JP4916271B2 - Solid-state imaging device and electronic information device - Google Patents
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本発明は、入射光(被写体光)を各受光部(各画素部)で光電変換して撮像可能とする固体撮像装置および、その固体撮像装置を撮像部に用いて画像撮影が行われる監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラおよびテレビジョン電話用カメラや携帯電話用カメラなどの電子情報機器に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device capable of imaging by photoelectrically converting incident light (subject light) by each light-receiving unit (each pixel unit), and a monitoring camera for taking an image using the solid-state imaging device as an imaging unit The present invention relates to an electronic information device such as a door phone camera, a vehicle-mounted camera, a television phone camera, and a mobile phone camera.
従来より、この種の固体撮像素子(ChargeCoupled Device:以下、CCDという)が内蔵されたCCDカメラ用の固体撮像装置など、様々な固体撮像装置が提案されている。 Conventionally, various solid-state imaging devices such as a solid-state imaging device for a CCD camera in which this type of solid-state imaging device (Charge Coupled Device: hereinafter referred to as a CCD) is incorporated have been proposed.
このようなCCDを利用した固体撮像装置(CCDカメラ)は、被写体を暗い室内で撮影する場合や晴れた屋外で撮影する場合など、様々な用途で用いられるが、この場合に撮像される被写体照度は、数ルクスから数十万ルクスまでの広い範囲に及んでいる。特に、太陽光などの強烈光が画面に直接映された場合、極めて明るい被写体となる。 Such a solid-state imaging device (CCD camera) using a CCD is used for various purposes, such as when shooting a subject in a dark room or shooting outdoors in a sunny room. Range from a few lux to hundreds of thousands of lux. In particular, when intense light such as sunlight is directly projected on the screen, the subject becomes extremely bright.
CCDカメラは、入射光を光電変換するフォトダイオード(受光部)などの光電変換素子と、この光電変換素子から読み出された信号電荷を垂直方向に電荷転送する垂直電荷転送部と、この垂直電荷転送部からの信号電荷を水平方向に電荷転送する水平電荷転送部と、この水平電荷転送部からの信号電荷を信号検出して撮像信号として外部に出力する信号出力部とを備えており、これらの光電変換素子、垂直電荷転送部および水平電荷転送部が取り扱い可能な電荷量にはそれぞれ上限がある。 The CCD camera includes a photoelectric conversion element such as a photodiode (light receiving unit) that photoelectrically converts incident light, a vertical charge transfer unit that transfers signal charges read from the photoelectric conversion element in the vertical direction, and the vertical charge. A horizontal charge transfer unit that horizontally transfers the signal charge from the transfer unit, and a signal output unit that detects the signal charge from the horizontal charge transfer unit and outputs the signal as an imaging signal to the outside. There is an upper limit to the amount of charge that can be handled by the photoelectric conversion element, the vertical charge transfer unit, and the horizontal charge transfer unit.
このようなCCDカメラにおいて、各画素部を構成するフォトダイオードに光が入射されると、その光量に応じて光が信号電荷に光電変換され、その信号電荷がフォトダイオードに蓄積される。しかしながら、太陽光などの強烈光がフォトダイオード上に照射され、光電変換された電荷信号がフォトダイオードの容量を超えた場合には、フォトダイオードに隣接して配置された垂直シフトレジスタに電荷が溢れ出してしまう。また、垂直シフトレジスタの容量を超えた場合には、垂直シフトレジスタ内で上下に配置された各垂直シフトレジスタに電荷が溢れ出してしまう。さらに、水平シフトレジスタの容量を超えた場合には、水平シフトレジスタ内で左右に配置された各水平シフトレジスタに電荷が溢れ出してしまう。これらにより、画面が白くなったり、画像乱れなどの不具合が発生することが懸念される。 In such a CCD camera, when light is incident on a photodiode constituting each pixel portion, the light is photoelectrically converted into a signal charge according to the amount of light, and the signal charge is accumulated in the photodiode. However, when intense light such as sunlight is irradiated onto the photodiode and the photoelectrically converted charge signal exceeds the capacity of the photodiode, the charge overflows in the vertical shift register arranged adjacent to the photodiode. I will put it out. In addition, when the capacity of the vertical shift register is exceeded, electric charges overflow into the vertical shift registers arranged above and below in the vertical shift register. Furthermore, when the capacity of the horizontal shift register is exceeded, charges overflow into the horizontal shift registers arranged on the left and right in the horizontal shift register. As a result, there is a concern that the screen may turn white and problems such as image distortion may occur.
したがって、極めて明るい被写体を撮像するためには、CCDを構成するフォトダイオード容量、垂直シフトレジスタ容量および水平シフトレジスタ容量などの上限を超えないように露光制御する必要がある。このため、従来では、CCDの前面に配置されたレンズに光通過用のメカニカルアイリスを設け、その穴径を被写体照度に応じて変化させることにより露光制御が行われていた。 Therefore, in order to image a very bright subject, it is necessary to perform exposure control so as not to exceed the upper limits of the photodiode capacity, vertical shift register capacity, horizontal shift register capacity, and the like that constitute the CCD. For this reason, conventionally, exposure control is performed by providing a mechanical iris for passing light on a lens disposed in front of the CCD and changing the hole diameter in accordance with the illuminance of the subject.
しかしながら、メカニカルアイリスを設けることはコストがかかり、さらに、メカニカルアイリスを小型化することは困難であることから、光電変換素子からの信号電荷を出力させる電子シャッタ機能を設けて、被写体照度に応じて電子シャッタ時間(露光時間)を変化させることにより露光制御するEE(Electric Exposure)方式のCCDカメラが増えてきている。 However, providing a mechanical iris is costly, and further, it is difficult to reduce the size of the mechanical iris. Therefore, an electronic shutter function for outputting signal charges from the photoelectric conversion element is provided, and depending on the illuminance of the subject. An increasing number of EE (Electric Exposure) type CCD cameras control exposure by changing the electronic shutter time (exposure time).
さらに、太陽光などの強烈光がCCDに入射されて上述したような不具合が発生することを避けるために、CCDの基盤にオーバーフロードレイン(OFD)を設けて、OFD電圧を調整することによって、フォトダイオードに必要以上に蓄積された電荷をOFDを介してCCDの基盤側に流してしまうような構成も用いられている。このようなOFD電圧は、通常の被写体ではブルーミングなどの不具合が発生せず、かつ、飽和レベルを十分確保することができるような電圧に調整されている。 Furthermore, in order to avoid the occurrence of the above-mentioned problems caused by intense light such as sunlight entering the CCD, an overflow drain (OFD) is provided on the base of the CCD, and the OFD voltage is adjusted to thereby reduce the photo A configuration is also used in which charges accumulated more than necessary in the diode are caused to flow to the CCD substrate via the OFD. Such an OFD voltage is adjusted to a voltage that does not cause a problem such as blooming in a normal subject and can sufficiently secure a saturation level.
さらに、このようなCCDカメラでは、入射光を光電変換する光電変換素子が複数配列されて被写体画像に対応する電気信号(撮像信号)が有効映像信号として出力される有効画素部と、この有効画素部の周囲に設けられ、遮光部材で覆われた光電変換素子が複数配列されて光学的な黒の基準として用いられる電気信号がOB(オプティカルブラック)レベル信号として出力されるOB部とが設けられており、映像信号処理部によって、有効画素部からの有効映像信号に対して、OB部からのOBレベル信号を黒レベルの基準として各種の信号処理が行われる。 Further, in such a CCD camera, an effective pixel unit in which a plurality of photoelectric conversion elements that photoelectrically convert incident light are arranged and an electrical signal (imaging signal) corresponding to a subject image is output as an effective video signal, and the effective pixel And an OB section provided around the section, in which a plurality of photoelectric conversion elements covered with a light shielding member are arranged and an electric signal used as an optical black reference is output as an OB (optical black) level signal. The video signal processing unit performs various kinds of signal processing on the effective video signal from the effective pixel unit using the OB level signal from the OB unit as a black level reference.
しかしながら、過大光がCCDに入射されると、有効画素部を構成する各フォトダイオードなどの光電変換素子において発生する信号電荷が、これに対応する垂直シフトレジスタの容量を超えて、水平シフトレジスタの走査期間中に水平シフトレジスタ側に溢れ出し、さらに、水平シフトレジスタの容量を超えて、本来は遮光されていて光電変換される信号電荷が存在しない領域であるOB部にも信号電荷が溢れ出してしまう。 However, when excessive light is incident on the CCD, the signal charges generated in the photoelectric conversion elements such as photodiodes constituting the effective pixel portion exceed the capacity of the corresponding vertical shift register, and the horizontal shift register During the scanning period, the signal overflows to the horizontal shift register, and the signal charge also overflows to the OB portion, which is beyond the capacity of the horizontal shift register and is originally light-shielded and does not have photoelectrically converted signal charges. End up.
その結果、OB部から出力されるOB信号の黒レベル(OBレベル)が通常動作時よりも高くなり、光学的な黒の基準とは異なる明るいレベルになるため、暗い部分において階調差がなくなって全体的に暗く沈んだ画像表示となる。さらに、信号電荷がOB部側に溢れ出した場合には、光学的な黒の基準がさらに明るいレベルになるため、OB信号のレベル(OBレベル)と有効画素部からの被写体画像に対応する有効映像信号とにレベル差がなくなって、暗時と同じような真っ黒な画像表示になる。 As a result, the black level (OB level) of the OB signal output from the OB portion becomes higher than that during normal operation and becomes a bright level different from the optical black reference, so that there is no gradation difference in the dark portion. As a result, the image display becomes dark and sunk overall. Further, when the signal charge overflows to the OB portion side, the optical black reference becomes a brighter level, so that the OB signal level (OB level) and the effective image corresponding to the subject image from the effective pixel portion are obtained. There is no difference in level with the video signal, and a black image is displayed as in the dark.
上述した被写体の照度に基づいて電子シャッタ時間を制御して露光制御するEE方式のCCDカメラでは、メカニカルアイリスを使用せずにレンズのF値を変えていないことから、太陽光などの強烈光が直接撮像された場合に、CCDの撮像面に極めて強い光が照射される。このため、フォトダイオードによって入射光が光電変換されて多量の信号電荷が生じ、この信号電荷が極めて多量であることから、フォトダイオード、垂直シフトレジスタおよび水平シフトレジスタなどの各容量を遥かに超えてしまい、現象時などに不具合が発生する。 In the EE type CCD camera that controls exposure by controlling the electronic shutter time based on the illuminance of the subject described above, since the F value of the lens is not changed without using a mechanical iris, intense light such as sunlight is generated. When direct imaging is performed, extremely strong light is irradiated onto the imaging surface of the CCD. For this reason, incident light is photoelectrically converted by the photodiode to generate a large amount of signal charge, and this signal charge is extremely large, which far exceeds each capacitance of the photodiode, vertical shift register, horizontal shift register, etc. Therefore, trouble occurs at the time of the phenomenon.
この対策として、例えば特許文献1に開示されているような従来の撮像方法が挙げられる。
As a countermeasure for this, for example, a conventional imaging method as disclosed in
この特許文献1に開示されている従来のCCDカメラでは、電子シャッタ速度を可変制御することによって露光を制御するEE方式のCCDカメラにおいて、電子シャッタ時間がある一定時間よりも短いときに(電子シャッタ速度がある一定速度よりも速いときに)、OFD電圧設定回路からの出力電圧を所定電圧値だけ高くしてフォトダイオードに蓄積された信号電荷を基盤側に流している。これにより、各フォトダイオードに蓄積される信号電荷量をより少なくして、上述したような不具合を回避している。
しかしながら、上記特許文献1に開示されている従来のCCDカメラには、以下のような問題がある。
However, the conventional CCD camera disclosed in
この従来のCCDカメラでは、電子シャッタ時間がある一定時間よりも短いときに、OFD電圧設定回路の出力電圧を所定電圧値だけ高くしているが、太陽光などの過大光がCCDに入射した場合に、OB信号のレベル(OBレベル)と有効画素部からの被写体画像に対応する有効映像信号とのレベル差が一定レベルであるか否かを判断し、出力電圧を一定レベルに保持するために、電子シャッタ時間を長くしたり、短くしたりして調整している。このため、光が入射されてから電子シャッタが調整されるまでには時間がかかる。その後で、電子シャッタ時間が一定時間よりも短い場合にOFD電圧設定回路からの出力電圧が高くなるように調整されるため、光が入射された後でOFD電圧を高くするまでに時間がかかる。その時間内にも、CCDには太陽光などの過大光が入射されており、光電変換された信号電荷が発生しているため、フォトダイオード容量などの各容量を超えて画像乱れなどの不具合が発生することが懸念される。 In this conventional CCD camera, when the electronic shutter time is shorter than a certain time, the output voltage of the OFD voltage setting circuit is increased by a predetermined voltage value, but excessive light such as sunlight is incident on the CCD. In addition, in order to determine whether or not the level difference between the level of the OB signal (OB level) and the effective video signal corresponding to the subject image from the effective pixel portion is a constant level, the output voltage is held at a constant level. The electronic shutter time is adjusted to be longer or shorter. For this reason, it takes time until the electronic shutter is adjusted after the light is incident. Thereafter, since the output voltage from the OFD voltage setting circuit is adjusted to be higher when the electronic shutter time is shorter than a predetermined time, it takes time to increase the OFD voltage after light is incident. Even during that time, excessive light such as sunlight is incident on the CCD, and signal charges that have undergone photoelectric conversion are generated, causing problems such as image distortion beyond each capacitance such as photodiode capacitance. There are concerns about the occurrence.
さらに、従来のCCDカメラでは、OB信号レベル(OBレベル)と有効画素部からの被写体画像に対応する有効映像信号とに所定値だけレベル差があり、出力電圧が一定レベル以上であると判断された場合には、電子シャッタ時間が短くなるように調整される(電子シャッタ速度が速くなるように調整される)。よって、電子シャッタ時間がある一定時間よりも短くなると、OFD電圧設定回路の出力電圧は高く設定され、不具合を回避することができる。 Further, in the conventional CCD camera, there is a level difference between the OB signal level (OB level) and the effective video signal corresponding to the subject image from the effective pixel unit by a predetermined value, and it is determined that the output voltage is a certain level or more. In such a case, the electronic shutter time is adjusted to be short (the electronic shutter speed is adjusted to be fast). Therefore, when the electronic shutter time becomes shorter than a certain time, the output voltage of the OFD voltage setting circuit is set high, and a problem can be avoided.
しかしながら、強烈光が入射しているにも関わらず、OB部に信号電荷が溢れ出してOB信号レベル(OBレベル)と有効画素部からの被写体画像に対応する有効映像信号とのレベル差が所定値よりも小さく、出力電圧が一定レベル以下になった場合には、出力電圧を一定レベルに保持するため、電子シャッタ時間が長くなって(電子シャッタ速度が遅くなって)シャッタ動作が行われないように制御されてしまう。よって、電子シャッタ時間がOFD電圧設定回路の出力電圧を高くするような一定時間にならず、OFD電圧設定回路の出力電圧を高くするという制御が行われないことがある。 However, although intense light is incident, the signal charge overflows in the OB portion, and the level difference between the OB signal level (OB level) and the effective video signal corresponding to the subject image from the effective pixel portion is predetermined. When the output voltage is lower than a certain level and the output voltage is below a certain level, the output voltage is held at a certain level, so that the electronic shutter time becomes longer (the electronic shutter speed becomes slower) and the shutter operation is not performed. Will be controlled. Therefore, the electronic shutter time does not become a fixed time for increasing the output voltage of the OFD voltage setting circuit, and control for increasing the output voltage of the OFD voltage setting circuit may not be performed.
さらに、OB信号レベル(OBレベル)と有効画素部からの被写体画像に対応する有効映像信号にレベル差がなくなった場合にも、出力電圧を一定レベルに保持するため、電子シャッタ時間が長くなってシャッタ動作が行われないように制御される。よって、電子シャッタ時間がOFD電圧設定回路の出力電圧を高くするような一定時間にならず、OFD電圧設定回路の出力電圧を高くするという制御が行われないことがある。 Furthermore, even when there is no level difference between the OB signal level (OB level) and the effective video signal corresponding to the subject image from the effective pixel portion, the electronic shutter time is increased because the output voltage is held at a constant level. Control is performed so that the shutter operation is not performed. Therefore, the electronic shutter time does not become a fixed time for increasing the output voltage of the OFD voltage setting circuit, and control for increasing the output voltage of the OFD voltage setting circuit may not be performed.
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、太陽光などの強烈光が照射された場合に画像の不具合が発生することを抑制できる固体撮像装置および、この固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and a solid-state imaging device capable of suppressing the occurrence of image defects when irradiated with intense light such as sunlight, and the solid-state imaging device for an imaging unit. The purpose is to provide electronic information devices that have been used.
本発明の固体撮像装置は、基盤に設けられた固体撮像素子で光電変換された撮像信号に対して、該固体撮像素子で光電変換された黒レベル信号を基準とした映像信号を得る固体撮像装置において、該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、必要以上の信号電荷を該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側へ流すためのOFD(オーバーフロードレイン)電圧をその通常設定電圧よりも所定電圧だけ高く設定するOFD電圧設定回路と、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、該光電変換素子から該基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する露光制御部とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
The solid-state imaging device according to the present invention obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device with respect to an imaging signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device provided on the base. in, on the basis of the imaging signal and said black level signal, or there is no level difference in the image pickup signal and said black level signal, or the level difference of the image pickup signal and said black level signal is below a certain level not And a determination result of the determination circuit indicates that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or that the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. in the case shown, to set the excessive signal charge by a predetermined voltage than its normal set voltage OFD (overflow drain) voltage to flow from the photoelectric conversion elements of the solid imaging element to the base board side high OFD A pressure setting circuit, said one determination circuit of the determination result is no level difference in the image pickup signal and said black level signal or, if the level difference between the image pickup signal and said black level signal is below a certain level, the photoelectric its normal or long the set predetermined time than the set time an electronic shutter pulse application time for discharging the signal charges to the substrate board side from the conversion element, or the electronic shutter speed, the predetermined speed than the electronic shutter speed of normal exposure control And an exposure control unit that sets the speed as fast as possible, thereby achieving the above object.
本発明の固体撮像装置は、基盤に設けられた固体撮像素子で光電変換された撮像信号に対して、該固体撮像素子で光電変換された黒レベル信号を基準とした映像信号を得る固体撮像装置において、該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する露光制御部を備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
The solid-state imaging device according to the present invention obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device with respect to an imaging signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device provided on the base. in, on the basis of the imaging signal and said black level signal, or there is no level difference in the image pickup signal and said black level signal, or the level difference of the image pickup signal and said black level signal is below a certain level not And a determination result of the determination circuit indicates that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or that the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. case, or also set a predetermined time longer than the photoelectric conversion element electronic shutter pulse application time for discharging the signal charges to the substrate platen side its normal setting time of the solid-state image capturing device or an electronic shutter speed, showing , Than the electronic shutter speed of normal exposure control are those with an exposure control unit that sets higher predetermined speed, the object can be achieved.
本発明の固体撮像装置は、基盤に設けられた固体撮像素子で光電変換された撮像信号に対して、該固体撮像素子で光電変換された黒レベル信号を基準とした映像信号を得る固体撮像装置において、該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、必要以上の信号電荷を該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側へ流すためのOFD電圧をその通常設定電圧よりも所定電圧だけ高く設定するOFD電圧設定回路を備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
The solid-state imaging device according to the present invention obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device with respect to an imaging signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device provided on the base. in, on the basis of the imaging signal and said black level signal, or there is no level difference in the image pickup signal and said black level signal, or the level difference of the image pickup signal and said black level signal is below a certain level not And a determination result of the determination circuit indicates that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or that the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. case, which was equipped with OFD voltage setting circuit for setting higher by a predetermined voltage than its normal set voltage OFD voltage for flowing more than necessary signal charges from the photoelectric conversion elements of the solid imaging element to the base plate side shown Ri, the object is achieved.
本発明の固体撮像装置は、基盤に設けられた固体撮像素子で光電変換された撮像信号に対して、該固体撮像素子で光電変換された黒レベル信号を基準とした映像信号を得る固体撮像装置において、該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、必要以上の信号電荷を該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側へ流すためのOFD(オーバーフロードレイン)電圧をその通常設定電圧よりも所定電圧だけ高く設定するOFD電圧設定回路と、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、該光電変換素子から該基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する露光制御部とを備え、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、最初に該OFD電圧設定回路によって該OFD電圧を該所定電圧だけ高く設定し、次に該露光制御部によって該電子シャッタパルス印加時間を該所定時間だけ長く設定するかまたは、該電子シャッタ速度を該所定速度だけ速く設定するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
The solid-state imaging device according to the present invention obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device with respect to an imaging signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device provided on the base. , Whether there is no level difference between the imaging signal and the black level signal based on the imaging signal and the black level signal, or whether the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. And a determination result of the determination circuit indicates that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or that the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. In this case, an OFD (overflow drain) voltage for causing an excessive signal charge to flow from the photoelectric conversion element of the solid-state imaging device to the base side is set higher by a predetermined voltage than the normal setting voltage. If the determination result of the pressure setting circuit and the determination circuit is that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less, The electronic shutter pulse application time for discharging the signal charge from the conversion element to the substrate side is set longer than the normal setting time by a predetermined time, or the electronic shutter speed is set to a predetermined speed higher than the electronic shutter speed by the normal exposure control. and a exposure control unit that sets quickly, the determination result of the decision circuit or no level difference in the image signal and the black level signal, a level difference of the image pickup signal and said black level signal at a constant level or less to indicate that, at first the OFD voltage by said OFD voltage setting circuit is set high by the predetermined voltage, then the electronic shutter pulse application by the exposure control unit The or just long set the predetermined time, the electronic shutter speed is intended to set as fast as the predetermined speed, the object can be achieved.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記OFD電圧設定回路によって前記OFD電圧を前記所定電圧だけ高く設定し、前記露光制御部によって前記電子シャッタパルス印加時間を前記所定時間だけ長く設定するかまたは、前記電子シャッタ速度を前記所定速度だけ速く設定した状態で、さらに、前記判定回路の判定結果が前記撮像信号と前記黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、暗時であると判断して、該露光制御部によって該電子シャッタパルス印加時間を所定時間だけ短く設定するかまたは、該電子シャッタ速度を所定速度だけ遅く設定し、その後に該OFD電圧設定回路によって該OFD電圧を所定電圧だけ低く設定する。また、本発明の固体撮像装置は、基盤に設けられた固体撮像素子で光電変換された撮像信号に対して、該固体撮像素子で光電変換された黒レベル信号を基準とした映像信号を得る固体撮像装置において、該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、必要以上の信号電荷を該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側へ流すためのOFD(オーバーフロードレイン)電圧をその通常設定電圧よりも所定電圧だけ高く設定するOFD電圧設定回路と、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、該光電変換素子から該基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する露光制御部とを備え、該OFD電圧設定回路によって該OFD電圧を該所定電圧だけ高く設定し、該露光制御部によって該電子シャッタパルス印加時間を該所定時間だけ長く設定するかまたは、該電子シャッタ速度を該所定速度だけ速く設定した状態で、さらに、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、暗時であると判断して、該露光制御部によって該電子シャッタパルス印加時間を所定時間だけ短く設定するかまたは、該電子シャッタ速度を所定速度だけ遅く設定し、その後に該OFD電圧設定回路によって該OFD電圧を所定電圧だけ低く設定するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, the OFD voltage setting circuit sets the OFD voltage higher by the predetermined voltage, and the exposure control unit sets the electronic shutter pulse application time longer by the predetermined time. Alternatively, in a state where the electronic shutter speed is set to be faster by the predetermined speed, the determination result of the determination circuit further indicates that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or the imaging signal and the black level When the signal level difference indicates a certain level or less, it is determined that the signal is dark and the exposure control unit sets the electronic shutter pulse application time to be shorter by a predetermined time or the electronic shutter speed Is set slower by a predetermined speed, and then the OFD voltage is set lower by a predetermined voltage by the OFD voltage setting circuit. In addition, the solid-state imaging device of the present invention is a solid-state device that obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device with respect to an imaging signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device provided on the base In the imaging apparatus, there is no level difference between the imaging signal and the black level signal based on the imaging signal and the black level signal, or the level difference between the imaging signal and the black level signal is equal to or less than a certain level. And the determination result of the determination circuit is that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or the level difference between the imaging signal and the black level signal is below a certain level. In this case, an OFD (overflow drain) voltage for flowing more signal charge than necessary from the photoelectric conversion element of the solid-state imaging device to the base side is set higher than the normal setting voltage by a predetermined voltage. The determination result of the FD voltage setting circuit and the determination circuit indicates that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or the level difference between the imaging signal and the black level signal is equal to or lower than a certain level. The electronic shutter pulse application time for discharging the signal charge from the photoelectric conversion element to the substrate side is set longer than the normal setting time by a predetermined time, or the electronic shutter speed is set at a predetermined speed higher than the electronic shutter speed by the normal exposure control. and a exposure control unit for setting as quickly, or the OFD voltage set higher by the predetermined voltage by the OFD voltage setting circuit, the electronic shutter pulse application time is set longer by the predetermined time by the exposure control unit , Les the electronic shutter speed in a state of setting as quickly as the predetermined speed, further, the determination result is the imaging signal and said black level signal of the decision circuit The exposure control unit determines that the image is dark and the electronic shutter pulse application time is determined by the exposure control unit when the difference between the image signal and the black level signal is equal to or less than a certain level. Is set shorter by a predetermined time, or the electronic shutter speed is set lower by a predetermined speed, and then the OFD voltage setting circuit sets the OFD voltage lower by a predetermined voltage. Achieved.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における固体撮像素子は、前記光電変換素子が複数配列されて被写体画像の各画素に対応する各撮像信号が有効映像信号としてそれぞれ出力される有効画素部と、遮光部材で覆われた光電変換素子が複数配列されて光学的な黒レベルの基準として用いられる前記黒レベル信号が出力されるOB(オプティカルブラック)部とを有する。 Further preferably, the solid-state imaging device in the solid-state imaging device of the present invention includes an effective pixel unit in which a plurality of the photoelectric conversion elements are arranged and each imaging signal corresponding to each pixel of the subject image is output as an effective video signal. A plurality of photoelectric conversion elements covered with a light-shielding member, and an OB (optical black) portion that outputs the black level signal used as an optical black level reference.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における固体撮像素子は、前記光電変換素子から読み出された信号電荷を垂直方向に電荷転送する垂直転送部と、該垂直転送部からの信号電荷を水平方向に電荷転送する水平転送部と、該水平転送部からの信号電荷を撮像信号として出力する電荷検出部とをさらに有する。 Still preferably, in a solid-state imaging device according to the present invention, the solid-state imaging device includes a vertical transfer unit that transfers signal charges read from the photoelectric conversion elements in a vertical direction, and a signal charge from the vertical transfer unit horizontally. It further includes a horizontal transfer unit that transfers charges in the direction, and a charge detection unit that outputs signal charges from the horizontal transfer unit as an imaging signal.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記有効画素部からの有効映像信号に対して、前記OB部からの黒レベル信号を基準として得た映像信号を表示用に各種信号処理する映像信号処理部をさらに有する。 Further preferably, in the solid-state imaging device according to the present invention, for the effective video signal from the effective pixel unit, the video signal obtained by performing various signal processing for display on the video signal obtained based on the black level signal from the OB unit A signal processing unit is further included.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記有効映像信号および前記黒レベル信号を検波してそれらのレベル差を検出する検波回路をさらに有し、前記検波回路は、前記判定回路の一部を兼ねている。
Further preferably, in the solid-state imaging device according to the present invention, the solid-state imaging device further includes a detection circuit that detects the effective video signal and the black level signal and detects a level difference therebetween, and the detection circuit is one of the determination circuits. Also serves as a department .
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記判定回路は、前記検波回路であり、該検波回路は、前記撮像信号と前記黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを検出する。
Further, preferably, in a solid-state imaging device of the present invention, the determination circuit is the detection circuit, the detection circuit, the or there are no level differences in the imaging signal and the black level signal, the image pickup signal and the It is detected whether the level difference of the black level signal is below a certain level.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記露光制御部は、前記判定回路の一部を兼ねており、前記検波回路によるレベル差の検出を受けて、前記露光制御部が、前記撮像信号と前記黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを検出する。
Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, the exposure control unit also serves as a part of the determination circuit, and the exposure control unit receives the detection of a level difference by the detection circuit, and the exposure control unit It is detected whether there is no level difference between the signal and the black level signal, or whether the level difference between the imaging signal and the black level signal is below a certain level.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記固体撮像素子への光入射量をしぼり穴径を変化させることにより制御可能とするメカニカルアイリスをさらに有し、前記露光制御部は、前記黒レベル信号を基準として該メカニカルアイリスのしぼり穴径を制御する。 Further preferably, in the solid-state imaging device according to the present invention, the solid-state imaging device further includes a mechanical iris that can control the amount of light incident on the solid-state imaging element by changing a diameter of the aperture, and the exposure control unit includes the black The aperture diameter of the mechanical iris is controlled based on the level signal.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、電源投入時から前記OFD電圧設定回路により前記OFD電圧が制御されている。 Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, the OFD voltage is controlled by the OFD voltage setting circuit from the time of power-on.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、電源投入時から前記露光制御部により電子シャッタ動作が制御されている。 Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, the electronic shutter operation is controlled by the exposure control unit from the time of power-on.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置におけるレベル差が一定レベル以下の場合、該一定レベルは任意に設定された基準出力電圧である。 Further, preferably, when the level difference in the solid-state imaging device of the present invention is equal to or less than a certain level, the certain level is an arbitrarily set reference output voltage.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置におけるOFD電圧を通常設定電圧値よりも所定電圧だけ高く設定する場合、該高く設定するOFD電圧を、設定可能な最大OFD電圧とする。 Further, preferably, when the OFD voltage in the solid-state imaging device of the present invention is set higher than the normal set voltage value by a predetermined voltage, the OFD voltage to be set higher is set as the maximum settable OFD voltage.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電子シャッタパルス印加時間を通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定する場合、該長く設定する電子シャッタパルス印加時間を、設定可能な最大電子シャッタパルス印加時間とする。 Further, preferably, when the electronic shutter pulse application time in the solid-state imaging device of the present invention is set longer than the normal setting time by a predetermined time, the electronic shutter pulse application time set to be longer is set to the maximum electronic shutter pulse application that can be set. Time.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電子シャッタ速度を通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する場合、該速く設定する電子シャッタ速度を、設定可能な最大電子シャッタ速度とする。 Further preferably, when the electronic shutter speed in the solid-state imaging device of the present invention is set faster than the electronic shutter speed by the normal exposure control by a predetermined speed, the electronic shutter speed to be set faster is set as the maximum electronic shutter speed that can be set. To do.
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像装置を撮像部に用いて画像撮影が行われるものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The electronic information device of the present invention is one in which an image is taken using the solid-state imaging device of the present invention as an imaging unit, thereby achieving the above object.
上記構成により、以下、本発明の作用について説明する。 With the above configuration, the operation of the present invention will be described below.
本発明にあっては、太陽光などの強烈光を直接撮像するような極めて照度が高い被写体を撮像する際に、有効画素部からの被写体画像の各画素に対応する撮像信号(有効映像信号)と黒レベル信号(OB部からのOB信号)にレベル差(出力電圧)がないか、または一定レベル以下になった場合に、OFD電圧を高く設定してフォトダイオードなどの光電変換素子から基盤側に信号電荷を流すことにより、光電変換素子に過大に蓄積された信号電荷を速やかに排出させることが可能となる。および/または、この撮像信号(有効映像信号)と黒レベル信号(OB部からのOB信号)にレベル差(出力電圧)がないかまたは、このレベル差が一定レベル以下になった場合に、電子シャッタパルス印加時間を長くするかまたは、電子シャッタ速度を速くして光電変換素子から信号電荷がより速やかに排出されるようにすることにより、光電変換素子に過大に蓄積された信号電荷を速やかに排出させることが可能となる。 In the present invention, when imaging a subject with extremely high illuminance such as direct imaging of intense light such as sunlight, an imaging signal (effective video signal) corresponding to each pixel of the subject image from the effective pixel unit. When there is no level difference (output voltage) between the black level signal (OB signal from the OB section) or when it is below a certain level, the OFD voltage is set high and the photoelectric conversion element such as a photodiode is connected to the base side. By allowing the signal charge to flow through the signal converter, the signal charge excessively accumulated in the photoelectric conversion element can be quickly discharged. And / or when there is no level difference (output voltage) between the image pickup signal (effective video signal) and the black level signal (OB signal from the OB unit), or when the level difference falls below a certain level, By increasing the shutter pulse application time or increasing the electronic shutter speed so that the signal charge is discharged more quickly from the photoelectric conversion element, the signal charge accumulated excessively in the photoelectric conversion element can be quickly removed. It becomes possible to discharge.
一方、特許文献1では、電子シャッタ時間(露光時間)がある一定時間よりも短いときに、OFD電圧設定回路の出力電圧を所定電圧値だけ高くしているが、太陽光などの過大光がCCDに入射した場合に、OB信号の黒レベル(OBレベル)と有効画素部からの被写体画像に対応する有効映像信号とのレベル差が一定レベルであるか否かを判断し、出力電圧を一定レベルに保持するために、電子シャッタ時間(露光時間)を長くしたり、短くしたりして調整している。これに対して、本発明では、特許文献1のように電子シャッタ時間(露光時間)の長さに関わらず、有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、このレベル差が一定レベル以下になった場合に、OFD電圧や電子シャッタ動作を直に調整するため、光が照射されてから調整までの時間をより短くすることが可能となる。また、特許文献1のように過大光が入射されても電子シャッタ時間(露光時間)が長くなる方向に動作してOFD電圧を制御するような電子シャッタ時間や電子シャッタ速度にならず、OFD電圧が制御されないというような問題は生じない。これによって、太陽光などの強烈光が固体撮像装置に照射された場合に発生する画像の不具合をより確実に抑えることが可能となる。
On the other hand, in
OFD電圧と電子シャッタ動作の両方を制御する場合に、電子シャッタ動作を制御することにより光電変換素子から排出可能な電荷量よりも、光電変換素子で発生する電荷量の方が多いと、画像乱れなどの不具合発生を抑えることができない虞がある。このため、電子シャッタ動作を制御する前にOFD電圧を高く設定し、その後で電子シャッタパルス印加時間を長くするか、または電子シャッタ速度を速く設定することが好ましい。 When controlling both the OFD voltage and the electronic shutter operation, if the amount of charge generated in the photoelectric conversion element is larger than the amount of charge that can be discharged from the photoelectric conversion element by controlling the electronic shutter operation, image distortion There is a possibility that the occurrence of problems such as cannot be suppressed. Therefore, it is preferable to set the OFD voltage high before controlling the electronic shutter operation, and then increase the electronic shutter pulse application time or set the electronic shutter speed fast.
さらに、OFD電圧や電子シャッタ動作を調整しても、有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、そのレベル差が一定レベル以下である場合に、暗時であると判断することができる。この場合に、OFD電圧が高く設定されていれば低くすることよって、基盤側に排出される電荷量を少なくして光電変換素子に蓄積される電荷量を増やし、有効映像信号レベルを高くすることが可能となる。また、電子シャッタパルス印加時間が長く設定されていれば短く設定することによって、また、電子シャッタ速度が速く設定されていれば遅くすることによって、光電変換素子に電荷が蓄積される期間を長くして光電変換素子に蓄積される電荷量を増やし、有効映像信号レベルを高くすることが可能となる。OFD電圧と電子シャッター動作の両方を制御する場合、OFD電圧を低く設定する前に、電子シャッタパルス印加時間を短く設定するか。または電子シャッタ速度を遅く設定し、その後でOFD電圧を低く設定することが好ましい。 Furthermore, even if the OFD voltage and the electronic shutter operation are adjusted, it can be determined that the image is dark when there is no level difference between the effective video signal and the OB signal or the level difference is below a certain level. . In this case, if the OFD voltage is set high, the amount of charge discharged to the substrate side is reduced to increase the amount of charge accumulated in the photoelectric conversion element, thereby increasing the effective video signal level. Is possible. In addition, the period during which charges are accumulated in the photoelectric conversion element is lengthened by setting the electronic shutter pulse application time to be shorter if the electronic shutter pulse application time is set to be longer, or to be slower if the electronic shutter speed is set to be faster. Thus, the amount of charge accumulated in the photoelectric conversion element can be increased, and the effective video signal level can be increased. When controlling both the OFD voltage and the electronic shutter operation, is the electronic shutter pulse application time set short before setting the OFD voltage low? Alternatively, it is preferable to set the electronic shutter speed slower and then set the OFD voltage lower.
以上により、本発明によれば、過大光が固体撮像素子に入射された場合でも、撮像信号(有効映像信号)と黒レベル信号(OB信号)にレベル差がないかまたは、そのレベル差が一定レベル以下である場合に、OFD電圧および電子シャッタ動作を制御することにより、画像の不具合が発生することを抑制できて、良好な画面表示を得ることができる。 As described above, according to the present invention, even when excessive light is incident on the solid-state imaging device, there is no level difference between the imaging signal (effective video signal) and the black level signal (OB signal), or the level difference is constant. By controlling the OFD voltage and the electronic shutter operation when the level is below the level, it is possible to suppress the occurrence of image defects and obtain a good screen display.
以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態1〜4およびこれを撮像部に用いた本発明の電子情報機器の実施形態5について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る固体撮像装置の要部構成例を示すブロック図である。
Hereinafter,
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part of a solid-state imaging device according to
図1に示すように、本実施形態1の固体撮像装置10は、被写体光を光電変換して撮像可能とする固体撮像素子としてのCCD1と、CCD1からの撮像信号のノイズを軽減するためのCDS回路2と、黒レベル信号(OB信号)をクランプして直流レベルに固定するOBクランプ回路3と、OBクランプ回路3にクランプパルスを出力するクランプパルス発生回路4と、ガンマ補正処理やホワイトバランス処理などの各種映像信号処理を行う映像信号処理部5と、撮像信号およびOB信号を検波してそれらのレベル差を検出する検波回路6と、電子シャッタ速度を制御するなどの露光制御を可能とする露光制御部7と、CCD1に対して、露光動作、信号電荷蓄積・読み取り動作および電荷転送動作などの各種動作を行う撮像素子駆動手段としてのCCD駆動回路8と、必要以上の信号電荷をCCD1から基盤11側へ流すためのOFD電圧を設定制御可能とするOFD電圧設定回路9とを有している。
As shown in FIG. 1, the solid-
CCD1は、例えばIT型CCDであり、図示しないレンズを介して集光入射された被写体画像光が複数の受光部(光電変換素子)にてそれぞれ光電変換された撮像信号を順次出力する。
The
以下に、CCD1の要部構成例について、図2(a)および図2(b)を用いて詳細に説明する。
図2(a)および図2(b)は、図1のCCD1の要部構成例を模式的に示すブロック図である。
Hereinafter, a configuration example of a main part of the
FIGS. 2A and 2B are block diagrams schematically showing an example of the configuration of the main part of the
図2(a)に示すように、CCD1は、従来のCCDの場合と同様に、基盤11上に、被写体画像に対応する光(被写体光)が入射される有効画素部12が設けられている。図2(b)に示すように、有効画素部12には、光電変換素子であるフォトダイオード13が垂直方向および水平方向(行列方向)に2次元状でマトリクス状に複数配列されており、有効画素部12から被写体画像の各画素に対応する撮像信号(有効映像信号)が出力される。
As shown in FIG. 2A, the
また、図2(a)に示すように、有効画素部12の周辺部には、OB(オプティカルブラック)部14が設けられている。このOB部14にも、光電変換素子であるフォトダイオード13(図示せず)が垂直方向および水平方向に複数配列されており、これらのフォトダイオード13がアルミニウムなどの遮光部材によって覆われている。これによって、OB部14では、被写体画像に対応する光が遮光されて、OB部14の複数のフォトダイオード13には光入射されず、OB部14のフォトダイオード13からは光学的な黒レベルの基準として用いられる黒レベル信号(OB信号)が出力される。なお、1水平期間には、後で説明する図3に示すように、有効画素部12から被写体画像の各画素に対応する信号電荷が撮像信号として出力される有効映像信号期間と、OB部14から黒レベルに対応する黒レベル信号(OB信号)が出力されるOB期間とが設けられている。
Further, as shown in FIG. 2A, an OB (optical black)
さらに、図2(b)に示すように、CCD1には、複数のフォトダイオード13の各列に沿って垂直方向に設けられた垂直シフトレジスタ15と、複数のフォトダイオード13の各行に平行な水平方向に設けられて垂直シフトレジスタ15からの信号電荷を電荷検出部(出力回路)16に電荷転送する水平シフトレジスタ17とが設けられている。
各フォトダイオード13によって光電変換されて、対応する垂直シフトレジスタ15に移動された信号電荷は、水平シフトレジスタ17の配列方向に向かって順次電荷転送される。この例では、φV1〜φV4の4相の駆動信号によって、垂直シフトレジスタ15を垂直方向に信号電荷が電荷転送される。垂直シフトレジスタ15から水平シフトレジスタ17に転送された信号電荷は、電荷検出部16に向かって水平シフトレジスタ17を順次電荷転送される。この例では、φH1およびφH2の2相の駆動信号によって、水平方向に信号電荷が水平シフトレジスタ17を電荷転送されている。電荷検出部16では、転送されてきた信号電荷が信号検出されて撮像信号に変換されて外部に信号出力される。
Further, as shown in FIG. 2B, the
The signal charges photoelectrically converted by each
CDS回路2は、1水平期間におけるCCD1から出力された撮像信号(CCD出力)が入力され、この撮像信号に含まれるクロック成分が除去されてノイズが軽減される。
The
OBクランプ回路3は、OB期間においてクランプパルス発生回路4からクランプパルスが供給されたときに、CDS回路2から入力されたCCD1のOB部14からの出力信号(OB信号)をクランプして、直流レベルに固定する。これによって、光学的な黒レベルの基準として用いられるOBレベルの信号が生成される。また、CCD1の有効画素部12からの出力撮像信号(有効映像信号)は、OB部14からの黒レベル信号を基準にクランプされた映像信号としてOBクランプ回路3から出力される。
The
ここで、CCD1、CDS回路2およびOBクランプ回路3からの各出力信号について、図3(a)および図3(b)を用いて説明する。
Here, each output signal from the
図3(a)は、通常動作時について、図3(b)は過大光入射時についてそれぞれ、CCD1の有効画素部12から出力される被写体画像の各画素に対応する撮像信号(有効映像信号)およびOB部14から出力される黒レベルに対応する黒レベル信号(OBレベル)を含むCCD1から出力されるCCD出力、CDS回路2から出力されるCDS出力、映像信号処理部6に供給されるOBクランプ回路出力信号(映像出力)が示されている。
3A shows a normal operation, and FIG. 3B shows an imaging signal (effective video signal) corresponding to each pixel of the subject image output from the
図3(a)および図3(b)に示すように、1水平期間には、CCD1の有効画素部12から被写体画像光に対応する各画齟齬との撮像信号が出力される有効映像信号期間と、OB部12から黒レベルに対応するOB信号が出力されるOB期間とが設けられている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in one horizontal period, an effective video signal period in which an imaging signal with each screen corresponding to the subject image light is output from the
図3(a)に示す通常動作時において、CCD出力としては、有効映像信号期間に有効画素部12からの被写体画像の各画素に対応する撮像信号(有効映像信号)および、この有効映像信号期間に続くOB期間に、OB部14からの黒レベルに対応する黒レベル信号(OB信号)が、それぞれ出力される。これらの信号からクロック成分が除去された信号がCDS回路2からのCDS出力として出力される。映像出力としては、CCD1で光電変換された撮像信号に対して、CCD1で光電変換された黒レベル信号を基準とした映像信号がOBクランプ回路3から出力される。これを受けて、検波回路6から、OB部14からの黒レベル信号(OBレベル)と、有効画素部12からの被写体画像の各画素に対応する撮像信号(有効映像信号)とのレベル差が出力される。
In the normal operation shown in FIG. 3A, the CCD output includes an imaging signal (effective video signal) corresponding to each pixel of the subject image from the
これに対して、図3(b)に示すように、過大光がCCD1に入射されると、有効画素部12の各受光部(フォトダイオード13;光電変換素子)において発生した信号電荷が、対応する垂直シフトレジスタ15の容量を超えて、水平シフトレジスタ17の走査期間中に、水平シフトレジスタ17に溢れ出す。さらに、水平シフトレジスタ17の容量も超えて、本来は遮光されているために光電変換される電荷がない領域であるOB部14にも電荷が溢れ出す。この結果、OB部14から出力されるOBレベルが通常動作時よりもレベルが高くなり、光学的な黒レベルの基準とは異なる明るいレベルになるため、暗い部分では階調差がなくなって全体的に暗く沈んだ画面表示となる。さらに、電荷が溢れ出した場合には、光学的な黒レベルの基準がさらに明るいレベルになるため、OB信号レベル(OBレベル)と有効画素部12からの被写体画像の各画素に対応する撮像信号(有効映像信号)とのレベル差がなくなって、暗時と同じような真っ黒な状態の画面表示となる。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when excessive light is incident on the
映像信号処理部5は、有効画素部12からの撮像信号(有効映像信号)に対して、OB部14からの黒レベル信号(OB信号)を基準としてOBクランプ回路3で得た映像信号に、表示用のガンマ補正処理やホワイトバランス処理などの各種の映像信号処理が行われる。
The video
検波回路6は、OBクランプ回路3からの映像信号(映像出力)に対して、有効映像信号およびOB信号を検波してそれらのレベル差を検出する。なお、有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かの検出は、この検波回路6で行ってもよいし、検波回路6によるレベル差の検出を受けて、露光制御部7で行ってもよい。
The
露光制御部7は、検波回路5から出力される信号に基づいて、CCD1の露光を制御するための露光制御信号をCCD駆動回路8に出力する。また、レンズの前面にメカニカルアイリスが設けられている場合には、検波回路6から出力される信号に基づいて、露光制御部7からメカニカルアイリスに対してしぼり穴径を制御するためのしぼり制御信号が出力される。また、露光制御部7は、検波回路6から出力される信号に基づいて、OFD電圧を制御するためのOFD電圧制御信号をOFD電圧設定回路9に出力する。
The exposure control unit 7 outputs an exposure control signal for controlling the exposure of the
露光制御部7は、有効映像信号(撮像信号)とOB信号(黒レベル信号)にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、CCD1から基盤11側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する。 When there is no level difference between the effective video signal (imaging signal) and the OB signal (black level signal) or when the level difference between the effective video signal and the OB signal is below a certain level, the exposure control unit 7 The electronic shutter pulse application time for discharging the signal charge to the 11 side is set longer than the normal setting time by a predetermined time, or the electronic shutter speed is set faster than the electronic shutter speed by the normal exposure control.
CCD駆動回路8は、露光制御部7から出力される露光制御信号に基づいて、CCD1が駆動される。露光制御部7およびCCD駆動回路8では、OBクランプ回路3にてクランプされた信号レベル(OBレベル)を基準として、それぞれの動作が行われる。また、CCD1の露光制御は、例えばCCD1に備わった電子シャッタ機能などを用いて制御される。電子シャッタ機能を備えたCCD1では、図3に示す有効映像信号期間の初めとOB期間と水平帰線期間に、CCD駆動回路8から電子シャッタパルスが供給されて、フォトダイオード13から信号電荷が出力されるように動作し、これによりフォトダイオード13に信号電荷が蓄積される期間(露光期間;電子シャッタ時間)が制御される。
The
OFD電圧設定回路9では、露光制御部7から出力されるOFD電圧制御信号に基づいて、CCD1に通常の被写体ではブルーミングなどの不具合が発生せず、かつ、飽和レベルを十分確保することができるような電圧に、過剰電荷排出するためのOFD電圧が調整されている。
In the OFD voltage setting circuit 9, based on the OFD voltage control signal output from the exposure control unit 7, a malfunction such as blooming does not occur in a normal subject in the
OFD電圧設定回路9では、有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、必要以上の信号電荷をCCD1から基盤11側へ流すためのOFD電圧をその通常設定電圧よりも所定電圧だけ高く設定する。
In the OFD voltage setting circuit 9, when there is no level difference between the effective video signal and the OB signal or when the level difference between the effective video signal and the OB signal is below a certain level, more signal charges than necessary are transferred from the
以下に、CCD1の画素毎に設けられたフォトダイオード13におけるOFD電圧の機能について、図4を用いて詳細に説明する。
Hereinafter, the function of the OFD voltage in the
図4は、図2(b)のフォトダイオード13におけるOFD電圧の過剰電荷排出機能について説明するための模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an overcharge discharging function of the OFD voltage in the
図4の左側に示すように、フォトダイオード13aには、隣接する垂直シフトレジスタ(図示せず)との間に設けたポテンシャル的な壁21と、フォトダイオード13aによって光電変換された過剰な信号電荷20aを基盤11側へ排出するためのポテンシャル的な穴22aとが設けられている。
As shown on the left side of FIG. 4, the
ポテンシャル的な壁21は、フォトダイオード13aによって光電変換された信号電荷20aが隣隣する垂直シフトレジスタに流れ込まないように設けられた隔壁である。
The
フォトダイオード13aによって光電変換された信号電荷20aが多すぎると、信号電荷20aが壁21を越えて隣接する垂直シフトレジスタ側に流れ込み、ブルーミングなどの不具合が発生する。この不具合を避けるために、壁のある高さの所に過剰電荷排出用の穴22aが設けられて、過剰な信号電荷20aをCCD1の基盤11側に流すようになっている。
If there is too
この過剰電荷排出用の穴22aがオーバーフロードレイン(OFD)であり、過剰電荷を排出するためのOFD電圧を変化させることにより、過剰電荷排出用の穴22aの高さ、即ち、フォトダイオード13aに蓄積される電荷量を適正に制限することができる。
The excess
図4の右側に示すように、OFD電圧を高くすると、過剰電荷排出用の穴22bの高さが低くなり、フォトダイオード13bに蓄積される信号電荷20bが少なくなる。これによって、強烈光が照射されても、隣接する垂直シフトレジスタ(図示せず)に信号電荷20bが溢れ出すことはなくなる。
As shown in the right side of FIG. 4, when the OFD voltage is increased, the height of the excess
このOFD電圧は、通常の被写体ではブルーミングなどの不具合が発生せず、かつ、飽和レベルを十分確保することができるような電圧に適正に調整される。 This OFD voltage is appropriately adjusted to a voltage that does not cause a problem such as blooming in a normal subject and can sufficiently secure a saturation level.
上記図3(b)を用いて説明したように、太陽光などの強烈光がフォトダイオード13に照射されて、光電変換された信号電荷がフォトダイオード容量などの各容量、特に水平シフトレジスタ17の水平転送容量を超えると、水平シフトレジスタ17内の有効画素部12からの有効映像信号とOB部14からのOB信号とのレベル差により水平クランプを行っている場合、有効画素部12およびOB部14の両方に信号電荷が溢れてしまい、有効画素部12からの有効映像信号とOB部14からのOB信号とのレベル差がなくなるか、またはそのレベル差が一定レベル以下になる。
As described with reference to FIG. 3B, intense light such as sunlight is applied to the
検波回路6では、有効画素部12からの有効映像信号とOB部14からのOB信号とで信号レベル差がないため、強烈光を直接撮像しているにも関わらず、暗時と同じような状態であると判断する。このため、検波回路6からは、入射される光量を多くするために、露光制御部7およびCCD駆動回路8に対して、電子シャッタ時間(露光時間)を長くするかまたは電子シャッタ速度を遅くして、シャッタ動作を、できるだけ行わないように制御信号が出力される。
In the
そこで、本実施形態1では、有効画素部12からの有効映像信号とOB部14からのOB信号とで信号レベルにレベル差がないかまたは、このレベル差が一定レベル以下であって、暗時であるのか、または過大光が入射されて上述したような不具合が発生しているかを判断することができないときに、OFD電圧設定回路9に対してOFD電圧を高くするように、露光制御部7からOFD電圧制御信号を出力させる。OFD電圧設定回路9では、このOFD電圧制御信号を受けて、CCD1のOFD端子に対して、通常時よりも所定電圧値だけ高いOFD電圧を発生させる。
Therefore, in the first embodiment, there is no signal level difference between the effective video signal from the
以上により、本実施形態1によれば、太陽光などの強烈光が入射した場合に、光電変換された信号電荷がフォトダイオード容量などの各容量を超えて画面全面が黒くなった場合でも、OFD電圧を通常時より高く設定したり、電子シャッタパルス印加時間を通常時より長くするかまたは、電子シャッタ速度を通常時より速くしたりすることにより、フォトダイオード13から基盤11側へ必要以上の電荷(設定電荷量を超える電荷量)を排出させてフォトダイオード13に蓄積される信号電荷を少なくすることができるため、画像乱れなどの不具合の発生を防ぐことができる。
As described above, according to the first embodiment, when intense light such as sunlight is incident, even if the signal charge subjected to photoelectric conversion exceeds each capacitance such as a photodiode capacitance and the entire screen becomes black, OFD By setting the voltage higher than normal, setting the electronic shutter pulse application time longer than normal, or increasing the electronic shutter speed faster than normal, more charges than necessary from the
なお、本実施形態1についてさらに説明する。有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、最初にOFD電圧設定回路9によって通常時のOFD電圧を所定電圧だけ高く設定し、次に露光制御部7によって通常時の電子シャッタ印加時間を所定時間だけ長く設定するかまたは、通常時の電子シャッタ速度を所定速度だけ速く設定することが好ましい。これは、OFD電圧と電子シャッタ動作の両方を制御する場合に、電子シャッタ動作を制御することによりCCD1から基盤11側に排出可能な電荷量よりも、CCD1で発生する電荷量の方が多いと、画像乱れなどの不具合発生を抑えることができない虞があるためである。
(実施形態2)
上記実施形態1では、固体撮像装置10が、入射光を光電変換可能とするフォトダイオード13が複数配列されて被写体画像の各画素に対応する撮像信号が有効映像信号として出力される有効画素部12および、遮光部材で覆われたフォトダイオード13が複数配列されて光学的な黒レベルの基準として用いられる黒レベル信号がOB信号として出力されるOB部14を有するCCD1と、この有効画素部12からの有効映像信号に対して、OB部14からのOB信号を基準として各種信号処理を行う映像信号処理部5と、これらの有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOBレベル信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、予め設定された必要以上の信号電荷をCCD1から基盤11側へ流すためのOFD電圧をより高く設定するOFD電圧設定回路9と、有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、CCD1から信号電荷を出力させる電子シャッタパルス印加時間を通常時の設定時間よりも長く設定するか、または電子シャッタ速度を通常時の設定速度よりも速く設定(電子シャッタ時間を通常時の設定時間よりも短く設定)する露光制御部7とを備えた場合の一例について説明したが、本実施形態2では、上記実施形態1のOFD電圧設定回路9によるOFD電圧設定制御を用いず、上記露光制御部7による露光制御だけを用いた場合について説明する。
The first embodiment will be further described. When there is no level difference between the effective video signal and the OB signal, or when the level difference between the effective video signal and the OB signal is below a certain level, the OFD voltage setting circuit 9 first increases the normal OFD voltage by a predetermined voltage. Then, it is preferable that the exposure control unit 7 sets the normal electronic shutter application time longer by a predetermined time, or sets the normal electronic shutter speed faster by a predetermined speed. This is because, when controlling both the OFD voltage and the electronic shutter operation, the amount of charge generated in the
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the solid-
図5は、本発明の実施形態2に係る固体撮像装置の要部構成例を示すブロック図である。なお、図1の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part of a solid-state imaging device according to
図5に示すように、本実施形態2の固体撮像装置10Aは、被写体光を光電変換して撮像可能とする固体撮像素子としてのCCD1と、CCD1からの撮像信号のノイズを軽減するCDS回路2と、OB信号をクランプして直流レベルに固定するOBクランプ回路3と、OBクランプ回路3にクランプパルスを出力するクランプパルス発生回路4と、各種信号処理を行う映像信号処理部5と、有効映像信号(撮像信号)およびOB信号を検波してそれらのレベル差を検出する検波回路6と、電子シャッタ速度を制御するなどの露光制御を可能とすると共に、有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、CCD1から信号電荷を出力させる電子シャッタパルス印加時間を長く設定するか、または電子シャッタ速度を速く設定する露光制御部7Aと、撮像素子駆動手段としてのCCD駆動回路8とを有している。
As shown in FIG. 5, the solid-
本実施形態2の固体撮像装置10Aでは、有効画素部12からの有効映像信号とOB部14からのOB信号とで信号レベルにレベル差がないかまたは、このレベル差が一定レベル以下の条件下であって、暗時であるのか、または過大光が入射されて上述したような不具合が発生しているかを判断することができないときに、この条件であるか否かを検波回路6かまたは露光制御部7Aによって検出し、これを受けて、露光制御部7Aによって電子シャッタパルス印加時間を通常時の設定時間よりも長くするか、または電子シャッタ速度を通常時の設定速度よりも速くするように、制御信号をCCD駆動回路8に出力する。CCD駆動回路8では、この制御信号を受けて、CCD1に対して、通常制御時よりもシャッタ動作が多く行われるように電子シャッタパルス印加時間を長くする駆動信号を発生させる。
In the solid-
以上により、本実施形態2によれば、太陽光などの強烈光が入射された場合に、光電変換された信号電荷がフォトダイオード容量などの各容量を超えて画面全面が黒くなった場合でも、電子シャッタパルス印加時間をより長くするか、または電子シャッタ速度をより速くすることにより、フォトダイオード13から必要以上の電荷を速やかに排出することができるため、画像乱れなどの不具合の発生を防ぐことができる。
(実施形態3)
上記実施形態1では、固体撮像装置10が、入射光を光電変換可能とするフォトダイオード13が複数配列されて被写体画像の各画素に対応する撮像信号が有効映像信号として出力される有効画素部12および、遮光部材で覆われたフォトダイオード13が複数配列されて光学的な黒レベルの基準として用いられる黒レベル信号がOB信号として出力されるOB部14を有するCCD1と、この有効画素部12からの有効映像信号に対して、OB部14からのOB信号を基準として各種信号処理を行う映像信号処理部5と、これらの有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOBレベル信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、予め設定された必要以上の信号電荷をCCD1から基盤11側へ流すためのOFD電圧をより高く設定するOFD電圧設定回路9と、有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、CCD1から信号電荷を出力させる電子シャッタパルス印加時間を通常時の設定時間よりも長く設定するか、または電子シャッタ速度を通常時の設定速度よりも速く設定(電子シャッタ時間を通常時の設定時間よりも短く設定)する露光制御部7とを備えた場合の一例について説明したが、本実施形態3では、上記実施形態1の露光制御部7による制御を用いず、上記OFD電圧設定回路9によるOFD電圧設定制御だけを用いる場合について説明する。
As described above, according to the second embodiment, when intense light such as sunlight is incident, even when the signal charge subjected to photoelectric conversion exceeds each capacitance such as a photodiode capacitance and the entire screen becomes black, By making the electronic shutter pulse application time longer or making the electronic shutter speed faster, it is possible to quickly discharge more charges than necessary from the
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the solid-
図6は、本発明の実施形態3に係る固体撮像装置の要部構成例を示すブロック図である。なお、図1の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating an exemplary main configuration of a solid-state imaging device according to
図6に示すように、本実施形態3の固体撮像装置10Bは、被写体光を光電変換して撮像可能とする固体撮像素子としてのCCD1と、CCD1からの撮像信号のノイズを軽減するCDS回路2と、OB信号をクランプして直流レベルに固定するOBクランプ回路3と、OBクランプ回路3にクランプパルスを出力するクランプパルス発生回路4と、各種信号処理を行う映像信号処理部5と、有効映像信号(撮像信号)およびOB信号を検波してそれらのレベル差を検出する検波回路6と、電子シャッタ速度を制御するなどの通常時の露光制御を行う露光制御部7Bと、撮像素子駆動手段としてのCCD駆動回路8と、有効映像信号とOB信号のレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、必要以上の信号電荷を光電変換素子から基盤11側へ流すためのOFD電圧を通常設定電圧値よりも所定値だけ高く設定するOFD電圧設定回路9Bとを有している。
As shown in FIG. 6, the solid-state imaging device 10B according to the third embodiment includes a
本実施形態3の固体撮像装置10Bでは、有効画素部12からの有効映像信号とOB部14からのOB信号とで信号レベルの差がないか、またはレベル差が一定レベル以下の条件下であって、暗時であるのか、または過大光が入射されて上述したような不具合が発生しているかを判断することができないときに、この条件であるかどうかを検波回路6で検出して、OFD電圧設定回路9Bに対してOFD電圧を通常時より高くするように、検波回路6BからOFD電圧設定回路9Bに制御信号を出力する。OFD電圧設定回路9Bでは、この制御信号を受けて、CCD1のOFD端子に対して、通常時の所定電圧値よりも高いOFD電圧を発生させる。
In the solid-state imaging device 10B of the third embodiment, there is no signal level difference between the effective video signal from the
以上により、本実施形態3によれば、太陽光などの強烈光が入射された場合に、光電変換された信号電荷がフォトダイオード容量などの各容量を超えて画面全面が黒くなった場合でも、OFD電圧をより高く制御することによって、画像乱れなどの不具合の発生を防ぐことができる。
(実施形態4)
本実施形態4では、上記実施形態1において、OFD電圧設定回路9によって通常時のOFD電圧を所定電圧だけ高く設定し、露光制御部7によって電子シャッタ印加時間を所定時間だけ長く設定するかまたは、電子シャッタ速度を所定速度だけ速く設定した状態で、さらに、有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、暗時であると判断して、露光制御部7によって通常制御時の電子シャッタ印加時間を所定時間だけ短く設定するかまたは、通常制御時の電子シャッタ速度を所定速度だけ遅く設定し、その後にOFD電圧設定回路9によって通常制御時のOFD電圧を所定電圧だけ低く設定する場合について説明する。
As described above, according to the third embodiment, even when intense light such as sunlight is incident, even when the photoelectrically converted signal charge exceeds each capacitance such as a photodiode capacitance and the entire screen becomes black, By controlling the OFD voltage higher, it is possible to prevent the occurrence of problems such as image disturbance.
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, in the first embodiment, the OFD voltage setting circuit 9 sets the normal OFD voltage higher by a predetermined voltage, and the exposure control unit 7 sets the electronic shutter application time longer by a predetermined time, or In a dark state when the electronic shutter speed is set faster by a predetermined speed and there is no level difference between the effective video signal and the OB signal, or the level difference between the effective video signal and the OB signal is a certain level or less. If it is determined that the electronic shutter is applied, the exposure control unit 7 sets the electronic shutter application time during normal control to be shorter by a predetermined time, or sets the electronic shutter speed during normal control to be lower by a predetermined speed, and then the OFD voltage setting circuit. 9, the case where the OFD voltage during normal control is set lower by a predetermined voltage will be described.
この場合に、有効映像信号とOB信号にレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、最初にOFD電圧設定回路9によって通常時のOFD電圧を所定電圧だけ高く設定し、次に露光制御部7によって通常時の電子シャッタ印加時間を所定時間だけ長く設定するかまたは、通常時の電子シャッタ速度を所定速度だけ速く設定するようにしてもよい。 In this case, when there is no level difference between the effective video signal and the OB signal or the level difference between the effective video signal and the OB signal is equal to or lower than a certain level, the OFD voltage setting circuit 9 first sets the normal OFD voltage. Alternatively, the exposure control unit 7 may set the normal electronic shutter application time longer by a predetermined time, or the normal electronic shutter speed may be set higher by a predetermined speed.
即ち、本実施形態4の固体撮像装置において、太陽光などの強烈光が入射された場合に光電変換された過剰な電荷が極めて多く、電子シャッタ動作によりフォトダイオード13から基盤11側に排出可能な電荷量よりも、フォトダイオード13により光電変換されて発生する電荷量の方が多い場合には、画像乱れなどの不具合の発生を抑えることができない虞がある。このため、図1の露光制御部7およびCCD駆動回路8により電子シャッタ動作を行わせる前に、OFD電圧設定回路9によりCCD1に対して通常制御時よりも高いOFD電圧を設定させることによって、画像乱れなどの不具合の発生を効率良く防ぐことができる。
That is, in the solid-state imaging device according to the fourth embodiment, when intense light such as sunlight is incident, the excessive charge photoelectrically converted is extremely large and can be discharged from the
本実施形態4の固体撮像装置において、OFD電圧設定回路9によって通常制御時のOFD電圧をより高く設定し、露光制御部7およびCCD駆動回路8によって通常制御時の電子シャッタパルス印加時間をより長く設定するかまたは、通常制御時の電子シャッタ速度をより速く設定しても、有効映像信号とOB信号のレベル差がないかまたは、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下である場合には、暗時であると判断することができる。この場合に、OFD電圧設定回路9によって通常制御時のOFD電圧よりも低レベルに下げる前に、露光制御部7およびCCD駆動回路8によって通常制御時の電子シャッタパルス印加時間よりも短くするかまたは、通常制御時の電子シャッタ速度よりも遅くし、その後でOFD電圧設定回路9によって通常制御時のOFD電圧よりも低いOFD電圧にする。
(実施形態5)
本実施形態5では、上記実施形態1〜4の固体撮像装置を撮像部に用いて画像撮影が行われる各種カメラなどの電子情報機器について説明する。
In the solid-state imaging device according to the fourth embodiment, the OFD voltage setting circuit 9 sets the OFD voltage during normal control higher, and the exposure control unit 7 and the
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, electronic information devices such as various cameras that perform image shooting using the solid-state imaging device of the first to fourth embodiments as an imaging unit will be described.
図7は、本発明の実施形態5に係る電子情報機器の要部構成例を示すブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part of an electronic information device according to the fifth embodiment of the present invention.
図7において、本実施形態5の電子情報機器30は、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラ、携帯電話用カメラなどであって、上記実施形態1〜4のいずれかにおいて説明した固体撮像装置と、この固体撮像装置で撮像された被写体の画像や操作画面などが表示される表示部31と、この固体撮像装置10で撮像された被写体の画像などを記憶するためのメモリ32と、この電子情報機器30の使用者が指示入力などを行うための操作部33とを有している。
In FIG. 7, an
本実施形態5の電子情報機器30によれば、上記実施形態1〜4のいずれかにおいて説明した固体撮像装置を用いて画像撮影が行われるため、太陽光などの強烈光が入射された場合にも、光電変換された信号電荷がフォトダイオード容量などの各容量を超えて画面全面が黒くなった場合でも、OFD電圧や電子シャッタ動作を制御することによって、画像乱れなどの不具合の発生を防いで、良好な撮像画像を得ることができる。
According to the
以上により、上記実施形態1〜4によれば、太陽光などの強烈光を直接撮像するような極めて照度が高い被写体を撮像する際に、有効画素部からの被写体画像に対応する信号(有効映像信号)とOB部からのOB信号とのレベル差を検出して、レベル差がないか、またはこのレベル差が一定レベル以下になった場合に、OFD電圧設定回路9によってOFD電圧をより高く設定して、フォトダイオード13に蓄積される電荷量をより少なくすることができる。また、露光制御部7によって電子シャッタパルス印加時間をより長くするかまたは、電子シャッタ速度をより速くして、フォトダイオード13から信号電荷をより排出することができる。これによって、太陽光などの強烈光が照射された場合にも画像の不具合が発生することを抑制することができる。このような上記実施形態1〜4のいずれかで説明した固体撮像装置を、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラ、携帯電話用カメラなどの上記実施形態5の電子情報機器の撮像部に利用することができて、画像乱れなどの不具合の発生を防いで、良好な撮像画像を得ることができる。
As described above, according to the first to fourth embodiments, when an object with extremely high illuminance such as direct imaging of intense light such as sunlight is captured, a signal corresponding to the subject image from the effective pixel unit (effective video) Signal) and the OB signal from the OB section is detected, and if there is no level difference, or this level difference is below a certain level, the OFD voltage setting circuit 9 sets the OFD voltage higher. Thus, the amount of charge accumulated in the
なお、上記実施形態1〜4では、特に説明しなかったが、有効映像信号とOB信号のレベル差が一定レベル以下の場合における「一定レベル」は任意に設定された基準出力電圧である。また、OFD電圧をその通常設定電圧値よりも所定電圧だけ高く設定する場合において、その高く設定するOFD電圧を、設定可能な最大OFD電圧とすることが好ましい。また、電子シャッタ印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定する場合において、その長く設定する電子シャッタ印加時間を設定可能な最大電子シャッタ印加時間とすることが好ましい。さらに、電子シャッタ速度を通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する場合、その速く設定する電子シャッタ速度を設定可能な最大電子シャッタ速度とすることが好ましい。 Although not particularly described in the first to fourth embodiments, the “constant level” when the level difference between the effective video signal and the OB signal is equal to or less than a certain level is an arbitrarily set reference output voltage. Further, when the OFD voltage is set higher than the normal set voltage value by a predetermined voltage, it is preferable that the OFD voltage to be set higher is the maximum settable OFD voltage. Further, when the electronic shutter application time is set longer than the normal setting time by a predetermined time, it is preferable that the electronic shutter application time set to be longer is set to the maximum electronic shutter application time that can be set. Further, when the electronic shutter speed is set faster than the electronic shutter speed by the normal exposure control by a predetermined speed, it is preferable to set the electronic shutter speed to be set to the maximum electronic shutter speed that can be set.
ここで、検波回路6は、撮像信号と黒レベル信号にレベル差がないかまたは、撮像信号と黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを検出するが、この場合の「レベル差が一定レベル以下」の「一定レベル」、「OFD電圧を通常設定電圧値よりも所定電圧だけ高く設定」の「所定電圧」、「電子シャッタ印加時間を通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定」の「所定時間」および「所定速度」はそれぞれどの程度が適切かについて説明する。
Here, the
上記「一定レベル」とは、撮像信号と黒レベル信号のレベル差(出力電圧)で、任意に設定された基準出力電圧である。これは、出力電圧を基準出力電圧に保持するために電子シャッター動作・OFD電圧を制御する。 The “constant level” is a reference output voltage arbitrarily set by a level difference (output voltage) between the imaging signal and the black level signal. This controls the electronic shutter operation / OFD voltage to keep the output voltage at the reference output voltage.
例えば撮像信号と黒レベル信号のレベル差(出力電圧)=700mVを基準出力電圧とした場合、出力電圧=700mV以下→電子シャッター動作 OFF、OFD電圧は通常設定電圧である。この場合、出力電圧が一定レベルになるようにシャッター速度は、変動する。 For example, when the level difference (output voltage) between the imaging signal and the black level signal = 700 mV is set as the reference output voltage, the output voltage = 700 mV or less → the electronic shutter operation is OFF, and the OFD voltage is a normally set voltage. In this case, the shutter speed varies so that the output voltage becomes a constant level.
撮像信号と黒レベル信号のレベル差(出力電圧)=750mV→電子シャッター動作 ON(たとえば、1/100秒シャッター)、また、出力電圧=1500mV→電子シャッター動作 ON(たとえば、1/10000秒シャッター)。OFD電圧は通常設定電圧+所定電圧である。この場合、基準出力電圧値は、各カメラシステムにより異なる。 Level difference (output voltage) between imaging signal and black level signal = 750 mV → electronic shutter operation ON (for example, 1/100 second shutter), output voltage = 1500 mV → electronic shutter operation ON (for example, 1/10000 second shutter) . The OFD voltage is normally set voltage + predetermined voltage. In this case, the reference output voltage value varies depending on each camera system.
上記「所定電圧」とは、通常設定電圧+所定電圧で、本課題を解決するに必要な最低電圧以上で固体撮像素子の絶対最大定格以下の電圧である。この「所定電圧」は例えば0.5〜5.0Vが適当である。 The “predetermined voltage” is a voltage that is normally set voltage + predetermined voltage and is not less than the minimum voltage required to solve this problem and not more than the absolute maximum rating of the solid-state imaging device. The “predetermined voltage” is suitably 0.5 to 5.0 V, for example.
上記「所定時間」とは、光電変換部(フォトダイオード部)から基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間で、本課題を解決するに必要な最低時間である。この「所定時間」は、各カメラシステムにより異なるが、例えば1/100秒シャッター時には、6.7m秒が適当である。 The “predetermined time” is an electronic shutter pulse application time for discharging signal charges from the photoelectric conversion unit (photodiode unit) to the substrate side, and is the minimum time required to solve this problem. The “predetermined time” varies depending on each camera system. For example, 6.7 milliseconds is appropriate for a 1/100 second shutter.
上記「所定速度」とは、光電変換素子から基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルスの最終時から、光電変換部(フォトダイオード部)から垂直転送部に読み出すための読み出し時間が終わるまでの時間に対応する速度であり 本課題を解決するに必要な最低時間に対応する速度である。これも、上記「所定時間」の場合と同様に、各カメラシステムにより異なるが、例えば1/100秒シャッター時には、10m秒が適当である。 The above “predetermined speed” refers to the time from the last electronic shutter pulse that discharges signal charges from the photoelectric conversion element to the substrate side until the readout time for reading from the photoelectric conversion unit (photodiode unit) to the vertical transfer unit ends. It is the speed corresponding to the time, and the speed corresponding to the minimum time required to solve this problem. This also differs depending on each camera system as in the case of the “predetermined time”. However, for example, 10 msec is appropriate for a 1/100 second shutter.
なお、上記実施形態1〜4では、前述した最大OFD電圧および最大電子シャッタ速度について特に説明しなかったが、最大OFD電圧とは固体撮像素子の絶対最大定格以下の電圧であり、最大電子シャッタ速度とは、フォトダイオード部から垂直転送部に電荷を読み出すために必要な時間に対応する速度である。この場合、読み出しパルスの時間は各固体撮像素子により異なっている。 In the first to fourth embodiments, the maximum OFD voltage and the maximum electronic shutter speed described above are not particularly described. However, the maximum OFD voltage is a voltage that is equal to or lower than the absolute maximum rating of the solid-state imaging device, and the maximum electronic shutter speed. Is a speed corresponding to the time required to read out charges from the photodiode portion to the vertical transfer portion. In this case, the read pulse time varies depending on each solid-state imaging device.
また、上記実施形態5では、上記実施形態1〜4のいずれかで説明した固体撮像装置を撮像部に用いた監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラ、携帯電話用カメラなどの電子情報機器について説明したが、これに限らず、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器であってもよい。この場合の電子情報機器は、本発明の上記実施形態1〜4の固体撮像装置を撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。 In the fifth embodiment, a monitoring camera, a door phone camera, an in-vehicle camera, a television phone camera, a mobile phone camera, or the like using the solid-state imaging device described in any of the first to fourth embodiments as an imaging unit. Although the electronic information device has been described, the present invention is not limited to this, and for example, electronic information having a digital camera such as a digital video camera and a digital still camera, and an image input device such as an image input camera, a scanner, a facsimile, and a camera-equipped mobile phone device It may be a device. The electronic information device in this case is a recording medium that records data after performing predetermined signal processing for recording high-quality image data obtained by using the solid-state imaging device according to any of the first to fourth embodiments of the present invention as an imaging unit. A memory unit, a display means such as a liquid crystal display device for displaying the image data on a display screen such as a liquid crystal display screen after predetermined signal processing for display, and predetermined signal processing for communication of the image data. After that, at least one of a communication unit such as a transmission / reception device for performing communication processing and an image output unit for printing (printing) and outputting (printing out) the image data is provided.
以上のように、本発明の好ましい実施形態1〜5を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1〜5に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1〜5の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable Embodiment 1-5 of this invention, this invention should not be limited and limited to this Embodiment 1-5. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific
本発明は、EE方式により露光制御されて、入射光(被写体光)を各受光部(各画素部)で光電変換して撮像可能とする固体撮像装置および、その固体撮像装置を撮像部に用いて画像撮影が行われる監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラおよびテレビジョン電話用カメラや携帯電話用カメラなどの電子情報機器の分野において、過大光が固体撮像素子に入射された場合でも、撮像信号(有効映像信号)と黒レベル信号(OB信号)にレベル差がないかまたは、そのレベル差が一定レベル以下である場合に、OFD電圧および電子シャッタ動作を制御することにより、画像の不具合が発生することを抑制できて、良好な画面表示を得ることができる。このような固体撮像装置を、監視カメラ、ドアホンカメラ、社債カメラ、テレビジョン電話用カメラ、携帯電話用カメラなどの電子情報機器の撮像部に利用することができる。 The present invention uses a solid-state imaging device that is capable of performing exposure control by the EE system and photoelectrically converts incident light (subject light) by each light-receiving unit (each pixel unit), and uses the solid-state imaging device as an imaging unit. In the field of electronic information equipment such as surveillance cameras, door phone cameras, in-vehicle cameras, TV phone cameras, and mobile phone cameras where images are captured, even if excessive light is incident on a solid-state image sensor, the imaging signal ( When there is no level difference between the effective video signal) and the black level signal (OB signal) or the level difference is equal to or less than a certain level, an image defect occurs by controlling the OFD voltage and the electronic shutter operation. This can be suppressed and a good screen display can be obtained. Such a solid-state imaging device can be used for an imaging unit of an electronic information device such as a monitoring camera, a door phone camera, a corporate bond camera, a television phone camera, or a mobile phone camera.
1 CCD
2 CDS回路
3 OBクランプ回路
4 クランプパルス発生回路
5 映像信号処理部
6 検波回路
7、7A、7B 露光制御部
8 CCD駆動回路
9、9B OFD電圧設定回路
10,10A、10B 固体撮像装置
11 基盤
12 有効画素部
13、13a、13b フォトダイオード
14 OB部
15 垂直シフトレジスタ
16 電荷検出部
17 水平シフトレジスタ
20a、20b フォトダイオードに蓄積された電荷
21 ポテンシャル的な壁
22a、22b 電荷を排出するための穴
1 CCD
2
Claims (20)
該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、
該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、必要以上の信号電荷を該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側へ流すためのOFD(オーバーフロードレイン)電圧をその通常設定電圧よりも所定電圧だけ高く設定するOFD電圧設定回路と、
該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、該光電変換素子から該基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する露光制御部とを備えた固体撮像装置。 In a solid-state imaging device that obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device, with respect to an imaging signal photoelectrically converted by a solid-state imaging device provided on a base,
Based on the imaging signal and the black level signal, whether there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or whether the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. A determination circuit for determining;
When the determination result of the determination circuit indicates that there is no level difference between the image pickup signal and the black level signal, or the level difference between the image pickup signal and the black level signal is equal to or less than a certain level, an unnecessary signal An OFD voltage setting circuit for setting an OFD (overflow drain) voltage for causing an electric charge to flow from the photoelectric conversion element of the solid-state imaging device to the base side by a predetermined voltage higher than the normal setting voltage;
When the determination result of the determination circuit is that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or the level difference between the imaging signal and the black level signal is equal to or less than a certain level, the photoelectric conversion element Exposure control that sets the electronic shutter pulse application time for discharging the signal charge to the side longer by a predetermined time than the normal setting time, or sets the electronic shutter speed by a predetermined speed higher than the electronic shutter speed by the normal exposure control A solid-state imaging device.
該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、
該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する露光制御部を備えた固体撮像装置。 In a solid-state imaging device that obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device, with respect to an imaging signal photoelectrically converted by a solid-state imaging device provided on a base,
Based on the imaging signal and the black level signal, whether there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or whether the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. A determination circuit for determining;
When the determination result of the determination circuit indicates that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal or the level difference between the imaging signal and the black level signal is equal to or less than a certain level, the solid-state imaging device The electronic shutter pulse application time for discharging the signal charge from the photoelectric conversion element to the substrate side is set longer than the normal setting time by a predetermined time, or the electronic shutter speed is set higher than the electronic shutter speed by the normal exposure control. A solid-state imaging device including an exposure control unit that sets the speed faster.
該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、
該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、必要以上の信号電荷を該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側へ流すためのOFD電圧をその通常設定電圧よりも所定電圧だけ高く設定するOFD電圧設定回路を備えた固体撮像装置。 In a solid-state imaging device that obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device, with respect to an imaging signal photoelectrically converted by a solid-state imaging device provided on a base,
Based on the imaging signal and the black level signal, whether there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or whether the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. A determination circuit for determining;
When the determination result of the determination circuit indicates that there is no level difference between the image pickup signal and the black level signal, or the level difference between the image pickup signal and the black level signal is equal to or less than a certain level, an unnecessary signal A solid-state image pickup device including an OFD voltage setting circuit that sets an OFD voltage for flowing an electric charge from the photoelectric conversion element of the solid-state image pickup element to the substrate side by a predetermined voltage higher than the normal setting voltage.
該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、
該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、必要以上の信号電荷を該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側へ流すためのOFD(オーバーフロードレイン)電圧をその通常設定電圧よりも所定電圧だけ高く設定するOFD電圧設定回路と、
該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、該光電変換素子から該基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する露光制御部とを備え、
該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、最初に該OFD電圧設定回路によって該OFD電圧を該所定電圧だけ高く設定し、次に該露光制御部によって該電子シャッタパルス印加時間を該所定時間だけ長く設定するかまたは、該電子シャッタ速度を該所定速度だけ速く設定する固体撮像装置。 In a solid-state imaging device that obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device, with respect to an imaging signal photoelectrically converted by a solid-state imaging device provided on a base,
Based on the imaging signal and the black level signal, whether there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or whether the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. A determination circuit for determining;
When the determination result of the determination circuit indicates that there is no level difference between the image pickup signal and the black level signal, or the level difference between the image pickup signal and the black level signal is equal to or less than a certain level, an unnecessary signal An OFD voltage setting circuit for setting an OFD (overflow drain) voltage for causing an electric charge to flow from the photoelectric conversion element of the solid-state imaging device to the base side by a predetermined voltage higher than the normal setting voltage;
When the determination result of the determination circuit is that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or the level difference between the imaging signal and the black level signal is equal to or less than a certain level, the photoelectric conversion element Exposure control that sets the electronic shutter pulse application time for discharging the signal charge to the side longer by a predetermined time than the normal setting time, or sets the electronic shutter speed by a predetermined speed higher than the electronic shutter speed by the normal exposure control With
To indicate that the determination result of said determination circuit or no level difference in the image signal and the black level signal is level difference of the image pickup signal and said black level signal is below a certain level, first the OFD the OFD voltage set higher by the predetermined voltage by the voltage setting circuit, then or the electronic shutter pulse application time by the exposure control unit sets longer by the predetermined time, the electronic shutter speed by the predetermined speed faster set solid-state image sensor you.
該撮像信号と該黒レベル信号とに基づいて、該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であるか否かを判定する判定回路と、
該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、必要以上の信号電荷を該固体撮像素子の光電変換素子から該基盤側へ流すためのOFD(オーバーフロードレイン)電圧をその通常設定電圧よりも所定電圧だけ高く設定するOFD電圧設定回路と、
該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下である場合に、該光電変換素子から該基盤側に信号電荷を排出させる電子シャッタパルス印加時間をその通常設定時間よりも所定時間だけ長く設定するか、または電子シャッタ速度を、通常露光制御による電子シャッタ速度よりも所定速度だけ速く設定する露光制御部とを備え、
該OFD電圧設定回路によって該OFD電圧を該所定電圧だけ高く設定し、該露光制御部によって該電子シャッタパルス印加時間を該所定時間だけ長く設定するかまたは、該電子シャッタ速度を該所定速度だけ速く設定した状態で、さらに、該判定回路の判定結果が該撮像信号と該黒レベル信号にレベル差がないかまたは、該撮像信号と該黒レベル信号のレベル差が一定レベル以下であることを示す場合に、暗時であると判断して、該露光制御部によって該電子シャッタパルス印加時間を所定時間だけ短く設定するかまたは、該電子シャッタ速度を所定速度だけ遅く設定し、その後に該OFD電圧設定回路によって該OFD電圧を所定電圧だけ低く設定する固体撮像装置。 In a solid-state imaging device that obtains a video signal based on a black level signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device, with respect to an imaging signal photoelectrically converted by a solid-state imaging device provided on a base,
Based on the imaging signal and the black level signal, whether there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or whether the level difference between the imaging signal and the black level signal is a certain level or less. A determination circuit for determining;
When the determination result of the determination circuit indicates that there is no level difference between the image pickup signal and the black level signal, or the level difference between the image pickup signal and the black level signal is equal to or less than a certain level, an unnecessary signal An OFD voltage setting circuit for setting an OFD (overflow drain) voltage for causing an electric charge to flow from the photoelectric conversion element of the solid-state imaging device to the base side by a predetermined voltage higher than the normal setting voltage;
When the determination result of the determination circuit is that there is no level difference between the imaging signal and the black level signal, or the level difference between the imaging signal and the black level signal is equal to or less than a certain level, the photoelectric conversion element Exposure control that sets the electronic shutter pulse application time for discharging the signal charge to the side longer by a predetermined time than the normal setting time, or sets the electronic shutter speed by a predetermined speed higher than the electronic shutter speed by the normal exposure control With
The OFD the OFD voltage set higher by the predetermined voltage by the voltage setting circuit, or the electronic shutter pulse application time by the exposure control unit sets longer by the predetermined time, faster the electronic shutter speed by the predetermined speed in the set state, further, it indicates that the judgment result of the judging circuit or no level difference in the image signal and the black level signal is level difference of the image pickup signal and said black level signal is below a certain level In this case, it is determined that the time is dark, and the exposure control unit sets the electronic shutter pulse application time shorter by a predetermined time or sets the electronic shutter speed slower by a predetermined speed, and then sets the OFD voltage. solid-state image pickup device by the setting circuit to set low the OFD voltage by a predetermined voltage.
である請求項1から6、11および12のいずれかに記載の固体撮像装置。 If the level difference is below a certain level, the predetermined level is a solid-state imaging device according to claim 1 which is arbitrarily set reference output voltage 6, 1 1 and 1 2.
Electronic information device image capturing is performed using a solid-state imaging device according to claim 1 1 9 using the imaging unit.
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