JPH0451786A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPH0451786A
JPH0451786A JP2159845A JP15984590A JPH0451786A JP H0451786 A JPH0451786 A JP H0451786A JP 2159845 A JP2159845 A JP 2159845A JP 15984590 A JP15984590 A JP 15984590A JP H0451786 A JPH0451786 A JP H0451786A
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今井 正晴
Koji Mitani
公二 三谷
Yoshihiro Fujita
藤田 欣裕
Fumio Okano
文男 岡野
Masao Fujiwara
正雄 藤原
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Abstract

PURPOSE:To easily suppress fixed pattern noise without provision of a reset transistor(TR) and a 1H memory for each picture element by subtracting a optical storage signal output of a same picture element and a picture element signal just after resetting so as to suppress the fixed pattern noise. CONSTITUTION:A delay element 2a of a fixed pattern noise suppression circuit section 2 delays a phase of an output signal V1 to make the phase coincident with the relevant phase of an output signal V2 just after reset of a same picture element, a differential amplifier circuit 2b subtracts the signals to eliminate ununiform output offset components N11, N12,... caused by not uniform characteristic of each picture element and to obtain a correction output signal OUT with excellent S/N only from output signal components S11, S12,.... Thus, a reset transistor(TR) and a 1H memory for each picture element are not required to reduce the area of the scanning circuit or the chip area to reduce the cost thereby easily suppressing fixed pattern noise.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固定パターンノイズを抑圧させた、増幅機
能を有する撮像素子を画素として用いた固体撮像装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a solid-state imaging device that suppresses fixed pattern noise and uses an imaging element having an amplification function as a pixel.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、増幅機能を有する撮像素子を画素として用いた
固体撮像装置においては、各画素の増幅部のオフセット
やゲインが異なるため、撮像装置の出力には多くの固定
パターンノイズを含んでいる。例えばFET型増幅部の
場合は増幅動作開始電圧■いのばらつきによるものが主
であり、これはゲート側にあるフォトダイオードに光が
照射されていない場合の出力のばらつきに相当する。し
たがって光入力が少ない場合に生し、低照度の画像を撮
像するときに固定パターンノイズが検知され、画質を劣
化させる。
Generally, in a solid-state imaging device that uses an imaging element with an amplification function as a pixel, the offset and gain of the amplification section of each pixel are different, so the output of the imaging device contains a lot of fixed pattern noise. For example, in the case of an FET type amplification section, the main cause is variation in the amplification operation start voltage, which corresponds to the variation in output when the photodiode on the gate side is not irradiated with light. Therefore, fixed pattern noise occurs when there is little light input, and fixed pattern noise is detected when capturing images with low illuminance, degrading the image quality.

これに対し増幅部のゲインの差によって生ずる固定パタ
ーンノイズは、光の入力に比例しで生ずる固定パターン
ノイズで、暗いシーンでは少なく、検知限は低い。(参
考文献:“固体撮像素子における固定パターン雑音の検
知限特性に関する検討”テレビジョン学会全国大会予稿
、  2−10.1989)したがって、従来は上記オ
フセット成分による固定パターンノイズを除去する方法
について、次に示すように多くの提案がなされている。
On the other hand, fixed pattern noise caused by a difference in the gain of the amplification section is a fixed pattern noise that occurs in proportion to the input of light, and is small in dark scenes and has a low detection limit. (Reference: “Study on the detection limit characteristics of fixed pattern noise in solid-state image sensors”, Proceedings of the National Conference of the Society of Television Engineers, 2-10.1989) Therefore, conventionally, regarding the method of removing fixed pattern noise due to the offset component, the following Many proposals have been made as shown below.

(1)光入力のない場合の出力を2次元のメモリに記憶
し、撮像素子の光蓄積出力信号から該メモリ出力を減算
し、固定パターンノイズを抑圧する方法が提案されてい
る。
(1) A method has been proposed in which the output when no light is input is stored in a two-dimensional memory and the memory output is subtracted from the optical accumulation output signal of the image sensor to suppress fixed pattern noise.

(2)また従来の提案技術の一つとして、増幅型撮像素
子B A S I S (Base 5tore Im
age 5ensor)の例がある。この技術は、X−
Yアドレス型の2次元撮像素子において、1水平ライン
(IH)分のアナログラインメモリを素子の中に設け、
18分の画素からの光蓄積出力信号を記録した直後に、
光信号電荷をリセントシ、黒の信号を読み出すと同時に
、先にラインメモリに記録した信号との差をとることに
より、固定パターンノイズを削減するものである。(参
考文献:“A  Novel  Bipolar  I
maging  □evice  @ith  5el
fNoise Reduction Capabili
ty” IEEE ED  ν01゜36、 No、 
1. N0BUYO5HI TANAKA Janua
ry 1989)(3)  また従来技術の一つとして
、F G A (FloatingGate Arre
y)に関するものがある。この技術は、X−Yアドレス
型の2次元撮像素子において、垂直信号線を容量で分離
し、IH毎にリセ7)された信号出力、すなわち黒の部
分をクランプし、その後信号成分をサンプルするもので
ある。
(2) Also, as one of the conventional proposed technologies, an amplification type image sensor B A S I S (Base 5 tore Im
age 5 sensor). This technology is
In a Y-address type two-dimensional image sensor, an analog line memory for one horizontal line (IH) is provided in the element,
Immediately after recording the optical accumulation output signal from the pixel for 18 minutes,
Fixed pattern noise is reduced by reading out the black signal based on the recency of the optical signal charge and at the same time calculating the difference from the signal previously recorded in the line memory. (Reference: “A Novel Bipolar I
□evice @ith 5el
fNoise Reduction Capabili
ty” IEEE ED ν01゜36, No.
1. N0BUYO5HI TANAKA January
ry 1989) (3) Furthermore, as one of the conventional technologies, FGA (Floating Gate Arre
There is something related to y). This technology separates vertical signal lines with capacitors in an X-Y address type two-dimensional image sensor, clamps the reset signal output for each IH (7), that is, the black part, and then samples the signal components. It is something.

これは等価的に光蓄積出力信号から黒の信号を減算した
ことになり、固定パターンノイズは抑圧サレル。 (参
考文献 :  ’A  NEW  DEVICEAR(
JIITECTURE 5UITABLE FOR)I
IGH−RESOLUTIONAND  )IIGH−
PERFORMANCE”  JARO5LAV  H
YNECEKIEEE ED Vol、I35. No
、 5. May 1988. PI)、 646〜6
52) (4)更に従来技術のもう一つの例として、点順次時分
割差動方式がある。この方式はX−Yアドレス型の2次
元撮像素子において、1画素毎にリセット用のトランジ
スタを設け、1画素の読み出し期間の中間にリセットを
行い、光蓄積信号出力と黒の出力を連続して読み出し、
減算することによって固定パターンノイズを抑圧する方
式である。(参考文献:特願昭62−273052号“
固体撮像装置“) 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のとおり、オフセット成分による固定パターンノイ
ズの抑圧方法に関しては、数多くの提案がなされている
が、その提案技術にはそれぞれ次のような欠点を有して
いる。
This is equivalent to subtracting the black signal from the optical accumulation output signal, and fixed pattern noise is suppressed. (Reference: 'A NEW DEVICEEAR(
JIITECTURE 5UITABLE FOR) I
IGH-RESOLUTIONAND )IIGH-
PERFORMANCE” JARO5LAV H
YNECEKIEEE ED Vol, I35. No
, 5. May 1988. PI), 646-6
52) (4) Another example of the prior art is the point-sequential time-division differential system. In this method, a reset transistor is provided for each pixel in an X-Y address type two-dimensional image sensor, and the reset is performed in the middle of the readout period of one pixel, and the light accumulation signal output and black output are continuously output. reading,
This method suppresses fixed pattern noise by subtraction. (Reference: Japanese Patent Application No. 62-273052
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, many proposals have been made regarding methods of suppressing fixed pattern noise using offset components, but each of the proposed techniques has the following drawbacks. have.

まず(11項の外部メモリにより固定パターンノイズを
抑圧する方法は、キャンセル精度は高いが、回路の規模
が大きくなり、消費電力や価格などの面で不利である。
First, although the method of suppressing fixed pattern noise using an external memory (Section 11) has high cancellation accuracy, it increases the scale of the circuit and is disadvantageous in terms of power consumption and cost.

(2)項の素子内部で固定パターンノイズを抑圧するB
ASISの例においては、上記(1)項に示した技術の
欠点は解消することができるが、IHメモリから生じる
縦筋状の固定パターンノイズを除去するのが難しい。こ
れは1画素毎の出力を蓄えるために設けられた容量のば
らつきがIHメモリに存在し、これにより縦縞状の固定
パターンノイズが避けられない。同様な欠点は(3)で
述べたFGAを利用したものにも存在する。このような
縦縞状の固定パターンノイズの問題は、ノイズのキャン
セル方法自体の不完全さから発生するものである。
(2) Suppressing fixed pattern noise inside the element B
In the example of ASIS, although the disadvantages of the technique shown in item (1) above can be overcome, it is difficult to remove vertical streak-like fixed pattern noise generated from IH memory. This is because there are variations in the capacitance provided for storing the output of each pixel in the IH memory, and as a result, fixed pattern noise in the form of vertical stripes is unavoidable. A similar drawback also exists in the method using FGA described in (3). The problem of such fixed pattern noise in the form of vertical stripes arises from imperfections in the noise cancellation method itself.

上記のとおり、オフセ・ント成分による固定パターンノ
イズの抑圧方法の多くは、素子をリセットし、あるいは
光入力をオフして光電荷のない状態を形成し、その状態
における8方を信号成分から減算する原理に基づいてい
る。現在の技術においては、素子をリセットする方法は
、その構造上1H期間となるため、上記原理を利用する
には、必然的にIH期間のメモリが必要になる。そのた
め各メモリの1画素毎のばらつきは、IHメモリである
ので縦縞状の固定パターンノイズとして検知され易い。
As mentioned above, most fixed pattern noise suppression methods using offset components involve resetting the element or turning off the optical input to form a state with no photocharge, and then subtracting the eight sides in that state from the signal component. It is based on the principle of In the current technology, since the method of resetting an element requires a 1H period due to its structure, utilizing the above principle necessarily requires a memory for an IH period. Therefore, since the memory is an IH memory, variations from pixel to pixel in each memory are likely to be detected as fixed pattern noise in the form of vertical stripes.

また上記(4)項で示したlHメモリを不要とする点順
次時分割差動方式は、1画素毎にリセットトランジスタ
を設けな(ではならず、素子の構成が大変複雑になる欠
点を有する。更に素子を高い周波数で駆動する場合には
、1画素の読み出し期間が短くなり、1画素期間中に信
号読み出し、リセット リセット直後の信号読み出しの
一連の動作を行うのは困難である。
Further, the point-sequential time-division differential method, which does not require an IH memory, as described in item (4) above, has the disadvantage that a reset transistor is not provided for each pixel, and the device configuration becomes very complicated. Furthermore, when driving the element at a high frequency, the readout period for one pixel becomes short, and it is difficult to perform a series of operations such as signal readout during one pixel period, reset, and signal readout immediately after reset.

本発明は、従来の固定パターンノイズを抑圧させる固体
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、画素毎のりセントトランジスタやIHメモリを
設けずに、容易に固定パターンノイズを抑圧できるよう
にした固体撮像装置を提供することを目的とする。
The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems in conventional solid-state imaging devices that suppress fixed pattern noise, and it is possible to easily suppress fixed pattern noise without providing a cent transistor or IH memory for each pixel. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device.

(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、本発明は、増幅機能を有する撮像素子を画
素として2次元又は1次元に配列してなる固体撮像装置
において、前記各画素の光蓄積信号を順次読み出す動作
を行う第1の水平選択回路と、各画素の第1の水平選択
回路による光蓄積信号の読み出し後にリセット動作を行
い、且つリセット動作直後の画素信号を読み出す動作を
行う第2の水平選択回路と、同一画素の光蓄積信号とり
セント動作直後の画素信号との減算を行い各画素の光蓄
積信号に含まれる固定パターンノイズを軽減する手段と
を設けて構成するものである。
(Means and effects for solving the problem) In order to solve the above problems, the present invention provides a solid-state imaging device in which image sensors having an amplification function are arranged as pixels in a two-dimensional or one-dimensional manner, in which each pixel a first horizontal selection circuit that sequentially reads out the optical accumulation signals of each pixel; and a reset operation after reading out the optical accumulation signals by the first horizontal selection circuit of each pixel, and an operation of reading out the pixel signals immediately after the reset operation. and a means for reducing fixed pattern noise contained in the light accumulation signal of each pixel by subtracting the light accumulation signal of the same pixel from the pixel signal immediately after the centration operation. It is.

このように構成した固体撮像装置においては、第1の水
平選択回路の動作により各画素の光蓄積信号出力が読み
出され、次いで第2の水平選択回路の動作により、読み
出し動作の終了した各画素はリセットされると共にリセ
ット直後の画素信号が読み出される。そして同一画素の
前記光蓄積信号出力とリセット直後の画素信号とが減電
され、固定パターンノイズが抑圧された信号出力が出力
される。
In the solid-state imaging device configured in this way, the light accumulation signal output of each pixel is read out by the operation of the first horizontal selection circuit, and then the optical accumulation signal output of each pixel for which the readout operation has been completed is read out by the operation of the second horizontal selection circuit. is reset, and the pixel signal immediately after the reset is read out. Then, the power of the light accumulation signal output of the same pixel and the pixel signal immediately after reset is reduced, and a signal output with fixed pattern noise suppressed is output.

これにより、画素毎の特別なリセットトランジスタやI
Hメモリを不要とした、容易に固定パターンノイズを抑
圧できる固体撮像装置を実現することができる。また本
発明においては、光蓄積信号出力の読み出し5 リセッ
ト及びリセット直後の画素信号の読み出しとを別々のタ
イミングで行うことができるため、1画素の読み出し期
間が短くなった場合にも存効であり、HDTVのような
高速撮像動作にも十分対応することができる。
This creates a special reset transistor for each pixel and an I
A solid-state imaging device that does not require an H memory and can easily suppress fixed pattern noise can be realized. In addition, in the present invention, the readout of the optical accumulation signal output 5, the reset, and the readout of the pixel signal immediately after the reset can be performed at different timings, so it is effective even when the readout period of one pixel is shortened. , and can sufficiently support high-speed imaging operations such as HDTV.

〔実施例] 次に、実施例について説明する。第1図は、本発明に係
る固体撮像装置の実施例を示す概略回路構成図である。
[Example] Next, an example will be described. FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

図において、1−11 1−12・・・・・1−31 
1−32.・・・・・は、2次元アレイ状に配列された
画素を構成するCMD (Charge Modula
tionDevice)型フォトトランジスタで、2は
CMD型フォトトランジスタの出力信号に含まれる固定
パターンノイズを抑圧するノイズ抑圧回路部である。
In the figure, 1-11 1-12...1-31
1-32. ... is a CMD (Charge Modula) that constitutes pixels arranged in a two-dimensional array.
tionDevice) type phototransistor, and 2 is a noise suppression circuit unit that suppresses fixed pattern noise included in the output signal of the CMD type phototransistor.

まず上記CMD型フォトトランジスタの撮像動作につい
て説明する。この画素を構成するCMD型フォトトラン
ジスタの盪像動作は、光電変換及び電荷蓄積動作、光電
変換された結果を出力する読み出し動作、蓄積した電荷
をはき出すリセット動作の3つの動作に分けられる。そ
れぞれの動作モードの場合について、CMD型フォトト
ランジスタのゲートを極上のポテンシャル分布図及びソ
ース・ドレイン間のポテンシャル分布図を第2図式。
First, the imaging operation of the CMD type phototransistor will be explained. The imaging operation of the CMD type phototransistor constituting this pixel is divided into three operations: photoelectric conversion and charge accumulation operation, readout operation for outputting the photoelectric conversion result, and reset operation for discharging the accumulated charge. The second diagram shows the maximum potential distribution diagram for the gate of the CMD phototransistor and the potential distribution diagram between the source and drain for each operation mode.

囮に示す。光電変換、!荷蓄積時には、実線で示すよう
に、ゲート電極にフォトトランジスタがカットオフする
ような負の電圧がかけられ、光電変換により生成した電
荷がゲート電極直下に蓄積される。読み出し時には、破
線で示すように、ゲート電極にフォトトランジスタがカ
ットオフから導通状態になるような電位がかけられる。
Show to decoy. Photoelectric conversion! During charge accumulation, as shown by the solid line, a negative voltage that cuts off the phototransistor is applied to the gate electrode, and charges generated by photoelectric conversion are accumulated directly under the gate electrode. At the time of reading, as shown by the broken line, a potential is applied to the gate electrode such that the phototransistor changes from cutoff to conduction.

この時ドレインからソースに向けてゲート電極直下に蓄
積した電荷に対応した電流が流れ、この電流が出力信号
となる。蓄積電荷をはき出すりセント時には、−点鎖線
で示すように、ソースの電位を適当な負の電位に設定し
、電位勾配により蓄積電荷(正孔)を基板側へはき出す
ようになっている。
At this time, a current flows from the drain to the source corresponding to the charge accumulated directly under the gate electrode, and this current becomes an output signal. When discharging accumulated charges, the potential of the source is set to an appropriate negative potential, as shown by the dashed line, and the accumulated charges (holes) are discharged to the substrate side using the potential gradient.

このような動作するCMD型フォトトランジスタを上記
のように2次元アレイ状に配列して固体撮像素子3を構
成しているが、4はかかる固体撮像素子3の1行を選択
する垂直シフトレジスタで、5は選択された1行の画素
の光蓄積出力信号を1画素毎に読み出すための第1の水
平シフトレジスタである。また、6は選択された1行に
ついて、1画素毎に信号読み出し後リセットし、またリ
セット直後の画素信号を読み出すための第2の水平シフ
トレジスタである。 7−L  7−2.・・・・・は
前記第1水平シフトレジスタ5によって駆動される水平
選択スイッチであり、8−1. 8−2.・・・・・、
9−1゜9−2.・・・・・は、それぞれ第2水平シフ
トレジスタ6によって駆動されるリセットスイッチ及び
リセット後読み出し用水平選択スイッチである。
The solid-state image sensor 3 is constructed by arranging such operating CMD type phototransistors in a two-dimensional array as described above, and 4 is a vertical shift register for selecting one row of the solid-state image sensor 3. , 5 is a first horizontal shift register for reading out the optical accumulation output signal of a selected row of pixels pixel by pixel. Further, 6 is a second horizontal shift register for resetting after reading out signals for each pixel in a selected row, and for reading out pixel signals immediately after reset. 7-L 7-2. . . . are horizontal selection switches driven by the first horizontal shift register 5, and 8-1. 8-2.・・・・・・、
9-1゜9-2. . . . are a reset switch and a horizontal selection switch for reading after reset, respectively, which are driven by the second horizontal shift register 6.

V、、V!、・・・・・は、垂直シフトレジスタ4から
1.2.・・・・・行目選択線に印加する駆動パルスで
あり、Hll、Hll・・・・・は、第1水平シフトレ
ジスタ5から水平選択スイッチ7−1. 7−2.・・
自・に印加する駆動パルスであり、同様に、Htt、 
 Hz□・・・・・・は、第2水平シフトレジスタ6か
らリセットスイッチ8−1. 8−2.・・、、・及び
リセット後読み出し用水平選択スイッチ9−L  9−
2.・・・・・に印加する駆動パルスである。
V,,V! , . . . are vertical shift registers 4 to 1.2. . . . is a drive pulse applied to the row selection line, and Hll, Hll . 7-2.・・・
Similarly, Htt is a driving pulse applied to Htt,
Hz□... is transmitted from the second horizontal shift register 6 to the reset switch 8-1. 8-2. ... and horizontal selection switch 9-L for reading after reset 9-
2. It is a driving pulse applied to...

次に、このように構成された固体撮像装置の動作を、第
3図のタイミングチャートを参照しながら説明する。垂
直シフトレジスタ4及び第1丞平シフトレジスタ5を順
次走査することによって、撮像素子を構成する各画素が
ら、入射した光の強弱に対応した出力信号が順次出力信
号線11に現れる。
Next, the operation of the solid-state imaging device configured as described above will be explained with reference to the timing chart of FIG. 3. By sequentially scanning the vertical shift register 4 and the first vertical shift register 5, output signals corresponding to the intensity of incident light appear sequentially on the output signal line 11 from each pixel forming the image sensor.

ここで、第1行目の垂直選択線に第3図のパルス■1に
示す読み出し駆動パルスを印加された場合について、更
に詳細に動作説明を行う。第1水平シフトレジスタ5か
ら駆動パルス列HIl、  H120158,・が出力
されると、水平選択スイッチ7−17−2.・・・・・
が順次オンとなり、1行目の垂直選択線につながる水平
画素列1−IL  1−12.・・・・・の画素出力信
号が、順次出力信号線11に読み出される。
Here, the operation will be explained in more detail in the case where the read drive pulse shown in pulse (1) in FIG. 3 is applied to the vertical selection line in the first row. When the drive pulse train HIl, H120158,. is output from the first horizontal shift register 5, the horizontal selection switches 7-17-2.・・・・・・
are sequentially turned on, and the horizontal pixel column 1-IL 1-12. connected to the vertical selection line of the first row is turned on. . . . pixel output signals are sequentially read out to the output signal line 11.

二の出力信号線11に読み出された画素出力信号はプリ
アンプ13−1で増幅され出力信号■、となる。
The pixel output signal read out to the second output signal line 11 is amplified by the preamplifier 13-1 and becomes an output signal (2).

この出力信号vlには、第3図に示すように、各画素に
蓄えられた光信号電荷に対応した出力信号成分SII+
  S+z+・・・・・の他に、各画素の特性不均一に
基づく各画素毎の不均一な出力オフセット成分Nll+
  Nl!+・・・・・がそれぞれ含まれている。
As shown in FIG. 3, this output signal vl includes an output signal component SII+ corresponding to the optical signal charge accumulated in each pixel.
In addition to S+z+..., non-uniform output offset component Nll+ for each pixel based on non-uniform characteristics of each pixel
Nl! +... are included respectively.

一方、第1列目の画素1−11の光蓄積出力信号が出力
されたのち、第2列目の画素1−12の光蓄積出力信号
の読み出しを開始させる駆動パルスH1□のタイミング
と同一のタイミングで、第2水平シフトレジスタ6から
の駆動パルスL+によって、第1列目のリセットスイッ
チ8−1はオンとなり、第1列目の垂直信号線に、読み
出し時のゲート電極に対して負電位となるようなリセッ
ト電圧■□が印加され、信号読み出し直後の1行1列目
の画素1−11に対してリセットが行われる。
On the other hand, after the light accumulation output signal of the pixel 1-11 in the first column is output, the timing of the driving pulse H1□ that starts reading out the light accumulation output signal of the pixel 1-12 in the second column is the same. At this timing, the reset switch 8-1 in the first column is turned on by the drive pulse L+ from the second horizontal shift register 6, and the vertical signal line in the first column is set at a negative potential with respect to the gate electrode during readout. A reset voltage ■□ is applied such that the pixel 1-11 in the first row and first column immediately after the signal is read out is reset.

次に第3列目の水平選択駆動パルスHI3と同じタイミ
ングの、第2水平シフトレジスタ6の2列目印加の駆動
パルスH,,によって、1列目のりセット後読み出し用
水平選択スイッチ9−1がオンとなり、上記リセット動
作が終了したばかりの1行1列目の画素1−IIの画素
信号が出力線12に読み出され、プリアンプ13−2で
増幅され、出力信号■2となる。この出力信号v2は画
素の暗時の出力信号にほぼ等しく (通常暗時出力には
暗電荷による出力成分が含まれるため、その出力成分だ
け異なる)、そして各画素の出力不均一をそのまま体現
した出力オフセソト成分N 11.  NItだけが含
まれる。
Next, the horizontal selection switch 9-1 for reading after setting the first column is driven by the drive pulse H,, which is applied to the second column of the second horizontal shift register 6 at the same timing as the horizontal selection drive pulse HI3 of the third column. is turned on, and the pixel signal of pixel 1-II in the first row and first column, for which the reset operation has just been completed, is read out to the output line 12, amplified by the preamplifier 13-2, and becomes the output signal 2. This output signal v2 is almost equal to the dark output signal of the pixel (normally the dark output includes an output component due to dark charge, so only that output component is different), and directly embodies the output non-uniformity of each pixel. Output offset component N 11. Only NIT is included.

次いで固定パターンノイズ抑圧回路部2において、出力
信号■1の位相を遅延素子2aで遅らせ、対応する同一
画素のリセット直後の出力信号■2の位相と一致させ、
差動回路2bで引き算をすることによって、各画素の特
性不均一に起因した不均一な出力オフセット成分Ni1
.  Nl21・・・・・を除去し、出力信号成分Sl
+、  5I21・・・・・のみのS/Nのよい補正出
力信号OUTを得ることができる。
Next, in the fixed pattern noise suppression circuit section 2, the phase of the output signal (1) is delayed by a delay element 2a to match the phase of the output signal (2) immediately after the corresponding same pixel is reset,
By performing subtraction in the differential circuit 2b, non-uniform output offset components Ni1 caused by non-uniform characteristics of each pixel are removed.
.. Nl21... is removed, and the output signal component Sl
It is possible to obtain a corrected output signal OUT with a good S/N ratio only for +, 5I21, . . . .

この実施例では、固定パターンノイズ抑圧回路部として
、上記のように光蓄積出力信号■1を遅延したのちリセ
ット直後の画素信号■2との差をとるようにした遅延差
回路を示したが、この他に、例えば2個のサンプルホー
ルド回路を用いたダブルサンプルホールド回路なども用
いることができる。
In this embodiment, a delay difference circuit is shown as the fixed pattern noise suppression circuit section, which delays the optical accumulation output signal (1) as described above and then takes the difference from the pixel signal (2) immediately after reset. In addition to this, for example, a double sample and hold circuit using two sample and hold circuits can also be used.

また本実施例では、CMD型フォトトランジスタを画素
として用いたものを示したが、本発明は、他の増幅型撮
像素子、例えばSIT型、AMI型。
Further, in this embodiment, a CMD type phototransistor is used as a pixel, but the present invention is applicable to other amplification type image pickup devices, such as SIT type and AMI type.

BASIS型、FGA型などの増幅型撮像素子を用いた
固体撮像装置にも適用することができ、リセットの実現
方法は異なるが、本質的に同様の効果が得られる。
It can also be applied to solid-state imaging devices using amplification type imaging elements such as BASIS type and FGA type, and essentially the same effect can be obtained although the reset implementation method is different.

また本発明によれば、次のような効果も付加的に得られ
る。すなわち従来の素子内固定パターンノイズ抑圧法に
おいては、リセット直後読み出しまでの光信号電荷積分
時間が、水平方向画素間で約1水平走査期間だけ異なっ
ており、特に電子シャッター動作で積分時間を短くした
場合には、この積分時間の差異が水平方向のシェーディ
ングとなって現れ、画質上の問題となっているが、本発
明によれば画素毎にリセットされるので積分時間の差異
は発生せず、上記問題点は解消される。
Further, according to the present invention, the following effects can be additionally obtained. In other words, in the conventional in-element fixed pattern noise suppression method, the optical signal charge integration time from reset to readout differs between horizontal pixels by about one horizontal scanning period, and the integration time is particularly shortened by electronic shutter operation. In some cases, this difference in integration time appears as horizontal shading, which poses a problem in image quality. However, according to the present invention, since it is reset for each pixel, no difference in integration time occurs. The above problems are resolved.

更にまた本発明によれば、従来垂直走査回路において必
要なリセットレベル発生回路を削減することができ、走
査回路面積乃至はチップ面積の縮小化を計ることが可能
となり、歩留りやコストの上で有利となる。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to reduce the reset level generation circuit required in the conventional vertical scanning circuit, and it is possible to reduce the scanning circuit area or chip area, which is advantageous in terms of yield and cost. becomes.

[発明の効果〕 以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、画素毎のリセットトランジスタやIHメモリを不要と
し、走査回路面積乃至はチップ面積を削減しコストを低
減した、容易に固定パターンノイズを抑圧できる固体撮
像装置を提供することができる。また光蓄積信号出力の
読み已し、リセット及びリセット直後の画素信号の読み
出しとを別々のタイミングで行うことができるため、1
画素の読み出し期間の短い高速撮像動作にも十分対応で
きる、固定パターンノイズを抑圧した固体撮像装置が得
られる。
[Effects of the Invention] As described above based on the embodiments, the present invention eliminates the need for a reset transistor or IH memory for each pixel, reduces the scanning circuit area or chip area, and reduces costs. Accordingly, it is possible to provide a solid-state imaging device that can suppress fixed pattern noise. In addition, reading out the optical accumulation signal output, resetting, and reading out the pixel signal immediately after the reset can be performed at different timings.
A solid-state imaging device with fixed pattern noise suppressed can be obtained, which can sufficiently handle high-speed imaging operations with short pixel readout periods.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明に係る固体撮像装置の実施例を示す概
略回路構成図、第2図へ、旧)は、各動作モード時にお
ける、CMD型フォトトランジスタ内部のポテンシャル
分布を示す図、第3図は、第1図に示した固体撮像装置
の動作を説明するためのタイミングチャートである。 回において、1−11. 1−12.、・・・・はCM
D型フォトトランジスタ、2は固定パターンノイズ抑圧
回路部、3は撮像素子、4は垂直シフトレジスタ、5は
第1水平シフトレジスタ、6は第2水平シフトレジスタ
、7−L  7−2.・・・・・は水平選択スイッチ、
8−L  8−2.・・・・・はリセットスイッチ、9
−1゜9−2.・・・・・はリセット後読み出し用水平
選択スイッチ、IL 12は出力線、13−1.13−
2はプリアンプを示す。 第2図 (A) (B) 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社ほか1名 ソース ドレイン
FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention, FIG. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state imaging device shown in FIG. In times 1-11. 1-12. ,...is a commercial
D-type phototransistor; 2 is a fixed pattern noise suppression circuit section; 3 is an image sensor; 4 is a vertical shift register; 5 is a first horizontal shift register; 6 is a second horizontal shift register; 7-L 7-2. ... is a horizontal selection switch,
8-L 8-2. ... is a reset switch, 9
-1°9-2. ... is the horizontal selection switch for reading after reset, IL 12 is the output line, 13-1.13-
2 indicates a preamplifier. Figure 2 (A) (B) Patent applicant: Olympus Optical Industry Co., Ltd. and one other source/drain

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、増幅機能を有する撮像素子を画素として2次元又は
1次元に配列してなる画素アレイを備えた固体撮像装置
において、前記各画素の光蓄積信号を順次読み出す動作
を行う第1の水平選択回路と、各画素の第1の水平選択
回路による光蓄積信号の読み出し後にリセット動作を行
い、且つリセット動作直後の画素信号を読み出す動作を
行う第2の水平選択回路と、同一画素の光蓄積信号とリ
セット動作直後の画素信号との減算を行い各画素の光蓄
積信号に含まれる固定パターンノイズを軽減する手段と
を備えていることを特徴とする固体撮像装置。 2、前記画素を構成する撮像素子はフォトトランジスタ
からなり、前記第2の水平選択回路によるリセット動作
は、フォトトランジスタの信号出力線に接続されたソー
ス電位をゲート電位に比べ負の電位にすることにより、
ゲート蓄積光電荷をはき出させて行うことを特徴とする
請求項1記載の固体撮像装置。 3、前記第1及び第2の水平選択回路は、前記画素アレ
イと同一素子内に形成され、前記固定パターンノイズ軽
減手段は前記同一素子内又は外部回路として構成されて
いることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装
置。
[Scope of Claims] 1. In a solid-state imaging device equipped with a pixel array in which image sensors having an amplification function are arranged as pixels in a two-dimensional or one-dimensional array, an operation is performed to sequentially read out optical accumulation signals of each of the pixels. The first horizontal selection circuit is the same as the second horizontal selection circuit that performs a reset operation after reading out the optical accumulation signal by the first horizontal selection circuit of each pixel, and reads out the pixel signal immediately after the reset operation. A solid-state imaging device, comprising means for subtracting a pixel's light accumulation signal from a pixel signal immediately after a reset operation to reduce fixed pattern noise contained in the light accumulation signal of each pixel. 2. The image sensor constituting the pixel is composed of a phototransistor, and the reset operation by the second horizontal selection circuit is to set the source potential connected to the signal output line of the phototransistor to a negative potential compared to the gate potential. According to
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the photoelectric charge accumulated in the gate is discharged. 3. The first and second horizontal selection circuits are formed within the same element as the pixel array, and the fixed pattern noise reduction means is configured within the same element or as an external circuit. 3. The solid-state imaging device according to item 1 or 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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