. 6 shows the drain-source voltage at each gate-source voltage Vgs (0 V, -0.1 V, -0.2 V, -0.3 V, -0.4 V) for a certain small signal junction FET (2SK1103). It is a figure which shows the relationship between Vds and the drain current Id.
As shown in FIG. 6, when the gate-source voltage Vgs is −0.4 V and the drain-source voltage Vds is 3 V or more, the drain current Id is almost constant, and the lower the potential difference between the gate and the source, the lower the potential. The drain current Id is saturated at the drain-source voltage Vds, and current variation between solids can be suppressed by the self-bias effect.

また、ソース抵抗43を適切な値にすることより、温度による特性変動を抑えることもできる。
図7は、上記小信号用ジャンクションFET(2SK1103)についての、各温度Ta(−25℃,25℃,75℃)におけるゲート・ソース電圧Vgsとドレイン電流Idとの関係を示す図である。
Further, by setting the source resistance 43 to an appropriate value, it is possible to suppress the characteristic variation due to temperature.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the gate-source voltage Vgs and the drain current Id at each temperature Ta (−25 ° C., 25 ° C., 75 ° C.) for the small-signal junction FET (2SK1103).

図7に示すように、ゲート・ソース電圧Vgs=−0.45Vの場合には、どの温度でもドレイン電流はほぼ一定値である。
従って、ソース抵抗43をこの様なゲート・ソース間電圧とドレイン電流との関係が温度により影響されない値に設定すれば、温度による特性変動を抑えることができる。
例えば、上記小信号用ジャンクションFETにおいては、ゲート・ソース電圧Vgs=−0.45Vとなるようにソース抵抗43を設定し、温度による特性変動を抑える。
As shown in FIG. 7, when the gate-source voltage Vgs = −0.45 V, the drain current is substantially constant at any temperature.
Therefore, if the source resistance 43 is set to such a value that the relationship between the gate-source voltage and the drain current is not affected by the temperature, the characteristic fluctuation due to the temperature can be suppressed.
For example, in the small-signal junction FET, the source resistance 43 is set so that the gate-source voltage Vgs = −0.45 V, and the characteristic variation due to temperature is suppressed.

<まとめ>
以上のように、本発明の実施の形態4の撮像システムによれば、出力部の最後段のソースホロワ回路の電流源を受光素子を含む固体撮像素子の外部に設けたことにより、ウェハ厚を500μm程度より薄くした場合に発生する出力部近傍の受光素子の温度だけが上昇することによる画像質の劣化を抑制することができ、また、J−FETにより電流源を構成することにより、電流設定用のバイアス抵抗分割回路が不要となり部品点数を削減出来、ソースフォロア回路の出力ゲインを向上させることができる。
<Summary>
As described above, according to the imaging system of the fourth embodiment of the present invention, the current source of the source follower circuit at the last stage of the output unit is provided outside the solid-state imaging device including the light receiving device, so that the wafer thickness is 500 μm. It is possible to suppress degradation of image quality caused by only the temperature of the light receiving element in the vicinity of the output portion that occurs when the thickness is made thinner than that, and for current setting by configuring a current source with a J-FET. Therefore, the number of parts can be reduced and the output gain of the source follower circuit can be improved.

また、適切な値のソース抵抗を用いることにより、ドレイン電流を安定させ、固体間のばらつきを抑え、温度による特性変動を抑えることができる。
なお、各実施の形態においては、最終段バッファ部6にNPNトランジスタを用いているが、PNPトランジスタを用いてもよい。一般的に、CCDの出力応答性は立ち下がりの応答特性に大きく依存するので、最終段バッファ部6にPNPトランジスタを用いると、エミッタ電流を必要以上に増やすことなく立下りのスルーレートを高めることができる。従って、CCDの出力部である最終段バッファ部6には、PNPトランジスタを用いた方が、応答特性の面からみて有利である。
In addition, by using a source resistance having an appropriate value, the drain current can be stabilized, variation between solids can be suppressed, and variation in characteristics due to temperature can be suppressed.
In each embodiment, an NPN transistor is used for the final stage buffer unit 6, but a PNP transistor may be used. In general, since the output response of the CCD greatly depends on the falling response characteristic, the use of a PNP transistor in the final stage buffer unit 6 increases the falling slew rate without increasing the emitter current more than necessary. Can do. Therefore, it is more advantageous in terms of response characteristics to use a PNP transistor for the final stage buffer unit 6 which is the output unit of the CCD.

また、本発明の各実施の形態においては、CCDの出力部についての適用例を説明したが、CMOSセンサーをはじめとするMOS型センサー等についても、CCDの出力部と同様の出力段を有するものであれば同様に適用が可能である。   In each of the embodiments of the present invention, the application example of the output unit of the CCD has been described. However, the MOS type sensor including the CMOS sensor has the same output stage as the output unit of the CCD. If so, the same can be applied.

本発明は、家庭用ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像機器に適用することができる。本発明によって、固体撮像素子のウェハ厚を薄くした場合において、出力部近傍の受光素子の温度だけが上昇することによる画像質の劣化を抑制し、かつ、固体撮像素子の外部に設けた電流源中のNPNトランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量によって生じる出力特性の劣化を抑制した固体撮像素子が提供でき、撮像機器の画質等の性能の向上に寄与することができる。   The present invention can be applied to imaging devices such as home video cameras and digital still cameras. According to the present invention, when the wafer thickness of the solid-state image pickup device is reduced, the current source provided outside the solid-state image pickup device is prevented from deterioration of image quality due to only the temperature rise of the light receiving device near the output section. It is possible to provide a solid-state imaging device that suppresses the deterioration of output characteristics caused by the parasitic capacitance between the base and collector of the NPN transistor therein, and can contribute to improvement in performance such as image quality of the imaging device.

また、家庭用だけでなく、あらゆる撮像機器に適用することができる。   Further, it can be applied not only to home use but also to any imaging device.

1 固体撮像素子
2 外部出力部
3 信号処理部
4 駆動部
5 電流源部
6 最終段バッファ部
7 抵抗
8 抵抗
9 エミッタ接地トランジスタ
10 抵抗
11 抵抗
12 コンデンサ
13 バッファトランジスタ
14 抵抗
15 抵抗
20 外部出力部
21 電流源部
22 抵抗
23 抵抗
24 抵抗
25 バッファトランジスタ
26 抵抗
27 エミッタ接地トランジスタ
28 抵抗
30 外部出力部
31 電流源部
32 バッファトランジスタ
33 抵抗
34 抵抗
40 外部出力部
41 電流源部
42 J−FET
43 ソース抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state image sensor 2 External output part 3 Signal processing part 4 Drive part 5 Current source part 6 Final stage buffer part 7 Resistor 8 Resistor 9 Common emitter transistor 10 Resistor 11 Resistor 12 Capacitor 13 Buffer transistor 14 Resistor 15 Resistor 20 External output part 21 Current source 22 Resistor 23 Resistor 24 Resistor 25 Buffer transistor 26 Resistor 27 Common emitter transistor 28 Resistor 30 External output unit 31 Current source unit 32 Buffer transistor 33 Resistor 34 Resistor 40 External output unit 41 Current source unit 42 J-FET
43 Source resistance

Claims (6)

複数の受光素子が配列した固体撮像素子と、
少なくとも1段の出力回路と、
前記出力回路の最後段の出力信号をインピーダンス変換して、画像情報を出力するバッファ回路とを備え、前記複数の受光素子から出力される輝度信号を処理して、前記画像情報を出力する撮像装置において、
前記出力回路の最後段は、ソースホロワ回路であり、
前記ソースホロワ回路の電流源は、前記複数の受光素子が形成された第1の半導体基板の外部に設けられ、
前記電流源は、
定電圧を抵抗分割し、抵抗分割点から分割電圧を出力する抵抗分割回路と、
前記分割電圧がベース電極に印加され、コレクタ電極が前記固体撮像素子の出力線に接続されているエミッタ接地トランジスタと、
前記抵抗分割点とGNDとの間に接続され、前記固体撮像素子の出力信号の信号周波数に依存する前記ベース電極の電圧変動を抑制するコンデンサとを含み、
前記コンデンサは、前記エミッタ接地トランジスタにおけるベース・コレクタ間の寄生容量に対して10倍以上の容量を備え、
前記第1の半導体基板は500μmよりも薄い厚みであること
を特徴とする撮像装置。
A solid-state imaging device in which a plurality of light receiving elements are arranged;
At least one output circuit;
An image pickup apparatus comprising: a buffer circuit that outputs an image information by impedance-converting an output signal at a last stage of the output circuit, processes a luminance signal output from the plurality of light receiving elements, and outputs the image information In
The last stage of the output circuit is a source follower circuit,
A current source of the source follower circuit is provided outside the first semiconductor substrate on which the plurality of light receiving elements are formed;
The current source is
A resistance dividing circuit that divides a constant voltage by resistance and outputs a divided voltage from a resistance dividing point;
A grounded-emitter transistor in which the divided voltage is applied to a base electrode, and a collector electrode is connected to an output line of the solid-state imaging device;
A capacitor connected between the resistance dividing point and GND and suppressing voltage fluctuation of the base electrode depending on a signal frequency of an output signal of the solid-state imaging device;
The capacitor has a capacitance of 10 times or more with respect to a parasitic capacitance between a base and a collector in the grounded-emitter transistor,
The imaging device, wherein the first semiconductor substrate has a thickness of less than 500 μm.
前記コンデンサは、
タンタルコンデンサあるいは積層セラミックコンデンサであること
を特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The capacitor is
The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device is a tantalum capacitor or a multilayer ceramic capacitor.
前記バッファ回路の入力には発振防止用の抵抗が接続されていること
を特徴とする請求項1〜2の何れか1項に記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1, wherein a resistor for preventing oscillation is connected to an input of the buffer circuit.
前記エミッタ接地トランジスタは、
定格電流が1mA以上、20mA以下であること
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の撮像装置。
The grounded emitter transistor is:
The rated current is 1 mA or more and 20 mA or less. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記出力回路は、CCDの出力部であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the output circuit is an output unit of a CCD. 前記出力回路は、MOSセンサーの出力部であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the output circuit is an output unit of a MOS sensor.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02264467A (en) * 1989-04-05 1990-10-29 Mitsubishi Electric Corp CCD linear image sensor drive device
JPH04291581A (en) * 1991-03-19 1992-10-15 Sony Corp Solid-state image pick-up device
JPH10145684A (en) * 1996-11-13 1998-05-29 Sony Corp Bias fluctuation suppression circuit in solid-state imaging device
JPH11220658A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Sharp Corp Charge transfer element
JP2004055674A (en) * 2002-07-17 2004-02-19 Fuji Photo Film Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02264467A (en) * 1989-04-05 1990-10-29 Mitsubishi Electric Corp CCD linear image sensor drive device
JPH04291581A (en) * 1991-03-19 1992-10-15 Sony Corp Solid-state image pick-up device
JPH10145684A (en) * 1996-11-13 1998-05-29 Sony Corp Bias fluctuation suppression circuit in solid-state imaging device
JPH11220658A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Sharp Corp Charge transfer element
JP2004055674A (en) * 2002-07-17 2004-02-19 Fuji Photo Film Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof

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