JP2005341410A - Solid-state imaging device and system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging device with a simple configuration, capable of easily supplying an output used for detection of sensitivity deviation between channels, without irradiating light at the solid-state imaging device, when a signal is read from the solid state imaging device via a plurality of channels. <P>SOLUTION: The solid-state imaging device comprises an imaging means (101), composed of a plurality of photoelectric conversion devices arranged in two-dimensional form and for converting incident light into an electrical signal, a plurality of common read means (103-122, CTN, and CTS) for outputting a signal from a plurality of pixels one by one, voltage supply means (VCAL1 and VCAL2) for selectively outputting a plurality of different fixed voltages to each of the plurality of common read-out means, and a supply control means (533) for controlling an output timing used by the voltage supply means. The supply control means directs the voltage supply means, to output the fixed voltages to the plurality of common read-out means, when the signal is not read from the plurality of pixels. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を持つ固体撮像装置及びシステムに関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and system having a pixel having a photoelectric conversion element that converts incident light into an electrical signal.

従来、固体撮像素子として、主にCCDやMOSを用いたものがある。近年では、固体撮像素子の微小化や高集積化による多画素化に伴い、信号出力の読み出し速度の向上が望まれている。そのため、固体撮像装置の出力系を多チャネル化して、複数行及び/または複数列分の信号を並行に読み出し、複数チャネルから得られる複数信号を、システム側で並べ替え処理して画像を生成することで、見かけ上、固体撮像装置からの信号読み出し速度を速くしたものがある。   Conventionally, as a solid-state image sensor, there is one using mainly a CCD or a MOS. In recent years, with the increase in the number of pixels due to miniaturization and high integration of solid-state imaging devices, improvement in the readout speed of signal output is desired. Therefore, the output system of the solid-state imaging device is made multi-channel, signals for a plurality of rows and / or a plurality of columns are read in parallel, and a plurality of signals obtained from the plurality of channels are rearranged on the system side to generate an image. As a result, there is an apparent increase in the signal reading speed from the solid-state imaging device.

図6は、従来の多チャンネル読み出し方式により信号を読み出す固体撮像装置及び外部処理系の構成を示す図、また、図7はその駆動タイミング及び出力信号を示すタイミングチャートである。以下、図6及び図7を参照して、従来の技術を説明する。   FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a solid-state imaging device and an external processing system for reading out signals by a conventional multi-channel readout method, and FIG. 7 is a timing chart showing drive timings and output signals thereof. Hereinafter, a conventional technique will be described with reference to FIGS.

図6において、1はベイヤー配列のカラーフィルタを有する画素であり、R(赤)、G(緑)、B(青)の横の( )内の数字は、各画素の座標を表す。なお、ここでは説明の簡略化のため、6×6に画素が配列されている場合を示しているが、実際には非常に多数の画素が2次元にアレイ状に配列される。   In FIG. 6, reference numeral 1 denotes a pixel having a Bayer color filter, and the numbers in () next to R (red), G (green), and B (blue) represent the coordinates of each pixel. Here, for simplification of explanation, a case where pixels are arranged in 6 × 6 is shown, but in actuality, a very large number of pixels are two-dimensionally arranged in an array.

各画素101は、行毎に行選択線L1〜L6にそれぞれ接続され、行選択線L1〜L6が垂直走査回路102から供給される行選択信号により順次High(以下、「H」)となることで、電荷を読み出す行が選択される。以下、図7に示す駆動例における、選択された画素からの読み出し手法と、画素信号の固体撮像装置内での伝送経路と、上記撮像装置外での信号処理システムおよび、画像処理システムについて説明する。   Each pixel 101 is connected to the row selection lines L1 to L6 for each row, and the row selection lines L1 to L6 are sequentially set to High (hereinafter, “H”) by a row selection signal supplied from the vertical scanning circuit 102. Thus, a row from which charges are read is selected. Hereinafter, a method for reading from a selected pixel, a transmission path of pixel signals in a solid-state imaging device, a signal processing system outside the imaging device, and an image processing system in the driving example illustrated in FIG. 7 will be described. .

所定時間、固体撮像装置を露光後、各画素から信号を読み出す前にまず、φPCTRをHにして容量CTN、CTSをそれぞれ所定電位VCTRにリセットする(t0)。次に、行選択線L1に供給される行選択信号φL1がHとなり、1行目が選択される(t1)。読み出し行が選択されるのとほぼ同じタイミングで、電荷の読み出しに先立って、信号φPTN1及びφPTN2をHとし、MOS103、104をONにして、選択された行のノイズ成分を容量CTNに読み出す。次に信号φPTS1及びφPTS2をHとしてMOS105、106をONにし(t2)、選択された行の各画素101に蓄積された光電荷を上記ノイズ成分に重畳した形で容量CTSに読み出す。これにより、各画素101のノイズ成分とノイズ成分に重畳された画素信号成分が容量CTN及びCTSにそれぞれ揃うことになる。   After exposure of the solid-state imaging device for a predetermined time and before reading a signal from each pixel, φPCTR is first set to H to reset the capacitors CTN and CTS to the predetermined potential VCTR (t0). Next, the row selection signal φL1 supplied to the row selection line L1 becomes H, and the first row is selected (t1). At substantially the same timing as when the readout row is selected, prior to reading out the charges, the signals φPTN1 and φPTN2 are set to H, the MOSs 103 and 104 are turned on, and the noise component of the selected row is read out to the capacitor CTN. Next, the signals φPTS1 and φPTS2 are set to H to turn on the MOSs 105 and 106 (t2), and the photocharge accumulated in each pixel 101 in the selected row is read out to the capacitor CTS in a form superimposed on the noise component. As a result, the noise component of each pixel 101 and the pixel signal component superimposed on the noise component are aligned in the capacitors CTN and CTS, respectively.

次に、シフトレジスタなどにより構成される、第1〜第4水平走査回路107〜110から列選択線H1〜H6を介して供給される列選択信号により、容量CTN、CTSの各組に保持されている電荷を差動アンプ111〜114に順次転送する。差動アンプ111〜114はノイズ成分をノイズ成分に重畳された画素信号成分から差し引くことで、ノイズ成分を除去した画素信号を出力する。   Next, each set of capacitors CTN and CTS is held by a column selection signal supplied from the first to fourth horizontal scanning circuits 107 to 110 via column selection lines H1 to H6, which is constituted by a shift register or the like. Are sequentially transferred to the differential amplifiers 111 to 114. The differential amplifiers 111 to 114 output a pixel signal from which the noise component has been removed by subtracting the noise component from the pixel signal component superimposed on the noise component.

まず、第1及び第2水平走査回路107、108がφH1及びφH2をHにすると、対応するMOS115〜118がONとなり、G(1,1)及びR(1,2)から容量CTN、CTSに読み出した電荷が、信号線119、120を介してそれぞれ差動アンプ111及び112に転送される(t3)。差動アンプ111はノイズ成分に重畳された画素信号からノイズ成分を除去して、画素信号(画素と同じ参照記号により示す。G(1,1))を出力する(OUT1)。差動アンプ112も同様にして、画素信号R(1,2)を出力する(OUT2)。   First, when the first and second horizontal scanning circuits 107 and 108 set φH1 and φH2 to H, the corresponding MOSs 115 to 118 are turned on, and the capacitors CTN and CTS are switched from G (1,1) and R (1,2). The read charges are transferred to the differential amplifiers 111 and 112 via the signal lines 119 and 120 (t3). The differential amplifier 111 removes the noise component from the pixel signal superimposed on the noise component, and outputs a pixel signal (indicated by the same reference symbol as the pixel. G (1,1)) (OUT1). Similarly, the differential amplifier 112 outputs the pixel signal R (1,2) (OUT2).

そして、t4のタイミングで、第3及び第4水平走査回路109、110はφH3及びφH4をHにし、G(1,3)及びR(1,4)から容量CTN、CTSに読み出した電荷を、信号線121、122を介してそれぞれ差動アンプ113及び114に転送する。そして、差動アンプ113はノイズ成分に重畳された光電荷からノイズ成分を除去して、画素信号G(1,3)を出力する(OUT3)。差動アンプ114も同様にして、画素信号R(1,4)を出力する(OUT4)。以降、このノイズ除去方式をS−Nノイズ除去方式と呼ぶ。   Then, at the timing of t4, the third and fourth horizontal scanning circuits 109 and 110 set φH3 and φH4 to H, and charge read out from the capacitors CTN and CTS from G (1,3) and R (1,4), The signal is transferred to the differential amplifiers 113 and 114 via the signal lines 121 and 122, respectively. Then, the differential amplifier 113 removes the noise component from the photocharge superimposed on the noise component, and outputs the pixel signal G (1,3) (OUT3). Similarly, the differential amplifier 114 outputs the pixel signal R (1, 4) (OUT4). Hereinafter, this noise removal method is referred to as an SN noise removal method.

また、各列の画素から信号線119〜122に信号転送した後、次の信号が転送される前に、φSH1〜φSH4の反転信号に合わせて、信号線119〜122を所定の電位VCHRにリセットする。なお、図6では、図の簡略化のために信号線119のリセット回路のみを記しているが、信号線120〜122にも同様のリセット回路が接続されている。   In addition, after signal transfer from the pixels of each column to the signal lines 119 to 122, before the next signal is transferred, the signal lines 119 to 122 are reset to a predetermined potential VCHR in accordance with the inverted signals of φSH1 to φSH4. To do. In FIG. 6, only the reset circuit for the signal line 119 is shown for simplification of the drawing, but a similar reset circuit is also connected to the signal lines 120 to 122.

このようにして固体撮像装置の差動アンプ111〜114から出力された画像信号OUT1〜OUT4を外部処理系であるアンプ123〜126で増幅し、駆動力を増加させてから、A/Dコンバータ127〜130でデジタル信号に変換した後、一旦メモリ131に格納し、その後、画素処理部132にて一枚の画像に合成していた。   In this manner, the image signals OUT1 to OUT4 output from the differential amplifiers 111 to 114 of the solid-state imaging device are amplified by the amplifiers 123 to 126 which are external processing systems, and the driving force is increased. After being converted into digital signals at .about.130, they are temporarily stored in the memory 131, and then synthesized into one image by the pixel processing unit 132. FIG.

このように、出力チャネルを複数化して複数列及び/または複数行分の信号を並列に出力することで、見かけ上、固体撮像装置の信号読み出し及び外部画像処理系の処理を速くしていた。   As described above, by multiplying the output channels and outputting the signals for a plurality of columns and / or a plurality of rows in parallel, the signal reading of the solid-state imaging device and the processing of the external image processing system are apparently accelerated.

しかしながら、複数チャネルを介して信号を読み出す構成では、固体撮像装置内の差動アンプ111〜114のゲインエラーと、各差動アンプ111〜114に対応して設けられている外部処理系のアンプ123〜126のゲインエラー及びA/Dコンバータ127〜130内部のアンプのゲインエラーによる各チャネルの感度ばらつきが問題になるので、A/Dコンバータ127〜130から得られる信号のLSB(least significant bit)値を調整して、各チャネルのゲイン差を合わせ込んでいた。この調整方法を簡単に説明すると、固体撮像装置をカメラ等に組み込むときに固体撮像装置に2種類の光量の光を異なるタイミングで照射し、それぞれのタイミングで各チャネルについて同色の画素から得られる出力を選択し、光量の変化分に対する信号出力の変化分から各チャネルの感度を求め、求めた感度に基づいてチャネル間の感度ずれ(ゲインエラー)が無くなるように、A/Dコンバータ127〜130から出力される信号のLSB値を補正する補正値を求め、調整してしていた(例えば、特許文献1参照)。   However, in the configuration of reading signals through a plurality of channels, the gain error of the differential amplifiers 111 to 114 in the solid-state imaging device and the external processing system amplifier 123 provided corresponding to each of the differential amplifiers 111 to 114 are provided. Since the sensitivity variation of each channel due to the gain error of ~ 126 and the gain error of the amplifiers in the A / D converters 127 to 130 becomes a problem, the LSB (least significant bit) value of the signal obtained from the A / D converters 127 to 130 To adjust the gain difference of each channel. This adjustment method will be briefly described. When the solid-state imaging device is incorporated in a camera or the like, the solid-state imaging device is irradiated with two types of light at different timings, and the output obtained from the same color pixel for each channel at each timing. And the sensitivity of each channel is obtained from the change in the signal output with respect to the change in the amount of light, and output from the A / D converters 127 to 130 so that there is no sensitivity deviation (gain error) between the channels based on the obtained sensitivity. The correction value for correcting the LSB value of the received signal is obtained and adjusted (see, for example, Patent Document 1).

特開平5−327205号公報JP-A-5-327205

しかしながら、先に述べた感度ずれの補正方法では、固体撮像装置に均一に光を照射しないと、正確に感度ずれ(ゲインエラー)を測定することができず、補正量を正確に求めることができなかった。更には、感度ずれの測定及び補正量を求める処理は、固体撮像装置及び外部処理系をカメラ等の装置に組み込む前に行うため、組み込んだ後では、例えば周囲温度の変化による各チャネルの感度の温度特性が補正できないなど、そのカメラの使用環境の違いに起因する問題に合わせて補正値を変更することができないため、使用環境によっては、良質の画像を形成できないことがあった。   However, the sensitivity deviation correction method described above cannot accurately measure the sensitivity deviation (gain error) unless the solid-state imaging device is uniformly irradiated with light, and the correction amount can be obtained accurately. There wasn't. Furthermore, since the measurement of the sensitivity deviation and the process for obtaining the correction amount are performed before the solid-state imaging device and the external processing system are incorporated in a device such as a camera, after the incorporation, for example, the sensitivity of each channel due to a change in the ambient temperature. Since the correction value cannot be changed in accordance with the problem caused by the difference in the use environment of the camera, such as the temperature characteristic cannot be corrected, a high-quality image may not be formed depending on the use environment.

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、固体撮像装置から複数チャネルを介して信号を読み出す際に、固体撮像装置に光を照射すること無く、チャネル間の感度ずれの検知に用いる出力を簡単な構成で容易に固体撮像装置から得ることができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is used to detect a sensitivity shift between channels without irradiating the solid-state imaging device with light when reading a signal from the solid-state imaging device via a plurality of channels. It is an object to make it possible to easily obtain an output from a solid-state imaging device with a simple configuration.

また、上述のようにして固体撮像装置から得られた出力を用いて、チャネル間の感度ずれを補正することを別の目的とする。   Another object of the present invention is to correct the sensitivity shift between channels using the output obtained from the solid-state imaging device as described above.

上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は、入射光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を2次元状に配列して成る撮像手段と、複数の画素からの信号を順次出力するための複数の共通読み出し手段と、前記複数の共通読み出し手段のそれぞれに、異なる複数の固定電圧を選択的に出力する電圧供給手段と、前記電源供給手段による出力タイミングを制御する供給制御手段とを有し、供給制御手段は、前記複数の画素からの信号読み出しを行っていない時間に、前記固定電圧を前記複数の共通読み出し手段に出力させる。   In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention sequentially captures imaging means formed by two-dimensionally arranging a plurality of photoelectric conversion elements that convert incident light into electrical signals, and signals from a plurality of pixels. A plurality of common reading means for outputting, a voltage supply means for selectively outputting a plurality of different fixed voltages to each of the plurality of common reading means, and a supply control means for controlling the output timing of the power supply means The supply control means causes the plurality of common readout means to output the fixed voltage during a time when signal readout from the plurality of pixels is not performed.

また、本発明の固体撮像システムは、上記記載の固体撮像装置と、前記固体撮像装置の前記複数の共通読み出し手段にそれぞれ対応して設けられた、所定の信号処理を行う複数の信号処理手段と、前記複数の信号処理手段により処理された複数の信号間の差を検出する検出手段と、前記検出された信号間の差を減少させるように補正を行う補正手段とを有する。   A solid-state imaging system according to the present invention includes the solid-state imaging device described above, and a plurality of signal processing units that perform predetermined signal processing and are provided corresponding to the plurality of common readout units of the solid-state imaging device, respectively. And detecting means for detecting a difference between a plurality of signals processed by the plurality of signal processing means, and a correcting means for correcting so as to reduce the difference between the detected signals.

上記構成によれば、固体撮像装置から複数チャネルを介して信号を読み出す際に、固体撮像装置に光を照射すること無く、チャネル間の感度ずれの検知に用いる出力を簡単な構成で容易に固体撮像装置から得ることができる。   According to the above configuration, when a signal is read from the solid-state imaging device via a plurality of channels, the output used for detecting the sensitivity shift between the channels is easily solidified without irradiating the solid-state imaging device with light. It can be obtained from an imaging device.

また、上述のようにして固体撮像装置から得られた出力を用いて、チャネル間の感度ずれを補正することができる。   Moreover, the sensitivity shift between channels can be corrected using the output obtained from the solid-state imaging device as described above.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

<実施形態1>
図1は、本発明の実施形態1における固体撮像装置及び外部処理系の回路構成を示す模式図である。なお、図1において、上記従来例において説明した図6と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a circuit configuration of a solid-state imaging device and an external processing system according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 6 described in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施形態1では、図6に示す構成に加えて、固定電圧VCAL1、VCAL2を供給する構成と、固体撮像装置の外部処理系であるアンプ123〜126の入力として、固体撮像装置の差動アンプ111〜114の出力OUT1〜OUT4と、固定電圧VCAL1、VCAL2のいずれかを選択してアンプ123〜126に供給するスイッチ511〜514と、スイッチ511〜514を制御するキャリブレーションコントローラ533(図1ではスイッチ511に対する制御線のみを記している)とを固体撮像装置内に設けた構成を有する。ここで、固定電圧VCAL1、VCAL2の部分の具体的構成は、固体撮像装置の外部と電気的に接続を行うための端子を2つ設け、一方の端子には、VCAL1を入力し、もう一方の端子には、VCAL2を入力する構成であっても良い。また、一つの端子を設けて、その端子からは、VCAL1を入力し、固体撮像装置内部に降圧回路を設け、VCAL2を生成するような構成であっても良い。なお、図1では、図の簡略化のために、チャネル1(信号線119を介して出力される信号の読み出し系)についてのみ配線を図示し、チャネル2〜4に関してはスイッチ512〜514のみを示しているが、スイッチ512〜514の「0」端子にはそれぞれ差動アンプ112〜114からの出力が、「1」端子には固定電圧VCAL1が、「2」端子には固定電圧VCAL2が入力するように配線されている。また、スイッチ511〜514はキャリブレーションコントローラ533により一括制御されている。   In the first embodiment, in addition to the configuration shown in FIG. 6, a configuration that supplies fixed voltages VCAL1 and VCAL2, and a differential amplifier of the solid-state imaging device as inputs of amplifiers 123 to 126 that are external processing systems of the solid-state imaging device Switches 511 to 514 that select one of the outputs OUT1 to OUT4 of 111 to 114 and the fixed voltages VCAL1 and VCAL2 and supply them to the amplifiers 123 to 126, and a calibration controller 533 that controls the switches 511 to 514 (in FIG. 1) Only the control line for the switch 511 is shown) in the solid-state imaging device. Here, the specific configuration of the portions of the fixed voltages VCAL1 and VCAL2 is provided with two terminals for electrical connection with the outside of the solid-state imaging device, and VCAL1 is input to one terminal, The terminal may be configured to input VCAL2. Further, a configuration may be adopted in which one terminal is provided, VCAL1 is input from the terminal, a step-down circuit is provided in the solid-state imaging device, and VCAL2 is generated. In FIG. 1, for simplification of the drawing, wiring is shown only for channel 1 (reading system for a signal output via signal line 119), and only switches 512-514 are provided for channels 2-4. As shown, the outputs from the differential amplifiers 112 to 114 are input to the “0” terminals of the switches 512 to 514, the fixed voltage VCAL 1 is input to the “1” terminal, and the fixed voltage VCAL 2 is input to the “2” terminal. Wired to do so. The switches 511 to 514 are collectively controlled by a calibration controller 533.

ここで、固定電圧VCAL1をアンプ123〜126に入力した場合にチャネル毎に得られるA/Dコンバータ127〜130の出力信号のLSB値と、固定電圧VCAL2をアンプ123〜126に入力した場合にチャネル毎に得られるA/Dコンバータ127〜130の出力信号のLSB値出力に基づいて、差動アンプ111〜114よりも一般的にゲインのばらつきが大きい、アンプ123〜126及びA/Dコンバータ127〜130のゲインを求める。チャネル1を例にすると、次式によりアンプ123及びA/Dコンバータ127のゲインを求める。
Gain = (VOUT1*−VOUT1)/(VCAL1−VCAL2)
Here, the LSB value of the output signal of the A / D converters 127 to 130 obtained for each channel when the fixed voltage VCAL1 is input to the amplifiers 123 to 126, and the channel when the fixed voltage VCAL2 is input to the amplifiers 123 to 126. Based on the LSB value output of the output signals of the A / D converters 127 to 130 obtained every time, the gains of the amplifiers 123 to 126 and the A / D converters 127 to 127 are generally larger than those of the differential amplifiers 111 to 114. A gain of 130 is obtained. Taking channel 1 as an example, the gains of amplifier 123 and A / D converter 127 are obtained by the following equation.
Gain = (VOUT1 * −VOUT1) / (VCAL1−VCAL2)

但し、上記式において、VOUT1*はVCAL1をアンプ123に入力した場合に得られる、A/Dコンバータ127の出力信号のLSB値、VOUT1はVCAL2をアンプ123に入力した場合に得られる、A/Dコンバータ127の出力信号のLSB値である。
同様にして、アンプ124〜126及びA/Dコンバータ128〜130のゲインも求め、チャネル間のゲインエラーを求め、A/Dコンバータ127〜130からの出力信号のLSB値を調整することで、ゲイン補正をする。
In the above formula, VOUT1 * is obtained when VCAL1 is input to the amplifier 123, LSB value of the output signal of the A / D converter 127, VOUT1 is obtained when VCAL2 is input to the amplifier 123, A / D This is the LSB value of the output signal of the converter 127.
Similarly, gains of the amplifiers 124 to 126 and the A / D converters 128 to 130 are obtained, gain errors between channels are obtained, and the LSB values of the output signals from the A / D converters 127 to 130 are adjusted to obtain the gain. Make corrections.

なお、ゲイン補正の方法はLSB値の調整する方法に限るものではなく、得られた各チャネルのゲインに基づいてゲイン差を補正する方法であればよい。例えば、図2に示すように可変抵抗を用いてアンプのゲインを調整することも可能である。以下、図2に示す構成におけるゲイン補正動作を簡単に説明する。   The gain correction method is not limited to the method of adjusting the LSB value, and any method may be used as long as the gain difference is corrected based on the obtained gain of each channel. For example, as shown in FIG. 2, the gain of the amplifier can be adjusted using a variable resistor. The gain correction operation in the configuration shown in FIG. 2 will be briefly described below.

まず、上述したようにして固定電圧VCAL1、VCAL2とをそれぞれ外部処理系のアンプ123〜126に供給した時に、メモリ131に一時記憶されたA/Dコンバータ127〜130の出力信号をゲインエラー検出器133に読み出す。ゲインエラー検出器133は読み出した出力信号を用いて上記式によりゲインを求め、チャネル間のゲインエラーと補正量を計算し、チャネル間のゲイン差が無くなるように差動アンプ111〜114に設けられた可変抵抗の抵抗値を変更させてゲイン補正する。なお、図2の例では、可変抵抗を差動アンプ111〜114に設ける場合を示しているが、外部処理系のアンプ123〜126に設けても良いことは言うまでもない。   First, when the fixed voltages VCAL1 and VCAL2 are supplied to the external processing amplifiers 123 to 126, respectively, as described above, the output signals of the A / D converters 127 to 130 temporarily stored in the memory 131 are gain error detectors. Read to 133. A gain error detector 133 is provided in the differential amplifiers 111 to 114 so as to eliminate the gain difference between channels by calculating the gain by the above formula using the read output signal, calculating the gain error between channels and the correction amount. The gain is corrected by changing the resistance value of the variable resistor. In the example of FIG. 2, the variable resistors are provided in the differential amplifiers 111 to 114, but it goes without saying that the variable resistors may be provided in the external processing amplifiers 123 to 126.

このように本実施形態1の構成によれば、固体撮像装置に均一に光を照射するための構成を必要とせず、固定電圧VCAL1、VCAL2を切り換えて外部処理系のアンプに供給する簡単な構成で、容易に各チャネルのゲインを求めることが可能になり、また、求めたゲインを用いてチャネル間のゲイン補正を行うことができる。   As described above, according to the configuration of the first embodiment, a configuration for irradiating the solid-state imaging device uniformly with light is not required, and a simple configuration for switching the fixed voltages VCAL1 and VCAL2 to be supplied to the amplifier of the external processing system. Thus, the gain of each channel can be easily obtained, and gain correction between channels can be performed using the obtained gain.

また、上記構成によれば、任意のタイミングでゲインエラーの補正値を求めることが可能になる。例えば、固体撮像装置のスイッチオン時や、スイッチオン時から所定時間おき(温度変化が起こると考えられるため)であって撮影を行っていない時や、工場出荷時など、所望のタイミングでゲインを取得し、ゲインエラーの補正値を求めるように適宜制御することが可能である。従って、使用環境に適した補正値を用いて感度ずれの補正を行うことができる。   Further, according to the above configuration, a gain error correction value can be obtained at an arbitrary timing. For example, when the solid-state imaging device is switched on, or when it is not taking a picture every predetermined time (because a temperature change is expected) from when the switch is turned on, or at the time of shipment from the factory, the gain is set at a desired timing It is possible to appropriately control so as to obtain the gain error correction value. Therefore, it is possible to correct the sensitivity deviation using a correction value suitable for the use environment.

なお、本実施形態1では、固定電圧VCAL1、VCAL2を供給する構成と、スイッチ511〜514と、キャリブレーションコントローラ533とを固体撮像装置内に設けるものとして説明したが、少なくともその一部を外部処理系として構成することも勿論可能である。ただし、外部処理系として構成した場合には、固体撮像装置内(固体撮像装置の半導体チップ上)に構成する場合と比較してそのサイズが大きくなってしまい、実装面積を無駄に使ってしまうため、固体撮像装置内に構成する方がはるかに小面積で済むため、小型化の面では有利である。   In the first embodiment, the configuration in which the fixed voltages VCAL1 and VCAL2 are supplied, the switches 511 to 514, and the calibration controller 533 are described as being provided in the solid-state imaging device, but at least a part of them is externally processed. Of course, it is also possible to configure as a system. However, when configured as an external processing system, the size becomes larger than when configured in the solid-state imaging device (on the semiconductor chip of the solid-state imaging device), and the mounting area is wasted. The configuration in the solid-state imaging device is advantageous in terms of miniaturization because it requires a much smaller area.

<実施形態2>
図3は、本発明の実施形態2における固体撮像装置及び外部処理系の回路構成を示す模式図である。なお、図3においても、上記従来例において説明した図6と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。
<Embodiment 2>
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a circuit configuration of the solid-state imaging device and the external processing system according to the second embodiment of the present invention. Also in FIG. 3, the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. 6 described in the conventional example, and the description thereof is omitted.

本実施形態2では、図6に示すリセット電圧VCHRを供給する構成の代わりに、リセット電圧VCHRNと、可変電圧VCHRSを供給する構成と、可変電圧VCHRSを制御するDAC233(ディジタル信号を与えてアナログ的に電位を変化させる)と、リセット電圧VCHRN及び可変電圧VCHRSの供給のON/OFFを制御するMOSスイッチ234、235とを有する。MOSスイッチ234、235は、ゲートに供給される信号φCALがHの時にON、Lの時にOFFとなる。なお、ここでは図の簡略化のためにチャネル3についてのみ図示するが、実際には、チャネル1、2、4にも同様の機能をそれぞれ設けるか、または、MOSスイッチ234、235の出力を各信号線119、120、122に供給するように配線する。   In the second embodiment, instead of the configuration for supplying the reset voltage VCHR shown in FIG. 6, the configuration for supplying the reset voltage VCHRN and the variable voltage VCHRS, and the DAC 233 for controlling the variable voltage VCHRS (giving a digital signal an analog type) And MOS switches 234 and 235 for controlling ON / OFF of supply of the reset voltage VCHRN and the variable voltage VCHRS. The MOS switches 234 and 235 are turned on when the signal φCAL supplied to the gate is H and turned off when the signal φCAL is L. Here, for simplification of the figure, only the channel 3 is shown, but actually, the same function is provided for each of the channels 1, 2, and 4 or the outputs of the MOS switches 234 and 235 are respectively set. Wiring is performed so as to be supplied to the signal lines 119, 120, and 122.

次に、本実施形態2においてゲイン差を取得する方法について説明する。   Next, a method for acquiring the gain difference in the second embodiment will be described.

まず、DAC233は、電圧VCHRSがリセット電圧VCHRとほぼ同じ電圧となるように制御する。そして、信号φCALをHにしてMOSスイッチ234、235を開き、例えばチャンネル3の場合、容量CTSからの光電荷(ノイズ成分を含む)を転送するための信号線121SにVCHRSを、容量CTNからのノイズ成分を転送するための信号線121Nにリセット電源VCHRNを供給する。この状態で、この状態でA/Dコンバータ129の出力信号を取得する。   First, the DAC 233 performs control so that the voltage VCHRS becomes substantially the same voltage as the reset voltage VCHR. Then, the signal φCAL is set to H, and the MOS switches 234 and 235 are opened. For example, in the case of channel 3, VCHRS is transferred from the capacitor CTN to the signal line 121S for transferring the photocharge (including noise component) from the capacitor CTS. The reset power supply VCHRN is supplied to the signal line 121N for transferring the noise component. In this state, the output signal of the A / D converter 129 is acquired in this state.

その後、電圧VCHRSを変化させてから、A/Dコンバータ129の出力信号を取得する。このように、異なる電圧VCHRSを信号線121Sに与えた時のA/Dコンバータ129の出力信号のLSB値から、次式により、チャネル3のゲイン(Gain)を求める。本実施形態2では、差動アンプ113、アンプ125、およびA/Dコンバータ129内のアンプのゲインをまとめて求めることができる。
Gain = (VOUT3*−VOUT3)/(VCHRS*−VCHRS)
Thereafter, the voltage VCHRS is changed, and then the output signal of the A / D converter 129 is acquired. Thus, the gain of channel 3 is obtained from the LSB value of the output signal of the A / D converter 129 when a different voltage VCHRS is applied to the signal line 121S by the following equation. In the second embodiment, gains of the amplifiers in the differential amplifier 113, the amplifier 125, and the A / D converter 129 can be obtained collectively.
Gain = (VOUT3 * −VOUT3) / (VCHRS * −VCHRS)

但し、上記式において、VOUT3*はVCHRSの電位変化後に得られる、A/Dコンバータ127の出力信号のLSB値、また、VOUT3はVCHRSの電位変化前に得られる、A/Dコンバータ127の出力信号のLSB値である。即ち、電圧VCHRSを少なくとも2種類の電位に変えて、LSB値を取得する必要がある。
同様にして、他チャネルのゲインもそれぞれ求める。このようにして求めたチャネル1〜4のゲインから、チャネル間のゲインエラーを求め、例えば、A/Dコンバータ127〜130の入力レンジを調整してLSB値を調整することで、チャネル間のゲイン補正を行う。
However, in the above equation, VOUT3 * is the LSB value of the output signal of the A / D converter 127 obtained after the potential change of VCHRS, and VOUT3 is the output signal of the A / D converter 127 obtained before the potential change of VCHRS. LSB value. That is, it is necessary to change the voltage VCHRS to at least two kinds of potentials and acquire the LSB value.
Similarly, the gains of other channels are also obtained. A gain error between channels is obtained from the gains of channels 1 to 4 thus obtained, and the gain between channels is adjusted by adjusting the LSB value by adjusting the input range of the A / D converters 127 to 130, for example. Make corrections.

このように本実施形態2の構成によれば、固体撮像装置に均一に光を照射するための構成を必要とせず、可変電圧VCHRSの電位を変化させて差動アンプに供給するのみで、簡単な構成で容易に各チャネルのゲインを求めることが可能になり、また、求めたゲインを用いてチャネル間のゲイン補正を行うことができる。   As described above, according to the configuration of the second embodiment, a configuration for uniformly irradiating light to the solid-state imaging device is not required, and the potential of the variable voltage VCHRS is changed and supplied to the differential amplifier. With this configuration, the gain of each channel can be easily obtained, and gain correction between channels can be performed using the obtained gain.

また、上記構成によれば、任意のタイミングでゲインエラーの補正値を求めることが可能になる。例えば、固体撮像装置のスイッチオン時や、スイッチオン時から所定時間おき(温度変化が起こると考えられるため)であって撮影を行っていない時や、工場出荷時など、所望のタイミングでゲインを取得し、ゲインエラーの補正値を求めるように適宜制御することが可能である。従って、使用環境に適した補正値を用いて感度ずれの補正を行うことができる。   Further, according to the above configuration, a gain error correction value can be obtained at an arbitrary timing. For example, when the solid-state imaging device is switched on, or when it is not taking a picture every predetermined time (because a temperature change is expected) from when the switch is turned on, or at the time of shipment from the factory, the gain is set at a desired timing. It is possible to appropriately control so as to obtain the gain error correction value. Therefore, it is possible to correct the sensitivity deviation using a correction value suitable for the use environment.

なお、図3に示した可変電圧VCHRSを供給する構成と、可変電圧VCHRSを制御するDAC233とを、上記実施形態1で説明した固定電圧VCAL1及びVCAL2を供給する構成の代わりに用いることも勿論可能である。   Of course, the configuration for supplying the variable voltage VCHRS and the DAC 233 for controlling the variable voltage VCHRS shown in FIG. 3 can be used instead of the configuration for supplying the fixed voltages VCAL1 and VCAL2 described in the first embodiment. It is.

<実施形態3>
図4は、本発明の実施形態3における固体撮像装置及び外部処理系の回路構成を示す模式図である。なお、図4においても、上記従来例において説明した図6と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。
<Embodiment 3>
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a circuit configuration of a solid-state imaging device and an external processing system according to Embodiment 3 of the present invention. Also in FIG. 4, the same components as those in FIG. 6 described in the conventional example are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

読み出し回路にS−Nノイズ除去方式を用いる場合、上記実施形態2のように信号線221Sと221Nへ異なる電圧VCHRSとVCHRNを供給する構成では、信号線121Rをリセットしようとして可変電圧VCHRSをリセット電圧VCHRNと同じ電位に制御したとしても、全く同一の電位にならないことがあり、その場合、信号出力にオフセットが発生してしまう。その結果、信号出力オフセットが発生して、読み出し系のCMRR(同窓除去率)が劣ってしまうという欠点がある。   When the SN noise removal method is used for the readout circuit, in the configuration in which different voltages VCHRS and VCHRN are supplied to the signal lines 221S and 221N as in the second embodiment, the variable voltage VCHRS is reset as the reset voltage to reset the signal line 121R. Even if it is controlled to the same potential as VCHRN, the potential may not be exactly the same. In this case, an offset occurs in the signal output. As a result, a signal output offset occurs, and there is a drawback that the CMRR (same window removal rate) of the readout system is inferior.

また、システム側では、可変電圧VCHRSを変化させるためにDAC233を設ける必要があるなど、システムが複雑化するなどの欠点もあった。   Further, on the system side, there is a disadvantage that the system becomes complicated, for example, it is necessary to provide the DAC 233 in order to change the variable voltage VCHRS.

これに対し、本実施形態3では、リセット電圧VCHRと、リセット電圧VCHRと異なる固定電圧VCALを供給する構成と、リセット電圧VCHR及び固定電圧VCALのいずれかを選択するスイッチ311と、スイッチ311を制御するキャリブレーションコントローラ333と、リセット電圧VCHR及び固定電圧VCALの供給のON/OFFを制御するMOSスイッチ312、313とを設け、スイッチ311がリセット電圧VCHRに接続されているときには、信号線121N及び信号線121Sには共にリセット電圧VCHRが供給され、スイッチ311が固定電圧VCALに接続されているときには、信号線121Nにはリセット電圧VCHRが、信号線121Sには固定電圧VCALが供給される構成となっている。MOSスイッチ312、313は、ゲートに供給される信号φCALがHの時にON、Lの時にOFFとなる。なお、ここでは、図の簡略化のためにチャネル3についてのみ図示するが、実際には、チャネル1、2、4にも同様の機能をそれぞれ設けるか、または、MOSスイッチ312、313の出力を各信号線119、120、122に供給するように配線する。   On the other hand, in the third embodiment, the reset voltage VCHR and the configuration for supplying the fixed voltage VCAL different from the reset voltage VCHR, the switch 311 for selecting either the reset voltage VCHR or the fixed voltage VCAL, and the switch 311 are controlled. Calibration controller 333 and MOS switches 312 and 313 for controlling ON / OFF of supply of reset voltage VCHR and fixed voltage VCAL are provided, and when switch 311 is connected to reset voltage VCHR, signal line 121N and signal When the reset voltage VCHR is supplied to both the lines 121S and the switch 311 is connected to the fixed voltage VCAL, the reset voltage VCHR is supplied to the signal line 121N, and the fixed voltage VCAL is supplied to the signal line 121S. ing. The MOS switches 312 and 313 are turned on when the signal φCAL supplied to the gate is H and turned off when the signal φCAL is L. Here, for simplification of the figure, only the channel 3 is shown, but actually, the same function is provided for each of the channels 1, 2, and 4, or the outputs of the MOS switches 312 and 313 are provided. The signal lines 119, 120, and 122 are wired so as to be supplied.

次に、本実施形態3においてゲイン差を取得する方法について説明する。   Next, a method for acquiring the gain difference in the third embodiment will be described.

まず、キャリブレーションコントローラ333は、スイッチ311によりリセット電圧VCHRを選択する。そして、信号φCALをHにしてMOSスイッチ312、313を開き、例えばチャンネル3の場合、信号線121N、121S共に、リセット電圧φVCHRを供給する。この状態で、この状態でA/Dコンバータ129の出力信号を取得する。   First, the calibration controller 333 selects the reset voltage VCHR by the switch 311. Then, the signal φCAL is set to H and the MOS switches 312 and 313 are opened. For example, in the case of channel 3, the reset voltage φVCHR is supplied to both the signal lines 121N and 121S. In this state, the output signal of the A / D converter 129 is acquired in this state.

次に、スイッチ311により固定電圧VCALを選択し、信号φCALをHにした状態で、A/Dコンバータ129からの出力信号を取得する。このようにして得た2種類の出力信号のLSB値から、次式によりチャネル3のゲイン(Gain)を求める。本実施形態3においても、実施形態2と同様に、差動アンプ113、アンプ125、およびA/Dコンバータ129内のアンプのゲインをまとめて求めることができる。
Gain = (VOUT3*−VOUT3)/(VCAL−VCHR)
Next, the fixed voltage VCAL is selected by the switch 311 and the output signal from the A / D converter 129 is acquired with the signal φCAL set to H. From the LSB values of the two types of output signals thus obtained, the gain of channel 3 is obtained by the following equation. Also in the third embodiment, similarly to the second embodiment, the gains of the differential amplifier 113, the amplifier 125, and the amplifiers in the A / D converter 129 can be obtained collectively.
Gain = (VOUT3 * −VOUT3) / (VCAL−VCHR)

但し、上記式において、VOUT3*はVCALが信号線121Sに供給されている場合のA/Dコンバータ127の出力信号のLSB値、また、VOUT3はVCHRが信号線121Sに供給されている場合のA/Dコンバータ127の出力信号のLSB値である。
同様にして、他チャネルのゲインもそれぞれ求める。このようにして求めたチャネル1〜4のゲインから、チャネル間のゲインエラーを求め、例えば、A/Dコンバータ127〜130の出力信号のLSB値を調整することで、チャネル間のゲイン補正を行う。
In the above equation, VOUT3 * is the LSB value of the output signal of the A / D converter 127 when VCAL is supplied to the signal line 121S, and VOUT3 is A when the VCHR is supplied to the signal line 121S. / D converter 127 is the LSB value of the output signal.
Similarly, the gains of other channels are also obtained. A gain error between channels is obtained from the gains of channels 1 to 4 thus obtained, and gain correction between channels is performed by adjusting the LSB value of the output signals of the A / D converters 127 to 130, for example. .

上記の通り、本実施形態3によれば、固体撮像装置に均一に光を照射するための構成を必要とせず、可変電圧VCHRSの電位を変化させて差動アンプに供給するのみで、簡単な構成で容易且つ正確に各チャネルのゲインを求めることが可能になり、また、求めたゲインを用いてチャネル間のゲイン補正を行うことができる。   As described above, according to the third embodiment, a configuration for uniformly irradiating light to the solid-state imaging device is not required, and it is simple to change the potential of the variable voltage VCHRS and supply it to the differential amplifier. With the configuration, the gain of each channel can be obtained easily and accurately, and gain correction between channels can be performed using the obtained gain.

また、実際に画素信号を読み出すとき、信号線121S、121Nのリセット電位は同一電源からの電位VCHRにリセットされるので、実施形態2のように出力のオフセットが発生しない。   Further, when the pixel signal is actually read, the reset potentials of the signal lines 121S and 121N are reset to the potential VCHR from the same power source, so that no output offset occurs as in the second embodiment.

また、上記構成によれば、任意のタイミングでゲインエラーの補正値を求めることが可能になる。例えば、固体撮像装置のスイッチオン時や、スイッチオン時から所定時間おき(温度変化が起こると考えられるため)であって撮影を行っていない時や、工場出荷時など、所望のタイミングでゲインを取得し、ゲインエラーの補正値を求めるように適宜制御することが可能である。従って、使用環境に適した補正値を用いて感度ずれの補正を行うことができる。   Further, according to the above configuration, a gain error correction value can be obtained at an arbitrary timing. For example, when the solid-state imaging device is switched on, or when it is not taking a picture every predetermined time (because a temperature change is expected) from when the switch is turned on, or at the time of shipment from the factory, the gain is set at a desired timing. It is possible to appropriately control so as to obtain the gain error correction value. Therefore, it is possible to correct the sensitivity deviation using a correction value suitable for the use environment.

<実施形態4>
図5は、本発明の実施形態4における固体撮像装置及び外部処理系の回路構成を示す模式図である。なお、図5においても、上記従来例において説明した図6と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。
<Embodiment 4>
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a circuit configuration of the solid-state imaging device and the external processing system according to the fourth embodiment of the present invention. Also in FIG. 5, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 6 described in the conventional example, and the description will be omitted.

本実施形態4では、リセット電位VCTRと、リセット電位VCTRとは異なる固定電位VCALを供給する構成と、リセット電位VCTR及び固定電位VCALのいずれかを選択するスイッチ411、412と、スイッチを制御するキャリブレーションコントローラ433と、リセット電位VCTR及び固定電位VCALの供給のON/OFFを制御するMOSスイッチ413〜416とを設け、スイッチ411、412がリセット電位VCTRに接続されているときには、容量CTN、CTSには共にリセット電位VCTRが供給され、スイッチ411、412が固定電位VCALに接続されているときには、容量CTNにはリセット電位VCTRが、容量CTSには固定電位VCALが供給される構成となっている。MOSスイッチ413〜416は、ゲートに供給される信号φPCTRがHの時にON、Lの時にOFFとなる。なお、図5では、リセット電位VCTR、固定電位VCAL、φPCTRを2系統示しているが、共通の構成にすることも勿論可能である。   In the fourth embodiment, the reset potential VCTR and a configuration for supplying a fixed potential VCAL different from the reset potential VCTR, switches 411 and 412 for selecting either the reset potential VCTR or the fixed potential VCAL, and calibration for controlling the switch are used. Controller 433 and MOS switches 413 to 416 for controlling ON / OFF of supply of reset potential VCTR and fixed potential VCAL. When switches 411 and 412 are connected to reset potential VCTR, capacitors CTN and CTS are connected to capacitors CTN and CTS. Both are supplied with the reset potential VCTR, and when the switches 411 and 412 are connected to the fixed potential VCAL, the reset potential VCTR is supplied to the capacitor CTN and the fixed potential VCAL is supplied to the capacitor CTS. The MOS switches 413 to 416 are turned on when the signal φPCTR supplied to the gate is H and turned off when the signal φPCTR is L. In FIG. 5, two systems of reset potential VCTR, fixed potential VCAL, and φPCTR are shown, but it is of course possible to have a common configuration.

次に、本実施形態4においてゲイン差を取得する方法について説明する。   Next, a method for acquiring the gain difference in the fourth embodiment will be described.

まず、φPTS、φPTNをLとした状態で、キャリブレーションコントローラ433は、スイッチ411、412によりリセット電位VCTRを選択する。そして、信号φPCTRをHにしてMOSスイッチ413〜416を開き、容量CTN、CTS共に、リセット電位VCTRを供給する。この状態で、従来例で説明した駆動方法により、第1〜第4水平走査回路107〜110によりH1〜H4を介して容量CTN、CTSの電荷を順次読み出し、A/Dコンバータ129の出力信号を取得する。   First, in a state where φPTS and φPTN are set to L, the calibration controller 433 selects the reset potential VCTR by the switches 411 and 412. Then, the signal φPCTR is set to H, the MOS switches 413 to 416 are opened, and the reset potential VCTR is supplied to both the capacitors CTN and CTS. In this state, according to the driving method described in the conventional example, the first to fourth horizontal scanning circuits 107 to 110 sequentially read out the charges of the capacitors CTN and CTS via H1 to H4, and output the output signal of the A / D converter 129. get.

次に、スイッチ411、412により固定電位VCALを選択し、信号φPCTRをHにした状態で、容量CTNにはリセット電位VCTRを、容量CTSには固定電位VCALを供給する。この状態で、従来例で説明した駆動方法により、第1〜第4水平走査回路107〜110によりH1〜H4を介して容量CTN、CTSの電荷を順次読み出し、A/Dコンバータ129の出力信号を取得する。このようにして得た2種類の出力信号のLSB値から、次式により各チャネルのゲイン(Gain)を求める。本実施形態4においても、実施形態2及び3と同様に、差動アンプ113、アンプ125、およびA/Dコンバータ129内のアンプのゲインをまとめて求めることができる。
Gain = (VOUT*−VOUT)/(VCAL−VCTR)
Next, the fixed potential VCAL is selected by the switches 411 and 412, and the reset potential VCTR is supplied to the capacitor CTN and the fixed potential VCAL is supplied to the capacitor CTS in a state where the signal φPCTR is set to H. In this state, according to the driving method described in the conventional example, the first to fourth horizontal scanning circuits 107 to 110 sequentially read out the charges of the capacitors CTN and CTS via H1 to H4, and output the output signal of the A / D converter 129. get. From the LSB values of the two types of output signals thus obtained, the gain of each channel is obtained by the following equation. Also in the fourth embodiment, similarly to the second and third embodiments, the gains of the differential amplifier 113, the amplifier 125, and the amplifiers in the A / D converter 129 can be obtained collectively.
Gain = (VOUT * −VOUT) / (VCAL−VCTR)

但し、上記式において、VOUT*は固定電位VCALが容量CTSに供給されている場合のA/Dコンバータ127の出力信号のLSB値、また、VOUTはリセット電位VCTRが容量CTSに供給されている場合のA/Dコンバータ127の出力信号のLSB値である。
このようにして、全チャネルのゲインを測定し、チャネル間のゲインエラーを求め、A/Dコンバータ127〜130の入力レンジを調整してLSB値を調整することで、チャネル間のゲイン補正を行う。
In the above equation, VOUT * is the LSB value of the output signal of the A / D converter 127 when the fixed potential VCAL is supplied to the capacitor CTS, and VOUT is the case where the reset potential VCTR is supplied to the capacitor CTS. This is the LSB value of the output signal of the A / D converter 127.
In this way, the gain of all channels is measured, the gain error between channels is obtained, and the input range of the A / D converters 127 to 130 is adjusted to adjust the LSB value, thereby correcting the gain between channels. .

上記の通り、本実施形態4によれば、固体撮像装置に均一に光を照射するための構成を必要とせず、簡単な構成で、容易且つ正確に各チャネルのゲインを求めることが可能になり、また、求めたゲインを用いてチャネル間のゲイン補正を行うことができる。   As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to easily and accurately obtain the gain of each channel with a simple configuration without requiring a configuration for uniformly irradiating the solid-state imaging device with light. In addition, gain correction between channels can be performed using the obtained gain.

また、上記構成によれば、任意のタイミングでゲインエラーの補正値を求めることが可能になる。例えば、固体撮像装置のスイッチオン時や、スイッチオン時から所定時間おき(温度変化が起こると考えられるため)であって撮影を行っていない時や、工場出荷時など、所望のタイミングでゲインを取得し、ゲインエラーの補正値を求めるように適宜制御することが可能である。従って、使用環境に適した補正値を用いて感度ずれの補正を行うことができる。   Further, according to the above configuration, a gain error correction value can be obtained at an arbitrary timing. For example, when the solid-state imaging device is switched on, or when it is not taking a picture every predetermined time (because a temperature change is expected) from when the switch is turned on, or at the time of shipment from the factory, the gain is set at a desired timing. It is possible to appropriately control so as to obtain the gain error correction value. Therefore, it is possible to correct the sensitivity deviation using a correction value suitable for the use environment.

なお、本実施形態4では、リセット電圧VCTRと、リセット電圧VCTRと異なる固定電圧VCALを供給する構成を設けたが、固定電圧VCALの代わりに、実施形態2で説明した可変電圧VCHRSを供給する構成と、可変電圧VCHRSを制御するDAC233とを用いることも勿論可能である。   In the fourth embodiment, the configuration for supplying the reset voltage VCTR and the fixed voltage VCAL different from the reset voltage VCTR is provided, but the configuration for supplying the variable voltage VCHRS described in the second embodiment instead of the fixed voltage VCAL. Of course, it is also possible to use the DAC 233 for controlling the variable voltage VCHRS.

また、上記実施形態1〜4では、1列目及び5列目をチャネル1を介して、2列目及び5列目をチャネル2を介して、といったように、列毎に異なるチャネルを介して出力する場合について説明したが、読み出しチャネルの割り当て方はこれに限るものではなく、例えば、上下及び/または左右領域毎に異なる読み出し系により読み出す構成や、2行ずつ読み出す構成など、様々な割り当て方が考えられる。いずれの場合であっても、複数の読み出し系により画素信号を読み出す構成であれば、本発明を適用することが可能である。   In the first to fourth embodiments, the first row and the fifth row are routed through the channel 1, the second row and the fifth row are routed through the channel 2, and so on. Although the output channel has been described, the allocation method of the read channel is not limited to this. For example, various allocation methods such as a configuration in which reading is performed by a different readout system for each of the upper and lower and / or left and right regions, and a configuration in which two rows are read are included. Can be considered. In any case, the present invention can be applied as long as the pixel signal is read out by a plurality of readout systems.

本発明の実施形態1における固体撮像装置及び外部処理系の回路構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circuit structure of the solid-state imaging device and external processing system in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における固体撮像装置及び外部処理系の別の回路構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another circuit structure of the solid-state imaging device and external processing system in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2における固体撮像装置及び外部処理系の回路構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circuit structure of the solid-state imaging device and external processing system in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3における固体撮像装置及び外部処理系の回路構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circuit structure of the solid-state imaging device and external processing system in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4における固体撮像装置及び外部処理系の回路構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circuit structure of the solid-state imaging device and external processing system in Embodiment 4 of this invention. 従来の固体撮像装置及び外部処理系の回路構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circuit structure of the conventional solid-state imaging device and an external processing system. 従来の撮像装置の駆動タイミング及び出力信号を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive timing and output signal of the conventional imaging device.

符号の説明Explanation of symbols

101 画素
102 垂直走査回路
107〜110 水平走査回路
111〜114 差動アンプ
119〜122 信号線
123〜126 アンプ
127〜130 A/Dコンバータ
131 メモリ
132 画像処理部
133 ゲインエラー検出器
233 DAC
333、433、533 キャリブレーションコントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Pixel 102 Vertical scanning circuit 107-110 Horizontal scanning circuit 111-114 Differential amplifier 119-122 Signal line 123-126 Amplifier 127-130 A / D converter 131 Memory 132 Image processing part 133 Gain error detector 233 DAC
333, 433, 533 Calibration controller

Claims (12)

入射光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を2次元状に配列して成る撮像手段と、
複数の画素からの信号を順次出力するための複数の共通読み出し手段と、
前記複数の共通読み出し手段のそれぞれに、異なる複数の固定電圧を選択的に出力する電圧供給手段と、
前記電源供給手段による出力タイミングを制御する供給制御手段とを有し、
供給制御手段は、前記複数の画素からの信号読み出しを行っていない時間に、前記固定電圧を前記複数の共通読み出し手段に出力させることを特徴とする固体撮像装置。
Imaging means comprising a plurality of photoelectric conversion elements that convert incident light into electrical signals in a two-dimensional array;
A plurality of common readout means for sequentially outputting signals from a plurality of pixels;
Voltage supply means for selectively outputting a plurality of different fixed voltages to each of the plurality of common readout means;
Supply control means for controlling output timing by the power supply means,
The supply control unit causes the plurality of common readout units to output the fixed voltage during a time when signal readout from the plurality of pixels is not performed.
前記電圧供給手段は、複数の固定電圧をそれぞれ供給する複数の供給手段と、前記複数の供給手段のいずれかを選択する選択手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the voltage supply unit includes a plurality of supply units that respectively supply a plurality of fixed voltages, and a selection unit that selects any one of the plurality of supply units. . 前記電圧供給手段は、複数の電圧を供給可能な可変電圧供給手段と、前記可変電圧供給手段の供給電圧を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the voltage supply unit includes a variable voltage supply unit that can supply a plurality of voltages, and a control unit that controls a supply voltage of the variable voltage supply unit. 前記複数の共通読み出し手段は、それぞれ、前記撮像手段により入射光を電気信号に変換して得た画像信号を読み出す第1の読み出し系と、ノイズ信号を読み出す第2の読み出し系とを有し、
前記電圧供給手段は、前記第2の読み出し系をリセットするための固定電圧を供給する固定電圧供給手段と、複数の電圧を前記第1の読み出し系に対して供可能な可変電圧供給手段と、前記可変電圧供給手段の供給電圧を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
Each of the plurality of common readout means includes a first readout system that reads out an image signal obtained by converting incident light into an electrical signal by the imaging means, and a second readout system that reads out a noise signal.
The voltage supply means includes a fixed voltage supply means for supplying a fixed voltage for resetting the second read system, a variable voltage supply means capable of supplying a plurality of voltages to the first read system, The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a control unit that controls a supply voltage of the variable voltage supply unit.
前記複数の共通読み出し手段は、それぞれ、前記撮像手段により入射光を電気信号に変換して得た画像信号を読み出す第1の読み出し系と、ノイズ信号を読み出す第2の読み出し系とを有し、
前記電圧供給手段は、前記第2の読み出し系をリセットするための第1の固定電圧と、前記第1の固定電圧とは異なる第2の固定電圧とを選択的に前記第1の読み出し系に供給することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
Each of the plurality of common readout means includes a first readout system that reads out an image signal obtained by converting incident light into an electrical signal by the imaging means, and a second readout system that reads out a noise signal.
The voltage supply means selectively selects a first fixed voltage for resetting the second readout system and a second fixed voltage different from the first fixed voltage to the first readout system. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is supplied.
前記第1の読み出し系は、入射光を電気信号に変換して得た画像信号を一時的に保持する第1の保持手段を有し、前記第2の読み出し系は、ノイズ信号を一時的に保持する第2の保持手段を有し、
前記電圧供給手段は、前記第1及び第2の保持手段に対して電圧を供給することを特徴とする請求項4または5に記載の固体撮像装置。
The first readout system has first holding means for temporarily holding an image signal obtained by converting incident light into an electrical signal, and the second readout system temporarily receives a noise signal. Second holding means for holding;
6. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the voltage supply unit supplies a voltage to the first and second holding units.
前記固定電圧を固体撮像装置内で生成することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the fixed voltage is generated in the solid-state imaging device. 前記固定電圧は、固体撮像装置外から供給されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the fixed voltage is supplied from outside the solid-state imaging device. 請求項1乃至8のいずれかに記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の前記複数の共通読み出し手段にそれぞれ対応して設けられた、所定の信号処理を行う複数の信号処理手段と、
前記複数の信号処理手段により処理された複数の信号間の差を検出する検出手段と、
前記検出された信号間の差を減少させるように補正を行う補正手段と
を有することを特徴とする固体撮像システム。
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 8,
A plurality of signal processing means for performing predetermined signal processing provided respectively corresponding to the plurality of common readout means of the solid-state imaging device;
Detecting means for detecting a difference between a plurality of signals processed by the plurality of signal processing means;
A solid-state imaging system comprising: correction means for performing correction so as to reduce a difference between the detected signals.
前記補正手段は、前記信号間の差を補正するための補正値を演算し、前記補正値を用いて前記撮像手段から読み出された画像信号を補正することを特徴とする請求項9に記載の固体撮像システム。   10. The correction unit according to claim 9, wherein the correction unit calculates a correction value for correcting a difference between the signals, and corrects an image signal read from the imaging unit using the correction value. Solid-state imaging system. 前記複数の共通読み出し手段は、ゲインを変更可能な増幅手段を有し、
前記補正手段は、前記信号差が無くなるように前記ゲインを変更する補正信号を前記増幅手段に出力することを特徴とする請求項9に記載の固体撮像システム。
The plurality of common readout means includes amplification means capable of changing a gain,
The solid-state imaging system according to claim 9, wherein the correction unit outputs a correction signal for changing the gain so that the signal difference is eliminated, to the amplification unit.
前記複数の信号処理手段は、ゲインを変更可能な増幅手段を有し、
前記補正手段は、前記信号差が無くなるように前記ゲインを変更する補正信号を前記増幅手段に出力することを特徴とする請求項9に記載の固体撮像システム。
The plurality of signal processing means include amplification means capable of changing a gain,
The solid-state imaging system according to claim 9, wherein the correction unit outputs a correction signal for changing the gain so as to eliminate the signal difference to the amplification unit.
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