JP2001268441A

JP2001268441A - 固体撮像装置およびこれを用いた通信装置

Info

Publication number: JP2001268441A
Application number: JP2000071867A
Authority: JP
Inventors: Shinya Oba; 信弥大場; Seiji Kubo; 征治久保; Hajime Akimoto; 秋元　　肇; Ryushi Nishimura; 龍志西村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＭＯＳセンサにおける各画素毎のアンプの
ばらつきや雑音を低減し、センサの感度を向上できる固
体撮像装置、および通信装置を提供する。【解決手段】１チップＣＭＯＳセンサによる固体撮像
装置であって、画素領域部１、垂直走査回路２、電荷転
送部３、垂直アンプ部４、水平走査回路５、補正プログ
ラムメモリ６、補正情報メモリ７、Ａ／Ｄ変換器８、水
平ラインメモリ９などから構成され、これらの各回路は
半導体製造技術により単結晶シリコンなどのような同一
の半導体基板上に形成されている。特に、垂直アンプ部
４の各アンプの高照度、低照度、暗状態での照度依存性
特性に基づく各アンプのばらつきの情報を補正情報メモ
リ７に記憶し、デジタル処理において、この補正情報メ
モリ７に記憶された情報を用いて各画素毎のアンプのば
らつきを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサ技術に関
し、特にＣＭＯＳセンサにおける各画素毎のばらつきや
雑音による感度低下の防止対策として好適な固体撮像装
置、およびこれを用いた通信装置に適用して有効な技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、本発明者が検討した技術とし
て、センサ技術では、ＣＣＤセンサに比べて感度が低い
と思われているＣＭＯＳセンサが、その作り易さ、すな
わち低価格性と低消費電力、および他のデジタル信号処
理回路との集積化容易性などのために近年注目されてい
る。しかし、ＣＭＯＳセンサでは、ランダム雑音（熱雑
音）ならびに画素毎のばらつきによる雑音発生が依然と
して課題になっており、感度が低いままになっている。

【０００３】その対策として、たとえば、松長「ＣＭＯ
Ｓイメージセンサ技術」信学技報ＩＣＤ９９−１５９
（１９９９−０９）Ｐ９１の文献や、特開昭６０−２
１８９６５号、特開昭６２−１１５８６５号、特開昭６
３−７６５８３号などの公報では、種々の型のＣＭＯＳ
センサが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な文献および公報の技術について、本発明者が検討した
結果、以下のようなことが明らかとなった。以下におい
て、図６の固体撮像装置の構成図、図７の各アンプのば
らつき特性図、図８の各水平ラインの出力特性図を用い
て説明する。

【０００５】前記文献および公報による、いわゆる垂直
アンプ型ＣＭＯＳセンサは、たとえば図６に示すよう
に、複数のフォトダイオード１１およびスイッチトラン
ジスタ１２からなる画素領域部１と、各フォトダイオー
ド１１を時間的にずらして選択するための垂直走査回路
２および水平走査回路５と、選択された各フォトダイオ
ード１１からの電荷信号を増幅するための複数のアンプ
１７からなる垂直アンプ部４などから構成される。この
動作は、垂直走査回路２により選択された画素領域部１
の各フォトダイオード１１からの電荷信号は各垂直信号
線１４に転送され、そして垂直アンプ部４の各アンプ１
７により増幅された信号は水平走査回路５により選択さ
れ、出力線１９に順次読み出される。

【０００６】この垂直アンプ型などの従来のＣＭＯＳセ
ンサにおいては、図６の垂直アンプ部４の各アンプ１７
の出力特性を、たとえば図７に示すように模式的に示す
ことができる。横軸は各アンプのトランジスタのソース
・ドレイン電圧Ｖｄｓ（Ｖ）、縦軸はソース・ドレイン
電流Ｉｄｓ（Ａ）であり、各アンプ毎に特性がばらつく
ことは一般的である。たとえば、第１のアンプを基準
とすると、第２のアンプは、電圧Ｖｄｓが異なる電圧
値から立ち上がるため、入力オフセットがばらついてお
り、また第３のアンプと第４のアンプは電圧Ｖｄｓ
が異なる電圧値から立ち上がり、かつ立ち上がりの傾き
が異なることから、ゲインもオフセットもばらついてい
る。

【０００７】この図７で示した一点鎖線Ａ，Ｂは、低照
度、高照度の電流値であるが、これらの出力電圧を水平
方向にプロットしたものが図８である。図８の出力Ａ
（第１の水平ライン）は、低照度時の出力分布である。
垂直アンプではオフセット電圧と増幅率が重要な特性で
ある。一様な光を照射しているので、本来なら一様な出
力になるはずであるが、オフセット電圧と増幅率の２つ
がばらつくと図８のようにばらついた出力分布となる。
同様に、高照度時では出力Ｂ（第２の水平ライン）に示
したように、低照度時に比べて平均的な出力は照射光量
に応じて大きくなっているが、やはりばらついた出力特
性になっている。また、出力Ｄ（第３の水平ライン）は
暗状態での出力分布である。

【０００８】よって、前記のような垂直アンプ型などの
ＣＭＯＳセンサにおいては、各画素毎のアンプのばらつ
きと、このばらつきのために発生する雑音の大きさや、
さらには雑音による感度の低下が課題として考えられ
る。

【０００９】そこで、本発明の目的は、ＣＭＯＳセンサ
における各画素毎のアンプのばらつきや雑音を低減し、
センサの感度を向上させることができる固体撮像装置、
およびこれを用いた通信装置を提供するものである。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。

【００１２】本発明は、前記図７および図８のように一
般的に知られている特性に基づき、図９に示すような各
アンプの照度依存性特性を考慮したものである。図９は
各垂直アンプの照度と出力電圧の関係を示す模式図であ
り、各垂直アンプの特性はばらつくが、高照度Ｂの出力
と低照度Ａの出力の間はほぼ直線的に補間できることは
良く知られている事実である。従って、図９における照
度ＡとＢの出力電圧を各垂直アンプ毎に記憶しておくこ
とができれば簡単な補正式で各出力を補正し、結果とし
てばらつきの少ない一様な出力信号が得られる。すなわ
ち、雑音が小さい固体撮像装置が実現できるようにな
る。この補正処理において、前記図８に示した暗状態で
の出力Ｄも併用すると、直線補間以外の方法による補正
処理（最小二乗法など）で、さらに精度は向上する。

【００１３】すなわち、本発明による固体撮像装置は、
同一半導体基板上に、二次元状に配列された感光のため
の複数のフォトダイオード、および複数の各フォトダイ
オードに接続された複数のスイッチトランジスタからな
る画素領域部と、各フォトダイオードを各スイッチトラ
ンジスタを介して時間的にずらして選択するための水平
走査回路および垂直走査回路と、この選択された各フォ
トダイオードからの電荷信号を各スイッチトランジスタ
に接続された各垂直信号線を経由して増幅するための複
数のアンプからなる垂直アンプ部とを有する構成におい
て、垂直アンプ部の各垂直信号線毎に設けられた各アン
プのばらつきを、この各アンプの高照度時の出力信号と
低照度時の出力信号、ならびに暗状態での出力信号の情
報で各垂直信号線からの出力信号を補正する手段を有す
るものである。

【００１４】この固体撮像装置の構成において、さらに
各垂直信号線と垂直アンプ部の各アンプとの間にそれぞ
れ電荷信号を転送する手段を有するものである。さら
に、各垂直信号線からの信号を逐一デジタル信号に変換
する回路と、垂直アンプ部の各アンプの特性を補正する
ための情報を記憶する回路と、画像処理用の複数ライン
の情報を記憶する回路と、各画素の白点情報などを記憶
する回路とを同一チップ上に内蔵しているものである。
また、画素領域部は所定の画素数より水平・垂直方向と
もに多い画素を有し、チップを実装する際に生ずるチッ
プの相対的な回転やレンズの中心軸からのずれを補正す
るものである。

【００１５】また、本発明による通信装置は、前記固体
撮像装置を用い、電話などの通信手段と、この通信手段
とは着脱可能な通信者を撮像する撮像装置とを有し、垂
直アンプ部の各アンプのばらつきや各画素の白点情報な
どを記憶する回路を通信手段に設けるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形
態の固体撮像装置を示す構成図、図２は本実施の形態の
固体撮像装置において、画素領域部とその周辺部を示す
構成図、図３は各センサ型による感度比較を示す説明
図、図４は画素領域部を示す説明図、図５は固体撮像装
置を用いた通信装置を示す構成図である。

【００１７】まず、図１および図２により、本実施の形
態の固体撮像装置の一例の構成を説明する。本実施の形
態の固体撮像装置は、たとえば１チップＣＭＯＳセンサ
とされ、画素領域部１、垂直走査回路２、電荷転送部
３、垂直アンプ部４、水平走査回路５、補正プログラム
メモリ６、補正情報メモリ７、Ａ／Ｄ変換器８、水平ラ
インメモリ９などから構成され、これらの各回路は公知
の半導体製造技術により単結晶シリコンなどのような同
一の半導体基板上に形成されている。

【００１８】画素領域部１は、光電変換および電荷蓄積
機能を持つ回路であり、たとえば図２に示すように、二
次元状に配列された感光のための複数のフォトダイオー
ド１１と、各フォトダイオード１１を選択するための複
数のスイッチトランジスタ１２などから構成されてい
る。各スイッチトランジスタ１２は、ゲートがゲート線
１３に、一端がフォトダイオード１１に接続された他端
が垂直信号線１４にそれぞれ接続されている。各ゲート
線１３には水平方向に並ぶスイッチトランジスタ１２が
接続され、また各垂直信号線１４には垂直方向に並ぶス
イッチトランジスタ１２が接続されている。

【００１９】垂直走査回路２は、画素領域部１の垂直方
向に並ぶ各フォトダイオード１１を時間的にずらして選
択するための回路であり、たとえば図２に示すように、
画素領域部１の各スイッチトランジスタ１２を駆動する
ためのゲート線１３に接続されている。この垂直走査回
路２により各ゲート線１３を駆動し、各スイッチトラン
ジスタ１２を開閉することによって各フォトダイオード
１１が順次選択される。

【００２０】電荷転送部３は、各フォトダイオード１１
からの電荷信号を転送するための回路であり、たとえば
図２に示すように、１つのスイッチトランジスタ１５と
２つのコンデンサ１６による回路が２段構造で構成さ
れ、画素領域部１の各垂直信号線１４から垂直アンプ部
４までの間にそれぞれ接続されている。この２段構造の
各回路のスイッチトランジスタ１５を順に開閉すること
によってコンデンサ１６に電荷を蓄え、各フォトダイオ
ード１１からの電荷信号が垂直アンプ部４に転送され
る。図２の例では、スイッチトランジスタ１５とコンデ
ンサ１６の組み合わせが２段挿入されているが、１段の
みでも本発明の主旨は変わらない。また、スイッチトラ
ンジスタ１５とコンデンサ１６の組み合わせ以外であっ
ても電荷が転送されれば構わない。

【００２１】垂直アンプ部４は、各フォトダイオード１
１からの電荷信号を増幅するための回路であり、たとえ
ば図２に示すように、各垂直信号線１４に接続された複
数のアンプ１７から構成されている。この垂直アンプ部
４の各アンプ１７により増幅された信号は出力部の各ス
イッチトランジスタ１８を介して出力線１９に伝達され
て読み出される。この出力部の各スイッチトランジスタ
１８は水平走査回路５により制御される。

【００２２】水平走査回路５は、画素領域部１の水平方
向に並ぶ各フォトダイオード１１を時間的にずらして選
択するための回路であり、たとえば図２に示すように、
出力部の各スイッチトランジスタ１８のゲートに接続さ
れている。この水平走査回路５によって各スイッチトラ
ンジスタ１８を開閉することにより、垂直アンプ部４の
各アンプ１７を介して増幅された信号が順次選択され、
出力線１９から出力される。

【００２３】補正プログラムメモリ６は、補正のプログ
ラム（ミドルウェア）を記憶するための回路であり、前
記図９に示したような垂直アンプ部４の各アンプ１７毎
の照度と出力電圧との関係に基づいた補正式のプログラ
ムなど、補正の仕方を示すプログラムが格納されてい
る。この補正プログラムメモリ６は、たとえばフラッシ
ュメモリやＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリからな
り、補正プログラムは各チップのウェハ状態でのペレッ
ト検査の際に書き込まれる。

【００２４】補正情報メモリ７は、補正情報を記憶する
ための回路であり、前記図９に示したような垂直アンプ
部４の各アンプ１７毎の照度に対する出力電圧に基づい
たばらつき補正のためのオフセットとゲインなどの情報
が格納されている。この補正情報メモリ７は、補正プロ
グラムメモリ６と同様に不揮発性メモリからなり、補正
情報は各チップのウェハ状態でのペレット検査の際に書
き込まれる。

【００２５】Ａ／Ｄ変換器８は、アナログ信号をデジタ
ル信号に変換するための回路であり、画素領域部１の各
垂直信号線１４から電荷転送部３、垂直アンプ部４の各
アンプ１７を介して出力線１９から読み出されたアナロ
グ信号が逐一デジタル信号に変換されて出力信号として
出力される。

【００２６】水平ラインメモリ９は、エッジ強調などの
画像処理に用いる複数、ここでは３本の水平ラインの情
報を記憶するための回路であり、このうち２本は各画素
信号の垂直演算を行うためのもので（前記図８の出力
Ａ，Ｂ）、もう１本は暗状態での雑音（前記図８の出力
Ｄ）を記憶しておくためのものである。この暗状態の情
報があると、たとえ温度が上昇し、半導体素子からのリ
ーク電流が増えたり、ばらついたりしても、補償用の水
平ラインメモリ９からの信号を垂直アンプ部４の各アン
プ１７の出力から減算することにより、安定した出力が
得られる。この水平ラインメモリ９も同様に不揮発性メ
モリからなり、ライン情報は各チップのウェハ状態での
ペレット検査の際に書き込まれる。勿論、この情報、あ
るいは各フォトダイオード１１からの白点情報は、補正
情報メモリ７の別領域に記憶されても構わない。

【００２７】以上のように構成されるＣＭＯＳセンサの
動作は、まず垂直走査回路２により各ゲート線１３を駆
動し、画素領域部１の各スイッチトランジスタ１２を開
閉して各フォトダイオード１１を順次選択する。この選
択された各フォトダイオード１１からの電荷信号を、各
垂直信号線１４から電荷転送部３の２段構造の各回路の
スイッチトランジスタ１５を順に開閉してコンデンサ１
６に蓄積しながら垂直アンプ部４に転送する。

【００２８】さらに、垂直アンプ部４の各アンプ１７に
より、転送されてきた電荷信号を増幅する。そして、水
平走査回路５によって出力部の各スイッチトランジスタ
１８を開閉することにより、各アンプ１７を介して増幅
された信号を順次選択し、出力線１９に伝達して順次読
み出すことができる。

【００２９】次に、図３により、本実施の形態によるＣ
ＭＯＳセンサも含めた各センサ型による感度比較を、雑
音抑圧対策とばらつき対策の観点から説明する。

【００３０】（１）雑音抑圧対策ＣＭＯＳセンサの雑音は、垂直、水平の各信号線に付随
する寄生容量Ｃｖ，Ｃｈが主原因である。その容量を低
減するために各画素（フォトダイオード１１）毎にアン
プ１７を付加する型が提案されているが、これでは各画
素のアンプ１７毎のばらつきのために、結果として雑音
が大きくなり、感度は上がらない。同様に、各垂直信号
線１４毎にアンプ１７を付加する前記図６に示した構成
も提案されているが、この型も各アンプ１７のばらつき
が問題になり、また雑音は必ずしもＣＣＤに匹敵する程
度には削減されない。

【００３１】そこで、図２に示すような構成による本実
施の形態では、垂直信号線１４に集めた信号電荷を電荷
転送部３により転送し、垂直アンプ部４の各アンプ１７
まで移動させることにより、垂直信号線１４の容量に比
べて小さい垂直アンプ部４の各アンプ１７の入力容量Ｃ
ａに信号電荷が蓄積されることになり、信号電荷による
信号電圧を大きくすることができる。たとえば、垂直信
号線１４の容量約２ｐＦに比べて格段に小さいアンプ１
７の容量約０．２ｐＦでセンスされるため、信号電圧が
大きくなるとともにランダム雑音が平方根に比例して小
さくなり、結果的に高感度センサが実現できる。

【００３２】各センサ型の感度（Ｓ／Ｎ）の比較を図３
に示す。図３には、いわゆるＣＣＤ型、画素型、垂直ア
ンプ型、ならびに本発明による、いわゆる垂直転送＋垂
直アンプ型の感度比較を示している。このセンサの感度
は、信号に寄与する開口率（％）と雑音に関与するアン
プ入力容量（ｐＦ）の平方根との比で決まる。図２に示
す構成の垂直転送＋垂直アンプ型のＣＭＯＳセンサで図
９の補正を施すと本実施の形態によるＣＭＯＳセンサが
構成され、、結果としてＣＣＤ型に比べ、感度は２／３
程度になるが、その分を上回るだけの低価格、高集積
で、使い勝手の良いセンサを実現することができる。

【００３３】（２）ばらつき対策垂直アンプ部４の各アンプ１７のゲインとオフセットの
ばらつきを補正情報メモリ７に記憶し、そのデータを元
に垂直アンプ部４の各アンプ１７からの出力信号を補正
することにより、ばらつきの低減を図ることができる。
このようなメモリによる補正は公知として提案されてい
るが、本発明では、低照度と高照度の２点から補正する
ことが特徴となっている。さらに、各画面の垂直ブラン
キング時間に検出できる、暗状態の信号をも補正に加え
ることにより、温度変化にも対応することができる。本
実施の形態では、各アンプ１７のばらつきの情報を補正
情報メモリ７に記憶し、デジタル処理によりばらつきが
補正されると、実質の感度は向上させることができる。

【００３４】次に、図４により、画素領域部１の画素数
について説明する。本実施の形態では、二次元状に配列
されている通常仕様のフォトダイオード１１ａによる画
素数に加えて、その水平・垂直方向ともに外側に余裕分
のフォトダイオード１１ｂによる画素が設けられてい
る。ＣＭＯＳセンサにおいては、使用するレンズの中心
線と画素領域部１の中心位置との位置合わせに精度が要
求される。そのため、特殊な装置によるパッケージへの
チップ実装が必須となっている。しかし、本実施の形態
のように補正情報メモリ７の一部を用いれば、チップと
パッケージが回転していたり、位置がずれていても、出
力信号に補正処理を加えるだけで正常な画像を容易に取
り出すことができる。すなわち、装置の低価格化に効果
的である。

【００３５】たとえば、検査時に基準画像を照射するこ
とにより、画素領域部１の中心位置と傾きを割り出し、
補正情報メモリ７に記憶しておけば、チップのマウント
に際しては高精度の位置決めは不要となる。その時、画
素領域部１の外側に数画素の余裕分を形成しておくこと
が必要になるが、これは電子拡大などに必要な数１０画
素ほど多くなくてもよい。もし、センサが基準に比べて
回転されている場合は、出力信号をデジタル処理にてア
フィン変換を施せばよい。

【００３６】次に、図５により、固体撮像装置を用いた
携帯電話とカメラの複合製品による通信装置の例を説明
する。この通信装置は、セルラなどの移動電話とカメラ
（撮像装置）が一体となった製品に関するもので、たと
えば図５のように、携帯通信端末本体２１と、これとは
脱着可能なカメラ・モニタ２２から構成されている。

【００３７】携帯通信端末本体２１には、携帯電話機能
（マイク、スピーカ、電話）、カメラ機能、子機通信装
置などの機能が設けられている。カメラ機能には、補正
情報メモリ（アンプ特性、白点、シェーディング他）、
色信号処理回路、アンプばらつき補正回路、シェーディ
ング補正回路、画素位置補正回路、レンズ、フォーカス
などの機能が備えられている。

【００３８】カメラ・モニタ２２には、液晶モニタ、Ｃ
ＭＯＳセンサ、通信状況表示ランプ、子機通信装置など
の機能が設けられている。ＣＭＯＳセンサは、詳細は前
述したとおりであり、画素、走査回路、垂直アンプなど
が備えられている。

【００３９】以上のように構成される通信装置では、実
際に通信者の画像を撮像して、その情報を送りながら電
話で話しをする場合では、使い勝手の関係で、カメラ・
モニタ２２側は撮像装置、表示装置とともに、携帯通信
端末本体２１の電話とは取り外して使われる。この時、
取り外された撮像装置と電話とは無線手段を用いて情報
の交信が行われる。この際の通信帯域、消費電力の観点
からはばらつき補正の情報が記憶されている補正情報メ
モリ７は電話側の携帯通信端末本体２１にある方が都合
がよい。この場合には、補正情報メモリ７と撮像のため
のフォトダイオード１１は別の半導体基板上に集積され
ている。

【００４０】たとえば、携帯通信端末本体２１の電話部
分と脱着されるカメラ・モニタ２２の部分は、互いがブ
ルーツース（ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ）のような無線ＬＡ
Ｎにて交信される。この場合には、無線交信のチャネル
（信号）幅の利用状況の関係で、本発明のばらつき情報
を格納する補正情報メモリ７は携帯通信端末本体２１に
内蔵される。この補正情報メモリ７はシステムで使用さ
れているフラッシュメモリでも構わない。この補正情報
メモリ７には、アンプ１７のばらつき情報、信号の補正
係数の他に、固体撮像素子に発生する白点の情報や画素
部の位置ずれ情報、画面全体のシェーディング情報など
も一緒に記憶しても良い。白点情報は単に白点が発生す
る画素のアドレスだけでなく、強度情報も格納される。
同様に、シェーディング情報は強度、画面全体の形状な
どの情報が記憶される。

【００４１】一方で、携帯電話の携帯通信端末本体２１
から脱着されたカメラ・モニタ２２は、５０歳を過ぎた
ベテランや老人は視力低下のために、はっきりと画面を
確認することが困難になる。もちろん眼鏡を変えると良
いが、電話のたびに眼鏡を変えるのも面倒である。そこ
で、うまくピントが合っている確認、こちらから先方へ
画像を送信中であること、あるいはトラブル発生である
ことなどを簡単に色で示す複数のランプがあると安心で
きる。もちろん、この情報は無線で飛ばす必要はなく、
脱着した方にＬＥＤなどで構成されるランプがあればよ
い。

【００４２】従って、本実施の形態のＣＭＯＳセンサに
よれば、画素領域部１、垂直走査回路２、垂直アンプ部
４、水平走査回路５などによる構成に、電荷転送部３を
加え、さらに補正プログラムメモリ６、補正情報メモリ
７、水平ラインメモリ９を追加して構成することによ
り、垂直アンプ部４の各アンプ１７のばらつきの情報を
補正情報メモリ７に記憶し、デジタル処理において、こ
の補正情報メモリ７に記憶された情報を用いて各画素毎
のアンプ１７のばらつきを補正することができる。よっ
て、各画素毎のアンプ１７のばらつきのために発生する
雑音を低減し、実質的に感度を向上させることができ
る。

【００４３】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００４４】たとえば、前記実施の形態においては、モ
ノクロセンサを例に説明したが、これに限定されるもの
ではなく、単板カラーセンサなどに適用することも可能
である。このような単板カラーセンサにおいても、事情
は同じで発明のポイントは変わらない。

【００４５】また、携帯電話とカメラの複合製品による
通信装置を例に示したが、特にビデオカメラ、デジタル
スチルカメラ、監視カメラ、ＰＣカメラなどに効果的で
あり、さらにおもちゃ、ゲームなどのカメラを用いる製
品に応用することができる。

【００４６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４７】（１）垂直アンプ部の各アンプのばらつき
を高照度時、低照度時、暗状態での出力信号の情報で補
正する手段を有することで、各垂直信号線毎の各アンプ
のばらつきを低減することができるとともに、このばら
つきのために発生する雑音を低減し、実質的に感度を向
上させることが可能となる。特に、低照度と高照度の信
号に暗状態の信号をも補正に加えることで、温度変化に
も対応することが可能となる。

【００４８】（２）各垂直信号線と垂直アンプ部の各ア
ンプとの間にそれぞれ電荷信号を転送する手段を有する
ことで、垂直信号線の容量に比べて小さい垂直アンプ部
の各アンプの入力容量に信号電荷を蓄積することができ
るので、信号電荷による信号電圧を大きくすることがで
きるとともに、ランダム雑音が平方根に比例して小さく
なるので、結果的に高感度センサを実現することが可能
となる。

【００４９】（３）デジタル信号への変換回路や、各ア
ンプ特性の補正情報、画像処理用の複数ライン情報、各
画素の白点情報などの記憶回路を同一チップ上に内蔵す
ることで、デジタル出力の１チップＣＭＯＳセンサを実
現することが可能となる。

【００５０】（４）画素領域部は所定の画素数より水平
・垂直方向ともに多い画素を有することで、チップを実
装する際に生ずるチップの相対的な回転やレンズの中心
軸からのずれを補正することができるので、チップのマ
ウントに際しては高精度の位置決めは不要となり、装置
の低価格化を実現することが可能となる。

【００５１】（５）電話などの通信手段と、この通信手
段とは着脱可能な撮像装置とを有する通信装置におい
て、垂直アンプ部の各アンプのばらつきや各画素の白点
情報などを記憶する回路が通信手段に設けられること
で、無線通信帯域、消費電力を考慮し、使い勝手の良い
通信装置を実現することが可能となる。

【００５２】（６）前記（１）〜（５）により、低価格
センサを実現することができ、また容易にデジタル回路
が内蔵されるので、カメラシステムとしての価格はさら
に低下させることができるので、業界へのインパクトが
大きい固体撮像装置、およびこれを用いた通信装置を提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の固体撮像装置を示す構
成図である。

【図２】本発明の一実施の形態の固体撮像装置におい
て、画素領域部とその周辺部を示す構成図である。

【図３】本発明の一実施の形態の固体撮像装置におい
て、各センサ型による感度比較を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施の形態の固体撮像装置におい
て、画素領域部を示す説明図である。

【図５】本発明の一実施の形態の固体撮像装置を用いた
通信装置を示す構成図である。

【図６】本発明の前提となる固体撮像装置を示す構成図
である。

【図７】本発明の前提となる固体撮像装置において、各
アンプのばらつきを示す特性図である。

【図８】本発明の前提となる固体撮像装置において、各
水平ラインの出力を示す特性図である。

【図９】本発明の考え方を示す固体撮像装置において、
各アンプの照度依存性を示す特性図である。

【符号の説明】

１画素領域部２垂直走査回路３電荷転送部４垂直アンプ部５水平走査回路６補正プログラムメモリ７補正情報メモリ８Ａ／Ｄ変換器９水平ラインメモリ１１，１１ａ，１１ｂフォトダイオード１２スイッチトランジスタ１３ゲート線１４垂直信号線１５スイッチトランジスタ１６コンデンサ１７アンプ１８スイッチトランジスタ１９出力線２１携帯通信端末本体２２カメラ・モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者秋元肇茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者西村龍志東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内Ｆターム(参考） 4M118 AA06 AB01 BA06 CA02 DC08 DD08 FA06 FA33 FA42 5C022 AB37 AB43 AC42 AC69 5C024 CX27 GY39 HX01 HX14 HX18 HX23 HX57

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一半導体基板上に、二次元状に配列さ
れた感光のための複数のフォトダイオード、および前記
複数の各フォトダイオードに接続された複数のスイッチ
トランジスタからなる画素領域部と、前記画素領域部の
各フォトダイオードを各スイッチトランジスタを介して
時間的にずらして選択するための水平走査回路および垂
直走査回路と、前記水平走査回路および垂直走査回路に
より選択された各フォトダイオードからの電荷信号を前
記各スイッチトランジスタに接続された各垂直信号線を
経由して増幅するための複数のアンプからなる垂直アン
プ部とを有する固体撮像装置であって、前記垂直アンプ部の各垂直信号線毎に設けられた各アン
プのばらつきを、この各アンプの高照度時の出力信号と
低照度時の出力信号、ならびに暗状態での出力信号の情
報で各垂直信号線からの出力信号を補正する手段を有す
ることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】請求項１記載の固体撮像装置であって、
前記各垂直信号線と前記垂直アンプ部の各アンプとの間
にそれぞれ電荷信号を転送する手段を有することを特徴
とする固体撮像装置。
【請求項３】請求項２記載の固体撮像装置であって、
前記各垂直信号線からの信号を逐一デジタル信号に変換
する回路と、前記垂直アンプ部の各アンプの特性を補正
するための情報を記憶する回路と、画像処理用の複数ラ
インの情報を記憶する回路と、各画素の白点情報などを
記憶する回路とを同一チップ上に内蔵したことを特徴と
する固体撮像装置。
【請求項４】請求項２記載の固体撮像装置であって、
前記画素領域部は所定の画素数より水平・垂直方向とも
に多い画素を有し、チップを実装する際に生ずるチップ
の相対的な回転やレンズの中心軸からのずれを補正する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】請求項１、２、３または４記載の固体撮
像装置を用いた通信装置であって、電話などの通信手段
と、この通信手段とは着脱可能な通信者を撮像する撮像
装置とを有し、前記垂直アンプ部の各アンプのばらつき
や各画素の白点情報などを記憶する回路が前記通信手段
に設けられていることを特徴とする通信装置。