JPH0451786A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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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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- fixed pattern
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔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。
る固体撮像装置の実施例を示す概略回路構成図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
アンプ１３−１で増幅され出力信号■、となる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
、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。
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
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
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2159845A JP2829881B2 (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2159845A JP2829881B2 (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0451786A true JPH0451786A (ja) | 1992-02-20 |
| JP2829881B2 JP2829881B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=15702495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2159845A Expired - Lifetime JP2829881B2 (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2829881B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007037051A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Canon Inc | 撮像装置及びその制御方法 |
-
1990
- 1990-06-20 JP JP2159845A patent/JP2829881B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007037051A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Canon Inc | 撮像装置及びその制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2829881B2 (ja) | 1998-12-02 |
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