JP2829881B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固定パターンノイズを抑圧させた、増幅
機能を有する撮像素子を画素として用いた固体撮像装置
に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device using, as pixels, an imaging device having an amplification function, in which fixed pattern noise is suppressed.
一般に、増幅機能を有する撮像素子を画素として用い
た固体撮像装置においては、各画素の増幅部のオフセッ
トやゲインが異なるため、撮像装置の出力には多くの固
定パターンノイズを含んでいる。例えばFET型増幅部の
場合は増幅動作開始電圧Vthのばらつきによるものが主
であり、これはゲート側にあるフォトダイオードに光が
照射されていない場合の出力のばらつきに相当する。し
たがって光入力が少ない場合に生じ、低照度の画像を撮
像するときに固定パターンノイズが検知され、画質を劣
化させる。In general, in a solid-state imaging device using an imaging element having an amplification function as a pixel, the output of the imaging device contains a large amount of fixed pattern noise because the offset and gain of the amplification unit of each pixel are different. For example, in the case of the FET type amplifying unit, the variation is mainly caused by the variation of the amplification operation start voltage Vth , which corresponds to the variation of the output when the photodiode on the gate side is not irradiated with light. Therefore, this occurs when the light input is small, and when capturing an image with low illuminance, fixed pattern noise is detected, deteriorating the image quality.
これに対し増幅部のゲインの差によって生ずる固定パ
ターンノイズは、光の入力に比例して生ずる固定パター
ンノイズで、暗いシーンでは少なく、検知限は低い。
(参考文献:“固体撮像素子における固定パターン雑音
の検知限特性に関する検討",テレビジョン学会全国大会
予稿,2−10,1989) したがって、従来は上記オフセット成分による固定パ
ターンノイズを除去する方法について、次に示すように
多くの提案がなされている。On the other hand, the fixed pattern noise caused by the difference in gain of the amplifying unit is a fixed pattern noise generated in proportion to the input of light, and is small in a dark scene and has a low detection limit.
(Reference: “Study on detection limit characteristics of fixed pattern noise in solid-state imaging device”, Proceedings of the National Convention of the Institute of Television Engineers of Japan, 2-10, 1989) Many proposals have been made as follows.
(1) 光入力のない場合の出力を2次元のメモリに記
憶し、撮像素子の光蓄積出力信号から該メモリ出力を減
算し、固定パターンノイズを抑圧する方法が提案されて
いる。(1) A method has been proposed in which an output when there is no light input is stored in a two-dimensional memory, and the memory output is subtracted from a light accumulation output signal of the image sensor to suppress fixed pattern noise.
(2) また従来の提案技4術の一つとして、増幅型撮
像素子BASIS(Base Store Image Sensor)の例がある。
この技術は、X−Yアドレス型の2次元撮像素子におい
て、1水平ライン(1H)分のアナログラインメモリを素
子の中に設け、1H分の画素からの光蓄積出力信号を記録
した直後に、光信号電荷をリセットし、黒の信号を読み
出すと同様に、先にラインメモリに記録した信号との差
をとることにより、固定パターンノイズを削減するもの
である。(参考文献:“A Novel Bipolar Imaging Devi
ce with Self−Noise Reduction Capability"IEEE ED V
ol.36,No.1,NOBUYOSHI TANAKA January 1989) (3) また従来技術の一つとして、FGA(Floating Ga
te Arrey)に関するものがある。この技術は、X−Yア
ドレス型の2次元撮像素子において、垂直信号線を容量
で分割し、1H毎にリセットされた出力信号、すなわち黒
の部分をクランプし、その後信号成分をサンプルするも
のである。これは等価的に光蓄積出力信号から黒の信号
を減算したことになり、固定パターンノイズは抑圧され
る。(参考文献:“A NEW DEVICE ARCHITEOTURE SUITAB
LE FOR HIGH−RESOLUTION AND HIGH−PEPFORMANCE"JARO
SLAV HYNECEK IEEE ED Vol.135,No.5,May 1988,pp.646
〜652) (4) 更に従来技術のもう一つの例として、点順次時
分割差動方式がある。この方式はX−Yアドレス型の2
次元撮像素子において、1画素毎にリセット用のトラン
ジスタを設け、1画素の読み出し期間の中間にリセット
を行い、光蓄積信号出力と黒の出力を連続して読み出
し、減算することによって固定パターンノイズを抑圧す
る方式である。(参考文献:特願昭62−273052号“固体
撮像装置”) 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のとおり、オフセット成分による固定パターンノ
イズの抑圧方法に関しては、数多くの提案がなされてい
るが、その提案技術にはそれぞれ次のような欠点を有し
ている。(2) Also, as one of the conventional four proposed techniques, there is an example of an amplification type image sensor BASIS (Base Store Image Sensor).
In this technique, in an XY address type two-dimensional imaging device, an analog line memory for one horizontal line (1H) is provided in the device, and immediately after a light accumulation output signal from a 1H pixel is recorded, As in the case of resetting the optical signal charge and reading out the black signal, the difference from the signal previously recorded in the line memory is taken to reduce fixed pattern noise. (Reference: “A Novel Bipolar Imaging Devi
ce with Self-Noise Reduction Capability "IEEE ED V
ol. 36, No. 1, NOBUYOSHI TANAKA January 1989) (3) As one of the conventional technologies, FGA (Floating Ga
te Arrey). In this technique, in an XY address type two-dimensional imaging device, a vertical signal line is divided by a capacitor, an output signal reset every 1H, that is, a black portion is clamped, and then a signal component is sampled. is there. This means that the black signal is equivalently subtracted from the light accumulation output signal, and the fixed pattern noise is suppressed. (Reference: “A NEW DEVICE ARCHITEOTURE SUITAB
LE FOR HIGH-RESOLUTION AND HIGH-PEPFORMANCE "JARO
SLAV HYNECEK IEEE ED Vol.135, No.5, May 1988, pp.646
(652) (4) As another example of the prior art, there is a dot sequential time division differential system. This method is an XY address type 2
In the two-dimensional imaging device, a reset transistor is provided for each pixel, reset is performed in the middle of the readout period of one pixel, and the light accumulation signal output and the black output are continuously read and subtracted to reduce fixed pattern noise. This is a method of suppressing. (Reference: Japanese Patent Application No. 62-273052, “Solid-state imaging device”) [Problems to be Solved by the Invention] As described above, many proposals have been made regarding a method of suppressing fixed pattern noise by an offset component. However, the proposed techniques have the following disadvantages.
まず(1)項の外部メモリにより固定パターンノイズ
を抑圧する方法は、キャンセル精度は高いが、回路の規
模が大きくなり、消費電力や価格などの面で不利であ
る。First, the method of suppressing the fixed pattern noise by the external memory in the item (1) has a high canceling accuracy, but requires a large circuit scale, and is disadvantageous in terms of power consumption and price.
(2)項の素子内部で固定パターンノイズを抑圧する
BASISの例においては、上記(1)項に示した技術の欠
点は解消することができるが、1Hメモリから生じる縦筋
状の固定パターンノイズを除去するのが難しい。これは
1画素毎の出力を蓄えるために設けられた容量のばらつ
きが1Hメモリに存在し、これにより縦縞状の固定パター
ンノイズが避けられない。同様な欠点は(3)で述べた
FGAを利用したものにも存在する。このような縦縞状の
固定パターンノイズの問題は、ノイズのキャンセル方法
自体の不完全さから発生するものである。(2) Suppress fixed pattern noise inside the element
In the example of BASIS, the disadvantage of the technique described in the above item (1) can be solved, but it is difficult to remove the vertical stripe-like fixed pattern noise generated from the 1H memory. This is because there is a variation in the capacity provided for storing the output of each pixel in the 1H memory, and thus, fixed pattern noise in the form of vertical stripes is inevitable. Similar disadvantages mentioned in (3)
There are some that use FGA. Such a problem of the vertical stripe-shaped fixed pattern noise arises from the imperfectness of the noise canceling method itself.
上記のとおり、オフセット成分により固定パターンノ
イズの抑圧方法の多くは、素子をリセットし、あるいは
光入力をオフして光電荷のない状態を形成し、その状態
における出力を信号成分から減算する原理に基づいてい
る。現在の技術においては、素子をリセットする方法
は、その構造上1H期間となるため、上記原理を利用する
には、必然的に1H期間のメモリが必要になる。そのため
各メモリの1画素毎のばらつきは、1Hメモリであるので
縦縞状の固定パターンノイズとして検知され易い。As described above, most of the fixed pattern noise suppression methods using the offset component are based on the principle that the element is reset or the optical input is turned off to form a state without photocharge, and the output in that state is subtracted from the signal component. Is based on In the current technology, the method of resetting the element takes a 1H period due to its structure. Therefore, in order to utilize the above principle, a memory of 1H period is inevitably required. Therefore, since the variation of each memory in each pixel is a 1H memory, it is easily detected as fixed pattern noise in the form of vertical stripes.
また上記(4)項で示した1Hメモリを不要とする点順
次時分割差動方式は、1画素毎にリセットトランジスタ
を設けなくてはならず、素子の構成が大変複雑になる欠
点を有する。更に素子を高い周波数で駆動する場合に
は、1画素の読み出し期間が短くなり、1画素期間中に
信号読み出し,リセット,リセット直後の信号読み出し
の一連の動作を行うのは困難である。The point-sequential time-division differential system that does not require the 1H memory described in the above item (4) has a disadvantage that a reset transistor must be provided for each pixel, and the configuration of the element becomes very complicated. Further, when the element is driven at a high frequency, the readout period of one pixel is shortened, and it is difficult to perform a series of operations of signal readout, reset, and signal readout immediately after reset during one pixel period.
本発明は、従来の固定パターンノイズを抑圧させる固
体撮像装置における上記問題点を解消するためになされ
たもので、画素毎のリセットトランジスタや1Hメモリを
設けずに、容易に固定パターンノイズを抑圧できるよう
にした固体撮像装置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-described problem in the conventional solid-state imaging device that suppresses fixed pattern noise, and can easily suppress fixed pattern noise without providing a reset transistor or 1H memory for each pixel. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device as described above.
上記問題点を解決するため、本発明は、増幅機能を有
する撮像素子を画素として2次元又は1次元に配列して
なる固体撮像装置において、前記各画素の光蓄積信号を
順次読み出す動作を行う第1の水平選択回路と、各画素
の第1の水平選択回路による光蓄積信号の読み出し後に
リセット動作を行い、且つリセット動作直後の画素信号
を読み出す動作を行う第2の水平選択回路と、同一画素
の光蓄積信号とリセット動作直後の画素信号との減算を
行い各画素の光蓄積信号に含まれる固定パターンノイズ
を軽減する手段とを設けて構成するものである。In order to solve the above-described problems, the present invention provides a solid-state imaging device in which imaging elements having an amplification function are two-dimensionally or one-dimensionally arranged as pixels, and sequentially performs an operation of sequentially reading a light accumulation signal of each pixel. 1 horizontal selection circuit, a second horizontal selection circuit that performs a reset operation after reading a light accumulation signal by the first horizontal selection circuit of each pixel, and performs an operation of reading a pixel signal immediately after the reset operation. And a means for reducing the fixed pattern noise included in the light accumulation signal of each pixel by subtracting the light accumulation signal from the light accumulation signal and the pixel signal immediately after the reset operation.
このように構成した固体撮像装置においては、第1の
水平選択回路の動作により各画素の光蓄積信号出力が読
み出され、次いで第2の水平選択回路の動作により、読
み出し動作の終了した各画素はリセットされると共にリ
セット直後の画素信号が読み出される。そして同一画素
の前記光蓄積信号出力とリセット直後の画素信号とが減
算され、固定パターンノイズが抑圧された信号出力が出
力される。In the solid-state imaging device configured as described above, the light accumulation signal output of each pixel is read out by the operation of the first horizontal selection circuit, and then the operation of each pixel is completed by the operation of the second horizontal selection circuit. Is reset and the pixel signal immediately after the reset is read out. Then, the output of the light accumulation signal of the same pixel and the pixel signal immediately after reset are subtracted, and a signal output in which fixed pattern noise is suppressed is output.
これにより、画素毎の特別なリセットトランジスタや
1Hメモリを不要とした、容易に固定パターンノイズを抑
圧できる固体撮像装置に実現することができる。また本
発明においては、光蓄積信号出力の読み出し,リセット
及びリセット直後の画素信号の読み出しとを別々のタイ
ミングで行うことができるため、1画素の読み出し期間
が短くなった場合にも有効であり、HDTVのような高速撮
像動作にも十分に対応することができる。This allows a special reset transistor for each pixel,
It is possible to realize a solid-state imaging device that does not require a 1H memory and can easily suppress fixed pattern noise. Further, in the present invention, the readout of the light accumulation signal output, the reset and the readout of the pixel signal immediately after the reset can be performed at different timings. Therefore, the present invention is effective even when the readout period of one pixel is shortened. It can sufficiently cope with high-speed imaging operations such as HDTV.
次に、実施例について説明する。第1図は、本発明に
係る固体撮像装置の実施例を示す概略回路構成図であ
る。図において、1−11,1−12,……1−31,1−32,……
は、2次元アレイ状に配列された画素を構成するCMD(C
harge Modulation Device)型フォトトランジスタで、
2はCMD型フォトトランジスタの出力信号に含まれる固
定パターンノイズを抑圧するノイズ抑圧回路部である。
まず上記CMD型フォトトランジスタの撮像動作について
説明する。この画素を構成するCMD型フォトトランジス
タの撮像動作は、光電変換及び電荷蓄積動作、光電変換
された結果を出力する読み出し動作、蓄積した電荷をは
き出すリセット動作の3つの動作に分けられる。それぞ
れの動作モードの場合について、CMD型フォトトランジ
スタのゲート電極下のポテンシャル分布図及びソース・
ドレイン間のポテンシャル分布図を第2図(A),
(B)に示す。光電変換,電荷蓄積時には、実線で示す
ように、ゲート電極にフォトトランジスタがカットオフ
するような負の電圧がかけられ、光電変換により生成し
た電荷がゲート電極直下に蓄積される。読み出し時に
は、破線で示すように、ゲート電極にフォトトランジス
タがカットオフから導通状態になるような電位がかけら
れる。この時ドレインからソースに向けてゲート電極直
下に蓄積した電荷に対応した電流が流れ、この電流が出
力信号となる。蓄積電荷をはき出すリセット時には、一
点鎖線で示すように、ソースの電位を適当な負の電位に
設定し、電位勾配により蓄積電荷(正孔)を基板側へは
き出すようになっている。Next, examples will be described. FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention. In the figure, 1-11, 1-12, ..., 1-31, 1-32, ...
Is a CMD (C) that constitutes pixels arranged in a two-dimensional array.
harge Modulation Device) type phototransistor.
Reference numeral 2 denotes a noise suppression circuit that suppresses fixed pattern noise included in the output signal of the CMD type phototransistor.
First, the imaging operation of the CMD type phototransistor will be described. The imaging operation of the CMD type phototransistor constituting the pixel is divided into three operations: photoelectric conversion and charge accumulation operation, readout operation for outputting a result of photoelectric conversion, and reset operation for discharging accumulated charge. For each operation mode, the potential distribution map under the gate electrode of the CMD type phototransistor and the source
FIG. 2 (A) shows the potential distribution between the drains.
It is shown in (B). At the time of photoelectric conversion and charge accumulation, as shown by the solid line, a negative voltage such that the phototransistor is cut off is applied to the gate electrode, and the charge generated by the photoelectric conversion is accumulated immediately below the gate electrode. At the time of reading, as shown by a broken line, a potential is applied to the gate electrode so that the phototransistor is turned on from cutoff. At this time, a current corresponding to the charge accumulated immediately below the gate electrode flows from the drain to the source, and this current becomes an output signal. At the time of reset for releasing accumulated charges, the potential of the source is set to an appropriate negative potential as indicated by a chain line, and accumulated charges (holes) are ejected to the substrate side by a potential gradient.
このような動作するCMD型フォトトランジスタを上記
のように2次元アレイ状に配列して固体撮像素子3を構
成しているが、4はかかる固体撮像素子3の1行を選択
する垂直シフトレジスタで、5は選択された1行の画素
の光蓄積出力信号を1画素毎に読み出すための第1の水
平シフトレジスタである。また、6は選択された1行に
ついて、1画素毎に信号読み出し後リセットし、またリ
セット直後の画素信号を読み出すための第2の水平シフ
トレジスタである。7−1,7−2,……は前記第1水平シ
フトレジスタ5によって駆動される水平選択スイッチで
あり、8−1,8−2,……、9−1,9−2,……は、それぞれ
第2水平シフトレジスタ6によって駆動されるリセット
スイッチ及びリセット後読み出し用水平選択スイッチで
ある。The solid-state imaging device 3 is configured by arranging the CMD-type phototransistors that operate as described above in a two-dimensional array. A vertical shift register 4 selects one row of the solid-state imaging device 3. Reference numerals 5 and 5 denote first horizontal shift registers for reading out the light accumulation output signals of the pixels in the selected one row for each pixel. Reference numeral 6 denotes a second horizontal shift register for resetting the selected row after reading out the signal for each pixel and reading out the pixel signal immediately after the reset. 7-1, 7-2, ... are horizontal selection switches driven by the first horizontal shift register 5, and 8-1, 8-2, ..., 9-1, 9-2, ... , A reset switch driven by the second horizontal shift register 6 and a horizontal selection switch for reading after reset.
V1,V2,……は、垂直シフトレジスタ4から1,2,……行
目選択線に印加する駆動パルスであり、H11,H12,……
は、第1水平シフトレジスタ5から水平選択スイッチ7
−1,7−2,……に印加する駆動パルスであり、同様に、H
21,H22,……は、第2水平シフトレジスタ6からリセッ
トスイッチ8−1,8−2,……及びリセット後読み出し用
水平選択スイッチ9−1,9−2,……に印加する駆動パル
スである。V 1 , V 2 ,... Are drive pulses applied from the vertical shift register 4 to the 1, 2,..., Row selection lines, and are H 11 , H 12 ,.
From the first horizontal shift register 5 to the horizontal selection switch 7
-1,7-2,..., And similarly, H
21, H 22, ..., the second reset switch 8-1 from the horizontal shift register 6, ... and reset to read horizontal selection switches 9-1 and 9-2, the drive to be applied to ... It is a pulse.
次に、このように構成された固体撮像装置の動作を、
第3図のタイミングチャートを参照しながら説明する。
垂直シフトレジスタ4及び第1水平シフトレジスタ5を
順次走査することによって、撮像素子を構成する各画素
から、入社した光の強弱に対応した出力信号が順次出力
信号線11に現れる。Next, the operation of the solid-state imaging device thus configured will be described.
This will be described with reference to the timing chart of FIG.
By sequentially scanning the vertical shift register 4 and the first horizontal shift register 5, output signals corresponding to the intensity of the entered light sequentially appear on the output signal line 11 from each pixel constituting the image sensor.
ここで、第1行目の垂直選択線に第3図のパルスV1に
示す読み出し駆動パルスを印加された場合について、更
に詳細に動作説明を行う。第1水平シフトレジスタ5か
ら駆動パルス列H11,H12,……が出力されると、水平選択
スイッチ7−1,7−2,……が順次オンとなり、1行目の
垂直選択線につながる水平画素列1−11,1−12,……の
画素出力信号が、順次出力信号線11に読み出される。こ
の出力信号線11に読み出された画素出力信号はプリアン
プ13−1で増幅され出力信号V1となる。この出力信号V1
には、第3図に示すように、各画素に蓄えられた光信号
電荷に対応した出力信号成分S11,S12,……の他に、各画
素の特性不均一に基づく各画素毎の不均一な出力オフセ
ット成分N11,N12,……がそれぞれ含まれている。Here, a case where the first row of the vertical selection line is applied to the read driving pulse shown in pulse V 1 of the FIG. 3, for further detail Operation. Drive pulse H 11 from the first horizontal shift register 5, H 12, when .... is output, the horizontal selection switches 7-1 and 7-2, ... is sequentially turned on, leading to the first row of the vertical selection line The pixel output signals of the horizontal pixel columns 1-11, 1-12,... Are sequentially read out to the output signal lines 11. Pixel output signal read out to the output signal line 11 is amplified by the preamplifier 13-1 is an output signal V 1. This output signal V 1
As shown in FIG. 3, in addition to the output signal components S 11 , S 12 ,... Corresponding to the optical signal charges stored in each pixel, Non-uniform output offset components N 11 , N 12 ,... Are respectively included.
一方、第1列目の画素1−11の光蓄積出力信号が出力
されたのち、第2列目の画素1−12の光蓄積出力信号の
読み出しを開始させる駆動パルスH12のタイミングと同
一のタイミングで、第2水平シフトレジスタ6からの駆
動パルスH21によって、第1列目のリセットスイッチ8
−1はオンとなり、第1列目の垂直信号線に、読み出し
時のゲート電極に対して負電位となるようなリセット電
圧VRRが印加され、信号読み出し直後の1行1列目の画
素1−11に対してリセットが行われる。Meanwhile, after the light accumulating the output signals of the first column of pixels 1-11 is output, the same as the timing of the drive pulses H 12 to start reading of the second row of light accumulation output signals of the pixels 1-12 timing, by the drive pulses H 21 from the second horizontal shift register 6, a first column reset switch 8
-1 is turned on, and a reset voltage VRR is applied to the vertical signal line of the first column so as to have a negative potential with respect to the gate electrode at the time of reading. Reset is performed for -11.
次に第3行目の水平選択駆動パルスH13と同じタイミ
ングの、第2水平シフトレジスタ6の2列目印加の駆動
パルスH22によって、1列目のリセット後読み出し用水
平選択スイッチ9−1がオンとなり、上記リセット動作
が終了したばかりの1行1列目の画素1−11の画素信号
が出力線12に読み出され、プリアンプ13−2で増幅さ
れ、出力信号V2となる。この出力信号V2は画素の暗時の
出力信号にほぼ等しく(通常暗時出力には暗電荷による
出力成分が含まれるため、その出力成分だけ異なる)、
そして各画素の出力不均一をそのまま体現した出力オフ
セット成分N11,N12だけが含まれる。Then the same timing as the third row of horizontal selection drive pulse H 13, second by drive pulses H 22 in the second column is applied in the horizontal shift register 6, the first column reset after read horizontal selection switch 9-1 There turned on, the pixel signals of the pixels 1-11 of the first row and first column just above reset operation is completed is read out to the output line 12, is amplified by a preamplifier 13-2, an output signal V 2. The output signal V 2 is substantially equal to the output signal of the dark pixel (for when normally dark output includes output components by dark charges differ by the output component),
Then, only the output offset components N 11 and N 12 that directly embody the output non-uniformity of each pixel are included.
次いで固定パターンノイズ抑圧回路部2において、出
力信号V1の位相を遅延素子2aで遅らせ、対応する同一画
素のリセット直後の出力信号V2の位相と一致させ、差動
回路2bで引き算をすることによって、各画素の特性不均
一に起因した不均一な出力オフセット成分N11,N12,……
を除去し、出力信号成分S11,S12,……のみのS/Nのよい
補正出力信号OUTを得ることができる。Then the fixed pattern noise suppressing circuit 2 delays the output signal V 1 of the phase delay elements 2a, to match the corresponding same pixel reset after the output signal V 2 of the phase, to a subtraction in the differential circuit 2b , The non-uniform output offset components N 11 , N 12 ,... Resulting from the non-uniform characteristics of each pixel.
, And a corrected output signal OUT with good S / N of only the output signal components S 11 , S 12 ,... Can be obtained.
この実施例では、固定パターンノイズ抑圧回路部とし
て、上記のように光蓄積出力信号V1を遅延したのちリセ
ット直後の画素信号V2との差をとるようにした遅延差回
路を示したが、この他に、例えば2個のサンプルホール
ド回路を用いたダブルサンプルホールド回路なども用い
ることができる。In this embodiment, fixed as a pattern noise suppressing circuit, although the delay difference circuit to take a difference between the pixel signal V 2 immediately after reset After delaying the light accumulation output signal V 1 as described above, In addition, for example, a double sample and hold circuit using two sample and hold circuits can be used.
また本実施例では、CMD型フォトトランジスタを画素
として用いたものを示したが、本発明は、他の増幅型撮
像素子、例えばSIT型,AMI型,BASIS型,FGA型などの増幅
型撮像素子を用いた固体撮像装置にも適用することがで
き、リセットの実現方法は異なるが、本質的に同様の効
果が得られる。Further, in this embodiment, the CMD type phototransistor is used as a pixel, but the present invention is applicable to other amplifying type image pickup devices such as SIT type, AMI type, BASIS type, and FGA type. Can be applied to a solid-state imaging device using the same, and although the method of realizing the reset is different, essentially the same effect can be obtained.
また本発明によれば、次のような効果も付加的に得ら
れる。すなわち従来の素子内固定パターンノイズ抑圧法
においては、リセット動作後読み出しまでの光信号電荷
積分時間が、水平方向画素間で約1水平走査期間だけ異
なっており、特に電子シャッター動作で積分時間を短く
した場合には、この積分時間の差異が水平方向のシェー
ディングとなって現れ、画質上の問題となっているが、
本発明によれば画素毎にリセットされるので積分時間の
差異は発生せず、上記問題点は解消される。According to the present invention, the following effects can be additionally obtained. That is, in the conventional fixed pattern noise suppression method in the element, the light signal charge integration time from the reset operation to the readout differs between the horizontal pixels by about one horizontal scanning period. In particular, the integration time is shortened by the electronic shutter operation. In this case, the difference in the integration time appears as horizontal shading, which is a problem in image quality.
According to the present invention, since the reset is performed for each pixel, a difference in integration time does not occur, and the above problem is solved.
更にまた本発明によれば、従来垂直走査回路において
必要なリセットレベル発生回路を削減することができ、
走査回路面積乃至はチップ面積の縮小化を計ることが可
能となり、歩留りやコストの上で有利となる。Furthermore, according to the present invention, it is possible to reduce the number of reset level generation circuits required in the conventional vertical scanning circuit,
It is possible to reduce the scanning circuit area or the chip area, which is advantageous in terms of yield and cost.
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれ
ば、画素毎のリセットトランジスタや1Hメモリを不要と
し、走査回路面積乃至はチップ面積を削減しコストを低
減した。容易に固定パターンノイズを抑圧できる固体撮
像装置を提供することができる。また光蓄積信号出力の
読み出し,リセット及びリセット直後の画素信号の読み
出しとを別々のタイミングで行うことができるため、1
画素の読み出し期間の短い高速撮像動作にも十分対応で
きる、固定パターンノイズを抑圧した固体撮像装置が得
られる。As described above based on the embodiments, according to the present invention, the reset transistor and the 1H memory for each pixel are not required, and the area of the scanning circuit or the chip is reduced, thereby reducing the cost. A solid-state imaging device that can easily suppress fixed pattern noise can be provided. In addition, reading of the light accumulation signal output, resetting, and reading of the pixel signal immediately after the reset can be performed at different timings.
A solid-state imaging device that suppresses fixed pattern noise and that can sufficiently cope with a high-speed imaging operation in which a pixel readout period is short is obtained.
第1図は、本発明に係る固体撮像装置の実施例を示す概
略回路構成図、第2図(A),(B)は、各動作モード
時における、CMD型フォトトランジスタ内部のポテンシ
ャル分布を示す図、第3図は、第1図に示した固体撮像
装置の動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。 図において、1−11,1−12,……はCMD型フォトトランジ
スタ、2は固定パターンノイズ抑圧回路部、3は撮像素
子、4は垂直シフトレジスタ、5は第1水平シフトレジ
スタ、6は第2水平シフトレジスタ、7−1,7−2,……
は水平選択スイッチ、8−1,8−2,……はリセットスイ
ッチ、9−1,9−2,……はリセット後読み出し用水平選
択スイッチ、11,12は出力線、13−1,13−2はプリアン
プを示す。FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention, and FIGS. 2A and 2B show potential distribution inside a CMD type phototransistor in each operation mode. FIG. 3 and FIG. 3 are timing charts for explaining the operation of the solid-state imaging device shown in FIG. In the figure, 1-11, 1-12,... Are CMD type phototransistors, 2 is a fixed pattern noise suppression circuit, 3 is an image sensor, 4 is a vertical shift register, 5 is a first horizontal shift register, and 6 is a 2 horizontal shift registers, 7-1, 7-2, ...
.. Are reset switches, 9-1, 9-2,... Are reset-read horizontal select switches, 11, 12 are output lines, 13-1, 13 -2 indicates a preamplifier.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 欣裕 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 岡野 文男 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 藤原 正雄 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭49−132922(JP,A) 特開 昭61−128683(JP,A) 特開 平2−79682(JP,A) 実開 昭55−15822(JP,U) 実開 昭56−99972(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 5/30 - 5/335──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yoshihiro Fujita 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Inside the Japan Broadcasting Corporation Research Institute (72) Inventor Fumio Okano 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Research Institute (72) Inventor Masao Fujiwara 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Research Institute (56) References JP-A-49-132922 (JP, A) JP-A-61-128683 (JP, A) JP-A-2-79682 (JP, A) JP-A-55-15822 (JP, U) JP-A-56-99972 (JP, U) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 6 , DB name) H04N 5/30-5/335
Claims (3)
次元又は1次元に配列してなる画素アレイを備えた固体
撮像装置において、前記各画素の光蓄積信号を順次読み
出す動作を行う第1の水平選択回路と、各画素の第1の
水平選択回路による光蓄積信号の読み出し後にリセット
動作を行い、且つリセット動作直後の画素信号を読み出
す動作を行う第2の水平選択回路と、同一画素の光蓄積
信号とリセット動作直後の画素信号との減算を行い各画
素の光蓄積信号に含まれる固定パターンノイズを軽減す
る手段とを備えていることを特徴とする固体撮像装置。An image pickup device having an amplification function is defined as a pixel.
In a solid-state imaging device having a pixel array arranged one-dimensionally or one-dimensionally, a first horizontal selection circuit that performs an operation of sequentially reading a light accumulation signal of each pixel and a first horizontal selection circuit of each pixel A second horizontal selection circuit that performs a reset operation after reading the light accumulation signal and reads the pixel signal immediately after the reset operation, and subtracts the light accumulation signal of the same pixel from the pixel signal immediately after the reset operation to perform Means for reducing fixed pattern noise included in the light accumulation signal of the pixel.
ンジスタからなり、前記第2の水平選択回路によるリセ
ット動作は、フォトトランジスタの信号出力線に接続さ
れたソース電位をゲート電位に比べ負の電位にすること
により、ゲート蓄積光電荷をはき出させて行うことを特
徴とする請求項1記載の固体撮像装置。2. An image pickup device constituting a pixel, comprising a phototransistor, wherein the reset operation by the second horizontal selection circuit is performed by setting a source potential connected to a signal output line of the phototransistor to a negative potential compared to a gate potential. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the operation is performed by discharging the gate accumulated photocharge.
画素アレイと同一素子内に形成され、前記固定パターン
ノイズ軽減手段は前記同一素子内又は外部回路として構
成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の固
体撮像装置。3. The method according to claim 2, wherein the first and second horizontal selection circuits are formed in the same element as the pixel array, and the fixed pattern noise reducing means is configured in the same element or as an external circuit. The solid-state imaging device according to claim 1.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2159845A JP2829881B2 (en) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2159845A JP2829881B2 (en) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | Solid-state imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0451786A JPH0451786A (en) | 1992-02-20 |
JP2829881B2 true JP2829881B2 (en) | 1998-12-02 |
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---|---|---|---|---|
JP2007037051A (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Canon Inc | Imaging apparatus and control method thereof |
-
1990
- 1990-06-20 JP JP2159845A patent/JP2829881B2/en not_active Expired - Lifetime
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