JPH11103419A - 増幅型固体撮像装置、その駆動方法及び物理量分布検知半導体装置 - Google Patents
増幅型固体撮像装置、その駆動方法及び物理量分布検知半導体装置Info
- Publication number
- JPH11103419A JPH11103419A JP10191361A JP19136198A JPH11103419A JP H11103419 A JPH11103419 A JP H11103419A JP 10191361 A JP10191361 A JP 10191361A JP 19136198 A JP19136198 A JP 19136198A JP H11103419 A JPH11103419 A JP H11103419A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- unit
- original
- physical quantity
- output
- 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.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固定パターンノイズ（ＦＰＮ）のうち電荷蓄
積部の容量等のばらつきに起因する感度成分を除去でき
るようにする。 【解決手段】 リセット電圧Ｖdxの電位をキャリブレー
ト電圧Ｖdcに低減すると共にリセットパルスφR 及び基
準信号用キャリブレーションパルスφs3をオンにするこ
とにより、第２の減算器５３の正相入力端子側に接続さ
れている基準信号保持用キャパシタＣ4 に画素１０から
の出力電圧が基準信号出力電圧Ｖc0として保持されると
共に第２の減算器５３により出力され、基準信号出力電
圧Ｖc0と無信号出力電圧Ｖr との減算結果である補正基
準信号出力電圧Ｖc1が補正基準信号保持用キャパシタＣ
6 に保持される。さらに、除算器５４により補正原信号
保持用キャパシタＣ3 に保持されている補正原信号出力
電圧Ｖs1が補正基準信号保持用キャパシタＣ6 に保持さ
れている補正基準信号出力電圧Ｖc1で除算される。
積部の容量等のばらつきに起因する感度成分を除去でき
るようにする。 【解決手段】 リセット電圧Ｖdxの電位をキャリブレー
ト電圧Ｖdcに低減すると共にリセットパルスφR 及び基
準信号用キャリブレーションパルスφs3をオンにするこ
とにより、第２の減算器５３の正相入力端子側に接続さ
れている基準信号保持用キャパシタＣ4 に画素１０から
の出力電圧が基準信号出力電圧Ｖc0として保持されると
共に第２の減算器５３により出力され、基準信号出力電
圧Ｖc0と無信号出力電圧Ｖr との減算結果である補正基
準信号出力電圧Ｖc1が補正基準信号保持用キャパシタＣ
6 に保持される。さらに、除算器５４により補正原信号
保持用キャパシタＣ3 に保持されている補正原信号出力
電圧Ｖs1が補正基準信号保持用キャパシタＣ6 に保持さ
れている補正基準信号出力電圧Ｖc1で除算される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部から入力さ
れ、電気信号に変換された物理量分布を電気信号として
読み出す物理量分布検知半導体装置に関し、特に、外部
から入力された入射光を電気信号として読み出す際に該
電気信号の感度成分に起因するばらつきを除去する増幅
型固体撮像装置及びその駆動方法に関する。
れ、電気信号に変換された物理量分布を電気信号として
読み出す物理量分布検知半導体装置に関し、特に、外部
から入力された入射光を電気信号として読み出す際に該
電気信号の感度成分に起因するばらつきを除去する増幅
型固体撮像装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、物理量分布を検知する半導体装置
の要望がますます高まってきている。物理量のうち光を
検知する固体撮像素子であって、とりわけ増幅型固体撮
像装置がその低消費電力性及び高集積性から注目される
ようになってきている。
の要望がますます高まってきている。物理量のうち光を
検知する固体撮像素子であって、とりわけ増幅型固体撮
像装置がその低消費電力性及び高集積性から注目される
ようになってきている。
【０００３】以下、従来の増幅型固体撮像装置について
図面を参照しながら説明する。
図面を参照しながら説明する。
【０００４】図５は従来の増幅型固体撮像装置の１画素
分の回路を模式的に表わしている。図５において、１０
０はマトリクス状に配置された複数の画素のうちの一の
画素を示している。画素１００は、逆バイアス電圧が印
加されたフォトダイオードよりなり光を信号電荷に変換
する光電変換部１０１と、キャパシタよりなり光電変換
部１０１により変換された信号電荷を蓄積する信号電荷
蓄積部１０２と、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ
と略称する。）のゲートよりなる動作制御部を有し信号
電荷蓄積部１０２に蓄積されている信号電荷の電荷量に
応じて駆動電流を制御する駆動トランジスタ１０３と、
複数の画素１００のうち行方向の画素１００を選択する
行選択トランジスタ１０４と、列方向の画素１００を選
択する列選択トランジスタ１０５と、所定のタイミング
で信号電荷蓄積部１０２の電位を読み出した後に、初期
電位ＶDDにリセットするためのリセット用トランジスタ
１０６とから構成されている。ここで、信号電荷蓄積部
１０２を構成するキャパシタは、実際には、光電変換部
１０１と駆動トランジスタ１０３のゲートとからなるキ
ャパシタ成分である。
分の回路を模式的に表わしている。図５において、１０
０はマトリクス状に配置された複数の画素のうちの一の
画素を示している。画素１００は、逆バイアス電圧が印
加されたフォトダイオードよりなり光を信号電荷に変換
する光電変換部１０１と、キャパシタよりなり光電変換
部１０１により変換された信号電荷を蓄積する信号電荷
蓄積部１０２と、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ
と略称する。）のゲートよりなる動作制御部を有し信号
電荷蓄積部１０２に蓄積されている信号電荷の電荷量に
応じて駆動電流を制御する駆動トランジスタ１０３と、
複数の画素１００のうち行方向の画素１００を選択する
行選択トランジスタ１０４と、列方向の画素１００を選
択する列選択トランジスタ１０５と、所定のタイミング
で信号電荷蓄積部１０２の電位を読み出した後に、初期
電位ＶDDにリセットするためのリセット用トランジスタ
１０６とから構成されている。ここで、信号電荷蓄積部
１０２を構成するキャパシタは、実際には、光電変換部
１０１と駆動トランジスタ１０３のゲートとからなるキ
ャパシタ成分である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の増幅型固体撮像装置は、各画素１００ごとに増幅用
の駆動トランジスタ１０３を備えており、該駆動トラン
ジスタ１０３はトランジスタごとに電気特性が異なるた
め、増幅された信号電流を用いて画像を生成する場合に
均質な画像を得にくいという問題を有している。
来の増幅型固体撮像装置は、各画素１００ごとに増幅用
の駆動トランジスタ１０３を備えており、該駆動トラン
ジスタ１０３はトランジスタごとに電気特性が異なるた
め、増幅された信号電流を用いて画像を生成する場合に
均質な画像を得にくいという問題を有している。
【０００６】トランジスタにおける電気特性のばらつき
に起因し、画像空間に固定した雑音成分（以下、ＦＰＮ
と略称する。）には、以下に示すように２種類が存在す
る。
に起因し、画像空間に固定した雑音成分（以下、ＦＰＮ
と略称する。）には、以下に示すように２種類が存在す
る。
【０００７】第１は、例えば、ＦＥＴのしきい値電圧Ｖ
t のばらつきに起因するオフセット成分と呼ばれる雑音
成分であり、入力部に均一な光量が入射されたとして
も、出力信号の電流値がばらつくので、画像にむらが生
じることになる。
t のばらつきに起因するオフセット成分と呼ばれる雑音
成分であり、入力部に均一な光量が入射されたとして
も、出力信号の電流値がばらつくので、画像にむらが生
じることになる。
【０００８】第２は、信号電荷蓄積部１０２の容量のば
らつきや、駆動用トランジスタ１０３をソースフォロワ
として用いる場合のゲインのばらつきに起因する動的な
感度成分と呼ばれる雑音成分である。
らつきや、駆動用トランジスタ１０３をソースフォロワ
として用いる場合のゲインのばらつきに起因する動的な
感度成分と呼ばれる雑音成分である。
【０００９】図６はこれら２種類のＦＰＮを図示したも
のであり、横軸を画素に入射される入射光の光量とし、
縦軸を画素ごとの出力値とし、直線１１１は一の画素の
出力特性を表わし、直線１１２は他の画素の出力特性を
表わしている。図６に示すように、Ｙ切片の差１１３に
相当する電圧差がＦＰＮのオフセット成分であって、該
オフセット成分は、駆動トランジスタ１０３のゲートに
印加される駆動電圧が電源電圧ＶDDとしきい値電圧Ｖt
との差分により得られ、且つ、駆動トランジスタごとの
しきい値電圧Ｖt が異なることから生じる。一方、ＦＰ
Ｎの感度成分は、特性直線ごとの比例係数であって、直
線１１１においては、出力／光量＝ｂ1／ａ0 であり、
直線１１２においては、出力／光量＝ｂ2 ／ａ0 であ
る。この場合は、図からも明らかなように、直線１１２
における比例係数ｂ2 ／ａ0 の絶対値が、直線１１１に
おける比例係数ｂ1 ／ａ0 の絶対値よりも大きくなって
いる。
のであり、横軸を画素に入射される入射光の光量とし、
縦軸を画素ごとの出力値とし、直線１１１は一の画素の
出力特性を表わし、直線１１２は他の画素の出力特性を
表わしている。図６に示すように、Ｙ切片の差１１３に
相当する電圧差がＦＰＮのオフセット成分であって、該
オフセット成分は、駆動トランジスタ１０３のゲートに
印加される駆動電圧が電源電圧ＶDDとしきい値電圧Ｖt
との差分により得られ、且つ、駆動トランジスタごとの
しきい値電圧Ｖt が異なることから生じる。一方、ＦＰ
Ｎの感度成分は、特性直線ごとの比例係数であって、直
線１１１においては、出力／光量＝ｂ1／ａ0 であり、
直線１１２においては、出力／光量＝ｂ2 ／ａ0 であ
る。この場合は、図からも明らかなように、直線１１２
における比例係数ｂ2 ／ａ0 の絶対値が、直線１１１に
おける比例係数ｂ1 ／ａ0 の絶対値よりも大きくなって
いる。
【００１０】オフセット成分１１３に対して講じられる
解決手段としては、既に特開平８−１８１９２０号公報
にも開示されている。
解決手段としては、既に特開平８−１８１９２０号公報
にも開示されている。
【００１１】しかしながら、ＦＰＮの感度成分に対して
は、その対策に前例がなく、高画質を追求するに連れて
画質に与える影響度がますます大きくなると考えられ
る。
は、その対策に前例がなく、高画質を追求するに連れて
画質に与える影響度がますます大きくなると考えられ
る。
【００１２】本発明は、前記従来の問題を解決し、ＦＰ
Ｎのうち電荷蓄積部の容量等のばらつきに起因する感度
成分を除去できるようにすることを目的とする。
Ｎのうち電荷蓄積部の容量等のばらつきに起因する感度
成分を除去できるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、光電変換部が入力光を受けて駆動トラン
ジスタから出力される出力信号を、該駆動トランジスタ
が基準となる所定電気信号を印加されて出力する基準電
気信号で除した値を画素ごとの出力信号とするものであ
る。
め、本発明は、光電変換部が入力光を受けて駆動トラン
ジスタから出力される出力信号を、該駆動トランジスタ
が基準となる所定電気信号を印加されて出力する基準電
気信号で除した値を画素ごとの出力信号とするものであ
る。
【００１４】本発明に係る第１の増幅型固体撮像装置
は、それぞれが外部から入力される入射光を検知し、検
知した入射光を該入射光に対応する電荷量を持つ信号電
荷に変換する複数の光電変換手段と、各光電変換手段に
より変換された信号電荷をそれぞれ蓄積する複数の信号
電荷蓄積手段と、各信号電荷蓄積手段に蓄積された信号
電荷を電気信号として順次読み出す信号読み出し手段と
を備えた増幅型固体撮像装置であって、電気信号読み出
し時に、信号電荷蓄積手段ごとに、該信号電荷蓄積手段
に蓄積された信号電荷が変換されてなる原電気信号を、
光電変換手段に基準となる所定入射光が入力された場合
における信号電荷蓄積手段から出力される基準信号電荷
が変換されてなる基準電気信号又は信号電荷蓄積手段に
外部から基準となる所定電気信号が印加された場合にお
ける信号電荷蓄積手段から出力される基準電気信号で除
し、除された結果を電気信号としてそれぞれ出力する。
は、それぞれが外部から入力される入射光を検知し、検
知した入射光を該入射光に対応する電荷量を持つ信号電
荷に変換する複数の光電変換手段と、各光電変換手段に
より変換された信号電荷をそれぞれ蓄積する複数の信号
電荷蓄積手段と、各信号電荷蓄積手段に蓄積された信号
電荷を電気信号として順次読み出す信号読み出し手段と
を備えた増幅型固体撮像装置であって、電気信号読み出
し時に、信号電荷蓄積手段ごとに、該信号電荷蓄積手段
に蓄積された信号電荷が変換されてなる原電気信号を、
光電変換手段に基準となる所定入射光が入力された場合
における信号電荷蓄積手段から出力される基準信号電荷
が変換されてなる基準電気信号又は信号電荷蓄積手段に
外部から基準となる所定電気信号が印加された場合にお
ける信号電荷蓄積手段から出力される基準電気信号で除
し、除された結果を電気信号としてそれぞれ出力する。
【００１５】第１の増幅型固体撮像装置によると、信号
電圧読み出し時に、外部からの入射光を受けた信号電荷
蓄積手段ごとに、該信号電荷蓄積手段に蓄積された信号
電荷が変換されてなる原電気信号を、光電変換手段に基
準となる所定入射光が入力された場合に信号電荷蓄積手
段から出力される基準信号電荷が変換されてなる基準電
気信号又は信号電荷蓄積手段に外部から基準となる所定
電気信号が印加された場合に信号電荷蓄積手段から出力
される基準電気信号で除し、除された結果を電気信号と
してそれぞれ出力するため、複数の光電変換手段や複数
の信号電荷蓄積手段がそれぞれ入射光を受けることによ
り生じる動的な電気特性のばらつきが該光電変換手段や
該信号電荷蓄積手段ごとに生じたとしても、所定入射光
がいずれの光電変換手段及び信号電荷蓄積手段にも一様
に入力されたとみなすことができる。
電圧読み出し時に、外部からの入射光を受けた信号電荷
蓄積手段ごとに、該信号電荷蓄積手段に蓄積された信号
電荷が変換されてなる原電気信号を、光電変換手段に基
準となる所定入射光が入力された場合に信号電荷蓄積手
段から出力される基準信号電荷が変換されてなる基準電
気信号又は信号電荷蓄積手段に外部から基準となる所定
電気信号が印加された場合に信号電荷蓄積手段から出力
される基準電気信号で除し、除された結果を電気信号と
してそれぞれ出力するため、複数の光電変換手段や複数
の信号電荷蓄積手段がそれぞれ入射光を受けることによ
り生じる動的な電気特性のばらつきが該光電変換手段や
該信号電荷蓄積手段ごとに生じたとしても、所定入射光
がいずれの光電変換手段及び信号電荷蓄積手段にも一様
に入力されたとみなすことができる。
【００１６】なお、所定入射光がこれらの手段のいずれ
にも一様に入力されたとみなせる原理は後述する。
にも一様に入力されたとみなせる原理は後述する。
【００１７】本発明に係る第２の増幅型固体撮像装置
は、外部から入力される入射光を検知し、検知した入射
光を該入射光に対応する電荷量を持つ信号電荷に変換す
る光電変換手段及び該光電変換変換手段により変換され
た信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積手段よりなる単位画
素が複数配置されてなる撮像領域と、複数の単位画素か
ら一の単位画素を順次選択し、選択した単位画素に蓄積
されている信号電荷を電気信号として読み出す信号読み
出し部と、撮像領域の出力側と信号読み出し部の入力側
との間に、撮像領域の各単位画素と対応して設けられた
複数のキャリブレーション部とを備え、複数のキャリブ
レーション部のそれぞれは、対応する単位画素に蓄積さ
れている信号電荷が変換されてなる原電気信号を記憶す
る原信号記憶手段と、対応する単位画素に基準となる所
定電気信号が印加されて、対応する単位画素から出力さ
れる基準電気信号を記憶する基準信号記憶手段と、原信
号記憶手段が記憶する原電気信号を基準信号記憶手段が
記憶する基準電気信号で除し、除された結果を電気信号
として信号読み出し部に出力する除算手段とを有してい
る。
は、外部から入力される入射光を検知し、検知した入射
光を該入射光に対応する電荷量を持つ信号電荷に変換す
る光電変換手段及び該光電変換変換手段により変換され
た信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積手段よりなる単位画
素が複数配置されてなる撮像領域と、複数の単位画素か
ら一の単位画素を順次選択し、選択した単位画素に蓄積
されている信号電荷を電気信号として読み出す信号読み
出し部と、撮像領域の出力側と信号読み出し部の入力側
との間に、撮像領域の各単位画素と対応して設けられた
複数のキャリブレーション部とを備え、複数のキャリブ
レーション部のそれぞれは、対応する単位画素に蓄積さ
れている信号電荷が変換されてなる原電気信号を記憶す
る原信号記憶手段と、対応する単位画素に基準となる所
定電気信号が印加されて、対応する単位画素から出力さ
れる基準電気信号を記憶する基準信号記憶手段と、原信
号記憶手段が記憶する原電気信号を基準信号記憶手段が
記憶する基準電気信号で除し、除された結果を電気信号
として信号読み出し部に出力する除算手段とを有してい
る。
【００１８】第２の増幅型固体撮像装置によると、複数
のキャリブレーション部のそれぞれが、対応する単位画
素に蓄積されている信号電荷が変換されてなる原電気信
号を記憶する原信号記憶手段と、対応する単位画素に基
準となる所定電気信号が印加されて対応する単位画素か
ら出力される基準電気信号を記憶する基準信号記憶手段
と、原信号記憶手段が記憶する原電気信号を基準信号記
憶手段が記憶する基準電気信号で除し、除された結果を
電気電圧として信号読み出し部に出力する除算手段とを
有しているため、撮像領域の単位画素ごとに、該単位画
素が入射光を受けることにより生じる動的な電気特性の
ばらつきが生じたとしても、所定入射光がいずれの単位
画素にも一様に入力されたとみなすことができる。
のキャリブレーション部のそれぞれが、対応する単位画
素に蓄積されている信号電荷が変換されてなる原電気信
号を記憶する原信号記憶手段と、対応する単位画素に基
準となる所定電気信号が印加されて対応する単位画素か
ら出力される基準電気信号を記憶する基準信号記憶手段
と、原信号記憶手段が記憶する原電気信号を基準信号記
憶手段が記憶する基準電気信号で除し、除された結果を
電気電圧として信号読み出し部に出力する除算手段とを
有しているため、撮像領域の単位画素ごとに、該単位画
素が入射光を受けることにより生じる動的な電気特性の
ばらつきが生じたとしても、所定入射光がいずれの単位
画素にも一様に入力されたとみなすことができる。
【００１９】第２の増幅型固体撮像装置において、原信
号記憶手段が、原信号保持用キャパシタと、ドレインが
撮像領域の出力側と接続され、ソースが原信号保持用キ
ャパシタの一方の電極と接続され、ゲートが原信号用キ
ャリブレーション信号を受ける原信号用スイッチトラン
ジスタとを含み、基準信号記憶手段は、基準信号保持用
キャパシタと、ドレインが撮像領域の出力側と接続さ
れ、ソースが基準信号保持用キャパシタの一方の電極と
接続され、ゲートが基準信号用キャリブレーション信号
を受ける基準信号用スイッチトランジスタとを含み、除
算手段は、被除算側の入力端子が原信号用スイッチトラ
ンジスタ及び原信号保持用キャパシタの共通接続部と接
続され、除算側の入力端子が基準信号用スイッチトラン
ジスタ及び基準信号保持用キャパシタの共通接続部と接
続され、出力端子が信号読み出し部の入力側と接続され
た除算器を含むことが好ましい。
号記憶手段が、原信号保持用キャパシタと、ドレインが
撮像領域の出力側と接続され、ソースが原信号保持用キ
ャパシタの一方の電極と接続され、ゲートが原信号用キ
ャリブレーション信号を受ける原信号用スイッチトラン
ジスタとを含み、基準信号記憶手段は、基準信号保持用
キャパシタと、ドレインが撮像領域の出力側と接続さ
れ、ソースが基準信号保持用キャパシタの一方の電極と
接続され、ゲートが基準信号用キャリブレーション信号
を受ける基準信号用スイッチトランジスタとを含み、除
算手段は、被除算側の入力端子が原信号用スイッチトラ
ンジスタ及び原信号保持用キャパシタの共通接続部と接
続され、除算側の入力端子が基準信号用スイッチトラン
ジスタ及び基準信号保持用キャパシタの共通接続部と接
続され、出力端子が信号読み出し部の入力側と接続され
た除算器を含むことが好ましい。
【００２０】第２の増幅型固体撮像装置において、複数
のキャリブレーション部のそれぞれが、原信号記憶手段
と接続された原信号オフセット成分除去回路と、基準信
号記憶手段と接続された基準信号オフセット成分除去回
路とをさらに有し、原信号オフセット成分除去回路が、
第１の無信号出力保持用キャパシタと、ドレインが撮像
領域の出力側と接続され、ソースが第１の無信号出力保
持用キャパシタの一方の電極と接続され、ゲートが無信
号出力用キャリブレーション信号を受ける無信号出力用
スイッチトランジスタと、正相入力端子が原信号用スイ
ッチトランジスタ及び原信号保持用キャパシタの共通接
続部と接続され、逆相入力端子が無信号出力用スイッチ
トランジスタ及び第１の無信号出力保持用キャパシタの
共通接続部と接続された第１の減算器と、第１の減算器
及び除算器の被除算側の入力端子の間に並列に接続され
た補正原信号保持用キャパシタとを含み、基準信号オフ
セット成分除去回路が、無信号出力用スイッチトランジ
スタと、一方の電極が無信号出力用スイッチトランジス
タのソースと接続された第２の無信号出力保持用キャパ
シタと、正相入力端子が基準信号用スイッチトランジス
タ及び基準信号保持用キャパシタの共通接続部と接続さ
れ、逆相入力端子が無信号出力用スイッチトランジスタ
及び第２の無信号出力保持用キャパシタの共通接続部と
接続された第２の減算器と、第２の減算器及び除算器の
除算側の入力端子の間に並列に接続された補正基準信号
保持用キャパシタとを含むことが好ましい。このように
すると、原信号オフセット成分除去回路の第１の減算器
により原信号から無信号出力成分が除去されると共に、
基準信号オフセット成分除去回路の第２の減算器により
基準信号から無信号出力成分が除去されるため、ＦＰＮ
の感度成分に加え、オフセット成分をも除去できる。
のキャリブレーション部のそれぞれが、原信号記憶手段
と接続された原信号オフセット成分除去回路と、基準信
号記憶手段と接続された基準信号オフセット成分除去回
路とをさらに有し、原信号オフセット成分除去回路が、
第１の無信号出力保持用キャパシタと、ドレインが撮像
領域の出力側と接続され、ソースが第１の無信号出力保
持用キャパシタの一方の電極と接続され、ゲートが無信
号出力用キャリブレーション信号を受ける無信号出力用
スイッチトランジスタと、正相入力端子が原信号用スイ
ッチトランジスタ及び原信号保持用キャパシタの共通接
続部と接続され、逆相入力端子が無信号出力用スイッチ
トランジスタ及び第１の無信号出力保持用キャパシタの
共通接続部と接続された第１の減算器と、第１の減算器
及び除算器の被除算側の入力端子の間に並列に接続され
た補正原信号保持用キャパシタとを含み、基準信号オフ
セット成分除去回路が、無信号出力用スイッチトランジ
スタと、一方の電極が無信号出力用スイッチトランジス
タのソースと接続された第２の無信号出力保持用キャパ
シタと、正相入力端子が基準信号用スイッチトランジス
タ及び基準信号保持用キャパシタの共通接続部と接続さ
れ、逆相入力端子が無信号出力用スイッチトランジスタ
及び第２の無信号出力保持用キャパシタの共通接続部と
接続された第２の減算器と、第２の減算器及び除算器の
除算側の入力端子の間に並列に接続された補正基準信号
保持用キャパシタとを含むことが好ましい。このように
すると、原信号オフセット成分除去回路の第１の減算器
により原信号から無信号出力成分が除去されると共に、
基準信号オフセット成分除去回路の第２の減算器により
基準信号から無信号出力成分が除去されるため、ＦＰＮ
の感度成分に加え、オフセット成分をも除去できる。
【００２１】本発明に係る増幅型固体撮像装置の駆動方
法は、外部から入力される入射光を検知し、検知した入
射光を該入射光に対応する電荷量を持つ信号電荷に変換
する光電変換手段及び該光電変換変換手段により変換さ
れた信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積手段よりなる単位
画素が複数配置されてなる撮像領域と、複数の単位画素
から一の単位画素を順次選択し、選択した単位画素に蓄
積されている信号電荷を電気信号として読み出す信号読
み出し部と、撮像領域の出力側と信号読み出し部の入力
側との間に、撮像領域の各単位画素と対応して設けられ
た複数のキャリブレーション部とを有する増幅型固体撮
像装置の駆動方法であって、信号読み出し部に、各単位
画素の信号電荷蓄積手段に蓄積されている信号電荷を原
電気信号として順次読み出させる工程と、キャリブレー
ション部に、読み出した原電気信号を記憶させる工程
と、信号読み出し部に、読み出された信号電荷蓄積手段
に蓄積されている信号電荷をリセットさせる工程と、読
み出された信号電荷蓄積手段に基準となる所定電気信号
を印加した後、キャリブレーション部に、所定電気信号
が印加された信号電荷蓄積手段が出力する基準電気信号
を記憶させる工程と、記憶した原電気信号を記憶した基
準電気信号で除し、除された結果を電気信号として信号
読み出し部に出力する工程とを備えている。
法は、外部から入力される入射光を検知し、検知した入
射光を該入射光に対応する電荷量を持つ信号電荷に変換
する光電変換手段及び該光電変換変換手段により変換さ
れた信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積手段よりなる単位
画素が複数配置されてなる撮像領域と、複数の単位画素
から一の単位画素を順次選択し、選択した単位画素に蓄
積されている信号電荷を電気信号として読み出す信号読
み出し部と、撮像領域の出力側と信号読み出し部の入力
側との間に、撮像領域の各単位画素と対応して設けられ
た複数のキャリブレーション部とを有する増幅型固体撮
像装置の駆動方法であって、信号読み出し部に、各単位
画素の信号電荷蓄積手段に蓄積されている信号電荷を原
電気信号として順次読み出させる工程と、キャリブレー
ション部に、読み出した原電気信号を記憶させる工程
と、信号読み出し部に、読み出された信号電荷蓄積手段
に蓄積されている信号電荷をリセットさせる工程と、読
み出された信号電荷蓄積手段に基準となる所定電気信号
を印加した後、キャリブレーション部に、所定電気信号
が印加された信号電荷蓄積手段が出力する基準電気信号
を記憶させる工程と、記憶した原電気信号を記憶した基
準電気信号で除し、除された結果を電気信号として信号
読み出し部に出力する工程とを備えている。
【００２２】本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法に
よると、各単位画素の信号電荷蓄積手段に蓄積されてい
る信号電荷を原電気信号として順次読み出すと共に、キ
ャリブレーション部に読み出された原電気信号を記憶さ
せておく。続いて、読み出された信号電荷蓄積手段に蓄
積されている信号電荷をリセットした後、読み出された
信号電荷蓄積手段に基準となる所定電気信号を印加し
て、キャリブレーション部に、所定電気信号が印加され
た信号電荷蓄積手段が出力する基準電気信号を記憶させ
る。その後、記憶した原電気信号を記憶した基準電気信
号で除し、除された結果を電気信号として信号読み出し
部に出力する。これにより、撮像領域の単位画素ごと
に、該単位画素が入射光を受けることにより生じる動的
な電気特性のばらつきが生じたとしても、所定入射光が
いずれの単位検知部にも一様に入力されたとみなすこと
ができる。
よると、各単位画素の信号電荷蓄積手段に蓄積されてい
る信号電荷を原電気信号として順次読み出すと共に、キ
ャリブレーション部に読み出された原電気信号を記憶さ
せておく。続いて、読み出された信号電荷蓄積手段に蓄
積されている信号電荷をリセットした後、読み出された
信号電荷蓄積手段に基準となる所定電気信号を印加し
て、キャリブレーション部に、所定電気信号が印加され
た信号電荷蓄積手段が出力する基準電気信号を記憶させ
る。その後、記憶した原電気信号を記憶した基準電気信
号で除し、除された結果を電気信号として信号読み出し
部に出力する。これにより、撮像領域の単位画素ごと
に、該単位画素が入射光を受けることにより生じる動的
な電気特性のばらつきが生じたとしても、所定入射光が
いずれの単位検知部にも一様に入力されたとみなすこと
ができる。
【００２３】本発明に係る第１の物理量分布検知半導体
装置は、それぞれが外部から入力される物理量を検知
し、検知した物理量を該物理量に対応する電荷量を持つ
信号電荷に変換する複数の物理量検知変換手段と、各物
理量検知変換手段により変換された信号電荷をそれぞれ
蓄積する複数の信号電荷蓄積手段と、各信号電荷蓄積手
段に蓄積された信号電荷を電気信号として順次読み出す
信号読み出し手段とを備えた物理量分布検知半導体装置
であって、電気信号読み出し時に、信号電荷蓄積手段ご
とに、該信号電荷蓄積手段に蓄積された信号電荷が変換
されてなる原電気信号を、物理量検知変換手段に基準と
なる所定物理量が入力された場合における信号電荷蓄積
手段から出力される基準信号電荷が変換されてなる基準
電気信号又は信号電荷蓄積手段に外部から基準となる所
定電気信号が印加された場合における信号電荷蓄積手段
から出力される基準電気信号で除し、除された結果を電
気信号としてそれぞれ出力する。
装置は、それぞれが外部から入力される物理量を検知
し、検知した物理量を該物理量に対応する電荷量を持つ
信号電荷に変換する複数の物理量検知変換手段と、各物
理量検知変換手段により変換された信号電荷をそれぞれ
蓄積する複数の信号電荷蓄積手段と、各信号電荷蓄積手
段に蓄積された信号電荷を電気信号として順次読み出す
信号読み出し手段とを備えた物理量分布検知半導体装置
であって、電気信号読み出し時に、信号電荷蓄積手段ご
とに、該信号電荷蓄積手段に蓄積された信号電荷が変換
されてなる原電気信号を、物理量検知変換手段に基準と
なる所定物理量が入力された場合における信号電荷蓄積
手段から出力される基準信号電荷が変換されてなる基準
電気信号又は信号電荷蓄積手段に外部から基準となる所
定電気信号が印加された場合における信号電荷蓄積手段
から出力される基準電気信号で除し、除された結果を電
気信号としてそれぞれ出力する。
【００２４】第１の物理量分布検知半導体装置による
と、電気信号読み出し時に、外部からの物理量を受けた
信号電荷蓄積手段ごとに、該信号電荷蓄積手段に蓄積さ
れた信号電荷が変換されてなる原電気信号を、物理量検
知変換手段に基準となる所定物理量が入力された場合に
信号電荷蓄積手段から出力される基準信号電荷が変換さ
れてなる基準電気信号又は信号電荷蓄積手段に外部から
基準となる所定電気信号が印加された場合に信号電荷蓄
積手段から出力される基準電気信号で除し、除された結
果を電気信号としてそれぞれ出力するため、複数の物理
量検知変換手段や複数の信号電荷蓄積手段がそれぞれ物
理量を受けることにより生じる動的な電気特性のばらつ
きが該物理量検知変換手段や該信号電荷蓄積手段ごとに
生じたとしても、所定物理量がいずれの物理量検知変換
手段及び信号電荷蓄積手段にも一様に入力されたとみな
すことができる。
と、電気信号読み出し時に、外部からの物理量を受けた
信号電荷蓄積手段ごとに、該信号電荷蓄積手段に蓄積さ
れた信号電荷が変換されてなる原電気信号を、物理量検
知変換手段に基準となる所定物理量が入力された場合に
信号電荷蓄積手段から出力される基準信号電荷が変換さ
れてなる基準電気信号又は信号電荷蓄積手段に外部から
基準となる所定電気信号が印加された場合に信号電荷蓄
積手段から出力される基準電気信号で除し、除された結
果を電気信号としてそれぞれ出力するため、複数の物理
量検知変換手段や複数の信号電荷蓄積手段がそれぞれ物
理量を受けることにより生じる動的な電気特性のばらつ
きが該物理量検知変換手段や該信号電荷蓄積手段ごとに
生じたとしても、所定物理量がいずれの物理量検知変換
手段及び信号電荷蓄積手段にも一様に入力されたとみな
すことができる。
【００２５】本発明に係る第２の物理量分布検知半導体
装置は、外部から入力される物理量を検知し、検知した
物理量を該物理量に対応する電荷量を持つ信号電荷に変
換する物理量検知変換手段及び該物理量検知変換手段に
より変換された信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積手段よ
りなる単位検知部が複数配置されてなる物理量分布検知
領域と、複数の単位検知部から一の単位検知部を順次選
択し、選択した単位検知部に蓄積されている信号電荷を
電気信号として読み出す信号読み出し部と、物理量分布
検知領域の出力側と信号読み出し部の入力側との間に、
物理量分布検知領域の各単位検知部と対応して設けられ
た複数のキャリブレーション部とを備え、複数のキャリ
ブレーション部のそれぞれは、対応する単位検知部に蓄
積されている信号電荷が変換されてなる原電気信号を記
憶する原信号記憶手段と、対応する単位検知部に基準と
なる所定電気信号が印加されて、対応する単位検知部か
ら出力される基準電気信号を記憶する基準信号記憶手段
と、原信号記憶手段が記憶する原電気信号を基準信号記
憶手段が記憶する基準電気信号で除し、除された結果を
電気信号として信号読み出し部に出力する除算手段とを
有している。
装置は、外部から入力される物理量を検知し、検知した
物理量を該物理量に対応する電荷量を持つ信号電荷に変
換する物理量検知変換手段及び該物理量検知変換手段に
より変換された信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積手段よ
りなる単位検知部が複数配置されてなる物理量分布検知
領域と、複数の単位検知部から一の単位検知部を順次選
択し、選択した単位検知部に蓄積されている信号電荷を
電気信号として読み出す信号読み出し部と、物理量分布
検知領域の出力側と信号読み出し部の入力側との間に、
物理量分布検知領域の各単位検知部と対応して設けられ
た複数のキャリブレーション部とを備え、複数のキャリ
ブレーション部のそれぞれは、対応する単位検知部に蓄
積されている信号電荷が変換されてなる原電気信号を記
憶する原信号記憶手段と、対応する単位検知部に基準と
なる所定電気信号が印加されて、対応する単位検知部か
ら出力される基準電気信号を記憶する基準信号記憶手段
と、原信号記憶手段が記憶する原電気信号を基準信号記
憶手段が記憶する基準電気信号で除し、除された結果を
電気信号として信号読み出し部に出力する除算手段とを
有している。
【００２６】第２の物理量分布検知半導体装置による
と、複数のキャリブレーション部のそれぞれが、対応す
る単位検知部に蓄積されている信号電荷が変換されてな
る原電気信号を記憶する原信号記憶手段と、対応する単
位検知部に基準となる所定電気信号が印加されて対応す
る単位検知部から出力される基準電気信号を記憶する基
準信号記憶手段と、原信号記憶手段が記憶する原電気信
号を基準信号記憶手段が記憶する基準電気信号で除し、
除された結果を電気信号として信号読み出し部に出力す
る除算手段とを有しているため、物理量分布検知領域の
単位検知部ごとに、該単位検知部が物理量を受けること
により生じる動的な電気特性のばらつきが生じたとして
も、所定物理量がいずれの単位検知部にも一様に入力さ
れたとみなすことができる。
と、複数のキャリブレーション部のそれぞれが、対応す
る単位検知部に蓄積されている信号電荷が変換されてな
る原電気信号を記憶する原信号記憶手段と、対応する単
位検知部に基準となる所定電気信号が印加されて対応す
る単位検知部から出力される基準電気信号を記憶する基
準信号記憶手段と、原信号記憶手段が記憶する原電気信
号を基準信号記憶手段が記憶する基準電気信号で除し、
除された結果を電気信号として信号読み出し部に出力す
る除算手段とを有しているため、物理量分布検知領域の
単位検知部ごとに、該単位検知部が物理量を受けること
により生じる動的な電気特性のばらつきが生じたとして
も、所定物理量がいずれの単位検知部にも一様に入力さ
れたとみなすことができる。
【００２７】第２の物理量分布検知半導体装置におい
て、原信号記憶手段が、原信号保持用キャパシタと、ド
レインが物理量検知領域の出力側と接続され、ソースが
原信号保持用キャパシタの一方の電極と接続され、ゲー
トが原信号用キャリブレーション信号を受ける原信号用
スイッチトランジスタとを含み、基準信号記憶手段が、
基準信号保持用キャパシタと、ドレインが物理量検知領
域の出力側と接続され、ソースが基準信号保持用キャパ
シタの一方の電極と接続され、ゲートが基準信号用キャ
リブレーション信号を受ける基準信号用スイッチトラン
ジスタとを含み、除算手段が、被除算側の入力端子が原
信号用スイッチトランジスタ及び原信号保持用キャパシ
タの共通接続部と接続され、除算側の入力端子が基準信
号用スイッチトランジスタ及び基準信号保持用キャパシ
タの共通接続部と接続され、出力端子が信号読み出し部
の入力側と接続された除算器を含むことが好ましい。
て、原信号記憶手段が、原信号保持用キャパシタと、ド
レインが物理量検知領域の出力側と接続され、ソースが
原信号保持用キャパシタの一方の電極と接続され、ゲー
トが原信号用キャリブレーション信号を受ける原信号用
スイッチトランジスタとを含み、基準信号記憶手段が、
基準信号保持用キャパシタと、ドレインが物理量検知領
域の出力側と接続され、ソースが基準信号保持用キャパ
シタの一方の電極と接続され、ゲートが基準信号用キャ
リブレーション信号を受ける基準信号用スイッチトラン
ジスタとを含み、除算手段が、被除算側の入力端子が原
信号用スイッチトランジスタ及び原信号保持用キャパシ
タの共通接続部と接続され、除算側の入力端子が基準信
号用スイッチトランジスタ及び基準信号保持用キャパシ
タの共通接続部と接続され、出力端子が信号読み出し部
の入力側と接続された除算器を含むことが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００２９】図１は本発明の一実施形態に係る物理量分
布検知半導体装置としての増幅型固体撮像装置の駆動方
法であって、ＦＰＮの感度成分を除去する調整方法を概
念的に表わしている。図１において、横軸を画素に入射
される入射光の光量とし、縦軸を画素ごとの出力値と
し、直線１は一の画素の出力特性を表わし、直線２は一
の画素とは感度が異なる他の画素の出力特性を表わして
いる。説明を簡単にするためにＦＰＮのオフセット成分
は除去されているとする。各直線１，２を表わす式を以
下に示す。
布検知半導体装置としての増幅型固体撮像装置の駆動方
法であって、ＦＰＮの感度成分を除去する調整方法を概
念的に表わしている。図１において、横軸を画素に入射
される入射光の光量とし、縦軸を画素ごとの出力値と
し、直線１は一の画素の出力特性を表わし、直線２は一
の画素とは感度が異なる他の画素の出力特性を表わして
いる。説明を簡単にするためにＦＰＮのオフセット成分
は除去されているとする。各直線１，２を表わす式を以
下に示す。
【００３０】 ｙ1 ＝ａ1 ｘ …（１） ｙ2 ＝ａ2 ｘ …（２） （但し、比例係数ａ1 及びａ2 は非零で且つａ1 ≠ａ2
の定数である。） 図１に示すように、調整用の基準となる所定光量ｘ0 を
有する基準光が各画素に一様に入射されたとすると、各
直線１，２に対応する画素の基準となる基準出力値は、 ｙ1 0＝ａ1 ｘ0 …（３） ｙ2 0＝ａ2 ｘ0 …（４） となる。
の定数である。） 図１に示すように、調整用の基準となる所定光量ｘ0 を
有する基準光が各画素に一様に入射されたとすると、各
直線１，２に対応する画素の基準となる基準出力値は、 ｙ1 0＝ａ1 ｘ0 …（３） ｙ2 0＝ａ2 ｘ0 …（４） となる。
【００３１】式（１）と式（３）とを用いて直線１に対
する任意の光量ｘ1 を求めると、 ｘ1 ＝（ｙ1 ／ｙ1 0）ｘ0 …（５） が得られ、同様に、式（２）と式（４）とを用いて直線
２に対する任意の光量ｘ1 を求めると、 ｘ1 ＝（ｙ2 ／ｙ2 0）ｘ0 …（６） が得られる。
する任意の光量ｘ1 を求めると、 ｘ1 ＝（ｙ1 ／ｙ1 0）ｘ0 …（５） が得られ、同様に、式（２）と式（４）とを用いて直線
２に対する任意の光量ｘ1 を求めると、 ｘ1 ＝（ｙ2 ／ｙ2 0）ｘ0 …（６） が得られる。
【００３２】式（５）及び式（６）から分かるように、
各画素に基準光が入射されたときの各画素の基準出力値
で該画素ごとの出力値を除すると、感度が異なっていて
も、一の光量ｘ1 を有する入射光が一の画素及び他の画
素に一様に入射されたとみなすことができる。このた
め、実質的にＦＰＮの感度成分が除去されたことにな
る。
各画素に基準光が入射されたときの各画素の基準出力値
で該画素ごとの出力値を除すると、感度が異なっていて
も、一の光量ｘ1 を有する入射光が一の画素及び他の画
素に一様に入射されたとみなすことができる。このた
め、実質的にＦＰＮの感度成分が除去されたことにな
る。
【００３３】以下、本発明の一実施形態に係る増幅型固
体撮像装置について図面を参照しながら説明する。
体撮像装置について図面を参照しながら説明する。
【００３４】図２は本発明の一実施形態に係る増幅型固
体撮像装置のブロック構成を示している。図２に示すよ
うに、例えば、単位検知部としての画素１０がｎ行×ｍ
列（但し、ｎ及びｍは整数である。）の行列状に配設さ
れてなる物理量分布検知蓄積領域としての撮像領域１１
と、撮像領域１１における行方向（行番号が増減する方
向）に配設された画素１０に対して一方向に順次アクセ
スを許可状態とする信号読み出し部としての行選択シフ
トレジスタ２０と、撮像領域１１と行選択シフトレジス
タ２０との間で行選択線３３及び画素リセット電圧供給
線３４に接続され、選択された行の画素１０に蓄積され
た電位を読み出し可能にする信号読み出し部としての選
択行駆動部３０と、撮像領域１１における列方向（列番
号が増減する方向）に配設された画素１０に対して一方
向に順次アクセスを許可状態とする信号読み出し部とし
ての列選択シフトレジスタ４０と、撮像領域１１と列選
択シフトレジスタ４０との間で垂直信号線６２に接続さ
れ、各画素１０からの出力信号のＦＰＮの感度成分を調
整するキャリブレート部５０と、列選択シフトレジスタ
４０とキャリブレート部５０との間に接続され、選択さ
れた列の画素１０に蓄積された電位を読み出し可能にす
る信号読み出し部としての選択列駆動部６０とを備えて
いる。
体撮像装置のブロック構成を示している。図２に示すよ
うに、例えば、単位検知部としての画素１０がｎ行×ｍ
列（但し、ｎ及びｍは整数である。）の行列状に配設さ
れてなる物理量分布検知蓄積領域としての撮像領域１１
と、撮像領域１１における行方向（行番号が増減する方
向）に配設された画素１０に対して一方向に順次アクセ
スを許可状態とする信号読み出し部としての行選択シフ
トレジスタ２０と、撮像領域１１と行選択シフトレジス
タ２０との間で行選択線３３及び画素リセット電圧供給
線３４に接続され、選択された行の画素１０に蓄積され
た電位を読み出し可能にする信号読み出し部としての選
択行駆動部３０と、撮像領域１１における列方向（列番
号が増減する方向）に配設された画素１０に対して一方
向に順次アクセスを許可状態とする信号読み出し部とし
ての列選択シフトレジスタ４０と、撮像領域１１と列選
択シフトレジスタ４０との間で垂直信号線６２に接続さ
れ、各画素１０からの出力信号のＦＰＮの感度成分を調
整するキャリブレート部５０と、列選択シフトレジスタ
４０とキャリブレート部５０との間に接続され、選択さ
れた列の画素１０に蓄積された電位を読み出し可能にす
る信号読み出し部としての選択列駆動部６０とを備えて
いる。
【００３５】画素１０は、各画素１０ごとに、フォトダ
イオードよりなる光電変換蓄積部１２を有し、該光電変
換蓄積部１２は、フォトダイオードのアノードが接地さ
れ、リセット時にはフォトダイオードのカソードに電源
電圧Ｖddが印加され、外部からの入射光の光量に応じて
カソードの電位が低下する物理量検知変換手段及び信号
電荷蓄積手段として機能する。
イオードよりなる光電変換蓄積部１２を有し、該光電変
換蓄積部１２は、フォトダイオードのアノードが接地さ
れ、リセット時にはフォトダイオードのカソードに電源
電圧Ｖddが印加され、外部からの入射光の光量に応じて
カソードの電位が低下する物理量検知変換手段及び信号
電荷蓄積手段として機能する。
【００３６】さらに、各画素１０は、ゲートが光電変換
蓄積部１２に接続され、ドレインに電源電圧Ｖddが印加
された駆動トランジスタ１３と、ゲートが行選択線３３
に接続され、ドレインが駆動トランジスタ１３のソース
に接続され、ソースが垂直信号線６２に接続された行選
択トランジスタ１４と、ゲートが画素リセット電圧供給
線３４に接続され、ドレインに、リセット時には電源電
圧Ｖddとなりキャリブレート時にはキャリブレート電圧
Ｖdcとなるリセット電圧Ｖdxが印加され、ソースが光電
変換蓄積部１２のカソードに接続された画素リセットト
ランジスタ１５とを有している。
蓄積部１２に接続され、ドレインに電源電圧Ｖddが印加
された駆動トランジスタ１３と、ゲートが行選択線３３
に接続され、ドレインが駆動トランジスタ１３のソース
に接続され、ソースが垂直信号線６２に接続された行選
択トランジスタ１４と、ゲートが画素リセット電圧供給
線３４に接続され、ドレインに、リセット時には電源電
圧Ｖddとなりキャリブレート時にはキャリブレート電圧
Ｖdcとなるリセット電圧Ｖdxが印加され、ソースが光電
変換蓄積部１２のカソードに接続された画素リセットト
ランジスタ１５とを有している。
【００３７】選択行駆動部３０は、ゲートが行選択シフ
トレジスタ２０により制御され、ドレインに選択行駆動
電圧Ｖlsが印加され、ソースが行選択線３３に接続され
た行数分の選択行駆動トランジスタ３１と、ゲートが行
選択シフトレジスタ２０により制御され、ドレインにリ
セットパルスφR が印加され、ソースが画素リセット電
圧供給線３４に接続された行数分の選択行リセット駆動
トランジスタ３２とを有している。
トレジスタ２０により制御され、ドレインに選択行駆動
電圧Ｖlsが印加され、ソースが行選択線３３に接続され
た行数分の選択行駆動トランジスタ３１と、ゲートが行
選択シフトレジスタ２０により制御され、ドレインにリ
セットパルスφR が印加され、ソースが画素リセット電
圧供給線３４に接続された行数分の選択行リセット駆動
トランジスタ３２とを有している。
【００３８】キャリブレート部５０は、それぞれ入力部
が垂直信号線６２に接続され出力部が選択列駆動部６０
に接続されたキャリブレーション回路５１を列数分、す
なわちｍ個有している。
が垂直信号線６２に接続され出力部が選択列駆動部６０
に接続されたキャリブレーション回路５１を列数分、す
なわちｍ個有している。
【００３９】選択列駆動部６０は、ゲートが列選択シフ
トレジスタ４０により制御され、ドレインがキャリブレ
ート部５０におけるキャリブレーション回路５１に接続
され、ソースが水平信号線６３に接続された列数分の選
択列駆動トランジスタ６１を有している。
トレジスタ４０により制御され、ドレインがキャリブレ
ート部５０におけるキャリブレーション回路５１に接続
され、ソースが水平信号線６３に接続された列数分の選
択列駆動トランジスタ６１を有している。
【００４０】また、撮像領域１１とキャリブレート部５
０との間には、ゲートにロードトランジスタ制御電圧Ｖ
l が印加され、ドレインが垂直信号線６２に接続され、
ソースが接地電圧Ｖssに印加され、負荷となるロードト
ランジスタ７２が設けられており、画素１０における駆
動トランジスタ１３とロードトランジスタ７２とよりな
るソースフォロワ回路が形成されている。ソースフォロ
ワ回路からの出力信号は、選択列駆動部６０における水
平信号線６３を介してインピーダンス変換部７０に入力
され、該出力信号のインピーダンスが所定インピーダン
スに変換された後、外部に出力される。
０との間には、ゲートにロードトランジスタ制御電圧Ｖ
l が印加され、ドレインが垂直信号線６２に接続され、
ソースが接地電圧Ｖssに印加され、負荷となるロードト
ランジスタ７２が設けられており、画素１０における駆
動トランジスタ１３とロードトランジスタ７２とよりな
るソースフォロワ回路が形成されている。ソースフォロ
ワ回路からの出力信号は、選択列駆動部６０における水
平信号線６３を介してインピーダンス変換部７０に入力
され、該出力信号のインピーダンスが所定インピーダン
スに変換された後、外部に出力される。
【００４１】図３に本実施形態に係るキャリブレート部
５０におけるキャリブレーション回路５１の回路構成を
示す。図３に示すように、図２における画素１０の出力
信号が垂直信号線６２を介して入力され、入力された信
号は無信号出力電圧用スイッチトランジスタＳＷ1 、原
信号用スイッチトランジスタＳＷ2 及び基準信号用スイ
ッチトランジスタＳＷ3 の共通ドレインに入力される。
無信号出力電圧用スイッチトランジスタＳＷ1 は、ゲー
トに無信号出力電圧用キャリブレーションパルスφs1が
印加され、ソースが第１の減算器５２及び第２の減算器
５３の逆相入力端子にそれぞれ接続され、原信号用スイ
ッチトランジスタＳＷ2 は、ゲートに原信号用キャリブ
レーションパルスφs2が印加され、ソースが第１の減算
器５２の正相入力端子に接続され、基準信号用スイッチ
トランジスタＳＷ3 は、ゲートに基準信号用キャリブレ
ーションパルスφs3が印加され、ソースが第２の減算器
５３の正相入力端子に接続されている。
５０におけるキャリブレーション回路５１の回路構成を
示す。図３に示すように、図２における画素１０の出力
信号が垂直信号線６２を介して入力され、入力された信
号は無信号出力電圧用スイッチトランジスタＳＷ1 、原
信号用スイッチトランジスタＳＷ2 及び基準信号用スイ
ッチトランジスタＳＷ3 の共通ドレインに入力される。
無信号出力電圧用スイッチトランジスタＳＷ1 は、ゲー
トに無信号出力電圧用キャリブレーションパルスφs1が
印加され、ソースが第１の減算器５２及び第２の減算器
５３の逆相入力端子にそれぞれ接続され、原信号用スイ
ッチトランジスタＳＷ2 は、ゲートに原信号用キャリブ
レーションパルスφs2が印加され、ソースが第１の減算
器５２の正相入力端子に接続され、基準信号用スイッチ
トランジスタＳＷ3 は、ゲートに基準信号用キャリブレ
ーションパルスφs3が印加され、ソースが第２の減算器
５３の正相入力端子に接続されている。
【００４２】第１の減算器５２は、正相入力端子側に原
信号記憶手段としての原信号保持用キャパシタＣ1 が並
列に接続され、逆相入力端子側に第１の無信号出力電圧
保持用キャパシタＣ2 が並列に接続され、出力端子が除
算手段としての除算器５４の被除算側入力端子及び補正
原信号保持用キャパシタＣ3 に並列に接続されている。
第２の減算器５３は、正相入力端子側に基準信号記憶手
段としての基準信号保持用キャパシタＣ4 が並列に接続
され、逆相入力端子側に第２の無信号出力電圧保持用キ
ャパシタＣ5 が並列に接続され、出力端子が除算器５４
の除算側入力端子及び補正基準信号保持用キャパシタＣ
6 に並列に接続されている。除算器５４からの出力信号
は図２に示す選択列駆動部６０における各選択列駆動ト
ランジスタ６１のドレインに出力される。
信号記憶手段としての原信号保持用キャパシタＣ1 が並
列に接続され、逆相入力端子側に第１の無信号出力電圧
保持用キャパシタＣ2 が並列に接続され、出力端子が除
算手段としての除算器５４の被除算側入力端子及び補正
原信号保持用キャパシタＣ3 に並列に接続されている。
第２の減算器５３は、正相入力端子側に基準信号記憶手
段としての基準信号保持用キャパシタＣ4 が並列に接続
され、逆相入力端子側に第２の無信号出力電圧保持用キ
ャパシタＣ5 が並列に接続され、出力端子が除算器５４
の除算側入力端子及び補正基準信号保持用キャパシタＣ
6 に並列に接続されている。除算器５４からの出力信号
は図２に示す選択列駆動部６０における各選択列駆動ト
ランジスタ６１のドレインに出力される。
【００４３】以下、前記のように構成された増幅型固体
撮像装置の動作をＦＰＮのオフセット成分及び感度成分
の除去方法と共に図面を参照しながら説明する。
撮像装置の動作をＦＰＮのオフセット成分及び感度成分
の除去方法と共に図面を参照しながら説明する。
【００４４】図４は本発明の一実施形態に係る増幅型固
体撮像装置の動作を説明するタイミングチャートを示し
ている。
体撮像装置の動作を説明するタイミングチャートを示し
ている。
【００４５】図２における撮像領域１１には外部からの
入射光が入射されているとする。図４に示すように、例
えば、各画素１０ごとの出力信号におけるＦＰＮを除去
する水平帰線期間と、１行ごとに該ＦＰＮが除去された
出力信号を外部に出力する水平出力期間とに区分する。
入射光が入射されているとする。図４に示すように、例
えば、各画素１０ごとの出力信号におけるＦＰＮを除去
する水平帰線期間と、１行ごとに該ＦＰＮが除去された
出力信号を外部に出力する水平出力期間とに区分する。
【００４６】まず、水平帰線期間において、選択行駆動
電圧Ｖlsをオンとし、その後、原信号用キャリブレーシ
ョンパルスφs2をオンにする。これにより、図３に示す
原信号用スイッチトランジスタＳＷ2 が導通するため、
第１の減算器５２の正相入力端子側に接続されている原
信号保持用キャパシタＣ1 には、画素１０からのソース
フォロワの出力信号が電荷の形でその電圧値を原信号出
力電圧Ｖs0として保持される。
電圧Ｖlsをオンとし、その後、原信号用キャリブレーシ
ョンパルスφs2をオンにする。これにより、図３に示す
原信号用スイッチトランジスタＳＷ2 が導通するため、
第１の減算器５２の正相入力端子側に接続されている原
信号保持用キャパシタＣ1 には、画素１０からのソース
フォロワの出力信号が電荷の形でその電圧値を原信号出
力電圧Ｖs0として保持される。
【００４７】次に、リセットパルスφR をオンにするこ
とにより、画素１０における画素リセットトランジスタ
１５が導通して光電変換蓄積部１２にはリセット電圧Ｖ
dxとして用いられる電源電圧Ｖddが印加される。これに
より、画素１０は入射光により発生した電位を初期状態
に戻すことができる。
とにより、画素１０における画素リセットトランジスタ
１５が導通して光電変換蓄積部１２にはリセット電圧Ｖ
dxとして用いられる電源電圧Ｖddが印加される。これに
より、画素１０は入射光により発生した電位を初期状態
に戻すことができる。
【００４８】次に、無信号出力電圧用キャリブレーショ
ンパルスφs1をオンにすることにより、図３に示す無信
号出力電圧用スイッチトランジスタＳＷ1 が導通するた
め、第１の減算器５２の逆相入力端子側に接続されてい
る第１の無信号出力電圧保持用キャパシタＣ2 に画素１
０からの初期状態の信号が無信号出力電圧Ｖr として保
持されると共に、第１の減算器５２により出力され、原
信号出力電圧Ｖs0と無信号出力電圧Ｖr との減算結果で
ある補正原信号出力電圧Ｖs1が補正原信号保持用キャパ
シタＣ3 に保持される。また、第２の減算器５３の逆相
入力端子側に接続されている第２の無信号出力電圧保持
用キャパシタＣ5 に画素１０からのリセット状態の信号
が無信号出力電圧Ｖr として保持される。
ンパルスφs1をオンにすることにより、図３に示す無信
号出力電圧用スイッチトランジスタＳＷ1 が導通するた
め、第１の減算器５２の逆相入力端子側に接続されてい
る第１の無信号出力電圧保持用キャパシタＣ2 に画素１
０からの初期状態の信号が無信号出力電圧Ｖr として保
持されると共に、第１の減算器５２により出力され、原
信号出力電圧Ｖs0と無信号出力電圧Ｖr との減算結果で
ある補正原信号出力電圧Ｖs1が補正原信号保持用キャパ
シタＣ3 に保持される。また、第２の減算器５３の逆相
入力端子側に接続されている第２の無信号出力電圧保持
用キャパシタＣ5 に画素１０からのリセット状態の信号
が無信号出力電圧Ｖr として保持される。
【００４９】次に、リセット電圧Ｖdxの電位を電源電圧
Ｖddから該電源電圧Ｖddよりも小さいキャリブレート電
圧Ｖdcに設定すると共にリセットパルスφR をオンにす
る。このリセットパルスφR が活性化している間に、基
準信号用キャリブレーションパルスφs3をオンにするこ
とにより、図３に示す基準信号用スイッチトランジスタ
ＳＷ3 が導通するため、第２の減算器５３の正相入力端
子側に接続されている基準信号保持用キャパシタＣ4 に
画素１０からの出力電圧が基準信号出力電圧Ｖc0として
保持されると共に、第２の減算器５３により出力され、
基準信号出力電圧Ｖc0と無信号出力電圧Ｖr との減算結
果である補正基準信号出力電圧Ｖc1が補正基準信号保持
用キャパシタＣ6 に保持される。さらに、除算器５４に
よって、補正原信号保持用キャパシタＣ3 に保持されて
いる補正原信号出力電圧Ｖs1が、補正基準信号保持用キ
ャパシタＣ6 に保持されている補正基準信号出力電圧Ｖ
c1で除算され、該除算結果である補正信号出力電圧Ｖs2
が除算器５４から出力される。
Ｖddから該電源電圧Ｖddよりも小さいキャリブレート電
圧Ｖdcに設定すると共にリセットパルスφR をオンにす
る。このリセットパルスφR が活性化している間に、基
準信号用キャリブレーションパルスφs3をオンにするこ
とにより、図３に示す基準信号用スイッチトランジスタ
ＳＷ3 が導通するため、第２の減算器５３の正相入力端
子側に接続されている基準信号保持用キャパシタＣ4 に
画素１０からの出力電圧が基準信号出力電圧Ｖc0として
保持されると共に、第２の減算器５３により出力され、
基準信号出力電圧Ｖc0と無信号出力電圧Ｖr との減算結
果である補正基準信号出力電圧Ｖc1が補正基準信号保持
用キャパシタＣ6 に保持される。さらに、除算器５４に
よって、補正原信号保持用キャパシタＣ3 に保持されて
いる補正原信号出力電圧Ｖs1が、補正基準信号保持用キ
ャパシタＣ6 に保持されている補正基準信号出力電圧Ｖ
c1で除算され、該除算結果である補正信号出力電圧Ｖs2
が除算器５４から出力される。
【００５０】ここで、キャリブレート電圧Ｖdcは、撮像
領域１１に一様な所定光量を有する入射光が入射された
場合に各画素１０における光電変換蓄積部１２に蓄積さ
れる信号電荷を生成するために用いている。前述したよ
うに、画素１０は光電変換蓄積部１２の容量のばらつき
等により基準信号出力電圧Ｖc0が異なるため、補正原信
号出力電圧Ｖs1を補正基準信号出力電圧Ｖc1を用いて除
算すれば、前述した式（５）又は式（６）を演算したこ
とになる。
領域１１に一様な所定光量を有する入射光が入射された
場合に各画素１０における光電変換蓄積部１２に蓄積さ
れる信号電荷を生成するために用いている。前述したよ
うに、画素１０は光電変換蓄積部１２の容量のばらつき
等により基準信号出力電圧Ｖc0が異なるため、補正原信
号出力電圧Ｖs1を補正基準信号出力電圧Ｖc1を用いて除
算すれば、前述した式（５）又は式（６）を演算したこ
とになる。
【００５１】次に、図４に示す水平出力期間において、
図２における列選択シフトレジスタ４０の制御電圧が順
次活性化されることにより、各キャリブレーション回路
５１により生成された補正信号出力電圧Ｖs2が、インピ
ーダンス変化部７０を通って外部に出力される。
図２における列選択シフトレジスタ４０の制御電圧が順
次活性化されることにより、各キャリブレーション回路
５１により生成された補正信号出力電圧Ｖs2が、インピ
ーダンス変化部７０を通って外部に出力される。
【００５２】なお、原信号用キャリブレーションパルス
φs2をオンとして原信号出力電圧Ｖs0を読み出した直後
に基準信号出力電圧Ｖc0を読み出し、その後、リセット
して無信号出力電圧Ｖr を読み出してもよい。
φs2をオンとして原信号出力電圧Ｖs0を読み出した直後
に基準信号出力電圧Ｖc0を読み出し、その後、リセット
して無信号出力電圧Ｖr を読み出してもよい。
【００５３】また、画素１０の構成によっては、リセッ
トし且つ無信号出力電圧Ｖr を読み出した後に、原信号
出力電圧Ｖs0を読み出す場合もあり得る。
トし且つ無信号出力電圧Ｖr を読み出した後に、原信号
出力電圧Ｖs0を読み出す場合もあり得る。
【００５４】本実施形態によると、撮像領域１１と選択
列駆動部６０との間に設けられたキャリブレーション回
路５１により、補正基準信号出力電圧Ｖc1を用いて補正
原信号出力電圧Ｖs1におけるＦＰＮの感度成分を除去し
ているため、高画質化に対応することができる。
列駆動部６０との間に設けられたキャリブレーション回
路５１により、補正基準信号出力電圧Ｖc1を用いて補正
原信号出力電圧Ｖs1におけるＦＰＮの感度成分を除去し
ているため、高画質化に対応することができる。
【００５５】なお、あらかじめ、原信号出力電圧Ｖs0及
び基準信号出力電圧Ｖc0から、入射光のない状態である
無信号出力電圧Ｖr を減ずることにより、ＦＰＮのオフ
セット成分を除去する構成としたが、例えば、ＦＰＮの
オフセット成分が実質的に無視できる装置の場合には、
ＦＰＮの感度成分のみを除去する構成とすればよい。す
なわち、原信号用スイッチトランジスタＳＷ2 からの原
信号出力電圧Ｖs0を除算器５４の被除算側入力端子に入
力すると共に、基準信号用スイッチトランジスタＳＷ3
からの基準信号出力電圧Ｖc0を除算器５４の除算側入力
端子に入力する構成とすればよい。
び基準信号出力電圧Ｖc0から、入射光のない状態である
無信号出力電圧Ｖr を減ずることにより、ＦＰＮのオフ
セット成分を除去する構成としたが、例えば、ＦＰＮの
オフセット成分が実質的に無視できる装置の場合には、
ＦＰＮの感度成分のみを除去する構成とすればよい。す
なわち、原信号用スイッチトランジスタＳＷ2 からの原
信号出力電圧Ｖs0を除算器５４の被除算側入力端子に入
力すると共に、基準信号用スイッチトランジスタＳＷ3
からの基準信号出力電圧Ｖc0を除算器５４の除算側入力
端子に入力する構成とすればよい。
【００５６】また、本実施形態においては、画素１０の
光電変換蓄積部１２を、光を信号電荷に変換する光電変
換部と該光電変換部により変換された信号電荷を蓄積す
る信号電荷蓄積部とを兼ねる構成としたが、これに限ら
ず、光電変換部と信号電荷蓄積部とが分離された構成で
あってもよい。
光電変換蓄積部１２を、光を信号電荷に変換する光電変
換部と該光電変換部により変換された信号電荷を蓄積す
る信号電荷蓄積部とを兼ねる構成としたが、これに限ら
ず、光電変換部と信号電荷蓄積部とが分離された構成で
あってもよい。
【００５７】また、信号電荷蓄積部と信号電荷検知部と
を別々に有する、いわゆるフローティング・ディフュー
ジョン型の構成であってもよい。
を別々に有する、いわゆるフローティング・ディフュー
ジョン型の構成であってもよい。
【００５８】また、物理量分布検知半導体装置として、
光量分布を検知する増幅型固体撮像装置を例に挙げた
が、これに限らず、例えば、Ｘ線、赤外線、温度、磁場
又は圧力等の物理量を検知する検知部を設け、受けた物
理量によって変化する電位を駆動トランジスタ１３のゲ
ートに伝達すれば、光以外の物理量分布検知半導体装置
に有効であることはいうまでもない。
光量分布を検知する増幅型固体撮像装置を例に挙げた
が、これに限らず、例えば、Ｘ線、赤外線、温度、磁場
又は圧力等の物理量を検知する検知部を設け、受けた物
理量によって変化する電位を駆動トランジスタ１３のゲ
ートに伝達すれば、光以外の物理量分布検知半導体装置
に有効であることはいうまでもない。
【００５９】
【発明の効果】本発明の第１及び第２の増幅型固体撮像
装置によると、撮像領域の単位画素ごとに、該単位画素
が入射光を受けることにより生じる動的な電気特性のば
らつきが生じたとしても、所定入射光がいずれの単位画
素（光電変換手段及び信号電荷蓄積手段）にも一様に入
力されたとみなすことができるため、その結果、各単位
画素により出力される原電気信号ごとに該原電気信号ご
との感度のばらつきに起因するＦＰＮの感度成分を除去
することができるので、検知した入射光を高品位に再生
して出力することができる。
装置によると、撮像領域の単位画素ごとに、該単位画素
が入射光を受けることにより生じる動的な電気特性のば
らつきが生じたとしても、所定入射光がいずれの単位画
素（光電変換手段及び信号電荷蓄積手段）にも一様に入
力されたとみなすことができるため、その結果、各単位
画素により出力される原電気信号ごとに該原電気信号ご
との感度のばらつきに起因するＦＰＮの感度成分を除去
することができるので、検知した入射光を高品位に再生
して出力することができる。
【００６０】第２の増幅型固体撮像装置において、原信
号記憶手段が、原信号保持用キャパシタと、ドレインが
撮像領域の出力側と接続され、ソースが原信号保持用キ
ャパシタの一方の電極と接続され、ゲートが原信号用キ
ャリブレーション信号を受ける原信号用スイッチトラン
ジスタとを含み、基準信号記憶手段が、基準信号保持用
キャパシタと、ドレインが撮像領域の出力側と接続さ
れ、ソースが基準信号保持用キャパシタの一方の電極と
接続され、ゲートが基準信号用キャリブレーション信号
を受ける基準信号用スイッチトランジスタとを含み、除
算手段が、被除算側の入力端子が原信号用スイッチトラ
ンジスタ及び原信号保持用キャパシタの共通接続部と接
続され、除算側の入力端子が基準信号用スイッチトラン
ジスタ及び基準信号保持用キャパシタの共通接続部と接
続され、出力端子が信号読み出し部の入力側と接続され
た除算器を含むと、ＦＰＮの感度成分を除去できるキャ
リブレーション部を確実に得ることができる。
号記憶手段が、原信号保持用キャパシタと、ドレインが
撮像領域の出力側と接続され、ソースが原信号保持用キ
ャパシタの一方の電極と接続され、ゲートが原信号用キ
ャリブレーション信号を受ける原信号用スイッチトラン
ジスタとを含み、基準信号記憶手段が、基準信号保持用
キャパシタと、ドレインが撮像領域の出力側と接続さ
れ、ソースが基準信号保持用キャパシタの一方の電極と
接続され、ゲートが基準信号用キャリブレーション信号
を受ける基準信号用スイッチトランジスタとを含み、除
算手段が、被除算側の入力端子が原信号用スイッチトラ
ンジスタ及び原信号保持用キャパシタの共通接続部と接
続され、除算側の入力端子が基準信号用スイッチトラン
ジスタ及び基準信号保持用キャパシタの共通接続部と接
続され、出力端子が信号読み出し部の入力側と接続され
た除算器を含むと、ＦＰＮの感度成分を除去できるキャ
リブレーション部を確実に得ることができる。
【００６１】第２の増幅型固体撮像装置において、複数
のキャリブレーション部のそれぞれが、原信号記憶手段
と接続された原信号オフセット成分除去回路と、基準信
号記憶手段と接続された基準信号オフセット成分除去回
路とをさらに有し、原信号オフセット成分除去回路が、
第１の無信号出力保持用キャパシタと、ドレインが撮像
領域の出力側と接続され、ソースが第１の無信号出力保
持用キャパシタの一方の電極と接続され、ゲートが無信
号出力用キャリブレーション信号を受ける無信号出力用
スイッチトランジスタと、正相入力端子が原信号用スイ
ッチトランジスタ及び原信号保持用キャパシタの共通接
続部と接続され、逆相入力端子が無信号出力用スイッチ
トランジスタ及び第１の無信号出力保持用キャパシタの
共通接続部と接続された第１の減算器と、第１の減算器
及び除算器の被除算側の入力端子の間に並列に接続され
た補正原信号保持用キャパシタとを含み、基準信号オフ
セット成分除去回路が、無信号出力用スイッチトランジ
スタと、一方の電極が無信号出力用スイッチトランジス
タのソースと接続された第２の無信号出力保持用キャパ
シタと、正相入力端子が基準信号用スイッチトランジス
タ及び基準信号保持用キャパシタの共通接続部と接続さ
れ、逆相入力端子が無信号出力用スイッチトランジスタ
及び第２の無信号出力保持用キャパシタの共通接続部と
接続された第２の減算器と、第２の減算器及び除算器の
除算側の入力端子の間に並列に接続された補正基準信号
保持用キャパシタとを含むと、ＦＰＮのオフセット成分
をも除去できるため、さらに入射光に忠実な高品位な検
知信号を得ることができる。
のキャリブレーション部のそれぞれが、原信号記憶手段
と接続された原信号オフセット成分除去回路と、基準信
号記憶手段と接続された基準信号オフセット成分除去回
路とをさらに有し、原信号オフセット成分除去回路が、
第１の無信号出力保持用キャパシタと、ドレインが撮像
領域の出力側と接続され、ソースが第１の無信号出力保
持用キャパシタの一方の電極と接続され、ゲートが無信
号出力用キャリブレーション信号を受ける無信号出力用
スイッチトランジスタと、正相入力端子が原信号用スイ
ッチトランジスタ及び原信号保持用キャパシタの共通接
続部と接続され、逆相入力端子が無信号出力用スイッチ
トランジスタ及び第１の無信号出力保持用キャパシタの
共通接続部と接続された第１の減算器と、第１の減算器
及び除算器の被除算側の入力端子の間に並列に接続され
た補正原信号保持用キャパシタとを含み、基準信号オフ
セット成分除去回路が、無信号出力用スイッチトランジ
スタと、一方の電極が無信号出力用スイッチトランジス
タのソースと接続された第２の無信号出力保持用キャパ
シタと、正相入力端子が基準信号用スイッチトランジス
タ及び基準信号保持用キャパシタの共通接続部と接続さ
れ、逆相入力端子が無信号出力用スイッチトランジスタ
及び第２の無信号出力保持用キャパシタの共通接続部と
接続された第２の減算器と、第２の減算器及び除算器の
除算側の入力端子の間に並列に接続された補正基準信号
保持用キャパシタとを含むと、ＦＰＮのオフセット成分
をも除去できるため、さらに入射光に忠実な高品位な検
知信号を得ることができる。
【００６２】本発明の増幅型固体撮像装置の駆動方法に
よると、キャリブレーション部が、記憶した原電気信号
を記憶した基準電気信号で除し、除された結果を電気信
号として信号読み出し部に出力するため、撮像領域の単
位画素ごとに、該単位画素が入射光を受けることにより
生じる動的な電気特性のばらつきが生じたとしても、所
定入射光がいずれの単位検知部にも一様に入力されたと
みなすことができる。その結果、各単位画素により出力
される原電気信号ごとに該原電気信号ごとの感度のばら
つきに起因するＦＰＮの感度成分を除去することができ
るので、検知した入射光を高品位に再生して出力するこ
とができる。
よると、キャリブレーション部が、記憶した原電気信号
を記憶した基準電気信号で除し、除された結果を電気信
号として信号読み出し部に出力するため、撮像領域の単
位画素ごとに、該単位画素が入射光を受けることにより
生じる動的な電気特性のばらつきが生じたとしても、所
定入射光がいずれの単位検知部にも一様に入力されたと
みなすことができる。その結果、各単位画素により出力
される原電気信号ごとに該原電気信号ごとの感度のばら
つきに起因するＦＰＮの感度成分を除去することができ
るので、検知した入射光を高品位に再生して出力するこ
とができる。
【００６３】本発明の第１の及び第２の物理量分布検知
半導体装置によると、複数の物理量検知変換手段や複数
の信号電荷蓄積手段がそれぞれ物理量を受けることによ
り生じる動的な電気特性のばらつきが該物理量検知変換
手段や該信号電荷蓄積手段ごとに生じたとしても、所定
物理量がいずれの単位検知部（物理量検知変換手段及び
信号電荷蓄積手段）にも一様に入力されたとみなすこと
ができる。その結果、各単位検知部により出力される原
電気信号ごとに該原電気信号ごとの感度のばらつきに起
因するＦＰＮの感度成分を除去することができるので、
検知した物理量分布を高品位に再生して出力することが
できる。
半導体装置によると、複数の物理量検知変換手段や複数
の信号電荷蓄積手段がそれぞれ物理量を受けることによ
り生じる動的な電気特性のばらつきが該物理量検知変換
手段や該信号電荷蓄積手段ごとに生じたとしても、所定
物理量がいずれの単位検知部（物理量検知変換手段及び
信号電荷蓄積手段）にも一様に入力されたとみなすこと
ができる。その結果、各単位検知部により出力される原
電気信号ごとに該原電気信号ごとの感度のばらつきに起
因するＦＰＮの感度成分を除去することができるので、
検知した物理量分布を高品位に再生して出力することが
できる。
【図１】本発明の一実施形態に係る物理量分布検知半導
体装置の駆動方法を示す概念図である。
体装置の駆動方法を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る物理量分布検知半導
体装置を示すブロック構成図である。
体装置を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る物理量分布検知半導
体装置におけるキャリブレーション回路を示す回路図で
ある。
体装置におけるキャリブレーション回路を示す回路図で
ある。
【図４】本発明の一実施形態に係る物理量分布検知半導
体装置の動作を規定するタイミングチャート図である。
体装置の動作を規定するタイミングチャート図である。
【図５】従来の増幅型固体撮像装置の１画素分の回路を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図６】従来の増幅型固体撮像装置における光量と出力
との関係によりＦＰＮを説明するグラフである。
との関係によりＦＰＮを説明するグラフである。
１０ 画素（単位検知部） １１ 撮像領域（物理量分布検知蓄積領域） １２ 光電変換蓄積部（物理量検知変換手段及び信
号電荷蓄積手段） １３ 駆動トランジスタ １４ 行選択トランジスタ １５ 画素リセットトランジスタ ２０ 行選択シフトレジスタ（信号読み出し部） ３０ 選択行駆動部（電気電圧読み出し部） ３１ 選択行駆動トランジスタ ３２ 選択行リセット駆動トランジスタ ３３ 行選択線 ３４ 画素リセット電圧供給線 ４０ 列選択シフトレジスタ（信号読み出し部） ５０ キャリブレート部 ５１ キャリブレーション回路（キャリブレーショ
ン部） ５２ 第１の減算器 ５３ 第２の減算器 ５４ 除算器（除算手段） ＳＷ1 無信号出力電圧用スイッチトランジスタ ＳＷ2 原信号用スイッチトランジスタ ＳＷ3 基準信号用スイッチトランジスタ Ｃ1 原信号保持用キャパシタ（原信号記憶手段） Ｃ2 第１の無信号出力電圧保持用キャパシタ Ｃ3 補正原信号保持用キャパシタ Ｃ4 基準信号保持用キャパシタ（基準信号記憶手
段） Ｃ5 第２の無信号出力電圧保持用第５のキャパシ
タ Ｃ6 補正基準信号保持用キャパシタ ６０ 選択列駆動部（信号読み出し部） ６１ 選択列駆動トランジスタ ６２ 垂直信号線 ６３ 水平信号線 ７０ インピーダンス変換部 ７２ ロードトランジスタ Ｖdd 電源電圧 Ｖdc キャリブレート電圧（基準信号電圧） Ｖdx リセット電圧 Ｖls 選択行駆動電圧 Ｖl ロードトランジスタ制御電圧 Ｖss 接地電圧 φR リセットパルス φs1 無信号出力電圧用キャリブレーションパルス φs2 原信号用キャリブレーションパルス φs3 基準信号用キャリブレーションパルス Ｖr 無信号出力電圧 Ｖc0 基準信号出力電圧 Ｖc1 補正基準信号出力電圧 Ｖs0 原信号出力電圧 Ｖs1 補正原信号出力電圧 Ｖs2 補正信号出力電圧
号電荷蓄積手段） １３ 駆動トランジスタ １４ 行選択トランジスタ １５ 画素リセットトランジスタ ２０ 行選択シフトレジスタ（信号読み出し部） ３０ 選択行駆動部（電気電圧読み出し部） ３１ 選択行駆動トランジスタ ３２ 選択行リセット駆動トランジスタ ３３ 行選択線 ３４ 画素リセット電圧供給線 ４０ 列選択シフトレジスタ（信号読み出し部） ５０ キャリブレート部 ５１ キャリブレーション回路（キャリブレーショ
ン部） ５２ 第１の減算器 ５３ 第２の減算器 ５４ 除算器（除算手段） ＳＷ1 無信号出力電圧用スイッチトランジスタ ＳＷ2 原信号用スイッチトランジスタ ＳＷ3 基準信号用スイッチトランジスタ Ｃ1 原信号保持用キャパシタ（原信号記憶手段） Ｃ2 第１の無信号出力電圧保持用キャパシタ Ｃ3 補正原信号保持用キャパシタ Ｃ4 基準信号保持用キャパシタ（基準信号記憶手
段） Ｃ5 第２の無信号出力電圧保持用第５のキャパシ
タ Ｃ6 補正基準信号保持用キャパシタ ６０ 選択列駆動部（信号読み出し部） ６１ 選択列駆動トランジスタ ６２ 垂直信号線 ６３ 水平信号線 ７０ インピーダンス変換部 ７２ ロードトランジスタ Ｖdd 電源電圧 Ｖdc キャリブレート電圧（基準信号電圧） Ｖdx リセット電圧 Ｖls 選択行駆動電圧 Ｖl ロードトランジスタ制御電圧 Ｖss 接地電圧 φR リセットパルス φs1 無信号出力電圧用キャリブレーションパルス φs2 原信号用キャリブレーションパルス φs3 基準信号用キャリブレーションパルス Ｖr 無信号出力電圧 Ｖc0 基準信号出力電圧 Ｖc1 補正基準信号出力電圧 Ｖs0 原信号出力電圧 Ｖs1 補正原信号出力電圧 Ｖs2 補正信号出力電圧
Claims (8)
- 【請求項１】 それぞれが外部から入力される入射光を
検知し、検知した入射光を該入射光に対応する電荷量を
持つ信号電荷に変換する複数の光電変換手段と、前記各
光電変換手段により変換された信号電荷をそれぞれ蓄積
する複数の信号電荷蓄積手段と、前記各信号電荷蓄積手
段に蓄積された信号電荷を電気信号として順次読み出す
信号読み出し手段とを備えた増幅型固体撮像装置であっ
て、 電気信号読み出し時に、前記信号電荷蓄積手段ごとに、
該信号電荷蓄積手段に蓄積された信号電荷が変換されて
なる原電気信号を、前記光電変換手段に基準となる所定
入射光が入力された場合における前記信号電荷蓄積手段
から出力される基準信号電荷が変換されてなる基準電気
信号又は前記信号電荷蓄積手段に外部から基準となる所
定電気信号が印加された場合における前記信号電荷蓄積
手段から出力される基準電気信号で除し、除された結果
を電気信号としてそれぞれ出力することを特徴とする増
幅型固体撮像装置。 - 【請求項２】 外部から入力される入射光を検知し、検
知した入射光を該入射光に対応する電荷量を持つ信号電
荷に変換する光電変換手段及び該光電変換変換手段によ
り変換された信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積手段より
なる単位画素が複数配置されてなる撮像領域と、 複数の前記単位画素から一の単位画素を順次選択し、選
択した単位画素に蓄積されている信号電荷を電気信号と
して読み出す信号読み出し部と、 前記撮像領域の出力側と前記信号読み出し部の入力側と
の間に、前記撮像領域の各単位画素と対応して設けられ
た複数のキャリブレーション部とを備え、 前記複数のキャリブレーション部のそれぞれは、 対応する前記単位画素に蓄積されている信号電荷が変換
されてなる原電気信号を記憶する原信号記憶手段と、 対応する前記単位画素に基準となる所定電気信号が印加
されて、対応する前記単位画素から出力される基準電気
信号を記憶する基準信号記憶手段と、 前記原信号記憶手段が記憶する原電気信号を前記基準信
号記憶手段が記憶する基準電気信号で除し、除された結
果を電気信号として前記信号読み出し部に出力する除算
手段とを有していることを特徴とする増幅型固体撮像装
置。 - 【請求項３】 前記原信号記憶手段は、原信号保持用キ
ャパシタと、ドレインが前記撮像領域の出力側と接続さ
れ、ソースが前記原信号保持用キャパシタの一方の電極
と接続され、ゲートが原信号用キャリブレーション信号
を受ける原信号用スイッチトランジスタとを含み、 前記基準信号記憶手段は、基準信号保持用キャパシタ
と、ドレインが前記撮像領域の出力側と接続され、ソー
スが前記基準信号保持用キャパシタの一方の電極と接続
され、ゲートが基準信号用キャリブレーション信号を受
ける基準信号用スイッチトランジスタとを含み、 前記除算手段は、被除算側の入力端子が前記原信号用ス
イッチトランジスタ及び前記原信号保持用キャパシタの
共通接続部と接続され、除算側の入力端子が前記基準信
号用スイッチトランジスタ及び前記基準信号保持用キャ
パシタの共通接続部と接続され、出力端子が前記信号読
み出し部の入力側と接続された除算器を含むことを特徴
とする請求項２に記載の増幅型固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記複数のキャリブレーション部のそれ
ぞれは、 前記原信号記憶手段と接続された原信号オフセット成分
除去回路と、 前記基準信号記憶手段と接続された基準信号オフセット
成分除去回路とをさらに有し、 前記原信号オフセット成分除去回路は、 第１の無信号出力保持用キャパシタと、ドレインが前記
撮像領域の出力側と接続され、ソースが前記第１の無信
号出力保持用キャパシタの一方の電極と接続され、ゲー
トが無信号出力用キャリブレーション信号を受ける無信
号出力用スイッチトランジスタと、 正相入力端子が前記原信号用スイッチトランジスタ及び
前記原信号保持用キャパシタの共通接続部と接続され、
逆相入力端子が前記無信号出力用スイッチトランジスタ
及び前記第１の無信号出力保持用キャパシタの共通接続
部と接続された第１の減算器と、 前記第１の減算器及び前記除算器の被除算側の入力端子
の間に並列に接続された補正原信号保持用キャパシタと
を含み、 前記基準信号オフセット成分除去回路は、 前記無信号出力用スイッチトランジスタと、 一方の電極が前記無信号出力用スイッチトランジスタの
ソースと接続された第２の無信号出力保持用キャパシタ
と、 正相入力端子が前記基準信号用スイッチトランジスタ及
び前記基準信号保持用キャパシタの共通接続部と接続さ
れ、逆相入力端子が前記無信号出力用スイッチトランジ
スタ及び前記第２の無信号出力保持用キャパシタの共通
接続部と接続された第２の減算器と、 前記第２の減算器及び前記除算器の除算側の入力端子の
間に並列に接続された補正基準信号保持用キャパシタと
を含むことを特徴とする請求項３に記載の増幅型固体撮
像装置。 - 【請求項５】 外部から入力される入射光を検知し、検
知した入射光を該入射光に対応する電荷量を持つ信号電
荷に変換する光電変換手段及び該光電変換変換手段によ
り変換された信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積手段より
なる単位画素が複数配置されてなる撮像領域と、複数の
前記単位画素から一の単位画素を順次選択し、選択した
単位画素に蓄積されている信号電荷を電気信号として読
み出す信号読み出し部と、前記撮像領域の出力側と前記
信号読み出し部の入力側との間に、前記撮像領域の各単
位画素と対応して設けられた複数のキャリブレーション
部とを有する増幅型固体撮像装置の駆動方法であって、 前記信号読み出し部に、前記各単位画素の信号電荷蓄積
手段に蓄積されている信号電荷を原電気信号として順次
読み出させる工程と、 前記キャリブレーション部に、読み出した原電気信号を
記憶させる工程と、 前記信号読み出し部に、読み出された信号電荷蓄積手段
に蓄積されている信号電荷をリセットさせる工程と、 読み出された信号電荷蓄積手段に基準となる所定電気信
号を印加した後、前記キャリブレーション部に、前記所
定電気信号が印加された信号電荷蓄積手段が出力する基
準電気信号を記憶させる工程と、 記憶した原電気信号を記憶した基準電気信号で除し、除
された結果を電気信号として前記信号読み出し部に出力
する工程とを備えていることを特徴とする増幅型固体撮
像装置の駆動方法。 - 【請求項６】 それぞれが外部から入力される物理量を
検知し、検知した物理量を該物理量に対応する電荷量を
持つ信号電荷に変換する複数の物理量検知変換手段と、
前記各物理量検知変換手段により変換された信号電荷を
それぞれ蓄積する複数の信号電荷蓄積手段と、前記各信
号電荷蓄積手段に蓄積された信号電荷を電気信号として
順次読み出す信号読み出し手段とを備えた物理量分布検
知半導体装置であって、 電気信号読み出し時に、前記信号電荷蓄積手段ごとに、
該信号電荷蓄積手段に蓄積された信号電荷が変換されて
なる原電気信号を、前記物理量検知変換手段に基準とな
る所定物理量が入力された場合における前記信号電荷蓄
積手段から出力される基準信号電荷が変換されてなる基
準電気信号又は前記信号電荷蓄積手段に外部から基準と
なる所定電気信号が印加された場合における前記信号電
荷蓄積手段から出力される基準電気信号で除し、除され
た結果を電気信号としてそれぞれ出力することを特徴と
する物理量分布検知半導体装置。 - 【請求項７】 外部から入力される物理量を検知し、検
知した物理量を該物理量に対応する電荷量を持つ信号電
荷に変換する物理量検知変換手段及び該物理量検知変換
手段により変換された信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積
手段よりなる単位検知部が複数配置されてなる物理量分
布検知領域と、 複数の前記単位検知部から一の単位検知部を順次選択
し、選択した単位検知部に蓄積されている信号電荷を電
気信号として読み出す信号読み出し部と、 前記物理量分布検知領域の出力側と前記信号読み出し部
の入力側との間に、前記物理量分布検知領域の各単位検
知部と対応して設けられた複数のキャリブレーション部
とを備え、 前記複数のキャリブレーション部のそれぞれは、 対応する前記単位検知部に蓄積されている信号電荷が変
換されてなる原電気信号を記憶する原信号記憶手段と、 対応する前記単位検知部に基準となる所定電気信号が印
加されて、対応する前記単位検知部から出力される基準
電気信号を記憶する基準信号記憶手段と、前記原信号記
憶手段が記憶する原電気信号を前記基準信号記憶手段が
記憶する基準電気信号で除し、除された結果を電気信号
として前記信号読み出し部に出力する除算手段とを有し
ていることを特徴とする物理量分布検知半導体装置。 - 【請求項８】 前記原信号記憶手段は、原信号保持用キ
ャパシタと、ドレインが前記物理量検知領域の出力側と
接続され、ソースが前記原信号保持用キャパシタの一方
の電極と接続され、ゲートが原信号用キャリブレーショ
ン信号を受ける原信号用スイッチトランジスタとを含
み、 前記基準信号記憶手段は、基準信号保持用キャパシタ
と、ドレインが前記物理量検知領域の出力側と接続さ
れ、ソースが前記基準信号保持用キャパシタの一方の電
極と接続され、ゲートが基準信号用キャリブレーション
信号を受ける基準信号用スイッチトランジスタとを含
み、 前記除算手段は、被除算側の入力端子が前記原信号用ス
イッチトランジスタ及び前記原信号保持用キャパシタの
共通接続部と接続され、除算側の入力端子が前記基準信
号用スイッチトランジスタ及び前記基準信号保持用キャ
パシタの共通接続部と接続され、出力端子が前記信号読
み出し部の入力側と接続された除算器を含むことを特徴
とする請求項７に記載の物理量分布検知半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191361A JP2992012B2 (ja) | 1997-07-28 | 1998-07-07 | 増幅型固体撮像装置、その駆動方法及び物理量分布検知半導体装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20122197 | 1997-07-28 | ||
| JP9-201221 | 1997-07-28 | ||
| JP10191361A JP2992012B2 (ja) | 1997-07-28 | 1998-07-07 | 増幅型固体撮像装置、その駆動方法及び物理量分布検知半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11103419A true JPH11103419A (ja) | 1999-04-13 |
| JP2992012B2 JP2992012B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=26506652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10191361A Expired - Fee Related JP2992012B2 (ja) | 1997-07-28 | 1998-07-07 | 増幅型固体撮像装置、その駆動方法及び物理量分布検知半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2992012B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001169184A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-06-22 | Eastman Kodak Co | 拡大されたダイナミックレンジを有するｃｍｏｓイメージセンサ |
| JP2005051784A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Agilent Technol Inc | アクティブピクセルセンサ用の回路 |
| JP2008220965A (ja) * | 2008-03-24 | 2008-09-25 | Toshiba Corp | Ｘ線平面検出器のパラメータ調整方法及び装置、ｘ線診断装置 |
-
1998
- 1998-07-07 JP JP10191361A patent/JP2992012B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001169184A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-06-22 | Eastman Kodak Co | 拡大されたダイナミックレンジを有するｃｍｏｓイメージセンサ |
| JP4536901B2 (ja) * | 1999-10-26 | 2010-09-01 | イーストマン コダック カンパニー | 拡大されたダイナミックレンジを有するｃｍｏｓイメージセンサ |
| JP2005051784A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Agilent Technol Inc | アクティブピクセルセンサ用の回路 |
| JP4547666B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2010-09-22 | マイクロン テクノロジー， インク． | アクティブピクセルセンサ用の回路 |
| JP2008220965A (ja) * | 2008-03-24 | 2008-09-25 | Toshiba Corp | Ｘ線平面検出器のパラメータ調整方法及び装置、ｘ線診断装置 |
| JP4734365B2 (ja) * | 2008-03-24 | 2011-07-27 | 株式会社東芝 | Ｘ線平面検出器のパラメータ調整方法及び装置、ｘ線診断装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2992012B2 (ja) | 1999-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100555609B1 (ko) | 개선된 곡선인자를 가진 ｃｍｏｓ 영상 센서 | |
| US8462243B2 (en) | Solid-state image sensing device, method for reading signal of solid-state image sensing device, and image pickup apparatus | |
| US6320616B1 (en) | CMOS image sensor with reduced fixed pattern noise | |
| US5969758A (en) | DC offset and gain correction for CMOS image sensor | |
| US9055211B2 (en) | Image pickup apparatus | |
| JP5034610B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の信号処理方法および撮像装置 | |
| US5019702A (en) | Photoelectric transducer apparatus having a plurality of transducer elements and a plurality of capacitor elements | |
| EP1626570A2 (en) | Operational amplifier for an active pixel sensor | |
| US20090002536A1 (en) | Biasing scheme for large format CMOS active pixel sensors | |
| JP2000165754A (ja) | 固体撮像装置および固体撮像装置の信号読出し方法 | |
| US6710803B1 (en) | Image sensor and method for driving the same | |
| US5796431A (en) | Solid-state image pickup device and driving method thereof | |
| US7242429B1 (en) | Method for cancellation of the effect of charge feedthrough on CMOS pixel output | |
| JP2992012B2 (ja) | 増幅型固体撮像装置、その駆動方法及び物理量分布検知半導体装置 | |
| US6798452B1 (en) | Amplifying solid-state imaging device, method for driving the same and physical quantity distribution sensing semiconductor device | |
| JPH1093868A (ja) | 固体撮像素子及びその駆動方法 | |
| CN116033276A (zh) | 图像传感器 | |
| JP2023111020A (ja) | 撮像素子の制御方法、撮像素子及びプログラム | |
| JPH11313256A (ja) | 増幅型固体撮像装置 | |
| JP4830679B2 (ja) | 固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990928 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081015 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091015 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091015 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101015 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111015 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |