JPH04241586A - Solid-state image pickup device - Google Patents
Solid-state image pickup deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、複数の画素がマトリク
ス状に配列されてなる固体撮像装置に関し、特に、各画
素内において光信号電荷が増幅される内部増幅型の固体
撮像素子、所謂AMI(Amplified MOS
Intelligent Imager)を有す
る固体撮像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and more particularly to an internal amplification type solid-state imaging device in which optical signal charges are amplified within each pixel, so-called AMI. (Amplified MOS
The present invention relates to a solid-state imaging device having an Intelligent Imager.
【0002】0002
【従来の技術】固体撮像装置の高解像度化に伴い、各画
素毎に増幅機能を有した内部増幅型の固体撮像素子の研
究が行われており、このような技術については、例えば
「高感度固体撮像技術」,”テレビジョン学会誌”78
7〜793頁,Vol42,No8(1988)にその
記載がある。[Prior Art] As the resolution of solid-state imaging devices increases, research is being conducted on internally amplified solid-state imaging devices that have an amplification function for each pixel. "Solid-state imaging technology", "Television Society Journal" 78
The description is on pages 7-793, Vol. 42, No. 8 (1988).
【0003】ここで、簡単に増幅型固体撮像装置の一例
について説明すると、その各画素の回路構成は、図4に
示すように、受光素子PD、垂直スイッチングトランジ
スタTy、増幅用トランジスタTa及びリセット用のリ
セットトランジスタTrsより構成されている。即ち、
受光素子PDに増幅用トランジスタTaのゲートとリセ
ットトランジスタTrsのソースが接続され、増幅用ト
ランジスタTaのドレインに垂直スイッチングトランジ
スタTyのソースが接続され、該垂直スイッチングトラ
ンジスタTy及びリセットトランジスタTrsの各ドレ
インに共通の電源線Lが接続され、そして、増幅用トラ
ンジスタTaのソースを介して該当画素の出力信号を得
るように構成されている。この画素の信号読出し処理に
関する等価回路を図5に示す。ここで、Txは水平スイ
ッチングトランジスタを示す。[0003] Here, to briefly explain an example of an amplification type solid-state imaging device, the circuit configuration of each pixel is as shown in FIG. It is composed of a reset transistor Trs. That is,
The gate of the amplification transistor Ta and the source of the reset transistor Trs are connected to the light receiving element PD, the source of the vertical switching transistor Ty is connected to the drain of the amplification transistor Ta, and the drains of the vertical switching transistor Ty and the reset transistor Trs are connected to each other. A common power supply line L is connected, and the output signal of the corresponding pixel is obtained through the source of the amplification transistor Ta. FIG. 5 shows an equivalent circuit related to signal readout processing of this pixel. Here, Tx indicates a horizontal switching transistor.
【0004】この増幅型固体撮像装置では、各画素毎の
受光素子PDに入射した光量に応じた信号電荷を画素毎
に設けられた増幅用トランジスタTaのゲートに印加す
ることにより、増幅された信号電流を出力信号として上
記増幅用トランジスタTaのソースより取り出すように
している。In this amplification type solid-state imaging device, an amplified signal is obtained by applying a signal charge corresponding to the amount of light incident on the light receiving element PD of each pixel to the gate of an amplification transistor Ta provided for each pixel. The current is taken out as an output signal from the source of the amplifying transistor Ta.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
増幅型固体撮像装置においては、その共通の課題として
固定パターン雑音(FPN)がある。この固定パターン
雑音は、図6に示すように、オフセット電流Iosとし
て出力信号(出力電流)Ioに重畳したかたちで現れ、
特に、受光量が増大するに従って、その出力信号Ioの
SN比を劣化させる。この固定パターン雑音の発生要因
としては、トランジスタの製造プロセス途中でのゴミの
付着、光学マスクの不均一、マスク合わせ精度、露光条
件などの加工精度の不均一から起因する各画素毎のトラ
ンジスタにおけるしきい値電圧のばらつき等がある。However, a common problem in conventional amplified solid-state imaging devices is fixed pattern noise (FPN). As shown in FIG. 6, this fixed pattern noise appears as an offset current Ios superimposed on the output signal (output current) Io,
In particular, as the amount of received light increases, the SN ratio of the output signal Io deteriorates. This fixed pattern noise is caused by the adhesion of dust during the transistor manufacturing process, non-uniformity of optical masks, non-uniformity of processing precision such as mask alignment accuracy and exposure conditions. There are variations in threshold voltage, etc.
【0006】上記しきい値電圧のばらつきによる固定パ
ターン雑音の除去方法としては、現在、外部メモリで対
応している(1988年テレビジョン学会全国大会3ー
5”増幅型固体撮像素子AMIの固定パターンノイズ除
去方式”参照)。この場合、フレームメモリが必要とな
るが、このフレームメモリを1画素ー8ビット構成とし
た場合、780(H)×500(V)画素のディスプレ
イでは、780×500×8=3.1Mビット必要とな
る。また、1150(H)×500(V)画素のHDT
V対応のディスプレイでは、1150×500×8=4
.8Mビット必要となる。このように、外部メモリを使
用する場合は、メモリ(例えばDRAM等)と該メモリ
に対しアクセスを行う大規模な信号処理回路を付加する
分だけコスト増となり、その消費電力も増大するという
不都合がある。[0006] As a method for removing the fixed pattern noise caused by variations in the threshold voltage, an external memory is currently used. (See “Noise Removal Method”). In this case, a frame memory is required, but if this frame memory is configured with 1 pixel and 8 bits, a display with 780 (H) x 500 (V) pixels will require 780 x 500 x 8 = 3.1 M bits. becomes. In addition, HDT of 1150 (H) x 500 (V) pixels
For V-compatible displays, 1150 x 500 x 8 = 4
.. 8M bits are required. In this way, when using external memory, the cost increases due to the addition of memory (for example, DRAM, etc.) and a large-scale signal processing circuit that accesses the memory, and there are disadvantages such as increased power consumption. be.
【0007】本発明は、このような課題に鑑み成された
もので、その目的とするところは、コスト増を誘発する
外部メモリを不要とし、かつ容易にしきい値電圧による
出力電流オフセットを低減し、固定パターン雑音を抑圧
することができる固体撮像装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to eliminate the need for an external memory that increases costs, and to easily reduce output current offset due to threshold voltage. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that can suppress fixed pattern noise.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、受光素子PD
と、その受光素子PDからの信号電荷を増幅する増幅手
段Taと、上記信号電荷をリセットするリセット手段T
rsを、各画素1に有し、これら画素1がマトリクス状
に配列されてなる固体撮像装置において、行選択信号V
mが供給される行選択線Lyに行選択スイッチTyを接
続し、2値の振幅Vx1及びVx2を有する列選択信号
H[1]及びH[2]が供給される列選択線Lxにリセ
ット手段Trs及び列選択スイッチTxを接続し、増幅
手段Taから信号線Lsに順次出力信号I[1]とリセ
ット出力信号I[2]を出力するように構成する。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a light receiving element PD.
, an amplification means Ta for amplifying the signal charge from the light receiving element PD, and a reset means T for resetting the signal charge.
rs in each pixel 1, and these pixels 1 are arranged in a matrix, the row selection signal V
reset means connects a row selection switch Ty to a row selection line Ly to which m is supplied, and connects the row selection switch Ty to a column selection line Lx to which column selection signals H[1] and H[2] having binary amplitudes Vx1 and Vx2 are supplied; Trs and the column selection switch Tx are connected, and the amplifying means Ta is configured to sequentially output an output signal I[1] and a reset output signal I[2] to the signal line Ls.
【0009】[0009]
【作用】上述の本発明の構成によれば、各画素1におい
て、リセット手段Trs及び列選択スイッチTxが接続
される列選択線Lxに2値の振幅Vx1及びVx2を有
する列選択信号H[1]及びH[2]を供給して、信号
線Lsに出力信号(真の信号電流Ioとオフセット電流
I[2]が重畳された信号)I[1]とリセット出力信
号(オフセット電流)I[2]を順次出力するようにし
たので、各出力信号I[1]及びI[2]を例えばサン
プル/ホールドして後段の例えば差動増幅器8などを用
いて上記出力信号I[1]と上記リセット出力信号I[
2]とを減算処理することにより、容易に、オフセット
補正された信号出力Soを得ることができ、しきい値電
圧のばらつきによる固定パターン雑音を安価にかつ容易
に抑圧することができる。[Operation] According to the configuration of the present invention described above, in each pixel 1, the column selection signal H[1 having binary amplitudes Vx1 and Vx2 is connected to the column selection line Lx to which the reset means Trs and the column selection switch Tx are connected. ] and H[2], and output signal (signal in which true signal current Io and offset current I[2] are superimposed) I[1] and reset output signal (offset current) I[ 2] are sequentially output, so each output signal I[1] and I[2] is sampled and held, and the output signal I[1] and the above are output using a differential amplifier 8 in a subsequent stage. Reset output signal I[
2], the offset-corrected signal output So can be easily obtained, and fixed pattern noise due to variations in threshold voltage can be suppressed easily and at low cost.
【0010】0010
【実施例】以下、図1〜図3を参照しながら本発明の実
施例を説明する。図1は、本実施例に係る固体撮像装置
の要部、特に、各画素の構造が、フォトダイオードで発
生した光信号電荷に応じた電位をMOSFET(MOS
型電界効果トランジスタ)のゲートに印加して電流増幅
を行うタイプの内部増幅型固体撮像素子Aを示す回路図
である。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 shows that the main parts of the solid-state imaging device according to this embodiment, in particular the structure of each pixel, are connected to a MOSFET (MOS
FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal amplification type solid-state image sensor A of a type in which current is amplified by applying current to the gate of a field effect transistor (type field effect transistor).
【0011】この固体撮像素子Aの各画素1は、フォト
ダイオードPDと、夫々MOSFETで構成された増幅
用トランジスタTa、水平スイッチングトランジスタT
x、垂直スイッチングトランジスタTy及びリセット用
トランジスタTrsとを有して成り、これら画素1がマ
トリクス状に配列されて固体撮像素子Aのイメージ部を
構成する。また、このイメージ部の周辺には、垂直走査
のための垂直走査回路2と、リセットと水平走査を兼ね
る水平走査回路3が設けられている。Each pixel 1 of this solid-state image sensor A includes a photodiode PD, an amplification transistor Ta each composed of a MOSFET, and a horizontal switching transistor T.
x, a vertical switching transistor Ty, and a reset transistor Trs, and these pixels 1 are arranged in a matrix to form an image portion of the solid-state image sensor A. Further, a vertical scanning circuit 2 for vertical scanning and a horizontal scanning circuit 3 for both reset and horizontal scanning are provided around the image portion.
【0012】垂直走査回路2は、各行の垂直スイッチン
グトランジスタTyをオンオフ制御し、水平走査回路3
は、各列の水平スイッチングトランジスタTxとリセッ
ト用トランジスタTrsをオンオフ制御する。そして、
垂直走査回路2からの行選択信号Vmによって例えばm
行が選択(m行に関する垂直スイッチングトランジスタ
Tyがオン)されているものとすると、水平走査回路3
からの列選択信号Hに応じて順次例えばn−1列、n列
、n+1列・・・が選択され、それに準じて、図示の例
では、例えばm行n−1列,m行n列,m行n+1列・
・・における画素1の出力電流Iがm行の信号線Lsを
介してビデオラインVLに現れる。The vertical scanning circuit 2 controls on/off the vertical switching transistors Ty in each row, and the horizontal scanning circuit 3
controls on/off of the horizontal switching transistor Tx and reset transistor Trs in each column. and,
For example, by the row selection signal Vm from the vertical scanning circuit 2,
Assuming that a row is selected (vertical switching transistor Ty for m rows is on), the horizontal scanning circuit 3
For example, column n-1, column n, column n+1, etc. are sequentially selected in accordance with the column selection signal H from . m rows n+1 columns・
The output current I of the pixel 1 at ... appears on the video line VL via the m-row signal line Ls.
【0013】次に、各画素1の構成を説明すると、各画
素1におけるフォトダイオードPDは、そのカソードを
通じて、垂直スイッチングトランジスタTyのドレイン
に接続されており、この垂直スイッチングトランジスタ
Tyは、そのソースを介して増幅用トランジスタTaの
ゲートに接続されている。また、垂直スイッチングトラ
ンジスタTyのゲートには垂直走査回路2からの行選択
線Lyが接続されている。この行選択線Lyを通じて垂
直スイッチングトランジスタTyのゲートがオンされて
いる状態においてはじめて、フォトダイオードPDで発
生した光信号電荷に基づく電位が垂直スイッチングトラ
ンジスタを介して増幅用トランジスタのゲートに印加さ
れる。また、増幅用トランジスタTaには水平スイッチ
ングトランジスタTxが直列に接続されると共に、水平
スイッチングトランジスタTxのゲートには水平走査回
路3からの列選択線Lxが接続され、更に、この水平ス
イッチングトランジスタTxのソースには信号線Lsが
接続される。Next, to explain the configuration of each pixel 1, the photodiode PD in each pixel 1 is connected to the drain of a vertical switching transistor Ty through its cathode, and this vertical switching transistor Ty has its source connected to the drain of the vertical switching transistor Ty. It is connected to the gate of the amplification transistor Ta through the amplification transistor Ta. Furthermore, a row selection line Ly from the vertical scanning circuit 2 is connected to the gate of the vertical switching transistor Ty. Only when the gate of the vertical switching transistor Ty is turned on through the row selection line Ly, a potential based on the optical signal charge generated in the photodiode PD is applied to the gate of the amplification transistor via the vertical switching transistor. Further, a horizontal switching transistor Tx is connected in series to the amplification transistor Ta, and a column selection line Lx from the horizontal scanning circuit 3 is connected to the gate of the horizontal switching transistor Tx. A signal line Ls is connected to the source.
【0014】また、フォトダイオードPDは、上記垂直
スイッチングトランジスタTyのほか、リセット用トラ
ンジスタTrsにも接続されており、このリセット用ト
ランジスタTrsのゲートには上記水平スイッチングト
ランジスタTxと同様に水平走査回路3からの列選択線
Lxが接続される。そして、増幅用トランジスタTa及
びリセット用トランジスタTrsの各ドレインには、全
画素共通の電源電圧Vddが印加される。更に、本例で
は、水平スイッチングトランジスタTx及びリセット用
トランジスタTrsがターンオンするしきい値を夫々V
thx及びVthrとすると、この二つのトランジスタ
Tx及びTrsにおいてVthx<Vthrとなるよう
に設計する。The photodiode PD is also connected to the reset transistor Trs in addition to the vertical switching transistor Ty, and the gate of the reset transistor Trs is connected to the horizontal scanning circuit 3 similarly to the horizontal switching transistor Tx. Column selection line Lx from is connected. A power supply voltage Vdd common to all pixels is applied to each drain of the amplification transistor Ta and the reset transistor Trs. Furthermore, in this example, the thresholds at which the horizontal switching transistor Tx and the reset transistor Trs are turned on are set to V, respectively.
Assuming thx and Vthr, these two transistors Tx and Trs are designed so that Vthx<Vthr.
【0015】次に、本例に係る固体撮像装置の動作、特
に、しきい値等のばらつきに起因するオフセット電位を
除去し、固定パターン雑音を抑圧させる読出し方法につ
いて図2及び図3も参照しながら説明する。 図2は
、本例の固体撮像装置に用いられる減算処理回路Bを示
すブロック線図であり、図3は、本例の信号読出し処理
を示す波形図である。Next, please also refer to FIGS. 2 and 3 regarding the operation of the solid-state imaging device according to this example, and in particular, the readout method for removing offset potentials caused by variations in threshold values and suppressing fixed pattern noise. I will explain. FIG. 2 is a block diagram showing the subtraction processing circuit B used in the solid-state imaging device of this example, and FIG. 3 is a waveform diagram showing signal readout processing of this example.
【0016】まず、この固体撮像素子Aの初期状態にお
いて、各画素1のフォトダイオードPDにはリセット用
トランジスタTrsを介して初期値Vddがセットされ
ている。続く受光期間において、入射光によって励起さ
れた電子がフォトダイオードPDに吸収されるため、フ
ォトダイオードPDの電位が、入射光に応じて減少する
。次に垂直走査回路2から例えばm行の行選択線Lyに
行選択信号Vmを供給する。この行選択信号Vmの供給
によって、m行の垂直スイッチングトランジスタTyの
ゲートがオンし、m行に関するフォトダイオードPDの
電位が垂直スイッチングトランジスタTyを通じて増幅
用トランジスタTaのゲートに印加される。尚、この固
体撮像素子Aにおいては、暗状態で最も出力電流が大き
く、入射光が増すに従って出力電流が減少する所謂ネガ
型の特性を有する。First, in the initial state of the solid-state image sensor A, an initial value Vdd is set in the photodiode PD of each pixel 1 via the reset transistor Trs. During the subsequent light reception period, electrons excited by the incident light are absorbed by the photodiode PD, so the potential of the photodiode PD decreases in accordance with the incident light. Next, a row selection signal Vm is supplied from the vertical scanning circuit 2 to the row selection line Ly of m rows, for example. By supplying this row selection signal Vm, the gate of the vertical switching transistor Ty of the m row is turned on, and the potential of the photodiode PD regarding the m row is applied to the gate of the amplification transistor Ta through the vertical switching transistor Ty. Note that this solid-state image sensor A has a so-called negative type characteristic in which the output current is largest in a dark state, and the output current decreases as the incident light increases.
【0017】次に、水平走査回路3から例えばn−1列
の列選択線Lxに列選択信号Hn−1 を供給する。こ
の列選択信号Hn−1 は、夫々1次と2次とに分けら
れ、1次の選択信号Hn−1 [1]は、その電圧振幅
VX1が2次のそれよりも小とされている。即ち、1次
の選択信号Hn−1 [1]の電圧振幅VX1は、水平
スイッチングトランジスタTxのしきい値Vthxより
も大でリセット用トランジスタTrsのしきい値Vth
rよりも小に設定され(Vthx<VX1<Vthr)
、2次の選択信号Hn−1 [2]の電圧振幅VX2は
、リセット用トランジスタTrsのしきい値Vthrよ
りも大に設定される(VX2>Vthr)。Next, a column selection signal Hn-1 is supplied from the horizontal scanning circuit 3 to the column selection line Lx of the n-1 column, for example. This column selection signal Hn-1 is divided into primary and secondary selection signals, and the voltage amplitude VX1 of the primary selection signal Hn-1 [1] is smaller than that of the secondary selection signal. That is, the voltage amplitude VX1 of the primary selection signal Hn-1 [1] is larger than the threshold value Vthx of the horizontal switching transistor Tx and the threshold value Vth of the reset transistor Trs.
is set smaller than r (Vthx<VX1<Vthr)
, the voltage amplitude VX2 of the secondary selection signal Hn-1 [2] is set larger than the threshold value Vthr of the reset transistor Trs (VX2>Vthr).
【0018】従って、1次の選択信号Hn−1 [1]
の入力時には、水平スイッチングトランジスタTxがタ
ーンオンし、増幅用トランジスタTaのゲートに加えら
れた電位に応じた信号電流(真の信号電流とオフセット
電流が重畳された信号)In−1 [1]を水平スイッ
チングトランジスタTxを通じて信号線Lsに読み出し
、更にこの信号線Lsを通じてビデオラインVLに読み
出す。このとき、リセット用トランジスタTrsはオフ
である。
次の2次の選択信号Hn−1 [2]の入力時には水平
スイッチングトランジスタTxがオンのままでリセット
用トランジスタTrsがターンオンし、フォトダイオー
ドPDに対するリセットが行われる。このとき、リセッ
ト時の信号電流(オフセット電流)In−1 [1]が
信号線Lsを通じてビデオラインVLに読み出される。
そして、水平走査回路3から順次n列,n+1列、n+
2列・・・の各列選択線Lxに夫々列選択信号Hn ,
Hn+1 ,Hn+2 ・・・を供給することにより、
m行に関する画素1の信号電流I[1]とリセット時の
信号電流I[2]をm行の信号線Lsを通じてビデオラ
インVLに読み出す。Therefore, the primary selection signal Hn-1 [1]
At the time of input, the horizontal switching transistor Tx turns on, and the signal current (signal in which the true signal current and offset current are superimposed) corresponding to the potential applied to the gate of the amplification transistor Ta is horizontally switched on. The signal is read out to the signal line Ls through the switching transistor Tx, and further read out to the video line VL through the signal line Ls. At this time, the reset transistor Trs is off. When the next secondary selection signal Hn-1 [2] is input, the reset transistor Trs is turned on while the horizontal switching transistor Tx remains on, and the photodiode PD is reset. At this time, the signal current (offset current) In-1 [1] at the time of reset is read out to the video line VL through the signal line Ls. Then, sequentially from the horizontal scanning circuit 3, n columns, n+1 columns, n+
A column selection signal Hn, is applied to each column selection line Lx of two columns...
By supplying Hn+1, Hn+2...
The signal current I[1] of the pixel 1 regarding the m row and the signal current I[2] at the time of reset are read out to the video line VL through the signal line Ls of the m row.
【0019】以下、図3で示す1次の選択信号(Hn−
1 [1],Hn[1],Hn+1 [1],Hn+2
[1]・・・)、2次の選択信号(Hn−1 [2]
,Hn [2],Hn+1[2],Hn+2 [2]・
・・)、信号電流(In−1 [1],In [1],
In+1[1],In+2 [1]・・・)及びオフセ
ット電流(In−1 [2],In [2],In+1
[2],In+2 [2]・・・)を夫々総称して、
H[1]、H[2]、I[1]及びI[2]と記す。Hereinafter, the primary selection signal (Hn-
1 [1], Hn[1], Hn+1 [1], Hn+2
[1]...), secondary selection signal (Hn-1 [2]
, Hn [2], Hn+1 [2], Hn+2 [2]・
), signal current (In-1 [1], In [1],
In+1 [1], In+2 [1]...) and offset current (In-1 [2], In [2], In+1
[2], In+2 [2]...) are respectively collectively called,
They are written as H[1], H[2], I[1] and I[2].
【0020】ビデオラインVLに読み出された各信号電
流I[1],I[2]は、次段のオペアンプ4にて電圧
変換され、出力電圧Voとして後段の減算処理回路Bに
供給される。上記出力電圧Voは、上記信号電流Iと同
様に、1次の選択信号H[1]に対応した信号出力電圧
V[1](Vn−1 [1],Vn[1],Vn+1
[1],Vn+2 [1]・・・)と2次の選択信号H
[2]に対応したリセット出力電圧V[2](Vn−1
[2],Vn [2],Vn+1 [2],Vn+2
[2]・・・)が順次出力されたかたちとなっている
。Each of the signal currents I[1] and I[2] read out to the video line VL is voltage-converted by the operational amplifier 4 in the next stage, and is supplied to the subtraction processing circuit B in the subsequent stage as an output voltage Vo. . Similar to the signal current I, the output voltage Vo is the signal output voltage V[1] (Vn-1 [1], Vn[1], Vn+1) corresponding to the primary selection signal H[1].
[1], Vn+2 [1]...) and the secondary selection signal H
Reset output voltage V[2] (Vn-1
[2], Vn [2], Vn+1 [2], Vn+2
[2]...) are output in sequence.
【0021】減算処理回路Bは、三つのサンプリングホ
ールド回路(以降、単にS/H回路と記す)5,6及び
7と差動増幅器8を有して成る。上記出力電圧Voは、
接点aを介して夫々第1のS/H回路5と第3のS/H
回路7に供給される。第1のS/H回路5に入力された
出力電圧Voは、第1のクロック信号C1 に基づいて
信号出力電圧V[1]がサンプリングホールドされ、第
3のS/H回路7に入力された出力電圧Voは、第2の
クロック信号C2 に基づいてリセット出力電圧V[2
]がサンプリングホールドされる。第1のS/H回路5
から出力される第1のサンプリングホールド信号(以降
、単にS/H信号と記す)SH1 は、更に第2のS/
H回路6に供給される。この第2のS/H回路6に入力
された第1のS/H信号SH1 は、第2のクロック信
号C2 に基づいてサンプリングホールドされる。そし
て、この第2のS/H回路6から、上記信号出力電圧V
[1]と同じ振幅を有し、かつ第2のクロック信号C2
の出力タイミングと同期した第2のS/H信号SH2
が出力され、第3のS/H回路7から、上記リセット
出力電圧V[2]と同じ振幅を有し、かつ第2のクロッ
ク信号C2 の出力タイミングと同期した第3のS/H
信号SH3 が出力される。The subtraction processing circuit B includes three sampling and holding circuits (hereinafter simply referred to as S/H circuits) 5, 6, and 7, and a differential amplifier 8. The above output voltage Vo is
The first S/H circuit 5 and the third S/H circuit 5 through contact a, respectively.
It is supplied to the circuit 7. The output voltage Vo input to the first S/H circuit 5 is sampled and held as the signal output voltage V[1] based on the first clock signal C1, and input to the third S/H circuit 7. The output voltage Vo is reset to the reset output voltage V[2 based on the second clock signal C2.
] is sampled and held. First S/H circuit 5
The first sampling hold signal (hereinafter simply referred to as S/H signal) SH1 output from the second S/H signal
It is supplied to the H circuit 6. The first S/H signal SH1 input to the second S/H circuit 6 is sampled and held based on the second clock signal C2. Then, from this second S/H circuit 6, the signal output voltage V
[1] and has the same amplitude as the second clock signal C2
A second S/H signal SH2 synchronized with the output timing of
is output from the third S/H circuit 7, and the third S/H has the same amplitude as the reset output voltage V[2] and is synchronized with the output timing of the second clock signal C2.
Signal SH3 is output.
【0022】これら第2のS/H信号SH2 と第3の
S/H信号SH3 は、次段の差動増幅器8に供給され
、該差動増幅器8において各S/H信号SH2 及びS
H3 の減算処理が行われ、その出力端子φoより減算
処理後の撮像信号Soが出力される。即ち、上記第2の
S/H信号SH2 は、上記信号出力電圧V[1]と等
値であり、この信号SH2 には、リセット時のオフセ
ット電流I[2]に基づくリセット出力電圧V[2]が
重畳されている。また、上記第3のS/H信号SH3
が、該リセット出力電圧V[2]と等値であることから
、この減算処理により、リセット出力電圧V[2]が相
殺され、従って、この減算処理回路Bの出力端子φoか
らは真の信号電流Io(=I[1]−I[2])に基づ
く撮像信号Soが出力される。These second S/H signal SH2 and third S/H signal SH3 are supplied to the next stage differential amplifier 8, and in the differential amplifier 8, each S/H signal SH2 and S
H3 subtraction processing is performed, and the image pickup signal So after the subtraction processing is output from the output terminal φo. That is, the second S/H signal SH2 has the same value as the signal output voltage V[1], and this signal SH2 has a reset output voltage V[2] based on the offset current I[2] at the time of reset. ] are superimposed. Further, the third S/H signal SH3
is equal to the reset output voltage V[2], so this subtraction process cancels out the reset output voltage V[2], and therefore, the true signal is output from the output terminal φo of the subtraction process circuit B. An imaging signal So based on the current Io (=I[1]-I[2]) is output.
【0023】上述のように、本例によれば、各画素1に
おいて、水平スイッチングトランジスタTx及びリセッ
ト用トランジスタTrsが接続される列選択線Lxに2
値の振幅VX1及びVX2を有する列選択信号H[1]
及びH[2]を供給して、信号線Lsに真の信号電流I
oとオフセット電流I[2]が重畳された信号電流I[
1]とオフセット電流I[2]を順次出力し、各信号電
流I[1]及びオフセット電流I[2]をオペアンプ4
にて電圧変換して夫々信号出力電圧V[1]及びリセッ
ト出力電圧V[2]としたのち、これら出力電圧Voを
例えばサンプル/ホールドして後段の例えば差動増幅器
8などを用いて上記信号出力電圧V[1]と上記リセッ
ト出力電圧V[2]とを減算処理するようにしたので、
外部メモリ等を用いることなく、容易にオフセット補正
された撮像信号Soを得ることができ、しきい値電圧等
のばらつきによる固定パターン雑音を安価にかつ容易に
抑圧することができる。As described above, according to this example, in each pixel 1, two lines are connected to the column selection line Lx to which the horizontal switching transistor Tx and the reset transistor Trs are connected.
Column selection signal H[1] with amplitudes of values VX1 and VX2
and H[2] to supply the true signal current I to the signal line Ls.
Signal current I[ where o and offset current I[2] are superimposed
1] and offset current I[2] sequentially, and output each signal current I[1] and offset current I[2] to operational amplifier 4.
After converting the voltages into the signal output voltage V[1] and the reset output voltage V[2] respectively, these output voltages Vo are sampled and held, and the above-mentioned signal is converted using the differential amplifier 8 in the subsequent stage, for example. Since the output voltage V[1] and the above-mentioned reset output voltage V[2] are subtracted,
The offset-corrected imaging signal So can be easily obtained without using an external memory or the like, and fixed pattern noise caused by variations in threshold voltage and the like can be suppressed easily and at low cost.
【0024】[0024]
【発明の効果】本発明に係る固体撮像装置によれば、コ
スト増を誘発する外部メモリを不要とし、かつ容易にし
きい値電圧による出力電流オフセットを低減し、固定パ
ターン雑音を容易に、かつ安価に抑圧することができる
。[Effects of the Invention] According to the solid-state imaging device of the present invention, there is no need for an external memory that increases costs, and the output current offset due to the threshold voltage can be easily reduced, and fixed pattern noise can be easily and inexpensively reduced. can be suppressed.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
【図1】本実施例に係る固体撮像装置の要部(固体撮像
素子)の構成を示す回路図[Fig. 1] A circuit diagram showing the configuration of a main part (solid-state imaging device) of a solid-state imaging device according to this embodiment.
【図2】本実施例に係る減算処理回路の構成を示すブロ
ック線図FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the subtraction processing circuit according to the present embodiment.
【図3】本実施例に係る固体撮像装置の信号処理を示す
波形図[Fig. 3] Waveform diagram showing signal processing of the solid-state imaging device according to the present example
【図4】従来例に係る画素の回路構成を示す回路図[Fig. 4] A circuit diagram showing the circuit configuration of a pixel according to a conventional example.
【図
5】従来例の信号読出し処理を示す等価回路図[Fig. 5] Equivalent circuit diagram showing conventional signal readout processing
【図6】
受光量に対する出力電流の変化を示す特性図[Figure 6]
Characteristic diagram showing changes in output current with respect to amount of received light
A 固体撮像素子
B 減算処理回路
1 画素
2 垂直走査回路
3 水平走査回路
4 オペアンプ
5 第1のS/H回路
6 第2のS/H回路
7 第3のS/H回路
8 差動増幅器
Ta 増幅用トランジスタ
Ty 垂直スイッチングトランジスタTx 水平ス
イッチングトランジスタTrs リセット用トランジ
スタ
PD フォトダイオードA Solid-state image sensor B Subtraction processing circuit 1 Pixel 2 Vertical scanning circuit 3 Horizontal scanning circuit 4 Operational amplifier 5 First S/H circuit 6 Second S/H circuit 7 Third S/H circuit 8 Differential amplifier Ta Amplification Transistor Ty Vertical switching transistor Tx Horizontal switching transistor Trs Resetting transistor PD Photodiode
Claims (1)
電荷を増幅する増幅手段と、上記信号電荷をリセットす
るリセット手段を各画素に有し、これら画素がマトリク
ス状に配列されてなる固体撮像装置において、行選択信
号が供給される行選択線に行選択スイッチが接続され、
2値の振幅を有する列選択信号が供給される列選択線に
上記リセット手段及び列選択スイッチが接続され、上記
増幅手段から信号線に順次出力信号とリセット出力信号
が出力されることを特徴とする固体撮像装置。1. A solid-state image pickup in which each pixel has a light receiving element, an amplification means for amplifying a signal charge from the light receiving element, and a reset means for resetting the signal charge, and these pixels are arranged in a matrix. In the device, a row selection switch is connected to a row selection line to which a row selection signal is supplied;
The reset means and column selection switch are connected to a column selection line to which a column selection signal having a binary amplitude is supplied, and an output signal and a reset output signal are sequentially output from the amplification means to the signal line. solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3014788A JPH04241586A (en) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | Solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3014788A JPH04241586A (en) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | Solid-state image pickup device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04241586A true JPH04241586A (en) | 1992-08-28 |
Family
ID=11870798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3014788A Pending JPH04241586A (en) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | Solid-state image pickup device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04241586A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002028094A1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-04 | Sakai, Yasue | Solid-state imaging device and correlated double sampling circuit |
US6667767B1 (en) * | 1998-07-29 | 2003-12-23 | Nec Electronics Corporation | Image sensor for offsetting threshold voltage of a transistor in a source follower |
US7636118B2 (en) * | 1997-08-15 | 2009-12-22 | Sony Corporation | Solid state image sensor with fixed pattern noise reduction |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP3014788A patent/JPH04241586A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7755690B2 (en) | 1997-08-15 | 2010-07-13 | Sony Corporation | Solid state image sensor with fixed pattern noise reduction |
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WO2002028094A1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-04 | Sakai, Yasue | Solid-state imaging device and correlated double sampling circuit |
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