JPH01205683A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPH01205683A
JPH01205683A JP63031385A JP3138588A JPH01205683A JP H01205683 A JPH01205683 A JP H01205683A JP 63031385 A JP63031385 A JP 63031385A JP 3138588 A JP3138588 A JP 3138588A JP H01205683 A JPH01205683 A JP H01205683A
Authority
JP
Japan
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output
signal
pixel
black reference
storage section
Prior art date
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Pending
Application number
JP63031385A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Hasegawa
潤 長谷川
Tokuji Ishida
石田 徳治
Toshio Norita
寿夫 糊田
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
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Priority to US07/298,998 priority patent/US4985774A/en
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Priority to US07/593,863 priority patent/US5083207A/en
Priority to US07/801,895 priority patent/US5389971A/en
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate danger to destroy an A/D converting part by an excess current by inputting output, the content of which is the subtracted value of the output corresponding to a black reference picture element, to the A/D converting part in a case when the subtracted value ot the output corresponding to the black reference picture element is outputted and inputting the output of a determined range voltage output means in the other cases. CONSTITUTION:Switches 28 and 29 are switched so that the subtracted value of the output corresponding to the black reference picture element can be inputted to an A/D converting part 15 when a subtracting means 26 outputs the subtracted value of the output corresponding to the black reference picture element from the output corresponding to a use picture element. On the other hand, the switches 28 and 29 are switched so that the output of a determined range voltage means 27 can be inputted to the A/D converting part 15 when the subtracting means 26 does not output the subtracted value of the output corresponding to the black reference picture element from the output corresponding to the use picture element, namely, the subtracting means 26 outputs the subtracted value of the black reference picture element from the output of nonuse picture element. Thus, a signal to exceed its dynamic range is never inputted to the A/D converting part 15, and the dager to destroy the A/D converting part 15 is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、カメラの自動焦点検出装置などに用いられ
る固体撮像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a solid-state imaging device used in an automatic focus detection device of a camera or the like.

〈従来の技術〉 従来、この種の固体撮像装置としては、光電変換部の一
部を使用画素に対応させ、光電変換部の他の一部を遮光
して黒基準画素に対応させると共に、上記光電変換部か
らの電荷を蓄積部に蓄積し、蓄積部から出力される使用
画素に対応する出力から、蓄積部から出力される黒基準
画素に対応する出力を減算手段で減算して、ダーク電流
分の含まれていない光電出力得るようにしたものがある
(特開昭59−154880号公報)。
<Prior Art> Conventionally, in this type of solid-state imaging device, a part of the photoelectric conversion unit corresponds to the pixel used, and another part of the photoelectric conversion unit corresponds to the black reference pixel by shielding light, and the above-mentioned The electric charge from the photoelectric conversion section is accumulated in the accumulation section, and the output corresponding to the black reference pixel output from the accumulation section is subtracted from the output corresponding to the used pixel output from the accumulation section using a subtraction means to calculate the dark current. There is a device which is designed to obtain a photoelectric output that does not include the component (JP-A-59-154880).

ところで、自動焦点検出装置などに用いる固体撮像装置
においては、システム上使用する使用画素とシステム上
不要な不使用画素とがあり、このシステム上不必要な不
使用画素の部分には光電変換部を除去して他の回路など
を挿入している。
By the way, in a solid-state imaging device used for an automatic focus detection device, etc., there are used pixels that are used for the system and unused pixels that are unnecessary for the system, and a photoelectric conversion unit is installed in the unused pixels that are unnecessary for the system. It has been removed and other circuits have been inserted.

ところで、上記従来の固体撮像装置のように、常時、黒
基準画素に対応する出力を減算手段によって減算すると
、不使用画素の出力に対して黒基準画素に対応する出力
を減算した場合、その減算値は負の出力となり、この負
の出力をA/D変換器に入力するとその入力ダイナミッ
クレンジを超え、A/D変換器を破壊する恐れがある。
By the way, if the output corresponding to the black reference pixel is always subtracted by the subtraction means as in the conventional solid-state imaging device described above, when the output corresponding to the black reference pixel is subtracted from the output of the unused pixel, the subtraction The value becomes a negative output, and if this negative output is input to the A/D converter, the input dynamic range will be exceeded and the A/D converter may be destroyed.

また、蓄積部から画素信号の読み出し終了後に、減算手
段において画素入力から黒基準画素に対応した入力信号
を減算すると、負の減算値が得られ、過補償になり、A
/D変換器を破壊する恐れがある。
Furthermore, when the subtraction means subtracts the input signal corresponding to the black reference pixel from the pixel input after reading out the pixel signal from the storage section, a negative subtraction value is obtained, resulting in overcompensation.
/D converter may be destroyed.

そこで、この発明の目的は、固体撮像装置に接続される
A/D変換部に対して常にそのダイナミックレンジ内の
信号を入力することができ、過電流によりA/D変換部
を破壊する恐れがない固体撮像装置を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to be able to always input a signal within the dynamic range to an A/D converter connected to a solid-state imaging device, and to avoid the risk of destroying the A/D converter due to overcurrent. The purpose of the present invention is to provide a solid-state imaging device.

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明の固体撮像装置は、
第1.2,11.13図に例示するように、少なくとも
一つが遮光されており、システム上使用する使用画素と
黒基準画素に少なくとも対応する複数の光電変換部(P
D)と、上記各光電変換部(PD)からの電荷を蓄積す
る蓄積部(ST)と、使用画素に対応する蓄積部(ST
)の出力から黒基準画素に対応する蓄積部(ST)の出
力の減算を少なくとも行なう減算手段(26)と、一定
範囲に制限された電圧を出力する定範囲電圧出力手段(
27)と、上記減算手段(26)が、上記使用画素に対
応する蓄積部(ST)の出力から上記黒基準画素に対応
する蓄積部(ST)の出力の減算値を出力している場合
には、この減算値をA/D変換部(15)に人力する一
方、上記減算手段(26)が、上記使用画素に対応する
蓄積部(ST)の出力から黒基準画素に対応する蓄積部
(ST)の出力の減算値を出力していない場合には、上
記定範囲電圧出力手段(27)の出力を上記A/D変換
部(15)に人力するスイッチ(28,29)とを備え
たことを特徴としている。
Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the solid-state imaging device of the present invention has the following features:
As illustrated in Figures 1.2 and 11.13, a plurality of photoelectric conversion units (P
D), a storage section (ST) that stores charges from each photoelectric conversion section (PD), and a storage section (ST) that corresponds to the pixel used.
); a subtracting means (26) for at least subtracting the output of the storage section (ST) corresponding to the black reference pixel from the output of the storage section (ST); and a fixed range voltage output means (26) for outputting a voltage limited to a certain range.
27), and when the subtraction means (26) outputs a subtracted value of the output of the storage section (ST) corresponding to the black reference pixel from the output of the storage section (ST) corresponding to the pixel in use. This subtracted value is manually input to the A/D converter (15), while the subtraction means (26) calculates the output of the storage section (ST) corresponding to the black reference pixel from the output of the storage section (ST) corresponding to the pixel used. a switch (28, 29) for manually inputting the output of the fixed range voltage output means (27) to the A/D converter (15) when the subtracted value of the output of ST) is not output. It is characterized by

また、上記定範囲電圧出力手段を抵抗分割回路(27)
とし、この抵抗分割回路(27)を電源との間にスイッ
チ(31)を設けるのが好ましい。
Further, the fixed range voltage output means is connected to a resistor dividing circuit (27).
It is preferable to provide a switch (31) between the resistance divider circuit (27) and the power supply.

く作用〉 光電変換部(PD)のうちの一部は使用画素に対応する
信号を出力し、遮光された他の一部は黒基準画素に対応
する信号を出力する。上記各光電変換部からの電荷は蓄
積部(ST)に蓄積される。−方、減算手段(26)は
使用画素に対応する蓄積部(ST)の出力から黒基準画
素に対応する蓄積部(ST)の出力を減算する。また、
定範囲電圧出力手段(27)は一定範囲に制限された電
圧を出力している。スイッチ(28,29)は上記減算
手段が使用画素に対応する出力から黒基準画素に対応す
る出力の減算値を出力している場合には、この減算値を
A/D変換部に入力するように切り換えられる。一方、
上記減算手段が上記使用画素に対応する出力から黒基準
画素に対応する出力の減算値を出力していない場合、す
なわち、例えば不使用画素の出力から黒基準画素の減算
値を出力している場合には、上記スイッチ(28,29
)は定範囲電圧手段の出力をA/D変換部に人力するよ
うに切り換わる。したがって、A/D変換部にはそのグ
イナミソクレンジを超えた信号が入力することがなく、
A/D変換部を破壊する恐れがない。すなわち、黒基準
画素に対応する出力の減算による過補償を行なうことが
なく、常に人力範囲内の入力を行なうため、過電流によ
りA/D変換部を破壊する恐れがない。
Function> A part of the photoelectric conversion unit (PD) outputs a signal corresponding to the used pixel, and the other part, which is shielded from light, outputs a signal corresponding to the black reference pixel. Charges from each photoelectric conversion section are accumulated in a storage section (ST). On the other hand, the subtracting means (26) subtracts the output of the storage section (ST) corresponding to the black reference pixel from the output of the storage section (ST) corresponding to the used pixel. Also,
The fixed range voltage output means (27) outputs a voltage limited to a fixed range. The switches (28, 29) are configured to input the subtracted value to the A/D converter when the subtracting means outputs a subtracted value of the output corresponding to the black reference pixel from the output corresponding to the used pixel. can be switched to on the other hand,
When the subtraction means does not output a subtracted value of the output corresponding to the black reference pixel from the output corresponding to the used pixel, that is, for example, when it outputs the subtracted value of the black reference pixel from the output of the unused pixel. , the above switches (28, 29
) is switched so that the output of the fixed range voltage means is manually input to the A/D converter. Therefore, a signal exceeding the range will not be input to the A/D converter, and
There is no risk of destroying the A/D converter. That is, there is no overcompensation by subtraction of the output corresponding to the black reference pixel, and input is always within the human power range, so there is no risk of destroying the A/D converter due to overcurrent.

また、定範囲電圧出力手段である抵抗分割回路(27)
と電源との間のスイッチ(31)を定電圧が必要でない
場合に、オフにすれば電力の消費を節減できる。
In addition, a resistance divider circuit (27) which is a fixed range voltage output means
Power consumption can be reduced by turning off the switch (31) between the power source and the power source when constant voltage is not required.

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to illustrated embodiments.

まず、第1実施例について説明する。第1図にCODと
して作製されたイメージセンサ(13)の構成を示す。
First, a first example will be described. FIG. 1 shows the configuration of an image sensor (13) manufactured as a COD.

(1)は入射する光量に応じた電荷を発生する複数の光
電変換手段としてのフォトダイオード(PD)からなる
フォトダイオードアレイ、(ST)はフォトダイオード
(PD)により発生する電荷を蓄積する蓄積部、(BG
)はフォトダイオ−)”(PD)と蓄積部(ST)の間
に設けられたゲートである電界効果トランジスタ(以下
、FETという。)からなるバリアゲートであり、この
バリアゲート(I3G)は電圧印加時にはフォトダイオ
ード(PD)と蓄積部(ST)を接続して、フォトダイ
オード(PD)で発生した電荷を蓄積部(ST)へ流入
させる一方、電圧を印加しない時にはフォトダイオード
(FD)と蓄積部(ST)を分断し、フォトダイオード
(FD)で発生した電荷の蓄積部(ST)への流入を中
止する。また、(RG)は二相駆動により図面左から右
へ電荷の転送を行う転送レジスタ、(SH)は蓄積部(
ST)と転送レジスタ(RG)との間に設けられたゲー
トであるPETからなる移送ゲートである。この移送ゲ
ート(SH)は電圧印加時には蓄積部(ST)と転送レ
ノスタ(RG)とを接続して、蓄積部(ST)に蓄積さ
れた電荷を転送レジスタ(RG)へ移送する一方、電圧
を印加しない時には蓄積部(ST)と転送レジスタ(R
G)を分断し、蓄積部(ST)に蓄積された電荷が転送
レジスタ(RG)へ流入しないようにする。また、(R
GICC)はゲートであろFETからなる積分クリアゲ
ートである。この積分クリアゲート(RGICG)は、
電圧印加時には転送レジスタ(RG)とオーバーフロー
ドレイン(ODI)を接続して、積分に先立ち、各画素
のフォトダイオード(PD)および蓄積部(ST)の不
要電荷を転送レジスタ(RG)からオーバーフロードレ
イン(ODI)へ排出する。上記オーバーフロードレイ
ン(ODI)は電源電圧VDDに接続され、最も低いポ
テンシャルになっている。
(1) is a photodiode array consisting of a plurality of photodiodes (PD) as photoelectric conversion means that generate charges according to the amount of incident light, and (ST) is an accumulation section that accumulates charges generated by the photodiodes (PD). , (B.G.
) is a barrier gate consisting of a field effect transistor (hereinafter referred to as FET), which is a gate provided between the photodiode (PD) and the storage section (ST), and this barrier gate (I3G) is connected to the voltage When voltage is applied, the photodiode (PD) and storage section (ST) are connected to allow the charge generated in the photodiode (PD) to flow into the storage section (ST), while when no voltage is applied, the photodiode (FD) and storage section (ST) are connected. (ST) and stops the charge generated in the photodiode (FD) from flowing into the storage section (ST). Also, (RG) transfers charge from left to right in the drawing by two-phase drive. The transfer register (SH) is the storage unit (
This is a transfer gate made of PET, which is a gate provided between the transfer register (RG) and the transfer register (RG). This transfer gate (SH) connects the storage section (ST) and the transfer renoster (RG) when a voltage is applied, and transfers the charge accumulated in the storage section (ST) to the transfer register (RG), while applying the voltage. When no voltage is applied, the storage section (ST) and transfer register (R
G) to prevent charges accumulated in the storage section (ST) from flowing into the transfer register (RG). Also, (R
GICC) is an integral clear gate consisting of a gate or FET. This integral clear gate (RGICG) is
When voltage is applied, the transfer register (RG) and overflow drain (ODI) are connected, and before integration, unnecessary charges in the photodiode (PD) and storage section (ST) of each pixel are transferred from the transfer register (RG) to the overflow drain (ODI). ODI). The overflow drain (ODI) is connected to the power supply voltage VDD and has the lowest potential.

一方、上記フォトダイオード(PD)とオーバーフロー
ドレイン(OD2)との間には、オーバーフローゲート
(OG)を設けており、このオーバーフローゲート(O
G)には電圧を印加せず、常に電圧無印加時のバリアゲ
ート(BG)のポテンシャルよりも低いボテンシャルに
固定している。上記転送レジスタ(1”tG)へ移送さ
れた各画素の電荷は転送りロックφ1.φ、により図面
上右側からコンデンサ(8−1)に順次転送される。コ
ンデンサ(8−1)は、電荷が転送されるのに先立ち、
F’ET(8−3)のゲートに与えられる0SRS信号
により電源電圧に充電リセットされる。その後、コンデ
ンサ(8−1)は転送された電荷針たけ、充電電圧から
電位が下がる。このコンデンサ(8−1)の端子間電圧
はバッファ(8”−2)によりO8信号として取り出さ
れる。なお、ここで(8−1)を説明の便宜上コンデン
サであると説明したか、ダイオードのPN接合に置換で
きるものであり、回路を集積化する場合は、このコンデ
ンサはダイオードとして作製する。以下、コンデンサと
いう場合は同様である。
On the other hand, an overflow gate (OG) is provided between the photodiode (PD) and the overflow drain (OD2).
No voltage is applied to G), and it is always fixed at a potential lower than the potential of the barrier gate (BG) when no voltage is applied. The charge of each pixel transferred to the transfer register (1"tG) is sequentially transferred to the capacitor (8-1) from the right side in the drawing by the transfer lock φ1.φ.The capacitor (8-1) Prior to being transferred,
Charging is reset to the power supply voltage by the 0SRS signal applied to the gate of F'ET (8-3). Thereafter, the potential of the capacitor (8-1) decreases from the charging voltage by the amount of transferred charge. The voltage across the terminals of this capacitor (8-1) is taken out as the O8 signal by the buffer (8"-2). Note that (8-1) has been described here as a capacitor for convenience of explanation, or as a PN of a diode. This capacitor can be replaced with a junction, and when the circuit is integrated, this capacitor is manufactured as a diode.Hereinafter, when the capacitor is referred to as a capacitor, the same applies.

上記フォトダイオードアレイ(1)の端の複数のフォト
ダイオード(PD)上には、遮光用AC膜(l−1)を
、後述の黒基準画素出力を取り出すために設けている。
A light-shielding AC film (1-1) is provided on the plurality of photodiodes (PD) at the ends of the photodiode array (1) in order to take out a black reference pixel output, which will be described later.

上記フォトダイオードアレイ(1)は、自動焦点検出シ
ステム上必要な画素を中央付近を除く両側のブロックに
よって検出するので、上記フォトダイオードアレイ(1
)の中央付近は自動焦点検出システム上不要な不使用画
素に対応する。このため、上記不使用画素に対応するフ
ォトダイオードアレイ(1)の中央のフォトダイオード
(PD)を除去して、この除去した部分に後述する輝度
モニタ用フォトダイオード(9)の出力処理のための回
路の一部を挿入している(第21図参照)。
The photodiode array (1) detects pixels necessary for the automatic focus detection system using blocks on both sides except for the central area.
) corresponds to unused pixels that are unnecessary for the automatic focus detection system. For this reason, the central photodiode (PD) of the photodiode array (1) corresponding to the unused pixel is removed, and a photodiode (9) for brightness monitoring (to be described later) is installed in this removed portion for output processing. A part of the circuit is inserted (see Figure 21).

また、上記イメージセンサ(13)の積分時間を制御す
るために、上記フォトダイオード(PD)へ入射する光
量をモニタする輝度モニタ手段である輝度モニタ用フォ
トダイオード(9)を設けている。
Further, in order to control the integration time of the image sensor (13), a brightness monitoring photodiode (9) is provided as brightness monitoring means for monitoring the amount of light incident on the photodiode (PD).

この輝度モニタ用フォトダイオード(9)は、自動焦点
検出システム上必要な画素を検知するフォトダイオード
アレイ(1)の両側の2つのブロックにまたがって形成
しているので、細長い形状をしている。また、この輝度
モニタ用フォトダイオード(9)は、上記不使用画素に
対応する領域に照射される光量をモニタしないように、
上記不使用画素に対応する部分にはAg膜(9−1)で
遮光がなされている。このように輝度モニタ用フ]−ト
ダイ才−ド(9)はフォトダイオードアレイ(+)の整
列方向を長手方向として配置され、そのフォトダイオー
ドアレイ(+)の両端の2つのブロックにまたがって(
IM成されると共に、不使用画素に対応する部分をAg
膜(9−1)で覆っているので、使用画素に対応する部
分の平均出力レベルを正確にモニタするかできろ。この
輝度モニタ用フォトダイオード(9)の出力処理のため
の回路の一部は第21図に示すように、フォトダイオー
ドアレイ(1)のフォトダイオード(PD)を除去した
中央に挿入している。
The brightness monitor photodiode (9) has an elongated shape because it is formed across two blocks on both sides of the photodiode array (1) that detects pixels necessary for the automatic focus detection system. In addition, this brightness monitoring photodiode (9) is configured so as not to monitor the amount of light irradiated to the area corresponding to the unused pixel.
The portions corresponding to the unused pixels are shielded from light by an Ag film (9-1). In this way, the brightness monitor board (9) is arranged with the alignment direction of the photodiode array (+) as the longitudinal direction, and extends over the two blocks at both ends of the photodiode array (+).
At the same time as IM is created, the portion corresponding to unused pixels is Ag
Since it is covered with a film (9-1), it is possible to accurately monitor the average output level of the portion corresponding to the pixel used. A part of the circuit for output processing of the brightness monitoring photodiode (9) is inserted in the center of the photodiode array (1) from which the photodiode (PD) has been removed, as shown in FIG.

上記輝度モニタ用フォトダイオード(9)は前述の如く
、細長い形状をしているが、その長さをQとし、その一
端から出力を取り出す場合、一般に長さgと応答時間τ
との間にはτoc Q 2という関係が成り立ち、長さ
Qが長くなる程、応答性が急速に悪化する。したがって
、応答性悪化を防ぐために、輝度モニタ用フォトダイオ
ード(9)の中央付近の取出電極から出力を取り出して
いる。このため、応答時間はフォトダイオード(9)の
端にコンタクトを設けた場合に比べて、下記の式のよう
に、1/4となっている。
As mentioned above, the brightness monitoring photodiode (9) has an elongated shape, and if its length is Q, and the output is taken out from one end, generally the length g and the response time τ
The relationship τoc Q 2 holds true, and the longer the length Q, the more rapidly the responsiveness deteriorates. Therefore, in order to prevent the responsiveness from deteriorating, the output is extracted from the extraction electrode near the center of the brightness monitoring photodiode (9). Therefore, the response time is 1/4 compared to the case where a contact is provided at the end of the photodiode (9), as shown in the following equation.

このように、中央付近に取出電極を設けて、輝度モニタ
用フォトダイオード(9)の応答性が早いために、輝度
モニタ用フォトダイオード(9)の出力に基づいて積分
時間を定めても過度に蓄積部(ST)に電荷を蓄える過
剰積分を行うことがなく、適正な積分を行うことができ
る。
In this way, since the extraction electrode is provided near the center and the response of the brightness monitoring photodiode (9) is fast, even if the integration time is determined based on the output of the brightness monitoring photodiode (9), it will not be excessive. Appropriate integration can be performed without performing excessive integration that stores charges in the storage section (ST).

上記輝度モニタ用フォトダイオード(9)には蓄積手段
であるコンデンサ(I O−1)が接続されており、イ
メージセンサ(13)の積分に先立ち、FET(I 0
−3)のゲートにACCI’(S信号が印加されると、
上記コンデンサ(10−1)は電源電圧VDDに充電さ
れる。AGcR9信号の除去後は、光照射に応じて発生
する電荷により、コンデンサ(10−1)における電位
が降下する。この電位は出力手段であるバッファ(10
−2)を介してAGCO8信号として出力される。
A capacitor (IO-1), which is a storage means, is connected to the brightness monitoring photodiode (9), and prior to integration of the image sensor (13), an FET (I O
-3) When ACCI' (S signal is applied to the gate of
The capacitor (10-1) is charged to the power supply voltage VDD. After the AGcR9 signal is removed, the potential at the capacitor (10-1) drops due to charges generated in response to light irradiation. This potential is applied to a buffer (10
-2) is output as an AGCO8 signal.

補償用ダイオード(11)は輝度モニタ用フォトダイオ
ード(9)の暗時出力を除去するために設けられたもの
であり、この上には遮光用人ρ膜(II−1)が設けら
れている。この補償用ダイオード(11)は輝度モニタ
用フォトダイオード(9)の暗時出力と同量の出力が得
られるように設計されているが、輝度モニタ用フォトダ
イオード(9)と同構造とした場合には、輝度モニタ用
フォトダイオード(9)と同じ面積を必要とし、デツプ
サイズの増大を招いてしまう。このため、この補償用ダ
イオード(II)は、第7図(a)に示すように、N型
部を互いに分離され一定間隔をおいて整列された多数の
部分からなるようにし、これらをP型部に埋め込むこと
によって、暗時出力の発生源である表面におけるPN接
合部の長さ(周辺長)Laを増大させて、輝度モニタ用
フォトダイオード(9)より小さなサイズで同量の暗時
出力が得られるように設計している。
The compensation diode (11) is provided to remove the dark output of the brightness monitor photodiode (9), and a light-shielding ρ film (II-1) is provided on top of the compensation diode (11). This compensation diode (11) is designed to obtain the same amount of output as the dark output of the brightness monitor photodiode (9), but if it has the same structure as the brightness monitor photodiode (9). requires the same area as the brightness monitoring photodiode (9), resulting in an increase in depth size. Therefore, as shown in FIG. 7(a), the compensating diode (II) consists of a large number of N-type parts separated from each other and arranged at regular intervals, and these are made into P-type parts. By embedding it in the dark area, the length (peripheral length) La of the PN junction on the surface, which is the source of the dark output, is increased, and the same amount of dark output can be achieved with a smaller size than the brightness monitor photodiode (9). It is designed to provide the following.

上記補償用ダイオード(II)はコンデンサ(12−1
)に接続している。このコンデンサ(+2−1)はイメ
ージセンサ(13)の積分に先立ち、FET(12−3
)のゲートニ印加されるAGCR9信号によって、電源
電圧VDDに充電される。しかし、AGCnS信号の除
去後は、補償用グイ才一ド(11)の暗時出力電荷によ
り、コンデンサ(12−1)の電位は徐々に下がる。こ
の電位はバッファ(+2−3)を介してDOS信号とし
て出力される。以上でイメージセンサ(13)の構成の
説明を終了する。
The compensation diode (II) is connected to the capacitor (12-1
). This capacitor (+2-1) is connected to the FET (12-3) prior to integration of the image sensor (13).
) is charged to the power supply voltage VDD by the AGCR9 signal applied to the gate. However, after the AGCnS signal is removed, the potential of the capacitor (12-1) gradually decreases due to the dark output charge of the compensation guide (11). This potential is output as a DOS signal via a buffer (+2-3). This concludes the description of the configuration of the image sensor (13).

次に、第2図のブロック図に沿って全体のハードウェア
構成を説明する。第2図中布の(+4)は上記イメージ
センサ(13)の駆動制御を行う演算制御手段であるマ
イクロコンピュータ(μCom)である。このマイクロ
コンピュータ(14)のイメージセンサ制御部(16)
は、イメージセンサ(13)の後述する4つのモードを
切り換えるための2つの信号MD、、MD、の出力およ
び動作タイミングを与えるための2つの信号NBI、N
B、の出力を行うと共に、I10バッファ(22)より
、積分完了か否かを示すTINT信号とイメージセンサ
出力のA/D変換開始を示すADS信号との論理和であ
るADT信号か入力され、またゲイン情報Gl。
Next, the overall hardware configuration will be explained along the block diagram of FIG. (+4) in the middle of FIG. 2 is a microcomputer (μCom) which is an arithmetic control means for controlling the drive of the image sensor (13). Image sensor control section (16) of this microcomputer (14)
are the output of two signals MD, , MD, for switching the four modes of the image sensor (13, which will be described later), and two signals NBI, N for providing the operation timing.
At the same time, an ADT signal is inputted from the I10 buffer (22), which is the logical sum of a TINT signal indicating whether or not integration has been completed, and an ADS signal indicating the start of A/D conversion of the image sensor output. Also, gain information GL.

G3信号が、NB、、NB、信号の信号ラインを用いて
入力される。
The G3 signal is input using the NB, , NB, signal line.

上記マイクロコンピュータ(14)より左側の回路は、
lチップのIC上に構成されている。この内で、上記1
10バツフア(22)は次の機能を有する。すなわち、
上記TINT信号とADS信号のオアを取り、マイクロ
コンピュータ(14)にADT信号として出力する機能
、NB、、NB、信号の信号ラインの入出力を切り換え
て入力時にはNB 、。
The circuit on the left side of the microcomputer (14) is
It is constructed on a 1-chip IC. Among these, the above 1
The 10 buffer (22) has the following functions. That is,
A function of ORing the above TINT signal and ADS signal and outputting it to the microcomputer (14) as an ADT signal, switching the input/output of the signal line of the NB, NB, signal and NB when inputting.

NB、信号をマイクロコンピュータ(14)から入力し
、出力時にはGl、G3信号をマイクロコンピュータ(
14)へ出力する機能、さらに、マイクロコンピュータ
(14)の信号レベルと、分周回路(+9)、積分時間
制御部(20)、信号処理タイミング発生部(21)お
よび転送りロック発生部(30)等の回路内の信号レベ
ルとのインターフェース機能を有している。
The NB and G3 signals are input from the microcomputer (14), and when output, the Gl and G3 signals are input to the microcomputer (14).
14), the signal level of the microcomputer (14), the frequency dividing circuit (+9), the integration time control section (20), the signal processing timing generation section (21), and the transfer lock generation section (30). ), etc., has an interface function with the signal level in the circuit.

一方、モード選択回路(23)は、M D 1. M 
D 2信号をデコードし、下記の4つのモードのうち1
つのモードを選択する回路である。MD、−“L”。
On the other hand, the mode selection circuit (23) selects M D 1. M
Decodes the D2 signal and selects one of the following four modes.
This circuit selects two modes. MD, -“L”.

M D t =“L”の場合、モード選択回路(23)
はINl信号のみを“I]”とし、INIモードを選択
する。INIモードはイメージセンサ(+3)のイニシ
ャライズ動作を行うモードである。MD 、=“し”。
When M D t = “L”, the mode selection circuit (23)
sets only the INl signal to "I" and selects the INI mode. The INI mode is a mode for initializing the image sensor (+3). MD, = “shi”.

MD、−“■]”の場合、モード選択回路(23)はI
NT信号のみを“H”とし、INTモードを選択する。
In the case of MD, -“■]”, the mode selection circuit (23)
Only the NT signal is set to "H" to select the INT mode.

INTモードはイメージセンサ(13)の積分を行うモ
ードである。MD、−“H”、MD、=“H”の場合、
モード選択回路(23)はDDl信号のみを“H”とし
、DDIモードを選択する。DDIモードはイメージセ
ンサ(13)の読み出しを開始するモードであり、また
、NB、、NBt信号により、後述の黒基準画素のザン
ブルホールドを行うモードでもある。MD 、=″H″
、 M D t =“L“の場合、モード選択回路(2
3)はDD2信号のみを“H”とし、DD2モードを選
択する。DD2モードはイメージセンサ(13)の読み
出しを行い、読み出され、処理を加えられたイメージセ
ンサ(13)の出力をマイクロコンピュータ(14)の
A/D変換部(15)へ送信するモードである。各モー
ドの動作および機能に関しては後述する。
The INT mode is a mode in which the image sensor (13) performs integration. If MD, - “H”, MD, = “H”,
The mode selection circuit (23) sets only the DDl signal to "H" and selects the DDI mode. The DDI mode is a mode in which readout of the image sensor (13) is started, and is also a mode in which zumble hold of black reference pixels, which will be described later, is performed using the NB, , NBt signals. MD,=″H″
, when M D t = “L”, the mode selection circuit (2
3) sets only the DD2 signal to "H" and selects the DD2 mode. The DD2 mode is a mode in which the image sensor (13) is read and the read and processed output of the image sensor (13) is sent to the A/D converter (15) of the microcomputer (14). . The operation and functions of each mode will be described later.

上記分周回路(19)はマイクロコンピュータ(14)
のクロック発生部(+8)で発生した基準クロックCP
の分周を行い、イメージセンサ(13)の転送りロック
φ3.φ、の元となるクロックφ。を発生すると共に、
積分時間制御部(20)と信号処理タイミング発生部(
21)にてクロックφ。と同期を取るためのタイミング
クロックφを発生している。
The above frequency dividing circuit (19) is a microcomputer (14)
The reference clock CP generated by the clock generator (+8) of
The image sensor (13) transfer lock φ3. The clock φ that is the source of φ. At the same time,
Integral time control section (20) and signal processing timing generation section (
21) clock φ. A timing clock φ is generated for synchronization with the

上記クロックφ。は転送りロック発生部(30)へ送ら
れ、ここで、積分時間制御部(20)から送信されるS
H倍信号RGI CG倍信号クロックφ。
The above clock φ. is sent to the transfer lock generation section (30), where S sent from the integral time control section (20)
H double signal RGI CG double signal clock φ.

により、クロックφ3.φ、を作り出し、イメージセン
ナ(13)の転送りロックとしている。積分時間制御部
(20)はINIモード、TNTモードの時、マイクロ
コンピュータ(14)から送信されるタイミング信号N
B、、NB、に基づき、分周回路(19)から送られる
クロックφと同期を取ってAccrts信号、BG倍信
号5I−1信号、RGTCG信号を発生し、積分の開始
動作を行う。上記各信号は第1図に示したイメージセン
サ(+3)の各部に与えられる。また、積分時間制御部
(20)は、イメージセンサ(13)の積分が適正とな
った時“L”−“H”となる減算手段である輝度判定回
路(24)からの積分完了信号VFLG、またはモード
選択回路(23)からのDDl信号が“H“となってい
る時に送信されるタイミング信号NB、、NB、によっ
て、BG倍信号発生し、積分の終了動作を行う。
Therefore, the clock φ3. φ, and serves as a transfer lock for the image sensor (13). The integral time control section (20) receives a timing signal N transmitted from the microcomputer (14) in INI mode and TNT mode.
Based on the signals B, , NB, the Accrts signal, the BG multiplied signal 5I-1 signal, and the RGTCG signal are generated in synchronization with the clock φ sent from the frequency divider circuit (19), and the integration start operation is performed. Each of the above signals is applied to each part of the image sensor (+3) shown in FIG. The integration time control unit (20) also receives an integration completion signal VFLG from the brightness determination circuit (24), which is a subtraction means, which becomes "L" - "H" when the integration of the image sensor (13) becomes appropriate; Alternatively, a BG multiplied signal is generated by the timing signals NB, NB, which are transmitted when the DDl signal from the mode selection circuit (23) is "H", and the integration is completed.

さらに、この積分時間制御部(20)はDDI信号が“
T(”となっている時、タイミング信号NB、。
Furthermore, this integration time control section (20) is configured so that the DDI signal is “
T(", the timing signal NB,.

NB、によってSH倍信号発生し、蓄積部(’ST)か
ら出力の読み出し開始動作を行う。このとき、輝度判定
回路(24)に対して、後述の輝度情報を得るための信
号、SH倍信号よびφa、φb、φC2φd信号を送信
している。上記輝度判定回路(24)はイメージセンサ
(I3)より送られるAGCOS信号とDOS信号によ
りイメージセンサ(13)に照射される先遣をモニタし
、積分か適正なレベルに達したと判断された場合に、V
FLG信号を反転する機能と、低輝度時に積分をVFL
G信号反信号反転子した場合、積分のレベルを判定し、
そのレベルに応じてイメージセンサ(13)のゲインを
切り換えるためのGl、G3信号を出力する機能を有し
ている。
NB generates a signal times SH and performs an operation to start reading the output from the storage section ('ST). At this time, a signal for obtaining luminance information, which will be described later, an SH multiplied signal, and φa, φb, φC2φd signals are transmitted to the luminance determination circuit (24). The brightness determination circuit (24) monitors the advance irradiation on the image sensor (13) using the AGCOS signal and DOS signal sent from the image sensor (I3), and when it is determined that the integral or appropriate level has been reached. ,V
A function to invert the FLG signal and convert the integration to VFL at low brightness.
If the G signal is an inverse signal inverter, determine the level of integration,
It has a function of outputting Gl and G3 signals for switching the gain of the image sensor (13) according to the level.

AGC差動増幅回路(25)はイメージセンサ(13)
から送られてきた出力信号O8を増幅する回路である。
AGC differential amplifier circuit (25) is an image sensor (13)
This circuit amplifies the output signal O8 sent from.

このAGC差動増幅回路(25)では03R9信号によ
ってオンとなったイメージセンサ(13)のF’ET(
8−3)によりコンデンサ(8−1)が充電された直後
の電位O8を、信号処理タイミング発生部(21)より
送られるR3S/H信号によってサンプルホールドした
後、この電位O8を転送りロックに従ってコンデンサ(
8−1)に転送される各画素の発生電荷により降下した
コンデンサ(8−1)の電位O8との差動を取り、これ
を増幅して、信号Vos’として減算手段であるOB減
算AGC差動増幅回路(26)へ出力している。
In this AGC differential amplifier circuit (25), the F'ET (
8-3) samples and holds the potential O8 immediately after the capacitor (8-1) is charged by the R3S/H signal sent from the signal processing timing generation section (21), and then transfers this potential O8 and uses it according to the lock. Capacitor (
The difference between the potential O8 of the capacitor (8-1) that has dropped due to the generated charge of each pixel transferred to 8-1) is taken, and this is amplified, and the OB subtraction AGC difference, which is a subtraction means, is taken as a signal Vos'. It is output to the dynamic amplifier circuit (26).

このOB減算AGC差動増幅回路(26)の増幅時のケ
インは輝度判定回路(24)より出力されるG3信号に
より切り換えられる。」二足01349算AGC増幅回
路(26)では、黒基準画素の出力と、Aρ遮光のない
通常画素つまり有効画素の出力との差動増幅と、出力V
os’のサンプルホールドを行っている。フォトダイオ
ード(FD)は、常に暗時出力を伴うため、AC遮光を
施したフォトダイオード(PD)によって検出される画
素を黒基準画素として、暗時出力の基準画素とし、通常
画素の出力からその黒基準画素成分を減算して得られた
値をイメージセンサ(13)の出力としている。上記O
B減算AGC増幅回路(26)は、AGC差動増幅回路
(25)からの出力Vos’が転送りロックに同期しな
がら繰り返し入力されるため、信号処理タイミング発生
部(21)より送られるOSS/HSS/上り、有効画
素の信号出力Vas’のレベルをサンプルホールドし、
また信号処理タイミング発生部(21)より送られるO
BS/H信号により、黒基準画素出力中に、その出力V
os’をサンプルホールドする。
The amplification cane of the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) is switched by the G3 signal output from the brightness determination circuit (24). The AGC amplifier circuit (26) performs differential amplification between the output of the black reference pixel and the output of the normal pixel without Aρ light shielding, that is, the effective pixel, and the output V
Sample and hold of os' is performed. Since the photodiode (FD) always has an output in the dark, the pixel detected by the photodiode (PD) with AC light shielding is used as the black reference pixel and the reference pixel for the dark output. The value obtained by subtracting the black reference pixel component is the output of the image sensor (13). O above
Since the output Vos' from the AGC differential amplifier circuit (25) is repeatedly input to the B subtraction AGC amplifier circuit (26) in synchronization with the transfer lock, the B subtraction AGC amplifier circuit (26) receives the OSS/ Sample and hold the level of the signal output Vas' of the HSS/upstream and effective pixels,
Also, O sent from the signal processing timing generator (21)
Due to the BS/H signal, while the black reference pixel is being output, its output V
Sample and hold os'.

上記OB減算AGC増幅回路(26)はサンプルホール
ドした有効画素の信号出力レベルVos’からサンプル
ホールドした黒語学画索出力レベルVos’を減算し、
また、輝度判定回路(24)より出力されるG3信号に
よって切り換えられるゲインをかけて、信号Vosとし
てアナログ参照電圧Vrefより下側に出力する。
The OB subtraction AGC amplifier circuit (26) subtracts the sampled and held output level Vos' of the valid pixel from the sampled and held signal output level Vos' of the effective pixel,
Furthermore, the signal is multiplied by a gain that is switched by the G3 signal output from the brightness determination circuit (24), and is output as a signal Vos below the analog reference voltage Vref.

定範囲電圧出力手段である温度検出部(27)は、第1
3図に示される抵抗分割回路で温度の検出を行っている
。この抵抗分割回路(27)は、拡散により形成された
拡散抵抗(32)とポリノリコン(Po1y−Si)で
形成された抵抗(33)を備え、これらは常温で等しい
抵抗値となるよう設計されている。各抵抗(32)、(
33)は温度係数が異なるため、それらの接続点からバ
ッファ(34)を介して出力される出力VTMPは、V
ref/2を中心として温度に応じたものとなる。なお
、アナログスイッチ(31)は、DD2モードではDD
丁二“L”となり、アナログスイッチ(31)をオフに
することで消費電流の低減を図っている。一方、第2図
に示すアナログスイッチ(28)はDD2モード、ずな
イつちDD2−“I−I”の場合、オンとなり、逆にア
ナログスイッチ(29)はDD2−“lブの場合にオン
となる。これによってDD2モードの時は、出力Vou
tとして信号Vosを出力し、DD2モード以外では出
力Voutとして信号V TMPを出力する。上記信号
Voutはマイクロコンピュータ(14)中のA/D変
換部(15)へ入力され、ここでアナログ参照電圧V 
refより低電圧側のアナログ出ツノのA/D変換をA
DT信号で開始し、ディジタルデータに変換している。
The temperature detection section (27), which is a fixed range voltage output means,
Temperature is detected by the resistance divider circuit shown in Figure 3. This resistor divider circuit (27) includes a diffused resistor (32) formed by diffusion and a resistor (33) formed of poly-silicon (Poly-Si), which are designed to have equal resistance values at room temperature. There is. Each resistor (32), (
33) have different temperature coefficients, the output VTMP output from their connection point via the buffer (34) is V
It depends on the temperature around ref/2. In addition, the analog switch (31) is DD in DD2 mode.
By turning off the analog switch (31), the current consumption is reduced. On the other hand, the analog switch (28) shown in FIG. This turns on the output Vou in the DD2 mode.
The signal Vos is output as the output t, and the signal VTMP is output as the output Vout in modes other than DD2 mode. The signal Vout is input to the A/D converter (15) in the microcomputer (14), where the analog reference voltage V
A/D conversion of the analog output on the lower voltage side than ref
It starts with a DT signal and converts it to digital data.

このように、アナログ参照電圧(28,29)を切り替
えて、OB減算AGC差動増幅回路(26)が使用画素
に対応する信号Vosを出力している場合は、その信号
をA/D変換部(15)に入力する一方、それ以外の場
合は、温度検出部(27)から一定範囲内の電圧VTM
PをA/D変換部(15)に人力しているので、OB減
算AGC差動増幅回路(26)から不使用画素に対応す
る出力から黒基準画素に対応する出力の減算による生じ
る負出力や、画素の読み出し終了後における使用画素の
出力から黒基準画素の出力の減算により生じる負の出力
が生じても、これらはA/D変換部(15)に人力され
ることがなく、温度検出部(27)から一定範囲内の電
圧V TMPがA/D変換部(■5)に入力される。し
たがって、A/D変換m(15)は人力ダイナミックレ
ンノを越えることがなく、破壊する恐れがない。
In this way, when the analog reference voltage (28, 29) is switched and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) outputs the signal Vos corresponding to the pixel used, the signal is sent to the A/D converter. (15), while in other cases, the voltage VTM within a certain range is input from the temperature detection section (27).
Since P is input manually to the A/D converter (15), the negative output generated by subtracting the output corresponding to the black reference pixel from the output corresponding to the unused pixel from the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26), Even if a negative output is generated by subtracting the output of the black reference pixel from the output of the used pixel after pixel reading is completed, these are not manually input to the A/D converter (15), and the temperature detector From (27), the voltage V TMP within a certain range is input to the A/D converter (5). Therefore, the A/D conversion m(15) does not exceed the human-powered dynamic range, and there is no risk of damage.

以上でハードウェア構成の説明を終了する。This concludes the explanation of the hardware configuration.

次に、1F7述したイメージセンサ(13)の各モード
における動作を詳細に説明する。
Next, the operation of the image sensor (13) described in 1F7 in each mode will be explained in detail.

まず、イニシャライズモードについて説明する。First, the initialization mode will be explained.

マイクロコンピュータ(14)がMD I =”L”。The microcomputer (14) is MD I = “L”.

MD2−“L“を出力すると、モード選択回路(23)
はINI信号のみを“トI”とし、積分時間制御11(
20)にイニシャライズモード(I!lモード)である
ことを告知する。INrモードはイメージセンサ(13
)の電源投入後、直ちにイメージセンサ(13)の不要
電荷を排出するためのモードである。イメージセンサ(
I3)は電源投入後はボテンノヤル井戸であるフォトダ
イオード(PD)、蓄積部C3T)、転送レジスタ(R
G)の各々に不要電荷が溜まっており、これを素早く排
出して、イメージセンサ(13)が使用可能な状態にな
るよう立ち上げる必要がある。そこで、不要電荷の排出
を迅速に行うためにINrモードを設定すると共に、イ
メージセンサ(13)のポテンシャル構造を第3図の構
造とした。
When MD2-“L” is output, the mode selection circuit (23)
In this case, only the INI signal is set to “I”, and the integral time control 11 (
20) is notified that it is in the initialization mode (I!l mode). INr mode uses image sensor (13
) is a mode for discharging unnecessary charges from the image sensor (13) immediately after the power is turned on. Image sensor (
After the power is turned on, I3) is a photodiode (PD), which is a bottomless well, a storage section C3T), and a transfer register (R
G) has accumulated unnecessary charge, and it is necessary to quickly discharge this charge and start up the image sensor (13) so that it can be used. Therefore, in order to quickly discharge unnecessary charges, the INr mode was set, and the potential structure of the image sensor (13) was changed to the structure shown in FIG. 3.

以下、第3図のポテンシャル図と第4図のタイムチャー
トに沿って説明する。第3図(a)にて左側からオーバ
ーフロードレイン(OD 2 )、オーバーフローゲー
ト(OG)、フォトダイオード(PD)。
Hereinafter, explanation will be given along with the potential diagram of FIG. 3 and the time chart of FIG. 4. From the left in FIG. 3(a), an overflow drain (OD 2 ), an overflow gate (OG), and a photodiode (PD).

バリアゲート(BG)、蓄積部(ST)、移送ゲー1−
(SH)、転送レジスタ(RG)、積分クリアゲート(
RG r CG)、オーバー7C7−ドレイン(ODl
)となっている。バリアゲート(BG)、移送ゲー1−
(SH)、積分クリアゲート(RGICG)の各ゲート
および転送レジスタ(RG)に電圧を印加した場合(転
送レジスタ(RG)にはφ1が印加される)、第3図(
b)に示すように、PD>EC>ST>SH>RG>R
G I CG>OD +となるようにそのポテンシャル
が設計され、フォトダイオード(PD)、蓄積部(ST
)、転送レジスタ(RG)の不要電荷はこのときにオー
バーフロードレイン(ODl)へ排出されるようになっ
ている。タイムチャートに沿ってこの動作を説明する。
Barrier gate (BG), storage section (ST), transfer game 1-
(SH), transfer register (RG), integral clear gate (
RG r CG), over 7C7-drain (ODl
). Barrier gate (BG), transport game 1-
(SH), each gate of the integral clear gate (RGICG), and the transfer register (RG) (φ1 is applied to the transfer register (RG)).
As shown in b), PD>EC>ST>SH>RG>R
The potential is designed so that G I CG > OD +, and the photodiode (PD), storage section (ST
), unnecessary charges in the transfer register (RG) are discharged to the overflow drain (ODl) at this time. This operation will be explained along the time chart.

第4図(a)の状態が第3図(a)に対応している。The state in FIG. 4(a) corresponds to FIG. 3(a).

このとき、Ni2.=“L”、NB、=“L”の状態で
、バリアゲート(BG)、移送ゲー)(SI−i)、積
分クリアゲート(RG IcG)の各ゲートには電圧は
印加されておらず、またフォトダイオード(PD)。
At this time, Ni2. In the state of = "L", NB, = "L", no voltage is applied to each gate of the barrier gate (BG), transfer gate (SI-i), and integral clear gate (RG IcG). Also a photodiode (PD).

蓄積部(ST)、転送レジスタ(I’tG)各部には不
要電荷が蓄積されている。NB、、NB2が共に”L”
の場合には、イメージセンサ(13)を制御する積分時
間制御1(20)はイメージセンサ(I3)に対して何
も動作はしない。
Unnecessary charges are accumulated in each section of the storage section (ST) and transfer register (I'tG). NB,,NB2 are both "L"
In this case, the integral time control 1 (20) that controls the image sensor (13) does not perform any operation on the image sensor (I3).

マイクロコンピュータ(14)がN B +−“I(”
The microcomputer (14) reads N B +-“I(”
.

NB2−“L”を出力すると、積分時間制御部(20)
は分周回路(19)から送られるクロックφ。と同期を
取って、第4図(b)に示すように、5)1=“ト■”
When NB2-“L” is output, the integral time control section (20)
is the clock φ sent from the frequency dividing circuit (19). In synchronization with
.

BG−“H”、RGICG−“H”をイメージセンサ(
13)に出力する。さらに、S L(信号、R(、IC
C;信号は転送りロック発生部(30)にも送信され、
転送りロック発生部(30)ではS I(信号とクロッ
クφ。のオア出力を転送りロックφ1とし、またRGI
CG信号とφ。のノア出力を転送りロックφ。
Connect BG-“H” and RGICG-“H” to the image sensor (
13). Furthermore, S L(signal, R(, IC
C: The signal is also sent to the transfer lock generation unit (30),
The transfer lock generation unit (30) transfers the OR output of the SI (signal and clock φ) and sets it as lock φ1, and also outputs the RGI
CG signal and φ. Transfers the Noah output of and locks φ.

として、SH−“H”、RGICG−“■4”の場合に
は、φ、−“I]”、φ、=“L”の状態でイメージセ
ンサ(13)への転送りロックを停止させている。そし
て、イメージセンサ(13)はSH,BG、RGI C
G、φ、φ2の各信号により、第3図(b)に示される
ように、フォトダイオード(PD)、蓄積部(ST)、
転送レジスタ(RG)の不要電荷を排出する。
In the case of SH-“H” and RGICG-“■4”, the transfer lock to the image sensor (13) is stopped in the state of φ, -“I]”, φ, = “L”. There is. And the image sensor (13) is SH, BG, RGI C
As shown in FIG. 3(b), the G, φ, and φ2 signals cause the photodiode (PD), storage section (ST),
Discharge unnecessary charges from the transfer register (RG).

マイクロコンピュータ(14)は続いてN B + −
“11”、NB、−“H”を出力した後、NB、−“L
”。
The microcomputer (14) then reads N B + −
After outputting “11”, NB, -“H”, NB, -“L”
”.

NB2=“H″を出力する。これを受けて積分時間制御
部(20)はクロックφ。と同期を取り、SH倍信号よ
びBG倍信号“L”に戻す(第3図(C)、第4図(C
))。一方、転送りロック発生部(30)ではS H信
号が“し”に戻ったことにより転送りロックφ、が動き
始め、転送りロックφ、は“L”である。
Outputs NB2="H". In response to this, the integral time control section (20) sets the clock φ. and returns the SH double signal and BG double signal to “L” (Fig. 3 (C), Fig. 4 (C)
)). On the other hand, in the transfer lock generating section (30), the S H signal returns to "OFF", so that the transfer lock φ starts to move, and the transfer lock φ is at "L".

このとき転送レジスタ(RG)とオーバーフロードレイ
ン(ODI)のポテンシャル段差が大きくなり、転送レ
ジスタ(RG)の不要電荷の排出が促進され、完全ニオ
−バーフロードレイン(ODI)へ排出される(第3図
(d)、第4図(d))。また、このとき、転送りロッ
クφ2は“L“で停止したままなので、上記転送レジス
タ(RG)に隣接し、転送りロックφ2が印加されてい
る別の転送レジスタ(RG)に上記レジスタ(RG)の
不要電荷が流れ込むことはない。
At this time, the potential difference between the transfer register (RG) and the overflow drain (ODI) increases, promoting the discharge of unnecessary charges from the transfer register (RG), and discharging them completely to the overflow drain (ODI) (third stage). Figure (d), Figure 4 (d)). Also, at this time, since the transfer lock φ2 remains stopped at "L", another transfer register (RG) adjacent to the above transfer register (RG) to which the transfer lock φ2 is applied is connected to the above register (RG). ) no unnecessary charges flow into it.

タイマーが所定時間経過したことを計時した後、マイク
ロコンピュータ(14)は、NB、、NB2を共に“し
”に戻す。積分時間制御部(20)は、これによりφ0
と同期してRG I CG倍信号“L”とする。そうす
ると、イメージセンサ(13)のRGICG端子に印加
された電圧が零になり、この積分クリアゲート(RGI
CG)は閉じる。それと同時に、転送りロック発生部(
30)ではRGICG信号が“L”になったことで、転
送りロックφ2ら動き始める(第3図(e)、第4図(
e))。以上で不要電荷排出動作のIザイクルか終了す
る。
After the timer measures that the predetermined time has elapsed, the microcomputer (14) returns both NB and NB2 to "OFF". The integral time control section (20) thereby controls φ0
In synchronization with this, the RG I CG double signal is set to "L". Then, the voltage applied to the RGICG terminal of the image sensor (13) becomes zero, and the integral clear gate (RGICG) becomes zero.
CG) closes. At the same time, the transfer lock generation section (
30), when the RGICG signal becomes “L”, the transfer lock φ2 starts to move (Fig. 3(e), Fig. 4(
e)). This completes the I-cycle of unnecessary charge discharge operation.

通常、イメージセンサ(13)のイニシャライズを行う
際は、上記不要電荷排出動作を数サイクル繰り返した後
、イニシャライズモードを終了する。
Normally, when initializing the image sensor (13), the above-described unnecessary charge discharge operation is repeated several cycles, and then the initialization mode is ended.

本発明においては、各レジスタ(RG)に積分クリアゲ
ート(RGrCG)を接続した構造により、各レジスタ
(RG)の不要電荷の排出をレジスタ(RG)からの転
送により行う必要がなくなるので、1回の不要電荷排出
動作の1ザイクルの時間を短縮し、イニシャライズモー
ドに割り当てる時間を短縮することができる。
In the present invention, the structure in which an integral clear gate (RGrCG) is connected to each register (RG) eliminates the need to discharge unnecessary charge from each register (RG) by transferring it from the register (RG). It is possible to shorten the time for one cycle of the unnecessary charge discharge operation, and to shorten the time allocated to the initialization mode.

次に、第2のモード、積分モードについて説明する。Next, the second mode, the integral mode, will be explained.

マイクロコンピュータ(+ 4)がM D +−“L”
Microcomputer (+4) is MD +-“L”
.

MDt−“H”を出力すると、モード選択回路(23)
はINT信号のみを“H”とし、積分時間制御部(20
)へ積分モード(T NTモード)であることを告知す
る。INTモードはイメージセンサ(13)の積分開始
および高輝度時の積分の終了動作を行う。
When MDt-“H” is output, the mode selection circuit (23)
In this case, only the INT signal is set to “H”, and the integration time control section (20
) to notify that it is in integration mode (TNT mode). In the INT mode, the image sensor (13) starts integrating and ends the integration during high brightness.

第5図、第6図に沿って動作説明を行う。積分の開始動
作はイニシャライズ時の不要電荷の排出動作と、BG倍
信号除いて全く同じである。BG倍信号NB、=”H”
、NB、−“L”をマイクロコンピュータ(14)が出
力した後、積分時間制御部(20)によりφ。(図では
φ1の立上りの時期である)と同期を取って“T(”に
立ち上げられる。これはIN+モードの場合と同一であ
る。ただし、マイクロコンピュータ(14)がNB、−
“L”、NB、−“I」”を出力した場合、INIモー
ドではφ。と同期を取って再びBG倍信号“し“に戻し
ているが、INTモードではBG倍信号“I]”のまま
である。BG倍信号後述する積分終了時に“L”となる
The operation will be explained along with FIGS. 5 and 6. The integration starting operation is exactly the same as the unnecessary charge discharge operation during initialization, except for the BG multiplication signal. BG double signal NB, = “H”
, NB, - After the microcomputer (14) outputs "L", the integral time control section (20) outputs φ. (In the figure, this is the timing of the rise of φ1) and is raised to "T("). This is the same as in the IN+ mode. However, the microcomputer (14) is NB, -
When outputting “L”, NB, -“I”, in INI mode, the BG double signal “I” is synchronized with φ. and returns to the BG double signal “S”, but in INT mode, the BG double signal “I]” The BG multiplied signal becomes "L" at the end of integration, which will be described later.

第5図(C)、第6図(c)の時点で移送ゲート(SH
)のゲート電圧が零になると、移送ゲー)(Sl()は
フォトダイオード(PD)、蓄積部(ST)、オーバー
フローゲート(OG)より高いポテンシャルに復帰し、
この時点から、フォトダイオード(PD)で発生した電
荷は蓄積部(ST)へ流入し、蓄積部(ST)で蓄積さ
れ始め、イメージセンサ(13)において積分が開始さ
れる。
At the time of Fig. 5(C) and Fig. 6(c), the transfer gate (SH
) becomes zero, the transfer gate )(Sl() returns to a higher potential than the photodiode (PD), storage section (ST), and overflow gate (OG),
From this point on, the charges generated in the photodiode (PD) flow into the storage section (ST) and begin to be accumulated in the storage section (ST), and integration begins in the image sensor (13).

一方、積分終了の時点は輝度モニタ用フォトダイオード
(9)の出力によりモニタしている。以下、輝度判定回
路(24)の動作を説明し、積分終了動作の説明を行う
On the other hand, the time point at which the integration ends is monitored by the output of the brightness monitoring photodiode (9). The operation of the brightness determination circuit (24) will be explained below, and the operation of completing the integration will be explained.

積分時間制御部(20)は積分開始時のSH倍信号同一
のタイミングでAGCR9信号をイメージセンサ(13
)に出力する。第1図に示されるように、AGCR9信
号は、輝度モニタ用フ]−トダイオード(9)に接続さ
れたコンデンサ(10−1)に接続されたFET(10
−3)のゲートと、補償用ダイオード(11)に接続さ
れたコンデンサ(12−1)に接続されたFET(+ 
2−3)のゲートに印加される。上記AGCR9信号が
印加されることにより、上記コンデンサ(10−1)、
(12−1)は略電源電圧VDDに充電される。S H
信号と同一タイミングでAGCR9信号がL″になると
、電源の供給は断たれ、これ以降は輝度モニタ用フォト
ダイオード(9)は照射される光量に応じた電荷を発生
し、これに接続されたコンデンサ(10−【)は発生し
た電荷に応じてその電位が降下し始める。一方、補償用
ダイオード(11)は、その暗時出力による電荷を発生
し、これに接続されたコンデンサ(12−1)ら発生し
た電荷に応じてその電位が降下し始める。各々の電位は
各バッファ(10−2)、(12−2)を介して、第2
図の輝度判定回路(24)の第8図に示したアナログ回
路へ出ノJされる。第8図において、AGCO9信号は
オペレーンヨナルアンプリファイア(以下、オペアンプ
という。X43)のプラス人力へ入力され、DO8信号
はオペアンプ(43)のマイナス人力へ人力され、その
差動を取った出力がオペアンプ(43)から出力される
。オペアンプ(43)の出力VBは下式で表わされる。
The integration time control unit (20) transmits the AGCR9 signal to the image sensor (13) at the same timing as the SH multiplication signal at the start of integration.
). As shown in FIG. 1, the AGCR9 signal is applied to a FET (10
-3) and the FET (+) connected to the capacitor (12-1) connected to the compensation diode (11)
2-3) is applied to the gate. By applying the AGCR9 signal, the capacitor (10-1)
(12-1) is charged to approximately the power supply voltage VDD. S.H.
When the AGCR9 signal becomes L'' at the same timing as the signal, the power supply is cut off, and from this point on, the brightness monitoring photodiode (9) generates a charge according to the amount of light irradiated, and the capacitor connected to it The potential of (10-[) begins to drop according to the generated charge.On the other hand, the compensation diode (11) generates a charge due to its dark output, and the capacitor (12-1) connected to it The potential begins to drop in accordance with the charge generated from the buffers (10-2) and (12-2).
The brightness determination circuit (24) shown in the figure is outputted to the analog circuit shown in FIG. In Fig. 8, the AGCO9 signal is input to the positive input of an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier. It is output from the operational amplifier (43). The output VB of the operational amplifier (43) is expressed by the following formula.

V、、=Vrer−(DOS−AGCOS)この出力V
43は輝度判定手段である一つのコンパレータ(45)
のマイナス入力に入力されている。
V,,=Vrer-(DOS-AGCOS) This output V
43 is one comparator (45) which is a brightness determination means
is input to the negative input of

一方、上記コンパレータ(45)のプラス人力には基Q
電圧発生回路(RVC)icおけるF’ET(46゜4
7.4 B、49)による抵抗分割により発生した定電
圧が供給されている。積分中はφdのみが“トI“とな
っており、FET(49)がオンとなり、供給される定
電圧はV、、=(Vrer−Vth)である。コンパレ
ータ(45)の出力はV 43< V 49のとき“H
”となる。すなわち、 Vref−(DOS−AGCOS)<Vre「−Vth
DOS−AGCOS>Vth となったときに“I−1”となる。
On the other hand, the positive human power of the comparator (45) is based on Q.
F'ET (46°4) in voltage generation circuit (RVC) IC
A constant voltage generated by resistance division according to 7.4 B, 49) is supplied. During the integration, only φd is "I", the FET (49) is turned on, and the constant voltage supplied is V, = (Vrer-Vth). The output of the comparator (45) is “H” when V43<V49.
”.In other words, Vref-(DOS-AGCOS)<Vre"-Vth
When DOS-AGCOS>Vth, it becomes "I-1".

(DOS−AGCOS)は輝度モニタ用フォトダイオー
ド(9)の光照射により降下した電圧を示している(暗
時出力成分は補償用ダイオード(II)の出力により補
償されている)。積分開始直後は輝度モニタ用フォトダ
イオード(9)への光照射量が不足しており、DOS−
AGCOSた0であり、コンパレータ(45)の出力(
vr;”r、c)は“L′になっている。積分中に(D
OS−AGCOS)がvthの電圧より大きくなる時点
で、イメージセンサ(!3)に対する積分が適正となり
、コンパレータ(45)の出力(VFLC)は“■7”
から“H”へと反転する。第6図のタイムチャートに示
されるように、積分時間制御部(20)は、コンパレー
タ(45)の出ノ)VFLGが反転した時点で、BG倍
信号“L”にする。BG倍信号“L″になると、第5図
(e)に示されるように、バリアゲート(BG)のポテ
ンシャルがフォトダイオード(PD)のボテンシャルよ
り大きくなり、フォトダイオード(PD)で発生した電
荷が蓄積部(S T)へ流入することを防ぎ、蓄積部(
ST)に蓄積された電荷は、V F L G信号が“I
]”、即ち100信号が“L”となった時点で保持され
、積分が終了する。積分終了後発生ずる電荷はフォトダ
イオード(PD)に蓄積され、その蓄積が進んでも、第
5図(e)に示されるように、バリアゲート(BG)よ
りポテンシャルの低いオーバーフローゲート(OG)を
越え、オーバーフロートレイン(OD2)へ排出される
ため、蓄積m(ST)へ流入することはない。
(DOS-AGCOS) indicates a voltage dropped by light irradiation from the brightness monitoring photodiode (9) (the dark output component is compensated by the output of the compensation diode (II)). Immediately after the start of integration, the amount of light irradiated to the brightness monitor photodiode (9) is insufficient, and DOS-
AGCOS is 0, and the output of the comparator (45) (
vr;"r,c) is set to "L'. During the integration (D
At the point when OS-AGCOS) becomes larger than the voltage of vth, the integration for the image sensor (!3) becomes appropriate, and the output (VFLC) of the comparator (45) becomes "■7"
to "H". As shown in the time chart of FIG. 6, the integral time control section (20) sets the BG multiplied signal to "L" when the output (VFLG) of the comparator (45) is inverted. When the BG double signal becomes "L", the potential of the barrier gate (BG) becomes larger than the potential of the photodiode (PD), as shown in Figure 5(e), and the charge generated in the photodiode (PD) increases. It prevents the flow into the storage section (ST) and prevents the flow into the storage section (ST).
The charges accumulated in the V F L G signal are “I
]", that is, when the 100 signal becomes "L", it is held and the integration ends.The charge generated after the end of the integration is accumulated in the photodiode (PD), and even if the accumulation progresses, as shown in Fig. 5(e) As shown in FIG. 2, it crosses the overflow gate (OG), which has a lower potential than the barrier gate (BG), and is discharged to the overflow train (OD2), so it does not flow into the storage m (ST).

また、積分時間制御部(20)はBG倍信号“L”にす
ると同時に、TINT信号を“L”にし、マイクロコン
ピュータ(14)にADT端子を介してINT信号の反
転を告知する。以上で積分モードにおける積分開始動作
、および高輝度時の積分終了の動作の説明を終了する。
Further, the integration time control unit (20) sets the BG multiplied signal to "L" and at the same time sets the TINT signal to "L", and notifies the microcomputer (14) of the inversion of the INT signal via the ADT terminal. This concludes the explanation of the integration start operation in the integration mode and the integration end operation during high brightness.

次に、第3のモード、データ読み出しモードI(DDI
モート)について説明する。
Next, the third mode, data read mode I (DDI
mote).

マイクロコンピュータ(14)がMD、=”H”。The microcomputer (14) is MD, = “H”.

MD2−“H”を出力すると、モード選択回路(23)
はDD+信号のみを“11”とし、積分時間制御部(2
0)へDD+モードであることを告知する。DD[モー
ドは低輝度時に積分終了動作を行い、また、イメージセ
ンサ(13)の各画素データの読み出し開始動作を行う
モードである。
When MD2-“H” is output, the mode selection circuit (23)
In this case, only the DD+ signal is set to “11”, and the integral time control section (2
0) to notify that it is in DD+ mode. The DD [mode is a mode in which the integration is completed at low brightness and the reading of each pixel data of the image sensor (13) is started.

まず、低輝度時の積分終了動作について第22図のタイ
ムチャートに基づいて説明する。被写体輝度が低い場合
には、輝度判定回路(24)により適正積分時間に達し
たと判定されるまで、長時間を要する場合がある。積分
を長時間行うと、暗時出力が増大し、S/N比の劣化を
招く。また、システム上、極端に長い積分時間は不都合
である。
First, the integration termination operation at low luminance will be explained based on the time chart of FIG. 22. When the subject brightness is low, it may take a long time until the brightness determination circuit (24) determines that the appropriate integration time has been reached. If integration is performed for a long time, the dark output increases, leading to deterioration of the S/N ratio. Furthermore, an extremely long integration time is inconvenient from a system perspective.

例えば、カメラの焦点検出装置に用いるときには、焦点
検出ザイクルが長くなり、被写体の動きに焦点検出が追
随していけないといった不都合が起こる。このため、予
めマイクロコンピュータ(14)内で許容し得る最長の
積分時間を設定し、この時間を超えてなおADT端子に
出力されるTINT信号が反転していない場合には、M
D、−“I1”0MD2−“I−(“を出力し、DDI
モードへ移行し、DD1モードにて積分の終了動作を行
う。積分時間制御部(20)はDDIモードにて、NB
、−“H”。
For example, when used in a focus detection device for a camera, the focus detection cycle becomes long, resulting in the inconvenience that the focus detection cannot follow the movement of the subject. Therefore, the longest integration time allowable within the microcomputer (14) is set in advance, and if the TINT signal output to the ADT terminal has not been inverted even after this time, the M
Output D, -“I1”0MD2-“I-(”, DDI
mode, and completes the integration in DD1 mode. In the DDI mode, the integral time control section (20)
, -“H”.

N [3、−“L“の信号をマイクロコンピュータ(1
4)から受けると、直ちにBG倍信号“L”とする。こ
れにより先の場合と同様に、第1図に示すバリアゲート
(BG)のポテンシャルがフォトダイオード(PD)よ
り高くなり、フォトダイオード(PD)で発生ずる電荷
の蓄積部(ST)への流入が停止し、積分が終了する(
第22図)。
N [3, - “L” signal is sent to the microcomputer (1
4), the BG double signal is immediately set to "L". As a result, as in the previous case, the potential of the barrier gate (BG) shown in Figure 1 becomes higher than the photodiode (PD), and the charge generated in the photodiode (PD) flows into the storage section (ST). stops and the integration ends (
Figure 22).

次に、イメージセンサ(13)の各画素データ読み出し
開始動作について説明する。低輝度時、高輝度時にかか
わらず、DD+モードにてマイクロコンピュータ(14
)がNB、−“トI”、NB、−“L”を出力すると、
積分時間制御部(20)は転送りロックφ。に同期し、
転送りロックφ。が“I4”のタイミングでS I−T
信号パルスを発生する(第6図または第22図)。これ
により、第5図(f)、(g)に示されるように、イメ
ージセンサ(I3)のSHアゲートパルス電圧が印加さ
れ、各蓄積部(S T)に蓄積された各画素の信号電荷
が転送レジスタ(RG)へ移送される。その後は転送り
ロックφ9.φ2により、各画素の信号電荷は転送され
、読み出される。各蓄積部(ST)に蓄積された信号電
荷の転送レジスタ(RG)への移送は、マイクロコンピ
ュータ(14)がDDIモードにてNB、=“トl”、
NB2−“L”を出力したときに行なわれるが、このと
き、転送レジスタ(RG)が積分開始後の非定常状態か
ら復帰し、定常状態となっていることが必要である。
Next, the operation to start reading out each pixel data of the image sensor (13) will be explained. Regardless of whether the brightness is low or high, the microcomputer (14
) outputs NB, -“I”, NB, -“L”,
The integral time control section (20) has a transfer lock φ. sync to,
Transfer lock φ. S I-T at the timing of “I4”
Generate a signal pulse (Figure 6 or Figure 22). As a result, as shown in FIGS. 5(f) and (g), the SH agate pulse voltage of the image sensor (I3) is applied, and the signal charges of each pixel accumulated in each accumulation section (ST) are Transferred to transfer register (RG). After that, transfer lock φ9. The signal charge of each pixel is transferred and read out by φ2. The microcomputer (14) transfers the signal charges accumulated in each accumulation section (ST) to the transfer register (RG) by NB, = "TR",
This is performed when NB2-"L" is output, and at this time, it is necessary that the transfer register (RG) returns from the unsteady state after the start of integration and is in a steady state.

定常状態では各転送レジスタ(RG)に暗電荷が第23
図に示されるように蓄積されている。この暗電荷は、各
転送レジスタ(RG)のポテンシャル井戸で発生する暗
電荷と順次転送される前段レジスタの暗電荷の和となっ
ている。積分の開始時に、積分クリアゲート(RGIC
G)のゲート端子に電圧を印加し、転送レジスタ(RG
)とオーバーフロードレイノ(OD+)間の積分クリア
ゲート(RGICG)がオンとなり、転送レジスタ(R
G)の暗電荷が全てクリアされている。積分クリアゲー
ト(RGICG)がオフとなった後、転送りロックφ1
h月周期経過するたびに第23図の左側から転送レジス
タ(rtG)の暗電荷が定常状態となっていく。
In a steady state, each transfer register (RG) has a dark charge of 23
It is accumulated as shown in the figure. This dark charge is the sum of the dark charge generated in the potential well of each transfer register (RG) and the dark charge of the previous stage register that is sequentially transferred. At the start of integration, the integral clear gate (RGIC
A voltage is applied to the gate terminal of the transfer register (RG).
) and overflow dreno (OD+) is turned on, and the transfer register (RGICG) is turned on.
All dark charges in G) have been cleared. After the integral clear gate (RGICG) turns off, transfer lock φ1
Every time h monthly cycles pass, the dark charge in the transfer register (rtG) reaches a steady state starting from the left side of FIG. 23.

全ての転送レジスタ(RG)か定常状態に復帰する迄に
は画素数(N)×転送りロック1周期(T)の時間かか
かる。
It takes a time equal to the number of pixels (N) x one transfer lock cycle (T) until all transfer registers (RG) return to a steady state.

非定常状態でS Hパルスを発生した場合、出力として
取り出される電荷中の転送レジスタ(RG)の暗電荷成
分は画素によって非定常状態のものもあるため、正しい
信号が取り出させない。このため、S Hパルスを発生
するのは少なくとらRGICG信号が“I4”から“L
”になった後、さらに画素数×転送りロックI周期(N
XT)経過してからでなければならない。
When the S H pulse is generated in an unsteady state, the dark charge component of the transfer register (RG) in the charge taken out as an output may be in an unsteady state depending on the pixel, so a correct signal cannot be taken out. Therefore, the SH pulse is generated at least when the RGICG signal changes from “I4” to “L”.
”, then the number of pixels × transfer lock I period (N
XT).

高輝度時には1周期(NxT)以内に積分が完了するこ
とが少なくないが、バリアゲート(BG)を閉じること
で積分は終了されるため、■周期(N×′r)経過後進
、SHパルスの発生を待たせることが可能である。
At high brightness, integration is often completed within one cycle (NxT), but since the integration is terminated by closing the barrier gate (BG), It is possible to make the occurrence wait.

次に、読み出された画素出力の処理に関し、第11図、
第12図に沿って以下に説明する。
Next, regarding the processing of the read pixel output, FIG.
This will be explained below with reference to FIG.

イメージセンサ(13)の各画素の信号電荷は、φ1−
“L“、φ、−“H“のタイミングで、第1図に示すコ
ンデンサ(8−1)に転送される。信号処理タイミング
発生部(21)では、この信号電荷の転送に先立ち、第
12図に示されるように、φ、−“H″、φ、−“し”
のタイミングで09RS信号パルスを発し、第1図に示
すFET(8−3)のゲートにこのパルスを印加して、
コンデンサ(8−1)を略電源電圧に充電してリセット
する。φ1=“Lo。
The signal charge of each pixel of the image sensor (13) is φ1−
At the timing of "L", φ, -"H", it is transferred to the capacitor (8-1) shown in FIG. In the signal processing timing generation section (21), prior to the transfer of this signal charge, as shown in FIG.
A 09RS signal pulse is generated at the timing of , and this pulse is applied to the gate of the FET (8-3) shown in Fig. 1.
The capacitor (8-1) is charged to approximately the power supply voltage and reset. φ1="Lo.

φ、−“H”となった時点で信号電荷の転送が行われる
と、このコンデンサ(8−1)の電圧は、信号電荷によ
り低下し、イメージセンサ(13)の出力O8は第12
図に示されるように出力される。AGC差動増幅回路(
25)では、信号処理タイミング発生部(21)より送
られるR6S/H信号により、リセット時の電圧レベル
を第11図のFET(52)、コンデンサ(53)、バ
ッファ(51)からなるサンプルホールド回路により、
記憶し、オペアンプ(54)のプラス入力へ入力する。
When the signal charge is transferred at the time when φ becomes -“H”, the voltage of this capacitor (8-1) decreases due to the signal charge, and the output O8 of the image sensor (13) becomes the 12th
The output is as shown in the figure. AGC differential amplifier circuit (
25), the voltage level at the time of reset is determined by the R6S/H signal sent from the signal processing timing generator (21) by the sample and hold circuit consisting of the FET (52), capacitor (53), and buffer (51) shown in Figure 11. According to
It is stored and input to the plus input of the operational amplifier (54).

一方、O8信号はバッファ(50)を介してオペアンプ
(54)のマイナス人力に入力されており、FET(5
5゜56.57.58)のゲ゛−トに入力されるGl、
G2信号により定められるゲイン(第11図参照)で差
動増幅された出力がオペアンプ(54)からV os’
として出力される(第12図参照)。
On the other hand, the O8 signal is input to the negative input of the operational amplifier (54) via the buffer (50), and is input to the negative input of the operational amplifier (54).
Gl input to the gate of 5゜56.57.58),
The output differentially amplified with the gain determined by the G2 signal (see Figure 11) is output from the operational amplifier (54) to V os'
(See Figure 12).

次に、積分レベルの判定について説明する。Next, the determination of the integral level will be explained.

低輝度時に強制的に積分を終了させた場合、イメージセ
ンサ(13)の画素出力のレベルは当然適正時に比べ低
下してしまう。そこで、この場合、前述の輝度判定回路
(24)を用いて積分のレベルの検知を行って、その結
果に応じてイメージセンサ(13)の出力にゲインをか
け、常に適正なレベルの出力が得られるようにしている
If the integration is forcibly terminated when the brightness is low, the level of the pixel output of the image sensor (13) will naturally be lower than when it is appropriate. Therefore, in this case, the above-mentioned brightness determination circuit (24) is used to detect the level of integration, and a gain is applied to the output of the image sensor (13) according to the result, so that an output at an appropriate level is always obtained. I'm trying to be able to do that.

以下、第8図の輝度判定アナログ回路、第9図のパルス
タイミングヂャート、第10図の輝度判定ロジック回路
および第24図の真理表に沿って説明する。なお、この
輝度判定アナロク回路と輝度判定ロジック回路とで、上
記輝度判定回路(23)が構成される。第8図に示すよ
うに、オペアンプ(43)からは大黒する光量に応じた
出力V 43−Vref−(DOS−AGCOS)が出
力され、輝度判定手段である一つのコンパレータ(45
)のマイナス人力に入力されている。積分時間判定時に
は第9図に示されるようにφdが印加されており、基準
電圧発生回路(RVC)のFET(49)がオンとなり
、コンパレータ(45)のプラス入力には(Vref−
V th)が入力されている。いま、SHパルスが発生
すると、第1O図のラッチ1(73)、ラッチ2(74
)、ラッチ3(75)の全てがリセットされる。
The following will explain the brightness determination analog circuit of FIG. 8, the pulse timing chart of FIG. 9, the brightness determination logic circuit of FIG. 10, and the truth table of FIG. 24. Note that the brightness determination circuit (23) is constituted by this brightness determination analog circuit and the brightness determination logic circuit. As shown in FIG. 8, the operational amplifier (43) outputs an output V43-Vref- (DOS-AGCOS) corresponding to the amount of light that is darkened, and one comparator (45
) has been entered into minus human power. When determining the integration time, φd is applied as shown in FIG.
Vth) is input. Now, when the SH pulse occurs, latch 1 (73) and latch 2 (74) in Figure 1O are activated.
), latch 3 (75) are all reset.

その後、第9図に示すように、φCパルスが発生すると
、第8図のFET(48)がオンとなり、コンパレータ
(45)のプラス入力には(V re4− V th/
2)が入力される。ここで、もし くDOS−AGCOS)>Vth/2 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“I
]“となり、第1O図に示すアンド(AND)ゲート(
70)の出力が“H”となり、ラッチ1(73)がセッ
トされる。その後、第9図で示されるように、φbパル
スが発生すると第8図のFET(47)がオンとなり、
コンパレータ(45)のプラス入力には(V ref 
−V th/ 4 )が人力される。ここで、もしくD
OS−AGCOS)>VLh/4 であれば、コンパレータ(45)の出力V F L G
は“11”となり、第1O図において、ANDゲート(
71)の出力か“H”となり、ラッチ2(74)がセッ
トされる。さらに、その後、第9図に示すように、φa
パルスが発生すると、第8図のF”ET(46)がオン
となり、コンパレータ(45)のプラス人力には(V 
rer −V th/ 8 )が入力される。ここで、
(DOS−AGCOS)>Vth/8 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“1
1”となり、第1O図に示すANDゲート(72)の出
力が“H”となり、ラッチ3(75)がセットされる。
After that, as shown in FIG. 9, when the φC pulse is generated, the FET (48) in FIG. 8 is turned on, and the positive input of the comparator (45) is
2) is input. Here, if DOS-AGCOS)>Vth/2, the output VFLG of the comparator (45) is “I
]”, and the AND gate (
70) becomes "H", and latch 1 (73) is set. After that, as shown in FIG. 9, when the φb pulse is generated, the FET (47) in FIG. 8 is turned on.
The positive input of the comparator (45) has (V ref
-V th/4) is manually applied. Here, if D
OS-AGCOS)>VLh/4, the output of the comparator (45) V F L G
becomes "11", and in Figure 1O, the AND gate (
71) becomes "H", and latch 2 (74) is set. Furthermore, after that, as shown in FIG.
When a pulse is generated, F"ET (46) in Fig. 8 is turned on, and the positive power of the comparator (45) is (V).
rer −V th/ 8 ) is input. here,
(DOS-AGCOS)>Vth/8, the output VFLG of the comparator (45) is “1”.
1", the output of the AND gate (72) shown in FIG. 1O becomes "H", and latch 3 (75) is set.

以上の各場合について、第24図の真理表の通りにG1
.G3信号が発生する。この信号に基づき、ゲインは次
の表のように選択され、それぞれ略適正レベルのVos
が得られる。
For each of the above cases, G1 is determined according to the truth table in Figure 24.
.. G3 signal is generated. Based on this signal, the gains are selected as shown in the table below, each with approximately the appropriate level of Vos.
is obtained.

このように、FET(49,48,47,,46)を逐
次オンにすることによって、基QN圧発生回路(RVC
)が複数の基準電圧を発生するので、一つのコンパレー
タ(45)で複数段に輝度を判定でき、イメージセンサ
(13)と同一チップ上に形成されるコンパレータの数
を削減できる。
In this way, by sequentially turning on the FETs (49, 48, 47, 46), the base QN pressure generation circuit (RVC
) generates a plurality of reference voltages, one comparator (45) can determine brightness in multiple stages, and the number of comparators formed on the same chip as the image sensor (13) can be reduced.

第8図に示すFET(44)はINTモードおよびDD
!モードの時のみ抵抗分割回路すなわち基準電圧発生回
路(RVC)に電源を供給するためのスイッチである。
The FET (44) shown in Figure 8 is in INT mode and DD mode.
! This is a switch for supplying power to the resistance divider circuit, that is, the reference voltage generation circuit (RVC) only in the mode.

このFET(44)によって、基Q電圧発生回路(RV
C)は輝度判定が必要なときのみに通電され、消費電流
が低減される。この電流消費の節減効果は、高輝度には
積分時間が読み出し時間に比して短くなるため大きくな
る。
This FET (44) allows the base Q voltage generation circuit (RV
C) is energized only when brightness determination is necessary, reducing current consumption. This saving effect on current consumption becomes greater at high brightness because the integration time becomes shorter than the readout time.

第11図に示すように、信号V os’はFET(60
)、コンデンサ(62)、バッファ(64)からなるサ
ンプルホールド回路によりホールドされ、オペアンプ2
(65)のマイナス入力に入力される。この信号Vos
’のホールディングは信号処理タイミング発生部(21
)からφ、=“し”、φ2−“H”の信号電荷転送時の
タイミングで発生するOSS/Hパルス信号によって行
なわれる。また、信号Vos’はFET(59)、コン
デンサ(61)、バッファ(63)からなるサンプルホ
ールド回路にも入力される。このサンプルボールド回路
では第1図で示したAC遮光を施した黒基準画素出力の
サンプルホールドを行う。サンプルホールドのタイミン
グを与えるパルスは第12図に示すOBS/H信号であ
り、これは以下に示すシーケンスで発生させる。
As shown in FIG. 11, the signal V os'
), a capacitor (62), and a buffer (64).
It is input to the minus input of (65). This signal Vos
' is held by the signal processing timing generator (21
) to φ,=“YES”, and is performed by an OSS/H pulse signal generated at the timing of signal charge transfer of φ2−“H”. The signal Vos' is also input to a sample and hold circuit consisting of an FET (59), a capacitor (61), and a buffer (63). This sample bold circuit samples and holds the output of the black reference pixel subjected to AC light shielding as shown in FIG. The pulse that provides sample and hold timing is the OBS/H signal shown in FIG. 12, which is generated in the sequence shown below.

第2,12図に示すように、INTモードからDD+モ
ードに移行した後、ADT信号には、A/D変換開始の
タイミングを与えるADS信号が現われる。マイクロコ
ンピュータ(14)はこの信号をモニタしながら、黒基
め画素出力のサンプルホールドのタイミングを計ってい
る。マイクロコンピュータ(14)は黒基準画素の出力
中に、NB。
As shown in FIGS. 2 and 12, after shifting from the INT mode to the DD+ mode, an ADS signal that provides timing for starting A/D conversion appears in the ADT signal. The microcomputer (14) measures the timing of sample and hold of the black-based pixel output while monitoring this signal. The microcomputer (14) outputs NB while outputting the black reference pixel.

−“11”、NB2−“H”を出力し、信号処理タイミ
ング発生部(21)は、これによってOBS/I−1信
号を“H”とする。引き続き、マイクロコンピュータ(
14)は次のADS信号が立ち上がる迄にNB。
-"11" and NB2-"H", and the signal processing timing generating section (21) thereby sets the OBS/I-1 signal to "H". Continued development of microcomputers (
14) is NB until the next ADS signal rises.

−“L”、NB、−“H”を出力し、信号処理タイミン
グ発生部(2I)はこれによってOBS/H信号を“L
”とする。以上によって第11図に示すFET(59)
、コンデンサ(61)、バッファ(63)からなるサン
プルホールド回路は入力される黒基準画素出力をホール
ドし、これをオペアンプ2(65)のマイナス入力へ入
力する。黒基め画素のサンプルボールド後は、オペアン
プ2(65)の出力はボールドされた黒基め画素出力に
対応する分を減算され、PET(66)〜(68)のゲ
ートに接続されたG3.G4信号によって定められるゲ
イン(第11区別表)で増幅され、信号Vosとして出
力される(第12図)。
-“L”, NB, -“H” are output, and the signal processing timing generation unit (2I) outputs the OBS/H signal as “L”.
”.As a result of the above, the FET (59) shown in FIG.
, a capacitor (61), and a buffer (63) holds the input black reference pixel output and inputs it to the negative input of operational amplifier 2 (65). After the sample bolding of the black-based pixel, the output of operational amplifier 2 (65) is subtracted by the amount corresponding to the bolded black-based pixel output, and the output of the operational amplifier 2 (65) is subtracted by the amount corresponding to the bolded black-based pixel output, and the G3. It is amplified by the gain determined by the G4 signal (distinction table 11) and output as a signal Vos (FIG. 12).

以上の如く、イメージセンサ(13)の出力信号O8は
AGC差動増幅回路(25)およびOB減算AGC差動
増幅回路(26)において2重サンプリングされ、その
信号レベルからリセットレベルが減算され、リセットノ
イズの影響のない信号が取り出されて、さらに、リセッ
トノイズの影響のない信号から黒基準レベルが減算され
て、各画素の出力から暗時出力が除去された出力Vos
が得られる。さらに、この出力Vosは、イメージセン
サ(13)の出力O8に対して、AGC差動増幅回路(
25)およびOB減算AGC差動増幅回路(26)にお
いて各画素出力の平均レベルに応じて、後述するように
、×8〜×64のゲインをかけて作成されている。この
ように、2つの増幅回路(25,26)で2段で増幅す
るので1つの増幅回路で増幅する場合に比してオペアン
プ(54,64)に接続する抵抗の値の範囲は小さくて
よく、抵抗の占める面積が小さくなる。
As described above, the output signal O8 of the image sensor (13) is double sampled in the AGC differential amplifier circuit (25) and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26), the reset level is subtracted from the signal level, and the reset level is subtracted from the signal level. A signal without the influence of noise is extracted, and the black reference level is further subtracted from the signal without the influence of reset noise, resulting in an output Vos in which the dark output is removed from the output of each pixel.
is obtained. Furthermore, this output Vos is applied to the AGC differential amplifier circuit (
25) and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26), a gain of x8 to x64 is applied, as described later, according to the average level of each pixel output. In this way, since the two amplifier circuits (25, 26) perform two-stage amplification, the range of resistance values connected to the operational amplifier (54, 64) can be smaller than when amplifying with one amplifier circuit. , the area occupied by the resistor becomes smaller.

次に、第11図に示すAGC差動増幅回路(25)のオ
ペアンプ(54)のゲインとOB減算AGC差動増幅回
路(26)のオペアンプ(65)のゲインについて述べ
る。ここではイメージセンサ(13)の出力OSに対し
て、x8.XI6.X32゜I64のゲインを切り換え
るため、オペアンプ1(54)で2段階、オペアンプ2
(65)で2段階のゲイン切り換えを行うようにしてい
る。この場合、オペアンプ(54)、(65)には常に
オフセットの問題がある。2段階でゲインをかける場合
、初段のゲインをGNI、後段のゲインをGN2とし、
各オペアンプのオフセットを△v1人力をVi1出力を
■0とすれば、出力は下式で表わされる。
Next, the gain of the operational amplifier (54) of the AGC differential amplifier circuit (25) and the gain of the operational amplifier (65) of the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) shown in FIG. 11 will be described. Here, for the output OS of the image sensor (13), x8. XI6. In order to switch the gain of
(65) performs two-stage gain switching. In this case, the operational amplifiers (54) and (65) always have an offset problem. When applying gain in two stages, the first stage gain is GNI, the second stage gain is GN2,
If the offset of each operational amplifier is Δv1, the manual power is Vi1, and the output is ■0, then the output is expressed by the following formula.

Vo−((Vi+△V)XGNI+△V) X GN2
−ViXGNIXGN2+△V・(GNlxGN2+G
N2)= (Vi 十△V) X GNI X GN2
+△V x GN22段のオペアンプのトータルのゲイ
ンGNIXGN2が変わらない場合には、上式の第2項
(△VX G N 2 )でGN2によるオフセットが
現われる。
Vo-((Vi+△V)XGNI+△V) X GN2
-ViXGNIXGN2+△V・(GNlxGN2+G
N2) = (Vi 1△V) X GNI X GN2
+ΔV x GN If the total gain GNIXGN2 of the 22-stage operational amplifier does not change, an offset due to GN2 appears in the second term (ΔVX GN 2 ) of the above equation.

すなわち、GN2を小さくした方がトータルのオフセッ
トが小さくなる。
That is, the smaller GN2 is, the smaller the total offset will be.

したがって、初段のゲインGNIを後段のゲインCN2
よりら高く選ぶことによってオフセットは抑えられるが
、この手段によっても、オフセットは残る。このため、
後段のオペアンプ2(65)は、第11図に示すように
、参照電圧V rerからバイアス手段であるダイオー
ド(99)1分電位降下した電圧を括準としてレベルシ
フトするため、常にA/D変換可能なように、オフセッ
トが参照電圧V rerより低電圧側に出るようにして
いる。
Therefore, the first stage gain GNI is the second stage gain CN2.
Although the offset can be suppressed by choosing a value higher than , the offset remains even with this measure. For this reason,
As shown in FIG. 11, the operational amplifier 2 (65) in the latter stage always performs A/D conversion because it performs a level shift using a voltage that is one minute potential drop from the reference voltage V rer through the diode (99, which is the bias means) as a standard. The offset is made to appear on the lower voltage side than the reference voltage V rer as much as possible.

OB減算AGC差動増幅回路(26)には、黒基準画素
を表す信号のサンプルホールド後、有効画素を表す信号
の出力に先立ち、Ai2遮光を施した第2の黒基準画素
を表す信号を出力している。この第2の黒基準画素を表
す出力からは、先にボールドされた黒基準画素が減算さ
れるため、オペアンプのオフセットがなければ参照電圧
Vrefと一致した出力が得られる。しかし、オペアン
プ2(65)の出力は常に参照電圧V refより低電
圧側にオフセットVoffsetが生ずるために、出力
は(Vref−Voffset)となる。これをA/D
変換すると、VolTsetに相当する信号がディジタ
ルデータとして得られる。以降有効画素の出力はこのV
offset分をマイクロコンピュータ(14)の演算
によって減算されるので、マイクロコンピュータ(I4
)に入力されるデータは実質的にはオフセット成分を除
去したデータと同じことになる。
After sampling and holding the signal representing the black reference pixel, the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) outputs a signal representing the second black reference pixel subjected to Ai2 light shielding before outputting the signal representing the effective pixel. are doing. Since the previously bolded black reference pixel is subtracted from the output representing the second black reference pixel, an output matching the reference voltage Vref is obtained if there is no offset of the operational amplifier. However, since the output of the operational amplifier 2 (65) always has an offset Voffset on the lower voltage side than the reference voltage V ref, the output becomes (Vref - Voffset). A/D this
Upon conversion, a signal corresponding to VolTset is obtained as digital data. From now on, the output of effective pixels is this V
The offset amount is subtracted by the calculation of the microcomputer (14), so the microcomputer (I4)
) is essentially the same data with the offset component removed.

次に、DD2モードについて説明を行う。Next, the DD2 mode will be explained.

DD2モードにおいては、イメージセンサ(13)に対
して能動的な動作を行わせることはない。
In the DD2 mode, the image sensor (13) is not caused to perform any active operation.

このため、I10バッファ(22)に接続されたNB、
、NB2の信号の人出力を切り換え、NB、にG1信号
、NB、にG3信号を出力し、マイクロコンピュータ(
14)にイメージセンサ(13)の出力のゲイン情報を
告知している。このI10切り換えはDD2信号で行わ
れる。
Therefore, the NB connected to the I10 buffer (22),
, switches the human output of the NB2 signal, outputs the G1 signal to NB, the G3 signal to NB, and the microcomputer (
14), the gain information of the output of the image sensor (13) is notified. This I10 switching is performed by the DD2 signal.

DD2モードにおいてのみ、Voutとして出力される
信号はイメージセンサ(13)の出力Vosである。
Only in the DD2 mode, the signal output as Vout is the output Vos of the image sensor (13).

このシステム上使用する画素はイメージセンサ(13)
の2つの分離した領域において検出される画素であり、
2つの領域の間にはフォトダイオード(PD)を設けて
いない。これらの画素の出力をVoutとしてA/D変
換部(15)へ出力する際には後述する問題点があるた
め、DD2モードとDD1モードの切り換えによって、
有効画素の出力時のみ、VoutとしてVosを出力し
ている。AGC差動増幅回路(25)の出力Vos’は
有効画素の出力時には、光信号に対応する出力成分Vo
s’(sig)と暗時出力成分V os’ (dark
)の和として表わされる(V os’ = V os’
 (s ig) + V os’ (dark))。O
B減算AGC差動増幅回路(26)にてV os’ (
dark)に相当する成分の減算を行い、 Vos= V ref −G N 2 X (Vos”
 −Vos’ (dark))としてA/D変換部(1
5)に出力している。
The pixels used in this system are image sensors (13)
are pixels detected in two separate regions of
No photodiode (PD) is provided between the two regions. When outputting the output of these pixels as Vout to the A/D converter (15), there are problems that will be described later, so by switching between DD2 mode and DD1 mode,
Vos is output as Vout only when valid pixels are output. The output Vos' of the AGC differential amplifier circuit (25) is the output component Vo corresponding to the optical signal when the effective pixel is output.
s' (sig) and the dark output component V os' (dark
) expressed as the sum of (V os' = V os'
(sig) + Vos' (dark)). O
V os' (
dark) is subtracted, and Vos= V ref −G N 2
-Vos' (dark)) as the A/D converter (1
5) is output.

このとき、フォトダイオード(PD)を除去した画素の
出力は光信号に対応する出力も暗時出力成分もないため
、Vos’−〇となる。ここでOB減算AGC差動増幅
(26)にてV os′(dark)の減算を行うと、 Vos=Vref−GN2 x(0−Vos’(dar
k))>Vrefとなり、A/D変換可能な参照電圧V
re「より低電圧側とは逆に、Vosが参照電圧V r
erより高電圧となってしまい、A/D変換のダイナミ
ックレンジを越え、A/D変換部(15)の破壊を招く
おそれがある。このために、有効画素の出力以外では、
アナログスイッチ(28)、(29)を切り替えて、常
にA / D変換可能な温度検出出力V TMPを出力
している。このように、有効画素の出力時のみDD2−
“H”としてVosの出力を行い、無効画素の出力時は
DD2−“L”としてVTMPの出力を行なうことによ
って、常にA/D変換のダイナミックレンジ内でA/D
変換を行うようにしている。
At this time, the output of the pixel from which the photodiode (PD) has been removed becomes Vos'-0 because there is no output corresponding to the optical signal and no dark output component. Here, when Vos' (dark) is subtracted by the OB subtraction AGC differential amplification (26), Vos = Vref - GN2 x (0 - Vos' (dark).
k))>Vref, and the reference voltage V that can be A/D converted
re “Contrary to the lower voltage side, Vos is the reference voltage V r
The voltage becomes higher than er, which exceeds the dynamic range of A/D conversion, and may lead to destruction of the A/D conversion section (15). For this reason, other than the output of effective pixels,
Analog switches (28) and (29) are switched to constantly output an A/D convertible temperature detection output VTMP. In this way, only when outputting effective pixels, DD2-
By outputting Vos as “H” and outputting VTMP as DD2-“L” when an invalid pixel is output, the A/D conversion is always within the dynamic range of A/D conversion.
I am trying to do the conversion.

以上でDD2モードの説明を終了し、第1実施例の説明
を終了する。
This concludes the explanation of the DD2 mode and the explanation of the first embodiment.

次に、上記第1実施例における暗時出力成分の除去手段
を変形した第2の実施例について説明する。ここでは、
第1の実施例と異なる点のみについて、第14図のブロ
ック図、第15図のAGC差動増幅回路の回路図で説明
する。
Next, a second embodiment will be described in which the means for removing the dark output component in the first embodiment is modified. here,
Only the differences from the first embodiment will be explained with reference to the block diagram in FIG. 14 and the circuit diagram of the AGC differential amplifier circuit in FIG. 15.

まず、第2の実施例を示す第14図のブロック図と第1
の実施例を示す第2図のブロック図の相違によって示さ
れるように、第2の実施例はアナログ参照電圧V re
r’がAGC差動増幅回路(+25)から出力されてい
る点で第1の実施例と相違する。また、第14図では第
1の実施例におけるO B SR算AGC差動増幅回路
が除去されている。
First, the block diagram of FIG. 14 showing the second embodiment and the block diagram of FIG.
As shown by the differences in the block diagram of FIG. 2 illustrating an embodiment of the analog reference voltage V re
This embodiment differs from the first embodiment in that r' is output from the AGC differential amplifier circuit (+25). Further, in FIG. 14, the O B SR calculation AGC differential amplifier circuit in the first embodiment is removed.

第15図にて第2の実施例の動作を説明する。第1の実
施例と同様に、有効画素の出力に先立ち、イメージセン
サ(13)は黒基準画素の出力を出力する。ここで、A
GC差動増幅回路(125)中のFET(159)、コ
ンデンサ(161)およびバッファ(163)からなる
サンプルボールド回路ではOBS/Hパルスによって黒
基準画素の出力をサンプルホールドする。第1の実施例
では、ホールドされた出力をオペアンプ2(65)のマ
イナス人力に接続し、オペアンプ2(65)で減算を行
っていたが、第2の実施例では、ホールドされた出力を
Vref’として出力している。このV rer’はA
/Dコンバータ(+15)にアナログ参照電圧として併
結され、A/D変換部(115)では、この電圧を基準
として、入力された電圧をA/D変換する。
The operation of the second embodiment will be explained with reference to FIG. As in the first embodiment, the image sensor (13) outputs the output of the black reference pixel before outputting the effective pixel. Here, A
A sample bold circuit consisting of an FET (159), a capacitor (161) and a buffer (163) in the GC differential amplifier circuit (125) samples and holds the output of the black reference pixel using the OBS/H pulse. In the first embodiment, the held output was connected to the negative power of operational amplifier 2 (65) and subtraction was performed by operational amplifier 2 (65), but in the second embodiment, the held output was connected to the negative power of operational amplifier 2 (65), but in the second embodiment, the held output ' is output as '. This V rer' is A
The voltage is connected to the /D converter (+15) as an analog reference voltage, and the A/D converter (115) A/D converts the input voltage using this voltage as a reference.

すなわち、人力Voutと参照電圧V red”の差動
を取ってディジタル値に変換するため、A/D変換部(
115)内で黒基準画素出力の減算を行うことと等価と
なる。
That is, in order to take the difference between the human power Vout and the reference voltage V red and convert it into a digital value, an A/D converter (
This is equivalent to subtracting the black reference pixel output in 115).

また、FET(+ 60)、コンデンサ(+62)およ
びバッファ(164)からなるサンプルホールド回路に
よってサンプルホールドされる黒基準画素の出力も各有
効画素の出力もオペアンプ2(165)の出力となって
おり、これらの差動をA/D変換部(l 15)内で取
るため、オペアンプ2(165)のオフセットは完全に
除去される。よって第2の実施例においてはイメージセ
ンサ(13)の暗時出力の除去と同時にオペアンプ2(
165)のオフセントの除去が行イっれる。
In addition, the output of the black reference pixel, which is sampled and held by the sample and hold circuit consisting of FET (+60), capacitor (+62), and buffer (164), and the output of each effective pixel are the outputs of operational amplifier 2 (165). , these differentials are taken within the A/D converter (115), so the offset of operational amplifier 2 (165) is completely removed. Therefore, in the second embodiment, the dark output of the image sensor (13) is removed and the operational amplifier 2 (
165) offset removal is performed.

次に、第3の実施例について、第16.17.18図を
参照しながら説明する。この第3の実施例は暗時出力除
去手段が第!、2の実施例と異なる。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 16, 17, and 18. In this third embodiment, the dark output removal means is the first! , is different from the second embodiment.

まず、第3の実施例のブロック図(第16図)と、第1
の実施例のブロック図(第2図)との違いについて述べ
る。
First, let us look at the block diagram of the third embodiment (Fig. 16) and the block diagram of the first embodiment.
Differences from the block diagram of the embodiment (FIG. 2) will be described.

第3の実施例では、黒基準画素のサンプルホールドパル
スOBS/HはA/D変換部(215)に入力されてお
り、OB減算AGC差動増幅回路は除去されている。こ
の第3の実施例では、黒基準画素の減算はA/D変換部
(215)内で行われる。
In the third embodiment, the sample and hold pulse OBS/H of the black reference pixel is input to the A/D converter (215), and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit is removed. In this third embodiment, subtraction of the black reference pixel is performed within the A/D converter (215).

第18図はA/D変換部(215)を示し、このA/D
変換部(215)はA/D変換回路(206)とそれと
同一チップ上に設けられた内部回路を有する。第18図
でVinとして入力されるイメージセンサの出力は黒基
準画素とこれに続く有効画素の出力からなる。黒基準画
素の出力はOBS/Hパルスにて、FET(201)、
コンデンサ(202)およびバッファ(203)からな
るサンプルホールド回路によってサンプルホールドされ
る。そして以降入力される有効画素出力はオペアンプ(
205)により、サンプルボールドされた黒基準画素出
力分を減算された後、A/D変換回路(206)へ入力
される。
FIG. 18 shows the A/D converter (215), and this A/D converter (215)
The conversion section (215) includes an A/D conversion circuit (206) and an internal circuit provided on the same chip. The output of the image sensor inputted as Vin in FIG. 18 consists of the output of the black reference pixel and the subsequent effective pixels. The output of the black reference pixel is output from FET (201) by OBS/H pulse.
Sample and hold is performed by a sample and hold circuit consisting of a capacitor (202) and a buffer (203). The effective pixel output that is input from then on is the operational amplifier (
205), the sample bolded black reference pixel output is subtracted therefrom, and then input to the A/D conversion circuit (206).

第17図はAGC差動増幅回路(225)を示す。FIG. 17 shows an AGC differential amplifier circuit (225).

第1の実施例では黒基準画素の出力に対するサンプルボ
ールド回路があったが、第3の実施例では、これは除去
されている。また、第2の実施例と同様に、黒基準画素
出力も有効画素出力も同一のオペアンプ(165)から
出力されるため、このオペアンプ(165)のオフセッ
トは完全にキャンセルされる。
In the first embodiment, there was a sample bold circuit for the output of the black reference pixel, but in the third embodiment, this is removed. Further, as in the second embodiment, since the black reference pixel output and the effective pixel output are output from the same operational amplifier (165), the offset of this operational amplifier (165) is completely canceled.

次に、暗時出力の除去手段が前述の実施例と異なる第4
の実施例を説明する。第19図は、この第4の実施例に
係るハードウェアブロック図である。これは第3の実施
例のブロック図である第16図とは、参照電圧V re
rがA/D変換部(315)に人力されていないという
点で異なっており、AGC差動増幅回路(225)は第
3の実施例と全く同一の構成である。
Next, a fourth example in which the dark time output removing means is different from the above-mentioned embodiment.
An example will be explained. FIG. 19 is a hardware block diagram according to the fourth embodiment. This is different from FIG. 16, which is a block diagram of the third embodiment, when the reference voltage V re
The difference is that r is not input manually to the A/D converter (315), and the AGC differential amplifier circuit (225) has exactly the same configuration as the third embodiment.

第20図にA/D変換部(315)を示し、このA/D
変換部(315)はA/D変換回路(405)とそれと
同一チップ上に設けられた内部回路を有する。イメージ
センサ(13)が黒基準画素の出力を行っている間にA
/D変換部(315)にはOBS/Hパルスが与えられ
、端子Vinに入力されている黒基準画素の出力がFE
T(401)、コンデンサ(402)、バッファ(40
3)からなるサンプルホールド回路によって、サンプル
ホールドされる。ホールドされた黒基準画素出力はアナ
ログ参照電圧(V rer’ )としてA/D変換回路
(405)に入力される。それ以降、端子Vinに入力
されるイメージセンサ(I3)の有効画素出力は、第2
の実施例と同様、ボールドされた黒基準画素の出力(V
rel”)が減算された後、A/D変換される。これに
より暗時出力成分が除去される。
FIG. 20 shows the A/D converter (315), and this A/D converter (315)
The conversion section (315) includes an A/D conversion circuit (405) and an internal circuit provided on the same chip. While the image sensor (13) is outputting the black reference pixel,
The OBS/H pulse is given to the /D converter (315), and the output of the black reference pixel input to the terminal Vin becomes FE.
T (401), capacitor (402), buffer (40
3) is sampled and held by the sample and hold circuit consisting of the following. The held black reference pixel output is input to the A/D conversion circuit (405) as an analog reference voltage (V rer' ). From then on, the effective pixel output of the image sensor (I3) input to the terminal Vin is the second
Similar to the example, the bolded black reference pixel output (V
rel") is subtracted and then A/D converted. As a result, the dark output component is removed.

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の固体撮像装置は、
少なくとも一つが遮光され、使用画素と黒基準画素に少
なくとも対応する複数の光電変換部と、使用画素に対応
する出力から黒基準画素に対応する出力の減算を行なう
減算手段と、一定範囲内に制限された電圧を出力する定
範囲電圧出力手段と、各光電変換部からの電荷を蓄積す
る蓄積部と上記減算手段が使用画素に対応する出力から
黒基準画素に対応する出力の減算値を出力している場合
はその出力をA/D変換部に人力する一方、それ以外の
場合には定範囲電圧出力手段の出力をA/D変換部に人
力するスイッチとを備えているので、A/D変換部には
常にその人力範囲内の信号を人力することができ、A/
D変換部を過電流によって破壊する恐れがない。
<Effects of the Invention> As is clear from the above, the solid-state imaging device of the present invention has the following effects:
a plurality of photoelectric conversion units, at least one of which is shielded from light and corresponding to at least the used pixel and the black reference pixel; a subtraction means for subtracting the output corresponding to the black reference pixel from the output corresponding to the used pixel; and a subtraction unit that is limited within a certain range. a fixed range voltage output means for outputting the voltage determined by the pixel, a storage section for accumulating the charge from each photoelectric conversion section, and the subtraction means output a subtracted value of the output corresponding to the black reference pixel from the output corresponding to the pixel in use. If the output is in the A/D converter, the output is manually input to the A/D converter, and in other cases, the output of the fixed range voltage output means is manually input to the A/D converter. The converter can always input signals within the human input range, and the A/
There is no risk of destroying the D conversion section due to overcurrent.

また、定範囲電圧出力手段を抵抗分割回路とし、この抵
抗分割回路と電源との間にスイッチを設けたものでは、
上記抵抗分割回路の出力をA/D変換部に入力しない場
合には上記スイッチをオフにして、電力の消費を節減で
きる。
In addition, in the case where the fixed range voltage output means is a resistor divider circuit and a switch is provided between the resistor divider circuit and the power supply,
When the output of the resistor divider circuit is not input to the A/D converter, the switch can be turned off to save power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の固体撮像装置におけるイメージセン
サの構成図、第2図はこの発明の第1実施例の固定撮像
装置のブロック図、第3図はイニシャライズ時における
イメージセンサのポテンシャル構造を示す図、第4図は
上記第1実施例のイニシャライズモードにおける信号の
タイムチャート、第5図はイメージセンサの積分モード
時におけるポテンシャル構造を示す図、第6図は積分モ
ード時における信号のタイムチャート、第7図は補償用
ダイオードの構造図、第8図は輝度判定アナログ回路の
回路図、第9図は輝度判定時の信号のタイムチャート、
第10図は輝度判定ロジック回路の回路図、第11図は
第1実施例におけるAGC作動増幅回路およびOB減算
AGC作動増幅回路の回路図、第12図は画素出力の処
理に関するタイムチャート、第13図は温度検出部の回
路図、第14図は第2実施例の固体撮像装置のブロック
図、第15図は第2実施例のAGC作動増幅回路の回路
図、第16図は第3実施例の固体撮像装置のブロック図
、第17図は第3実施例のAGC作動増幅回路の回路図
、第18図はA/D変換部の回路図、第19図は第4実
施例の固体撮像装置のブロック図、第20図は第4実施
例のA/D変換部の回路図、第21図はイメージセンサ
の構造図、第22図は第4実施例の積分モードにおける
信号のタイムチャート、第23図は暗電荷の転送を説明
する図、第24図は輝度判定ロジック回路の真理表を表
わす図である。 PD、BG、ST・・・蓄積手段、 S H・・・シフトゲート、 RG・・転送レジスタ、
RG I CG・・積分クリアゲート、14・・マイク
ロコンピュータ、 20・・・積分時間制御部、23・モード選択回路、2
4・・・輝度判定回路、  30・・・転送りロック発
生部。 特 許 出 願 人  ミノルタカメラ株式会社代 理
 人 弁理士  前出 葆 ほか2名第3図 (a) (G) 周辺表Lb 7図 周izt長La La富7.71J
FIG. 1 is a block diagram of the image sensor in the solid-state imaging device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the fixed imaging device of the first embodiment of the invention, and FIG. 3 shows the potential structure of the image sensor at the time of initialization. 4 is a time chart of the signal in the initialization mode of the first embodiment, FIG. 5 is a diagram showing the potential structure of the image sensor in the integral mode, and FIG. 6 is a time chart of the signal in the integral mode. Fig. 7 is a structural diagram of a compensation diode, Fig. 8 is a circuit diagram of a luminance judgment analog circuit, Fig. 9 is a time chart of signals during luminance judgment,
FIG. 10 is a circuit diagram of the brightness determination logic circuit, FIG. 11 is a circuit diagram of the AGC differential amplifier circuit and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit in the first embodiment, FIG. 12 is a time chart regarding pixel output processing, and FIG. The figure is a circuit diagram of the temperature detection section, Figure 14 is a block diagram of the solid-state imaging device of the second embodiment, Figure 15 is a circuit diagram of the AGC operational amplifier circuit of the second embodiment, and Figure 16 is the third embodiment. 17 is a circuit diagram of the AGC operational amplifier circuit of the third embodiment, FIG. 18 is a circuit diagram of the A/D conversion section, and FIG. 19 is a block diagram of the solid-state imaging device of the fourth embodiment. 20 is a circuit diagram of the A/D conversion section of the fourth embodiment, FIG. 21 is a structural diagram of the image sensor, and FIG. 22 is a time chart of signals in the integration mode of the fourth embodiment. FIG. 23 is a diagram explaining the transfer of dark charges, and FIG. 24 is a diagram showing a truth table of the brightness determination logic circuit. PD, BG, ST...Storage means, SH...Shift gate, RG...Transfer register,
RG I CG... Integral clear gate, 14... Microcomputer, 20... Integral time control section, 23. Mode selection circuit, 2
4... Brightness determination circuit, 30... Transfer lock generation unit. Patent applicant: Minolta Camera Co., Ltd. Agent: Patent attorney: Mr. Aoki and two others Figure 3 (a) (G) Peripheral table Lb 7 Figure circumference izt length La La wealth 7.71J

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも一つが遮光されており、システム上使
用する使用画素と黒基準画素に少なくとも対応する複数
の光電変換部と、 上記各光電変換部からの電荷を蓄積する蓄積部と、 使用画素に対応する蓄積部の出力から黒基準画素に対応
する蓄積部の出力の減算を少なくとも行なう減算手段と
、 一定範囲に制限された電圧を出力する定範囲電圧出力手
段と、 上記減算手段が、上記使用画素に対応する蓄積部の出力
から上記黒基準画素に対応する蓄積部の出力の減算値を
出力している場合には、この減算値をA/D変換部に入
力する一方、上記減算手段が、上記使用画素に対応する
蓄積部の出力から黒基準画素に対応する蓄積部の出力の
減算値を出力していない場合には、上記定範囲電圧出力
手段の出力を上記A/D変換部に入力するスイッチとを
備える固体撮像装置。
(1) A plurality of photoelectric conversion units, at least one of which is shielded from light, and which corresponds to at least the pixel used in the system and the black reference pixel; an accumulation unit that accumulates charges from each of the photoelectric conversion units; subtraction means for at least subtracting the output of the storage section corresponding to the black reference pixel from the output of the corresponding storage section; fixed range voltage output means for outputting a voltage limited to a certain range; When outputting a subtracted value of the output of the storage section corresponding to the black reference pixel from the output of the storage section corresponding to the pixel, this subtraction value is input to the A/D conversion section, while the subtraction means , when the subtracted value of the output of the storage section corresponding to the black reference pixel from the output of the storage section corresponding to the pixel in use is not output, the output of the fixed range voltage output means is sent to the A/D conversion section. A solid-state imaging device comprising an input switch.
(2)上記特許請求の範囲第1項に記載の固体撮像装置
において、 上記定範囲電圧出力手段は基準電圧を抵抗列で分割する
抵抗分割回路である固体撮像装置。
(2) The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the fixed range voltage output means is a resistance divider circuit that divides the reference voltage by a resistor string.
(3)上記特許請求の範囲第2項に記載の固体撮像装置
において、 上記抵抗分割回路は抵抗列と電源との間に設けられたス
イッチを含む固体撮像装置。
(3) The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the resistor divider circuit includes a switch provided between a resistor string and a power source.
(4)上記特許請求の範囲第3項に記載の固体撮像装置
において、 上記減算手段が上記使用画素に対応する蓄積部の出力か
ら黒基準画素に対応する蓄積部の出力の減算値を出力し
ている場合には、上記スイッチはモード選択回路によっ
てオフにされる固体撮像装置。
(4) In the solid-state imaging device according to claim 3, the subtraction means outputs a subtracted value of the output of the storage section corresponding to the black reference pixel from the output of the storage section corresponding to the pixel used. If the solid-state imaging device is a solid-state imaging device, the switch is turned off by the mode selection circuit.
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US07/593,863 US5083207A (en) 1988-01-20 1990-10-05 Image sensing device having direct drainage of unwanted charges
US07/801,895 US5389971A (en) 1988-01-20 1991-12-03 Image sensor provided on a chip and having amplifying means

Applications Claiming Priority (1)

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