JP2753655B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2753655B2 JP2753655B2 JP2320306A JP32030690A JP2753655B2 JP 2753655 B2 JP2753655 B2 JP 2753655B2 JP 2320306 A JP2320306 A JP 2320306A JP 32030690 A JP32030690 A JP 32030690A JP 2753655 B2 JP2753655 B2 JP 2753655B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、固体撮像装置に関し、特に各画素の入射光
量に対応する映像信号出力と各画素をリセットした直後
の暗出力とを並列に取り出しこれを差動増幅する固体撮
像装置において、各画素を構成するトランジスタのしき
い値電圧のばらつきに伴う固定パターンノイズを完全に
除去するための技術に関する。
量に対応する映像信号出力と各画素をリセットした直後
の暗出力とを並列に取り出しこれを差動増幅する固体撮
像装置において、各画素を構成するトランジスタのしき
い値電圧のばらつきに伴う固定パターンノイズを完全に
除去するための技術に関する。
［従来の技術］ 第２図は、従来の固体撮像装置の一例を示す。同図の
装置は、固体撮像部30と信号処理部31とを含む。第２図
において、固体撮像部30は、光電変換素子としてMOS横
型静電誘導トランジスタ（MOS・SIT）１−11,1−12,1−
13,…,1−31,1−32,1−33を各画素に用い、入射光量に
対応する映像信号は負荷容量（CTS）４−1,4−2,4−３
に、また各画素のリセット直後の暗出力信号は別の負荷
容量（CTN）５−1,5−2,5−３にそれぞれ一時的に読出
される。この場合、垂直走査回路（VSR）６によって所
望の横一列の画素、例えば横型静電誘導トランジスタ１
−21,1−22,1−23が選択され前記各負荷容量に読出され
る。また、このようにして各負荷容量に読出された映像
信号および暗出力信号はそれぞれ水平走査回路（HSR）
７によって順次水平読出しライン８および９に転送さ
れ、映像信号出力（VOS）16および暗出力（VON）17を得
るものである。
装置は、固体撮像部30と信号処理部31とを含む。第２図
において、固体撮像部30は、光電変換素子としてMOS横
型静電誘導トランジスタ（MOS・SIT）１−11,1−12,1−
13,…,1−31,1−32,1−33を各画素に用い、入射光量に
対応する映像信号は負荷容量（CTS）４−1,4−2,4−３
に、また各画素のリセット直後の暗出力信号は別の負荷
容量（CTN）５−1,5−2,5−３にそれぞれ一時的に読出
される。この場合、垂直走査回路（VSR）６によって所
望の横一列の画素、例えば横型静電誘導トランジスタ１
−21,1−22,1−23が選択され前記各負荷容量に読出され
る。また、このようにして各負荷容量に読出された映像
信号および暗出力信号はそれぞれ水平走査回路（HSR）
７によって順次水平読出しライン８および９に転送さ
れ、映像信号出力（VOS）16および暗出力（VON）17を得
るものである。
一方、その信号処理回路部31は、上記映像信号出力V
OSおよび暗出力VONをそれぞれゲイン１のバッファ18お
よび19を介して受け取り、差動アンプ20で両出力を減算
処理することにより、最終的な出力（VOUT）21を得てい
た。
OSおよび暗出力VONをそれぞれゲイン１のバッファ18お
よび19を介して受け取り、差動アンプ20で両出力を減算
処理することにより、最終的な出力（VOUT）21を得てい
た。
［発明が解決しようとする課題］ 上述の従来の固体撮像装置においては、各画素を構成
する横型静電誘導トランジスタのしきい値電圧VTのばら
つきに伴う固定パターンノイズ（FPN）が完全には除去
できないという問題点があった。これは第２図を用いて
次のように説明できる。
する横型静電誘導トランジスタのしきい値電圧VTのばら
つきに伴う固定パターンノイズ（FPN）が完全には除去
できないという問題点があった。これは第２図を用いて
次のように説明できる。
第２図に示した固体撮像装置の固体撮像部の出力（V
OS）16および（VON）17はそれぞれ次式で表わされる。
OS）16および（VON）17はそれぞれ次式で表わされる。
これらの式において、VGは各画素からの映像信号や暗
出力信号を各負荷容量（CTS,CTN）に読出す時のゲート
電圧、αおよびβは画素の特性から決まる定数、CHS（1
0）およびCHN（11）はそれぞれ水平読出しライン８およ
び９の寄生容量、COXは各画素のゲート酸化膜容量、Qph
は光電変換により画素のゲートに蓄積された電荷量であ
る。
出力信号を各負荷容量（CTS,CTN）に読出す時のゲート
電圧、αおよびβは画素の特性から決まる定数、CHS（1
0）およびCHN（11）はそれぞれ水平読出しライン８およ
び９の寄生容量、COXは各画素のゲート酸化膜容量、Qph
は光電変換により画素のゲートに蓄積された電荷量であ
る。
従って、このような各出力VOSおよびVONをそれぞれバ
ッファ回路18,19および減算回路20に通して得られるV
OUTは次式で表わされる。
ッファ回路18,19および減算回路20に通して得られるV
OUTは次式で表わされる。
この式において、第１項目は、蓄積電荷量Qphが光量
に比例するため、光量に比例した映像情報を含む信号で
あり、第２項目は本来ゼロとなるべきものであるが、も
しこれが存在してしきい値電圧VTのばらつきに伴って画
素毎に変動すると固定パターンノイズとなり偽信号が発
生する。
に比例するため、光量に比例した映像情報を含む信号で
あり、第２項目は本来ゼロとなるべきものであるが、も
しこれが存在してしきい値電圧VTのばらつきに伴って画
素毎に変動すると固定パターンノイズとなり偽信号が発
生する。
一般に、各画素に固有の特性であるしきい値VTの画素
毎のばらつきはある程度さけられないため、この種の固
体撮像装置を設計する場合には上記固定パターンノイズ
を除くため、CTS＝CTN,CHS＝CHHNとしてVTを含む第２項
がゼロとなるよう配慮する。
毎のばらつきはある程度さけられないため、この種の固
体撮像装置を設計する場合には上記固定パターンノイズ
を除くため、CTS＝CTN,CHS＝CHHNとしてVTを含む第２項
がゼロとなるよう配慮する。
ところが、負荷容量におけるCTS＝CTNはかなり精度よ
く実現できるが、各寄生容量CHSとCHNとは必ずしも一致
しないという問題がある。これは、負荷容量CTS,CTNは
比較的面積の大きな薄膜容量としてチップ内に作り込む
ものであり、パターン精度的にもかつ製造プロセスの精
度の上からもあまり誤差が生じないのに対して、寄生容
量CHSとCHNはそれぞれ水平読出しライン8,9の寄生容量
であり、各水平読出しライン8,9に接続されている数多
くのスイッチングトランジスタの拡散容量に加え、固体
撮像部30の出力から処理回路部31のバッファ部18,19に
至るまでの配線容量および各バッファ部18,19の入力容
量等も含むことになり、誤差を小さくすることはかなり
困難であるためである。
く実現できるが、各寄生容量CHSとCHNとは必ずしも一致
しないという問題がある。これは、負荷容量CTS,CTNは
比較的面積の大きな薄膜容量としてチップ内に作り込む
ものであり、パターン精度的にもかつ製造プロセスの精
度の上からもあまり誤差が生じないのに対して、寄生容
量CHSとCHNはそれぞれ水平読出しライン8,9の寄生容量
であり、各水平読出しライン8,9に接続されている数多
くのスイッチングトランジスタの拡散容量に加え、固体
撮像部30の出力から処理回路部31のバッファ部18,19に
至るまでの配線容量および各バッファ部18,19の入力容
量等も含むことになり、誤差を小さくすることはかなり
困難であるためである。
今、仮に画素毎のしきい値電圧VTのばらつきを、ΔVT
＝20mV,α＋β＝１、CTS＝CTN＝5pF、CHS＝20pF、CHN＝
30pFとすると、前記式（３）の第２項における画素毎の
ばらつきによる固定パターンノイズ（FPN）は となって、ΔVTそのものよりはずっと小さくなっている
ものの、依然として大きな偽信号成分が残ることがわか
る。
＝20mV,α＋β＝１、CTS＝CTN＝5pF、CHS＝20pF、CHN＝
30pFとすると、前記式（３）の第２項における画素毎の
ばらつきによる固定パターンノイズ（FPN）は となって、ΔVTそのものよりはずっと小さくなっている
ものの、依然として大きな偽信号成分が残ることがわか
る。
従って、本発明の目的は、前述の従来例の装置におけ
る問題点に鑑み、各画素を構成するトランジスタのしき
い値電圧のばらつきに伴う固定パターンノイズを完全に
除去することにある。
る問題点に鑑み、各画素を構成するトランジスタのしき
い値電圧のばらつきに伴う固定パターンノイズを完全に
除去することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記問題点の解決のために、本発明では入射光に対応
する蓄積電荷に応じた映像信号および前記蓄積電荷をリ
セットした直後の暗出力信号を一時的に読出すための負
荷容量と、該負荷容量から読出された映像信号および暗
出力信号の一方または双方の利得を調整するためのゲイ
ン調整手段と、利得調整された映像信号および暗出力信
号の差分を求めるための減算手段とを備えている。
する蓄積電荷に応じた映像信号および前記蓄積電荷をリ
セットした直後の暗出力信号を一時的に読出すための負
荷容量と、該負荷容量から読出された映像信号および暗
出力信号の一方または双方の利得を調整するためのゲイ
ン調整手段と、利得調整された映像信号および暗出力信
号の差分を求めるための減算手段とを備えている。
［作用］ 上記構成においては、前記負荷容量から読出された映
像信号と暗出力信号の大きさを前記ゲイン調整手段によ
り相互に調整した後に、前記減算手段により両信号を減
算することができるため、前述の式（３）における第２
項目を、たとえCHSがCHNに等しくない場合においても、
ゼロに合わせ込むことが可能となり、従ってしきい値電
圧VTのばらつきに伴う固定パターンノイズが完全に除去
される。
像信号と暗出力信号の大きさを前記ゲイン調整手段によ
り相互に調整した後に、前記減算手段により両信号を減
算することができるため、前述の式（３）における第２
項目を、たとえCHSがCHNに等しくない場合においても、
ゼロに合わせ込むことが可能となり、従ってしきい値電
圧VTのばらつきに伴う固定パターンノイズが完全に除去
される。
［実施例］ 以下、図面により本発明の実施例を説明する。第１図
は、本発明の１実施例に係わる固体撮像装置を示す。同
図の固体撮像装置は、固体撮像部30および信号処理部32
を備えている。固体撮像部30は第２図に示される装置に
おけるものと同じでよく、同一参照数字で示されてい
る。また、第１図における固体撮像部30および信号処理
部32はそれぞれ別の半導体チップ上に形成してもよく、
あるいは同一チップ上に形成することもできる。
は、本発明の１実施例に係わる固体撮像装置を示す。同
図の固体撮像装置は、固体撮像部30および信号処理部32
を備えている。固体撮像部30は第２図に示される装置に
おけるものと同じでよく、同一参照数字で示されてい
る。また、第１図における固体撮像部30および信号処理
部32はそれぞれ別の半導体チップ上に形成してもよく、
あるいは同一チップ上に形成することもできる。
第１図の固体撮像装置においては、第２図の信号処理
部31における各バッファ部18および19がゲイン１の回路
であったのに対し、信号処理部32の対応する回路をゲイ
ン調整可能な電圧増幅器22および23に代えた点が異なっ
ている。なお、電圧増幅器22および23の一方のみをゲイ
ン調整可能な電圧増幅器とし、他方を固定ゲインの電圧
増幅器とすることもできる。
部31における各バッファ部18および19がゲイン１の回路
であったのに対し、信号処理部32の対応する回路をゲイ
ン調整可能な電圧増幅器22および23に代えた点が異なっ
ている。なお、電圧増幅器22および23の一方のみをゲイ
ン調整可能な電圧増幅器とし、他方を固定ゲインの電圧
増幅器とすることもできる。
第１図の装置においては、固体撮像部30からの映像出
力信号（VOS）16および暗出力信号（VON）17は第２図の
装置と同様に、式（１）および式（２）で表わされるも
のとすることができる。但し、各負荷容量はCTS＝CTN＝
CTの関係を満足するものとし、かつ各水平読出しライン
8,9の寄生容量CHSとCHNは必ずしも等しくないものとす
る。今、電圧増幅器22のゲインをAS、他の電圧増幅器23
のゲインをANとすると、出力VOUT（21）は となる。従って、 となるように各ゲインASおよびANを調整すれば、式
（５）の第２項はゼロとなり、しきい値電圧VTのばらつ
きに伴う固定パターンノイズは完全に除去できることが
わかる。なお、ゲインASとANとはその比のみが問題とな
るため、必ずしも両者共に調整する必要がないことは前
述のとおりである。
力信号（VOS）16および暗出力信号（VON）17は第２図の
装置と同様に、式（１）および式（２）で表わされるも
のとすることができる。但し、各負荷容量はCTS＝CTN＝
CTの関係を満足するものとし、かつ各水平読出しライン
8,9の寄生容量CHSとCHNは必ずしも等しくないものとす
る。今、電圧増幅器22のゲインをAS、他の電圧増幅器23
のゲインをANとすると、出力VOUT（21）は となる。従って、 となるように各ゲインASおよびANを調整すれば、式
（５）の第２項はゼロとなり、しきい値電圧VTのばらつ
きに伴う固定パターンノイズは完全に除去できることが
わかる。なお、ゲインASとANとはその比のみが問題とな
るため、必ずしも両者共に調整する必要がないことは前
述のとおりである。
なお、各電圧増幅器22,23のゲインを調整するのに代
えて、あるいはゲインの調整と共に、各水平読出しライ
ン8,9の寄生容量を直接調整するために、これらの各水
平読出しライン8,9に可変容量素子等を結合することも
できる。
えて、あるいはゲインの調整と共に、各水平読出しライ
ン8,9の寄生容量を直接調整するために、これらの各水
平読出しライン8,9に可変容量素子等を結合することも
できる。
［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、映像出力信号と暗出
力信号の一方または双方のゲインを調整した後これらの
信号を減算処理できるから、各画素を構成するトランジ
スタのしきい値電圧VTのばらつきに伴って生ずる固定パ
ターンノイズを完全に除去することが可能となる。
力信号の一方または双方のゲインを調整した後これらの
信号を減算処理できるから、各画素を構成するトランジ
スタのしきい値電圧VTのばらつきに伴って生ずる固定パ
ターンノイズを完全に除去することが可能となる。
第１図は、本発明の１実施例に係わる固体撮像装置を示
すブロック回路図、そして 第２図は、従来の固体撮像装置の構成を示すブロック回
路図である。 １−11,1−12,1−13,…,1−31,1−32,1−33:光電変換素
子、 6:垂直走査回路、 7:水平走査回路、 8,9:水平読出しライン、 10,11:寄生容量、 18,19:バッファ回路、 20,減算回路、 22,23:ゲイン調整可能な電圧増幅器、 30:固体撮像部、 31,32:信号処理部。
すブロック回路図、そして 第２図は、従来の固体撮像装置の構成を示すブロック回
路図である。 １−11,1−12,1−13,…,1−31,1−32,1−33:光電変換素
子、 6:垂直走査回路、 7:水平走査回路、 8,9:水平読出しライン、 10,11:寄生容量、 18,19:バッファ回路、 20,減算回路、 22,23:ゲイン調整可能な電圧増幅器、 30:固体撮像部、 31,32:信号処理部。
Claims (1)
- 【請求項１】入射光に対応する電荷を蓄積し、この蓄積
電荷に応じた映像信号を出力する撮像素子と、 前記蓄積電荷に応じた映像信号および前記蓄積電荷をリ
セットした直後の暗出力信号を一時的に読出すための負
荷容量と、 前記負荷容量から読出された映像信号および暗出力信号
の一方または双方の利得を調整するためのゲイン調整手
段と、 利得調整された映像信号および暗出力信号の差分を求め
るための減算手段と、 を具備し、前記差分にもとづき撮像信号を得ることを特
徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2320306A JP2753655B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2320306A JP2753655B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192684A JPH04192684A (ja) | 1992-07-10 |
| JP2753655B2 true JP2753655B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=18120023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2320306A Expired - Fee Related JP2753655B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2753655B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100656666B1 (ko) * | 2004-09-08 | 2006-12-11 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2320306A patent/JP2753655B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04192684A (ja) | 1992-07-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |