JP4517660B2 - Solid-state imaging device, image input device, and driving method of solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging device, image input device, and driving method of solid-state imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4517660B2 JP4517660B2 JP2004032548A JP2004032548A JP4517660B2 JP 4517660 B2 JP4517660 B2 JP 4517660B2 JP 2004032548 A JP2004032548 A JP 2004032548A JP 2004032548 A JP2004032548 A JP 2004032548A JP 4517660 B2 JP4517660 B2 JP 4517660B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- signal
- circuit
- amplifier transistor
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 121
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 41
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 18
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 9
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 206010027146 Melanoderma Diseases 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 241000519995 Stachys sylvatica Species 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/67—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
- H04N25/671—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
- H04N25/633—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current by using optical black pixels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/67—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
- H04N25/671—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction
- H04N25/673—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction by using reference sources
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
本発明は、画素内にフォトセンサと読み出し用のアンプトランジスタとを有し、当該アンプトランジスタを制御することにより画素電荷に応じた信号を増幅して読み出す固体撮像装置、画像入力装置および固体撮像素子の駆動方法に関するものである。 The present invention includes a solid-state imaging device , an image input device, and a solid-state imaging device that have a photosensor and a readout amplifier transistor in a pixel and amplify and read out a signal corresponding to the pixel charge by controlling the amplifier transistor. It is related with the drive method of.
ディジタルスチルカメラなど光を電気信号に変換し画像信号を出力する装置として用いられている固体撮像装置は、MOS(金属酸化膜半導体)型イメージセンサとCCD(電荷結合素子)型イメージセンサがある。開発当初、MOS型イメージセンサは、画素がフォトセンサと選択スイッチのみで構成されるパッシブ型と呼ばれる構造であったことから、読み出される信号が微弱でノイズに対して弱いという欠点を有していた。 Solid-state imaging devices used as devices that convert light into electrical signals and output image signals such as digital still cameras include MOS (metal oxide semiconductor) type image sensors and CCD (charge coupled device) type image sensors. At the beginning of development, the MOS type image sensor had a drawback that the signal to be read was weak and sensitive to noise because the pixel had a structure called a passive type consisting of only a photosensor and a selection switch. .
ところが近年、CMOS集積回路と同様のプロセスで製造できるCMOSイメージセンサが開発され、CMOSプロセスの微細化技術の進展により画素ごとに増幅器を有するアクティブ型のセル構造が容易に作れるようになり、上述のような欠点を克服することがでるようになった。また、CMOSイメージセンサは画素部以外の駆動回路、信号処理回路を同一チップに集積できるという特徴をもっていることから高機能化および低コスト化に有利であり、近年ではより多くの研究開発がなされている。 However, in recent years, CMOS image sensors that can be manufactured by a process similar to that of a CMOS integrated circuit have been developed, and an active cell structure having an amplifier for each pixel can be easily made by progress of miniaturization technology of the CMOS process. It has become possible to overcome such drawbacks. In addition, the CMOS image sensor has the feature that a drive circuit and a signal processing circuit other than the pixel portion can be integrated on the same chip, which is advantageous for high functionality and low cost. In recent years, more research and development has been made. Yes.
ところで、固体撮像装置の性能の一つである雑音特性は直接、画像として目に見える形で現れることから、MOS型、CCD型、いずれにおいてもその特性を向上することは非常に重要なことである。雑音の種類には時間的に信号が不規則に揺れるランダムノイズと空間的なばらつきによって発生する固定パターンノイズがある。ランダムノイズは、主に、光ショットノイズや熱雑音など、画素内のフォトセンサや増幅箇所、その他の増幅箇所などで生じ、環境温度などで容易に変化する。一方、固定パターンノイズは、画素内のアンプトランジスタのしきい値電圧の違い、その他の回路や配線などで、電気特性上のアンバランスに起因して生じるものが多い。 By the way, noise characteristics, which is one of the performances of solid-state imaging devices, appear directly as images, so it is very important to improve the characteristics of both MOS and CCD types. is there. There are two types of noise: random noise with irregular signal fluctuations over time and fixed pattern noise generated due to spatial variations. Random noise mainly occurs in photosensors, amplification points, other amplification points, etc., such as light shot noise and thermal noise, and easily changes depending on the environmental temperature. On the other hand, fixed pattern noise is often caused by an imbalance in electrical characteristics due to a difference in threshold voltage of amplifier transistors in a pixel and other circuits and wirings.
CMOSイメージセンサではSN比を良くするため、画素ごとに増幅器を有するアクティブ型の構造が採用されていることが多く、この増幅器を構成するトランジスタ(アンプトランジスタ)のしきい値電圧のばらつきが固定パターンノイズを発生させる要因の1つとなっていることが知られている。このしきい値電圧のばらつきによる固定パターンノイズは、画面の画素位置に依存した2次元空間的な分布を有し、画面全体に同じ分布で常時発生する固定パターンノイズである。この画面全体に生じる固定パターンノイズは、リセット状態を読み出すときと実際に画素信号を読み出すときの何れの場合にも発生することから、画素ごとにリセット状態の信号と画素からの信号の2つのデータを読み出してその差分をとるCDS(Correlated Double Sampling)回路を用いることで抑圧することができる。 In order to improve the S / N ratio in a CMOS image sensor, an active type structure having an amplifier for each pixel is often adopted, and variations in threshold voltage of transistors (amplifier transistors) constituting this amplifier are fixed patterns. It is known that this is one of the factors that generate noise. This fixed pattern noise due to variations in threshold voltage is a fixed pattern noise that has a two-dimensional spatial distribution depending on the pixel position of the screen and is always generated with the same distribution over the entire screen. Since the fixed pattern noise generated on the entire screen is generated both when the reset state is read out and when the pixel signal is actually read out, two data of the reset state signal and the signal from the pixel are obtained for each pixel. Can be suppressed by using a CDS (Correlated Double Sampling) circuit that reads the difference between them and takes the difference between them.
しかし、列ごとにCDS回路を有するCMOSイメージセンサ、あるいは、複数ラインから信号を出力しそれぞれの経路で信号処理を行うCMOSイメージセンサでは、CDSのキャパシタの違いや経路をスイッチするトランジスタのしきい値などの違いによって出力信号が列ごと、あるいは、出力信号経路ごとにばらつきをもつ。このため表示画像に縦筋状の固定パターンノイズ(以下、縦筋ノイズと呼ぶ)が新たに発生する。 However, in a CMOS image sensor having a CDS circuit for each column, or a CMOS image sensor that outputs signals from a plurality of lines and performs signal processing in each path, the difference in the CDS capacitor and the threshold value of the transistor that switches the path The output signal varies depending on the column or the output signal path due to the difference. Therefore, vertical streak-like fixed pattern noise (hereinafter referred to as vertical streak noise) is newly generated in the display image.
このように、CMOSイメージセンサでは、画面全体に生じる固定パターンノイズは抑圧できても、縦筋状の固定パターンノイズが発生しやすいことが以前からの課題であった。
そこで、縦筋状の固定パターンノイズを除去するために、遮光された画素部から得られる、光に依存しない黒レベルとなる画素信号(遮光画素信号)をメモリに記録しておき、有効画素から得られる信号との差分をとる方式が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
As described above, in the CMOS image sensor, even if the fixed pattern noise generated on the entire screen can be suppressed, it has been a problem from the past that vertical stripe-shaped fixed pattern noise is likely to occur.
Therefore, in order to remove vertical streak-like fixed pattern noise, a pixel signal (light-shielded pixel signal) that is obtained from the light-shielded pixel portion and has a black level independent of light is recorded in the memory, and the effective pixel is recorded. A method of taking a difference from an obtained signal is known (for example, see Patent Document 1).
以下、この方式を詳しく説明する。
図10(A)に画素部の構成を示し、図10(B)に画素部から出力されるアナログの画像信号の概略的な波形を示す。
上記特許文献1に示すCMOSイメージセンサの画素部は、図10(A)に示すように、特許文献1では「垂直黒基準部」と称している遮光された画素部(以下、オプティカルブラック(OB)という)を、有効画素部(PIXEL)に付加した構成を有している。遮光画素部(OB)は、画面の垂直方向それぞれに数ラインずつ設けられ(垂直OB)、また、図10(A)では省略しているが有効画素部(PIXEL)の水平方向の両側にも遮光画素部(水平OB)が設けられている。そのため、有効画素部(PIXEL)を遮光画素部(OB)が取り囲むように画素部が構成されている。
Hereinafter, this method will be described in detail.
FIG. 10A shows the structure of the pixel portion, and FIG. 10B shows a schematic waveform of an analog image signal output from the pixel portion.
As shown in FIG. 10A, the pixel portion of the CMOS image sensor shown in
図10(B)に示すように、垂直ブランキング期間に垂直OBから黒レベルを示すOB信号が水平ブランキング期間(HBLK)の間をおいて順次出力され、続いて、有効画素を含むラインの画素信号が繰り返し出力され、つぎの垂直ブランキング期間に、つぎのラインの垂直OBからOB信号が出力される。なお、有効画素を含むラインの読み出し時にも、画面の水平方向両側の水平OBが読み出されることから、このときの水平ブランキング期間にもOB信号が読み出される。図10(B)では水平OBの読み出し時の波形を省略し、ラインごとの垂直OB信号と有効画素信号の出力波形を示している。 As shown in FIG. 10B, the OB signal indicating the black level from the vertical OB in the vertical blanking period is sequentially output during the horizontal blanking period (HBLK), and then the line including the effective pixel is output. The pixel signal is repeatedly output, and the OB signal is output from the vertical OB of the next line in the next vertical blanking period. It should be noted that since the horizontal OB on both sides in the horizontal direction of the screen is read out even when the line including the effective pixel is read out, the OB signal is also read out during the horizontal blanking period at this time. In FIG. 10B, the waveform at the time of horizontal OB reading is omitted, and the output waveform of the vertical OB signal and effective pixel signal for each line is shown.
図10(C)に、画素信号読み出し回路による処理後のOB信号を拡大して示す。以下、画素信号読み出し回路が画素列ごとに画素信号に対して行う処理を「カラム処理」と称する。
遮光画素部(OB)は遮光されているため、全てのOB信号は一様の黒レベルとして出力されるはずであるが、実際のラインごとのOB信号は拡大してみると一様でない。通常、前述したランダムノイズ、さらには、アンプトランジスタのしきい値のばらつきに起因し画面全体に生じる固定パターンノイズがOB信号に重畳されているが、これらのノイズ成分が小さい場合でも、図10(C)に示すように垂直OB信号が画素列ごとにレベル変化している。このばらつきが画素信号読み出し回路内で画素列ごとに信号経路が異なるために発生するばらつきであり、画素信号読み出し回路のスイッチのフィードスルーばらつきやCDS回路のばらつき等に起因して生じ表示画面に縦筋を発生させる。したがって、垂直OB信号の平均レベルを画素列ごとに算出し有効画素信号から差し引くことで、画素列ごとのばらつきは相殺できるはずである。
FIG. 10C shows an enlarged OB signal after processing by the pixel signal readout circuit. Hereinafter, processing performed by the pixel signal readout circuit on the pixel signal for each pixel column is referred to as “column processing”.
Since the light-shielding pixel portion (OB) is shielded from light, all OB signals should be output as a uniform black level, but the actual OB signal for each line is not uniform. Normally, the random noise described above, and further, the fixed pattern noise generated on the entire screen due to the variation in the threshold value of the amplifier transistor is superimposed on the OB signal, but even when these noise components are small, FIG. As shown in C), the level of the vertical OB signal changes for each pixel column. This variation is caused by a different signal path for each pixel column in the pixel signal readout circuit, and is caused by feedthrough variation of the switch of the pixel signal readout circuit, variation of the CDS circuit, and the like. Generate streaks. Therefore, by calculating the average level of the vertical OB signal for each pixel column and subtracting it from the effective pixel signal, the variation for each pixel column should be offset.
ところが、ここで問題なのは画素には欠陥が発生する可能性があるということである。つまり、遮光画素部(OB)は、フォトダイオードPDを有するため有効画素部(PIXEL)と同様な確率で、白点や黒点の欠陥画素が発生する可能性がある。
図11(A)に、白点欠陥と黒点欠陥がそれぞれ1つずつ存在する遮光画素部(OB)から読み出されたOB信号が画素信号読み出し回路3に入力され、処理後に出力されるときのOB信号の流れを示す。また、図11(B)に、画素信号読み出し回路3から出力されるカラム処理後のOB信号を示す。
However, the problem here is that the pixel may be defective. That is, since the light-shielding pixel portion (OB) includes the photodiode PD, defective pixels with white spots or black spots may occur with the same probability as the effective pixel portion (PIXEL).
In FIG. 11A, an OB signal read from the light-shielding pixel portion (OB) in which one white spot defect and one black spot defect exist is input to the pixel signal reading circuit 3 and output after processing. The flow of the OB signal is shown. FIG. 11B shows an OB signal after column processing output from the pixel signal readout circuit 3.
遮光画素部(OB)に黒点欠陥があった場合、黒点欠陥では通常の画素に存在する暗電流成分が発生しないため、そのOBレベルは異常に低いものとなる。また、白点欠陥があった場合、その画素レベルが常に高い値を示す。これらの欠陥レベルはノイズではないためCDS回路で除去できず、図11(B)に示すようにカラム処理後の信号ではカラム処理起因のばらつきと重畳された状態になる。カラム処理後のOB信号から固定パターンノイズ補正用のデータを得るため、遮光画素部(OB)に欠陥が生じていると欠陥画素を含む列に縦筋ノイズを発生させてしまうことになる。 When there is a black spot defect in the light-shielding pixel portion (OB), since the dark current component existing in the normal pixel does not occur in the black spot defect, the OB level becomes abnormally low. When there is a white spot defect, the pixel level always shows a high value. Since these defect levels are not noises, they cannot be removed by the CDS circuit. As shown in FIG. 11B, the signal after column processing is superimposed on the variation due to column processing. In order to obtain fixed pattern noise correction data from the OB signal after column processing, if a defect occurs in the light-shielding pixel portion (OB), vertical stripe noise is generated in a column including the defective pixel.
前述した特許文献1では、ランダムノイズの影響を受けにくくするために、ラインごとの垂直OB信号に対し複数ライン分加算平均をとって蓄積して基準出力を生成し、基準出力をメモリに記録しておく。そして、有効画素部(PIXEL)の読み出しの際に、AD変換後の有効画素信号から基準値を差し引くことにより、画素信号読み出し回路の列ごとのばらつきに起因した縦筋ノイズを除去している。特許文献1ではランダムノイズ除去を目的としているが、同時に、画素欠陥の影響も低減される。
In
ところが、特許文献1の記載によれば、NTSC方式のディスプレイで人の目に認識されるノイズレベルの下限値が3.5mVであり、それ以下にノイズレベルを抑えるために必要な垂直OBのライン数は最低でも8ライン、好ましくは16ライン以上必要である。
そのため特許文献1に記載されている技術は、多数の垂直OBを設け、その出力信号を列ごとに平均して固定パターンノイズ補正用のデータを得ることから、それだけチップ面積が大きいという欠点がある。
However, according to the description of
For this reason, the technique described in
なお、同じ画素ラインを何度か読んで、その時々に出力されるOB信号を平均化する方法も考えられる。しかし、この方法ではランダムノイズは抑圧できるが同じ画素ラインを読むことから、そのラインに画素欠陥がある場合、画素欠陥の影響を除去できない。したがって、遮光画素部(OB)を用いる方法では、OB画素ラインを多数設けることは必須となる。 A method of reading the same pixel line several times and averaging the OB signal output at that time is also conceivable. However, this method can suppress random noise, but reads the same pixel line. Therefore, if the line has a pixel defect, the influence of the pixel defect cannot be removed. Therefore, in the method using the light-shielding pixel portion (OB), it is essential to provide a large number of OB pixel lines.
遮光画素部(OB)を用いる方法とは別に、フォトセンサ(フォトダイオード)がない画素部を利用して縦筋ノイズ補正用のデータを得る方法も考えられる。たとえば、光電変換が可能な感光画素が接続されていないダミーラインを画素部内に設け、このダミーラインから出力された信号をノイズ補正用のデータとして用い、このデータを用いて固定パターンノイズの除去を行う技術が知られている(たとえば、特許文献2参照)。 In addition to the method using the light-shielding pixel portion (OB), a method for obtaining vertical stripe noise correction data using a pixel portion without a photosensor (photodiode) is also conceivable. For example, a dummy line to which a photosensitive pixel capable of photoelectric conversion is not connected is provided in the pixel portion, a signal output from the dummy line is used as noise correction data, and fixed pattern noise is removed using this data. The technique to perform is known (for example, refer patent document 2).
図12に示すCMOSイメージセンサの画素部100は、フォトセンサがない画素部(ダミーライン、以下、ダミー画素部(DMY)という)が、有効画素部(PIXEL)と遮光画素部(OB)に付加されている。
ダミー画素部(DMY)から出力される信号にはフォトセンサがないため画素欠陥による白点、黒点がない。言い換えればフォトセンサの発生する暗電流成分がないため、すべて黒点の状態の信号を出力する。したがって、ダミー画素部(DMY)の1ラインのみから縦筋ノイズ補正用のデータを得ることが可能である。ここで補正用データに含まれるランダム性のノイズを除去するには繰り返し同じダミーラインを読み、加算平均を行うことでライン数を増やすことなくランダムノイズは抑圧できる。
In the
Since the signal output from the dummy pixel portion (DMY) does not have a photosensor, there is no white point or black point due to a pixel defect. In other words, since there is no dark current component generated by the photosensor, all black spot signals are output. Therefore, it is possible to obtain data for correcting vertical stripe noise from only one line of the dummy pixel portion (DMY). Here, in order to remove random noise included in the correction data, random noise can be suppressed without increasing the number of lines by repeatedly reading the same dummy line and performing averaging.
ところで、縦筋発生の他の要因として「CDS抑圧残し」が知られている。CDSでは画素ごとの画素信号の増幅用トランジスタに対し、そのしきい値電圧のばらつきを抑圧するが、「CDS抑圧残し」とは、CDSで抑圧しきれなかった微小なばらつきのことをいう。 By the way, “CDS suppression remaining” is known as another factor of the generation of the vertical muscle. In CDS, the variation in threshold voltage is suppressed with respect to the transistor for amplifying the pixel signal for each pixel. “Remaining CDS suppression” refers to a minute variation that could not be suppressed by CDS.
前述した数ライン分の垂直OB信号を用いて固定パターンノイズを抑圧する特許文献1の方法では、とくに言及しなかったが、ランダムノイズや欠陥による影響の低減と同時に、数ライン分のデータを用いることによりCDSでは抑圧しきれなかったばらつきも平均化され抑圧される。同じように、1つのダミーラインを用いた補正では当該ラインに対し数回アクセスしてその都度、画素信号を読み出し、それらの画素信号を平均化することによって、ランダムノイズは抑圧することができる。
ところが、ダミーラインを用いた方法が記載された特許文献2では、感光画素の影響を受けないノイズ成分が出力されるとの記載はあるが、ダミーラインの構成が不明であり、ノイズ成分が如何なるものかが明らかでない。図には他には何も接続されていないラインが垂直レジスタに接続されているものが描かれている。垂直信号線の駆動能力のばらつきは、画素のアンプトランジスタの主にしきい値電圧のばらつきと負荷MOSトランジスタ(電流源)のばらつきであり、この場合、負荷MOSトランジスタのばらつきは出力される。ただし、垂直信号線の動作電圧はおそらく適当な電位につられていることからアンプトランジスタが動作する電圧からはずれており、負荷MOSトランジスタのばらつきも正確には見積もれていないと考えられる。この場合、縦筋ノイズの原因の一部を無視して補正データが生成されてしまうことから、このことが逆に縦筋を大きくしてしまう原因となり得る。また、CDS抑圧残しについて言及がなく、その効果も不明である。
Although not particularly mentioned in the method of
However, in
上述した特許文献1に記載の遮光画素部を用いた縦筋補正方法、および、特許文献2のようにダミー画素部(DMY)を用いた縦筋補正方法は別の問題をもっている。以下、この問題を説明する。
The vertical stripe correction method using the light-shielding pixel portion described in
今までの説明では、補正用データをOB信号やダミー画素信号を用いて生成し、画素信号から補正用データを差し引くことで固定パターンノイズをキャンセルしていた。この方法でキャンセルできる固定パターンノイズはオフセット性のばらつき要因で生じたものに限られる。「オフセット性のばらつき」とは入力信号量に応じてノイズ量を変化させない回路等のばらつきをいう。たとえば、入力信号をそのまま出力する1倍の回路において、入力信号量が1Vのときに出力信号が1.5Vであり、入力信号が2Vのときに出力信号が2.5Vならば、オフセットは載っているが、入力信号量に応じて、そのオフセット量0.5Vは変化していない。このようなノイズはオフセット性のばらつき要因で生じたものであり、そのときのノイズ量を以下、「オフセットエラー量」という。 In the description so far, correction data is generated using an OB signal or a dummy pixel signal, and the fixed pattern noise is canceled by subtracting the correction data from the pixel signal. Fixed pattern noise that can be canceled by this method is limited to that caused by offset variation. “Variation in offset characteristics” refers to variations in circuits and the like that do not change the amount of noise in accordance with the amount of input signal. For example, in a 1 × circuit that outputs an input signal as it is, if the output signal is 1.5V when the input signal amount is 1V, and the output signal is 2.5V when the input signal is 2V, the offset is included. However, the offset amount 0.5 V does not change according to the input signal amount. Such noise is caused by the variation factor of the offset property, and the noise amount at that time is hereinafter referred to as “offset error amount”.
縦筋状の固定パターンノイズの要因としては、たとえばCDS回路のばらつきのほかに、垂直信号線ごとに設けられた電流源のばらつき、CDS後の信号を単数または複数のバスに点順次で排出するスイッチのばらつきなど様々な要因が挙げられるが、これらすべての要因が信号量に対してオフセット性のばらつきをもつとは限らない。たとえばCDS回路をキャパシタによるサンプル・ホールド(S/H)回路で構成すると、そのキャパシタのばらつきはゲイン性のばらつきとなる。ここで「ゲイン性のばらつき」とは、入力信号量に応じてノイズ量を変化させるような回路等のばらつきをいう。たとえば上記1倍の回路例で、入力信号量が1Vのときに出力信号が1.5Vであり、入力信号が2Vのときに出力信号が2.6Vならば、入力信号に応じてノイズ量(オフセット量)が変化している。このようなノイズはゲイン性のばらつき要因で生じたものであり、そのときのノイズ量を以下、「ゲインエラー量」という。 As a cause of the vertical streak fixed pattern noise, for example, in addition to the variation of the CDS circuit, the variation of the current source provided for each vertical signal line, and the signal after CDS are discharged to one or a plurality of buses in a dot-sequential manner. There are various factors such as switch variations, but not all of these factors have variations in offset characteristics with respect to the signal amount. For example, if the CDS circuit is constituted by a sample-and-hold (S / H) circuit using a capacitor, the variation in the capacitor becomes a variation in gain characteristics. Here, “variation in gain characteristics” refers to variations in circuits and the like that change the amount of noise in accordance with the amount of input signal. For example, in the above circuit example, if the output signal is 1.5V when the input signal amount is 1V and the output signal is 2.6V when the input signal is 2V, the noise amount ( (Offset amount) has changed. Such noise is caused by gain variation factors, and the noise amount at that time is hereinafter referred to as “gain error amount”.
図13(A)に、ゲイン性のばらつきとオフセット性のばらつきを有する信号処理部(カラム処理部を含む)に対し、画素部で最大のオフセット差(オフセットエラー量)を有する第M列と第N列(M,N:任意の自然数)の各画素部から出力された信号を入力したときの当該信号処理部の入出力特性を示す。この図では、第N列を基準として第M列を相対的に示している。
入力信号がゼロの箇所は、ダミー画素部(DMY)を読み出したときのダミー画素信号が入力された場合を示し、入力信号がゼロより少し大きい箇所は、遮光画素部(OB)を読み出したときのOB信号が入力された場合を示している。このようにダミー画素信号は、OB画素や有効画素で発生する暗電流成分がないため、OB信号より暗電流分小さい。また、第N列ではダミー画素部(DMY)からの信号はゼロであるが、オフセット性ばらつきのために第M列では、ある値の出力信号が生じている。図13(A)に示す第N列からの画素信号と第M列からの画素信号は、カラム処理による入出力関係を示す直線の傾きが同じでなく、このことがゲイン性のばらつきを発生させる要因となる。
FIG. 13A shows an Mth column having the largest offset difference (offset error amount) in the pixel portion and the signal processing portion (including the column processing portion) having gain variation and offset variation. An input / output characteristic of the signal processing unit when a signal output from each pixel unit of N columns (M, N: any natural number) is input is shown. In this figure, the Mth column is relatively shown with the Nth column as a reference.
A portion where the input signal is zero indicates a case where a dummy pixel signal is input when the dummy pixel portion (DMY) is read, and a portion where the input signal is slightly larger than zero is when the light-shielded pixel portion (OB) is read. This shows a case where the OB signal is input. Thus, the dummy pixel signal has a dark current component smaller than the OB signal because there is no dark current component generated in the OB pixel or the effective pixel. Further, the signal from the dummy pixel portion (DMY) is zero in the Nth column, but an output signal of a certain value is generated in the Mth column due to the offset variation. The pixel signal from the Nth column and the pixel signal from the Mth column shown in FIG. 13A do not have the same slope of the straight line indicating the input / output relationship by column processing, which causes variations in gain characteristics. It becomes a factor.
図13(A)に示す信号量「a」はダミー画素部(DMY)からの信号を用いて得られる縦筋補正データである。この信号量「a」を用いて縦筋補正を行うと、図13(B)のようにカラム処理部の入出力関係を補正することができる。このとき、ゲインの傾きに差があるために第M列と第N列では完全に入出力関係が一致しない。この図では判りやすくするためゲイン傾きの差(ゲインエラー量)を大きく示しているが、実際のゲインエラー量はオフセットエラー量に比べて小さいため、通常は、オフセットエラーを除去するだけで十分である。 The signal amount “a” shown in FIG. 13A is vertical streak correction data obtained using a signal from the dummy pixel portion (DMY). When vertical line correction is performed using this signal amount “a”, the input / output relationship of the column processing unit can be corrected as shown in FIG. At this time, since there is a difference in the slope of the gain, the input / output relationship does not completely match in the Mth column and the Nth column. In this figure, the difference in gain slope (gain error amount) is shown to be easy to understand. However, since the actual gain error amount is smaller than the offset error amount, it is usually sufficient to eliminate the offset error. is there.
ところで、画像処理では非線型変換処理、たとえばガンマ補正を行う場合があり、この場合、入力信号に対して出力信号はリニアな関係とならない。ガンマ補正は、画像表示装置がブラウン管の場合、その入出力特性がリニアでないことから、その入出力特性とは逆の補正を映像信号に予めかけて、表示装置全体として入力と出力がリニアになるようにするための処理である。また、ブラウン管に入力される画像信号を補正する本来のガンマ処理とは別に、絵づくりのために意図的に非線型変換処理を行う場合がある。 By the way, non-linear conversion processing such as gamma correction may be performed in image processing, and in this case, the output signal does not have a linear relationship with the input signal. When the image display device is a cathode ray tube, the input / output characteristics of the gamma correction are not linear. Therefore, the input and output of the entire display device are linear by applying a correction opposite to the input / output characteristics to the video signal in advance. It is a process for doing so. In addition to the original gamma processing for correcting the image signal input to the cathode ray tube, nonlinear conversion processing may be intentionally performed for making a picture.
ガンマ補正部は図13(C)に示すような入出力関係を有し、通常、入力ゼロで無限の傾きを持つ。ガンマ補正部に入力される信号に対し実際は有限のゲインをかけるが、入力が小さいときに一番大きなゲインがかかる。入力がゼロのところは黒レベルの信号であるからOB信号をゼロにクランプしてガンマ補正をかける。このとき、ゼロにクランプするOB信号は同じラインに配置された水平OBの信号を用いる。 The gamma correction unit has an input / output relationship as shown in FIG. 13C and normally has an infinite slope with zero input. Although a finite gain is actually applied to the signal input to the gamma correction unit, the largest gain is applied when the input is small. When the input is zero, the signal is a black level, so the OB signal is clamped to zero and gamma correction is performed. At this time, a horizontal OB signal arranged on the same line is used as an OB signal to be clamped to zero.
いま、図13(B)に示すようにゲインエラーがあるため入力が黒レベル(OBレベル)のときに補正残し量「b」が発生する。この状態でガンマ補正をした場合、このラインの水平OBの信号レベルが第N列と等しかったとすると、水平OB信号を入力したガンマ補正部からは、第N列の信号と同様に正しくゼロ、すなわち黒レベルが出力される。ところが、水平OB信号にばらつきがあり、その上限が第M列と等しい場合、このときの水平OB信号を入力したガンマ補正部では補正残し量「b」に応じた高いゲインがかけられて、図13(C)に示す信号量「c」のように増幅された信号が出力されてしまう。とくに黒レベルから灰色レベル付近で信号レベルが変化すると縦筋として目立つことから、入力光が一定の場合に、黒レベル付近の信号レベルが画素列でばらつかないようにすることが重要である。ところが、ダミー画素部(DMY)を用いた従来の縦筋補正方法では、ゲイン性のばらつきがある場合にOB信号レベルにレベル差が生じ、これがガンマ補正等で増大し、その結果として縦筋補正が十分できない、あるいは逆に、縦筋が目立ってしまうという不都合が生じていた。
本発明が解決しようする第1の課題は、遮光画素部からの信号を用いた縦筋補正方法では、たとえばCDS回路のノイズ除去能力が十分でない場合に、遮光画素部のアンプトランジスタのしきい値電圧のばらつきによる影響を抑圧するために多数の遮光画素ラインが必要となってチップ面積が増大することである。
また、本発明が解決しようとする第2の課題は、ダミー画素を用いた縦筋補正方法では、画素列ごとに異なる垂直信号線の駆動能力の違いなどに応じて本来異なる信号レベルを無視して(時間平均すると)一定となる電圧を出力することから、このことが却って縦筋を発生させてしまう原因となるということである。
さらに、本発明が解決しようとする第3の課題は、遮光画素部を用いた縦筋補正方法、ダミー画素を用いた縦筋補正方法のいずれの方法を採用しても従来の縦筋補正方法では、オフセット性のばらつきに加えてゲイン性のばらつきがある場合に、黒レベル付近の補正精度が著しく低下するということである。
The first problem to be solved by the present invention is that the vertical stripe correction method using the signal from the light-shielded pixel portion has a threshold value of the amplifier transistor in the light-shielded pixel portion, for example, when the noise removal capability of the CDS circuit is not sufficient. In order to suppress the influence due to the voltage variation, a large number of light-shielding pixel lines are required, and the chip area is increased.
In addition, the second problem to be solved by the present invention is that the vertical stripe correction method using dummy pixels ignores inherently different signal levels according to differences in driving ability of vertical signal lines that differ for each pixel column. In other words, a constant voltage is output (averaged over time), which causes a vertical stripe to be generated.
Furthermore, a third problem to be solved by the present invention is that a vertical stripe correction method using a vertical stripe correction method using a light-shielding pixel portion or a vertical stripe correction method using a dummy pixel is adopted. Then, when there is a gain variation in addition to the offset variation, the correction accuracy near the black level is remarkably lowered.
本発明に係る固体撮像装置は、光電変換用のフォトセンサと光電変換により生じる画素信号を増幅する画素内アンプトランジスタとを含む画素が配列され、画素列ごとに垂直信号線が接続されている画素部と、各垂直信号線の電流源を含み、各垂直信号線の一方端から画素信号を読み出す画素信号読み出し回路と、各垂直信号線の他方端と電圧供給線との間にそれぞれが接続され、画素内アンプトランジスタよりサイズが大きな複数の画素外アンプトランジスタと、入力される制御信号に応じて前記画素内アンプトランジスタをモニタするトランジスタを含み、当該トランジスタの入力電圧を変化させて画素外アンプトランジスタの動作点を変更可能とし、各画素外アンプトランジスタを駆動するバイアス回路と、バイアス回路が複数の画素外アンプトランジスタを駆動したときに各垂直信号線に現出する信号を前記画素信号読み出し回路に入力し、当該画素信号読み出し回路から出力される信号により画素列ごとの縦筋補正用データを生成して保持し、前記画素部の読み出し時に画素信号読み出し回路より出力される有効画素信号から前記画素列ごとの縦筋補正用データを差し引いて縦筋補正する縦筋補正回路と、を有する。
本発明では、好適に、有効画素と同じ回路構成であるが遮光されている遮光画素を少なくとも1行配置している遮光画素部を前記画素部に備え、前記バイアス回路は、遮光画素部の画素内アンプトランジスタと前記画素外アンプトランジスタの出力電圧をモニタし、当該2つのアンプトランジスタの動作点が一致する向きに画素外アンプトランジスタの制御入力の電圧を調整する。
The solid-state imaging device according to the present invention is a pixel in which pixels including a photosensor for photoelectric conversion and an in-pixel amplifier transistor that amplifies a pixel signal generated by photoelectric conversion are arranged, and a vertical signal line is connected to each pixel column And a pixel signal readout circuit that includes a current source of each vertical signal line and reads a pixel signal from one end of each vertical signal line, and is connected between the other end of each vertical signal line and the voltage supply line. A plurality of out-of-pixel amplifier transistors having a size larger than that of the in-pixel amplifier transistor and a transistor for monitoring the in-pixel amplifier transistor according to an input control signal, and changing the input voltage of the transistor to output the out-of-pixel amplifier transistor A bias circuit that drives each out-of-pixel amplifier transistor, and the bias circuit includes a plurality of pixels. A signal appearing on each vertical signal line when the amplifier transistor is driven is input to the pixel signal readout circuit, and vertical stripe correction data for each pixel column is generated by a signal output from the pixel signal readout circuit. And a vertical streak correction circuit that corrects the vertical streak by subtracting the vertical streak correction data for each pixel column from the effective pixel signal output from the pixel signal read circuit when reading the pixel portion.
In the present invention, preferably, the pixel portion includes a light-shielding pixel portion having the same circuit configuration as that of the effective pixel but having at least one row of light-shielding pixels that are shielded from light, and the bias circuit includes pixels of the light-shielding pixel portion. The output voltages of the inner amplifier transistor and the out-of-pixel amplifier transistor are monitored, and the control input voltage of the out-of-pixel amplifier transistor is adjusted so that the operating points of the two amplifier transistors coincide with each other.
本発明では、好適に、有効画素と同じ回路構成であるが遮光されている遮光画素を少なくとも1行配置している遮光画素部と、前記画素外アンプトランジスタを駆動しないで遮光画素部から読み出した遮光画素信号と、画素外アンプトランジスタを駆動したときに前記各垂直信号線に現出するダミー画素信号との信号レベル差を求める回路とをさらに備え、前記バイアス回路は、前記回路が求めた信号レベル差に応じて前記画素内アンプトランジスタをモニタするトランジスタに供給する入力電圧を制御する。 In the present invention, preferably, reads the light-shielded pixels is the same circuit configuration as the effective pixels are shielded from light and a light shielding pixel portion are disposed at least one row, the light-shielded pixel unit without driving the pixel outside the amplifier transistor And a circuit for obtaining a signal level difference between the shaded pixel signal and a dummy pixel signal appearing on each vertical signal line when the out-of-pixel amplifier transistor is driven, and the bias circuit is obtained by the circuit. The input voltage supplied to the transistor that monitors the in-pixel amplifier transistor is controlled in accordance with the signal level difference.
本発明に係る画像入力装置は、固体撮像素子と、光電変換用のフォトセンサと光電変換により生じる画素信号を増幅する画素内アンプトランジスタとを含む画素が配列され、画素列ごとに垂直信号線が接続されている画素部と、各垂直信号線の電流源を含み、各垂直信号線の一方端から画素信号を読み出す画素信号読み出し回路と、各垂直信号線の他方端と電圧供給線との間にそれぞれが接続され、画素内アンプトランジスタよりサイズが大きな複数の画素外アンプトランジスタと、入力される制御信号に応じて前記画素内アンプトランジスタをモニタするトランジスタを含み、当該トランジスタの入力電圧を変化させて画素外アンプトランジスタの動作点を変更可能とし、各画素外アンプトランジスタを駆動するバイアス回路と、バイアス回路が複数の画素外アンプトランジスタを駆動したときに各垂直信号線に現出する信号を前記画素信号読み出し回路に入力し、当該画素信号読み出し回路から出力される信号により画素列ごとの縦筋補正用データを生成して保持し、前記画素部の読み出し時に画素信号読み出し回路より出力される有効画素信号から前記画素列ごとの縦筋補正用データを差し引いて縦筋補正する縦筋補正回路と、を有し、少なくとも前記画素部、前記画素信号読み出し回路、前記画素外アンプトランジスタおよび前記バイアス回路が前記固体撮像素子の内部に形成されている。
In the image input device according to the present invention, pixels including a solid-state imaging device, a photosensor for photoelectric conversion, and an in-pixel amplifier transistor that amplifies a pixel signal generated by photoelectric conversion are arranged, and a vertical signal line is provided for each pixel column. A pixel signal readout circuit that includes a connected pixel portion, a current source of each vertical signal line, reads a pixel signal from one end of each vertical signal line, and between the other end of each vertical signal line and the voltage supply line And a plurality of out-pixel amplifier transistors each of which is larger than the in-pixel amplifier transistor and a transistor that monitors the in-pixel amplifier transistor according to an input control signal, and changes an input voltage of the transistor. A bias circuit that drives each out-of-pixel amplifier transistor and a bias A signal appearing on each vertical signal line when a path drives a plurality of out-of-pixel amplifier transistors is input to the pixel signal readout circuit, and vertical stripe correction for each pixel column is performed by a signal output from the pixel signal readout circuit. A vertical streak correction circuit that generates and holds data for the vertical streak by subtracting the vertical streak correction data for each pixel column from the effective pixel signal output from the pixel signal read circuit when the pixel unit is read, and And at least the pixel portion, the pixel signal readout circuit, the out-pixel amplifier transistor, and the bias circuit are formed inside the solid-state imaging device.
本発明によれば、いわゆるダミー画素部に代わる構成として、画素列ごとの複数の画素外アンプトランジスタと、それを駆動するバイアス回路が設けられている。これらの構成から出力された信号が複数の垂直信号線に一斉に読み出されると、この信号が画素信号読み出し回路で並列処理される。 According to the present invention, as a configuration replacing the so-called dummy pixel portion, a plurality of out-pixel amplifier transistors for each pixel column and a bias circuit for driving the same are provided. When signals output from these configurations are simultaneously read out to a plurality of vertical signal lines, the signals are processed in parallel by the pixel signal readout circuit.
複数の画素外アンプトランジスタおよびバイアス回路は従来のダミー画素部と同様に、光電変換機能を有しないために暗電流に依存しない縦筋補正信号を出力する回路であるが、本発明で新たに設けられている画素外アンプトランジスタは、画素内アンプトランジスタのサイズを大きくしただけのものであることから、そこから出力される信号は画素列ごとの画素内アンプトランジスタのしきい値のばらつきを考慮し、また垂直信号線の駆動能力のばらつきを反映したものとなる。ただし、その2つのアンプトランジスタのサイズ比に応じてしきい値電圧のばらつきが抑制されるため、それらのばらつきを抑圧する回路(たとえば画素信号読み出し回路内のCDS回路)からは抑圧残しが低減された信号が出力される。 A plurality of out-of-pixel amplifier transistors and bias circuits are circuits that output vertical streak correction signals that do not depend on dark current because they do not have a photoelectric conversion function, as in the conventional dummy pixel unit. Since the out-of-pixel amplifier transistors are simply the size of the in-pixel amplifier transistors, the signals output from them take into account variations in the threshold values of the in-pixel amplifier transistors for each pixel column. In addition, it reflects the variation in the driving capability of the vertical signal line. However, since variations in the threshold voltage are suppressed according to the size ratio of the two amplifier transistors, the residual suppression is reduced from a circuit that suppresses these variations (for example, a CDS circuit in the pixel signal readout circuit). Signal is output.
画素信号読み出し回路を経て当該信号が縦筋補正回路に入力されると、縦筋補正回路は、当該信号により画素列ごとの縦筋補正用データを生成して保持する。そして、縦筋補正回路は、画素部の読み出し時に画素信号読み出し回路より出力される有効画素信号を入力し、保持している画素列ごとの縦筋補正用データを、入力した有効画素信号から差し引いて縦筋補正を実行する。 When the signal is input to the vertical stripe correction circuit via the pixel signal readout circuit, the vertical stripe correction circuit generates and holds vertical stripe correction data for each pixel column based on the signal. The vertical streak correction circuit receives the effective pixel signal output from the pixel signal readout circuit when reading out the pixel portion, and subtracts the vertical streak correction data for each pixel column from the input effective pixel signal. To perform vertical stripe correction.
また、バイアス回路を有しているため画素外アンプトランジスタの動作点を任意に設定し変更できる。
たとえば、画素外アンプトランジスタを駆動しないで遮光画素部から読み出した遮光画素信号と、画素外アンプトランジスタを駆動したときに各垂直信号線に現出するダミー画素信号との信号レベル差を求める回路を備えている構成において、バイアス回路は、当該回路が求めた信号レベル差に応じて画素内アンプトランジスタをモニタするトランジスタに供給する入力電圧を制御する。そのため画素外アンプトランジスタから出力される信号レベルのばらつき中心値を遮光画素信号レベルのばらつき中心に揃える制御が可能であり、その場合、画素外アンプトランジスタから出力される信号は、有効画素信号の遮光時の信号レベルとオフセット差がなくなる。
Further, since the bias circuit is provided, the operating point of the out-of-pixel amplifier transistor can be arbitrarily set and changed.
For example, a circuit for obtaining a signal level difference between a light-shielded pixel signal read from a light-shielded pixel unit without driving an out-of-pixel amplifier transistor and a dummy pixel signal appearing on each vertical signal line when the out-of-pixel amplifier transistor is driven. In the configuration, the bias circuit controls the input voltage supplied to the transistor that monitors the intra-pixel amplifier transistor according to the signal level difference obtained by the circuit. Therefore, it is possible to control so that the variation center value of the signal level output from the out-of-pixel amplifier transistor is aligned with the variation center of the light-shielded pixel signal level. In this case, the signal output from the out-of-pixel amplifier transistor is shielded from the effective pixel signal. There is no difference between the signal level and offset.
本発明にかかる固体撮像装置および画像入力装置では、従来のダミー画素部を用いた縦筋補正と同様、暗電流や欠陥画素の影響を受けない信号を画素外アンプトランジスタから出力させ、その信号を用いて縦筋補正データを得るため、遮光画素信号を用いて縦筋補正データを得る従来の方法のように遮光画素ラインを幾つも設ける必要がなく、縦筋補正に関するエリアペナルティが小さいという利点がある。
これに加えて、画素外アンプトランジスタから出力される信号は、時間平均すると一定となる電圧でなく、画素内アンプトランジスタのしきい値電圧を考慮し、また垂直信号線の駆動能力のばらつきの違いを反映した信号であることから、このこと自体、縦筋ノイズが増強される原因とならない。しかも、ばらつきのレベルそのものは2つのアンプトランジスタのサイズ比に応じて小さくなるので、CDS回路などで行う処理で空間的なノイズ除去効果が向上する。
さらに、バイアス回路により画素外アンプトランジスタの動作点を任意に設定可能であることから、ゲイン性のばらつきがある場合でも、そのことによる縦筋補正精度の低下を防止できる。
In the solid-state imaging device and the image input device according to the present invention, a signal that is not affected by a dark current or a defective pixel is output from an out-of-pixel amplifier transistor as in the case of vertical stripe correction using a conventional dummy pixel unit, and the signal is output. In order to obtain the vertical stripe correction data, it is not necessary to provide several shade pixel lines as in the conventional method of obtaining the vertical stripe correction data using the shade pixel signal, and there is an advantage that the area penalty for the vertical stripe correction is small. is there.
In addition to this, the signal output from the out-of-pixel amplifier transistor is not a voltage that becomes constant when time averaged, but considers the threshold voltage of the in-pixel amplifier transistor, and the difference in the drive capability variation of the vertical signal line Since this is a signal reflecting the above, this does not cause the vertical stripe noise to be enhanced. In addition, since the level of variation itself is reduced according to the size ratio of the two amplifier transistors, the spatial noise removal effect is improved by processing performed by a CDS circuit or the like.
Further, since the operating point of the out-of-pixel amplifier transistor can be arbitrarily set by the bias circuit, it is possible to prevent the vertical stripe correction accuracy from being lowered due to the variation in gain characteristics.
本発明は、画素信号を垂直信号線に読み出す、いわゆるX−Yアドレス方式の固体撮像装置に広く適用できる。このような固体撮像装置の代表的なものとしてCMOSイメージセンサがある。以下、CMOSイメージセンサを例として説明する。 The present invention can be widely applied to a so-called XY address type solid-state imaging device that reads out a pixel signal to a vertical signal line. A typical example of such a solid-state imaging device is a CMOS image sensor. Hereinafter, a CMOS image sensor will be described as an example.
[第1の実施の形態]
図1はCMOSイメージセンサのブロック図、図2は画素部および画素信号読み出し回路の構成を示す図、図3は画素部および補正信号出力回路の構成を示す図である。
図1に示すCMOSイメージセンサは、画素がマトリクス状に配置された画素部1を有している。画素部1は、有効画素部(PIXEL)および遮光画素部(OB)を有する。図2では簡略化のため同一行に属する3つの画素10のみ示しているが、実際の有効画素部(PIXEL)は、同じ構成の画素10が行列状に多数配置された構成を有する。有効画素部(PIXEL)を構成する各画素10は、図2に示す3トランジスタ型の場合、入力した光を光電変換するフォトセンサPDと3つのトランジスタ11〜13とを有する。3つのトランジスタは、ノードNDをフローティング状態から電源線15への接続状態に切り替え、ノードNDに電源電圧を充電して、その電荷量をリセットするリセットトランジスタ11と、リセット後に再びフローティング状態となったノードNDにフォトセンサPDの蓄積電荷(通常、電子)を転送する転送トランジスタ12と、ノードNDに転送された蓄積電荷に応じた画素信号を増幅して垂直信号線14に出力するアンプトランジスタ13とからなる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram of a CMOS image sensor, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a pixel portion and a pixel signal readout circuit, and FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the pixel portion and a correction signal output circuit.
The CMOS image sensor shown in FIG. 1 has a
リセットトランジスタ11のゲートに、同一行内の画素に共通なリセット制御線16が接続されている。また、転送トランジスタ12のゲートに、同一行内の画素に共通な転送制御線17が接続されている。
これらの制御線16と17、ならびに、電源線15のそれぞれに各種信号を供給する垂直駆動回路2が接続されている。また、垂直信号線14に一斉に読み出された画素信号を並列処理してノイズを除去し、時系列の信号に変換する画素信号読み出し回路3および水平シフトレジスタ4が設けられている。これらの垂直駆動回路2、画素信号読み出し回路3および水平シフトレジスタ4は、図1に示すタイミング制御回路5により制御されて動作する。
A
A
図3に示すように、有効画素部(PIXEL)の列方向の一方に遮光画素部(OB)が配置されている。遮光画素部(OB)は有効画素部(PIXEL)と全ての垂直信号線14を共有している。このため遮光画素部(OB)から読み出された信号は、有効画素信号と同様に画素信号読み出し回路3に固有のばらつき(固定パターンノイズ)の影響を受けることになる。
なお、図3に示す配置例では、有効画素部(PIXEL)の上側に遮光画素部(OB)が配置されているが、これを有効画素部(PIXEL)の下側に配置してもよい。遮光画素部(OB)の1ラインのドット数(行方向の画素数)は有効画素部(PIXEL)に合わせて決められるが、ライン数(列方向の画素数)は任意である。ただし、本実施の形態では少なくとも1ラインの遮光画素部(OB)が存在すればよい。
遮光画素部(OB)の各画素は、図3に示すように有効画素部(PIXEL)の画素と同じ構成であるが、その表面が遮光層1Aに覆われ外光の影響が防止されている。ただし、外光の入力がない場合でも暗電流の発生があり、その影響は免れることができない。
As shown in FIG. 3, the light-shielding pixel portion (OB) is arranged on one side in the column direction of the effective pixel portion (PIXEL). The shading pixel portion (OB) shares all the
In the arrangement example shown in FIG. 3, the light-shielding pixel portion (OB) is arranged above the effective pixel portion (PIXEL). However, it may be arranged below the effective pixel portion (PIXEL). The number of dots (number of pixels in the row direction) of one line of the light-shielding pixel portion (OB) is determined according to the effective pixel portion (PIXEL), but the number of lines (number of pixels in the column direction) is arbitrary. However, in the present embodiment, it is sufficient that at least one line of light-shielding pixel portions (OB) exists.
Each pixel of the light-shielding pixel portion (OB) has the same configuration as the pixel of the effective pixel portion (PIXEL) as shown in FIG. 3, but its surface is covered with the light-
画素信号読み出し回路3は、図2に示すように、垂直信号線14ごとに設けられた電流源31、CDS回路32およびサンプリングスイッチ33を有している。電流源31は、アンプトランジスタ13に一定電流を供給するために設けられている。また、CDS回路32は、有効画素部(PIXEL)または遮光画素部(OB)の画素信号に対し、その黒レベルでサンプル・ホールドした電圧と、蓄積電荷に応じた画素信号レベルでサンプル・ホールドした電圧との差分をとって、両電圧に重畳したノイズ成分をキャンセルする回路である。このノイズ除去後の画素信号レベルはCDS回路32の出力で保持された後、さらに、水平シフトレジスタ4から供給されるパルスによって順次オンされるサンプリングスイッチ33により、点順次でサンプリングされる。
As shown in FIG. 2, the pixel signal readout circuit 3 includes a
この画素信号の読み出し時中に、たとえば図2に示す構成では、2次元的に配置された画素10に同じ光量の光が平行に入射してきたとすると、各画素10に発生する電荷の量は同じであり出力される信号も一定となるはずである。ところが、図2に示す電流源31のばらつき、CDS回路32内のキャパシタンス等のばらつき、サンプリングスイッチ33のフィードスルーばらつき、水平シフトレジスタ4から出力されるパルス信号の配線と出力バスとのカップリング容量のばらつきといった様々な要因によって、画素信号は列によってばらつきを持って出力されてしまう。このばらつきに起因したノイズは、ランダムノイズではなく、常に同じ量だけ列ごとに発生する固定パターンノイズであり画像に縦筋として現れる。この固定パターンノイズは、信号の発生場所が有効画素部(PIXEL)であるか遮光画素部(OB)であるかに関係なく同様に発生する。
For example, in the configuration shown in FIG. 2, if the same amount of light is incident on the two-dimensionally arranged
図2に示す画素信号読み出し回路3は、この点順次サンプリング後の画素信号を複数本のバスに供給し、内蔵のマルチプレクサ34で1つの時系列信号(出力信号)に変換する構成が採用されている。他の構成として、点順次サンプリング後の画素信号を1本の信号線に供給し、時系列の出力信号としてそのまま出力する構成を採用してもよい。
The pixel signal readout circuit 3 shown in FIG. 2 employs a configuration in which pixel signals after dot-sequential sampling are supplied to a plurality of buses and converted into one time series signal (output signal) by a built-in
時系列の出力信号は、図1に示すように、アナログフロントエンド(AFE)と称されるアナログ信号処理回路6に入力される。入力される時系列の信号は信号レベルが無信号の基準レベルより低いので、アナログ信号処理回路6内で反転され、また、必要に応じてゲイン調整や高周波成分の除去が行われた後、出力される。アナログ信号処理回路6から出力されるアナログ信号は、次段のADコンバータ(ADC)7によりディジタル化され、さらに出力処理回路8によりディジタル信号処理されて出力される。
As shown in FIG. 1, the time series output signal is input to an analog
本実施の形態に係るCMOSイメージセンサは、筋状の固定パターンノイズ(縦筋ノイズ)を抑圧するための手段として、図1に示すように補正信号出力回路9が設けられている。
補正信号出力回路9は、図3に示すように、画素列ごとに設けられたトランジスタ91と、トランジスタの直流バイアスを制御するバイアス回路92とを有する。
The CMOS image sensor according to the present embodiment is provided with a correction signal output circuit 9 as shown in FIG. 1 as means for suppressing streaky fixed pattern noise (vertical stripe noise).
As shown in FIG. 3, the correction signal output circuit 9 includes a
トランジスタ91は、縦筋ノイズ除去のための補正用データを取得する際にバイアス回路92によってオンされ、対応する列で選択された画素10のアンプトランジスタ13とペアで動作する。縦筋補正用に追加されたトランジスタ91は、そのソースが対応する垂直信号線14に接続され、そのドレインが電圧供給線18に接続されている。電圧供給線18に印加される電圧は、電源線15に印加される電源電圧Vddと同じであってもよいし、電源電圧Vddとは異なる正の電圧であってもよい。
ただし、縦筋補正用に追加されたトランジスタ91のゲート長、ゲート幅は水平方向の画素ピッチに収まる範囲でできるだけ大きくし、このことによって当該縦筋補正時に追加されるトランジスタ91のサイズを有効画素10で用いるアンプトランジスタ13のサイズより十分大きくすることが望ましい。バイアス回路92は、補正用データを取得する際にバイアス条件を2つのトランジスタ13と92で動作点が同じになるように設定するための回路である。このため垂直信号線14から見ると、あたかも有効画素10のアンプトランジスタ13のサイズが見かけ上大きくなったことと等価になる。以下、縦筋補正用に追加されたトランジスタ91を「画素外アンプトランジスタ」と称し、画素内のアンプトランジスタ13と区別する。
The
However, the gate length and gate width of the
一般に、あるトランジスタのゲート長をL、ゲート幅をWとすると、隣り合った2つのペアトランジスタのしきい値電圧のばらつきは(1/LW)1/2に比例する。このため、画素内アンプトランジスタ13のしきい値電圧が標準偏差σで10mVのばらつきをもつときに、たとえば、ゲート長Lとゲート幅Wがそれぞれ画素内アンプトランジスタ13の10倍となるように画素外アンプトランジスタ91を設計すると、画素外アンプトランジスタ91のしきい値電圧のばらつきは1mV程度の標準偏差σまで小さくなる。したがって、この場合、縦筋補正時において画素外アンプトランジスタ91を用いることにより、アンプトランジスタのしきい値電圧のばらつきを1/10に低減することができる。
In general, if the gate length of a certain transistor is L and the gate width is W, the variation in threshold voltage of two adjacent pair transistors is proportional to (1 / LW) 1/2 . For this reason, when the threshold voltage of the in-
このように画素内アンプトランジスタ13とサイズが異なる画素外アンプトランジスタ91を用いる場合に、その2つのトランジスタ13と91の動作点をバイアス回路92によって揃えることが望ましい。単純にゲート長Lとゲート幅Wを画素内アンプトランジスタ13のものと変えた画素外アンプトランジスタ91を用いるだけでは、多くの場合、画素内アンプトランジスタ13のソースフォロアの動作点と補正信号出力回路9の画素外アンプトランジスタ91の動作点がずれてしまう。この場合、アンプトランジスタとソースフォロアを構成する負荷MOSトランジスタ(電流源31)のばらつきが正確に見積もれなくなってしまう。このことを防止するには、画素外アンプトランジスタ91のゲートバイアス電圧を、しきい値差に応じて画素内アンプトランジスタ13のゲート電圧(OB信号電圧)とは異なる値に調整する必要がある。
When the out-of-
図3に示すバイアス回路92は、そのために設けられた回路であり、2つのトランジスタ93と94、比較器としてのアンプ95、2つの電流源96と97、および、キャパシタ98を有する。なお、キャパシタ98は信号線の電圧変動を抑制するためのものであるため、その必要がない場合は省略可能である。
The bias circuit 92 shown in FIG. 3 is a circuit provided for this purpose, and includes two
トランジスタ93は、有効画素部(PIXEL)および遮光画素部(OB)の画素内アンプトランジスタ13とOB信号レベルで動作点が同じとなるトランジスタを用いる。動作点を同じにするためにはトランジスタ93として、画素内アンプトランジスタ13と同じサイズ(ゲート長Lとゲート幅W)を有し同じプロセス条件で一括して形成されるものを用いることにより、同じ特性とすることが望ましい。画素内のリセットトランジスタ11の動作時の電圧ドロップが無視できるとした場合、トランジスタ93のドレインとゲートに電源線15と同じ電圧、たとえば電源電圧Vddが印加されるようになっている。このためトランジスタ93のドレインおよびゲートのそれぞれが画素内アンプトランジスタ13と同じ電圧で保持される。トランジスタ93のソースと接地電位との間に電流源96が接続され、また、トランジスタ93のソースがアンプ95の非反転入力「+」に接続されている。電流源96は縦筋補正時に垂直信号線14を流れる電流と同じ電流を流す能力を有し、このため電流源96とトランジスタ93との接続中点の電位V1(アンプ95の非反転入力電位)が画素内アンプトランジスタ13のソース動作点の電位とほぼ等しくなる。
As the
同じように、もう一方のトランジスタ94は、画素外アンプトランジスタ91とOB信号レベルで動作点が同じとなるトランジスタを用いる。動作点を同じにするためにはトランジスタ94として、画素外アンプトランジスタ91と同じサイズ(ゲート長Lとゲート幅W)を有し同じプロセス条件で一括して形成されるものを用い、同じ特性とすることが望ましい。トランジスタ94のドレインに画素外アンプトランジスタ91のドレインと同じ電圧、たとえば電源電圧Vddが印加され、また電流源97も縦筋補正時に垂直信号線14を流れる電流と同じ電流を流す能力を有している。このためトランジスタ94と電流源97の接続中点の電位V2が画素外アンプトランジスタ91のソース動作点の電位とほぼ等しくなる。
Similarly, the
トランジスタ94と電流源97の接続中点はアンプ95の反転入力「−」に接続されている。また、アンプ95の出力によってトランジスタ94と画素外アンプトランジスタ91との各ゲート電圧が駆動されるようになっている。このため、アンプ95によって、接続中点の電位V2が、画素内アンプトランジスタ13のソース動作点と同じ接続中点の電位V1と等しくなるように制御される。この制御の結果、トランジスタ94のしきい値電圧をVthoとすると、そのときのアンプ出力電位V3は(V1+Vtho)となる。アンプ出力電位V3(=V1+Vtho)が画素外アンプトランジスタ91のゲートに供給され、そこからしきい値Vtho分下がった電位(V1)が当該画素外アンプトランジスタ91のソース駆動点電位となる。したがって、画素内と画素外の2つのアンプトランジスタ13と91のソース駆動点電位がともに(V1)で揃えられる。
The midpoint of connection between the
このソース駆動点が揃うことにより、遮光画素部(OB)部から出力されるOB信号と、画素外アンプトランジスタ91から出力される信号(以下、DMY信号という)との基準がほぼ同じになる。ただし、DMY信号は暗電流の影響がない分、OB信号より広いレンジの信号である。
DMY信号が画素信号読み出し回路3を経てカラム処理され、さらに図1に示すアナログ信号処理回路6とADC7を通って出力処理回路8に入力される。出力処理回路8内に縦筋補正回路が設けられている。縦筋補正回路の構成は、とくに図示しないが、たとえば複数回のDMY信号を出力させたときに、その加算平均をとることによりランダムノイズを除去する回路と、加算平均値を補正データとして保持するラインメモリと、有効画素信号の読み出し時に、ラインメモリから補正データを読み出して、入力されてきた有効画素信号から補正データをラインごとに減算する減算回路とを有する。
これにより減算回路からは縦筋補正後の有効画素信号が出力される。
By aligning the source drive points, the reference of the OB signal output from the light-shielded pixel portion (OB) portion and the signal output from the out-of-pixel amplifier transistor 91 (hereinafter referred to as DMY signal) are substantially the same. However, the DMY signal has a wider range than the OB signal because it is not affected by the dark current.
The DMY signal is subjected to column processing through the pixel signal readout circuit 3, and is further input to the output processing circuit 8 through the analog
As a result, the effective pixel signal after vertical stripe correction is output from the subtraction circuit.
本実施の形態では、遮光画素部にフォトセンサがない場合に比べ、2つのアンプトランジスタ13と91のサイズ比に応じて、アンプトランジスタのしきい値電圧による信号ばらつきが抑制されている。その結果、図2に示すCDS回路の入力信号のばらつきが小さくなる分、そのCDS抑圧残し量も低減される。なお、この信号ばらつきの抑制の程度は、アンプトランジスタ13と91のサイズ比を設計変更することで調整できる。つまり、電流源31のばらつきが比較的大きな場合は、このトランジスタサイズ比を余り大きくし過ぎると、この電流源ばらつきがCDS入力信号に反映されにくくなり、実際の有効画素信号の読み出し時では反映されることとなる電流源の影響をDMY信号において小さくする。そのような場合は、固定パターンノイズの原因の一部を無視することになり却って縦筋を大きくする可能性がある。本実施形態では、アンプトランジスタ13と91のサイズ比を設計時に最適化することにより、電流源起因の縦筋ノイズ増大が発生しない範囲でアンプトランジスタ起因の信号ばらつきをできるだけ抑制してCDS抑圧残しを最小限にすることができるという利益が得られる。
In the present embodiment, signal variation due to the threshold voltage of the amplifier transistors is suppressed according to the size ratio of the two
なお、本実施の形態に限れば遮光画素部(OB)を設けることは必須ではない。設ける場合でも遮光画素部(OB)は1ライン分で済み、また画素外アンプトランジスタ91の配置領域も通常画素の1ライン分で済む。なお、バイアス回路92の占有面積は通常、1画素ラインより小さくできる。その結果、縦筋補正データを遮光画素信号のみから得る方法で遮光画素を8ラインとか16ライン設ける場合に比べると、縦筋補正に関する回路のエリア面積は大幅に小さくできるという利益が得られる。
Note that it is not essential to provide the light-shielding pixel portion (OB) as long as this embodiment is limited. Even in the case of providing, the light-shielding pixel portion (OB) is sufficient for one line, and the arrangement region of the
[第2の実施の形態]
図4は、第2の実施の形態に係る画素部および補正信号出力回路などの構成を示す図である。図1および図2に示す構成は本実施の形態でも共通する。
図4に示す構成では、図3に示す第1の実施の形態と比較すると、画素部の列方向(垂直方向)の一方側に垂直信号線短絡回路20が付加されている。垂直信号線短絡回路20は、垂直信号線14ごとに設けられ、それぞれのソースが対応する垂直信号線14に接続されドレインが共通接続されている複数のシャントトランジスタ21から構成されている。シャントトランジスタ21のゲートは共通の制御線22に接続され、垂直駆動回路2により制御される。垂直駆動回路2に制御されて全てのシャントトランジスタ21がオンすることにより、全ての垂直信号線14の電位がイコライズされる。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a pixel unit, a correction signal output circuit, and the like according to the second embodiment. The configuration shown in FIGS. 1 and 2 is common to the present embodiment.
In the configuration shown in FIG. 4, a vertical signal line short circuit 20 is added to one side in the column direction (vertical direction) of the pixel portion as compared with the first embodiment shown in FIG. The vertical signal line short circuit 20 includes a plurality of
これまでに説明したように、縦筋の原因は図2に示すような要因が考えられる。このとき、図2に示す電流源31のばらつきの縦筋への影響が無視できるほど小さく別の要因が支配的な場合に、垂直信号線14を並列に接続することで画素外アンプトランジスタ91を並列化する。画素外アンプトランジスタ91は元々比較的サイズが大きいことから特性のばらつきは小さいが、そのばらつきが気になるレベルのときは画素外アンプトランジスタ91を並列化することにより、その特性ばらつきの寄与を平均化でき、結果としてCDS抑圧残しを防止して縦筋の原因となっている要因をさらに正確に抽出することが可能となる。
As explained so far, the cause of the vertical stripes can be considered as shown in FIG. At this time, when the influence of the variation of the
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態では、第1および第2の実施の形態によるCDS抑圧残しの低減に加え、さらに前述したゲイン性のばらつき起因でガンマ補正などの非線型変換処理時に信号レベルのオフセット量がずれる課題を解決する手段を提示する。なお、本実施の形態では図1に示す遮光画素部(OB)を画素部1に備えることが必須となる。以下、縦筋補正時に遮光画素部(OB)から出力される信号をOB信号、補正信号出力回路9から出力される信号をDMY信号と称する。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, in addition to the reduction of the CDS suppression residue in the first and second embodiments, the offset amount of the signal level is further reduced during nonlinear conversion processing such as gamma correction due to the aforementioned variation in gain characteristics. The means to solve the problem of deviation is presented. In this embodiment, it is essential that the
図5に第3の実施の形態に係るバイアス回路を示す。
このバイアス回路92は、図3や図4と同様にモニタ用の2つのトランジスタ93と94、比較器としてのアンプ95、2つの電流源96と97(およびキャパシタ98:任意)を備えるが、さらに画素外アンプトランジスタ91の入力電圧を切り換える2つのスイッチSW1とSW2が付加されている。
スイッチSW1は画素外アンプトランジスタ91の入力電圧をリセット読み出し時(P相)の基準電圧Vpに設定するときにオンする。また、スイッチSW2は画素外アンプトランジスタ91の入力電圧を信号読み出し時(D相)の基準電圧Vdに設定したい場合にオンする。
また、トランジスタ93のゲート端子に、DAコンバータ(DAC)41とアンプ42を介して縦筋補正帰還回路40が接続されている。縦筋補正帰還回路40の入力に、図1に示すADコンバータ(ADC)7の出力が接続されている。なお、アンプの出力経路に接続されているキャパシタ49は信号線電位安定のために設けているが、必要がないときは省略可能である。
FIG. 5 shows a bias circuit according to the third embodiment.
3 and 4, the bias circuit 92 includes two
The switch SW1 is turned on when the input voltage of the out-of-
Further, the vertical stripe
図6に、縦筋補正帰還回路40の構成例を示す。
縦筋補正帰還回路40は、トランジスタ93のゲート端子に与える電圧(以下、帰還量という)V4を求めるための回路である。縦筋補正帰還回路40は、縦筋補正時にADコンバータ(ADC)7から出力されるDMY信号またはOB信号を加算平均する加算平均回路43、OB信号の平均値を保持するOB平均値保持回路(第1の保持回路)44、DMY信号の平均値を保持するDMY平均値保持回路(第2の保持回路)45、2つの保持回路44と45からOB平均値とDMY平均値を読み出して差分を演算する減算器46、減算器46の差がゼロのときの帰還量V4を求める帰還量制御回路47およびORゲート48を有する。
OB平均値保持回路44に、図1に示すタイミング制御回路5からOBデータの演算指示が入力可能になっている。同様に、DMY平均値保持回路45に、タイミング制御回路5からDMYデータの演算指示が入力可能になっている。OB平均値保持回路44とDMY平均値保持回路45は、対応する演算指示の入力に応じて保持データをリセットする。ORゲート48は何れかの演算指示の入力に応じて加算平均回路43に許可信号を生成し、加算平均を開始させる。
FIG. 6 shows a configuration example of the vertical stripe
The vertical stripe
An OB data calculation instruction can be input to the OB average
DMY信号およびOB信号は加算平均回路43に入力されると平均化され、ここで、時間的なばらつきである熱雑音のようなランダムノイズが十分に抑圧される。また、そのとき、たとえばOB信号に黒点により黒レベルが異常に低い黒点OBデータが1ライン(たとえば1000画素)に1つ存在していても、平均化され1/1000の寄与であるので平均値にはほとんど影響がない。白点も同様である。加算平均回路43から出力されたOB平均値(OB信号の黒レベルの平均値)はOB平均値保持回路44で保持され、加算平均回路43から出力されたDMY平均値(DMY信号の平均値)はDMY平均値保持回路45で保持される。
たとえば1ライン分のOB平均値およびDMY平均値のそれぞれが対応する保持回路44と45に保持されると、それらが減算器46に読み出され、ここでOB平均値とDMY平均値の差分値(信号レベル差)が求められる。
帰還量制御回路47は差分値を入力し、その値に応じて帰還量V4を設定しDAコンバータ(DAC)41に出力する。DAC41によりアナログ値に変換された帰還量V4は図5に示すアンプ42を通って画素内アンプトランジスタをモニタするトランジスタ93のゲートに印加される。
When the DMY signal and the OB signal are input to the averaging
For example, when the OB average value and DMY average value for one line are held in the corresponding holding
The feedback
前述したように、バイアス回路92によって画素内と画素外の2つのアンプトランジスタ13と91のソース駆動点電位がともに(V1)で揃えられる。したがって、信号読み出し時(D相)において垂直信号線14には、トランジスタ94のゲートに印加された電圧Vdから、そのしきい値電圧だけ下がった一定電圧が出力される。
一方、リセット動作時(P相)においてはスイッチSW2がオフし、スイッチSW1がオンすることから、垂直信号線14にリセット動作時の基準電圧Vp(>Vd)からトランジスタ94のしきい値電圧だけ下がった一定電圧が出力される。リセット動作時の基準電圧Vpは高い正の電圧であり電源電圧Vddとしてもよい。いずれにしても、信号読み出し時には基準電圧Vpより(Vp−Vd)だけ下がったレベルのDMY信号(補正信号)が補正信号出力回路9から垂直信号線14に排出されることになる。前述したように全ての画素信号はアナログ信号処理回路6(図1)で反転増幅されることから、DMY信号はOB信号や有効画素信号に比べて(Vp−Vd)の正のオフセットがかかった信号となる。
As described above, the bias driving circuit 92 aligns the source drive point potentials of the two
On the other hand, in the reset operation (P phase), the switch SW2 is turned off and the switch SW1 is turned on. Therefore, the threshold voltage of the
図7に列方向にばらついたDMY信号とOB信号の波形例を示す。ここで図7(A)にオフセットをかけない場合、図7(B)にオフセットをかけた場合を示す。
オフセットがかけられない場合は、図7(A)に示すように、DMY信号の中心レベル(通常、DMY平均値と一致する)は、OB信号の中心レベル(通常、OB平均値と一致する)より常に暗電流分だけ下がった信号レベルをとる。カラムばらつきは基本的にDMY信号とOB信号で同じであるが、OB信号では図示のように白点欠陥や黒点欠陥が存在することがある。
FIG. 7 shows examples of waveforms of the DMY signal and the OB signal that vary in the column direction. FIG. 7A shows a case where no offset is applied, and FIG. 7B shows a case where an offset is applied.
When the offset cannot be applied, as shown in FIG. 7A, the center level of the DMY signal (usually coincides with the DMY average value) is the center level of the OB signal (usually coincides with the OB average value). The signal level is always reduced by the dark current. Although the column variation is basically the same for the DMY signal and the OB signal, there may be white spot defects or black spot defects in the OB signal as shown in the figure.
これに対し、本実施の形態で図5および図6に示す回路を用いてオフセットをかけると、図7(B)に示すように、垂直信号線14から読み出されるDMY信号はクランプ電圧を基準として(Vp−Vd)のオフセットがのった信号となる。図7(B)では極端にオフセットを大きくかけた場合を示しているが、このとき図6に示す回路において、DMY平均値がOB平均値より高いので減算器46の出力がゼロとならず正の値を示す。したがって、帰還量制御回路47が帰還をかけて減算器46の出力がゼロとなる帰還量V4を求める。なお、減算器46の出力と帰還量V4の関係は帰還量制御回路47が差分値にフィードバック係数を掛けてDAC41に出力する。なお、フィードバック係数はテーブルで持っていてもよいし演算により求めてもよい。あるいは、DAC41の値やアンプ42のゲインを制御してもよい。この制御は収束性がよく平均値の差を検出した後に通常、1回の制御で所望の帰還量V4を設定できる。
以上の結果、図7(B)においてOB中心レベルとDMY中心レベルが一致し、OBレベルと同じ状態の縦筋補正データ(DMY信号)を得ることができる。
In contrast, when an offset is applied using the circuits shown in FIGS. 5 and 6 in this embodiment, the DMY signal read from the
As a result, in FIG. 7B, the OB center level matches the DMY center level, and vertical stripe correction data (DMY signal) in the same state as the OB level can be obtained.
図8(A)〜図8(C)に、ゲイン性のばらつきとオフセット性のばらつきを有する信号処理部の入出力特性を示す。これらの図は本発明適用前の図13(A)〜図13(C)に対応する。
図13(A)のようにDMY信号レベルで縦筋となるようなオフセットエラー量「a」を見積もった場合、その差分をDMY信号レベルでゼロとするように縦筋補正を行うと、図13(B)に示すようにOB信号レベルでは「b」の補正残しが生じ、これがOB信号レベルを基点とする非線型変換処理(たとえばガンマ補正)において増幅され、新たに縦筋が生じてしまうという問題があった。
FIGS. 8A to 8C show input / output characteristics of a signal processing unit having variations in gain characteristics and variations in offset characteristics. These figures correspond to FIGS. 13A to 13C before application of the present invention.
When the offset error amount “a” that causes a vertical streak at the DMY signal level is estimated as shown in FIG. 13A, if the vertical streak correction is performed so that the difference is zero at the DMY signal level, FIG. As shown in FIG. 5B, a correction residue of “b” occurs at the OB signal level, which is amplified in nonlinear conversion processing (for example, gamma correction) using the OB signal level as a base point, and a vertical stripe is newly generated. There was a problem.
本実施の形態では、OB信号レベルとDMY信号レベルとの差がなくなるようにDMY信号をオフセットさせることにより、黒点欠陥や白点欠陥がないため補正データの精度をあげることができるようにDMY信号で縦筋補正量「a」を見積もったときに、その縦筋補正量は図8(A)に示すようにOB信号レベルで見積もった場合と等価になる。したがって、図8(B)に示すようにOB信号レベルで補正残し量がゼロとなり、図8(C)のようなガンマ補正を行った際に、図13(C)に示すOBレベル付近の信号レベルでガンマ補正の変換精度が大幅に低下する不具合を防止することができる。 In the present embodiment, the DMY signal is offset so that there is no black point defect or white point defect by offsetting the DMY signal so that the difference between the OB signal level and the DMY signal level is eliminated, so that the accuracy of the correction data can be increased. Thus, when the vertical stripe correction amount “a” is estimated, the vertical stripe correction amount is equivalent to that estimated by the OB signal level as shown in FIG. Accordingly, as shown in FIG. 8B, the residual correction amount becomes zero at the OB signal level, and when the gamma correction as shown in FIG. 8C is performed, the signal near the OB level shown in FIG. It is possible to prevent a problem that the conversion accuracy of the gamma correction is greatly lowered at the level.
ところで、通常、固体撮像装置は黒レベルを基準にして信号処理を行うことから、黒レベルを検出し、信号処理回路にその値をフィードバックするためのクランプシステムを搭載している。図9は、その構成の一例を示している。
画素から出力されるOB信号をクランプ回路50に取り込み、クランプ回路50内でディジタルフィルターを通しOB平均値を演算して保持し、DAコンバータ51を通してアナログ信号処理回路(AFE)6に対しクランプレベルを制御する。このときAFE6を通る画素信号の黒レベルがOB平均値を基準としてADコンバータ(ADC)7の入力レンジに入るようにマージンが調節される。
ここでDMY信号は暗電流成分がないため、OB信号より暗電流分小さい。したがって、DMY信号を取り込めるようにするためにはOB信号ではなく、DMY信号を用いてクランプをかけ、AD変換器の入力レンジに入るようにする必要がある。
Incidentally, since a solid-state imaging device normally performs signal processing based on the black level, a clamp system for detecting the black level and feeding back the value to the signal processing circuit is mounted. FIG. 9 shows an example of the configuration.
The OB signal output from the pixel is taken into the
Here, since the DMY signal has no dark current component, it is smaller than the OB signal by the dark current. Therefore, in order to be able to take in the DMY signal, it is necessary to perform clamping using the DMY signal instead of the OB signal so that the signal enters the input range of the AD converter.
ところが、通常では、OB信号でクランプをかけて暗電流に追従してADC7の入力レンジに入るシステムになっていることから、DMY信号でクランプをかける場合、画素の暗電流分、ADC7の入力レンジを損してしまう。したがって、クランプシステムを搭載した固体撮像装置においてはDMY信号を用いて縦筋補正を行う際、DMY信号も取り込めるようにクランプをかけてやらないと逆に取り込めなかった信号列に縦筋を発生させてしまうことになり、逆にDMY信号を取り込むためにはADC7の入力レンジを損するという問題が発生してしまう。
However, in general, the system is configured to clamp the OB signal and follow the dark current to enter the
本実施の形態では、図9に示すクランプシステムを搭載し、かつDMY信号でクランプをかける場合でも、そのDMY信号レベルはOB信号レベル付近に予めオフセット調整されていることから、ADコンバータ(ADC)7の入力レンジを有効に使えることができ、従来、DMY信号を縦筋補正に用いる際に生じるADコンバータの入力レンジを損する問題を解決することができる。 In the present embodiment, even when the clamp system shown in FIG. 9 is mounted and clamping is performed with a DMY signal, the DMY signal level is offset adjusted in the vicinity of the OB signal level in advance, so that an AD converter (ADC) is used. 7 can be used effectively, and the problem of impairing the input range of the AD converter that occurs when the DMY signal is used for vertical stripe correction can be solved.
なお、以上はCMOSイメージセンサで本発明の実施の形態を説明したが、このCMOSイメージセンサを画像入力装置、たとえばディジタルスチルカメラやディジタルビデオカメラなどに搭載した場合に、本実施の形態で新たに付加した回路のうち画素部内のトランジスタと近い位置に同じプロセスで同時形成する必要があるトランジスタを含む補正信号出力回路9、および、垂直信号線短絡回路20はCMOSイメージセンサに内蔵する必要があるが、その他の回路は任意にCMOSイメージセンサ外部でプリント基板に実装された回路により実現することも可能である。ただし、CMOSイメージセンサではCMOSプロセスが用いられることから必要な回路を内蔵させることが容易であり特性もよくなることから、上記説明のように必要な回路をCMOSイメージセンサ内に内蔵させることが望ましい。 The embodiment of the present invention has been described above with the CMOS image sensor. However, when the CMOS image sensor is mounted on an image input device such as a digital still camera or a digital video camera, a new one is provided in the present embodiment. Of the added circuits, the correction signal output circuit 9 including the transistors that need to be simultaneously formed by the same process at a position close to the transistors in the pixel portion and the vertical signal line short circuit 20 need to be incorporated in the CMOS image sensor. The other circuits can be arbitrarily realized by a circuit mounted on a printed board outside the CMOS image sensor. However, since a CMOS process is used in the CMOS image sensor, it is easy to incorporate a necessary circuit and the characteristics are improved. Therefore, it is desirable to incorporate the necessary circuit in the CMOS image sensor as described above.
1…画素部、2…垂直駆動回路、3…画素信号読み出し回路、4…水平シフトレジスタ、5…制御回路、6…アナログ信号処理回路、7…DAコンバータ、8…出力回路、9…補正信号出力回路、10…画素、11…リセットトランジスタ、12…転送トランジスタ、13…画素内アンプトランジスタ、14…垂直信号線、18…電圧供給線、20…垂直信号線短絡回路、21…シャントトランジスタ、22…制御線、31…電流源、32…CDS回路、40…縦筋補正帰還回路、41…DAコンバータ、42…アンプ、43…加算平均回路、44…OB平均値保持回路、45…DMY平均値保持回路、46…減算器、47…帰還量制御回路、48…ORゲート、91…画素外アンプトランジスタ、92…バイアス回路、93,94…モニタ用トランジスタ、95…アンプ、96,97…電流源、OB…遮光画素部、PIXEL…有効画素部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
各垂直信号線の電流源を含み、各垂直信号線の一方端から画素信号を読み出す画素信号読み出し回路と、
各垂直信号線の他方端と電圧供給線との間にそれぞれが接続され、画素内アンプトランジスタよりサイズが大きな複数の画素外アンプトランジスタと、
入力される制御信号に応じて前記画素内アンプトランジスタをモニタするトランジスタを含み、当該トランジスタの入力電圧を変化させて画素外アンプトランジスタの動作点を変更可能とし、各画素外アンプトランジスタを駆動するバイアス回路と、
バイアス回路が複数の画素外アンプトランジスタを駆動したときに各垂直信号線に現出する信号を前記画素信号読み出し回路に入力し、当該画素信号読み出し回路から出力される信号により画素列ごとの縦筋補正用データを生成して保持し、前記画素部の読み出し時に画素信号読み出し回路より出力される有効画素信号から前記画素列ごとの縦筋補正用データを差し引いて縦筋補正する縦筋補正回路と、
を有する固体撮像装置。 A pixel unit in which pixels including a photosensor for photoelectric conversion and an in-pixel amplifier transistor that amplifies a pixel signal generated by photoelectric conversion are arranged, and a vertical signal line is connected to each pixel column;
A pixel signal readout circuit that includes a current source for each vertical signal line, and reads a pixel signal from one end of each vertical signal line ;
A plurality of out-pixel amplifier transistors each connected between the other end of each vertical signal line and the voltage supply line , each having a larger size than the in-pixel amplifier transistors;
Bias that includes a transistor that monitors the in-pixel amplifier transistor in accordance with an input control signal, changes the input voltage of the transistor to change the operating point of the out-of-pixel amplifier transistor, and drives each out-of-pixel amplifier transistor Circuit,
When the bias circuit drives a plurality of out-of-pixel amplifier transistors, a signal appearing on each vertical signal line is input to the pixel signal readout circuit, and a vertical stripe for each pixel column is output by a signal output from the pixel signal readout circuit. A vertical stripe correction circuit that generates and holds correction data and corrects vertical stripes by subtracting vertical stripe correction data for each pixel column from an effective pixel signal output from a pixel signal readout circuit when reading out the pixel unit; ,
A solid-state imaging device.
前記画素外アンプトランジスタを駆動しないで遮光画素部から読み出した遮光画素信号と、画素外アンプトランジスタを駆動したときに前記各垂直信号線に現出するダミー画素信号との信号レベル差を求める回路と、
をさらに備え、
前記バイアス回路は、前記回路が求めた信号レベル差に応じて前記画素内アンプトランジスタをモニタするトランジスタに供給する入力電圧を制御する
請求項1に記載の固体撮像装置。 A light-shielded pixel portion having at least one row of light-shielded pixels that have the same circuit configuration as the effective pixels but are shielded from light;
A circuit for obtaining a signal level difference between a light-shielded pixel signal read from the light-shielded pixel unit without driving the out-of-pixel amplifier transistor and a dummy pixel signal appearing on each vertical signal line when the out-of-pixel amplifier transistor is driven; ,
Further comprising
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the bias circuit controls an input voltage supplied to a transistor that monitors the intra-pixel amplifier transistor according to a signal level difference obtained by the circuit.
入力信号を加算平均する加算平均回路と、
前記画素外アンプトランジスタを駆動しないで遮光画素部から複数回読み出した遮光画素信号を加算平均した後の遮光画素補正データを保持する第1の保持回路と、
前記画素外アンプトランジスタが複数回駆動されたときに各垂直信号線に現出するダミー画素信号を加算平均した後のダミー画素補正データを保持する第2の保持回路と、
第1および第2の保持回路に保持されている遮光画素補正データとダミー画素補正データとが一致するときの電圧を求める回路と
を含み、
当該回路が求めた電圧を、前記画素内アンプトランジスタをモニタするトランジスタに入力する
請求項2に記載の固体撮像装置。 In the block of the circuit for obtaining the signal level difference,
An averaging circuit for averaging the input signals;
A first holding circuit that holds light-shielded pixel correction data after averaging the light-shielded pixel signals read from the light-shielded pixel unit a plurality of times without driving the out-of-pixel amplifier transistor;
A second holding circuit for holding dummy pixel correction data after averaging the dummy pixel signals appearing on each vertical signal line when the out-of-pixel amplifier transistor is driven a plurality of times;
A circuit for obtaining a voltage when the light-shielding pixel correction data and the dummy pixel correction data held in the first and second holding circuits match, and
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the voltage obtained by the circuit is input to a transistor that monitors the intra-pixel amplifier transistor.
請求項2に記載の固体撮像装置。 The bias circuit monitors the output voltage of the in-pixel amplifier transistor of the light-shielded pixel portion and the out-of-pixel amplifier transistor when driving the out-of-pixel amplifier transistor, and the out-of-pixel direction is such that the operating points of the two amplifier transistors coincide with each other. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the control input voltage of the amplifier transistor is adjusted.
前記バイアス回路は、遮光画素部の画素内アンプトランジスタと前記画素外アンプトランジスタの出力電圧をモニタし、当該2つのアンプトランジスタの動作点が一致する向きに画素外アンプトランジスタの制御入力の電圧を調整する
請求項1に記載の固体撮像装置。 A light-shielding pixel portion having the same circuit configuration as the effective pixel but having at least one row of light-shielding pixels that are shielded from light is provided in the pixel portion,
The bias circuit monitors the output voltage of the in-pixel amplifier transistor and the out-of-pixel amplifier transistor in the light-shielding pixel portion, and adjusts the control input voltage of the out-of-pixel amplifier transistor so that the operating points of the two amplifier transistors coincide with each other. The solid-state imaging device according to claim 1.
請求項1〜5に記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1-5 having an electrically shorted capable switches a plurality of the vertical signal line.
光電変換用のフォトセンサと光電変換により生じる画素信号を増幅する画素内アンプトランジスタとを含む画素が配列され、画素列ごとに垂直信号線が接続されている画素部と、
各垂直信号線の電流源を含み、各垂直信号線の一方端から画素信号を読み出す画素信号読み出し回路と、
各垂直信号線の他方端と電圧供給線との間にそれぞれが接続され、画素内アンプトランジスタよりサイズが大きな複数の画素外アンプトランジスタと、
入力される制御信号に応じて前記画素内アンプトランジスタをモニタするトランジスタを含み、当該トランジスタの入力電圧を変化させて画素外アンプトランジスタの動作点を変更可能とし、各画素外アンプトランジスタを駆動するバイアス回路と、
バイアス回路が複数の画素外アンプトランジスタを駆動したときに各垂直信号線に現出する信号を前記画素信号読み出し回路に入力し、当該画素信号読み出し回路から出力される信号により画素列ごとの縦筋補正用データを生成して保持し、前記画素部の読み出し時に画素信号読み出し回路より出力される有効画素信号から前記画素列ごとの縦筋補正用データを差し引いて縦筋補正する縦筋補正回路と、
を有し、
少なくとも前記画素部、前記画素信号読み出し回路、前記画素外アンプトランジスタおよび前記バイアス回路が前記固体撮像素子の内部に形成されている
画像入力装置。 A solid-state image sensor;
A pixel unit in which pixels including a photosensor for photoelectric conversion and an in-pixel amplifier transistor that amplifies a pixel signal generated by photoelectric conversion are arranged, and a vertical signal line is connected to each pixel column;
A pixel signal readout circuit that includes a current source for each vertical signal line, and reads a pixel signal from one end of each vertical signal line ;
A plurality of out-pixel amplifier transistors each connected between the other end of each vertical signal line and the voltage supply line , each having a larger size than the in-pixel amplifier transistors;
Bias that includes a transistor that monitors the in-pixel amplifier transistor in accordance with an input control signal, changes the input voltage of the transistor to change the operating point of the out-of-pixel amplifier transistor, and drives each out-of-pixel amplifier transistor Circuit,
When the bias circuit drives a plurality of out-of-pixel amplifier transistors, a signal appearing on each vertical signal line is input to the pixel signal readout circuit, and a vertical stripe for each pixel column is output by a signal output from the pixel signal readout circuit. A vertical stripe correction circuit that generates and holds correction data and corrects vertical stripes by subtracting vertical stripe correction data for each pixel column from an effective pixel signal output from a pixel signal readout circuit when reading out the pixel unit; ,
Have
An image input apparatus in which at least the pixel unit, the pixel signal readout circuit, the out-pixel amplifier transistor, and the bias circuit are formed inside the solid-state imaging device.
前記画素外アンプトランジスタを駆動するときに前記信号線ごとに現出する信号から縦筋補正用データを生成し保持するステップと、
前記画素部の読み出し時に前記信号出力線に排出される有効画素信号から、前記信号出力線ごとの前記縦筋補正用データを差し引いて縦筋補正を行うステップと、
を含む固体撮像素子の駆動方法。 Includes a pixel unit in which pixels including the pixel amplifier transistor for amplifying the pixel signal generated by the photosensor and the photoelectric conversion for photoelectric conversion are arranged, the current source of each signal output line, the signal output line in the pixel portion on the other hand with respect to the solid-state imaging device and a pixel signal readout circuit for reading pixel signals from the end, prior to each SL signal output line, size than the pixel amplifier transistor at its other end provided with a large pixel outside the amplifier transistor is input Providing a monitor transistor for monitoring the in-pixel amplifier transistor according to the control signal, and driving the out-of-pixel amplifier transistor so that its operating point can be changed by changing an input voltage of the monitor transistor;
Generating and holding vertical streak correction data from signals appearing for each of the signal lines when driving the out-of-pixel amplifier transistors; and
Subtracting the vertical stripe correction data for each signal output line from the effective pixel signal discharged to the signal output line at the time of reading the pixel unit, and performing vertical stripe correction;
A method for driving a solid-state imaging device including:
請求項8に記載の固体撮像素子の駆動方法。 When driving the out-of-pixel amplifier transistor, the output voltage of the in-pixel amplifier transistor and the out-of-pixel amplifier transistor of a pixel that is shielded from light is monitored, and the operating point of the two amplifier transistors is matched. The method for driving a solid-state imaging device according to claim 8, wherein the control input of the external amplifier transistor is adjusted.
前記画素外アンプトランジスタを駆動したときに前記信号出力線に現出する信号と前記遮光画素信号との信号レベル差を求めるステップと、
をさらに含み、
前記信号レベル差に応じて前記画素外アンプトランジスタをモニタするトランジスタに供給する入力電圧を制御する
請求項9に記載の固体撮像素子の駆動方法。 And outputting without driving the pixel outer amplifier transistor, a light-shielded pixel signal from said light-shielded by being pixels to the signal output line,
Obtaining a signal level difference between a signal appearing on the signal output line when the out-of-pixel amplifier transistor is driven and the light-shielded pixel signal;
Further including
The solid-state imaging device driving method according to claim 9, wherein an input voltage supplied to a transistor that monitors the out-of-pixel amplifier transistor is controlled according to the signal level difference.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004032548A JP4517660B2 (en) | 2004-02-09 | 2004-02-09 | Solid-state imaging device, image input device, and driving method of solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004032548A JP4517660B2 (en) | 2004-02-09 | 2004-02-09 | Solid-state imaging device, image input device, and driving method of solid-state imaging device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005223860A JP2005223860A (en) | 2005-08-18 |
JP2005223860A5 JP2005223860A5 (en) | 2006-10-19 |
JP4517660B2 true JP4517660B2 (en) | 2010-08-04 |
Family
ID=34999126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004032548A Expired - Fee Related JP4517660B2 (en) | 2004-02-09 | 2004-02-09 | Solid-state imaging device, image input device, and driving method of solid-state imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4517660B2 (en) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7573519B2 (en) * | 2005-10-26 | 2009-08-11 | Eastman Kodak Company | Method for correcting eclipse or darkle |
JP4827508B2 (en) * | 2005-12-02 | 2011-11-30 | キヤノン株式会社 | Imaging system |
US7427735B2 (en) * | 2005-12-14 | 2008-09-23 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for setting black level in an imager using both optically black and tied pixels |
JP2008118295A (en) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Canon Inc | Imaging apparatus and imaging method |
JP5034610B2 (en) * | 2007-03-30 | 2012-09-26 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device, signal processing method for solid-state imaging device, and imaging device |
JP5142703B2 (en) * | 2007-05-21 | 2013-02-13 | キヤノン株式会社 | Imaging apparatus and processing method thereof |
JP5106017B2 (en) * | 2007-09-20 | 2012-12-26 | 三洋電機株式会社 | camera |
JP5222029B2 (en) | 2008-06-05 | 2013-06-26 | キヤノン株式会社 | IMAGING DEVICE, IMAGING SYSTEM, AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD |
JP5155763B2 (en) * | 2008-07-29 | 2013-03-06 | 富士フイルム株式会社 | Imaging apparatus and imaging control method |
JP5451052B2 (en) * | 2008-12-15 | 2014-03-26 | キヤノン株式会社 | Imaging device |
JP5511203B2 (en) * | 2009-03-16 | 2014-06-04 | キヤノン株式会社 | Imaging device and imaging apparatus |
JP5431771B2 (en) | 2009-04-07 | 2014-03-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | Solid-state imaging device |
JPWO2011093225A1 (en) * | 2010-01-26 | 2013-06-06 | 国立大学法人静岡大学 | Solid-state imaging device and method for reading signal from pixel array of solid-state imaging device |
JP5537172B2 (en) | 2010-01-28 | 2014-07-02 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
JP2011176762A (en) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Panasonic Corp | Solid-state imaging device and camera |
JP2011259407A (en) * | 2010-05-13 | 2011-12-22 | Sony Corp | Signal processing circuit, solid state image sensor, and camera system |
WO2014175005A1 (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-30 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Image sensor, imaging device, endoscope, endoscope system and driving method of image sensor |
JPWO2014175006A1 (en) * | 2013-04-25 | 2017-02-23 | オリンパス株式会社 | Imaging device, imaging device, endoscope, and endoscope system |
JP6324184B2 (en) * | 2014-04-18 | 2018-05-16 | キヤノン株式会社 | Photoelectric conversion device, imaging system, and driving method of photoelectric conversion device |
CN105338268B (en) * | 2014-08-12 | 2018-09-11 | 比亚迪股份有限公司 | Imaging sensor and its removal solar spot method and removal solar spot device |
JP7134786B2 (en) * | 2018-08-27 | 2022-09-12 | キヤノン株式会社 | Imaging device and control method |
WO2023153375A1 (en) * | 2022-02-09 | 2023-08-17 | 国立大学法人静岡大学 | Distance measuring device and distance measuring method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000295533A (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-20 | Sony Corp | Solid-state image pickup element, its drive method and method for processing signal of the solid-state image pickup element |
JP2001078093A (en) * | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Matsushita Electronics Industry Corp | Solid-state image pickup device |
JP2002016839A (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Minolta Co Ltd | Solid-state imaging apparatus |
JP2004015712A (en) * | 2002-06-11 | 2004-01-15 | Sony Corp | Solid-state image pickup device and fixed pattern noise removing method therefor |
-
2004
- 2004-02-09 JP JP2004032548A patent/JP4517660B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000295533A (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-20 | Sony Corp | Solid-state image pickup element, its drive method and method for processing signal of the solid-state image pickup element |
JP2001078093A (en) * | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Matsushita Electronics Industry Corp | Solid-state image pickup device |
JP2002016839A (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Minolta Co Ltd | Solid-state imaging apparatus |
JP2004015712A (en) * | 2002-06-11 | 2004-01-15 | Sony Corp | Solid-state image pickup device and fixed pattern noise removing method therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005223860A (en) | 2005-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4517660B2 (en) | Solid-state imaging device, image input device, and driving method of solid-state imaging device | |
JP4827508B2 (en) | Imaging system | |
JP5034610B2 (en) | Solid-state imaging device, signal processing method for solid-state imaging device, and imaging device | |
US7986362B2 (en) | Image pickup apparatus maintaining constant potential of load-transistor main electrode | |
JP4185949B2 (en) | Photoelectric conversion device and imaging device | |
US8975569B2 (en) | Solid-state imaging device, driving method thereof, and solid-state imaging system to perform difference processing using effective and reference pixels | |
US7884870B2 (en) | Photoelectric conversion apparatus with current limiting units to limit excessive current to signal lines | |
US8077227B2 (en) | Method and apparatus providing analog row noise correction and hot pixel filtering | |
US7723661B2 (en) | Solid-state imaging device with column amplifier | |
JP5322816B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
US8085324B2 (en) | Solid-state imaging apparatus | |
WO2010092651A1 (en) | Solid state imaging device and imaging device | |
US8040405B2 (en) | Solid-state imaging apparatus | |
JP2011520384A (en) | Column fixed pattern noise correction circuit and method | |
JP2010114487A (en) | Solid-state image pickup apparatus and image pickup apparatus | |
JP3890207B2 (en) | Imaging apparatus and imaging system | |
JP5431771B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP2005101985A (en) | Solid-state image pickup device and image input device | |
TWI520605B (en) | Solid-state imaging device | |
US7787036B2 (en) | Imaging apparatus configured to correct noise | |
JP4991494B2 (en) | Imaging device | |
JP2008306565A (en) | Imaging apparatus and signal correcting method thereof | |
JP2008017100A (en) | Solid-state imaging device | |
WO2011104781A1 (en) | Solid state imaging device and camera | |
JP6896788B2 (en) | Imaging equipment, imaging methods, computer programs and storage media |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060905 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060905 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090901 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091021 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100427 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100510 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130528 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |