(57)【要約】【課題】  画素毎に固定した増幅器が割り当てられる撮像素子において、MOSFETの特性バラつきによる各増幅器の特性差を測定する際に、光を均一に当てるテスタを用いずに測定する手段を提供する。【解決手段】  フォトダイオード1に蓄積された電荷をキャパシタ3に蓄積する代わりに、電荷注入スイッチ8を用いてキャパシタ3に電荷を蓄積する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードと、該フォトダイオードで光電変換した信号を溜めるキャパシタと、該キャパシタの信号を増幅する増幅素子と、増幅した信号を読み出す映像信号読み出し用スイッチング素子と、前記キャパシタの出力レベルを所定のレベルにリセットするリセット用スイッチング素子とを備えて成る撮像素子において、前記キャパシタへ信号電荷を注入可能なスイッチを設けたことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
請求項第１項記載の撮像素子であって、前記キャパシタへ信号電荷を注入する手段にはリセット用スイッチング素子を用いることを特徴とする撮像素子。
【請求項３】
請求項第１項記載の撮像素子を用いて、撮像素子面を遮光した状態で電荷を注入して得られた値をメモリに保持し、次に保持したメモリデータと、撮像素子面を遮光しない状態で撮影した信号との差分より信号処理を行う装置に使用することを特徴とする撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子に関する。例えば、単位セルごとに増幅器を持ち、行および列の選択により該当セルの信号を読み出す撮像素子において各単位セルの増幅器の特性差を検査する方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術としては、例えば、特開２００１−２５８０５３号公報がある。該公報には、「[課題] 測定時間の増大化を招くことなく、測定精度の向上を図ることができる固体撮像装置の検査装置を提供すること。［解決手段］固体撮像装置の検査装置に於いて、固体撮像装置ＣＣＤより出力される画素信号Ｓ１のレベルを同時測定する複数組の測定回路ＭＥＭ１、…と、該複数組の測定回路より並列出力される複数個の測定値の平均値を算出する演算回路部ＡＤＡとを設けて、該演算回路部ＡＤＡより出力される平均値出力に基づいて、固体撮像装置の良否判定検査を行う。」（要約）と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５８０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来より、S/Nを低下させることなく高感度化を図り得る撮像素子として、画素のフォトダイオードに対応するキャパシタごとにMOSFETなどの画素アンプを備えた増幅型ＭＯＳ撮像素子が用いられている。
【０００５】
上記増幅型の撮像素子では、MOSFETの特性バラつきにより画素ごとの増幅率がバラつき、結果として、フォトダイオードの露光量に対する感度がバラつくことがある。
【０００６】
そのために、例えば各画素に対して一様な露光がなされている場合でも、画素ごとの映像信号レベルが一定のパターンで異なる、いわゆる固定パターンノイズ（以下FPN）を生じ、S/Nの劣化を招くことがある。このため、これを補正する回路が別途必要となる。
【０００７】
補正方法の一例として、撮像素子の製造時に個別にFPNを測定して、その測定データを撮像素子とペアにして出荷を行い、撮像素子を使用する際には、得られた映像信号から個別のFPNを引くことで、増幅器の特性差によるノイズ分を相殺できる。
【０００８】
従来は上記ＦＰＮを測定する方法として、製造時に撮像素子に光を均一に当てて読み出していた。また均一光の強度も数種類使用していた。
【０００９】
しかし、この方法だと撮像素子全面に均一でかつ、光の強度に再現性がある照射設備が必要となる難点があった。また、FPNの測定は上記照射設備が必要の為、撮像素子の出荷後に経年変化などで起こる増幅器の増幅率変化などには対応できない課題があった。本発明はこの課題を解消するためになされたものである。
【００１０】
なお、特許文献１は平均値を取ることにより良否判定を行うためのものであるので、測定を複数回実行する必要がある。また、複数組の測定回路が必要となるため、部品点数の増加やコストアップなどの課題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題点を解決するために本発明では、撮像素子の各キャパシタに電荷を注入する手段を設け、一定量の露光と同等の効果を得ることにより各単位セルの増幅器の特性差を測定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮像素子に均一光を当てなくても増幅器の特性差を測定することができる。よって、光を均一に当てる装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】撮像素子の単位セルの構成図である。(実施例１)
【図２】図１における撮像時に用いられるタイミングチャートである。(実施例１)
【図３】図１における増幅器の特性差を測定する際のタイミングチャートである。(実施例１)
【図４】撮像素子の単位セルの構成図である。(実施例２)
【図５】図４における撮像時に用いられるタイミングチャートである。(実施例２)
【図６】図４における増幅器の特性差を測定する際のタイミングチャートである。(実施例２)
【図７】本技術に使用する撮像素子を用いた一実施例の概略構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施例について説明する。
【００１５】
本実施例1の撮像素子の各単位セルは、図１に示す構成のように、フォトダイオード1、シャッター2、キャパシタ3、増幅器4、行選択器5、列のバス6、リセッタ7、電荷注入スイッチ8からなる。
【００１６】
撮像時は、図２に示すように、まずVdd=”L”のときにリセッタ7=”H”としてキャパシタ3に蓄えられていた電荷を除去する。その後シャッター2=”H”とすることでフォトダイオード1に蓄えられていた電荷がキャパシタ3に蓄積される。これを増幅器4により増幅する。選択したい単位セルに該当する行選択器5を選択して列のバス6から読み出す。
【００１７】
増幅器の特性差を測定する際は図３に示すように、まず電荷注入スイッチ8＝”H”とすることでキャパシタ3に電荷が蓄積される。これを増幅器4により増幅する。選択したい単位セルに該当する行選択器5を選択して列のバス6から読み出す。
【００１８】
増幅器4による増幅はキャパシタ3に蓄えられた電荷に比例する。よって、増幅器の特性を測定するには、電荷注入スイッチ8=”H”の期間を可変することで、キャパシタ3へ蓄える電荷量を可変できる。これにより、増幅器4の特性に合わせた電荷量を注入できる。
このため、電荷注入スイッチ8=”H”にしてからキャパシタ3に所望の電荷を蓄えるまで待った後、行選択器5を選択する必要がある。
【００１９】
シャッター2はフォトダイオード1に蓄積されている電荷をキャパシタ3に移動させるためのものである。本実施例においては、キャパシタ3が持つ容量いっぱいまで電荷を蓄えればよい。このためシャッター2が”H”となり、フォトダイオード1に蓄積された電荷がキャパシタ3に移動しても問題はない。よってシャッター2は図３の期間中は”H””L”どちらでもよい。
【００２０】
本実施例2の撮像素子の各単位セルは、図４に示す構成のように、フォトダイオード1、シャッター2、キャパシタ3、増幅器4、行選択器5、列のバス6、リセッタ7からなる。
【００２１】
撮像時は、図５に示すように、まずVdd=”L”のときにリセッタ7=”H”としてキャパシタ3に蓄えられていた電荷を除去する。その後シャッター2=”H”とすることでフォトダイオード1に蓄えられていた電荷がキャパシタ3に蓄積される。これを増幅器4により増幅する。選択したい単位セルに該当する行選択器5を選択して列のバス6から読み出す。
【００２２】
増幅器の特性差を測定する際は図６に示すように、まずリセッタ7＝”H”とすることでキャパシタ3に電荷が蓄積される。これを増幅器4により増幅する。選択したい単位セルに該当する行選択器5を選択して列のバス6から読み出す。
【００２３】
増幅器4による増幅はキャパシタ3に蓄えられた電荷に比例する。よって、リセッタ7＝”H”の期間を可変することで、キャパシタ3へ蓄える電荷量を可変できる。これにより、増幅器4の特性に合わせた電荷量を注入できる。
【００２４】
このため、リセッタ7=”H”にしてからキャパシタ3に所望の電荷を蓄えるまで待った後、行選択器5を選択する必要がある。
【００２５】
シャッター2はフォトダイオード1に蓄積されている電荷をキャパシタ3に移動させるためのものである。本実施例においては、キャパシタ3が持つ容量いっぱいまで電荷を蓄えればよい。このためシャッター2が”H”となり、フォトダイオード1に蓄積された電荷がキャパシタ3に移動しても問題はない。よってシャッター2は図６の期間中は”H””L”どちらでもよい。
【００２６】
図７は本技術に使用する撮像素子を用いた一実施例の概略構成を示したブロック図である。
【００２７】
FPNの測定時は絞り101を閉じて撮像素子102に入射する光を遮断する。また、減算器105に用いるメモリ104のFPNデータは０とする。このときA/D変換103で変換した値をFPNとしてメモリ104に蓄える。
【００２８】
撮影時はFPNの測定時に得られた値をメモリ104より読み出し、減算器に与えた上で絞り101を開き、撮像素子102に光を入射する。A/D変換した結果からFPNを減算した結果を信号処理106を介して得られた値を出力とする。
【００２９】
これにより、撮像素子102の増幅器の特性バラつきによるFPNを相殺出来る。
【符号の説明】
【００３０】
1  フォトダイオード
2  シャッター
3  キャパシタ
4  増幅器
5  行選択器
6  列のバス
7  リセッタ
8  電荷注入スイッチ
100  レンズ
101  絞り
102  撮像素子
103  A/D変換
104  メモリ
105  引算器
106  信号処理
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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