JP2001024953A - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP2001024953A
JP2001024953A JP11191461A JP19146199A JP2001024953A JP 2001024953 A JP2001024953 A JP 2001024953A JP 11191461 A JP11191461 A JP 11191461A JP 19146199 A JP19146199 A JP 19146199A JP 2001024953 A JP2001024953 A JP 2001024953A
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JP
Japan
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area sensor
state
pixel
output
electric signal
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Pending
Application number
JP11191461A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Kusaka
泰 草鹿
Kenichi Kakumoto
兼一 角本
Takeshi Yano
壮 矢野
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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  • Studio Devices (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically which the linear transforming operation from/to logarithmic transforming operation of an electric signal against the incident light of an area sensor corresponding to the luminance of an object to pick up an image. SOLUTION: When the luminance of an object detected by a luminance signal sent from an area sensor 3 is higher than a certain fixed value (700 cd/m2, for example), a switching discriminating circuit 4 discriminates that the area sensor 3 is to perform the logarithmic transforming operation. Corresponding to the discrimination of this switching discriminating circuit 4, a switching signal is sent from a switching signal generating circuit 5, and the area sensor 3 performs the logarithmic transforming operation. When the luminance of the object detected by the luminance signal sent from the area sensor 3 is lower than a certain fixed value (700 cd/m2, for example), the switching discriminating circuit 4 discriminates that the area sensor 3 is to perform the linear transforming operation. Corresponding to the discrimination of this switching discriminating circuit 4, a switching signal is sent from the switching signal generating circuit 5, and the area sensor 3 performs the linear transforming operation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、入射光に対する電
気信号の線形変換と対数変換を行えるエリアセンサを有
する固体撮像装置に関するもので、特に1つのエリアセ
ンサで線形変換動作と対数変換動作とを切り換えて行う
ことが可能な固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device having an area sensor capable of performing linear conversion and logarithmic conversion of an electric signal with respect to incident light, and more particularly to a single area sensor which performs a linear conversion operation and a logarithmic conversion operation. The present invention relates to a solid-state imaging device that can perform switching.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、フォトダイオードなどの感光
素子をマトリクス状に配置したエリアセンサは、その感
光素子に入射された光の輝度に対して、線形的に変換し
た信号を出力する。このように線形変換を行うエリアセ
ンサ(以下、「リニアセンサ」と呼ぶ。)は、例えば、
レンズの絞りを調整することにより、被写体の最も明る
い部分(ハイライト部)を撮像する感光素子がその最大
レベルの90パーセント程度のレベルの電気信号として
出力できるように、調節される。このようなリニアセン
サを用いることによって、被写体の輝度分布においてそ
の最小値をLmin[cd/m2]、その最大値をLmax
[cd/m2]としたとき、被写体の輝度範囲 Lmax/
Lmin が2桁以下の狭い範囲であれば階調性豊かに被写
体の情報を取り込むことができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an area sensor in which photosensitive elements such as photodiodes are arranged in a matrix outputs a signal obtained by linearly converting the luminance of light incident on the photosensitive element. An area sensor that performs linear conversion in this manner (hereinafter, referred to as a “linear sensor”) is, for example,
By adjusting the aperture of the lens, the adjustment is performed so that the photosensitive element that captures the brightest part (highlight part) of the subject can output an electric signal having a level of about 90% of the maximum level. By using such a linear sensor, the minimum value in the luminance distribution of the subject is Lmin [cd / m 2 ] and the maximum value is Lmax
[Cd / m 2 ], the luminance range of the subject Lmax /
If Lmin is a narrow range of two digits or less, information on the subject can be captured with rich gradation.

【0003】それに対して、本出願人は、入射した光量
に応じた電流を発生する感光素子と、その電流を入力す
るMOSトランジスタと、このMOSトランジスタをサ
ブスレッショルド電流が流れうる状態にバイアスするバ
イアス手段とを備え、感光素子からの電流を対数変換す
るようにしたエリアセンサ(以下、「LOGセンサ」と
呼ぶ。)を提案した(特開平3−192764号公報参
照)。このようなLOGセンサは、被写体の最も明るい
部分(ハイライト部)を撮像する感光素子がその最大レ
ベルの90パーセント程度のレベルの電気信号として出
力できるように、調節した場合、その輝度範囲 Lmax/
Lmin が5桁〜6桁の広い範囲となる被写体の情報を取
り込むことができる。
On the other hand, the present applicant has proposed a photosensitive element for generating a current corresponding to the amount of incident light, a MOS transistor for inputting the current, and a bias for biasing the MOS transistor to a state where a subthreshold current can flow. And an area sensor (hereinafter, referred to as a “LOG sensor”) that converts the current from the photosensitive element into a logarithm (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-192664). When such a LOG sensor is adjusted so that a photosensitive element that captures an image of the brightest part (highlight part) of a subject can output an electric signal having a level of about 90% of the maximum level, the luminance range Lmax /
It is possible to capture information of a subject whose Lmin is in a wide range of 5 to 6 digits.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記リニアセンサでは
撮像可能な輝度範囲が略2桁と狭いため、被写体に直射
日光が当たるなどの要因で被写体の輝度が明るくなり、
明部が感光素子が扱えるレベルを超えてオーバーフロー
を起こすような状態になったとき、このレベルを超えた
明部の情報を取り込むことができず、白トビという現象
が起こる。又、この白トビを避けるために、取り込み可
能な輝度範囲を明部側にシフトして明部の情報を取り込
み可能とすると、逆に暗部の情報を取り込むことができ
ず、黒ツブレという現象が起こる。
In the above linear sensor, the brightness range in which an image can be captured is as narrow as about two digits, so that the brightness of the subject becomes bright due to factors such as direct sunlight on the subject.
When the bright portion exceeds the level that can be handled by the photosensitive element and overflows, information on the bright portion exceeding this level cannot be captured, and a phenomenon called overexposure occurs. In order to avoid this overexposure, if the luminance range that can be captured is shifted to the bright part side so that the information of the bright part can be captured, the information of the dark part cannot be captured. Occur.

【0005】一方、LOGセンサの出力特性は図12の
ように対数関数を示す。そのため、このLOGセンサを
用いたときは、高輝度部での階調性が乏しくなりやす
く、例えば、明るい被写体に対しては、暗部及び明部の
情報をともに取り込むことが可能であるが、暗い被写体
に対しては、明部の階調性が乏しくなるなどの問題があ
った。
On the other hand, the output characteristic of the LOG sensor shows a logarithmic function as shown in FIG. Therefore, when this LOG sensor is used, gradation in a high-luminance part tends to be poor. For example, for a bright subject, it is possible to capture both information of a dark part and a bright part. For a subject, there is a problem that the gradation of a bright part is poor.

【0006】このような問題点を鑑みて、本発明は、被
写体の明るさの状態にかかわらず常に良好な撮像を行う
ことができる固体撮像装置を提供することを目的とす
る。又、本発明は、エリアセンサの入射光に対する電気
信号の線形変換動作と対数変換動作とを、自動的に切り
換えることができる固体撮像装置を提供することを目的
とする。又、本発明の他の目的は、1つのエリアセンサ
が前記線形変換動作と前記対数変換動作とを行う固体撮
像装置を提供することである。更に、本発明の他の目的
は、構成の簡単な固体撮像装置を提供することである。
[0006] In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that can always perform good imaging regardless of the state of brightness of a subject. Another object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that can automatically switch between a linear conversion operation and a logarithmic conversion operation of an electric signal with respect to incident light of an area sensor. It is another object of the present invention to provide a solid-state imaging device in which one area sensor performs the linear conversion operation and the logarithmic conversion operation. Still another object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having a simple configuration.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の問題を達成するた
めに、請求項1に記載の固体撮像装置は、マトリクス状
に配された画素に入射された光量に応じた電気信号を発
生するエリアセンサを有し、第1フィールドの画像情報
となる電気信号を前記エリアセンサの奇数行の画素から
出力した後、第2フィールドの画像情報となる電気信号
を前記エリアセンサの偶数行の画素から出力する動作を
繰り返すことによって撮像を行う固体撮像装置におい
て、前記エリアセンサ内の各画素の動作状態を、前記電
気信号が入射光量に対して線形的に変換されて出力され
る第1状態と、自然対数的に変換されて出力される第2
状態とに切り換え可能とするとともに、前記第1フィー
ルドの画像情報が前記エリアセンサの奇数行に配された
画素より出力される場合は、前記エリアセンサの偶数行
に配された画素より出力される電気信号に基づいて、
又、前記第2フィールドの画像情報が前記エリアセンサ
の偶数行に配された画素より出力される場合は、前記エ
リアセンサの奇数行に配された画素より出力される電気
信号に基づいて、前記エリアセンサ内の次のフィールド
の画像情報となる電気信号を出力する各画素の動作状態
を切り換えることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device which generates an electric signal corresponding to the amount of light incident on pixels arranged in a matrix. A sensor for outputting an electric signal serving as image information of a first field from pixels of odd-numbered rows of the area sensor, and then outputting an electric signal serving as image information of a second field from pixels of even-numbered rows of the area sensor In the solid-state imaging device that performs imaging by repeating the operation of performing the operation, the operation state of each pixel in the area sensor is changed into a first state in which the electric signal is linearly converted with respect to an incident light amount and output, and a first state. Second logarithmically converted and output
State, and when the image information of the first field is output from the pixels arranged in the odd-numbered rows of the area sensor, the image information is output from the pixels arranged in the even-numbered rows of the area sensor. Based on the electrical signal
Further, when the image information of the second field is output from pixels arranged on even-numbered rows of the area sensor, the image information is output based on electric signals output from pixels arranged on odd-numbered rows of the area sensor. The operation state of each pixel which outputs an electric signal serving as image information of the next field in the area sensor is switched.

【0008】又、請求項2に記載の固体撮像装置は、マ
トリクス状に配された画素に入射された光量に応じた電
気信号を発生するエリアセンサを有し、第1フィールド
の画像情報となる電気信号を前記エリアセンサの奇数行
の画素から出力した後、第2フィールドの画像情報とな
る電気信号を前記エリアセンサの偶数行の画素から出力
する動作を繰り返すことによって撮像を行う固体撮像装
置において、前記エリアセンサ内の各画素の動作状態
を、前記電気信号が入射光量に対して線形的に変換され
て出力される第1状態と、自然対数的に変換されて出力
される第2状態とに切り換え可能とするとともに、前記
第1フィールドの画像情報が前記エリアセンサの奇数行
に配された画素より出力されるとき、前記エリアセンサ
の偶数行に配された画素より出力される電気信号より被
写体の輝度情報を得て、又、前記第2フィールドの画像
情報が前記エリアセンサの偶数行に配された画素より出
力されるとき、前記エリアセンサの奇数行に配された画
素より出力される電気信号より被写体の輝度情報を得
て、前記輝度情報に応じて、前記エリアセンサ内の次の
フィールドの画像情報となる電気信号を出力する各画素
の動作状態を切り換えることを特徴とする。
The solid-state imaging device according to the second aspect has an area sensor that generates an electric signal according to the amount of light incident on the pixels arranged in a matrix, and serves as image information of a first field. In a solid-state imaging device that performs imaging by repeating an operation of outputting an electric signal from pixels in an odd-numbered row of the area sensor and then outputting an electric signal serving as image information of a second field from pixels in an even-numbered row of the area sensor. The operation state of each pixel in the area sensor includes a first state in which the electric signal is linearly converted with respect to an incident light amount and output, and a second state in which natural logarithmically converts and outputs the electric signal. And when the image information of the first field is output from the pixels arranged in odd rows of the area sensor, the image information is arranged in even rows of the area sensor. Obtaining the luminance information of the object from the electric signal output from the element, and when the image information of the second field is output from the pixels arranged on the even rows of the area sensor, Obtain the luminance information of the subject from the electric signal output from the arranged pixels, and according to the luminance information, determine the operation state of each pixel that outputs an electric signal serving as image information of the next field in the area sensor. It is characterized by switching.

【0009】このような固体撮像装置によると、請求項
3に記載するように、前記輝度情報により被写体の輝度
が暗いと判断されたとき、前記エリアセンサ内の次のフ
ィールドの画像情報となる電気信号を出力する各画素の
動作状態を第1状態にし、又、前記輝度情報により被写
体の輝度が明るいと判断されたとき、前記エリアセンサ
内の次のフィールドの画像情報となる電気信号を出力す
る各画素の動作状態を第2状態にする切換手段を設ける
ことによって、被写体全体の輝度範囲が狭くなる暗い状
態では階調性の豊かな高品位の画像を、被写体全体の輝
度範囲が広くなる明るい状態では白トビ又は黒ツブレの
無い奥行きのある高品位の画像をそれぞれ撮像すること
ができる。
According to such a solid-state imaging device, as described in claim 3, when it is determined from the luminance information that the luminance of the subject is low, an electric signal serving as image information of the next field in the area sensor is provided. The operation state of each pixel that outputs a signal is set to the first state, and when it is determined that the luminance of the subject is bright based on the luminance information, an electric signal serving as image information of the next field in the area sensor is output. By providing switching means for setting the operation state of each pixel to the second state, in a dark state where the luminance range of the entire subject is narrow, a high-quality image with rich gradation is bright and the luminance range of the entire subject is wide. In this state, it is possible to capture a high-definition image with a depth without whiteouts or blackouts.

【0010】請求項4に記載の固体撮像装置は、請求項
3に記載の固体撮像装置において、前記切換手段が、2
値の電圧信号となる切換信号を発生し、該切換信号によ
って、前記エリアセンサ内の各画素の動作状態が切り換
えられることを特徴とする。このようにすることによっ
て、エリアセンサ内の各画素に設けられた素子のバイア
スを変更して各画素の動作状態を切り換えることができ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the solid-state imaging device according to the third aspect, wherein the switching means includes a switch.
A switching signal serving as a voltage signal of a value is generated, and the operating state of each pixel in the area sensor is switched by the switching signal. In this manner, the operation state of each pixel can be switched by changing the bias of the element provided for each pixel in the area sensor.

【0011】請求項5に記載の固体撮像装置は、マトリ
クス状に配された画素に入射された光量に応じた電気信
号を発生するエリアセンサを有し、第1フィールドの画
像情報となる電気信号を前記エリアセンサの奇数行の画
素から出力した後、第2フィールドの画像情報となる電
気信号を前記エリアセンサの偶数行の画素から出力する
動作を繰り返すことによって撮像を行う固体撮像装置に
おいて、前記エリアセンサ内の各画素の動作状態を、前
記電気信号が入射光量に対して線形的に変換されて出力
される第1状態と、自然対数的に変換されて出力される
第2状態とに切り換え可能とするとともに、前記第1フ
ィールドの画像情報が前記エリアセンサの奇数行に配さ
れた画素より出力されるとき、前記エリアセンサの偶数
行に配された画素より出力される電気信号より得られる
被写体の輝度情報より被写体の輝度範囲を検出し、又、
前記第2フィールドの画像情報が前記エリアセンサの偶
数行に配された画素より出力されるとき、前記エリアセ
ンサの奇数行に配された画素より出力される電気信号よ
り得られる被写体の輝度情報より被写体の輝度範囲を検
出する輝度範囲検出手段を設け、前記被写体の輝度範囲
に応じて、前記エリアセンサ内の次のフィールドの画像
情報となる電気信号を出力する各画素の動作状態を切り
換えることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device having an area sensor for generating an electric signal according to the amount of light incident on pixels arranged in a matrix, and an electric signal serving as image information of a first field. After outputting from the pixels of the odd-numbered rows of the area sensor, the solid-state imaging device performs imaging by repeating an operation of outputting an electric signal serving as image information of the second field from the pixels of the even-numbered rows of the area sensor. The operation state of each pixel in the area sensor is switched between a first state in which the electric signal is linearly converted with respect to the amount of incident light and output, and a second state in which the natural signal is converted into a natural logarithm and output. When the image information of the first field is output from the pixels arranged in the odd-numbered rows of the area sensor, the pixels arranged in the even-numbered rows of the area sensor are enabled. Ri detects the luminance range of the subject than the luminance information of the object obtained from the electrical signal output, also
When the image information of the second field is output from the pixels arranged on the even rows of the area sensor, the luminance information of the subject obtained from the electric signals output from the pixels arranged on the odd rows of the area sensor is used. A brightness range detection unit for detecting a brightness range of a subject is provided, and an operation state of each pixel that outputs an electric signal serving as image information of a next field in the area sensor is switched according to the brightness range of the subject. Features.

【0012】このような構成の固体撮像装置によると、
階調性の良い第1状態と、輝度範囲の広い被写体を撮像
可能な第2状態とを、被写体の輝度範囲に応じて切り換
えることができる。又、請求項6に記載するように、被
写体の輝度範囲が狭いとき、前記エリアセンサ内の次の
フィールドの画像情報となる電気信号を出力する各画素
の動作状態を第1状態にし、被写体の輝度範囲が広いと
き、前記エリアセンサ内の次のフィールドの画像情報と
なる電気信号を出力する各画素の動作状態を第2状態に
することによって、被写体全体の輝度範囲の狭い状態で
は階調性の豊かな高品位の画像を、被写体全体の輝度範
囲の広い状態では白トビ又は黒ツブレの無い奥行きのあ
る高品位の画像をそれぞれ撮像することができる。
According to the solid-state imaging device having such a configuration,
It is possible to switch between the first state with good gradation and the second state in which an image of a subject having a wide luminance range can be captured according to the luminance range of the subject. Further, when the luminance range of the subject is narrow, the operation state of each pixel that outputs an electric signal serving as image information of the next field in the area sensor is set to the first state, and When the luminance range is wide, the operation state of each pixel that outputs an electric signal serving as image information of the next field in the area sensor is set to the second state, so that the gradation characteristic is obtained when the luminance range of the entire subject is narrow. , And a high-quality image with a depth that is free from overexposure or black spots in a state where the luminance range of the entire subject is wide.

【0013】請求項7に記載の固体撮像装置は、請求項
5又は請求項6に記載の固体撮像装置において、前記輝
度範囲検出手段が、エリアセンサから送出される電気信
号のレベルの大小を順次比較してその最大値と最小値を
検出し、この電気信号のレベルの最大値と最小値の差に
応じて前記エリアセンサ内の画素の動作状態を第1状態
にするか第2状態にするか判定する切換判定手段と、切
換判定手段によって判定された結果に応じて、前記エリ
アセンサ内の次のフィールドの画像情報となる電気信号
を出力する画素の動作状態を切り換える切換信号を発生
する切換信号発生手段と、を有することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the fifth or sixth aspect, the brightness range detecting means sequentially changes the level of the electric signal sent from the area sensor. The maximum value and the minimum value are detected by comparison, and the operation state of the pixel in the area sensor is set to the first state or the second state according to the difference between the maximum value and the minimum value of the level of the electric signal. Switching determining means for determining whether or not a switching signal for switching an operation state of a pixel which outputs an electric signal serving as image information of a next field in the area sensor is generated in accordance with a result determined by the switching determining means. Signal generating means.

【0014】このような固体撮像装置において、請求項
8に記載するように、前記切換信号を2値の電圧信号と
することによって、各画素内の素子に印加するバイアス
電圧の値を変化させることによって、各画素の動作を第
1状態又は第2状態に切り換えることができる。
In such a solid-state imaging device, the value of the bias voltage applied to the element in each pixel is changed by making the switching signal a binary voltage signal. Thereby, the operation of each pixel can be switched to the first state or the second state.

【0015】請求項9に記載の固体撮像装置は、請求項
1〜請求項8のいずれかに記載の固体撮像装置におい
て、前記エリアセンサ内の前記輝度情報となる電気信号
を出力する画素を、第2状態で動作させることを特徴と
する。電気信号が入射光量に対して自然対数的に変換さ
れて出力される第2状態で動作させることにより、広い
輝度範囲の被写体から輝度情報を良好に得ることができ
る。
According to a ninth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to eighth aspects, a pixel for outputting an electric signal serving as the luminance information in the area sensor is provided. It is characterized by operating in the second state. By operating in the second state in which the electric signal is converted into a natural logarithm with respect to the amount of incident light and output, luminance information can be favorably obtained from a subject in a wide luminance range.

【0016】請求項10に記載の固体撮像装置は、請求
項1〜請求項9のいずれかに記載の固体撮像装置におい
て、前記エリアセンサ内に設けた各画素が、第1電極に
直流電圧が印加された感光素子と、第1電極と第2電極
と制御電極とを備え、第1電極及び制御電極が前記感光
素子の第2電極に接続され、前記感光素子からの出力電
流が流れ込むトランジスタと、を有し、前記トランジス
タの第1電極と第2電極の間の電位差を変化させること
によって、各画素の動作を、第1状態と第2状態とに切
り換えることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to ninth aspects, each pixel provided in the area sensor has a DC voltage applied to a first electrode. A transistor including an applied photosensitive element, a first electrode, a second electrode, and a control electrode, wherein the first electrode and the control electrode are connected to a second electrode of the photosensitive element, and an output current from the photosensitive element flows into the transistor. The operation of each pixel is switched between a first state and a second state by changing a potential difference between a first electrode and a second electrode of the transistor.

【0017】請求項11に記載の固体撮像装置は、請求
項1〜請求項9のいずれかに記載の固体撮像装置におい
て、前記エリアセンサ内に設けた各画素が、第1電極に
直流電圧が印加された感光素子と、第1電極と第2電極
と制御電極とを備え、第1電極が前記感光素子の第2電
極に接続され、前記感光素子からの出力電流が流れ込む
とともに、第2電極と制御電極とが接続されたトランジ
スタと、を有し、前記トランジスタの第1電極と第2電
極の間の電位差を変化させることによって、各画素の動
作を、第1状態と第2状態とに切り換えることを特徴と
する。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to ninth aspects, each pixel provided in the area sensor has a DC voltage applied to a first electrode. An applied photosensitive element, a first electrode, a second electrode, and a control electrode, wherein the first electrode is connected to a second electrode of the photosensitive element, an output current from the photosensitive element flows in, and a second electrode And a transistor to which a control electrode is connected, and by changing a potential difference between a first electrode and a second electrode of the transistor, the operation of each pixel is switched between a first state and a second state. It is characterized by switching.

【0018】請求項12に記載の固体撮像装置は、請求
項1〜請求項9のいずれかに記載の固体撮像装置におい
て、前記エリアセンサ内に設けた各画素が、第1電極に
直流電圧が印加された感光素子と、第1電極と第2電極
と制御電極とを備え、制御電極に直流電圧が印加される
ともに、第1電極が前記感光素子の第2電極に接続さ
れ、前記感光素子からの出力電流が流れ込むトランジス
タと、を有し、前記トランジスタの第1電極と第2電極
の間の電位差を変化させることによって、各画素の動作
を、第1状態と第2状態とに切り換えることを特徴とす
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to ninth aspects, each pixel provided in the area sensor has a DC voltage applied to a first electrode. An applied photosensitive element, a first electrode, a second electrode, and a control electrode; a DC voltage is applied to the control electrode; the first electrode is connected to a second electrode of the photosensitive element; And a transistor into which an output current flows from the first and second transistors. The operation of each pixel is switched between a first state and a second state by changing a potential difference between a first electrode and a second electrode of the transistor. It is characterized by.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】<第1の実施形態>本発明の実施
形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実
施形態で使用する固体撮像装置の要部の構成を示すブロ
ック図である。図2及び図4は、本発明の固体撮像装置
に設けられたエリアセンサの構造の1例を示すブロック
図である。図3は、図2に示すエリアセンサ内の画素の
構成の1例を示す回路図である。図6は、図4に示すエ
リアセンサ内の画素の構成の1例を示す回路図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <First Embodiment> An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a solid-state imaging device used in the present embodiment. FIGS. 2 and 4 are block diagrams showing an example of the structure of the area sensor provided in the solid-state imaging device of the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a pixel in the area sensor shown in FIG. FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a pixel in the area sensor shown in FIG.

【0020】図1に示す固体撮像装置1は、対物レンズ
2と、該対物レンズ2を介して入射する光に応じて対数
変換もしくは線形変換を行った電気信号を出力するエリ
アセンサ3と、エリアセンサ3より出力される電気信号
が入力されこの電気信号に基づいて被写体の輝度を検知
してエリアセンサ3を対数変換動作させるか線形変換さ
せるかを判定するとともに判定信号を発生する切換判定
回路4と、前記判定信号によってエリアセンサ3の対数
変換動作と線形変換動作を切り換えるための切換信号を
エリアセンサ3に送出する切換信号発生回路5と、エリ
アセンサ3から送出される電気信号を演算処理する処理
部6とを有している。
A solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 includes an objective lens 2, an area sensor 3 for outputting an electrical signal that has been subjected to logarithmic conversion or linear conversion according to light incident through the objective lens 2, An electric signal output from the sensor 3 is input, and based on the electric signal, the luminance of the subject is detected to determine whether to perform the logarithmic conversion operation or the linear conversion of the area sensor 3 and to generate a switching determination circuit 4. A switching signal generating circuit 5 for transmitting a switching signal for switching between the logarithmic conversion operation and the linear conversion operation of the area sensor 3 to the area sensor 3 according to the determination signal; and an electric signal transmitted from the area sensor 3 And a processing unit 6.

【0021】尚、処理部6で処理された信号は、出力端
子91から固体撮像装置1の外部へ出力され記録媒体へ
の記録や表示装置への出力など種々の用途に供される。
又、出力端子92からファインダー21へも与えられ
る。又、エリアセンサ3から処理部6に送出される電気
信号を、以下、「画像データ」と呼び、エリアセンサ3
から切換判定回路4に送出される電気信号を、以下、
「輝度信号」と呼ぶ。
The signal processed by the processing unit 6 is output from the output terminal 91 to the outside of the solid-state imaging device 1 and is used for various purposes such as recording on a recording medium and outputting to a display device.
In addition, it is also supplied from the output terminal 92 to the finder 21. The electric signal transmitted from the area sensor 3 to the processing unit 6 is hereinafter referred to as “image data”.
The electric signal sent to the switching determination circuit 4 from
This is called a “luminance signal”.

【0022】このような構成の固体撮像装置に設けられ
たエリアセンサ3の構成の一例について、図2を参照し
て説明する。同図において、Ga11〜Gamn及びGb11
〜Gbmnはそれぞれ奇数行及び偶数行に配されることに
よって行列配置(マトリクス配置)された画素を示して
いる。7は垂直走査回路であり、奇数行9−1、9−
2、・・・、9−n、偶数行10−1、10−2、・・
・、10−nをそれぞれ順次走査していく。
An example of the configuration of the area sensor 3 provided in the solid-state imaging device having such a configuration will be described with reference to FIG. In the figure, Ga11 to Gamn and Gb11
Gbmn indicate pixels arranged in a matrix by being arranged in odd rows and even rows, respectively. Reference numeral 7 denotes a vertical scanning circuit, and odd-numbered rows 9-1 and 9-
2, ..., 9-n, even rows 10-1, 10-2, ...
・ 10-n is sequentially scanned.

【0023】8は水平走査回路であり、画素Ga11〜G
amnから出力信号線11−1、11−2、・・・、11
−mに導出された光電変換信号を最終的な信号線14に
順次導出するとともに、画素Gb11〜Gbmnから出力信
号線12−1、12−2、・・・、12−mに導出され
た光電変換信号を最終的な信号線15に順次導出する。
13は電源ラインである。又、信号線14及び信号線1
5をそれぞれ、切換判定回路4(図1)に接続された輝
度信号線17及び処理部6(図1)に接続された画像デ
ータ線18に接続を切り換える接続切換部16が設けら
れる。
Reference numeral 8 denotes a horizontal scanning circuit, which includes pixels Ga11 to G11.
amn to output signal lines 11-1, 11-2,..., 11
-M are sequentially derived to the final signal line 14, and the photoelectric conversion signals derived from the pixels Gb11 to Gbmn to the output signal lines 12-1, 12-2,..., 12-m. The converted signals are sequentially derived to the final signal line 15.
13 is a power supply line. Also, the signal line 14 and the signal line 1
5 is provided with a connection switching unit 16 for switching the connection to a luminance signal line 17 connected to the switching determination circuit 4 (FIG. 1) and an image data line 18 connected to the processing unit 6 (FIG. 1).

【0024】各画素に対し、上記奇数行9−1、9−
2、・・・、9−n、偶数行10−1、10−2、・・
・、10−n、出力信号線11−1、11−2、・・
・、11−m、出力信号線12−1、12−2、・・
・、12−m、電源ライン13だけでなく、他のライン
(例えば、クロックラインやバイアス供給ライン等)も
接続されるが、図2ではこれらについて省略している。
For each pixel, the odd rows 9-1 and 9-
2, ..., 9-n, even rows 10-1, 10-2, ...
.., 10-n, output signal lines 11-1, 11-2,.
, 11-m, output signal lines 12-1, 12-2,.
, 12-m and the power supply line 13 as well as other lines (for example, a clock line and a bias supply line) are connected, but these are omitted in FIG.

【0025】出力信号線11−1、11−2、・・・、
11−mごとにNチャネルのMOSトランジスタQa
1、Qa2、・・・、Qamが、又、出力信号線12−
1、12−2、・・・、12−mごとにNチャネルのM
OSトランジスタQb1、Qb2、・・・、Qbmが、
図示の如く1つずつ設けられている。トランジスタQa
1、Qa2、・・・、Qamのドレインは、それぞれ出
力信号線11−1、11−2、・・・、11−mに接続
され、ソースは最終的な信号線14に接続され、ゲート
は水平走査回路8に接続されている。又、トランジスタ
Qb1、Qb2、・・・、Qbmのドレインは、それぞ
れ出力信号線12−1、12−2、・・・、12−mに
接続され、ソースは最終的な信号線15に接続され、ゲ
ートは水平走査回路8に接続されている。
The output signal lines 11-1, 11-2,...
N-channel MOS transistor Qa every 11-m
, Qam, and the output signal line 12-
M of N channels every 1, 12-2,..., 12-m
The OS transistors Qb1, Qb2,.
One is provided as shown in the figure. Transistor Qa
, Qam are connected to output signal lines 11-1, 11-2, ..., 11-m, respectively, the source is connected to the final signal line 14, and the gate is connected to the final signal line 14. It is connected to a horizontal scanning circuit 8. The drains of the transistors Qb1, Qb2,..., Qbm are connected to output signal lines 12-1, 12-2,. , And the gate are connected to the horizontal scanning circuit 8.

【0026】尚、後述するように各画素内にはスイッチ
用のNチャネルの第4MOSトランジスタT4も設けら
れている。ここで、トランジスタT4は行の選択を行う
ものであり、トランジスタQa1〜Qam及びトランジ
スタQb1〜Qbmは列の選択を行うものである。
As described later, an N-channel fourth MOS transistor T4 for switching is provided in each pixel. Here, the transistor T4 selects a row, and the transistors Qa1 to Qam and the transistors Qb1 to Qbm select a column.

【0027】このような構成のエリアセンサ3は、画素
Ga11〜Gamnを奇数行9−1〜9−nを介して垂直走
査回路7で走査するとともに、水平走査回路8でトラン
ジスタQa1〜Qamを順次ONにして、出力信号線1
1−1〜11−mに導出される電気信号を信号線14に
導出する。今、接続切換部16によって信号線14が画
像データ線18に接続されていると、信号線14から出
力される1フィールド分の電気信号が画像データとして
処理部6(図1)に送出される。
In the area sensor 3 having such a configuration, the pixels Ga11 to Gamn are scanned by the vertical scanning circuit 7 via the odd rows 9-1 to 9-n, and the transistors Qa1 to Qam are sequentially scanned by the horizontal scanning circuit 8. Turn ON and output signal line 1
The electric signal derived from 1-1 to 11-m is derived to the signal line 14. If the signal line 14 is connected to the image data line 18 by the connection switching unit 16, an electric signal for one field output from the signal line 14 is sent to the processing unit 6 (FIG. 1) as image data. .

【0028】このとき、同時に、画素Gb11〜Gbmnを
偶数行10−1〜10−nを介して垂直走査回路7で走
査するとともに、水平走査回路8でトランジスタQb1
〜Qbmを順次ONにして、出力信号線12−1〜12
−mに導出される電気信号を信号線15に導出する。
今、接続切換部16によって信号線14が画像データ線
18に接続されているため、信号線15が輝度信号線1
7に接続されている。よって、信号線15に導出される
電気信号が輝度信号として切換判定回路4(図1)に送
出される。
At this time, the pixels Gb11 to Gbmn are simultaneously scanned by the vertical scanning circuit 7 via the even rows 10-1 to 10-n, and the transistors Qb1
To Qbm are sequentially turned on to output signal lines 12-1 to 12-12.
The electric signal led to −m is led to the signal line 15.
Now, since the signal line 14 is connected to the image data line 18 by the connection switching unit 16, the signal line 15 is connected to the luminance signal line 1.
7 is connected. Therefore, the electric signal led out to the signal line 15 is sent to the switching determination circuit 4 (FIG. 1) as a luminance signal.

【0029】このように画素Ga11〜Gamnからの1フ
ィールド分の画像データが処理部6に送出されるととも
に、画素Gb11〜Gbmnからの輝度信号が切換判定回路
4に送出され、次に、接続切換部16によって、信号線
14が輝度信号線17に、信号線15が画像データ線1
8に接続される。接続切換部16で信号線14,15の
接続が切り換えられると、画素Gb11〜Gbmnからの1
フィールド分の画像データが処理部6に送出されるとと
もに、画素Ga11〜Gamnからの輝度信号が切換判定回
路4に送出される。
As described above, the image data for one field from the pixels Ga11 to Gamn is sent to the processing unit 6, and the luminance signals from the pixels Gb11 to Gbmn are sent to the switching determination circuit 4. The signal line 14 is connected to the luminance signal line 17 and the signal line 15 is connected to the image data line 1 by the unit 16.
8 is connected. When the connection of the signal lines 14 and 15 is switched by the connection switching unit 16, one of the pixels Gb11 to Gbmn is reset.
The image data for the field is sent to the processing unit 6, and the luminance signals from the pixels Ga11 to Gamn are sent to the switching determination circuit 4.

【0030】このように、エリアセンサ3は、奇数行に
配した画素Ga11〜Gamnと偶数行に配した画素Gb11
〜Gbmnとから得られる電気信号を、それぞれ、1フィ
ールド毎に、交互に画像データとして出力するインター
レース方式を用いる。但し、このエリアセンサでは1フ
ィールド毎に全画素読み出しを行うようになっており、
画像データを出力する行の各画素の電気信号は画像デー
タとして画像データ線18に出力し、画像データを出力
しない行の各画素の電気信号は輝度信号として輝度信号
線17に出力するよう接続切換部16で出力の切換を行
うようにしている。
As described above, the area sensor 3 includes the pixels Ga11 to Gamn arranged in odd rows and the pixels Gb11 arranged in even rows.
To Gbmn are used as an interlaced system in which the electric signals are alternately output as image data for each field. However, in this area sensor, all pixels are read every field.
The connection is switched so that the electric signal of each pixel in the row that outputs image data is output to the image data line 18 as image data, and the electric signal of each pixel in the row that does not output image data is output to the luminance signal line 17 as a luminance signal. The output is switched by the section 16.

【0031】更に、このようなエリアセンサ3内の画素
Ga11〜Gamn及び画素Gb11〜Gbmnの構成につい
て、図3を参照して説明する。図3において、pnフォ
トダイオードPDが感光部(光電変換部)を形成してい
る。そのフォトダイオードPDのアノードは第1MOS
トランジスタT1のドレインとゲート、第2MOSトラ
ンジスタT2のゲート、及び第3MOSトランジスタT
3のドレインに接続されている。トランジスタT2のソ
ースは行選択用の第4MOSトランジスタT4のドレイ
ンに接続されている。トランジスタT4のソースは出力
信号線11(この出力信号線11は図2の11−1、1
1−2、・・・、11−m、又は12−1、12−2、
・・・、12−mに対応する)へ接続されている。尚、
トランジスタT1,T2,T3,T4は、いずれもNチ
ャネルのMOSトランジスタでバックゲートが接地され
ている。
Further, the configuration of the pixels Ga11 to Gamn and the pixels Gb11 to Gbmn in the area sensor 3 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a pn photodiode PD forms a photosensitive section (photoelectric conversion section). The anode of the photodiode PD is a first MOS
The drain and gate of the transistor T1, the gate of the second MOS transistor T2, and the third MOS transistor T
3 is connected to the drain. The source of the transistor T2 is connected to the drain of the fourth MOS transistor T4 for row selection. The source of the transistor T4 is an output signal line 11 (this output signal line 11
1-2, ..., 11-m, or 12-1, 12-2,
.., Corresponding to 12-m). still,
Each of the transistors T1, T2, T3, and T4 is an N-channel MOS transistor and has a back gate grounded.

【0032】又、フォトダイオードPDのカソードには
直流電圧VPDが印加されるようになっている。一方、ト
ランジスタT1のソースには信号φVPSが印加され、ト
ランジスタT2のソースにはキャパシタCの一端が接続
される。キャパシタCの他端には信号φVPSが与えられ
る。トランジスタT3のソースには直流電圧VRBが印加
されるとともに、そのゲートには信号φVRSが入力され
る。トランジスタT2のドレインには信号φDが入力さ
れる。又、トランジスタT4のゲートには信号φVが入
力される。尚、本実施形態において、信号φVPSは、2
値的に変化するものとし、トランジスタT1,T2をサ
ブスレッショルド領域で動作させるための電圧をローレ
ベルとし、直流電圧VPDと略等しい電圧をハイレベルと
する。
The DC voltage VPD is applied to the cathode of the photodiode PD. On the other hand, the signal φVPS is applied to the source of the transistor T1, and one end of the capacitor C is connected to the source of the transistor T2. The other end of capacitor C is supplied with signal φVPS. A DC voltage V RB is applied to the source of the transistor T3, and a signal φVRS is input to its gate. Signal φD is input to the drain of transistor T2. The signal φV is input to the gate of the transistor T4. In this embodiment, the signal φVPS is 2
The voltage for operating the transistors T1 and T2 in the subthreshold region is set to a low level, and a voltage substantially equal to the DC voltage VPD is set to a high level.

【0033】このような構成の画素において、信号φV
PSの電圧値を切り換えてトランジスタT1のバイアスを
変えることにより、出力信号線11に導出される出力信
号をフォトダイオードPDが入射光に応じて出力する電
気信号(以下、「光電流」という。)に対して自然対数
的に変換させる場合と、線形的に変換させる場合とを実
現することができる。以下、これらの各場合について簡
単に説明する。
In the pixel having such a configuration, the signal φV
By switching the voltage value of the PS to change the bias of the transistor T1, an electric signal (hereinafter, referred to as a "photocurrent") that the photodiode PD outputs an output signal led to the output signal line 11 according to incident light. Can be realized by natural logarithm conversion and by linear conversion. Hereinafter, each of these cases will be briefly described.

【0034】(1) 光電流を自然対数的に変換して出
力する場合。まず、信号φVPSをローレベルとし、トラ
ンジスタT1,T2がサブスレッショルド領域で動作す
るようにバイアスされているときの動作について、説明
する。このとき、トランジスタT3のゲートに与えられ
る信号φVRSがローレベルになっているので、トランジ
スタT3はOFFとなり、実質的に存在しないことと等
価になる。又、トランジスタT2に与えられる信号φD
はハイレベル(直流電圧VPDと同じ又は直流電圧VPDに
近い電位)とする。
(1) A case where a photocurrent is converted into a natural logarithm and output. First, the operation when the signal φVPS is at the low level and the transistors T1 and T2 are biased to operate in the subthreshold region will be described. At this time, since the signal φVRS applied to the gate of the transistor T3 is at a low level, the transistor T3 is turned off, which is equivalent to substantially not being present. The signal φD applied to the transistor T2
Is a high level (a potential equal to or close to the DC voltage VPD).

【0035】図3の回路において、フォトダイオードP
Dに光が入射すると光電流が発生し、トランジスタのサ
ブスレッショルド特性により、前記光電流を自然対数的
に変換した値の電圧がトランジスタT1,T2のゲート
に発生する。この電圧により、トランジスタT2に電流
が流れ、キャパシタCには前記光電流の積分値を自然対
数的に変換した値と同等の電荷が蓄積される。つまり、
キャパシタCとトランジスタT2のソースとの接続ノー
ドaに、前記光電流の積分値を自然対数的に変換した値
に比例した電圧が生じることになる。ただし、このと
き、トランジスタT4はOFFの状態であるとする。
In the circuit shown in FIG.
When light enters D, a photocurrent is generated, and a voltage having a value obtained by natural logarithmically converting the photocurrent is generated at the gates of the transistors T1 and T2 due to the subthreshold characteristic of the transistor. Due to this voltage, a current flows through the transistor T2, and a charge equivalent to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent is accumulated in the capacitor C. That is,
At the connection node a between the capacitor C and the source of the transistor T2, a voltage proportional to the natural logarithmically converted value of the photocurrent is generated. However, at this time, it is assumed that the transistor T4 is in an OFF state.

【0036】次に、トランジスタT4のゲートにパルス
信号φVを与えて、トランジスタT4をONにすると、
キャパシタCに蓄積された電荷が、出力電流として出力
信号線11に導出される。この出力信号線11に導出さ
れる電流は前記光電流の積分値を自然対数的に変換した
値となる。このようにして入射光量の対数値に比例した
信号(出力電流)を読み出すことができる。信号を読み
出した後、トランジスタT4をOFFとするとともに信
号φDをローレベル(信号φVPSよりも低い電位)にし
てトランジスタT2を通して信号φDの線路へキャパシ
タCに蓄積された電荷を放電することによって、キャパ
シタC及び接続ノードaの電位が初期化される。このよ
うな動作を所定の時間間隔で繰り返すことにより、刻々
と変化する被写体像を広いダイナミックレンジで連続的
に撮像することができる。尚、このように入射光量を自
然対数的に変換する場合、信号φVRSは、常にローレベ
ルのままであり、トランジスタT3はOFF状態となっ
ている。
Next, a pulse signal φV is applied to the gate of the transistor T4 to turn on the transistor T4.
The charge stored in the capacitor C is led out to the output signal line 11 as an output current. The current led out to the output signal line 11 is a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent. In this manner, a signal (output current) proportional to the logarithmic value of the incident light amount can be read. After reading the signal, the transistor T4 is turned off and the signal φD is set to a low level (potential lower than the signal φVPS) to discharge the electric charge accumulated in the capacitor C to the line of the signal φD through the transistor T2. The potentials of C and the connection node a are initialized. By repeating such an operation at predetermined time intervals, a subject image that changes every moment can be continuously captured in a wide dynamic range. When the incident light amount is converted into a natural logarithm, the signal φVRS is always kept at the low level, and the transistor T3 is in the OFF state.

【0037】(2) 光電流を線形的に変換して出力す
る場合。次に、信号φVPSをハイレベルとしたときの動
作について説明する。このとき、トランジスタT1のソ
ース側のポテンシャルが高くなる。よって、トランジス
タT1は実質的にOFF状態となり、トランジスタT1
のソース・ドレイン間に電流が流れない。又、トランジ
スタT3のゲートに与える信号φVRSをローレベルに保
ち、トランジスタT3をOFFにしておく。
(2) A case where a photocurrent is linearly converted and output. Next, an operation when the signal φVPS is set to the high level will be described. At this time, the potential on the source side of the transistor T1 increases. Therefore, the transistor T1 is substantially turned off, and the transistor T1
Current does not flow between the source and drain of the transistor. Also, the signal φVRS given to the gate of the transistor T3 is kept at low level, and the transistor T3 is turned off.

【0038】そして、まず、トランジスタT4をOFF
するとともに信号φDをローレベル(信号φVPSよりも
低い電位)にするとキャパシタCの電荷がトランジスタ
T2を通して信号φDの線路へ放電され、それによって
キャパシタCをリセットして、接続ノードaの電位を例
えば直流電圧VPDより低い電位に初期化する。この電位
はキャパシタCによって保持される。その後、φDをハ
イレベル(直流電圧VPDと同じ又は直流電圧VPDに近い
電位)に戻す。このような状態において、フォトダイオ
ードPDに光が入射すると光電流が発生する。このと
き、トランジスタT1のバックゲートとゲートとの間や
フォトダイオードPDの接合容量などでキャパシタを構
成するので、光電流による電荷が主としてトランジスタ
T1,T2のゲートに蓄積される。よって、トランジス
タT1,T2のゲート電圧が前記光電流を積分した値に
比例した値になる。
Then, first, the transistor T4 is turned off.
At the same time, when the signal φD is set to a low level (a potential lower than the signal φVPS), the charge of the capacitor C is discharged to the line of the signal φD through the transistor T2, thereby resetting the capacitor C and setting the potential of the connection node a to, for example, DC. Initialize to a potential lower than the voltage VPD. This potential is held by the capacitor C. Thereafter, φD is returned to a high level (a potential equal to or close to the DC voltage VPD). In such a state, when light enters the photodiode PD, a photocurrent is generated. At this time, since a capacitor is formed between the back gate and the gate of the transistor T1, the junction capacitance of the photodiode PD, and the like, the charge due to the photocurrent is mainly stored in the gates of the transistors T1 and T2. Therefore, the gate voltage of the transistors T1 and T2 becomes a value proportional to the value obtained by integrating the photocurrent.

【0039】今、接続ノードaの電位が前記初期化によ
り直流電圧VPDより低くなっているので、トランジスタ
T2はONし、トランジスタT2のゲート電圧に応じた
ドレイン電流がトランジスタT2を流れ、トランジスタ
T2のゲート電圧に比例した量の電荷がキャパシタCに
蓄積される。よって、接続ノードaの電位が前記光電流
を積分した値に比例した値になる。次に、トランジスタ
T4のゲートにパルス信号φVを与えて、トランジスタ
T4をONにすると、キャパシタCに蓄積された電荷
が、出力電流として出力信号線11に導出される。この
出力電流は前記光電流の積分値を線形的に変換した値と
なる。
Now, since the potential of the connection node a is lower than the DC voltage VPD by the initialization, the transistor T2 is turned on, and a drain current corresponding to the gate voltage of the transistor T2 flows through the transistor T2. An amount of charge proportional to the gate voltage is stored in the capacitor C. Therefore, the potential of the connection node a becomes a value proportional to the value obtained by integrating the photocurrent. Next, when a pulse signal φV is applied to the gate of the transistor T4 to turn on the transistor T4, the electric charge accumulated in the capacitor C is led out to the output signal line 11 as an output current. This output current is a value obtained by linearly converting the integrated value of the photocurrent.

【0040】このようにして入射光量に比例した信号
(出力電流)を読み出すことができる。又、この後、ト
ランジスタT4をOFFとするとともに信号φDをロー
レベルにしてトランジスタT2を通して信号φDの線路
へ放電することによって、キャパシタC及び接続ノード
aの電位が初期化される。しかる後、トランジスタT3
のゲートにハイレベルの信号φVRSを与えることで、ト
ランジスタT3をONにして、フォトダイオードPD、
トランジスタT1のドレイン電圧及びトランジスタT
1,T2のゲート電圧を初期化させる。このような動作
を所定の時間間隔で繰り返すことにより、刻々と変化す
る被写体像をS/N比の良好な状態で連続的に撮像する
ことができる。
In this way, a signal (output current) proportional to the amount of incident light can be read. Thereafter, the transistor T4 is turned off and the signal φD is set to low level to discharge the signal φD to the line of the signal φD through the transistor T2, thereby initializing the potential of the capacitor C and the connection node a. Thereafter, the transistor T3
A high-level signal φVRS is applied to the gate of the transistor PD3 to turn on the transistor T3, thereby turning the photodiode PD
The drain voltage of the transistor T1 and the transistor T
1, the gate voltage of T2 is initialized. By repeating such an operation at predetermined time intervals, a subject image that changes every moment can be continuously captured with a good S / N ratio.

【0041】このように、図3に示す画素は、簡単な電
位操作により同一の画素で光電変換出力特性を切り換え
ることが可能になる。尚、信号を対数変換して出力する
状態から線形変換して出力する状態に切り換える際に
は、まずφVPSの電位調整により出力の切り換えを行っ
てから、トランジスタT3によるトランジスタT1など
のリセットを行うことが好ましい。一方、信号を線形変
換して出力する状態から対数変換して出力する状態に切
り換える際には、トランジスタT3によるトランジスタ
T1などのリセットは特に必要ない。これは、トランジ
スタT1が完全なOFF状態ではないことに起因してト
ランジスタT1に蓄積されたキャリアは逆極性のキャリ
アによってうち消されるためである。
As described above, the pixels shown in FIG. 3 can switch the photoelectric conversion output characteristics of the same pixel by a simple potential operation. When switching from a state in which the signal is logarithmically converted and output to a state in which the signal is linearly converted and output, the output is first switched by adjusting the potential of φVPS, and then the transistor T3 is reset by the transistor T3. Is preferred. On the other hand, when switching from a state in which the signal is linearly converted and output to a state in which the signal is logarithmically converted and output, resetting of the transistor T1 by the transistor T3 is not particularly necessary. This is because the carriers accumulated in the transistor T1 due to the fact that the transistor T1 is not in the complete OFF state are erased by carriers of the opposite polarity.

【0042】又、エリアセンサ3の構成の別の例につい
て、図4を参照して説明する。同図において、Ga11〜
Gamn及びGb11〜Gbmnはそれぞれ奇数行及び偶数行
に配されることによって行列配置(マトリクス配置)さ
れた画素を示している。7は垂直走査回路であり、奇数
行9−1、9−2、・・・、9−n、偶数行10−1、
10−2、・・・、10−nをそれぞれ順次走査してい
く。
Another example of the configuration of the area sensor 3 will be described with reference to FIG. In FIG.
Gamn and Gb11 to Gbmn indicate pixels arranged in a matrix (matrix arrangement) by being arranged in odd rows and even rows, respectively. Reference numeral 7 denotes a vertical scanning circuit, which includes odd rows 9-1, 9-2,..., 9-n, and even rows 10-1,
.., 10-n are sequentially scanned.

【0043】8は水平走査回路であり、画素Ga11〜G
amnから出力信号線11−1、11−2、・・・、11
−mに導出された光電変換信号を最終的な信号線14に
順次導出するとともに、画素Gb11〜Gbmnから出力信
号線12−1、12−2、・・・、12−mに導出され
た光電変換信号を最終的な信号線15に順次導出する。
13は電源ラインである。又、信号線14及び信号線1
5をそれぞれ、切換判定回路4(図1)に接続された輝
度信号線17及び処理部6(図1)に接続された画像デ
ータ線18に接続を切り換える接続切換部16が設けら
れる。
Reference numeral 8 denotes a horizontal scanning circuit, which includes pixels Ga11 to G11.
amn to output signal lines 11-1, 11-2,..., 11
-M are sequentially derived to the final signal line 14, and the photoelectric conversion signals derived from the pixels Gb11 to Gbmn to the output signal lines 12-1, 12-2,..., 12-m. The converted signals are sequentially derived to the final signal line 15.
13 is a power supply line. Also, the signal line 14 and the signal line 1
5 is provided with a connection switching unit 16 for switching the connection to a luminance signal line 17 connected to the switching determination circuit 4 (FIG. 1) and an image data line 18 connected to the processing unit 6 (FIG. 1).

【0044】各画素に対し、上記奇数行9−1、9−
2、・・・、9−n、偶数行10−1、10−2、・・
・、10−n、出力信号線11−1、11−2、・・
・、11−m、出力信号線12−1、12−2、・・
・、12−m、電源ライン13だけでなく、他のライン
(例えば、クロックラインやバイアス供給ライン等)も
接続されるが、図4ではこれらについて省略している。
For each pixel, the odd rows 9-1, 9-
2, ..., 9-n, even rows 10-1, 10-2, ...
.., 10-n, output signal lines 11-1, 11-2,.
, 11-m, output signal lines 12-1, 12-2,.
, 12-m and the power supply line 13 as well as other lines (for example, a clock line and a bias supply line) are connected, but these are omitted in FIG.

【0045】出力信号線11−1、11−2、・・・、
11−mごとにNチャネルのMOSトランジスタQa
1、Qa2、・・・、Qam及びNチャネルのMOSト
ランジスタQc1、Qc2、・・・、Qcmが、又、出
力信号線12−1、12−2、・・・、12−mごとに
NチャネルのMOSトランジスタQb1、Qb2、・・
・、Qbm及びNチャネルのMOSトランジスタQd
1、Qd2、・・・、Qdmが、図示の如く1組ずつ設
けられている。
The output signal lines 11-1, 11-2,...
N-channel MOS transistor Qa every 11-m
, Qam, and N-channel MOS transistors Qc1, Qc2,..., Qcm, and N-channel MOS transistors for each output signal line 12-1, 12-2,. MOS transistors Qb1, Qb2,.
., Qbm and N-channel MOS transistor Qd
1, Qd2,..., Qdm are provided one by one as shown.

【0046】トランジスタQa1、Qa2、・・・、Q
amのドレインは、それぞれ出力信号線11−1、11
−2、・・・、11−mに接続され、ソースは最終的な
信号線14に接続され、ゲートは水平走査回路8に接続
されている。又、トランジスタQb1、Qb2、・・
・、Qbmのドレインは、それぞれ出力信号線12−
1、12−2、・・・、12−mに接続され、ソースは
最終的な信号線15に接続され、ゲートは水平走査回路
8に接続されている。一方、トランジスタQc1、Qc
2、・・・、Qcmのゲートは直流電圧線19に接続さ
れ、ドレインはそれぞれ出力信号線11−1、11−
2、・・・、11−mに接続され、ソースは直流電圧V
PS’のライン20に接続されている。又、トランジスタ
Qd1、Qd2、・・・、Qdmのゲートは直流電圧線
19に接続され、ドレインはそれぞれ出力信号線12−
1、12−2、・・・、12−mに接続され、ソースは
直流電圧VPS’のライン20に接続されている。
The transistors Qa1, Qa2,..., Q
am drains the output signal lines 11-1, 11
,..., 11-m, the source is connected to the final signal line 14, and the gate is connected to the horizontal scanning circuit 8. Also, transistors Qb1, Qb2,.
., Qbm are connected to the output signal line 12-, respectively.
, 12-m, the source is connected to the final signal line 15, and the gate is connected to the horizontal scanning circuit 8. On the other hand, transistors Qc1 and Qc
, Qcm are connected to the DC voltage line 19, and the drains are output signal lines 11-1, 11-, respectively.
,..., 11-m, and the source is a DC voltage V
It is connected to the line 20 of PS '. Further, the gates of the transistors Qd1, Qd2,..., Qdm are connected to the DC voltage line 19, and the drains are connected to the output signal line 12-.
, 12-m, and the source is connected to the line 20 of the DC voltage VPS '.

【0047】尚、後述するように、各画素内にはそれら
の画素で発生した光電荷に基づく信号を出力するNチャ
ネルの第5MOSトランジスタT5が設けられている。
トランジスタT5とトランジスタQ1(このトランジス
タQ1は、図4のトランジスタQc1〜Qcm,Qd1
〜Qdmに対応する。)との接続関係は図5(a)のよ
うになる。ここで、トランジスタQ1のソースに接続さ
れる直流電圧VPS’と、トランジスタT5のドレインに
接続される直流電圧VPD’との関係はVPD’>VPS’で
あり、直流電圧VPS’は例えばグランド電圧(接地)で
ある。この回路構成は上段のトランジスタT5のゲート
に信号が入力され、下段のトランジスタQ1のゲートに
は直流電圧DCが常時印加される。このため下段のトラ
ンジスタQ1は抵抗又は定電流源と等価であり、図5
(a)の回路はソースフォロワ型の増幅回路となってい
る。この場合、トランジスタT5から増幅出力されるの
は電流であると考えてよい。
As will be described later, an N-channel fifth MOS transistor T5 for outputting a signal based on the photocharge generated in each pixel is provided in each pixel.
Transistor T5 and transistor Q1 (this transistor Q1 is the transistor Qc1 to Qcm, Qd1
~ Qdm. 5) is as shown in FIG. Here, the relationship between the DC voltage VPS 'connected to the source of the transistor Q1 and the DC voltage VPD' connected to the drain of the transistor T5 is VPD '>VPS', and the DC voltage VPS 'is, for example, a ground voltage ( Ground). In this circuit configuration, a signal is input to the gate of the upper transistor T5, and the DC voltage DC is constantly applied to the gate of the lower transistor Q1. Therefore, the lower transistor Q1 is equivalent to a resistor or a constant current source.
The circuit (a) is a source follower-type amplifier circuit. In this case, what is amplified and output from the transistor T5 may be a current.

【0048】トランジスタQ2(このトランジスタQ2
は、図4のトランジスタQa1〜Qam,Qb1〜Qb
mに対応する。)は水平走査回路8によって制御され、
スイッチ素子として動作する。尚、後述するように図6
の画素内にはスイッチ用のNチャネルの第4MOSトラ
ンジスタT4も設けられている。このトランジスタT4
も含めて表わすと、図5(a)の回路は正確には図5
(b)のようになる。即ち、トランジスタT4がトラン
ジスタQ1とトランジスタT5との間に挿入されてい
る。ここで、トランジスタT4は行の選択を行うもので
あり、トランジスタQ2は列の選択を行うものである。
Transistor Q2 (this transistor Q2
Are the transistors Qa1 to Qam and Qb1 to Qb in FIG.
m. ) Is controlled by the horizontal scanning circuit 8,
It operates as a switch element. As described later, FIG.
A switching N-channel fourth MOS transistor T4 is also provided in the pixel. This transistor T4
5A, the circuit of FIG.
(B). That is, the transistor T4 is inserted between the transistor Q1 and the transistor T5. Here, the transistor T4 is for selecting a row, and the transistor Q2 is for selecting a column.

【0049】図5のように構成することにより信号のゲ
インを大きく出力することができる。従って、画素がダ
イナミックレンジ拡大のために感光素子から発生する光
電流を自然対数的に変換しているような場合は、そのま
までは出力信号が小さいが、本増幅回路により充分大き
な信号に増幅されるため、後続の信号処理回路(図示せ
ず)での処理が楽になる。また、増幅回路の負荷抵抗部
分を構成するトランジスタQ1を画素内に設けずに、列
方向に配置された複数の画素が接続される出力信号線1
1−1、11−2、・・・、11−mごとに、又信号線
12−1、12−2、・・・、12−mごとに設けるこ
とにより、負荷抵抗又は定電流源の数を低減でき、半導
体チップ上で増幅回路が占める面積を少なくできる。
With the configuration as shown in FIG. 5, a large signal gain can be output. Therefore, when the pixel converts the photocurrent generated from the photosensitive element in a natural logarithmic manner to expand the dynamic range, the output signal is small as it is, but is amplified to a sufficiently large signal by the present amplifier circuit. Therefore, processing in a subsequent signal processing circuit (not shown) becomes easy. Further, the transistor Q1 constituting the load resistance portion of the amplifier circuit is not provided in the pixel, and the output signal line 1 to which a plurality of pixels arranged in the column direction are connected is connected.
, 11-m, and the signal lines 12-1, 12-2,..., 12-m, the number of load resistors or the number of constant current sources is increased. And the area occupied by the amplifier circuit on the semiconductor chip can be reduced.

【0050】図4に示した構成のエリアセンサ3の各画
素の一例について、図6を参照して説明する。尚、図3
に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号線な
どは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。
An example of each pixel of the area sensor 3 having the configuration shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. FIG.
Elements, signal lines, and the like used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0051】図6に示す画素は、図3に示す画素に、接
続ノードaにゲートが接続され接続ノードaにかかる電
圧に応じた電流増幅を行う第5MOSトランジスタT5
と、このトランジスタT5のソースにドレインが接続さ
れた行選択用の第4MOSトランジスタT4と、接続ノ
ードaにドレインが接続されキャパシタC及び接続ノー
ドaの電位の初期化を行う第6MOSトランジスタT6
とが付加された構成となる。トランジスタT4のソース
は出力信号線11(この出力信号線11は図4の11−
1、11−2、・・・、11−m、又は12−1、12
−2、・・・、12−mに対応する)へ接続されてい
る。尚、トランジスタT4〜T6も、トランジスタT1
〜T3と同様に、NチャネルのMOSトランジスタでバ
ックゲートが接地されている。
The pixel shown in FIG. 6 is different from the pixel shown in FIG. 3 in that the fifth MOS transistor T5 has a gate connected to the connection node a and performs current amplification according to the voltage applied to the connection node a.
A fourth MOS transistor T4 for row selection in which the drain is connected to the source of the transistor T5, and a sixth MOS transistor T6 in which the drain is connected to the connection node a and initializes the potential of the capacitor C and the connection node a.
Are added. The source of the transistor T4 is an output signal line 11 (this output signal line 11
1, 11-2,..., 11-m, or 12-1, 12
,..., 12-m). Note that the transistors T4 to T6 are also the transistors T1
Similarly to T3, an N-channel MOS transistor has a back gate grounded.

【0052】又、トランジスタT2,T5のドレインに
は直流電圧VPDが印加され、トランジスタT4のゲート
には信号φVが入力される。又、トランジスタT6のソ
ースには直流電圧VRB2が印加されるとともに、そのゲ
ートには信号φVRS2が入力される。尚、本実施形態に
おいて、トランジスタT1〜T3及びキャパシタCは、
図3に示す画素内の各素子と同様の動作を行い、信号φ
VPSの電圧値を切り換えてトランジスタT1のバイアス
を変えることにより、出力信号線11に導出される出力
信号を光電流に対して自然対数的に変換させる場合と、
線形的に変換させる場合とを実現することができる。以
下これらの各場合における動作を説明する。
The DC voltage VPD is applied to the drains of the transistors T2 and T5, and the signal φV is input to the gate of the transistor T4. The DC voltage V RB2 is applied to the source of the transistor T6, and the signal φVRS2 is input to the gate of the transistor T6. Note that, in the present embodiment, the transistors T1 to T3 and the capacitor C
The same operation as each element in the pixel shown in FIG.
Changing the bias value of the transistor T1 by switching the voltage value of VPS to convert the output signal led to the output signal line 11 into a natural logarithm with respect to the photocurrent;
And a case of linear conversion. The operation in each of these cases will be described below.

【0053】(1) 光電流を自然対数的に変換して出
力する場合。まず、信号φVPSをローレベルとし、トラ
ンジスタT1,T2がサブスレッショルド領域で動作す
るようにバイアスされているときの動作について、説明
する。このとき、トランジスタT3のゲートには、図3
の画素と同様にローレベルの信号φVRSが与えられるの
で、トランジスタT3はOFFとなり、実質的に存在し
ないことと等価になる。
(1) A case where a photocurrent is converted into a natural logarithm and output. First, the operation when the signal φVPS is at the low level and the transistors T1 and T2 are biased to operate in the subthreshold region will be described. At this time, the gate of the transistor T3 is
Since the low-level signal φVRS is supplied in the same manner as in the pixel No. 1, the transistor T3 is turned off, which is equivalent to the fact that the transistor T3 does not substantially exist.

【0054】フォトダイオードPDに光が入射すると光
電流が発生し、トランジスタのサブスレッショルド特性
により、前記光電流を自然対数的に変換した値の電圧が
トランジスタT1,T2のゲートに発生する。この電圧
により、トランジスタT2に電流が流れ、キャパシタC
には前記光電流の積分値を自然対数的に変換した値と同
等の電荷が蓄積される。つまり、キャパシタCとトラン
ジスタT2のソースとの接続ノードaに、前記光電流の
積分値を自然対数的に変換した値に比例した電圧が生じ
ることになる。ただし、このとき、トランジスタT4,
T6はOFF状態である。
When light enters the photodiode PD, a photocurrent is generated, and a voltage having a value obtained by natural logarithmically converting the photocurrent is generated at the gates of the transistors T1 and T2 due to the subthreshold characteristic of the transistor. Due to this voltage, a current flows through the transistor T2 and the capacitor C
Accumulates a charge equivalent to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent. That is, a voltage proportional to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent is generated at the connection node a between the capacitor C and the source of the transistor T2. However, at this time, the transistors T4,
T6 is in the OFF state.

【0055】次に、トランジスタT4のゲートにパルス
信号を与えて、トランジスタT4をONにすると、トラ
ンジスタT5のゲートにかかる電圧に比例した電流がト
ランジスタT4,T5を通って出力信号線11に導出さ
れる。今、トランジスタT5のゲートにかかる電圧は、
接続ノードaにかかる電圧であるので、出力信号線11
に導出される電流は前記光電流の積分値を自然対数的に
変換した値となる。
Next, when a pulse signal is applied to the gate of the transistor T4 to turn on the transistor T4, a current proportional to the voltage applied to the gate of the transistor T5 is led out to the output signal line 11 through the transistors T4 and T5. You. Now, the voltage applied to the gate of the transistor T5 is
Since the voltage is applied to the connection node a, the output signal line 11
Is a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent.

【0056】このようにして入射光量の対数値に比例し
た信号(出力電流)を読み出すことができる。信号読み
出し後はトランジスタT4をOFFにするとともに、ト
ランジスタT6のゲートにハイレベルの信号φVRS2を
与えることでトランジスタT6をONとして、キャパシ
タC及び接続ノードaの電位を初期化させることができ
る。尚、このように入射光量に対してその出力電流を自
然対数的に変換する場合、信号φVRSは、常にローレベ
ルのままである。
In this manner, a signal (output current) proportional to the logarithmic value of the amount of incident light can be read. After the signal is read, the transistor T4 is turned off, and the transistor T6 is turned on by applying a high-level signal φVRS2 to the gate of the transistor T6, whereby the potentials of the capacitor C and the connection node a can be initialized. When the output current is naturally logarithmically converted with respect to the amount of incident light, the signal φVRS always remains at the low level.

【0057】(2) 光電流を線形的に変換して出力す
る場合。次に、信号φVPSをハイレベルとしたときの動
作について説明する。このとき、トランジスタT3のゲ
ートにローレベルの信号φVRSを与えて、トランジスタ
T3はOFFとする。そして、まず、トランジスタT6
のゲートにハイレベルの信号φVRS2を与えて該トラン
ジスタT6をONすることによりキャパシタCをリセッ
トするとともに、接続ノードaの電位を直流電圧VPDよ
り低い電位VRB2に初期化する。この電位はキャパシタ
Cによって保持される。その後、信号φVRS2をローレ
ベルとして、トランジスタT6をOFFとする。このよ
うな状態において、フォトダイオードPDに光が入射す
ると光電流が発生する。このとき、トランジスタT1の
バックゲートとゲートとの間やフォトダイオードPDの
接合容量でキャパシタを構成するので、光電流による電
荷がトランジスタT1のゲート及びドレインに蓄積され
る。よって、トランジスタT1,T2のゲート電圧が前
記光電流を積分した値に比例した値になる。
(2) A case where a photocurrent is linearly converted and output. Next, an operation when the signal φVPS is set to the high level will be described. At this time, a low-level signal φVRS is supplied to the gate of the transistor T3 to turn off the transistor T3. Then, first, the transistor T6
A high-level signal φVRS2 is applied to the gate of the transistor to turn on the transistor T6, thereby resetting the capacitor C and initializing the potential of the connection node a to a potential VRB2 lower than the DC voltage VPD. This potential is held by the capacitor C. Thereafter, the signal φVRS2 is set to low level, and the transistor T6 is turned off. In such a state, when light enters the photodiode PD, a photocurrent is generated. At this time, since a capacitor is formed between the back gate and the gate of the transistor T1 and the junction capacitance of the photodiode PD, a charge due to photocurrent is accumulated in the gate and the drain of the transistor T1. Therefore, the gate voltage of the transistors T1 and T2 becomes a value proportional to the value obtained by integrating the photocurrent.

【0058】今、接続ノードaの電位が直流電圧VPDよ
り低いので、トランジスタT2はONし、トランジスタ
T2のゲート電圧に応じたドレイン電流がトランジスタ
T2を流れ、トランジスタT2のゲート電圧に比例した
量の電荷がキャパシタCに蓄積される。よって、接続ノ
ードaの電位が前記光電流を積分した値に比例した値に
なる。次に、トランジスタT4のゲートにパルス信号を
与えて、トランジスタT4をONにすると、トランジス
タT5のゲートにかかる電圧に比例した電流がトランジ
スタT4,T5を通って出力信号線11に導出される。
トランジスタT5のゲートにかかる電圧は、接続ノード
aの電圧であるので、出力信号線11に導出される電流
は前記光電流の積分値を線形的に変換した値となる。
Since the potential of the connection node a is lower than the DC voltage VPD, the transistor T2 is turned on, and a drain current corresponding to the gate voltage of the transistor T2 flows through the transistor T2. Electric charges are stored in the capacitor C. Therefore, the potential of the connection node a becomes a value proportional to the value obtained by integrating the photocurrent. Next, when a pulse signal is applied to the gate of the transistor T4 to turn on the transistor T4, a current proportional to the voltage applied to the gate of the transistor T5 is led out to the output signal line 11 through the transistors T4 and T5.
Since the voltage applied to the gate of the transistor T5 is the voltage of the connection node a, the current led out to the output signal line 11 is a value obtained by linearly converting the integrated value of the photocurrent.

【0059】このようにして入射光量に比例した信号
(出力電流)を読み出すことができる。信号読み出し後
は、まず、トランジスタT4をOFFにするとともに、
トランジスタT3のゲートにハイレベルの信号φVRSを
与えることで、トランジスタT3をONとして、フォト
ダイオードPD、トランジスタT1のドレイン電圧、及
びトランジスタT1,T2のゲート電圧を初期化させ
る。次に、トランジスタT6のゲートにハイレベルの信
号φVRS2を与えることでトランジスタT6をONとし
て、キャパシタC及び接続ノードaの電位を初期化させ
る。
In this way, a signal (output current) proportional to the amount of incident light can be read. After reading the signal, first, the transistor T4 is turned off,
By applying a high-level signal φVRS to the gate of the transistor T3, the transistor T3 is turned on, and the photodiode PD, the drain voltage of the transistor T1, and the gate voltages of the transistors T1 and T2 are initialized. Next, a high-level signal φVRS2 is applied to the gate of the transistor T6 to turn on the transistor T6 and initialize the potentials of the capacitor C and the connection node a.

【0060】又、各画素からの信号読み出しは電荷結合
素子(CCD)を用いて行うようにしてもかまわない。
この場合、図3又は図6のトランジスタT4に相当する
ポテンシャルレベルを可変としたポテンシャルの障壁を
設けることにより、CCDへの電荷読み出しを行えばよ
い。
The signal reading from each pixel may be performed using a charge-coupled device (CCD).
In this case, the charge can be read out to the CCD by providing a potential barrier having a variable potential level corresponding to the transistor T4 in FIG. 3 or FIG.

【0061】上記した図3のような画素を設けた図2の
ような構成のエリアセンサ又は図6のような画素を設け
た図4のような構成のエリアセンサをエリアセンサ3に
用いたときの固体撮像装置1の動作について、図1及び
図7を参照して以下に説明する。但し、図7では処理部
6を図示省略している。図1に示す固体撮像装置1は、
エリアセンサ3が対数変換動作を行うか線形変換動作を
行うかの切換点を、切換判定回路4が検知する被写体の
輝度で略700[cd/m2]に設定している。この7
00[cd/m2]という値にする理由を以下に説明す
る。
When an area sensor having the configuration shown in FIG. 2 provided with the pixels as shown in FIG. 3 or an area sensor having the configuration shown in FIG. 4 provided with the pixels as shown in FIG. The operation of the solid-state imaging device 1 will be described below with reference to FIGS. However, the processing unit 6 is not shown in FIG. The solid-state imaging device 1 shown in FIG.
The switching point at which the area sensor 3 performs the logarithmic conversion operation or the linear conversion operation is set to approximately 700 [cd / m 2 ] by the brightness of the subject detected by the switching determination circuit 4. This 7
The reason for setting the value to 00 [cd / m 2 ] will be described below.

【0062】まず、エリアセンサ3を対数変換動作させ
るときは、高輝度の階調性が乏しくなるが、幅広い輝度
範囲の被写体を撮像可能である。そのため、被写体が明
るいときに有効で特に直射日光が被写体に当たっている
か、又は直射日光が被写体の背景に存在する場合に用い
ると、影になっている部分の描写も十分に行われるの
で、奥行きのある高品位の画像を撮像することが可能で
ある。このような被写体の明るいときの輝度は、略10
00[cd/m2]である。
First, when the area sensor 3 performs logarithmic conversion operation, it is possible to capture an image of a subject in a wide luminance range, although the high-luminance gradation is poor. Therefore, it is effective when the subject is bright, and particularly when the subject is exposed to direct sunlight, or when the direct sunlight is present in the background of the subject, the shadowed portion is sufficiently described, and the depth is large. It is possible to capture a high-quality image. The brightness of such a subject when it is bright is approximately 10
00 [cd / m 2 ].

【0063】次に、エリアセンサ3を線形変換動作させ
るときは、幅広い輝度範囲の被写体の撮像が不可能とな
るが、画像全体の階調性が豊かである。そのため、被写
体が暗いときに有効で特に被写体が日陰に存在するか、
又は曇天に被写体を撮像する場合に用いると、階調性豊
かな高品位の画像を撮像することが可能である。このよ
うな被写体の暗いときの輝度は、略500[cd/
2]である。よって、直射日光が入る明るいときには
エリアセンサ3を対数変換動作させ、又、直射日光が入
らない暗いときにはエリアセンサ3を線形変換動作させ
るために、その切換点を被写体の輝度が700[cd/
2]の点に設定するのが好ましいといえる。
Next, when the area sensor 3 is operated for linear conversion, it is impossible to image a subject in a wide luminance range, but the gradation of the entire image is rich. Therefore, it is effective when the subject is dark, especially if the subject is in the shade,
Alternatively, when used for imaging a subject on cloudy weather, a high-quality image with rich gradation can be captured. The luminance of such a subject when it is dark is approximately 500 [cd /
m 2 ]. Therefore, the area sensor 3 is operated in a logarithmic conversion operation when it is bright in direct sunlight, and the area sensor 3 is operated in a linear conversion operation when it is dark without direct sunlight.
m 2 ].

【0064】(A)明るい状況で被写体を撮像するとき 図7(a)のように、直射日光を受けた被写体50を撮
像するとき、まず、エリアセンサ3の奇数行に配された
各画素により1フィールドの画像データが出力されると
すると、エリアセンサ3の偶数行に配された各画素より
輝度信号が切換判定回路4に送出される。このとき、エ
リアセンサ3の偶数行に配された各画素は対数変換動作
を行っている。そして、各画素から出力される輝度信号
のうち700[cd/m2]以上の輝度を表す輝度信号
の量が所定値以上となり、この切換判定回路4によりエ
リアセンサ3を対数変換動作させるべきであると判定さ
れる。この判定信号を受けた切換信号発生回路5は、φ
VPS(図3又は図6)をローレベルとする切換信号を発
生する。
(A) When imaging an object in a bright situation As shown in FIG. 7A, when imaging an object 50 which has received direct sunlight, first, each pixel arranged in an odd-numbered row of the area sensor 3 is used. Assuming that image data of one field is output, a luminance signal is transmitted to the switching determination circuit 4 from each pixel arranged in an even row of the area sensor 3. At this time, each pixel arranged in the even-numbered row of the area sensor 3 is performing a logarithmic conversion operation. Then, among the luminance signals output from the respective pixels, the amount of the luminance signal representing the luminance of 700 [cd / m 2 ] or more becomes a predetermined value or more. It is determined that there is. The switching signal generating circuit 5 receiving this determination signal outputs
A switching signal for setting VPS (FIG. 3 or FIG. 6) to low level is generated.

【0065】次に、この切換信号により、次のフィール
ドの画像情報を出力するエリアセンサ3の偶数行に配さ
れた各画素のトランジスタT1(図3又は図6)のソー
ス及びキャパシタC(図3又は図6)にかかる電圧がロ
ーレベルとなって、上記したように、トランジスタT
1,T2(図3又は図6)がサブスレッショルド領域で
動作するようにバイアスされる。このように対数変換動
作で動作するようにバイアスされたエリアセンサ3の偶
数行に配された各画素によって、次のフィールドの画像
データが出力されると同時に、エリアセンサ3の奇数行
に配された各画素によって、輝度信号が切換判定回路4
に送出される。このとき、エリアセンサ3の奇数行に配
された各画素は対数変換動作を行う。
Next, according to the switching signal, the source of the transistor T1 (FIG. 3 or FIG. 6) and the capacitor C (FIG. 3) of each pixel arranged in the even-numbered row of the area sensor 3 for outputting the image information of the next field. Or, the voltage applied to FIG. 6) becomes a low level, and as described above, the transistor T
1, T2 (FIG. 3 or FIG. 6) is biased to operate in the sub-threshold region. The pixels arranged on the even rows of the area sensor 3 biased to operate in the logarithmic conversion operation output image data of the next field and are arranged on the odd rows of the area sensor 3 at the same time. The luminance signal is changed by each of the pixels,
Sent to At this time, each pixel arranged in an odd row of the area sensor 3 performs a logarithmic conversion operation.

【0066】(B)暗い状況で被写体を撮像するとき 図7(b)のように、曇天などのときに直射日光が遮ら
れた被写体50を撮像するとき、まず、エリアセンサ3
の奇数行に配された各画素により1フィールドの画像デ
ータが出力されるとすると、エリアセンサ3の偶数行に
配された各画素より輝度信号が切換判定回路4に送出さ
れる。このとき、エリアセンサ3の偶数行に配された各
画素は対数変換動作を行っている。そして、各画素から
出力される輝度信号のうち700[cd/m2]以上の
輝度を表す輝度信号の量が所定値未満となり、この切換
判定回路4によりエリアセンサ3を線形変換動作させる
べきであると判定される。この判定信号を受けた切換信
号発生回路5は、φVPS(図3又は図6)をハイレベル
とする切換信号を発生する。
(B) When imaging an object in a dark situation As shown in FIG. 7B, when imaging an object 50 in which direct sunlight is blocked in cloudy weather or the like, first, the area sensor 3
Assuming that one field of image data is output from each pixel arranged in the odd-numbered row, a luminance signal is transmitted to the switching determination circuit 4 from each pixel arranged in the even-numbered row of the area sensor 3. At this time, each pixel arranged in the even-numbered row of the area sensor 3 is performing a logarithmic conversion operation. Then, among the luminance signals output from the respective pixels, the amount of the luminance signal representing the luminance of 700 [cd / m 2 ] or more becomes less than a predetermined value, and the area sensor 3 should be operated by the switching determination circuit 4 to perform the linear conversion operation. It is determined that there is. The switching signal generating circuit 5 receiving this determination signal generates a switching signal for setting φVPS (FIG. 3 or FIG. 6) to a high level.

【0067】次に、この切換信号により、次のフィール
ドの画像情報を出力するエリアセンサ3の偶数行に配さ
れた各画素のトランジスタT1(図3又は図6)のソー
スにかかる電圧がハイレベルとなって、上記したよう
に、トランジスタT1が実質的にOFF状態となる。こ
のように線形変換動作で動作するようにバイアスされた
エリアセンサ3の偶数行に配された各画素によって、次
のフィールドの画像データが出力されていると同時に、
エリアセンサ3の奇数行に配された各画素によって、輝
度信号が切換判定回路4に送出される。このとき、エリ
アセンサ3の奇数行に配された各画素は対数変換動作を
行う。
Next, in response to the switching signal, the voltage applied to the source of the transistor T1 (FIG. 3 or FIG. 6) of each pixel arranged in the even-numbered row of the area sensor 3 for outputting the image information of the next field becomes high level. As a result, as described above, the transistor T1 is substantially turned off. The pixels arranged in the even rows of the area sensor 3 biased so as to operate in the linear conversion operation output image data of the next field at the same time.
A luminance signal is sent to the switching determination circuit 4 by each pixel arranged in an odd row of the area sensor 3. At this time, each pixel arranged in an odd row of the area sensor 3 performs a logarithmic conversion operation.

【0068】このように、エリアセンサ3の奇数行に配
された画素によってフィールドの画像データが出力され
ているとき、偶数行に配された画素が対数変換動作を行
うことによって出力された輝度信号を用いて切換判定回
路4で判定し、その判定した結果、切換信号発生回路5
よりエリアセンサ3に切換信号を送出して、次のフィー
ルドの画像データを出力する偶数行に配された画素の動
作状態を決定する。又、エリアセンサ3の偶数行に配さ
れた画素によってフィールドの画像データが出力されて
いるとき、奇数行に配された画素が対数変換動作を行う
ことによって出力された輝度信号を用いて切換判定回路
4で判定し、その判定した結果、切換信号発生回路5よ
りエリアセンサ3に切換信号を送出して、次のフィール
ドの画像データを出力する奇数行に配された画素の動作
状態を決定する。
As described above, when the image data of the field is output by the pixels arranged in the odd-numbered rows of the area sensor 3, the luminance signal outputted by the pixels arranged in the even-numbered rows performing the logarithmic conversion operation. And a switching signal generation circuit 5
A switching signal is sent to the area sensor 3 to determine the operating state of the pixels arranged in the even rows that output the image data of the next field. Further, when the image data of the field is output by the pixels arranged in the even-numbered rows of the area sensor 3, the switching judgment is performed using the luminance signal output by performing the logarithmic conversion operation of the pixels arranged in the odd-numbered rows. The determination is made by the circuit 4, and as a result of the determination, a switching signal is transmitted from the switching signal generating circuit 5 to the area sensor 3 to determine the operation state of the pixels arranged in the odd rows that output the image data of the next field. .

【0069】尚、本実施形態では、輝度信号を出力する
画素として、現在撮像しているフィールドの画像データ
を出力している画素以外の画素の全てを用いた固体撮像
装置と限定されるものではなく、その一部が輝度信号を
出力する画素として使用されるような固体撮像装置でも
良い。又、エリアセンサ3の信号線を一本として、画像
データと輝度信号をシリアルに出力し、エリアセンサ3
と切換判定回路4及び処理部6との間に切換手段を設
け、輝度信号が切換判定回路4に、画像データが処理部
6に送出されるような構成の固体撮像装置としても良
い。
In the present embodiment, the solid-state imaging device is not limited to a solid-state imaging device using all the pixels other than the pixel outputting the image data of the field currently being picked up as the pixel outputting the luminance signal. Instead, a solid-state imaging device in which a part thereof is used as a pixel that outputs a luminance signal may be used. Further, the image data and the luminance signal are serially output using the signal line of the area sensor
A switching means may be provided between the switching determination circuit 4 and the processing unit 6 so that a luminance signal is sent to the switching determination circuit 4 and image data is sent to the processing unit 6.

【0070】<第2の実施形態>第2の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。尚、本実施形態で使用す
る固体撮像装置は、第1の実施形態と同様、図1に示す
固体撮像装置と同一のブロック構成をした固体撮像装置
である。又、本実施形態において、切換判定回路4は、
第1の実施形態のように、エリアセンサ3からの輝度信
号より被写体の輝度のみを検知するのではなく、被写体
の輝度範囲が検知される。その他のブロックについて
は、第1の実施形態と同様の動作を行う。
<Second Embodiment> A second embodiment will be described with reference to the drawings. The solid-state imaging device used in the present embodiment is a solid-state imaging device having the same block configuration as the solid-state imaging device shown in FIG. 1, as in the first embodiment. Further, in the present embodiment, the switching determination circuit 4
As in the first embodiment, instead of detecting only the brightness of the subject from the brightness signal from the area sensor 3, the brightness range of the subject is detected. For other blocks, the same operation as in the first embodiment is performed.

【0071】まず、被写体の輝度範囲の検知方法につい
て説明する。切換判定回路4で、エリアセンサ3から送
出される輝度信号の信号レベルの大小を比較して、最小
及び最大となる輝度信号の信号レベルを検出する。そし
て、この最大及び最小となる輝度信号の信号レベルの差
より撮像しているフィールドの輝度範囲を検知する。
First, a method of detecting the luminance range of a subject will be described. The switching determination circuit 4 compares the signal levels of the luminance signals sent from the area sensor 3 to detect the minimum and maximum luminance signal levels. Then, the luminance range of the field being imaged is detected from the difference between the signal levels of the maximum and minimum luminance signals.

【0072】次に、このような固体撮像装置1の動作に
ついて、図1及び図7を参照して以下に説明する。図1
に示す固体撮像装置1は、エリアセンサ3が対数変換動
作を行うか線形変換動作を行うかの切換点を、被写体の
輝度範囲が例えば2.5桁となるような点に設定する。
Next, the operation of the solid-state imaging device 1 will be described below with reference to FIGS. FIG.
In the solid-state imaging device 1 shown in (1), the switching point of whether the area sensor 3 performs the logarithmic conversion operation or the linear conversion operation is set to a point where the luminance range of the subject becomes, for example, 2.5 digits.

【0073】ところで、まず、エリアセンサ3を対数変
換動作させるときは、高輝度の階調性が乏しくなるが、
幅広い輝度範囲の被写体の撮像が可能である。そのた
め、被写体が明るくその輝度範囲が3〜4桁程度と広い
ときに有効で、特に直射日光が被写体に当たっている
か、又は直射日光が被写体の背景に存在する場合に用い
ると、影になっている部分の描写も十分に行われるの
で、奥行きのある高品位の画像を撮像することが可能で
ある。
By the way, when the area sensor 3 performs the logarithmic conversion operation, the high-luminance gradation becomes poor.
It is possible to image a subject in a wide luminance range. Therefore, it is effective when the subject is bright and its luminance range is as wide as about 3 to 4 digits. In particular, when the subject is used when direct sunlight is applied to the subject or when direct sunlight is present in the background of the subject, a shadowed portion is obtained. Is sufficiently performed, so that a high-quality image with a depth can be captured.

【0074】次に、エリアセンサ3を線形変換動作させ
るときは、幅広い輝度範囲の被写体の撮像が不可能とな
るが、画像全体の階調性が豊かである。そのため、被写
体が暗くその輝度範囲が2桁程度と狭いときに有効で、
特に被写体が日陰に存在するか、又は曇天に被写体を撮
像する場合に用いると、階調性豊かな高品位の画像を撮
像することが可能である。
Next, when the area sensor 3 is operated for linear conversion, it is impossible to image a subject in a wide luminance range, but the gradation of the entire image is rich. Therefore, it is effective when the subject is dark and its luminance range is as narrow as about two digits,
In particular, when the subject is in the shade or when the subject is imaged in cloudy weather, a high-quality image with rich gradation can be taken.

【0075】(A)明るい状況で被写体を撮像するとき 図7(a)のように、直射日光を受けた被写体50を撮
像するとき、まず、エリアセンサ3の奇数行に配された
各画素により1フィールドの画像データが出力されると
すると、エリアセンサ3の偶数行に配された各画素より
輝度信号が切換判定回路4に送出される。このとき、エ
リアセンサ3の偶数行に配された各画素は対数変換動作
を行っている。切換判定回路4では、エリアセンサ3か
ら偶数行に配された各画素が送出される輝度信号の信号
レベルの大小を順次比較して、その最大値と最小値を検
知する。更に、このようにして検知した信号レベルの最
大値と最小値の差が基準値より大きいとき(被写体の輝
度範囲が2.5桁以上あるとき)、被写体の輝度範囲が
広いものと判定する。よって、切換判定回路4によりエ
リアセンサ3を対数変換動作させるべきであると判定す
る。この判定信号を受けた切換信号発生回路5は、φV
PS(図3又は図6)をローレベルとする切換信号を発生
する。
(A) When imaging an object in a bright condition As shown in FIG. 7A, when imaging an object 50 that has received direct sunlight, first, each pixel arranged in an odd-numbered row of the area sensor 3 is used. Assuming that image data of one field is output, a luminance signal is transmitted to the switching determination circuit 4 from each pixel arranged in an even row of the area sensor 3. At this time, each pixel arranged in the even-numbered row of the area sensor 3 is performing a logarithmic conversion operation. The switching determination circuit 4 sequentially compares the signal levels of the luminance signals transmitted from the pixels arranged in the even-numbered rows from the area sensor 3 and detects the maximum value and the minimum value. Further, when the difference between the maximum value and the minimum value of the signal levels detected as described above is larger than the reference value (when the brightness range of the subject is 2.5 digits or more), it is determined that the brightness range of the subject is wide. Therefore, it is determined by the switching determination circuit 4 that the area sensor 3 should perform the logarithmic conversion operation. The switching signal generating circuit 5 receiving this determination signal outputs
A switching signal for setting PS (FIG. 3 or FIG. 6) to low level is generated.

【0076】次に、この切換信号により、次のフィール
ドの画像情報を出力するエリアセンサ3の偶数行に配さ
れた各画素のトランジスタT1(図3又は図6)のソー
ス及びキャパシタC(図3又は図6)にかかる電圧がロ
ーレベルとなって、上記したように、トランジスタT
1,T2(図3又は図6)がサブスレッショルド領域で
動作するようにバイアスされる。このように対数変換動
作で動作するようにバイアスされたエリアセンサ3の偶
数行に配された各画素によって、次のフィールドの画像
データが出力されると同時に、エリアセンサ3の奇数行
に配された各画素によって、輝度信号が切換判定回路4
に送出される。このとき、エリアセンサ3の奇数行に配
された各画素は対数変換動作を行う。
Next, in response to the switching signal, the source of the transistor T1 (FIG. 3 or FIG. 6) and the capacitor C (FIG. 3) of each pixel arranged on the even-numbered row of the area sensor 3 for outputting the image information of the next field. Or, the voltage applied to FIG. 6) becomes a low level, and as described above, the transistor T
1, T2 (FIG. 3 or FIG. 6) is biased to operate in the sub-threshold region. The pixels arranged on the even rows of the area sensor 3 biased to operate in the logarithmic conversion operation output image data of the next field and are arranged on the odd rows of the area sensor 3 at the same time. The luminance signal is changed by each of the pixels,
Sent to At this time, each pixel arranged in an odd row of the area sensor 3 performs a logarithmic conversion operation.

【0077】(B)暗い状況で被写体を撮像するとき 図7(b)のように、曇天などのときに直射日光が遮ら
れた被写体50を撮像するとき、まず、エリアセンサ3
の奇数行に配された各画素により1フィールドの画像デ
ータが出力されるとすると、エリアセンサ3の偶数行に
配された各画素より輝度信号が切換判定回路4に送出さ
れる。このとき、エリアセンサ3の偶数行に配された各
画素は対数変換動作を行っている。切換判定回路4で
は、エリアセンサ3から偶数行に配された各画素が送出
される輝度信号の信号レベルの大小を順次比較して、そ
の最大値と最小値を検知する。更に、このようにして検
知した信号レベルの最大値と最小値の差が基準値より小
さいとき(例えば、被写体の輝度範囲が2.5桁より狭
いとき)、被写体の輝度範囲が狭いものと判定する。よ
って、切換判定回路4によりエリアセンサ3を線形変換
動作させるべきであると判定する。この判定信号を受け
た切換信号発生回路5は、φVPS(図3又は図6)をハ
イレベルとする切換信号を発生する。
(B) When imaging an object in a dark situation As shown in FIG. 7B, when imaging an object 50 that is blocked from direct sunlight in cloudy weather or the like, first, the area sensor 3
Assuming that one field of image data is output from each pixel arranged in the odd-numbered row, a luminance signal is transmitted to the switching determination circuit 4 from each pixel arranged in the even-numbered row of the area sensor 3. At this time, each pixel arranged in the even-numbered row of the area sensor 3 is performing a logarithmic conversion operation. The switching determination circuit 4 sequentially compares the signal levels of the luminance signals transmitted from the pixels arranged in the even-numbered rows from the area sensor 3 and detects the maximum value and the minimum value. Further, when the difference between the maximum value and the minimum value of the signal level detected in this way is smaller than the reference value (for example, when the brightness range of the subject is smaller than 2.5 digits), it is determined that the brightness range of the subject is narrow. I do. Therefore, it is determined by the switching determination circuit 4 that the area sensor 3 should perform the linear conversion operation. The switching signal generating circuit 5 receiving this determination signal generates a switching signal for setting φVPS (FIG. 3 or FIG. 6) to a high level.

【0078】次に、この切換信号により、次のフィール
ドの画像情報を出力するエリアセンサ3の偶数行に配さ
れた各画素のトランジスタT1(図3又は図6)のソー
スにかかる電圧がハイレベルとなって、上記したよう
に、トランジスタT1(図3又は図6)が実質的にOF
F状態となる。このように線形変換動作で動作するよう
にバイアスされたエリアセンサ3の偶数行に配された各
画素によって、次のフィールドの画像データが出力され
ていると同時に、エリアセンサ3の奇数行に配された各
画素によって、輝度信号が切換判定回路4に送出され
る。このとき、エリアセンサ3の奇数行に配された各画
素は対数変換動作を行う。
Next, in response to the switching signal, the voltage applied to the source of the transistor T1 (FIG. 3 or FIG. 6) of each pixel arranged on the even-numbered row of the area sensor 3 for outputting the image information of the next field becomes high level. Thus, as described above, the transistor T1 (FIG. 3 or FIG. 6) is substantially turned off.
The state becomes the F state. The pixels arranged in the even rows of the area sensor 3 biased to operate in the linear conversion operation in this manner output image data of the next field, and at the same time, are arranged in the odd rows of the area sensor 3. A luminance signal is sent to the switching determination circuit 4 by each of the pixels thus set. At this time, each pixel arranged in an odd row of the area sensor 3 performs a logarithmic conversion operation.

【0079】このように、エリアセンサ3の奇数行に配
された画素によってフィールドの画像データが出力され
ているとき、偶数行に配された画素が対数変換動作を行
うことによって出力された輝度信号から輝度範囲を求め
て切換判定回路4で判定し、その判定した結果、切換信
号発生回路5よりエリアセンサ3に切換信号を送出し
て、次のフィールドの画像データを出力する偶数行に配
された画素の動作状態を決定する。又、エリアセンサ3
の偶数行に配された画素によってフィールドの画像デー
タが出力されているとき、奇数行に配された画素が対数
変換動作を行うことによって出力された輝度信号から輝
度範囲を求めて切換判定回路4で判定し、その判定した
結果、切換信号発生回路5よりエリアセンサ3に切換信
号を送出して、次のフィールドの画像データを出力する
奇数行に配された画素の動作状態を決定する。
As described above, when the image data of the field is output by the pixels arranged in the odd-numbered rows of the area sensor 3, the luminance signal output by the pixels arranged in the even-numbered rows performing the logarithmic conversion operation. The switching determination circuit 4 determines a luminance range from the data, and as a result of the determination, a switching signal is transmitted from the switching signal generating circuit 5 to the area sensor 3 to be arranged on an even-numbered row for outputting image data of the next field. The operating state of the pixel is determined. Also, area sensor 3
When the image data of the field is output by the pixels arranged in the even-numbered rows, the pixel arranged in the odd-numbered rows performs a logarithmic conversion operation to obtain a brightness range from the brightness signal output, thereby determining the switching range. As a result of the determination, a switching signal is transmitted from the switching signal generation circuit 5 to the area sensor 3 to determine the operating state of the pixels arranged in the odd rows for outputting the image data of the next field.

【0080】尚、本実施形態では、エリアセンサに強制
的に対数変換動作を行わせて得られた輝度信号に基づい
て、被写体の輝度範囲を求めているが、エリアセンサが
線形変換動作を行わせて得られた輝度信号のうち信号レ
ベルの飽和した輝度信号の数量を検知することで、その
輝度範囲を求めて、切換判定を行うようにしても良い。
即ち、エリアセンサが線形変換動作を行っているとき、
飽和したデータが所定値より多い場合、白トビ又は黒ツ
ブレが多く発生しているものと考えられるので、エリア
センサの変換動作を対数変換動作に切り換える。
In this embodiment, the luminance range of the subject is obtained based on the luminance signal obtained by forcibly performing the logarithmic conversion operation of the area sensor. However, the area sensor performs the linear conversion operation. The switching range may be determined by detecting the number of luminance signals whose signal levels are saturated among the luminance signals obtained as a result, thereby obtaining the luminance range.
That is, when the area sensor is performing a linear conversion operation,
If the saturated data is larger than the predetermined value, it is considered that many white spots or black spots have occurred, and the conversion operation of the area sensor is switched to a logarithmic conversion operation.

【0081】又、本実施形態では、輝度信号を出力する
画素として、現在撮像しているフィールドの画像データ
を出力している画素以外の画素の全てを用いた固体撮像
装置に限定されるものではなく、その一部が輝度信号を
出力する画素として使用されるような固体撮像装置でも
良い。又、エリアセンサ3の信号線を一本として、画像
データと輝度信号をシリアルに出力し、エリアセンサ3
と切換判定回路4及び処理部6との間に切換手段を設
け、輝度信号が切換判定回路4に、画像データが処理部
6に送出されるような構成の固体撮像装置としても良
い。
The present embodiment is not limited to a solid-state imaging device using all the pixels other than the pixel outputting the image data of the field currently being picked up as the pixel outputting the luminance signal. Instead, a solid-state imaging device in which a part thereof is used as a pixel that outputs a luminance signal may be used. Further, the image data and the luminance signal are serially output using the signal line of the area sensor
A switching means may be provided between the switching determination circuit 4 and the processing unit 6 so that a luminance signal is sent to the switching determination circuit 4 and image data is sent to the processing unit 6.

【0082】第1及び第2の実施形態では、図2のよう
な構成のエリアセンサにおいて、図3のような回路構成
の画素を用いて説明したが、このような回路構成の画素
以外に、例えば、図8又は図9に示すような回路構成の
画素を用いてもかまわない。ここで、図8の画素の構成
について、以下に説明する。尚、図3に示す画素と同様
の目的で使用される素子及び信号線などは、同一の符号
を付して、その詳細な説明は省略する。
In the first and second embodiments, the area sensor having the configuration shown in FIG. 2 has been described using the pixels having the circuit configuration shown in FIG. 3. For example, a pixel having a circuit configuration as shown in FIG. 8 or FIG. 9 may be used. Here, the configuration of the pixel in FIG. 8 is described below. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0083】図8に示す画素は、図3に示す画素のよう
に、トランジスタT1のドレインとゲートを接続せず
に、ソースとゲートを接続するようにしている。まず、
光電流を対数変換して出力するときの画素の動作につい
て説明する。トランジスタT1のソース・ドレイン間の
電圧差を大きくして、ゲート・ソース間に発生する電圧
をスレッショルド電圧より小さくする。このようにする
ことによって、トランジスタT1がサブスレッショルド
領域で動作するようにバイアスされているときと同様の
状態とする。よって、フォトダイオードPDより発生す
る光電流を対数変換して出力することができる。
In the pixel shown in FIG. 8, unlike the pixel shown in FIG. 3, the source and the gate are connected without connecting the drain and the gate of the transistor T1. First,
The operation of the pixel when the photocurrent is logarithmically converted and output will be described. By increasing the voltage difference between the source and the drain of the transistor T1, the voltage generated between the gate and the source is made smaller than the threshold voltage. In this manner, the same state as when the transistor T1 is biased to operate in the sub-threshold region is obtained. Therefore, the photocurrent generated from the photodiode PD can be logarithmically converted and output.

【0084】次に、光電流を線形変換して出力するとき
の画素の動作について説明する。このときは、トランジ
スタT1のソースに印加する信号φVPSを直流電圧VPD
より若干低い電位にすることによって、トランジスタT
1を実質的にカットオフ状態とする。よって、トランジ
スタT1のソース・ドレイン間に電流が流れない。その
後の動作については、図3に示す画素と同様である。
Next, the operation of the pixel when the photocurrent is linearly converted and output will be described. At this time, the signal φVPS applied to the source of the transistor T1 is changed to the DC voltage VPD
By making the potential slightly lower, the transistor T
1 is substantially in a cutoff state. Therefore, no current flows between the source and the drain of the transistor T1. The subsequent operation is the same as that of the pixel shown in FIG.

【0085】次に、図9の画素の構成について、以下に
説明する。尚、図8に示す画素と同様の目的で使用され
る素子及び信号線などは、同一の符号を付して、その詳
細な説明は省略する。
Next, the configuration of the pixel shown in FIG. 9 will be described below. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0086】図9に示す画素では、トランジスタT1の
ゲートが直流電圧VRGを印加される。その他の回路構成
については、図8に示す画素内の回路構成と同様であ
る。このような構成の画素を用いたとき、その動作は本
質的には図8に示す画素と同様である。しかし、図8の
画素と異なりトランジスタT1のゲート電圧を適切な電
圧に設定できるので、対数変換動作を行うときに、図8
の画素のように、φVPSを十分に低い電圧とする必要が
なく、ある程度低い電圧とすることによって、トランジ
スタT1をサブスレッショルド領域でバイアスしたとき
と同様の状態にすることができる。又、線形変換動作を
行うときは、図8の画素と同様である。
In the pixel shown in FIG. 9, a DC voltage VRG is applied to the gate of the transistor T1. Other circuit configurations are the same as those in the pixel shown in FIG. When a pixel having such a configuration is used, its operation is essentially the same as that of the pixel shown in FIG. However, unlike the pixel in FIG. 8, the gate voltage of the transistor T1 can be set to an appropriate voltage.
It is not necessary to set .phi.VPS to a sufficiently low voltage as in the case of the pixel described above, and by setting the voltage to a certain low level, the same state as when the transistor T1 is biased in the subthreshold region can be obtained. When the linear conversion operation is performed, the operation is the same as that of the pixel in FIG.

【0087】又、第1及び第2の実施形態では、図4の
ような構成のエリアセンサにおいて、図6のような回路
構成の画素を用いて説明したが、このような回路構成の
画素以外に、例えば、図10又は図11に示すような回
路構成の画素を用いてもかまわない。ここで、図10の
画素の構成について、以下に説明する。尚、図6に示す
画素と同様の目的で使用される素子及び信号線などは、
同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
In the first and second embodiments, the area sensor having the configuration shown in FIG. 4 has been described using the pixels having the circuit configuration shown in FIG. Alternatively, for example, a pixel having a circuit configuration as shown in FIG. 10 or FIG. 11 may be used. Here, the configuration of the pixel in FIG. 10 is described below. Note that elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG.
The same reference numerals are given and the detailed description is omitted.

【0088】図10に示す画素は、図6に示す画素のよ
うに、トランジスタT1のドレインとゲートを接続せず
に、ソースとゲートを接続するようにしている。まず、
光電流を対数変換して出力するときの画素の動作につい
て説明する。トランジスタT1のソース・ドレイン間の
電圧差を大きくして、ゲート・ソース間に発生する電圧
をスレッショルド電圧より小さくする。このようにする
ことによって、トランジスタT1がサブスレッショルド
領域で動作するようにバイアスされているときと同様の
状態とする。よって、フォトダイオードPDより発生す
る光電流を対数変換して出力することができる。
In the pixel shown in FIG. 10, as in the pixel shown in FIG. 6, the source and the gate of the transistor T1 are connected without connecting the drain and the gate. First,
The operation of the pixel when the photocurrent is logarithmically converted and output will be described. By increasing the voltage difference between the source and the drain of the transistor T1, the voltage generated between the gate and the source is made smaller than the threshold voltage. In this manner, the same state as when the transistor T1 is biased to operate in the sub-threshold region is obtained. Therefore, the photocurrent generated from the photodiode PD can be logarithmically converted and output.

【0089】次に、光電流を線形変換して出力するとき
の画素の動作について説明する。このときは、トランジ
スタT1のソースに印加する信号φVPSを直流電圧VPD
より若干低い電位にすることによって、トランジスタT
1を実質的にカットオフ状態とする。よって、トランジ
スタT1のソース・ドレイン間に電流が流れない。その
後の動作については、図6に示す画素と同様である。
Next, the operation of the pixel when the photocurrent is linearly converted and output will be described. At this time, the signal φVPS applied to the source of the transistor T1 is changed to the DC voltage VPD
By making the potential slightly lower, the transistor T
1 is substantially in a cutoff state. Therefore, no current flows between the source and the drain of the transistor T1. The subsequent operation is the same as that of the pixel shown in FIG.

【0090】次に、図11の画素の構成について、以下
に説明する。尚、図10に示す画素と同様の目的で使用
される素子及び信号線などは、同一の符号を付して、そ
の詳細な説明は省略する。
Next, the configuration of the pixel shown in FIG. 11 will be described below. Elements and signal lines used for the same purpose as the pixel shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0091】図11に示す画素では、トランジスタT1
のゲートが直流電圧VRGを印加される。その他の回路構
成については、図10に示す画素内の回路構成と同様で
ある。このような構成の画素を用いたとき、その動作は
本質的には図10に示す画素と同様である。しかし、図
10の画素と異なりトランジスタT1のゲート電圧を適
切な電圧に設定できるので、対数変換動作を行うとき
に、図10の画素のように、φVPSを十分に低い電圧と
する必要がなく、ある程度低い電圧とすることによっ
て、トランジスタT1をサブスレッショルド領域でバイ
アスしたときと同様の状態にすることができる。又、線
形変換動作を行うときは、図10の画素と同様である。
In the pixel shown in FIG. 11, the transistor T1
Is applied with the DC voltage VRG. The other circuit configuration is the same as the circuit configuration in the pixel shown in FIG. When a pixel having such a configuration is used, its operation is essentially the same as that of the pixel shown in FIG. However, unlike the pixel of FIG. 10, the gate voltage of the transistor T1 can be set to an appropriate voltage. Therefore, when performing the logarithmic conversion operation, it is not necessary to set φVPS to a sufficiently low voltage as in the pixel of FIG. By setting the voltage to a certain low level, the same state as when the transistor T1 is biased in the sub-threshold region can be obtained. When the linear conversion operation is performed, the operation is the same as that of the pixel in FIG.

【0092】更に、本発明で使用する画素は、1つの画
素で対数変換動作及び線形変換動作を行うことが可能で
あればよく、例えば、図3、図6、図8、図9、図1
0、又は図11の画素のキャパシタを省略するような回
路構成の画素を用いてもかまわない。又、対数変換動作
及び線形変換動作が切換可能な画素であれば、その回路
構成はこれらの回路構成に言及されるものではない。
Further, the pixels used in the present invention need only be capable of performing a logarithmic conversion operation and a linear conversion operation with one pixel. For example, FIG. 3, FIG. 6, FIG. 8, FIG.
0 or a pixel having a circuit configuration in which the capacitor of the pixel in FIG. 11 is omitted may be used. Further, as long as the pixel can be switched between the logarithmic conversion operation and the linear conversion operation, its circuit configuration is not mentioned in these circuit configurations.

【0093】又、エリアセンサについても、図2又は図
4のような構成のエリアセンサを用いて説明したが、こ
のような構成のエリアセンサに限定されるものでなく、
例えば、エリアセンサ内に設けられたMOSトランジス
タがPチャネルのMOSトランジスタであるような他の
構成のエリアセンサでも良い。
Although the area sensor has been described using the area sensor having the structure as shown in FIG. 2 or FIG. 4, it is not limited to the area sensor having such a structure.
For example, an area sensor having another configuration in which the MOS transistor provided in the area sensor is a P-channel MOS transistor may be used.

【0094】[0094]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入射光に対し電気信号を対数変換するか線形変換するか
を、撮像を行うエリアセンサの出力に基づいて切り換え
るようにした。そのため、被写体の明るさの状態にかか
わらず常に良好な撮像を行うことが可能となり、例え
ば、明るい状況下にある被写体を撮像するときは、広い
輝度範囲を撮像できるようにエリアセンサに対数変換動
作を行わせ、又、暗い状況下にある被写体を撮像すると
きは、階調性良く撮像できるようにエリアセンサに線形
変換動作を行わせることができる。又、エリアセンサか
らの電気信号を用いてエリアセンサの動作状態を自動的
に切り換えるので、被写体の輝度などを測定するための
センサーを新たに設ける必要がなく、構成が簡単にな
る。
As described above, according to the present invention,
Whether the electric signal is logarithmically converted or linearly converted with respect to the incident light is switched based on the output of an area sensor which performs imaging. Therefore, it is possible to always perform good imaging regardless of the brightness state of the subject.For example, when imaging a subject in a bright situation, the area sensor performs logarithmic conversion operation so that a wide luminance range can be captured. When capturing an image of a subject in a dark condition, the area sensor can perform a linear conversion operation so that the image can be captured with good gradation. In addition, since the operation state of the area sensor is automatically switched using the electric signal from the area sensor, it is not necessary to newly provide a sensor for measuring the brightness of the subject, and the configuration is simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の固体撮像装置の内部構造を示すブロッ
ク図。
FIG. 1 is a block diagram showing the internal structure of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】本発明の固体撮像装置に用いられるエリアセン
サの内部構造の1例。
FIG. 2 is an example of an internal structure of an area sensor used in the solid-state imaging device of the present invention.

【図3】図2に示すエリアセンサ内に設けられた画素の
回路構成の1例。
FIG. 3 is an example of a circuit configuration of a pixel provided in the area sensor shown in FIG. 2;

【図4】図1に示す固体撮像装置に用いられるエリアセ
ンサの内部構造の1例。
FIG. 4 is an example of an internal structure of an area sensor used in the solid-state imaging device shown in FIG.

【図5】図4の一部の回路図。FIG. 5 is a partial circuit diagram of FIG. 4;

【図6】図4に示すエリアセンサ内に設けられた画素の
回路構成の1例。
FIG. 6 is an example of a circuit configuration of a pixel provided in the area sensor shown in FIG.

【図7】図1に示す固体撮像装置を用いて撮像するとき
の被写体の状況を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a situation of a subject when taking an image using the solid-state imaging device shown in FIG. 1;

【図8】図2に示すエリアセンサ内に設けられた画素の
回路構成の1例。
8 is an example of a circuit configuration of a pixel provided in the area sensor shown in FIG.

【図9】図2に示すエリアセンサ内に設けられた画素の
回路構成の1例。
9 is an example of a circuit configuration of a pixel provided in the area sensor shown in FIG.

【図10】図4に示すエリアセンサ内に設けられた画素
の回路構成の1例。
10 is an example of a circuit configuration of a pixel provided in the area sensor shown in FIG.

【図11】図4に示すエリアセンサ内に設けられた画素
の回路構成の1例。
11 is an example of a circuit configuration of a pixel provided in the area sensor shown in FIG.

【図12】LOGセンサの出力特性を示す図。FIG. 12 is a diagram showing output characteristics of a LOG sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体撮像装置 2 対物レンズ 3 エリアセンサ 4 切換判定回路 5 切換信号発生回路 6 処理部 7 垂直走査回路 8 水平走査回路 9 奇数行 10 偶数行 11,12 出力信号線 13 電源ライン 14,15 信号線 16 接続切換部 17 輝度信号線 18 画像データ線 21 ファインダー Ga11〜Gamn 画素 Gb11〜Gbmn 画素 T1〜T6 NチャネルのMOSトランジスタ PD フォトダイオード C キャパシタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state imaging device 2 Objective lens 3 Area sensor 4 Switching determination circuit 5 Switching signal generation circuit 6 Processing part 7 Vertical scanning circuit 8 Horizontal scanning circuit 9 Odd-numbered row 10 Even-numbered row 11, 12 Output signal line 13 Power supply line 14, 15 Signal line Reference Signs List 16 connection switching unit 17 luminance signal line 18 image data line 21 finder Ga11-Gamn pixel Gb11-Gbmn pixel T1-T6 N-channel MOS transistor PD Photodiode C Capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 壮 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA02 AA10 AB01 BA10 BA14 CA02 DB01 DB03 DD09 FA06 5C022 AB31 AB68 AC42 AC69 5C024 AA01 CA15 CA21 FA01 GA01 GA31 HA11 HA16 JA04 JA11 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takeshi Yano 2-13-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi Osaka International Building Minolta Co., Ltd. F term (reference) 4M118 AA02 AA10 AB01 BA10 BA14 CA02 DB01 DB03 DD09 FA06 5C022 AB31 AB68 AC42 AC69 5C024 AA01 CA15 CA21 FA01 GA01 GA31 HA11 HA16 JA04 JA11

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マトリクス状に配された画素に入射され
た光量に応じた電気信号を発生するエリアセンサを有
し、第1フィールドの画像情報となる電気信号を前記エ
リアセンサの奇数行の画素から出力した後、第2フィー
ルドの画像情報となる電気信号を前記エリアセンサの偶
数行の画素から出力する動作を繰り返すことによって撮
像を行う固体撮像装置において、 前記エリアセンサ内の各画素の動作状態を、前記電気信
号が入射光量に対して線形的に変換されて出力される第
1状態と、自然対数的に変換されて出力される第2状態
とに切り換え可能とするとともに、 前記第1フィールドの画像情報が前記エリアセンサの奇
数行に配された画素より出力される場合は、前記エリア
センサの偶数行に配された画素より出力される電気信号
に基づいて、又、前記第2フィールドの画像情報が前記
エリアセンサの偶数行に配された画素より出力される場
合は、前記エリアセンサの奇数行に配された画素より出
力される電気信号に基づいて、前記エリアセンサ内の次
のフィールドの画像情報となる電気信号を出力する各画
素の動作状態を切り換えることを特徴とする固体撮像装
置。
1. An area sensor for generating an electric signal corresponding to the amount of light incident on pixels arranged in a matrix, and an electric signal serving as image information of a first field is supplied to an odd-numbered pixel of the area sensor. The solid-state imaging device performs imaging by repeating an operation of outputting an electric signal serving as image information of a second field from pixels in an even-numbered row of the area sensor after the output from the solid-state imaging device. Can be switched between a first state in which the electric signal is linearly converted with respect to the amount of incident light and is output, and a second state in which the natural signal is converted and output in a natural logarithmic manner. Is output from the pixels arranged on the odd-numbered rows of the area sensor, based on the electric signals output from the pixels arranged on the even-numbered rows of the area sensor. Further, when the image information of the second field is output from the pixels arranged on the even rows of the area sensor, based on the electric signal output from the pixels arranged on the odd rows of the area sensor. A solid-state imaging device that switches an operation state of each pixel that outputs an electric signal serving as image information of a next field in the area sensor.
【請求項2】 マトリクス状に配された画素に入射され
た光量に応じた電気信号を発生するエリアセンサを有
し、第1フィールドの画像情報となる電気信号を前記エ
リアセンサの奇数行の画素から出力した後、第2フィー
ルドの画像情報となる電気信号を前記エリアセンサの偶
数行の画素から出力する動作を繰り返すことによって撮
像を行う固体撮像装置において、 前記エリアセンサ内の各画素の動作状態を、前記電気信
号が入射光量に対して線形的に変換されて出力される第
1状態と、自然対数的に変換されて出力される第2状態
とに切り換え可能とするとともに、 前記第1フィールドの画像情報が前記エリアセンサの奇
数行に配された画素より出力されるとき、前記エリアセ
ンサの偶数行に配された画素より出力される電気信号よ
り被写体の輝度情報を得て、 又、前記第2フィールドの画像情報が前記エリアセンサ
の偶数行に配された画素より出力されるとき、前記エリ
アセンサの奇数行に配された画素より出力される電気信
号より被写体の輝度情報を得て、 前記輝度情報に応じて、前記エリアセンサ内の次のフィ
ールドの画像情報となる電気信号を出力する各画素の動
作状態を切り換えることを特徴とする固体撮像装置。
2. An area sensor for generating an electric signal corresponding to the amount of light incident on pixels arranged in a matrix, and an electric signal serving as image information of a first field is supplied to a pixel in an odd-numbered row of the area sensor. The solid-state imaging device performs imaging by repeating an operation of outputting an electric signal serving as image information of a second field from pixels in an even-numbered row of the area sensor after the output from the solid-state imaging device. Can be switched between a first state in which the electric signal is linearly converted with respect to the amount of incident light and is output, and a second state in which the natural signal is converted and output in a natural logarithmic manner. When the image information of the area sensor is output from the pixels arranged in the odd-numbered rows of the area sensor, the image information is obtained from the electric signals output from the pixels arranged in the even-numbered rows of the area sensor. And when the image information of the second field is output from the pixels arranged on the even rows of the area sensor, the electrical information output from the pixels arranged on the odd rows of the area sensor is obtained. A solid-state imaging device comprising: obtaining luminance information of a subject from a signal; and switching an operation state of each pixel that outputs an electric signal serving as image information of a next field in the area sensor in accordance with the luminance information. .
【請求項3】 前記輝度情報により被写体の輝度が暗い
と判断されたとき、前記エリアセンサ内の次のフィール
ドの画像情報となる電気信号を出力する各画素の動作状
態を第1状態にし、又、前記輝度情報により被写体の輝
度が明るいと判断されたとき、前記エリアセンサ内の次
のフィールドの画像情報となる電気信号を出力する各画
素の動作状態を第2状態にする切換手段を有することを
特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
3. An operation state of each pixel which outputs an electric signal serving as image information of a next field in the area sensor is set to a first state when it is determined that the luminance of the subject is low based on the luminance information. And switching means for setting an operation state of each pixel for outputting an electric signal serving as image information of a next field in the area sensor to a second state when the luminance of the subject is determined to be bright based on the luminance information. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記切換手段が、2値の電圧信号となる
切換信号を発生し、 該切換信号によって、前記エリアセンサ内の各画素の動
作状態が切り換えられることを特徴とする請求項3に記
載の固体撮像装置。
4. The apparatus according to claim 3, wherein said switching means generates a switching signal which is a binary voltage signal, and the operating state of each pixel in said area sensor is switched by said switching signal. The solid-state imaging device according to claim 1.
【請求項5】 マトリクス状に配された画素に入射され
た光量に応じた電気信号を発生するエリアセンサを有
し、第1フィールドの画像情報となる電気信号を前記エ
リアセンサの奇数行の画素から出力した後、第2フィー
ルドの画像情報となる電気信号を前記エリアセンサの偶
数行の画素から出力する動作を繰り返すことによって撮
像を行う固体撮像装置において、 前記エリアセンサ内の各画素の動作状態を、前記電気信
号が入射光量に対して線形的に変換されて出力される第
1状態と、自然対数的に変換されて出力される第2状態
とに切り換え可能とするとともに、 前記第1フィールドの画像情報が前記エリアセンサの奇
数行に配された画素より出力されるとき、前記エリアセ
ンサの偶数行に配された画素より出力される電気信号よ
り得られる被写体の輝度情報より被写体の輝度範囲を検
出し、又、前記第2フィールドの画像情報が前記エリア
センサの偶数行に配された画素より出力されるとき、前
記エリアセンサの奇数行に配された画素より出力される
電気信号より得られる被写体の輝度情報より被写体の輝
度範囲を検出する輝度範囲検出手段を設け、 前記被写体の輝度範囲に応じて、前記エリアセンサ内の
次のフィールドの画像情報となる電気信号を出力する各
画素の動作状態を切り換えることを特徴とする固体撮像
装置。
5. An area sensor for generating an electric signal according to the amount of light incident on pixels arranged in a matrix, and an electric signal serving as image information of a first field is supplied to an odd-numbered pixel of the area sensor. The solid-state imaging device performs imaging by repeating an operation of outputting an electric signal serving as image information of a second field from pixels in an even-numbered row of the area sensor after the output from the solid-state imaging device. Can be switched between a first state in which the electric signal is linearly converted with respect to the amount of incident light and is output, and a second state in which the natural signal is converted and output in a natural logarithmic manner. When the image information is output from the pixels arranged in the odd-numbered rows of the area sensor, the image information is obtained from the electric signals output from the pixels arranged in the even-numbered rows of the area sensor. When the luminance information of the subject is detected from the luminance information of the subject, and when the image information of the second field is output from the pixels arranged in the even rows of the area sensor, the luminance information of the second field is arranged in the odd rows of the area sensor. Brightness range detection means for detecting a brightness range of the subject from brightness information of the subject obtained from an electric signal output from the pixel, and image information of a next field in the area sensor according to the brightness range of the subject. A solid-state imaging device characterized by switching the operation state of each pixel that outputs an electric signal.
【請求項6】 被写体の輝度範囲が狭いと判断されたと
き、前記エリアセンサ内の次のフィールドの画像情報と
なる電気信号を出力する各画素の動作状態を第1状態に
し、 被写体の輝度範囲が広いと判断されたとき、前記エリア
センサ内の次のフィールドの画像情報となる電気信号を
出力する各画素の動作状態を第2状態にすることを特徴
とする請求項5に記載の固体撮像装置。
6. When the luminance range of the subject is determined to be narrow, the operation state of each pixel for outputting an electric signal serving as image information of the next field in the area sensor is set to the first state, and the luminance range of the subject is 6. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein when it is determined that the image signal is wide, the operation state of each pixel that outputs an electric signal serving as image information of a next field in the area sensor is set to the second state. apparatus.
【請求項7】 前記輝度範囲検出手段が、 前記エリアセンサから送出される前記輝度情報となる電
気信号のレベルの大小を順次比較してその最大値と最小
値を検出し、この電気信号のレベルの最大値と最小値の
差に応じて前記エリアセンサ内の次のフィールドの画像
情報となる電気信号を出力する画素の動作状態を第1状
態にするか第2状態にするか判定する切換判定手段と、 切換判定手段によって判定された結果に応じて、前記エ
リアセンサ内の次のフィールドの画像情報となる電気信
号を出力する画素の動作状態を切り換える切換信号を発
生する切換信号発生手段と、 を有することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載
の固体撮像装置。
7. The brightness range detecting means detects the maximum value and the minimum value by sequentially comparing the magnitude of the level of the electric signal serving as the luminance information sent from the area sensor, and detects the maximum value and the minimum value of the electric signal. Switching determination for determining whether the operation state of a pixel that outputs an electric signal serving as image information of the next field in the area sensor is set to the first state or the second state according to the difference between the maximum value and the minimum value of Means for generating a switching signal for switching an operation state of a pixel which outputs an electric signal serving as image information of a next field in the area sensor according to a result determined by the switching determination means; The solid-state imaging device according to claim 5, further comprising:
【請求項8】 前記切換信号が、2値の電圧信号である
ことを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置。
8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the switching signal is a binary voltage signal.
【請求項9】 前記エリアセンサ内の前記輝度情報とな
る電気信号を出力する画素を、第2状態で動作させるこ
とを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の
固体撮像装置。
9. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a pixel in the area sensor that outputs the electric signal serving as the luminance information is operated in a second state. .
【請求項10】 前記エリアセンサ内に設けた各画素
が、 第1電極に直流電圧が印加された感光素子と、 第1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極及び
制御電極が前記感光素子の第2電極に接続され、前記感
光素子からの出力電流が流れ込むトランジスタと、を有
し、 前記トランジスタの第1電極と第2電極の間の電位差を
変化させることによって、各画素の動作を、第1状態と
第2状態とに切り換えることを特徴とする請求項1〜請
求項9のいずれかに記載の固体撮像装置。
10. A pixel provided in the area sensor, comprising: a photosensitive element having a first electrode to which a DC voltage is applied; a first electrode, a second electrode, and a control electrode; Is connected to a second electrode of the photosensitive element, and a transistor into which an output current from the photosensitive element flows. By changing a potential difference between a first electrode and a second electrode of the transistor, each pixel is 10. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the operation is switched between a first state and a second state.
【請求項11】 前記エリアセンサ内に設けた各画素
が、 第1電極に直流電圧が印加された感光素子と、 第1電極と第2電極と制御電極とを備え、第1電極が前
記感光素子の第2電極に接続され、前記感光素子からの
出力電流が流れ込むとともに、第2電極と制御電極とが
接続されたトランジスタと、を有し、 前記トランジスタの第1電極と第2電極の間の電位差を
変化させることによって、各画素の動作を、第1状態と
第2状態とに切り換えることを特徴とする請求項1〜請
求項9のいずれかに記載の固体撮像装置。
11. A pixel provided in the area sensor, comprising: a photosensitive element having a first electrode to which a DC voltage is applied; a first electrode, a second electrode, and a control electrode; A transistor connected to a second electrode of the element, to which an output current from the photosensitive element flows, and to which a second electrode and a control electrode are connected, between the first electrode and the second electrode of the transistor 10. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the operation of each pixel is switched between a first state and a second state by changing a potential difference between the first state and the second state.
【請求項12】 前記エリアセンサ内に設けた各画素
が、 第1電極に直流電圧が印加された感光素子と、 第1電極と第2電極と制御電極とを備え、制御電極に直
流電圧が印加されるともに、第1電極が前記感光素子の
第2電極に接続され、前記感光素子からの出力電流が流
れ込むトランジスタと、を有し、 前記トランジスタの第1電極と第2電極の間の電位差を
変化させることによって、各画素の動作を、第1状態と
第2状態とに切り換えることを特徴とする請求項1〜請
求項9のいずれかに記載の固体撮像装置。
12. Each pixel provided in the area sensor includes: a photosensitive element having a first electrode to which a DC voltage is applied; a first electrode, a second electrode, and a control electrode, wherein the DC voltage is applied to the control electrode. And a transistor having a first electrode connected to the second electrode of the photosensitive element and having an output current flowing from the photosensitive element flowing therethrough, wherein a potential difference between the first electrode and the second electrode of the transistor is provided. The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 9, wherein the operation of each pixel is switched between a first state and a second state by changing.
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