JP2007235488A - Imaging element device and its signal processing circuit - Google Patents

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英敏 梅田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging element device providing a detecting signal displaying an accurate imaging state without being subject to the effect of the saturation of the quantity of charges stored, and without being subject to the effect of a smear phenomenon or the like. <P>SOLUTION: Whether the quantity of charges stored in a photo diode (PD) 11 exceeds a specified level is detected by a comparison circuit 23. When the quantity of charges stored exceeds the specified level, a switch 22 is closed, and charges stored in the PD 11 are discharged, and detections by the comparison circuit 23 are counted by a counter 32. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は撮像素子装置およびその信号処理回路に関する。
より特定的には、本発明は、電荷結合(CDD)型素子、C−MOSセンサなど、電荷蓄積型素子を用いた撮像素子デバイスの信号処理に関する。
The present invention relates to an image sensor device and a signal processing circuit thereof.
More specifically, the present invention relates to signal processing of an image sensor device using a charge storage type device such as a charge coupled (CDD) type device or a C-MOS sensor.

デジタルカメラ、ビデオカメラ装置などの撮像装置には、撮像素子として、CCD素子、C−MOSセンサなどが用いられている。
撮像素子には、複数のCCD素子、または複数のC−MOS素子を有しており、各素子で受光した光を電気信号に変換し、蓄積する。そのため、撮像素子にはフォトダイオードのような、光感応と電荷蓄積を行う素子が設けられている。撮像素子において蓄積された電荷量が受光した光の強度(振幅)を表す。
撮像素子の検出信号を取り出すとき、フォトダイオードで蓄積された電圧信号が転送されて、後段の回路において使用される。
後段の回路としては、撮像素子を構成する複数のフォトダイオードで検出したアナログ電圧信号を選択する選択回路、選択回路で選択されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路、A/D変換回路で変換された撮像信号を1フレーム内の画像データとして記憶するフレームメモリ、フレームメモリに記憶された画像データを、たとえば、液晶表示器に表示したり、画像メモリに記憶する信号回路などがある。
An imaging device such as a digital camera or a video camera device uses a CCD element, a C-MOS sensor, or the like as an imaging element.
The imaging element has a plurality of CCD elements or a plurality of C-MOS elements, and converts the light received by each element into an electrical signal and accumulates it. Therefore, the image sensor is provided with an element that performs photosensitivity and charge accumulation, such as a photodiode. The amount of charge accumulated in the image sensor represents the intensity (amplitude) of the received light.
When the detection signal of the image sensor is taken out, the voltage signal accumulated by the photodiode is transferred and used in the subsequent circuit.
The subsequent circuit includes a selection circuit that selects an analog voltage signal detected by a plurality of photodiodes constituting the image sensor, an A / D conversion circuit that converts the analog voltage signal selected by the selection circuit into a digital signal, and A / A frame memory for storing the imaging signal converted by the D conversion circuit as image data in one frame, a signal circuit for displaying the image data stored in the frame memory on, for example, a liquid crystal display, or the like There is.

以下、撮像素子として、代表的にCCD素子を例示して述べる。
撮像素子においては、図4(A)、(B)に例示したように、制御回路から所定周期で、たとえば、1フレーム期間の周期で、リセットパルスが出力されて、CCD素子を構成するフォトダイオードに蓄積された電荷量を転送して、上述した撮像素子の後段の回路において取り込む。
図4(A)、(B)に例示したように、フォトダイオードで受光する光の量が、少ない場合は、電荷蓄積量が法務することはない。しかしながら、強い光を受光すると、フォトダイオードの電荷蓄積量が飽和し、正確な受光量を示さないという問題がある。
Hereinafter, a CCD element will be exemplified and described as a typical imaging element.
In the imaging device, as illustrated in FIGS. 4A and 4B, a reset pulse is output from the control circuit at a predetermined cycle, for example, at a cycle of one frame period, and the photodiode constituting the CCD device. The amount of charge accumulated in the image sensor is transferred and captured by the circuit at the subsequent stage of the image sensor described above.
As illustrated in FIGS. 4A and 4B, when the amount of light received by the photodiode is small, the charge accumulation amount is not legal. However, when strong light is received, the charge accumulation amount of the photodiode is saturated, and there is a problem that an accurate light reception amount is not shown.

さらに、CCD素子を用いた撮像素子は、転送路があり、電荷の漏れにより、スミアと呼ばれる疑似信号が発生し、正確な撮像状態を示さないと問題もある。   Furthermore, an image pickup device using a CCD device has a transfer path, and a pseudo signal called smear is generated due to leakage of electric charge, and there is a problem that an accurate image pickup state is not shown.

特許文献1は、赤外光を画像データに変換するために、パルスバイアス信号でスキャンして撮像素子の活性化を図る技術を開示している。
特表平11−514084号公報
Patent Document 1 discloses a technique for activating an imaging device by scanning with a pulse bias signal in order to convert infrared light into image data.
Japanese National Patent Publication No. 11-514084

特許文献1に記載された技術は、依然として、図4(A)、(B)を参照して述べた上記問題を克服できない。   The technique described in Patent Document 1 still cannot overcome the above-described problem described with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B).

本発明の目的は、電荷蓄積量の飽和に影響されず、スミア現象などの影響されない、正確な撮像状態を示す検出信号を提供する撮像素子装置を提供することにある。
また本発明の目的は、そのような撮像素子装置に用いる信号処理回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an image sensor device that provides a detection signal indicating an accurate imaging state that is not affected by saturation of the charge accumulation amount and is not affected by a smear phenomenon or the like.
It is another object of the present invention to provide a signal processing circuit used for such an image sensor device.

本発明によれば、電荷蓄積型撮像素子と、比較回路と、該電荷蓄積型撮像素子に蓄積された電荷を放電する第1スイッチ素子と、前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号を前記比較回路に選択的に導く、該第1スイッチ素子は逆スイッチング動作する、第2スイッチ素子と、前記第2スイッチ素子を経由して前記比較回路に入力された前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号が所定レベルを越えたとき、前記第2スイッチ素子を開成し、かつ、前記第1スイッチ素子を閉成して前記電荷蓄積型撮像素子に蓄積された電荷を放出させるリセット回路と、所定周期でクリアされ、前記比較回路が当該比較回路に入力された前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号が所定レベルを越えたとき出力されるパルスを計数する、カウンタ回路とを有する、撮像素子装置が提供される。   According to the present invention, a charge storage type image sensor, a comparison circuit, a first switch element that discharges charges accumulated in the charge storage type image sensor, and an output signal of the charge storage type image sensor are used as the comparison circuit. The first switch element selectively switches to the second switch element, and the output signal of the charge storage image sensor input to the comparison circuit via the second switch element is a predetermined value. When the level is exceeded, the second switch element is opened, and the first switch element is closed, and the reset circuit that releases the charge accumulated in the charge storage type image sensor is cleared at a predetermined cycle. A counter circuit that counts pulses output when the output signal of the charge storage type image sensor input to the comparator circuit exceeds a predetermined level. It is provided.

また本発明によれば、比較回路と、電荷蓄積型撮像素子に蓄積された電荷を放電する第1スイッチ素子と、前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号を前記比較回路に選択的に導く、該第1スイッチ素子は逆スイッチング動作する、第2スイッチ素子と、前記第2スイッチ素子を経由して前記比較回路に入力された前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号が所定レベルを越えたとき、前記第2スイッチ素子を開成し、かつ、前記第1スイッチ素子を閉成して前記電荷蓄積型撮像素子に蓄積された電荷を放出させるリセット回路とを有する撮像素子装置の信号処理回路が提供される。
好ましくは、当該信号処理回路は、所定周期でクリアされ、前記比較回路が当該比較回路に入力された前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号が所定レベルを越えたとき出力されるパルスを計数する、カウンタ回路を有する。
According to the invention, the comparison circuit, the first switch element for discharging the charge accumulated in the charge storage type image sensor, and the output signal of the charge storage type image sensor are selectively guided to the comparison circuit, The first switch element performs reverse switching operation, and when the output signal of the charge storage type image sensor input to the comparison circuit via the second switch element and the second switch element exceeds a predetermined level, There is provided a signal processing circuit of an image sensor device having a reset circuit that opens a second switch element and closes the first switch element to release charges accumulated in the charge accumulation type image sensor. .
Preferably, the signal processing circuit is cleared at a predetermined cycle, and the comparison circuit counts pulses output when the output signal of the charge storage type image pickup element input to the comparison circuit exceeds a predetermined level. A counter circuit is included.

本発明においては、電荷蓄積型撮像素子が飽和する前を比較回路で検出し、電荷蓄積型撮像素子の電荷蓄積量が飽和する前にリセットする。それまでの電荷蓄積量をカウンタ回路で計数する。したがって、どのような強い光が撮像素子に入射しても、電荷蓄積型撮像素子が飽和することがなく、正確に検出できる。   In the present invention, the comparison circuit detects before the charge storage type image sensor is saturated, and resets it before the charge storage amount of the charge storage type image sensor is saturated. The amount of charge accumulated so far is counted by a counter circuit. Therefore, no matter what strong light enters the image sensor, the charge storage type image sensor is not saturated and can be detected accurately.

第1実施の形態
本発明の撮像素子装置および信号処理回路の第1実施の形態を、図1〜図3を参照して述べる。
本発明の実施の形態の撮像素子装置は、撮像素子デバイス1と、信号処理部3とを有する。
本発明の撮像素子装置は、図1に例示した構成を全て含む。
他方、本発明の信号処理回路は、撮像素子デバイス1においては、CCD部分10を除く前処理回路部20、または、前処理回路部20と信号処理部3の部分とを合体する部分を意味する。
First Embodiment A first embodiment of an image sensor device and a signal processing circuit according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The image sensor device according to the embodiment of the present invention includes an image sensor device 1 and a signal processing unit 3.
The image sensor device of the present invention includes all the configurations illustrated in FIG.
On the other hand, the signal processing circuit of the present invention means, in the image pickup device 1, the preprocessing circuit unit 20 excluding the CCD portion 10, or the unit that combines the preprocessing circuit unit 20 and the signal processing unit 3. .

撮像素子デバイス1は、撮像素子の1例としてのCCD部分10と、前処理回路部20とを有する。
本実施の形態では、撮像素子として、CCD素子を例示して述べるが、C−MOC撮像素子など、他の電荷蓄積型の撮像素子でも同じである。
図1において、CCD部分10に、1個のフォトダイオード(PD)11をCCD素子を代表して例示している。フォトダイオード(PD)11は受光した光を電荷に変換して蓄積する。
前処理回路部20は、第1スイッチ21と、第2スイッチ22と、比較回路23と、波形整形回路24と、リセット回路25とを有する。
第1スイッチ21および第2スイッチ22は、好ましくは、トランジスタを用いたアナログスイッチである。
The image sensor device 1 includes a CCD portion 10 as an example of an image sensor and a preprocessing circuit unit 20.
In the present embodiment, a CCD element is described as an example of the imaging element, but the same applies to other charge storage type imaging elements such as a C-MOC imaging element.
In FIG. 1, a single photodiode (PD) 11 is illustrated as a representative CCD element in the CCD portion 10. The photodiode (PD) 11 converts received light into electric charge and accumulates it.
The preprocessing circuit unit 20 includes a first switch 21, a second switch 22, a comparison circuit 23, a waveform shaping circuit 24, and a reset circuit 25.
The first switch 21 and the second switch 22 are preferably analog switches using transistors.

信号処理部3は、制御回路31と、カウンタ32と、補償回路33とを有する。
補償回路33は必須ではない。その詳細と後述する。
The signal processing unit 3 includes a control circuit 31, a counter 32, and a compensation circuit 33.
The compensation circuit 33 is not essential. Details will be described later.

図2(A)、(B)を参照して図1に図解した回路動作を述べる。
クリア(リセット)動作
制御回路31は、所定周期、たとえば、画像の1フレームごとに、第1クリア信号CLR1をカウンタ32に、第2クリア信号CLR2をリセット回路25に出力する。その結果、カウンタ32は計数値がクリアされる。同様に、リセット回路25は、第1クリア信号CLR1に応じて、第1リセット信号RST1により第1スイッチ21を開成させてPD11の電荷蓄積量が比較回路23に入力しないようにし、第2リセット信号RST2により第2スイッチ22を閉成させてPD11の電荷蓄積量を放電させる。
The circuit operation illustrated in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
The clear (reset) operation control circuit 31 outputs the first clear signal CLR1 to the counter 32 and the second clear signal CLR2 to the reset circuit 25 at a predetermined period, for example, every frame of the image. As a result, the counter 32 clears the count value. Similarly, the reset circuit 25 opens the first switch 21 by the first reset signal RST1 in response to the first clear signal CLR1, so that the charge accumulation amount of the PD 11 is not input to the comparison circuit 23, and the second reset signal The second switch 22 is closed by RST2, and the charge accumulation amount of the PD 11 is discharged.

リセット回路25は、基本的に、第1スイッチ21と第2スイッチ22とが逆動作、たとえば、第1スイッチ21が閉成動作のときは、第2スイッチ22が開成動作をするように、第1リセット信号RST1と第2リセット信号RST2とを出力する。
第1スイッチ21および第2スイッチ22としてトランジスタを用いたアナログスイッチの場合、第1リセット信号RST1および第2リセット信号RST2は、トランジスタのゲートに印加する、トランジスタをオン/オフする論理信号である。
The reset circuit 25 is basically configured so that when the first switch 21 and the second switch 22 are in reverse operation, for example, when the first switch 21 is in a closing operation, the second switch 22 is in an opening operation. 1 reset signal RST1 and 2nd reset signal RST2 are output.
In the case of analog switches using transistors as the first switch 21 and the second switch 22, the first reset signal RST1 and the second reset signal RST2 are logic signals that are applied to the gates of the transistors to turn on / off the transistors.

制御回路31から出力された、第1クリア信号CLR1はカウンタ32の計数値がクリアされる時間のパルス幅を有し、第2クリア信号CLR2はリセット回路25をトリガするパルスである。
またリセット回路25から出力された第2リセット信号RST2はPD11が放電完了する期間、有効レベル、たとえば、ハイレベルの信号である。
The first clear signal CLR1 output from the control circuit 31 has a pulse width of the time when the count value of the counter 32 is cleared, and the second clear signal CLR2 is a pulse that triggers the reset circuit 25.
The second reset signal RST2 output from the reset circuit 25 is a signal of an effective level, for example, a high level during the period when the PD 11 is completely discharged.

動作開始
上記第1クリア信号CLR1のパルス時間が終了すると、カウンタ32は計数が可能となる。
第2リセット信号RST2のパルス時間が経過すると、第2スイッチ22は開成されてPD11の放電は行わず、第1スイッチ21は閉成されてPD11で電荷に変換され、蓄積されたPD検出信号S11が比較回路23に入力される。
図2(A)に図解したように、受光するに応じてPD11の電荷蓄積量が増加すると、PD検出信号S11の信号レベルが高くなり、第1スイッチ21を経由して比較回路23に入力されるFD検出信号S21も増加する。
比較回路23に入力されるFD検出信号S21が基準電圧VREF に到達すると、比較回路23が有効レベル、たとえば、ハイレベルのパルス信号が出力される。
波形整形回路24は、後述するリセット回路25、カウンタ32の回路動作を安定するため、比較回路23から出力されてパルス信号を波形成形する。波形整形回路24からの波形整形パルス信号S24は、リセット回路25およびカウンタ32に出力される。
When the pulse time of the first clear signal CLR1 ends, the counter 32 can count.
When the pulse time of the second reset signal RST2 elapses, the second switch 22 is opened and the PD 11 is not discharged, the first switch 21 is closed and converted into electric charge by the PD 11, and the accumulated PD detection signal S11. Is input to the comparison circuit 23.
As illustrated in FIG. 2A, when the charge accumulation amount of the PD 11 increases as light is received, the signal level of the PD detection signal S 11 increases and is input to the comparison circuit 23 via the first switch 21. The FD detection signal S21 increases.
When the FD detection signal S21 input to the comparison circuit 23 reaches the reference voltage VREF , the comparison circuit 23 outputs an effective level, for example, a high level pulse signal.
The waveform shaping circuit 24 shapes the pulse signal output from the comparison circuit 23 in order to stabilize the circuit operations of the reset circuit 25 and the counter 32 described later. The waveform shaping pulse signal S24 from the waveform shaping circuit 24 is output to the reset circuit 25 and the counter 32.

リセット回路25は、第1スイッチ21を開成するための第1リセット信号RST1を出力し、第2スイッチ22を閉成するための第2リセット信号RST2を出力する。これにより、PD11の電荷蓄積量が放電され、比較回路23にはPD11の電荷蓄積量は入力されない。   The reset circuit 25 outputs a first reset signal RST1 for opening the first switch 21, and outputs a second reset signal RST2 for closing the second switch 22. As a result, the charge accumulation amount of the PD 11 is discharged, and the charge accumulation amount of the PD 11 is not input to the comparison circuit 23.

カウンタ32は、波形整形回路24から出力された波形整形パルス信号S24を計数する。たとえば、カウンタ32は計数値を、1だけ増加させる。カウンタ32の計数値は、所定期間に、たとえば、1フレーム期間に、PD11の電荷蓄積量が何度放電されたからを示している。
たとえば、図2(A)の例示においては、第1フレームでは、3回、PD11の電荷蓄積量が放電され、第2フレームでは、5回、PD11の電荷蓄積量が放電されたことを示している。所定期間内に、カウンタ32の計数値が多いほど、図2(B)に示すように、PD11で受光した光の強度が強いことを示している。
The counter 32 counts the waveform shaping pulse signal S24 output from the waveform shaping circuit 24. For example, the counter 32 increases the count value by one. The count value of the counter 32 indicates how many times the charge accumulation amount of the PD 11 is discharged in a predetermined period, for example, in one frame period.
For example, in the illustration of FIG. 2A, the charge accumulation amount of the PD 11 is discharged three times in the first frame, and the charge accumulation amount of the PD 11 is discharged five times in the second frame. Yes. As the count value of the counter 32 increases in the predetermined period, the intensity of light received by the PD 11 is stronger as shown in FIG.

本実施の形態においては、基準電圧VREF をPD11が飽和する前の値に設定することにより、PD11が飽和することはない。したがって、いかに強い光が照射されても、PD11が飽和することはない。 In the present embodiment, PD11 is not saturated by setting the reference voltage V REF to a value before PD11 is saturated. Therefore, no matter how strong light is irradiated, the PD 11 does not saturate.

基準電圧VREF は、PD11が飽和するレベルより低い、適宜の値に設定することができる。
たとえば、基準電圧VREF を低い値に設定すると、PD11がリセット(放電)される回数が多くなるが、カウンタ32における検出の分解能は高くなる。他方、基準電圧VREF を高い値に設定すると、PD11がリセット(放電)される回数が少なくなるが、カウンタ32における検出の分解能は低くなる。
The reference voltage V REF can be set to an appropriate value lower than the level at which the PD 11 is saturated.
For example, when the reference voltage V REF is set to a low value, the number of times that the PD 11 is reset (discharged) increases, but the detection resolution in the counter 32 increases. On the other hand, when the reference voltage V REF is set to a high value, the number of times that the PD 11 is reset (discharged) decreases, but the detection resolution in the counter 32 decreases.

フレームの終了
制御回路31は、次のフレームに到達したら、カウンタ32の計数値を、図示しない後段の回路によって、読み取らせる。
後段の下院路によってカウンタ32の計数値の入力が終了したら、制御回路31は上述した、第1クリア信号CLR1および第2クリア信号CLR2を出力して、次のフレームの検出動作を再開させる。
When the next frame is reached, the frame end control circuit 31 causes the count value of the counter 32 to be read by a subsequent circuit (not shown).
When the input of the count value of the counter 32 is completed by the lower house path, the control circuit 31 outputs the first clear signal CLR1 and the second clear signal CLR2 and restarts the detection operation of the next frame.

変形態様
以下、補償回路33について述べる。
Variant will be described below compensation circuit 33.

補償回路33の第1例
補償回路33は、カウンタ32の計数値を補償する。
カウンタ32の計数値は、比較回路23が何回、PD11の電荷蓄積量が基準電圧VREF を越えたかを計数しているだけである。
図2(A)に例示したように、1フレーム内で、PD11の電荷蓄積量が基準電圧VREF を越えた回数が少ない場合も、多い度合いも出てくる。これらの回数は必ずしも、比例しない場合もある。そこで、補償回路33がカウンタ32の計数値を、カウンタ32の計数値について補償する。補償は、計数値に応じた補償計数をテーブルとして保持しておき、テーブルルックアップ方式で行うことができる。
なお、補償回路33の処理は、図示しない、後段の信号処理回路において行うこともできる。
The first example compensation circuit 33 of the compensation circuit 33 compensates the count value of the counter 32.
The count value of the counter 32 only counts how many times the comparison circuit 23 has accumulated the charge storage amount of the PD 11 beyond the reference voltage V REF .
As illustrated in FIG. 2A, there are many cases where the number of times the charge accumulation amount of the PD 11 exceeds the reference voltage V REF is small within one frame. These times may not necessarily be proportional. Therefore, the compensation circuit 33 compensates the count value of the counter 32 for the count value of the counter 32. Compensation can be performed by a table lookup method by holding a compensation count corresponding to the count value as a table.
Note that the processing of the compensation circuit 33 can also be performed in a signal processing circuit in the subsequent stage, not shown.

補償回路33の第2例
好ましくは、補償回路33は、制御回路31から第1クリア信号CLR1を入力し、第1クリア信号CLR1が入力される直前のカウンタ32の計数値が更新された時間を測定し、その期間のPD11の電荷蓄積量を推定して、カウンタ32の計数値に加算する。これにより、第1クリア信号CLR1が入力される直前の、比較回路23が基準電圧VREF
を越えるまでには蓄積されなかったPD11の電荷蓄積量を推定することができる。
補償回路33をこのように動作させると、基準電圧VREF を高くして、PD11の放電回数を少なくしても、高い分解能で、PD11の電荷蓄積量を検出することができる。
Second Example of Compensation Circuit 33 Preferably, the compensation circuit 33 inputs the first clear signal CLR1 from the control circuit 31, and calculates the time when the count value of the counter 32 immediately before the first clear signal CLR1 is inputted is updated. Measure, estimate the amount of charge accumulated in PD 11 during that period, and add to the count value of counter 32. As a result, the comparison circuit 23 immediately before the first clear signal CLR1 is input becomes the reference voltage V REF.
It is possible to estimate the amount of charge accumulated in the PD 11 that has not been accumulated until the value exceeds.
When the compensation circuit 33 is operated in this way, the charge accumulation amount of the PD 11 can be detected with high resolution even if the reference voltage V REF is increased and the number of discharges of the PD 11 is reduced.

図1を参照して述べた、本実施の形態の前処理回路部20、信号処理部3は簡単な構成である。
特に、図1を参照して述べた信号処理回路は、カウンタ32のデジタルの計数値、または、補償回路33で補償されたデジタルの値として出力される。その結果、上述した利点に加えて、後段の回路において、A/D変換処理を必要としないという利点、および、アナログ信号を伝送するときに遭遇するノイズの影響を受けにくいという利点がある。
The preprocessing circuit unit 20 and the signal processing unit 3 of the present embodiment described with reference to FIG. 1 have a simple configuration.
In particular, the signal processing circuit described with reference to FIG. 1 is output as a digital count value of the counter 32 or a digital value compensated by the compensation circuit 33. As a result, in addition to the above-described advantages, there is an advantage that an A / D conversion process is not required in a subsequent circuit and an advantage that it is not easily affected by noise encountered when an analog signal is transmitted.

詳細回路構成例
前処理回路部20は、通常、CCD部分10の近傍に配置されるから、極力簡単な回路構成が望ましい。
特に、PD11に対応して接続される、第1スイッチ21、第2スイッチ22、比較回路23、波形整形回路24およびリセット回路25とを簡単な回路構成にすることが望ましい。
第1スイッチ21と第2スイッチ22とは、トランジスタを用いたスイッチ回路として構成できるから、非常に簡単な回路である。
比較回路23は、たとえば、図3に例示した、1個のトランジスタ231と、1個のレベル変換回路232とで構成することができる。レベル変換回路232は、基準電圧VREF を、たとえば、トランジスタ231のしきい値にレベルに変換する、たとえば、抵抗器を含む回路である。このような回路構成をとると、比較回路23も簡単な回路となる。
波形整形回路24は必須ではない。よって、比較回路23の識別信号をカウンタ32、リセット回路25で用いることができる。
リセット回路25は、1個のインバータで構成することができる。たとえば、インバータを、比較回路23の識別信号を反転する回路として用いる。
Detailed Circuit Configuration Example Since the preprocessing circuit unit 20 is usually disposed in the vicinity of the CCD portion 10, a simple circuit configuration is desirable.
In particular, it is desirable that the first switch 21, the second switch 22, the comparison circuit 23, the waveform shaping circuit 24, and the reset circuit 25 connected in correspondence with the PD 11 have a simple circuit configuration.
Since the first switch 21 and the second switch 22 can be configured as a switch circuit using a transistor, they are very simple circuits.
The comparison circuit 23 can be composed of, for example, one transistor 231 and one level conversion circuit 232 illustrated in FIG. The level conversion circuit 232 is a circuit including, for example, a resistor that converts the reference voltage V REF into a level, for example, to the threshold value of the transistor 231. With such a circuit configuration, the comparison circuit 23 is also a simple circuit.
The waveform shaping circuit 24 is not essential. Therefore, the identification signal of the comparison circuit 23 can be used in the counter 32 and the reset circuit 25.
The reset circuit 25 can be composed of one inverter. For example, an inverter is used as a circuit that inverts the identification signal of the comparison circuit 23.

信号処理部3におけるカウンタ32もPD11に対応して設けられるから、簡単な回路が好ましい。たとえば、8ビット程度のレジスタを組み合わせたカウンタで実現することができる。   Since the counter 32 in the signal processing unit 3 is also provided corresponding to the PD 11, a simple circuit is preferable. For example, it can be realized by a counter in which registers of about 8 bits are combined.

本発明の実施の形態に際しては、上述した例示には限定されない。
もちろんCCD部分10は、C−MOSセンサなど他の電荷蓄積型の撮像素子に置換してもよい。
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described example.
Of course, the CCD portion 10 may be replaced with another charge storage type imaging device such as a C-MOS sensor.

図1は本発明の撮像素子装置の実施の形態の回路構成である。FIG. 1 shows a circuit configuration of an embodiment of an image sensor device of the present invention. 図2は図1に図解した撮像素子装置における信号波形図である。FIG. 2 is a signal waveform diagram in the image sensor device illustrated in FIG. 図3は図1に図解した比較回路の1回路構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration example of the comparison circuit illustrated in FIG. 図4は従来の撮像素子装置における信号波形図である。FIG. 4 is a signal waveform diagram in a conventional image sensor device.

符号の説明Explanation of symbols

1…撮像素子デバイス
10…CCD部分、11…フォトダイオード(PD)
20…前処理回路部、
21、22…スイッチ、23…比較回路、
24…波形整形回路、25…リセット回路
RST1、RST2…第1リセット信号
3…信号処理部
31…制御回路
CLR1、CLR2…クリア信号
32…カウンタ、33…補償回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging device 10 ... CCD part, 11 ... Photodiode (PD)
20: Pre-processing circuit unit,
21, 22 ... switch, 23 ... comparison circuit,
24 ... Waveform shaping circuit, 25 ... Reset circuit
RST1, RST2 ... first reset signal 3 ... signal processing unit 31 ... control circuit
CLR1, CLR2 ... Clear signal 32 ... Counter 33 ... Compensation circuit

Claims (10)

電荷蓄積型撮像素子と、
比較回路と、
該電荷蓄積型撮像素子に蓄積された電荷を放電する第1スイッチ素子と、
前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号を前記比較回路に選択的に導く、該第1スイッチ素子は逆スイッチング動作する、第2スイッチ素子と、
前記第2スイッチ素子を経由して前記比較回路に入力された前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号が所定レベルを越えたとき、前記第2スイッチ素子を開成し、かつ、前記第1スイッチ素子を閉成して前記電荷蓄積型撮像素子に蓄積された電荷を放出させるリセット回路と、
所定周期でクリアされ、前記比較回路が当該比較回路に入力された前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号が所定レベルを越えたとき出力されるパルスを計数するカウンタ回路と
を有する、撮像素子装置。
A charge storage type imaging device;
A comparison circuit;
A first switch element for discharging the charge stored in the charge storage type image sensor;
A second switch element that selectively conducts an output signal of the charge storage type image sensor to the comparison circuit, the first switch element performs a reverse switching operation;
When the output signal of the charge storage type image sensor input to the comparison circuit via the second switch element exceeds a predetermined level, the second switch element is opened, and the first switch element is A reset circuit that closes and releases the charge accumulated in the charge storage type imaging device;
And a counter circuit that counts pulses output when the output signal of the charge storage type image sensor input to the comparator circuit exceeds a predetermined level, which is cleared at a predetermined cycle.
前記カウンタ回路の後段に、該カウンタ回路の計数値を補償する補償回路をさらに有する、
請求項1に記載の撮像素子装置。
A compensation circuit for compensating the count value of the counter circuit is further provided at the subsequent stage of the counter circuit.
The image sensor device according to claim 1.
制御回路をさらに有し、
該制御回路は、前記所定の周期として、フレーム周期ごとに、前記カウンタ回路にクリア信号を出力する、
請求項1または2に記載の撮像素子装置。
A control circuit;
The control circuit outputs a clear signal to the counter circuit for each frame period as the predetermined period.
The image sensor device according to claim 1.
前記制御回路は、前記所定の周期ごとに、前記カウンタ回路にクリア信号を出力するとともに、前記第2スイッチ素子を開成し、かつ、前記第1スイッチ素子を閉成する、
請求項3に記載の撮像素子装置。
The control circuit outputs a clear signal to the counter circuit at each predetermined cycle, opens the second switch element, and closes the first switch element.
The image sensor device according to claim 3.
前記電荷蓄積型撮像素子はCCD撮像素子を含む、
請求項1〜4のいずれかに記載の撮像素子装置。
The charge storage type imaging device includes a CCD imaging device,
The image sensor device according to claim 1.
前記電荷蓄積型撮像素子はC−MOS撮像素子を含む、
請求項1〜4のいずれかに記載の撮像素子装置。
The charge storage type image sensor includes a C-MOS image sensor,
The image sensor device according to claim 1.
比較回路と、
電荷蓄積型撮像素子に蓄積された電荷を放電する第1スイッチ素子と、
前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号を前記比較回路に選択的に導く、該第1スイッチ素子は逆スイッチング動作する、第2スイッチ素子と、
前記第2スイッチ素子を経由して前記比較回路に入力された前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号が所定レベルを越えたとき、前記第2スイッチ素子を開成し、かつ、前記第1スイッチ素子を閉成して前記電荷蓄積型撮像素子に蓄積された電荷を放出させるリセット回路と
を有する撮像素子装置の信号処理回路。
A comparison circuit;
A first switch element that discharges charges accumulated in the charge storage type image sensor;
A second switch element that selectively conducts an output signal of the charge storage type image sensor to the comparison circuit, the first switch element performs a reverse switching operation;
When the output signal of the charge storage type image sensor input to the comparison circuit via the second switch element exceeds a predetermined level, the second switch element is opened, and the first switch element is A signal processing circuit of an image sensor device, comprising: a reset circuit that closes and releases the charge accumulated in the charge storage image sensor.
前記信号処理回路は、所定周期でクリアされ、前記比較回路が当該比較回路に入力された前記電荷蓄積型撮像素子の出力信号が所定レベルを越えたとき出力されるパルスを計数する、カウンタ回路を有する、
請求項7に記載の信号処理回路。
The signal processing circuit includes a counter circuit that counts pulses output when the output signal of the charge storage type image sensor input to the comparison circuit exceeds a predetermined level, which is cleared at a predetermined cycle. Have
The signal processing circuit according to claim 7.
前記カウンタ回路の後段に、該カウンタ回路の計数値を補償する補償回路をさらに有する、
請求項8に記載の信号処理回路。
A compensation circuit for compensating the count value of the counter circuit is further provided at the subsequent stage of the counter circuit.
The signal processing circuit according to claim 8.
制御回路をさらに有し、
該制御回路は、前記所定の周期として、フレーム周期ごとに、前記カウンタ回路にクリア信号を出力する、
請求項8または9に記載の信号処理回路。
A control circuit;
The control circuit outputs a clear signal to the counter circuit for each frame period as the predetermined period.
The signal processing circuit according to claim 8 or 9.
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