JP3110673B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
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Landscapes
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に入
力された光量に応じてシャッタスピードを調整する電子
シャッタ機能を備えた固体撮像装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device having an electronic shutter function for adjusting a shutter speed in accordance with the amount of light input to a solid-state imaging device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】固体撮像素子とも呼ばれているＣＣＤ
（Charge Coupled Device)素子の用途域は、近年、益々
広がりを見せており、例えば携帯用ビデオカメラ、ホー
ムオートメーションやコンビニエンスストアなどのセキ
ュリティーシステムにおける画像入力装置としてだけで
はなく、パーソナルコンピュータやワークステーション
などの画像入力装置としても利用されている。中でも、
ＣＣＤ素子を搭載したビデオカメラ装置は、小型、軽
量、高信頼性などの特徴により、さらに広範囲な分野で
利用されつつある。2. Description of the Related Art CCD which is also called a solid-state image pickup device
(Charge Coupled Device) In recent years, the range of application of the element has been increasing, and it is not only used as an image input device in a portable video camera, a security system such as a home automation or a convenience store, but also as a personal computer or a workstation. It is also used as an image input device. Among them,
Video camera devices equipped with CCD elements are being used in a wider range of fields because of their features such as small size, light weight, and high reliability.
【０００３】このようなビデオカメラ装置の入射光量を
調節するためには、通常、メカアイリスと呼ばれる機械
的な手段か、あるいは電子シャッタと呼ばれる電気的な
露光法が採用されている。上記のメカアイリスは、機械
的に絞りを開いたり閉じたりすることで、ＣＣＤ素子に
入射する光量を調節するようになっている。また、上記
の電子シャッタは、ＣＣＤ素子の電荷蓄積部に蓄積され
る電荷量を調節することで、映像信号の明るさを調節す
るようになっている。より具体的には、ＣＣＤ素子の基
板電位（ＶＳＵＢ； Voltage of Substrate ）を高くす
ることで、電荷蓄積部に蓄積された電荷を基板深部へと
排出することにより、電荷量を調節する手法が採られて
いる。In order to adjust the amount of incident light of such a video camera device, a mechanical means called a mechanical iris or an electric exposure method called an electronic shutter is usually adopted. The mechanical iris described above adjusts the amount of light incident on the CCD element by mechanically opening and closing the aperture. The electronic shutter adjusts the brightness of the video signal by adjusting the amount of charge stored in the charge storage section of the CCD element. More specifically, a technique of adjusting the charge amount by increasing the substrate potential (VSUB; Voltage of Substrate) of the CCD element to discharge the charge accumulated in the charge accumulation portion to the deep portion of the substrate is adopted. Have been.
【０００４】しかし、メカアイリスは、絞りを制御する
モータを必要とする分、電子シャッタと比べてコストが
割高となる。そのため、ローコストを優先するようなビ
デオカメラシステムの場合には、後者の電子シャッタが
利用されている。However, the cost of the mechanical iris is higher than that of the electronic shutter because a motor for controlling the aperture is required. Therefore, in the case of a video camera system in which low cost is prioritized, the latter electronic shutter is used.
【０００５】図６に、電子シャッタ機能を備えたディジ
タル信号処理方式のビデオカメラ装置のブロック図を示
す。ＣＣＤ素子１０１は、電荷蓄積部、垂直転送部およ
び水平転送部を備えている。ＣＣＤ素子１０１が受光す
ると、電荷蓄積部には受光量に応じた電荷が蓄積され
る。この蓄積された電荷は、電荷読み出しパルスａ1 が
昇圧されてＣＣＤ素子１０１に入力されると、垂直転送
部に読み出され信号電荷となる。垂直転送部に読み出さ
れた信号電荷は、垂直転送パルスａ2 が昇圧されてＣＣ
Ｄ素子１０１に入力される毎に、垂直転送部から水平転
送部に向かって読み出される。FIG. 6 shows a block diagram of a digital signal processing type video camera apparatus having an electronic shutter function. The CCD element 101 includes a charge storage unit, a vertical transfer unit, and a horizontal transfer unit. When the CCD element 101 receives light, charges corresponding to the amount of received light are stored in the charge storage unit. This stored charge, the charge reading pulse a 1 is input to the CCD element 101 is boosted, read to the vertical transfer unit becomes a signal charge. The signal charges read out to the vertical transfer section, a vertical transfer pulse a 2 is boosted CC
Each time it is input to the D element 101, it is read from the vertical transfer section to the horizontal transfer section.
【０００６】上記の電荷読み出しパルスａ1 および垂直
転送パルスａ2 は、ＣＣＤ駆動パルス発生回路１０２で
生成されるが、電荷蓄積部に蓄積された電荷を垂直転送
部へ読み出すには高い電圧が必要なため、上記のよう
に、ＣＣＤ素子１０１に供給される前に垂直ドライブ回
路１０３により昇圧されるようになっている。The charge readout pulse a 1 and the vertical transfer pulse a 2 are generated by the CCD drive pulse generation circuit 102, but a high voltage is required to read out the charges stored in the charge storage section to the vertical transfer section. Therefore, as described above, the voltage is boosted by the vertical drive circuit 103 before being supplied to the CCD element 101.
【０００７】水平転送部に転送された信号電荷は、ＣＣ
Ｄ駆動パルス発生回路１０２で生成された水平転送パル
スａ3 がＣＣＤ素子１０１に入力される毎に水平転送さ
れ、出力信号ａ4 としてＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０４に入
力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０４は、ＣＣＤ駆動パ
ルス発生回路１０２から供給される水平転送パルスａ3
のタイミングで出力信号ａ4 にＣＤＳ（Correlated Dou
ble Sampling；相関２重サンプリング）処理を行い、さ
らにＡＧＣ（Auto Gain Control;自動利得制御）処理に
よって、必要な信号振幅に増幅した出力信号ａ5 を得
る。The signal charge transferred to the horizontal transfer unit is CC
Each time the horizontal transfer pulse a 3 generated by the D drive pulse generation circuit 102 is input to the CCD element 101, the horizontal transfer pulse a 3 is transferred horizontally and input to the CDS / AGC circuit 104 as an output signal a 4 . The CDS / AGC circuit 104 outputs a horizontal transfer pulse a 3 supplied from the CCD drive pulse generation circuit 102.
CDS output signal a 4 at the timing (Correlated Dou
performs correlation double sampling) processing, further AGC (Auto Gain Control;; ble Sampling by the automatic gain control) processing, to obtain an output signal a 5 amplified to the signal amplitude necessary.
【０００８】続いて、出力信号ａ5 は、Ａ／Ｄ変換器１
０５にてディジタル信号ａ6 に変換された後、映像信号
処理部１０６に入力される。映像信号処理部１０６は、
ディジタル信号ａ6 に色／輝度の処理を施し、実際の映
像信号ａ7 として、モニタ等の表示装置に出力する。Subsequently, the output signal a 5 is output to the A / D converter 1
After being converted into a digital signal a 6 at 05, it is input to the video signal processing unit 106. The video signal processing unit 106
Subjected to processing of the color / intensity into a digital signal a 6, as the actual video signal a 7, and outputs to a display device such as a monitor.
【０００９】次に、ＣＣＤ素子１０１の蓄積電荷量を調
節する電子シャッタの構成および動作について、図７を
適宜参照しながら説明する。Next, the configuration and operation of an electronic shutter for adjusting the amount of charge stored in the CCD 101 will be described with reference to FIG.
【００１０】図７（ｂ）（ｅ）に示すように、１垂直走
査期間（１／６０秒）は、電荷掃き捨て期間と電荷蓄積
期間とに区分されている。電荷掃き捨て期間では、ＣＣ
Ｄ素子１０１の電荷蓄積部に蓄積された電荷が基板深部
に掃き捨てられ、出力信号ａ4 の生成にはほとんど寄与
しない。一方、電荷蓄積期間では、電荷蓄積部に電荷が
蓄積され、図７（ｃ）に示す電荷読み出しパルスａ
1 が、垂直ブランキング期間（図７（ｂ））中にＣＣＤ
素子１０１に入力されると、全ての電荷蓄積部からいわ
ゆる１フィールド分の信号電荷が垂直転送部に一斉に読
み出される。したがって、表示画面全体の明暗は、電荷
蓄積量に依存するので、電荷蓄積期間の長短によって決
まることになる。すなわち、電荷蓄積期間は、カメラの
シャッタスピード（露光時間）に相当している。As shown in FIGS. 7B and 7E, one vertical scanning period (1/60 second) is divided into a charge sweeping period and a charge accumulation period. In the charge sweeping period, CC
Charges accumulated in the charge accumulation section of the D element 101 are swept in the deep portion of the substrate, hardly contribute to the generation of the output signal a 4. On the other hand, in the charge accumulation period, charges are accumulated in the charge accumulation unit, and the charge read pulse a shown in FIG.
1 is a CCD during the vertical blanking period (FIG. 7B).
When input to the element 101, so-called one-field signal charges from all the charge storage units are simultaneously read out to the vertical transfer unit. Therefore, the brightness of the entire display screen depends on the charge storage amount, and is determined by the length of the charge storage period. That is, the charge accumulation period corresponds to the shutter speed (exposure time) of the camera.
【００１１】上記の電荷蓄積期間の長短の制御は、他方
の電荷掃き捨て期間の長短の制御によって行われる。電
荷掃き捨て期間では、例えば図７（ｅ）に示す電荷掃き
捨て制御パルス（以下、シャッタパルスと呼ぶ）ａ
8 が、図６に示すシャッタパルス発生回路１０７から出
力され、ＶＳＵＢドライブ回路１０８を介して、ＣＣＤ
素子１０１に次々に入力される。このシャッタパルスａ
8 が出力される間、ＣＣＤ素子１０１の基板電位は、電
荷蓄積部に蓄積された電荷を排出できるだけの高電位に
シフトする。The control of the length of the charge accumulation period is performed by controlling the length of the other charge sweeping period. In the charge sweeping period, for example, a charge sweeping control pulse (hereinafter, referred to as a shutter pulse) a shown in FIG.
8 is output from the shutter pulse generation circuit 107 shown in FIG.
The signals are sequentially input to the element 101. This shutter pulse a
While the signal 8 is output, the substrate potential of the CCD element 101 shifts to a potential high enough to discharge the charge stored in the charge storage unit.
【００１２】次に、上記シャッタパルスａ8 の生成につ
いて説明する。シャッタパルスａ8は、タイミング発生
部１１０で生成される。タイミング発生部１１０は、上
述のＣＣＤ駆動パルス発生回路１０２を備えており、さ
らにシャッタパルス発生回路１０７および同期信号発生
回路１０９を備えている。同期信号発生回路１０９は、
水平走査周波数を持つ水平基準パルスａ9 および垂直走
査周波数を持つ垂直ブランキングパルスａV を生成し、
上記の各パルスａ1 〜ａ3 を生成するタイミングを与え
るためにＣＣＤ駆動パルス発生回路１０２に出力する。
また、上記シャッタパルスａ8 の生成のために、水平基
準パルスａ9 をシャッタパルス発生回路１０７にも出力
する。[0012] Next, discussion will be made on generation of the said shutter pulse a 8. Shutter pulse a 8 is generated by the timing generator 110. The timing generation section 110 includes the above-described CCD drive pulse generation circuit 102, and further includes a shutter pulse generation circuit 107 and a synchronization signal generation circuit 109. The synchronization signal generation circuit 109
Generating a horizontal reference pulse a 9 having a horizontal scanning frequency and a vertical blanking pulse a V having a vertical scanning frequency,
The pulses are output to the CCD drive pulse generation circuit 102 in order to give timings for generating the respective pulses a 1 to a 3 .
Further, for the generation of the shutter pulse a 8, also outputs the horizontal reference pulse a 9 to the shutter pulse generating circuit 107.
【００１３】シャッタパルス発生回路１０７は、映像信
号処理部１０６から入力される制御信号ａ10によって定
められる期間、入力された水平基準パルスａ9 から水平
走査周波数を持つシャッタパルスａ8 を生成し、ＶＳＵ
Ｂドライブ回路１０８に出力する。ＶＳＵＢドライブ回
路１０８は、シャッタパルスａ8 の電位が、電荷蓄積部
に蓄積された電荷を排出できるだけの高レベルにシフト
させたドライブパルスａ11を生成し、ＣＣＤ素子１０１
に出力する。[0013] The shutter pulse generating circuit 107, the period defined by the control signal a 10 inputted from the video signal processing unit 106 generates a shutter pulse a 8 with a horizontal scanning frequency of the horizontal reference pulse a 9 input, VSU
Output to the B drive circuit 108. VSUB drive circuit 108, the potential of the shutter pulse a 8 generates a drive pulse a 11 which is shifted to the high level as possible discharge the charges accumulated in the charge accumulating portion, CCD element 101
Output to
【００１４】上記制御信号ａ10の生成にあたって、映像
信号処理部１０６は、映像信号ａ7の輝度信号を加算す
ることにより、表示装置の画面全体の明暗を判定する。
そして、映像信号処理部１０６は、明る過ぎると判定し
たときに、シャッタパルスａ8 の出力回数を多くするよ
うに、電荷掃き捨て期間を長くする制御信号ａ10を生成
する一方、暗過ぎると判定したときに、シャッタパルス
ａ8 の出力回数を減らすように、電荷掃き捨て期間を短
くする制御信号ａ10を生成し、シャッタパルス発生回路
１０７に出力する。[0014] When generation of the control signal a 10, the image signal processing unit 106, by adding the luminance signal of the video signal a 7, determines brightness of the entire screen of the display device.
The video signal processing unit 106, when it is determined that too bright, so as to increase the number of outputs of the shutter pulse a 8, while generating the control signal a 10 to increase the electric charge sweep period, and too dark determination when, to reduce the number of output times of the shutter pulse a 8, it generates a control signal a 10 to shorten the electric charge sweep period, and outputs the shutter pulse generating circuit 107.
【００１５】図７（ｄ）は、表示装置の画面全体が明る
過ぎたため、シャッタパルスａ8 の出力回数を多くし、
電荷掃き捨て期間を長くした場合、言い換えると、シャ
ッタスピードを高速にして露光時間を短くした場合を示
している。一方、図７（ｆ）は、表示装置の画面全体が
暗過ぎたため、シャッタパルスａ8 の出力回数を減ら
し、電荷掃き捨て期間を短くした場合、言い換えると、
シャッタスピードを低速にして露光時間を長くした場合
を示している。また、図７（ｅ）は、図７（ｄ）と図７
（ｆ）との中間の場合を示している。[0015] FIG. 7 (d), because the entire screen of the display device is too bright, to increase the number of output times of the shutter pulse a 8,
This shows a case where the charge sweeping period is lengthened, in other words, a case where the exposure time is shortened by increasing the shutter speed. On the other hand, FIG. 7 (f) for the entire screen of the display device is too dark, reduce the number of output times of the shutter pulse a 8, when shortening the electric charge sweep period, in other words,
This shows a case where the exposure time is lengthened by lowering the shutter speed. Further, FIG. 7E shows FIGS. 7D and 7
The figure shows an intermediate case with (f).
【００１６】なお、図７（ｄ）に示す電荷掃き捨て期間
の中で、垂直ブランキング期間と重なる末端期間Ｔで
は、シャッタパルスａ8 の周波数を水平走査周波数より
高く設定している。この目的は、例えば特開平５−８３
６４１号公報に開示されているように、電子シャッタの
シャッタスピードを高速にする程、シャッタパルス発生
回路１０７からシャッタパルスａ8 が１つ出力されるだ
けで、表示画面の明るさが急激に変化してしまう現象を
緩和することにある。[0016] Incidentally, in the electric charge sweep period shown in FIG. 7 (d), the end period T overlaps the vertical blanking period, and the frequency of the shutter pulse a 8 is set higher than the horizontal scanning frequency. The purpose is described in, for example, JP-A-5-83.
As disclosed in 641 JP, as the shutter speed of the electronic shutter speed, from the shutter pulse generating circuit 107 by shutter pulse a 8 are output one brightness abruptly change in the display screen The purpose is to mitigate the phenomenon.
【００１７】具体的には、シャッタスピードを１／５２
５秒より低速にする場合には、水平走査周波数を持つシ
ャッタパルスａ8 によって、１水平走査期間を単位とし
て電荷蓄積期間を増減させる。これに対し、シャッタス
ピードを１／５２５秒より高速にする場合には、シャッ
タパルスａ8 の周波数を水平走査周波数より非常に高く
し、電荷蓄積期間を微小量ずつ縮めるようにする。こう
することで、シャッタスピードの高速域で、表示画面の
適正な明るさが得られるシャッタスピードを設定するこ
とができる。Specifically, the shutter speed is set to 1/52
If from 5 seconds to a low speed, the shutter pulse a 8 with a horizontal scanning frequency increases or decreases the charge accumulation period of one horizontal scanning period as a unit. In contrast, in the case of faster than 1/525 seconds shutter speed, and much higher than the horizontal scanning frequency the frequency of the shutter pulse a 8, so as reduce the charge accumulation period by a small amount. By doing so, it is possible to set a shutter speed at which a proper brightness of the display screen can be obtained in a high shutter speed range.
【００１８】ところで、従来の電子シャッタでは、電荷
蓄積部に蓄積された電荷が垂直転送部に溢れるのを防ぐ
ために、ＶＳＵＢドライブ回路１０８にてシャッタパル
スａ8 に所定の直流成分（ＤＣレベル）を重畳してい
る。このＤＣレベルの設定にばらつきが有る場合や、瞬
間的に強い光が入射してきた場合、あるいはＣＣＤ素子
１０１の特性にばらつきが有る場合等において、弱い入
射光であってもスミアやブルーミングが発生する可能性
の有ることを想定して、ＶＳＵＢドライブ回路１０８で
は、シャッタパルスａ8 に１水平走査周期で高い電圧を
必ず加えてドライブパルスａ11を生成し、確実に不要電
荷が基板へ排出されるようにしている。[0018] In the conventional electronic shutter, to the charge stored in the charge storage part is prevented from overflowing to the vertical transfer portion, a predetermined DC component in the shutter pulse a 8 at VSUB drive circuit 108 (DC level) Are superimposed. In the case where there is a variation in the setting of the DC level, in the case where strong light is incident momentarily, or in the case where the characteristics of the CCD element 101 are varied, smear or blooming occurs even with weak incident light. possible that assuming there, the VSUB drive circuit 108 generates the drive pulse a 11 always added a higher voltage in one horizontal scanning period in the shutter pulse a 8, surely unnecessary charges are discharged to the substrate Like that.
【００１９】なお、上記のスミアとは、電荷蓄積部とし
ての受光素子への入射光が、結像位置以外に漏れて垂直
転送部に入り込み、明るい被写体が表示画面の垂直走査
方向に尾を引く現象のことである。また、ブルーミング
とは、受光素子に非常に明るい光が入射したときに、電
荷が電荷蓄積部から他の電荷蓄積部に溢れる現象のこと
である。The above-mentioned smear means that the light incident on the light receiving element as the charge storage unit leaks to a position other than the image forming position and enters the vertical transfer unit, and a bright subject trails in the vertical scanning direction of the display screen. It is a phenomenon. In addition, blooming is a phenomenon in which electric charge overflows from a charge accumulation portion to another charge accumulation portion when extremely bright light enters a light receiving element.
【００２０】[0020]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、以下の課題を有している。However, the above conventional configuration has the following problems.
【００２１】 ＶＳＵＢドライブ回路１０８が備える
レベルシフト用トランジスタが、シャッタパルスａ8 に
１水平走査周期毎に高い電圧を加えるスイッチング動作
を行うため、電力損失が生じる。このため、携帯用撮像
装置やパーソナルコンピュータの画像入力装置のような
消費電力の節約を重視する用途では、電力損失をできる
だけ小さくすることが、技術的課題となっている。Since the level shift transistor included in the VSUB drive circuit 108 performs a switching operation of applying a high voltage to the shutter pulse a 8 every one horizontal scanning cycle, power loss occurs. For this reason, in applications where saving power is important, such as a portable imaging device or an image input device of a personal computer, it is a technical problem to reduce power loss as much as possible.
【００２２】 ドライブパルスａ11の印加によって、
ＣＣＤ素子１０１の基板全体に電圧を加えるため、転送
中の信号電荷も基板電位の変動によって減少してしま
う。したがって、従来の方式では、映像信号ａ7 のＳ／
Ｎが劣化することは、避けられない問題である。By applying the drive pulse a 11 ,
Since a voltage is applied to the entire substrate of the CCD element 101, signal charges during transfer also decrease due to fluctuations in the substrate potential. Therefore, in the conventional method, the video signal a 7 S /
Deterioration of N is an unavoidable problem.
【００２３】 ＶＳＵＢドライブ回路１０８にてシャ
ッタパルスａ8 に重畳されるＤＣレベルは、通常、ユー
ザの手に渡る前にメーカ側で調節していたが、納品後に
ユーザ側で不具合が生じた場合、メーカ側でカメラ装置
を一度回収し、ユーザ側の都合の良いように再設定する
必要があった。そのため、不具合が生じた場合には、解
消されるまでにかなりの時間を必要とするという問題が
有る。The DC level superimposed on the shutter pulse a 8 in the VSUB drive circuit 108 is usually adjusted by the manufacturer before the hand reaches the hand of the user, but if a problem occurs on the user side after delivery, It is necessary for the manufacturer to collect the camera device once and reset it for the convenience of the user. Therefore, when a problem occurs, there is a problem that a considerable time is required until the problem is solved.
【００２４】 シャッタパルスａ8 に重畳する上述の
ＤＣレベルを高くし過ぎると、ＣＣＤ素子１０１の基板
に常に高い電圧を加えているのと同様の状態となる。こ
の場合、電荷蓄積部に蓄積される電荷が常に基板へ排出
されて信号電荷が減少することになるので、Ｓ／Ｎの劣
化した映像になってしまう。そのため、通常、入射光量
の使用範囲と映像品質とに対するユーザの要望に応じて
メーカ側で予めＤＣレベルの調整を行うか、メーカ側が
専門的な調整方法の指導をユーザに対して行っている。
この結果、製品の納期を短縮することは困難であるとい
う問題が有る。If the DC level superimposed on the shutter pulse a 8 is set too high, a state similar to that in which a high voltage is constantly applied to the substrate of the CCD element 101 is obtained. In this case, the charge stored in the charge storage unit is constantly discharged to the substrate and the signal charge decreases, resulting in an image with a deteriorated S / N. For this reason, usually, the manufacturer adjusts the DC level in advance according to the user's request for the range of use of the incident light amount and the image quality, or the manufacturer provides the user with a professional adjustment method.
As a result, there is a problem that it is difficult to shorten the delivery date of the product.
【００２５】 監視カメラシステムのように、多数の
カメラを接続して得られた画像情報を、数台のモニタを
利用して時分割表示あるいは画面分割表示などで利用す
るような用途の場合、カメラの不具合が発生しても表示
画面から気付きにくく、不具合の発見までに時間がかか
ってしまうという問題や、不具合を発見しても不具合が
発生したカメラを特定できずシステムに支障を来すこと
があるという問題を抱えている。In an application such as a surveillance camera system in which image information obtained by connecting a large number of cameras is used in time-division display or screen-division display using several monitors, Even if a problem occurs, it is difficult to notice from the display screen and it takes time to find the problem, and even if a problem is found, the camera that caused the problem can not be identified and it may hinder the system There is a problem that there is.
【００２６】本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、
固体撮像装置の電子シャッタに関する各種の制御因子
を、ユーザが望む使用条件や環境条件に合わせて多様に
制御することができ、ユーザにとって一層使いやすい固
体撮像装置を提供することにある。In view of the above problems, an object of the present invention is to provide
An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device which can control various control factors related to an electronic shutter of the solid-state imaging device in accordance with use conditions and environmental conditions desired by a user, and which is more user-friendly.
【００２７】[0027]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る固
体撮像装置は、上記の課題を解決するために、入力され
た光を電気信号に変換する固体撮像素子（例えば、ＣＣ
Ｄ素子）と、固体撮像素子を駆動して電気信号を出力さ
せると共に、固体撮像素子に蓄積される電荷量を制御す
る一連のパルス電圧列（例えば、シャッタパルス）を生
成し、パルス電圧列の各パルス電圧を増幅して固体撮像
素子に印加することにより、固体撮像素子に入力された
光量に応じてシャッタスピードを調整する駆動回路（例
えば、タイミング発生部およびＶＳＵＢドライブ回路）
とを備えた固体撮像装置において、固体撮像素子に入力
された光量が所定値を下回るとき、上記パルス電圧列の
パルス数を減らすマスク回路（例えば、分周回路および
ＡＮＤゲート回路）を備えており、上記パルス電圧列
は、水平走査周波数を持つ水平基準パルス信号の一部を
取り出して生成され、上記マスク回路は、水平基準パル
ス信号を分周した分周パルス信号（例えば、マスクパル
ス）と、上記パルス電圧列との論理積を取ることによ
り、パルス電圧列のパルス数を減らすように構成されて
いることを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device which converts input light into an electric signal (for example, a CC).
D element) and a solid-state imaging device to output an electric signal and generate a series of pulse voltage trains (for example, shutter pulses) for controlling the amount of electric charge accumulated in the solid-state imaging device. A drive circuit (eg, a timing generator and a VSUB drive circuit) that amplifies each pulse voltage and applies it to the solid-state imaging device to adjust the shutter speed according to the amount of light input to the solid-state imaging device
In the solid-state imaging device including bets, when the amount of light input to the solid-state imaging device is lower than a predetermined value, is provided with a mask circuit to reduce the number of pulses of the pulse voltage train (e.g., divider and AND gate circuit) , The above pulse voltage train
Converts part of the horizontal reference pulse signal with the horizontal scanning frequency
The mask circuit is generated by taking out the horizontal reference pulse.
Pulse signal (for example, mask pulse
By taking the logical product of the pulse voltage train and
Is configured to reduce the number of pulses in the pulse voltage train.
It is characterized in that there.
【００２８】上記の構成によれば、固体撮像素子に光が
入力されると、入力された光量に応じた電荷が固体撮像
素子で生成され、駆動回路の駆動によって、映像情報を
持った電気信号として取り出される。この電気信号から
生成される映像信号の輝度は、固体撮像素子に蓄積され
読み出される電荷量に依存して変わる。固体撮像素子に
蓄積される電荷量が多過ぎると、スミアやブルーミング
等の不都合な現象が発生する。According to the above arrangement, when light is input to the solid-state imaging device, a charge corresponding to the input light amount is generated by the solid-state imaging device, and the driving circuit drives the electric signal having video information. Is taken out as The luminance of the video signal generated from the electric signal changes depending on the amount of charge stored in and read from the solid-state imaging device. If the amount of charge stored in the solid-state imaging device is too large, undesired phenomena such as smear and blooming occur.
【００２９】そこで、固体撮像素子に蓄積された電荷の
一部を捨て、蓄積される電荷量を制御することによっ
て、固体撮像装置のシャッタスピード（露光時間）が、
固体撮像素子に入力された光量に応じて、駆動回路によ
り適切に調整される。Therefore, by discarding a part of the electric charge accumulated in the solid-state imaging device and controlling the amount of accumulated electric charge, the shutter speed (exposure time) of the solid-state imaging device can be reduced.
The driving circuit appropriately adjusts the amount of light input to the solid-state imaging device.
【００３０】このとき、駆動回路では、一連のパルス電
圧列が生成され、パルス電圧列の各パルス電圧が増幅さ
れて固体撮像素子に印加される。これにより、固体撮像
素子に蓄積された電荷が捨てられ、固体撮像素子に入力
された光量に適した電荷が蓄積される。なお、各パルス
電圧の増幅には、通常、レベルシフト用トランジスタの
スイッチング動作が利用されており、スイッチング動作
には電力損失が伴うものである。At this time, in the drive circuit, a series of pulse voltage trains is generated, and each pulse voltage of the pulse voltage train is amplified and applied to the solid-state imaging device. As a result, the charge accumulated in the solid-state imaging device is discarded, and the charge suitable for the amount of light input to the solid-state imaging device is accumulated. Note that the switching operation of the level shift transistor is normally used for amplifying each pulse voltage, and the switching operation involves power loss.
【００３１】しかしながら、請求項１に係る発明によれ
ば、固体撮像素子に入力された光量が所定値を下回ると
き、すなわち被写体が暗いときには、マスク回路が上記
パルス電圧列のパルス数を減らすように動作するので、
固体撮像素子に印加される前に増幅されるパルス数が減
る。これにより、例えばレベルシフト用トランジスタの
スイッチング動作によって各パルス電圧の増幅を行う場
合、スイッチング動作に伴う電力損失が低減される。ま
た、パルス電圧の増幅に必要な電力自体が節減される。
したがって、低消費電力を重要視する用途に適した固体
撮像装置を提供することができる。However, according to the first aspect of the present invention, when the amount of light input to the solid-state imaging device is lower than a predetermined value, that is, when the subject is dark, the mask circuit reduces the number of pulses of the pulse voltage train. Works,
The number of pulses amplified before being applied to the solid-state imaging device is reduced. Thereby, for example, when amplifying each pulse voltage by the switching operation of the level shift transistor, power loss accompanying the switching operation is reduced. Further, the power itself required for amplifying the pulse voltage is reduced.
Therefore, a solid-state imaging device suitable for applications where low power consumption is important can be provided.
【００３２】なお、固体撮像素子に入力された光量が小
さいゆえに、パルス電圧列のパルス数を減らしても、固
体撮像素子に蓄積された電荷が溢れ出すような問題は生
じない。 Since the amount of light input to the solid-state imaging device is small, even if the number of pulses in the pulse voltage train is reduced, there is no problem that the charges accumulated in the solid-state imaging device overflow .
【００３３】さらに上記の構成によれば、パルス電圧列
のパルス周期は、水平基準パルス信号の１水平走査周期
に等しく、分周パルス信号のパルス周期は、１水平走査
周期の整数倍となる。したがって、分周パルス信号とパ
ルス電圧列との論理積を取れば、パルス電圧列のパルス
数を規則的に減らすことができる。 Further , according to the above configuration, the pulse period of the pulse voltage train is equal to one horizontal scanning period of the horizontal reference pulse signal, and the pulse period of the divided pulse signal is an integral multiple of one horizontal scanning period. Therefore, if the logical product of the divided pulse signal and the pulse voltage train is calculated, the number of pulses in the pulse voltage train can be reduced regularly.
【００３４】また、分周回路とＡＮＤゲート回路とを用
いてマスク回路を構成することができるので、マスク回
路に特別な回路構成を必要としない。 Further, since the mask circuit can be formed using the frequency dividing circuit and the AND gate circuit, no special circuit configuration is required for the mask circuit .
【００３５】[0035]
【発明の実施の形態】〔実施の形態〕 本発明の実施の一形態について図１および図２に基づい
て説明すれば、以下のとおりである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [ Embodiment ] The following will describe one embodiment of the present invention with reference to FIGS.
【００３６】本実施の形態では、ユーザにとって一層使
いやすい固体撮像装置を提供するために、主として上述
した従来技術の課題およびの解決に向けて、ＣＣＤ
素子への入射光量が小さく、電子シャッタのシャッタス
ピードを低速にして電荷蓄積時間を長くしようとする場
合に、シャッタパルスの出力パルス数を減らすことによ
って、ＶＳＵＢドライブ回路での電力損失を抑え、消費
電力を節約することができる固体撮像装置の構成および
その動作について説明する。In this embodiment, in order to provide a solid-state imaging device which is easier for the user to use, the CCD is mainly intended to solve the above-mentioned problems of the prior art.
When the amount of light incident on the element is small, and the shutter speed of the electronic shutter is to be reduced to increase the charge accumulation time, the power loss in the VSUB drive circuit can be suppressed by reducing the number of output pulses of the shutter pulse to reduce power consumption. The configuration and operation of a solid-state imaging device that can save power will be described.
【００３７】ＣＣＤ素子の基板には、電荷蓄積部に蓄積
された電荷を基板深部へと排出するための高い電圧を持
つドライブパルスが、１水平走査周期で印加され、ドラ
イブパルスが次々と印加され続ける期間を、図２（ｆ）
に示すように、電荷掃き捨て期間と呼び、電荷掃き捨て
期間を調節することで電子シャッタのシャッタスピード
を調節できる点は、従来技術の項で既に説明したとおり
である。A drive pulse having a high voltage for discharging the electric charge accumulated in the electric charge accumulating portion to the deep part of the substrate is applied to the substrate of the CCD element in one horizontal scanning cycle, and the drive pulses are applied one after another. Figure 2 (f)
As described above, the point that the shutter speed of the electronic shutter can be adjusted by adjusting the charge sweeping period, which is called a charge sweeping period, has already been described in the section of the related art.
【００３８】上記ドライブパルスは、ＣＣＤ素子の基板
に接続されたＶＳＵＢドライブ回路によって、ＶＳＵＢ
ドライブ回路に入力されるシャッタパルスを１水平走査
周期毎に高電圧にレベルシフトすることで生成される
が、このシャッタパルスを生成するタイミング発生部１
の構成について図１を参照して説明する。なお、タイミ
ング発生部およびＶＳＵＢドライブ回路は、請求項に記
載の駆動回路を構成している。The drive pulse is generated by a VSUB drive circuit connected to the substrate of the CCD element.
The timing pulse is generated by shifting the level of a shutter pulse input to the drive circuit to a high voltage every horizontal scanning period.
Will be described with reference to FIG. The timing generator and the VSUB drive circuit constitute a drive circuit described in the claims.
【００３９】上記タイミング発生部１は、同期信号発生
回路２、ＣＣＤ駆動パルス発生回路３、シャッタパルス
発生回路４、分周回路５およびＡＮＤゲート回路６を備
えている。なお、分周回路５およびＡＮＤゲート回路６
は、請求項１に記載のマスク回路に相当している。The timing generator 1 includes a synchronizing signal generator 2, a CCD drive pulse generator 3, a shutter pulse generator 4, a frequency divider 5, and an AND gate circuit 6. Note that the frequency dividing circuit 5 and the AND gate circuit 6
Corresponds to the mask circuit according to the first aspect.
【００４０】上記同期信号発生回路２は、水平走査周波
数を有する水平基準パルスｓ1 （図２（ａ）参照）およ
び垂直走査周波数を持つ垂直ブランキングパルスｓ
V （図２（ｂ）参照）を生成し、ＣＣＤ駆動パルス発生
回路３およびシャッタパルス発生回路４へ出力する。Ｃ
ＣＤ駆動パルス発生回路３は、ＣＣＤ素子を駆動するた
めの電荷読み出しパルスｓ2 （図２（ｃ）参照）、垂直
転送パルスｓ3 および水平転送パルスｓ4 を水平基準パ
ルスｓ1 および垂直ブランキングパルスｓV に基づいて
生成する。これらの各パルスｓ2 〜ｓ4 およびｓV は、
従来技術の項で説明した各パルスａ1 〜ａ3 およびａV
にそれぞれ対応している。The synchronizing signal generating circuit 2 includes a horizontal reference pulse s 1 having a horizontal scanning frequency (see FIG. 2A) and a vertical blanking pulse s having a vertical scanning frequency.
V (see FIG. 2B) is generated and output to the CCD drive pulse generation circuit 3 and the shutter pulse generation circuit 4. C
The CD drive pulse generation circuit 3 converts the charge readout pulse s 2 (see FIG. 2C) for driving the CCD element, the vertical transfer pulse s 3 and the horizontal transfer pulse s 4 into a horizontal reference pulse s 1 and a vertical blanking. Generated based on the pulse s V. Each of these pulses s 2 -s 4 and s V
Each pulse a 1 to a 3 and a V described in the section of the prior art
Respectively.
【００４１】上記シャッタパルス発生回路４には、ＣＣ
Ｄ駆動パルス発生回路３から電荷読み出しパルスｓ2 が
入力されると共に、同期信号発生回路２から水平基準パ
ルスｓ1 を入力する。これにより、シャッタパルス発生
回路４は、図２（ｃ）（ｈ）に示すように、電荷読み出
しパルスｓ2 が入力されたときに、水平基準パルスｓ1
に同期したシャッタパルス生成信号ｓ5 の出力を開始す
る。The shutter pulse generation circuit 4 has a CC
The charge readout pulse s 2 is input from the D drive pulse generation circuit 3, and the horizontal reference pulse s 1 is input from the synchronization signal generation circuit 2. Thus, the shutter pulse generating circuit 4, as shown in FIG. 2 (c) (h), when the charge reading pulse s 2 is input, the horizontal reference pulse s 1
It starts outputting the shutter pulse generating signal s 5 synchronized with.
【００４２】さらに、シャッタパルス発生回路４には、
図示しない映像信号処理部から、電荷掃き捨て期間の長
さを設定する制御信号ｓ6 が入力される。この制御信号
ｓ6の生成にあたって、映像信号処理部は、従来技術の
項でも説明したように、得られた映像信号の輝度信号を
加算することにより、表示装置の画面全体の明暗を判定
する。そして、映像信号処理部は、表示画面が明る過ぎ
ると判定したときに、シャッタパルス生成信号ｓ5 の出
力回数を多くするように、電荷掃き捨て期間を長くする
制御信号ｓ6 を生成する一方、暗過ぎると判定したとき
に、シャッタパルス生成信号ｓ5 の出力回数を減らすよ
うに、電荷掃き捨て期間を短くする制御信号ｓ6 を生成
する。Further, the shutter pulse generating circuit 4
From the video signal processing section (not shown), the control signal s 6 for setting the length of the electric charge sweep period is entered. In the generation of the control signal s 6, the video signal processing unit, as described in the prior art section, by adding the luminance signal of the video signal obtained determines brightness of the entire screen of the display device. The video signal processing unit, when it is determined that the display screen too bright, so as to increase the number of outputs of the shutter pulse generating signal s 5, while generating the control signal s 6 to increase the electric charge sweep period, when it is determined that too dark, to reduce the number of output times of the shutter pulse generating signal s 5, and generates a control signal s 6 to shorten the electric charge sweep period.
【００４３】次に、上記分周回路５は、映像信号処理部
からＨｉｇｈレベルのシャッタ条件信号ｓ7 が入力され
たとき、同期信号発生回路２から入力される水平基準パ
ルスｓ1 の周波数を整数分の１に落とす分周処理を行
い、映像信号処理部から入力される制御信号ｓ6 によっ
て指定された期間、シャッタパルス生成信号ｓ5 を周期
的にマスクするようなマスクパルスｓ8 を生成出力する
（図２（ｊ）参照）。Next, when the high-level shutter condition signal s 7 is input from the video signal processing unit, the frequency dividing circuit 5 sets the frequency of the horizontal reference pulse s 1 input from the synchronization signal generating circuit 2 to an integer. perform frequency division processing to drop the minute 1, a video signal period specified by the control signal s 6 inputted from the processing unit, generates and outputs a mask pulse s 8 as the shutter pulse generating signal s 5 periodically masked (See FIG. 2 (j)).
【００４４】一方、分周回路５は、映像信号処理部から
Ｌｏｗレベルのシャッタ条件信号ｓ7 が入力された場合
には動作せず、かつ、マスクパルスｓ8 の代わりに、常
にＨｉｇｈレベルに保持された信号を出力する回路構成
となっている。なお、マスクパルスｓ8 は、請求項１に
記載の分周パルス信号に相当している。On the other hand, the frequency dividing circuit 5 does not operate when the low-level shutter condition signal s 7 is input from the video signal processing section, and always maintains the high level instead of the mask pulse s 8. Circuit that outputs the output signal. The mask pulse s 8 is equivalent to the division pulse signal according to claim 1.
【００４５】上記シャッタ条件信号ｓ7 は、映像信号処
理部における映像の明暗判定に基づいて、映像信号処理
部で生成される。すなわち、ＣＣＤ素子に入射する光量
が小さく、シャッタスピードを比較的低速に設定する場
合、図２（ｉ）に示すように、映像信号処理部は、シャ
ッタ条件信号ｓ7 のレベルを、ＣＣＤ駆動パルス発生回
路３から入力される電荷読み出しパルスｓ2 に同期して
Ｈｉｇｈレベルにする。また、ＣＣＤ素子に入射する光
量が増えて、シャッタスピードを比較的中速から高速に
設定する場合、図２（ｅ）（ｇ）に示すように、映像信
号処理部は、シャッタ条件信号ｓ7 のレベルをＬｏｗレ
ベルに保持する。The shutter condition signal s 7 is generated by the video signal processing unit based on the determination of the brightness of the video by the video signal processing unit. That is, smaller amount of light incident on the CCD element, when set to a relatively slow shutter speed, as shown in FIG. 2 (i), the video signal processing section, the level of the shutter condition signal s 7, CCD driving pulse to High level in synchronization with the charge readout pulse s 2 input from the generating circuit 3. When the amount of light incident on the CCD element increases and the shutter speed is set to a relatively medium speed to a high speed, as shown in FIGS. 2 (e) and 2 (g), the video signal processing unit performs a shutter condition signal s 7 Is held at the low level.
【００４６】構成の説明の最後となる上記ＡＮＤゲート
回路６は、シャッタパルス発生回路４から入力されるシ
ャッタパルス生成信号ｓ5 と、分周回路５から入力され
るマスクパルスｓ8 またはＨｉｇｈレベルに保持された
信号との論理積を求めることにより、上述のシャッタパ
ルスｓ9 を生成する。なお、シャッタパルスｓ9 は、請
求項に記載のパルス電圧列に相当している。[0046] the end of the description of the configuration the AND gate circuit 6, the shutter pulse generating signal s 5 input from the shutter pulse generating circuit 4, the mask pulse s 8 or High level is input from the frequency divider 5 by obtaining a logical product of the held signal, and generates a shutter pulse s 9 above. The shutter pulse s 9 corresponds to the pulse voltage train of claim.
【００４７】上記の構成において、初めに、ＣＣＤ素子
に入射する光量が少なく、カメラシステム内で制御可能
なシャッタスピードの中でシャッタスピードを比較的低
速に設定する場合に、シャッタパルスｓ9 を生成するタ
イミング発生部１の動作を説明する。[0047] In the above configuration, first, less the amount of light incident on the CCD element, when set to a relatively slow shutter speed in a controllable shutter speed in the camera system, generates a shutter pulse s 9 The operation of the timing generator 1 will be described.
【００４８】ＣＣＤ駆動パルス発生回路３は、同期信号
発生回路２から入力される垂直ブランキングパルスｓV
から垂直ブランキング期間を検出し、図２（ｂ）（ｃ）
に示すように、垂直ブランキング期間中に電荷読み出し
パルスｓ2 を生成する。この電荷読み出しパルスｓ
2 が、シャッタパルス発生回路４に入力されることによ
り、シャッタパルス発生回路４は、図２（ｈ）に示すよ
うに、水平基準パルスｓ1から生成したシャッタパルス
生成信号ｓ5 の出力を開始する。The CCD drive pulse generation circuit 3 is provided with a vertical blanking pulse s V input from the synchronization signal generation circuit 2.
, A vertical blanking period is detected from FIG.
As shown in, for generating a charge readout pulse s 2 during the vertical blanking period. This charge readout pulse s
2, by being input to the shutter pulse generating circuit 4, the shutter pulse generating circuit 4, as shown in FIG. 2 (h), starts outputting the shutter pulse generating signal s 5 generated from the horizontal reference pulse s 1 I do.
【００４９】一方、映像信号処理部では、シャッタスピ
ードを比較的低速に設定する判定が下されているので、
ＣＣＤ駆動パルス発生回路３から入力される電荷読み出
しパルスｓ2 に同期してＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベ
ルに切り換わるシャッタ条件信号ｓ7 が生成される。On the other hand, in the video signal processing section, it is determined that the shutter speed is set to a relatively low speed.
Shutter condition signal s 7 switched from Low level to the High level in synchronization with the charge readout pulse s 2 that is input from the CCD drive pulse generating circuit 3 is produced.
【００５０】このシャッタ条件信号ｓ7 が分周回路５に
入力されると、分周回路５は、水平基準パルスｓ1 を整
数分の１に分周したマスクパルスｓ8 の出力を開始す
る。シャッタパルス生成信号ｓ5 とマスクパルスｓ8 と
は、いずれも電荷読み出しパルスｓ2 をトリガとして水
平基準パルスｓ1 から生成されているので、マスクパル
スｓ8 の周波数が水平基準パルスｓ1 の周波数の例えば
１／２である場合には、図２（ｈ）（ｊ）に示すよう
に、シャッタパルス生成信号ｓ5 の隣接する２つのＨｉ
ｇｈレベルは、マスクパルスｓ8 の隣接するＨｉｇｈレ
ベルおよびＬｏｗレベルにそれぞれ同期している。When the shutter condition signal s 7 is input to the frequency dividing circuit 5, the frequency dividing circuit 5 starts outputting a mask pulse s 8 obtained by dividing the horizontal reference pulse s 1 by an integer. The shutter pulse generating signal s 5 and the mask pulse s 8, both because it is generated from the horizontal reference pulse s 1 the charge reading pulse s 2 as a trigger, the frequency frequency of the horizontal reference pulse s 1 of the mask pulse s 8 For example, in the case of シ ャ ッ タ, as shown in FIGS. 2H and 2J, two adjacent Hi pulses of the shutter pulse generation signal s 5 are output.
gh levels are respectively synchronized to the High level and Low level adjacent the mask pulse s 8.
【００５１】したがって、シャッタパルス生成信号ｓ5
とマスクパルスｓ8 との論理積をＡＮＤゲート回路６で
求めれば、図２（ｋ）に示すように、シャッタパルス生
成信号ｓ5 の出力回数が１／２に間引かれたシャッタパ
ルスｓ9 が生成される。Therefore, the shutter pulse generation signal s 5
And by obtaining a logical product of the mask pulse s 8 by the AND gate circuit 6, as shown in FIG. 2 (k), the shutter pulse s 9 which number of output times of the shutter pulse generating signal s 5 is thinned out to 1/2 Is generated.
【００５２】ただし、シャッタパルス発生回路４および
分周回路５には、電荷掃き捨て期間を比較的短く設定す
る制御信号ｓ6 が、映像信号処理部から入力されるの
で、シャッタパルス生成信号ｓ5 およびマスクパルスｓ
8 の生成は、所定の電荷掃き捨て期間内に限定される。
したがって、シャッタパルスｓ9 の生成もまた、所定の
電荷掃き捨て期間内に限定される。However, since the control signal s 6 for setting the charge sweeping period relatively short is input from the video signal processing unit to the shutter pulse generating circuit 4 and the frequency dividing circuit 5, the shutter pulse generating signal s 5 And mask pulse s
The generation of 8 is limited within a predetermined charge sweep-out period.
Therefore, generation of the shutter pulse s 9 are also limited to the period during sweep a predetermined charge.
【００５３】出力回数が低減されたシャッタパルスｓ9
は、ＡＮＤゲート回路６からＶＳＵＢドライブ回路に入
力される。ＶＳＵＢドライブ回路では、シャッタパルス
ｓ9のＨｉｇｈレベルをさらに高いレベルにシフトさせ
たドライブパルスが生成され、ＣＣＤ素子の基板に印加
される。これにより、ドライブパルスが印加されている
間、ＣＣＤ素子の電荷蓄積部に蓄積された電荷が排出さ
れる。Shutter pulse s 9 with reduced number of outputs
Is input from the AND gate circuit 6 to the VSUB drive circuit. The VSUB drive circuit, the drive pulse is shifted to a higher level High level of the shutter pulse s 9 is generated and applied to the substrate of the CCD. As a result, while the drive pulse is being applied, the charges accumulated in the charge accumulating portion of the CCD element are discharged.
【００５４】このとき、ＣＣＤ素子の入射光量が小さい
ため、シャッタパルスｓ9 の出力回数を減らし、ＣＣＤ
素子の基板に対する電圧印加回数を減らしても、電荷蓄
積部から電荷が溢れてしまうことは無い。また、基板に
対する電圧印加回数が減るので、ＣＣＤ素子内の垂直転
送部または水平転送部で転送中の信号電荷が、基板電位
の変動によって減少するという問題も緩和される。した
がって、シャッタスピードが比較的低速の場合における
映像信号のＳ／Ｎが向上する効果を得ることもできる。[0054] At this time, since the amount of light incident on the CCD element is small, reducing the number of output times of the shutter pulse s 9, CCD
Even if the number of times of voltage application of the element to the substrate is reduced, the charge does not overflow from the charge storage portion. Further, since the number of times of voltage application to the substrate is reduced, the problem that the signal charge being transferred in the vertical transfer unit or the horizontal transfer unit in the CCD element is reduced due to a change in the substrate potential is also reduced. Therefore, the effect of improving the S / N of the video signal when the shutter speed is relatively low can be obtained.
【００５５】また、ＶＳＵＢドライブ回路に内蔵された
レベルシフト用トランジスタは、シャッタパルスｓ9 の
Ｈｉｇｈレベルに同期して高い電圧を加えるスイッチン
グ動作を行う。上記の例では、シャッタパルスｓ9 の出
力回数は、従来のシャッタパルスの出力回数の１／２に
低減されているので、スイッチング動作が１／２で済む
ため、スイッチング動作に伴う電力損失が抑制されるこ
とになる。[0055] Also, transistor level shift incorporated in the VSUB drive circuit performs a switching operation to apply a high voltage in synchronism with the High level of the shutter pulse s 9. In the above example, the number of output times of the shutter pulse s 9 may, because it is reduced to 1/2 of the number of output times of the conventional shutter pulse, the switching operation requires only half the power loss caused by the switching operation inhibition Will be done.
【００５６】この結果、携帯用撮像装置やパーソナルコ
ンピュータの画像入力装置のような消費電力の節約を重
視する用途において、電力損失をできるだけ小さくする
という技術目的を達成することができる。As a result, it is possible to achieve the technical object of minimizing power loss in applications where power saving is important, such as portable imaging devices and image input devices of personal computers.
【００５７】次に、ＣＣＤ素子に入射する光量が比較的
多く、カメラシステム内で制御可能なシャッタスピード
の中でシャッタスピードを中速ないし高速に設定する場
合に、シャッタパルスｓ9 を生成するタイミング発生部
１の動作を説明する。Next, a relatively large amount of light incident on the CCD element, in the case of setting the shutter speed in a controllable shutter speed in the camera system to medium speed or high speed, the timing for generating a shutter pulse s 9 The operation of the generator 1 will be described.
【００５８】ＣＣＤ素子に入射する光量が比較的多い場
合には、電荷蓄積部での不要電荷の発生が多くなり、垂
直転送部に不要電荷が溢れてしまうブルーミングが発生
しないように、タイミング発生部１は、従来通り水平走
査周波数を持つシャッタパルスｓ9 を生成する動作を行
う。When the amount of light incident on the CCD element is relatively large, unnecessary charges are generated in the charge accumulating unit, and the timing generating unit is controlled so that blooming in which unnecessary charges overflow in the vertical transfer unit does not occur. 1 performs the operation of generating a shutter pulse s 9 with conventional horizontal scanning frequency.
【００５９】すなわち、映像信号処理部は、映像の明暗
判定に基づいて、映像が所定の明るさを超えたときに
は、シャッタスピードを比較的中速から高速に設定する
のに備えて、シャッタ条件信号ｓ7 のレベルをＬｏｗレ
ベルに保持する（図２（ｅ）（ｇ）参照）。That is, the video signal processing section provides a shutter condition signal in preparation for setting the shutter speed from a relatively middle speed to a high speed when the video exceeds a predetermined brightness based on the brightness determination of the video. the level of s 7 is held Low level (see FIG. 2 (e) (g)) .
【００６０】一方、分周回路５は、Ｌｏｗレベルのシャ
ッタ条件信号ｓ7 が入力された場合には動作せず、か
つ、マスクパルスｓ8 の代わりに、常にＨｉｇｈレベル
に保持された信号を出力するので、ＡＮＤゲート回路６
のゲートが開く。したがって、図２（ｄ）または図２
（ｆ）に示すように、水平走査周波数を持つシャッタパ
ルス生成信号ｓ5 と同じシャッタパルスｓ9 を、所定の
電荷掃き捨て期間の間、ＡＮＤゲート回路６から出力さ
せることができる。On the other hand, the frequency dividing circuit 5 does not operate when the low-level shutter condition signal s 7 is input, and outputs a signal always held at the high level instead of the mask pulse s 8. The AND gate circuit 6
Gate opens. Therefore, FIG. 2 (d) or FIG.
(F), the can the same shutter pulse s 9 and shutter pulse generation signal s 5 having a horizontal scanning frequency for a predetermined electric charge sweep period, the output from the AND gate circuit 6.
【００６１】なお、図２（ｄ）に示す電荷掃き捨て期間
の中で、映像に影響を及ぼさない垂直ブランキング期間
と重なる末端期間τでは、シャッタパルスｓ9 の周波数
を水平走査周波数より高く設定している。これにより、
従来技術の項で既に説明したように、電荷蓄積期間を微
小量ずつ縮めることができるので、電荷蓄積期間が短く
なると、シャッタパルスｓ9 が１つ出力されるだけで、
表示画面の明るさが急激に変化してしまう現象に対応し
て、適切なシャッタスピードを容易に設定することがで
きる。[0061] Incidentally, in the electric charge sweep period shown in FIG. 2 (d), the end period τ overlaps the vertical blanking interval that does not affect the video, set higher than the horizontal scanning frequency the frequency of the shutter pulse s 9 doing. This allows
As already described in the prior art section, since the charge accumulation period can be shortened by a small amount, when the charge accumulation period is shortened, only the shutter pulse s 9 is output one,
An appropriate shutter speed can be easily set in response to a phenomenon in which the brightness of the display screen changes rapidly.
【００６２】〔参考例１〕本参考例に係る固体撮像装置は、入力された光を電気信
号に変換する固体撮像素子（例えば、ＣＣＤ素子）と、
固体撮像素子を駆動して電気信号を出力させると共に、
固体撮像素子に蓄積される電荷量を制御する一連のパル
ス電圧列（例えば、シャッタパルス）を生成し、パルス
電圧列の各パルス電圧の増幅と直流電圧の重畳とを施し
た駆動パルス電圧列（例えば、ドライブパルス）を固体
撮像素子に印加することにより、固体撮像素子に入力さ
れた光量に応じてシャッタスピードを調整する駆動回路
（例えば、タイミング発生部およびＶＳＵＢドライブ回
路）とを備えた固体撮像装置において、生成した駆動パ
ルス電圧列の直流成分を検出する検出部（例えば、ＤＣ
レベル検出回路）と、上記電気信号に基づいた映像信号
を生成する映像信号処理部と、上記映像信号の輝度の異
常を判定し、異常が生じたときに、上記直流成分を増減
して調整する判定制御部（例えば、判定回路）とを備え
ていることを特徴としている。 [ Reference Example 1 ] The solid-state imaging device according to this reference example converts input light into electrical signals.
A solid-state imaging device (for example, a CCD device) for converting the
While driving the solid-state image sensor to output an electric signal,
A series of pallets that control the amount of charge stored in the solid-state image sensor
Pulse train (eg, shutter pulse)
Amplify each pulse voltage of the voltage train and superimpose DC voltage
Drive pulse voltage train (eg, drive pulse)
By applying to the image sensor, the input to the solid-state
Drive circuit that adjusts the shutter speed according to the amount of light
(For example, the timing generator and the VSUB drive
Drive path generated in the solid-state imaging device having the
Detection unit (for example, DC
Level detection circuit) and a video signal based on the electric signal.
A video signal processing unit that generates the
Normal condition is determined, and when an abnormality occurs, the DC component is increased or decreased.
And a determination control unit (for example, a determination circuit) for performing adjustment.
It is characterized by having.
【００６３】上記の構成において、パルス電圧列に直流
電圧を重畳するのは、入力された光量がある程度大きく
ても、固体撮像素子から電荷が溢れないようにするため
である。しかし、重畳される直流電圧が固定されている
と、ユーザの使用条件や環境条件によっては、スミアや
ブルーミングが不所望に発生する場合が生じる。 In the above configuration, the DC voltage is applied to the pulse voltage train.
The voltage is superimposed because the input light amount is large
To prevent the charge from overflowing from the solid-state image sensor
It is. However, the superimposed DC voltage is fixed
Depending on the user's usage and environmental conditions,
In some cases, blooming occurs undesirably.
【００６４】これに対し、本参考例によれば、映像信号
の輝度に異常が生じたときに、異常が解消されるよう
に、駆動パルス電圧列の直流成分が調整されるので、固
体撮像装置に入力される光量の許容範囲を拡張すること
ができる。また、この結果、ユーザの様々な使用条件や
環境条件で使用可能な固体撮像装置を提供することがで
きる。さらに、初期設定された直流電圧が、ユーザの使
用条件や環境条件に合わない場合に、固体撮像装置をメ
ーカに送り返して再調整してもらうための時間と費用と
を節約することができる。すなわち、固体撮像装置のメ
インテナンスを簡素化することができる。 On the other hand, according to this embodiment, the video signal
When an error occurs in the brightness of the
In addition, since the DC component of the drive pulse voltage train is adjusted,
Extending the allowable range of the amount of light input to the body imaging device
Can be. As a result, various usage conditions and
It is possible to provide a solid-state imaging device that can be used in environmental conditions.
Wear. Furthermore, the initially set DC voltage is used by the user.
If the solid-state imaging device is not
The time and expense to send it back to the
Can be saved. That is, the solid-state imaging device
Maintenance can be simplified.
【００６５】さらに、直流電圧の初期設定値に許容範囲
を持たせることができるようになるため、固体撮像装置
の生産ラインで、使用条件や用途別に直流電圧を調節す
る工程を簡素化することができる。 Further , an allowable range is set for the initial setting value of the DC voltage.
Solid-state imaging device
Adjust DC voltage according to usage conditions and applications
Can be simplified.
【００６６】上記本参考例について図３に基づいて説明
すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前
記実施の形態の図面に示した部材と同一の機能を有する
部材には、同一の符号を付記して、その説明を省略す
る。The following is a description of the present embodiment with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００６７】本参考例では、ユーザにとって一層使いや
すい固体撮像装置を提供するために、主として前記した
従来技術の課題の解決に向けて、固体撮像装置におい
てブルーミングやスミアが発生したときに、これらの現
象を装置内で自動的に検出し、抑圧する調整を行うよう
にし、固体撮像装置のメインテナンスを簡素化すること
ができる固体撮像装置の構成およびその動作について説
明する。In the present embodiment , in order to provide a solid-state imaging device which is easier for the user to use, when blooming or smear occurs in the solid-state imaging device, mainly to solve the above-mentioned problems of the prior art, these solid-state imaging devices are used. A configuration and operation of a solid-state imaging device that can automatically detect a phenomenon in the device and perform adjustment for suppressing the phenomenon to simplify maintenance of the solid-state imaging device will be described.
【００６８】まず、図３に示すタイミング発生部１０
は、上記タイミング発生部１から分周回路５およびＡＮ
Ｄゲート回路６を除いた構成となっている。ただし、本
参考例においてタイミング発生部１の構成と、タイミン
グ発生部１において各種信号が入出力する構成とをその
まま使用してもよい。First, the timing generator 10 shown in FIG.
From the timing generator 1 to the frequency divider 5 and AN
The configuration is such that the D gate circuit 6 is omitted. However, the book
In the reference example , the configuration of the timing generator 1 and the configuration in which various signals are input / output in the timing generator 1 may be used as they are.
【００６９】ＣＣＤ駆動パルス発生回路３で生成された
電荷読み出しパルスｓ2 および垂直転送パルスｓ3 は、
垂直ドライブ回路１１を介してＣＣＤ素子１２に入力さ
れる。垂直ドライブ回路１１では、電荷読み出しパルス
ｓ2 および垂直転送パルスｓ3 の電圧が、ＣＣＤ素子１
２の電荷蓄積部に蓄積された電荷を垂直転送部へ読み出
すことができる高い電圧に昇圧される。The charge readout pulse s 2 and the vertical transfer pulse s 3 generated by the CCD drive pulse generation circuit 3 are:
The data is input to the CCD element 12 via the vertical drive circuit 11. The vertical drive circuit 11, the voltage of the charge readout pulse s 2 and the vertical transfer pulse s 3 is, CCD element 1
2 is boosted to a high voltage at which the charge stored in the charge storage unit can be read out to the vertical transfer unit.
【００７０】ＣＣＤ素子１２は、上記電荷蓄積部と、垂
直転送部および水平転送部とを備えている。ＣＣＤ素子
１２が受光すると、電荷蓄積部には受光量に応じた電荷
が蓄積される。この蓄積された電荷は、電荷読み出しパ
ルスｓ2 がＣＣＤ素子１２に入力されると、垂直転送部
に読み出され信号電荷となる。垂直転送部に読み出され
た信号電荷は、垂直転送パルスｓ3 がＣＣＤ素子１２に
入力される毎に、垂直転送部から水平転送部に向かって
読み出されると共に、水平転送部に転送された信号電荷
は、ＣＣＤ駆動パルス発生回路３で生成された水平転送
パルスｓ4 がＣＣＤ素子１２に入力される毎に水平転送
され、出力信号ｓ10として出力される。The CCD element 12 includes the above-described charge storage section, a vertical transfer section and a horizontal transfer section. When the CCD element 12 receives light, a charge corresponding to the amount of received light is stored in the charge storage unit. When the charge readout pulse s 2 is input to the CCD element 12, the stored charge is read out by the vertical transfer unit and becomes a signal charge. The signal charges read out to the vertical transfer unit, for each of the vertical transfer pulse s 3 is input to the CCD element 12, are retrieved from the vertical transfer unit toward the horizontal transfer unit, the signal transferred to the horizontal transfer section charges are horizontally transferred to each of the horizontal transfer pulses s 4 generated by the CCD driving pulse generating circuit 3 is input to the CCD element 12, is outputted as the output signal s 10.
【００７１】この出力信号ｓ10は、次段のＣＤＳ／ＡＧ
Ｃ回路１３に入力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１３は、
ＣＣＤ駆動パルス発生回路３から供給される水平転送パ
ルスｓ4 のタイミングで出力信号ｓ10にＣＤＳ（Correl
ated Double Sampling；相関２重サンプリング）処理を
行い、さらにＡＧＣ（Auto Gain Control;自動利得制
御）処理によって、必要な信号振幅に増幅した出力信号
ｓ11を得る。This output signal s 10 is output to the next stage CDS / AG
Input to the C circuit 13. The CDS / AGC circuit 13
The horizontal transfer pulse s output signal s 10 at the timing of 4 supplied from the CCD driving pulse generating circuit 3 CDS (Correl
ated the Double Sampling; performs correlation double sampling) processing, further AGC (Auto Gain Control; Automatic Gain Control) process to obtain an output signal s 11 which amplifies the signal amplitude necessary.
【００７２】続いて、出力信号ｓ11は、Ａ／Ｄ変換器１
４にてディジタル信号ｓ12に変換された後、映像信号処
理部１５に入力される。映像信号処理部１５は、ディジ
タル信号ｓ12に色／輝度の処理を施し、映像信号ｓ13と
して、モニタ等の表示装置に出力する。Subsequently, the output signal s 11 is output to the A / D converter 1
After being converted into a digital signal s 12 at 4, it is input to the video signal processing unit 15. Image signal processing unit 15 performs the processing of the color / intensity into a digital signal s 12, as a video signal s 13, and outputs to a display device such as a monitor.
【００７３】一方、シャッタパルス発生回路４は、前記
実施の形態で既に説明したとおり、ＣＣＤ素子１２の電
荷蓄積部に蓄積された不要な電荷を掃き捨てるためのシ
ャッタパルスｓ9 を次段のＶＳＵＢドライブ回路１６に
出力する。ＶＳＵＢドライブ回路１６は、内蔵のレベル
シフト用トランジスタのスイッチング動作によって、シ
ャッタパルスｓ9 のパルス周期に合わせて、シャッタパ
ルスｓ9 に高い電圧を加えると共に、シャッタパルスｓ
9 に所定の直流電圧を重畳することにより、ドライブパ
ルスｓ14 （駆動パルス電圧列）を生成する。ドライブパ
ルスｓ14がＣＣＤ素子１２に入力され、ＣＣＤ素子１２
の基板電位が、不要な電荷を排出できるだけの高電位に
シフトする。On the other hand, the shutter pulse generation circuit 4 outputs the shutter pulse s 9 for sweeping out unnecessary charges accumulated in the charge accumulating portion of the CCD element 12 to the next stage VSUB as described in the above embodiment. Output to the drive circuit 16. VSUB drive circuit 16 through the switching operation of the internal level shifting transistors, in accordance with the pulse period of the shutter pulse s 9, together with the addition of a high voltage to the shutter pulse s 9, the shutter pulse s
By superimposing a predetermined DC voltage to 9, to produce a drive pulse s 14 (driving dynamic pulse voltage train). Drive pulse s 14 is input to the CCD element 12, CCD elements 12
Of the substrate shifts to a potential high enough to discharge unnecessary charges.
【００７４】次に、スミアやブルーミングを検出し、ス
ミアやブルーミングが発生したときに、ドライブパルス
ｓ14のＤＣレベルおよびシャッタスピードを調整するシ
ャッタパルス制御部２０の構成について説明する。Next, to detect a smear or blooming, when the smear or blooming has occurred, the configuration of the shutter pulse control unit 20 for adjusting the DC level and the shutter speed of the drive pulse s 14.
【００７５】上記シャッタパルス制御部２０は、ＤＣレ
ベル検出回路２１と判定回路２２とを備えている。ＤＣ
レベル検出回路２１は、ＶＳＵＢドライブ回路１６から
入力されるドライブパルスｓ14のＤＣレベルを検出し、
ＤＣレベル検出信号ｓ15を生成して次段の判定回路２２
に送る。なお、ＤＣレベル検出回路２１は検出部に相当
し、判定回路２２は判定制御部に相当している。The shutter pulse control section 20 has a DC level detection circuit 21 and a judgment circuit 22. DC
Level detecting circuit 21 detects the DC level of the drive pulse s 14 input from the VSUB drive circuit 16,
Generates a DC level detection signal s 15 the next stage of the decision circuit 22
Send to Incidentally, DC level detecting circuit 21 corresponds to the unit detect, the decision circuit 22 is equivalent to determine the constant control unit.
【００７６】一方、映像信号処理部１５は、映像信号ｓ
13の輝度の飽和部分が、表示画面の水平走査方向または
垂直走査方向に対してどのように分布しているかという
二次元的な分布状態を検出し、輝度分布検出信号ｓ16を
生成して、判定回路２２に送る。判定回路２２では、輝
度分布検出信号ｓ16から、スミアあるいはブルーミング
が発生しているか否かが判定され、判定結果に基づいて
ＤＣレベル設定信号ｓ17が生成され、ＶＳＵＢドライブ
回路１６に出力されると共に、シャッタスピード調節信
号ｓ18が生成され、シャッタパルス発生回路４に出力さ
れる。On the other hand, the video signal processing unit 15
The luminance saturation part of 13 detects a two-dimensional distribution state of how the display screen is distributed in the horizontal scanning direction or the vertical scanning direction, and generates a luminance distribution detection signal s 16 , It is sent to the judgment circuit 22. The determination circuit 22 determines whether smear or blooming has occurred from the luminance distribution detection signal s 16 , generates a DC level setting signal s 17 based on the determination result, and outputs the signal to the VSUB drive circuit 16. At the same time, a shutter speed adjustment signal s 18 is generated and output to the shutter pulse generation circuit 4.
【００７７】上記の構成において、スミアあるいはブル
ーミングの発生が、判定回路２２によって検出される
と、ドライブパルスｓ14のＤＣレベルを上昇させるＤＣ
レベル設定信号ｓ17が生成され、ＶＳＵＢドライブ回路
１６に出力される。このとき、判定回路２２では、ＤＣ
レベルの初期設定値に対する増加分が決定され、新たな
ＤＣレベル設定信号ｓ17がＶＳＵＢドライブ回路１６に
出力される。ＤＣレベル設定信号ｓ17の更新は、スミア
あるいはブルーミングの発生が抑圧されるまで行われ
る。[0077] In the above configuration, smear or blooming, when it is detected by the decision circuit 22 increases the DC level of the drive pulse s 14 DC
The level setting signal s 17 is generated and output to the VSUB drive circuit 16. At this time, in the determination circuit 22, DC
The increment of the level from the initial set value is determined, and a new DC level setting signal s 17 is output to the VSUB drive circuit 16. Updating of the DC level setting signal s 17 is performed until smear or blooming is suppressed.
【００７８】これにより、ＣＣＤ素子１２の基板電位が
ＤＣレベルの増加分に対応して上昇するので、ＣＣＤ素
子１２の電荷蓄積部から基板の深部に排出される電荷量
が増大し、映像信号ｓ13の輝度が下がる。この結果、ス
ミアあるいはブルーミングの発生が解消される。As a result, the substrate potential of the CCD 12 rises in accordance with the increase in the DC level, so that the amount of charge discharged from the charge storage portion of the CCD 12 to the deep portion of the substrate increases, and the video signal s The brightness of 13 drops. As a result, the occurrence of smear or blooming is eliminated.
【００７９】また、ドライブパルスｓ14のＤＣレベルの
変更に伴って、シャッタスピードの最適値も変わってく
るため、判定回路２２では、ＤＣレベル調節信号ｓ17と
相関的にシャッタスピード調節信号ｓ18が生成され、シ
ャッタパルス発生回路４に供給される。これにより、シ
ャッタパルスｓ9 の生成に対し、ＤＣレベルの変更を考
慮した補正がかけられる。Since the optimum value of the shutter speed changes with the change of the DC level of the drive pulse s 14 , the judgment circuit 22 correlates with the DC level adjustment signal s 17 to adjust the shutter speed adjustment signal s 18. Is generated and supplied to the shutter pulse generation circuit 4. Thus, to generate the shutter pulse s 9, the correction in consideration of the change of the DC level applied.
【００８０】なお、映像信号処理部１５を映像信号ｓ13
の最大値を検出するように構成し、シャッタパルス発生
回路４からシャッタパルスｓ9 が出力される電荷掃き捨
て期間を短くしても、映像信号ｓ13の最大値が低いまま
で上昇しないときに、判定回路２２が、ドライブパルス
ｓ14のＤＣレベルを下げるように、ＤＣレベル設定信号
ｓ17を生成する構成であってもよい。この場合、判定回
路２２では、ＤＣレベルの初期設定値に対する減少分が
決定される。Note that the video signal processing unit 15 converts the video signal s 13
The maximum value configured to detect, even with a shorter duration charge sweep shutter pulse s 9 from the shutter pulse generating circuit 4 is output, when not rise remain low maximum value of the video signal s 13 , the decision circuit 22, to reduce the DC level of the drive pulse s 14, may be configured to generate a DC level setting signal s 17. In this case, the determination circuit 22 determines a decrease in the DC level from the initial setting value.
【００８１】このように、シャッタスピードの調整によ
るばかりではなく、ドライブパルスｓ14のＤＣレベルの
変更によって、映像信号ｓ13の振幅や輝度分布を最適な
状態に制御することができる。これにより、ＣＣＤ素子
１２の特性のばらつきや、ＶＳＵＢドライブ回路１６で
シャッタパルスｓ9 に重畳される直流電圧の設定のばら
つき等によって、ユーザが使用範囲と考えていた入射光
量に対してスミアあるいはブルーミングが発生する場合
に、ドライブパルスｓ14のＤＣレベルの初期設定値を基
準として自動的にＤＣレベルが変更される。As described above, not only by adjusting the shutter speed but also by changing the DC level of the drive pulse s 14 , the amplitude and the luminance distribution of the video signal s 13 can be controlled to an optimum state. Thus, variations and characteristics of the CCD 12, the variations in setting the DC voltage to be superimposed on the shutter pulse s 9 in VSUB drive circuit 16, the smear or blooming amount of incident light that the user believes that the use range There when generated, automatically DC level relative to the initial set value of the DC level of the drive pulse s 14 is changed.
【００８２】したがって、ＤＣレベルの初期設定値に許
容範囲を持たせることができるようになるため、固体撮
像装置の生産ラインにおいて、ユーザの使用条件や用途
別にＤＣレベルを調節する工程を簡素化することができ
る。また、例えば、ＤＣレベルの設定値を使用条件や用
途別に複数メモリしておき、生産ラインの調整工程で必
要な設定値が読み出されて設定される構成とすれば、生
産ラインの調整工程が一層簡素化され、製品の納期を短
縮することができる。Accordingly, since the initial setting value of the DC level can be given an allowable range, the process of adjusting the DC level for each user's use condition and application in the production line of the solid-state imaging device is simplified. be able to. Further, for example, if a configuration is used in which a plurality of DC level setting values are stored for each use condition and application, and the necessary setting values are read out and set in the production line adjustment process, the production line adjustment process can be performed. It is further simplified and the delivery time of the product can be shortened.
【００８３】さらに、ユーザ側に納品された後に、ＤＣ
レベルの再調整をしなければならなくなる事態が減るた
め、メーカに装置を送り返し再調整をしてもらう間、装
置を使用できないという問題が解消される。すなわち、
固体撮像装置のメインテナンスを簡素化することができ
る。Further, after delivery to the user side, DC
Since the need to readjust the level is reduced, the problem that the device cannot be used while the device is sent back to the manufacturer for readjustment is eliminated. That is,
Maintenance of the solid-state imaging device can be simplified.
【００８４】〔参考例２〕本参考例に係る固体撮像装置は、参考例１に記載の構成
に加えて、さらに、上記判定制御部と外部装置（例え
ば、データ入出力装置）との間でデータのやりとりを可
能とする双方向性手段（例えば、双方向性バッファ）を
備え、上記判定制御部が外部装置からの指示に基づい
て、駆動パルス電圧列の直流成分を調整するように構成
されていることを特徴としている。 [ Embodiment 2 ] The solid-state imaging device according to the present embodiment has the configuration described in Embodiment 1.
In addition to the above, the determination control unit and an external device (for example,
Can exchange data with the data input / output device)
Enable interactive means (eg, a bidirectional buffer)
Provided, the determination control unit is configured to perform a determination based on an instruction from an external device.
To adjust the DC component of the drive pulse voltage train.
It is characterized by being.
【００８５】上記の構成によれば、固体撮像装置にデー
タ入出力装置のような外部装置を接続しさえすれば、ユ
ーザが必要に応じて、駆動パルス電圧列の直流成分を適
宜調整することが可能となるので、ユーザ自身が、使用
条件や環境条件に固体撮像装 置を容易に適合させること
ができる。 According to the above configuration, the data is stored in the solid-state imaging device.
As long as an external device such as a data input / output device is connected,
The user adjusts the DC component of the drive pulse voltage train as necessary.
The user can adjust the
The solid-state imaging equipment can be readily adapted to the conditions and environmental conditions
Can be.
【００８６】また、この結果、メーカ側でユーザの要望
に応じたＤＣレベルの調整を行う工程や、メーカが専門
的な調整方法の指導をユーザに対して行う手間が省ける
ので、固体撮像装置をユーザに納める納期を短縮するこ
ともできる。 As a result, the manufacturer requests the user
Process to adjust DC level according to
Troublesome instructing the user on how to make dynamic adjustments
Therefore, the delivery time for delivering the solid-state imaging device to the user can be shortened.
Can also be.
【００８７】上記本参考例について図４に基づいて説明
すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前
記実施の形態および参考例１の図面に示した部材と同一
の機能を有する部材には、同一の符号を付記して、その
説明を省略する。The following is a description of the present embodiment with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the embodiment and Reference Example 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
【００８８】本参考例では、ユーザにとって一層使いや
すい固体撮像装置を提供するために、主として前記した
従来技術の課題の解決に向けて、ユーザが必要に応じ
てドライブパルスｓ14のＤＣレベルを変更することがで
きる固体撮像装置の構成およびその動作について説明す
る。In this embodiment , the user changes the DC level of the drive pulse s 14 as necessary to provide a solid-state imaging device that is more user-friendly for solving the above-mentioned problems of the prior art. The configuration and operation of the solid-state imaging device that can perform the operation will be described.
【００８９】図４に示すように、本参考例における固体
撮像装置は、図３に示す構成を基本としているが、双方
向性バッファ２３を新たに備えている点と、シャッタパ
ルス発生回路４、映像信号処理部１５および判定回路２
２同士の信号のやりとりの点で、図３に示す構成とは異
なっている。なお、双方向性バッファ２３は双方向性手
段に相当している。[0089] As shown in FIG. 4, the solid-state imaging device of this reference example, although the basic configuration shown in FIG. 3, and that it includes a bidirectional buffer 23 newly, the shutter pulse generating circuit 4, Video signal processing unit 15 and determination circuit 2
It differs from the configuration shown in FIG. 3 in the exchange of signals between the two. Incidentally, the bidirectional buffer 23 corresponds to bi-directional means.
【００９０】この双方向性バッファ２３は、判定回路２
２に格納されているＤＣレベルの設定値を変更するため
に、マイクロコンピュータシステムのようなデータ入出
力装置と判定回路２２との間でデータのやりとりを可能
にする目的で設けられている。したがって、双方向性バ
ッファ２３は、固体撮像装置に内蔵されていても、外付
けされていてもどちらでもよい。The bidirectional buffer 23 is provided with the judgment circuit 2
In order to change the set value of the DC level stored in 2, the DC level is provided for enabling data exchange between a data input / output device such as a microcomputer system and the determination circuit 22. Therefore, the bidirectional buffer 23 may be either built in the solid-state imaging device or externally attached.
【００９１】現在のＤＣレベルの設定値は、判定回路２
２から双方向性バッファ２３を介してデータバスに出力
され、データ入出力装置に表示される。また、データ入
出力装置によって入力されたＤＣレベルの設定データ
は、データバスを介して双方向性バッファ２３に入力さ
れ、双方向性バッファ２３でエンコードされた設定デー
タが判定回路２２に伝送される。これにより、判定回路
２２に格納されているＤＣレベルの設定値が書き換えら
れ、判定回路２２は、新たなＤＣレベル設定信号ｓ17を
ＶＳＵＢドライブ回路１６に出力する。The set value of the current DC level is determined by the judgment circuit 2
2 is output to the data bus via the bidirectional buffer 23 and displayed on the data input / output device. The DC-level setting data input by the data input / output device is input to the bidirectional buffer 23 via the data bus, and the setting data encoded by the bidirectional buffer 23 is transmitted to the determination circuit 22. . Thus, rewritten set value of the DC level stored in the determination circuit 22, the decision circuit 22 outputs a new DC level setting signal s 17 to VSUB drive circuit 16.
【００９２】なお、シャッタパルス発生回路４には、実
施の形態と同様に、電荷掃き捨て期間の設定のために、
映像信号処理部１５における映像信号ｓ13の明暗判断に
基づいて生成された制御信号ｓ6 が、映像信号処理部１
５から入力され、シャッタスピードが適宜調節されるよ
うになっている。[0092] Incidentally, the shutter pulse generating circuit 4, the actual
As in the embodiment , for setting the charge sweeping period,
The control signal s 6 generated based on the brightness determination of the video signal s 13 in the video signal processing unit 15 is transmitted to the video signal processing unit 1.
5, and the shutter speed is appropriately adjusted.
【００９３】ただし、図３に示す構成のままで、双方向
性バッファ２３を判定回路２２に接続してもよい。この
場合、判定回路２２に格納されているＤＣレベルの設定
値を外部から変更できると共に、スミアやブルーミング
が発生した場合に、新たに設定されたＤＣレベルを基準
として、ＤＣレベルの微調整を自動的に行わせることが
できる。However, the bidirectional buffer 23 may be connected to the determination circuit 22 with the configuration shown in FIG. In this case, the set value of the DC level stored in the determination circuit 22 can be externally changed, and when smearing or blooming occurs, fine adjustment of the DC level is automatically performed based on the newly set DC level. Can be done
【００９４】このように、双方向性バッファ２３を設け
ることで、汎用のデータ入出力装置によって固体撮像装
置にアクセスし、ドライブパルスｓ14のＤＣレベルを変
更することができるので、ユーザが固体撮像装置の実際
の使用条件や環境に合わせて、所望のＤＣレベルを設定
することができる。これにより、メーカ側でユーザの要
望に応じたＤＣレベルの調整を行う工程や、メーカが専
門的な調整方法の指導をユーザに対して行う手間が省け
るので、固体撮像装置の納期を短縮することができる。[0094] Thus, by providing the bidirectional buffer 23, access to the solid-state imaging device by a general-purpose data input and output device, it is possible to change the DC level of the drive pulse s 14, users solid-state imaging A desired DC level can be set according to the actual use conditions and environment of the device. As a result, the process of adjusting the DC level according to the user's request on the manufacturer side and the trouble of the manufacturer providing the user with the specialized adjustment method can be omitted, and the delivery time of the solid-state imaging device can be shortened. Can be.
【００９５】〔参考例３〕本参考例に係る固体撮像装置は、参考例１に記載の構成
に加えて、上記判定制御部による直流成分の調整によっ
て、映像信号の輝度の異常が解消されないとき、上記判
定制御部が、異常を報知する異常検知信号を生成し出力
するように構成 されていることを特徴としている。 [ Embodiment 3 ] The solid-state imaging device according to the present embodiment has the configuration described in Embodiment 1.
In addition, the adjustment of the DC component by the
If the brightness abnormality of the video signal is not
The constant control unit generates and outputs an abnormality detection signal that reports an abnormality.
It is characterized by being constituted so that.
【００９６】上記の構成によれば、ユーザは、異常検知
信号により、輝度の異常が、判定制御部の調整動作では
修復できないものであることを即座に知ることができ
る。このことは、特に、監視カメラシステムのように、
多数の固体撮像装置を接続して得られた画像情報を、数
台のモニタを利用して時分割表示あるいは画面分割表示
などで利用するような用途において、異常が発生した固
体撮像装置の特定がしにくい場合に、一層の効果を発揮
する。 According to the above configuration, the user can detect the abnormality.
Due to the signal, the abnormality of the luminance is caused by the adjustment operation of the judgment control unit.
Can instantly know that something is irreparable
You. This is especially true for surveillance camera systems,
Image information obtained by connecting a large number of solid-state
Time-division display or screen-division display using one monitor
In applications such as those used for
More effective when it is difficult to identify the body imaging device
I do.
【００９７】すなわち、異常検知信号の出力を利用し
て、どの固体撮像装置から異常検知信号が出力されたか
を容易に特定することができ、異常の発生した固体撮像
装置を速やかにユーザまたはシステムの管理者に知らせ
ることができる。これにより、ユーザは、異常の修復措
置を速やかに取ることができる。 That is, the output of the abnormality detection signal is utilized.
Which solid-state imaging device has output the abnormality detection signal
Can be easily identified, and solid-state imaging
Notify the user or system administrator immediately of the device
Can be This allows the user to take corrective action
Can be quickly installed.
【００９８】なお、異常検知信号を電話回線に直接出力
させ、異常の発生をメーカに自動的に知らせるようにし
て、メーカの修理サービスをすぐに受けれるようにする
ことも可能となる。 It should be noted that the abnormality detection signal is output directly to the telephone line.
And automatically notify the manufacturer of the occurrence of the abnormality.
To get immediate repair service from the manufacturer
It is also possible.
【００９９】上記本参考例について図５に基づいて説明
すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前
記実施の形態、参考例１、および参考例２の図面に示し
た部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付
記して、その説明を省略する。The following is a description of the present embodiment with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as the members shown in the drawings of the embodiment , Reference Example 1, and Reference Example 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【０１００】本参考例では、ユーザにとって一層使いや
すい固体撮像装置を提供するために、主として前記した
従来技術の課題の解決に向けて、固体撮像装置におけ
る映像信号の輝度調整に異常が生じた場合、ユーザが即
座に異常の発生を知ることができる固体撮像装置の構成
およびその動作について説明する。In the present embodiment , in order to provide a solid-state imaging device which is more user-friendly for the user, it is mainly intended to solve the above-mentioned problem of the prior art when an abnormality occurs in luminance adjustment of a video signal in the solid-state imaging device. The configuration and operation of a solid-state imaging device that allows a user to immediately know the occurrence of an abnormality will be described.
【０１０１】図５に示すように、本参考例における固体
撮像装置は、図３に示す構成と基本的に同じであるが、
判定回路２２が異常を検知したときに、異常検知信号を
生成し出力することによって、使用者に知らせる点が異
なっている。[0102] As shown in FIG. 5, the solid-state imaging device of this reference example, is a structure basically the same as shown in FIG. 3,
The difference is that when the determination circuit 22 detects an abnormality, an abnormality detection signal is generated and output to notify the user.
【０１０２】図３に基づいて既に説明したように、ＶＳ
ＵＢドライブ回路１６にてシャッタパルスｓ9 に重畳さ
れる直流電圧は、判定回路２２にフィードバックされて
いる。判定回路２２は、映像信号ｓ13の輝度の分布状態
からスミアやブルーミング等の輝度の異常を検出したと
きには、その異常が解消されるようにＤＣレベルを自動
的に調整している。As already described with reference to FIG.
DC voltage superimposed by UB drive circuit 16 to the shutter pulse s 9 is fed back to the decision circuit 22. Judging circuit 22, when detecting an abnormality of luminance smear or blooming and the like from the distribution of the luminance of the image signal s 13 is automatically adjusting the DC level as the abnormality is eliminated.
【０１０３】しかし、判定回路２２におけるＤＣレベル
のフィードバック制御によっても、輝度の異常が解消さ
れない場合や、あるいは輝度に異常が無くてもＤＣレベ
ルが正常範囲外になった場合に、判定回路２２は異常の
発生を検知し、異常検知信号ｓ19を生成し出力する。こ
れによって、異常の発生が、音、光、表示等のサインに
よって使用者に報知される。However, when the luminance abnormality is not eliminated by the feedback control of the DC level in the decision circuit 22, or when the DC level is out of the normal range even if there is no abnormality in the luminance, the decision circuit 22 detects the occurrence of an abnormality, to generate an abnormality detection signal s 19 output. Thus, the occurrence of the abnormality is notified to the user by a sign such as a sound, a light, or a display.
【０１０４】また、監視カメラシステムのように、多数
の固体撮像装置を接続して得られた画像情報を、数台の
モニタを利用して時分割表示あるいは画面分割表示など
で利用するような用途の場合、システムコントローラに
異常検知信号ｓ19が入力されるようにすれば、システム
コントローラは、どの固体撮像装置から異常検知信号ｓ
19が入力されたかを特定することができ、異常の発生し
た固体撮像装置を速やかにユーザまたはシステムの管理
者に知らせることができる。これにより、ユーザは、異
常の修復措置を即座に取ることができる。Further, as in a surveillance camera system, an image information obtained by connecting a large number of solid-state imaging devices is used in a time-division display or a screen-division display by using several monitors. the case, if such abnormality detection signal s 19 to the system controller is inputted, the system controller, the abnormality detection signal s from which the solid-state imaging device
It is possible to specify whether 19 has been input, and it is possible to promptly notify the user or the system administrator of the solid-state imaging device in which the abnormality has occurred. As a result, the user can immediately take corrective action for the abnormality.
【０１０５】さらに、異常検知信号ｓ19を電話回線に直
接出力させ、異常の発生をメーカに自動的に知らせるよ
うにして、メーカの修理サービスをすぐに受けれるよう
にすることも可能となる。[0105] In addition, to directly output an abnormality detection signal s 19 to the telephone line, the occurrence of abnormality to automatically inform the manufacturer, it is possible to to be subjected immediately repair service manufacturer.
【０１０６】[0106]
【発明の効果】請求項１の発明に係る固体撮像装置は、
以上のように、固体撮像素子に入力された光量が所定値
を下回るとき、上記パルス電圧列のパルス数を減らすマ
スク回路を備えており、上記パルス電圧列は、水平走査
周波数を持つ水平基準パルス信号の一部を取り出して生
成され、上記マスク回路は、水平基準パルス信号を分周
した分周パルス信号と、上記パルス電圧列との論理積を
取ることにより、パルス電圧列のパルス数を減らすよう
に構成されている構成である。According to the first aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device comprising:
As described above, when the amount of light input to the solid-state imaging device falls below a predetermined value, the solid-state imaging device includes a mask circuit that reduces the number of pulses of the pulse voltage train.
Extract a part of the horizontal reference pulse signal
And the mask circuit divides the horizontal reference pulse signal.
The AND of the divided pulse signal and the pulse voltage train
To reduce the number of pulses in the pulse voltage train.
It is a structure configured in.
【０１０７】それゆえ、固体撮像素子に印加される前に
増幅されるパルス電圧列のパルス数が減るので、例えば
レベルシフト用トランジスタのスイッチング動作によっ
て各パルス電圧の増幅を行う場合、スイッチング動作に
伴う電力損失を低減することができる。また、パルス電
圧の増幅に必要な電力自体が節減されるので、低消費電
力を重要視する用途に適した固体撮像装置を提供するこ
とができるという効果を奏する。 Therefore, since the number of pulses of the pulse voltage train amplified before being applied to the solid-state imaging device is reduced, for example, when amplifying each pulse voltage by the switching operation of the level shift transistor, the switching operation is performed. Power loss can be reduced. In addition, since the power itself required for amplifying the pulse voltage is reduced, it is possible to provide a solid-state imaging device suitable for applications where low power consumption is important .
【０１０８】さらに、パルス電圧列のパルス周期、すな
わち１水平走査周期は、分周パルス信号のパルス周期の
整数倍となるので、分周パルス信号とパルス電圧列との
論理積を取れば、パルス電圧列のパルス数を規則的に減
らすことができる。また、特殊な回路を必要とせずに簡
単な回路でマスク回路を構成することができるという効
果を前記効果に加えて奏する。 Further , since the pulse period of the pulse voltage train, that is, one horizontal scanning period, is an integral multiple of the pulse period of the divided pulse signal, if the logical product of the divided pulse signal and the pulse voltage train is calculated, the pulse The number of pulses in the voltage train can be reduced regularly. Further, in addition to the above-described effect, a mask circuit can be formed by a simple circuit without requiring a special circuit .
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の固体撮像装置におけるタイミング発生
部の一構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a timing generator in a solid-state imaging device according to the present invention.
【図２】図１のタイミング発生部内でやりとりされる各
種信号の入出力タイミングを示すタイミングチャートで
ある。FIG. 2 is a timing chart showing input / output timings of various signals exchanged in a timing generator of FIG. 1;
【図３】本発明の参考例に係る固体撮像装置の構成を示
すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a reference example of the present invention.
【図４】本発明の他の参考例に係る固体撮像装置の構成
を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to another reference example of the present invention.
【図５】本発明のさらに他の参考例に係る固体撮像装置
の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to still another reference example of the present invention.
【図６】従来の固体撮像装置の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional solid-state imaging device.
【図７】図６の構成内でやりとりされる各種信号の入出
力タイミングを示すタイミングチャートである。7 is a timing chart showing input / output timings of various signals exchanged in the configuration of FIG.
１ タイミング発生部（駆動回路） ５ 分周回路（マスク回路） ６ ＡＮＤゲート回路（マスク回路） １０ タイミング発生部（駆動回路） １２ ＣＣＤ素子（固体撮像素子） １５ 映像信号処理部 １６ ＶＳＵＢドライブ回路（駆動回路） ２１ ＤＣレベル検出回路（検出部） ２２ 判定回路（判定制御部） ２３ 双方向性バッファ（双方向性手段） ｓ1 水平基準パルス（水平基準パルス信号） ｓ8 マスクパルス（分周パルス信号） ｓ9 シャッタパルス（パルス電圧列） ｓ10 出力信号（電気信号） ｓ13 映像信号 ｓ14 ドライブパルス（駆動パルス電圧列） ｓ19 異常検知信号DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Timing generation part (drive circuit) 5 Divider circuit (mask circuit) 6 AND gate circuit (mask circuit) 10 Timing generation part (drive circuit) 12 CCD element (solid-state imaging element) 15 Video signal processing part 16 VSUB drive circuit ( Drive circuit) 21 DC level detection circuit (detection unit) 22 judgment circuit (judgment control unit) 23 bidirectional buffer (bidirectional means) s 1 horizontal reference pulse (horizontal reference pulse signal) s 8 mask pulse (divided pulse) Signal) s 9 shutter pulse (pulse voltage train) s 10 output signal (electric signal) s 13 video signal s 14 drive pulse (drive pulse voltage train) s 19 abnormality detection signal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335 G03B 9/08 - 9/54 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H04N 5/30-5/335 G03B 9/08-9/54
Claims (1)
像素子と、固体撮像素子を駆動して電気信号を出力させ
ると共に、固体撮像素子に蓄積される電荷量を制御する
一連のパルス電圧列を生成し、パルス電圧列の各パルス
電圧を増幅して固体撮像素子に印加することにより、固
体撮像素子に入力された光量に応じてシャッタスピード
を調整する駆動回路とを備えた固体撮像装置において、 固体撮像素子に入力された光量が所定値を下回るとき、
上記パルス電圧列のパルス数を減らすマスク回路を備え
ており、 上記パルス電圧列は、水平走査周波数を持つ水平基準パ
ルス信号の一部を取り出して生成され、 上記マスク回路は、水平基準パルス信号を分周した分周
パルス信号と、上記パルス電圧列との論理積を取ること
により、パルス電圧列のパルス数を減らすように構成さ
れていることを特徴とする固体撮像装置。 1. A solid-state imaging device for converting input light into an electric signal, and a series of pulse voltages for driving the solid-state imaging device to output an electric signal and controlling the amount of electric charge accumulated in the solid-state imaging device. A drive circuit that generates a row, amplifies each pulse voltage of the pulse voltage train, and applies the amplified pulse voltage to the solid-state image sensor to adjust a shutter speed according to the amount of light input to the solid-state image sensor. In, when the amount of light input to the solid-state imaging device falls below a predetermined value,
It includes a mask circuit to reduce the number of pulses of the pulse voltage train, the pulse voltage train, horizontal reference path with a horizontal scanning frequency
The mask circuit is generated by extracting a part of the pulse signal, and the mask circuit divides the horizontal reference pulse signal.
Take the logical product of the pulse signal and the above pulse voltage train
Is configured to reduce the number of pulses in the pulse voltage train.
A solid-state imaging device characterized in that:
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|---|---|---|---|
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| JPH09236843A JPH09236843A (en) | 1997-09-09 |
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1996
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