JP2009060515A - Solid-state imaging device, method of driving solid-state imaging device, and camera - Google Patents

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    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50Control of the SSIS exposure
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure a contrast in both light and dark regions when there are both light and dark regions existing in a mixed manner in one frame. <P>SOLUTION: A solid-state imaging device 100 includes a group of pixels 10, a vertical shift register 20, column signal lines (a) and (b) disposed for individual columns, a shift register 50 for controlling a switch, and a horizontal shift register 40 which, each time the line is selected, enables signal voltage to be read out sequentially via the column signal line selected by each switch from each pixel belonging to the selected line. When converting the intensity of incident light into signal voltage, each pixel applies a first conversion gain when the column signal line (a) is selected, and applies a second conversion gain when the column signal line (b) is selected. Each time the line is selected by the vertical shift register 20, the shift register 50 for controlling a switch enables each switch to select either of the column signal lines (a) and (b). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法及びカメラに関し、特に、ダイナミックレンジを広げる技術に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, a driving method for a solid-state imaging device, and a camera, and more particularly to a technique for expanding a dynamic range.

近年、MOS型の固体撮像装置の用途は益々拡大しており、車載カメラにも多く採用されている。車載カメラには、単に前後方や死角の映像を映し出すだけでなく、センシングと呼ばれる画像認識技術を用いて車間距離監視や白線検知を行うものもある。特に、白線検知等に基づく走行支援システムは、画像認識技術の向上に伴い大きく注目されている。
一般にMOS型の固体撮像装置は複数の画素を備え、各画素は入射光の強度に応じて電荷を生成するフォトダイオード、フォトダイオードにより生成された電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部(以下「FD部」という)、FD部に蓄積された電荷を電圧に変換する増幅素子を備えている(例えば、特許文献1参照)。車載カメラは、各画素の増幅素子により得られた電圧を画素信号として読み出し、画素信号毎にアナログ/デジタル変換等を施して、1フレームの撮像データを得る。
特開2004-241498号公報
In recent years, MOS-type solid-state imaging devices have been increasingly used, and are often used in in-vehicle cameras. Some in-vehicle cameras not only project front and rear and blind spots, but also perform inter-vehicle distance monitoring and white line detection using image recognition technology called sensing. In particular, a driving support system based on white line detection or the like has attracted a great deal of attention as image recognition technology improves.
In general, a MOS solid-state imaging device includes a plurality of pixels. Each pixel generates a charge according to the intensity of incident light, and a floating diffusion unit (hereinafter referred to as an “FD unit”) that stores a charge generated by the photodiode. An amplifying element that converts the charge accumulated in the FD portion into a voltage (see, for example, Patent Document 1). The in-vehicle camera reads the voltage obtained by the amplifying element of each pixel as a pixel signal, performs analog / digital conversion for each pixel signal, and obtains one frame of imaging data.
JP 2004-241498 A

白線検知技術では、フレーム内の比較的明るい領域が白線として検出される。そのため精度よく白線を検知するには、フレーム内の明るい領域と暗い領域とのコントラストをある程度確保する必要がある。
図16及び図17は、従来の固体撮像装置の出力特性を示す図である。
固体撮像装置の出力電圧は、被写体の明るさが明るくなるにつれて高くなり、ある値で飽和する。状況D(明るい昼間)では、背景の明るさ「A」に対して電圧「a」が出力され、白線の明るさ「B」に対して電圧「b」が出力される。出力電圧「a」及び「b」は、それぞれ、基準電圧Vrefをフルレンジとするアナログ/デジタル変換回路によりデジタル値に変換される。状況Dでは、出力電圧「b」に相当するデジタル値と出力電圧「a」に相当するデジタル値との階調差が十分に大きいので、白線検知を精度よく行うことができる。一方、状況E(暗いトンネル内)では、背景の明るさ「A’」に対して電圧「a’」が出力され、白線の明るさ「B’」に対して電圧「b’」が出力される。状況Eのように撮像範囲全体が暗い場合、出力電圧「b’」に相当するデジタル値と出力電圧「a’」に相当するデジタル値との階調差が小さく、白線検知の精度が低下してしまう。
In the white line detection technique, a relatively bright area in the frame is detected as a white line. Therefore, in order to detect a white line with high accuracy, it is necessary to secure a certain degree of contrast between a bright area and a dark area in the frame.
16 and 17 are diagrams illustrating output characteristics of a conventional solid-state imaging device.
The output voltage of the solid-state imaging device increases as the brightness of the subject increases and saturates at a certain value. In the situation D (bright daytime), the voltage “a” is output for the background brightness “A”, and the voltage “b” is output for the brightness “B” of the white line. Each of the output voltages “a” and “b” is converted into a digital value by an analog / digital conversion circuit in which the reference voltage Vref is a full range. In the situation D, since the gradation difference between the digital value corresponding to the output voltage “b” and the digital value corresponding to the output voltage “a” is sufficiently large, white line detection can be performed with high accuracy. On the other hand, in the situation E (in a dark tunnel), the voltage “a ′” is output for the background brightness “A ′”, and the voltage “b ′” is output for the brightness “B ′” of the white line. The When the entire imaging range is dark as in the situation E, the gradation difference between the digital value corresponding to the output voltage “b ′” and the digital value corresponding to the output voltage “a ′” is small, and the accuracy of white line detection decreases. End up.

なおデジタル値のビット数をひとつ増やせば階調差を倍増させることができるが、そうすると画像認識に要するメモリ容量や時間が大幅に増加するため好ましくない。デジタル値のビット数を維持したまま暗いトンネル内でも白線検知を精度よく行うには、状況Fのように固体撮像装置の感度(出力特性のグラフの傾きに相当する)を高めることが考えられる。   If the number of bits of the digital value is increased by one, the gradation difference can be doubled, but this is not preferable because the memory capacity and time required for image recognition are greatly increased. In order to accurately detect the white line even in a dark tunnel while maintaining the number of bits of the digital value, it is conceivable to increase the sensitivity of the solid-state imaging device (corresponding to the slope of the graph of the output characteristics) as in the situation F.

状況F(暗いトンネル内)では、背景の明るさ「A’」に対して電圧「a’」が出力され、白線の明るさ「B’」に対して電圧「b’」が出力される。状況Fのように固体撮像装置の感度が高ければ、撮像範囲全体が暗い場合であっても、出力電圧「b’」に相当するデジタル値と出力電圧「a’」に相当するデジタル値との階調差が大きく、白線検知を精度よく行うことができる。   In the situation F (in the dark tunnel), the voltage “a ′” is output for the brightness “A ′” of the background, and the voltage “b ′” is output for the brightness “B ′” of the white line. If the sensitivity of the solid-state imaging device is high as in the situation F, the digital value corresponding to the output voltage “b ′” and the digital value corresponding to the output voltage “a ′” are obtained even when the entire imaging range is dark. The gradation difference is large and white line detection can be performed with high accuracy.

しかしながら、状況Gのようにトンネルの出口にさしかかり、状況Hのようにトンネル内外の両方の白線を検知しなければならない場合、固体撮像装置の感度が高いままだとトンネル内の白線検知は精度よく行えるが、トンネル外の白線検知の精度が低下してしまう。逆に、固体撮像装置の感度を低くすれば、トンネル外の白線検知は精度よく行えるが、トンネル内の白線検知の精度が低下してしまう。いずれにしても白線を見失う事態が発生する。   However, when approaching the tunnel exit as in the situation G and detecting both the inside and outside of the tunnel as in the situation H, the detection of the white line in the tunnel is accurate if the sensitivity of the solid-state imaging device remains high. This can be done, but the accuracy of white line detection outside the tunnel will be reduced. Conversely, if the sensitivity of the solid-state imaging device is lowered, white line detection outside the tunnel can be accurately performed, but the accuracy of white line detection inside the tunnel is reduced. In any case, the situation of losing sight of the white line occurs.

そこで、本発明は、デジタル値のビット数を増加させることなく、1フレームに明暗両方の領域が混在する場合に、いずれの領域でもコントラストを確保することができる固体撮像装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of ensuring contrast in any area when both bright and dark areas are mixed in one frame without increasing the number of bits of a digital value. And

本発明に係る固体撮像装置は、マトリクス状に配設された複数の画素を含む画素群と、前記画素群のラインを順次選択する垂直シフトレジスタと、前記画素群のカラム毎に配設された第1及び第2のカラム信号線と、前記画素群のカラム毎に配設されているスイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させるスイッチ制御部と、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、選択されたラインに属する各画素から、各スイッチにより選択された第1又は第2のカラム信号線を通じて信号電圧を順次読み出させる水平シフトレジスタとを備え、各画素は、入射光の強度を信号電圧に変換するに際して、前記第1のカラム信号線が選択されているときは第1の変換ゲインを適用し、前記第2のカラム信号線が選択されているときは前記第1の変換ゲインと異なる第2の変換ゲインを適用し、前記スイッチ制御部は、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、各スイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させる。   A solid-state imaging device according to the present invention is provided for each pixel group including a pixel group including a plurality of pixels arranged in a matrix, a vertical shift register that sequentially selects a line of the pixel group, and a column of the pixel group. A first and second column signal line; a switch control unit that causes a switch disposed in each column of the pixel group to select one of the first and second column signal lines; and the vertical shift register. A horizontal shift register that sequentially reads out the signal voltage from each pixel belonging to the selected line through the first or second column signal line selected by each switch each time a line is selected by When the pixel converts the intensity of incident light into a signal voltage, the pixel applies the first conversion gain when the first column signal line is selected, and the second column signal line is selected. When a line is selected by the vertical shift register, the switch control unit applies a second conversion gain different from the first conversion gain. Select one of the column signal lines.

本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、マトリクス状に配設された複数の画素を含む画素群と、前記画素群のラインを順次選択する垂直シフトレジスタと、前記画素群のカラム毎に配設された第1及び第2のカラム信号線と、前記画素群のカラム毎に配設されているスイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させるスイッチ制御部と、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、選択されたラインに属する各画素から、各スイッチにより選択された第1又は第2のカラム信号線を通じて信号電圧を順次読み出させる水平シフトレジスタとを備え、各画素は、入射光の強度を信号電圧に変換するに際して、前記第1のカラム信号線が選択されているときは第1の変換ゲインを適用し、前記第2のカラム信号線が選択されているときは前記第1の変換ゲインと異なる第2の変換ゲインを適用する固体撮像装置を駆動する駆動方法であって、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、前記スイッチ制御部に、各スイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させる。   The solid-state imaging device driving method according to the present invention includes a pixel group including a plurality of pixels arranged in a matrix, a vertical shift register that sequentially selects a line of the pixel group, and a column of the pixel group. A first and second column signal line provided; a switch control unit that causes a switch arranged for each column of the pixel group to select one of the first and second column signal lines; A horizontal shift register that sequentially reads signal voltages from each pixel belonging to the selected line through the first or second column signal line selected by each switch each time a line is selected by the vertical shift register; Each pixel applies a first conversion gain when the intensity of incident light is converted into a signal voltage and the first column signal line is selected, and the second column signal Is selected when the line is selected by the vertical shift register, the switch for driving the solid-state imaging device that applies a second conversion gain different from the first conversion gain. The control unit causes each switch to select one of the first and second column signal lines.

本発明に係るカメラは、固体撮像装置と制御装置とを備えるカメラであって、前記固体撮像装置は、マトリクス状に配設された複数の画素を含む画素群と、前記画素群のラインを順次選択する垂直シフトレジスタと、前記画素群のカラム毎に配設された第1及び第2のカラム信号線と、前記画素群のカラム毎に配設されているスイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させるスイッチ制御部と、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、選択されたラインに属する各画素から、各スイッチにより選択された第1又は第2のカラム信号線を通じて信号電圧を順次読み出させる水平シフトレジスタとを備え、前記制御装置は、前記固体撮像装置の撮像範囲に含まれる複数の画素相当領域の明るさをそれぞれ特定するデータを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された各データを、閾値に比べて暗いことを示す第1論理値と閾値に比べて明るいことを示す第2論理値とのいずれかになるように、それぞれ二値化する二値化手段とを備え、各画素は、入射光の強度を信号電圧に変換するに際して、前記第1のカラム信号線が選択されているときは第1の変換ゲインを適用し、前記第2のカラム信号線が選択されているときは前記第1の変換ゲインよりも低い第2の変換ゲインを適用し、前記スイッチ制御部は、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、前記二値化手段により得られたデータが第1論理値をとるときには前記第1のカラム信号線が選択され第2論理値をとるときには前記第2のカラム信号線が選択されるように、各スイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させる。   The camera according to the present invention is a camera including a solid-state imaging device and a control device, and the solid-state imaging device sequentially includes a pixel group including a plurality of pixels arranged in a matrix and a line of the pixel group. The vertical shift register to be selected, the first and second column signal lines arranged for each column of the pixel group, and the switch arranged for each column of the pixel group are connected to the first and second columns. A switch control unit for selecting one of the column signal lines, and a first or second column selected by each switch from each pixel belonging to the selected line each time a line is selected by the vertical shift register A horizontal shift register that sequentially reads out the signal voltage through the signal line, and the control device is characterized by brightness of a plurality of pixel-corresponding regions included in the imaging range of the solid-state imaging device. Acquisition means for acquiring data to be performed, and each of the data acquired by the acquisition means is either a first logical value indicating darkness compared to a threshold value or a second logical value indicating lightness compared to a threshold value And a binarizing unit that binarizes each pixel, and each pixel has a first unit when the first column signal line is selected when converting the intensity of incident light into a signal voltage. A conversion gain is applied, and when the second column signal line is selected, a second conversion gain lower than the first conversion gain is applied, and the switch control unit performs line conversion by the vertical shift register. When the data obtained by the binarization means takes a first logic value, the first column signal line is selected, and when the data obtained by the binarization means takes a second logic value, the second column signal line As selected , To select one of said first and second column signal line to each switch.

上記構成によれば、各スイッチは、カラム毎に配設されており、ラインが選択されるたびに制御される。そのため画素が第1及び第2の変換ゲインのいずれを適用するかは画素単位で制御される。このように変換ゲインが画素単位で制御されるので、1フレーム内に明暗両方の領域が混在する場合であっても、明るい領域では低い変換ゲインを選択し、暗い領域では高い変換ゲインを選択することにより、いずれの領域でもコントラストを確保することができる。   According to the above configuration, each switch is arranged for each column and is controlled every time a line is selected. Therefore, whether the pixel applies the first or second conversion gain is controlled on a pixel-by-pixel basis. Since the conversion gain is controlled in units of pixels in this way, a low conversion gain is selected in a bright area and a high conversion gain is selected in a dark area even when both bright and dark areas are mixed in one frame. Accordingly, contrast can be ensured in any region.

また、前記スイッチ制御部は、各スイッチに対応して配設されたフリップフロップが縦続接続されて構成されているスイッチ制御用シフトレジスタを含み、各スイッチは、対応するフリップフロップに保持されているデータの論理値に基づいて前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択し、前記スイッチ制御用シフトレジスタは、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、各スイッチに対応するデータからなるデータ列をシフトインすることとしてもよい。   The switch control unit includes a switch control shift register configured by cascading flip-flops arranged corresponding to the switches, and the switches are held in the corresponding flip-flops. One of the first and second column signal lines is selected based on a logical value of data, and the switch control shift register corresponds to each switch every time a line is selected by the vertical shift register. It is also possible to shift in a data string composed of data.

上記構成によれば、各スイッチに対応するデータはシリアルに入力される。したがってパラレルに入力される場合に比べてデータの入力端子を大幅に削減することができる。
また、前記スイッチ制御部は、各スイッチに対応して配設されたラッチを含むラッチ群と、各ラッチに対応して配設されたフリップフロップが縦続接続されて構成されているスイッチ制御用シフトレジスタとを含み、各スイッチは、対応するラッチに保持されているデータの論理値に基づいて前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択し、前記スイッチ制御用シフトレジスタは、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、各スイッチに対応するデータからなるデータ列をシフトインし、各ラッチは、前記スイッチ制御用シフトレジスタによるデータ列のシフトインが完了するたびに、対応するフリップフロップに保持されているデータを保持することとしてもよい。
According to the above configuration, data corresponding to each switch is input serially. Therefore, the number of data input terminals can be greatly reduced as compared with the case where the data are input in parallel.
The switch control unit includes a latch group including a latch arranged corresponding to each switch, and a flip-flop arranged corresponding to each latch, which is connected in cascade. Each switch selects one of the first and second column signal lines based on the logical value of the data held in the corresponding latch, and the switch control shift register Each time a line is selected by the vertical shift register, a data string composed of data corresponding to each switch is shifted in, and each latch corresponds each time a data string is shifted in by the switch control shift register. The data held in the flip-flop may be held.

上記構成によれば、各スイッチは、対応するラッチに保持されているデータの論理値に基づいて制御されるので、各スイッチに影響を与えることなくスイッチ制御用シフトレジスタにデータ列をシフトインさせることができる。したがって、水平シフトレジスタによる第1のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しと、スイッチ制御用シフトレジスタによる第2のラインに対応するデータ列のシフトインとを並行して行うことができ、1フレーム分の信号電圧の読み出しに要する時間を短縮することができる。   According to the above configuration, each switch is controlled based on the logical value of the data held in the corresponding latch, so that the data string is shifted into the switch control shift register without affecting each switch. be able to. Accordingly, reading of the signal voltage of each pixel belonging to the first line by the horizontal shift register and shift-in of the data string corresponding to the second line by the switch control shift register can be performed in parallel. The time required to read out the signal voltage for the frame can be shortened.

また、各画素は、入射光の強度に応じた電荷を生成するフォトダイオードと、前記フォトダイオードにより生成された電荷を蓄積する浮遊拡散部と、第1のカラム信号線に接続されている第1の端子、第2のカラム信号線に接続されている第2の端子及び前記浮遊拡散部に接続されている第3の端子を有する増幅素子とを備え、前記増幅素子の第1の端子と第3の端子とが第1の容量により結合され、前記増幅素子の第2の端子と第3の端子とが前記第1の容量と異なる第2の容量により結合されていることとしてもよい。   Each pixel is connected to a photodiode that generates charges according to the intensity of incident light, a floating diffusion that stores charges generated by the photodiodes, and a first column signal line. And an amplifying element having a second terminal connected to the second column signal line and a third terminal connected to the floating diffusion portion, and a first terminal of the amplifying element and a second terminal The third terminal may be coupled by a first capacitor, and the second terminal and the third terminal of the amplification element may be coupled by a second capacitor different from the first capacitor.

上記構成によれば、第1のカラム信号線から信号電圧を読み出すときと第2のカラム信号線から信号電圧を読み出すときとで変換ゲインを異ならせることができる。したがって画素部の構造の複雑化を招かずに、第1及び第2の変換ゲインの切り替えを実現することができる。
また、前記スイッチ制御部は、各スイッチに対応して配設されたフリップフロップが縦続接続されて構成されているスイッチ制御用シフトレジスタを含み、各スイッチは、対応するフリップフロップに保持されているデータの論理値に基づいて前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択するものであり、前記垂直シフトレジスタにより第1及び第2のラインがこの順に選択されたとき、前記第1のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しが完了してから前記第2のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しが開始されるまでの間に、前記スイッチ制御用シフトレジスタに、各スイッチに対応するデータからなる、前記第2のラインに対応するデータ列をシフトインさせることとしてもよい。
According to the above configuration, the conversion gain can be made different when the signal voltage is read from the first column signal line and when the signal voltage is read from the second column signal line. Therefore, the first and second conversion gains can be switched without complicating the structure of the pixel portion.
The switch control unit includes a switch control shift register configured by cascading flip-flops arranged corresponding to the switches, and the switches are held in the corresponding flip-flops. One of the first and second column signal lines is selected based on a logical value of data. When the first and second lines are selected in this order by the vertical shift register, the first column signal line is selected. From the completion of reading of the signal voltage of each pixel belonging to the second line to the start of reading of the signal voltage of each pixel belonging to the second line, A data string corresponding to the second line, which is composed of corresponding data, may be shifted in.

上記構成によれば、スイッチ制御用シフトレジスタは、水平シフトレジスタがシフト動作をしていないときにデータ列をシフトインするので、各画素の信号電圧が読み出されている最中に不用意にスイッチが切り替えられてしまうというような事態を回避することができる。
また、前記スイッチ制御部は、各スイッチに対応して配設されたラッチを含むラッチ群と、各ラッチに対応して配設されたフリップフロップが縦続接続されて構成されているスイッチ制御用シフトレジスタとを含み、各スイッチは、対応するラッチに保持されているデータの論理値に基づいて前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択するものであり、前記垂直シフトレジスタにより第1及び第2のラインがこの順に選択されたとき、前記水平シフトレジスタによる前記第1のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しと、前記スイッチ制御用シフトレジスタによる前記第2のラインに対応するデータ列のシフトインとが並行して行われるように、前記スイッチ制御用シフトレジスタに各スイッチに対応するデータからなるデータ列をシフトインさせ、前記第1のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しと前記第2のラインに対応するデータ列のシフトインとのいずれもが完了したときから前記第2のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しが開始されるまでの間に、各ラッチに、対応するフリップフロップに保持されているデータを保持させることとしてもよい。
According to the above configuration, the switch control shift register shifts in the data string when the horizontal shift register is not performing a shift operation, so carelessly while the signal voltage of each pixel is being read out. A situation in which the switch is switched can be avoided.
The switch control unit includes a latch group including a latch arranged corresponding to each switch, and a flip-flop arranged corresponding to each latch, which is connected in cascade. Each switch selects one of the first and second column signal lines based on the logical value of the data held in the corresponding latch, and the first switch by the vertical shift register. When the first and second lines are selected in this order, the signal voltage of each pixel belonging to the first line is read by the horizontal shift register, and the second line by the switch control shift register corresponds to the second line. Data consisting of data corresponding to each switch in the switch control shift register so that the shift-in of the data string is performed in parallel Each of the pixels belonging to the second line from the time when both the readout of the signal voltage of each pixel belonging to the first line and the shift-in of the data string corresponding to the second line are completed. The data held in the corresponding flip-flop may be held in each latch until the reading of the pixel signal voltage is started.

上記構成によれば、水平シフトレジスタによる第1のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しと、スイッチ制御用シフトレジスタによる第2のラインに対応するデータ列のシフトインとを並行して行うことができ、1フレーム分の信号電圧の読み出しに要する時間を短縮することができる。   According to the above configuration, reading of the signal voltage of each pixel belonging to the first line by the horizontal shift register and shift-in of the data string corresponding to the second line by the switch control shift register are performed in parallel. It is possible to reduce the time required to read out the signal voltage for one frame.

本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
固体撮像装置100は、画素群10、垂直シフトレジスタ20、スイッチ群30、水平シフトレジスタ40、スイッチ制御用シフトレジスタ50及び出力部60を備える。
The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a solid-state imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The solid-state imaging device 100 includes a pixel group 10, a vertical shift register 20, a switch group 30, a horizontal shift register 40, a switch control shift register 50, and an output unit 60.

画素群10は、画素PD(1,1)〜PD(X,Y)を含む。各画素はマトリクス状に配設されている。
垂直シフトレジスタ20は、画素群10の各ラインに対応して配設されたフリップフロップFFv1〜FFvYからなる。フリップフロップFFv1〜FFvYは、クロックVckに同期してトリガ信号Vtrigをシフトインする。これにより画素群10のラインが順次選択される。
The pixel group 10 includes pixels PD (1, 1) to PD (X, Y). Each pixel is arranged in a matrix.
The vertical shift register 20 includes flip-flops FFv1 to FFvY arranged corresponding to the respective lines of the pixel group 10. The flip-flops FFv1 to FFvY shift in the trigger signal Vtrig in synchronization with the clock Vck. Thereby, the lines of the pixel group 10 are sequentially selected.

スイッチ群30は、画素群10の各カラムに対応して配設されたスイッチSW1〜SWXからなる。ひとつのスイッチSWmに着目すると、スイッチSWmは、カラムmに配されたカラム信号線a、bのいずれかを、フリップフロップFFsmに保持されたデータの論理値に基づいて選択する。
水平シフトレジスタ40は、画素群10の各カラムに対応して配設されたフリップフロップFFh1〜FFhXからなる。フリップフロップFFh1〜FFhXは、クロックHckに同期してトリガ信号Htrigをシフトインする。これにより画素群10のカラムが順次選択される。
The switch group 30 includes switches SW <b> 1 to SWX disposed corresponding to each column of the pixel group 10. Focusing on one switch SWm, the switch SWm selects one of the column signal lines a and b arranged in the column m based on the logical value of the data held in the flip-flop FFsm.
The horizontal shift register 40 includes flip-flops FFh <b> 1 to FFhX arranged corresponding to each column of the pixel group 10. The flip-flops FFh1 to FFhX shift in the trigger signal Htrig in synchronization with the clock Hck. Thereby, the columns of the pixel group 10 are sequentially selected.

スイッチ制御用シフトレジスタ50は、画素群10の各カラムに対応して配設されたフリップフロップFFs1〜FFsXからなる。フリップフロップFFs1〜FFsXは、クロックSckに同期してデータ列Sdataをシフトインする。データ列Sdataは、各スイッチに対応するデータからなる。
出力部60は、水平シフトレジスタ40により選択されたカラムから信号電圧を読み出して出力する。
The switch control shift register 50 includes flip-flops FFs <b> 1 to FFsX disposed corresponding to each column of the pixel group 10. The flip-flops FFs1 to FFsX shift in the data string Sdata in synchronization with the clock Sck. The data string Sdata includes data corresponding to each switch.
The output unit 60 reads the signal voltage from the column selected by the horizontal shift register 40 and outputs it.

図2は、画素PD(m,n)の構成を示す図である。
画素PD(m,n)は、フォトダイオードPD、FD部、転送トランジスタTr1、増幅トランジスタTr2、リセットトランジスタTr3を備える。増幅トランジスタTr2は、カラム信号線aに接続されている第1端子、カラム信号線に接続されている第2端子及びFD部に接続されている第3端子を備え、第1端子と第3端子とが容量C3により結合され、第2端子と第3端子とが容量C2により結合されている。容量C2と容量C3とは互いに異なる。増幅トランジスタTr2は、FD部に蓄積された電荷を電圧に変換する働きをする。このとき容量C2と容量C3とが異なるため、いずれのカラム信号線から電圧を読み出すかにより、電荷を電圧に変換する変換ゲインが異なることになる。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the pixel PD (m, n).
The pixel PD (m, n) includes a photodiode PD, an FD portion, a transfer transistor Tr1, an amplification transistor Tr2, and a reset transistor Tr3. The amplification transistor Tr2 includes a first terminal connected to the column signal line a, a second terminal connected to the column signal line, and a third terminal connected to the FD unit, and the first terminal and the third terminal. Are coupled by a capacitor C3, and the second terminal and the third terminal are coupled by a capacitor C2. The capacitors C2 and C3 are different from each other. The amplification transistor Tr2 functions to convert the charge accumulated in the FD portion into a voltage. At this time, since the capacitor C2 and the capacitor C3 are different, the conversion gain for converting the charge into the voltage differs depending on which column signal line the voltage is read from.

具体的には、FD部に蓄積された電荷の変動をΔQpdとすれば、カラム信号線bから電圧を読み出すとき(第1モード)、電圧変動ΔV1=ΔQpd/(C1+C3)となり、カラム信号線aから電圧を読み出すとき(第2モード)、電圧変動ΔV2=ΔQpd/(C1+C2)となる。したがって、例えば、容量C3を容量C2よりも大きくすれば、第2モードの感度を第1モードの感度よりも高くすることができる。   Specifically, if the charge fluctuation accumulated in the FD portion is ΔQpd, when the voltage is read from the column signal line b (first mode), the voltage fluctuation ΔV1 = ΔQpd / (C1 + C3) and the column signal line a When the voltage is read from (second mode), voltage fluctuation ΔV2 = ΔQpd / (C1 + C2). Therefore, for example, if the capacitance C3 is made larger than the capacitance C2, the sensitivity in the second mode can be made higher than the sensitivity in the first mode.

図3は、スイッチSWmの構成を示す図である。
スイッチSWmは、スイッチ回路41、NAND回路42を備える。スイッチ回路41は、信号Ssw2がハイレベルのときにAに接続し、信号Ssw2がローレベルのときにBに接続する。Aに接続されているときは、画素駆動信号Sdriveがカラム信号線aを通じて画素PDに入力され、画素PDの信号電圧がカラム信号線bを通じて読み出される。Bに接続されているときは、画素駆動信号Sdriveがカラム信号線bを通じて画素PDに入力され、画素PDの信号電圧がカラム信号線aを通じて読み出される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the switch SWm.
The switch SWm includes a switch circuit 41 and a NAND circuit 42. The switch circuit 41 is connected to A when the signal Ssw2 is at a high level, and is connected to B when the signal Ssw2 is at a low level. When connected to A, the pixel drive signal Sdrive is input to the pixel PD through the column signal line a, and the signal voltage of the pixel PD is read out through the column signal line b. When connected to B, the pixel drive signal Sdrive is input to the pixel PD through the column signal line b, and the signal voltage of the pixel PD is read out through the column signal line a.

図4は、第1モードにおける信号波形を示す図である。
図中、Vaはカラム信号線aに現れる電圧、VFDはFD部に現れる電圧、Vbはカラム信号線bに現れる電圧を示す。
スイッチSWmは、フリップフロップFFsmに保持されているデータSDmの論理値に基づいてカラム信号線a、bのどちらから電圧を読み出すかを選択する。データSDmがローレベル(論理値が「0」)のとき、カラム信号線bが選択される(第1モード)。
FIG. 4 is a diagram illustrating signal waveforms in the first mode.
In the figure, Va represents a voltage appearing on the column signal line a, VFD represents a voltage appearing on the FD portion, and Vb represents a voltage appearing on the column signal line b.
The switch SWm selects which of the column signal lines a and b the voltage is read based on the logical value of the data SDm held in the flip-flop FFsm. When the data SDm is at a low level (logical value “0”), the column signal line b is selected (first mode).

データSDmがローレベルのとき、NAND回路42の出力信号Ssw2はハイレベルに固定される。そのためスイッチ回路41は時刻t0から時刻t11までAに接続され、カラム信号線aには画素駆動信号Sdriveが現れ、カラム信号線bにはFD部の電圧VFDに応じた電圧が現れる。
FD部の電圧VFDは、時刻t2から時刻t3までリセットトランジスタTr3がオン状態になることで電圧Vresetになり、時刻t5から時刻t6まで転送トランジスタTr1がオン状態になることで電圧Vreset−ΔV1になる。これに伴い、カラム信号線bの電圧Vbは時刻t2から時刻t5まで電圧Vreset−Vthとなり、時刻t6から時刻t8まで電圧Vreset−Vth−ΔV1になる。これらの差分が信号電圧として読み出される。
When the data SDm is at a low level, the output signal Ssw2 of the NAND circuit 42 is fixed at a high level. Therefore, the switch circuit 41 is connected to A from time t0 to time t11, the pixel drive signal Sdrive appears on the column signal line a, and a voltage corresponding to the voltage VFD of the FD portion appears on the column signal line b.
The voltage VFD of the FD section becomes the voltage Vreset when the reset transistor Tr3 is turned on from time t2 to time t3, and becomes the voltage Vreset−ΔV1 when the transfer transistor Tr1 is turned on from time t5 to time t6. . Accordingly, the voltage Vb of the column signal line b becomes the voltage Vreset−Vth from the time t2 to the time t5, and becomes the voltage Vreset−Vth−ΔV1 from the time t6 to the time t8. These differences are read as signal voltages.

図5は、第2モードにおける信号波形を示す図である。
スイッチSWmは、フリップフロップFFsmに保持されているデータSDmの論理値に基づいてカラム信号線a、bのどちらから電圧を読み出すかを選択する。データSDmがハイレベル(論理値が「1」)のとき、カラム信号線aが選択される(第2モード)。
データSDmがハイレベルのとき、NAND回路42の出力信号Ssw2は信号Ssw1と同じになる。そのためスイッチ回路41は時刻t0から時刻t1までBに接続され、時刻t1から時刻t4までAに接続され、時刻t4から時刻t7までBに接続され、時刻t7から時刻t10までAに接続され、時刻t10から時刻t11までBに接続される。
FIG. 5 is a diagram showing signal waveforms in the second mode.
The switch SWm selects which of the column signal lines a and b the voltage is read based on the logical value of the data SDm held in the flip-flop FFsm. When the data SDm is at a high level (logical value is “1”), the column signal line a is selected (second mode).
When the data SDm is at a high level, the output signal Ssw2 of the NAND circuit 42 is the same as the signal Ssw1. Therefore, the switch circuit 41 is connected to B from time t0 to time t1, connected to A from time t1 to time t4, connected to B from time t4 to time t7, connected to A from time t7 to time t10, Connected to B from t10 to time t11.

FD部の電圧VFDは、時刻t2から時刻t3までリセットトランジスタTr3がオン状態になることで電圧Vresetになり、時刻t5から時刻t6まで転送トランジスタTr1がオン状態になることで電圧Vreset−ΔV2になる。これに伴い、カラム信号線aの電圧Vaは時刻t4から時刻t5まで電圧Vreset−Vthとなり、時刻t6から時刻t7まで電圧Vreset−Vth−ΔV2になる。これらの差分が信号電圧として読み出される。   The voltage VFD of the FD section becomes the voltage Vreset when the reset transistor Tr3 is turned on from time t2 to time t3, and becomes the voltage Vreset−ΔV2 when the transfer transistor Tr1 is turned on from time t5 to time t6. . Accordingly, the voltage Va of the column signal line a becomes the voltage Vreset−Vth from the time t4 to the time t5, and becomes the voltage Vreset−Vth−ΔV2 from the time t6 to the time t7. These differences are read as signal voltages.

図6は、画素毎に第1モードと第2モードとを選択する方法を説明するための図である。
図中Aは、光源などの明るい被写体がレンズを通じて固体撮像装置100に結像されている様子を示している。領域Bは明るい被写体であり、領域Cは背景である。なお図中のマス目は固体撮像装置100の各画素に対応している。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of selecting the first mode and the second mode for each pixel.
In the figure, A shows a state where a bright subject such as a light source is imaged on the solid-state imaging device 100 through a lens. Region B is a bright subject, and region C is the background. The squares in the figure correspond to the pixels of the solid-state imaging device 100.

図中Dは、固体撮像装置100の画素毎に明るさを二値化している様子を示している。領域Eに含まれる画素はいずれも閾値よりも明るく、領域Fに含まれる画素はいずれも閾値よりも暗いことを示している。閾値は、固体撮像装置の用途や撮影条件等に基づいて任意に設定すればよく、例えば白線検知用途の場合には、路面に引かれた白線を認識できるような値に設定される。   D in the figure shows a state in which the brightness is binarized for each pixel of the solid-state imaging device 100. All the pixels included in the region E are brighter than the threshold value, and all the pixels included in the region F are darker than the threshold value. The threshold value may be arbitrarily set based on the use of the solid-state imaging device, the shooting conditions, and the like.

このように明るさを二値化し、閾値よりも明るい領域に含まれる画素には低いゲインを設定し、閾値よりも暗い領域に含まれる画素には高いゲインを設定することにより、1フレームに明暗両方の領域が混在する場合に、いずれの領域でもコントラストを確保することができる。
以下、具体的に3×3画素の固体撮像装置を例にして固体撮像装置の動作を説明する。
In this way, the brightness is binarized, a low gain is set for pixels included in an area brighter than the threshold value, and a high gain is set for pixels included in an area darker than the threshold value. When both areas are mixed, the contrast can be ensured in either area.
Hereinafter, the operation of the solid-state imaging device will be specifically described by taking a solid-state imaging device having 3 × 3 pixels as an example.

図7は、本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置(3×3画素)の構成を示す図である。図7の固体撮像装置では、画素PD(1,1)〜PD(3,3)が3×3のマトリクス状に配設されている。
図8は、画素毎に第1モードと第2モードとを選択する方法を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the solid-state imaging device (3 × 3 pixels) according to Embodiment 1 of the present invention. In the solid-state imaging device of FIG. 7, the pixels PD (1, 1) to PD (3, 3) are arranged in a 3 × 3 matrix.
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of selecting the first mode and the second mode for each pixel.

図8上図は、各画素の光量をそれぞれ示している。ここでは、画素PD(1,1)、PD(2,2)、PD(3,3)の光量が閾値よりも少なく(閾値よりも暗い)、これ以外の画素の光量はいずれも閾値よりも多い場合を想定する。この場合、画素PD(1,1)に対応するデータSD1(1)はハイレベルになり、同様に、画素PD(2,2)、PD(3,3)に対応するデータSD2(2)、SD3(3)はいずれもハイレベルになる。また、これ以外の画素に対応するデータ(例えば画素PD(2,1)に対応するデータSD2(1))は、いずれもローレベルになる。   The upper diagram in FIG. 8 shows the light amount of each pixel. Here, the light amounts of the pixels PD (1, 1), PD (2, 2), and PD (3, 3) are less than the threshold (darker than the threshold), and the light amounts of the other pixels are all lower than the threshold. Assume a large number of cases. In this case, the data SD1 (1) corresponding to the pixel PD (1,1) is at a high level, and similarly, the data SD2 (2) corresponding to the pixel PD (2,2), PD (3,3), SD3 (3) is at a high level. Further, data corresponding to the other pixels (for example, data SD2 (1) corresponding to the pixel PD (2,1)) are all at the low level.

図8下図は、画素PD(1,1)〜PD(3,3)の各々に対応するデータからなるデータ列Sdataと、データ列Sdataをスイッチ制御用シフトレジスタ50にシフトインさせるときのクロックSckとを示している。
図9は、本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置(3×3画素)から1フレームの画素信号を読み出すときの信号波形を示す図である。
The lower diagram of FIG. 8 shows a data string Sdata composed of data corresponding to each of the pixels PD (1, 1) to PD (3, 3), and a clock Sck for shifting the data string Sdata into the switch control shift register 50. It shows.
FIG. 9 is a diagram illustrating a signal waveform when a pixel signal of one frame is read from the solid-state imaging device (3 × 3 pixels) according to the first embodiment of the present invention.

垂直シフトレジスタ20を構成するフリップフロップFFv1〜FFv3は、クロックVckに同期してトリガ信号Vtrigをシフトインする。これにより1ライン目から3ライン目まで順次ラインが選択される。
スイッチ制御用シフトレジスタ50を構成するフリップフロップFFs1〜FFs3は、ラインが選択されるたびに、クロックSckに同期してデータ列Sdataをシフトインする。例えば、期間S1では、1ライン目の画素PD(3,1)、PD(2,1)、PD(1,1)にそれぞれ対応するデータSD3(1)、SD2(1)、SD1(1)がシフトインされる。この例では、シフトインが完了すれば、フリップフロップFFs1、FFs2、FFs3にはそれぞれハイレベル、ローレベル、ローレベルのデータが保持される。スイッチSW1、SW2、SW3は、それぞれフリップFFs1、FFs2、FFs3に保持されたデータの論理値に基づいてカラム信号線a、bのいずれかを選択する。この例では、スイッチSW1はカラム信号線aを選択し、スイッチSW2、SW3はそれぞれカラム信号線bを選択している。
The flip-flops FFv1 to FFv3 constituting the vertical shift register 20 shift in the trigger signal Vtrig in synchronization with the clock Vck. As a result, the lines are sequentially selected from the first line to the third line.
The flip-flops FFs1 to FFs3 constituting the switch control shift register 50 shift in the data string Sdata in synchronization with the clock Sck every time a line is selected. For example, in the period S1, data SD3 (1), SD2 (1), SD1 (1) corresponding to the pixels PD (3,1), PD (2,1), and PD (1,1) in the first line, respectively. Is shifted in. In this example, when the shift-in is completed, high-level, low-level, and low-level data are held in the flip-flops FFs1, FFs2, and FFs3, respectively. The switches SW1, SW2, and SW3 select one of the column signal lines a and b based on the logical values of the data held in the flip FFs1, FFs2, and FFs3, respectively. In this example, the switch SW1 selects the column signal line a, and the switches SW2 and SW3 each select the column signal line b.

水平シフトレジスタ40を構成するフリップフロップFFh1〜FFh3は、ラインが選択されるたびに、クロックHckに同期してトリガ信号Htrigをシフトインする。これにより、1カラム目から3カラム目まで順次カラムが選択される。選択されたカラムからは、予めスイッチにより選択されたカラム信号線を通じて画素信号が読み出される。例えば、期間H1では、1カラム目からはカラム信号線aを通じて画素信号a11が読み出され、2カラム目からはカラム信号線bを通じて画素信号b12が読み出され、3カラム目からはカラム信号線bを通じて画素信号b13が読み出されている。   The flip-flops FFh1 to FFh3 constituting the horizontal shift register 40 shift in the trigger signal Htrig in synchronization with the clock Hck every time a line is selected. Thereby, columns are sequentially selected from the first column to the third column. From the selected column, the pixel signal is read through the column signal line previously selected by the switch. For example, in the period H1, the pixel signal a11 is read from the first column through the column signal line a, the pixel signal b12 is read from the second column through the column signal line b, and the column signal line from the third column. The pixel signal b13 is read through b.

このように実施の形態1に係る固体撮像装置100では、スイッチ制御用シフトレジスタ50は、垂直シフトレジスタ20によりラインが選択されるたびにデータ列をシフトインする。したがってカラム信号線a、bのいずれを用いて画素信号を読み出すかを、画素単位で制御することができる。
図10及び図11は、本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置の出力特性を示す図である。
As described above, in the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment, the switch control shift register 50 shifts in the data string every time a line is selected by the vertical shift register 20. Therefore, it can be controlled pixel by pixel which of the column signal lines a and b is used to read out the pixel signal.
10 and 11 are diagrams illustrating output characteristics of the solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.

図10に示すように固体撮像装置100は、閾値よりも暗い場合には高いゲイン(グラフの傾きが大きい)で画素信号を読み出し、閾値よりも明るい場合には低いゲイン(グラフの傾きが小さい)で画素信号を読み出すことができる。
図11に示すように状況A(暗いトンネル内)では、トンネル内背景の明るさ「A’」に対して電圧「a’」が出力され、トンネル内白線の明るさ「B’」に対して電圧「b’」が出力される。このとき高いゲインで画素信号が読み出されているので、出力電圧「b’」に相当するデジタル値と出力電圧「a’」に相当するデジタル値との階調差が十分に大きく、白線検知を精度よく行うことができる。
As shown in FIG. 10, the solid-state imaging device 100 reads out a pixel signal with a high gain (the slope of the graph is large) when it is darker than the threshold, and low gain (the slope of the graph is small) when brighter than the threshold. The pixel signal can be read out.
As shown in FIG. 11, in the situation A (in the dark tunnel), the voltage “a ′” is output for the brightness “A ′” of the background in the tunnel, and the brightness “B ′” of the white line in the tunnel is output. The voltage “b ′” is output. Since the pixel signal is read at a high gain at this time, the gradation difference between the digital value corresponding to the output voltage “b ′” and the digital value corresponding to the output voltage “a ′” is sufficiently large, and white line detection is performed. Can be performed with high accuracy.

また状況Bのようにトンネルの出口にさしかかり、状況Cのようにトンネル内外の両方の白線を検知する場合、トンネル内については状況Aと同様に白線検知を精度よく行うことができる。またトンネル外についてはトンネル外背景の明るさ「A」に対して電圧「a」が出力され、トンネル外白線の明るさ「B」に対して電圧「b」が出力される。このとき低いゲインで画素信号が読み出されているので、出力電圧「b」と出力電圧「a」とが飽和することなく、白線検知を精度よく行うことができる。   Further, when approaching the exit of the tunnel as in the situation B and detecting both the inside and outside of the tunnel as in the situation C, the white line can be accurately detected in the tunnel as in the situation A. Further, outside the tunnel, the voltage “a” is output for the brightness “A” of the background outside the tunnel, and the voltage “b” is output for the brightness “B” of the white line outside the tunnel. At this time, since the pixel signal is read with a low gain, the white line can be detected accurately without the output voltage “b” and the output voltage “a” being saturated.

図12は、本発明の実施の形態1に係るカメラの構成を示す図である。
カメラは、固体撮像装置100、レンズ110、タイミングジェネレータ120、信号処理回路130を備える。
タイミングジェネレータ120は、固体撮像装置100を駆動するための各種信号(例えば、トリガ信号Vtrig等)を生成する。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the camera according to Embodiment 1 of the present invention.
The camera includes a solid-state imaging device 100, a lens 110, a timing generator 120, and a signal processing circuit 130.
The timing generator 120 generates various signals (for example, a trigger signal Vtrig) for driving the solid-state imaging device 100.

信号処理回路130は、AFE/AD部131、信号処理部132、領域分割部133、切替パルス発生部134、判定部135を備える。固体撮像装置100から出力された画素信号は、AFE/AD部131によりノイズキャンセルやアナログ/デジタル変換等が行われ、信号処理部132により画像処理が行われて出力される。また、領域分割部133、切替パルス発生部134、判定部135により画素信号を二値化し、データ列Sdataを生成する。データ列Sdataは、前フレームからの予測制御に基づいて生成されることとしてもよいし、別途測光手段を設けて測光結果に基づいて生成されることとしてもよい。前フレームからの予測制御に基づく場合には1フレーム分の時間遅延が生じるが、動体予測制御を用いれば、ほとんど誤差なくデータ列を生成することができる。特に、自動車のように定速走行や等加速度走行をする場合には、既存の動体予測制御を用いるだけで十分である。   The signal processing circuit 130 includes an AFE / AD unit 131, a signal processing unit 132, a region dividing unit 133, a switching pulse generating unit 134, and a determining unit 135. The pixel signal output from the solid-state imaging device 100 is subjected to noise cancellation, analog / digital conversion, and the like by the AFE / AD unit 131, and subjected to image processing by the signal processing unit 132 and output. Further, the pixel signal is binarized by the region dividing unit 133, the switching pulse generating unit 134, and the determining unit 135, and a data string Sdata is generated. The data string Sdata may be generated based on prediction control from the previous frame, or may be generated based on the photometric result by providing a separate photometric unit. When based on predictive control from the previous frame, a time delay of one frame occurs. However, if moving object predictive control is used, a data string can be generated with almost no error. In particular, when performing constant speed running or constant acceleration running as in an automobile, it is sufficient to use existing moving object predictive control.

図13は、増幅トランジスタTr2の構成例を示す図である。
図13(a)は増幅トランジスタTr2の上面図であり、チャネル82上にポリシリコンゲート81が形成されている様子を示している。この例では、チャネル82のa点側の幅Waとb点側の幅Wbとに差異を設けている。このようにすることで、容量C2と容量C3とを異ならせることができる。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the amplification transistor Tr2.
FIG. 13A is a top view of the amplifying transistor Tr 2 and shows a state where a polysilicon gate 81 is formed on the channel 82. In this example, a difference is provided between the width Wa on the point a side and the width Wb on the point b side of the channel 82. By doing in this way, the capacity | capacitance C2 and the capacity | capacitance C3 can be varied.

図13(b)は増幅トランジスタTr2の断面図であり、p型ウェル83にn型領域84、85が形成され、基板上にポリシリコンゲート81が形成されている様子を示している。この例では、n型領域85とポリシリコンゲート81とのオーバラップ量Laと、n型領域84とポリシリコンゲート81とのオーバラップ量Lbとに差異を設けている。このようにすることで、容量C2と容量C3とを異ならせることができる。   FIG. 13B is a cross-sectional view of the amplifying transistor Tr2, and shows a state in which n-type regions 84 and 85 are formed in the p-type well 83 and a polysilicon gate 81 is formed on the substrate. In this example, a difference is provided between the overlap amount La between the n-type region 85 and the polysilicon gate 81 and the overlap amount Lb between the n-type region 84 and the polysilicon gate 81. By doing in this way, the capacity | capacitance C2 and the capacity | capacitance C3 can be varied.

図13(c)は増幅トランジスタTr2の断面図であり、p型ウェル83にn型領域84、85が形成され、基板上にポリシリコンゲート81が形成されている様子を示している。この例では、n型領域85の不純物濃度naとn型領域84の不純物濃度nbとに差異を設けている。このようにすることで、容量C2と容量C3とを異ならせることができる。   FIG. 13C is a cross-sectional view of the amplification transistor Tr2, and shows a state where n-type regions 84 and 85 are formed in the p-type well 83 and a polysilicon gate 81 is formed on the substrate. In this example, a difference is provided between the impurity concentration na of the n-type region 85 and the impurity concentration nb of the n-type region 84. By doing in this way, the capacity | capacitance C2 and the capacity | capacitance C3 can be varied.

なお、上記の方法は単なる例示であり、これら以外の方法で容量C2と容量C3とを異ならせることとしても構わない。
(実施の形態2)
実施の形態2では、スイッチ制御用シフトレジスタ50のシフトインと水平シフトレジスタ40のシフトインとを並行して実行させる点で実施の形態1と異なる。それ以外については実施の形態1と同様なので説明を省略する。
Note that the above method is merely an example, and the capacitance C2 and the capacitance C3 may be different from each other by any other method.
(Embodiment 2)
The second embodiment is different from the first embodiment in that the shift-in of the switch control shift register 50 and the shift-in of the horizontal shift register 40 are executed in parallel. Since other than that is the same as that of Embodiment 1, description is abbreviate | omitted.

図14は、本発明の実施の形態2に係る固体撮像装置(3×3画素)の構成を示す図である。
実施の形態2に係る固体撮像装置100は、スイッチ制御用シフトレジスタ50のシフトインと水平シフトレジスタ40のシフトインとを並行して実行させるため、実施の形態1に係る固体撮像装置100の構成に加えて、ラッチ群70を備えている。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a solid-state imaging device (3 × 3 pixels) according to Embodiment 2 of the present invention.
Since the solid-state imaging device 100 according to the second embodiment performs the shift-in of the switch control shift register 50 and the shift-in of the horizontal shift register 40 in parallel, the configuration of the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment. In addition, a latch group 70 is provided.

ラッチ群70は、ラッチLs1〜Ls3からなる。ラッチLs1〜Ls3は、ラッチ信号Latchに同期して、それぞれフリップフロップFFs1〜FFs3に保持されているデータを受け入れ、保持する。
スイッチSW1〜SW3は、それぞれラッチLs1〜Ls3に保持されているデータの論理値に基づいて、カラム信号線a、bのいずれかを選択する。
The latch group 70 includes latches Ls1 to Ls3. The latches Ls1 to Ls3 receive and hold the data held in the flip-flops FFs1 to FFs3, respectively, in synchronization with the latch signal Latch.
The switches SW1 to SW3 select one of the column signal lines a and b based on the logical values of the data held in the latches Ls1 to Ls3, respectively.

図15は、本発明の実施の形態2に係る固体撮像装置(3×3画素)から1フレームの画素信号を読み出すときの信号波形を示す図である。
実施の形態2に係る固体撮像装置100では、スイッチ制御用シフトレジスタ50のシフトインと水平シフトレジスタ40のシフトインとが並行して実行されている。例えば、期間H1(期間S2)では、1ライン目の画素信号a11、b12、b13の読み出しが実行されている最中に、2ライン目の画素PD(3,2)、PD(2,2)、PD(1,2)にそれぞれ対応するデータSD3(2)、SD2(2)、SD1(2)がシフトインされている。シフトインされたデータSD3(2)、SD2(2)、SD1(2)は、ラッチ信号Latchの立上りに同期して、ラッチLs1、Ls2、Ls3にそれぞれ保持される。スイッチSW1、SW2、SW3は、それぞれフリップLs1、Ls2、Ls3に保持されたデータの論理値に基づいてカラム信号線a、bのいずれかを選択する。
FIG. 15 is a diagram illustrating a signal waveform when a pixel signal of one frame is read from the solid-state imaging device (3 × 3 pixels) according to the second embodiment of the present invention.
In the solid-state imaging device 100 according to the second embodiment, the shift-in of the switch control shift register 50 and the shift-in of the horizontal shift register 40 are performed in parallel. For example, in the period H1 (period S2), the pixels PD (3, 2) and PD (2, 2) in the second line are being read while the pixel signals a11, b12, and b13 in the first line are being read out. , Data SD3 (2), SD2 (2), SD1 (2) respectively corresponding to PD (1,2) are shifted in. The shifted data SD3 (2), SD2 (2), and SD1 (2) are respectively held in the latches Ls1, Ls2, and Ls3 in synchronization with the rising edge of the latch signal Latch. The switches SW1, SW2, and SW3 select one of the column signal lines a and b based on the logical values of the data held in the flips Ls1, Ls2, and Ls3, respectively.

このように実施の形態2に係る固体撮像装置100では、スイッチ制御用シフトレジスタ50のシフトインと水平シフトレジスタ40のシフトインとが並行して実行されている。したがって、1フレーム分の画素信号の読み出しに要する時間を短縮することができる。
以上、本発明に係る固体撮像装置及びカメラについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
(1)実施の形態2では、スイッチ制御用シフトレジスタ50のシフトインと水平シフトレジスタ40のシフトインとを並行して実行するために、ラッチを用いてデータを保持することとしているが、本発明はこの例に限られない。例えば、スイッチ自信にデータを保持する機能を設けることとしてもよいし、画素自信にデータを保持する機能を設けることとしてもよい。
(2)実施の形態では、2種類の変換ゲインのうち一方を選択する場合を例示しているが、本発明はこれらに限られない。3種類以上の変換ゲインの中からひとつを選択することとしても構わない。
(3)実施の形態では、電荷を電圧に変換するときの変換ゲインを切り替えることとしているが、本発明はこれに限られない。例えば、カラム信号線毎にアンプを設け、アンプのゲインを切り替えることとしてもよい。ただし、アンプのゲインを高める場合は、熱雑音、FD部変換ノイズ、基板ノイズなども一緒に増幅されてしまい、その上、アンプ自体の増幅ノイズも発生するので、被写体が暗い場合に高いコントラストを得るのに大きく不利になる場合がある。このような場合には、アンプのゲインを切り替えることよりも変換ゲインを切り替えることとしたほうが望ましい。
(4)実施の形態では、画素を3つのトランジスタで構成する例を挙げているが、本発明はこれに限らず、4つのトランジスタで構成する例でも構わない。また、FD部及び増幅トランジスタTr2を複数の画素で共通に利用するような構成でも構わない。
(5)実施の形態では、白線検知を例に挙げて説明しているが、本発明は、これに限られず、さまざまな用途に利用可能である。
Thus, in the solid-state imaging device 100 according to the second embodiment, the shift-in of the switch control shift register 50 and the shift-in of the horizontal shift register 40 are executed in parallel. Accordingly, it is possible to reduce the time required to read out the pixel signal for one frame.
As described above, the solid-state imaging device and the camera according to the present invention have been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the following modifications can be considered.
(1) In Embodiment 2, in order to execute the shift-in of the switch control shift register 50 and the shift-in of the horizontal shift register 40 in parallel, data is held using a latch. The invention is not limited to this example. For example, it is possible to provide a function for retaining data in the switch confidence, or a function for retaining data in the pixel confidence.
(2) In the embodiment, the case of selecting one of the two types of conversion gains is illustrated, but the present invention is not limited to these. One of three or more conversion gains may be selected.
(3) In the embodiment, the conversion gain when the charge is converted into the voltage is switched, but the present invention is not limited to this. For example, an amplifier may be provided for each column signal line, and the gain of the amplifier may be switched. However, when the gain of the amplifier is increased, thermal noise, FD conversion noise, substrate noise, etc. are also amplified together. In addition, amplification noise of the amplifier itself is also generated, so that high contrast is obtained when the subject is dark. It can be a big disadvantage to get. In such a case, it is more desirable to switch the conversion gain than to switch the gain of the amplifier.
(4) In the embodiment, an example in which a pixel is configured by three transistors is given. However, the present invention is not limited to this, and an example in which the pixel is configured by four transistors may be used. In addition, a configuration in which the FD portion and the amplification transistor Tr2 are shared by a plurality of pixels may be used.
(5) Although the white line detection is described as an example in the embodiment, the present invention is not limited to this and can be used for various applications.

本発明は、例えば、デジタルカメラに利用することができる。   The present invention can be used for a digital camera, for example.

本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 画素PD(m,n)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of pixel PD (m, n). スイッチSWmの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of switch SWm. 第1モードにおける信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform in 1st mode. 第2モードにおける信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform in 2nd mode. 画素毎に第1モードと第2モードとを選択する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of selecting 1st mode and 2nd mode for every pixel. 本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置(3×3画素)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solid-state imaging device (3x3 pixel) which concerns on Embodiment 1 of this invention. 画素毎に第1モードと第2モードとを選択する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of selecting 1st mode and 2nd mode for every pixel. 本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置(3×3画素)から1フレームの画素信号を読み出すときの信号波形を示す図である。It is a figure which shows a signal waveform when reading the pixel signal of 1 frame from the solid-state imaging device (3x3 pixel) which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置の出力特性を示す図である。It is a figure which shows the output characteristic of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置の出力特性を示す図である。It is a figure which shows the output characteristic of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るカメラの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the camera which concerns on Embodiment 1 of this invention. 増幅トランジスタTr2の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of amplification transistor Tr2. 本発明の実施の形態2に係る固体撮像装置(3×3画素)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solid-state imaging device (3x3 pixel) which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る固体撮像装置(3×3画素)から1フレームの画素信号を読み出すときの信号波形を示す図である。It is a figure which shows a signal waveform when reading the pixel signal of 1 frame from the solid-state imaging device (3x3 pixel) which concerns on Embodiment 2 of this invention. 従来の固体撮像装置の出力特性を示す図である。It is a figure which shows the output characteristic of the conventional solid-state imaging device. 従来の固体撮像装置の出力特性を示す図である。It is a figure which shows the output characteristic of the conventional solid-state imaging device.

符号の説明Explanation of symbols

10 画素群
20 垂直シフトレジスタ
30 スイッチ群
40 水平シフトレジスタ
41 スイッチ回路
42 NAND回路
50 スイッチ制御用シフトレジスタ
60 出力部
70 ラッチ群
81 ポリシリコンゲート
82 チャネル
83 p型ウェル
84 n型領域
85 n型領域
100 固体撮像装置
110 レンズ
120 タイミングジェネレータ
130 信号処理回路
131 AFE/AD部
132 信号処理部
133 領域分割部
134 切替パルス発生部
135 判定部
10 pixel group 20 vertical shift register 30 switch group 40 horizontal shift register 41 switch circuit 42 NAND circuit 50 switch control shift register 60 output unit 70 latch group 81 polysilicon gate 82 channel 83 p-type well 84 n-type region 85 n-type region DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Solid-state imaging device 110 Lens 120 Timing generator 130 Signal processing circuit 131 AFE / AD part 132 Signal processing part 133 Area division part 134 Switching pulse generation part 135 Determination part

Claims (8)

マトリクス状に配設された複数の画素を含む画素群と、
前記画素群のラインを順次選択する垂直シフトレジスタと、
前記画素群のカラム毎に配設された第1及び第2のカラム信号線と、
前記画素群のカラム毎に配設されているスイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させるスイッチ制御部と、
前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、選択されたラインに属する各画素から、各スイッチにより選択された第1又は第2のカラム信号線を通じて信号電圧を順次読み出させる水平シフトレジスタとを備え、
各画素は、入射光の強度を信号電圧に変換するに際して、前記第1のカラム信号線が選択されているときは第1の変換ゲインを適用し、前記第2のカラム信号線が選択されているときは前記第1の変換ゲインと異なる第2の変換ゲインを適用し、
前記スイッチ制御部は、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、各スイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させること
を特徴とする固体撮像装置。
A pixel group including a plurality of pixels arranged in a matrix;
A vertical shift register for sequentially selecting lines of the pixel group;
First and second column signal lines arranged for each column of the pixel group;
A switch control unit that causes a switch arranged for each column of the pixel group to select one of the first and second column signal lines;
A horizontal shift register that sequentially reads out a signal voltage from each pixel belonging to the selected line through the first or second column signal line selected by each switch each time a line is selected by the vertical shift register; With
Each pixel applies a first conversion gain when the first column signal line is selected when converting the intensity of incident light into a signal voltage, and the second column signal line is selected. When the second conversion gain is different from the first conversion gain,
The switch control unit causes each switch to select one of the first and second column signal lines each time a line is selected by the vertical shift register.
前記スイッチ制御部は、各スイッチに対応して配設されたフリップフロップが縦続接続されて構成されているスイッチ制御用シフトレジスタを含み、
各スイッチは、対応するフリップフロップに保持されているデータの論理値に基づいて前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択し、
前記スイッチ制御用シフトレジスタは、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、各スイッチに対応するデータからなるデータ列をシフトインすること
を特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The switch control unit includes a switch control shift register configured by cascading flip-flops arranged corresponding to the switches,
Each switch selects one of the first and second column signal lines based on the logical value of the data held in the corresponding flip-flop,
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the switch control shift register shifts in a data string composed of data corresponding to each switch each time a line is selected by the vertical shift register.
前記スイッチ制御部は、各スイッチに対応して配設されたラッチを含むラッチ群と、各ラッチに対応して配設されたフリップフロップが縦続接続されて構成されているスイッチ制御用シフトレジスタとを含み、
各スイッチは、対応するラッチに保持されているデータの論理値に基づいて前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択し、
前記スイッチ制御用シフトレジスタは、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、各スイッチに対応するデータからなるデータ列をシフトインし、
各ラッチは、前記スイッチ制御用シフトレジスタによるデータ列のシフトインが完了するたびに、対応するフリップフロップに保持されているデータを保持すること
を特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The switch control unit includes a latch group including a latch arranged corresponding to each switch, and a switch control shift register configured by cascading flip-flops arranged corresponding to each latch; Including
Each switch selects one of the first and second column signal lines based on the logical value of the data held in the corresponding latch,
The switch control shift register shifts in a data string composed of data corresponding to each switch each time a line is selected by the vertical shift register,
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein each latch holds data held in a corresponding flip-flop every time a data string is shifted in by the switch control shift register.
各画素は、
入射光の強度に応じた電荷を生成するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードにより生成された電荷を蓄積する浮遊拡散部と、
第1のカラム信号線に接続されている第1の端子、第2のカラム信号線に接続されている第2の端子及び前記浮遊拡散部に接続されている第3の端子を有する増幅素子とを備え、
前記増幅素子の第1の端子と第3の端子とが第1の容量により結合され、前記増幅素子の第2の端子と第3の端子とが前記第1の容量と異なる第2の容量により結合されていること
を特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
Each pixel is
A photodiode that generates charge according to the intensity of incident light;
A floating diffusion for accumulating charges generated by the photodiode;
An amplifying element having a first terminal connected to the first column signal line, a second terminal connected to the second column signal line, and a third terminal connected to the floating diffusion portion; With
The first terminal and the third terminal of the amplifying element are coupled by a first capacitor, and the second terminal and the third terminal of the amplifying element are coupled by a second capacitor different from the first capacitor. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is coupled.
マトリクス状に配設された複数の画素を含む画素群と、
前記画素群のラインを順次選択する垂直シフトレジスタと、
前記画素群のカラム毎に配設された第1及び第2のカラム信号線と、
前記画素群のカラム毎に配設されているスイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させるスイッチ制御部と、
前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、選択されたラインに属する各画素から、各スイッチにより選択された第1又は第2のカラム信号線を通じて信号電圧を順次読み出させる水平シフトレジスタとを備え、
各画素は、入射光の強度を信号電圧に変換するに際して、前記第1のカラム信号線が選択されているときは第1の変換ゲインを適用し、前記第2のカラム信号線が選択されているときは前記第1の変換ゲインと異なる第2の変換ゲインを適用する固体撮像装置を駆動する駆動方法であって、
前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、前記スイッチ制御部に、各スイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させること
を特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
A pixel group including a plurality of pixels arranged in a matrix;
A vertical shift register for sequentially selecting lines of the pixel group;
First and second column signal lines arranged for each column of the pixel group;
A switch control unit that causes a switch arranged for each column of the pixel group to select one of the first and second column signal lines;
A horizontal shift register that sequentially reads out a signal voltage from each pixel belonging to the selected line through the first or second column signal line selected by each switch each time a line is selected by the vertical shift register; With
Each pixel applies a first conversion gain when the first column signal line is selected when converting the intensity of incident light into a signal voltage, and the second column signal line is selected. A driving method for driving a solid-state imaging device that applies a second conversion gain different from the first conversion gain,
Each time a line is selected by the vertical shift register, the switch control unit causes each switch to select one of the first and second column signal lines.
前記スイッチ制御部は、各スイッチに対応して配設されたフリップフロップが縦続接続されて構成されているスイッチ制御用シフトレジスタを含み、
各スイッチは、対応するフリップフロップに保持されているデータの論理値に基づいて前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択するものであり、
前記垂直シフトレジスタにより第1及び第2のラインがこの順に選択されたとき、
前記第1のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しが完了してから前記第2のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しが開始されるまでの間に、前記スイッチ制御用シフトレジスタに、各スイッチに対応するデータからなる、前記第2のラインに対応するデータ列をシフトインさせること
を特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置の駆動方法。
The switch control unit includes a switch control shift register configured by cascading flip-flops arranged corresponding to the switches,
Each switch selects one of the first and second column signal lines based on the logical value of the data held in the corresponding flip-flop,
When the first and second lines are selected in this order by the vertical shift register,
In the switch control shift register between the completion of reading of the signal voltage of each pixel belonging to the first line and the start of reading of the signal voltage of each pixel belonging to the second line, The method for driving a solid-state imaging device according to claim 5, wherein a data string corresponding to the second line, which includes data corresponding to each switch, is shifted in.
前記スイッチ制御部は、各スイッチに対応して配設されたラッチを含むラッチ群と、各ラッチに対応して配設されたフリップフロップが縦続接続されて構成されているスイッチ制御用シフトレジスタとを含み、
各スイッチは、対応するラッチに保持されているデータの論理値に基づいて前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択するものであり、
前記垂直シフトレジスタにより第1及び第2のラインがこの順に選択されたとき、
前記水平シフトレジスタによる前記第1のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しと、前記スイッチ制御用シフトレジスタによる前記第2のラインに対応するデータ列のシフトインとが並行して行われるように、前記スイッチ制御用シフトレジスタに各スイッチに対応するデータからなるデータ列をシフトインさせ、
前記第1のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しと前記第2のラインに対応するデータ列のシフトインとのいずれもが完了したときから前記第2のラインに属する各画素の信号電圧の読み出しが開始されるまでの間に、各ラッチに、対応するフリップフロップに保持されているデータを保持させること
を特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置の駆動方法。
The switch control unit includes a latch group including a latch arranged corresponding to each switch, and a switch control shift register configured by cascading flip-flops arranged corresponding to each latch; Including
Each switch selects one of the first and second column signal lines based on the logical value of data held in the corresponding latch.
When the first and second lines are selected in this order by the vertical shift register,
The reading of the signal voltage of each pixel belonging to the first line by the horizontal shift register and the shift-in of the data string corresponding to the second line by the switch control shift register are performed in parallel. The switch control shift register shifts in a data string composed of data corresponding to each switch,
Since the signal voltage reading of each pixel belonging to the first line and the shift-in of the data string corresponding to the second line are both completed, the signal voltage of each pixel belonging to the second line The solid-state imaging device driving method according to claim 5, wherein the data held in the corresponding flip-flop is held in each latch until the reading is started.
固体撮像装置と制御装置とを備えるカメラであって、
前記固体撮像装置は、
マトリクス状に配設された複数の画素を含む画素群と、
前記画素群のラインを順次選択する垂直シフトレジスタと、
前記画素群のカラム毎に配設された第1及び第2のカラム信号線と、
前記画素群のカラム毎に配設されているスイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させるスイッチ制御部と、
前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、選択されたラインに属する各画素から、各スイッチにより選択された第1又は第2のカラム信号線を通じて信号電圧を順次読み出させる水平シフトレジスタとを備え、
前記制御装置は、
前記固体撮像装置の撮像範囲に含まれる複数の画素相当領域の明るさをそれぞれ特定するデータを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された各データを、閾値に比べて暗いことを示す第1論理値と閾値に比べて明るいことを示す第2論理値とのいずれかになるように、それぞれ二値化する二値化手段とを備え、
各画素は、入射光の強度を信号電圧に変換するに際して、前記第1のカラム信号線が選択されているときは第1の変換ゲインを適用し、前記第2のカラム信号線が選択されているときは前記第1の変換ゲインよりも低い第2の変換ゲインを適用し、
前記スイッチ制御部は、前記垂直シフトレジスタによりラインが選択されるたびに、前記二値化手段により得られたデータが第1論理値をとるときには前記第1のカラム信号線が選択され第2論理値をとるときには前記第2のカラム信号線が選択されるように、各スイッチに前記第1及び第2のカラム信号線のいずれかを選択させること
を特徴とするカメラ。
A camera comprising a solid-state imaging device and a control device,
The solid-state imaging device
A pixel group including a plurality of pixels arranged in a matrix;
A vertical shift register for sequentially selecting lines of the pixel group;
First and second column signal lines arranged for each column of the pixel group;
A switch control unit that causes a switch arranged for each column of the pixel group to select one of the first and second column signal lines;
A horizontal shift register that sequentially reads out a signal voltage from each pixel belonging to the selected line through the first or second column signal line selected by each switch each time a line is selected by the vertical shift register; With
The controller is
Acquisition means for acquiring data for specifying the brightness of each of the plurality of pixel-corresponding regions included in the imaging range of the solid-state imaging device;
Each data acquired by the acquisition means is binarized so as to be either a first logical value indicating darkness compared to a threshold value or a second logical value indicating lightness compared to a threshold value. And binarization means,
Each pixel applies a first conversion gain when the first column signal line is selected when converting the intensity of incident light into a signal voltage, and the second column signal line is selected. Apply a second conversion gain lower than the first conversion gain,
The switch control unit selects the first column signal line when the data obtained by the binarization means takes the first logic value every time a line is selected by the vertical shift register, and selects the second logic. A camera that causes each switch to select one of the first and second column signal lines so that the second column signal line is selected when taking a value.
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