KR100913864B1 - 고체 촬상 장치와 그 구동 방법 - Google Patents

고체 촬상 장치와 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

수직(V) 선택 수단(106)에 의해서 촬상 화소부(104)의 셔터행과 선택행을 순차 시프트시켜 간다. 그리고, 셔터행이 된 화소에서는 FD부의 리세트 후에 광전 변환 소자(포토다이오드)의 신호 전하를 FD부로 전송한다. 이 후, 선택행이 된 화소에서는 FD부의 리세트에 앞서 광전 변환 소자의 신호 전하를 FD부로 전송한다. 그 결과, 어두운 곳은 민감하고 밝은 곳은 둔감한 2 포인트를 갖은 신호를 출력할 수 있어, 광전 변환 소자의 포화 전하량이 작은 경우에도, 또한 출력을 1계통으로 한 간이한 구성으로 양호한 광 다이내믹 범위의 촬영을 행할 수 있다.
Figure 112003034159256-pct00001
광 신호, 부유 확산부, 캐패시터, 상관 2중 샘플링 회로

Description

고체 촬상 장치와 그 구동 방법{SOLID STATE IMAGING APPARATUS AND DRIVE METHOD THEREOF}
본 발명은, 특히 CMOS형 이미지 센서에 적용되는 고체 촬상 장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
CMOS형 이미지 센서에서는 반도체칩 상에 2차원 매트릭스 형상으로 다수의 화소를 배치하여 촬상 화소부를 구성하고 있고, 각 화소마다 수광량에 따른 신호 전하를 생성하는 포토다이오드 등의 광전 변환 소자와, 이 광전 변환 소자에 의해 생성된 신호 전하를 전기 신호로 변환하여 소정의 타이밍에서 판독하기 위한 복수의 MOS 트랜지스터로 구성되는 게이트 회로를 구비하여 이루어진다.
그리고, 그 촬상 화소부 주변에는 각 화소로부터의 신호에 대하여 CDS(Correlated Double Sampling: 상관 이중 샘플링) 등의 신호 처리를 행하는 신호 처리 회로와, 각 화소의 게이트 회로를 구동하여 각 화소의 신호를 소정의 순서로 판독하기 위한 수직/수평 스캐너 회로나 전자 셔터를 차단하기 위한 셔터 스캐너 회로가 설치되어 있다.
종래의 CMOS형 이미지 센서는 도 11에 모식적으로 그 촬상 화소부(10)의 화소 배열을 도시한 바와 같이, 촬상 화소부(10)에는 2차원 매트릭스 형상으로 다수 의 화소(12)가 배치되고, 각 화소(12)의 신호 전하를 리세트하는 전자 셔터행(14)과, 화소 신호의 판독을 행하는 판독 선택행(16)이 소정의 행수만큼 간격을 두어 선택되고, 화살표 A 방향으로 순차 시프트된다.
전자 셔터행(14)의 각 화소(12)에서는 각 화소(12)의 포토 다이오드에 축적되어 있는 광전자(전하)를 소거하는 동작이 행해진다.
또한, 판독 선택행(16)의 각 화소(12)에서는 각 화소(12)의 포토 다이오드에 축적되어 있는 광전자를 전기 신호로 변환하고, 출력 신호선을 통하여 신호 처리 회로에 출력하는 동작이 행해진다.
이에 의해, 각 화소(12)의 출력 신호는, 각 화소(12)가 전자 셔터행(14)으로 리세트된 후에, 선택행(16)으로 판독의 선택이 이루어지기까지의 기간에, 포토다이오드에 축적된 광 전자량에 대응하는 레벨의 신호가 된다.
따라서, 전자 셔터행(14)과 선택행(16)의 간격을 바꿈으로써 광전자의 축적 시간을 바꾸어 감도를 조절할 수 있다.
이것이 종래의 전자 셔터 기능이다.
그리고, 이러한 방법으로는 촬상 화상에 밝은 곳과 어두운 곳이 공존할 때에, 밝은 곳에 맞추도록 셔터 시간을 조절했을 때는 어두운 곳에서의 감도가 부족하고, 어두운 곳에 맞추도록 셔터 시간을 조절했을 때는 밝은 곳의 포토 다이오드가 포화하여 하얗게 색이 바래진다는 문제, 즉 다이내믹 범위가 좁아진다는 문제점이 있다.
그래서, 최근, 다이내믹 범위를 확대하는 방법 중 하나로서, 예를 들면 일본 특개 2001-177775호 공보에 개시된 방법이 제안되었다.
이것은 화상 신호 판독의 선택행에 있어서 포토다이오드의 신호를 복수회로 나누어서 판독하는 것이다.
그러나, 이 방법으로는 최근 촬상 소자에서의 미세화나 저전압화에 따른 포토다이오드의 포화 전자수의 감소에 의해 1회의 전송에서 부유 확산(이하 FD라 함)부에서 충분한 전위를 만족하지 못하게 되기 때문에, 이러한 경우에는 복수회의 판독 동작을 실행해도, 2회째 이후에서는 충분한 신호를 얻을 수 없어, 다이내믹 범위를 증가시킬 수 없다.
또한 이 경우 1개의 선택행으로, 계속해서 2회 이상의 판독 동작을 행하여야 하기 때문에, 화소 열 시프트의 고속화가 어렵다.
또한 화소마다의 고정 패턴 노이즈를 취하기 위해, 리세트 시의 신호 레벨과 광전자 축적 시의 신호 레벨과의 차를 취하는 CDS 처리를 행하는 경우에는 1개의 선택행으로 2개의 화소 신호의 판독을 행하기 위해, 2회의 리세트 동작과 2회의 광전자 축적 동작을 행하는 것이 필요해져, 리세트 레벨과 광전자 축적 레벨의 합계 4회의 검출을 행해야 한다.
또한, 복수회로 나누어서 판독된 복수의 화소 신호를 합성하는 방법이기 때문에, 후단에 합성 회로가 필요해져, 회로가 대형화하거나 합성 부분의 변동이나 화소 열마다 설치된 합성 회로끼리의 변동이 발생하게 된다는 문제가 있다.
<발명의 개시>
본 발명은 회로가 대형화, 복잡화되지 않고, 다이내믹 범위의 개선을 도모할 수 있는 고체 촬상 장치와 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치는 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열된 촬상 화소부와, 촬상 화소부의 수평 방향의 각 화소행을 수직 방향으로 선택하는 수직 선택 수단과, 수직 선택 수단에 의해 선택된 화소행의 각 화소를 화소 구동 배선을 통하여 구동하는 화소 구동 수단과, 각 화소의 신호를 출력 신호선을 통하여 입력받아, 소정의 신호 처리를 행하는 신호 처리 수단을 갖는다.
촬상 화소부의 각 화소는 광전 변환 소자와, 광전 변환 소자가 광전 변환하여 축적한 신호 전하를 부유 확산부로 전송하는 전송 수단과, 부유 확산부의 전위를 리세트하는 리세트 수단과, 부유 확산부의 전위에 대응하는 출력 신호를 출력하는 증폭 수단을 구비한다.
수직 선택 수단은, 촬상 화소부 중 적어도 2개의 화소행을 셔터행과 선택행으로서 선택하고, 순차 시프트시켜가는 기능을 구비하고, 화소 구동 수단은, 수직 선택 수단에 의해 선택된 셔터행으로는 부유 확산부의 리세트 후에, 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하는 동작을 행하고, 수직 선택 수단에 의해 선택된 선택행으로는 부유 확산부의 리세트를 하지 않고, 또는 부유 확산부의 리세트 전에, 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하고, 이 전송 후의 출력 신호를 상기 신호 처리 수단에 출력시키는 기능을 갖는다.
또한, 본 발명에 의한 구동 방법은 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열된 촬상 화소부와, 촬상 화소부의 수평 방향의 각 화소행을 수직 방향으로 선택하는 수직 선택 수단과, 수직 선택 수단에 의해 선택된 화소행의 각 화소를 화소 구동 배선을 통하여 구동하는 화소 구동 수단과, 각 화소의 신호를 출력 신호선을 통하여 입력받아, 소정의 신호 처리를 행하는 신호 처리 수단을 갖고, 촬상 화소부의 각 화소가 광전 변환 소자와, 광전 변환 소자가 변환하여 축적한 신호 전하를 부유 확산부로 전송하는 전송 수단과, 부유 확산부의 전위를 리세트하는 리세트 수단과, 부유 확산부의 전위에 대응하는 출력 신호를 출력하는 증폭 수단을 구비한 고체 촬상 장치의 구동 방법이다.
또한, 그 수직 선택 수단에서는 촬상 화소부 중 적어도 2개의 화소행을 셔터행과 선택행으로서 선택하여, 순차 시프트시켜 가고, 화소 구동 수단에서는 수직 선택 수단에 의해서 선택된 셔터행으로는 부유 확산부의 리세트 후에, 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하는 동작을 행하고, 수직 선택 수단에 의해 선택된 선택행으로는 부유 확산부의 리세트를 하지 않고, 또는 부유 확산부의 리세트 전에 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하고, 이 전송 후의 출력 신호를 상기 신호 처리 수단에 출력시키는 구동 방법이다.
이와 같이, 수직 선택 수단에 의해 셔터행과 선택행을 순차 시프트시켜가고, 셔터행으로는 부유 확산부의 리세트 후에 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하고, 선택행으로는 적어도 부유 확산부의 리세트보다도 전에 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하도록 하기 때문에, 어두운 곳은 민감하고 밝은 곳은 둔감한 2 포인트를 갖는 신호를 출력할 수 있는 것이다.
따라서, 광전 변환 소자의 포화 전하량이 작은 경우에도, 광 다이내믹 범위화를 도모할 수 있고, 또한 출력을 1계통으로 한 간이한 구성으로 양호한 광 다이 내믹 범위의 촬영을 행할 수 있다.
또한, 고체 촬상 장치의 구동 방법에서도, 마찬가지로 수직 선택 수단에 의해 셔터행과 선택행을 순차 시프트시켜 가고, 셔터행으로는 부유 확산부의 리세트 후에 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하고, 선택행으로는 적어도 부유 확산부의 리세트보다도 전에 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하도록 하였기 때문에, 어두운 곳은 민감하고 밝은 곳은 둔감한 2 포인트를 갖는 신호를 출력할 수 있다.
따라서, 광전 변환 소자의 포화 전하량이 작은 경우에도 광 다이내믹 범위화를 도모할 수 있고, 또한 출력을 1계통으로 한 간이한 구성으로 양호한 광 다이내믹 범위의 촬영을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 일례의 전체적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 일례의 화소 주변의 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 일례의 전자 셔터행과 신호 판독의 선택행과의 관계를 도시하는 도면.
도 4A∼도 4D는 도 2에 도시하는 화소에 따른 동작을 도시하는 타이밍차트.
도 5A∼도 5E는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 다른 일례의 포토다이오드와 부유 확산부와의 전위의 천이를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명 장치의 다른 일례의 출력 특성을 도시하는 설명도.
도 7은 본 발명 장치의 다른 일례의 전자 셔터행과 신호 판독의 선택행과의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명 장치의 또 다른 일례의 전체적인 구성도.
도 9는 S/H·CDS(샘플 홀드·상관 2중 샘플링) 회로의 일례의 회로도.
도 10은 S/H·CDS 회로의 다른 예의 회로도.
도 11은 종래의 고체 촬상 장치의 전자 셔터행과 판독 선택행과의 관계의 설명도.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
본 발명의 목적은 광 다이내믹 범위의 촬영을 행할 수 있게 하는 것이지만, 본 출원인은 먼저 여러가지의 촬영 조건에 유연하게 대응하여 항상 양호한 광 다이내믹 범위의 촬영을 행할 수 있는 고체 촬상 장치 및 구동 방법을 제안하고 있다(예를 들면, 일본 특원 2001-201601호, 일본 특원 2001-276529호, 일본 특원 2001-286457호 참조, 이하 이들을 선행 출원이라 함).
그러나, 이들 제안에 관한 고체 촬상 장치에서는 출력이 2계통이 되어 회로가 대형화한다.
본 발명의 다른 목적은 출력을 1계통으로 한 간이한 구성으로 양호한 광 다이내믹 범위의 촬영을 행할 수 있는 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치는 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열된 화소부와, 이들 화소로부터의 신호를 순차 선택하는 수직 선택 수단과, 화소로부터의 신호에 소정의 신호 처리를 행하는 신호 처리 수단을 갖는다.
화소부는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자와, 광전 변환 소자로부터의 신호를 부유 확산부로 전송하는 전송 수단과, 부유 확산부의 전위를 리세트하는 리세트 수단과, 부유 확산부의 전위에 대응하는 신호를 증폭하는 증폭 수단을 구비한다. 그리고, 신호 처리 수단으로 신호 처리하지 않은 셔터 동작과, 신호 처리부에서 신호 처리하는 선택 동작이 행해지고, 셔터 동작 시에는 부유 확산부의 전위를 기준 전위로 한 후, 광전 변환 소자에 축적한 신호를 부유 확산부로 전송함과 함께, 셔터 동작 후, 선택 동작 시에는 부유 확산부를 기준 전위로 하지 않고, 또한 기준 전위로 하기 전에 광전 변환 소자에 축적한 신호를 부유 확산부로 전송한다.
이하에 본 발명의 실시 형태를 예시하지만, 이것은 적합한 구체예이며, 설명에서는 기술적으로 바람직한 여러 한정이 부가되고 있지만, 본 발명의 범위는 이하의 설명에서, 특히 본 발명을 한정하는 취지의 기재가 없는 한, 이들 형태에 한정되지 않은 것으로 한다.
이 실시 형태에서는 셔터행으로 FD 리세트→전하 전송의 순서로 구동하고, 선택행으로 전하 전송→CDS 취득→FD 리세트→CDS 취득의 순서로 구동함으로써, 어두운 곳은 민감하고 밝은 곳은 둔감한, 소위 2 포인트를 갖는 1 계통의 출력에 의한 광 다이내믹 범위화를 달성하는 것이다.
이것에 의해 CDS 회로를 2조 준비할 필요가 없고, 지금까지의 2 포인트 출력의 기술을 사용할 수 있게 된다.
이 실시 형태에 의한 고체 촬상 장치는 구체적으로는 CMOS형 이미지 센서로, 도 1에 이 고체 촬상 장치(2)의 전체적 구성도를 도시한 바와 같이, 반도체 기판(도시하지 않음) 상에, 촬상 화소부(104), 수직(V) 선택 수단(106), 수평(H) 선택 수단(108), 타이밍 제너레이터(110)(TG), S/H·CDS부(112), 정전류부(114A) 등을 포함하고 있다.
촬상 화소부(104)에는 다수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열되고, 각 화소가 빛을 검출하여 생성한 전기 신호가 다이내믹 제너레이터(110)로부터의 타이밍 펄스에 기초하여 V 선택 수단(106) 및 H 선택 수단(108)에 의해 순차 선택되고, 수평 신호선(116)으로부터 출력부(118)를 통하여 출력되는 구성으로 되어 있다.
도 2에 1 화소 주변의 회로도를 도시한 바와 같이, 촬상 화소부(104)를 구성하는 화소(120)는 광전 변환 소자로서의 포토다이오드(122), 전송되는 전하량에 따른 전위 변동을 얻기 위한 FD부(부유 확산부)(124), 전송 펄스가 공급되었을 때 포토다이오드(122)를 FD부(124)에 접속하는 전송 게이트(126), 리세트 펄스가 공급될 때 FD부(124)를 전원 Vdd에 접속하는 리세트 게이트(128), FD부(124)의 전위 변동에 따른 전압을 출력하는 증폭 트랜지스터(130)를 포함하여 구성되어 있다.
포토다이오드(122)는 애노드가 접지에 접속되고, 캐소드는 전송 게이트(126)를 구성하는 N형의 MOSFET(절연 게이트형 전계 효과 트랜지스터)의 소스에 접속되어 있다. 또한, 이 MOSFET의 드레인은 FD부(124)에 접속되고, 게이트에는 V 선택 수단(106)으로부터 전송 펄스(132)가 공급된다. 리세트 게이트(128)도 N형의 MOSFET에 의해 구성되고, 그 소스는 FD부(124)에, 드레인은 전원 Vdd에 각각 접속되고, 게이트에는 V 선택 수단(106)에 의해 리세트 펄스(134)가 공급된다.
증폭 트랜지스터(130)를 구성하는 N형의 MOSFET의 게이트는 FD부(124)에 접속되고, 드레인은 전원 Vdd에 접속되어 있다. 증폭 트랜지스터(130)와 수직 신호선(136) 사이에는, N형의 MOSFET로 이루어지는 선택 트랜지스터(138)가 위치하고, 그 게이트에는 도 1에서 도시한 V 선택 수단(106)으로부터 선택 펄스(140)가 공급된다. 그리고, 증폭 트랜지스터(130)의 소스는 선택 트랜지스터(138)의 드레인에 접속되고, 선택 트랜지스터(138)의 소스는 수직 신호선(136)에 접속되어 있다.
수직 신호선(136)은 매트릭스 형상으로 배열된 화소(120)의 각 열마다 설치되고, 동일한 열에 속하는 화소(120)의 선택 트랜지스터(138)의 소스는 모두 대응하는 수직 신호선(136)에 접속되어 있다. 수직 신호선(136)의 일단은 촬상 화소부(104) 밖에 배치된 정전류부(114A)에서 정전류원(114)에 접속되고, 이 정전류원(114)에 의해 수직 신호선(136)에 일정한 전류가 흐르고 있다. 수직 신호선(136)의 타단은 도 1에서 도시한 촬상 화소부(104) 밖에 배치된 S/H·CDS부(112)에 접속되어 있다.
S/H·CDS부(112)에는 각 수직 신호선(136)마다 S/H·CDS 회로(146)가 설치되어 있다. 각 S/H·CDS 회로(146)에는 도 1에서 도시한 타이밍 제너레이터(110)로부터 제1 및 제2 샘플링 펄스(148, 150)가 공급되어 있고, S/H·CDS 회로(146)는 이들 샘플링 펄스에 기초하여, 증폭 트랜지스터(130)가 수직 신호선(136)에 출력한, 포토다이오드(122)로부터의 신호 전하에 의해 FD부(124)로부터 얻어지는 전압(광 검출 전압), 및 리세트 시의 FD부(124)로부터 얻어지는 전압(오프셋 전압)을 각각 유지함과 함께, 2개의 전압의 차에 대응하는 전압을 출력한다.
S/H·CDS 회로(146)에 오프셋 전압을 유지시키는 경우에는, 제1 및 제2 샘플링 펄스(148, 150)가 동시에 공급되고, 광 검출 전압을 유지시키는 경우에는 제2 샘플링 펄스(150)만이 공급된다.
각 수직 신호선(136)마다의 S/H·CDS 회로(146)의 출력 신호는, 타이밍 제너레이터(110)로부터의 타이밍 신호에 기초하여 동작하는 도 1에서 도시한 H 선택 수단(108)에 의해 순차 선택되어 수평 신호선(116)에 출력되어, 출력부(118)를 통하여 출력된다. 출력부(118)는 상세하게는 증폭 회로, AGC 회로, A/D 변환기 등으로 구성되어 있다.
이 실시 형태의 고체 촬상 장치에서는, 도 3에 그 화소열의 선택 동작을 도시한 바와 같이, 촬상 화소부(104)에는 2차원 매트릭스 형상으로 다수의 화소(120)가 배치되어 있고, 각 화소(120)의 신호 전하를 리세트하는 제1 셔터행(210) 및 제2 셔터행(220)과 화소 신호의 판독을 행하는 선택행(230)이 소정의 행수만큼 간격을 두어 선택되고, 화살표 A 방향으로 순차 시프트된다.
그리고, 제1 셔터행(210)의 각 화소(120)에서는 각 화소(120)의 포토다이오드(122)에 축적되어 있는 광전자를 소거하는 리세트 동작을 행한다.
또, 여기서는 광전 변환 소자의 포토다이오드(122)만을 리세트하고 있지만, 포토다이오드(122) 외에 FD부(124)를 리세트하도록 할 수도 있다. FD부(124)를 리세트하는 경우 이외의 포토다이오드(122)의 리세트 방법으로는, 기판에 전압을 인가하여 포토다이오드(122)의 전하를 기판에 배출시킨다. 혹은 FD부(124)와는 별도로 전하 배출부를 설치하는 것도 가능하다.
또한, 제2 셔터행(220)의 각 화소(120)에서는 FD부(124)의 리세트 동작을 행하고, 그 후 이 기준 전위로 된 FD부(124)에 포토다이오드(122)에 축적된 광전자를 전송한다.
또한, 선택행(230)의 각 화소(120)에는 각 화소(120)의 포토다이오드(122)에 축적되어 있는 광전자를 다시 기준 전위로 되지 않은 상태, 혹은 기준 전위로 되기 전의 상태의 상술한 FD부(124)로 전송하고, 이 FD부(124)에 전송된 광전자를 증폭 트랜지스터(130) 및 선택 트랜지스터(138)에 의해 수직 신호선(136)에 판독하는 동작을 행한다. 이 후, 각 화소(120)의 FD부(124)를 리세트하고, 그 신호를 동시에 수직 신호선(136)에 판독하는 동작을 행한다.
이 때, 셔터행(210, 220) 및 선택행(230) 이외의 화소행으로는 아무것도 동작을 행하지 않게 된다.
다음에, 이러한 동작을 도 4에 기초하여 설명한다.
도 4A, 도 4B, 도 4C 및 도 4D는 각각 제1 셔터행, 제2 셔터행, 선택행, 및 그 이외의 행에 대한 리세트 R, 전송 T, 선택 S의 동작을 나타내는 것이다.
도 4에서는 1행 기간 중 화소를 구동하는 구간을 추출하여 나타내고 있고, 실제로는 화소를 구동하지 않은 t0 기간이 대부분을 차지한다.
우선, 화소(120)에 제1 셔터행(210)이 오면, t9에서 FD부(124)가 리세트되고, t11에서 포토다이오드(122)의 광전자가 FD부(124)로 전송된다. 따라서, 여기서는 일단 포토다이오드(122)가 비어 있게 되지만, 여기서부터 또 포토다이오드(122)로의 광전자의 축적이 시작된다.
다음에, 제2 셔터행(220)이 오면, 화소(120)는 t8에서 선택 트랜지스터(138)가 온(ON)하여 수직 신호선(136)의 전위가 제2 셔터행(220)의 FD 전위를 추종하게 된다. 다음에, t9에서 FD부(124)를 리세트하여 t11에서 포토다이오드(122)의 광전자를 FD부(124)로 전송한다. 이에 의해, 포토다이오드(122)에는 새롭게 광전자가 축적되기 시작한다. 또한, t13에서 선택 트랜지스터(138)를 오프(OFF)한다.
다음에, 선택행(230)이 오면, 화소(120)는 t1∼t7의 기간에 구동된다. 여기서 화소(120)는 t1에서 선택 트랜지스터(138)가 온(ON)하여 수직 신호선(136)의 전위가 선택행(230)의 FD 전위를 추종하게 된다. 다음에, t3에서 포토다이오드(122)의 광전자를 FD부(124)로 전송한다. 그리고, t5에서 FD부(124)를 리세트한다.
S/H·CDS 회로(146)는 t4와 t6에서의 수직 신호선(136)의 전위를 취득하고, 이 2개의 전위의 차를 유지한다. 이 후, t7에서 선택 트랜지스터(138)를 오프(OFF)한다.
S/H·CDS 회로(146)의 출력은 H 선택 수단(108)에 의해 순서대로 수평 신호선(116)에 판독되고, 출력부(118)를 통하여 출력된다.
이러한 동작으로 특징이 되는 것은 이하의 점이다.
(1) 제2 셔터행(220)으로는 리세트 펄스 후에 전송 펄스가 들어간다.
(2) 선택행(230)으로는 리세트 펄스에 앞서 전송 펄스가 들어간다.
이러한 동작에 의해 2계통의 출력을 필요로 하지 않고, 1계통의 출력으로 신호 처리를 행할 수 있다. 또, 포토다이오드의 포화 신호량이 작은 경우에도, 광 다이내믹 범위화를 달성할 수 있다.
이하, 그 이유를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 1 화소를 구성하는 포토다이오드로부터 전송 게이트부, 리세트 게이트부에 걸친 단면 구조(도 5A)와, 그 전위도(도 5B∼도 5E)이다.
도 5A는 Si 기판(160)에 형성된 P웰 영역(162)에, p+ 영역과 n 영역으로 이루어지는 포토다이오드(122)와, FD부(124)와 드레인부(164)가 배치되고, Si 기판(160) 상에 게이트 절연막(166)을 개재하여 전송 게이트 전극(168), 리세트 게이트 전극(170)이 배치된 구조를 도시하고 있다.
도 5B, 도 5C, 도 5D, 도 5E는 각각 도 4에 도시한 각 타이밍 t11, t12, t2, t3에서의 도 5A의 각부에 대응하는 위치를 횡축에, 이들 각부에서의 전위를 종축에 도시하는 것이다. 전위 표시는 아래로 향하는 쪽을 +로 한 것이다.
또한, 도 6은 고체 촬상 장치에서의 출력 특성을 도시하는 설명도로, 종축은 FD에서의 전하량 CFD, 횡축은 입사광량을 나타내고 있다.
도 5B∼도 5E에 의한 전위 천이도와, 도 6의 출력 특성도를 참조하여, 본 발명의 실시예의 작용을 상세히 설명한다.
여기서는 일례로서 제1 셔터행(210)으로부터 제2 셔터행(220)까지의 간격을 400행, 제2 셔터행(220)으로부터 선택행(230)까지의 간격을 5행으로 한다.
우선, 화소(120)에 제1 셔터행(210)이 올 때, 포토다이오드(122)가 리세트되고, 여기에서 광전자의 축적이 개시된다.
계속해서, 화소(120)에 제2 셔터행(220)이 올 때, FD부(124)를 리세트한 후, t11(도 5B)에서 400행분의 포토다이오드(122)의 신호 S1이 FD부(124)로 전송된다. 이 신호 S1은 축적 시간이 길기 때문에, 도 6의 곡선 a로 도시한 바와 같이, 광량에 대하여 민감하지만, 포토다이오드(122)의 포화 레벨에서 결정되는 값으로 곧 포화하는 신호이다.
t12(도 5C)에서 전송 게이트가 닫히고, 포토다이오드(122)에 광전자 축적이 시작되어, 화소(120)에 선택행(230)이 올 때에, t2의 시점(도 5D)에서 도시한 바와 같이 포토다이오드(122)에는 5행분의 신호 S2가 저장되는 전위가 된다. 그리고, 이 신호 S2를 t3(도 5E)에서 FD부(124)로 전송한다.
이 신호 S2는 축적 기간이 짧기 때문에, 신호 S1보다 80배 광량에 둔감한 신호이고, 입사광량과의 관계에서는 도 6의 곡선 b에 도시한 바와 같은 신호가 된다. 이 경우, 더 강한 빛에서는 신호 S2는 포토다이오드(122)를 초과하여, FD부(124)에 유입된 것도 포함하기 때문에, 신호 S1과는 달리, 포토다이오드(122)의 포화로 상한이 결정되는 것은 아니다.
또한, t3에서 신호 S1과 신호 S2와의 합이 FD부(124)에 저장된다. 이것을 판독하는 것으로, 도 6의 곡선 c에, 이 광전자 판독 시의 FD부의 전하를 도시한 바와 같이, 광량이 작은 곳에서는 급하고, 큰 곳에서는 변화가 작은 신호를 판독할 수 있다. 이 곡선 c에서의 상한의 레벨 Lb는 FD부(124)의 포화 레벨로 결정된다.
이와 같이 하여, 어두운 곳에서는 민감하고, 밝은 곳에서는 둔감한 특성을 나타내는 소위 2 포인트 NP를 갖는 신호를 출력할 수 있어, 포토다이오드(122)의 포화 레벨이 작은 경우에도 광 다이내믹 범위화를 도모할 수 있다.
또, 이상과 같은 실시예에서, 제1 셔터행을 사용하지 않은 구성으로 할 수 있다. 그 경우에는 신호 S1이 앞의 선택행으로부터 제2 셔터행까지의 광 신호가 된다. 이것은 도 11에 도시하는 종래예의 전자 셔터 동작에 비슷하지만, 도 11에 도시하는 종래예에서는 선택행으로 FD부를 리세트한 후에 포토다이오드의 전하를 전송하여, 전자 셔터행으로부터 선택행까지의 광 신호를 검출한 데 대하여, 이 예에서의 제1 셔터행을 사용하지 않은 경우에는 전의 선택행으로부터 제2 셔터행까지의 광전자와, 제2 셔터행으로부터 선택행까지의 광 신호의 합을 검출하기 때문에, 도 11의 전자 셔터 동작과 달리, 광 다이내믹 범위화를 실현할 수 있다.
또, 구동 방법, 즉 구동 펄스를 포함시키는 방법에 대해서는 여러 변형이 가능하다.
예를 들면, 도 4에서는 제1 셔터행과 제2 셔터행을 동일한 기간에 구동하였다. 이 방법으로는 구동 시간을 단축할 수 있어, 구동 펄스 작성, 각 행으로의 도입의 설계가 간단해진다.
그러나, 제1 셔터행과 제2 셔터행을 다른 기간으로 할 수 있다. 예를 들면, 제1 셔터행과 제2 셔터행의 구동 기간을 변이시키거나, 제1 셔터행도, 그 기간에 선택 게이트를 열도록 해도 된다.
또한, 그 외에도 상기와 동일한 결과를 얻기 위한 구동 펄스를 인가하는 방법은 여러가지 채용할 수 있다.
또한, 이 예에서는 CDS 회로를 이용하고 있다. 이것은 화소마다의 증폭 트랜지스터의 임계값의 변동에 의한 고정 패턴 노이즈를 캔슬하기 위한 것이지만, 고정 패턴 노이즈가 작은 경우에는 필수가 아니다.
그래서, 이 경우에는 선택행은 전송 펄스 후의 신호만을 판독하면 되고, 리세트 펄스는 반드시 필요하지는 않다.
다음에, 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다.
이 제2 실시예에서 회로 구성 및 구동 펄스는 상술한 실시예(즉 제1 실시예)의 도 1, 도 2, 도 4에서 설명한 것과 마찬가지이다.
그리고, 이 제2 실시예가 제1 실시예와 다른 하나의 점은 전자 셔터행(즉 제2 셔터행)이 선택행 직전의 행을 항상 선택하는 것이다.
즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 이 예에서는 제2 셔터행(220)과 선택행(230)이 연속하는 화소행으로 되어 있다.
또한, CDS 회로의 신호 취득 타이밍이 서로 다르다.
도 4를 참조하여 설명하면, CDS 회로의 신호 취득은 제2 셔터행의 출력이 수직 신호선에 나와 있는 t10의 타이밍과, 다음 행으로 진행하여 선택행의 출력이 수직 신호선에 나와 있는 t4의 타이밍에서 행한다. CDS 회로는 이 차를 출력한다.
이러한 동작에서는 CDS 회로에는 FD부의 리세트 레벨이 먼저 들어가고, 그 후에 FD에 전송된 광 전자의 레벨이 들어간다. 따라서, 이 차이는 FD부에 전송된 전자의 순수한 증가분으로, 리세트 노이즈가 없는 것으로 된다.
즉, 제1 실시예에서는 먼저 광전자의 레벨이 들어가고, 그것을 리세트한 레벨이 후에 들어가기 때문에, 그 차를 취하더라도 리세트의 변동(리세트 노이즈)이 실려 있었지만, 이 제2 실시예에서는 이러한 리세트 노이즈의 영향을 없앨 수 있어, 화질을 향상시킬 수 있다.
다음에, 본 발명의 제3 실시예에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 구성도이다.
도 8에 도시하는 고체 촬상 장치(34)는 그 구동 모드를 제어하기 위한 외부 신호를 수신하는 통신부(54)를 구비하는 것이다.
이러한 통신부(54)를 이용하여 상술한 제1, 제2 실시예의 동작을 실현하는 구동 모드를 선택하는 것이 가능하다.
또, 도 8에서는 S/H·CDS 회로(146)나 출력부(118)를 통합하여 CDS·AGC 부(260)로 하고, 그 신호를 합성하는 신호 합성·A/D부(262), 그 합성 신호를 디지털 출력으로서 출력하는 버스 라인(264) 등을 나타내고 있지만, 본질적으로는 도 1에 도시하는 고체 촬상 장치(2)와 마찬가지이기 때문에 도 8에서 도 1과 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명은 생략한다.
또한, 상술한 각 실시예에서 설명한 S/H·CDS 회로(146)에 대해서는 종래부터 이용되고 있는 각종 형태를 이용하는 것이 가능하다.
예를 들면, 도 9 및 도 10은 S/H·CDS 회로(146)의 구체예를 도시하는 회로도이다.
도 9는 도 2에 도시하는 화소(120)에 S/H·CDS 회로(146)가 접속된 상태를 나타내고 있다. 이 S/H·CDS 회로(146)는 트랜지스터(356, 358), 컨덴서(캐패시터)(360, 362), 및 수평 선택 트랜지스터(364)를 포함하여 구성되어 있다.
트랜지스터(356)의 드레인은 수직 신호선(136)에, 소스는 컨덴서(360)의 일단에 각각 접속되어 있고, 트랜지스터(356)의 게이트에는 타이밍 제너레이터(110) 에 의해 제2 샘플링 펄스(150)가 공급된다.
또한, 트랜지스터(358)의 드레인은 바이어스 전압원 Vb에, 소스는 컨덴서(360)의 타단에 각각 접속되어 있고, 게이트에는 타이밍 제너레이터(110)에 의해 제1 샘플링 펄스(148)가 공급된다.
컨덴서(360)의 상기 타단과 접지와의 사이에는 컨덴서(362)가 접속되고, 컨덴서(360)의 상기 타단에는 또한 수평 선택 트랜지스터(364)의 드레인이 접속되어 있다.
수평 선택 트랜지스터(364)의 소스는 수평 신호선(116)에 접속되어 있고, 게이트에는 H 선택 수단(108)에 의해 선택 펄스가 공급된다.
한편, 도 10에 도시하는 S/H·CDS 회로(146)는 차동 증폭 회로(355), 트랜지스터(356A, 356B), 컨덴서 즉 캐패시터(362A, 362B), 및 수평 선택 트랜지스터(364)를 포함하여 구성되어 있다. 트랜지스터(356A, 356B)의 드레인은 수직 신호선(136)에 접속되어 있다.
또한, 트랜지스터(356A, 356B)의 소스는 차동 증폭 회로(355)의 입력 단자, 및 컨덴서(362A, 362B)의 일단에 접속되어 있고, 트랜지스터(356A, 356B)의 게이트에는 타이밍 제너레이터(110)에 의해 샘플링 펄스(148, 150)가 공급된다.
또한, 차동 증폭 회로(355)의 출력 단자는 수평 선택 트랜지스터(364)의 드레인에 접속되고, 수평 선택 트랜지스터(364)의 소스는 수평 신호선(116)에 접속되어 있고, 게이트에는 H 선택 수단(108)에 의해 선택 펄스가 공급된다.
또, 이들의 S/H·CDS 회로는 일례로, 이 이외의 구성을 갖는 S/H·CDS 회로 를 이용하는 것도 가능하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서는 이러한 각종 S/H·CDS 회로를 이용한 고체 촬상 장치에 널리 적용할 수 있는 것이다.
이상과 같은 본 발명의 각 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻는 것이 가능하다.
(1) 포화 전하량이 작은 포토다이오드를 이용하여, 다이내믹 범위가 넓은 고체 촬상 장치를 얻을 수 있다.
(2) 2 포인트를 갖는 신호를 출력하고, 2 포인트 전후의 감도비는 셔터행의 위치에서 명확하게 계산할 수 있다.
(3) 2개의 셔터행의 위치를 조절함으로써, 2 포인트 전후의 감도는 독립적으로 가변이다.
(4) 잡음이 적은 매립 포토다이오드를 이용할 수 있기 때문에, S/N이 좋은 고체 촬상 장치를 구성할 수 있다.
(5) 화소에 새로운 구성 요소를 더하지 않아도 되기 때문에, 화소가 커지지 않고 소형화를 유지할 수 있다.
(6) 종래의 전자 셔터보다도 판독 기간을 많이 취할 필요가 없고, 고속 구동을 실현할 수 있다.
(7) 복수회의 동작으로 판독한 신호를 후단에서 합성하는 회로를 설치할 필요는 없어, 회로가 대형화하지 않는다. 그 만큼의 회로의 변동에 기인하는 고정 패턴 노이즈도 발생하지 않는다.
이상 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시 형태 예에 한정되는 것은 아니고, 여러 변형이 가능하다.
예를 들면, 상술한 각 실시 형태예에서는 전자를 캐리어로 하였지만, 각 게이트 등을 구성하는 MOSFET로서 P형의 MOSFET를 이용하여, 정공(正孔)을 캐리어로 한 경우에도 기본적인 동작은 변하지 않고, 마찬가지의 작용 효과가 얻어진다. 또한, 여기서는 광전 변환 소자로서 포토다이오드를 이용하였지만, 포토게이트 등, 다른 광전 변환 소자를 이용하는 것도 물론 가능하다.
또한, 상술한 예에서는 각 화소 열마다 CDS 회로를 설치하였지만, 그 대신에, 전송 후와 리세트 후의 신호를 양쪽 모두 출력하여 외부에서 CDS 처리를 행하도록 해도 되고, CDS 처리의 방법은 본 발명의 본질에 영향을 주지 않는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 고체 촬상 장치에 따르면, 셔터행과 선택행을 순차 시프트시켜 가고, 셔터행으로는 부유 확산부의 리세트 후에 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부에 전송하고, 선택행으로는 적어도 부유 확산부의 리세트에 앞서 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부에 전송하도록 하였기 때문에, 어두운 곳은 민감하고 밝은 곳은 둔감한 2 포인트를 갖는 신호를 출력할 수 있어, 광전 변환 소자의 포화 전하량이 작은 경우에도 또한 출력을 1계통으로 한 간이한 구성으로 양호한 광 다이내믹 범위의 촬영을 행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 고체 촬상 장치의 구동 방법에 따르면, 셔터행과 선택행을 순차 시프트시켜가고, 셔터행으로는 부유 확산부의 리세트 후에 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하고, 선택행으로는 적어도 부유 확산부의 리세트 보다 전에 광전 변환 소자의 신호 전하를 부유 확산부로 전송하도록 하였기 때문에, 어두운 곳은 민감하고 밝은 곳은 둔감한 2 포인트를 갖는 신호를 출력할 수 있어, 광전 변환 소자의 포화 전하량이 작은 경우에도, 또한 출력을 1계통으로 한 간이한 구성으로 양호한 광 다이내믹 범위의 촬영을 행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열된 촬상 화소부와,
    상기 촬상 화소부의 수평 방향의 각 화소행을 수직방향으로 선택하는 수직 선택 수단과,
    상기 수직 선택 수단에 의해 선택된 화소행의 각 화소를 화소 구동 배선을 통하여 구동하는 화소 구동 수단과,
    상기 각 화소의 신호를 출력 신호선을 통하여 입력받아 소정의 신호 처리를 행하는 신호 처리 수단을 포함하고，
    상기 촬상 화소부의 각 화소가, 광전 변환 소자와, 상기 광전 변환 소자가 변환해서 축적한 신호 전하를 부유 확산부에 전송하는 전송 수단과, 상기 부유 확산부의 전위를 리세트하는 리세트 수단과, 상기 부유 확산부의 전위에 대응하는 출력 신호를 출력하는 증폭 수단을 구비한 고체 촬상 장치로서，
    상기 수직 선택 수단은, 상기 촬상 화소부의 적어도 2개의 화소행을 셔터행과 선택행으로서 선택하고, 순차 시프트시켜 가는 기능을 구비하고，
    상기 화소 구동 수단은, 상기 수직 선택 수단에 의해 선택된 상기 셔터행에서는 상기 부유 확산부의 리세트를 하는 제１ 리세트 동작 후에, 상기 광전 변환 소자에 축적된 제１ 신호 전하를 부유 확산부에 전송하는 제１ 전송 동작을 행하고, 상기 수직 선택 수단에 의해 선택된 상기 선택행에서는 상기 광전 변환 소자에 축적된 상기 제１ 신호 전하보다 축적 시간이 짧은 제２ 신호 전하를 부유 확산부에 전송하는 제２ 전송 동작을 행하고, 상기 제２ 전송 동작 후의 제１ 출력 신호를 상기 신호 처리 수단에 출력시키고, 상기 각 화소에 대하여 상기 제１ 전송 동작으로부터 상기 제２ 전송 동작까지의 사이에 상기 리세트 수단을 동작시키지 않는 구동을 행하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 신호 처리 수단은 CDS(Correlated Double Sampling) 회로를 갖고，
    상기 화소 구동 수단은, 상기 선택행에서, 상기 제１ 출력 신호를 상기 신호 처리 수단에 출력시킨 후에 부유 확산부의 리세트를 행하는 제２ 리세트 동작을 행하고, 상기 제２ 리세트 동작 후의 제２ 출력 신호를 상기 신호 처리 수단에 출력시키고,
    상기 CDS 회로는, 상기 선택행에 있어서의 상기 제１ 출력 신호 레벨과 상기 제２ 출력 신호 레벨과의 차를 취하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 신호 처리 수단은 CDS 회로를 갖고，
    상기 수직 선택 수단은, 연속하는 2개의 화소행을 상기 셔터행과 상기 선택행으로서 선택하고,
    상기 CDS 회로는, 상기 셔터행에 있어서의 상기 제１ 리세트 동작 후, 상기 제１ 전송 동작 전의 출력 신호 레벨과, 이 셔터행이 다음에 선택행으로 되었을 때의 상기 제１ 출력 신호 레벨과의 차를 취하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 수직 선택 수단은, 상기 셔터행의 앞에 선행하는 셔터행을 선택해서 순차 시프트시켜 가는 기능을 갖고, 이 선행하는 셔터행에서는 상기 광전 변환 소자의 리세트를 행하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열된 촬상 화소부와, 상기 촬상 화소부의 수평 방향의 각 화소행을 수직 방향으로 선택하는 수직 선택 수단과, 상기 수직선택 수단에 의해 선택된 화소행의 각 화소를 화소 구동 배선을 통하여 구동하는 화소 구동 수단과, 상기 각 화소의 신호를 출력 신호선을 통하여 입력받아 소정의 신호 처리를 행하는 신호 처리 수단을 포함하고，
    상기 촬상 화소부의 각 화소가, 광전 변환 소자와, 상기 광전 변환 소자가 변환해서 축적한 신호 전하를 부유 확산부에 전송하는 전송 수단과, 상기 부유 확산부의 전위를 리세트하는 리세트 수단과, 상기 부유 확산부의 전위에 대응하는 출력 신호를 출력하는 증폭 수단을 구비한 고체 촬상 장치의 구동 방법으로서，
    상기 수직 선택 수단에서는, 상기 촬상 화소부의 적어도 2개의 화소행을 셔터행과 선택행으로서 선택하고, 순차 시프트시켜 가고,
    상기 화소 구동 수단에서는, 상기 수직 선택 수단에 의해 선택된 상기 셔터행에서는 상기 부유 확산부의 리세트를 하는 제１ 리세트 동작 후에, 상기 광전 변환 소자에 축적된 제１ 신호 전하를 부유 확산부에 전송하는 제１ 전송 동작을 행하고, 상기 수직 선택 수단에 의해 선택된 상기 선택행에서는 상기 광전 변환 소자에 축적된 상기 제１ 신호 전하보다 축적 시간이 짧은 제２ 신호 전하를 부유 확산부에 전송하는 제２ 전송 동작을 행하고, 상기 제２ 전송 동작 후의 제１ 출력 신호를 상기 신호 처리 수단에 출력시키고, 상기 각 화소에 대하여 상기 제１ 전송 동작으로부터 상기 제２ 전송 동작까지의 사이에 상기 리세트 수단의 동작을 행하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호 처리 수단에 CDS 회로를 설치하고,
    상기 화소 구동 수단에서는, 상기 선택행에서, 상기 제１ 출력 신호를 상기 신호 처리 수단에 출력시킨 후에 부유 확산부의 리세트를 행하는 제２ 리세트 동작을 행하고, 상기 제２ 리세트 동작 후의 제２ 출력 신호를 상기 신호 처리 수단에 출력시키고,
    상기 CDS 회로에서는, 상기 선택행에 있어서의 상기 제１ 출력 신호 레벨과, 상기 제２ 출력 신호 레벨과의 차를 취하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 신호 처리 수단에 CDS 회로를 설치하고,
    상기 수직 선택 수단에서는, 연속하는 2개의 화소행을 상기 셔터행과 상기 선택행으로서 선택하고,
    상기 CDS 회로에서는, 상기 셔터행에 있어서의 상기 제１ 리세트 동작의 후, 상기 제１ 전송 동작 앞의 출력 신호 레벨과, 이 셔터행이 다음에 선택행으로 되었을 때의 상기 제１ 출력 신호 레벨과의 차를 취하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 수직 선택 수단에서는, 상기 셔터행의 앞에 선행하는 셔터행을 선택해서 순차 시프트시켜 가는 기능을 갖고, 이 선행하는 셔터행에서는 상기 광전 변환 소자의 리세트를 행하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
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TW (1) TWI232678B (ko)
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4135360B2 (ja) * 2001-12-25 2008-08-20 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP4207659B2 (ja) * 2003-05-16 2009-01-14 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法、ならびにカメラ装置
JP4071157B2 (ja) * 2003-05-27 2008-04-02 セイコーインスツル株式会社 イメージセンサー
JP4071190B2 (ja) 2003-12-02 2008-04-02 シャープ株式会社 増幅型固体撮像装置およびその駆動方法
US20050174455A1 (en) * 2004-01-27 2005-08-11 Transchip, Inc. Column amplifier for image sensors
JP4086798B2 (ja) * 2004-02-25 2008-05-14 シャープ株式会社 増幅型固体撮像装置
JP4359539B2 (ja) * 2004-07-02 2009-11-04 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の制御方法
JP4325557B2 (ja) * 2005-01-04 2009-09-02 ソニー株式会社 撮像装置および撮像方法
JP4508891B2 (ja) * 2005-01-28 2010-07-21 キヤノン株式会社 光電変換装置、マルチチップ型イメージセンサ、密着型イメージセンサおよび画像読取装置
JP5066704B2 (ja) * 2005-02-04 2012-11-07 国立大学法人東北大学 固体撮像装置、および固体撮像装置の動作方法
KR100718781B1 (ko) 2005-06-15 2007-05-16 매그나칩 반도체 유한회사 콤팩트 픽셀 레이아웃을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지 센서
JP4862473B2 (ja) * 2005-10-28 2012-01-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
US7830565B2 (en) * 2006-06-27 2010-11-09 Motorola, Inc. Image capture device with rolling band shutter
JP4194633B2 (ja) * 2006-08-08 2008-12-10 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
US8203629B2 (en) 2006-10-26 2012-06-19 Canon Kabushiki Kaisha Image sensing apparatus and correction method
JP5013811B2 (ja) * 2006-10-26 2012-08-29 キヤノン株式会社 撮像装置及び補正方法
JP5076635B2 (ja) * 2007-05-17 2012-11-21 ソニー株式会社 イメージセンサ
CN101822041B (zh) * 2007-10-09 2012-06-20 株式会社尼康 摄影装置
JP2009296477A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Olympus Corp 固体撮像装置
JP5451052B2 (ja) * 2008-12-15 2014-03-26 キヤノン株式会社 撮像装置
JP5625284B2 (ja) * 2009-08-10 2014-11-19 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子機器
JP2011091341A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Toshiba Corp 固体撮像装置
EP2517451B1 (en) * 2009-12-24 2015-04-22 Imagerlabs Inc. Adjustable cmos sensor array
JP5578008B2 (ja) * 2010-10-12 2014-08-27 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
JP5791571B2 (ja) * 2011-08-02 2015-10-07 キヤノン株式会社 撮像素子及び撮像装置
JP2014112760A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Sony Corp 固体撮像装置および電子機器
JP6334908B2 (ja) 2013-12-09 2018-05-30 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法、及び撮像素子
JP6370044B2 (ja) * 2013-12-25 2018-08-08 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、撮像装置の駆動方法
US10325800B2 (en) * 2014-08-26 2019-06-18 Applied Materials, Inc. High temperature electrostatic chucking with dielectric constant engineered in-situ charge trap materials
CN106091912B (zh) * 2016-06-21 2018-05-25 威海华菱光电股份有限公司 膜厚检测装置
US10728472B2 (en) * 2018-10-09 2020-07-28 Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd Image sensor with dynamic charge-domain sampling
US11611813B2 (en) * 2019-09-16 2023-03-21 Shanghai Ic R&D Center Co., Ltd Method of removing fixed pattern noise

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11313256A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Sharp Corp 増幅型固体撮像装置
JP2000023044A (ja) * 1998-06-30 2000-01-21 Toshiba Corp 撮像装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995032580A1 (en) * 1994-05-19 1995-11-30 Polaroid Corporation Cmos imaging array with active pixels
US6115065A (en) * 1995-11-07 2000-09-05 California Institute Of Technology Image sensor producing at least two integration times from each sensing pixel
US6037577A (en) * 1997-03-11 2000-03-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Amplifying solid-state image pickup device and operating method of the same
US6320616B1 (en) * 1997-06-02 2001-11-20 Sarnoff Corporation CMOS image sensor with reduced fixed pattern noise
JP2000050174A (ja) 1998-07-30 2000-02-18 Canon Inc 撮像装置とその駆動方法
DE19842585A1 (de) 1998-09-17 2000-03-23 Armin Steuer Speichereinrichtung und ihre Verwendung
JP3667220B2 (ja) 1999-10-05 2005-07-06 キヤノン株式会社 固体撮像装置、撮像システム及び固体撮像装置の駆動方法
US6307195B1 (en) 1999-10-26 2001-10-23 Eastman Kodak Company Variable collection of blooming charge to extend dynamic range

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11313256A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Sharp Corp 増幅型固体撮像装置
JP2000023044A (ja) * 1998-06-30 2000-01-21 Toshiba Corp 撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW200307455A (en) 2003-12-01
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KR20040068856A (ko) 2004-08-02
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EP1469674A1 (en) 2004-10-20
JP3944829B2 (ja) 2007-07-18

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