Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4011818B2 - 半導体固体撮像装置 - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4011818B2 - 半導体固体撮像装置 - Google Patents

半導体固体撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4011818B2
JP4011818B2 JP2000054137A JP2000054137A JP4011818B2 JP 4011818 B2 JP4011818 B2 JP 4011818B2 JP 2000054137 A JP2000054137 A JP 2000054137A JP 2000054137 A JP2000054137 A JP 2000054137A JP 4011818 B2 JP4011818 B2 JP 4011818B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
circuit
pixel
signal
read
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000054137A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001245220A (ja
Inventor
文洋 乾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000054137A priority Critical patent/JP4011818B2/ja
Priority to US09/791,546 priority patent/US6801255B2/en
Publication of JP2001245220A publication Critical patent/JP2001245220A/ja
Priority to US10/958,056 priority patent/US7688365B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4011818B2 publication Critical patent/JP4011818B2/ja
Priority to US12/652,276 priority patent/US8427558B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H04N25/633Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current by using optical black pixels
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/67Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
    • H04N25/671Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction
    • H04N25/672Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction between adjacent sensors or output registers for reading a single image
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/767Horizontal readout lines, multiplexers or registers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一半導体基板上に形成し2次元に配列された画素を有する半導体固体撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、ディジタルスチルカメラ、ディジタルビデオカメラ等の画像入力機器において、撮影画像の高画質化のため光電変換素子からなるセンサの多画素化が進んでおり、画素サイズの縮小化や、読み出し時間の高速化などが求められている。これらの要求に対して、これまでには画素信号を複数個の読み出しチャンネルに分割して読み出す方式が開発されてきた。
【0003】
この従来方式について、図10、図11を用いて概説する。図10は、従来方式の概略構成図である。図10において、2次元に配列された画素101は、各々が入射光量に応じた電気信号いわゆる画素信号を生成する。この画素信号の読み出しは、まず、垂直走査回路102により1行選択し、行の奇数番目に配列された画素の画素信号がラインメモリ回路(1)104に読み出され、偶数番目に配列された一画素の画素信号がラインメモリ回路(2)109に読み出される。
【0004】
続いて、水平走査回路(1)105は、チップ外部もしくは内部より入力される水平シフトパルス(1)122によりラインメモリ回路(1)104に読み出された画素信号を順次選択し、増幅器(1)107によって増幅され、出力(1)108より出力される。一方、水平走査回路(2)110はチップ外部もしくは内部より入力される水平シフトパルス(2)123によりラインメモリ回路(2)109に読み出された画素信号を順次選択し、増幅器(2)112によって増幅され、出力(2)113より出力される。
【0005】
さらに、出力(1)108出力(2)113の各端子にスイッチ(1)116スイッチ(2)117の一端がそれぞれ接続され、他端を互いに接続し、スイッチ(1)116スイッチ(2)117を交互に選択して、出力(3)120より奇数ラインと偶数ラインとが組み合わされて一連の時系列で一線化した画素信号を出力する。
【0006】
また、2次元に配列された画素101には遮光膜等によって遮光されたOB(Optica1 B1ack)画素と、遮光膜のない有効画素が含まれており、出力(1)108に出力されるOB画素から得られるダークレベル信号を、クランプ手段(1)124を用いて所望の電位にクランプし、出力(2)113に出力されるOB画素から得られるダークレベル信号をクランプ手段(2)125を用いて、所望の電位にクランプする。この時、各クランプ手段によって、クランプされる電位が同一とすれば出力(3)120からはオフセットが除去された出力信号を得ることができる。
【0007】
11は図10における水平シフトパルス(1)122水平シフトパルス(2)123出力(1)108出力(2)113スイッチ(1)116スイッチ(2)117出力(3)120の7ノードのタイミングチャートを示し、クランプ動作を行うクランプ期間12について示している。
【0008】
11には、水平走査回路(1)105水平走査回路(2)110に入力される水平シフトパルス(1)122水平シフトパルス(2)123の各6クロック分の波形を表しており、出力(1)108出力(2)113出力(3)120には、第1番目の行の画素から第12番目の行の画素までの画素信号に対応する位置にa〜lの番号を割り振っている。画素信号a〜fまではOB画素から得られるダークレベル信号であり、g〜lまでは有効画素から得られる画像信号である。
【0009】
図によれば水平シフトパルス(1)122に同期した画素信号akが出力(1)108に順次出力され、水平シフトパルス(2)123に同期した画素信号blが出力(2)113に順次出力されている。出力(1)108出力(2)113よりダークレベル信号が出力される時点においてクランプ手段(1)124(2)125を動作させることによってダークレベル信号を所望の電位にクランプする。続いて、スイッチ(1)116およびスイッチ(2)117を交互に選択することによって画素信号がalの順に、出力(3)120に出力される。
【0010】
この図11から分かるように、出力(3)120のクロックレートに対して、出力(1)108出力(2)113は、1/2のクロックレートでよいため、読み出し時問の高速化が比較的容易になる。また、読み出しチャネルを複数個持つことによって、ラインメモリ回路を2画素分のピッチで配置すればよいため、画素サイズの縮小化を行う場合に、画素とラインメモリ回路間の配線が容易になる。また、クランプ手段(1)124(2)125を用いることにより、各読み出しチャンネルごとのオフセットを除去することができ、良好な画像信号を得ることができる、などの効果が考えられる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来の画素信号を複数個の読み出しチャンネルに分割し、読み出しチャンネルごとのオフセットを画素信号のダークレベル信号をクランプすることによって除去し、読み出しチャンネルごとの出力信号を順次選択して一線化し、出力する方式においては、オフセットをクランプする手段としてOB画素が必要なためレイアウトが増大する。また、クランプ期間が必要なため読み出し時間が増大する。OB画素の欠陥や迷光等によるダークレベルの変動によるクランプレベルの変動、などの問題点があった。
【0012】
そこで、本発明は、前記従来技術に鑑み、画素信号を複数個の読み出しチャンネルに分割し、読み出しチャンネルごとの出力信号を順次選択して一線化し、出力する方式において、前記読み出しチャンネルごとに発生するオフセットを除去するクランプ手段を持ち、読み出し回路から出力される出力信号に含まれるリセットレベルをクランプすることにより、
(1)OB画素が必要でなくなる。
(2)クランプ手段に必要な期間を短縮できる。
(3)OB画素の欠陥や迷光等によるダークレベルの変動に対して安定したクランプレベルを供給できる、という半導体固体撮像装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体固体撮像装置は、上記の目的を達成するために、2次元状に配列され且つ入射光量に応じて画素信号を生成する複数の画素と、前記複数の画素を行ごとに選択する垂直走査回路と、前記垂直走査回路により選択された行の各画素からの画素信号が列信号線を介して読み出されるラインメモリ回路およびCDS回路を有する複数の読み出し回路と、前記複数の読み出し回路のCDS回路を介し前記水平信号線に出力される画素信号を増幅して出力する複数の増幅器と、前記複数の増幅器を介して出力される画素信号を順次選択して一線化して出力する並列−直列変換回路と、前記複数の増幅器と前記並列−直列変換回路との間に設けられる複数のクランプ手段とを有する。前記複数の読み出し回路は、選択された行の各画素からの画素信号を前記複数の増幅器に伝達するたびに画素信号間の混合防止のために当該画素信号をリセットする動作を行う。前記複数のクランプ手段は、前記複数の増幅器の出力信号から前記複数の読み出し回路ごとに発生するオフセットを除去するように、前記複数の読み出し回路による前記画素信号のリセット動作期間に、前記複数の読み出し回路のうち特定の読み出し回路の出力信号に含まれるリセットレベルとそれ以外の読み出し回路の出力信号に含まれるリセットレベルとの相対的なオフセットを前記特定の読み出し回路の出力信号に含まれる前記リセットレベルにクランプする。
【001
[作用]
本発明の半導体固体撮像装置において、読み出しチャンネルごとに発生するオフセットを除去するグランプ手段を持ち、読み出し回路から出力される出力信号に含まれるリセットレベルをクランプすることにより、
(1)OB(Optical Black)画素が必要でなくなる。
(2)クランプ手段に必要な期間を短縮できる。
(3)OB画素の欠陥や迷光等によるダークレベルの変動に対して、安定したクランプレベルを供給できて、ノイズ成分を効果的に除去できる。
【001
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【001
[第1実施形態]
本発明による第1実施形態について、図1図2を用いて概説する。
【001
図1は第1実施形態の概略構成図である。図1において2次元に配置された画素301は、各々が入射光量に応じたいわゆる画素信号を生成する。画素信号は、垂直走査回路302がチップ外部もしくは内部より入力される垂直シフトパルス303により、ある1行を選択し、選択された行の各画素に接続された読み出しチャンネル1〜5にそれぞれ読み出される。各読み出しチャンネルではラインメモリ回路や相関二重サンプリング(CDS)回路等によって構成される読み出し回路(1)〜(5)304に画素信号が保持され、続いて、次段の増幅器(1)〜(5)305、クランプ手段(1)〜(5)306によって、画素信号には信号増幅、オフセット補正が施された後、出力される。
【0019
続いて、スイッチ(1)〜(5)308は、一端が読み出しチャンネル(1)〜(5)307の出力に接続され、他端が互いに直結接続され、スイッチ(1)〜(5)308が順番に選択されることによって、出バッファ回路309を介して出力310より、時系列的に各ライン順次に一線化された画像信号が出力される。また、読み出し回路(1)〜(5)304は、次々に読み出される画素信号を次段の増幅器に伝達するたびに、画素信号をリセットし、残像等の画素信号間の混合を防止している。このリセット電圧は外部入力された電圧もしくは内部生成された電圧であり、画素信号の影響を受けることなく、読み出しチャンネルのオフセットのみを含むリセットレベルを出力する。
【002
読み出し回路(1)304以降の出力信号に含まれるリセットレベルをクランプ手段(1)306を用いて、所望の電位にクランプし、読み出し回路(2)304以降の出力信号に含まれるリセットレベルをクランプ手段(2)306を用いて、所望の電位にクランプし、読み出し回路(3)304以降の出力信号に含まれるリセットレベルをクランプ手段(3)306を用いて所望の電位にクランプし、読み出し回路(4)304以降の出力信号に含まれるリセトレベルをクランプ手段(4)306を用いて所望の電位にクランプし、読み出し回路(5)304以降の出力信号に含まれるリセットレベルをクランプ手段(5)306を用いて、所望の電位にクランプする。
【002
この時、各クランプ手段(1)〜(5)306によってクランプされる電位が同一とすれば、出力310からはオフセットが除去された出力信号を得ることができる。
【002
図2は第1実施形態における図1の垂直シフトパルス303、クランプ期間(1)〜(5)、スイッチ(1)〜(5)308出力310の7ノードの波形、及び読み出しチャンネルごとのリセット動作を行うリセット動作期間1〜5、読み出し回路出力1〜5及びクランプ動作を行うクランプ期問1〜5を示すタイミング図である。
【002
図2によれば、垂直シフトパルス303の立ち上がりおよび立ち下がりエッジにおいて選択される行が切り替わり、行選択後にスイッチ(1)〜(5)308を順番に選択して、一線化した画素信号を出力310に出力している。クランプ動作は1行目のa〜eの番号で割り振った出力310での画素信号に含まれるリセットレベルが出力されている期間において、クランプ手段を動作させることで読み出し回路出力(1)〜(5)に含まれるリセットレベルをクランプしている。その後、出力される2行目のf〜jで割り振った出力310での画素信号は、すでにクランプ動作が施されたものであるため、オフセット誤差のない良好な画像信号として出力される。
【002
このように、読み出しチャンネルごとに発生するオフセットを除去するクランプ手段を持ち、読み出し回路から出力される出力信号に含まれるリセットレベルをクランプすることにより、
(1)OB画素が必要でなくなる。
(2)クランプ手段に必要な期間を短縮できる。
(3)OB画素の欠陥や迷光等によるダークレベルの変動に対して安定したクランプレベルを供給できる。
【002
[第2実施形態]
本発明による第2実施形態について、図1、図3、図4を用いて概説する。第2実施形態は、第1実施形態に対して、クランプ手段が外部入力された基準電圧もしくは内部生成された基準電圧に各読み出しチャンネルの出力信号に含まれるリセットレベルをクランプすることにおいて異なる特徴を持った構成である。
【002
図3図4は第2実施形態のクランプ手段(1)〜(5)部分に着目して示した構成図である。図によればクランプ手段(1)〜(5)501601が共通に接続された基準電圧504604に各読み出しチャンネルの出力信号に含まれるリセットレベルがクランプされる。
【002
このように、供給される基準電圧504604によって、リセットレベルがクランプされることによって、後段の信号処理に用いられる基準電圧と相関のある電圧を設定するなどして良好な信号処理を実現することができる。
【0028
[第実施形態]
本発明による第実施形態について、図1、図3、図を用いて概説する。本第実施形態は、第2実施形態のクランプ手段において、より具体的な第1の構成例を示している。
【0029
は本第実施形態のクランプ手段の1チャンネル分を示した構成図である。図によれば、入力802と出力803との間に、AC成分のみを後段に伝達するカップリング容量806が接続され、このカップリング容量806の出力端とクランプされる基準電圧801との間に、スイッチ805が接続される構成になっている。
【003
クランプ動作は入力802に出力信号に含まれるリセットレベルが印加された時点において、スイッチ805をONし、続いてOFFすることにより、カップリング容量806には、出力信号に含まれるリセットレベルと基準電圧801の電位差によって発生する電荷が保持されることにより、クランプとして実現される。スイッチ805がOFFしている時点で、出力803のインピーダンスを十分高く設定することにより、クランプによって保持された電荷がカップリング容量806から失われることなく、出力信号に含まれるリセットレベルが基準電圧レベルと一致して、以降の画素信号を出力する。
【003
[第実施形態]
本発明による第実施形態について、図1、図4、図6を用いて概説する。本第実施形態は、第2実施形態のクランプ手段において、より具体的な第2の構成例を示している。
【003
は本第実施形態のクランプ手段の1チャンネル分を示した第1構成図である。図によれば、クランプ手段904は出力903の出力電圧を帰還して入力側に返すことによって、オフセット量が調整される電圧帰還形クランプ手段を形成している。
【003
増幅器901は2入力の加算が行われる構成であり、2入力の一方を入力902、他方を帰還電圧入力としている。また、クランプ手段904は基準電圧905と出力903との電位差を電流値に変換して出力するトランスコンダクタンス増幅器906を用い、トランスコンダクタンス増幅器906の出力端に接続された容量907に生じる電圧をバファ回路908を介して帰還電圧入力に返している。
【003
クランプ動作は出力903の出力信号に含まれるリセットレベルが出力される時点において、クランプ手段904に含まれるスイッチ909をONして、負帰還ループを形成し、出力903に出力される信号が基準電圧905と一致する時点において、負帰還ループが安定する。この時点で、スイッチ909をOFFすることにより、オフセット量が容量907に電荷として保持され、以降オフセットが除去された画素信号を出力する。
【0035
[第実施形態]
本発明による第実施形態について、図1、図を用いて概説する。本第実施形態は、第1実施形態のクランプ手段に対して、特定の読み出しチャンネルの出力信号に含まれるリセットレベルと、それ以外の読み出しチャンネルの出力信号に含まれるリセットレベルとの相対的なオフセットを前記特定の読み出しチャンネルの出力信号に含まれるリセットレベルにクランプするクランプ手段である点で異なる特徴を持った構成である。
【0036
は、本第実施形態のクランプ手段(1)〜(5)部分に着目して示した構成図である。図において、クランプ手段は負帰還形クランプ手段を構成しており、読み出しチャンネル(2)〜(5)はクランプ手段(2)〜(5)B01が接続され、読み出しチャンネル(1)B02はサンプルホールド(S/H)回路B04が出力1(1)B03に接続されている。クランプ動作は出力(1)〜(5)B03に出力信号に含まれるリセットレベルが出力される時点において、サンプルホールド回路B04を用いて、出力(1)B03から出力される出力信号に含まれるリセットレベルをサンプリングし、サンプリングされた出力信号に含まれるリセットレベルをクランプ手段(2)〜(5)B01に基準電圧として供給している。
【0037
上述した第実施形態において、明らかなように、クランプ手段は供給される基準電圧とクランプ動作時の出力信号が一致するように動作するため、読み出しチャンネル(2)〜(5)は、読み出しチャンネル(1)の出力信号に含まれるリセットレベルに一致するように動作する。仮に読み出しチャンネルが2つである場合、クランプ精度は1段のクランプ手段によるばらつきによってのみ決まる。このことから、上述の第2実施形態に示したように、独立にクランプ動作が行われる場合には、2段のクランプ手段のばらつきを持つのに比べて優れているクランプ手段を供給することができる。
【0038
[第実施形態]
本発明による第実施形態について、図1、図2、図を用いて概説する。本第実施形態は、第5実施形態に対して、増幅器の動作点を調整する負帰還形のクランプ手段である点で異なる特徴を持った構成である。
【0039
この第実施形態に特徴的な動作については、すでに第実施形態において説明がなされており、その効果も同様に考えられる。
【004
[第実施形態]
本発明による第実施形態について、図8、を用いて概説する。図は第実施形態の概略構成図である。図において、2次元に配列された画素C01は、各々が入射光量に応じた電気信号いわゆる画素信号を生成する。画素信号の読み出しは、まず、垂直走査回路C02により1行毎に選択し、行の奇数番目に配列された画素の画素信号がラインメモリ回路(1)C04に読み出され、偶数番目に配列された画素の画素信号がラインメモリ回路(2)C09に読み出される。続いて、水平走査回路(1)C05はチップ外部もしくは内部より入力される水平シフトパルス(1)C22によりラインメモリ回路(1)104に読み出された画素信号を順次選択し、増幅器(1)C07によって増幅され、出力(1)C08より出力される。
【004
一方、水平走査回路(2)C10はチップ外部もしくは内部より入力される水平シフトパルス(2)C23によりラインメモリ回路(2)C09に読み出された画素信号を順次選択し、増幅器(2)C12によって増幅され、出力(2)C13より出力される。
【0042
さらに、出力(1)C08出力(2)C13の各端子にスイッチ(1)C16スイッチ(2)C17の一端がそれぞれ接続され、他端を互いに接続し、スイッチ(1)C16スイッチ(2)C17を交互に選択して、出力(3)C20より一線化した画素信号を出力する。
【0043
また、読み出し回路(1)C06、(2)C11は、次々に読み出される画素信号を、次段の増幅器(1)C07、(2)C12に伝達するたびに画素信号をリセットし、残像等の画素信号間の混合を防止している。このリセット電圧は外部入力された電圧もしくは内部生成された電圧であり、画素信号の影響を受けることなく、読み出しチャンネルのオフセットのみを含むリセットレベルを出力する。
【0044
出力(1)C08に出力される出力信号に含まれるリセットレベルをクランプ手段(1)C24を用いて、所望の電位にクランプし、出力(2)C13に出力される出力信号に含まれるリセットレベルをクランプ手段(2)C25を用いて所望の電位にクランプする。
【0045
この時、各クランプ手段(1)C24、(2)C25によってクランプされる電位が同一とすれば、出力(3)C20からオフセットが除去された出力信号が得られる。
【0046
また、図は、図における水平シフトパルス(1)C22水平シフトパルス(2)C23出力(1)C08出力(2)C13スイッチ(1)C16スイッチ(2)C17出力(3)C18の7ノードの波形、及び読み出しチャンネルごとのリセット動作を行うリセット動作期間(1)、(2)、及びクランプ動作を行うクランプ期間(1)、(2)を示すタイミング図である。
【0047
水平走査回路(1)C05水平走査回路(2)Cl0に入力される水平シフトパルス(1)C22水平シフトパルス(2)C23の各6クロック分の波形を表しており、出力(1)C08出力(2)C13出力(3)C20には、行の第1番目の画素から第12番目の画素までの画素信号に対応する位置に、a〜lの番号を割り振っている。クランプ動作は画素信号abに含まれるリセットレベルが出力されている期間において、クランプ手段を動作させることで、読み出し回路出力(1)、(2)に含まれるリセットレベルをクランプしている。その後、出力される2行目のc〜lで割り振った出力(3)C20での画素信号は、すでにクランプ動作が施されたものであるため、オフセット誤差のない良好な画像信号として出力される。
【0048
このように、読み出しチャンネルごとに発生するオフセットを除去するクランプ手段を持ち、読み出し回路から出力される出力信号に含まれるリセットレベルをクランプすることにより、
(1)OB画素が必要でなくなる。
(2)クランプ手段に必要な期間を短縮できる。
(3)OB画素の欠陥や迷光等によるダークレベルの変動に対して安定したクランプレベルを供給できる。
【0049
[第実施形態]
本発明による第実施形態について、図3、図4、図を用いて概説する。本第実施形態は、第実施形態に対してクランプ手段が外部入力された基準電圧もしくは内部生成された基準電圧に各読み出しチャンネルの出力信号に含まれるリセットレベルをクランプする点で、異なる特徴を持った構成である。
【0050
この第実施形態に特徴的な動作については、すでに第2実施形態において説明がなされており、その効果も同様に考えられる。
【0051
[第実施形態]
本発明による第実施形態について、図3、図、図を用いて概説する。本第実施形態は、第8実施形態のクランプ手段において、より具体的な第1の構成例を示している。
【0052
この第実施形態に特徴的な動作については、すでに第実施形態において説明がなされており、その効果も同様に考えられる。
【0053
[第10実施形態]
本発明による第10実施形態について、図、図を用いて概説する。本第10実施形態は、第実施形態のクランプ手段に対して、特定の読み出しチャンネルの出力信号に含まれるリセットレベルと、それ以外の読み出しチャンネルの出力信号に含まれるリセットレベルとの相対的なオフセットを特定の読み出しチャンネルの出力信号に含まれるリセットレベルにクランプするクランプ手段である点で異なる特徴を持った構成である。
【0054
この第10実施形態に特徴的な動作については、すでに第実施形態において説明がなされており、その効果も同様に考えられる。
【0055
[第11実施形態]
本発明による第11実施形態について、図2、図、図を用いて概説する。本第11実施形態は、第10実施形態に対して、増幅器の動作点を調整する負帰還形のクランプ手段である点で異なる特徴を持った構成である。
【0056
この第11実施形態に特徴的な動作については、すでに第実施形態において説明がなされており、その効果も同様に考えられる。
【0057
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、読み出しチャンネルごとに発生するオフセットを除去するクランプ手段を持ち、読み出し回路から出力される出力信号に含まれるリセットレベルをクランプすることにより、(1)OB画素が必要でなくなる、(2)クランプ手段に必要な期間を短縮できる、(3)OB画素の欠陥や迷光等によるダークレベルの変動に対して、安定したクランプレベルを供給でき、ノイズ成分を効果的に除去できる、といった効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体固体撮像装置の第1〜実施形態を示す概略構成図である。
【図2】 図1に示した第1、3実施形態の303垂直シフトパルス、308スイッチ1〜5301出力の7ノードの波形及び読み出しチャンネルごとのリセット動作を行うリセット動作期問1〜5、読み出し回路出力1〜5及びクランプ動作を行うクランプ期問1〜5を示すタイミング図である。
【図3】 本発明の半導体固体撮像装置の第2、3、8、9の実施形態のクランプ手段1〜5部分に着目して示した構成図である。
【図4】 本発明の半導体固体撮像装置の第2、4、8の実施形態のクランプ手段1〜5部分に着目して示した構成図である。
【図】 本発明の半導体固体撮像装置の第3、9の実施形態のクランプ手段の1チャンネル分を示した構成図である。
【図】 本発明の半導体固体撮像装置の第の実施形態のクランプ手段の1チャンネル分を示した第1の構成図である。
【図】 本発明の半導体固体撮像装置の第5、6、10、11の実施形態のクランプ手段1〜5部分に着目して示した構成図である。
【図】 本発明の半導体固体撮像装置の第11実施形態を示す概略構成図である。
【図】 図に示した第11実施形態のC22水平シフトパルス1C23水平シフトパルス2C08出力1C13出力2C16スイッチ1C17スイッチ2C18出力3の7ノードの波形及び読み出しチャンネルごとのリセット動作を行うリセット動作期間12及びクランプ動作を行うクランプ期問12を示すタイミング図である。
【図10】 従来の半導体固体撮像装置の1例を示す概略構成図である。
【図11】 図10に示した従来例の122水平シフトパルス1123水平シフトパルス2108出力1113出力2116スイッチ1117スイッチ2118出力3の7ノードの波形及び読み出しチャンネルごとのクランプ動作を行うクランプ期間12を示すタイミング図である。
【符号の説明】
101、301 2次元状の画素
102、302 垂直走査回路
104 ラインメモリ回路(1)
105 水平走査回路(1)
106 読み出し系(1)
107 増幅器(1)
108 出力(1)
109 ラインメモリ回路(2)
110 水平走査回路(2)
111 読み出し系(2)
112 増幅器(2)
113 出力(2)
116 スイッチ(1)
117 スイッチ(2)
118、311 並列−直列変換回路
119 出力バッファ回路
120 出力(3)
122 水平シフトパルス(1)
123 水平シフトパルス(2)
124 クランプ手段(1)
125 クランプ手段(2)
303 垂直シフトパルス
304 読み出し回路(1)〜(5)
305 増幅器(1)〜(5)
306 クランプ手段(1)〜(5)
307 読み出しチャンネル(1)〜(5)
308 スイッチ(1)〜(5)
309 出力バッファ回路
310 出力
501、601 クランプ手段(1)〜(5)
502、602 入力(1)〜(5)
503、603 出力(1)〜(5)
801、905 基準電圧
802、902 入力
803、903 出力
805 スイッチ
806 カップリング容量
901 増幅器
904 クランプ手段
B01 クランプ手段(1)〜(5)
B02 入力(1)〜(5)
B03 出力(1)〜(5)
C01 画素
C02 垂直走査回路
C04、C19 ラインメモリ回路
C05、C10 水平走査回路
C16、C17 スイッチ
C18 並列−直列変換回路
C19 出力バッファ回路
C08、C13、C20 出力

Claims (1)

  1. 2次元状に配列され且つ入射光量に応じて画素信号を生成する複数の画素と、
    前記複数の画素を行ごとに選択する垂直走査回路と、
    前記垂直走査回路により選択された行の各画素からの画素信号が列信号線を介して読み出されるラインメモリ回路およびCDS回路を有する複数の読み出し回路と、
    前記複数の読み出し回路のCDS回路を介し出力される画素信号を増幅して出力する複数の増幅器と、
    前記複数の増幅器を介して出力される画素信号を順次選択して一線化して出力する並列−直列変換回路と、
    前記複数の増幅器と前記並列−直列変換回路との間に設けられる複数のクランプ手段とを有し、
    前記複数の読み出し回路は、選択された行の各画素からの画素信号を前記複数の増幅器に伝達するたびに画素信号間の混合防止のために当該画素信号をリセットする動作を行い、
    前記複数のクランプ手段は、前記複数の増幅器の出力信号から前記複数の読み出し回路ごとに発生するオフセットを除去するように、前記複数の読み出し回路による前記画素信号のリセット動作期間に、前記複数の読み出し回路のうち特定の読み出し回路の出力信号に含まれるリセットレベルとそれ以外の読み出し回路の出力信号に含まれるリセットレベルとの相対的なオフセットを前記特定の読み出し回路の出力信号に含まれる前記リセットレベルにクランプすることを特徴とする半導体固体撮像装置。
JP2000054137A 2000-02-29 2000-02-29 半導体固体撮像装置 Expired - Fee Related JP4011818B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000054137A JP4011818B2 (ja) 2000-02-29 2000-02-29 半導体固体撮像装置
US09/791,546 US6801255B2 (en) 2000-02-29 2001-02-26 Image pickup apparatus
US10/958,056 US7688365B2 (en) 2000-02-29 2004-10-04 Image pickup apparatus
US12/652,276 US8427558B2 (en) 2000-02-29 2010-01-05 Image pickup apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000054137A JP4011818B2 (ja) 2000-02-29 2000-02-29 半導体固体撮像装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007210847A Division JP4386296B2 (ja) 2007-08-13 2007-08-13 半導体固体撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001245220A JP2001245220A (ja) 2001-09-07
JP4011818B2 true JP4011818B2 (ja) 2007-11-21

Family

ID=18575430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000054137A Expired - Fee Related JP4011818B2 (ja) 2000-02-29 2000-02-29 半導体固体撮像装置

Country Status (2)

Country Link
US (3) US6801255B2 (ja)
JP (1) JP4011818B2 (ja)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6965408B2 (en) * 2000-02-28 2005-11-15 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup device having a photoelectric conversion unit and a punch-through current suppression circuit
US8054357B2 (en) * 2001-11-06 2011-11-08 Candela Microsystems, Inc. Image sensor with time overlapping image output
US20030183829A1 (en) * 2002-03-27 2003-10-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device and camera
US7189951B2 (en) 2002-04-09 2007-03-13 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensing apparatus and image sensing system
JP3969190B2 (ja) 2002-05-30 2007-09-05 ソニー株式会社 撮像信号処理方法、撮像信号処理装置、撮像装置
JP3658401B2 (ja) * 2002-09-20 2005-06-08 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びそれを用いたカメラ
JP2004153705A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 増幅型固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム
EP1463306B8 (en) * 2003-03-25 2009-11-11 Panasonic Corporation Imaging device that prevents loss of shadow detail
JP4154268B2 (ja) * 2003-03-27 2008-09-24 キヤノン株式会社 撮像装置
US7456885B2 (en) * 2003-08-22 2008-11-25 Micron Technology, Inc. Per column one-bit ADC for image sensors
DE602004028652D1 (de) * 2003-12-11 2010-09-23 Advasense Technologics 2004 Lt Erazittern
JP2005229373A (ja) * 2004-02-13 2005-08-25 Sony Corp 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法
JP4144535B2 (ja) * 2004-03-03 2008-09-03 ソニー株式会社 固体撮像装置、画素信号読出方法
US7095004B2 (en) * 2004-04-01 2006-08-22 Lite-On Semiconductor Corporation Image sensing module capable of fast transferring signal and method thereof
KR100644032B1 (ko) 2004-04-21 2006-11-10 매그나칩 반도체 유한회사 고속 아날로그신호 처리를 위한 cmos 이미지센서
US8045029B2 (en) 2004-04-26 2011-10-25 Intellectual Ventures Ii Llc CMOS image sensor for high speed signal processing
JP4481758B2 (ja) * 2004-07-28 2010-06-16 株式会社東芝 信号処理装置及びデータ処理装置
US20060077273A1 (en) * 2004-10-12 2006-04-13 Hae-Seung Lee Low noise active pixel image sensor
US7609303B1 (en) * 2004-10-12 2009-10-27 Melexis Tessenderlo Nv Low noise active pixel image sensor using a modified reset value
JP2006127101A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Hitachi Displays Ltd タッチパネル装置及びその座標検出制御方法
JP4523476B2 (ja) * 2005-04-15 2010-08-11 三菱電機株式会社 雑音除去装置および雑音除去装置用プログラム
JP4771535B2 (ja) * 2005-05-17 2011-09-14 キヤノン株式会社 撮像装置及び制御方法
EP1938059A4 (en) * 2005-09-21 2009-09-30 Rjs Technology Inc SYSTEM AND METHOD FOR OBTAINING A SENSOR ELEMENT OR A HIGH DYNAMIC RANGE OF SENSORS MATRIX
JP4695967B2 (ja) * 2005-11-17 2011-06-08 パナソニック株式会社 固体撮像装置及びカメラ
JP4886335B2 (ja) * 2006-03-30 2012-02-29 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
US7944020B1 (en) 2006-12-22 2011-05-17 Cypress Semiconductor Corporation Reverse MIM capacitor
JP4386118B2 (ja) 2007-08-31 2009-12-16 ソニー株式会社 撮像回路
JP2010062639A (ja) 2008-09-01 2010-03-18 Canon Inc 撮像装置
JP5531417B2 (ja) * 2009-02-12 2014-06-25 株式会社ニコン 固体撮像装置
US9158408B2 (en) * 2010-07-08 2015-10-13 Indian Institute Of Science Surfaces with embedded sensing and actuation networks using complementary-metal-oxide-semiconductor (CMOS) sensing chips
US8853611B2 (en) * 2010-08-07 2014-10-07 Rjs Technology, Inc. System and method for a high dynamic range sensitive sensor element or array
JP5726244B2 (ja) * 2013-07-23 2015-05-27 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像方法
KR102482023B1 (ko) * 2016-01-28 2022-12-28 삼성전자주식회사 적층 메모리 칩 전기적 단락 검출 장치 및 방법
CA3053535C (en) * 2017-06-02 2021-11-30 Halliburton Energy Services, Inc. Signal processing of a multi-sub rotational resistivity logging tool
US10914567B2 (en) * 2018-02-23 2021-02-09 Apple Inc. Magnetic sensor based proximity sensing

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4972254A (en) * 1987-02-24 1990-11-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid state image sensors for reproducing high definition images
JPH01279681A (ja) 1988-05-06 1989-11-09 Hitachi Ltd 固体撮像装置
JPH02107075A (ja) 1988-10-17 1990-04-19 Hitachi Ltd 固体撮像装置
GB2243554B (en) 1990-05-02 1994-06-01 Squibb & Sons Inc Catheter retainer
US5491566A (en) * 1992-11-27 1996-02-13 Goldstar Co., Ltd. Integrated input-output device having a reading and a printing section on a single substrate
JP3088591B2 (ja) * 1993-06-17 2000-09-18 松下電器産業株式会社 固体撮像装置および駆動方法
US5471515A (en) * 1994-01-28 1995-11-28 California Institute Of Technology Active pixel sensor with intra-pixel charge transfer
US6166768A (en) * 1994-01-28 2000-12-26 California Institute Of Technology Active pixel sensor array with simple floating gate pixels
US5841126A (en) * 1994-01-28 1998-11-24 California Institute Of Technology CMOS active pixel sensor type imaging system on a chip
JP3019188B2 (ja) 1994-09-30 2000-03-13 日本電気株式会社 撮像装置
JPH08163311A (ja) 1994-12-05 1996-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd イメージセンサ
JP3432051B2 (ja) * 1995-08-02 2003-07-28 キヤノン株式会社 光電変換装置
WO1997007630A1 (en) 1995-08-11 1997-02-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Mos image pickup device
US5790191A (en) * 1996-03-07 1998-08-04 Omnivision Technologies, Inc. Method and apparatus for preamplification in a MOS imaging array
JP3384673B2 (ja) * 1996-03-12 2003-03-10 三洋電機株式会社 ディジタルビデオカメラ
US5892540A (en) * 1996-06-13 1999-04-06 Rockwell International Corporation Low noise amplifier for passive pixel CMOS imager
JP3544084B2 (ja) 1996-12-10 2004-07-21 シャープ株式会社 増幅型固体撮像装置
JP3347625B2 (ja) * 1996-12-24 2002-11-20 キヤノン株式会社 光電変換装置
US5969758A (en) * 1997-06-02 1999-10-19 Sarnoff Corporation DC offset and gain correction for CMOS image sensor
US5986267A (en) * 1997-11-06 1999-11-16 Princeton Instruments, Inc. Asymmetrically split charged coupled device
JP3618999B2 (ja) * 1998-01-30 2005-02-09 キヤノン株式会社 イメージセンサ及びその駆動方法
JPH11331709A (ja) 1998-05-11 1999-11-30 Toshiba Corp 固体撮像装置
US6466265B1 (en) * 1998-06-22 2002-10-15 Eastman Kodak Company Parallel output architectures for CMOS active pixel sensors
US6512546B1 (en) * 1998-07-17 2003-01-28 Analog Devices, Inc. Image sensor using multiple array readout lines
JP2000287130A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Sharp Corp 増幅型固体撮像装置
US6288387B1 (en) * 1999-04-21 2001-09-11 Raytheon Company Apparatus and method for performing optical signal intensity correction in electro-optical sensor arrays
JP4179719B2 (ja) 1999-10-07 2008-11-12 株式会社東芝 固体撮像装置
US6965408B2 (en) * 2000-02-28 2005-11-15 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup device having a photoelectric conversion unit and a punch-through current suppression circuit
JP3796412B2 (ja) * 2000-02-28 2006-07-12 キヤノン株式会社 撮像装置
JP4227274B2 (ja) 2000-02-29 2009-02-18 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP2002178736A (ja) * 2000-12-14 2002-06-26 Chuo Spring Co Ltd 自動車用懸架コイルばね及び該懸架コイルばねを備えたストラット型懸架装置
US20020145668A1 (en) * 2001-02-19 2002-10-10 Nozomu Harada Imaging apparatus for providing image in a resolution higher than is possible with a resolution provided numbers of physical pixels, and display apparatus for displaying image in a resolution same
JP3703411B2 (ja) * 2001-07-19 2005-10-05 ファナック株式会社 ワーク取り出し装置
US20040012684A1 (en) * 2002-07-16 2004-01-22 Fairchild Imaging Image reconstruction techniques for charge coupled devices

Also Published As

Publication number Publication date
US6801255B2 (en) 2004-10-05
JP2001245220A (ja) 2001-09-07
US20010025969A1 (en) 2001-10-04
US20100128151A1 (en) 2010-05-27
US7688365B2 (en) 2010-03-30
US20050046719A1 (en) 2005-03-03
US8427558B2 (en) 2013-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4011818B2 (ja) 半導体固体撮像装置
JP4609428B2 (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
KR101177140B1 (ko) 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 구동 방법 및 촬상 장치
JP5546257B2 (ja) 固体撮像装置
JP5965674B2 (ja) 固体撮像装置および撮像装置
US6914227B2 (en) Image sensing apparatus capable of outputting image by converting resolution by adding and reading out a plurality of pixels, its control method, and image sensing system
JP4483293B2 (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法
US8154639B2 (en) Solid state imaging apparatus and method of driving the same
US8159582B2 (en) Solid-state imaging apparatus and method of driving the same
JP2015128253A (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法
JP2010141928A (ja) 固体撮像装置
JP3544084B2 (ja) 増幅型固体撮像装置
EP1549050A2 (en) Imaging apparatus for processing noise signal and photoelectric conversion signal
JP2007300521A (ja) 固体撮像装置
US8094220B2 (en) Solid-state imaging apparatus and driving method of solid-state imaging apparatus
JP2004165913A (ja) 固体撮像装置及びその信号読み出し方法
US10560653B2 (en) Image sensing apparatus and control method for performing analog-to-digital conversion
JPH05227487A (ja) 固体撮像装置
JP4921011B2 (ja) 撮像装置及びその駆動方法
JP4386296B2 (ja) 半導体固体撮像装置
JP4227274B2 (ja) 固体撮像装置
US20030164889A1 (en) Solid-state imaging device and correlated double sampling circuit
JP4404261B2 (ja) 固体撮像素子および撮像装置
EP2416555A1 (en) Solid-state image pickup device
JP2002152597A (ja) 固体撮像デバイスおよび固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20031209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061010

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070613

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070813

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070904

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070906

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110914

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110914

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120914

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120914

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130914

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees