JP2011030061A - Solid-state imaging apparatus and imaging method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging apparatus and an imaging method for precisely correcting solid-state pattern noise. <P>SOLUTION: A vertical scanning circuit 8 reads, in rows, stored signals from pixels which belong to a first group of rows and a second group of rows in parallel when internal transfer is allowed, and performs control for successively outputting stored signals from an output part 23 in pixels. Also, the vertical scanning circuit 8 reads, in rows, correction signals from pixels that belong to the first group of rows and the second group of rows in parallel and performs control for successively outputting, from the output part 23, only correction signals read from the pixels that belong to the first group of rows. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、固定パターンノイズを補正する固体撮像装置および撮像方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and an imaging method for correcting fixed pattern noise.

今日のエリアイメージセンサの分野においては多画素化、高速撮像の需要がさらに拡大し、高速な信号処理が要求されるようになってきている。このため、画素から出力されたアナログ信号を処理する回路の高速化が課題となっている。そこで、通常、画素からの信号を列毎に同時に読み出したり、またその後の水平転送を1本に集約せず、出力段にアンプを複数備えたりするなど、いろいろな並列読み出し処理技術によって、多画素、高速撮像に対応している。   In today's area image sensor field, the demand for higher pixel count and high-speed imaging has further expanded, and high-speed signal processing has been demanded. For this reason, it is a problem to increase the speed of a circuit for processing an analog signal output from a pixel. Therefore, usually, the signals from the pixels are read simultaneously for each column, and the subsequent horizontal transfer is not consolidated into one, and a plurality of amplifiers are provided in the output stage. Supports high-speed imaging.

しかしながら、これら並列読み出し処理技術を適用した並列処理回路をレイアウト設計上では同じように設計しても、製造工程におけるばらつきなどが原因で、それら各々の特性にばらつきが生じる。この特性のばらつきは、出力画像においてはスジ状の固定パターンノイズとして見えてくる。   However, even if parallel processing circuits to which these parallel read processing techniques are applied are designed in the same way in layout design, their characteristics vary due to variations in the manufacturing process. This variation in characteristics appears as streaky fixed pattern noise in the output image.

固定パターンノイズは、そのノイズパターンを記憶することができれば、補正することが可能である。そこで、後段にラインメモリ等を用いてノイズパターンを記憶し、デジタル信号処理にて、その補正を行う方法が用いられる。   The fixed pattern noise can be corrected if the noise pattern can be stored. Therefore, a method is used in which a noise pattern is stored in a subsequent stage using a line memory or the like, and the correction is performed by digital signal processing.

上記のように各画素信号を列毎に並列に読み出しているので、列読み出し回路の特性がばらつくことによって出力信号がばらついてしまう。この列毎の入出力特性のばらつきを要因毎に分離すると、おもにオフセット性、ゲイン性、非線形性の3つに大別できる。これらばらつきのうち、出力画像で一番目につきやすく、またデジタル補正も容易なオフセット性のばらつきを抑え込むことが第一に要求される。   Since each pixel signal is read in parallel for each column as described above, the output signal varies due to variations in the characteristics of the column readout circuit. If the variation in the input / output characteristics for each column is separated for each factor, it can be roughly divided into three categories: offset, gain, and non-linearity. Of these variations, the first requirement is to suppress variations in offset characteristics that are most likely to occur first in an output image and that can be easily digitally corrected.

オフセット性のばらつきをデジタル値として認識させるには、一度、各並列回路のすべてに一定の同レベルの入力信号を与える期間を、有効画素を処理する期間とは別に設け、その出力のばらつきを記憶すればよい。そして、有効画素の撮像画像信号から、その記憶したばらつき量を減算すれば、オフセット性の縦スジ固定パターンノイズを補正することができる。   In order to recognize the offset variation as a digital value, a period for supplying a constant input signal at the same level to all the parallel circuits is provided separately from the period for processing the effective pixels, and the output variation is stored. do it. If the stored variation amount is subtracted from the captured image signal of the effective pixel, the offset vertical streak fixed pattern noise can be corrected.

ただし、通常、出力信号には、熱雑音や1/f雑音などといったアナログ回路特有のランダムノイズがのっているため、それを抑圧するフィルタリング処理も不可欠となる。そこで、特許文献1では、加算平均法を用いてランダムノイズを抑圧しており、また、補正値の精度を向上させるために、複数フレームにわたって加算平均したものを補正値としている。   However, since the output signal usually contains random noise peculiar to an analog circuit such as thermal noise and 1 / f noise, filtering processing for suppressing it is indispensable. Therefore, in Patent Document 1, random noise is suppressed using the addition averaging method, and in order to improve the accuracy of the correction value, an addition average over a plurality of frames is used as the correction value.

特開2005−167918号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-167918

ところが、複数フレームにわたって補正値を求める方式は、デジタルスチルカメラ等の静止画撮影には適さない。そのため、複数フレームではなく、1枚の画像から縦スジ状の固定パターンノイズを取得する必要があるが、遮光された画素を用いて縦スジ状の固定パターンノイズの補正データを数多く取得することが困難になる。   However, the method of obtaining correction values over a plurality of frames is not suitable for still image shooting such as a digital still camera. For this reason, it is necessary to acquire vertical streak-like fixed pattern noise from a single image instead of a plurality of frames, but it is possible to acquire a large amount of correction data for vertical streak-like fixed pattern noise using light-shielded pixels. It becomes difficult.

そこで、遮光されていない画素を用いて縦スジ状の固定パターンノイズの補正データを取得する方法が考えられる。しかし、被写体像を露光した後にフォトダイオード等に蓄積された電荷の状態を変化させずに、露光後の画素から縦スジ状の固定パターンノイズの補正データを取得すると、画素の状態変化などの影響によって、露光画像に影響を与えてしまう場合があった。具体的には、補正値の算出に用いる補正信号を読み出したラインと読み出していないラインとの境界で画像に段差が生じる場合があった。   Therefore, a method of acquiring correction data of fixed pattern noise in the form of vertical stripes using pixels that are not shielded from light is conceivable. However, if correction data for vertical streak-shaped fixed pattern noise is obtained from the exposed pixel without changing the state of the charge accumulated in the photodiode after the subject image is exposed, the influence of the change in the state of the pixel, etc. May affect the exposure image. Specifically, there may be a step in the image at the boundary between the line from which the correction signal used for calculating the correction value is read and the line from which the correction signal is not read.

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、固定パターンノイズの補正を精度良く行うことができる固体撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device and an imaging method capable of correcting fixed pattern noise with high accuracy.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第1の行群と第2の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部と、前記画素部から読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力する出力部と、前記内部転送が許可されているときは前記第1の行群及び前記第2の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに前記出力部から前記蓄積信号を画素単位で順次出力させる制御を実行し、前記内部転送が禁止されているときは前記第1の行群及び前記第2の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに前記第1の行群に属する前記画素から読み出された前記補正信号のみを前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を実行する制御部と、を有する固体撮像装置である。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and has a function of internally transferring charges accumulated in a photoelectric conversion element. When the internal transfer is permitted, the charge transfer is performed according to the charges. Pixel units that output accumulated signals and output correction signals when the internal transfer is prohibited are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns classified into a first row group and a second row group An output unit that outputs the accumulation signal and the correction signal read from the pixel unit, and the internal row is allowed to belong to the first row group and the second row group when the internal transfer is permitted. The storage signal is read out in parallel in units of rows from the pixels and the storage signal is sequentially output from the output unit in units of pixels. When the internal transfer is prohibited, the first row group and the Before the pixel belonging to the second row group A control unit that reads out correction signals in parallel in units of rows and executes control for sequentially outputting only the correction signals read from the pixels belonging to the first row group in units of pixels from the output unit. It is a solid-state imaging device.

また、本発明の固体撮像装置において、前記制御部は、前記内部転送が禁止されているときに前記第1の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、その後、前記内部転送が許可されているときに前記第1の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、その後、前記内部転送が禁止されているときに前記第2の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行い、その後、前記内部転送が許可されているときに前記第2の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う。   In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, when the internal transfer is prohibited, the control unit reads out and reads the correction signal in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group. The correction signal is sequentially output from the output unit in units of pixels, and then the accumulated signals are paralleled in units of rows from the pixels belonging to the first row group when the internal transfer is permitted. And the output of the stored signal sequentially read out in units of pixels from the output unit, and then the correction from the pixels belonging to the second row group when the internal transfer is prohibited Control is performed to read out signals in parallel in units of rows, and then the stored signals are read in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group when the internal transfer is permitted. It said storage signals read out with to perform control to sequentially output in units of pixels from the output unit.

また、本発明の固体撮像装置において、前記制御部は、前記内部転送が禁止されているときに前記第1の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、その後、前記内部転送が禁止されているときに前記第2の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行い、その後、前記内部転送が許可されているときに前記第1の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、その後、前記内部転送が許可されているときに前記第2の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う。   In the solid-state imaging device of the present invention, the control unit reads out and reads out the correction signal in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group when the internal transfer is prohibited. The correction signal is sequentially output from the output unit in units of pixels, and then the correction signals are read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group when the internal transfer is prohibited. And then, when the internal transfer is permitted, the accumulated signal is read in parallel from the pixels belonging to the first row group in units of rows and the read accumulated signal is read from the output unit to the pixel. Then, the storage signal is read out in parallel in units of rows and read from the pixels belonging to the second row group when the internal transfer is permitted. It said accumulation signal performs control to sequentially output in units of pixels from the output unit.

また、本発明の固体撮像装置は、前記出力部から出力された前記蓄積信号及び前記補正信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、前記補正信号のデジタル信号に基づいて固定パターンノイズを検出する検出部と、検出された前記固定パターンノイズに基づいて前記蓄積信号のデジタル信号を補正する補正部と、を更に有する。   The solid-state imaging device according to the present invention includes an A / D converter that converts the accumulated signal and the correction signal output from the output unit into a digital signal, and fixed pattern noise based on the digital signal of the correction signal. It further has a detection unit for detecting, and a correction unit for correcting the digital signal of the accumulated signal based on the detected fixed pattern noise.

また、本発明は、光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第1の行群と第2の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部から前記蓄積信号及び前記補正信号を読み出し、読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力部から出力する撮像方法であって、前記内部転送が禁止されているときに前記第1の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第1のステップと、前記第1のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第1の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第2のステップと、前記第2のステップの後、前記内部転送が禁止されているときに前記第2の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行う第3のステップと、前記第3のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第2の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第4のステップと、を有する撮像方法である。   In addition, the present invention has a function of internally transferring charges accumulated in the photoelectric conversion element, and when the internal transfer is permitted, outputs an accumulation signal corresponding to the charge and prohibits the internal transfer. When the pixel that outputs the correction signal is read out the accumulated signal and the correction signal from the pixel portion arranged in a plurality of rows and a plurality of columns classified into the first row group and the second row group, An imaging method for outputting the read accumulated signal and correction signal from an output unit, wherein the correction signal is output from the pixels belonging to the first row group when the internal transfer is prohibited. When the internal transfer is permitted after the first step, and the first step of performing the control of sequentially outputting the read correction signals in units of pixels from the output unit Said first row group A second step of performing control to read out the accumulated signal from the pixel to which the pixel belongs in parallel in units of rows and sequentially output the readout accumulated signal from the output unit in units of pixels; and after the second step, A third step of performing control to read out the correction signal in parallel from the pixels belonging to the second row group when the internal transfer is prohibited; and after the third step, When the transfer is permitted, the storage signal is read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group, and the readout storage signal is sequentially output from the output unit in units of pixels. A fourth step of performing imaging.

また、本発明は、光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第1の行群と第2の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部から前記蓄積信号及び前記補正信号を読み出し、読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力部から出力する撮像方法であって、前記内部転送が禁止されているときに前記第1の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第1のステップと、前記第1のステップの後、前記内部転送が禁止されているときに前記第2の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行う第2のステップと、前記第2のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第1の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第3のステップと、前記第3のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第2の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第4のステップと、を有する撮像方法である。   In addition, the present invention has a function of internally transferring charges accumulated in the photoelectric conversion element, and when the internal transfer is permitted, outputs an accumulation signal corresponding to the charge and prohibits the internal transfer. When the pixel that outputs the correction signal is read out the accumulated signal and the correction signal from the pixel portion arranged in a plurality of rows and a plurality of columns classified into the first row group and the second row group, An imaging method for outputting the read accumulation signal and correction signal from an output unit, wherein the correction signal is output from pixels belonging to the first row group in units of rows when the internal transfer is prohibited. A first step of performing a control for sequentially reading out the correction signals read out in parallel and in units of pixels from the output unit; and after the first step, when the internal transfer is prohibited Belonging to the second row group A second step of performing control to read out the correction signals in parallel in units of rows from the pixels to be read from the pixels belonging to the first row group when the internal transfer is permitted after the second step. A third step of performing control to read out the stored signal in parallel in units of rows and sequentially output the read out stored signal in units of pixels from the output unit; and after the third step, the internal transfer is performed A fourth control for reading out the accumulated signal in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group and sequentially outputting the read out accumulated signals in units of pixels from the output unit when permitted. An imaging method comprising:

本発明によれば、内部転送が禁止されているときに、第1の行群及び第2の行群に属する画素から補正信号を行単位で並列に読み出すとともに第1の行群に属する画素から読み出された補正信号のみを出力部から画素単位で順次出力させる制御が実行される。これによって、第1の行群に属する画素と、第2の行群に属する画素とでは、補正信号の読み出しの有無による状態の違いが生じないので、固定パターンノイズの補正を精度良く行うことができる。   According to the present invention, when internal transfer is prohibited, correction signals are read out in parallel from the pixels belonging to the first row group and the second row group, and from the pixels belonging to the first row group. Control for sequentially outputting only the read correction signals from the output unit in units of pixels is executed. As a result, there is no difference between the pixels belonging to the first row group and the pixels belonging to the second row group depending on whether or not the correction signal is read out, so that the fixed pattern noise can be corrected accurately. it can.

本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態による固体撮像装置が備える固定パターンノイズ検出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fixed pattern noise detection part with which the solid-state imaging device by the 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第1の実施形態による固体撮像装置が備える画素の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the pixel with which the solid-state imaging device by the 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第1の実施形態による固体撮像装置が備える画素アレイおよびその周辺回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the pixel array with which the solid-state imaging device by the 1st Embodiment of this invention is provided, and its peripheral circuit. 本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating an operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating an operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態による固体撮像装置の構成を示している。図1に示す固体撮像装置は、画素アレイ1、A/D変換部11、固定パターンノイズ検出部12、固定パターンノイズ補正部13、およびコントローラ14を備える。図1では、画素アレイ1の周辺回路(図4)については省略している。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment. The solid-state imaging device illustrated in FIG. 1 includes a pixel array 1, an A / D conversion unit 11, a fixed pattern noise detection unit 12, a fixed pattern noise correction unit 13, and a controller 14. In FIG. 1, the peripheral circuit (FIG. 4) of the pixel array 1 is omitted.

画素アレイ1は、入射光に応じた信号を出力する光電変換素子を有し、この信号の内部転送機能を有する画素が複数行かつ複数列に配置された構造を有する。画素アレイ1を構成する各画素は、所定時間、光を受けて光電荷を蓄積して光電変換を行い、光電荷に応じた信号(蓄積信号)を出力する。また、画素アレイ1を構成する各画素は、画素をリセットしたときの信号(補正信号およびリセット信号)を出力する。画素アレイ1を構成する各画素は、内部転送が許可されているときは、光電変換素子に蓄積された電荷に応じた信号を出力し、内部転送が許可されていないときは、固定パターンノイズを補正するための補正値の算出に用いる補正信号を出力する。   The pixel array 1 has a photoelectric conversion element that outputs a signal corresponding to incident light, and has a structure in which pixels having an internal transfer function of the signal are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns. Each pixel constituting the pixel array 1 receives light for a predetermined time, accumulates photocharges, performs photoelectric conversion, and outputs a signal (accumulation signal) corresponding to the photocharges. Each pixel constituting the pixel array 1 outputs a signal (correction signal and reset signal) when the pixel is reset. Each pixel constituting the pixel array 1 outputs a signal corresponding to the charge accumulated in the photoelectric conversion element when internal transfer is permitted, and generates fixed pattern noise when internal transfer is not permitted. A correction signal used to calculate a correction value for correction is output.

A/D変換部11は、画素アレイ1から出力された信号のA/D変換を行う。固定パターンノイズ検出部12は、A/D変換部11から出力された補正信号に基づいて、縦スジ状の固定パターンノイズを検出し、その固定パターンノイズを示すFPNデータを保持する。固定パターンノイズ補正部13は、A/D変換部11から出力される信号に含まれる固定パターンノイズを補正する。コントローラ14は固体撮像装置全体を制御する。   The A / D conversion unit 11 performs A / D conversion on the signal output from the pixel array 1. The fixed pattern noise detection unit 12 detects vertical streaky fixed pattern noise based on the correction signal output from the A / D conversion unit 11, and holds FPN data indicating the fixed pattern noise. The fixed pattern noise correction unit 13 corrects fixed pattern noise included in the signal output from the A / D conversion unit 11. The controller 14 controls the entire solid-state imaging device.

図1に示す固体撮像装置の概略動作は以下のようになる。画素アレイ1には、図示しないレンズ系によって被写体からの光が入射される。画素アレイ1は、コントローラ14により制御される駆動パルスで駆動し、被写体光を光電変換により電気信号に変換する。画素アレイ1で変換された電気信号は順次読み出され、A/D変換部11によりデジタル画像信号に変換される。一方、固定パターンノイズ検出部12は、コントローラ14からの制御によって、固定パターンノイズの検出およびFPNデータの保持を行う。FPNデータの取得方法の詳細は後述する。固定パターンノイズ補正部13は、A/D変換部11から出力された露光信号から、FPNデータに基づく補正値を減算することで、縦スジ状の固定パターンノイズの補正を行う。   The general operation of the solid-state imaging device shown in FIG. 1 is as follows. Light from the subject is incident on the pixel array 1 by a lens system (not shown). The pixel array 1 is driven by a drive pulse controlled by the controller 14 and converts subject light into an electrical signal by photoelectric conversion. The electrical signals converted by the pixel array 1 are sequentially read out and converted into digital image signals by the A / D converter 11. On the other hand, the fixed pattern noise detection unit 12 detects fixed pattern noise and holds FPN data under the control of the controller 14. Details of the FPN data acquisition method will be described later. The fixed pattern noise correction unit 13 corrects vertical streaky fixed pattern noise by subtracting a correction value based on the FPN data from the exposure signal output from the A / D conversion unit 11.

図2は固定パターンノイズ検出部12の構成を示している。図2に示す固定パターンノイズ検出部12は、乗算器15A,15B,15C、加算器16、およびラインメモリ17を備える。乗算器15Aは、入力信号(FPNデータ)に対して、コントローラ14により設定された係数αを乗算して出力する。乗算器15Bは、ラインメモリ17に記憶されている補正値に対して、コントローラ14により設定された係数1−αを乗算して出力する。   FIG. 2 shows the configuration of the fixed pattern noise detection unit 12. The fixed pattern noise detector 12 shown in FIG. 2 includes multipliers 15A, 15B, and 15C, an adder 16, and a line memory 17. The multiplier 15A multiplies the input signal (FPN data) by the coefficient α set by the controller 14 and outputs the result. The multiplier 15B multiplies the correction value stored in the line memory 17 by the coefficient 1-α set by the controller 14 and outputs the result.

加算器16は、乗算器15Aの出力と乗算器15Bの出力を加算し、新しい固定パターンノイズの補正値を算出する。ラインメモリ17は、コントローラ14からのメモリ制御信号に応じて、加算器16の出力を補正値として記憶する。乗算器15Cは、ラインメモリ17に記憶されている補正値に対して、コントローラ14によって設定された係数βを乗算して出力する。ここで係数βは、ラインメモリ17の出力のレベルと固定パターンノイズ補正部13のビット精度とのレベルを合わせるためのものである。   The adder 16 adds the output of the multiplier 15A and the output of the multiplier 15B, and calculates a new fixed pattern noise correction value. The line memory 17 stores the output of the adder 16 as a correction value in accordance with a memory control signal from the controller 14. The multiplier 15C multiplies the correction value stored in the line memory 17 by the coefficient β set by the controller 14 and outputs the result. Here, the coefficient β is used to match the level of the output of the line memory 17 and the level of the bit accuracy of the fixed pattern noise correction unit 13.

乗算器15A,15B、加算器16、およびラインメモリ17は、以下の(A)式に示す演算によって、いわゆる巡回型ローパスフィルタを構成している。
新補正値 = 入力信号×α + 旧補正値 ×(1−α) ・・・(A)
ここで、0<α≦1であり、αの値が大きくなると入力信号の割合が増えるため、現フレームの固定パターンノイズの値が、新しく生成される補正値に大きく反映されることとなる。αの値が小さくなると今までの補正値の割合が増えるため、ランダムノイズが抑圧された補正値が、新しく生成される補正値に大きく反映されることになる。
The multipliers 15A and 15B, the adder 16, and the line memory 17 constitute a so-called cyclic low-pass filter by the calculation shown in the following equation (A).
New correction value = Input signal x α + Old correction value x (1-α) (A)
Here, since 0 <α ≦ 1, and as the value of α increases, the ratio of the input signal increases. Therefore, the fixed pattern noise value of the current frame is greatly reflected in the newly generated correction value. As the value of α decreases, the ratio of correction values up to now increases, so that correction values in which random noise is suppressed are greatly reflected in newly generated correction values.

なお、初期動作時には、コントローラ14によりαに1が設定され、入力信号が直接ラインメモリ17に記憶される。以降は、0<α≦1となる値がαに設定され、巡回型ローパスフィルタの動作が行われる。   In the initial operation, the controller 14 sets 1 to α, and the input signal is directly stored in the line memory 17. Thereafter, a value satisfying 0 <α ≦ 1 is set to α, and the cyclic low-pass filter is operated.

図3は、画素アレイ1を構成する単位画素1−ijの構成を示している。単位画素1−ijは、光電変換部2、転送スイッチ3、リセットスイッチ4、読み出し部5(フロ−ティングディフュージョン)、増幅MOSアンプ6、選択スイッチ7を備える。   FIG. 3 shows a configuration of the unit pixel 1-ij constituting the pixel array 1. The unit pixel 1-ij includes a photoelectric conversion unit 2, a transfer switch 3, a reset switch 4, a reading unit 5 (floating diffusion), an amplification MOS amplifier 6, and a selection switch 7.

光電変換部2は転送スイッチ3に接続される。光電変換部2は、所定時間光を受けて光電荷を蓄積して光電変換する。転送スイッチ3の各端子は、光電変換部2、読み出し部5、および転送パルス信号線TXiに接続される。転送スイッチ3は、ON(オン)状態時に光電変換部2から出力された電気信号を読み出し部5に転送する。   The photoelectric conversion unit 2 is connected to the transfer switch 3. The photoelectric conversion unit 2 receives light for a predetermined time, accumulates photoelectric charges, and performs photoelectric conversion. Each terminal of the transfer switch 3 is connected to the photoelectric conversion unit 2, the reading unit 5, and the transfer pulse signal line TXi. The transfer switch 3 transfers the electric signal output from the photoelectric conversion unit 2 to the reading unit 5 in the ON state.

リセットスイッチ4の各端子は、電源VDD、読み出し部5、およびリセットパルス信号線RSiに接続される。リセットスイッチ4は、入力されるリセットパルス信号φRSiにより端子間をON(オン)状態にさせ、読み出し部5に蓄積された電荷をリセットする。   Each terminal of the reset switch 4 is connected to the power supply VDD, the reading unit 5, and the reset pulse signal line RSi. The reset switch 4 turns ON between terminals by an input reset pulse signal φRSi, and resets the electric charge accumulated in the reading unit 5.

増幅MOSアンプ6の各端子は、電源VDD、選択スイッチ7、および読み出し部5に接続される。選択スイッチ7の各端子は、増幅MOSアンプ6、信号出力線9、および行選択パルス信号線SELiに接続される。選択スイッチ7は、行選択パルスφSELiにより、増幅MOSアンプ6で増幅された信号を信号出力線9に出力する。   Each terminal of the amplification MOS amplifier 6 is connected to the power supply VDD, the selection switch 7, and the reading unit 5. Each terminal of the selection switch 7 is connected to the amplification MOS amplifier 6, the signal output line 9, and the row selection pulse signal line SELi. The selection switch 7 outputs the signal amplified by the amplification MOS amplifier 6 to the signal output line 9 in response to the row selection pulse φSELi.

図4は、画素アレイ1およびその周辺回路の構成を示している。画素アレイ1は、2次元のマトリックス状に配置された複数の単位画素を備える。図4に示す例では、画素アレイ1は、6行6列の36個の単位画素を備える。垂直走査回路8は、画素アレイ1の単位画素を行毎に動作させるための制御信号であるリセット制御信号(φRS1,φRS2,・・・,φRS6)、転送制御信号(φTX1,φTX2,・・・,φTX6)、選択スイッチ制御信号(φSEL1,φSEL2,・・・,φSEL6)を出力する。垂直走査回路8の動作は、コントローラ14によって制御される。   FIG. 4 shows the configuration of the pixel array 1 and its peripheral circuits. The pixel array 1 includes a plurality of unit pixels arranged in a two-dimensional matrix. In the example illustrated in FIG. 4, the pixel array 1 includes 36 unit pixels of 6 rows and 6 columns. The vertical scanning circuit 8 includes reset control signals (φRS1, φRS2,..., ΦRS6) and transfer control signals (φTX1, φTX2,...) That are control signals for operating the unit pixels of the pixel array 1 for each row. , ΦTX6) and selection switch control signals (φSEL1, φSEL2,..., ΦSEL6). The operation of the vertical scanning circuit 8 is controlled by the controller 14.

信号出力線9は列毎に設けられ、負荷電流源20に接続されている。カラムアンプ部21は、単位画素から垂直信号線9へ出力された信号を増幅する。水平選択スイッチ22は、単位画素からの信号を選択的に出力部23へ出力する。出力部23は、水平選択スイッチ22によって各列の垂直信号線9から順次出力される信号を画素単位で外部へ出力する。水平走査回路24は、水平選択スイッチ22を列毎に動作させるための制御信号を出力する。水平走査回路24の動作は、コントローラ14によって制御される。   The signal output line 9 is provided for each column and is connected to the load current source 20. The column amplifier unit 21 amplifies the signal output from the unit pixel to the vertical signal line 9. The horizontal selection switch 22 selectively outputs a signal from the unit pixel to the output unit 23. The output unit 23 outputs the signals sequentially output from the vertical signal lines 9 of each column by the horizontal selection switch 22 to the outside in units of pixels. The horizontal scanning circuit 24 outputs a control signal for operating the horizontal selection switch 22 for each column. The operation of the horizontal scanning circuit 24 is controlled by the controller 14.

次に、図5を参照しながら、本実施形態による固体撮像装置の動作を説明する。本実施形態においては、垂直方向の行数が6行の画素を用いて、3行分のFPNデータを取得する方法を例として示す。以下の説明で使用するφRS(n)、φTX(n)、およびφSEL(n)における添え字nは行位置を表している。以下の説明では、1行目〜3行目が本発明における第1の行群に属し、4行目〜6行目が本発明における第2の行群に属する。   Next, the operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a method for acquiring FPN data for three rows using pixels with six vertical rows is shown as an example. The subscript n in φRS (n), φTX (n), and φSEL (n) used in the following description represents a row position. In the following description, the first to third rows belong to the first row group in the present invention, and the fourth to sixth rows belong to the second row group in the present invention.

以下で説明するように、垂直走査回路8が出力する各種制御信号により、内部転送が許可されているときは、1行目〜6行目の画素から蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに、蓄積信号およびリセット信号に基づく露光信号を画素単位で出力部23から順次出力させる制御が実行される。また、内部転送が禁止されているときは、1行目〜6行目の画素から補正信号を行単位で並列に読み出すとともに1行目〜3行目の画素から読み出された補正信号のみを出力部23から画素単位で順次出力させる制御が実行される。   As will be described below, when internal transfer is permitted by various control signals output from the vertical scanning circuit 8, the accumulated signals are read in parallel from the pixels in the first to sixth rows in units of rows, Control is performed to sequentially output an exposure signal based on the accumulation signal and the reset signal from the output unit 23 in units of pixels. When internal transfer is prohibited, the correction signals are read out in parallel from the pixels in the first to sixth rows, and only the correction signals read out from the pixels in the first to third rows are read. Control for sequentially outputting the output unit 23 in units of pixels is executed.

図5に示すように、まず期間(1)(1行目ダミー読み出し)において、1行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φSEL(1)およびリセット制御信号φRS(1)が印加され、読み出し部5をリセットしたときの補正信号が読み出され、出力部23へ出力される。   As shown in FIG. 5, first, in the period (1) (first row dummy readout), the selection switch control signal φSEL (1) and the reset control signal φRS (1) are applied to the unit pixels in the first row, and the readout section The correction signal when 5 is reset is read and output to the output unit 23.

続いて、期間(2)(1行目FPNデータ読み出し)において、出力部23から出力された補正信号がA/D変換部11によってA/D変換され、固定パターンノイズ検出部12によって固定パターンノイズの検出が行われる。   Subsequently, in the period (2) (first row FPN data reading), the correction signal output from the output unit 23 is A / D converted by the A / D conversion unit 11 and fixed pattern noise is detected by the fixed pattern noise detection unit 12. Is detected.

これ以降、期間(3)(2行目ダミー読み出し)、期間(4)(2行目FPNデータ読み出し)、期間(5)(3行目ダミー読み出し)、および期間(6)(3行目FPNデータ読み出し)において、2行目および3行目に関して、1行目と同様の動作が行われ、固定パターンノイズ検出部12による固定パターンノイズの検出が完了する。上記の期間(1)〜(6)は、内部転送が禁止されている期間である。   Thereafter, period (3) (second row dummy read), period (4) (second row FPN data read), period (5) (third row dummy read), and period (6) (third row FPN) In the data read), the same operation as the first row is performed for the second and third rows, and the detection of the fixed pattern noise by the fixed pattern noise detection unit 12 is completed. The above periods (1) to (6) are periods in which internal transfer is prohibited.

上記のように、1行目から3行目までの行では、読み出し部5がリセットされ、A/D変換部11へ補正信号が出力される。これに対して、4行目から6行目までの行では、読み出し部5がリセットされるが、A/D変換部11へ補正信号は出力されない。以下、詳細について説明する。   As described above, in the first to third lines, the reading unit 5 is reset and a correction signal is output to the A / D conversion unit 11. On the other hand, in the fourth to sixth lines, the reading unit 5 is reset, but no correction signal is output to the A / D conversion unit 11. Details will be described below.

期間(7)(4行目ダミー読み出し)において、4行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φSEL(4)およびリセット制御信号φRS(4)が印加され、読み出し部5をリセットしたときの補正信号が読み出される。続いて、期間(8)(5行目ダミー読み出し)および期間(9)(6行目ダミー読み出し)において、5行目および6行目に関して、4行目と同様の動作が行われる。期間(7)〜(9)で読み出された補正信号は、例えばカラムアンプ部21において消去されるため、A/D変換部11へ出力されない。上記の期間(7)〜(9)は、内部転送が禁止されている期間である。   Correction signal when the selection switch control signal φSEL (4) and the reset control signal φRS (4) are applied to the unit pixel in the fourth row and the readout unit 5 is reset in the period (7) (fourth row dummy readout). Is read out. Subsequently, in the period (8) (dummy read on the fifth line) and the period (9) (dummy read on the sixth line), the same operation as the fourth line is performed for the fifth and sixth lines. The correction signals read in the periods (7) to (9) are not output to the A / D conversion unit 11 because they are erased, for example, in the column amplifier unit 21. The above periods (7) to (9) are periods in which internal transfer is prohibited.

次に、露光された画素から蓄積信号を読み出す動作について説明する。期間(10)(1行目露光画素読み出し)において、1行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φSEL(1)、リセット制御信号φRS(1)が印加され、読み出し部5をリセットしたときのリセット信号が読み出され、出力部23へ出力される。さらに、選択スイッチ制御信号φSEL(1)、転送制御信号φTX(1)が印加され、光電変換部2が所定時間光を受けて蓄積した電荷に基づく蓄積信号が読み出され、出力部23へ出力される。   Next, an operation for reading the accumulated signal from the exposed pixel will be described. In the period (10) (first-row exposure pixel reading), the reset is performed when the selection switch control signal φSEL (1) and the reset control signal φRS (1) are applied to the unit pixels in the first row and the reading unit 5 is reset. The signal is read and output to the output unit 23. Further, a selection switch control signal φSEL (1) and a transfer control signal φTX (1) are applied, and an accumulation signal based on the charge accumulated by the photoelectric conversion unit 2 receiving light for a predetermined time is read and output to the output unit 23 Is done.

続いて、期間(11)(1行目信号データ読み出し)において、出力部23は、期間(10)で読み出された蓄積信号とリセット信号の差分である露光信号を出力する。出力アンプから出力された露光信号は、A/D変換部11によってA/D変換され、固定パターンノイズ補正部13によって固定パターンノイズの補正が行われる。これ以降、期間(12)、(13)、・・・、(21)において、残りの5行分のリセット信号および蓄積信号が読み出され、露光信号が固定パターンノイズ補正部13によって補正される。上記の期間(10)〜(21)は、内部転送が許可されている期間である。   Subsequently, in the period (11) (first row signal data reading), the output unit 23 outputs an exposure signal that is a difference between the accumulation signal read in the period (10) and the reset signal. The exposure signal output from the output amplifier is A / D converted by the A / D converter 11 and the fixed pattern noise corrector 13 corrects the fixed pattern noise. Thereafter, in the periods (12), (13),..., (21), the reset signals and accumulated signals for the remaining five rows are read, and the exposure signal is corrected by the fixed pattern noise correction unit 13. . The above periods (10) to (21) are periods in which internal transfer is permitted.

以上のような動作により、固定パターンノイズを補正するためのFPNデータを取得する場合に、全ての行において、ダミー読み出し動作が行われ、画素アレイ1から補正信号が読み出される。このため、画素の状態変化などの影響によって露光画像に影響を与えてしまう問題が発生することなく、固定パターンノイズの補正を精度良く行うことができる。   When FPN data for correcting fixed pattern noise is acquired by the operation as described above, a dummy read operation is performed in all rows, and a correction signal is read from the pixel array 1. For this reason, it is possible to accurately correct the fixed pattern noise without causing a problem of affecting the exposure image due to the influence of the state change of the pixel.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態による固体撮像装置の構成は第1の実施形態と同一である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment.

以下、図6を参照しながら、本実施形態による固体撮像装置の動作を説明する。本実施形態においては、垂直方向の行数が6行の画素を用いて、3行分のFPNデータを取得する方法を例として示す。以下の説明で使用するφRS(n)、φTX(n)、およびφSEL(n)における添え字nは行位置を表している。以下の説明では、1行目〜3行目が本発明における第1の行群に属し、4行目〜6行目が本発明における第2の行群に属する。   Hereinafter, the operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a method for acquiring FPN data for three rows using pixels with six vertical rows is shown as an example. The subscript n in φRS (n), φTX (n), and φSEL (n) used in the following description represents a row position. In the following description, the first to third rows belong to the first row group in the present invention, and the fourth to sixth rows belong to the second row group in the present invention.

図6に示すように、まず期間(1)(1行目ダミー読み出し)において、1行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φSEL(1)およびリセット制御信号φRS(1)が印加され、読み出し部5をリセットしたときの補正信号が読み出され、出力部23へ出力される。   As shown in FIG. 6, first, in the period (1) (first row dummy readout), the selection switch control signal φSEL (1) and the reset control signal φRS (1) are applied to the unit pixels in the first row, and the readout section The correction signal when 5 is reset is read and output to the output unit 23.

続いて、期間(2)(1行目FPNデータ読み出し)において、出力部23から出力された補正信号がA/D変換部11によってA/D変換され、固定パターンノイズ検出部12によって固定パターンノイズの検出が行われる。   Subsequently, in the period (2) (first row FPN data reading), the correction signal output from the output unit 23 is A / D converted by the A / D conversion unit 11 and fixed pattern noise is detected by the fixed pattern noise detection unit 12. Is detected.

これ以降、期間(3)(2行目ダミー読み出し)、期間(4)(2行目FPNデータ読み出し)、期間(5)(3行目ダミー読み出し)、および期間(6)(3行目FPNデータ読み出し)において、2行目および3行目に関して、1行目と同様の動作が行われ、固定パターンノイズ検出部12による固定パターンノイズの検出が完了する。上記の期間(1)〜(6)は、内部転送が禁止されている期間である。   Thereafter, period (3) (second row dummy read), period (4) (second row FPN data read), period (5) (third row dummy read), and period (6) (third row FPN) In the data read), the same operation as the first row is performed for the second and third rows, and the detection of the fixed pattern noise by the fixed pattern noise detection unit 12 is completed. The above periods (1) to (6) are periods in which internal transfer is prohibited.

上記のように、1行目から3行目までの行では、読み出し部5がリセットされ、A/D変換部11へ補正信号が出力される。これに対して、4行目から6行目までの行では、読み出し部5がリセットされるが、A/D変換部11へ補正信号は出力されない。また、4行目から6行目までの行では、露光された画素からリセット信号および蓄積信号を読み出す動作の直前に補正信号のダミー読み出し動作が行われる。以下、詳細について説明する。   As described above, in the first to third lines, the reading unit 5 is reset and a correction signal is output to the A / D conversion unit 11. On the other hand, in the fourth to sixth lines, the reading unit 5 is reset, but no correction signal is output to the A / D conversion unit 11. In the fourth to sixth rows, a correction signal dummy readout operation is performed immediately before the operation of reading out the reset signal and the accumulation signal from the exposed pixels. Details will be described below.

期間(7)(1行目露光画素読み出し)において、1行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φSEL(1)、リセット制御信号φRS(1)が印加され、読み出し部5をリセットしたときのリセット信号が読み出され、出力部23へ出力される。さらに、選択スイッチ制御信号φSEL(1)、転送制御信号φTX(1)が印加され、光電変換部2が所定時間光を受けて蓄積した電荷に基づく蓄積信号が読み出され、出力部23へ出力される。   In period (7) (first row exposure pixel readout), a reset is performed when the selection switch control signal φSEL (1) and the reset control signal φRS (1) are applied to the unit pixel in the first row and the readout unit 5 is reset. The signal is read and output to the output unit 23. Further, a selection switch control signal φSEL (1) and a transfer control signal φTX (1) are applied, and an accumulation signal based on the charge accumulated by the photoelectric conversion unit 2 receiving light for a predetermined time is read and output to the output unit 23 Is done.

続いて、期間(8)(1行目信号データ読み出し)において、出力部23は、期間(7)で読み出された蓄積信号とリセット信号の差分である露光信号を出力する。出力アンプから出力された露光信号は、A/D変換部11によってA/D変換され、固定パターンノイズ補正部13によって固定パターンノイズの補正が行われる。これ以降、期間(9)、(10)、(11)、(12)において、2行目および3行目のリセット信号および蓄積信号が読み出され、露光信号が固定パターンノイズ補正部13によって補正される。上記の期間(7)〜(12)は、内部転送が許可されている期間である。   Subsequently, in the period (8) (first row signal data reading), the output unit 23 outputs an exposure signal that is a difference between the accumulation signal read in the period (7) and the reset signal. The exposure signal output from the output amplifier is A / D converted by the A / D converter 11 and the fixed pattern noise corrector 13 corrects the fixed pattern noise. Thereafter, in the periods (9), (10), (11), and (12), the reset signals and accumulated signals in the second and third rows are read, and the exposure signal is corrected by the fixed pattern noise correction unit 13. Is done. The above periods (7) to (12) are periods in which internal transfer is permitted.

続いて、期間(13)(4行目ダミー読み出し)において、4行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φSEL(4)およびリセット制御信号φRS(4)が印加され、読み出し部5をリセットしたときの補正信号が読み出される。期間(13)で読み出された補正信号は、例えばカラムアンプ部21において消去されるため、A/D変換部11へ出力されない。この期間(13)は、内部転送が禁止されている期間である。   Subsequently, when the selection switch control signal φSEL (4) and the reset control signal φRS (4) are applied to the unit pixels in the fourth row in the period (13) (fourth row dummy readout), and the readout unit 5 is reset. The correction signal is read out. The correction signal read out in the period (13) is not output to the A / D conversion unit 11 because it is erased in the column amplifier unit 21, for example. This period (13) is a period during which internal transfer is prohibited.

続いて、期間(14)(4行目露光画素読み出し)において、4行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φSEL(4)、リセット制御信号φRS(4)が印加され、読み出し部5をリセットしたときのリセット信号が読み出され、出力部23へ出力される。さらに、選択スイッチ制御信号φSEL(4)、転送制御信号φTX(4)が印加され、光電変換部2が所定時間光を受けて蓄積した電荷に基づく蓄積信号が読み出され、出力部23へ出力される。   Subsequently, in the period (14) (fourth row exposure pixel reading), the selection switch control signal φSEL (4) and the reset control signal φRS (4) are applied to the unit pixels in the fourth row, and the reading unit 5 is reset. Reset signal is read out and output to the output unit 23. Further, a selection switch control signal φSEL (4) and a transfer control signal φTX (4) are applied, and an accumulation signal based on the charge accumulated by the photoelectric conversion unit 2 receiving light for a predetermined time is read and output to the output unit 23 Is done.

続いて、期間(15)(4行目信号データ読み出し)において、出力部23は、期間(14)で読み出された蓄積信号とリセット信号の差分である露光信号を出力する。出力アンプから出力された露光信号は、A/D変換部11によってA/D変換され、固定パターンノイズ補正部13によって固定パターンノイズの補正が行われる。上記の期間(14)〜(15)は、内部転送が許可されている期間である。   Subsequently, in the period (15) (fourth row signal data reading), the output unit 23 outputs an exposure signal which is a difference between the accumulation signal read in the period (14) and the reset signal. The exposure signal output from the output amplifier is A / D converted by the A / D converter 11 and the fixed pattern noise corrector 13 corrects the fixed pattern noise. The above periods (14) to (15) are periods in which internal transfer is permitted.

これ以降、期間(16)〜(21)において、4行目と同様の動作が行われ、5行目および6行目に関して、ダミー読み出し動作、露光画素読み出し動作、および信号データ読み出し動作が行われる。期間(16)、(19)で読み出された補正信号は、例えばカラムアンプ部21において消去されるため、A/D変換部11へ出力されない。期間(16)、(19)は、内部転送が禁止されている期間である。また、期間(17)、(18)、(20)、(21)は、内部転送が許可されている期間である。   Thereafter, in the periods (16) to (21), the same operation as the fourth row is performed, and the dummy read operation, the exposure pixel read operation, and the signal data read operation are performed for the fifth row and the sixth row. . The correction signals read in the periods (16) and (19) are not output to the A / D conversion unit 11 because they are erased in the column amplifier unit 21, for example. Periods (16) and (19) are periods in which internal transfer is prohibited. Periods (17), (18), (20), and (21) are periods during which internal transfer is permitted.

以上のような動作により、固定パターンノイズを補正するためのFPNデータを取得する場合に、全ての行において、ダミー読み出し動作が行われ、画素アレイ1から補正信号が読み出される。このため、画素の状態変化などの影響によって露光画像に影響を与えてしまう問題が発生することなく、固定パターンノイズの補正を精度良く行うことができる。   When FPN data for correcting fixed pattern noise is acquired by the operation as described above, a dummy read operation is performed in all rows, and a correction signal is read from the pixel array 1. For this reason, it is possible to accurately correct the fixed pattern noise without causing a problem of affecting the exposure image due to the influence of the state change of the pixel.

また、全ての行のダミー読み出し動作が完了する前に1行目の露光信号をA/D変換部11へ出力することができるので、後段の画像処理などを早く開始することができる。具体的には、第1の実施形態では1行目の露光信号が期間(11)でA/D変換部11へ出力されるが、第2の実施形態では1行目の露光信号が期間(8)でA/D変換部11へ出力されるため、第2の実施形態のほうが、第1の実施形態よりも後段の画像処理などを早く開始することができる。   In addition, since the exposure signal for the first row can be output to the A / D converter 11 before the dummy read operation for all the rows is completed, subsequent image processing and the like can be started quickly. Specifically, in the first embodiment, the exposure signal of the first row is output to the A / D converter 11 in the period (11), but in the second embodiment, the exposure signal of the first row is output in the period ( Since the image data is output to the A / D converter 11 in step 8), the second embodiment can start image processing at the later stage earlier than the first embodiment.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、A/D変換部11を、画素アレイ1のカラム毎に対応させてA/D変換する構成としても同等の効果が得られるのは言うまでもない。また、固定パターンノイズ検出部12、固定パターンノイズ補正部13、コントローラ14などが画素アレイ1と同一基板上にあっても別基板上であっても同等の効果が得られるのは言うまでもない。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. . For example, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the A / D converter 11 is configured to perform A / D conversion in correspondence with each column of the pixel array 1. Needless to say, the same effect can be obtained regardless of whether the fixed pattern noise detection unit 12, the fixed pattern noise correction unit 13, the controller 14, etc. are on the same substrate as the pixel array 1 or on a different substrate.

1・・・画素アレイ(画素部)、2・・・光電変換部、3・・・転送スイッチ、4・・・リセットスイッチ、5・・・読み出し部、6・・・増幅MOSアンプ、7・・・選択スイッチ、8・・・垂直走査回路(制御部)、11・・・A/D変換部、12・・・固定パターンノイズ検出部、13・・・固定パターンノイズ補正部、14・・・コントローラ(制御部)、15A,15B,15C・・・乗算器、16・・・加算器、17・・・ラインメモリ、20・・・負荷電流源、21・・・カラムアンプ部、22・・・水平選択スイッチ、23・・・出力部、24・・・水平走査回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pixel array (pixel part), 2 ... Photoelectric conversion part, 3 ... Transfer switch, 4 ... Reset switch, 5 ... Reading part, 6 ... Amplification MOS amplifier, 7 ... Selection switch, 8... Vertical scanning circuit (control unit), 11... A / D conversion unit, 12... Fixed pattern noise detection unit, 13. Controller (control unit), 15A, 15B, 15C ... multiplier, 16 ... adder, 17 ... line memory, 20 ... load current source, 21 ... column amplifier unit, 22 ..Horizontal selection switch, 23 ... output unit, 24 ... horizontal scanning circuit

Claims (6)

光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第1の行群と第2の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部と、
前記画素部から読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力する出力部と、
前記内部転送が許可されているときは前記第1の行群及び前記第2の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに前記出力部から前記蓄積信号を画素単位で順次出力させる制御を実行し、前記内部転送が禁止されているときは前記第1の行群及び前記第2の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに前記第1の行群に属する前記画素から読み出された前記補正信号のみを前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を実行する制御部と、
を有する固体撮像装置。
It has a function of internally transferring charges accumulated in the photoelectric conversion element, and when the internal transfer is permitted, it outputs an accumulation signal corresponding to the charge, and corrects when the internal transfer is prohibited. Pixel units that output signals are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns classified into a first row group and a second row group;
An output unit for outputting the accumulated signal and the correction signal read from the pixel unit;
When the internal transfer is permitted, the accumulated signal is read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group and the second row group, and the accumulated signals are output in units of pixels from the output unit. When the control to sequentially output is executed and the internal transfer is prohibited, the correction signals are read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group and the second row group, and the first A control unit that executes control to sequentially output only the correction signals read from the pixels belonging to the row group in units of pixels from the output unit;
A solid-state imaging device.
前記制御部は、
前記内部転送が禁止されているときに前記第1の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、
その後、前記内部転送が許可されているときに前記第1の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、
その後、前記内部転送が禁止されているときに前記第2の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行い、
その後、前記内部転送が許可されているときに前記第2の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う請求項1に記載の固体撮像装置。
The controller is
When the internal transfer is prohibited, the correction signals are read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group, and the read out correction signals are sequentially output in units of pixels from the output unit. Control
Thereafter, when the internal transfer is permitted, the accumulated signals are read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group, and the read out accumulated signals are sequentially output in units of pixels from the output unit. Control to output,
After that, when the internal transfer is prohibited, control to read out the correction signal in parallel from the pixels belonging to the second row group in units of rows,
Thereafter, when the internal transfer is permitted, the accumulated signal is read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group, and the accumulated signals read out are sequentially read in units of pixels from the output unit. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein control for outputting is performed.
前記制御部は、
前記内部転送が禁止されているときに前記第1の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、
その後、前記内部転送が禁止されているときに前記第2の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行い、
その後、前記内部転送が許可されているときに前記第1の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、
その後、前記内部転送が許可されているときに前記第2の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う請求項1に記載の固体撮像装置。
The controller is
Control for reading out the correction signals in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group when the internal transfer is prohibited, and sequentially outputting the read out correction signals in units of pixels from the output unit. And
After that, when the internal transfer is prohibited, control to read out the correction signal in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group,
Thereafter, when the internal transfer is permitted, the accumulated signal is read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group, and the read out accumulated signals are sequentially output from the output unit in units of pixels. Control
Thereafter, when the internal transfer is permitted, the accumulated signal is read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group, and the read out accumulated signals are sequentially output in units of pixels from the output unit. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein control is performed.
前記出力部から出力された前記蓄積信号及び前記補正信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記補正信号のデジタル信号に基づいて固定パターンノイズを検出する検出部と、
検出された前記固定パターンノイズに基づいて前記蓄積信号のデジタル信号を補正する補正部と、
を更に有する請求項1に記載の固体撮像装置。
An A / D converter that converts the accumulated signal and the correction signal output from the output unit into a digital signal;
A detection unit for detecting fixed pattern noise based on the digital signal of the correction signal;
A correction unit that corrects the digital signal of the accumulated signal based on the detected fixed pattern noise;
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising:
光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第1の行群と第2の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部から前記蓄積信号及び前記補正信号を読み出し、読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力部から出力する撮像方法であって、
前記内部転送が禁止されているときに前記第1の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第1のステップと、
前記第1のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第1の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第2のステップと、
前記第2のステップの後、前記内部転送が禁止されているときに前記第2の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行う第3のステップと、
前記第3のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第2の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第4のステップと、
を有する撮像方法。
It has a function of internally transferring charges accumulated in the photoelectric conversion element, and when the internal transfer is permitted, it outputs an accumulation signal corresponding to the charge, and corrects when the internal transfer is prohibited. The accumulation signal and the correction signal are read out from the pixel units arranged in a plurality of rows and a plurality of columns in which pixels that output signals are classified into a first row group and a second row group, and the read accumulation An imaging method for outputting a signal and the correction signal from an output unit,
When the internal transfer is prohibited, the correction signals are read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group, and the read out correction signals are sequentially output in units of pixels from the output unit. A first step of controlling;
After the first step, when the internal transfer is permitted, the accumulated signal is read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group and the read accumulated signal is output as the output A second step of performing control to sequentially output in units of pixels from the unit;
After the second step, a third step of performing control to read out the correction signals in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group when the internal transfer is prohibited;
After the third step, when the internal transfer is permitted, the accumulated signal is read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group and the read accumulated signal is output as the output A fourth step of performing control to sequentially output in units of pixels from the unit;
An imaging method comprising:
光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第1の行群と第2の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部から前記蓄積信号及び前記補正信号を読み出し、読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力部から出力する撮像方法であって、
前記内部転送が禁止されているときに前記第1の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第1のステップと、
前記第1のステップの後、前記内部転送が禁止されているときに前記第2の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行う第2のステップと、
前記第2のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第1の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第3のステップと、
前記第3のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第2の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第4のステップと、
を有する撮像方法。
It has a function of internally transferring charges accumulated in the photoelectric conversion element, and when the internal transfer is permitted, it outputs an accumulation signal corresponding to the charge, and corrects when the internal transfer is prohibited. The accumulation signal and the correction signal are read out from the pixel units arranged in a plurality of rows and a plurality of columns in which pixels that output signals are classified into a first row group and a second row group, and the read accumulation An imaging method for outputting a signal and the correction signal from an output unit,
Control for reading out the correction signals in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group when the internal transfer is prohibited, and sequentially outputting the read out correction signals in units of pixels from the output unit. A first step of performing
After the first step, a second step of performing control to read out the correction signal in parallel from the pixels belonging to the second row group when the internal transfer is prohibited;
After the second step, when the internal transfer is permitted, the accumulated signal is read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the first row group, and the read accumulated signal is output to the output unit. A third step of performing control to sequentially output in units of pixels from
After the third step, when the internal transfer is permitted, the storage signal is read out in parallel in units of rows from the pixels belonging to the second row group and the readout storage signal is output to the output unit. A fourth step of performing control to sequentially output in units of pixels,
An imaging method comprising:
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