JPH01205626A - A/d converter - Google Patents

A/d converter

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JPH01205626A
JPH01205626A JP3138988A JP3138988A JPH01205626A JP H01205626 A JPH01205626 A JP H01205626A JP 3138988 A JP3138988 A JP 3138988A JP 3138988 A JP3138988 A JP 3138988A JP H01205626 A JPH01205626 A JP H01205626A
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JP
Japan
Prior art keywords
output
signal
image sensor
circuit
voltage
Prior art date
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Application number
JP3138988A
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Japanese (ja)
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Jun Hasegawa
潤 長谷川
Tokuji Ishida
石田 徳治
Toshio Norita
寿夫 糊田
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To relieve the processing of an image sensor side by providing a sample and hold means for an input voltage, a subtraction means subtracting another input voltage and a voltage subject to sample and hold by a sample and hold means, and an A/D conversion circuit applying A/D conversion to the output of the subtraction means on one and same chip. CONSTITUTION:A sample and hold means sampling and holding an input voltage, a subtraction means 205 subtracting another input voltage and a voltage subject to sample and hold by the sample and hold means and an A/D conversion circuit 206 applying A/D conversion to the output of the subtraction means 205 are provided on one and same chip. The sample and hold means consists of a FET 201, a capacitor 202 and a buffer 203. Thus, the chip area of the image sensor is reduced, the difference between the effective picture element output and the black reference picture element output is taken by the A/D converter and the difference is subject to A/D conversion, then the output processing at the image sensor side is reduced and its circuit constitution is simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、カメラの自動焦点検出装置の固体撮像装置
などに用いられるA/D変換装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an A/D conversion device used in a solid-state imaging device of an automatic focus detection device of a camera, and the like.

〈従来の技術〉 従来より、A/D変換装置としては、参照電圧と入力電
圧を作動増幅器に入力し、この作動増幅器の出力をA/
D変換器でA/D変換するようにしたものが公知である
(特開昭62−83627号公報)。
<Prior art> Conventionally, an A/D conversion device inputs a reference voltage and an input voltage to a differential amplifier, and converts the output of the differential amplifier into an A/D converter.
A device in which A/D conversion is performed using a D converter is known (Japanese Unexamined Patent Publication No. 83627/1983).

また、固体撮像装置においては、イメージセンサの出力
をA/D変換する際に、イメージセンサの出力中の暗時
出力成分を除去するためにイメージセンサの黒基準画素
の出力をA/D変換装置のアナログ参照電圧にレベルシ
フトする必要がある。
In addition, in solid-state imaging devices, when converting the output of the image sensor into an A/D converter, the output of the black reference pixel of the image sensor is converted into an A/D converter in order to remove the dark output component in the output of the image sensor. It is necessary to level shift the voltage to an analog reference voltage.

そのため、イメージセンサと同一チップ上にサンプルホ
ールド回路と作動増幅器とを設けて、イメージセンサの
有効画素出力に先立って出力される黒基準画素出力をサ
ンプルホールド回路でサンプルホールドし、このサンプ
ルホールドされた黒基準画素出力と有効画素出力を作動
増幅器に入力して、それらの差をとるようにしている。
Therefore, a sample and hold circuit and a differential amplifier are provided on the same chip as the image sensor, and the sample and hold circuit samples and holds the black reference pixel output that is output before the image sensor's effective pixel output. The black reference pixel output and the effective pixel output are input to a differential amplifier, and the difference between them is calculated.

そしてこの作動増幅器の出力をA/D変換装置に入力し
てA/D変換を行なうようにしている。
The output of this operational amplifier is then input to an A/D converter for A/D conversion.

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記固体撮像装置では、黒基準画素出力をア
ナログ参照電圧にレベルシフトためのサンプルホールド
回路と作動増幅器とをイメージセンサと同一チップ上に
設けているため、そのチップ面積が増大するという問題
がある。また、サンプルホールド回路と作動増幅器とを
イメージセンサ側チップに設けているため、イメージセ
ンサ側における出力処理の負担が大きくなり、回路構成
が複雑化するという問題がある。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the above-mentioned solid-state imaging device, a sample-hold circuit and a differential amplifier for level-shifting the black reference pixel output to an analog reference voltage are provided on the same chip as the image sensor. There is a problem that the chip area increases. Furthermore, since the sample-and-hold circuit and the operational amplifier are provided on the image sensor chip, there is a problem in that the burden of output processing on the image sensor side increases and the circuit configuration becomes complicated.

そこで、この発明の目的は、イメージセンサ側のチップ
面積を減少でき、またイメージセンサ側における出力処
理を単純化できるA/D変換装置を提供することにある
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an A/D conversion device that can reduce the chip area on the image sensor side and simplify output processing on the image sensor side.

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明のA/D変換装置は
、第18図に例示するように、入力電圧をサンプルホー
ルドするサンプルホールド手段と、今一つの入力電圧と
上記サンプルホールド手段にサンプルホールドされた電
圧との減算を行なう減算手段(205)と、上記減算手
段(205)の出力をA/D変換するA/D変換回路(
206)とを同一チップ上に設けてなることを特徴とし
ている。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the A/D converter of the present invention includes a sample and hold means for sampling and holding an input voltage, and another input voltage. subtraction means (205) for subtracting the voltage sampled and held by the sample and hold means; and an A/D conversion circuit (205) for A/D converting the output of the subtraction means (205).
206) are provided on the same chip.

〈作用〉 サンプルボールド手段は例えば黒基準画素出力をサンプ
ルホールドする。そして減算手段(205)は有効画素
出力と上記サンプルホールド手段にサンプルホールドさ
れた黒基準画素出力との減算を行ない、この減算手段(
205)の出力はA/D変換回路(206)に入力され
て、A/D変換される。
<Operation> The sample bold means samples and holds the black reference pixel output, for example. The subtraction means (205) subtracts the effective pixel output and the black reference pixel output sampled and held by the sample and hold means.
The output of 205) is input to an A/D conversion circuit (206) and A/D converted.

このようにこのA/D変換装置はサンプルホールド手段
と減算手段(205)とA/D変換回路(206)を同
一チップ上に設けているため、イメージセンサのチップ
面積が減少する。また、A/D変換装置で有効画素出力
と黒基準画素出力との差をとり、この差をA/D変換す
るため、イメージセンサ側における出力処理が軽減され
、その回路構成が単純化される。
In this way, since this A/D conversion device has the sample hold means, the subtraction means (205), and the A/D conversion circuit (206) on the same chip, the chip area of the image sensor is reduced. In addition, since the A/D conversion device calculates the difference between the effective pixel output and the black reference pixel output and converts this difference into A/D, the output processing on the image sensor side is reduced and the circuit configuration thereof is simplified. .

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to illustrated embodiments.

まず、第1実施例について説明する。第1図にCODと
して作製されたイメージセンサ(13)の構成を示す。
First, a first example will be described. FIG. 1 shows the configuration of an image sensor (13) manufactured as a COD.

(1)は入射する光量に応じた電荷を発生ずる複数の光
電変換手段としてのフォトダイオード(PD)からなる
フォトダイオードアレイ、(s’r)はフォトダイオー
ド(PD)により発生する電荷を蓄積する蓄積部、(1
3G)はフォトダイオード(PD)と蓄積部(ST)の
間に設けられたゲートである電界効果トランジスタ(以
下、F E Tという。)からなるバリアゲートであり
、このバリアゲート(BG)は電圧印加時にはフォトダ
イオード(PD)と蓄積部(ST)を接続して、フォト
ダイオード(PD)で発生した電荷を蓄積部(ST)へ
流入させる一方、電圧を印加しない時にはフォトダイオ
ード(PD)と蓄積部(ST)を分断し、フォトダイオ
ード(PD)で発生した電荷の蓄積部(ST)への流入
を中止する。上記フォトダイオード(PD)と蓄積部(
ST)とバリアゲート(BG)とで蓄積手段を構成する
。また、(RG)は二相駆動により図面左から右へ電荷
の転送を行う転送レジスタ、(SH)は蓄積部(ST)
と転送レジスタ(RG)との間に設けられたゲートであ
るFETからなる移送ゲートである。この移送ゲー)(
SH)は電圧印加時には蓄積部(ST)と転送レジスタ
(RG)とを接続して、蓄積部(ST)に蓄積された電
荷を転送レジスタ(RG)へ移送する一方、電圧を印加
しない時には蓄積部(ST)と転送レジスタ(RG)を
分断し、蓄積部(ST)に蓄積された電荷が転送レジス
タ(RG)へ流入しないようにする。また、(RGIC
G)はゲートであるFETからなる積分クリアゲートで
ある。この積分クリアゲート(RGICG)は、電圧印
加時には転送レジスタ(RG)とオーバーフロードルイ
ン(ODI)を接続して、積分に先立ち、各画素のフォ
トダイオード(PD)および蓄積部(ST)の不要電荷
を転送レジスタ(RG)からオーバーフロードレイン(
ODI)へ排出する。上記オーバーフロードレイン(O
DI)は電源電圧VDDに接続され、最も低いポテンシ
ャルになっている。
(1) is a photodiode array consisting of a plurality of photodiodes (PD) as photoelectric conversion means that generate charges according to the amount of incident light, and (s'r) accumulates charges generated by the photodiodes (PD). Storage part, (1
3G) is a barrier gate consisting of a field effect transistor (hereinafter referred to as FET), which is a gate provided between a photodiode (PD) and a storage section (ST), and this barrier gate (BG) is connected to a voltage When voltage is applied, the photodiode (PD) and storage section (ST) are connected to allow the charge generated in the photodiode (PD) to flow into the storage section (ST), while when no voltage is applied, the photodiode (PD) and storage section (ST) are connected. (ST) to stop the charge generated in the photodiode (PD) from flowing into the storage section (ST). The above photodiode (PD) and storage section (
ST) and barrier gate (BG) constitute storage means. In addition, (RG) is a transfer register that transfers charge from the left to the right in the drawing by two-phase drive, and (SH) is a storage unit (ST).
This is a transfer gate consisting of an FET, which is a gate provided between the transfer register (RG) and the transfer register (RG). This transport game) (
SH) connects the storage section (ST) and transfer register (RG) when voltage is applied, and transfers the charge accumulated in the storage section (ST) to the transfer register (RG), while when no voltage is applied, the charge is transferred to the transfer register (RG). The storage section (ST) and transfer register (RG) are separated to prevent charges accumulated in the storage section (ST) from flowing into the transfer register (RG). Also, (RGIC
G) is an integral clear gate consisting of an FET as a gate. This integration clear gate (RGICG) connects the transfer register (RG) and overflow drain-in (ODI) when voltage is applied, and clears unnecessary charges in the photodiode (PD) and storage section (ST) of each pixel prior to integration. from the transfer register (RG) to the overflow drain (
ODI). Above overflow drain (O
DI) is connected to the power supply voltage VDD and has the lowest potential.

一方、上記フォトダイオード(PD)とオーバーフロー
ドレイン(OD2)との間には、オーバーフローゲート
(OG)を設けており、このオーバーフローゲート(O
G)には電圧を印加せず、常に電圧無印加時のパリアゲ
−1−(BG)のポテンシャルよりも低いポテンシャル
に固定している。上記転送レジスタ(rtG)へ移送さ
れた各画素の電荷は転送りロックφ8.φ、により図面
上右側からコンデンサ(8−1)に順次転送される。コ
ンデンサ(8−1)は、電荷が転送されるのに先立ち、
PET(8−3)のゲートに与えられる08R8信号に
より電源電圧に充電リセットされる。その後、コンデン
サ(8−1)は転送された電荷分だけ、充電電圧から電
位が下がる。このコンデンサ(8−1)の電圧間電圧は
バッファ(8−2)によりO8信号として取り出される
。なお、ここで(8−1)を説明の便宜上コンデンサで
あると説明したが、ダイオードのPN接合に置換できる
ものであり、回路を集積化する場合は、このコンデンサ
はダイオードとして作製する。以下、コンデンサという
場合は同様である。
On the other hand, an overflow gate (OG) is provided between the photodiode (PD) and the overflow drain (OD2).
No voltage is applied to G), and it is always fixed at a potential lower than the potential of Parigate 1-(BG) when no voltage is applied. The charge of each pixel transferred to the transfer register (rtG) is transferred to the transfer lock φ8. φ is sequentially transferred to the capacitor (8-1) from the right side in the drawing. Before the charge is transferred to the capacitor (8-1),
Charging is reset to the power supply voltage by the 08R8 signal applied to the gate of PET (8-3). Thereafter, the potential of the capacitor (8-1) decreases from the charging voltage by the transferred charge. The voltage across this capacitor (8-1) is taken out as an O8 signal by a buffer (8-2). Although (8-1) has been described here as a capacitor for convenience of explanation, it can be replaced with a PN junction of a diode, and when the circuit is integrated, this capacitor is manufactured as a diode. Hereinafter, the same applies when referring to a capacitor.

上記フォトダイオードアレイ(1)の端の複数のフォト
ダイオード(PD)上には、遮光用A12膜(l−1)
を、後述の黒基準画素出力を取り出すために設けている
。上記フォトダイオードアレイ(1)は、自動焦点検出
システム上必要な画素を中央付近を除く両側のブロック
によって検出するので、上記フォトダイオードアレイ(
1)の中央付近は自動焦点検出システム上不要な不使用
画素に対応する。このため、上記不使用画素に対応する
フォトダイオードアレイ(1)の中央のフォトダイオー
ド(PD)を除去して、この除去した部分に後述する輝
度モニタ手段である輝度モニタ用フォトダイオード(9
)の出力処理のための回路の一部を挿入している(第2
1図参照)。
A light-shielding A12 film (l-1) is placed on the plurality of photodiodes (PDs) at the end of the photodiode array (1).
is provided to extract the black reference pixel output, which will be described later. The photodiode array (1) detects pixels necessary for the automatic focus detection system using blocks on both sides except for the central area.
The vicinity of the center of 1) corresponds to unused pixels that are unnecessary for the automatic focus detection system. Therefore, the central photodiode (PD) of the photodiode array (1) corresponding to the unused pixel is removed, and a brightness monitoring photodiode (9), which is a brightness monitoring means to be described later, is installed in the removed portion.
) is inserted a part of the circuit for output processing (second
(See Figure 1).

また、上記イメージセンサ(13)の積分時間を制御す
るために、上記フォトダイオード(PD)へ入射する光
量をモニタする輝度モニタ手段である輝度モニタ用フォ
トダイオード(9)を設けている。
Further, in order to control the integration time of the image sensor (13), a brightness monitoring photodiode (9) is provided as brightness monitoring means for monitoring the amount of light incident on the photodiode (PD).

この輝度モニタ用フォトダイオード(9)は、自動焦点
検出システム上必要な画素を検知するフォトダイオード
アレイ(1)の両側の2つのブロックにまたがって形成
しているので、細長い形状をしている。また、この輝度
モニタ用フォトダイオード(9)は、上記不使用画素に
対応する領域に照射される光量をモニタしないように、
上記不使用画素に対応する部分にはAf2膜(9−1)
で遮光がなされている。このように輝度モニタ用フォト
ダイオード(9)はフォトダイオードアレイ(1)の整
列方向を長手方向として配置され、そのフォトダイオー
ドアレイ(1)の両端の2つのブロックにまたがって構
成されると共に、不使用画素に対応する部分をAa膜(
9−1)で覆っているので、使用画素に対応する部分の
平均出力レベルを正確にモニタするができる。この輝度
モニタ用フォトダイオード(9)の出力処理のための回
路の一部は第21図に示すように、フォトダイオードア
レイ(1)のフォトダイオード(PD)を除去した中央
に挿入している。
The brightness monitor photodiode (9) has an elongated shape because it is formed across two blocks on both sides of the photodiode array (1) that detects pixels necessary for the automatic focus detection system. In addition, this brightness monitoring photodiode (9) is configured so as not to monitor the amount of light irradiated to the area corresponding to the unused pixel.
Af2 film (9-1) is placed on the part corresponding to the above unused pixel.
It is shaded by. In this way, the brightness monitoring photodiode (9) is arranged with the alignment direction of the photodiode array (1) as the longitudinal direction, and is configured to straddle the two blocks at both ends of the photodiode array (1). The part corresponding to the pixel used is covered with Aa film (
9-1), it is possible to accurately monitor the average output level of the portion corresponding to the used pixel. A part of the circuit for output processing of the brightness monitoring photodiode (9) is inserted in the center of the photodiode array (1) from which the photodiode (PD) has been removed, as shown in FIG.

上記輝度モニタ用フォトダイオード(9)は前述の如く
、細長い形状をしているが、その長さをgとし、その一
端から出力を取り出す場合、一般に長さeと応答時間τ
との間にはτoc(1’という関係が成り立ち、長さg
が長くなる程、応答性が急速に悪化する。したがって、
応答性悪化を防ぐために、輝度モニタ用フォトダイオー
ド(9)の中央付近の取出電極から出力を取り出してい
る。このため、応答時間はフォトダイオード(9)の端
にコンタクトを設けた場合に比べて、下記の式のように
、1/4となっている。
As mentioned above, the brightness monitoring photodiode (9) has an elongated shape, and when its length is g and the output is taken out from one end, generally the length e and the response time τ
The relationship τoc(1' holds true between them, and the length g
The longer the period, the faster the responsiveness deteriorates. therefore,
In order to prevent responsiveness from deteriorating, the output is taken out from an extraction electrode near the center of the brightness monitoring photodiode (9). Therefore, the response time is 1/4 compared to the case where a contact is provided at the end of the photodiode (9), as shown in the following equation.

このように、中央付近に取出電極を設けて、輝度モニタ
用フォトダイオード(9)の応答性が早いために、輝度
モニタ用フォトダイオード(9)の出力に基づいて積分
時間を定めても過度に蓄積部(ST)に電荷を蓄える過
剰積分を行うことがなく、適正な積分を行うことができ
る。
In this way, since the extraction electrode is provided near the center and the response of the brightness monitoring photodiode (9) is fast, even if the integration time is determined based on the output of the brightness monitoring photodiode (9), it will not be excessive. Appropriate integration can be performed without performing excessive integration that stores charges in the storage section (ST).

上記輝度モニタ用フォトダイオード(9)には蓄積手段
であるコンデンサ(10−1)が接続されており、イメ
ージセンサ(13)の積分に先立ち、FET(I 0−
3)のゲートにAGCRS信号が印加されると、上記コ
ンデンサ(to−1)は電源電圧VDDに充電される。
A capacitor (10-1) serving as storage means is connected to the brightness monitoring photodiode (9), and prior to integration of the image sensor (13), an FET (I0-
When the AGCRS signal is applied to the gate of 3), the capacitor (to-1) is charged to the power supply voltage VDD.

AGCRS信号の除去後は、光照射に応じて発生する電
荷により、コンデンサ(I Q−1)における電位が降
下する。この電位は出力手段であるバッファ(10−2
)を介してAGCO8信号として出力される。
After the AGCRS signal is removed, the potential at the capacitor (IQ-1) drops due to charges generated in response to light irradiation. This potential is applied to a buffer (10-2
) is output as the AGCO8 signal.

補償用ダイオード(11)は輝度モニタ用フォトダイオ
ード(9)の暗時出力を除去するために設けられたもの
であり、この上には遮光用Aa膜(11−りが設けられ
ている。この補償用ダイオード(11)は輝度モニタ用
フォトダイオード(9)の暗時出力と同量の出力が得ら
れるように設計されているが、輝度モニタ用フォトダイ
オード(9)と同構造とした場合には、輝度モニタ用フ
ォトダイオード(9)と同じ面積を必要とし、チップサ
イズの増大を招いてしまう。このた、め、この補償用ダ
イオード(11)は、第7図(a)に示すように、N型
部を互いに分離され一定間隔をおいて整列された多数の
部分からなるようにし、これらをP型部に埋め込むこと
によって、暗時出力の発生源である表面におけるPN接
合部の長さ(周辺長)Laを増大させて、輝度モニタ用
フォトダイオード(9)より小さなサイズで同量の暗時
出力が得られるように設計している。
The compensation diode (11) is provided to remove the dark output of the brightness monitor photodiode (9), and a light-shielding Aa film (11-ri) is provided on top of the compensation diode (11). The compensation diode (11) is designed to provide the same amount of output as the dark output of the brightness monitor photodiode (9), but if it has the same structure as the brightness monitor photodiode (9), requires the same area as the brightness monitoring photodiode (9), which leads to an increase in chip size.For this reason, the compensation diode (11) is designed as shown in FIG. 7(a). By making the N-type part consist of a number of parts separated from each other and aligned at regular intervals, and embedding these parts in the P-type part, the length of the PN junction at the surface where the dark output is generated can be reduced. (Perimeter length) La is increased so that the same amount of dark output can be obtained with a smaller size than the brightness monitoring photodiode (9).

上記補償用ダイオード(11)はコンデンサ(12−1
)に接続している。このコンデンサ(+2−1)はイメ
ージセンサ(13)の積分に先立ち、FET(12−3
)のゲートに印加されるAGCR3信号によって、電源
電圧VDDに充電される。しかし、AGCRS信号の除
去後は、補償用ダイオード(11)の暗時出力電荷によ
り、コンデンサ(12−1)の電位は徐々に下がる。こ
の電位はバッファ(12−3)を介してDOS信号とし
て出力される。以上でイメージセンサ(13)の構成の
説明を終了する。
The compensation diode (11) is connected to the capacitor (12-1
). This capacitor (+2-1) is connected to the FET (12-3) prior to integration of the image sensor (13).
) is charged to the power supply voltage VDD by the AGCR3 signal applied to the gate. However, after the AGCRS signal is removed, the potential of the capacitor (12-1) gradually decreases due to the dark output charge of the compensation diode (11). This potential is output as a DOS signal via a buffer (12-3). This concludes the description of the configuration of the image sensor (13).

次に、第2図のイメージセンサ、マイクロコンピュータ
およびそれらの間のインターフェース回路を示すブロッ
ク図に沿って全体のハードウェア構成を説明する。第2
図中布の(14)は上記イメージセンサ(13)の駆動
制御を行う演算制御手段であるマイクロコンピュータ(
μCon)である。このマイクロコンピュータ(14)
のイメージセンサ制御部(16)は、イメージセンサ(
13)の後述オる4つのモードを切り換えるための2つ
の信号MD、、MDtおよび動作タイミングを与えるた
めの2つの信号N B I、 N B tをバスに出力
すると共に、I10バッファ(22)より、積分完了か
否かを示すTINT信号とイメージセンサ出力のA/D
変換開始を示すADS信号との論理和であるADT信号
が入力され、またゲイン情報Gl、G3信号が、NB、
、NBt信号用のバスを用いて入力される。
Next, the overall hardware configuration will be explained along with the block diagram shown in FIG. 2 showing an image sensor, a microcomputer, and an interface circuit between them. Second
The cloth (14) in the figure is a microcomputer (14) which is arithmetic control means for controlling the drive of the image sensor (13).
μCon). This microcomputer (14)
The image sensor control unit (16) of the image sensor (
13) Outputs two signals MD, , MDt for switching between the four modes described below and two signals NBI, NBt for giving operation timing to the bus, and also outputs them from the I10 buffer (22). , TINT signal indicating whether integration is completed or not, and A/D of image sensor output
The ADT signal which is the logical sum with the ADS signal indicating the start of conversion is input, and the gain information Gl and G3 signals are input to the NB,
, NBt signal bus.

上記マイクロコンピュータ(14)より左側の回路は、
lデツプのIC(集猜回路)上に構成されている。この
内で上記I10バッファ(22)は次の機能を有する。
The circuit on the left side of the microcomputer (14) is
It is constructed on a 1-deep IC (integrator circuit). Among these, the I10 buffer (22) has the following functions.

すなわち、上記T[NT倍信号ADS信号のオアを取り
、マイクロコンピュータ(14)にADT信号として出
力ずろ機能、NB、、NB2信号の信号ラインの人出力
を切り換えて人力時にはNI3.、NB、信号をマイク
ロコンピュータ(I4)から人力し、出力時にはGl、
G3信号をマイクロコンピュータ(14)へ出力する機
能、さらに、マイクロコンピュータ(14)の信号レベ
ルと、分周回路(19)、積分時間制御部(20)、信
号処理タイミング発生部(21)および転送りロック発
生部(30)等の回路内の信号レベルとのインターフェ
ース機能を有している。
That is, the above T [NT multiplied signal ADS signal is ORed and outputted as an ADT signal to the microcomputer (14). , NB, the signal is manually input from the microcomputer (I4), and when outputting it, Gl,
The function of outputting the G3 signal to the microcomputer (14), the signal level of the microcomputer (14), the frequency dividing circuit (19), the integral time control section (20), the signal processing timing generation section (21), and the transfer It has an interface function with a signal level in a circuit such as a lock generating section (30).

一方、モード選択回路(23)は、MD、、MD2信号
をデコードし、下記の4つのモードのうち【つのモード
を選択する回路である。MDI−“L”。
On the other hand, the mode selection circuit (23) is a circuit that decodes the MD, , MD2 signals and selects one of the following four modes. MDI-“L”.

M D t =“L”の場合、モード選択回路(23)
は■Nl信号のみを“I−1”とし、INIモードを選
択する。INIモードはイメージセンサ(13)のイニ
シャライズ動作を行うモードである。MD、−“L”。
When M D t = “L”, the mode selection circuit (23)
■ Sets only the Nl signal to "I-1" and selects the INI mode. The INI mode is a mode for initializing the image sensor (13). MD, -“L”.

MD2=“H”の場合、モード選択回路(23)はIN
T信号のみを“I4”とし、INTモードを選択する。
When MD2="H", the mode selection circuit (23) is
Set only the T signal to "I4" and select the INT mode.

INTモードはイメージセンサ(13)の積分を行うモ
ードである。MD I=“■(”、MD、=“H”の場
合、モード選択回路(23)はDDI信号のみを“I2
I”とし、DD+モードを選択する。DDIモードはイ
メージセンサ(13)の読み出しを開始するモードであ
り、また、N B + 、 N B を信号により、後
述の黒基準画素のサンプルホールドを行うモードでもあ
る。MD 、==“H”、Ml)t=“L”の場合、モ
−ド選択回路(23)はDD2信号のみを“I−1”と
し、DD2モードを選択する。DD2モードはイメージ
センサ(13)の読み出しを行い、読み出され、処理を
加えられたイメージセンサ(I3)の出力をマイクロコ
ンピュータ(14)のA/D変換部(15)へ送信する
モードである。各モードの動作および機能に関しては後
述する。
The INT mode is a mode in which the image sensor (13) performs integration. When MD I=“■(”, MD=“H”, the mode selection circuit (23) selects only the DDI signal as “I2
I” and select the DD+ mode. The DDI mode is a mode that starts reading out the image sensor (13), and is also a mode that performs sample and hold of the black reference pixel, which will be described later, using signals N B + and N B. MD = = "H", Ml) When t = "L", the mode selection circuit (23) sets only the DD2 signal to "I-1" and selects the DD2 mode. This is a mode in which the image sensor (13) is read and the read and processed output of the image sensor (I3) is sent to the A/D converter (15) of the microcomputer (14).Each mode The operation and functions of will be described later.

上記分周回路(19)はマイクロコンピュータ(!4)
のクロック発生部(18)で発生した基桑クロックCP
の分周を行い、イメージセンサ(13)の転送りロック
φ1.φ、の元となるクロックφ。を発生すると共に、
積分時間制御部(20)と信号処理タイミング発生部(
21)にてクロックφ0と同期を取るためのタイミング
クロックφを発生している。
The above frequency dividing circuit (19) is a microcomputer (!4)
The basic clock CP generated by the clock generator (18) of
The image sensor (13) transfer lock φ1. The clock φ that is the source of φ. At the same time,
Integral time control section (20) and signal processing timing generation section (
21), a timing clock φ for synchronizing with the clock φ0 is generated.

上記クロックφ。は転送りロック発生部(30)へ送ら
れ、ここで、積分時間制御部(20)から送信される8
 1.1信号、RGICG信号とクロックφ。
The above clock φ. is sent to the transfer lock generation section (30), where the 8 signal sent from the integral time control section (20)
1.1 signal, RGICG signal and clock φ.

により、クロックφ8.φ、を作り出し、イメージセン
サ(13)の転送りロックとしている。積分時間制御部
(20)はINIモード、INTモードの時、マイクロ
コンピュータ(14)から送信されるタイミング信号N
B、、NB、に基づき、分周回路(19)から送られる
クロックφと同期を取ってAGCR9信号、I3G信号
、91(信号、RG[CG倍信号発生し、積分の開始動
作を行う。上記各信号は第1図に示したイメージセンサ
(!3)の各部に与えられる。また、積分時間制御部(
20)は、イメージセンサ(13)の積分が適正となっ
た時“L”→“H”となる減算手段である輝度判定回路
(24)からの積分完了信号VFLG、またはモード選
択回路(23)からのDDI信号が“■1“となってい
る時に送信されるタイミング信号NB、、NB、によっ
て、BG倍信号発生し、積分の終了動作を行う。
As a result, the clock φ8. φ, and serves as a transfer lock for the image sensor (13). The integral time control section (20) receives a timing signal N transmitted from the microcomputer (14) when in INI mode or INT mode.
Based on B, , NB, the AGCR9 signal, I3G signal, 91 (signal, RG [CG times signal) is generated in synchronization with the clock φ sent from the frequency dividing circuit (19), and the integration start operation is performed. Each signal is given to each part of the image sensor (!3) shown in Fig. 1.In addition, the integral time control part (!
20) is the integration completion signal VFLG from the brightness determination circuit (24), which is a subtraction means that changes from "L" to "H" when the integration of the image sensor (13) becomes appropriate, or the mode selection circuit (23) A BG multiplied signal is generated by the timing signals NB, NB, which are transmitted when the DDI signal from the DDI signal is "1", and the integration is completed.

さらに、この積分時間制御部(20)はDDI信号が“
トI”となっている時、タイミング信号NB、。
Furthermore, this integration time control section (20) is configured so that the DDI signal is “
When the timing signal NB,

NI3.によってSH倍信号発生し、蓄積部(ST)か
ら出力の読み出し開始動作を行う。このとき、輝度判定
回路(24)に対して、後述の輝度情報を得るための信
号、SH倍信号よびφa、φb、φC1φd信号を送信
している。上記輝度判定回路(24)はイメージセンサ
(13)より送られるAGCOS信号とDO9G9信号
りイメージセンサ(13)に照射される光mをモニタし
、積分が適正なレベルに達したと判断された場合に、V
FLG信号を反転する機能と、低輝度時に積分をVFL
G信号反信号反転子した場合、積分のレベルを判定し、
そのレベルに応じてイメージセンサ(13)のゲインを
切り換えるためのGl、G3信号を出力する機能を有し
ている。
NI3. The signal SH multiplied by this is generated, and the operation to start reading the output from the storage section (ST) is performed. At this time, a signal for obtaining luminance information, which will be described later, an SH multiplied signal, and φa, φb, and φC1φd signals are transmitted to the luminance determination circuit (24). The brightness determination circuit (24) monitors the AGCOS signal and DO9G9 signal sent from the image sensor (13) and the light m irradiated to the image sensor (13), and when it is determined that the integration has reached an appropriate level. ni, V
A function to invert the FLG signal and convert the integration to VFL at low brightness.
If the G signal is an inverse signal inverter, determine the level of integration,
It has a function of outputting Gl and G3 signals for switching the gain of the image sensor (13) according to the level.

AGC差動増幅回路(25)はイメージセンサ(13)
から送られてきた出力信号O8を増幅する回路である。
AGC differential amplifier circuit (25) is an image sensor (13)
This circuit amplifies the output signal O8 sent from.

このAGC差動増幅回路(25)では08R8信号によ
ってオンとなったイメージセンサ(13)のPET(8
−3)によりコンデンサ(8−1)が充電された直後の
電位O8を、信号処理タイミング発生部(21)より送
られるR8S/H信号によってサンプルホールドした後
、この電位O8を転送りロックに従ってコンデンサ(8
−1)に転送される各画素の発生電荷により降下したコ
ンデンサ(8−1)の電位O8との差動を取り、これを
増幅して、信号V os’として減算手段であるOB減
算AGC差動増幅回路(26)へ出力している。
In this AGC differential amplifier circuit (25), the PET (8) of the image sensor (13) is turned on by the 08R8 signal.
-3), the potential O8 immediately after the capacitor (8-1) is charged is sampled and held by the R8S/H signal sent from the signal processing timing generator (21), and then this potential O8 is transferred to the capacitor according to the lock. (8
-1) The difference between the potential O8 of the capacitor (8-1) which has dropped due to the generated charge of each pixel and transferred to the OB subtraction AGC difference which is the subtraction means is taken and amplified as a signal V os'. It is output to the dynamic amplifier circuit (26).

このOB減算AGC差動増幅回路(26)の増幅時のゲ
インは輝度判定回路(24)より出力されるG3信号に
より切り換えられる。上記OB減算AGC増幅回路(2
6)では、黒基準画素の出力と、A12遮光のない通常
画素つまり有効画素の出力との差動増幅と、出力Vos
’のサンプルホールドを行っている。フォトダイオード
(PD)は、常に暗時出力を伴うため、AQ遮光を施し
たフォトダイオード(PD)によって検出される画素を
黒基準画素として、暗時出力の基準画素とし、通常画素
の出力からその黒基準画素成分を減算して得られた値を
イメージセンサ(13)の出力としている。上記OB減
算AGC増幅回路(26)は、AGC差動増幅回路(2
5)からの出力Vos’が転送りロックに同期しながら
繰り返し入力されるため、信号処理タイミング発生部(
21)より送られるOSS/I−1信号により、有効画
素の信号出力Vos’のレベルをサンプルホールドし、
また信号処理タイミング発生部(21)より送られる0
I3S/H信号により、黒基準画素出力中に、その出力
Vos’をサンプルボールドする。上記OB減算八へC
増幅回路(26)はサンプルホールドした有効画素の信
号出力レベルVos’からサンプルホールドした黒基賭
画素出力レベルVos’を紘算し、また、輝度判定回路
(24)より出力されるG3信号によって切り換えられ
るゲインをかけて、信号Vosとしてアナログ参照電圧
V rerより下側に出力する。
The gain of this OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) during amplification is switched by the G3 signal output from the brightness determination circuit (24). The above OB subtraction AGC amplifier circuit (2
6), differential amplification between the output of the black reference pixel and the output of the normal pixel without light shielding A12, that is, the effective pixel, and the output Vos
' Sample hold is being carried out. Since the photodiode (PD) always has an output in the dark, the pixel detected by the photodiode (PD) with AQ light shielding is used as the black reference pixel and the reference pixel for the dark output, and the output of the normal pixel is used as the reference pixel for the dark output. The value obtained by subtracting the black reference pixel component is the output of the image sensor (13). The OB subtraction AGC amplifier circuit (26) is an AGC differential amplifier circuit (26).
Since the output Vos' from 5) is repeatedly input in synchronization with the transfer lock, the signal processing timing generator (
21) Sample and hold the level of the signal output Vos' of the effective pixel using the OSS/I-1 signal sent from the
Also, the 0 signal sent from the signal processing timing generator (21)
According to the I3S/H signal, the output Vos' is sampled and bolded while the black reference pixel is being output. Above OB subtraction 8C
The amplifier circuit (26) calculates the sampled and held black base pixel output level Vos' from the sampled and held effective pixel output level Vos', and also switches according to the G3 signal output from the brightness determination circuit (24). The signal is multiplied by a gain, and outputted as a signal Vos below the analog reference voltage V rer.

定範囲電圧出力手段である温度検出部(27)は、第1
3図に示される抵抗分割回路で温度の検出を行っている
。この抵抗分割回路(27)は、拡散により形成された
拡散抵抗(32)とポリノリコン(Po1y−8i)で
形成された抵抗(33)を備え、これらは常温で等しい
抵抗値となるよう設計されている。各抵抗(32)、(
33)は温度係数が異なるため、それらの接続点からバ
ッファ(34)を介して出力される出力V TMPは、
Vref/2を中心として温度に応じたものとなる。な
お、アナログスイッチ(31)は、DD2モードでは「
「丁−“L”となり、アナログスイッチ(3I)をオフ
にすることで消費電流の低減を図っている。一方、第2
図に示すアナログスイッチ(28)はDD2モード、す
なわちDD2−“I−1”の場合、オンとなり、逆にア
ナログスイッチ(29)はDD2−“L”の場合にオン
となる。これによってDD2モードの時は、出力Vou
tとして信号Vosを出力し、DD2モード以外では出
力V outとして信号VTMPを出力する。上記信号
Voutはマイクロコンピュータ(14)中のA/D変
換部(15)へ入力され、ここでアナログ参照電圧V 
rerより低電圧側のアナログ出力のA/D変換をAD
T信号で開始し、ディジタルデータに変換している。
The temperature detection section (27), which is a fixed range voltage output means,
Temperature is detected by the resistance divider circuit shown in Figure 3. This resistor divider circuit (27) includes a diffused resistor (32) formed by diffusion and a resistor (33) made of polynolylic resin (Poly-8i), which are designed to have equal resistance values at room temperature. There is. Each resistor (32), (
33) have different temperature coefficients, the output V TMP output from their connection point via the buffer (34) is:
It depends on the temperature around Vref/2. In addition, the analog switch (31) is "
"L" and turns off the analog switch (3I) to reduce current consumption.On the other hand, the second
The analog switch (28) shown in the figure is turned on in the DD2 mode, that is, in the case of DD2-"I-1", and conversely, the analog switch (29) is turned on in the case of DD2-"L". As a result, in the DD2 mode, the output Vou
The signal Vos is output as output t, and the signal VTMP is output as output V out in modes other than DD2 mode. The signal Vout is input to the A/D converter (15) in the microcomputer (14), where the analog reference voltage V
A/D conversion of analog output on the lower voltage side than rer
It starts with a T signal and converts it to digital data.

このように、アナログスイッチ(28,29)を切り替
えて、OB減算AGC差動増幅回路(26)が使用画素
に対応する信号Vosを出力している場合は、その信号
をA/D変換部(I5)に人力する一方、それ以外の場
合は、温度検出部(27)から一定範囲内の電圧V T
MPをA/D変換部(15)に人力しているので、OB
減算AGC差動増幅回路(26)から不使用画素に対応
する出力から黒基鵡画素に対応する出力の減算による生
じる負出力や、画素の読み出し終了後における使用画素
の出力から黒2!卆画素の出力の減算により生じる負の
出力が生じてら、これらはA/D変換部(15)に入力
されることがなく、温度検出部(27)から一定範囲内
の電圧V TMPh(A / D変換部(I5)に人力
される。したがって、A/D変換部(15)は人力ダイ
ナミックレンジを越えることがなく、破壊する恐れがな
い。
In this way, when the analog switches (28, 29) are switched and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) is outputting the signal Vos corresponding to the used pixel, the signal is transferred to the A/D converter ( I5), while in other cases, the voltage V T within a certain range from the temperature detection part (27)
Since MP is manually input to the A/D converter (15), OB
The negative output generated by subtracting the output corresponding to the black base pixel from the output corresponding to the unused pixel from the subtraction AGC differential amplifier circuit (26), or the output of the used pixel after the pixel readout is completed, produces black 2! Even if negative outputs are generated due to subtraction of the outputs of the pixels, they are not input to the A/D converter (15) and are output from the temperature detector (27) to a voltage V TMPh (A / ) within a certain range. The D converter (I5) is manually powered.Therefore, the A/D converter (15) does not exceed the human dynamic range and there is no risk of damage.

以上でハードウェア構成の説明を終了する。This concludes the explanation of the hardware configuration.

次に、前述したイメージセンサ(13)の各モードにお
ける動作を詳細に説明する。
Next, the operation of the image sensor (13) described above in each mode will be explained in detail.

まず、イニシャライズモードについて説明する。First, the initialization mode will be explained.

マイクロコンピュータ(14)がMDI−“L”。The microcomputer (14) is MDI-“L”.

MD2=“L“を出力すると、モード選択回路(23)
はINr信号のみを“ト■”とし、積分時間制御部(2
0)にイニシャライズモード(INIモード)であるこ
とを告知する。INrモードはイメージセンサ(13)
の電源5投入後、直ちにイメージセンサ(!3)の不要
電荷を排出するためのモードである。イメージセンサ(
13)は電源投入後はポテンシャル井戸であるフォトダ
イオード(PD)、蓄積部(S T)、転送レジスタ(
RG)の各々に不要電荷が溜まっており、これを素早く
排出して、イメージセンサ(I3)が使用可能な状態に
なるよう立ち上げる必要がある。そこで、不要電荷の排
出を迅速に行うためにINNモードを設定すると共に、
イメージセンサ(13)のボテンノヤル構造を第3図の
構造とした。
When MD2="L" is output, the mode selection circuit (23)
In this case, only the INr signal is set to “T”, and the integral time control section (2
0) to notify that it is in initialization mode (INI mode). INr mode is image sensor (13)
This mode is for discharging unnecessary charges from the image sensor (!3) immediately after the power supply 5 is turned on. Image sensor (
13), after the power is turned on, the photodiode (PD), which is a potential well, the storage section (ST), and the transfer register (
Unnecessary charge is accumulated in each of the image sensors (RG), and it is necessary to quickly discharge this charge and start up the image sensor (I3) so that it can be used. Therefore, in order to quickly discharge unnecessary charges, we set the INN mode and
The bottom structure of the image sensor (13) is shown in FIG.

以下、第3図のポテンシャル図と第4図のタイムヂャー
トに沿って説明する。第3図(a)にて左側力らオーバ
ーフロードレイン(OD2)、:1−−バーフローゲー
ト(OG)、フォトダイオード(PD)。
The following will explain the potential diagram in FIG. 3 and the time chart in FIG. 4. In FIG. 3(a), the left side includes an overflow drain (OD2), a barflow gate (OG), and a photodiode (PD).

バリアゲート(I3G)、蓄積部(ST)、移送ゲート
(SH)、転送レジスタ(RG)、積分クリアゲ−1−
(RG I CG)、オーバーICl−ドルイン(oD
l)となっている。バリアゲート(r3G)、 !多送
ゲート(SI−1)、積分クリアゲート(RGICG)
の各ゲートおよび転送レジスタ(RG)に電圧を印加し
た場合(転送レジスタ(RG)にはφ1が印加される)
、第3図(b)に示すように、PD>BG>ST>S夏
1>RG>nG I CG>OD 1となるよう1こそ
のポテンシャルが設計され、フォトダイオード(PD)
、蓄積部(S T)、転送レジスタ(RG)の不要電荷
はこのときにオーバーフロードレイン(ODl)へ排出
されるようになっている。タイムチャートに沿ってこの
動作を説明する。
Barrier gate (I3G), storage section (ST), transfer gate (SH), transfer register (RG), integral clear gate 1-
(RG I CG), Over ICl-Druin (oD
l). Barrier Gate (r3G)! Multi-feed gate (SI-1), integral clear gate (RGICG)
When voltage is applied to each gate and transfer register (RG) (φ1 is applied to transfer register (RG))
, as shown in Figure 3(b), the potential of 1 is designed so that PD>BG>ST>Ssummer1>RG>nG I CG>OD 1, and the photodiode (PD)
, the storage section (ST), and the transfer register (RG) are discharged to the overflow drain (ODl) at this time. This operation will be explained along the time chart.

第4図(a)の状態が第3図(a)に対応している。The state in FIG. 4(a) corresponds to FIG. 3(a).

このとき、N13.=“L”、 N B x =“L”
の状態で、バリアゲート(BG)、移送ゲートC3fl
)、積分クリアゲート(RGICG)の各ゲートには電
圧は印加されておらず、またフォトダイオード(P D
)。
At this time, N13. = “L”, N B x = “L”
In the state of , barrier gate (BG), transfer gate C3fl
), no voltage is applied to each gate of the integral clear gate (RGICG), and no voltage is applied to each gate of the photodiode (P D
).

蓄積部(S T)、転送レジスタ(nc)各部には不要
電荷が蓄積されている。N B r 、 N B xが
共に“L”の場合には、イメージセンサ(13)を制御
する積分時間制御部(20)はイメージセンサ(13)
に対して何も動作はしない。
Unnecessary charges are accumulated in each section of the storage section (ST) and transfer register (NC). When both N B r and N B x are "L", the integral time control section (20) that controls the image sensor (13)
It does nothing for .

マイクロコンピュータ(14)がN13.=“I−1”
The microcomputer (14) is N13. = “I-1”
.

NB、−“L”を出力すると、積分時間制御部(20)
は分周回路(19)から送られるクロックφ。と同期を
取って、第4図(b)に示すように、S H=“I−I
”。
When outputting NB, -“L”, the integral time control section (20)
is the clock φ sent from the frequency dividing circuit (19). As shown in FIG. 4(b), S H="I-I
”.

BG=“H”、RG I CG=“H”をイメージセン
サ(13)に出力する。さらに、S I−1信号、11
01 CG倍信号転送りロック発生部(30)にも送信
され、転送りロック発生部(30)ではS I(信号と
クロックφ。のオア出力を転送りロックφ1とし、また
RGICG信号とφ。のノア出力を転送りロックφ。
BG="H" and RG I CG="H" are output to the image sensor (13). Furthermore, the S I-1 signal, 11
01 CG signal is also sent to the transfer lock generation unit (30), and the transfer lock generation unit (30) transfers the OR output of the SI (signal and clock φ) and sets it as lock φ1, and also the RGICG signal and φ. Transfers the Noah output of and locks φ.

として、S H=“H”、RG I CG=“14”の
場合には、φ、=″H”、φ、−“L”の状態でイメー
ジセンサ(13)への転送りロックを停止させている。
In the case of S H = "H" and RG I CG = "14", the transfer lock to the image sensor (13) is stopped in the state of φ, = "H", φ, - "L". ing.

そして、イメージセンサ(13)は5l−1,BG、R
GI CG、φ1.φ、の各信号により、第3図(b)
に示されるように、フォトダイオード(PD)、蓄積部
(S T)、転送レジスタ(RG)の不要電荷を排出す
る。
And the image sensor (13) is 5l-1, BG, R
GI CG, φ1. By each signal of φ, Fig. 3(b)
As shown in the figure, unnecessary charges are discharged from the photodiode (PD), storage section (ST), and transfer register (RG).

マイクロコンピュータ(14)は続いてNB、=“H”
、NB、=“H”を出力した後、N13.=“し”。
The microcomputer (14) then NB, = “H”
, NB, after outputting ="H", N13. = “shi”.

N [3を−“H”を出力する。これを受けて積分時間
制御部(20)はクロックφ。と同期を取り、SH倍信
号よびBG倍信号“L”に戻す(第3図(C)、第4図
(C))。一方、転送りロック発生部(30)ではSl
l信号か“L“に戻ったことにより転送りロックφ1が
動き始め、転送りロックφ、は“L”である。
N [Output 3-“H”. In response to this, the integral time control section (20) sets the clock φ. and returns the SH double signal and BG double signal to "L" (FIG. 3(C), FIG. 4(C)). On the other hand, in the transfer lock generation section (30), Sl
When the l signal returns to "L", transfer lock φ1 starts to move, and transfer lock φ is at "L".

このとき転送レジスタ(rtG)とオーバーフロードレ
イン(ODI)のポテンシャル段差が大きくなり、転送
レジスタ(RG)の不要電荷の排出が促進され、完全に
オーバーフロードレイン(ODI)へ排出される(第3
図(d)、第4図(d))。また、このとき、転送りロ
ックφ、は“L”で停止したままなので、上記転送レジ
スタ(RG)に隣接し、転送りロックφ、が印加されて
いる別の転送レジスタ(RG)に上記レジスタ(RG)
の不要電荷が流れ込む二七はない。
At this time, the potential difference between the transfer register (rtG) and the overflow drain (ODI) increases, promoting the discharge of unnecessary charges from the transfer register (RG), and completely discharging them to the overflow drain (ODI) (third
Figure (d), Figure 4 (d)). Also, at this time, since the transfer lock φ remains stopped at "L", another transfer register (RG) adjacent to the above transfer register (RG) to which the transfer lock φ is applied is connected to the above register. (RG)
There is no such thing as 27 where unnecessary charges flow into.

タイマーが所定時間経過したことを計時した後、マイク
ロコンピュータ(14)は、NB、、N13.を共に“
L“に戻す。積分時間制御部(20)は、これによりφ
Gと同期してRGICG信号を“L”とする。そうする
と、イメージセンサ(I3)のrtG[CG電圧に印加
された電圧が零になり、この積分クリアゲート(RGI
CG)は閉じる。それと同時に、転送りロック発生部(
30)ではRG I CG倍信号“L“になったことで
、転送りロックφ、も動き始める(第3図(e)、第4
図(e))。以上で不要電荷排出動作の1サイクルが終
了する。
After the timer measures that a predetermined period of time has elapsed, the microcomputer (14) controls NB, , N13 . Together “
The integral time control section (20) thereby returns φ
The RGICG signal is set to "L" in synchronization with G. Then, the voltage applied to the rtG [CG voltage] of the image sensor (I3) becomes zero, and this integral clear gate (RGI
CG) closes. At the same time, the transfer lock generation section (
30), as the RG I CG double signal becomes “L”, the transfer lock φ also starts moving (Fig. 3 (e), 4
Figure (e)). With this, one cycle of unnecessary charge discharging operation is completed.

通常、イメージセンサ(13)のイニシャライズを行う
際は、上記不要電荷排出動作を数サイクル繰り返した後
、イニシャライズモードを終了する。
Normally, when initializing the image sensor (13), the above-described unnecessary charge discharge operation is repeated several cycles, and then the initialization mode is ended.

本発明においては、各レジスタ(RG)に積分クリアゲ
ート(RGICG)を接続した構造により、各レジスタ
(RG)の不要電荷の排出をレジスタ(RG)からの転
送により行う必要がなくなるので、1回の不要電荷排出
動作のlサイクルの時間を短縮し、イニシャライズモー
ドに割り当てる時間を短縮することができる。
In the present invention, the structure in which an integral clear gate (RGICG) is connected to each register (RG) eliminates the need to discharge unnecessary charge from each register (RG) by transferring it from the register (RG). It is possible to shorten the time required for one cycle of the unnecessary charge discharging operation, and to shorten the time allocated to the initialization mode.

次に、第2のモード、積分モードについて説明する。Next, the second mode, the integral mode, will be explained.

マイクロコンピュータ(14)がMD、=“L”。The microcomputer (14) is MD, = “L”.

MD、=“H”を出力すると、モード選択回路(23)
はINT信号のみを“11”とし、積分時間制御部(2
0)へ積分モード(INTモード)であることを告知す
る。INTモードはイメージセンサ(13)の積分開始
および高輝度時の積分の終了動作を行う。
When MD = “H” is output, the mode selection circuit (23)
In this case, only the INT signal is set to “11”, and the integral time control section (2
0) to notify that it is in integral mode (INT mode). In the INT mode, the image sensor (13) starts integrating and ends the integration during high brightness.

第5図、第6図に沿って動作説明を行う。積分の開始動
作はイニシャライズ時の不要電荷の排出動作と、I3G
信号を除いて全く同じである。BG倍信号NB、−“1
■”、NB2−“L”をマイクロコンピュータ(14)
が出力した後、積分時間制御部(20)によりφ。(図
ではφ、の立上がり時期である)と同期を取って“r−
t”に立ち上げられる。これはlNlモードの場合と同
一である。ただし、マイクロコンピュータ(!4)がN
B、−“L”、 N B t−“H”を出力した場合、
lNlモードではφ。と同期を取って再びBG倍信号“
L”に戻しているが、INTモードではBG倍信号“■
1”のままである。BG倍信号後述する積分終了時に“
L”となる。
The operation will be explained along with FIGS. 5 and 6. The start operation of integration is the discharge operation of unnecessary charges at the time of initialization, and the I3G
Exactly the same except for the signal. BG double signal NB, -“1
■", NB2-"L" is the microcomputer (14)
After outputting φ, the integral time control section (20) outputs φ. (In the figure, this is the rising time of φ).
t”. This is the same as in the lNl mode. However, the microcomputer (!4) is
When outputting B, -“L”, N B t-“H”,
In lNl mode, φ. BG double signal again in synchronization with “
However, in INT mode, the BG double signal “■
1".The BG multiplication signal remains "1" at the end of the integration, which will be described later.
It becomes “L”.

第5図(C)、第6図(c)の時点で移送ゲート(St
l )のゲート電圧が零になると、移送ゲート(SLI
)はフォトダイオード(PD)、蓄積部(ST)、オー
バーフローゲート(OG)より高いポテンシャルに復帰
し、この時点から、フォトダイオード(PD)で発生し
た電荷は蓄積部(ST)へ流入し、蓄積部(ST)で蓄
積され始め、イメージセンサ(!3)において積分が開
始される。
At the time of FIG. 5(C) and FIG. 6(c), the transfer gate (St
When the gate voltage of the transfer gate (SLI) becomes zero, the transfer gate (SLI
) returns to a higher potential than the photodiode (PD), storage section (ST), and overflow gate (OG), and from this point on, the charge generated in the photodiode (PD) flows into the storage section (ST) and is accumulated. (ST), and the image sensor (!3) starts to integrate.

一方、積分終了の時点は輝度モニタ用フォトダイオード
(9)の出力によりモニタしている。以下、輝度判定回
路(24)の動作を説明し、積分終了動作の説明を行う
On the other hand, the time point at which the integration ends is monitored by the output of the brightness monitoring photodiode (9). The operation of the brightness determination circuit (24) will be explained below, and the operation of completing the integration will be explained.

積分時間制御部(20)は積分開始時のSH倍信号同一
のタイミングでAGCR9信号をイメージセンサ(13
)に出力する。第1図に示されるように、AGCrtS
信号は、輝度モニタ用フォトダイオード(9)に接続さ
れたコンデンサ(10−1)に接続されたFET(10
−3)のゲートと、補償用ダイオード(11)に接続さ
れたコンデンサ(+2−1)に接続されたFET(12
−3)のゲートに印加される。上記AGCR3信号が印
加されることにより、上記コンデンサ(10−1)、(
+ 2−1)は略電源電圧VDDに充電される。SH倍
信号同一タイミングでAGCrtS信号が“L”になる
と、電源の供給は断たれ、これ以降は輝度モニタ用フォ
トダイオード(9)は照射される光量に応じた電荷を発
生し、これに接続されたコンデンサ(1〇−I)は発生
した電荷に応じてその電位が降下し始める。一方、補償
用ダイオード(11)は、その暗時出力による電荷を発
生し、これに接続されたコンデンサ(12−1)も発生
した電荷に応じてその電位が降下し始める。各々の電位
は各バッファ(IO−2)、(+ 2−2)を介して、
第2図の輝度判定回路(24)の第8図に示したアナロ
グ回路へ出力される。第8図において、AGCO8信号
ぼオペアンプ(43)のプラス人力へ人力され、DO5
信号はオペアンプ(43)のマイナス入力へ人力され、
その差動を取った出力がオペアンプ(43)から出力さ
れる。オペアンプ(43)の出力V43は下式で表わさ
れる。    ′ V、=Vrer−(DOS−AGCOS)この出力V4
3は輝度判定手段であるーっのコンパレータ(45)の
マイナス人力に人力されている。
The integration time control unit (20) transmits the AGCR9 signal to the image sensor (13) at the same timing as the SH multiplication signal at the start of integration.
). As shown in FIG.
The signal is transmitted through an FET (10-1) connected to a capacitor (10-1) connected to a photodiode (9) for brightness monitoring.
-3) and the gate of the FET (12) connected to the capacitor (+2-1) connected to the compensation diode (11).
-3) is applied to the gate. By applying the AGCR3 signal, the capacitor (10-1), (
+2-1) is charged to approximately the power supply voltage VDD. When the AGCrtS signal becomes "L" at the same timing as the SH double signal, the power supply is cut off, and from then on, the brightness monitoring photodiode (9) generates a charge according to the amount of light irradiated and is connected to it. The potential of the capacitor (10-I) begins to drop in accordance with the generated charge. On the other hand, the compensating diode (11) generates a charge due to its dark output, and the potential of the capacitor (12-1) connected thereto also begins to drop in accordance with the generated charge. Each potential is passed through each buffer (IO-2), (+2-2),
The brightness determination circuit (24) in FIG. 2 is outputted to the analog circuit shown in FIG. 8. In Figure 8, the AGCO8 signal is input to the positive input of the operational amplifier (43), and DO5
The signal is input manually to the negative input of the operational amplifier (43),
The differential output is output from the operational amplifier (43). The output V43 of the operational amplifier (43) is expressed by the following formula. 'V,=Vrer-(DOS-AGCOS) This output V4
3 is a luminance determining means, which is manually operated by the minus human power of the comparator (45).

一方、上記コンパレータ(45)のプラス入力には基準
電圧発生回路(RVC)におけるFET(46゜47.
48.49)による抵抗分割により発生した定電圧が供
給されている。積分中はφdのみが“11”となってお
り、FET(49)がオンとなり、供給される定電圧は
V 49−(V refV th)である。コンパレー
タ(45)の出力はV 43 < V 48のとき“I
−1”となる。すなわち、 Vre「−(DOS−AGCOS)<Vref−Vth
DOS−AGCOS>Vth となったときに“■]”となる。
On the other hand, the positive input of the comparator (45) is connected to the FET (46°47.
A constant voltage generated by resistance division according to 48.49) is supplied. During integration, only φd is "11", the FET (49) is turned on, and the supplied constant voltage is V49-(VrefVth). The output of the comparator (45) is “I” when V 43 < V 48.
-1". In other words, Vre"-(DOS-AGCOS)<Vref-Vth
When DOS-AGCOS>Vth, "■]" is displayed.

(DOS−AGCOS)は輝度モニタ用フォトダイオー
ド(9)の光照射により降下した電圧を示している(暗
時出力成分は補償用ダイオード(II)の出力により補
償されている)。積分開始直後は輝度モニタ用フォトダ
イオード(9)への光照射量が不足しており、DOS−
AGCO8々Oであり、コンパレータ(45)の出力(
VFLG)は“I、”になっティる。積分中に(DOS
−AGCOS)がv thノ電圧より大きくなる時点で
、イメージセンサ(13)に対する積分が適正となり、
コンパレータ(45)の出力(VFLG)は“L”から
“■(”へと反転する。第6図のタイムチャートに示さ
れるように、積分時間制御部(20)は、コンパレータ
(45)の出力VFLGが反転した時点で、BG倍信号
“L”にする。BG倍信号“L”になると、第5図(e
)に示されるように、バリアゲート(BG)のポテンシ
ャルがフォトダイオード(PD)のポテンシャルより大
きくなり、フォトダイオード(PD)で発生した電荷が
蓄積部(ST)へ流入することを防ぎ、蓄積部(ST)
に蓄積された電荷は、VFLG信号が“H”、即ちBG
倍信号“L”となった時点で保持され、積分が終了する
。積分終了後発生する電荷はフォトダイオード(r’D
)に蓄積され、その蓄積が進んでも、第5図(e)に示
されるように、バリアゲート(BG)よりポテンシャル
の低いオーバーフローゲート(OG)を越え、オーバー
フロードレイン(OD2)へ排出されるため、蓄積部(
ST)へ流入することはない。
(DOS-AGCOS) indicates a voltage dropped by light irradiation from the brightness monitoring photodiode (9) (the dark output component is compensated by the output of the compensation diode (II)). Immediately after the start of integration, the amount of light irradiated to the brightness monitor photodiode (9) is insufficient, and DOS-
AGCO8 and O, and the output of the comparator (45) (
VFLG) becomes “I,”. During the integration (DOS
-AGCOS) becomes larger than the voltage v th, the integration for the image sensor (13) becomes appropriate,
The output (VFLG) of the comparator (45) is inverted from "L" to "■(". As shown in the time chart of FIG. 6, the integral time control section (20) controls the output of the comparator (45). When VFLG is inverted, the BG double signal is set to "L". When the BG double signal becomes "L", the signal shown in Fig. 5 (e
), the potential of the barrier gate (BG) becomes larger than the potential of the photodiode (PD), which prevents the charge generated in the photodiode (PD) from flowing into the storage section (ST). (ST)
The charges accumulated in the VFLG signal are “H”, that is, the BG
When the double signal becomes "L", it is held and the integration ends. The charge generated after the completion of integration is transferred to the photodiode (r'D
), and even if the accumulation progresses, it crosses the overflow gate (OG), which has a lower potential than the barrier gate (BG), and is discharged to the overflow drain (OD2), as shown in Figure 5 (e). , storage section (
ST).

また、積分時間制御部(20)はBG倍信号“L”にす
ると同時に、TINT信号を“し”にし、マイクロコン
ピュータ(14)にADT電圧を介してTINT信号の
反転を告知する。以上で積分モードにおける積分開始動
作、および高輝度時の積分終了の動作の説明を終了する
Further, the integration time control unit (20) sets the BG multiplied signal to "L" and simultaneously sets the TINT signal to "off", and notifies the microcomputer (14) of the inversion of the TINT signal via the ADT voltage. This concludes the explanation of the integration start operation in the integration mode and the integration end operation during high brightness.

次に、第3のモード、データ読み出しモード1(DDI
モード)について説明する。
Next, the third mode, data read mode 1 (DDI
mode).

マイクロコンピュータ(14)がMD、=“11”。The microcomputer (14) is MD, = “11”.

M D t =“I−1”を出力すると、モード選択回
路(23)はDD+信号のみを“■1”とし、積分時間
制御部(20)へDDIモードであることを告知する。
When M D t = "I-1" is output, the mode selection circuit (23) sets only the DD+ signal to "■1" and notifies the integration time control section (20) that it is the DDI mode.

DD!モードは低輝度時に積分終了動作を行い、また、
イメージセンサ(13)の各画素データの読み出し開始
動作を行うモードである。
DD! The mode performs integration end operation at low brightness, and
This is a mode in which the readout operation of each pixel data of the image sensor (13) is performed.

まず、低輝度時の積分終了動作について第22図のタイ
ムチャートに基づいて説明する。被写体輝度が低い場合
には、輝度判定回路(24)により適正積分時間に達し
たと判定されるまで、長時間を要する場合がある。積分
を長時間行うと、暗時出力が増大し、S/N比の劣化を
招く。また、システム上、極端に長い積分時間は不都合
である。
First, the integration termination operation at low luminance will be explained based on the time chart of FIG. 22. When the subject brightness is low, it may take a long time until the brightness determination circuit (24) determines that the appropriate integration time has been reached. If integration is performed for a long time, the dark output increases, leading to deterioration of the S/N ratio. Furthermore, an extremely long integration time is inconvenient from a system perspective.

例えば、カメラの焦点検出装置に用いるときには焦点検
出サイクルが長くなり、被写体の動きに焦点検出が追随
していけないといった不都合が起こる。このため、予め
マイクロコンピュータ(14)内で許容し得る最長の積
分時間を設定し、この時間を超えてなおADT電圧に出
力されるTINT信号が反転していない場合には、MD
、=″[l”3MD、−“ト■”を出力し、DDIモー
ドへ移行し、DDIモードにて積分の終了動作を行う。
For example, when used in a focus detection device for a camera, the focus detection cycle becomes long, resulting in the inconvenience that the focus detection cannot follow the movement of the subject. Therefore, the longest integration time allowable within the microcomputer (14) is set in advance, and if the TINT signal output to the ADT voltage has not been inverted even after this time, the MD
, ="[l"3MD, -"g" are output, the mode shifts to the DDI mode, and the operation of terminating the integration is performed in the DDI mode.

積分時間制御部(20)はDDIモードにて、NB、−
H″。
In the DDI mode, the integral time control section (20) controls NB, -
H''.

NBt−“L”の信号をマイクロコンピュータ(!4)
から受けると、直ちにBG倍信号“L”とする。これに
より先の場合と同様に、第1図に示すバリアゲート(B
’G)のポテンシャルがフォトダイオード(PD)より
高くなり、フォトダイオード(PD)で発生する電荷の
蓄積部(ST)への流入が停止し、積分が終了する(第
22図)。
NBt-“L” signal to microcomputer (!4)
When the signal is received from the BG signal, the BG multiplied signal is immediately set to "L". As a result, as in the previous case, the barrier gate (B
The potential of 'G) becomes higher than that of the photodiode (PD), the charge generated in the photodiode (PD) stops flowing into the storage section (ST), and the integration ends (FIG. 22).

次に、イメージセンサ(I3)の各画素データ読み出し
開始動作について説明する。低輝度時、高輝度時にかか
わらず、DDIモードにてマイクロコンピュータ(14
)がNB、=“■4”、 NF2.=“L”を出力する
と、積分時間制御部(20)は転送りロックφ。に同期
し、転送りロックφ。が“I−1”のタイミングでSH
信号パルスを発生する(第6図または第22図)。これ
により、第5図(「)、(g)に示されるように、イメ
ージセンサ(13)のS I−1ゲートにパルス電圧が
印加され、各蓄積部(ST)に蓄積された各画素の信号
電荷が転送レジスタ(RG)へ移送される。その後は転
送りロックφ1.φ、により、各画素の信号電荷は転送
され、読み出される。各蓄積部(ST)に蓄積された信
号電荷の転送レジスタ(RG)への移送は、マイクロコ
ンピュータ(!4)がCDIモードにてNB、−“H”
、NBI−“L“を出力したときに行なわれるが、この
とき、転送レジスタ(RG)が積分開始後の非定常状態
から復帰し、定常状態となっていることが必要である。
Next, the operation to start reading out each pixel data of the image sensor (I3) will be explained. Regardless of whether the brightness is low or high, the microcomputer (14
) is NB, = “■4”, NF2. ="L", the integral time control section (20) locks the transfer φ. Synchronize and transfer lock φ. SH at the timing of “I-1”
Generate a signal pulse (Figure 6 or Figure 22). As a result, a pulse voltage is applied to the S I-1 gate of the image sensor (13), and each pixel stored in each storage section (ST) is The signal charge is transferred to the transfer register (RG).Then, the signal charge of each pixel is transferred and read out by the transfer lock φ1.φ.Transfer of the signal charge accumulated in each storage section (ST) To transfer to the register (RG), the microcomputer (!4) sets NB, -“H” in CDI mode.
, NBI-"L" is output. At this time, it is necessary that the transfer register (RG) returns from the unsteady state after the start of integration and becomes a steady state.

定常状態では各転送レジスタ(RG)に暗電荷が第23
図に示されるように蓄積されている。この暗電荷は、各
転送レジスタ(RG)のポテンシャル井戸で発生する暗
電荷と順次転送される而段レジス夕の暗電荷の和となっ
ている。積分の開始時に、積分クリアゲート(IIGI
CG)のゲート電圧に電圧を印加し、転送レジスタ(R
G)とオーバーフロードレイン(OD+)間の積分クリ
アゲート(RGICG)がオンとなり、転送レジスタ(
RG)の暗電荷が全てクリアされている。積分クリアゲ
ート(rtGrcG)がオフとなった後、転送りロック
φ。
In a steady state, each transfer register (RG) has a dark charge of 23
It is accumulated as shown in the figure. This dark charge is the sum of the dark charge generated in the potential well of each transfer register (RG) and the dark charge of the intermediate registers that are sequentially transferred. At the start of integration, the integral clear gate (IIGI
A voltage is applied to the gate voltage of the transfer register (R
The integral clear gate (RGICG) between G) and overflow drain (OD+) is turned on, and the transfer register (
RG) are all cleared. After the integral clear gate (rtGrcG) is turned off, the transfer lock φ.

が1周期経過するたびに第23図の左側から転送レジス
タ(RG)の暗電荷が定常状態となっていく。
Every time one period passes, the dark charge in the transfer register (RG) reaches a steady state starting from the left side of FIG.

全ての転送レジスタ(rtG)が定常状態に復帰する迄
には画素数(N)×転送りロック1周期(′r)の時間
がかかる。
It takes a time equal to the number of pixels (N) x one transfer lock cycle ('r) until all transfer registers (rtG) return to a steady state.

非定常状態でs tiパルスを発生した場合、出力とし
て取り出される電荷中の転送レジスタ(RG)の暗電荷
成分は画素によって非定常状態のらのしあるため、正し
い信号か取り出させない。このため、SIIパルスを発
生するのは少なくとちI’tGICG信号が“I]”か
ら“L”になった後、さらに画素数×転送りロック1周
期(NXT)経過してからでなければならない。
When an sti pulse is generated in an unsteady state, the dark charge component of the transfer register (RG) in the charge taken out as an output is shifted by the pixel in the unsteady state, so that a correct signal cannot be taken out. Therefore, the SII pulse must be generated at least after the I'tGICG signal changes from "I" to "L" and after the number of pixels x one transfer lock period (NXT) has elapsed. It won't happen.

高輝度時には1周期(NXT)以内に積分が完了するこ
とが少なくないが、バリアゲート(I3G)を閉じるこ
とで積分は終了されるため、■周期(NxT)経過後進
、S [−rパルスの発生を待たせることが可能である
At high brightness, integration is often completed within one period (NXT), but since the integration is terminated by closing the barrier gate (I3G), It is possible to make the occurrence wait.

次に、読み出された画素出力の処理に関し、第11図、
第12図に沿って以下に説明する。
Next, regarding the processing of the read pixel output, FIG.
This will be explained below with reference to FIG.

イメージセンサ(I3)の各画素の信号電荷は、φ、−
“L”、φ、−“I−1”のタイミングで、第1図に示
すコンデンサ(8−1)に転送される。信号処理タイミ
ング発生部(21)では、この信号電荷の転送に先立ち
、第12図に示されるように、φ1−“I−1”、φ、
二″L“のタイミングで08RS信号パルスを発し、第
1図に示すFET(8−3)のゲートにこのパルスを印
加して、コンデンサ(8−1)を略電源電圧に充電して
リセットする。φ1−“L“。
The signal charge of each pixel of the image sensor (I3) is φ, −
At the timing of "L", φ, -"I-1", it is transferred to the capacitor (8-1) shown in FIG. In the signal processing timing generation section (21), prior to the transfer of this signal charge, as shown in FIG.
08RS signal pulse is generated at the timing of 2"L", and this pulse is applied to the gate of FET (8-3) shown in Fig. 1 to charge the capacitor (8-1) to approximately the power supply voltage and reset it. . φ1-“L”.

φ、−“H”となった時点で信号電荷の転送が行われる
と、このコンデンサ(8−1)の電圧は、信号電荷によ
り低下し、イメージセンサ(13)の出力O8は第12
図に示されるように出力される。AGC差動増幅回路(
25)では、信号処理タイミング発生部(21)より送
られるRSS/HSS/上り、リセット時の電圧レベル
を第11図のFET(52)、コンデンサ(53)、バ
ッファ(51)からなるサンプルホールド回路により、
記憶し、オペアンプ(54)のプラス入力へ入力する。
When the signal charge is transferred at the time when φ becomes -“H”, the voltage of this capacitor (8-1) decreases due to the signal charge, and the output O8 of the image sensor (13) becomes the 12th
The output is as shown in the figure. AGC differential amplifier circuit (
25), the RSS/HSS/up and reset voltage levels sent from the signal processing timing generator (21) are measured by the sample and hold circuit consisting of the FET (52), capacitor (53), and buffer (51) shown in Figure 11. According to
It is stored and input to the plus input of the operational amplifier (54).

一方、O8信号はバッファ(50)を介してオペアンプ
(54)のマイナス入力に入力されており、FET(5
5,56,57,58)のゲートに入力されるGl。
On the other hand, the O8 signal is input to the negative input of the operational amplifier (54) via the buffer (50), and is input to the negative input of the operational amplifier (54).
5, 56, 57, 58).

G2信号により定められるゲイン(第1t図参照)で差
動増幅された出力がオペアンプ(54)からVas’と
して出力される(第12図参照)。
The output differentially amplified with the gain determined by the G2 signal (see FIG. 1t) is output from the operational amplifier (54) as Vas' (see FIG. 12).

次に、積分レベルの判定について説明する。Next, the determination of the integral level will be explained.

低輝度時に強制的に積分を終了させた場合、イメージセ
ンサ(13)の画素出力のレベルは当然適正時に比べ低
下してしまう。そこで、この場合、071述の輝度判定
回路(24)を用いて積分のレベルの検知を行って、そ
の結果に応じてイメージセンサ(13)の出力にゲイン
をかけ、常に適正なレベルの出力が得られるようにして
いる。
If the integration is forcibly terminated when the brightness is low, the level of the pixel output of the image sensor (13) will naturally be lower than when it is appropriate. Therefore, in this case, the level of integration is detected using the brightness determination circuit (24) described in 071, and a gain is applied to the output of the image sensor (13) according to the result, so that the output is always at an appropriate level. I'm trying to get it.

以下、第8図の輝度判定アナログ回路、第9図のパルス
タイミングチャート、第10図の輝度判定ロジック回路
および第24図の真理表に沿って説明する。なお、この
輝度判定アナログ回路と輝度判定ロジック回路とで、上
記輝度判定回路(23)が構成される。第8図に示すよ
うに、オペアンプ(43)からは火照する光重に応じた
出力■43=Vref−(DOS−AGCOS)が出力
され、輝度判定手段である一つのコンパレータ(45)
のマイナス入力に入力されている。積分時間判定時には
第9図に示されるようにφdが印加されており、基窄電
圧発生回路(nvc)のr;’ET(49)がオンとな
り、コンパレータ(45)のプラス人力には(Vrer
−V th)が人力されている。いま、SHパルスが発
生すると、第1O図のラッチ1(73)、ラッチ2 (
74)、ラッチ3(75)の全てかりセットされる。そ
の後、第9図に示すように、φCパルスが発生ずると、
第8図のFET(43)がオンとなり、コンパレータ(
45)のプラス入力には(Vref−Vth/ 2 )
が人力される。ここで、らし(DOS−AGCOS)>
Vth/2 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“■
1″となり、第1O図に示すアンド(AND)ゲート(
70)の出力が“■(”となり、ラッチ1(73)がセ
ットされる。その後、第9図で示されるように、φbパ
ルスが発生すると第8図のFET(47)7!l(オン
となり、コンパレータ(45)のプラス人力には(V 
rer−V Lh/ 4 )が入力される。ここで、も
しくDOS−AGCOS)>Vth/4 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“H
”となり、第10図において、ANDゲート(7I)の
出力が“11“となり、ラッチ2(74)がセットされ
る。さらに、その後、第9図に示すように、φaパルス
が発生すると、第S図のFET(46)がオンとなり、
コンパレータ(45)のプラス人力には(Vref−V
th/8)が入力される。ここで、(DOS−AGCO
S)>Vth/8 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“■
1“となり、第1O図に示すANDゲート(72)の出
力が“H”となり、ラッチ3(75)がセットされる。
The following will explain the brightness determination analog circuit of FIG. 8, the pulse timing chart of FIG. 9, the brightness determination logic circuit of FIG. 10, and the truth table of FIG. 24. Note that the brightness determination circuit (23) is constituted by this brightness determination analog circuit and the brightness determination logic circuit. As shown in FIG. 8, the operational amplifier (43) outputs an output (43=Vref-(DOS-AGCOS) corresponding to the intensity of light emitted), and a comparator (45) serving as a brightness determination means outputs
is input to the negative input of When determining the integral time, φd is applied as shown in FIG.
-V th) is manually operated. Now, when the SH pulse occurs, latch 1 (73) and latch 2 (
74) and latch 3 (75) are all set. After that, as shown in FIG. 9, when the φC pulse is generated,
The FET (43) in Figure 8 turns on, and the comparator (
The positive input of 45) is (Vref-Vth/2)
is done manually. Here, Rashi (DOS-AGCOS)>
If Vth/2, the output VFLG of the comparator (45) is “■
1'', and the AND gate shown in Figure 1O (
The output of FET (47) 7!l (on Therefore, the positive human power of the comparator (45) is (V
rer-V Lh/4) is input. Here, if DOS-AGCOS)>Vth/4, the output VFLG of the comparator (45) is “H”.
”, and in FIG. 10, the output of the AND gate (7I) becomes “11”, and the latch 2 (74) is set.Furthermore, as shown in FIG. FET (46) in diagram S turns on,
The positive force of the comparator (45) is (Vref-V
th/8) is input. Here, (DOS-AGCO
S)>Vth/8, the output VFLG of the comparator (45) is “■
1", the output of the AND gate (72) shown in FIG. 1O becomes "H", and the latch 3 (75) is set.

以上の各場合について、第24図の真理表の通りにGl
、G3信号が発生する。この信号に基づき、ゲインは次
の表のように選択され、それぞれ略適正レベルのVos
が得られる。
For each of the above cases, Gl
, G3 signal is generated. Based on this signal, the gains are selected as shown in the table below, each with approximately the appropriate level of Vos.
is obtained.

このように、PET(49,48,47,46)を逐次
オンにすることによって、基準電圧発生回路(RVC)
が複数の基準電圧を発生するので、一つのコンパレータ
(45)で複数段に輝度を判定でき、イメージセンサ(
I3)と同一チップ上に形成されるコンパレータの数を
削減できる。
In this way, by sequentially turning on PET (49, 48, 47, 46), the reference voltage generation circuit (RVC)
generates multiple reference voltages, one comparator (45) can judge the brightness at multiple stages, and the image sensor (
I3) The number of comparators formed on the same chip can be reduced.

第8図に示すFET(44)はINTモードおよびDD
Iモードの時のみ抵抗分割回路すなわち基準電圧発生回
路(RVC)に電源を供給するためのスイッチである。
The FET (44) shown in Figure 8 is in INT mode and DD mode.
This is a switch for supplying power to the resistance divider circuit, that is, the reference voltage generation circuit (RVC) only in the I mode.

このFET(44)によって、基準電圧発生回路(Rv
C)は輝度判定が必要なときのみに通電され、消費電流
が低減される。この電流消費の節減効果は、高輝度には
積分時間が読み出し時間に比して短くなるため大きくな
る。
This FET (44) allows the reference voltage generation circuit (Rv
C) is energized only when brightness determination is necessary, reducing current consumption. This saving effect on current consumption becomes greater at high brightness because the integration time becomes shorter than the readout time.

第11図に示すように、信号Vos’はFET(60)
、コンデンサ(62)、バッファ(64)からなるサン
プルホールド回路によりホールドされ、オペアンプ2(
65)のマイナス入力に入力される。この信号Vos’
のホールディングは信号処理タイミング発生部(2I)
からφ1=“L”、φ2−“H″の信号電荷転送時のタ
イミングで発生するO9S/Ifパルス信号によって行
なわれる。また、信号■os’はPET(59)、コン
デンサ(61)、バッファ(63)からなるサンプルホ
ールド回路にも入力される。このサンプルホールド回路
では第1図で示したAI2遮光を施した黒基準画素出力
のサンプルボールドを行う。サンプルホールドのタイミ
ングを与えるパルスは第12図に示すOBS/II信号
であり、これは以下に示すシーケンスで発生させる。
As shown in FIG. 11, the signal Vos' is connected to the FET (60)
, a capacitor (62), and a buffer (64).
65) is input to the negative input. This signal Vos'
Holding is the signal processing timing generation section (2I)
This is performed by the O9S/If pulse signal generated at the timing of signal charge transfer from φ1=“L” to φ2−“H”. The signal os' is also input to a sample and hold circuit consisting of a PET (59), a capacitor (61), and a buffer (63). This sample hold circuit performs sample bolding of the output of the black reference pixel subjected to AI2 light shielding as shown in FIG. The pulse providing timing for sample and hold is the OBS/II signal shown in FIG. 12, which is generated in the sequence shown below.

第2.12図に示すように、INTモードからDDlモ
ードに移行した後、ADT信号には、A/D変換開始の
タイミングを与えるADS信号が現われる。マイクロコ
ンピュータ(14)はこの信号をモニタしながら、黒基
準画素出力のサンプルホールドのタイミングを計ってい
る。マイクロコンピュータ(14)は黒基準画素の出力
中に、NB 。
As shown in FIG. 2.12, after shifting from the INT mode to the DDl mode, an ADS signal that provides the timing to start A/D conversion appears in the ADT signal. The microcomputer (14) measures the timing of sampling and holding the black reference pixel output while monitoring this signal. The microcomputer (14) outputs NB while outputting the black reference pixel.

=“[I”、NBt”’“■4”を出力し、信号処理タ
イミング発生部(21)は、これによってOBS/H信
号を“Hlとする。引き続き、マイクロコンピュータ(
14)は次のADS信号が立ち上がる迄にNB。
= "[I", NBt"'"■4", and the signal processing timing generating section (21) thereby sets the OBS/H signal to "Hl". Continued development of microcomputers (
14) is NB until the next ADS signal rises.

=“L”、NB!=“H”を出力し、信号処理タイミン
グ発生部(21)はこれによってOBS/H信号を“L
”とする。以上によって第11図に示すFET(59)
、コンデンサ(61)、バッファ(63)からなるサン
プルホールド回路は入力される黒基準画素出力をホール
ドし、これをオペアンプ2(65)のマイナス入力へ入
力する。黒基準画素出力のサンプルホールド後は、オペ
アンプ2(65)の出力はホールドされた黒基準画素出
力に対応する分を減算され、FE′r(66) 〜(6
g)(1)ゲートに接続されたG3.G4信号によって
定められるゲイン(第11図別表)で増幅され、信号V
osとして出力される(第12図)。
= “L”, NB! = “H”, and the signal processing timing generation unit (21) thereby outputs the OBS/H signal “L”.
”.As a result of the above, the FET (59) shown in FIG.
, a capacitor (61), and a buffer (63) holds the input black reference pixel output and inputs it to the negative input of operational amplifier 2 (65). After sampling and holding the black reference pixel output, the output of operational amplifier 2 (65) is subtracted by an amount corresponding to the held black reference pixel output, and FE'r (66) to (6
g) (1) G3 connected to the gate. The signal V is amplified by the gain determined by the G4 signal (see the attached table in Figure 11)
It is output as os (Fig. 12).

以」二の如く、イメージセンサ(B3)の出力信号O8
はAGC差動増幅回路(25)およびOB減算AGC差
動増幅回路(26)において2重サンプリングされ、そ
の信号レベルからリセットレベルが減算され、リセット
ノイズの影響のない信号が取り出されて、さらに、リセ
ットノイズの影響のない信号から黒基準レベルが減算さ
れて、各画素の出力から暗時出力が除去された出力Vo
sが得られる。さらに、この出力Vosは、イメージセ
ンサ(B3)の出力O8に対して、AGC差動増幅回路
(25)およびOB減算AGC差動増幅回路(26)に
おいて各画素出力の平均レベルに応じて、後述するよう
に、×8〜×64のゲインをかけて作成されている。こ
のように、2つの増幅回路(25,26)で2段で増幅
するので1つの増幅回路で増幅する場合に比してオペア
ンプ(54,6/l)に接続する抵抗の値の範囲は小さ
くてよく、抵抗の占める面積が小さくなる。
As shown in "2" below, the output signal O8 of the image sensor (B3)
is double sampled in the AGC differential amplifier circuit (25) and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26), the reset level is subtracted from the signal level, a signal not affected by reset noise is extracted, and further, The black reference level is subtracted from the signal that is not affected by reset noise, and the dark output is removed from the output of each pixel Vo.
s is obtained. Furthermore, this output Vos is determined according to the average level of each pixel output in the AGC differential amplifier circuit (25) and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) with respect to the output O8 of the image sensor (B3). It is created by applying a gain of x8 to x64 so that In this way, since the two amplifier circuits (25, 26) amplify in two stages, the range of resistance values connected to the operational amplifier (54, 6/l) is smaller than when amplifying with one amplifier circuit. This reduces the area occupied by the resistor.

次に、第11図に示すAGC差動増幅回路(25)のオ
ペアンプ(54)のゲインとOB減算AGC差動増幅回
路(26)のオペアンプ(65)のゲインについて述べ
る。ここではイメージセンサ(13)の出力O8に対し
て、X8.I16.I32゜I64のゲインを切り換え
るため、オペアンプ1(54)で2段階、オペアンプ2
(65)で2段階のゲイン切り換えを行うようにしてい
る。この場合、オペアンプ(54)、(65)には常に
オフセットの問題がある。2段階でゲインをかける場合
、初段のゲインをGNI、後段のゲインをGN2とし、
各オペアンプのオフセットを△V1人ツノをVi、出力
をVoとすれば、出力は下式で表わされる。
Next, the gain of the operational amplifier (54) of the AGC differential amplifier circuit (25) and the gain of the operational amplifier (65) of the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) shown in FIG. 11 will be described. Here, for the output O8 of the image sensor (13), X8. I16. In order to switch the gain of I32゜I64, operational amplifier 1 (54) has two stages, operational amplifier 2
(65) performs two-stage gain switching. In this case, the operational amplifiers (54) and (65) always have an offset problem. When applying gain in two stages, the first stage gain is GNI, the second stage gain is GN2,
Assuming that the offset of each operational amplifier is ΔV, the individual horn is Vi, and the output is Vo, the output is expressed by the following formula.

Vo=((Vi+△V)xGNl+△V) X GN2
=VixGNlxGN2+△V * (GN1xGN2
+0N2)= (Vi +△Y) x GNI x G
N2+△VXGN22段のオペアンプのトータルのゲイ
ンGNIXGN2が変わらない場合には、上式の第2項
(△■XGN2)でGN2によるオフセットが現われる
Vo=((Vi+△V)xGNl+△V) X GN2
=VixGNlxGN2+△V * (GN1xGN2
+0N2)= (Vi +△Y) x GNI x G
N2+ΔVXGN If the total gain GNIXGN2 of the 22-stage operational amplifier does not change, an offset due to GN2 appears in the second term (Δ■XGN2) in the above equation.

すなわち、GN2を小さくした方が1・−タルのオフセ
ットが小さくなる。
That is, the smaller GN2 is, the smaller the offset of 1.-tal becomes.

したがって、初段のゲインGNIを後段のゲインGN2
よりら高く選ぶことによってオフセットは抑えられるが
、この手段によっても、オフセットは残る。このため、
後段のオペアンプ2(65)は、第11図に示すように
、参照電圧V refからバイアス手段であるダイオー
ド(99)lffW分電位降下した電圧を基準としてレ
ベルソフトするため、常にA/D変換可能なように、オ
フセットが参照電圧V refより低電圧側に出るよう
にしている。
Therefore, the first stage gain GNI is the second stage gain GN2.
Although the offset can be suppressed by choosing a value higher than , the offset remains even with this measure. For this reason,
As shown in FIG. 11, the operational amplifier 2 (65) in the latter stage softens the level based on the voltage that is lowered by the potential of the diode (99) lffW, which is the bias means, from the reference voltage V ref, so A/D conversion is always possible. In this way, the offset is made to appear on the lower voltage side than the reference voltage V ref.

OB減算AGC差動増幅回路(26)には、黒基孕画索
を表す信号のサンプルボールド後、有効画素を表す信号
の出力に先立ち、A12遮光を施した第2の黒基孕画素
を表す信号を出力している。この第2の黒基準画素を表
す出力からは、先にホールドされた黒基帛画素が減算さ
れるため、オペアンプのオフセットがなければ参照電圧
Vrerと一致した出力が得られる。しかし、オペアン
プ2(65)の出力は常に参照電圧V refより低電
圧側にオフセットVofTsetが生ずるために、出力
は(V rer−Vofrset)となる。これをA/
D変換すると、VofTsetに相当する信号がディジ
タルデータとして得られる。以降有効画素の出力はこの
VofTset分をマイクロコンピュータ(14)の演
算によって減算されるので、マイクロコンピュータ(I
4)に入力されるデータは実質的にはオフセット成分を
除去したデータと同じことになる。
After the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) samples the signal representing the black base pixel and before outputting the signal representing the effective pixel, the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) receives a sample representing the second black base pixel subjected to A12 light shielding before outputting the signal representing the effective pixel. It is outputting a signal. Since the previously held black reference pixel is subtracted from the output representing the second black reference pixel, an output matching the reference voltage Vrer is obtained if there is no offset of the operational amplifier. However, since the output of the operational amplifier 2 (65) always has an offset VofTset on the lower voltage side than the reference voltage V ref, the output becomes (V rer - Vofrset). This is A/
When D-converted, a signal corresponding to VofTset is obtained as digital data. Thereafter, the output of the effective pixel is subtracted by this VofTset by the calculation of the microcomputer (14).
The data input in step 4) is substantially the same as the data with the offset component removed.

次に、DD2モードについて説明を行う。Next, the DD2 mode will be explained.

DD2モードにおいては、イメージセンサ(13)に対
して能動的な動作を行わせることはない。
In the DD2 mode, the image sensor (13) is not caused to perform any active operation.

このため、I10バッファ(22)に接続されたNB、
、NB2の信号の入出力を切り換え、NB、にGl信号
、N B 2にG3信号を出力し、マイクロコンピュー
タ(14)にイメージセンサ(B3)の出力のゲイン情
報を告知している。このI10切り換えはDD2信号で
行われる。
Therefore, the NB connected to the I10 buffer (22),
, NB2 is switched, a Gl signal is output to NB, a G3 signal is output to NB2, and gain information of the output of the image sensor (B3) is notified to the microcomputer (14). This I10 switching is performed by the DD2 signal.

DD2モードにおいてのみ、Voutとして出力される
信号はイメージセンサ(B3)の出力Vosである。
Only in the DD2 mode, the signal output as Vout is the output Vos of the image sensor (B3).

このシステム上使用する画素はイメージセンサ(13)
の2つの分離した領域において検出される画素であり、
2つの領域の間にはフォトダイオード(PD)を設けて
いない。これらの画素の出力をVoutとしてA/D変
換部(15)へ出力する際には後述する問題点があるた
め、DD2モードとDDIモードの切り換えによって、
有効画素の出力時のみ、VoutとしてVosを出力し
ている。AGC差動増幅回路(25)の出力Vos’は
有効画素の出力時には、光信号に対応する出力成分Vo
s’(sig)と暗時出力成分V 6g’ (dark
)の和として表わされる(V os’ = V os’
 (s ig) 十V os’ (dark))。OB
減算AGC差動増幅回路(26)にてV os’ (d
ark)に相当する成分の減算を行い、 Vos= V rer −G N 2 X (Vos’
 −Vos’ (dark))としてA/D変換部(1
5)に出力している。
The pixels used in this system are image sensors (13)
are pixels detected in two separate regions of
No photodiode (PD) is provided between the two regions. When outputting the output of these pixels to the A/D converter (15) as Vout, there is a problem that will be described later, so by switching between DD2 mode and DDI mode,
Vos is output as Vout only when valid pixels are output. The output Vos' of the AGC differential amplifier circuit (25) is the output component Vo corresponding to the optical signal when the effective pixel is output.
s' (sig) and dark output component V 6g' (dark
) expressed as the sum of (V os' = V os'
(sig) tenVos' (dark)). OB
V os' (d
ark) is subtracted, and Vos= V rer −G N 2 X (Vos'
-Vos' (dark)) as the A/D converter (1
5) is output.

このとき、フォトダイオード(PD)を除去した画素の
出力は光信号に対応する出力も暗時出力成分もないため
、Vos’=0となる。ここでOB減算AGC差動増幅
(26)にてV os’ (dark)の減算を行うと
、 Vos=Vref−GN2 x(0−Vos’(dar
k))>Vrefとなり、A/D変換可能な参照電圧V
rerより低電圧側とは逆に、Vosが参照電圧Vre
「より高電圧となってしまい、A/D変換のダイナミッ
クレンジを越え、A/D変換装置すなわちA/D変換部
(15)の破壊を招くおそれがある。このために、有効
画素の出力以外では、アナログスイッチ(28)、(2
9)を切り替えて、常にA/D変換可能な温度検出出力
V TMPを出力している。このように、有効画素の出
力時のみDD2=″H”としてVosの出力を行い、無
効画素の出力時はDD2−“L”としてVTMPの出力
を行なうことによって、常にA/D変換のダイナミック
レンジ内でA/D変換を行うようにしている。
At this time, the output of the pixel from which the photodiode (PD) has been removed has neither an output corresponding to an optical signal nor a dark output component, so Vos'=0. Here, when Vos' (dark) is subtracted by the OB subtraction AGC differential amplification (26), Vos=Vref-GN2 x(0-Vos'(dark)
k))>Vref, and the reference voltage V that can be A/D converted
Contrary to the voltage side lower than rer, Vos is the reference voltage Vre
"The voltage will become higher, exceeding the dynamic range of the A/D conversion, and may cause damage to the A/D conversion device, that is, the A/D conversion unit (15). Now, analog switches (28), (2
9) to constantly output an A/D convertible temperature detection output VTMP. In this way, the dynamic range of A/D conversion is always maintained by outputting Vos by setting DD2 to "H" only when outputting a valid pixel, and outputting VTMP by setting DD2 to "L" when outputting an invalid pixel. A/D conversion is performed within the unit.

以上でDD2モードの説明を終了し、第1実施例の説明
を終了する。
This concludes the explanation of the DD2 mode and the explanation of the first embodiment.

次に、上記第1実施例における暗時出力成分の除去手段
を変形した第2の実施例について説明する。ここでは、
第1の実施例と異なる点のみについて、第14図のブロ
ック図、第15図のAGC差動増幅回路の回路図で説明
する。
Next, a second embodiment will be described in which the means for removing the dark output component in the first embodiment is modified. here,
Only the differences from the first embodiment will be explained with reference to the block diagram in FIG. 14 and the circuit diagram of the AGC differential amplifier circuit in FIG. 15.

まず、第2の実施例を示す第14図のブロック図と第1
の実施例を示す第2図のブロック図の相違によって示さ
れるように、第2の実施例はアナログ参照電圧V re
f”がAGC差動増幅回路(125)から出力されてい
る点で第1の実施例と相違する。また、第14図では第
1の実施例におけるOB減算AGC差動増幅回路が除去
されている。
First, the block diagram of FIG. 14 showing the second embodiment and the block diagram of FIG.
As shown by the differences in the block diagram of FIG. 2 illustrating an embodiment of the analog reference voltage V re
The difference from the first embodiment is that "f" is output from the AGC differential amplifier circuit (125). Also, in FIG. 14, the OB subtraction AGC differential amplifier circuit in the first embodiment is removed. There is.

第15図にて第2の実施例の動作を説明する。第1の実
施例と同様に、有効画素の出力に先立ち、イメージセン
サ(13)は暗時出力すなわち黒基準画素の出力を出力
する。ここで、AGC差動増幅回路(125)中のFE
T(159)、コンデンサ(161)およびバッファ(
163)からなる保持手段であるサンプルホールド回路
ではOBS/I−1パルスによって黒基準画素の出力を
サンプルホールドする。第1の実施例では、ホールドさ
れた出力をオペアンプ2(65)のマイナス入力に接続
し、オペアンプ2(65)で減算を行っていたが、第2
の実施例では、ホールドされた出力をV rer’とし
て出力している。このVrer’はA/Dコンバータ(
115)にアナログ参照電圧として供給され、A/D変
換部(115)では、この電圧を基準として、入力され
た電圧をA/D変換する。すなわち、入力Voutと参
照電圧Vrer’の差動を取ってディジタル値に変換す
るため、A/D変換部(+15)内で黒基準画素出力の
減算を行うことと等価となる。
The operation of the second embodiment will be explained with reference to FIG. As in the first embodiment, the image sensor (13) outputs the dark output, that is, the output of the black reference pixel, before outputting the effective pixel. Here, FE in the AGC differential amplifier circuit (125)
T (159), capacitor (161) and buffer (
163) samples and holds the output of the black reference pixel using the OBS/I-1 pulse. In the first embodiment, the held output was connected to the negative input of operational amplifier 2 (65) and subtraction was performed by operational amplifier 2 (65), but the second
In the embodiment, the held output is output as V rer'. This Vrer' is the A/D converter (
115) as an analog reference voltage, and the A/D converter (115) A/D converts the input voltage using this voltage as a reference. That is, since the difference between the input Vout and the reference voltage Vrer' is taken and converted into a digital value, this is equivalent to subtracting the black reference pixel output within the A/D converter (+15).

したがって、オペアンプで有効画素出力から黒基準画素
出力を減算して、レベルシフトし、これをA/D変換部
の参照電圧とする場合に生じるオペアンプのオフセット
の問題は、この実施例では生じない。
Therefore, the problem of operational amplifier offset that occurs when the operational amplifier subtracts the black reference pixel output from the effective pixel output, shifts the level, and uses this as a reference voltage for the A/D conversion section does not occur in this embodiment.

また、FET(160)、コンデンサ(162)および
バッファ(164)からなるサンプルホールド回路によ
ってサンプルホールドされる黒基準画素の出力も各有効
画素の出力もオペアンプ2(165)の出力となってお
り、これらの差動をA/D変換部(115)内で取るた
め、オペアンプ2(165)のオフセットは完全に除去
される。よって第2の実施例においてはイメージセンサ
(13)の暗時出力の除去と同時にオペアンプ2(16
5)のオフセットの除去が行われる。
In addition, the output of the black reference pixel, which is sampled and held by the sample-and-hold circuit consisting of the FET (160), the capacitor (162), and the buffer (164), and the output of each effective pixel are the outputs of the operational amplifier 2 (165). Since these differentials are taken within the A/D converter (115), the offset of operational amplifier 2 (165) is completely removed. Therefore, in the second embodiment, the dark output of the image sensor (13) is removed and the operational amplifier 2 (16) is removed simultaneously.
5) Offset removal is performed.

次に、第3の実施例について、第16.17.18図を
参照しながら説明する。この第3の実施例は暗時出力除
去手段が第1.2の実施例と異なる。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 16, 17, and 18. This third embodiment differs from the first and second embodiments in the dark output removal means.

まず、第3の実施例のブロック図(第16図)と、第1
の実施例のブロック図(第2図)との違いについて述べ
る。
First, let us look at the block diagram of the third embodiment (Fig. 16) and the block diagram of the first embodiment.
Differences from the block diagram of the embodiment (FIG. 2) will be described.

第3の実施例では、黒基準画素のサンプルボールドパル
ス0I3S/l[はA/D変換装置すなわちA/D変換
部(215)に入力されており、OB減算AGC差動増
幅回路は除去されている。この第3の実施例では、黒基
準画素の減算はA/D変換部(215)内で行われる。
In the third embodiment, the sample bold pulse 0I3S/l[ of the black reference pixel is input to the A/D converter, that is, the A/D converter (215), and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit is removed. There is. In this third embodiment, subtraction of the black reference pixel is performed within the A/D converter (215).

第18図はA/D変換部(215)を示し、このA/D
変換部(215)はA/D変換回路(206)とそれと
同一チップ上に設けられた内部回路を有する。第18図
で、Vinとして人力されるイメージセンサの出力は黒
基め画素とこれに続く有効画素の出力からなる。黒基準
画素の出力はOBS/Hパルスにて、F’ET(20I
)、コンデンサ(202)およびバッファ(203)か
らなるサンプルホールド回路によってサンプルボールド
される。そして以降入力される有効画素出力は減算手段
であるオペアンプ(205)により、サンプルホールド
された黒基準画素出力分を減算された後、A/D変換回
路(206)へ入力される。
FIG. 18 shows the A/D converter (215), and this A/D converter (215)
The conversion section (215) includes an A/D conversion circuit (206) and an internal circuit provided on the same chip. In FIG. 18, the output of the image sensor manually inputted as Vin consists of the output of a black base pixel and the output of the effective pixel following this. The output of the black reference pixel is F'ET (20I) using OBS/H pulse.
), a capacitor (202) and a buffer (203). Then, the effective pixel output input thereafter is inputted to the A/D conversion circuit (206) after subtracting the sampled and held black reference pixel output by an operational amplifier (205) which is a subtracting means.

このように、オペアンプ(205)で有効画素出力と黒
基準画素出力との差をとり、それをA/D変換するので
、イメージセンサ(13)側の処理が軽減され、回路構
成が単純化する。
In this way, the operational amplifier (205) calculates the difference between the effective pixel output and the black reference pixel output and converts it into A/D, reducing the processing on the image sensor (13) side and simplifying the circuit configuration. .

第17図はAGC差動増幅回路(225)を示す。FIG. 17 shows an AGC differential amplifier circuit (225).

第1の実施例では黒基準画素の出力に対するサンプルホ
ールド回路があったが、第3の実施例では、これは除去
されている。また、第2の実施例と同様に、黒基準画素
出力も有効画素出力も同一のオペアンプ(+65)から
出力されるため、このオペアンプ(165)のオフセッ
トは完全にキャンセルされる。
In the first embodiment, there was a sample and hold circuit for the output of the black reference pixel, but in the third embodiment, this is removed. Further, as in the second embodiment, since the black reference pixel output and the effective pixel output are output from the same operational amplifier (+65), the offset of this operational amplifier (165) is completely canceled.

次に、暗時出力の除去手段が前述の実施例と異なる第4
の実施例を説明する。第19図は、この第4の実施例に
係るハードウェアブロック図である。これは第3の実施
例のブロック図である第16図とは、参照電圧V re
fがA/D変換部(315)に人力されていないという
点で異なっており、AGC差動増幅回路(225)は第
3の実施例と全く同一の構成である。
Next, a fourth example in which the dark time output removing means is different from the above-mentioned embodiment.
An example will be explained. FIG. 19 is a hardware block diagram according to the fourth embodiment. This is different from FIG. 16, which is a block diagram of the third embodiment, when the reference voltage V re
The difference is that f is not manually input to the A/D converter (315), and the AGC differential amplifier circuit (225) has exactly the same configuration as the third embodiment.

第20図にA/D変換部(315)を示し、このA/D
変換部(315)はA/D変換回路(405)とそれと
同一チップ上に設けられた内部回路を有する。イメージ
センサ(13)が黒基準画素の出力を行っている間にA
/D変換部(315)にはOBS/I−1パルスが与え
られ、電圧Vinに入力されている黒基準画素の出力が
FET(401)、コンデンサ(402)、バッファ(
403)からなるサンプルボールド回路によって、サン
プルホールドされる。ホールドされた黒基準画素出力は
アナログ参照電圧(V ref’ )としてA/D変換
回路(405)に人力される。それ以降、電圧Vinに
人力されるイメージセンサ(13)の有効画素出力は、
第2の実施例と同様、ボールドされた黒基準画素の出力
(Vref’ )が減算された後、A/D変換される。
FIG. 20 shows the A/D converter (315), and this A/D converter (315)
The conversion section (315) includes an A/D conversion circuit (405) and an internal circuit provided on the same chip. While the image sensor (13) is outputting the black reference pixel,
The OBS/I-1 pulse is given to the /D converter (315), and the output of the black reference pixel input to the voltage Vin is sent to the FET (401), the capacitor (402), and the buffer (
403) is sampled and held by a sample bold circuit. The held black reference pixel output is input to the A/D conversion circuit (405) as an analog reference voltage (V ref' ). From then on, the effective pixel output of the image sensor (13) manually applied to the voltage Vin is:
As in the second embodiment, the bolded black reference pixel output (Vref') is subtracted and then A/D converted.

これにより暗時出力成分が除去される。This removes the dark output component.

このように、この第4実施例では、黒基準画素出力をサ
ンプルホールドし、この黒基準画素出力をアナログ参照
電圧(V ref’ )としてA/D変換回路(405
)でA/D変換を行うので、黒基準画素出力を参照電圧
にレベルシフトするためのオペアンプが不要になり、さ
らに、そのためレベルシフトオフセットが零になる。
As described above, in this fourth embodiment, the black reference pixel output is sampled and held, and the black reference pixel output is used as the analog reference voltage (V ref') to be applied to the A/D conversion circuit (405).
) performs A/D conversion, an operational amplifier for level-shifting the black reference pixel output to the reference voltage is not required, and furthermore, the level shift offset becomes zero.

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明のA/D変換装置は
、入力電圧をサンプルボールドするサンプルホールド手
段と、今一つの入力電圧と上記サンプルホールド手段に
サンプルホールドされた電圧との減算を行なう減算手段
と、上記減算手段の出力をA/D変換するA/D変換回
路とを同一チップ上に設けてなるので、イメージセンサ
側のヂップ面積を減少でき、イメージセンサ側の処理を
軽減できる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above, the A/D converter of the present invention has a sample-hold means for sampling and holding an input voltage, and a voltage sample-and-hold between another input voltage and the sample-and-hold means. Since the subtraction means that performs subtraction and the A/D conversion circuit that A/D converts the output of the subtraction means are provided on the same chip, the dip area on the image sensor side can be reduced and the processing on the image sensor side can be reduced. It can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の固体撮像装置におけるイメージセン
サの構成図、第2図はこの発明の第I実施例の固定撮像
装置のブロック図、第3図はイニシャライズ時における
イメージセンサのポテンシャル構造を示す図、第4図は
上記第1実施例のイニシャライズモードにおける信号の
タイムチャート、第5図はイメージセンサの積分モー−
ド時におけるポテンシャル構造を示す図、第6図は積分
モード時における信号のタイムチャート、第7図はn供
用ダイオードの構造図、第8図は輝度判定アナログ回路
の回路図、第9図は輝度判定時の信号のタイムチャート
、第10図は輝度判定ロジック回路の回路図、第11図
は第1実施例におけるAGC作動増幅回路およびOB減
算AGC作動増幅回路の回路図、第12図は画素出力の
処理に関するタイムチャート、第13図は温度検出部の
回路図、第14図は第2実施例の固体撮像装置のブロッ
ク図、第15図は第2実施例のAGC作動増幅回路の回
路図、第16図は第3実施例の固体撮像装置のブロック
図、第17図は第3実施例のAGC作動増幅回路の回路
図、第18図はA/D変換部の回路図、第19図は第4
実施例の固体撮像装置のブロック図、第20図は第4実
施例のA/D変換部の回路図、第21図はイメージセン
サの構造図、第22図は第4実施例の積分モードにおけ
る信号のタイムチャート、第23図は暗電荷の転送を説
明する図、第24図は輝度判定ロジック回路の真理表を
表わす図である。 PD・・・フォトダイオード、BG・・・バリアゲート
、ST・・・蓄積部、SH・・・シフトゲート、RG・
・・転送レジスタ、RG I CG・・・積分クリアゲ
ート、14・・・マイクロコンピュータ、20・・・積
分時間制御部、23・・・モード選択回路、24・・・
輝度判定回路、30・・・転送りロック発生部。 特許出願人 ミノルタカメラ株式会社 代 理 人 弁理士 青白 葆 ほか2名周辺長Lt) 7図 Ff1担&La LOズ7.7Ll) 921図 GICG
FIG. 1 is a block diagram of the image sensor in the solid-state imaging device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the fixed imaging device of the first embodiment of the invention, and FIG. 3 shows the potential structure of the image sensor at the time of initialization. 4 is a time chart of signals in the initialization mode of the first embodiment, and FIG. 5 is a time chart of the signals in the initialization mode of the first embodiment.
Fig. 6 is a time chart of signals in integral mode, Fig. 7 is a structural diagram of an n-use diode, Fig. 8 is a circuit diagram of a luminance judgment analog circuit, and Fig. 9 is a diagram of the luminance determination analog circuit. A time chart of signals at the time of judgment, Fig. 10 is a circuit diagram of the brightness judgment logic circuit, Fig. 11 is a circuit diagram of the AGC operational amplifier circuit and OB subtraction AGC operational amplifier circuit in the first embodiment, and Fig. 12 is the pixel output. 13 is a circuit diagram of the temperature detection section, FIG. 14 is a block diagram of the solid-state imaging device of the second embodiment, and FIG. 15 is a circuit diagram of the AGC-operated amplifier circuit of the second embodiment. FIG. 16 is a block diagram of the solid-state imaging device of the third embodiment, FIG. 17 is a circuit diagram of the AGC operational amplifier circuit of the third embodiment, FIG. 18 is a circuit diagram of the A/D conversion section, and FIG. Fourth
A block diagram of the solid-state imaging device of the embodiment, FIG. 20 is a circuit diagram of the A/D converter of the fourth embodiment, FIG. 21 is a structural diagram of the image sensor, and FIG. 22 is a diagram of the integration mode of the fourth embodiment. A signal time chart, FIG. 23 is a diagram explaining the transfer of dark charges, and FIG. 24 is a diagram showing the truth table of the brightness determination logic circuit. PD...Photodiode, BG...Barrier gate, ST...Storage section, SH...Shift gate, RG...
...Transfer register, RG I CG... Integral clear gate, 14... Microcomputer, 20... Integral time control section, 23... Mode selection circuit, 24...
Brightness determination circuit, 30... transfer lock generation section. Patent applicant: Minolta Camera Co., Ltd. Agent Patent attorney: Aohaku Ao and 2 others Peripheral length Lt) Figure 7 Ff1 & La LO's 7.7Ll) Figure 921 GICG

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力電圧をサンプルホールドするサンプルホール
ド手段と、今一つの入力電圧と上記サンプルホールド手
段にサンプルホールドされた電圧との減算を行なう減算
手段と、上記減算手段の出力をA/D変換するA/D変
換回路とを同一チップ上に設けてなるA/D変換装置。
(1) A sample and hold means for sampling and holding an input voltage, a subtraction means for subtracting another input voltage and the voltage sampled and held by the sample and hold means, and A/D converting the output of the subtraction means. An A/D conversion device that includes a /D conversion circuit and a D conversion circuit on the same chip.
JP3138988A 1988-01-20 1988-02-10 A/d converter Pending JPH01205626A (en)

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US07/298,998 US4985774A (en) 1988-01-20 1989-01-19 Image sensing device having direct drainage of unwanted charges
US07/593,863 US5083207A (en) 1988-01-20 1990-10-05 Image sensing device having direct drainage of unwanted charges
US07/801,895 US5389971A (en) 1988-01-20 1991-12-03 Image sensor provided on a chip and having amplifying means

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5187041A (en) * 1990-04-04 1993-02-16 Canon Kabushiki Kaisha Image forming method and image forming apparatus

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