JP2001054022A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JP2001054022A
JP2001054022A JP11229272A JP22927299A JP2001054022A JP 2001054022 A JP2001054022 A JP 2001054022A JP 11229272 A JP11229272 A JP 11229272A JP 22927299 A JP22927299 A JP 22927299A JP 2001054022 A JP2001054022 A JP 2001054022A
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pixel
photoelectric conversion
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敏英 渡辺
Toshihisa Watabe
俊久 渡部
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雄一 石黒
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To pick up an image with a wide dynamic range. SOLUTION: A pixel 10 has a photoelectric conversion element 11 converting light into an electric signal, a comparison/judgement circuit 13 comparing output voltage from the photoelectric conversion element 11 with a threshold 18 and outputting a judgement signal when output voltage crosses the threshold, a control signal generation circuit 14 outputting a control signal 19 when the judgment signal and a reset signal 20 being the pulse signal of a prescribed period, which is previously decided, are inputted, a reset circuit 15 resetting the photoelectric conversion element 11 to the initial state of an operation when the control signal 19 is inputted and a counting circuit counting the number of times that the control signal 19 is outputted and outputting a counting result. A pixel value is constituted of the number of times that the output voltage of the photoelectric conversion element 11 exceeds the threshold and from the output voltage value of the photoelectric conversion element 11. Thus, a dynamic range can be enlarged.

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】この発明は、固体撮像装置に
係り、特に光電変換部の出力電圧がある期間内にしきい
値を超えた回数と、入射光量によって蓄積時間を変化さ
せて読み出した光電変換部の出力電圧とから、画素信号
を構成することにより広いダイナミックレンジでの撮像
を可能とした固体撮像装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device and, more particularly, to a photoelectric conversion device in which the output voltage of a photoelectric conversion unit exceeds a threshold value within a certain period and the storage time is changed according to the amount of incident light. The present invention relates to a solid-state imaging device capable of imaging in a wide dynamic range by forming a pixel signal from an output voltage of a unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術として、2つの手法について
述べる。1つは光電変換部の出力電圧がしきい値を横切
った回数を計数し、この計数された回数から画素値を構
成する手法である。例えば、“A Wide−Dyna
mic−Range,Low−Power Photo
sensor Array",IEEE Interna
tional Solid−State Circui
ts Conference,TP13.7,1994
がある。図7はこの手法を実現するための画素の基本的
な構成の例を示す。
2. Description of the Related Art Two techniques will be described as conventional techniques. One is a method of counting the number of times that the output voltage of the photoelectric conversion unit has crossed a threshold, and forming a pixel value from the counted number. For example, "A Wide-Dyna
mic-Range, Low-Power Photo
sensor Array ", IEEE International
Tional Solid-State Circuit
ts Conference, TP 13.7, 1994
There is. FIG. 7 shows an example of a basic configuration of a pixel for realizing this method.

【0003】フォトダイオード71の出力電庄がしきい
値電圧72を横切ったときに比較回路73はパルスを1
つ出力74する。このパルスによってリセットトランジ
スタ75がオンになりフォトダイオードがリセットされ
る。上記動作は、図8の動作波形に示すように、例えば
1フィールド期間に何度も反復されることになる。画素
の出力は1フィールド期間内のパルスの数またはパルス
の周波数として得られる。入射光量が大きければフォト
ダイオードの出力電圧はすぐにしきい値に達し、このた
め1フィールド期間のパルスの数は多くなる。逆に入射
光量が小さければパルスの数は少なくなる。この手法に
おいて、例えばしきい値をフォトダイオードが飽和した
ときの出力電圧値に近い値に設定すれば、通常、リセッ
ト時の出力電圧と飽和時の出力電圧の比で決まるダイナ
ミックレンジが、飽和時の出力電圧を超えて拡大され
る。
When the output voltage of the photodiode 71 crosses the threshold voltage 72, the comparison circuit 73 outputs one pulse.
Output 74. This pulse turns on the reset transistor 75 and resets the photodiode. The above operation is repeated many times in one field period, for example, as shown in the operation waveform of FIG. The output of the pixel is obtained as the number of pulses in one field period or the frequency of the pulses. If the amount of incident light is large, the output voltage of the photodiode immediately reaches the threshold value, so that the number of pulses in one field period increases. Conversely, if the amount of incident light is small, the number of pulses will be small. In this method, for example, if the threshold value is set to a value close to the output voltage value when the photodiode is saturated, the dynamic range determined by the ratio of the output voltage at reset to the output voltage at saturation usually becomes It is expanded beyond the output voltage.

【0004】次に、露光時間を入射光量によって変化さ
せて映像信号を広ダイナミックレンジ化する手法があ
る。これは例えば、“マルチ蓄積時間受光素子”,映像
情報メディア学会誌Vol.51,No.2,pp.2
56−262(1997)である。図9はフォトダイオ
ードにおける蓄積時間と光電荷出力の関係を模式的に表
している。この図を用いて第2の手法の基本概念を説明
する。
Next, there is a method of changing the exposure time depending on the amount of incident light to widen the dynamic range of the video signal. This is described, for example, in "Multi-accumulation time light receiving element", Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, Vol. 51, No. 2, pp. 2
56-262 (1997). FIG. 9 schematically shows the relationship between the accumulation time and the photocharge output in the photodiode. The basic concept of the second technique will be described with reference to FIG.

【0005】蓄積時間は1,1/2,1/4,1/8,
‥‥,1/128ととびとびに変化させている。図の中
の一点はある蓄積時間における光電荷出力であり、その
点と原点を結ぶ傾きが入射光強度に対応する。真っ暗の
ときはA0である。光を強くするとAl方向に進む。A
lに達するとフォトダイオードは飽和するが、B0の位
置に移動して飽和することなく、蓄積時間が1/2にな
り出力が半分になる。さらに光強度が大きくなるとBl
に進み、Blに達するとC0に移動して蓄積時間は1/
4になる。以下同様に光強度が大きくなると蓄積時間が
1/128まで変化する。これによってダイナミックレ
ンジは蓄積時間を1に固定する場合の128倍に広げる
ことができる。
The accumulation time is 1, 1/2, 1/4, 1/8,
‥‥, 1/128 is changed discretely. One point in the figure is the photocharge output during a certain accumulation time, and the slope connecting the point and the origin corresponds to the incident light intensity. When it is completely dark, it is A0. When the light is intensified, the light travels in the Al direction. A
When 1 is reached, the photodiode saturates, but moves to the position B0 and does not saturate, the accumulation time is reduced by half and the output is halved. When the light intensity further increases, Bl
When it reaches Bl, it moves to C0 and the accumulation time is 1 /
It becomes 4. Similarly, when the light intensity increases, the accumulation time changes to 1/128. As a result, the dynamic range can be expanded to 128 times as long as the storage time is fixed at one.

【0006】図10にこの素子の回路構成を示す。回路
は、蓄積時間を制御するために飽和検出に用いられるフ
ォトダイオードaと、信号電荷として光電荷を検出する
ために用いられるフォトダイオードbの2つのフォトダ
イオードを持つ。フォトダイオードaの出力はインバー
タにつながり、インバータの出力はラツチされる。ラツ
チ出力は蓄積時間制御パルスがハイレベルのときのみ変
化する。蓄積時間制御パルスはそのフレームの開始か
ら、1フレーム期間の2n-8 倍の時間がそれぞれ経過し
た時刻に約1μsの間ハイレベルにする。このときnは
1から8である。ランプ波形は各蓄積時間制御パルスが
ハイレベルになる時刻でそれぞれ異なった値をとるもの
とする。フォトダイオードの出力電圧がインバータのし
きい値を越えたときインバータ出力はハイレベルにな
る。この直後の蓄積時間制御パルスによってインバータ
出力はラッチされ、ラツチ出力はゲートaおよびゲート
bをオフにする。これによって容量aには、インバータ
出力がハイレベルになった直後の蓄積時間制御パルスの
入力された時刻におけるフォトダイオードbの蓄積電荷
が、容量bにはランプ波形の電圧によって蓄積した電荷
がそれぞれ保存される。これらをセル選択トランジスタ
を介して読み出すことによって、光電荷出力とその蓄積
時間出力を得る。
FIG. 10 shows a circuit configuration of this element. The circuit has two photodiodes, a photodiode a used for detecting saturation for controlling the accumulation time and a photodiode b used for detecting photocharges as signal charges. The output of the photodiode a is connected to the inverter, and the output of the inverter is latched. The latch output changes only when the accumulation time control pulse is at a high level. The accumulation time control pulse is set to a high level for about 1 μs at a time when 2 n−8 times of one frame period has elapsed from the start of the frame. At this time, n is 1 to 8. It is assumed that the ramp waveform takes a different value at the time when each accumulation time control pulse becomes high level. When the output voltage of the photodiode exceeds the threshold value of the inverter, the output of the inverter goes high. The inverter output is latched by the accumulation time control pulse immediately after this, and the latch output turns off the gates a and b. As a result, the charge stored in the photodiode b at the time when the storage time control pulse is input immediately after the inverter output becomes high level is stored in the capacitor a, and the charge stored by the ramp waveform voltage is stored in the capacitor b. Is done. These are read out via the cell selection transistor to obtain a photocharge output and its accumulation time output.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記光
電変換部の出力電圧がしきい値を横切った回数を計数
し、この計数された回数から画素値を構成する手法にお
いては、パルスの数を計数する場合、映像信号で表現し
うる明るさの階調数を多くするためには、階調数に応じ
た規模のカウンタが必要となる。例えば、撮像装置が出
力する映像信号において、その明るさが256階調で表
現されているとする。このとき、上記映像信号の100
倍のダイナミックレンジを持ち、かつ100倍の階調数
すなわち25600階調を持つ映像信号を得るために
は、少なくとも15ビットのカウンタが必要となる。こ
のような大規模なカウンタは、センサアレイと同一シリ
コンチップ上に集積する場合、センサチップのチップ面
積を増大させる原因となり、特に各画素内にそれぞれカ
ウンタを持つ構成とする場合には開口率を大きくできな
い原因ともなる。また、この種の手法ではコンパレータ
の持つオフセット電圧のために、入射光量の最低検出レ
ベルが大きくなり、感度が低くなるという欠点がある。
However, in the method of counting the number of times that the output voltage of the photoelectric conversion section crosses a threshold value and forming a pixel value from the counted number, the number of pulses is counted. In order to increase the number of brightness gradations that can be expressed by a video signal, a counter having a scale corresponding to the number of gradations is required. For example, it is assumed that the brightness of a video signal output by the imaging device is expressed in 256 gradations. At this time, 100
In order to obtain a video signal having twice the dynamic range and having 100 times the number of gradations, that is, 25600 gradations, a counter of at least 15 bits is required. When such a large-scale counter is integrated on the same silicon chip as the sensor array, it causes an increase in the chip area of the sensor chip. It may also be impossible to increase the size. Further, this type of method has a disadvantage that the minimum detection level of the incident light amount becomes large and the sensitivity becomes low due to the offset voltage of the comparator.

【0008】また、前記露光時間を入射光量によって変
化させて映像信号を広ダイナミックレンジ化する手法に
おいては、画素内に2つのフォトダイオードが必要なの
で、信号電荷として光電荷を蓄積するフォトダイオード
の面積の画素面積に対する開口率を大きくすることが困
難になる。
In the method of changing the exposure time depending on the amount of incident light to widen a video signal, two photodiodes are required in a pixel. Therefore, the area of the photodiode which accumulates photocharges as signal charges is required. It is difficult to increase the aperture ratio with respect to the pixel area.

【0009】本発明の目的は上記の問題点に鑑みてなさ
れたもので、光電変換部の出力電圧がしきい値を超えた
回数と、入射光量によって蓄積時間を変化させて読み出
された出力電圧とから、画素信号を構成することによっ
て、カウンタのビット数を小さくしながら明るさの階調
数を多くし、また、入射光量の最低検出レベルを小さく
し、さらに、1画素内の光電変換部を1つにすることに
よって開口率を犠牲にすることなく、広いダイナミック
レンジでの撮像を可能とする固体撮像装置を提供せんと
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made in consideration of the number of times that the output voltage of the photoelectric conversion unit exceeds a threshold value and the output read by changing the accumulation time depending on the amount of incident light. By forming a pixel signal from the voltage, the number of gray scales of brightness is increased while the number of bits of the counter is reduced, the minimum detection level of the incident light amount is reduced, and the photoelectric conversion within one pixel is performed. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of imaging in a wide dynamic range without sacrificing an aperture ratio by using one unit.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この日的を達成するた
め、請求項1に記載された第1の発明による固体撮像装
置は、多数の画素を2次元アレイ状に配列した固体撮像
素子と、多数の前記画素がそれぞれ有する光電変換手段
の出力電圧および制御信号生成手段により出力された制
御信号の回数の計数結果に基づいて画像信号を構成する
画素信号構成手段とを少なくとも具備し、多数の前記画
素はそれぞれ:光を電気信号に変換する光電変換手段
と;該光電変換手段からの出力電圧と予め定められた値
を有するしきい値とを比較し、出力電圧がそのしきい値
を横切ったときに判定信号を出力する比較判定手段と;
前記判定信号と予め定められた周期のパルス信号である
リセット信号との両者が入力されているとき、制御信号
を出力する制御信号生成手段と;前記制御信号が入力さ
れたときに前記光電変換手段を動作の初期状態にリセッ
トするリセット手段と;前記制御信号が出力された回数
を計数し計数結果を出力する計数手段とを具備すること
を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device comprising: a plurality of pixels arranged in a two-dimensional array; Pixel signal forming means for forming an image signal based on the output voltage of the photoelectric conversion means and the count result of the number of control signals output by the control signal generating means, respectively, each of which includes a plurality of pixels; Each of the pixels: photoelectric conversion means for converting light into an electric signal; comparing the output voltage from the photoelectric conversion means with a threshold having a predetermined value, and the output voltage has crossed the threshold Comparing and judging means for outputting a judging signal at the time;
Control signal generating means for outputting a control signal when both the determination signal and a reset signal which is a pulse signal having a predetermined period are input; and the photoelectric conversion means when the control signal is input. And a counting means for counting the number of times the control signal is output and outputting a counting result.

【0011】請求項2に記載された第2の発明による固
体撮像装置は、前記第1の発明において、前記装置はさ
らに前記計数結果から重み係数αを計算する係数計算手
段と、前記重み係数αと光電変換手段の出力電圧を乗算
する乗算手段とを具備することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first aspect, the device further comprises: a coefficient calculating means for calculating a weighting factor α from the counting result; And a multiplying means for multiplying the output voltage of the photoelectric conversion means.

【0012】請求項3に記載された第3の発明による固
体撮像装置は、前記光電変換手段、前記比較判定手段、
前記制御信号生成手段および前記リセット手段はそれぞ
れ光電変換素子、比較判定回路、制御信号生成回路およ
びリセット回路である、前記第1の発明または前記第2
の発明において、前記計数手段は単位時間内に各前記画
素が制御信号を出力する回数を計数するカウンタ回路で
あって、そのカウンタ回路が前記2次元画素アレイと同
じ列数で同じ行数の2次元アレイに構成されたカウンタ
回路アレイを有し、前記画素信号構成手段は各画素の前
記光電変換素子からの出力と前記カウンタ回路アレイか
らの出力より画素値を構成する画素信号構成回路を有す
ることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the solid-state imaging device according to the third aspect, wherein the photoelectric conversion unit, the comparison determination unit,
The first invention or the second invention, wherein the control signal generation means and the reset means are a photoelectric conversion element, a comparison / determination circuit, a control signal generation circuit, and a reset circuit, respectively.
In the invention, the counting means is a counter circuit for counting the number of times that each pixel outputs a control signal in a unit time, and the counter circuit has the same number of columns and the same number of rows as the two-dimensional pixel array. A counter signal array configured in a two-dimensional array, wherein the pixel signal configuration means includes a pixel signal configuration circuit that configures a pixel value from an output from the photoelectric conversion element of each pixel and an output from the counter circuit array. It is characterized by.

【0013】請求項4に記載された第4の発明による固
体撮像装置は、前記光電変換手段、前記比較判定手段、
前記制御信号生成手段および前記リセット手段はそれぞ
れ光電変換素子、比較判定回路、制御信号生成回路およ
びリセット回路である、前記第1の発明または前記第2
の発明において、多数の前記画素はそれぞれさらに当該
画素の制御信号出力電圧を電流に変換する電圧・電流変
換回路を具備するとともに、前記装置はさらに:前記電
圧・電流変換回路出力の行方向および列方向の総和をそ
れぞれ読み出す行方向総和読み出し回路および列方向総
和読み出し回路と;2つの総和読み出し回路の出力より
制御信号を出力した画素を推定する総和解析回路と;総
和解析回路の出力から各画素ごとに制御信号が出力され
た回数を計数するカウンタ回路であって、そのカウンタ
回路が前記2次元画素アレイと同じ列数で同じ行数の2
次元アレイに構成されたカウンタ回路アレイと;各画素
の前記光電変換素子からの出力と前記カウンタ回路アレ
イからの出力より画素値を構成する画素信号構成回路と
を具備することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the solid-state imaging device according to the fourth aspect, wherein the photoelectric conversion unit, the comparison determination unit,
The first invention or the second invention, wherein the control signal generation means and the reset means are a photoelectric conversion element, a comparison / determination circuit, a control signal generation circuit, and a reset circuit, respectively.
In the invention, the plurality of pixels each further include a voltage / current conversion circuit for converting a control signal output voltage of the pixel into a current, and the apparatus further includes: a row direction and a column of the voltage / current conversion circuit output. A row-direction total reading circuit and a column-direction total reading circuit for respectively reading the sum of the directions; a total analyzing circuit for estimating a pixel that has output a control signal from the outputs of the two total reading circuits; and each pixel from the output of the total analyzing circuit. A counter circuit that counts the number of times the control signal is output to the two-dimensional pixel array.
A counter circuit array configured in a dimensional array; and a pixel signal configuration circuit configured to form a pixel value from an output from the photoelectric conversion element of each pixel and an output from the counter circuit array.

【0014】請求項5に記載された第5の発明による固
体撮像装置は、前記光電変換手段、前記比較判定手段、
前記制御信号生成手段および前記リセット手段はそれぞ
れ光電変換素子、比較判定回路、制御信号生成回路およ
びリセット回路である、前記第1の発明または前記第2
の発明において、多数の前記画素はそれぞれさらに当該
画素の制御信号出力電圧を電流に変換する電圧・電流変
換回路を具備するとともに、前記装置はさらに:前記電
圧・電流変換回路出力の行方向および列方向の総和をそ
れぞれ読み出す行方向総和読み出し回路および列方向総
和読み出し回路と;前記行方向総和読み出し回路および
前記列方向総和読み出し回路それぞれの出力を予め定め
られた期間加算し記憶する列方向加算回路および行方向
加算回路と;2つの方向加算回路の出力からそれぞれの
画素が前記予め定められた期間内に何回制御信号を出力
したかを推定し出力する総和出力回路と;各画素の前記
光電変換素子からの出力と前記総和出力回路からの出力
より画素値を構成する画素信号構成回路とを具備するこ
とを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the solid-state imaging device according to the fifth aspect, wherein the photoelectric conversion unit, the comparison determination unit,
The first invention or the second invention, wherein the control signal generation means and the reset means are a photoelectric conversion element, a comparison / determination circuit, a control signal generation circuit, and a reset circuit, respectively.
In the invention, the plurality of pixels each further include a voltage / current conversion circuit for converting a control signal output voltage of the pixel into a current, and the apparatus further includes: a row direction and a column of the voltage / current conversion circuit output. A row direction total readout circuit and a column direction totality readout circuit for reading the sum of the directions respectively; a column direction adder circuit for adding and storing respective outputs of the row direction total readout circuit and the column direction total readout circuit for a predetermined period; A row direction addition circuit; a total output circuit for estimating and outputting how many times each pixel has output the control signal within the predetermined period from the outputs of the two direction addition circuits; and the photoelectric conversion of each pixel A pixel signal configuration circuit that configures a pixel value from an output from the element and an output from the sum output circuit.

【0015】請求項6に記載された第6の発明による固
体撮像装置は、多数の画素を2次元アレイ状に配列した
固体撮像素子と、多数の前記画素がそれぞれ有する光電
変換手段の出力電圧および制御信号生成手段により出力
された制御信号のステップ数の計数結果に基づいて画像
信号を構成する画素信号構成手段とを少なくとも具備
し、多数の前記画素はそれぞれ:光を電気信号に変換す
る光電変換手段と;該光電変換手段からの出力電圧と予
め定められた周期のパルス信号であるリセット信号に同
期して1ステップずつ上昇するしきい値とを比較し、前
記出力電圧がしきい値を横切ったときに判定信号を出力
する比較判定手段と;前記判定信号と前記リセット信号
との両者が入力されているとき、制御信号を出力する制
御信号生成手段と;前記制御信号が入力されたときに前
記光電変換手段を動作の初期状態にリセットするリセッ
ト手段と;前記制御信号が出力されたしきい値のステッ
プ数を計数し計数結果を出力する計数手段とを具備する
ことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a solid-state image pickup device in which a large number of pixels are arranged in a two-dimensional array; A pixel signal forming unit configured to form an image signal based on a result of counting the number of steps of the control signal output by the control signal generating unit, wherein each of the plurality of pixels includes: a photoelectric conversion unit that converts light into an electric signal; Means for comparing the output voltage from the photoelectric conversion means with a threshold value which increases by one step in synchronization with a reset signal which is a pulse signal having a predetermined cycle, and the output voltage crosses the threshold value Comparison / determination means for outputting a determination signal when the control signal is generated; control signal generation means for outputting a control signal when both the determination signal and the reset signal are input; Reset means for resetting the photoelectric conversion means to an initial state of operation when the control signal is input; and counting means for counting the number of steps of a threshold value at which the control signal is output and outputting a count result. It is characterized by having.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による一画素の一
構成例を示す。この画素10は2次元アレイ構造にする
ものであり、図はその1画素分を示す。画素はフォトダ
イオード11、読み出しトランジスタ12、比較回路1
3、AND回路14、リセットトランジスタ15からな
る。制御信号のパルスを計数するカウンタ回路と画素構
成回路は画素の開口率を大きくする目的で画素アレイの
外に構成する。
FIG. 1 shows an example of the configuration of one pixel according to the present invention. The pixel 10 has a two-dimensional array structure, and the figure shows one pixel. The pixels are a photodiode 11, a readout transistor 12, a comparison circuit 1
3, an AND circuit 14, and a reset transistor 15. The counter circuit for counting the pulses of the control signal and the pixel configuration circuit are provided outside the pixel array for the purpose of increasing the aperture ratio of the pixel.

【0017】図1において、フォトダイオード11の出
力電圧は、読み出しトランジスタ12に垂直走査信号1
6が入力されたときに画素の外に出力17される。比較
回路13はフォトダイオード11の出力電圧としきい値
18を常時比較し、出力電庄がしきい値を越えたときに
ハイレベルの信号を出力する。AND回路14では比較
回路の出力とリセット信号20が両方ともハイレベルで
ある場合にハイレベルの制御信号を出力する。制御信号
がハイレベルのときリセットトランジスタ15がオンに
なる。リセットトランジスタがオンになった場合にはフ
ォトダイオード11はリセットされ、光電変換動作の初
期状態の出力電圧に設定される。制御信号19は制御信
号出力として画素の外に出力される。しきい値18は画
素内で与えるが、画素外から設定することもできる。
In FIG. 1, an output voltage of a photodiode 11 is supplied to a read transistor 12 by a vertical scanning signal 1.
When 6 is input, it is output 17 outside the pixel. The comparator 13 constantly compares the output voltage of the photodiode 11 with the threshold 18, and outputs a high-level signal when the output voltage exceeds the threshold. The AND circuit 14 outputs a high-level control signal when both the output of the comparison circuit and the reset signal 20 are at a high level. When the control signal is at a high level, the reset transistor 15 is turned on. When the reset transistor is turned on, the photodiode 11 is reset, and is set to the output voltage in the initial state of the photoelectric conversion operation. The control signal 19 is output outside the pixel as a control signal output. The threshold value 18 is given within a pixel, but can be set from outside the pixel.

【0018】図2に本発明による画素の動作波形の一例
を示す。リセット信号20は一定周期のパルス信号であ
る。制御信号は、フォトダイオードの出力電庄がしきい
値を越えた時刻の直後のリセットパルスと同じタイミン
グで出力される。垂直走査信号は、例えば1フレーム期
間の終わりに1度だけ入力される。これによって出力さ
れる電圧は、1フレーム期間の最後の制御信号によって
フォトダイオードがリセットされた時刻から、1フレー
ム期間の終わりの出力電圧読みだし時刻までに蓄積され
た光信号電荷によるものか、または制御信号が発生しな
い場合には1フレーム期間に蓄積された光信号電荷によ
るものである。この出力電圧の露光時間はリセット信号
のパルスの周期と、制御信号パルスの発生の回数すなわ
ち入射光量によって変化する。このような動作により、
例えば被写体が明るい場合21には多くの制御信号パル
スが出力され、また出力電圧が出力される。暗い場合2
2には制御信号パルスが無いか少なく、また出力電圧が
出力される。
FIG. 2 shows an example of an operation waveform of a pixel according to the present invention. The reset signal 20 is a pulse signal having a constant period. The control signal is output at the same timing as the reset pulse immediately after the time when the output voltage of the photodiode exceeds the threshold. The vertical scanning signal is input only once, for example, at the end of one frame period. The voltage output thereby is based on the optical signal charge accumulated from the time when the photodiode is reset by the last control signal of one frame period to the time when the output voltage is read at the end of one frame period, or When no control signal is generated, it is due to the optical signal charges accumulated during one frame period. The exposure time of the output voltage changes depending on the cycle of the reset signal pulse and the number of generations of the control signal pulse, that is, the amount of incident light. With such an operation,
For example, when the subject is bright 21, many control signal pulses are output and an output voltage is output. Dark 2
2 has no or few control signal pulses and outputs an output voltage.

【0019】図3に本発明撮像装置30の全体構成例を
示す。本構成において、画素アレイは前記画素10を2
次元アレイ状に構成したものである。第1垂直走査回路
31、第1スイッチ回路32および第1水平走査回路3
3は、ラスタスキャンによって画素アレイ中の画素から
フォトダイオード11の出力電圧を1フレームの終わり
に1回読み出すためのものである。第1リセット信号走
査回路34は画素に対して行ごとに1行目から最終行に
向けて順次リセット信号を供給するためのものである。
FIG. 3 shows an example of the overall configuration of the image pickup apparatus 30 of the present invention. In this configuration, the pixel array includes two of the pixels 10.
It is configured in a dimensional array. First vertical scanning circuit 31, first switching circuit 32, and first horizontal scanning circuit 3
Numeral 3 is for reading out the output voltage of the photodiode 11 once from the pixels in the pixel array by raster scan at the end of one frame. The first reset signal scanning circuit 34 sequentially supplies a reset signal to the pixels from the first row to the last row for each row.

【0020】カウンタ回路35は、リセット信号がハイ
レベルのときに画素アレイの制御信号のパルス数を計数
する。カウンタ回路アレイはこのカウンタ回路35を画
素アレイと同じ行数かつ同じ列数の2次元アレイ状に構
成したものである。同一列にある画素の制御信号出力と
カウンタ回路の制御信号入力はすべて接続されている。
第2垂直走査回路36、第2スイッチ回路37および第
2水平走査回路38はラスタスキャンによって、カウン
タ回路アレイ中のカウンタ回路35から制御信号パルス
の計数結果を1フレームの終わりに1回読み出すもので
ある。第2リセット信号走査回路39はカウンタ回路に
対して行ごとに1行目から最終行に向けて順次リセット
信号を供給するためのものである。
The counter circuit 35 counts the number of pulses of the control signal for the pixel array when the reset signal is at a high level. In the counter circuit array, the counter circuit 35 is configured in a two-dimensional array having the same number of rows and the same number of columns as the pixel array. The control signal outputs of the pixels in the same column and the control signal inputs of the counter circuit are all connected.
The second vertical scanning circuit 36, the second switch circuit 37, and the second horizontal scanning circuit 38 read the count result of the control signal pulse from the counter circuit 35 in the counter circuit array once by the raster scan at the end of one frame. is there. The second reset signal scanning circuit 39 is for sequentially supplying a reset signal to the counter circuit from the first row to the last row for each row.

【0021】第1リセット信号走査回路34と第2リセ
ット信号走査回路39は同じ時刻に、それぞれ画素アレ
イとカウンタ回路アレイの同じ行に対してリセットパル
スを出力する。この動作によって制御信号の計数は列並
列処理で実行される。すなわち、画素アレイ中の同じ行
にある複数の画素の制御信号は、カウンタ回路アレイ中
の画素アレイの行と同じ行の複数のカウンタ回路によっ
て同時に計数される。複数の画素の制御信号を並列に計
数するので、制御信号の高速な読み出しが可能となる利
点がある。
The first reset signal scanning circuit 34 and the second reset signal scanning circuit 39 output reset pulses to the same row of the pixel array and the counter circuit array at the same time. By this operation, the control signal is counted by the column parallel processing. That is, the control signals of a plurality of pixels in the same row in the pixel array are simultaneously counted by a plurality of counter circuits in the same row as the row of the pixel array in the counter circuit array. Since the control signals of a plurality of pixels are counted in parallel, there is an advantage that the control signals can be read at high speed.

【0022】画素信号構成回路40は、読み出し時刻に
おけるフォトダイオードの出力電圧と1フレーム期間の
制御信号のパルス数とから画素信号を構成し出力するも
のである。その構成例を図4に示す。係数計算回路41
はフォトダイオードの出力電圧v42と制御信号のパル
ス数n43から重み係数αを計算する。乗算回路44は
この重み係数αと出力電圧vをかけ算して、画素信号P
(=α・v)45を出力する。
The pixel signal forming circuit 40 forms and outputs a pixel signal from the output voltage of the photodiode at the reading time and the number of pulses of the control signal in one frame period. FIG. 4 shows an example of the configuration. Coefficient calculation circuit 41
Calculates the weighting coefficient α from the output voltage v42 of the photodiode and the pulse number n43 of the control signal. The multiplication circuit 44 multiplies the weight coefficient α by the output voltage v to obtain a pixel signal P
(= Α · v) 45 is output.

【0023】係数計算回路における係数αの計算方法の
例を以下に示す。1フレーム期間内のリセットパルスの
パルス数をN、しきい値をQとする。ここでは1フレー
ム期間内の入射光量は変化しないと仮定する。重み係数
αは、n=0のときα=1とする。また、n>0のと
き、αは表1から求める。表1において、k=0,1,
2,‥‥,N−1であり、aはNをN−kで割ったあま
りでありa=N%(N−k)と表記する。このとき制御
信号のパルス数nはNをN−kで割った商と考えること
ができるのでn=N/(N−k)である。また、a=0
のとき、vの読み出し時刻にvがリセットされないと仮
定する。表1から、得られたnとvをともに満足するk
を求めαを決定する。
An example of a method of calculating the coefficient α in the coefficient calculation circuit will be described below. It is assumed that the number of reset pulses within one frame period is N, and the threshold value is Q. Here, it is assumed that the amount of incident light within one frame period does not change. The weighting coefficient α is set to α = 1 when n = 0. When n> 0, α is obtained from Table 1. In Table 1, k = 0, 1,
2, ‥‥, N−1, a is too much obtained by dividing N by N−k, and is expressed as a = N% (N−k). At this time, since the number n of pulses of the control signal can be considered as a quotient obtained by dividing N by N−k, n = N / (N−k). Also, a = 0
It is assumed that v is not reset at the time of reading v. From Table 1, k that satisfies both the obtained n and v
To determine α.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】本発明による固体撮像装置第2の構成例を
図5に示す。図5において、画素は図1に示す画素であ
って、その構成および動作は前記実施例と同様である。
また、水平走査回路53、垂直走査回路51およびスイ
ッチ回路52の動作も前述の実施例と同様である。各画
素の制御信号出力は電圧・電流変換回路54に接続して
いる。画素アレイは、画素10と電圧・電流変換回路5
4の組を1つの構成単位として、この構成単位を2次元
アレイ状に配置したものである。
FIG. 5 shows a second configuration example of the solid-state imaging device according to the present invention. In FIG. 5, the pixel is the pixel shown in FIG. 1, and the configuration and operation are the same as in the above embodiment.
The operations of the horizontal scanning circuit 53, the vertical scanning circuit 51, and the switch circuit 52 are the same as those in the above-described embodiment. The control signal output of each pixel is connected to a voltage / current conversion circuit 54. The pixel array includes a pixel 10 and a voltage / current conversion circuit 5
The four units are one constituent unit, and the constituent units are arranged in a two-dimensional array.

【0026】画素アレイにおいて、全ての画素のリセッ
ト信号入力20には同一のタイミングでリセット信号が
入力されるようにする。それには例えば画素アレイは1
つのリセット信号入力を持ち、この入力からの配線は画
素アレイ内の全ての画素のリセット信号入力に接続す
る。このようなリセット信号のタイミングにすると制御
信号19の出力を許されるタイミングも全ての画素で同
一となる。画素から制御信号が出力されたとき、各電圧
・電流変換回路54は列方向総和読み出し回路55と行
方向総和読み出し回路56に対してそれぞれ一定の大き
さの電流を出力する。制御信号19の出力を許されるタ
イミングが同一なので、複数の電圧・電流変換回路から
は同一のタイミングで電流が出力され、それらの電流は
加算されることになる。結局、リセット信号が入力され
るたびに、列方向総和読み出し回路55では同一列に並
ぶ画素のうち制御信号を出力した画素の総和に相当する
電流値を各列についてそれぞれ得ることになり、行方向
総和読み出し回路56では同一行に並ぶ画素のうち制御
信号を出力した画素の総和に相当する電流値を各行につ
いてそれぞれ得ることになる。
In the pixel array, reset signals are input to reset signal inputs 20 of all the pixels at the same timing. For example, one pixel array
It has one reset signal input and the wiring from this input connects to the reset signal inputs of all the pixels in the pixel array. With such a reset signal timing, the timing at which the output of the control signal 19 is permitted is the same for all pixels. When the control signal is output from the pixel, each of the voltage / current conversion circuits 54 outputs a current of a certain magnitude to the column-wise total reading circuit 55 and the row-wise total reading circuit 56, respectively. Since the timing at which the output of the control signal 19 is permitted is the same, currents are output from the plurality of voltage / current conversion circuits at the same timing, and the currents are added. As a result, every time the reset signal is input, the column direction sum readout circuit 55 obtains, for each column, a current value corresponding to the sum of the pixels that output the control signal among the pixels arranged in the same column. The sum reading circuit 56 obtains, for each row, a current value corresponding to the sum of the pixels that output the control signal among the pixels arranged in the same row.

【0027】列方向総和読み出し回路55および行方向
総和読み出し回路56では電流の大きさを電庄の大きさ
に変換した後に出力する。総和解析回路57では列方向
総和読み出し回路55および行方向総和読み出し回路5
6からの出力により、制御信号を出力した画素の画素ア
レイ上でのXYアドレスを推定し出力する。カウンタ回
路アレイ58では総和解析回路57からの出力より各画
素が1フレーム期間内に制御信号を出力した回数を計数
し出力する。画素信号構成回路59については前述の画
素信号構成回路40と同様である。
In the column summation read circuit 55 and the row summation readout circuit 56, the magnitude of the current is converted into the magnitude of the electric current and then output. The sum total analyzing circuit 57 includes a column sum total reading circuit 55 and a row sum total reading circuit 5.
Based on the output from 6, an XY address on the pixel array of the pixel that has output the control signal is estimated and output. The counter circuit array 58 counts and outputs the number of times each pixel outputs a control signal within one frame period from the output from the sum analysis circuit 57. The pixel signal configuration circuit 59 is the same as the pixel signal configuration circuit 40 described above.

【0028】本発明による固体撮像装置第3の構成例を
図11に示す。図11において、画素10、電圧・電流
変換回路54、水平走査回路53、スイッチ回路52、
垂直走査回路51、列方向総和読み出し回路55、行方
向総和読み出し回路56、画素信号構成回路59は図5
図示第2の構成例と同様である。列方向加算回路111
および行方向加算回路112は、それぞれ列方向総和読
み出し回路55および行方向総和読み出し回路56の出
力を一定期間加算して出力するものである。総和解析回
路113では列方向加算回路111および行方向加算回
路112からの出力により、それぞれの画素がある一定
期間内に何回制御信号を出力したかを推定し出力する。
FIG. 11 shows a third configuration example of the solid-state imaging device according to the present invention. 11, a pixel 10, a voltage / current conversion circuit 54, a horizontal scanning circuit 53, a switch circuit 52,
The vertical scanning circuit 51, the column sum total reading circuit 55, the row sum total reading circuit 56, and the pixel signal configuration circuit 59 are shown in FIG.
This is the same as the second configuration example shown. Column direction addition circuit 111
The row direction addition circuit 112 adds the outputs of the column direction total reading circuit 55 and the row direction total reading circuit 56 for a certain period of time, and outputs the result. The sum analysis circuit 113 estimates and outputs the number of times that each pixel has output a control signal within a certain period based on the outputs from the column direction addition circuit 111 and the row direction addition circuit 112.

【0029】総和解析回路113にて行う推定の難易を
決定する要因の一つにリセット信号の入力タイミングが
ある。リセット信号の入力タイミングとしては例えば、
一定の周波数でパルス状のリセット信号を与える。この
とき列方向加算回路では同一列に並ぶ画素のうち制御信
号を出力した画素の総和を1フレーム期間加算した値を
各列について得るものとし、行方向加算回路では同一行
に並ぶ画素のうち制御信号を出力した画素の総和を1フ
レーム期間加算した値を各行について得るものとする。
総和解析回路ではこれらより各画素の制御信号の1フレ
ーム期間内の出力回数を推定し1フレーム期間に一回出
力する。
One of the factors that determines the difficulty of the estimation performed by the sum analysis circuit 113 is the input timing of the reset signal. As the input timing of the reset signal, for example,
A pulsed reset signal is given at a constant frequency. At this time, the column-direction addition circuit obtains, for each column, a value obtained by adding the sum of the control signal output pixels among the pixels arranged in the same column for one frame period, and the row-direction addition circuit obtains the control value of the pixels arranged in the same row. It is assumed that a value obtained by adding the sum total of the pixels that output signals for one frame period is obtained for each row.
The sum analysis circuit estimates the number of outputs of the control signal of each pixel within one frame period from these, and outputs it once in one frame period.

【0030】また、別のリセット信号の入力タイミング
としては例えば、1フレーム期間(1/30秒)のはじ
めの1/120秒間においてはその期間の終わりに一度
だけリセットパルスを入力し、残りの3/120秒間に
おいては一定の周波数でパルス状のリセット信号を与え
る。このとき列方向加算回路では、同一列に並ぶ画素の
うち制御信号を出力した画素の総和を、はじめの1/1
20秒間加算した値を各列について得てそれを出力し、
また、残りの3/120秒間加算した値を各列について
得てそれを出力する。行方向加算回路においても同様で
ある。はじめの1/120秒間によって列方向加算回路
および行方向加算回路によって得られる値は、しきい値
レベルの4倍以上の画素信号を出力する画素の総和にな
る。総和解析回路でははじめの1/120秒間の値を用
いてしきい値レベルの4倍以上かどうかを粗く推定した
後に、残りの3/120秒間の値を用いて詳しい推定を
行う。
As another reset signal input timing, for example, in the first 1/120 second of one frame period (1/30 second), a reset pulse is input only once at the end of the period, and the remaining three pulses are input. For / 120 seconds, a pulse-like reset signal is given at a constant frequency. At this time, the column direction addition circuit subtracts the sum of the pixels that output the control signal among the pixels arranged in the same column from the first 1/1.
Get the value added for 20 seconds for each column and output it,
In addition, a value obtained by adding the remaining 3/120 seconds is obtained for each column and output. The same applies to the row direction addition circuit. The value obtained by the column-direction addition circuit and the row-direction addition circuit in the first 1/120 second is the sum of pixels that output pixel signals that are four times or more the threshold level. The sum analysis circuit roughly estimates whether the threshold level is four times or more using the value of the first 1/120 second, and then performs detailed estimation using the remaining value of 3/120 second.

【0031】次に計算機シミュレーションにより、本発
明固体撮像装置によって得られる光電変換特性を求め
た。このとき、1フレーム期間のリセットパルスのパル
ス数NをN=100、しきい値QをQ=1とした。ま
た、フォトダイオードの蓄積電荷が蝕和したときの出力
電圧を1として、そのときの入射光量を1とした。一例
として入射光量100までを計算した。シミュレーショ
ン結果を図6に示す。入射光量が100まで増加する問
に画素信号値も増加しており、従来の100倍のダイナ
ミックレンジを実現していることがわかる。
Next, the photoelectric conversion characteristics obtained by the solid-state imaging device of the present invention were obtained by computer simulation. At this time, the number N of reset pulses in one frame period was N = 100, and the threshold value Q was Q = 1. Further, the output voltage when the accumulated charge of the photodiode was eroded was 1, and the amount of incident light at that time was 1. As an example, calculation was performed up to an incident light amount of 100. FIG. 6 shows the simulation results. The pixel signal value also increases when the incident light amount increases to 100, and it can be seen that a dynamic range 100 times that of the related art is realized.

【0032】以上説明してきた本発明固体撮像装置の構
成例ではしきい値は動作中すべて固定で、好適にはフォ
トダイオードの蓄積電荷の飽和時の出力電圧近傍に設定
されてきたが、この形式では次に述べる不都合を生じ
る。すなわちフォトダイオードが飽和状態の出力電圧を
1、リセットされたときの電圧を0とする。ここで例え
ば図12(a)に示すように、しきい値を1とし単位蓄
積時間に10回のパルス状のリセット信号を加えるとす
る。このとき、単位蓄積時間に出力される制御信号を加
算すれば、各画素において単位蓄積時間に何回しきい値
を越えたかすなわち飽和したかを知ることができる。こ
のときの被写体の明るさと飽和回数との関係を図12
(b)に示す。フォトダイオードは明るさ1のときに単
位蓄積時間に1回飽和するとしている。図12(b)よ
り、被写体の明るさが1から10まで変化するときに制
御信号を加算して得られた飽和回数は1,2,3,5,
10回ととびとびにしか変化しないことがわかる。これ
はすなわちしきい値一定では、表現できる明るさの階調
数が被写体の明るさの階調数に比べて少なくなることを
意味している。
In the above-described configuration example of the solid-state imaging device of the present invention, the threshold value is fixed during operation, and is preferably set near the output voltage at the time of saturation of the accumulated charge of the photodiode. Then, the following inconvenience arises. That is, the output voltage when the photodiode is in a saturated state is 1, and the voltage when the photodiode is reset is 0. Here, for example, as shown in FIG. 12A, it is assumed that a threshold value is set to 1 and a pulse-shaped reset signal is applied 10 times per unit accumulation time. At this time, if the control signal output during the unit accumulation time is added, it is possible to know how many times the threshold value has been exceeded during the unit accumulation time, that is, the pixel has saturated in each pixel. FIG. 12 shows the relationship between the brightness of the subject and the number of saturations at this time.
(B). It is stated that the photodiode is saturated once per unit storage time when the brightness is 1. From FIG. 12B, when the brightness of the subject changes from 1 to 10, the number of saturations obtained by adding the control signal is 1, 2, 3, 5,
It turns out that it changes only 10 times. This means that when the threshold value is constant, the number of brightness gradations that can be expressed is smaller than the number of brightness gradations of the subject.

【0033】上述の問題を解決するには動作中しきい値
を可変とする以下に述べる構成が提案される。図13
(a)に示すように、単位蓄積時間に10回のパルス状
のリセット信号を加えるときに、1回目のパルスではし
きい値を1/10、2回目のパルスではしきい値を2/
10、以下同様に10回目では10/10となるように
する。このとき、1回目のパルスで論理値「1」の制御
信号を出力した画素は、単位蓄積時間に1回以上飽和す
る画素がすべて含まれることになる。また同じく、2回
目のパルスでは、単位蓄積時間に2回以上飽和する画素
がすべて含まれる。3回目のパルスでは、3回以上飽和
する画素と1回だけ飽和する画素の一部が含まれる。こ
のように各パルスにおいて論理値「1」の制御信号を出
力する画素が、単位蓄積時間に何回あるいは何回以上飽
和するかはあらかじめ知ることができる。従って、各パ
ルスにおける制御信号の出力の状態を統合することによ
って、各画素の単位蓄積時間の飽和回数を求めることが
できる。このようにして得られる被写体の明るさと飽和
回数との関係を図13(b)に示す。図13(b)よ
り、被写体の明るさが1から10まで変化したときに飽
和回数も1回から10回まで明るさに合わせて変化する
ことがみてとれる。
To solve the above-mentioned problem, the following configuration in which the threshold value is made variable during operation is proposed. FIG.
As shown in (a), when a pulse-like reset signal is applied ten times during the unit accumulation time, the threshold value is 1/10 for the first pulse and 2/100 for the second pulse.
10. Similarly, the ratio is set to 10/10 at the tenth time. At this time, the pixels that output the control signal of the logical value “1” in the first pulse include all the pixels that are saturated at least once in the unit accumulation time. Similarly, the second pulse includes all pixels that are saturated twice or more in the unit accumulation time. The third pulse includes a pixel saturated three or more times and a part of the pixel saturated only once. In this way, it is possible to know in advance how many times or how many times the pixel that outputs the control signal of the logical value "1" in each pulse saturates in the unit accumulation time. Therefore, by integrating the output state of the control signal in each pulse, the number of saturations of the unit accumulation time of each pixel can be obtained. FIG. 13B shows the relationship between the brightness of the subject and the number of times of saturation obtained in this way. From FIG. 13B, it can be seen that when the brightness of the subject changes from 1 to 10, the number of saturations also changes from 1 to 10 in accordance with the brightness.

【0034】この方式を実現するための回路構成例を図
14に示す。図14において、画素10、画素アレイ、
垂直走査回路31、水平走査回路33、スイッチ回路3
2およびリセット信号走査回路34は図3の構成例と同
様である。1回目のリセットパルスが入力されたとき、
セレクターはメモリ1の入力ヘ切り替えられる。メモリ
1は1回目のリセットパルスにおいて各画素が出力する
制御信号を論理値「0」または「1」として記憶する。
同様に、2回目のリセットパルスのときはセレクターは
メモリ2の入力へ切り替えられ、10回目のときはメモ
リ10の入力に切り替えられ、各メモリはその時に出力
される制御信号をすべての画素について記憶する。飽和
回数計算回路140では、メモリ1からメモリ10まで
の内容を参照しながら、各画素が単位蓄積時間に何回飽
和したかを計算し出力する。画素信号構成回路40で
は、単位蓄積時間の飽和回数と、単位蓄積時間の終わり
に一度読み出されるフォトダイオードの出力電庄とから
画素信号を構成し出力する。
FIG. 14 shows a circuit configuration example for realizing this method. In FIG. 14, a pixel 10, a pixel array,
Vertical scanning circuit 31, horizontal scanning circuit 33, switch circuit 3
2 and the reset signal scanning circuit 34 are similar to the configuration example of FIG. When the first reset pulse is input,
The selector is switched to the input of the memory 1. The memory 1 stores a control signal output from each pixel in the first reset pulse as a logical value “0” or “1”.
Similarly, in the case of the second reset pulse, the selector is switched to the input of the memory 2, and in the case of the tenth reset, the selector is switched to the input of the memory 10, and each memory stores the control signal output at that time for all the pixels. I do. The saturation count calculation circuit 140 calculates and outputs how many times each pixel has saturated in the unit accumulation time while referring to the contents of the memories 1 to 10. The pixel signal forming circuit 40 forms and outputs a pixel signal from the number of saturations in the unit storage time and the output voltage of the photodiode read once at the end of the unit storage time.

【0035】以上いくつかの実施例により本発明を説明
してさたが、本発明はこれらに限定されることなく、特
許請求の範囲に規定された発明の要旨内で各種の変形、
変更の可能なことは当業者に自明であろう。
Although the present invention has been described with reference to several embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the invention defined in the appended claims.
Variations will be obvious to those skilled in the art.

【0036】[0036]

【発明の効果】従来技術の光電変換部の出力電圧がしき
い値を横切った回数から画素値を構成する手法では、明
るさの階調数と同等の数が計数可能な規模のカウンタが
必要であったが、本発明では、上述の条件においてカウ
ンタ回路は0から100までを計数できればよいので7
ビットでよい。このとき明るさの階調数はフォトダイオ
ードの出力電圧の読み出し時の分解能に依存しており、
高性能なA/Dコンバータを使用することにより、十分
な階調数を得ることができる。また、カウンタ回路は画
素アレイの外に配置しているので画素の開口率を大きく
できると予測される。また、本発明では被写体が暗い場
合には制御信号のパルスは発生せず、従来のCMOS型
イメージセンサと同様にフォトダイオードの出力電圧を
読み出し、それを画素値とする。したがって感度は従来
型と同等となるので、前述の感度が低くなる欠点がな
い。
According to the conventional technique of forming a pixel value from the number of times that the output voltage of the photoelectric conversion unit has crossed the threshold value, a counter having a scale capable of counting a number equivalent to the number of brightness gradations is required. However, in the present invention, the counter circuit only needs to be able to count from 0 to 100 under the above conditions, so that 7
A bit is fine. At this time, the number of brightness gradations depends on the resolution at the time of reading the output voltage of the photodiode,
By using a high-performance A / D converter, a sufficient number of gradations can be obtained. Further, since the counter circuit is arranged outside the pixel array, it is expected that the aperture ratio of the pixel can be increased. Further, in the present invention, when the subject is dark, no pulse of the control signal is generated, and the output voltage of the photodiode is read out in the same manner as in a conventional CMOS image sensor, and the read voltage is used as a pixel value. Therefore, since the sensitivity is equivalent to that of the conventional type, there is no disadvantage that the sensitivity is reduced.

【0037】本発明はリセットパルス数を一定とした場
合、フォトダイオードの出力電圧の読み出し時刻の直前
の制御パルスの発生時刻から出力電圧の読み出し時刻ま
での時間は、入射光量が変化すると変化する。このこと
は前記表1においては、上記フォトダイオードの出力電
圧の読み出し時刻の直前の制御パルスの発生時刻から出
力電圧の読み出し時刻までの時間はaであり、入射光量
が変化することはkが変化することであって、リセット
パルス数Nを一定としたとき、kの変化によってaが変
化することからもわかる。この動作だけを考慮すると、
本発明は前述の露光時間を入射光量によって変化させて
映像信号を広ダイナミックレンジ化する手法と類似して
いる。しかしながら、1画素の中にフォトダイオードを
1つしか配置しないので前述の画素の開口率の問題は起
こらない。
In the present invention, when the number of reset pulses is fixed, the time from the generation time of the control pulse immediately before the read time of the output voltage of the photodiode to the read time of the output voltage changes when the amount of incident light changes. This means that in Table 1, the time from the generation time of the control pulse immediately before the read time of the output voltage of the photodiode to the read time of the output voltage is a. It can be seen from the fact that when the number N of reset pulses is constant, a changes with the change in k. Considering only this behavior,
The present invention is similar to the above-described technique of changing the exposure time depending on the amount of incident light to widen the dynamic range of a video signal. However, since only one photodiode is arranged in one pixel, the above problem of the aperture ratio of the pixel does not occur.

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

【図1】 本発明による一画素の一構成例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing one configuration example of one pixel according to the present invention.

【図2】 本発明による画素の動作波形を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an operation waveform of a pixel according to the present invention.

【図3】 本発明による固体撮像装置の一構成例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図4】 本発明による画素信号構成回路の一構成例を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a pixel signal configuration circuit according to the present invention.

【図5】 本発明による固体撮像装置第2の構成例を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a second configuration example of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図6】 本発明による固体撮像装置の光電変換特性を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a photoelectric conversion characteristic of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図7】 従来の固体撮像装置一画素の一構成例を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of one pixel of a conventional solid-state imaging device.

【図8】 従来の固体撮像装置画素の動作波形を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing operation waveforms of a conventional solid-state imaging device pixel.

【図9】 従来の固体撮像装置の動作原理の概念を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating the concept of the operation principle of a conventional solid-state imaging device.

【図10】 従来の固体撮像装置の構成を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a conventional solid-state imaging device.

【図11】 本発明による固体撮像装置第3の構成例を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a third configuration example of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図12】 しきい値一定時の本発明固体撮像装置の動
作を説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the solid-state imaging device of the present invention when the threshold value is constant.

【図13】 しきい値可変時の本発明固体撮像装置の動
作を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the solid-state imaging device of the present invention when the threshold is variable.

【図14】 しきい値可変時の本発明固体撮像装置の構
成を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of the solid-state imaging device of the present invention when a threshold value is varied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 画素 11 フォトダイオード 12 読み出しトランジスタ 13 比較回路 14 AND回路 15 リセットトランジスタ 16 垂直走査信号 17 出力電圧 18 しきい値 19 制御信号 20 リセット信号 21 被写体が明るい場合のデータ 22 披写体が暗い場合のデータ 30 本発明固体撮像装置 31 第1垂直走査回路 32 第1スイッチ回路 33 第1水平走査回路 34 第1リセット信号走査回路 35 カウンタ回路 36 第2垂直走査回路 37 第2スイッチ回路 38 第2水平走査回路 39 第2リセット信号走査回路 40 画素信号構成回路 41 係数計算回路 42 フオトダイオードの出力電圧(v) 43 制御信号のパルス数(n) 44 乗算回路 45 画素信号(P=α・v) 51 垂直走査回路 52 スイッチ回路 53 水平走査回路 54 電圧・電流変換回路 55 列方向総和読み出し回路 56 行方向総和読み出し回路 57 総和解析回路 58 カウンタ回路アレイ 59 画素信号構成回路 71 フォトダイオード 72 しきい値 73 比較回路 74 パルス出力 75 リセットトランジスタ 111 列方向加算回路 112 行方向加算回路 113 総和解析回路 Reference Signs List 10 pixel 11 photodiode 12 readout transistor 13 comparison circuit 14 AND circuit 15 reset transistor 16 vertical scanning signal 17 output voltage 18 threshold 19 control signal 20 reset signal 21 data when subject is bright 22 data when subject is dark 30 solid-state imaging device of the present invention 31 first vertical scanning circuit 32 first switching circuit 33 first horizontal scanning circuit 34 first reset signal scanning circuit 35 counter circuit 36 second vertical scanning circuit 37 second switching circuit 38 second horizontal scanning circuit 39 second reset signal scanning circuit 40 pixel signal configuration circuit 41 coefficient calculation circuit 42 output voltage (v) of photodiode 43 pulse number of control signal (n) 44 multiplication circuit 45 pixel signal (P = α · v) 51 vertical scanning Circuit 52 Switch circuit 53 Horizontal scanning Path 54 voltage / current conversion circuit 55 column summation readout circuit 56 row summation readout circuit 57 summation analysis circuit 58 counter circuit array 59 pixel signal configuration circuit 71 photodiode 72 threshold 73 comparison circuit 74 pulse output 75 reset transistor 111 column Direction addition circuit 112 Row direction addition circuit 113 Summation analysis circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 俊久 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送技術研究所内 (72)発明者 石黒 雄一 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送技術研究所内 Fターム(参考) 4M118 AA02 AB01 BA06 CA02 DD01 DD12 5C024 AA01 CA15 FA01 GA01 GA31 HA14 HA18 HA20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshihisa Watanabe 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Inside the Japan Broadcasting Research Institute (72) Inventor Yuichi Ishiguro 1-110-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan F-term in Japan Broadcasting Research Institute (reference) 4M118 AA02 AB01 BA06 CA02 DD01 DD12 5C024 AA01 CA15 FA01 GA01 GA31 HA14 HA18 HA20

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多数の画素を2次元アレイ状に配列した
固体撮像素子と、多数の前記画素がそれぞれ有する光電
変換手段の出力電圧および制御信号生成手段により出力
された制御信号の回数の計数結果に基づいて画像信号を
構成する画素信号構成手段とを少なくとも具備し、 多数の前記画素はそれぞれ:光を電気信号に変換する光
電変換手段と;該光電変換手段からの出力電庄と予め定
められた値を有するしきい値とを比較し、出力電圧がそ
のしきい値を横切ったときに判定信号を出力する比較判
定手段と;前記判定信号と予め定められた周期のパルス
信号であるリセット信号との両者が入力されていると
き、制御信号を出力する制御信号生成手段と;前記制御
信号が入力されたときに前記光電変換手段を動作の初期
状態にリセットするリセット手段と;前記制御信号が出
力された回数を計数し計数結果を出力する計数手段とを
具備することを特徴とする固体撮像装置。
1. A solid-state imaging device in which a large number of pixels are arranged in a two-dimensional array, an output voltage of a photoelectric conversion unit of each of the pixels, and a count result of the number of control signals output by a control signal generation unit. A plurality of pixels each comprising: a photoelectric conversion unit for converting light into an electric signal; and an output voltage from the photoelectric conversion unit. Comparing means for comparing a threshold value having a predetermined value and outputting a determination signal when the output voltage crosses the threshold value; and a reset signal which is a pulse signal having a predetermined cycle with the determination signal. Control signal generating means for outputting a control signal when both are inputted; and resetting means for resetting the photoelectric conversion means to an initial state of operation when the control signal is inputted. DOO means and; solid-state imaging apparatus characterized by comprising a counting means for outputting a counted number of times said control signal is output counted results.
【請求項2】 請求項1記載の装置において、前記装置
はさらに前記計数結果から重み係数を計算する係数計算
手段と、前記重み係数と光電変換手段の出力電圧を乗算
する乗算手段とを具備することを特徴とする固体撮像装
置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising: coefficient calculating means for calculating a weight coefficient from the counting result; and multiplying means for multiplying the weight coefficient by an output voltage of a photoelectric conversion means. A solid-state imaging device characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 前記光電変換手段、前記比較判定手段、
前記制御信号生成手段および前記リセット手段はそれぞ
れ光電変換素子、比較判定回路、制御信号生成回路およ
びリセット回路である請求項1または2記載の装置にお
いて、前記計数手段は単位時間内に各前記画素が制御信
号を出力する回数を計数するカウンタ回路であって、そ
のカウンタ回路が前記2次元画素アレイと同じ列数で同
じ行数の2次元アレイに構成されたカウンタ回路アレイ
を有し、前記画素信号構成手段は各画素の前記光電変換
素子からの出力と前記カウンタ回路アレイからの出力よ
り画素値を構成する画素信号構成回路を有することを特
徴とする固体撮像装置。
3. The photoelectric conversion unit, the comparison determination unit,
3. The apparatus according to claim 1, wherein the control signal generation unit and the reset unit are a photoelectric conversion element, a comparison determination circuit, a control signal generation circuit, and a reset circuit, respectively. A counter circuit for counting the number of times a control signal is output, the counter circuit having a counter circuit array configured in a two-dimensional array having the same number of columns and the same number of rows as the two-dimensional pixel array, The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the configuration unit includes a pixel signal configuration circuit configured to configure a pixel value from an output from the photoelectric conversion element of each pixel and an output from the counter circuit array.
【請求項4】 前記光電変換手段、前記比較判定手段、
前記制御信号生成手段および前記リセット手段はそれぞ
れ光電変換素子、比較判定回路、制御信号生成回路およ
びリセット回路である請求項1または2記載の装置にお
いて、多数の前記画素はそれぞれさらに当該画素の制御
信号出力電圧を電流に変換する電圧・電流変換回路を具
備するとともに、前記装置はさらに:前記電圧・電流変
換回路出力の行方向および列方向の総和をそれぞれ読み
出す行方向総和読み出し回路および列方向総和読み出し
回路と;2つの総和読み出し回路の出力より制御信号を
出力した画素を推定する総和解析回路と;総和解析回路
の出力から各画素ごとに制御信号が出力された回数を計
数するカウンタ回路であって、そのカウンタ回路が前記
2次元画素アレイと同じ列数で同じ行数の2次元アレイ
に構成されたカウンタ回路アレイと;各画素の前記光電
変換素子からの出力と前記カウンタ回路アレイからの出
力より画素値を構成する画素信号構成回路とを具備する
ことを特徴とする固体撮像装置。
4. The photoelectric conversion unit, the comparison determination unit,
3. The device according to claim 1, wherein the control signal generation unit and the reset unit are a photoelectric conversion element, a comparison determination circuit, a control signal generation circuit, and a reset circuit, respectively. The apparatus further comprises a voltage-current conversion circuit for converting an output voltage into a current, and the apparatus further comprises: a row-direction total reading circuit and a column-direction total reading circuit for respectively reading row-wise and column-wise sums of the voltage-current conversion circuit output. A total sum analysis circuit for estimating a pixel that has output a control signal from the outputs of the two sum total readout circuits; and a counter circuit for counting the number of times the control signal is output for each pixel from the output of the total sum analysis circuit. A counter circuit whose counter circuit is formed in a two-dimensional array having the same number of columns and the same number of rows as the two-dimensional pixel array. A solid-state imaging apparatus characterized by comprising a pixel signal configuration circuit constituting an output from the photoelectric conversion element of each pixel of the pixel values from the output from the counter circuit array; a capacitor circuit array.
【請求項5】 前記光電変換手段、前記比較判定手段、
前記制御信号生成手段および前記リセット手段はそれぞ
れ光電変換素子、比較判定回路、制御信号生成回路およ
びリセット回路である請求項1または2記載の装置にお
いて、多数の前記画素はそれぞれさらに当該画素の制御
信号出力電圧を電流に変換する電圧・電流変換回路を具
備するとともに、前記装置はさらに:前記電圧・電流変
換回路出力の行方向および列方向の総和をそれぞれ読み
出す行方向総和読み出し回路および列方向総和読み出し
回路と;前記行方向総和読み出し回路および前記列方向
総和読み出し回路それぞれの出力を予め定められた期間
加算し記憶する列方向加算回路および行方向加算回路
と;2つの方向加算回路の出力からそれぞれの画素が前
記予め定められた期間内に何回制御信号を出力したかを
推定し出力する総和出力回路と;各画素の前記光電変換
素子からの出力と前記総和出力回路からの出力より画素
値を構成する画素信号構成回路とを具備することを特徴
とする固体撮像装置。
5. The photoelectric conversion unit, the comparison determination unit,
3. The device according to claim 1, wherein the control signal generation unit and the reset unit are a photoelectric conversion element, a comparison determination circuit, a control signal generation circuit, and a reset circuit, respectively. The apparatus further comprises a voltage-current conversion circuit for converting an output voltage into a current, and the apparatus further comprises: a row-direction total reading circuit and a column-direction total reading circuit for respectively reading row-wise and column-wise sums of the voltage-current conversion circuit output. A circuit; a column-direction addition circuit and a row-direction addition circuit for adding and storing outputs of the row-direction totalization readout circuit and the column-direction totalization readout circuit for a predetermined period; A total sum that estimates and outputs how many times the pixel has output the control signal within the predetermined period. A solid-state imaging apparatus characterized by comprising a pixel signal configuration circuit constituting the pixel values from the output from the output and the sum output circuit from the photoelectric conversion element of each pixel; and power circuit.
【請求項6】 多数の画素を2次元アレイ状に配列した
固体撮像素子と、多数の前記画素がそれぞれ有する光電
変換手段の出力電圧および制御信号生成手段により出力
された制御信号のステップ数の計数結果に基づいて画像
信号を構成する画素信号構成手段とを少なくとも具備
し、 多数の前記画素はそれぞれ:光を電気信号に変換する光
電変換手段と;該光電変換手段からの出力電圧と予め定
められた周期のパルス信号であるリセット信号に同期し
て1ステップずっ上昇するしきい値とを比較し、前記出
力電圧がしきい値を横切ったときに判定信号を出力する
比較判定手段と;前記判定信号と前記リセット信号との
両者が入力されているとき、制御信号を出力する制御信
号生成手段と;前記制御信号が入力されたときに前記光
電変換手段を動作の初期状態にリセットするリセット手
段と;前記制御信号が出力されたしきい値のステップ数
を計数し計数結果を出力する計数手段とを具備すること
を特徴とする固体撮像装置。
6. A solid-state imaging device in which a large number of pixels are arranged in a two-dimensional array, an output voltage of photoelectric conversion means of each of the pixels, and counting of steps of a control signal output by a control signal generation means. A pixel signal forming unit configured to form an image signal based on a result, wherein each of the plurality of pixels includes: a photoelectric conversion unit that converts light into an electric signal; and an output voltage from the photoelectric conversion unit. Comparing and comparing means for comparing with a threshold value which rises by one step in synchronization with a reset signal which is a pulse signal having a predetermined period, and outputs a determination signal when the output voltage crosses the threshold value; Control signal generating means for outputting a control signal when both the signal and the reset signal are input; and operating the photoelectric conversion means when the control signal is input. And resetting means for resetting the initial state; the control signal the solid-state imaging device, wherein a comprises a counting means for outputting the counted count result the number of steps of the output threshold.
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Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001169184A (en) * 1999-10-26 2001-06-22 Eastman Kodak Co Cmos image sensor having expanded dynamic range
WO2004045204A1 (en) * 2002-11-13 2004-05-27 Sony Corporation Solid state imaging apparatus
JP2006217658A (en) * 2006-04-24 2006-08-17 Sony Corp Solid-state image pickup device and method of driving same
JP2007267431A (en) * 2007-07-20 2007-10-11 Sony Corp Solid-state image pickup device and method of driving the same
JP2008523695A (en) * 2004-12-07 2008-07-03 ブライト・イメージング・リミテッド Method and apparatus for imaging scene with large luminance dispersion
JP2009509474A (en) * 2005-09-21 2009-03-05 アール・ジェイ・エス・テクノロジー・インコーポレイテッド Systems and methods for image sensor elements or arrays having photometric and real-time output capabilities
JP2009239442A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Toshiba Corp Image sensor and its driving method
US7659931B2 (en) 2002-07-16 2010-02-09 Sony Corporation Apparatus for imaging objects of changing luminance
US7719589B2 (en) 2004-06-02 2010-05-18 The Science And Technology Facilities Council Imaging array with enhanced event detection
JP2011041295A (en) * 2010-09-08 2011-02-24 Sony Corp Physical quantity distribution detection apparatus and physical information acquisition apparatus
US7932927B2 (en) 2006-07-06 2011-04-26 Sony Corporation Apparatus and associated methodology of widening dynamic range in image processing
US8546738B2 (en) 2005-03-23 2013-10-01 Sony Corporation Physical quantity distribution detector having a plurality of unit components with sensitivity to a physical quantity change of light
KR101381880B1 (en) * 2007-06-08 2014-04-07 삼성전자주식회사 Apparatus and method for photographing image
KR20140114299A (en) * 2013-03-18 2014-09-26 세이코 인스트루 가부시키가이샤 Light receiving circuit
JP2015065524A (en) * 2013-09-24 2015-04-09 株式会社ニコン Imaging device and imaging apparatus
JP2016527787A (en) * 2013-11-15 2016-09-08 ソフトキネティック センサー エヌブイ How to avoid pixel saturation
JP2018050319A (en) * 2017-11-02 2018-03-29 株式会社ニコン Imaging element and imaging apparatus
JP2018196015A (en) * 2017-05-18 2018-12-06 キヤノン株式会社 Solid state imaging device, imaging apparatus, and imaging method
JP2020127243A (en) * 2020-05-14 2020-08-20 株式会社ニコン Imaging element and imaging apparatus
WO2021162017A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 Solid-state imaging device

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001169184A (en) * 1999-10-26 2001-06-22 Eastman Kodak Co Cmos image sensor having expanded dynamic range
JP4536901B2 (en) * 1999-10-26 2010-09-01 イーストマン コダック カンパニー CMOS image sensor with expanded dynamic range
US8269869B2 (en) 2002-07-16 2012-09-18 Sony Corporation Apparatus for imaging objects of changing luminance
US7659931B2 (en) 2002-07-16 2010-02-09 Sony Corporation Apparatus for imaging objects of changing luminance
CN100336382C (en) * 2002-11-13 2007-09-05 索尼株式会社 Solid state imaging apparatus
WO2004045204A1 (en) * 2002-11-13 2004-05-27 Sony Corporation Solid state imaging apparatus
US7639296B2 (en) 2002-11-13 2009-12-29 Sony Corporation Solid state imaging apparatus
US7719589B2 (en) 2004-06-02 2010-05-18 The Science And Technology Facilities Council Imaging array with enhanced event detection
JP2008523695A (en) * 2004-12-07 2008-07-03 ブライト・イメージング・リミテッド Method and apparatus for imaging scene with large luminance dispersion
US8546738B2 (en) 2005-03-23 2013-10-01 Sony Corporation Physical quantity distribution detector having a plurality of unit components with sensitivity to a physical quantity change of light
JP2009509474A (en) * 2005-09-21 2009-03-05 アール・ジェイ・エス・テクノロジー・インコーポレイテッド Systems and methods for image sensor elements or arrays having photometric and real-time output capabilities
JP4699524B2 (en) * 2005-09-21 2011-06-15 アール・ジェイ・エス・テクノロジー・インコーポレイテッド Systems and methods for image sensor elements or arrays with photometric and real-time reporting capabilities
JP2009509473A (en) * 2005-09-21 2009-03-05 アール・ジェイ・エス・テクノロジー・インコーポレイテッド System and method for gain controlled high dynamic range sensitive sensor element or array
JP2006217658A (en) * 2006-04-24 2006-08-17 Sony Corp Solid-state image pickup device and method of driving same
US7932927B2 (en) 2006-07-06 2011-04-26 Sony Corporation Apparatus and associated methodology of widening dynamic range in image processing
KR101381880B1 (en) * 2007-06-08 2014-04-07 삼성전자주식회사 Apparatus and method for photographing image
JP2007267431A (en) * 2007-07-20 2007-10-11 Sony Corp Solid-state image pickup device and method of driving the same
JP4506794B2 (en) * 2007-07-20 2010-07-21 ソニー株式会社 Solid-state imaging device and driving method thereof
JP2009239442A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Toshiba Corp Image sensor and its driving method
JP2011041295A (en) * 2010-09-08 2011-02-24 Sony Corp Physical quantity distribution detection apparatus and physical information acquisition apparatus
KR20140114299A (en) * 2013-03-18 2014-09-26 세이코 인스트루 가부시키가이샤 Light receiving circuit
KR102104771B1 (en) 2013-03-18 2020-04-27 에이블릭 가부시키가이샤 Light receiving circuit
JP2015065524A (en) * 2013-09-24 2015-04-09 株式会社ニコン Imaging device and imaging apparatus
JP2016527787A (en) * 2013-11-15 2016-09-08 ソフトキネティック センサー エヌブイ How to avoid pixel saturation
KR101760223B1 (en) 2013-11-15 2017-07-31 소프트키네틱 센서스 엔브이 Method for avoiding pixel saturation
JP2018196015A (en) * 2017-05-18 2018-12-06 キヤノン株式会社 Solid state imaging device, imaging apparatus, and imaging method
JP2021153346A (en) * 2017-05-18 2021-09-30 キヤノン株式会社 Solid state image sensor and imaging apparatus
JP7223070B2 (en) 2017-05-18 2023-02-15 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device and imaging device
JP2018050319A (en) * 2017-11-02 2018-03-29 株式会社ニコン Imaging element and imaging apparatus
WO2021162017A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 Solid-state imaging device
US11711637B2 (en) 2020-02-14 2023-07-25 Nuvoton Technology Corporation Japan Solid-state imaging device
JP2020127243A (en) * 2020-05-14 2020-08-20 株式会社ニコン Imaging element and imaging apparatus

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