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JP2010103855A - Solid-state imaging apparatus - Google Patents

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JP2010103855A
JP2010103855A JP2008274767A JP2008274767A JP2010103855A JP 2010103855 A JP2010103855 A JP 2010103855A JP 2008274767 A JP2008274767 A JP 2008274767A JP 2008274767 A JP2008274767 A JP 2008274767A JP 2010103855 A JP2010103855 A JP 2010103855A
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unit
signal
solid
state imaging
imaging device
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JP2008274767A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Akiyama
健史 秋山
Masaru Fujimura
大 藤村
Katsuto Sakurai
克仁 櫻井
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect, in a short time, a defective pixel caused by RTS noise. <P>SOLUTION: The present invention relates to a solid-state imaging apparatus including: a pixel unit (1) having a photoelectric converter (2) for converting incident light into an electric charge, an amplifier (3) for outputting a signal based on a potential at its input part, a transfer section (4) for transferring the electric charge held in the photoelectric converter to the input part of the amplifier, and a reset section (5) for resetting the potential at the input part of the amplifier; a buffer (10) which performs buffering operation upon an output signal outputted from the pixel unit; and a memory (12) for storing the output signal, wherein the buffer includes a switching means for switching between a first mode during which the buffering operation is performed on the output signal, and a second mode during which a maximum value or a minimum value of the output signal within a fixed period of time is detected. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device.

近年、固体撮像装置を搭載したデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラの市場が拡大している。市場からの高画質化に対する要求に応えるべく、固体撮像装置としては多画素微細化と高S/N化が行なわれている。固体撮像装置の多画素微細化において、下記の非特許文献1に示すように、ランダムテレグラフシグナル(Random Telegraph Signal)ノイズと呼ばれる新たなノイズが問題となっている。以下、ランダムテレグラフシグナルノイズをRTSノイズという。RTSノイズは、画素を構成するトランジスタのうち、ゲート電極に光電変換信号を蓄積し、ソースフォロア回路で信号増幅を行うMOSトランジスタで発生することが知られている(非特許文献1参照)。非特許文献1によれば、RTSノイズは、MOSトランジスタのシリコンとシリコン酸化膜界面近傍のトラップに電荷が捕獲されているか放出されているかによって、増幅後の信号出力が変動することによって起こる。同一画素の出力を繰り返し読み出すと、出力がランダムに変動する。特に動画像では、当該画素が点滅を繰り返すように視認される。RTSノイズは、上記トラップの充放電の時定数により変動周期が決まり、長いものは秒単位の周期を有することも知られている。従って、RTSノイズによる欠陥画素を高い確率で検出するために、長い時間同一画素の出力を観測する必要がある。   In recent years, the market of digital video cameras and digital still cameras equipped with solid-state imaging devices has been expanded. In order to meet the demand for higher image quality from the market, multi-pixel miniaturization and higher S / N are being performed as solid-state imaging devices. In multi-pixel miniaturization of solid-state imaging devices, as shown in Non-Patent Document 1 below, a new noise called random telegraph signal noise is a problem. Hereinafter, random telegraph signal noise is referred to as RTS noise. It is known that RTS noise is generated in a MOS transistor that accumulates a photoelectric conversion signal in a gate electrode and performs signal amplification in a source follower circuit among transistors constituting a pixel (see Non-Patent Document 1). According to Non-Patent Document 1, RTS noise is caused by fluctuations in the signal output after amplification depending on whether charges are trapped or released in traps in the vicinity of the silicon-silicon oxide film interface of the MOS transistor. When the output of the same pixel is repeatedly read, the output fluctuates randomly. In particular, in a moving image, it is visually recognized that the pixel repeats blinking. It is also known that the RTS noise has a fluctuation cycle determined by the charge / discharge time constant of the trap, and a long one has a cycle of a second. Therefore, in order to detect defective pixels due to RTS noise with high probability, it is necessary to observe the output of the same pixel for a long time.

下記の特許文献1は、このRTSノイズに起因する欠陥画素を固体撮像装置の特性検査で行うものである。特許文献1によると、出力オフセット及び感度差補正が施された固体撮像装置の撮像出力を複数フレームにわたり監視し、当該複数フレーム中における出力値変動の大きさ又は頻度が判定基準を上回った画素を検出することにより欠陥画素を特定、検出している。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133561 performs defective pixel attributed to the RTS noise by characteristic inspection of the solid-state imaging device. According to Patent Document 1, the imaging output of a solid-state imaging device that has been subjected to output offset and sensitivity difference correction is monitored over a plurality of frames, and pixels whose output value fluctuation magnitude or frequency in the plurality of frames exceeds a determination criterion are detected. By detecting, a defective pixel is specified and detected.

特開2003−298949号公報JP 2003-298949 A X. Wang, P.R. Rao, A. Mierop, A.J.P. Theuwissen, “Random Telegraph Signal in CMOS Image Sensors Pixels”, IEEE Proceedings, IEDM 2006X. Wang, P.R.Rao, A. Mierop, A.J.P.Theuwissen, “Random Telegraph Signal in CMOS Image Sensors Pixels”, IEEE Proceedings, IEDM 2006

特許文献1の欠陥画素検出方法では、長い周期の点滅欠陥を検出するために数100フレームに渡る撮像を行っている。欠陥画素検出は複数フレームを撮像するために、フレーム数増加とともに検出時間も増大する。また、固体撮像装置の多画素微細化に伴い1フレーム撮像時間も増大する。   In the defective pixel detection method of Patent Document 1, imaging over several hundred frames is performed in order to detect a blinking defect with a long cycle. In the defective pixel detection, since a plurality of frames are imaged, the detection time increases as the number of frames increases. Also, one frame imaging time increases with the miniaturization of the solid-state imaging device.

本発明は、RTSノイズに起因する欠陥画素検出をより短い時間で検出することを目的とする。   It is an object of the present invention to detect defective pixel detection caused by RTS noise in a shorter time.

本発明の固体撮像装置は、入射光を電荷に変換する光電変換部と、入力部の電位に基づく信号を出力する増幅部と、前記光電変換部に保持された電荷を前記増幅部の入力部へ転送する転送部と、前記増幅部の入力部の電位をリセットするリセット部とを有する画素部と、前記画素部から出力される出力信号に対してバッファ動作するバッファ部と、前記出力信号を蓄積するメモリ部とを有する固体撮像装置であって、前記バッファ部は、前記出力信号に対してバッファ動作する第1のモードと、前記出力信号の一定期間における最大値又は最小値を検出する第2のモードと、を切り替える切り替え手段を有することを特徴とする。   The solid-state imaging device of the present invention includes a photoelectric conversion unit that converts incident light into electric charge, an amplification unit that outputs a signal based on the potential of the input unit, and an electric charge held in the photoelectric conversion unit that is input to the amplification unit. A pixel unit including a transfer unit that transfers to the output unit, a reset unit that resets the potential of the input unit of the amplification unit, a buffer unit that performs a buffer operation on an output signal output from the pixel unit, and the output signal A solid-state imaging device having a memory unit for storing, wherein the buffer unit detects a first mode in which a buffer operation is performed on the output signal and a maximum value or a minimum value of the output signal in a certain period. And switching means for switching between the two modes.

第2のモードでは最大値又は最小値を検出することにより、少ないフレーム数又は短い検査時間でRTSノイズに起因する欠陥画素を検出することができる。   In the second mode, by detecting the maximum value or the minimum value, it is possible to detect defective pixels caused by RTS noise with a small number of frames or a short inspection time.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の構成図である。説明の便宜上、2次元アレイ状に配置された複数の画素のうち1画素分の回路と、列毎の信号線及び読み出し回路を取り出して図示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. For convenience of explanation, a circuit for one pixel among a plurality of pixels arranged in a two-dimensional array, a signal line for each column, and a readout circuit are shown.

1は画素部である。2は入射光を電荷に変換するフォトダイオード(光電変換部)である。以下、フォトダイオードをPDという。3は入力部(ゲート)の電荷に基づく信号を出力する画素ソースフォロア(SF)トランジスタ(増幅部)である。4はPD2の電荷を画素SFトランジスタ3の入力部へ転送する転送MOSトランジスタ(転送部)である。5は画素SFトランジスタ3の入力部を所定の電位にリセットするリセットMOSトランジスタ(リセット部)である。6はPD2を選択する選択MOSトランジスタ(画素選択部)である。   Reference numeral 1 denotes a pixel portion. Reference numeral 2 denotes a photodiode (photoelectric conversion unit) that converts incident light into electric charges. Hereinafter, the photodiode is referred to as PD. Reference numeral 3 denotes a pixel source follower (SF) transistor (amplifying unit) that outputs a signal based on the charge of the input unit (gate). A transfer MOS transistor (transfer unit) 4 transfers the charge of PD2 to the input unit of the pixel SF transistor 3. Reference numeral 5 denotes a reset MOS transistor (reset unit) that resets the input unit of the pixel SF transistor 3 to a predetermined potential. Reference numeral 6 denotes a selection MOS transistor (pixel selection unit) for selecting PD2.

画素部1は、PD2、画素SFトランジスタ3、転送MOSトランジスタ4、リセットMOSトランジスタ5、及び選択MOSトランジスタ6で構成される。但し、本実施形態は、選択MOSトランジスタ6のない構成でも成り立つため選択MOSトランジスタ6の有無にはかかわらない。7は画素SFトランジスタ3の出力信号を伝達する信号線である。ここでは説明を簡略にするために、信号線7には画素部1が1個接続された状態を示しているが、複数の画素部1が設けられている場合には、複数の画素部1が信号線7に接続される。8はクランプ動作をするクランプ部(差動演算部)である。9はクランプ動作をするためのMOSスイッチ(PC0R)である。10は信号線7の出力信号を処理する信号処理回路部(バッファ部)である。11はバッファ動作と最大値保持動作の切り替えを行う動作切り替え制御端子である。12は信号処理回路部10の出力信号を蓄積するラインメモリ部である。ラインメモリ部12は、容量14とMOSスイッチ13とMOSスイッチ15で構成される。   The pixel unit 1 includes a PD 2, a pixel SF transistor 3, a transfer MOS transistor 4, a reset MOS transistor 5, and a selection MOS transistor 6. However, since the present embodiment can be realized even in a configuration without the selection MOS transistor 6, it does not depend on whether or not the selection MOS transistor 6 is present. Reference numeral 7 denotes a signal line for transmitting an output signal of the pixel SF transistor 3. Here, in order to simplify the description, a state where one pixel portion 1 is connected to the signal line 7 is shown. However, when a plurality of pixel portions 1 are provided, a plurality of pixel portions 1 are provided. Is connected to the signal line 7. Reference numeral 8 denotes a clamp unit (differential operation unit) that performs a clamping operation. Reference numeral 9 denotes a MOS switch (PC0R) for performing a clamping operation. A signal processing circuit unit (buffer unit) 10 processes the output signal of the signal line 7. Reference numeral 11 denotes an operation switching control terminal for switching between the buffer operation and the maximum value holding operation. Reference numeral 12 denotes a line memory unit for accumulating output signals from the signal processing circuit unit 10. The line memory unit 12 includes a capacitor 14, a MOS switch 13, and a MOS switch 15.

図2は、図1の固体撮像装置の第1のモードの駆動パルスタイミングを示す図である。第1のモードは、通常撮像動作モードである。図2中のパルス名称の括弧内に付された符号は図1の構成の符号と同じである。図3のMOSスイッチ11は、時刻t1〜t13において、ゲート電圧がハイレベルであり、オンである。   FIG. 2 is a diagram showing drive pulse timings in the first mode of the solid-state imaging device of FIG. The first mode is a normal imaging operation mode. The reference numerals in parentheses of the pulse names in FIG. 2 are the same as the reference numerals in FIG. The MOS switch 11 in FIG. 3 is on at time t1 to t13 with the gate voltage at a high level.

時刻t1以降、選択MOSトランジスタ6のゲート電圧がハイレベルとなることで、選択MOSトランジスタ6はオンとなる。選択MOSトランジスタ6は当該画素部1を選択する。これにより、選択された画素部1に含まれる画素SFMOSトランジスタ3のゲート電位に応じて信号線7の電位が変化する。時刻t2〜t3において、リセットMOSトランジスタ5のゲート電圧がハイレベルとなることで、リセットMOSトランジスタ5がオンとなる。リセットMOSトランジスタ5は、画素SFトランジスタ3の入力部を所定の電位(例えば電源電位)にリセットする。時刻t4〜t5までの期間、MOSスイッチ9のゲート電圧がハイレベルとなることで、MOSスイッチ9がオンし、クランプ部8はノイズ信号のクランプ動作を行う。クランプ動作では、画素部1の画素SFMOSトランジスタ3のゲートがリセットされたことに対応するノイズ信号Nがクランプされる。次に、転送MOSトランジスタ4のゲート電圧が時刻t6にハイレベルになることで、転送MOSトランジスタ4がオンになる。転送MOSトランジスタ4は信号PTXがハイレベルである期間に、PD2に蓄積された光信号電荷を画素SFトランジスタ3の入力部に転送する。これにより、画素SFトランジスタ3のゲート電位は、リセットMOSトランジスタ5によってリセットした直後の電位に対して、PD2に蓄積された光信号電荷の電荷量に応じた分だけ変動する。画素SFトランジスタ3は、入力部の光信号電荷に基づく信号Sを出力し、信号Sは信号線7へ送られる。なお、信号Sには、ノイズ信号Nに相当する成分が重畳されている。この結果、クランプ部8では、信号Sからクランプされたノイズ信号Nが減算される。すなわち、クランプ部(差分演算部)8は、リセットMOSトランジスタ5によりリセットされた時の画素SFトランジスタ3が出力するノイズ信号Nと、転送MOSトランジスタ4により転送された時の画素SFトランジスタ3が出力する光信号との差分演算を行う。減算された信号(S−N)は信号処理回路部10を通り、ラインメモリ部12へ出力される。この時、信号処理回路部(バッファ部)10は、クランプ部8の出力信号に対してバッファ動作する。MOSスイッチ13のゲート電圧が時刻t9にハイレベルとなることで、MOSスイッチ13がオンし、信号線7の出力が容量14に蓄積される。MOSスイッチ15のゲート電圧が時刻t12にハイレベルとなることで、MOSスイッチ15がオンし、容量14に蓄積された信号が外部へ出力される。   After time t1, the selection MOS transistor 6 is turned on when the gate voltage of the selection MOS transistor 6 becomes high level. The selection MOS transistor 6 selects the pixel unit 1. As a result, the potential of the signal line 7 changes according to the gate potential of the pixel SFMOS transistor 3 included in the selected pixel unit 1. At time t2 to t3, the gate voltage of the reset MOS transistor 5 becomes high level, so that the reset MOS transistor 5 is turned on. The reset MOS transistor 5 resets the input portion of the pixel SF transistor 3 to a predetermined potential (for example, a power supply potential). During the period from time t4 to time t5, the gate voltage of the MOS switch 9 becomes high level, so that the MOS switch 9 is turned on and the clamp unit 8 performs the clamping operation of the noise signal. In the clamping operation, the noise signal N corresponding to the reset of the gate of the pixel SFMOS transistor 3 of the pixel unit 1 is clamped. Next, when the gate voltage of the transfer MOS transistor 4 becomes high level at time t6, the transfer MOS transistor 4 is turned on. The transfer MOS transistor 4 transfers the optical signal charge accumulated in the PD 2 to the input portion of the pixel SF transistor 3 during the period when the signal PTX is at the high level. As a result, the gate potential of the pixel SF transistor 3 fluctuates by an amount corresponding to the charge amount of the optical signal charge accumulated in the PD 2 with respect to the potential immediately after being reset by the reset MOS transistor 5. The pixel SF transistor 3 outputs a signal S based on the optical signal charge at the input unit, and the signal S is sent to the signal line 7. Note that a component corresponding to the noise signal N is superimposed on the signal S. As a result, the clamp unit 8 subtracts the clamped noise signal N from the signal S. In other words, the clamp unit (difference calculating unit) 8 outputs the noise signal N output from the pixel SF transistor 3 when reset by the reset MOS transistor 5 and the pixel SF transistor 3 when transferred by the transfer MOS transistor 4. The difference calculation with the optical signal to be performed is performed. The subtracted signal (S−N) passes through the signal processing circuit unit 10 and is output to the line memory unit 12. At this time, the signal processing circuit unit (buffer unit) 10 performs a buffer operation on the output signal of the clamp unit 8. When the gate voltage of the MOS switch 13 becomes high level at time t9, the MOS switch 13 is turned on, and the output of the signal line 7 is accumulated in the capacitor 14. When the gate voltage of the MOS switch 15 becomes high level at time t12, the MOS switch 15 is turned on, and the signal accumulated in the capacitor 14 is output to the outside.

図3は、図1の信号処理回路部10の回路図である。信号処理回路部10は、差動増幅回路11aと、差動増幅回路11aの出力信号を入力とするソースフォロア回路11bと、バッファ動作と最大値保持動作の切り替えを行うMOSスイッチ(切り替え手段)11で構成される。MOSスイッチ11はNMOSトランジスタであり、その制御端子(ゲート)が図1の制御端子11に接続される。ノードaは差動増幅回路11aの出力、in及びノードbは差動増幅回路11aの入力端子である。inは非反転入力端子であり、bは反転入力端子である。入力inにはクランプ部8の出力端子が接続される。ソースフォロア回路11bの出力端子outは、差動増幅回路11aの反転入力端子(ノード)bとMOSスイッチ11のドレイン端子とに接続されている。また、MOSスイッチ11のゲート端子に所定の電圧を印加することで、MOSスイッチ11はソースフォロア回路11bの定電流源として動作する。信号処理回路部10は出力outを入力inの電圧にフィードバックすることで、バッファ動作をする。MOSスイッチ11は、ソースフォロア回路11bの出力端子と基準電位ノード(グランド電位ノード)との導通又は遮断を切り替える。   FIG. 3 is a circuit diagram of the signal processing circuit unit 10 of FIG. The signal processing circuit unit 10 includes a differential amplifier circuit 11a, a source follower circuit 11b that receives an output signal of the differential amplifier circuit 11a, and a MOS switch (switching means) 11 that switches between a buffer operation and a maximum value holding operation. Consists of. The MOS switch 11 is an NMOS transistor, and its control terminal (gate) is connected to the control terminal 11 of FIG. Node a is an output of the differential amplifier circuit 11a, and in and node b are input terminals of the differential amplifier circuit 11a. in is a non-inverting input terminal, and b is an inverting input terminal. An output terminal of the clamp unit 8 is connected to the input in. The output terminal out of the source follower circuit 11 b is connected to the inverting input terminal (node) b of the differential amplifier circuit 11 a and the drain terminal of the MOS switch 11. Further, by applying a predetermined voltage to the gate terminal of the MOS switch 11, the MOS switch 11 operates as a constant current source of the source follower circuit 11b. The signal processing circuit unit 10 performs a buffer operation by feeding back the output out to the voltage of the input in. The MOS switch 11 switches between conduction and interruption between the output terminal of the source follower circuit 11b and the reference potential node (ground potential node).

次に、ランダムテレグラフシグナルノイズ(RTSノイズ)を起因とする欠陥画素検出動作の説明をする。図4は、第2のモード(欠陥画素検出モード)時の駆動パルスタイミング図である。図2の通常撮像動作モード時における動作タイミングとの違いは、MOSスイッチ13のゲート電圧のハイレベル期間である時刻t8からt11の間、MOSスイッチ11をオフ(遮断)にすることである。MOSスイッチ11をオフにすることで、出力outの電圧を下げるためのソースフォロアの電流供給がなくなる。ソースフォロアの電流供給がなくなることで、出力outの電圧は低下することができず、出力outの電位は上昇しかできなくなる。そのため、信号処理回路部10は、時刻t8からt11までの期間における画素SFトランジスタ3の最大値を保持することが可能となる。時刻t8〜t10の期間を充分長く設定することで、その間にRTSノイズによって生じた出力変動を、出力の最大値として検出することができる。   Next, a defective pixel detection operation caused by random telegraph signal noise (RTS noise) will be described. FIG. 4 is a drive pulse timing chart in the second mode (defective pixel detection mode). The difference from the operation timing in the normal imaging operation mode of FIG. 2 is that the MOS switch 11 is turned off (cut off) during the time t8 to t11 which is the high level period of the gate voltage of the MOS switch 13. Turning off the MOS switch 11 eliminates the current supply of the source follower for lowering the voltage of the output out. Since the current supply of the source follower is lost, the voltage of the output out cannot be decreased, and the potential of the output out can only be increased. Therefore, the signal processing circuit unit 10 can hold the maximum value of the pixel SF transistor 3 in the period from time t8 to time t11. By setting the time period from t8 to t10 to be sufficiently long, the output fluctuation caused by the RTS noise during that time can be detected as the maximum value of the output.

RTSノイズは、電荷の捕獲状態と放出状態を交互に繰り返す。捕獲状態と放出状態によって信号出力にRTSノイズ信号ΔNが重畳するかしないかが決まる。ノイズ信号NにRTSノイズΔNが加算されると、クランプ部8にはノイズ信号(N+ΔN)がクランプされる。RTSノイズΔNが加算されないと、クランプ部8にはノイズ信号Nがそのままクランプされる。光出力信号Sを読み出す際にも、同様に、RTSノイズ信号ΔNが重畳する場合としない場合がある。光出力信号SにRTSノイズΔN信号が重畳されると、信号出力はS+ΔNとなり、重畳されないと信号出力はSのままである。ノイズ信号Nの読み出し時と光信号Sの読み出し時にRTSノイズΔNはランダムに発生するので、クランプ部8を介して読み出される信号(S−N)は以下の3通りの出力値をとる。第一は、ノイズ信号がNのままで光信号が(S+ΔN)の場合であり、クランプ動作後の出力は、(S+ΔN)−N=(S−N)+ΔNとなる。第二は、ノイズ信号が(N+ΔN)で光信号がSのままの場合であり、この場合、クランプ動作後の出力は、S−(N+ΔN)=(S−N)−ΔNとなる。第三は、ノイズ信号及び光信号がそれぞれN及びSのままの場合と、ノイズ信号及び光信号がそれぞれ(N+ΔN)及び(S+ΔN)の場合であり、この場合、クランプ動作後の出力は、(S−N)となる。   RTS noise alternates between a charge trapping state and a discharge state. Whether the RTS noise signal ΔN is superimposed on the signal output is determined by the capture state and the emission state. When the RTS noise ΔN is added to the noise signal N, the noise signal (N + ΔN) is clamped in the clamp unit 8. If the RTS noise ΔN is not added, the noise signal N is clamped as it is in the clamp unit 8. Similarly, when the optical output signal S is read, the RTS noise signal ΔN may or may not be superimposed. When the RTS noise ΔN signal is superimposed on the optical output signal S, the signal output becomes S + ΔN, and otherwise the signal output remains S. Since the RTS noise ΔN is randomly generated when the noise signal N is read and when the optical signal S is read, the signal (S−N) read via the clamp unit 8 takes the following three output values. The first is the case where the noise signal remains N and the optical signal is (S + ΔN), and the output after the clamping operation is (S + ΔN) −N = (S−N) + ΔN. The second is a case where the noise signal is (N + ΔN) and the optical signal remains S. In this case, the output after the clamping operation is S− (N + ΔN) = (S−N) −ΔN. The third is the case where the noise signal and the optical signal remain N and S, respectively, and the case where the noise signal and the optical signal are (N + ΔN) and (S + ΔN), respectively. In this case, the output after the clamping operation is ( SN).

本実施形態では、上記の3値のうち、ΔN>0とし、(S−N)+ΔNの場合を検知するものである。その特徴は信号処理回路部10のMOSスイッチ11をオン、オフ切り替えることで、RTSノイズΔNに起因する欠陥画素検出回路として用いることである。欠陥画素検出時には、信号処理回路部10により時刻t8からt11までの期間における画素SFトランジスタ3の最大値をラインメモリ部12の容量14に蓄積することができる。出力の最大値が大きい画素は点滅欠陥画素として判断できる。時刻t8〜t10を充分に長く設定することにより、1回の検出動作でも欠陥画素を検出することができる。   In the present embodiment, among the above three values, ΔN> 0 and (S−N) + ΔN is detected. Its feature is that it is used as a defective pixel detection circuit caused by RTS noise ΔN by switching the MOS switch 11 of the signal processing circuit section 10 on and off. When a defective pixel is detected, the signal processing circuit unit 10 can store the maximum value of the pixel SF transistor 3 in the period 14 from time t8 to t11 in the capacitor 14 of the line memory unit 12. A pixel having a large maximum output value can be determined as a blinking defective pixel. By setting the times t8 to t10 to be sufficiently long, defective pixels can be detected even with one detection operation.

図5は、図1の信号処理回路部10の別の構成例である。この構成は差動増幅回路11aのみであり、MOSスイッチ11は差動増幅回路11a内のMOSトランジスタとなる。MOSスイッチ11のゲート端子に所定の電圧を印加することで、MOSスイッチ11は差動増幅回路11aの定電流源として動作する。差動増幅回路11aの反転入力端子(ノード)bは差動増幅回路11aの出力端子out(ノードa)と短絡されている。信号処理回路部10は出力outを入力(非反転入力端子)inの電圧にフィードバックすることで、バッファ動作をする。点滅欠陥画素検出には、図4のMOSスイッチ13のゲート電圧のハイレベル期間である時刻t8からt11の間、MOSスイッチ11をオフにする。これにより信号処理回路部10は時刻t8からt10までの期間における画素SFトランジスタ3の最大値を保持し続けることになるため、1回の撮像でも欠陥画素を検出することが可能となる。   FIG. 5 shows another configuration example of the signal processing circuit unit 10 of FIG. This configuration is only the differential amplifier circuit 11a, and the MOS switch 11 is a MOS transistor in the differential amplifier circuit 11a. By applying a predetermined voltage to the gate terminal of the MOS switch 11, the MOS switch 11 operates as a constant current source of the differential amplifier circuit 11a. The inverting input terminal (node) b of the differential amplifier circuit 11a is short-circuited with the output terminal out (node a) of the differential amplifier circuit 11a. The signal processing circuit unit 10 performs a buffer operation by feeding back the output out to the voltage of the input (non-inverting input terminal) in. For detection of blinking defective pixels, the MOS switch 11 is turned off during the period from time t8 to t11, which is a high level period of the gate voltage of the MOS switch 13 in FIG. As a result, the signal processing circuit unit 10 continues to hold the maximum value of the pixel SF transistor 3 in the period from time t8 to t10, and therefore, it is possible to detect a defective pixel even with one imaging.

以上のように、信号処理回路10は、クランプ部8の出力信号に対してバッファ動作する第1のモード(図2)と、クランプ部8の出力信号の一定期間中の最大値を検出する第2のモード(図4)とを切り替えるMOSスイッチ(切り替え手段)11を有する。第1のモードは、通常の撮像動作として使用する。第2のモードは、RTSノイズに起因する欠陥画素の検出に使用する。   As described above, the signal processing circuit 10 detects the maximum value of the output signal of the clamp unit 8 during the fixed period and the first mode in which the buffer operation is performed with respect to the output signal of the clamp unit 8. A MOS switch (switching means) 11 for switching between the two modes (FIG. 4) is provided. The first mode is used as a normal imaging operation. The second mode is used to detect defective pixels caused by RTS noise.

特許文献1に記載の技術によれば、点滅欠陥画素を検出するために複数フレームにわたって撮像動作を繰り返す。そのため、繰り返すフレーム数に応じて検出に要する時間が増大する。特に、固体撮像装置から信号を取り出すのに要する時間は無視できない。これに対して、本発明は、信号処理回路部で最大値を検出する期間を十分に長くすることで欠陥画素を検出することができるので、固体撮像装置から信号を読み出すのに要する時間を削減することが可能になる。   According to the technique described in Patent Document 1, the imaging operation is repeated over a plurality of frames in order to detect a blinking defective pixel. Therefore, the time required for detection increases according to the number of repeated frames. In particular, the time required to extract a signal from the solid-state imaging device cannot be ignored. On the other hand, the present invention can detect a defective pixel by sufficiently lengthening the period for detecting the maximum value in the signal processing circuit unit, thereby reducing the time required for reading a signal from the solid-state imaging device. It becomes possible to do.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態の固体撮像装置の等価回路図は図1と同じである。図6は、本発明の第2の実施形態の信号処理回路部10の回路図である。信号処理回路部10は、バッファ動作と最小値保持動作の切り替えを行う。信号処理回路部10は、差動増幅回路11aとソースフォロア回路11bと、バッファ動作と最小値保持動作の切り替えを行うMOSスイッチ11で構成される。第1の実施形態と異なり、MOSスイッチ11はPMOSトランジスタである。ノードaは差動増幅回路11aの出力、in及びノードbは差動増幅回路11aの入力端子である。inは非反転入力、bは反転入力端子である。入力inにはクランプ部8の出力端子が接続される。ソースフォロア回路11bの出力端子outは、差動増幅回路11aの反転入力端子(ノード)bとMOSスイッチ11のドレイン端子とに接続されている。MOSスイッチ11は、ソースフォロア回路11bの出力端子と電源電位ノードとの導通又は遮断を切り替える。
(Second Embodiment)
The equivalent circuit diagram of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention is the same as FIG. FIG. 6 is a circuit diagram of the signal processing circuit unit 10 according to the second embodiment of the present invention. The signal processing circuit unit 10 switches between a buffer operation and a minimum value holding operation. The signal processing circuit unit 10 includes a differential amplifier circuit 11a, a source follower circuit 11b, and a MOS switch 11 that switches between a buffer operation and a minimum value holding operation. Unlike the first embodiment, the MOS switch 11 is a PMOS transistor. Node a is an output of the differential amplifier circuit 11a, and in and node b are input terminals of the differential amplifier circuit 11a. In is a non-inverting input, and b is an inverting input terminal. An output terminal of the clamp unit 8 is connected to the input in. The output terminal out of the source follower circuit 11 b is connected to the inverting input terminal (node) b of the differential amplifier circuit 11 a and the drain terminal of the MOS switch 11. The MOS switch 11 switches between conduction and interruption between the output terminal of the source follower circuit 11b and the power supply potential node.

本実施形態での通常時の駆動パルスタイミング図は、第1の実施形態の駆動タイミングの図2と、MOSスイッチ11を駆動する信号の極性が逆転する以外は全く同じである。MOSスイッチ11はPMOSトランジスタであり、ゲート電圧がハイレベルの時には、オフしている。MOSスイッチ11をオンすることで、ソースフォロアの電流源として動作する。信号処理回路部10は出力outを入力inの電圧にフィードバックすることで、バッファ動作をする。   The drive pulse timing chart at the normal time in this embodiment is exactly the same as FIG. 2 of the drive timing of the first embodiment except that the polarity of the signal for driving the MOS switch 11 is reversed. The MOS switch 11 is a PMOS transistor and is turned off when the gate voltage is at a high level. By turning on the MOS switch 11, it operates as a current source of the source follower. The signal processing circuit unit 10 performs a buffer operation by feeding back the output out to the voltage of the input in.

RTSノイズに起因する画素欠陥を検出する駆動パルスタイミング図は第1の実施形態の図4と、MOSスイッチ11を駆動する信号の極性が逆転する以外は全く同じである。以下、図4を用いて動作を説明する。MOSスイッチ13のゲート電圧のハイレベル期間である時刻t8からt11の間、MOSスイッチ11をオフ(遮断)にすることで、出力outの電圧を上げるためのソースフォロアの電流供給が遮断される。ソースフォロアの電流供給がなくなることで、出力outの電圧は上昇することができなくなり、出力outの電圧は低下しかできなくなる。そのため、信号処理回路部10は時刻t8からt11までの期間における画素SFトランジスタ3の最小値を保持することが可能となる。時刻t8〜t11の期間を充分長く設定することで、その間にRTSノイズによって生じた出力変動を、出力の最小値として検出することができる。   The drive pulse timing diagram for detecting a pixel defect caused by RTS noise is exactly the same as that of FIG. 4 of the first embodiment except that the polarity of the signal for driving the MOS switch 11 is reversed. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIG. During time t8 to t11, which is a high level period of the gate voltage of the MOS switch 13, the MOS switch 11 is turned off (cut off), thereby cutting off the current supply of the source follower for increasing the voltage of the output out. When the current supply of the source follower is lost, the voltage of the output out cannot be increased, and the voltage of the output out can only be decreased. Therefore, the signal processing circuit unit 10 can hold the minimum value of the pixel SF transistor 3 in the period from time t8 to time t11. By setting the time period from t8 to t11 to be sufficiently long, the output fluctuation caused by the RTS noise during that period can be detected as the minimum value of the output.

第1の実施形態で述べたように、クランプ動作後の出力は、(S−N)と(S―N+ΔN)と(S−N−ΔN)の3値をとる。本実施形態では、このうち(S−N−ΔN)(ただしΔN>0)を、最小値回路を用いて検出することで、RTSノイズに起因する画素欠陥を検出する。その特徴は信号処理回路部10のMOSスイッチ11をオン、オフ切り替えることで欠陥画素検出回路として用いることである。欠陥画素検出時には、信号処理回路部10により時刻t8からt10までの期間における画素SFトランジスタ3の最小値をラインメモリ部12の容量14に蓄積することができる。時刻t8〜t10までの期間を充分長く設定することにより、従来方法と比較して短時間ながら同じ検出確率で欠陥画素を検出することができる。例えば、画素数1000万個の固体撮像装置のRTSノイズに起因する欠陥画素を1.2秒で検出することができた。   As described in the first embodiment, the output after the clamping operation has three values (S−N), (S−N + ΔN), and (S−N−ΔN). In the present embodiment, pixel defects caused by RTS noise are detected by detecting (S−N−ΔN) (where ΔN> 0) among them using a minimum value circuit. Its feature is that it is used as a defective pixel detection circuit by switching the MOS switch 11 of the signal processing circuit unit 10 on and off. When a defective pixel is detected, the signal processing circuit unit 10 can store the minimum value of the pixel SF transistor 3 in the period 14 from time t8 to t10 in the capacitor 14 of the line memory unit 12. By setting the period from time t8 to t10 to be sufficiently long, defective pixels can be detected with the same detection probability in a short time compared to the conventional method. For example, a defective pixel due to RTS noise of a solid-state imaging device having 10 million pixels could be detected in 1.2 seconds.

以上のように、信号処理回路10は、クランプ部8の出力信号に対してバッファ動作する第1のモードと、クランプ部8の出力信号の一定期間中の最小値を検出する第2のモードとを切り替えるMOSスイッチ(切り替え手段)11を有する。   As described above, the signal processing circuit 10 performs the buffer operation for the output signal of the clamp unit 8 and the second mode for detecting the minimum value of the output signal of the clamp unit 8 during a certain period. A MOS switch (switching means) 11 for switching between.

時間短縮の効果は、第1の実施形態の最大値検出回路を用いた場合と同様であり、回路構成の違い以外に得失はない。   The effect of shortening the time is the same as in the case of using the maximum value detection circuit of the first embodiment, and there is no profit or loss other than the difference in circuit configuration.

(第3の実施形態)
図7は、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の構成図である。図1と同様に、説明の便宜上、アレイ状に配置された複数画素のうち1画素分の回路と、列毎の信号線及び読み出し回路を取り出して図示している。本実施形態は、列毎の読み出し回路に列アンプ部を付加することで、回路ノイズが小さい段階で信号を増幅し、S/Nを向上させている。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a configuration diagram of a solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. As in FIG. 1, for convenience of explanation, a circuit for one pixel among a plurality of pixels arranged in an array, a signal line for each column, and a readout circuit are shown. In this embodiment, by adding a column amplifier unit to the readout circuit for each column, the signal is amplified at a stage where the circuit noise is small, and the S / N is improved.

画素部1、フォトダイオード2、画素SFトランジスタ3、転送MOSトランジスタ4、リセットMOSトランジスタ5の構成と役割は、図1と全く同じである。16は画素SFトランジスタ3から出力された信号を増幅する列アンプ部である。列アンプ部16は2段構成となっており、列アンプ前段17と列アンプ後段に位置する信号処理回路部10で構成される。列アンプ前段17は、容量フィードバック型の差動アンプ及びクランプ部を有する。11はバッファ動作と最大値保持動作の切り替えを行うMOSスイッチの制御端子である。ラインメモリ部12は容量(CTN)19、MOSスイッチ18、容量(CTS)21、MOSスイッチ20で構成される。容量19は列アンプ部16のオフセット電圧のみを蓄積する。容量21は列アンプ部16のオフセット電圧を含んだ光信号を蓄積する。そして、22は列アンプ部16のオフセット電圧を除去した光信号を出力する出力段である。   The configuration and role of the pixel unit 1, the photodiode 2, the pixel SF transistor 3, the transfer MOS transistor 4, and the reset MOS transistor 5 are exactly the same as those in FIG. Reference numeral 16 denotes a column amplifier that amplifies a signal output from the pixel SF transistor 3. The column amplifier unit 16 has a two-stage configuration, and is composed of a signal processing circuit unit 10 located in a column amplifier front stage 17 and a column amplifier rear stage. The column amplifier front stage 17 includes a capacitive feedback type differential amplifier and a clamp unit. Reference numeral 11 denotes a MOS switch control terminal for switching between a buffer operation and a maximum value holding operation. The line memory unit 12 includes a capacitor (CTN) 19, a MOS switch 18, a capacitor (CTS) 21, and a MOS switch 20. The capacitor 19 stores only the offset voltage of the column amplifier unit 16. The capacitor 21 stores an optical signal including the offset voltage of the column amplifier unit 16. Reference numeral 22 denotes an output stage that outputs an optical signal from which the offset voltage of the column amplifier unit 16 is removed.

図8は、図7の固体撮像装置の第1のモード(通常撮像動作モード)駆動パルスタイミング図である。MOSスイッチ11は、ゲート電圧がハイレベルであり、オンである。リセットMOSトランジスタ5のゲート電圧が時刻t2からt3までの期間ハイレベルとなることで、リセットMOSトランジスタ5がオンとなる。リセットMOSトランジスタ5が画素SFトランジスタ3の入力部を所定の電位にリセットする。MOSスイッチ9のゲート電圧が時刻t4にハイレベルとなることで、MOSスイッチ9がオンし、列アンプ前段(クランプ部)17は信号線7のノイズ信号に対してクランプ動作を行う。クランプ動作は画素部1のノイズ信号Nがクランプされる。MOSスイッチ18のゲート電圧が時刻t6にハイレベルとなることで、MOSスイッチ18がオンし、ラインメモリ部12の容量19に列アンプ部16のオフセット電圧が蓄積させる。次に、転送MOSトランジスタ4のゲート電圧が時刻t8にハイレベルになることで、転送MOSトランジスタ4がオンになる。転送MOSトランジスタ4はPD2に蓄積された光信号電荷を画素SFトランジスタ3の入力部に転送する。画素SFトランジスタ3は、入力部の光信号電荷に基づく信号Sを出力し、信号Sは信号線7へ伝達される。列アンプ前段17は、信号Sからクランプされたノイズ信号Nを減算する。すなわち、列アンプ前段17は、差分演算部を有する。差分演算部17は、リセットMOSトランジスタ5によりリセットされた時の画素SFトランジスタ3が出力するノイズ信号Nと、転送MOSトランジスタ4により転送された時の画素SFトランジスタ3が出力する光信号Sとの差分演算を行う。減算された信号(S−N)は列アンプ部16で増幅される。増幅された信号はラインメモリ部12の容量21に蓄積される。この時、容量21に蓄積された信号は列アンプ部16のオフセット電圧が含まれた光信号である。出力段22は、容量21に蓄積された信号から容量19に蓄積された信号を減算することで、列アンプ部16のオフセット電圧を除去し、ノイズが減算された光信号(S−N)を出力する。   FIG. 8 is a timing chart for driving pulses in the first mode (normal imaging operation mode) of the solid-state imaging device of FIG. The MOS switch 11 has a gate voltage at a high level and is on. The reset MOS transistor 5 is turned on when the gate voltage of the reset MOS transistor 5 becomes high during the period from time t2 to t3. The reset MOS transistor 5 resets the input portion of the pixel SF transistor 3 to a predetermined potential. When the gate voltage of the MOS switch 9 becomes a high level at time t4, the MOS switch 9 is turned on, and the column amplifier front stage (clamp unit) 17 performs a clamping operation on the noise signal of the signal line 7. In the clamping operation, the noise signal N of the pixel unit 1 is clamped. When the gate voltage of the MOS switch 18 becomes high level at time t6, the MOS switch 18 is turned on, and the offset voltage of the column amplifier unit 16 is accumulated in the capacitor 19 of the line memory unit 12. Next, when the gate voltage of the transfer MOS transistor 4 becomes high level at time t8, the transfer MOS transistor 4 is turned on. The transfer MOS transistor 4 transfers the optical signal charge accumulated in the PD 2 to the input portion of the pixel SF transistor 3. The pixel SF transistor 3 outputs a signal S based on the optical signal charge at the input unit, and the signal S is transmitted to the signal line 7. The column amplifier front stage 17 subtracts the clamped noise signal N from the signal S. That is, the column amplifier front stage 17 includes a difference calculation unit. The difference calculation unit 17 generates a noise signal N output from the pixel SF transistor 3 when reset by the reset MOS transistor 5 and an optical signal S output from the pixel SF transistor 3 when transferred by the transfer MOS transistor 4. Perform a difference operation. The subtracted signal (S−N) is amplified by the column amplifier unit 16. The amplified signal is stored in the capacitor 21 of the line memory unit 12. At this time, the signal stored in the capacitor 21 is an optical signal including the offset voltage of the column amplifier unit 16. The output stage 22 subtracts the signal accumulated in the capacitor 19 from the signal accumulated in the capacitor 21, thereby removing the offset voltage of the column amplifier unit 16, and the optical signal (SN) from which noise has been subtracted. Output.

信号処理回路部10は、第1の実施形態で適用した図2、図3のどちらの回路でも可能である。信号処理回路部10は出力outを入力inの電圧にフィードバックすることで、バッファ動作をする。   The signal processing circuit unit 10 can be either the circuit of FIG. 2 or FIG. 3 applied in the first embodiment. The signal processing circuit unit 10 performs a buffer operation by feeding back the output out to the voltage of the input in.

図9は、第2のモード(欠陥画素検出モード)時の駆動パルスタイミング図である。MOSスイッチ20のゲート電圧がハイレベルとなる時刻t11からt12までの期間において、MOSスイッチ11をオフにすることで、欠陥画素検出動作をする。それ以外は図8と同様である。MOSスイッチ11がオフとなる時刻t10からMOSスイッチ20がオフとなる時刻t12までの期間を充分長く設定することで、RTSノイズに起因する画素欠陥を最大値により検出する。最大値検出により、RTSノイズを検出する原理は第1の実施形態と全く同じである。本実施形態の読み出し部10の代わりに、第2の実施形態の最小値回路を使用することで、最小値を検出する欠陥検査回路を構成することもできる。また、本実施形態による検査時間の短縮効果は第1の実施形態及び第2の実施形態と同じである。   FIG. 9 is a drive pulse timing chart in the second mode (defective pixel detection mode). In the period from time t11 to t12 when the gate voltage of the MOS switch 20 becomes high level, the defective pixel detection operation is performed by turning off the MOS switch 11. Other than that is the same as FIG. By setting the period from the time t10 when the MOS switch 11 is turned off to the time t12 when the MOS switch 20 is turned off to be sufficiently long, pixel defects caused by RTS noise are detected from the maximum value. The principle of detecting RTS noise by maximum value detection is exactly the same as in the first embodiment. By using the minimum value circuit of the second embodiment instead of the reading unit 10 of the present embodiment, a defect inspection circuit that detects the minimum value can be configured. The effect of shortening the inspection time according to this embodiment is the same as that of the first embodiment and the second embodiment.

本実施形態では、2次元固体撮像装置のS/N比を向上させる手段として列アンプ回路を用いた欠陥検出回路を示した。   In the present embodiment, a defect detection circuit using a column amplifier circuit is shown as means for improving the S / N ratio of the two-dimensional solid-state imaging device.

以上のように、信号処理回路10は、列アンプ前段17の出力信号に対してバッファ動作する第1のモード(図8)と、列アンプ前段17の出力信号の一定期間中の最大値又は最小値を検出する第2のモード(図9)とを切り替えるMOSスイッチ11を有する。   As described above, the signal processing circuit 10 includes the first mode (FIG. 8) in which the buffer operation is performed on the output signal of the column amplifier front stage 17 and the maximum value or the minimum value of the output signal of the column amplifier front stage 17 during a certain period. A MOS switch 11 is provided for switching between the second mode (FIG. 9) for detecting a value.

以上のように、第1〜第3の実施形態によれば、固体撮像装置の列読み出し回路中に最大値検出回路あるいは最小値検出回路を設けることによって、少ないフレーム数あるいは短い検査時間でRTSノイズに起因する欠陥画素を検出することが可能になる。これにより、短時間のRTSノイズに起因する欠陥画素検出が可能となる。   As described above, according to the first to third embodiments, by providing the maximum value detection circuit or the minimum value detection circuit in the column readout circuit of the solid-state imaging device, the RTS noise can be achieved with a small number of frames or a short inspection time. It becomes possible to detect defective pixels caused by the above. As a result, it becomes possible to detect defective pixels caused by short-time RTS noise.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態の固体撮像装置の駆動パルスタイミング図である。It is a drive pulse timing diagram of the solid-state imaging device of the first embodiment. 第1の実施形態の固体撮像装置の信号処理回路図である。It is a signal processing circuit diagram of the solid-state imaging device of the first embodiment. 第1の実施形態の固体撮像装置の欠陥画素検出動作の駆動パルスタイミング図である。It is a drive pulse timing diagram of the defective pixel detection operation of the solid-state imaging device of the first embodiment. 第1の実施形態の固体撮像装置の信号処理回路の別の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of the signal processing circuit of the solid-state imaging device of 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の信号処理回路図である。It is a signal processing circuit diagram of the solid-state imaging device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の構成図である。It is a block diagram of the solid-state imaging device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施形態の固体撮像装置の駆動パルスタイミング図である。It is a drive pulse timing diagram of the solid-state imaging device of a 3rd embodiment. 第3の実施形態の固体撮像装置の欠陥画素検出動作の駆動パルスタイミング図である。It is a drive pulse timing diagram of the defective pixel detection operation of the solid-state imaging device of the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 画素部
2 フォトダイオード(PD)
3 画素ソースフォロア(SF)トランジスタ
4 転送MOSトランジスタ(PTX)
5 リセットMOSトランジスタ(PRES)
6 選択MOSトランジスタ(PSEL)
7 信号線
8 クランプ部
9 MOSスイッチ(PC0R)
10 信号処理回路部
11 MOSスイッチ(動作切り替え制御端子)
12 ラインメモリ部
13 MOSスイッチ(PTC1)
14 容量(CTC)
15 MOSスイッチ(PTC2)
16 列アンプ
17 列アンプ前段
18 MOSスイッチ(PTN)
19 容量(CTN)
20 MOSスイッチ(PTS)
21 容量(CTS)
22 出力段
1 Pixel part 2 Photodiode (PD)
3 Pixel source follower (SF) transistor 4 Transfer MOS transistor (PTX)
5 Reset MOS transistor (PRES)
6 Select MOS transistor (PSEL)
7 Signal line 8 Clamping part 9 MOS switch (PC0R)
10 signal processing circuit section 11 MOS switch (operation switching control terminal)
12 line memory unit 13 MOS switch (PTC1)
14 Capacity (CTC)
15 MOS switch (PTC2)
16 row amplifier 17 row amplifier front stage 18 MOS switch (PTN)
19 Capacity (CTN)
20 MOS switch (PTS)
21 Capacity (CTS)
22 Output stage

Claims (9)

入射光を電荷に変換する光電変換部と、入力部の電位に基づく信号を出力する増幅部と、前記光電変換部に保持された電荷を前記増幅部の入力部へ転送する転送部と、前記増幅部の入力部の電位をリセットするリセット部とを有する画素部と、
前記画素部から出力される出力信号に対してバッファ動作するバッファ部と、
前記出力信号を蓄積するメモリ部と
を有する固体撮像装置であって、
前記バッファ部は、前記出力信号に対してバッファ動作する第1のモードと、前記出力信号の一定期間における最大値又は最小値を検出する第2のモードと、を切り替える切り替え手段を有することを特徴とする固体撮像装置。
A photoelectric conversion unit that converts incident light into electric charge; an amplification unit that outputs a signal based on the potential of the input unit; a transfer unit that transfers the charge held in the photoelectric conversion unit to the input unit of the amplification unit; A pixel unit having a reset unit for resetting the potential of the input unit of the amplification unit;
A buffer unit that performs a buffer operation on an output signal output from the pixel unit;
A solid-state imaging device having a memory unit for storing the output signal,
The buffer unit includes switching means for switching between a first mode for buffering the output signal and a second mode for detecting a maximum value or a minimum value of the output signal in a certain period. A solid-state imaging device.
前記リセット部により前記入力部がリセットされたことに基づいて前記増幅部が出力するノイズ信号と、前記転送部により電荷が前記光電変換部から前記入力部に転送されたことに基づいて前記増幅部が出力する光信号との差分演算を行う差分演算部を有し、
前記差分演算部は、前記ノイズ信号をクランプするクランプ部を有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The amplifying unit based on the noise signal output from the amplifying unit based on the resetting of the input unit by the reset unit and the charge transferred from the photoelectric conversion unit to the input unit by the transfer unit Has a difference calculation unit that performs a difference calculation with the optical signal output from
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the difference calculation unit includes a clamp unit that clamps the noise signal.
前記差分演算部は、容量フィードバック型の差動アンプを有することを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the difference calculation unit includes a capacitive feedback differential amplifier. 前記バッファ部は、非反転入力端子に前記出力信号を受ける差動増幅回路と、前記差動増幅回路の出力信号を入力とするソースフォロア回路とを有し、前記ソースフォロア回路の出力端子が前記差動増幅回路の反転入力端子に接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   The buffer unit includes a differential amplifier circuit that receives the output signal at a non-inverting input terminal, and a source follower circuit that receives the output signal of the differential amplifier circuit, and the output terminal of the source follower circuit is the The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is connected to an inverting input terminal of the differential amplifier circuit. 前記切り替え手段は、前記第1のモードにおいて前記ソースフォロア回路の出力端子と基準電位ノードとを導通させ、前記第2のモードにおいて前記ソースフォロア回路の出力端子と基準電位ノードとを遮断することを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。   The switching means conducts the output terminal of the source follower circuit and the reference potential node in the first mode, and disconnects the output terminal of the source follower circuit and the reference potential node in the second mode. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein 前記切り替え手段は、前記第1のモードにおいて前記ソースフォロア回路の出力端子と電源電位ノードとを導通させ、前記第2のモードにおいて前記ソースフォロア回路の出力端子と電源電位ノードとを遮断することを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。   The switching means conducts the output terminal of the source follower circuit and the power supply potential node in the first mode, and disconnects the output terminal of the source follower circuit and the power supply potential node in the second mode. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein 前記バッファ部は、非反転入力端子に前記出力信号を受ける差動増幅回路を有し、
前記差動増幅回路は定電流源を含むとともに、
前記差動増幅回路の反転入力端子は前記差動増幅回路の出力端子と短絡されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The buffer unit includes a differential amplifier circuit that receives the output signal at a non-inverting input terminal;
The differential amplifier circuit includes a constant current source,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an inverting input terminal of the differential amplifier circuit is short-circuited with an output terminal of the differential amplifier circuit.
前記切り替え手段は、前記第1のモードにおいて前記定電流源を動作させ、前記第2のモードにおいて前記定電流源を遮断することを特徴とする請求項7記載の固体撮像装置。   8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the switching unit operates the constant current source in the first mode and shuts off the constant current source in the second mode. 前記第1のモードは通常の撮像動作として使用し、
前記第2のモードはランダムテレグラフシグナルノイズに起因する欠陥画素の検出に使用することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The first mode is used as a normal imaging operation,
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 8, wherein the second mode is used for detection of defective pixels caused by random telegraph signal noise.
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