JP2011151668A - Solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラなどに用いられる固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device used for a digital camera or the like.
デジタルスチルカメラなど、光を電気信号に変換して画像信号を出力する撮像装置に用いる固体撮像装置としてMOS(Metal Oxide Semiconductor:金属酸化膜半導体)型の固体撮像装置が注目を集めている。このMOS型固体撮像装置は、画素の行や列などの単位で蓄積を行うローリングシャッター(以下、「RS」という)方式での読み出しが一般的である。また、近年は、全画素を同時に蓄積するグローバルシャッター(以下、「GS」という)方式の読み出しを行うMOS型固体撮像装置の研究も行われている。さらに、RS方式の読み出しとGS方式の読み出しとを切り替えることが可能なMOS型固体撮像装置も存在する(特許文献1参照)。
以降の説明において、「固体撮像装置」という場合は、MOS型固体撮像装置を示すこととする。
2. Description of the Related Art MOS (Metal Oxide Semiconductor) type solid-state imaging devices are attracting attention as solid-state imaging devices used in imaging devices that convert light into electrical signals and output image signals, such as digital still cameras. In this MOS type solid-state imaging device, reading is generally performed by a rolling shutter (hereinafter referred to as “RS”) method in which accumulation is performed in units such as pixel rows and columns. In recent years, research has been conducted on a MOS type solid-state imaging device that performs readout by a global shutter (hereinafter referred to as “GS”) system in which all pixels are stored simultaneously. Furthermore, there is a MOS type solid-state imaging device capable of switching between RS readout and GS readout (see Patent Document 1).
In the following description, the term “solid-state imaging device” refers to a MOS type solid-state imaging device.
図6は、RS方式の読み出しとGS方式の読み出しとを切り替えることが可能な固体撮像装置の概略構成の一例を示したブロック図である。図6に示すように、RS方式の読み出しとGS方式の読み出しとを切り替えることが可能な固体撮像装置は、単位画素(図6においては、単位画素P11〜P22)毎に、光電変換を行うフォトダイオードPDと、フォトダイオードPDで所定の期間に発生した光電変換信号電荷を一時的に保持する画素内メモリFDとを備えている。また、垂直走査部2からの制御信号に基づいて、フォトダイオードPDで発生した光電変換信号電荷をリセットする機能と、フォトダイオードPDで発生した光電変換信号電荷を画素内メモリFDに転送する機能と、画素内メモリFDに一時的に保持した光電変換信号電荷をリセットする機能とを備えた構成となっている。
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a solid-state imaging device capable of switching between RS readout and GS readout. As shown in FIG. 6, the solid-state imaging device capable of switching between RS readout and GS readout is a photo that performs photoelectric conversion for each unit pixel (unit pixels P11 to P22 in FIG. 6). A diode PD and an in-pixel memory FD that temporarily holds photoelectric conversion signal charges generated in the photodiode PD for a predetermined period are provided. In addition, based on a control signal from the
図7は、図6に示した固体撮像装置における読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。図7(a)は、固体撮像装置のRS方式による信号読み出しタイミングの例を模式的に表したものである。また、図7(b)は、固体撮像装置のGS方式による信号読み出しタイミングの例を模式的に表したものである。なお、図7(a)および図7(b)の横軸は時間を表し、連続して複数の画像を取り込んでいる様子を示している。 FIG. 7 is a timing chart showing the timing of the read operation in the solid-state imaging device shown in FIG. FIG. 7A schematically shows an example of signal readout timing by the RS method of the solid-state imaging device. FIG. 7B schematically shows an example of signal readout timing by the GS method of the solid-state imaging device. In addition, the horizontal axis of Fig.7 (a) and FIG.7 (b) represents time, and has shown a mode that the several image is taken in continuously.
最初に図7(a)に示したRS方式の読み出し動作について説明する。固体撮像装置におけるRS方式の読み出しでは、まず、ローリングリセットが行われる。このローリングリセットでは、単位画素が行毎に選択されながら、フォトダイオードPD内の光電変換信号電荷および画素内メモリFDに発生したリーク電流等の不要電荷が、順次リセットされる。その後、リセットされたフォトダイオードPDは、順次、入射した光を光電変換して発生した光電変換信号電荷の蓄積(露光動作)を開始する。そして、予め定められた露光時間が経過した後に、ローリング転送が行われる。このローリング転送では、単位画素が行毎に選択されながら、フォトダイオードPDが露光時間中に発生した光電変換信号電荷が、順次、画素内メモリFDに転送される。その後、画素内メモリFDに転送された光電変換信号電荷に応じた画素信号が、行毎に順次読み出される。 First, the RS read operation shown in FIG. 7A will be described. In the RS readout in the solid-state imaging device, first, a rolling reset is performed. In this rolling reset, photoelectric conversion signal charges in the photodiode PD and unnecessary charges such as a leak current generated in the pixel memory FD are sequentially reset while a unit pixel is selected for each row. Thereafter, the reset photodiode PD sequentially starts accumulation (exposure operation) of photoelectric conversion signal charges generated by photoelectrically converting incident light. Then, after a predetermined exposure time has elapsed, rolling transfer is performed. In this rolling transfer, photoelectric conversion signal charges generated during the exposure time of the photodiode PD are sequentially transferred to the intra-pixel memory FD while the unit pixel is selected for each row. Thereafter, pixel signals corresponding to the photoelectric conversion signal charges transferred to the in-pixel memory FD are sequentially read out for each row.
このように、RS方式の読み出し動作においては、図7(a)に示したように、ローリングリセット、フォトダイオードPDの露光動作、ローリング転送、および画素信号の読み出し動作が、単位画素の行毎に順次行われる。すなわち、RS方式の読み出し動作においては、フォトダイオードPDから転送された光電変換信号電荷を画素内メモリFDが保持する時間は、全ての単位画素において同じ時間である。また、この画素内メモリFDによる光電変換信号電荷の保持時間は、比較的短い時間である。これにより、RS方式の読み出しにおいては、画素内メモリFDに光電変換信号電荷が保持されているときに発生するリーク電流や光ノイズが少ない画像を得ることができる。 As described above, in the RS readout operation, as shown in FIG. 7A, the rolling reset, the photodiode PD exposure operation, the rolling transfer, and the pixel signal readout operation are performed for each row of unit pixels. It is done sequentially. That is, in the RS readout operation, the time for which the in-pixel memory FD holds the photoelectric conversion signal charge transferred from the photodiode PD is the same time for all the unit pixels. Further, the photoelectric conversion signal charge holding time by the in-pixel memory FD is a relatively short time. Thereby, in RS readout, an image with less leakage current and optical noise generated when photoelectric conversion signal charges are held in the in-pixel memory FD can be obtained.
しかし、このRS方式の読み出し動作においては、単位画素の行毎に順次露光を行うため、行毎に異なる時刻にフォトダイオードPDが露光した画像を得ることとなる。このため、RS方式の読み出し動作では、動きの速い被写体を露光した場合に、得られる画像にブレが生じてしまう。例えば、図7(a)に示したように、固体撮像装置の下方の画素行(図6においては、単位画素P21〜P22)から上方の画素行(図6においては、単位画素P11〜P12)に向かって、順次RS方式の読み出しが行われる場合、最初に最下部の画素行が露光されてから、最後に最上部の画素行が露光されるまでには、時間aが経過しており、この時間aの期間中に被写体に動きがあると、最終的に得られる画像にブレが生じてしまうこととなる。 However, in this RS readout operation, since exposure is performed sequentially for each row of unit pixels, images exposed by the photodiode PD at different times for each row are obtained. For this reason, in the RS readout operation, when a fast moving subject is exposed, the resulting image is blurred. For example, as shown in FIG. 7A, the lower pixel row (unit pixels P21 to P22 in FIG. 6) to the upper pixel row (unit pixels P11 to P12 in FIG. 6) of the solid-state imaging device. When the RS method is sequentially read out, a time a has elapsed from the time when the lowermost pixel row is first exposed to the time when the uppermost pixel row is finally exposed. If the subject moves during this time period a, the final image will be blurred.
この動きが速い被写体を露光したときに、最終的に得られる画像にブレが生じない露光の方法として、GS方式の読み出しがある。次に図7(b)に示したGS方式の読み出し動作について説明する。固体撮像装置におけるGS方式の読み出しでは、まず、グローバルリセットが行われる。このグローバルリセットでは、全ての単位画素が同時に選択され、各フォトダイオードPD内の光電変換信号電荷および各画素内メモリFDに発生したリーク電流等の不要電荷が、同時にリセットされる。その後、リセットされたフォトダイオードPDが同時に、入射した光を光電変換して発生した光電変換信号電荷の蓄積(露光動作)を開始する。そして、予め定められた露光時間が経過した後に、グローバル転送が行われる。このグローバル転送では、単位画素が同時に選択され、各フォトダイオードPDが露光時間中に発生した光電変換信号電荷が、同時に各画素内メモリFDに転送される。その後、画素内メモリFDに転送された光電変換信号電荷に応じた画素信号が、行毎に順次読み出される。 As an exposure method that does not cause blurring in a finally obtained image when an object with a fast movement is exposed, there is GS readout. Next, the read operation of the GS method shown in FIG. In the GS readout in the solid-state imaging device, first, a global reset is performed. In this global reset, all unit pixels are selected at the same time, and photoelectric conversion signal charges in each photodiode PD and unnecessary charges such as a leak current generated in each pixel memory FD are simultaneously reset. Thereafter, the reset photodiode PD simultaneously starts accumulating (exposure operation) photoelectric conversion signal charges generated by photoelectrically converting incident light. Then, global transfer is performed after a predetermined exposure time has elapsed. In this global transfer, unit pixels are simultaneously selected, and photoelectric conversion signal charges generated by each photodiode PD during the exposure time are simultaneously transferred to the in-pixel memory FD. Thereafter, pixel signals corresponding to the photoelectric conversion signal charges transferred to the in-pixel memory FD are sequentially read out for each row.
このように、GS方式の読み出し動作においては、図7(b)に示したように、グローバルリセット、フォトダイオードPDの露光動作、およびグローバル転送が、全ての単位画素で同時に行われる。その後、画素信号の読み出し動作が、単位画素の行毎に順次行われる。すなわち、GS方式の読み出し動作においては、フォトダイオードPDによる露光が同時に行われるので、動きが速い被写体を露光したときでも、ブレが生じない画像を得ることができる。 Thus, in the GS read operation, as shown in FIG. 7B, the global reset, the exposure operation of the photodiode PD, and the global transfer are performed simultaneously in all the unit pixels. Thereafter, the pixel signal reading operation is sequentially performed for each row of the unit pixels. That is, in the GS read operation, exposure by the photodiode PD is performed at the same time, so that an image without blurring can be obtained even when a fast-moving subject is exposed.
しかし、このGS方式の読み出し動作においては、全ての画素信号の読み出しが完了するまで、画素内メモリFDをリセットすることができない。このため、フォトダイオードPDから転送された光電変換信号電荷を画素内メモリFDが保持する時間が、RS方式の読み出しに比べて長い時間となる。これにより、画素内メモリFDにおいて光電変換信号電荷を保持しているときに、リーク電流や光ノイズの影響を受け、画素信号が劣化する可能性が高くなる。例えば、図7(b)に示したように、固体撮像装置の下方の画素行(図6においては、単位画素P21〜P22)から上方の画素行(図6においては、単位画素P11〜P12)に向かって、順次画素信号の読み出しを行う場合、最初に最下部の画素行の画素信号が読み出されてから、最後に最上部の画素行の画素信号が読み出されるまでには、画素信号保持時間bの時間がかかる。このため、最後に読み出される最上部の画素行の画素内メモリFDは、この画素信号保持時間bの期間の間、光電変換信号電荷を保持する必要があるため、リーク電流や光ノイズの影響による画素信号の劣化が最も多くなる可能性が高くなる。そして、被写体の輝度が低い(暗い被写体)ほど、画素信号の劣化がより顕著に現れ、最終的に得られる画像の品質が低下してしまうこととなる。 However, in this GS read operation, the in-pixel memory FD cannot be reset until all pixel signals have been read. For this reason, the time for which the in-pixel memory FD holds the photoelectric conversion signal charge transferred from the photodiode PD is longer than that in the RS method. Thereby, when the photoelectric conversion signal charge is held in the in-pixel memory FD, there is a high possibility that the pixel signal is deteriorated due to the influence of the leakage current and optical noise. For example, as shown in FIG. 7B, the lower pixel row (unit pixels P21 to P22 in FIG. 6) to the upper pixel row (unit pixels P11 to P12 in FIG. 6) of the solid-state imaging device. When the pixel signals are sequentially read out, the pixel signal is retained after the pixel signal of the lowermost pixel row is read first until the pixel signal of the uppermost pixel row is finally read. It takes time b. For this reason, the in-pixel memory FD of the uppermost pixel row that is read last needs to hold the photoelectric conversion signal charge during the period of the pixel signal holding time b, which is affected by the influence of leakage current and optical noise. The possibility that the pixel signal is most deteriorated is increased. The lower the luminance of the subject (the darker subject), the more noticeably the deterioration of the pixel signal appears, and the quality of the finally obtained image is lowered.
従って、固体撮像装置においては、被写体の輝度に応じて、RS方式の読み出しとGS方式の読み出しとの切り替えを行うことによって、画素信号の信号品質を向上させ、最終的に得られる画像の品質を向上している。 Therefore, in the solid-state imaging device, the signal quality of the pixel signal is improved by switching between the RS readout and the GS readout according to the luminance of the subject, and the quality of the finally obtained image is improved. It has improved.
しかしながら、最終的に得られる画像の品質を低下させる原因は、上述のような画素信号の劣化によるものだけではない。最終的に得られる画像の品質を低下させる原因として、従来から、フォトダイオードPDの特性(欠陥)によって、例えば、白点などの偽信号が発生することが知られている。このフォトダイオードPDの特性(欠陥)による偽信号を持った欠陥画素を補正するための技術も知られている。 However, the cause of lowering the quality of the finally obtained image is not only due to the deterioration of the pixel signal as described above. As a cause of lowering the quality of an image finally obtained, it is conventionally known that a false signal such as a white point is generated due to characteristics (defects) of the photodiode PD. A technique for correcting a defective pixel having a false signal due to the characteristic (defect) of the photodiode PD is also known.
しかし、上述したように、GS方式の読み出し動作においては、RS方式の読み出し動作に対して、画素内メモリFDが光電変換信号電荷を保持する時間が長い。このため、画素内メモリFDの特性(欠陥)によっては、画素内メモリFDで発生するリーク電流の影響が大きくなり、このリーク電流が大きな画素内メモリFDを備えた単位画素は、偽信号を持った欠陥画素となってしまうという問題がある。 However, as described above, in the GS read operation, the time in which the in-pixel memory FD holds the photoelectric conversion signal charge is longer than that in the RS read operation. For this reason, depending on the characteristics (defects) of the in-pixel memory FD, the influence of the leak current generated in the in-pixel memory FD becomes large, and the unit pixel having the in-pixel memory FD having a large leak current has a false signal. There is a problem that it becomes a defective pixel.
また、このような画素内メモリFDの特性(欠陥)による偽信号は、フォトダイオードPDの特性(欠陥)に対応した補正のみでは補正をすることができず、最終的に得られる画像の品質が低下してしまうという問題がある。 Further, such a false signal due to the characteristic (defect) of the in-pixel memory FD cannot be corrected only by correction corresponding to the characteristic (defect) of the photodiode PD, and the quality of the finally obtained image is low. There is a problem that it falls.
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、RS方式の読み出しとGS方式の読み出しとを切り替えることが可能な固体撮像装置において、それぞれの読み出し方式に対応した適切な欠陥補正をすることができる固体撮像装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made based on the above problem recognition, and in a solid-state imaging device capable of switching between RS readout and GS readout, appropriate defect correction corresponding to each readout scheme is performed. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of performing the above.
上記の課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、被写体像に応じた光電変換信号電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部で発生した前記光電変換信号電荷を一時的に保持するメモリ部と、前記メモリ部に前記光電変換信号電荷を転送する電荷転送部と、前記メモリ部に保持された電荷量に応じた増幅信号を出力する増幅部と、前記増幅部によって増幅された前記増幅信号を画素信号として出力する選択部と、前記メモリ部の電荷をリセットする第1のリセット部と、前記光電変換部をリセットする第2のリセット部と、を少なくとも有した画素を、2次元の行列状に複数配列した画素群と、前記画素群の行単位で前記光電変換部を順次リセットする第1のモードと、前記画素群の全ての前記光電変換部を同時にリセットする第2のモードとを設定するモード設定部と、前記モード設定部によって設定されたモードで前記画素群から前記画素信号を読み出す信号読み出し部と、前記信号読み出し部によって前記画素群から読み出された前記画素信号に基づいて、前記画素群内に含まれる欠陥画素を検出し、該検出した欠陥画素の情報に基づいて、前記欠陥画素に対応する前記画素信号を補正する欠陥検出補正部と、を備え、前記欠陥検出補正部は、前記第1のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号に基づいて、第1の欠陥画素を検出し、前記第2のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号に基づいて、第2の欠陥画素を検出し、前記第1のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第1の欠陥画素の情報に基づいて補正し、前記第2のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第2の欠陥画素の情報に基づいて補正する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a solid-state imaging device of the present invention temporarily holds a photoelectric conversion unit that generates a photoelectric conversion signal charge corresponding to a subject image, and the photoelectric conversion signal charge generated by the photoelectric conversion unit. The memory unit, a charge transfer unit that transfers the photoelectric conversion signal charge to the memory unit, an amplification unit that outputs an amplification signal corresponding to the amount of charge held in the memory unit, and the amplification unit A pixel having at least a selection unit that outputs the amplified signal as a pixel signal, a first reset unit that resets the charge of the memory unit, and a second reset unit that resets the photoelectric conversion unit is 2 A plurality of pixel groups arranged in a dimensional matrix, a first mode for sequentially resetting the photoelectric conversion units in units of rows of the pixel groups, and a second mode for simultaneously resetting all the photoelectric conversion units of the pixel groups. A mode setting unit for setting a mode, a signal reading unit for reading the pixel signal from the pixel group in the mode set by the mode setting unit, and the pixel signal read from the pixel group by the signal reading unit A defect detection correction unit that detects a defective pixel included in the pixel group and corrects the pixel signal corresponding to the defective pixel based on information on the detected defective pixel, and The defect detection and correction unit detects a first defective pixel based on the pixel signal read from the pixel group in the first mode, and is read from the pixel group in the second mode. A second defective pixel is detected based on the pixel signal, and the pixel signal read from the pixel group in the first mode is corrected based on information on the first defective pixel. The pixel signals the read out from the pixel group in the second mode, is corrected based on the second defective pixel information, characterized in that.
また、本発明の前記欠陥検出補正部は、前記第1の欠陥画素の情報を保持する第1の欠陥メモリと、前記第2の欠陥画素の情報を保持する第2の欠陥メモリと、を少なくとも備え、前記第1のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第1の欠陥メモリに保持された前記第1の欠陥画素の情報に基づいて補正し、前記第2のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第2の欠陥メモリに保持された前記第2の欠陥画素の情報に基づいて補正する、ことを特徴とする。 The defect detection and correction unit of the present invention includes at least a first defect memory that holds information on the first defective pixel, and a second defect memory that holds information on the second defective pixel. And correcting the pixel signal read from the pixel group in the first mode based on the information of the first defective pixel held in the first defective memory, the second mode Sometimes, the pixel signal read from the pixel group is corrected based on the information on the second defective pixel held in the second defective memory.
また、本発明の前記第1の欠陥メモリは、前記第2の欠陥メモリよりも記録容量が少ない、ことを特徴とする。 Further, the first defective memory of the present invention has a recording capacity smaller than that of the second defective memory.
また、本発明の前記欠陥検出補正部は、前記第1の欠陥画素の情報を保持する第1の欠陥メモリと、前記第1の欠陥メモリに保持された前記第1の欠陥画素の情報以外の前記第2の欠陥画素の情報を保持する第2の欠陥メモリと、を少なくとも備え、前記第1のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第1の欠陥メモリに保持された前記第1の欠陥画素の情報に基づいて補正し、前記第2のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第1の欠陥メモリに保持された前記第1の欠陥画素の情報と、前記第2の欠陥メモリに保持された前記第2の欠陥画素の情報とに基づいて補正する、ことを特徴とする。 In addition, the defect detection and correction unit according to the present invention includes a first defective memory that holds information about the first defective pixel, and information other than the information about the first defective pixel held in the first defective memory. At least a second defective memory that holds information on the second defective pixel, and the pixel signal read from the pixel group in the first mode is held in the first defective memory. The first defective pixel is corrected based on the information on the first defective pixel, and the pixel signal read from the pixel group in the second mode is stored in the first defective memory. And the information of the second defective pixel held in the second defective memory are corrected.
本発明によれば、RS方式の読み出しとGS方式の読み出しとを切り替えることが可能な固体撮像装置において、それぞれの読み出し方式に対応した欠陥画素の情報を記録することができるので、適切な欠陥補正をすることができるという効果が得られる。 According to the present invention, in a solid-state imaging device capable of switching between RS-type readout and GS-type readout, information on defective pixels corresponding to each readout method can be recorded, so that appropriate defect correction is performed. The effect that it can be performed is acquired.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態による、RS方式の読み出しとGS方式の読み出しとの切り替えが可能な固体撮像装置100の概略構成を示したブロック図である。図1において、固体撮像装置100は、入射光量に応じた各単位画素の画素信号(アナログ信号)を出力する固体撮像素子1と、固体撮像素子1の露光モードおよび読み出しモードの切り替えを行うモード設定部8と、固体撮像素子1から出力された各単位画素の画素信号(アナログ信号)を、それぞれデジタル信号に変換して出力するAD変換部9と、AD変換部9から出力された各単位画素のデジタル信号から、欠陥画素の検出および補正を行う欠陥検出補正部10とから構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a solid-
固体撮像素子1は、行方向および列方向(図1においては、2行2列)の二次元に配置された単位画素P11〜P22と、単位画素P11〜P22を駆動するための駆動パルスを供給する垂直走査部2と、単位画素P11〜P22から読み出された信号を伝送する垂直信号線3_1,3_2と、垂直信号線3_1,3_2に定電流を流す定電流源IBIASと、垂直信号線3_1,3_2に接続され、各単位画素P11〜P22から読み出された信号に含まれるノイズ成分の抑圧等の信号処理を行う列回路4_1,4_2と、各列回路4_1,4_2によって処理された信号処理後の信号を水平信号線5に順次出力するための列選択スイッチM6_1,M6_2と、列選択スイッチM6_1,M6_2に順次、列選択パルスφH1,φH2を供給する水平走査部6と、水平信号線5に順次出力された信号を増幅して各単位画素の画素信号(アナログ信号)を出力する出力アンプ7とから構成される。
The solid-
なお、図1に示した固体撮像素子1において、各符号の後の“_:アンダーバー”に続く数字は、固体撮像素子1内に配置されている単位画素の列番号を示す。例えば、第2列の単位画素P12および単位画素P22が接続されている第2列の垂直信号線3は、「垂直信号線3_2」と表す。また、単位画素の列番号を特定しない場合は、各符号の後の“_:アンダーバー”およびそれに続く数字を表記しない。
なお、図1においては、単位画素が2行2列に配置された例を示したが、固体撮像素子1において配置される単位画素の行方向および列方向の数は、固体撮像装置100の画素数に応じて異なるため、以下の説明において、特定の単位画素を示さない場合は、「単位画素P」という。
In the solid-
1 shows an example in which unit pixels are arranged in two rows and two columns, the number of unit pixels arranged in the solid-
また、固体撮像素子1内の単位画素Pは、それぞれ、光電変換を行うフォトダイオードPDと、フォトダイオードPDで所定の期間に発生した光電変換信号電荷を一時的に保持する画素内メモリFDと、フォトダイオードPDで発生した光電変換信号電荷をリセットするPDリセットトランジスタM5と、フォトダイオードPDから画素内メモリFDへ光電変換信号電荷を転送する転送トランジスタM4と、画素内メモリFDのリセットを行うFDリセットトランジスタM2と、画素内メモリFDの電圧レベルを増幅して読み出すための増幅トランジスタM1と、増幅トランジスタM1の出力を垂直信号線3_1,3_2に選択して読み出す行選択トランジスタM3とから構成される。
Each unit pixel P in the solid-
また、固体撮像素子1内の垂直走査部2は、単位画素P11〜P22を行単位で駆動するための転送パルスφTX1およびφTX2、FDリセットパルスφRST1およびφRST2、PDリセットパルスφFT1およびφFT2、行選択パルスφROW1およびφROW2を、単位画素P11〜P22に出力する。
The
AD変換部9は、固体撮像素子1から入力された各単位画素の画素信号(アナログ信号)を、それぞれデジタル信号に変換して、欠陥検出補正部10に出力する。
The
モード設定部8は、固体撮像素子1の露光モードを設定する。モード設定部8は、固体撮像装置100が欠陥画素を検出するときの露光モード(以下、「欠陥検出モード」という)、または固体撮像装置100が通常の露光を行うときの露光モード(以下、「通常露光モード」という)のいずれか一方の露光モードを決定する。そして、モード設定部8は、決定された固体撮像装置100の露光モードの情報を、固体撮像素子1および欠陥検出補正部10に出力する。これにより、固体撮像素子1は、モード設定部8から入力された露光モードによる露光を行う。例えば、固体撮像装置100の露光モードが、欠陥検出モードに設定されたときには、固体撮像装置100に入射する入射光を遮光した状態での露光を行う。また、例えば、固体撮像装置100の露光モードが、通常露光モードに設定されたときには、固体撮像装置100に入射した被写体の入射光の露光を行う。
The
また、モード設定部8は、固体撮像素子1の読み出しモードを設定する。モード設定部8は、固体撮像装置100がRS方式の読み出しを行うときの読み出しモード(以下、「RSモード」という)、またはGS方式の読み出しを行うときの読み出しモード(以下、「GSモード」という)のいずれか一方の読み出しモードを決定する。そして、モード設定部8は、決定された固体撮像装置100の読み出しモードの情報を、固体撮像素子1および欠陥検出補正部10に出力する。これにより、固体撮像素子1は、モード設定部8から入力された読み出しモードの情報に基づいて、欠陥検出モードまたは通常露光モードで露光した各単位画素の画素信号(アナログ信号)を読み出し、AD変換部9に出力する。
The
固体撮像素子1における画素信号(アナログ信号)の読み出し方法は、従来の固体撮像装置と同様であるが、RSモードとGSモードとにおける具体的な読み出し動作について、図7を参照して説明する。
The pixel signal (analog signal) readout method in the solid-
最初に図7(a)を参照して、RSモードにおける読み出し動作について説明する。固体撮像素子1におけるRSモードの読み出しでは、まず、フォトダイオードPDの電荷をリセットするためのローリングリセットが行われる。このローリングリセットでは、単位画素Pが行選択パルスφROW1,2によって行毎に選択されながら、転送パルスφTX1,2とFDリセットパルスφRST1,2とによって選択されたフォトダイオードPD内の光電変換信号電荷および画素内メモリFDに発生したリーク電流等の不要電荷が、順次リセットされる。このローリングリセットは、フォトダイオードPDが発生した光電変換信号電荷の読み出し動作に先駆けて所定間隔を持って行われ、その後、転送パルスφTX1,2によってリセットが解除されたフォトダイオードPDは、入射した光を光電変換して発生した光電変換信号電荷の蓄積(露光動作)を開始する。なお、画素内メモリFDでは、フォトダイオードPDが発生した光電変換信号電荷の読み出し動作が行われる直前まで、FDリセットパルスφRST1,2による行毎のリセットが行われている。そして、予め定められた露光時間が経過した後に、ローリング転送が行われる。このローリング転送では、転送パルスφTX1,2によって選択された行毎に、順次、フォトダイオードPDで発生した光電変換信号電荷が、画素内メモリFDに転送される。なお、画素内メモリFDでは、フォトダイオードPDから光電変換信号電荷が転送される直前に、FDリセットパルスφRST1,2によって選択された行毎に、順次、リセットが解除される。そして、画素内メモリFDに転送された光電変換信号電荷は、増幅トランジスタM1によって増幅され、増幅された信号が行選択パルスφROW1,2によって行毎に選択されながら、垂直信号線3_1,3_2にそれぞれ読み出される。そして、垂直信号線3_1,3_2に読み出された信号は、列回路4_1,4_2でそれぞれアナログ処理されたあとに、水平走査部6からの列選択パルスφH1,2によって、順次、水平信号線5に読み出され、出力アンプ7を通して出力される。このように、RSモードの読み出し動作においては、フォトダイオードPDが順次露光した光電変換信号電荷に応じた画素信号が、行毎に順次読み出される。
First, a read operation in the RS mode will be described with reference to FIG. In the RS mode reading in the solid-
続いて、図7(b)を参照して、GSモードにおける読み出し動作について説明する。固体撮像素子1におけるGSモードの読み出しでは、まず、フォトダイオードPDの電荷をリセットするためのグローバルリセットが行われる。このグローバルリセットでは、PDリセットパルスφFT1,2とFDリセットパルスφRST1,2とによって、全ての単位画素PのPDリセットトランジスタM5とFDリセットトランジスタM2とが、同時にONされる。これにより、全画素同時にフォトダイオードPD内の光電変換信号電荷および画素内メモリFDに発生したリーク電流等の不要電荷がリセットされる。その後、PDリセットパルスφFT1,2によって、全てのフォトダイオードPDのリセットが解除され、全てのフォトダイオードPDは、入射した光を光電変換して発生した光電変換信号電荷の蓄積(露光動作)を同時に開始する。なお、全ての画素内メモリFDでは、フォトダイオードPDが発生した光電変換信号電荷の読み出し動作が行われる直前まで、FDリセットパルスφRST1,2によってリセットが行われている。そして、予め定められた露光時間が経過した後に、グローバル転送が行われる。このグローバル転送では、転送パルスφTX1,2によって、全ての単位画素Pの転送トランジスタM4が、同時にONされる。これにより、フォトダイオードPDで発生した光電変換信号電荷が、同時に画素内メモリFDに転送される。なお、全ての画素内メモリFDでは、フォトダイオードPDから光電変換信号電荷が転送される直前に、FDリセットパルスφRST1,2によってリセットが解除される。そして、画素内メモリFDに転送された光電変換信号電荷は、増幅トランジスタM1によって増幅される。そして、行選択パルスφROW1,2によって、行毎に行選択トランジスタM3を順次ONにすることによって、増幅トランジスタM1で増幅された信号が、順次、垂直信号線3_1,3_2にそれぞれ読み出される。そして、垂直信号線3_1,3_2に読み出された信号は、列回路4_1,4_2でそれぞれアナログ処理されたあとに、水平走査部6からの列選択パルスφH1,2によって、順次、水平信号線5に読み出され、出力アンプ7を通して出力される。このように、GSモードの読み出し動作においては、フォトダイオードPDが同時に露光した光電変換信号電荷に応じた画素信号が、行毎に順次読み出される。
Subsequently, a read operation in the GS mode will be described with reference to FIG. In the GS mode readout in the solid-
欠陥検出補正部10は、AD変換部9から入力されたデジタル信号に基づいて、固体撮像素子1内の単位画素Pが欠陥画素であるか否かを検出し、検出した欠陥画素の位置の情報を欠陥アドレスとして記録する。また、欠陥検出補正部10は、記録された欠陥アドレスに基づいて、例えば、欠陥画素のデジタル信号を隣接する画素のデジタル信号に置き換えることによって、欠陥画素のデジタル信号を補正する。
The defect detection and
<第1の欠陥検出補正部>
次に、本実施形態の固体撮像装置における欠陥検出補正部について説明する。図2は、本実施形態の固体撮像装置100における、欠陥検出補正部10の概略構成を示したブロック図である。図2において、欠陥検出補正部10は、欠陥検出部11、欠陥補正部12、アドレスメモリ13、アドレスメモリ14から構成される。
<First defect detection correction unit>
Next, the defect detection correction unit in the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the defect detection and
欠陥検出部11は、欠陥画素を検出する。具体的には、欠陥検出部11は、例えば、AD変換部9から入力されたデジタル信号の値が、予め定められた基準の値以上であるデジタル信号を検出し、この検出したデジタル信号を出力した単位画素を欠陥画素とする。そして、この欠陥画素の位置の情報である欠陥画素アドレスを算出する。また、欠陥検出部11は、モード設定部8によって決定された読み出しモードがRSモードである場合、算出した欠陥画素アドレスをアドレスメモリ13に出力する。また、欠陥検出部11は、モード設定部8によって決定された読み出しモードがGSモードである場合、算出した欠陥画素アドレスをアドレスメモリ14に出力する。
The
アドレスメモリ13およびアドレスメモリ14は、それぞれ、欠陥検出部11から入力された欠陥画素アドレスを記録する。なお、アドレスメモリ13に記録される欠陥画素アドレスは、フォトダイオードPDの特性(欠陥)に応じて検出された欠陥画素の欠陥画素アドレスである。また、アドレスメモリ14に記録される欠陥画素アドレスは、フォトダイオードPDの特性(欠陥)に応じて検出された欠陥画素の欠陥画素アドレスに加えて、画素内メモリFDの特性(欠陥)に応じて検出された欠陥画素の欠陥画素アドレスである。従って、アドレスメモリ13の記録容量は、アドレスメモリ14の記録容量に比べて、少ない記録容量である。
Each of the
欠陥補正部12は、AD変換部9から入力されたデジタル信号の値を補正する。具体的には、欠陥補正部12は、モード設定部8によって決定された露光モードが通常露光モードであり、モード設定部8によって決定された読み出しモードがRSモードである場合、アドレスメモリ13に記録された欠陥画素アドレスに基づいて、AD変換部9から入力されたデジタル信号の値を補正し、補正したデジタル信号を固体撮像装置100の画像信号として出力する。また、欠陥補正部12は、モード設定部8によって決定された露光モードが通常露光モードであり、モード設定部8によって決定された読み出しモードがGSモードである場合、アドレスメモリ14に記録された欠陥画素アドレスに基づいて、AD変換部9から入力されたデジタル信号の値を補正し、補正したデジタル信号を固体撮像装置100の画像信号として出力する。
The
次に、本実施形態の固体撮像装置100における欠陥検出補正の処理手順について説明する。図3は、欠陥検出補正部10を備えた固体撮像装置100の処理手順を示したフローチャートである。
Next, a processing procedure for defect detection correction in the solid-
モード設定部8が露光モードおよび読み出しモードを設定すると、まず、ステップS1100において、欠陥検出補正部10は、モード設定部8によって決定された露光モードが、欠陥検出モードであるか否かを確認する。露光モードが欠陥検出モードである場合は、ステップS1200に進む。また、露光モードが欠陥検出モードでない、すなわち、通常露光モードである場合は、ステップS1300に進む。
When the
続いて、ステップS1200において、欠陥検出補正部10は、モード設定部8によって決定された読み出しモードが、RSモードであるか否かを確認する。読み出しモードがRSモードである場合は、ステップS1210に進む。また、読み出しモードがRSモードでない、すなわち、GSモードである場合は、ステップS1250に進む。
Subsequently, in step S1200, the defect
続いて、ステップS1210において、固体撮像素子1は、欠陥検出モードによる露光を行い、露光した各単位画素の画素信号(アナログ信号)をRS方式で読み出して、AD変換部9に出力する。
Subsequently, in step S <b> 1210, the solid-
続いて、ステップS1220において、欠陥検出部11は、AD変換部9から入力されたデジタル信号に基づいて欠陥画素を検出し、検出した欠陥画素の位置の情報に基づいて欠陥画素アドレスを算出する。そして、ステップS1230において、欠陥検出部11は、算出した欠陥画素アドレスをアドレスメモリ13に記録し、処理を完了する。
Subsequently, in step S1220, the
また、ステップS1200において、モード設定部8によって決定された読み出しモードがRSモードでない場合、ステップS1250において、固体撮像素子1は、欠陥検出モードによる露光を行い、露光した各単位画素の画素信号(アナログ信号)をGS方式で読み出して、AD変換部9に出力する。
In step S1200, when the readout mode determined by the
続いて、ステップS1260において、欠陥検出部11は、AD変換部9から入力されたデジタル信号に基づいて欠陥画素を検出し、検出した欠陥画素の位置の情報に基づいて欠陥画素アドレスを算出する。そして、ステップS1270において、欠陥検出部11は、算出した欠陥画素アドレスをアドレスメモリ14に記録し、処理を完了する。
Subsequently, in step S1260, the
また、ステップS1100において、モード設定部8によって決定された露光モードが欠陥検出モードでない場合、ステップS1300において、欠陥検出補正部10は、モード設定部8によって決定された読み出しモードが、RSモードであるか否かを確認する。読み出しモードがRSモードである場合は、ステップS1310に進む。また、読み出しモードがRSモードでない、すなわち、GSモードである場合は、ステップS1350に進む。
In step S1100, when the exposure mode determined by the
続いて、ステップS1310において、固体撮像素子1は、通常露光モードによる露光を行い、露光した各単位画素の画素信号(アナログ信号)をRS方式で読み出して、AD変換部9に出力する。
Subsequently, in step S1310, the solid-
続いて、ステップS1320において、欠陥補正部12は、アドレスメモリ13に記録された欠陥画素アドレスに基づいて、AD変換部9から入力されたデジタル信号を補正する。そして、ステップS1400において、欠陥補正部12は、補正したデジタル信号を、固体撮像装置100の画像信号として出力し、処理を完了する。
Subsequently, in step S1320, the
また、ステップS1300において、モード設定部8によって決定された読み出しモードがRSモードでない場合、ステップS1350において、固体撮像素子1は、通常露光モードによる露光を行い、露光した各単位画素の画素信号(アナログ信号)をGS方式で読み出して、AD変換部9に出力する。
In step S1300, when the readout mode determined by the
続いて、ステップS1360において、欠陥補正部12は、アドレスメモリ14に記録された欠陥画素アドレスに基づいて、AD変換部9から入力されたデジタル信号を補正する。そして、ステップS1400において、欠陥補正部12は、補正したデジタル信号を、固体撮像装置100の画像信号として出力し、処理を完了する。
Subsequently, in step S 1360, the
上記に述べたとおり、本発明の第1の欠陥検出補正部によれば、従来の固体撮像装置における欠陥補正と同様に、フォトダイオードPDの特性(欠陥)による偽信号を補正することができる。また、本発明の第1の欠陥検出補正部によれば、さらに、画素内メモリFDの特性(欠陥)による偽信号を補正することができる。これにより、固体撮像装置100の読み出しモード(RSモードおよびGSモード)のそれぞれに対応した適切な欠陥補正を行った画像信号を出力することができる。
As described above, according to the first defect detection and correction unit of the present invention, it is possible to correct a false signal due to characteristics (defects) of the photodiode PD, similarly to the defect correction in the conventional solid-state imaging device. Further, according to the first defect detection and correction unit of the present invention, it is possible to further correct a false signal due to the characteristic (defect) of the in-pixel memory FD. Thereby, the image signal which performed the appropriate defect correction | amendment corresponding to each of reading mode (RS mode and GS mode) of the solid-
<第2の欠陥検出補正部>
次に、欠陥検出補正部の別の実施形態について説明する。図4は、本実施形態の固体撮像装置100における、欠陥検出補正部20の概略構成を示したブロック図である。図4において、欠陥検出補正部20は、欠陥検出部21、欠陥補正部22、アドレスメモリ13、アドレスメモリ25、欠陥アドレス比較部26から構成される。
<Second defect detection correction unit>
Next, another embodiment of the defect detection and correction unit will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the defect
なお、本別の実施形態においては、図1に示した固体撮像装置100における欠陥検出補正部10が、欠陥検出補正部20に代わっているが、その他の構成要素および動作は同様であるため、説明を省略する。
In the present embodiment, the defect detection /
欠陥検出部21は、欠陥画素を検出する。具体的には、欠陥検出部21は、図2に示した欠陥検出部11と同様に、欠陥画素を検出し、検出した欠陥画素の欠陥画素アドレスを算出する。また、欠陥検出部21は、モード設定部8によって決定された読み出しモードがRSモードである場合、図2に示した欠陥検出部11と同様に、算出した欠陥画素アドレスをアドレスメモリ13に出力する。また、欠陥検出部21は、モード設定部8によって決定された読み出しモードがGSモードである場合、算出した欠陥画素アドレスを欠陥アドレス比較部26に出力する。
The
欠陥アドレス比較部26は、欠陥検出部21から入力された欠陥画素アドレスと、アドレスメモリ13に記録されている欠陥画素アドレスとを比較し、欠陥検出部21から入力された欠陥画素アドレスの内、アドレスメモリ13に記録されていない欠陥画素アドレスをアドレスメモリ25に出力する。
The defective
アドレスメモリ13は、図2に示したアドレスメモリ13と同様に、欠陥検出部21から入力された欠陥画素アドレスを記録する。アドレスメモリ25は、欠陥アドレス比較部26から入力された欠陥画素アドレスを記録する。なお、アドレスメモリ13に記録される欠陥画素アドレスは、フォトダイオードPDの特性(欠陥)に応じて検出された欠陥画素の欠陥画素アドレスである。また、アドレスメモリ25に記録される欠陥画素アドレスは、フォトダイオードPDの特性(欠陥)に応じて検出された欠陥画素の欠陥画素アドレス以外の欠陥画素アドレスである。すなわち、アドレスメモリ25は、図2に示したアドレスメモリ14と異なり、画素内メモリFDの特性(欠陥)に応じて検出された欠陥画素の欠陥画素アドレスのみが記録される。
The
欠陥補正部22は、AD変換部9から入力されたデジタル信号の値を補正する。具体的には、欠陥補正部22は、図2に示した欠陥補正部12と同様に、モード設定部8によって決定された露光モードが通常露光モードであり、モード設定部8によって決定された読み出しモードがRSモードである場合、アドレスメモリ13に記録された欠陥画素アドレスに基づいて、AD変換部9から入力されたデジタル信号の値を補正し、補正したデジタル信号を固体撮像装置100の画像信号として出力する。また、欠陥補正部22は、モード設定部8によって決定された露光モードが通常露光モードであり、モード設定部8によって決定された読み出しモードがGSモードである場合、AD変換部9から入力されたデジタル信号の値を、アドレスメモリ13に記録された欠陥画素アドレス、またはアドレスメモリ25に記録された欠陥画素アドレスに基づいて補正し、補正したデジタル信号を固体撮像装置100の画像信号として出力する。
The
次に、本実施形態の固体撮像装置100における欠陥検出補正の別の処理手順について説明する。図5は、欠陥検出補正部20を備えた固体撮像装置100の処理手順を示したフローチャートである。
Next, another processing procedure for defect detection and correction in the solid-
モード設定部8が露光モードおよび読み出しモードを設定すると、まず、ステップS2100において、欠陥検出補正部20は、モード設定部8によって決定された露光モードが、欠陥検出モードであるか否かを確認する。露光モードが欠陥検出モードである場合は、ステップS2200に進む。また、露光モードが欠陥検出モードでない、すなわち、通常露光モードである場合は、ステップS2300に進む。
When the
続いて、ステップS2200において、欠陥検出補正部20は、モード設定部8によって決定された読み出しモードが、RSモードであるか否かを確認する。読み出しモードがRSモードである場合は、ステップS2210に進む。また、読み出しモードがRSモードでない、すなわち、GSモードである場合は、ステップS2250に進む。
Subsequently, in step S2200, the defect
続いて、ステップS2210において、固体撮像素子1は、図3に示したステップS1210と同様に、モード設定部8によって決定された露光モードおよび読み出しモードに応じた露光と画素信号(アナログ信号)の読み出しを行い、AD変換部9に出力する。
Subsequently, in step S2210, the solid-
続いて、ステップS2220およびステップS2230において、欠陥検出部21は、図3に示したステップS1220およびステップS1230と同様に、AD変換部9から入力されたデジタル信号に基づいて、欠陥画素の検出および欠陥画素アドレスの算出を行い、欠陥画素アドレスをアドレスメモリ13に記録して、処理を完了する。
Subsequently, in step S2220 and step S2230, the
また、ステップS2200において、モード設定部8によって決定された読み出しモードがRSモードでない場合、ステップS2250において、固体撮像素子1は、図3に示したステップS1250と同様に、モード設定部8によって決定された露光モードおよび読み出しモードに応じた露光と画素信号(アナログ信号)の読み出しを行い、AD変換部9に出力する。
If the readout mode determined by the
続いて、ステップS2260において、欠陥検出部21は、図3に示したステップS1260と同様に、AD変換部9から入力されたデジタル信号に基づいて、欠陥画素の検出および欠陥画素アドレスの算出を行い、欠陥画素アドレスを欠陥アドレス比較部26に出力する。
Subsequently, in step S2260, similarly to step S1260 shown in FIG. 3, the
続いて、ステップS2270において、欠陥アドレス比較部26は、アドレスメモリ13に記録されている欠陥画素アドレスを読み出し、欠陥検出部21から入力された欠陥画素アドレスから、アドレスメモリ13から読み出した欠陥画素アドレスを除外し、残った欠陥画素アドレスをアドレスメモリ25に記録し、処理を完了する。
Subsequently, in step S <b> 2270, the defective
また、ステップS2100において、モード設定部8によって決定された露光モードが欠陥検出モードでない場合、ステップS2300において、欠陥検出補正部20は、モード設定部8によって決定された読み出しモードが、RSモードであるか否かを確認する。読み出しモードがRSモードである場合は、ステップS2310に進む。また、読み出しモードがRSモードでない、すなわち、GSモードである場合は、ステップS2350に進む。
In step S2100, when the exposure mode determined by the
続いて、ステップS2310において、固体撮像素子1は、図3に示したステップS1310と同様に、モード設定部8によって決定された露光モードおよび読み出しモードに応じた露光と画素信号(アナログ信号)の読み出しを行い、AD変換部9に出力する。
Subsequently, in step S2310, the solid-
続いて、ステップS2320において、欠陥補正部22は、図3に示したステップS1320と同様に、アドレスメモリ13に記録された欠陥画素アドレスに基づいて、AD変換部9から入力されたデジタル信号を補正する。そして、ステップS2400において、欠陥補正部22は、補正したデジタル信号を、固体撮像装置100の画像信号として出力し、処理を完了する。
Subsequently, in step S2320, the
また、ステップS2300において、モード設定部8によって決定された読み出しモードがRSモードでない場合、ステップS2350において、固体撮像素子1は、図3に示したステップS1350と同様に、モード設定部8によって決定された露光モードおよび読み出しモードに応じた露光と画素信号(アナログ信号)の読み出しを行い、AD変換部9に出力する。
If the readout mode determined by the
続いて、ステップS2360において、欠陥補正部22は、アドレスメモリ13に記録された欠陥画素アドレスに基づいて、AD変換部9から入力されたデジタル信号を補正する。
Subsequently, in step S <b> 2360, the
続いて、ステップS2370において、欠陥補正部22は、アドレスメモリ25に記録された欠陥画素アドレスに基づいて、AD変換部9から入力されたデジタル信号を補正する。そして、ステップS2400において、欠陥補正部22は、アドレスメモリ13またはアドレスメモリ25に記録された欠陥画素アドレスに基づいて補正したデジタル信号を、固体撮像装置100の画像信号として出力し、処理を完了する。
Subsequently, in step S <b> 2370, the
上記に述べたとおり、第2の欠陥検出補正部によれば、第1の欠陥検出補正部と同様に、従来の固体撮像装置におけるフォトダイオードPDの特性(欠陥)による偽信号の補正と、画素内メモリFDの特性(欠陥)による偽信号の補正とを行うことができる。これにより、固体撮像装置100の読み出しモード(RSモードおよびGSモード)のそれぞれに対応した適切な欠陥補正を行った画像信号を出力することができる。
As described above, according to the second defect detection and correction unit, similarly to the first defect detection and correction unit, correction of a false signal due to characteristics (defects) of the photodiode PD in the conventional solid-state imaging device, and pixels It is possible to correct a false signal based on the characteristic (defect) of the internal memory FD. Thereby, the image signal which performed the appropriate defect correction | amendment corresponding to each of reading mode (RS mode and GS mode) of the solid-
また、第2の欠陥検出補正部におけるアドレスメモリ25は、アドレスメモリ13に記録されている欠陥画素アドレス以外の欠陥画素アドレスが記録されるため、第1の欠陥検出補正部におけるアドレスメモリ14の記録容量に比べて、少ない記録容量とすることができる。このため、アドレスメモリ13およびアドレスメモリ25の記録容量を効率的に使用することができ、より小さい面積で欠陥検出補正部を構成することができる。
In addition, since the
なお、第2の欠陥検出補正部における欠陥画素検出処理では、GSモードで検出した欠陥画素アドレスからRSモードで検出した欠陥画素アドレスを除外する処理を行うため、先にRSモードによる欠陥画素検出を行った後に、GSモードによる欠陥画素検出を行うことが望ましい。 In the defective pixel detection process in the second defect detection and correction unit, since the defective pixel address detected in the RS mode is excluded from the defective pixel address detected in the GS mode, the defective pixel detection in the RS mode is performed first. After performing, it is desirable to perform defective pixel detection in the GS mode.
上記に述べたとおり、本発明を実施するための形態によれば、従来の固体撮像装置と同様に、フォトダイオードPDの特性(欠陥)に応じたデジタル信号の補正することが可能であり、さらに、画素内メモリFDの特性(欠陥)に応じたデジタル信号の補正することができる。これにより、固体撮像装置の読み出しモード(RSモードおよびGSモード)の切り替えにおける欠陥補正を、それぞれの読み出しモードに対応して、最適に行うことができる。また、このことによって、最終的に得られる画像の品質を向上することができる。 As described above, according to the embodiment for carrying out the present invention, it is possible to correct a digital signal in accordance with the characteristic (defect) of the photodiode PD, similarly to the conventional solid-state imaging device. The digital signal can be corrected according to the characteristics (defects) of the in-pixel memory FD. Thereby, defect correction in switching of the readout mode (RS mode and GS mode) of the solid-state imaging device can be optimally performed corresponding to each readout mode. This also improves the quality of the finally obtained image.
なお、本実施形態の欠陥画素検出処理は、例えば、本発明の固体撮像装置100をデジタルカメラに搭載した場合、デジタルカメラの出荷時や、デジタルカメラの電源をONするときなどのタイミングで行うことが望ましい。さらに、例えば、デジタルカメラや本発明の固体撮像装置100の温度を検出し、検出した温度が予め定められた温度以上に上昇した時など、温度上昇などに基づいて定期的に行うことも可能である。
Note that the defective pixel detection processing of the present embodiment is performed at a timing such as when the digital camera is shipped or when the digital camera is turned on, for example, when the solid-
また、本実施形態においては、アドレスメモリ13とアドレスメモリ14、またはアドレスメモリ13とアドレスメモリ25は、それぞれ別の構成要素とした場合について説明したが、アドレスメモリ13とアドレスメモリ14、またはアドレスメモリ13とアドレスメモリ25を同一のメモリとし、このメモリ内の記録領域を異なる領域とする構成とすることも可能である。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、固体撮像装置100内の固体撮像素子1、モード設定部8、AD変換部9、および欠陥検出補正部10または欠陥検出補正部20をそれぞれ別の構成要素とした場合について説明したが、これらの構成要素を、例えば、SOC(System On Chip)のような、同一のチップ内の構成要素とすることも可能である。
In the present embodiment, the solid-
また、本実施形態においては、単位画素Pの行方向および列方向の配置に関して、2行2列の例を示したが、単位画素Pの行方向および列方向の配置は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において単位画素Pを配置する行方向および列方向の数を変更することができる。 Further, in the present embodiment, an example of two rows and two columns is shown regarding the arrangement of the unit pixels P in the row direction and the column direction, but the arrangement of the unit pixels P in the row direction and the column direction implements the present invention. For example, the number of unit pixels P in the row direction and the column direction can be changed without departing from the spirit of the present invention.
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes various modifications within the scope of the present invention. It is.
100・・・固体撮像装置
1・・・固体撮像素子(画素群)
2・・・垂直走査部(信号読み出し部)
3_1,3_2・・・垂直信号線
4_1,4_2・・・列回路
5・・・水平信号線
6・・・水平走査部(信号読み出し部)
7・・・出力アンプ
8・・・モード設定部
9・・・AD変換部
10,20・・・欠陥検出補正部
11,21・・・欠陥検出部(欠陥検出補正部)
12,22・・・欠陥補正部(欠陥検出補正部)
13・・・アドレスメモリ(第1の欠陥メモリ)
14・・・アドレスメモリ(第2の欠陥メモリ)
25・・・アドレスメモリ(第2の欠陥メモリ)
26・・・欠陥アドレス比較部(欠陥検出補正部)
P,P11,P12,P21,P22・・・単位画素(画素)
PD・・・フォトダイオード(光電変換部)
FD・・・画素内メモリ(メモリ部)
M1・・・増幅トランジスタ(増幅部)
M2・・・FDリセットトランジスタ(第1のリセット部)
M3・・・行選択トランジスタ(選択部)
M4・・・転送トランジスタ(電荷転送部)
M5・・・PDリセットトランジスタ(第2のリセット部)
M6_1,M6_2・・・列選択スイッチ
DESCRIPTION OF
2. Vertical scanning unit (signal reading unit)
3_1, 3_2, vertical signal lines 4_1, 4_2,
7 ...
12, 22 ... Defect correction unit (defect detection correction unit)
13: Address memory (first defective memory)
14: Address memory (second defective memory)
25 ... Address memory (second defective memory)
26: Defect address comparison unit (defect detection correction unit)
P, P11, P12, P21, P22... Unit pixel (pixel)
PD ・ ・ ・ Photodiode (photoelectric conversion part)
FD: In-pixel memory (memory unit)
M1... Amplification transistor (amplification unit)
M2... FD reset transistor (first reset unit)
M3... Row selection transistor (selection unit)
M4: Transfer transistor (charge transfer unit)
M5 PD reset transistor (second reset unit)
M6_1, M6_2 ... Column selection switch
Claims (4)
前記画素群の行単位で前記光電変換部を順次リセットする第1のモードと、前記画素群の全ての前記光電変換部を同時にリセットする第2のモードとを設定するモード設定部と、
前記モード設定部によって設定されたモードで前記画素群から前記画素信号を読み出す信号読み出し部と、
前記信号読み出し部によって前記画素群から読み出された前記画素信号に基づいて、前記画素群内に含まれる欠陥画素を検出し、該検出した欠陥画素の情報に基づいて、前記欠陥画素に対応する前記画素信号を補正する欠陥検出補正部と、
を備え、
前記欠陥検出補正部は、
前記第1のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号に基づいて、第1の欠陥画素を検出し、
前記第2のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号に基づいて、第2の欠陥画素を検出し、
前記第1のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第1の欠陥画素の情報に基づいて補正し、
前記第2のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第2の欠陥画素の情報に基づいて補正する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 A photoelectric conversion unit that generates a photoelectric conversion signal charge corresponding to a subject image, a memory unit that temporarily holds the photoelectric conversion signal charge generated by the photoelectric conversion unit, and the photoelectric conversion signal charge that is transferred to the memory unit A charge transfer unit that performs amplification, an amplification unit that outputs an amplification signal corresponding to the amount of charge held in the memory unit, a selection unit that outputs the amplification signal amplified by the amplification unit as a pixel signal, and the memory unit A pixel group in which a plurality of pixels having at least a first reset unit that resets the electric charge and a second reset unit that resets the photoelectric conversion unit are arranged in a two-dimensional matrix,
A mode setting unit for setting a first mode for sequentially resetting the photoelectric conversion units in units of rows of the pixel group and a second mode for simultaneously resetting all the photoelectric conversion units of the pixel group;
A signal readout unit that reads out the pixel signal from the pixel group in a mode set by the mode setting unit;
Based on the pixel signal read from the pixel group by the signal readout unit, a defective pixel included in the pixel group is detected, and the defective pixel is dealt with based on information on the detected defective pixel. A defect detection correction unit that corrects the pixel signal;
With
The defect detection correction unit is
Detecting a first defective pixel based on the pixel signal read from the pixel group in the first mode;
Detecting a second defective pixel based on the pixel signal read from the pixel group in the second mode;
Correcting the pixel signal read from the pixel group in the first mode based on the information of the first defective pixel;
Correcting the pixel signal read from the pixel group in the second mode based on information on the second defective pixel;
A solid-state imaging device.
前記第1の欠陥画素の情報を保持する第1の欠陥メモリと、
前記第2の欠陥画素の情報を保持する第2の欠陥メモリと、
を少なくとも備え、
前記第1のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第1の欠陥メモリに保持された前記第1の欠陥画素の情報に基づいて補正し、
前記第2のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第2の欠陥メモリに保持された前記第2の欠陥画素の情報に基づいて補正する、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 The defect detection correction unit is
A first defective memory for holding information on the first defective pixel;
A second defective memory for holding information on the second defective pixel;
Comprising at least
Correcting the pixel signal read from the pixel group in the first mode based on the information of the first defective pixel held in the first defective memory;
Correcting the pixel signal read from the pixel group in the second mode based on information of the second defective pixel held in the second defective memory;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記第2の欠陥メモリよりも記録容量が少ない、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。 The first defective memory is
Less recording capacity than the second defective memory,
The solid-state imaging device according to claim 2.
前記第1の欠陥画素の情報を保持する第1の欠陥メモリと、
前記第1の欠陥メモリに保持された前記第1の欠陥画素の情報以外の前記第2の欠陥画素の情報を保持する第2の欠陥メモリと、
を少なくとも備え、
前記第1のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第1の欠陥メモリに保持された前記第1の欠陥画素の情報に基づいて補正し、
前記第2のモード時に前記画素群から読み出された前記画素信号を、前記第1の欠陥メモリに保持された前記第1の欠陥画素の情報と、前記第2の欠陥メモリに保持された前記第2の欠陥画素の情報とに基づいて補正する、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 The defect detection correction unit is
A first defective memory for holding information on the first defective pixel;
A second defective memory for holding information on the second defective pixel other than the information on the first defective pixel held in the first defective memory;
Comprising at least
Correcting the pixel signal read from the pixel group in the first mode based on the information of the first defective pixel held in the first defective memory;
The pixel signal read from the pixel group in the second mode is used as information on the first defective pixel held in the first defective memory and the information held in the second defective memory. Correcting based on the information of the second defective pixel,
The solid-state imaging device according to claim 1.
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JP2015170925A (en) * | 2014-03-05 | 2015-09-28 | キヤノン株式会社 | Image pickup device and control method of the same |
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- 2010-01-22 JP JP2010012289A patent/JP2011151668A/en active Pending
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