JPH04301982A - Solid-state image pickup device - Google Patents
Solid-state image pickup deviceInfo
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- JPH04301982A JPH04301982A JP3065979A JP6597991A JPH04301982A JP H04301982 A JPH04301982 A JP H04301982A JP 3065979 A JP3065979 A JP 3065979A JP 6597991 A JP6597991 A JP 6597991A JP H04301982 A JPH04301982 A JP H04301982A
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- JP
- Japan
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- solid
- scanning
- state image
- image sensor
- pixel cells
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- Pending
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像装置に関す
るもので、例えば、暗視撮影等のような長時間露光モー
ドを持つものに利用して有効な技術に関するものである
。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and relates to a technique that is effective for use in, for example, a device having a long exposure mode such as night vision photography.
【0002】0002
【従来の技術】TSL方式のMOS形固体撮像素子が公
知である。この固体撮像素子では、走査エリアの周辺端
部に形成されたフォトダイオード部を遮光したオプチカ
ルブラックが設けられる。このオプチカルブラック部の
走査により得られる読み出し信号を基準電位として直流
再生を行う。このようなTSL方式のMOS型固体撮像
素子に関しては、特開昭63−37781号公報がある
。2. Description of the Related Art A TSL type MOS type solid-state image sensor is well known. This solid-state image sensor is provided with an optical black that blocks light from a photodiode section formed at the peripheral end of the scanning area. DC reproduction is performed using the readout signal obtained by scanning this optical black portion as a reference potential. Regarding such a TSL type MOS type solid-state image sensor, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-37781.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】本願発明者においては
、上記固体撮像素子のフィールド又はフレームの境での
走査を一時的に停止させることにより長時間露光を行っ
て高感度の撮影を行うことを考えた。この場合には、遮
光された画素セルにより構成された水平オプチカルブラ
ック部の期間が極く短く、正確な直流再生が行えないと
いう問題の生じることを見い出した。この発明の目的は
、長時間露光モードを行いつつ、良好な直流再生を可能
にした固体撮像装置を提供することにある。この発明の
前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書
の記述および添付図面から明らかになるであろう。[Problem to be Solved by the Invention] The present inventor has proposed a method for performing long-time exposure and high-sensitivity photography by temporarily stopping the scanning of the solid-state image sensor at the boundary between fields or frames. Thought. It has been found that in this case, the period of the horizontal optical black portion formed by the light-shielded pixel cells is extremely short, causing a problem in that accurate DC reproduction cannot be performed. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that enables good DC reproduction while performing a long exposure mode. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0004】0004
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、二次元状に配列された複数
個の画素セルの信号を時系列的に出力させる走査回路を
備えた固体撮像素子を用い、長時間露光モードのときに
は垂直オプチカルブラック部に形成された画素セルの先
に走査動作を行った後に走査エリアからの映像信号を時
系列的に出力させる。[Means for Solving the Problems] A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows. In other words, a solid-state image sensor is used that is equipped with a scanning circuit that outputs signals from a plurality of pixel cells arranged in a two-dimensional manner in time series, and when in long exposure mode, the pixel cells formed in the vertical optical black section are used. After performing a scanning operation, video signals from the scanning area are outputted in time series.
【0005】[0005]
【作用】上記した手段によれば、垂直オプチカルブラッ
ク部の走査により、比較的長い時間にわたって遮光され
た画素からの信号出力が行われるから、クランプ回路に
よる良好な直流再生が可能になる。According to the above-described means, since signals are output from pixels that have been shielded from light for a relatively long period of time by scanning the vertical optical black portion, good DC reproduction by the clamp circuit is possible.
【0006】図1には、この発明に係る固体撮像装置の
一実施例のブロック図が示されている。固体撮像素子M
IDは、特に制限されないが、MOS形固体撮像素子と
される。この固体撮像素子MIDから出力される読み出
し信号は、プリアンプによって増幅される。この増幅信
号は、ロウパスフィルタLPFによりスイッチングノイ
ズが除去されて、直流再生を行うクランプ回路に入力さ
れる。このクランプ回路を通した映像信号VDは、図外
の信号処理回路により必要な信号処理が行われて例えば
テレビジョン用の画像信号とされる。FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention. Solid-state image sensor M
The ID is not particularly limited, but may be a MOS type solid-state image sensor. The read signal output from the solid-state image sensor MID is amplified by a preamplifier. This amplified signal has switching noise removed by a low-pass filter LPF, and is input to a clamp circuit that performs DC regeneration. The video signal VD passed through this clamp circuit undergoes necessary signal processing by a signal processing circuit (not shown) and is converted into, for example, an image signal for television.
【0007】図2に示すように、固体撮像素子の撮像面
を構成する二次元配置された画素セルのうち、同図で斜
線を付した部分の画素セルにはその表面にアルミニュウ
ム膜等からなる遮光膜を設けてオプチカルブラック部を
形成する。上記遮光された画素セルにおいては、光電変
換動作が行わないからリセットレベル(黒レベル)がそ
のまま出力される。オプチカルブラック部の画素セルか
らの読み出し信号を黒レベルとして直流再生が行われる
。As shown in FIG. 2, among the two-dimensionally arranged pixel cells constituting the imaging surface of the solid-state image sensor, the pixel cells in the shaded areas in the figure have a surface made of an aluminum film or the like. A light shielding film is provided to form an optical black portion. In the light-shielded pixel cells, no photoelectric conversion operation is performed, so the reset level (black level) is output as is. DC reproduction is performed by setting the read signal from the pixel cell in the optical black portion to the black level.
【0008】この実施例では、固体撮像素子の長時間露
光モードを実現するために、次のような走査動作が行わ
れる。駆動回路は、固体撮像素子MIDに対して、水平
走査動作や垂直走査動作を一時停止させる機能が付加さ
れる。具体的には、垂直走査パルスや水平走査パルスを
一定の箇所で停止させ、その間を画素セルの蓄積時間と
して加算し、長時間露光モードを実現する。これにより
、例えば照明光を利用できない顕微鏡撮影等の暗視撮影
が実現できる。In this embodiment, the following scanning operation is performed in order to realize the long exposure mode of the solid-state image sensor. The drive circuit is added with a function of temporarily stopping the horizontal scanning operation and vertical scanning operation of the solid-state image sensor MID. Specifically, the vertical scanning pulse and the horizontal scanning pulse are stopped at a certain point, and the period of time is added as the accumulation time of the pixel cell, thereby realizing the long exposure mode. Thereby, for example, night vision photography such as microscopic photography in which illumination light cannot be used can be realized.
【0009】上記のような長時間露光モードにおいて、
撮影面の先頭Aから走査を開始すると、水平オプチカル
ブラック部からの極く短い時間しか遮光された画素セル
からの読み出しが行われない。直流再生を行うクランプ
回路は、次のような構成にされる。図1に示されている
ように、上記オプチカルブラック部の走査期間に対応し
て発生されるクランプパルスによりトランジスタQ2が
オン状態にされる。このトランジスタQ2のオン状態に
よって、キャパシタCの他方の電極には、基準電圧(一
定の直流電圧VR)が与える。キャパシタCの一方の電
極には、上記ロウパスフィルタLPFを通して出力され
映像信号がキャパシタCの一方の電極に伝えられる。し
たがって、上記オプチカルブック部の走査期間中に固体
撮像素子MIDから出力される黒レベルがキャパシタC
の充電に用いられる。言い換えるならば、画素セルから
の黒レベルと基準電圧VRの差分の直流電圧がキャパシ
タCに蓄積されることになる。キャパシタCに保持され
た直流電圧は、長時間露光モードのときに走査が停止さ
せられているから、リーク電流等により比較的大きく変
化してしまう。したがって、上記のように水平オプチカ
ルブラック部からの極く短い時間しか黒レベルが供給さ
れないから上記直流再生ができなくなってしまうもので
ある。In the long exposure mode as described above,
When scanning is started from the beginning A of the imaging surface, reading from the pixel cells that are shielded from light for only a very short time from the horizontal optical black portion is performed. The clamp circuit that performs DC regeneration has the following configuration. As shown in FIG. 1, the transistor Q2 is turned on by a clamp pulse generated corresponding to the scanning period of the optical black portion. By turning on the transistor Q2, a reference voltage (a constant DC voltage VR) is applied to the other electrode of the capacitor C. A video signal is output to one electrode of the capacitor C through the low-pass filter LPF and transmitted to one electrode of the capacitor C. Therefore, the black level output from the solid-state image sensor MID during the scanning period of the optical book section is
used for charging. In other words, the DC voltage that is the difference between the black level from the pixel cell and the reference voltage VR is stored in the capacitor C. Since scanning is stopped in the long exposure mode, the DC voltage held in the capacitor C changes relatively greatly due to leakage current and the like. Therefore, as described above, the black level is supplied from the horizontal optical black portion for only a very short time, making it impossible to perform the DC reproduction described above.
【0010】この実施例では、長時間露光モードのとき
には、図2に示すように走査エリア中の画素セルの読み
出しが終了したB点から1H下の左端D点で、水平及び
垂直走査を一時的に休止させる。この休止時間を含む長
時間露光により、画素セルが高感度の光電変換動作を行
うものとなる。そして、その読み出しを行うときには、
上記走査動作が一時的に休止させられたD点から再開す
る。すなわち、点Dから垂直オプチカルブラック部の最
終Eまでの走査の間、遮光された画素セルからの黒レベ
ルが出力される。これにより、クランプ回路のキャパシ
タCの容量値を比較的大きくした場合でも、黒レベルと
直流電圧VRとの差電圧に対応した直流電圧がキャパシ
タCにセットできる。In this embodiment, in the long exposure mode, as shown in FIG. 2, the horizontal and vertical scanning is temporarily stopped at the left end point D, which is 1H below the point B where the reading of the pixel cells in the scanning area is completed. to be paused. This long-time exposure including the pause time allows the pixel cells to perform a highly sensitive photoelectric conversion operation. And when reading it,
The scanning operation resumes from point D where it was temporarily stopped. That is, during the scan from point D to the final point E of the vertical optical black section, the black level from the shaded pixel cell is output. Thereby, even if the capacitance value of the capacitor C of the clamp circuit is made relatively large, a DC voltage corresponding to the difference voltage between the black level and the DC voltage VR can be set in the capacitor C.
【0011】そして、駆動回路は、撮影面の先頭Aに戻
って走査を行って走査エリアの画素セルからの読み出し
を行うとともに、それに同期してクランプパルスをロウ
レベルにして上記トランジスタQ2をオフ状態にさせる
。上記走査エリアの走査動作により、画素セルのフォト
ダイオードによって形成された光電変換信号に対応した
映像信号が、上記キャパシタCに蓄積された直流電圧に
重畳されて、クランプ回路のエミッタフォロワ出力トラ
ンジスタQ1を通して出力される。1H読み出し後には
、再び水平オプチカルブラック部からの黒レベルが読み
出され、1H走査期間でのキャパシタCのリーク等を補
正するものである。このような走査期間中のクランプ動
作は、1H期間中のリーク等を補正するものであるから
、極く短い黒レベルの読み出しでも十分である。[0011]Then, the drive circuit returns to the top A of the imaging plane and performs scanning to read out the pixel cells in the scanning area, and in synchronization with this, sets the clamp pulse to a low level and turns off the transistor Q2. let By the scanning operation of the scanning area, the video signal corresponding to the photoelectric conversion signal formed by the photodiode of the pixel cell is superimposed on the DC voltage accumulated in the capacitor C, and is passed through the emitter follower output transistor Q1 of the clamp circuit. Output. After the 1H readout, the black level from the horizontal optical black portion is read out again to correct leakage of the capacitor C during the 1H scanning period. Since such a clamp operation during the scanning period corrects leakage during the 1H period, even a very short black level readout is sufficient.
【0012】図3には、この実施例における長時間露光
モードでの読み出し信号の一例の概略波形図が示されて
いる。走査エリア中の画素セルからの読み出しが終了す
ると、その時点で走査が停止させられる。これにより、
この間は固体撮像素子からは同図に点線で示すように何
も出力されない。そして、上記次のフレーム又はフィー
ルドでの走査は、点Dにからの点E(A)に至るまでの
間の走査開始に対応してオプチカルブラックが出力され
る。このオプチカルブラックの出力により、クランプ回
路のキャパシタにそれに対応した直流電圧が与えられる
。したがって、次に出力される映像信号は、上記オプチ
カルブラックを基準にした直流電圧を含む映像信号とし
て出力される。FIG. 3 shows a schematic waveform diagram of an example of a readout signal in the long exposure mode in this embodiment. When reading from the pixel cells in the scan area is completed, scanning is stopped at that point. This results in
During this time, nothing is output from the solid-state image sensor as shown by the dotted line in the figure. In scanning in the next frame or field, optical black is output in response to the start of scanning from point D to point E(A). This optical black output provides a corresponding DC voltage to the capacitor of the clamp circuit. Therefore, the video signal to be output next is output as a video signal containing a DC voltage based on the optical black.
【0013】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。
(1) 二次元状に配列された複数個の画素セルの信
号を時系列的に出力させる走査回路を備えた固体撮像素
子を用い、長時間露光モードのときには垂直オプチカル
ブラック部に形成された画素セルの先に走査動作を行っ
た後に走査エリアからの映像信号を時系列的に出力させ
ることにより、長時間露光モードを行いつつ、比較的長
い時間にわたって遮光された画素からの信号出力が行わ
れるからクランプ回路による良好な直流再生が可能にな
るという効果が得られる。
(2) 上記(1)により、固体撮像素子そのものの
構成を変えることなく、駆動回路による駆動方法により
長時間露光モードと直流再生が可能となる。したがって
、通常の撮影モードと上記長時間露光モードとを合わせ
持つ固体撮像装置を得ることができるとう効果が得られ
る。The effects obtained from the above embodiments are as follows. (1) Using a solid-state image sensor equipped with a scanning circuit that outputs signals from multiple pixel cells arranged two-dimensionally in time series, pixels formed in the vertical optical black area are used in long exposure mode. By performing a scanning operation at the end of the cell and then outputting video signals from the scanning area in time series, it is possible to perform long exposure mode and output signals from pixels that have been shielded from light for a relatively long period of time. Therefore, the effect that good DC regeneration by the clamp circuit becomes possible can be obtained. (2) According to (1) above, the long exposure mode and DC reproduction are possible by the driving method using the driving circuit without changing the configuration of the solid-state image sensor itself. Therefore, it is possible to obtain a solid-state imaging device having both the normal photographing mode and the long exposure mode.
【0014】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、水
平及び垂直シフトレジスタは、完全に動作が停止させら
れるもの他、その走査パルスの周波数が通常に比べて十
分遅くされることによって、実質的に休止状態とみなさ
れるようなものであってもよい。固体撮像素子は、MO
S形の他、前記のように遮光された画素セルからの黒レ
ベルを出力させて直流再生に用いるものであれば何であ
ってもよい。この発明は、上記のような固体撮像素子を
用いた固体撮像装置に広く利用できる。[0014] The invention made by the present inventor has been specifically explained based on examples, but the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Needless to say. For example, horizontal and vertical shift registers may be completely stopped in operation, or the frequency of their scanning pulses may be slowed down sufficiently compared to normal, so that they can be considered to be in a substantially dormant state. Good too. The solid-state image sensor is MO
In addition to the S type, any type may be used as long as it outputs the black level from the light-shielded pixel cell as described above and is used for DC reproduction. The present invention can be widely used in solid-state imaging devices using solid-state imaging elements such as those described above.
【0015】[0015]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、二次元状に配列された複数
個の画素セルの信号を時系列的に出力させる走査回路を
備えた固体撮像素子を用い、長時間露光モードのときに
は垂直オプチカルブラック部に形成された画素セルの先
に走査動作を行った後に走査エリアからの映像信号を時
系列的に出力させることにより、長時間露光モードを行
いつつ、比較的長い時間にわたって遮光された画素から
の信号出力が行われるからクランプ回路による良好な直
流再生が可能になる。Effects of the Invention A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. In other words, a solid-state image sensor is used that is equipped with a scanning circuit that outputs signals from a plurality of pixel cells arranged in a two-dimensional manner in time series, and when in long exposure mode, the pixel cells formed in the vertical optical black section are used. By first performing a scanning operation and then outputting video signals from the scanning area in chronological order, signals can be output from pixels that have been shielded from light for a relatively long period of time while performing long exposure mode. Good DC regeneration is possible using the clamp circuit.
【図1】この発明に係る固体撮像装置の一実施例を示す
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.
【図2】図1に示した固体撮像装置の読み出し動作の一
例を説明するための画面構成図である。FIG. 2 is a screen configuration diagram for explaining an example of a read operation of the solid-state imaging device shown in FIG. 1;
【図3】この発明に用いられる固体撮像素子からの読み
出し信号の一例を示す概略波形図である。FIG. 3 is a schematic waveform diagram showing an example of a read signal from a solid-state image sensor used in the present invention.
MID…固体撮像素子、LPF…ロウパスフィルタ、P
D…画素アレイ、VSR…垂直シフトレジスタ、ITG
…インタレースゲート回路、DV…駆動回路、HSR…
水平シフトレジスタ。MID...solid-state image sensor, LPF...low-pass filter, P
D...Pixel array, VSR...Vertical shift register, ITG
...Interlace gate circuit, DV...drive circuit, HSR...
Horizontal shift register.
Claims (2)
ルの信号を時系列的に出力させる走査回路を備えた固体
撮像素子と、長時間露光モードにおいては垂直オプチカ
ルブラック部に形成された画素セルの走査動作を行った
後に走査エリアからの映像信号を時系列的に出力させる
駆動パルスを形成する機能を持つ駆動回路とを備えてな
ることを特徴とする固体撮像装置。Claim 1: A solid-state image sensor equipped with a scanning circuit that outputs signals from a plurality of pixel cells arranged in a two-dimensional manner in time series, and a solid-state image sensor formed in a vertical optical black part in a long exposure mode. What is claimed is: 1. A solid-state imaging device comprising: a drive circuit having a function of forming a drive pulse that outputs a video signal from a scan area in time series after performing a scan operation of a pixel cell.
ときに固体撮像素子の走査エリアの画素セルを走査を終
了した直後の一定の箇所で走査動作を停止させ、次のフ
ィールド又はフレームでの走査動作の開始を上記停止さ
れた箇所から行うことによって上記垂直オプチカルブラ
ック部の画素セルの走査が行われるものであることを特
徴とする請求項1の固体撮像装置。2. The driving circuit stops the scanning operation at a certain point immediately after scanning the pixel cells in the scanning area of the solid-state image sensor in the long exposure mode, and performs scanning in the next field or frame. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein pixel cells in the vertical optical black portion are scanned by starting the scanning operation from the stopped position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065979A JPH04301982A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065979A JPH04301982A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Solid-state image pickup device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04301982A true JPH04301982A (en) | 1992-10-26 |
Family
ID=13302632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065979A Pending JPH04301982A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Solid-state image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04301982A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300558A (en) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Canon Inc | Imaging apparatus and imaging method |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3065979A patent/JPH04301982A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300558A (en) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Canon Inc | Imaging apparatus and imaging method |
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