(57)【要約】【課題】ＣＤＳ回路の出力にバラツキがあっても画素列にノイズを生じないＣＭＯＳ型固体撮像素子を提供する。【解決手段】画素列ｎ１〜ｎ３毎に並列接続されたＣＤＳ回路５〜７と、このＣＤＳ回路５〜７を選択的に切り換える切り換え手段８〜１０と、切り換え手段８〜１０によって選択されたＣＤＳ回路５〜７から出力される撮像信号を転送する転送回路１１と、前記撮像信号を画素列ｎ１〜ｎ３毎に並列接続された各ＣＤＳ回路５〜７毎に通過させて得られた全ての前記ＣＤＳ回路出力値の平均レベル値と転送回路１１から出力される撮像信号レベルとを比較して、そのレベル差が最も小さくなるようにＣＤＳ回路５〜７の中から１つを各画素列ｎ１〜ｎ３毎に決定するレベル判定回路１２と、レベル判定回路１２で決定されたＣＤＳ回路５〜７を各画素列ｎ１〜ｎ３毎に選択する選択信号を切り換え手段８〜１０に出力する選択回路１３と、からなる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の撮像領域を有する画素列が複数配置され、前記複数の各画素列から並列に読み出される撮像信号を出力するＣＭＯＳ型固体撮像素子において、
前記各画素列毎に並列接続された前記撮像信号のノイズ除去を行う複数のＣＤＳ回路と、
前記複数のＣＤＳ回路を選択的に切り換える切り換え手段と、
前記切り換え手段によって選択されたＣＤＳ回路から出力される前記撮像信号を前記各画素列毎で転送する転送回路と、
前記撮像領域に撮像光を照射しない場合の前記撮像領域から出力される撮像信号を前記各画素列毎に並列接続された各ＣＤＳ回路毎に通過させて得られた全ての前記ＣＤＳ回路出力値の平均レベル値を記憶し、前記平均レベル値と前記転送回路から転送された撮像信号レベルとを比較して、そのレベル差が最も小さくなるように前記複数のＣＤＳ回路の中から１つを前記各画素列毎に決定するレベル判定回路と、
前記レベル判定回路で決定された前記ＣＤＳ回路を前記各画素列毎に記憶し、前記各画素列に接続された前記ＣＤＳ回路のいずれかを選択する選択信号を前記切り換え手段に出力する選択回路と、
からなることを特徴とするＣＭＯＳ型固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子に係わり、特に複数に分割された撮像読み出しエリアから撮像信号の並列読み出しを行うＣＭＯＳ型撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固体撮像素子には、大別してＣＣＤ型とＣＭＯＳ型の２つがある。ＣＣＤ型は、光を電荷に変換するフォトダイオードに発生した電荷を電荷転送素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）により直接に外部へ転送する方式である。
一方、ＣＭＯＳ型は、光を電荷に変換するフォトダイオードに発生した電荷を各フォトダイオードに対応して設けられた各読み出し用アンプにより電位として取り出して外部へ出力する。
【０００３】
上記のＣＣＤ型では特殊な製造プロセスを必要とし、またＣＣＤを駆動するための複数の高い電源電圧を必要とする。これに対して、上記のＭＯＳ型は、一般的なＣＭＯＳ−ＩＣ製造プロセスのみによって製造でき、また同時にリセットノイズの除去回路、各種画像処理回路等の周辺回路も同じＣＭＯＳ−ＩＣ製造プロセスによりオンチップ化でき、加えて低い単一電源のみで構成できることによる低消費電力素子であるというＣＣＤ型にはないようなメリットがあることから、近年、特に利用されるようになってきている。
【０００４】
このＣＭＯＳ型固体撮像素子は、複数の画素列毎に配置された複数の撮像領域と、前記撮像信号を増幅する複数の読み出し用アンプと、前記複数の読み出し用アンプで増幅された前記撮像信号を切り換える複数のスイッチと、前記複数のスイッチの各スイッチと接続され、前記複数のスイッチを介して供給される前記撮像信号のノイズを除去する複数のＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路と、前記複数のＣＤＳ回路でノイズ除去された前記撮像信号を水平転送して外部に出力する転送回路と、からなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＭＯＳ型では、前記したＣＤＳ回路の特性バラツキにより画素列から出力される撮像信号のレベルにバラツキを生じるため、画素列に縦縞ノイズを発生させるといった問題を生じていた。
そこで、本発明は、懸かる問題を解決するためになされたものであり、ＣＤＳ回路の特性バラツキがあっても画素列にノイズを生じないＣＭＯＳ型固体撮像素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の撮像領域を有する画素列が複数配置され、前記複数の各画素列から並列に読み出される撮像信号を出力するＣＭＯＳ型固体撮像素子において、前記各画素列毎に並列接続された前記撮像信号のノイズ除去を行う複数のＣＤＳ回路と、前記複数のＣＤＳ回路を選択的に切り換える切り換え手段と、前記切り換え手段によって選択されたＣＤＳ回路から出力される前記撮像信号を前記各画素列毎で転送する転送回路と、前記撮像領域に撮像光を照射しない場合の前記撮像領域から出力される撮像信号を前記各画素列毎に並列接続された各ＣＤＳ回路毎に通過させて得られた全ての前記ＣＤＳ回路出力値の平均レベル値を記憶し、前記平均レベル値と前記転送回路から転送された撮像信号レベルとを比較して、そのレベル差が最も小さくなるように前記複数のＣＤＳ回路の中から１つを前記各画素列毎に決定するレベル判定回路と、前記レベル判定回路で決定された前記ＣＤＳ回路を前記各画素列毎に記憶し、前記各画素列に接続された前記ＣＤＳ回路のいずれかを選択する選択信号を前記切り換え手段に出力する選択回路と、からなることを特徴とするＣＭＯＳ型固体撮像素子を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態のＣＭＯＳ型固体撮像素子を示す回路ブロック図である。
図２は、各画素列に接続されたＣＤＳ回路出力値を示す図である。
【０００８】
図１に示すように、本発明の実施形態のＣＭＯＳ型固体撮像素子１は、複数の画素列ｎ１〜ｎ３毎に配置された複数の撮像領域２と、複数の撮像領域２から出力される撮像信号を増幅する複数の読み出し用アンプ３と、複数の読み出し用アンプ３により増幅された前記撮像信号を供給する一方の端子４ａ及び前記撮像信号を出力する他方の端子４ｂを有して、複数の撮像領域２の各部に対応して配置された複数のスイッチ４と、複数のスイッチ４の他方の端子４ｂに並列接続され、各画素列ｎ１〜ｎ３毎に配置された撮像領域２から出力された前記撮像信号のノイズを除去する第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７と、第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７のそれぞれに対応して接続された第１乃至第３スイッチ８、９、１０と、画素列ｎ１〜ｎ３における第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７から出力されるノイズ除去された前記撮像信号を転送する転送回路１１と、撮像領域２に撮像光を照射しない場合に出力される撮像信号を画素列ｎ１〜ｎ３に並列接続されたＣＤＳ回路５、６、７に通過させて得られた全てのＣＤＳ回路出力値の平均レベル値を記憶し、この平均レベル値と転送回路１１から転送される各ＣＤＳ回路５、６、７毎に出力される撮像信号レベルとを比較して、そのレベル差が最も小さくなるようにＣＤＳ回路５、６、７の中から１つを各画素列ｎ１〜ｎ３毎に決定するレベル判定回路１２と、このレベル判定回路１２で決定されたＣＤＳ回路５、６、７を各画素列ｎ１〜ｎ３毎に記憶し、各画素列ｎ１〜ｎ３に接続された第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７のいずれかを選択する信号を出力する選択回路１３と、からなる。
【０００９】
次に、その動作について図２を併せ用いて説明する。
以下では、画素列ｎ１〜ｎ３毎に３個のＣＤＳ回路５、６、７が配列されている場合について説明する。
撮像光を照射しない状態で、撮像領域２から出力される撮像信号を読み取り用アンプ３及びスイッチ４を介して第１のＣＤＳ回路５に入力した後、第１乃至第３スイッチ８、９、１０のいずれかを介して転送回路９に転送する。
そして、図２に示すように、レベル判定回路１２で、前記した撮像信号を画素列ｎ１〜ｎ３に接続された各ＣＤＳ回路５、６、７毎に通過させて得られた平均レベル値を記憶し、この平均レベル値と転送回路１１から転送された各ＣＤＳ回路５、６、７毎に出力される撮像信号レベルとを比較して、そのレベル差が最も小さくなるように各画素列ｎ１〜ｎ３毎にＣＤＳ回路５、６、７の組み合わせを決定する。図２中、〇で囲んだＣＤＳ回路が最も良い組み合わせを示し、点線は平均レベル値を示している。この後、選択回路１３により、レベル判定回路１２で決定された各画素列ｎ１〜ｎ３のＣＤＳ回路５、６、７を記憶し、各画素列ｎ１〜ｎ３に接続された第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７のいずれかを選択する信号を出力する。このようにして第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７を選択した後、撮像領域２に撮像光を照射して各画素列でノイズを発生させない撮像画像を得るようにする。
【００１０】
以上のように、本発明の実施形態によれば、複数の画素列ｎ１〜ｎ３毎に配置された複数の撮像領域２と、複数の撮像領域２から出力される撮像信号を増幅する複数の読み出し用アンプ３と、複数の読み出し用アンプ３により増幅された前記撮像信号を供給する一方の端子４ａ及び前記撮像信号を出力する他方の端子４ｂを有して、複数の撮像領域２の各部に対応して配置された複数のスイッチ４と、複数のスイッチ４の他方の端子４ｂに並列接続され、各画素列ｎ１〜ｎ３毎に配置された撮像領域２から出力された前記撮像信号のノイズを除去する第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７と、第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７のそれぞれに対応して接続された第１乃至第３スイッチ８、９、１０と、画素列ｎ１〜ｎ３における第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７から出力されるノイズ除去された前記撮像信号を転送する転送回路１１と、撮像領域２に撮像光を照射しない場合に出力される撮像信号を画素列ｎ１〜ｎ３に並列接続されたＣＤＳ回路５、６、７に通過させて得られた全てのＣＤＳ回路出力値の平均レベル値を記憶し、この平均レベル値と転送回路１１から転送される各ＣＤＳ回路５、６、７毎に出力される撮像信号レベルとを比較して、そのレベル差が最も小さくなるようにＣＤＳ回路５、６、７の中から１つを各画素列ｎ１〜ｎ３毎に決定するレベル判定回路１２と、このレベル判定回路１２で決定されたＣＤＳ回路５、６、７を各画素列ｎ１〜ｎ３毎に記憶し、各画素列ｎ１〜ｎ３に接続された第１乃至第３のＣＤＳ回路５、６、７のいずれかを選択する信号を出力する選択回路１３と、からなるので、ＣＤＳ回路の出力にバラツキがあっても画素列にノイズを生じないＣＭＯＳ型固体撮像素子１が得られる。
なお、読み出し用アンプ３がない場合でも本発明の効果は得られる。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数の撮像領域を有する画素列が複数配置され、前記複数の各画素列から並列に読み出される撮像信号を出力するＣＭＯＳ型固体撮像素子において、前記各画素列毎に並列接続された前記撮像信号のノイズ除去を行う複数のＣＤＳ回路と、前記複数のＣＤＳ回路を選択的に切り換える切り換え手段と、前記切り換え手段によって選択されたＣＤＳ回路から出力される前記撮像信号を前記各画素列毎で転送する転送回路と、前記撮像領域に撮像光を照射しない場合の前記撮像領域から出力される撮像信号を前記各画素列毎に並列接続された各ＣＤＳ回路毎に通過させて得られた全ての前記ＣＤＳ回路出力値の平均レベル値を記憶し、前記平均レベル値と前記転送回路から転送された撮像信号レベルとを比較して、そのレベル差が最も小さくなるように前記複数のＣＤＳ回路の中から１つを前記各画素列毎に決定するレベル判定回路と、前記レベル判定回路で決定された前記ＣＤＳ回路を前記各画素列毎に記憶し、前記各画素列に接続された前記ＣＤＳ回路のいずれかを選択する選択信号を前記切り換え手段に出力する選択回路と、からなるので、ＣＤＳ回路の出力にバラツキがあっても画素列にノイズを生じないＣＭＯＳ型固体撮像素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のＣＭＯＳ型固体撮像素子を示す回路ブロック図である。
【図２】各画素列に接続されたＣＤＳ回路出力値を示す図である。
【符号の説明】
１…ＣＭＯＳ型固体撮像素子、２…撮像領域、３…読み出し用アンプ、４…スイッチ、５…第１のＣＤＳ回路、６…第２のＣＤＳ回路、７…第３のＣＤＳ回路、８…第１スイッチ、９…第２スイッチ、１０…第３スイッチ、１１…転送回路、１２…レベル判定回路、１３…選択回路、ｎ１、ｎ２、ｎ３…画素列
【図１】
2004080467.tif 000003
【図２】
2004080467.tif 000004