JPH08336075A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH08336075A JPH08336075A JP7164575A JP16457595A JPH08336075A JP H08336075 A JPH08336075 A JP H08336075A JP 7164575 A JP7164575 A JP 7164575A JP 16457595 A JP16457595 A JP 16457595A JP H08336075 A JPH08336075 A JP H08336075A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 より少ないビット数のＡ／Ｄ変換器を用いて
ＦＰＮを補正できるようにした固体撮像装置を提供す
る。 【構成】 ＣＭＤを画素として用いた固体撮像素子20
と、該固体撮像素子20の暗時ＦＰＮ信号を得るための遮
光手段23と、前記固体撮像素子20の信号出力をデジタル
信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器21と、前記固体撮像
素子の全画素の暗時ＦＰＮ信号を保持することのできる
フレームメモリ25と、該フレームメモリ25から出力され
る暗時ＦＰＮ信号の極性反転信号に比例した信号で各Ｃ
ＭＤ画素のゲートに印加する読み出し電圧を変調する電
圧変調器28と、前記固体撮像素子20，暗時ＦＰＮ信号を
得るための遮光手段23及び前記フレームメモリ25の動作
タイミングを与えるタイミング信号発生器24とで固体撮
像装置を構成する。
ＦＰＮを補正できるようにした固体撮像装置を提供す
る。 【構成】 ＣＭＤを画素として用いた固体撮像素子20
と、該固体撮像素子20の暗時ＦＰＮ信号を得るための遮
光手段23と、前記固体撮像素子20の信号出力をデジタル
信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器21と、前記固体撮像
素子の全画素の暗時ＦＰＮ信号を保持することのできる
フレームメモリ25と、該フレームメモリ25から出力され
る暗時ＦＰＮ信号の極性反転信号に比例した信号で各Ｃ
ＭＤ画素のゲートに印加する読み出し電圧を変調する電
圧変調器28と、前記固体撮像素子20，暗時ＦＰＮ信号を
得るための遮光手段23及び前記フレームメモリ25の動作
タイミングを与えるタイミング信号発生器24とで固体撮
像装置を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電荷変調素子（Char
ge Modulation Device：以下ＣＭＤと略称する）を画素
として用いた固体撮像装置に関し、特にその固定パター
ンノイズを補正できるようにした固体撮像装置に関す
る。
ge Modulation Device：以下ＣＭＤと略称する）を画素
として用いた固体撮像装置に関し、特にその固定パター
ンノイズを補正できるようにした固体撮像装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＭＩＳ型受光・蓄積部を有する撮
像素子からなる固体撮像素子は種々のものが知られてい
るが、その中で内部増幅機能を有する撮像素子としてＣ
ＭＤを用いた固体撮像素子がある。このＣＭＤは、半導
体層の表面に該表面と平行にソース・ドレイン電流が流
れるようにソース領域及びドレイン領域を形成すると共
に、該ソース・ドレイン領域間の半導体層の表面に絶縁
層を介してゲート電極を設けて構成され、光照射により
生成されゲート電極下に蓄積された電荷量によりソース
・ドレイン電流を変調する一種のフォトトランジスタで
あり、特開昭６１−８４０５９号公報や、１９８６年に
開催された International Electron Device Meeting
（ＩＥＤＭ）予稿集の第353 〜356 頁の“ A NEW MOS I
MAGESENSOR OPERATEING IN A NON-DESTRUCIVE READOUT
MODE”という題名の論文で、その内容が記述されてい
る。
像素子からなる固体撮像素子は種々のものが知られてい
るが、その中で内部増幅機能を有する撮像素子としてＣ
ＭＤを用いた固体撮像素子がある。このＣＭＤは、半導
体層の表面に該表面と平行にソース・ドレイン電流が流
れるようにソース領域及びドレイン領域を形成すると共
に、該ソース・ドレイン領域間の半導体層の表面に絶縁
層を介してゲート電極を設けて構成され、光照射により
生成されゲート電極下に蓄積された電荷量によりソース
・ドレイン電流を変調する一種のフォトトランジスタで
あり、特開昭６１−８４０５９号公報や、１９８６年に
開催された International Electron Device Meeting
（ＩＥＤＭ）予稿集の第353 〜356 頁の“ A NEW MOS I
MAGESENSOR OPERATEING IN A NON-DESTRUCIVE READOUT
MODE”という題名の論文で、その内容が記述されてい
る。
【０００３】次に、かかるＣＭＤを用いた従来の固体撮
像素子の構成例を、図８の回路構成図に基づいて説明す
る。まず、各画素を構成するＣＭＤ１−11，１−12，・
・・１−mnをマトリクス状に配列し、その各ドレインに
は共通にバイアスＶＤ（＞０）を印加する。そしてＸ方
向に配列されたＣＭＤ群のゲート端子は行ライン２−
１，２−２，・・・２−ｍにそれぞれ接続し、Ｙ方向に
配列されたＣＭＤ群のソース端子は、列ライン３−１，
３−２，・・・３−ｎにそれぞれ接続する。上記列ライ
ン３−１，３−２，・・・３−ｎは、それぞれ列選択用
トランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎ及び反選択
用トランジスタ５−１，５−２，・・・５−ｎを介し
て、信号線６及び基準電位ＧＮＤに接地されたレファレ
ンス・ライン７にそれぞれ共通に接続する。信号線６は
入力が仮想接地された電流−電圧変換型のプリアンプ12
に接続され、プリアンプ12の出力端９には負極性の映像
信号が時系列に読み出される。また、行ライン２−１，
２−２，・・・２−ｍは垂直走査回路10に接続して、そ
れぞれ信号φＧ１，φＧ２，・・・φＧｍを印加し、列
選択用トランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎ及び
反選択用トランジスタ５−１，５−２，・・・５−ｎの
ゲート端子は、水平走査回路11に接続して、それぞれ信
号φＳ１，φＳ２，・・・φＳｎ及び各々の反転信号を
印加する。なお、図示しないが各ＣＭＤは同一基板上に
形成され、その基板には基板電圧ＶＳＵＢを印加するよ
うになっている。
像素子の構成例を、図８の回路構成図に基づいて説明す
る。まず、各画素を構成するＣＭＤ１−11，１−12，・
・・１−mnをマトリクス状に配列し、その各ドレインに
は共通にバイアスＶＤ（＞０）を印加する。そしてＸ方
向に配列されたＣＭＤ群のゲート端子は行ライン２−
１，２−２，・・・２−ｍにそれぞれ接続し、Ｙ方向に
配列されたＣＭＤ群のソース端子は、列ライン３−１，
３−２，・・・３−ｎにそれぞれ接続する。上記列ライ
ン３−１，３−２，・・・３−ｎは、それぞれ列選択用
トランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎ及び反選択
用トランジスタ５−１，５−２，・・・５−ｎを介し
て、信号線６及び基準電位ＧＮＤに接地されたレファレ
ンス・ライン７にそれぞれ共通に接続する。信号線６は
入力が仮想接地された電流−電圧変換型のプリアンプ12
に接続され、プリアンプ12の出力端９には負極性の映像
信号が時系列に読み出される。また、行ライン２−１，
２−２，・・・２−ｍは垂直走査回路10に接続して、そ
れぞれ信号φＧ１，φＧ２，・・・φＧｍを印加し、列
選択用トランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎ及び
反選択用トランジスタ５−１，５−２，・・・５−ｎの
ゲート端子は、水平走査回路11に接続して、それぞれ信
号φＳ１，φＳ２，・・・φＳｎ及び各々の反転信号を
印加する。なお、図示しないが各ＣＭＤは同一基板上に
形成され、その基板には基板電圧ＶＳＵＢを印加するよ
うになっている。
【０００４】図９は、図８に示したＣＭＤを用いた固体
撮像素子の動作を説明するための信号波形図である。垂
直走査回路10の作動により行ライン２−１，２−２，・
・・２−ｍに印加される信号φＧ１，φＧ２，・・・φ
Ｇｍは、読み出し電圧ＶＲＤとリセット電圧ＶＲＳ、オ
ーバーフロー電圧ＶＯＦ、及び蓄積電圧ＶＩＮＴよりな
り、非選択行においては映像信号の水平有効期間中は蓄
積電圧ＶＩＮＴ、水平帰線期間中はオーバーフロー電圧
ＶＯＦとなり、選択行においては映像信号の水平有効期
間中は読み出し電圧ＶＲＤ、水平帰線期間中はリセット
電圧ＶＲＳとなる。なお、前記オーバーフロー電圧ＶＯ
Ｆについては、特開昭６１−１３６３８８号公報におい
て、更に詳述されている。
撮像素子の動作を説明するための信号波形図である。垂
直走査回路10の作動により行ライン２−１，２−２，・
・・２−ｍに印加される信号φＧ１，φＧ２，・・・φ
Ｇｍは、読み出し電圧ＶＲＤとリセット電圧ＶＲＳ、オ
ーバーフロー電圧ＶＯＦ、及び蓄積電圧ＶＩＮＴよりな
り、非選択行においては映像信号の水平有効期間中は蓄
積電圧ＶＩＮＴ、水平帰線期間中はオーバーフロー電圧
ＶＯＦとなり、選択行においては映像信号の水平有効期
間中は読み出し電圧ＶＲＤ、水平帰線期間中はリセット
電圧ＶＲＳとなる。なお、前記オーバーフロー電圧ＶＯ
Ｆについては、特開昭６１−１３６３８８号公報におい
て、更に詳述されている。
【０００５】一方、水平走査回路11の作動により列選択
用トランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎのゲート
端子に印加される信号φＳ１，φＳ２，・・・φＳｎ
は、列ライン３−１，３−２，・・・３−ｎを選択する
ための信号で、低レベルは列選択用トランジスタ４−
１，４−２，・・・４−ｎをオフ、反選択用トランジス
タ５−１，５−２，・・・５−ｎをオン、高レベルは列
選択用トランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎをオ
ン、反選択用トランジスタ５−１，５−２，・・・５−
ｎをオフする電圧値になるように設定され、選択行に読
み出し電圧ＶＲＤが印加されている期間に、列選択用ト
ランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎを順次オン
し、各ＣＭＤ画素の光信号を信号線６により順次読み出
し、プリアンプ12で信号電流を電圧変換して出力するよ
うになっている。
用トランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎのゲート
端子に印加される信号φＳ１，φＳ２，・・・φＳｎ
は、列ライン３−１，３−２，・・・３−ｎを選択する
ための信号で、低レベルは列選択用トランジスタ４−
１，４−２，・・・４−ｎをオフ、反選択用トランジス
タ５−１，５−２，・・・５−ｎをオン、高レベルは列
選択用トランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎをオ
ン、反選択用トランジスタ５−１，５−２，・・・５−
ｎをオフする電圧値になるように設定され、選択行に読
み出し電圧ＶＲＤが印加されている期間に、列選択用ト
ランジスタ４−１，４−２，・・・４−ｎを順次オン
し、各ＣＭＤ画素の光信号を信号線６により順次読み出
し、プリアンプ12で信号電流を電圧変換して出力するよ
うになっている。
【０００６】なお、図８において、φＨＳＴ，φＨ１，
φＨ２は、水平走査回路11を駆動するためのスタート信
号及びクロック信号を示している。また、φＶＳＴ，φ
Ｖ１，φＶ２は、垂直走査回路10を駆動するためのスタ
ート信号及びクロック信号を示しており、Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３は、それぞれ画素のゲートに与える前記読み出し電
圧ＶＲＤ、リセット電圧ＶＲＳ、オーバーフロー電圧Ｖ
ＯＦを与える入力電圧を示している。
φＨ２は、水平走査回路11を駆動するためのスタート信
号及びクロック信号を示している。また、φＶＳＴ，φ
Ｖ１，φＶ２は、垂直走査回路10を駆動するためのスタ
ート信号及びクロック信号を示しており、Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３は、それぞれ画素のゲートに与える前記読み出し電
圧ＶＲＤ、リセット電圧ＶＲＳ、オーバーフロー電圧Ｖ
ＯＦを与える入力電圧を示している。
【０００７】ところで、前述のＣＭＤを用いた固体撮像
素子においては、画素毎の特性バラツキが信号出力に現
れる、いわゆる固定パターンノイズ（ Fixed Pattern N
oize：以下ＦＰＮは略称する）が大きく、この固体撮像
素子の主たるノイズ源となっている。このＦＰＮの要因
は、ＣＭＤのトランジスタ特性のバラツキと光電荷蓄積
時に発生する暗電荷量のバラツキが考えられるが、後者
の方が支配的で、これは出力電圧オフセット補正でかな
り改善されることがわかっている。（参考文献：“ＣＭ
Ｄ撮像素子のＦＰＮ抑圧駆動法”テレビジョン学会全国
大会予稿集、３−７，１９９０）
素子においては、画素毎の特性バラツキが信号出力に現
れる、いわゆる固定パターンノイズ（ Fixed Pattern N
oize：以下ＦＰＮは略称する）が大きく、この固体撮像
素子の主たるノイズ源となっている。このＦＰＮの要因
は、ＣＭＤのトランジスタ特性のバラツキと光電荷蓄積
時に発生する暗電荷量のバラツキが考えられるが、後者
の方が支配的で、これは出力電圧オフセット補正でかな
り改善されることがわかっている。（参考文献：“ＣＭ
Ｄ撮像素子のＦＰＮ抑圧駆動法”テレビジョン学会全国
大会予稿集、３−７，１９９０）
【０００８】前記オフセット補正機能を有する、本件出
願人が提案したＣＭＤを用いた固体撮像装置として、図
10に示すような構成の固体撮像装置がある。すなわち、
図８に示した構成の固体撮像素子20と、その光学系22の
中に配置された遮光手段23と、前記固体撮像素子20の信
号出力をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器21
と、前記固体撮像素子20の全画素信号出力を保持するこ
とのできるフレームメモリ25と、前記固体撮像素子20の
出力と前記フレームメモリ25の出力の差をとる減算器26
と、前記固体撮像素子20，前記遮光手段23及び前記フレ
ームメモリ25の動作タイミングを与えるタイミング信号
発生器24とで固体撮像装置を構成する。そして前記遮光
手段23，タイミング信号発生器24，フレームメモリ25の
作動により、少なくとも１フレーム間は遮光して、この
期間の前記固体撮像素子20の出力を暗時ＦＰＮ信号とし
て前記フレームメモリ25に保持し、遮光しない期間は前
記固体撮像素子20から各画素の信号を順次読み出し、同
時に対応する画素の暗時ＦＰＮ信号が前記フレームメモ
リ25から出力されるようにし、前記減算器26によって前
記固体撮像素子20の出力と前記暗時ＦＰＮ信号出力の差
をとることによって、暗時ＦＰＮの補正された映像信号
を得るようになっている。
願人が提案したＣＭＤを用いた固体撮像装置として、図
10に示すような構成の固体撮像装置がある。すなわち、
図８に示した構成の固体撮像素子20と、その光学系22の
中に配置された遮光手段23と、前記固体撮像素子20の信
号出力をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器21
と、前記固体撮像素子20の全画素信号出力を保持するこ
とのできるフレームメモリ25と、前記固体撮像素子20の
出力と前記フレームメモリ25の出力の差をとる減算器26
と、前記固体撮像素子20，前記遮光手段23及び前記フレ
ームメモリ25の動作タイミングを与えるタイミング信号
発生器24とで固体撮像装置を構成する。そして前記遮光
手段23，タイミング信号発生器24，フレームメモリ25の
作動により、少なくとも１フレーム間は遮光して、この
期間の前記固体撮像素子20の出力を暗時ＦＰＮ信号とし
て前記フレームメモリ25に保持し、遮光しない期間は前
記固体撮像素子20から各画素の信号を順次読み出し、同
時に対応する画素の暗時ＦＰＮ信号が前記フレームメモ
リ25から出力されるようにし、前記減算器26によって前
記固体撮像素子20の出力と前記暗時ＦＰＮ信号出力の差
をとることによって、暗時ＦＰＮの補正された映像信号
を得るようになっている。
【０００９】また、前記暗時ＦＰＮ信号を得る別の方法
としては、前記遮光手段23によって遮光する動作に代え
て、前記固体撮像素子20のオーバーフロー電圧ＶＯＦを
リセット電圧ＶＲＳとする方法が、本件出願人より提案
されており、特開平４−１６２８８６号公報に開示され
ている。
としては、前記遮光手段23によって遮光する動作に代え
て、前記固体撮像素子20のオーバーフロー電圧ＶＯＦを
リセット電圧ＶＲＳとする方法が、本件出願人より提案
されており、特開平４−１６２８８６号公報に開示され
ている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記固体撮
像素子20の暗時ＦＰＮレベルは、シェーディングと呼ば
れる低い周波数成分と画素毎のバラツキによる高い周波
数成分をあわせると、飽和出力信号の約10％を占める。
前記固体撮像装置が光電変換する最大光量（すなわち光
電変換領域）を前記固体撮像素子20の飽和光量の10％に
設定した場合、ＦＰＮ信号の p-p値と光電変換信号の p
-p値が同じ値となるため、前記Ａ／Ｄ変換器21の入力ダ
イナミックレンジの約50％をＦＰＮ信号が占めることに
なる。したがって、前記固体撮像装置から得られるビデ
オ信号に８ビット精度以上のＳ／Ｎを要求した場合、Ｆ
ＰＮ信号レベルが１ビット占めるので、Ａ／Ｄ変換器21
は９ビット以上のものが必要となる。現状では、このよ
うなＡ／Ｄ変換器は非常に高価で、これは固体撮像装置
のコストアップにつながる。
像素子20の暗時ＦＰＮレベルは、シェーディングと呼ば
れる低い周波数成分と画素毎のバラツキによる高い周波
数成分をあわせると、飽和出力信号の約10％を占める。
前記固体撮像装置が光電変換する最大光量（すなわち光
電変換領域）を前記固体撮像素子20の飽和光量の10％に
設定した場合、ＦＰＮ信号の p-p値と光電変換信号の p
-p値が同じ値となるため、前記Ａ／Ｄ変換器21の入力ダ
イナミックレンジの約50％をＦＰＮ信号が占めることに
なる。したがって、前記固体撮像装置から得られるビデ
オ信号に８ビット精度以上のＳ／Ｎを要求した場合、Ｆ
ＰＮ信号レベルが１ビット占めるので、Ａ／Ｄ変換器21
は９ビット以上のものが必要となる。現状では、このよ
うなＡ／Ｄ変換器は非常に高価で、これは固体撮像装置
のコストアップにつながる。
【００１１】本発明は、従来のＣＭＤを画素として用い
た固体撮像装置における上記問題点を解消するためにな
されたもので、より少ないビット数のＡ／Ｄ変換器を用
いてＦＰＮを補正できるようにした固体撮像装置を提供
することを目的とする。
た固体撮像装置における上記問題点を解消するためにな
されたもので、より少ないビット数のＡ／Ｄ変換器を用
いてＦＰＮを補正できるようにした固体撮像装置を提供
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するために、請求項１記載の発明は、半導体層の表面
に該表面と平行にソース・ドレイン電流が流れるように
ソース領域及びドレイン領域を形成すると共に、該ソー
ス・ドレイン領域間の半導体層の表面に絶縁層を介して
ゲート電極を設けて構成した電荷変調素子を画素とし、
該画素をマトリクス状に多数配列した画素アレイと、該
画素アレイの各画素をソース・ゲート選択方式により順
次選択して画素信号を読み出す走査手段とを備えた固体
撮像素子と、該固体撮像素子の暗時ＦＰＮ信号を得る手
段と、前記固体撮像素子の信号出力をデジタル信号に変
換するためのＡ／Ｄ変換器と、前記固体撮像素子の全画
素の暗時ＦＰＮ信号を保持することのできるフレームメ
モリと、該フレームメモリから出力される暗時ＦＰＮ信
号の極性反転信号に比例した信号で前記固体撮像素子の
各画素のゲートに印加する読み出し電圧を変調する電圧
変調器と、前記固体撮像素子、前記暗時ＦＰＮ信号を得
る手段及び前記フレームメモリの動作タイミングを与え
るタイミング信号発生器とを備え、前記暗時ＦＰＮ信号
を得る手段、Ａ／Ｄ変換器、フレームメモリ及びタイミ
ング信号発生器の作動により、暗時ＦＰＮ信号読み出し
期間には、前記固体撮像素子の各画素の暗時ＦＰＮ信号
を読み出して前記フレームメモリに保持し、暗時ＦＰＮ
信号を読み出さない期間には、前記固体撮像素子から各
画素の信号を順次読み出すと同時に、対応画素の暗時Ｆ
ＰＮ信号を前記フレームメモリから出力して前記電圧変
調器に入力し、該メモリ出力信号の極性反転信号に比例
した信号で前記固体撮像素子に与える読み出し電圧を変
調して、暗時ＦＰＮの補正された映像信号を得るように
構成するものである。
決するために、請求項１記載の発明は、半導体層の表面
に該表面と平行にソース・ドレイン電流が流れるように
ソース領域及びドレイン領域を形成すると共に、該ソー
ス・ドレイン領域間の半導体層の表面に絶縁層を介して
ゲート電極を設けて構成した電荷変調素子を画素とし、
該画素をマトリクス状に多数配列した画素アレイと、該
画素アレイの各画素をソース・ゲート選択方式により順
次選択して画素信号を読み出す走査手段とを備えた固体
撮像素子と、該固体撮像素子の暗時ＦＰＮ信号を得る手
段と、前記固体撮像素子の信号出力をデジタル信号に変
換するためのＡ／Ｄ変換器と、前記固体撮像素子の全画
素の暗時ＦＰＮ信号を保持することのできるフレームメ
モリと、該フレームメモリから出力される暗時ＦＰＮ信
号の極性反転信号に比例した信号で前記固体撮像素子の
各画素のゲートに印加する読み出し電圧を変調する電圧
変調器と、前記固体撮像素子、前記暗時ＦＰＮ信号を得
る手段及び前記フレームメモリの動作タイミングを与え
るタイミング信号発生器とを備え、前記暗時ＦＰＮ信号
を得る手段、Ａ／Ｄ変換器、フレームメモリ及びタイミ
ング信号発生器の作動により、暗時ＦＰＮ信号読み出し
期間には、前記固体撮像素子の各画素の暗時ＦＰＮ信号
を読み出して前記フレームメモリに保持し、暗時ＦＰＮ
信号を読み出さない期間には、前記固体撮像素子から各
画素の信号を順次読み出すと同時に、対応画素の暗時Ｆ
ＰＮ信号を前記フレームメモリから出力して前記電圧変
調器に入力し、該メモリ出力信号の極性反転信号に比例
した信号で前記固体撮像素子に与える読み出し電圧を変
調して、暗時ＦＰＮの補正された映像信号を得るように
構成するものである。
【００１３】また、請求項２記載の発明は、半導体層の
表面に該表面と平行にソース・ドレイン電流が流れるよ
うにソース領域及びドレイン領域を形成すると共に、該
ソース・ドレイン領域間の半導体層の表面に絶縁層を介
してゲート電極を設けて構成した電荷変調素子を画素と
し、該画素をマトリクス状に多数配列した画素アレイ
と、該画素アレイの各画素をソース・ゲート選択方式に
より順次選択して画素信号を読み出す走査手段とを備え
た固体撮像素子と、該固体撮像素子の暗時ＦＰＮ信号を
得る手段と、前記固体撮像素子の信号出力をデジタル信
号に変換するためのＡ／Ｄ変換器と、前記固体撮像素子
の全画素の暗時ＦＰＮ信号を保持することのできるフレ
ームメモリと、該フレームメモリの出力信号の周波数帯
域を制限するためのカットオフ周波数が同一のローパス
フィルタ及びハイパスフィルタと、前記固体撮像素子の
各画素のゲートに印加される読み出し電圧を前記ローパ
スフィルタからの帯域制限信号に応じて変調する電圧変
調器と、前記固体撮像素子の出力信号と前記ハイパスフ
ィルタの出力信号の差をとるための減算器と、前記固体
撮像素子、前記暗時ＦＰＮ信号を得る手段及び前記フレ
ームメモリの動作タイミングを与えるタイミング信号発
生器とを備え、前記暗時ＦＰＮ信号を得る手段、Ａ／Ｄ
変換器、フレームメモリ及びタイミング信号発生器の作
動により、暗時ＦＰＮ信号読み出し期間には、前記固体
撮像素子の各画素の暗時ＦＰＮ信号を読み出して前記フ
レームメモリに保持し、暗時ＦＰＮ信号を読み出さない
期間には、前記固体撮像素子から各画素の信号を順次読
み出すと同時に、対応画素の暗時ＦＰＮ信号を前記フレ
ームメモリから出力して前記ローパスフィルタによって
低減に帯域制限された信号を前記電圧変調器に入力し、
前記ローパスフィルタの出力信号の極性反転信号に比例
した信号で前記固体撮像素子に与える読み出し電圧を変
調して、前記固体撮像素子から暗時ＦＰＮの低減周波数
成分が補正された信号を得、該信号と前記フレームメモ
リから出力して前記ハイパスフィルタによって高域に帯
域制限された信号とを前記減算器で減算を行って、全帯
域に渡って暗時ＦＰＮの補正された映像信号を得るよう
に構成するものである。
表面に該表面と平行にソース・ドレイン電流が流れるよ
うにソース領域及びドレイン領域を形成すると共に、該
ソース・ドレイン領域間の半導体層の表面に絶縁層を介
してゲート電極を設けて構成した電荷変調素子を画素と
し、該画素をマトリクス状に多数配列した画素アレイ
と、該画素アレイの各画素をソース・ゲート選択方式に
より順次選択して画素信号を読み出す走査手段とを備え
た固体撮像素子と、該固体撮像素子の暗時ＦＰＮ信号を
得る手段と、前記固体撮像素子の信号出力をデジタル信
号に変換するためのＡ／Ｄ変換器と、前記固体撮像素子
の全画素の暗時ＦＰＮ信号を保持することのできるフレ
ームメモリと、該フレームメモリの出力信号の周波数帯
域を制限するためのカットオフ周波数が同一のローパス
フィルタ及びハイパスフィルタと、前記固体撮像素子の
各画素のゲートに印加される読み出し電圧を前記ローパ
スフィルタからの帯域制限信号に応じて変調する電圧変
調器と、前記固体撮像素子の出力信号と前記ハイパスフ
ィルタの出力信号の差をとるための減算器と、前記固体
撮像素子、前記暗時ＦＰＮ信号を得る手段及び前記フレ
ームメモリの動作タイミングを与えるタイミング信号発
生器とを備え、前記暗時ＦＰＮ信号を得る手段、Ａ／Ｄ
変換器、フレームメモリ及びタイミング信号発生器の作
動により、暗時ＦＰＮ信号読み出し期間には、前記固体
撮像素子の各画素の暗時ＦＰＮ信号を読み出して前記フ
レームメモリに保持し、暗時ＦＰＮ信号を読み出さない
期間には、前記固体撮像素子から各画素の信号を順次読
み出すと同時に、対応画素の暗時ＦＰＮ信号を前記フレ
ームメモリから出力して前記ローパスフィルタによって
低減に帯域制限された信号を前記電圧変調器に入力し、
前記ローパスフィルタの出力信号の極性反転信号に比例
した信号で前記固体撮像素子に与える読み出し電圧を変
調して、前記固体撮像素子から暗時ＦＰＮの低減周波数
成分が補正された信号を得、該信号と前記フレームメモ
リから出力して前記ハイパスフィルタによって高域に帯
域制限された信号とを前記減算器で減算を行って、全帯
域に渡って暗時ＦＰＮの補正された映像信号を得るよう
に構成するものである。
【００１４】上記請求項１及び２記載の何れの構成の固
体撮像装置においても、ＣＭＤ固体撮像素子の読み出し
電圧として暗時ＦＰＮ信号に対応して変調された電圧を
与えることによって、前記固体撮像素子の出力には暗時
ＦＰＮ信号が全く含まれないか、低減された出力信号が
得られる。したがって、従来例のようにＡ／Ｄ変換器の
入力レンジを暗時ＦＰＮ信号が大きく占めるために高価
な多ビットのＡ／Ｄ変換器を用いる必要がなく、固体撮
像装置のコストの低減を図ることができる。
体撮像装置においても、ＣＭＤ固体撮像素子の読み出し
電圧として暗時ＦＰＮ信号に対応して変調された電圧を
与えることによって、前記固体撮像素子の出力には暗時
ＦＰＮ信号が全く含まれないか、低減された出力信号が
得られる。したがって、従来例のようにＡ／Ｄ変換器の
入力レンジを暗時ＦＰＮ信号が大きく占めるために高価
な多ビットのＡ／Ｄ変換器を用いる必要がなく、固体撮
像装置のコストの低減を図ることができる。
【００１５】
【実施例】次に実施例について説明する。まず実施例を
直接説明するに先立ち、本発明におけるＦＰＮ補正の原
理を図１に基づいて説明する。図１はＣＭＤの１画素の
等価回路を示しており、31はゲート電極とその直下にあ
る絶縁膜との間のゲート容量ＣG を、32はその他の容量
ＣS を、33は電流特性を決める電流源を示している。な
お、２は行ライン、３は列ラインを示している。光照射
によって発生したフォトンは前記ゲート容量ＣG に蓄積
され、その電荷ｑによりゲート電位をｑ／（ＣG ＋
ＣS ）だけ上昇させる。この状態でゲートに読み出し電
圧ＶＲＤを印加すると、ＣＭＤ撮像素子は直線領域で動
作し、前記ゲート電位上昇分ｑ／（ＣG ＋ＣS ）に比例
してソース・ドレイン電流が流れ、入射光量に応じた信
号を得ることができる。したがって、ゲートに印加する
読み出し電圧ＶＲＤ近傍では、電流対電圧特性は比例関
係であるから、前記読み出し電圧ＶＲＤを、暗時ＦＰＮ
信号の極性反転信号に、ＣG ／（ＣG ＋ＣS ）と前記直
線領域におけるgmの積の逆数Ｋ〔＝（ＣG ＋ＣS ）／
（ＣG ・gm）〕をかけた信号で変調することによって、
暗時ＦＰＮ信号を補正した信号電流を得ることができ
る。
直接説明するに先立ち、本発明におけるＦＰＮ補正の原
理を図１に基づいて説明する。図１はＣＭＤの１画素の
等価回路を示しており、31はゲート電極とその直下にあ
る絶縁膜との間のゲート容量ＣG を、32はその他の容量
ＣS を、33は電流特性を決める電流源を示している。な
お、２は行ライン、３は列ラインを示している。光照射
によって発生したフォトンは前記ゲート容量ＣG に蓄積
され、その電荷ｑによりゲート電位をｑ／（ＣG ＋
ＣS ）だけ上昇させる。この状態でゲートに読み出し電
圧ＶＲＤを印加すると、ＣＭＤ撮像素子は直線領域で動
作し、前記ゲート電位上昇分ｑ／（ＣG ＋ＣS ）に比例
してソース・ドレイン電流が流れ、入射光量に応じた信
号を得ることができる。したがって、ゲートに印加する
読み出し電圧ＶＲＤ近傍では、電流対電圧特性は比例関
係であるから、前記読み出し電圧ＶＲＤを、暗時ＦＰＮ
信号の極性反転信号に、ＣG ／（ＣG ＋ＣS ）と前記直
線領域におけるgmの積の逆数Ｋ〔＝（ＣG ＋ＣS ）／
（ＣG ・gm）〕をかけた信号で変調することによって、
暗時ＦＰＮ信号を補正した信号電流を得ることができ
る。
【００１６】次に実施例について説明する。図２は本発
明の第１の実施例を示すブロック構成図であり、図10に
示した従来例と同一又は対応する構成要素には同一符号
を付して示している。ＣＭＤ固体撮像素子20は図８に示
したものと同一のものであり、その構成の説明は省略す
る。前記ＣＭＤ固体撮像素子20の出力はＡ／Ｄ変換器21
の入力に接続し、その出力はフレームメモリ25に接続す
る。前記フレームメモリ25の出力は電圧変調器28に接続
し、前記電圧変調器28はその入力信号の極性反転信号に
比例した電圧でＣＭＤ固体撮像素子20の読み出し電圧Ｖ
ＲＤを変調するように構成されている。また、タイミン
グ信号発生器24は前記ＣＭＤ固体撮像素子20，Ａ／Ｄ変
換器21，遮光手段23，フレームメモリ25の動作タイミン
グを与えるように構成されている。また、光学系22は図
では前記遮光手段23の後ろに配置されているが、前に配
置しても構わない。
明の第１の実施例を示すブロック構成図であり、図10に
示した従来例と同一又は対応する構成要素には同一符号
を付して示している。ＣＭＤ固体撮像素子20は図８に示
したものと同一のものであり、その構成の説明は省略す
る。前記ＣＭＤ固体撮像素子20の出力はＡ／Ｄ変換器21
の入力に接続し、その出力はフレームメモリ25に接続す
る。前記フレームメモリ25の出力は電圧変調器28に接続
し、前記電圧変調器28はその入力信号の極性反転信号に
比例した電圧でＣＭＤ固体撮像素子20の読み出し電圧Ｖ
ＲＤを変調するように構成されている。また、タイミン
グ信号発生器24は前記ＣＭＤ固体撮像素子20，Ａ／Ｄ変
換器21，遮光手段23，フレームメモリ25の動作タイミン
グを与えるように構成されている。また、光学系22は図
では前記遮光手段23の後ろに配置されているが、前に配
置しても構わない。
【００１７】次に、この実施例の固体撮像装置の動作に
ついて説明する。タイミング信号発生器24の動作によ
り、遮光手段23が遮光状態となると、暗時ＦＰＮ信号が
ＣＭＤ固体撮像素子20から読み出され、全画素の暗時出
力信号がフレームメモリ25に記憶される。このとき、前
記フレームメモリ25からは信号は出力されないので、電
圧変調器28の出力は直流レベルとなっている。図３の
（Ａ）はそのときの前記ＣＭＤ固体撮像素子20の行選択
パルスを示しており、図４はそのときの前記フレームメ
モリ25に記憶される１行分の暗時ＦＰＮ信号を示してい
る。次に、タイミング信号発生器24の動作により、遮光
手段23の遮光状態が解除され、前記ＣＭＤ固体撮像素子
20から各々の画素信号が読み出されると同時に、対応す
る画素の暗時ＦＰＮ信号がフレームメモリ25から出力さ
れると、電圧変調器28によって前記暗時ＦＰＮ信号の極
性反転信号に比例した電圧で前記ＣＭＤ固体撮像素子20
の読み出し電圧ＶＲＤが変調され、前記ＣＭＤ固体撮像
素子20の行選択パルスは、図３の（Ｂ）に示すように変
調される。このとき、前記ＣＭＤ固体撮像素子20からは
暗時ＦＰＮ信号が補正されたアナログビデオ信号を、ま
たＡ／Ｄ変換器21の出力からは暗時ＦＰＮ信号が補正さ
れたデジタルビデオ信号を得ることができる。なお、こ
こで変調された読み出し電圧によって暗時ＦＰＮ信号が
補正される原理は、先に述べた通りである。
ついて説明する。タイミング信号発生器24の動作によ
り、遮光手段23が遮光状態となると、暗時ＦＰＮ信号が
ＣＭＤ固体撮像素子20から読み出され、全画素の暗時出
力信号がフレームメモリ25に記憶される。このとき、前
記フレームメモリ25からは信号は出力されないので、電
圧変調器28の出力は直流レベルとなっている。図３の
（Ａ）はそのときの前記ＣＭＤ固体撮像素子20の行選択
パルスを示しており、図４はそのときの前記フレームメ
モリ25に記憶される１行分の暗時ＦＰＮ信号を示してい
る。次に、タイミング信号発生器24の動作により、遮光
手段23の遮光状態が解除され、前記ＣＭＤ固体撮像素子
20から各々の画素信号が読み出されると同時に、対応す
る画素の暗時ＦＰＮ信号がフレームメモリ25から出力さ
れると、電圧変調器28によって前記暗時ＦＰＮ信号の極
性反転信号に比例した電圧で前記ＣＭＤ固体撮像素子20
の読み出し電圧ＶＲＤが変調され、前記ＣＭＤ固体撮像
素子20の行選択パルスは、図３の（Ｂ）に示すように変
調される。このとき、前記ＣＭＤ固体撮像素子20からは
暗時ＦＰＮ信号が補正されたアナログビデオ信号を、ま
たＡ／Ｄ変換器21の出力からは暗時ＦＰＮ信号が補正さ
れたデジタルビデオ信号を得ることができる。なお、こ
こで変調された読み出し電圧によって暗時ＦＰＮ信号が
補正される原理は、先に述べた通りである。
【００１８】以上説明したように、上記のように構成さ
れた固体撮像装置におけるＡ／Ｄ変換器に入力される信
号には、暗時ＦＰＮを読み出さない期間、すなわち映像
信号を読み出す期間においてはＦＰＮ信号が含まれな
い。したがって、従来例のようにＦＰＮ信号がＡ／Ｄ変
換器の入力ダイナミックレンジを占めることがないの
で、Ａ／Ｄ変換器は映像信号に必要な精度分のビット数
があればよく、比較的安価なＡ／Ｄ変換器を用いること
ができる。
れた固体撮像装置におけるＡ／Ｄ変換器に入力される信
号には、暗時ＦＰＮを読み出さない期間、すなわち映像
信号を読み出す期間においてはＦＰＮ信号が含まれな
い。したがって、従来例のようにＦＰＮ信号がＡ／Ｄ変
換器の入力ダイナミックレンジを占めることがないの
で、Ａ／Ｄ変換器は映像信号に必要な精度分のビット数
があればよく、比較的安価なＡ／Ｄ変換器を用いること
ができる。
【００１９】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。図５は本発明の第２の実施例を示すブロック構成図
である。ＣＭＤ固体撮像素子20は図８に示したものと同
一のものであり、その構成の説明は省略する。前記ＣＭ
Ｄ固体撮像素子20の出力はＡ／Ｄ変換器21の入力に接続
し、Ａ／Ｄ変換器21の出力はフレームメモリ25及び減算
器26の一方の入力に接続する。前記フレームメモリ25の
出力はカットオフ周波数が同一のハイパスフィルタ29及
びローパスフィルタ27に接続する。前記ハイパスフィル
タ29の出力は前記減算器26の他方の入力に接続し、前記
ローパスフィルタ27の出力は電圧変調器28に接続し、該
電圧変調器28はその入力信号の極性反転信号に比例した
電圧で、前記ＣＭＤ固体撮像素子20の読み出し電圧ＶＲ
Ｄを変調するように構成されている。また、タイミング
信号発生器24は、前記ＣＭＤ固体撮像素子20，Ａ／Ｄ変
換器21，遮光手段23，フレームメモリ25の動作タイミン
グを与えるように構成されている。また、光学系22は図
では前記遮光手段23の後ろに配置されているが、前に配
置しても構わない。
る。図５は本発明の第２の実施例を示すブロック構成図
である。ＣＭＤ固体撮像素子20は図８に示したものと同
一のものであり、その構成の説明は省略する。前記ＣＭ
Ｄ固体撮像素子20の出力はＡ／Ｄ変換器21の入力に接続
し、Ａ／Ｄ変換器21の出力はフレームメモリ25及び減算
器26の一方の入力に接続する。前記フレームメモリ25の
出力はカットオフ周波数が同一のハイパスフィルタ29及
びローパスフィルタ27に接続する。前記ハイパスフィル
タ29の出力は前記減算器26の他方の入力に接続し、前記
ローパスフィルタ27の出力は電圧変調器28に接続し、該
電圧変調器28はその入力信号の極性反転信号に比例した
電圧で、前記ＣＭＤ固体撮像素子20の読み出し電圧ＶＲ
Ｄを変調するように構成されている。また、タイミング
信号発生器24は、前記ＣＭＤ固体撮像素子20，Ａ／Ｄ変
換器21，遮光手段23，フレームメモリ25の動作タイミン
グを与えるように構成されている。また、光学系22は図
では前記遮光手段23の後ろに配置されているが、前に配
置しても構わない。
【００２０】次に、このように構成された第２の実施例
の固体撮像装置の動作について説明する。タイミング信
号発生器24の動作により、遮光手段23が遮光状態となる
と、暗時ＦＰＮ信号がＣＭＤ固体撮像素子20から読み出
され、全画素の暗時出力信号がフレームメモリ25に記憶
される。このとき、前記フレームメモリ25からは信号は
出力されないので、電圧変調器28の出力は直流レベルと
なっている。図６の（Ａ）はそのときの前記ＣＭＤ固体
撮像素子20の行選択パルスを示しており、図７の（Ａ）
は前記フレームメモリ25に記憶される１行分の暗時ＦＰ
Ｎ信号を示している。次に、タイミング信号発生器24の
動作により、遮光手段23の遮光状態が解除され、前記Ｃ
ＭＤ固体撮像素子20から各々の画素信号が読み出される
と同時に、対応する画素の暗時ＦＰＮ信号がフレームメ
モリ25から出力されると、前記ローパスフィルタ27の出
力からは、図７の（Ｂ）に示すような前記暗時ＦＰＮ信
号の帯域制限された信号、すなわち前記暗時ＦＰＮ信号
のシェーデイング成分が出力される。電圧変調器28は前
記暗時ＦＰＮ信号のシェーデイング成分の極性反転信号
に比例した電圧で前記ＣＭＤ固体撮像素子20の読み出し
電圧ＶＲＤを変調し、前記ＣＭＤ固体撮像素子20の行選
択パルスは、図６の（Ｂ）に示すように変調される。こ
のとき、前記ＣＭＤ固体撮像素子20からは暗時ＦＰＮ信
号のシェーデイング成分が補正された信号が出力され、
また、Ａ／Ｄ変換器21の出力からはそのデジタルビデオ
信号が出力される。一方、前記ハイパスフィルタ29の出
力からは、図７の（Ｃ）に示すような前記暗時ＦＰＮ信
号の帯域制限された信号、すなわち前記暗時ＦＰＮ信号
の画素毎のバラツキ成分が出力され、前記減算器26によ
って、この信号と前記暗時ＦＰＮ信号のシェーデイング
成分が補正された信号の差分をとることによって、前記
暗時ＦＰＮ信号の画素毎のバラツキ成分も補正された信
号、すなわち、全帯域に亘って前記暗時ＦＰＮ信号の補
正された信号が前記減算器26の出力から得ることができ
る。なお、変調された読み出し電圧によって暗時ＦＰＮ
信号が補正される原理は先に述べた通りである。
の固体撮像装置の動作について説明する。タイミング信
号発生器24の動作により、遮光手段23が遮光状態となる
と、暗時ＦＰＮ信号がＣＭＤ固体撮像素子20から読み出
され、全画素の暗時出力信号がフレームメモリ25に記憶
される。このとき、前記フレームメモリ25からは信号は
出力されないので、電圧変調器28の出力は直流レベルと
なっている。図６の（Ａ）はそのときの前記ＣＭＤ固体
撮像素子20の行選択パルスを示しており、図７の（Ａ）
は前記フレームメモリ25に記憶される１行分の暗時ＦＰ
Ｎ信号を示している。次に、タイミング信号発生器24の
動作により、遮光手段23の遮光状態が解除され、前記Ｃ
ＭＤ固体撮像素子20から各々の画素信号が読み出される
と同時に、対応する画素の暗時ＦＰＮ信号がフレームメ
モリ25から出力されると、前記ローパスフィルタ27の出
力からは、図７の（Ｂ）に示すような前記暗時ＦＰＮ信
号の帯域制限された信号、すなわち前記暗時ＦＰＮ信号
のシェーデイング成分が出力される。電圧変調器28は前
記暗時ＦＰＮ信号のシェーデイング成分の極性反転信号
に比例した電圧で前記ＣＭＤ固体撮像素子20の読み出し
電圧ＶＲＤを変調し、前記ＣＭＤ固体撮像素子20の行選
択パルスは、図６の（Ｂ）に示すように変調される。こ
のとき、前記ＣＭＤ固体撮像素子20からは暗時ＦＰＮ信
号のシェーデイング成分が補正された信号が出力され、
また、Ａ／Ｄ変換器21の出力からはそのデジタルビデオ
信号が出力される。一方、前記ハイパスフィルタ29の出
力からは、図７の（Ｃ）に示すような前記暗時ＦＰＮ信
号の帯域制限された信号、すなわち前記暗時ＦＰＮ信号
の画素毎のバラツキ成分が出力され、前記減算器26によ
って、この信号と前記暗時ＦＰＮ信号のシェーデイング
成分が補正された信号の差分をとることによって、前記
暗時ＦＰＮ信号の画素毎のバラツキ成分も補正された信
号、すなわち、全帯域に亘って前記暗時ＦＰＮ信号の補
正された信号が前記減算器26の出力から得ることができ
る。なお、変調された読み出し電圧によって暗時ＦＰＮ
信号が補正される原理は先に述べた通りである。
【００２１】このように構成された固体撮像装置におい
ては、前記固体撮像素子の画素数が大きくなるなどの理
由で前記固体撮像素子内の読み出し電圧伝送路の周波数
帯域が狭くなり、前記読み出し電圧の変調が画素に十分
かからなくなった場合においても、Ａ／Ｄ変換器に入力
される信号には、暗時ＦＰＮを読み出さない期間、すな
わち映像信号を読み出す期間においてはＦＰＮ信号のう
ちシェーデイング成分が含まれない。したがって、従来
例よりＡ／Ｄ変換器に入力されるＦＰＮ成分は小さいの
で、Ａ／Ｄ変換器のビット数は従来例より少なく設定で
き、比較的安価なＡ／Ｄ変換器を用いることができる。
ては、前記固体撮像素子の画素数が大きくなるなどの理
由で前記固体撮像素子内の読み出し電圧伝送路の周波数
帯域が狭くなり、前記読み出し電圧の変調が画素に十分
かからなくなった場合においても、Ａ／Ｄ変換器に入力
される信号には、暗時ＦＰＮを読み出さない期間、すな
わち映像信号を読み出す期間においてはＦＰＮ信号のう
ちシェーデイング成分が含まれない。したがって、従来
例よりＡ／Ｄ変換器に入力されるＦＰＮ成分は小さいの
で、Ａ／Ｄ変換器のビット数は従来例より少なく設定で
き、比較的安価なＡ／Ｄ変換器を用いることができる。
【００２２】なお、以上述べた二つの実施例において
は、暗時ＦＰＮ信号を得る手段として遮光手段23によっ
て遮光した状態の出力信号から得るようにした例を示し
たが、本件出願人が先に提案した固体撮像素子のオーバ
ーフロー電圧ＶＯＦをリセット電圧ＶＲＳとする方法
（前記特開平４−１６２８８６号公報参照）を用いて
も、全く同じ効果が得られることは言うまでもない。
は、暗時ＦＰＮ信号を得る手段として遮光手段23によっ
て遮光した状態の出力信号から得るようにした例を示し
たが、本件出願人が先に提案した固体撮像素子のオーバ
ーフロー電圧ＶＯＦをリセット電圧ＶＲＳとする方法
（前記特開平４−１６２８８６号公報参照）を用いて
も、全く同じ効果が得られることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、固体撮像装置におけるＡ／Ｄ変換器に入力
される信号には、暗時ＦＰＮを読み出さない期間、すな
わち映像信号を読み出す期間においてはＦＰＮ信号が含
まれず、したがって、従来例のようにＦＰＮ信号がＡ／
Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジを占めることがない
ので、Ａ／Ｄ変換器は映像信号に必要な精度分のビット
数があればよく、比較的安価なＡ／Ｄ変換器を用いるこ
とができる。また、請求項２記載の発明によれば、固体
撮像素子の画素数が大きくなるなどの理由で前記固体撮
像素子内の読み出し電圧伝送路の周波数帯域が狭くな
り、ＦＰＮ信号に対応して変調された読み出し電圧が画
素に十分かからなくなった場合においても、Ａ／Ｄ変換
器に入力される信号には、暗時ＦＰＮを読み出さない期
間、すなわち映像信号を読み出す期間においてはＦＰＮ
信号のうちシェーデイング成分が含まれないようにする
ことができる。したがって、従来例よりＡ／Ｄ変換器に
入力されるＦＰＮ成分は小さくできるので、Ａ／Ｄ変換
器のビット数は従来例より少なく設定でき、比較的安価
なＡ／Ｄ変換器を用いることができる。
明によれば、固体撮像装置におけるＡ／Ｄ変換器に入力
される信号には、暗時ＦＰＮを読み出さない期間、すな
わち映像信号を読み出す期間においてはＦＰＮ信号が含
まれず、したがって、従来例のようにＦＰＮ信号がＡ／
Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジを占めることがない
ので、Ａ／Ｄ変換器は映像信号に必要な精度分のビット
数があればよく、比較的安価なＡ／Ｄ変換器を用いるこ
とができる。また、請求項２記載の発明によれば、固体
撮像素子の画素数が大きくなるなどの理由で前記固体撮
像素子内の読み出し電圧伝送路の周波数帯域が狭くな
り、ＦＰＮ信号に対応して変調された読み出し電圧が画
素に十分かからなくなった場合においても、Ａ／Ｄ変換
器に入力される信号には、暗時ＦＰＮを読み出さない期
間、すなわち映像信号を読み出す期間においてはＦＰＮ
信号のうちシェーデイング成分が含まれないようにする
ことができる。したがって、従来例よりＡ／Ｄ変換器に
入力されるＦＰＮ成分は小さくできるので、Ａ／Ｄ変換
器のビット数は従来例より少なく設定でき、比較的安価
なＡ／Ｄ変換器を用いることができる。
【図１】本発明におけるＦＰＮ補正の原理を説明するた
めのＣＭＤ一画素の等価回路を示す図である。
めのＣＭＤ一画素の等価回路を示す図である。
【図２】本発明に係る固体撮像装置の第１の実施例を示
すブロック構成図である。
すブロック構成図である。
【図３】図２に示した第１の実施例の動作を説明するた
めのＣＭＤ固体撮像素子の行選択パルスを示す図であ
る。
めのＣＭＤ固体撮像素子の行選択パルスを示す図であ
る。
【図４】図２に示した第１の実施例の動作を説明するた
めのフレームメモリに記憶される暗時ＦＰＮ信号を示す
図である。
めのフレームメモリに記憶される暗時ＦＰＮ信号を示す
図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示すブロック構成図で
ある。
ある。
【図６】図５に示した第２の実施例の動作を説明するた
めのＣＭＤ固体撮像素子の行選択パルスを示す図であ
る。
めのＣＭＤ固体撮像素子の行選択パルスを示す図であ
る。
【図７】図５に示した第２の実施例の動作を説明するた
めの暗時ＦＰＮ信号及びローパスフィルタ並びにハイパ
スフィルタ出力信号を示す図である。
めの暗時ＦＰＮ信号及びローパスフィルタ並びにハイパ
スフィルタ出力信号を示す図である。
【図８】従来のＣＭＤ固体撮像素子の構成例を示す回路
構成図である。
構成図である。
【図９】図８に示した従来例の動作を説明するための各
部の信号波形図である。
部の信号波形図である。
【図10】従来のＦＰＮ補正機能を備えた固体撮像装置の
構成例を示すブロック構成図である。
構成例を示すブロック構成図である。
20 ＣＭＤ固体撮像素子 21 Ａ／Ｄ変換器 22 光学系 23 遮光手段 24 タイミング信号発生器 25 フレームメモリ 26 減算器 27 ローパスフィルタ 28 電圧変調器 29 ハイパスフィルタ 31 ゲート容量 32 その他のＣＭＤ容量 33 電流源
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体層の表面に該表面と平行にソース
・ドレイン電流が流れるようにソース領域及びドレイン
領域を形成すると共に、該ソース・ドレイン領域間の半
導体層の表面に絶縁層を介してゲート電極を設けて構成
した電荷変調素子を画素とし、該画素をマトリクス状に
多数配列した画素アレイと、該画素アレイの各画素をソ
ース・ゲート選択方式により順次選択して画素信号を読
み出す走査手段とを備えた固体撮像素子と、該固体撮像
素子の暗時ＦＰＮ信号を得る手段と、前記固体撮像素子
の信号出力をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換
器と、前記固体撮像素子の全画素の暗時ＦＰＮ信号を保
持することのできるフレームメモリと、該フレームメモ
リから出力される暗時ＦＰＮ信号の極性反転信号に比例
した信号で前記固体撮像素子の各画素のゲートに印加す
る読み出し電圧を変調する電圧変調器と、前記固体撮像
素子、前記暗時ＦＰＮ信号を得る手段及び前記フレーム
メモリの動作タイミングを与えるタイミング信号発生器
とを備え、前記暗時ＦＰＮ信号を得る手段、Ａ／Ｄ変換
器、フレームメモリ及びタイミング信号発生器の作動に
より、暗時ＦＰＮ信号読み出し期間には、前記固体撮像
素子の各画素の暗時ＦＰＮ信号を読み出して前記フレー
ムメモリに保持し、暗時ＦＰＮ信号を読み出さない期間
には、前記固体撮像素子から各画素の信号を順次読み出
すと同時に、対応画素の暗時ＦＰＮ信号を前記フレーム
メモリから出力して前記電圧変調器に入力し、該メモリ
出力信号の極性反転信号に比例した信号で前記固体撮像
素子に与える読み出し電圧を変調して、暗時ＦＰＮの補
正された映像信号を得るようにしたことを特徴とする固
体撮像装置。 - 【請求項２】 半導体層の表面に該表面と平行にソース
・ドレイン電流が流れるようにソース領域及びドレイン
領域を形成すると共に、該ソース・ドレイン領域間の半
導体層の表面に絶縁層を介してゲート電極を設けて構成
した電荷変調素子を画素とし、該画素をマトリクス状に
多数配列した画素アレイと、該画素アレイの各画素をソ
ース・ゲート選択方式により順次選択して画素信号を読
み出す走査手段とを備えた固体撮像素子と、該固体撮像
素子の暗時ＦＰＮ信号を得る手段と、前記固体撮像素子
の信号出力をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換
器と、前記固体撮像素子の全画素の暗時ＦＰＮ信号を保
持することのできるフレームメモリと、該フレームメモ
リの出力信号の周波数帯域を制限するためのカットオフ
周波数が同一のローパスフィルタ及びハイパスフィルタ
と、前記固体撮像素子の各画素のゲートに印加される読
み出し電圧を前記ローパスフィルタからの帯域制限信号
に応じて変調する電圧変調器と、前記固体撮像素子の出
力信号と前記ハイパスフィルタの出力信号の差をとるた
めの減算器と、前記固体撮像素子、前記暗時ＦＰＮ信号
を得る手段及び前記フレームメモリの動作タイミングを
与えるタイミング信号発生器とを備え、前記暗時ＦＰＮ
信号を得る手段、Ａ／Ｄ変換器、フレームメモリ及びタ
イミング信号発生器の作動により、暗時ＦＰＮ信号読み
出し期間には、前記固体撮像素子の各画素の暗時ＦＰＮ
信号を読み出して前記フレームメモリに保持し、暗時Ｆ
ＰＮ信号を読み出さない期間には、前記固体撮像素子か
ら各画素の信号を順次読み出すと同時に、対応画素の暗
時ＦＰＮ信号を前記フレームメモリから出力して前記ロ
ーパスフィルタによって低減に帯域制限された信号を前
記電圧変調器に入力し、前記ローパスフィルタの出力信
号の極性反転信号に比例した信号で前記固体撮像素子に
与える読み出し電圧を変調して、前記固体撮像素子から
暗時ＦＰＮの低減周波数成分が補正された信号を得、該
信号と前記フレームメモリから出力して前記ハイパスフ
ィルタによって高域に帯域制限された信号とを前記減算
器で減算を行って、全帯域に渡って暗時ＦＰＮの補正さ
れた映像信号を得るようにしたことを特徴とする固体撮
像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7164575A JPH08336075A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7164575A JPH08336075A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08336075A true JPH08336075A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15795781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7164575A Withdrawn JPH08336075A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08336075A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007150644A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線撮像装置 |
| JP2013191936A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Canon Inc | 画像処理装置および制御方法 |
-
1995
- 1995-06-08 JP JP7164575A patent/JPH08336075A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007150644A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線撮像装置 |
| JP4726616B2 (ja) * | 2005-11-28 | 2011-07-20 | 三菱電機株式会社 | 赤外線撮像装置 |
| JP2013191936A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Canon Inc | 画像処理装置および制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020903 |