JPH01205676A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPH01205676A
JPH01205676A JP63031392A JP3139288A JPH01205676A JP H01205676 A JPH01205676 A JP H01205676A JP 63031392 A JP63031392 A JP 63031392A JP 3139288 A JP3139288 A JP 3139288A JP H01205676 A JPH01205676 A JP H01205676A
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JP
Japan
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output
signal
circuit
photodiode
image sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP63031392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
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
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
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Priority to US07/298,998 priority patent/US4985774A/en
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Priority to US07/801,895 priority patent/US5389971A/en
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain high density constitution by eliminating a part of a photoelectric conversion means corresponding to part or all the undesired picture elements in the system and inserting a circuit to the eliminated part. CONSTITUTION:Since blocks at both sides of a photo diode array except in the middle detect a picture element required for the automatic focus detection system, the middle point of the photodiode array corresponds the non-use picture element not required for the automatic focus detection system. Thus, the photodiode(PD) in the middle of the photodiode array corresponding to the non-use picture element is removed and part of the circuit for output processing of a photodiode for brightness monitor being a brightness monitor is inserted to the removed part. Thus, the chip area as the entire solid state image pickup device is reduced and high density constitution is obtained.

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などに用いられる
固体撮像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a solid-state imaging device used in an automatic focus detection device of a camera or the like.

〈従来の技術〉 従来、この種の固体撮像装置としては特開昭60−12
5817号公報に記載されたようなものがある。この固
体撮像装置はC0D(ヂャージカップルドディバイス)
として構成され、端から端までフォトダイオードを一連
に整列してなるフォトダイオードアレイと、転送レジス
タと、フォトダイオードアレイと転送レジスタとの間に
配置したゲートとを備えている。
<Prior art> Conventionally, this type of solid-state imaging device
There is one described in 5817 publication. This solid-state imaging device is a C0D (charge coupled device)
The photodiode array includes a photodiode array formed by arranging photodiodes in series from end to end, a transfer register, and a gate disposed between the photodiode array and the transfer register.

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、撮影レンズの射出瞳の互いに異なる複数の領
域を透過した光束によって焦点検出を行う装置において
焦点検出上必要な画素は、フォトダイオードアレイの中
央付近を除く両側の部分である。すなわちカメラの焦点
システム上必要な育効画素に対応する箇所はフォトダイ
オードアレイの両端の箇所であり、中央の箇所はシステ
ム上不必要な無効画素に対応することになる。
<Problems to be Solved by the Invention> By the way, in a device that performs focus detection using a light beam transmitted through a plurality of different regions of the exit pupil of a photographic lens, the pixels necessary for focus detection are located on both sides of the photodiode array except for the vicinity of the center. This is the part. That is, the locations corresponding to effective pixels necessary for the camera's focusing system are at both ends of the photodiode array, and the center location corresponds to invalid pixels unnecessary for the system.

しかるに、上記従来の固体撮像装置は、無効画素になる
中央の箇所にもフォトダイオードを設けているため、不
要な無効画素に対して一定の面積を占有させていること
になり、そのチップの面積が増大するという問題がある
However, in the conventional solid-state imaging device described above, since a photodiode is also provided in the central location where the invalid pixel becomes, a certain area is occupied by the unnecessary invalid pixel, which reduces the area of the chip. There is a problem in that the amount increases.

そこで、この発明の目的は、チップ面積を減少して高密
度な構成が得られる固体撮像装置を提供することにある
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that can reduce the chip area and obtain a high-density configuration.

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明は、多数の画素を有
し、各画素に入射する光量に対応した電荷を発生する光
電変換手段と、上記光電変換手段に発生した電荷を転送
するための転送レジスタと、上記光電変換手段と転送レ
ジスタとの間に設けられたゲートを備えた固体撮像装置
において、上記光電変換手段は、システム上不必要な画
素の一部あるいは全部に対応する箇所が取り除かれ、そ
の取り除かれた箇所に少なくとも一つの回路が挿入され
ていることを特徴としている。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present invention provides a photoelectric conversion means that has a large number of pixels and generates a charge corresponding to the amount of light incident on each pixel, and a photoelectric conversion means for the photoelectric conversion means. In a solid-state imaging device comprising a transfer register for transferring generated charges and a gate provided between the photoelectric conversion means and the transfer register, the photoelectric conversion means may be used as part of a pixel unnecessary for the system. Alternatively, it is characterized in that all corresponding locations are removed and at least one circuit is inserted into the removed locations.

〈作用〉 光電変換手段は入射した光量に応じた電荷を発生ずる。<Effect> The photoelectric conversion means generates a charge according to the amount of incident light.

この発生した電荷はゲートによって制御されて転送レジ
スタに送られる。上記転送レジスタは光電変換手段から
送られてきた電荷を逐次転送する。
This generated charge is controlled by the gate and sent to the transfer register. The transfer register sequentially transfers charges sent from the photoelectric conversion means.

そして、上記光電変換手段は、システム上不必要な画素
に対応する一部または全部の箇所が取り除かれ、その取
り除かれた箇所に少なくとも1つの回路が挿入されてい
る。
In the photoelectric conversion means, some or all portions corresponding to pixels unnecessary in terms of the system are removed, and at least one circuit is inserted in the removed portions.

このように、システム上使用しない画素に対応する箇所
を有効に利用しているから、固体撮像装置全体としての
チップの面積が減少され、高密度な構成が得られる。
In this way, since the parts corresponding to pixels that are not used in the system are effectively used, the chip area of the solid-state imaging device as a whole is reduced, and a high-density configuration can be obtained.

また、上記光電変換手段は、固体撮像装置がカメラの自
動焦点検出装置に用いられる場合には、中央δ箇所か取
り除かれる。
Further, when the solid-state imaging device is used as an automatic focus detection device of a camera, the photoelectric conversion means is removed at the center δ.

〈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、(ST)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、(BG
)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、
’FETという。)からなるバリアゲートであり、この
バリアゲート(BC;)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
さ仕る一方、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、(Sl−1)は蓄積部(ST)
と転送レジスタ(rtG)との間に設けられたゲートで
あるPETからなる移送ゲートである。この移送ゲート
(S H)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(r(
G)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、(R
GICG)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
ドレイン(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(ODI)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; (ST) is a storage unit that accumulates charges generated by the photodiodes (PD); , (B.G.
) is a field-effect transistor (hereinafter referred to as a field-effect transistor), which is a gate provided between a photodiode (PD) and a storage section (ST).
'It's called FET. ), and this barrier gate (BC;) connects the photodiode (PD) and the storage section (ST) when voltage is applied, and transfers the charge generated in the photodiode (PD) to the storage section (ST). On the other hand, when no voltage is applied, the photodiode (PD) and the storage section (ST) are separated, and the charge generated in the photodiode (PD) stops flowing into the storage section (ST). The above photodiode (PD) and storage section (ST)
) and the barrier gate (BG) constitute storage means. In addition, (RG) is a transfer register that transfers charge from left to right in the drawing by two-phase drive, and (Sl-1) is a storage unit (ST).
This is a transfer gate made of PET, which is a gate provided between the transfer register (rtG) and the transfer register (rtG). This transfer gate (S H) 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 also transferring the charge accumulated in the storage section (ST) to the transfer register (RG). When not applying, the storage section (ST) and transfer register (r(
G) to prevent charges accumulated in the storage section (ST) from flowing into the transfer register (RG). Also, (R
GICG) is an integral clear gate consisting of a FET as a gate. This integral clear gate (RGICG) is
When voltage is applied, the transfer register (RG) and overflow drain (ODI) are connected, and before integration, unnecessary charges in the photodiode (PD) and storage section (ST) of each pixel are transferred from the transfer register (RG) to the overflow drain (ODI). ODI). The overflow drain (ODI) 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(OD’2)との間には、オーバーフローゲー
ト(OC)を設けており、このオーバーフローゲート(
OG)には電圧を印加せず、常に電圧無印加時のバリア
ゲート(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(RG)へ移送され
た各画素の電荷は転送りロックφ1.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−I)は、電荷が転送されるのに先立ち、F
ET(8−3)のゲートに与えられる0SRS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)の端子間電圧はバ
ッファ(8−2)によりO8信号として取り出される。
On the other hand, an overflow gate (OC) is provided between the photodiode (PD) and the overflow drain (OD'2).
No voltage is applied to OG), and the potential is always fixed to be lower than the potential of the barrier gate (BG) when no voltage is applied. The charge of each pixel transferred to the transfer register (RG) is transferred to the transfer lock φ1. φ is sequentially transferred to the capacitor (8-1) from the right side in the drawing. The capacitor (8-I) is F
Charging is reset to the power supply voltage by the 0SRS signal applied to the gate of ET (8-3). Thereafter, the potential of the capacitor (8-1) decreases from the charging voltage by the transferred charge. The voltage between the terminals of this capacitor (8-1) is taken out as an O8 signal by a buffer (8-2).

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。
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(I〜りを
、後述の黒基準画素出力を取り出すために設けている。
On the plurality of photodiodes (PD) at the ends of the photodiode array (1), a light-shielding A12 film (I--I) is provided in order to take out a black reference pixel output, which will be described later.

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21
図参照)。
The photodiode array (1) detects pixels necessary for the automatic focus detection system using blocks on both sides except for the central area.
) corresponds to unused pixels that are unnecessary for the automatic focus detection system. For this reason, 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 described later, is installed in this removed portion.
A part of the circuit for output processing is inserted (21st
(see figure).

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A12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(+)の整
列方向を長平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A12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。
This brightness monitoring 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.
A12 film (9-1) is placed on the part corresponding to the above unused pixels.
It is shaded by. In this way, the brightness monitoring photodiode (9) is arranged with the alignment direction of the photodiode array (+) in the elongated direction, and is configured to straddle the two blocks at both ends of the photodiode array (1). Since the portion corresponding to the used pixel is covered with the A12 film (9'-1), the average output level of the portion corresponding to the used pixel can be accurately monitored. 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σとし、その一
端から出力を取り出す場合、一般に長さgと応答時間τ
との間にはτcs=(1”という関係が成り立ち、長さ
θか長くなる程、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 luminance monitoring photodiode (9) has an elongated shape, and if its length is σ and the output is taken out from one end, then generally the length g and the response time τ
The relationship τcs = (1" holds true, and the longer the length θ, the more rapidly the response deteriorates. Therefore, in order to prevent the response from deteriorating, the center of the brightness monitoring photodiode (9) is The output is taken out from the nearby extraction electrode.Therefore, the response time is 1/4 of 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(、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. Proper integration can be performed without performing excessive integration that accumulates 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(10−3
)のゲートにAGCR8信号が印加されると、上記コン
デンサ(10−1)は電源電圧VDDに充電される。A
GCR8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(10−1)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。
A capacitor (10-1), which is a storage means, is connected to the brightness monitoring photodiode (9), and prior to the integration of the image sensor (13), an FET (10-3
), the capacitor (10-1) is charged to the power supply voltage VDD. A
After the GCR8 signal is removed, the potential at the capacitor (10-1) drops due to charges generated in response to light irradiation. This potential is outputted as an AGCO8 signal via a buffer (10-2) which is an output means.

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AQ膜(If−1)が設けら
れている。この補償用ダイオード(lI)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
サイズの増大を沼いてしまう。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U・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 monitoring photodiode (9), and a light-shielding AQ film (If-1) is provided thereon. This compensation diode (lI) is designed to obtain 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). This requires the same area as the brightness monitoring photodiode (9), which makes it difficult to increase the chip size. Therefore, as shown in FIG. 7(a), this compensating diode (11) consists of a large number of parts whose N-type parts are separated from each other and arranged at regular intervals, and these are made into P-type parts. By embedding it in the area, the length (peripheral length) La of the PN junction on the surface, which is the source of dark output, is increased, and the same amount of darkness can be achieved with a smaller size than the photodiode (9) for brightness monitoring. It is designed to provide high output power.

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(12−1)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AGCRS信号によって、電源
電圧VDDに充電される。しかし、AGCR8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−■)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(I3)の構成の
説明を終了する。
The compensation diode (11) is connected to the capacitor (12-1
). This capacitor (12-1) 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 AGCRS signal applied to the gate of the transistor. However, after the AGCR8 signal is removed, the potential of the capacitor (12-■) 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 (I3).

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(I3)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(
μCom)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)の後述する4つのモードを切り換えるための2つ
の信号MD、、MD、および動作タイミングを与えるた
めの2つの信号N B + 、 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Tlt(T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
信号が人力され、またゲイン情報Gl、G3信号が、N
B、、NB、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 an arithmetic control means for controlling the drive of the image sensor (I3).
μCom). This microcomputer (14)
The image sensor control unit (16) of the image sensor (
13) Outputs two signals MD, , MD for switching the four modes described later, and two signals N B + and N B t for giving operation timing to the bus, and also outputs them from the I10 buffer (22). , Tlt (T signal and image sensor output A
/ADT which is the logical sum with the ADS signal indicating the start of D conversion.
The signal is manually input, and the gain information Gl, G3 signal is
B,,NB, are input using a signal bus.

上記マイクロコンピュータ(I4)より左側の回路は、
■チップのIC(集積回路)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 above microcomputer (I4) is
■It is constructed on a chip IC (integrated circuit). Among these, the I10 buffer (22) has the following functions.

すなわち、上記TINT信号とADS信号のオアを取り
、マイクロコンピュータ(14)にA D T信号とし
て出力する機能、NB、、Ni2゜信号の信号ラインの
入出力を切り換えて入力時にはNi2.、NB、信号を
マイクロコンピュータ(14)から入力し、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(I4)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(2I)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 function is to OR the TINT signal and the ADS signal and output it to the microcomputer (14) as the ADT signal, and to switch the input/output of the signal line of the NB, ., Ni2° signal so that the Ni2. , NB, the function of inputting the signals from the microcomputer (14) and outputting the Gl and G3 signals to the microcomputer (14) at the time of output, and the signal level of the microcomputer (I4) and the frequency dividing circuit (19), Integral time control section (20
), a signal processing timing generator (2I), a transfer lock generator (30), and other circuits.

一方、モード選択回路(23)は、M D + 、 M
 D を信号をデコードし、下記の4つのモードのうち
1つのモードを選択する回路である。M D 、−“L
”。
On the other hand, the mode selection circuit (23) selects M D + , M
D is a circuit that decodes a signal and selects one of the following four modes. M D , -“L
”.

MD、=“L”の場合、モード選択回路(23)は■N
■信号のみを“H”とし、INNモードを選択する。I
NIモードはイメージセンサ(]I3のイニシャライズ
動作を行うモードである。MD、−“L”。
When MD=“L”, the mode selection circuit (23) is ■N
- Set only the signal to "H" and select INN mode. I
The NI mode is a mode for initializing the image sensor (]I3.MD, -“L”.

MD、=’l(”の場合、モード選択回路(23)は■
NT信号のみを“H“とじ、INTモードを選択する。
In the case of MD, = 'l('', the mode selection circuit (23)
Only the NT signal is set to "H" and the INT mode is selected.

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。MDI−“H“、 M D t =“11
”の場合、モード選択回路(23)はDD+信号のみを
“H”とし、DDIモードを選択する。DDIモ−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、NB、、NBt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、
−“■]”、MD2−“L“の場合、モード選択回路(
23)はDD2信号のみを“H“とじ、DD2モードを
選択する。DD2モードはイメージセンサ(I3)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(13)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. MDI-“H”, M D t = “11
”, the mode selection circuit (23) sets only the DD+ signal to “H” and selects the DDI mode.The DDI mode is a mode in which reading of the image sensor (13) is started, and NB, . This is also a mode in which sample and hold of the black reference pixel, which will be described later, is performed using the NBt signal.MD,
-“■]”, MD2-“L”, mode selection circuit (
23) sets only the DD2 signal to "H" and selects the DD2 mode. In DD2 mode, the image sensor (I3) is read out, and the read and processed output of the image sensor (13) is sent to the microcomputer (14).
This is the mode in which the data is transmitted to the A/D converter (15) of the. The operation and functions of each mode will be described later.

上記分周回路(19)はマイクロコンピュータ(14)
のクロック発生部(18)で発生した基賭クロック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φ。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 (14)
The base betting 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) clock φ. A timing clock φ is generated for synchronization with the

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

により、クロックφ3.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AGCRS信号、BG倍信号
SH倍信号RGICG信号を発生し、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(1
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”−“r−t”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“H”となっている
時に送信されるタイミング信号NB、、NB2によって
、BG倍信号発生し、積分の終了動作を行う。
Therefore, the clock φ3. 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 the signals B, , NB, the AGCRS signal and the BG multiplied signal SH multiplied signal RGICG are generated in synchronization with the clock φ sent from the frequency divider circuit (19), and the integration start operation is performed. Each of the above signals is transmitted to the image sensor (1) shown in Figure 1.
3) are given to each part. In addition, the integral time control section (20
) is the integration completion signal VFLG from the brightness determination circuit (24), which is a subtraction means, which becomes "L" - "r-t" 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, , NB2 transmitted when the DDI signal is "H", and an operation for terminating the integration is performed.

さらに、この積分時間制御部(20)はDDI信号が“
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 “
I]", the timing signal NB,.

Ni2.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AGCO9信号とDOS信号によ
りイメージセンサ(13)に照射される光量をモニタし
、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。
Ni2. 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 amount of light irradiated to the image sensor (13) based on the AGCO9 signal and DOS signal sent from the image sensor (13), and when it is determined that the integration has reached an appropriate level. ,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09R9信号によ
ってオンとなったイメージセンサ(13)のFET(8
−3)によりコンデンサ(8−り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R9S/H信号によってサンプルボールドした後、
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Vos’として減算手段であるOB減算A
GC差動増幅回路(26)へ出力している。
In this AGC differential amplifier circuit (25), the FET (8) of the image sensor (13) is turned on by the 09R9 signal.
-3) After sample-bolding the potential O8 immediately after the capacitor (8-ri) is charged by the R9S/H signal sent from the signal processing timing generation section (21),
This potential O8 is transferred to the capacitor (8-
1) The difference between the potential O8 of the capacitor (8-1) dropped by the generated charge of each pixel transferred to 1) is taken, and this is amplified, and the signal Vos' is subtracted by OB subtraction A.
It is output to the GC differential amplifier circuit (26).

このon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減算八へC増幅回路(2
6)では、黒基準画素の出力と、AQ遮光のない通常画
素つまり行動画素の出力との差動増幅と、出力V os
’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/HSS/上り、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OBS
/l〜I信号により、黒基準画素出力中に、その出力V
 os’をサンプルホールドする。上記OB減算AGC
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準
画素出力レベルVos’を減算し、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 refより下側に出力する。
The gain of the on-subtraction AGC differential amplifier circuit (26) during amplification is switched by the G3 signal output from the brightness determination circuit (24). Above OB subtraction 8 to C amplification circuit (2
6), the differential amplification between the output of the black reference pixel and the output of the normal pixel without AQ light shielding, that is, the output of the action pixel, and the output V os
' 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 OSS/HSS/upstream and effective pixels sent from the signal processing timing generator (21), and OBS sent from the signal processing timing generator (21).
The /l~I signal causes the output V to change while the black reference pixel is being output.
Sample and hold os'. Above OB subtraction AGC
The amplifier circuit (26) subtracts the sampled and held black reference pixel output level Vos' from the sampled and held effective pixel output level Vos', and also generates a gain that is switched by the G3 signal output from the brightness determination circuit (24). is applied and output as a signal Vos below the analog reference voltage V ref.

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)とポリシリコン(Po1y−Si)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VTMPは、V
ref/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モードではり正
丁=“L”となり、アナログスイッチ(31)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=“■(″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VouL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Vou
tはマイクロコンピュータ(!4)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ADT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 resistance divider circuit (27) includes a diffusion resistance (32) formed by diffusion and a resistance (33) formed of polysilicon (Poly-Si), which are designed to have equal resistance values at room temperature. ing. Each resistor (32), (
33) have different temperature coefficients, the output VTMP output from their connection point via the buffer (34) is V
It depends on the temperature around ref/2. Note that in the DD2 mode, the analog switch (31) is in the correct position = "L", and the current consumption is reduced by turning off the analog switch (31). On the other hand, the analog switch (28) shown in FIG. 2 is turned on in the DD2 mode, that is, when DD2 = "■ ("), and conversely, the analog switch (29) is turned on when DD2 - "L". In the DD2 mode, the signal Vos is output as the output VouL, and in other than the DD2 mode, the signal Vos is output as the output VouL.
The signal VTMP is output as out. The above signal Vou
t is the A/D converter (!4) in the microcomputer (!4).
15), where the analog reference voltage V rer
A/D conversion of the analog output on the lower voltage side is started with the ADT signal and converted into 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(15)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VTM
P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
る出力から黒基準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
出力から黒基準画素の出力の減算により生じる負の出力
が生じても、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(15)に入力され
る。したがって、A/D変換部(15)は入力ダイナミ
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 ( 15), while in other cases, the voltage VTM within a certain range from the temperature detection part (27)
Since P is input manually to the A/D converter (15), the negative output generated by subtracting the output corresponding to the black reference pixel from the output corresponding to the unused pixel from the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26), Even if a negative output is generated by subtracting the output of the black reference pixel from the output of the used pixel after pixel reading is completed, these will not be input to the A/D converter (15) and will not be input to the temperature detector. (27), the voltage V TMPh within a certain range is input to the A/D converter (15). Therefore, the A/D converter (15) will not exceed the input 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”。Microcomputer (14) is MDI, = “L”.

MD2=“L”を出力すると、モード選択回路(23)
はINI信号のみを“H”とし、積分時間制御部(20
)にイニシャライズモード(Illモード)であること
を告知する。INIモードはイメージセンサ(13)の
電源投入後、直ちにイメージセンサ(13)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(ST)、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(13)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INIモードを設定すると共に、イメー
ジセンサ(13)のポテンシャル構造を第3図の構造と
した。
When MD2="L" is output, the mode selection circuit (23)
In this case, only the INI signal is set to “H”, and the integral time control section (20
) is notified that it is in initialization mode (Ill mode). The INI mode is a mode for discharging unnecessary charges from the image sensor (13) immediately after the image sensor (13) is powered on. Image sensor (13
) are potential wells (photodiode (PD), storage section (ST), transfer register (RG)) after power is turned on.
Unnecessary charges are accumulated in each of them, and it is necessary to quickly discharge these charges and start up the image sensor (13) so that it can be used. Therefore, in order to quickly discharge unnecessary charges, the INI mode was set, and the potential structure of the image sensor (13) was changed to the structure shown in FIG. 3.

以下、第3図のポテンシャル図と第4図のタイムチャー
トに沿って説明する。第3図(a)にて左伸1からオー
バーフロードレイン(OD2)、オーバーフローゲート
(OG)、フォトダイオード(PD)。
Hereinafter, explanation will be given along with the potential diagram of FIG. 3 and the time chart of FIG. 4. In FIG. 3(a), from left extension 1 to overflow drain (OD2), overflow gate (OG), and photodiode (PD).

バリアゲート(BG)、蓄積部(S T)、移送ゲート
(SH)、転送レジスタ(RG)、積分クリアゲート(
RG I CG)、オーバーフロードレイン(ODl)
となっている。バリアゲート(BG)、移送ゲート(S
l()、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>SH>RG>RG
 I CG>OD lとなるように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 (BG), storage section (ST), transfer gate (SH), transfer register (RG), integral clear gate (
RG I CG), overflow drain (ODl)
It becomes. Barrier gate (BG), transfer gate (S
When voltage is applied to l(), each gate of the integral clear gate (RGICG), and the transfer register (RG) (φ1 is applied to the transfer register (RG)), Fig. 3(b
), PD>BG>ST>SH>RG>RG
The potential is designed so that I CG > OD l, and the photodiode (PD) and storage section (S T
), unnecessary charges in 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、NB、=“L”、NBt=“L”の状態で、
バリアゲート(BG)、移送ゲート(S H)、積分ク
リアゲート(Rctcc)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(PD)。
At this time, with NB=“L” and NBt=“L”,
No voltage is applied to each gate of the barrier gate (BG), transfer gate (S H), and integral clear gate (Rctcc), and also to the photodiode (PD).

蓄積部(ST)、転送レジスタ(RG)各部には不要電
荷が蓄積されている。NB、、NBt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 (RG). When both NB, NBt are "L", the integral time control section (20) that controls the image sensor (13) does not perform any operation on the image sensor (13).

マイクロコンピュータ(14)がNB、−“I−1”。The microcomputer (14) is NB, -“I-1”.

Nl32−“L”を出力すると、積分時間制御部(20
)は分周回路(I9)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、5II−“H”
When Nl32-“L” is output, the integral time control section (20
) is the clock φ sent from the frequency dividing circuit (I9). 5II-“H” as shown in FIG. 4(b).
.

BG=“[1”、IICI CG=“トI”をイメージ
センサ(13)に出力する。さらに、S I−1信号、
RGTCG信号は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 H信号とク
ロックφ。のオア出力を転送りロックφ、とし、またR
GICG信号とφ。のノア出力を転送りロックφ。
BG="[1"] and IICI CG="[I"] are output to the image sensor (13). Furthermore, the SI-1 signal,
The RGTCG signal is also sent to the transfer lock generation section (30), and the transfer lock generation section (30) receives the SH signal and the clock φ. The OR output of is transferred to lock φ, and R
GICG signal and φ. Transfers the Noah output of and locks φ.

として、SH−“H”、RGICG−“I−1”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。そし
て、イメージセンサ(13)は5t−1,BGJtGI
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。
In the case of SH-“H” and RGICG-“I-1”, the transfer lock to the image sensor (13) is stopped in the state of φ-”H” and φ=”L”. . And the image sensor (13) is 5t-1, BGJtGI
CG, φ1. As shown in FIG. 3(b), each signal φ causes the photodiode (PD) and the storage section (S
T), drain unnecessary charges from the transfer register (RG).

マイクロコンピュータ(14)は続いてN B r =
“I]”、NB、=“■1”を出力した後、NF2.=
“L“。
The microcomputer (14) then calculates N B r =
After outputting “I]”, NB, = “■1”, NF2. =
“L”.

N B 2 =“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、S I
−1信号および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5Hfi号が“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 B 2 = “H” is output. In response to this, the integral time control section (20) sets the clock φ. synchronized with S I
-1 signal and BG double signal “L” (Figure 3 (C)
, Figure 4(C)). On the other hand, the transfer lock generation unit (30)
Now, as the 5Hfi signal returns to "L", the transfer lock φ1 starts to move, and the transfer lock φ is at "L".

このとき転送レジスタ(RG)とオー7(−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
オーバーフロードルイン(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ことはない。
At this time, the potential difference between the transfer register (RG) and the O7 (-flow drain (ODI)) increases, promoting the discharge of unnecessary charges from the transfer register (RG), and completely discharging them to the overflow drain (ODI). (3rd
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)
No unnecessary charge flows into the circuit.

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、NB1.NB2を共に“し
”に戻す。積分時間制御部(20)は、これによりφ。
After the timer measures that the predetermined time has elapsed, the microcomputer (14) controls NB1. Return both NB2 to "shi". The integral time control section (20) thereby adjusts φ.

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(13)のRGICG端子に印加され
た電圧が零になり、この積分クリアゲート(RGICG
)は閉じる。それと同時に、転送りロック発生部(30
)ではRGICG信号が“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。
The RGICG signal is set to "L" in synchronization with. Then, the voltage applied to the RGICG terminal of the image sensor (13) becomes zero, and this integral clear gate (RGICG
) is closed. At the same time, the transfer lock generation unit (30
), the transfer lock φ also starts to move as the RGICG signal becomes “L” (Fig. 3(e), Fig. 4(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1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 for one cycle of the unnecessary charge discharge 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(I4)がMD、=”L”。Microcomputer (I4) is MD, = “L”.

M D を−“I−r”を出力すると、モード選択回路
(23)はTNT信号のみを“H”とし、積分時間制御
部(20)へ積分モード(I NT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 is outputted as -“I-r”, the mode selection circuit (23) sets only the TNT signal to “H” and notifies the integration time control unit (20) that it is in the integration 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、BG倍
信号除いて全く同じである。BG倍信号NB、−“H”
、NB、=“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
φ1の立上がり時期である)と同期を取って“I4”に
立ち上げられる。これはINI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(I4)がNB、−
“L”、NBt−“H“を出力した場合、INI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“H“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 integration starting operation is exactly the same as the unnecessary charge discharge operation during initialization, except for the BG multiplication signal. BG double signal NB, -“H”
After the microcomputer (14) outputs . (In the figure, this is the rising timing of φ1) and is raised to "I4" in synchronization with the rising timing of φ1. This is the same as in INI mode. However, the microcomputer (I4) is NB, -
When outputting “L”, NBt-“H”, φ in INI mode. Although the BG double signal is returned to "L" again in synchronization with , the BG double signal remains "H" in the INT mode. The BG multiplied signal becomes "L" at the end of integration, which will be described later.

第5図(C)、第6図(c)の時点で移送ゲート(SI
I)のゲート1圧か零になると、移送ゲート(Sr4)
はフォトダイオード(FD)、蓄積部CS T)、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(I3)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 (SI
When the gate 1 pressure of I) becomes zero, the transfer gate (Sr4)
returns to a higher potential than the photodiode (FD), storage section CST), and overflow gate (OG), and from this point on, the charge generated in the photodiode (PD) flows into the storage section (ST), and the storage section Accumulation begins at (ST), and integration begins at the image sensor (I3).

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、AGCR9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(+ 2
−3)のゲートに印加される。上記AGCRS信号が印
加されることにより、上記コンデンサ(10−1)、(
12−1)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AGCR9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(10−1)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(11−1)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(10−2)、(12−2)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、AGCOS信号はオペ
アンプ(43)のプラス人力へ人力され、DO9信号は
オペアンプ(43)のマイナス人力へ入力され、その差
動を取った出力がオペアンプ(43)から出力される。
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. 1, the AGCR9 signal is applied to a FET (10-1) connected to a capacitor (10-1) connected to a brightness monitoring photodiode (9).
3) and the FET (+2) connected to the capacitor (!2-1) connected to the compensation diode (11).
-3) is applied to the gate. By applying the AGCRS signal, the capacitor (10-1), (
12-1) is charged to approximately the power supply voltage VDD. When the AGCR9 signal becomes “L” at the same timing as the SH double signal,
The power supply is cut off, and from this point on, the brightness monitoring photodiode (9) generates a charge according to the amount of light irradiated, and the capacitor (10-1) connected to it generates a charge according to the generated charge. The potential begins to drop. On the other hand, the compensating diode (11) generates a charge due to its dark output, and the potential of the capacitor (11-1) connected thereto also begins to drop in accordance with the generated charge. Each potential is outputted to the analog circuit shown in FIG. 8 of the brightness determination circuit (24) in FIG. 2 via each buffer (10-2) and (12-2). In FIG. 8, the AGCOS signal is input to the positive input of the operational amplifier (43), the DO9 signal is input to the negative input of the operational amplifier (43), and the differential output is output from the operational amplifier (43).

オペアンプ(43)の出力V43は下式で表わされる。The output V43 of the operational amplifier (43) is expressed by the following formula.

V4s=Vref−(DOS−AGCOS)この出力V
43は輝度判定手段であるーっのコンパレータ(45)
のマイナス入力に人力されている。
V4s=Vref-(DOS-AGCOS) This output V
43 is a comparator (45) which is a brightness determination means.
The negative input is done manually.

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“H”となっており
、PET(49)がオンとなり、供給される定電圧はV
4.=(Vref  Vth)である。コンパレータ(
45)の出力はV43<V411のとき“H”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 “H”, PET (49) is turned on, and the constant voltage supplied is V.
4. =(VrefVth). comparator(
The output of 45) becomes "H" when V43<V411.

すなわち、 Vref−(DOS−AGCOS)<Vref−Vth
DOS−AGCOS>Vth となったときに“l(”となる。
That is, Vref-(DOS-AGCOS)<Vref-Vth
When DOS-AGCOS>Vth, it becomes "l(").

(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(11)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−
AGCO3幼0であり、コンパレータ(45)の出力(
VFLG)は“L”になっている。積分中に(DOS−
AGCO9)がvthの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“1
]”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(4
5)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“1(”、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。
(DOS-AGCOS) indicates a voltage dropped due to light irradiation from the brightness monitoring photodiode (9) (the dark output component is compensated by the output of the compensation diode (11)). Immediately after the start of integration, the amount of light irradiated to the brightness monitor photodiode (9) is insufficient, and DOS-
AGCO3 is 0, and the output of the comparator (45) (
VFLG) is at "L". During the integration (DOS-
At the point when AGCO9) becomes larger than the voltage of vth, the integration for the image sensor (13) becomes appropriate, and the output (VFLG) of the comparator (45) changes from "L" to "1".
]". As shown in the time chart of FIG.
5) When the output VFLG is inverted, the BG double signal “L”
”.When the BG double signal becomes “L”, the potential of the barrier gate (BG) becomes larger than the potential of the photodiode (PD), as shown in Figure 5(e), and the potential of the photodiode (PD) increases. The generated charge is prevented from flowing into the storage section (ST), and the charge accumulated in the storage section (ST) is held when the VFLG signal becomes "1 (", that is, the BG multiplied signal "L"). , the integration ends.

積分終了後発生する電荷はフォトダイオード(FD)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。
The charge generated after the completion of integration is accumulated in the photodiode (FD), and even if the accumulation progresses, as shown in Figure 5 (e), the charge will not pass through the overflow gate (OG), which has a lower potential than the barrier gate (BG). , is discharged to the overflow drain (OD2), so the storage part (ST
).

また、積分時間制御部(20)はI3G信号を“L”に
すると同時に、TINT信号を“L“にし、マイクロコ
ンピュータ(14)にADT端子を介して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 section (20) sets the I3G signal to "L" and simultaneously sets the TINT signal to "L", and notifies the microcomputer (14) of the inversion of the TINT signal via the ADT terminal. 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ト1(DD+
モード)について説明する。
Next, the third mode, data read mode 1 (DD+
mode).

マイクロコンピュータ(14)がMD、−“T−I”。The microcomputer (14) is MD, -“T-I”.

M D t =“H“を出力すると、モード選択回路(
23)はDDI信号のみを“H”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。DDI
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(I3)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。
When M D t = “H” is output, the mode selection circuit (
23) sets only the DDI signal to "H" and notifies the integration time control section (20) that it is in the DDI mode. D.D.I.
The mode is a mode in which the integration is completed when the brightness is low, and the reading of each pixel data of the image sensor (I3) is started.

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端子に出
力されるTINT信号か反転していない場合には、M 
D + =“H”1MD、−“H”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
。積分時間制御部(20)はDDIモードにて、N B
 + =“H”。
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. For this reason, the longest integration time allowable within the microcomputer (14) is set in advance, and if the TINT signal output to the ADT terminal has not been inverted even after this time, M
D+=“H” 1MD, -“H” is output, the mode shifts to the DDI mode, and the operation of terminating the integration is performed in the DDI mode. In the DDI mode, the integral time control section (20)
+ = “H”.

NB、=“L”の信号をマイクロコンピュータ(14)
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2
2図)。
NB, = “L” signal to the microcomputer (14)
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 (second
Figure 2).

次に、イメージセンサ(13)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、=“H”、NB、=“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“■4”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(f)、(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(rtG)への移送は、マイクロコンピュ
ータ(14)がDDIモードにてNB、=“ト■“、N
H4−“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 (13) will be explained. Regardless of whether the brightness is low or high, the microcomputer (14
) outputs NB=“H” and NB=“L”, the integral time control unit (20) locks the transfer φ. Synchronize and transfer lock φ. generates an SH signal pulse at the timing of "■4" (FIG. 6 or FIG. 22). This results in
As shown in FIGS. 5(f) and (g), a pulse voltage is applied to the S I-1 gate of the image sensor (13), and the signal charges of each pixel accumulated in each accumulation section (ST) are Transferred to transfer register (RG). After that, transfer lock φ1. The signal charge of each pixel is transferred and read out by φ. The microcomputer (14) transfers the signal charges accumulated in each accumulation section (ST) to the transfer register (rtG) in the DDI mode.
This is performed when H4-"L" is output, and at this time, it is necessary that the transfer register (RG) returns from the unsteady state after the start of integration and is in 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ずる暗
電荷と順次転送される前段レジスタ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(RGIC
G)のゲート端子に電圧を印加し、転送レジスタ(RG
)とオーバーフロードレイン(ODI)間の積分クリア
ゲート(RG[CG)がオンとなり、転送レジスタ(R
G)の暗電荷が全てクリアされている。積分クリアゲー
ト(RG I CG)がオフとなった後、転送りロック
φ1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。
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 previous stage register that is sequentially transferred. At the start of integration, the integral clear gate (RGIC
A voltage is applied to the gate terminal of the transfer register (RG).
) and the overflow drain (ODI) is turned on, and the transfer register (R
All dark charges in G) have been cleared. After the integral clear gate (RG I CG) is turned off, the dark charge in the transfer register (RG) reaches a steady state from the left side of FIG. 23 every time one cycle of the transfer lock φ1 passes.

全ての転送レジスタ(RG)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(T)の時間がか
かる。
It takes a time equal to the number of pixels (N) x one transfer lock cycle (T) until all transfer registers (RG) return to a steady state.

非定常状態でS H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ものもあるため、正しい
信号が取り出させない。このため、SHパルスを発生す
るのは少なくともRGICG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(NX
T)経過してからでなければならない。
When the S H pulse is generated in an unsteady state, the dark charge component of the transfer register (RG) in the charge taken out as an output may be in an unsteady state depending on the pixel, so a correct signal cannot be taken out. Therefore, the SH pulse is generated when at least the RGICG signal changes from “[I” to “L”].
After that, the number of pixels x one transfer lock cycle (NX
T) It must be done after some time has elapsed.

高輝度時には!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(BG)を閉じること
で積分は終了されるため、1周期(NxT)経過後逸、
SH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 the period (NXT), but since the integration is terminated by closing the barrier gate (BG), the integration may be completed after one period (NxT).
It is possible to make the generation of the SH pulse 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(13)の各画素の信号電荷は、φ、−
“L”、φ、=“H”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(2I)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=“II“、φ、=“L
″のタイミングでClR9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。φ、=“L”。
The signal charge of each pixel of the image sensor (13) is φ, −
At the timing of "L", φ, = "H", it is transferred to the capacitor (8-1) shown in FIG. In the signal processing timing generation section (2I), prior to the transfer of this signal charge, as shown in FIG.
A ClR9 signal pulse is generated at the timing of ", and this pulse is applied to the gate of the FET (8-3) shown in FIG. 1 to charge and reset the capacitor (8-1) to approximately the power supply voltage. φ, = “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R9S/H信号により、リセット時の電圧レベル
を第1!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 voltage level at the time of reset is set to the first! by the R9S/H signal sent from the signal processing timing generator (21). The sample and hold circuit consisting of the FET (52), capacitor (53), and buffer (51) shown in the figure allows
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)のマイナス人力に入力されており、F’ET(
55,56,57,58)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 the F'ET (
55, 56, 57, 58).

G2信号により定められるゲイン(第11図参照)で差
動増幅された出力がオペアンプ(54)からVos’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. 11) is output from the operational amplifier (54) as Vos' (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、前述の輝度判定回路
(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 above-mentioned brightness determination circuit (24) is used to detect the level of integration, and a gain is applied to the output of the image sensor (13) according to the result, so that an output at an appropriate level is always obtained. I'm trying to be able to do that.

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1θ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)からは人魚する光量に応じた
出力v43=Vref−(DOS−AGCOS)か出力
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、基準電
圧発生回路(RVC)のPET(49)がオンとなり、
コンパレータ(45)のプラス入力には(Vref−V
 th)が入力されている。いま、SHパルスが発生す
ると、第1θ図のラッチ1(73)、ラッチ2(74)
、ラッチ3(75)の全てがリセットされる。その後、
第9図に示すように、φCパルスが発生すると、第8図
のFET(48)がオンとなり、コンパレータ(45)
のプラス入力には(Vref−Vth/ 2 )が入力
される。ここで、もしくDO3−AGCOS)>Vth
/2 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“I
]”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PET(47)がオンとなり
、コンパレータ(45)のプラス人力には(V ref
 −V th/ 4 )が入力される。ここで、もしく
DO8−AGCOS)>Vth/4 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“H
”となり、第1O図において、ANDゲート(7I)の
出力が“H”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8図のFET(46)がオンとなり、コ
ンパレータ(45)のプラス入力には(V rer−V
 th/ 8 )が入力される。ここで、(DO9−A
GCOS)>Vth/8 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“I
−1”となり、第10図に示すANDゲート(72)の
出力が“I」”となり、ラッチ3(75)がセットされ
る。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V
osが得られる。
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. 1θ, and the truth table of FIG. 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 v43=Vref-(DOS-AGCOS) corresponding to the amount of light, and a comparator (45) which is a brightness determination means
is input to the negative input of When determining the integration time, φd is applied as shown in FIG. 9, and the PET (49) of the reference voltage generation circuit (RVC) is turned on.
The positive input of the comparator (45) is (Vref-V
th) is input. Now, when the SH pulse occurs, latch 1 (73) and latch 2 (74) in Figure 1θ
, latch 3 (75) are all reset. after that,
As shown in FIG. 9, when the φC pulse is generated, the FET (48) in FIG. 8 is turned on, and the comparator (45)
(Vref-Vth/2) is input to the plus input of. Here, if DO3-AGCOS)>Vth
/2, the output VFLG of the comparator (45) is “I
]”, and the AND gate (
70) becomes "■(", and latch 1 (73) is set. After that, as shown in FIG. 9, when the φb pulse is generated, PET (47) in FIG. 8 is turned on, and the comparator The positive manpower of (45) is (V ref
-V th/4 ) is input. Here, if DO8-AGCOS)>Vth/4, the output VFLG of the comparator (45) is “H”.
”, and in FIG. 1O, the output of the AND gate (7I) becomes “H” and the latch 2 (74) is set.Furthermore, as shown in FIG. The FET (46) in Figure 8 is turned on, and the positive input of the comparator (45) has (V rer-V
th/8) is input. Here, (DO9-A
GCOS)>Vth/8, the output VFLG of the comparator (45) is “I
-1", the output of the AND gate (72) shown in FIG. 10 becomes "I", and latch 3 (75) is set. For each of the above cases, Gl , G3 signals are generated.Based on this signal, the gains are selected as shown in the table below, and the V
os is obtained.

このように、FET(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(
13)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 the FETs (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 (
13) 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
l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PET(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 PET (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V os’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(21
)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OSS/I]パルス信号によって
行なわれる。また、信号Vos’は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(二も人力される。このサンプルホールド
回路では第1図で示したAQ遮光を施した黒基準画素出
力のサンプルホールドを行う。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/1−1
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 V os'
), a capacitor (62), and a buffer (64).
It is input to the minus input of (65). This signal Vos
' is held by the signal processing timing generator (21
) to φ1-“L” and φ2-“H” by the OSS/I] pulse signal generated at the timing of signal charge transfer. In addition, the signal Vos' is generated by a sample-and-hold circuit (2) consisting of an FET (59), a capacitor (61), and a buffer (63).This sample-and-hold circuit uses the AQ light-shielded black reference shown in Figure 1. Sample and hold the pixel output.The pulse that provides the sample and hold timing is OBS/1-1 shown in Figure 12.
signal, which is generated in the sequence shown below.

第2.12図に示すように、INTモードからDDI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(I4)は黒基準画素の出力
中に、N B +=“H”、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O
BS/I(信号を“I−1”とする。引き続き、マイク
ロコンピュータ(I4)は次のADS信号が立ち上がる
迄にNI3゜−“L”、NBt=“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O[3S
/H信号を“し”とする。以上によって第11図に示オ
FET(59)、コンデンサ(61)、バッファ(63
)からなるサンプルボールド回路は入力される黒基準画
素出力をボールドし、これをオペアンプ2(65)のマ
イナス人ツノへ入力する。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、FET(
66)〜(68)の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区別表)で増幅され
、信号Vosとして出力される(第12図)。
As shown in FIG. 2.12, after shifting from the INT mode to the DDI mode, the 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 (I4) outputs N B +=“H”, NB,=“H” while outputting the black reference pixel,
The signal processing timing generator (21) thereby
BS/I (Signal is set to "I-1". Subsequently, the microcomputer (I4) outputs NI3° - "L" and NBt = "H" until the next ADS signal rises, and the signal processing timing is generated. Part (21) is thereby O[3S
/H signal is set to “OFF”. As described above, FIG. 11 shows the FET (59), capacitor (61), buffer (63).
) makes the input black reference pixel output bold and inputs it to the negative terminal of operational amplifier 2 (65). After sampling and holding the black reference pixel output, the output of operational amplifier 2 (65) is subtracted by the amount corresponding to the held black reference pixel output, and the output of the FET (
66) to G3. connected to the gates of (68). It is amplified by the gain determined by the G4 signal (distinction table 11) and output as a signal Vos (FIG. 12).

以上の如く、イメージセンサ(13)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Vos
が得られる。さらに、この出力Vosは、イメージセン
サ(13)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(54,64)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 described above, the output signal O8 of the image sensor (13) 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, and the reset level is subtracted from the signal level. A signal without the influence of noise is extracted, and the black reference level is further subtracted from the signal without the influence of reset noise, resulting in an output Vos in which the dark output is removed from the output of each pixel.
is obtained. Furthermore, this output Vos is applied to the AGC differential amplifier circuit (
25) and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26), a gain of x8 to x64 is applied, as described later, according to the average level of each pixel output. In this way, since the two amplifier circuits (25, 26) perform two-stage amplification, the range of resistance values connected to the operational amplifier (54, 64) can be smaller than when amplifying with one amplifier circuit. , the area occupied by the resistor becomes smaller.

次に、第1t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OS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△V、入力を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. 1t will be described. Here, for the output OS 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,
If the offset of each operational amplifier is ΔV, the input is Vi, and the output is Vo, the output is expressed by the following formula.

V o−((Vi + △V) X GNI+△V) 
X GN2=vixGN1xGN2+△V ・(GNI
 X GN2 + GN2)−(Vi+△V) x G
NI x GN2+△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(△VXGN2)でGN2によるオフセッ
トが現われる。
V o-((Vi + △V) X GNI+△V)
X GN2=vixGN1xGN2+△V ・(GNI
X GN2 + GN2)-(Vi+△V) x G
NI x GN2 + △VxGN If the total gain GNIXGN2 of the 22-stage operational amplifier does not change,
The offset due to GN2 appears in the second term (ΔVXGN2) of the above equation.

すなわち、GN2を小さくした方がトータルのオフセッ
トが小さくなる。
That is, the smaller GN2 is, the smaller the total offset will be.

したがって、初段のゲインGNIを後段のゲインGN2
よりも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Vrerからバイアス手段であるダイオード
(99)1個分電位降下した電圧を基準としてレベルシ
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.
The offset can be suppressed by choosing higher than , but even with this measure the offset remains. For this reason,
As shown in Fig. 11, the operational amplifier 2 (65) in the latter stage performs a level shift based on a voltage that is one diode (99) which is a bias means from the reference voltage Vrer, 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、黒基準画素
を表す信号のサンプルホールド後、有効画素を表す信号
の出力に先立ち、AI2遮光を施′した第2の黒基錦画
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準画素が減算
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Vref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Voffsetが生ずるために、出
力は(V rer−Vorfset)となる。これをA
/D変換すると、Vofrset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Vofrset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(
I4)に人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 sampling and holding the signal representing the black reference pixel, the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26) receives a signal representing the second black reference pixel subjected to AI2 light shielding, before outputting the signal representing the effective pixel. is outputting. Since the previously held black reference pixel is subtracted from the output representing the second black reference pixel, an output matching the reference voltage Vref 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 Voffset on the lower voltage side than the reference voltage Vref, the output becomes (Vrer-Vorfset). This is A
When /D conversion is performed, a signal corresponding to Vofrset is obtained as digital data. Thereafter, the output of the effective pixel is subtracted by this Vofrset by the calculation of the microcomputer (14).
The data manually entered in I4) 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(I3)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 (I3) is not caused to perform any active operation.

このため、I10バッファ(22)に接続されたNBr
、NB、の信号の入出力を切り換え、NB、にG1信号
、N B t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(13)の出力のゲイン情
報を告知している。この+10切り換えはDD2信号で
行われる。
For this reason, the NBr connected to the I10 buffer (22)
, NB, outputs a G1 signal to NB, a G3 signal to NBt, and notifies the microcomputer (14) of the gain information of the output of the image sensor (13). This +10 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(13)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 (13).

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DD1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 os’ (dark
)の和として表わされる(V os’ −V os’ 
(s ig) + 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 ref −G N 2 X (Vos’
 −Vos’ (dark))としてA/D変換部(!
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 as Vout to the A/D converter (15), there are problems that will be described later, so by switching between DD2 mode and DD1 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 the dark output component V os' (dark
) expressed as the sum of (V os' −V os'
(sig) + Vos' (dark)). OB
V os' (d
ark) is subtracted, and Vos= V ref −G N 2 X (Vos'
-Vos' (dark)) as the A/D converter (!
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
、V os’−〇となる。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(o−Vos’(dar
k))>Vrerとなり、A/D変換可能な参照電圧V
 refより低電圧側とは逆に、Vosが参照電圧Vr
ef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かある。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)、(
29)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?こ、有効画素
の出力時のみDD2=“■]′としてVosの出力を行
い、無効画素の出力時はDD2−“I7”としてVTM
P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 becomes Vos'-0 because there is no output corresponding to the optical signal and no dark output component. Here, when Vos' (dark) is subtracted by the OB subtraction AGC differential amplification (26), Vos=Vref-GN2 x(o-Vos'(dark)
k))>Vrer, and the reference voltage V that can be A/D converted
Contrary to the lower voltage side than ref, Vos is the reference voltage Vr
The voltage becomes higher than ef, exceeding the dynamic range of A/D conversion, and there is a possibility that the A/D conversion device, that is, the A/D conversion section (15) may be destroyed. For this reason, the analog switch (28), (
29) to constantly output a temperature detection output VTMP that can be converted into an A/D converter. like this? Here, only when outputting a valid pixel, output Vos by setting DD2="■]', and when outputting an invalid pixel, set VTM as DD2-"I7".
By outputting P, A/D conversion is always performed within the dynamic range of A/D conversion.

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、」1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 described in Section 1 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(+25)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 (+25). 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/H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)のマイナス人力に接続し、
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 ref’として出
力している。このV rer’はA/Dコンバータ(1
15)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V ref’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(115)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, prior to outputting the effective pixels, the image sensor (13) outputs the dark output, that is, the output of the black reference pixel.Here, the FE in the AGC differential amplifier circuit (125)
T (159), capacitor (161) and buffer (
163), which is a holding means, samples and holds the output of the black reference pixel using the OBS/H pulse. In the first embodiment, the held output is connected to the negative power of operational amplifier 2 (65),
Subtraction was performed in the operational amplifier 2 (65), but in the second embodiment, the held output is output as V ref'. This V rer' is the A/D converter (1
15) 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 V ref' is taken and converted into a digital value, this is equivalent to subtracting the black reference pixel output within the A/D converter (115).

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ホールドパル
スOBS/H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。第1
8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V
inとして人力されるイメージセンサの出力は黒基準画
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/I−1パルスにて、FET(20り、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ホールドされる
。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(2
06)へ入力される。
In the third embodiment, the sample and hold pulse OBS/H of the black reference pixel is applied to an A/D converter, that is, an A/D converter (
215), and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit is removed. In this third embodiment, subtraction of the black reference pixel is performed within the A/D converter (215). 1st
FIG. 8 shows an A/D conversion section (215), which includes an A/D conversion circuit (206) and an internal circuit provided on the same chip. V in Figure 18
The output of the image sensor input manually as "in" consists of the output of a black reference pixel and the subsequent effective pixels. The output of the black reference pixel is sampled and held by a sample and hold circuit consisting of an FET (20), a capacitor (202), and a buffer (203) using the OBS/I-1 pulse.Then, the effective pixel output input thereafter is subtracted. After the sampled and held black reference pixel output is subtracted by the operational amplifier (205), which is the means, the A/D conversion circuit (205)
06).

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(165)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 (165), 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)に入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 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/Hパルスが与えられ
、端子Vinに人力されている黒基準画素の出力がFE
T(401)、コンデンサ(402)、バッファ(40
3)からなるサンプルホールド回路によって、サンプル
ホールドされろ。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)に入力される。それ以降、端子Vinに入力
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、ホールドされた黒基準画素の出力(V
re4’ )が減算された後、A/D変換される。これ
により暗時出力成分が除去される。
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/H pulse is given to the /D converter (315), and the output of the black reference pixel input to the terminal Vin is FE.
T (401), capacitor (402), buffer (40
Sample and hold the sample and hold circuit consisting of 3). 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) input to the terminal Vin is: Second
As in the embodiment, the output of the held black reference pixel (V
re4') is subtracted and then A/D converted. 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、この発明によれば、光電変換
手段はシステム上不必要な画素の一部あるいは全部に対
応する箇所が取り除かれ、その取り除かれた箇所に少な
くとら一つの回路が挿入されているので、システム上使
用しない無効画素に対応する箇所をa効に利用でき、固
体撮像装置のチップ全体の面積を減少でき、高密度な構
成を得ることができる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above, according to the present invention, in the photoelectric conversion means, portions corresponding to some or all of the pixels that are unnecessary in the system are removed, and at least one portion is added to the removed portion. Since two circuits are inserted, it is possible to effectively utilize the portion corresponding to the invalid pixel which is not used in the system, the overall area of the chip of the solid-state imaging device can be reduced, and a high-density configuration can be obtained.

【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1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図は補償用
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ACC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。 FD・・・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名第3図 (a) 周巧表Lb 7図 周包長La LO雪’7.7Lb
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 the signal in the initialization mode of the first embodiment, FIG. 5 is a diagram showing the potential structure of the image sensor in the integral mode, and FIG. 6 is a time chart of the signal in the integral mode. Fig. 7 is a structural diagram of a compensation diode, Fig. 8 is a circuit diagram of a luminance judgment analog circuit, Fig. 9 is a time chart of signals during luminance judgment,
FIG. 10 is a circuit diagram of the brightness determination logic circuit, FIG. 11 is a circuit diagram of the ACC differential amplifier circuit and the OB subtraction AGC differential amplifier circuit in the first embodiment, FIG. 12 is a time chart regarding pixel output processing, and FIG. The figure is a circuit diagram of the temperature detection section, Figure 14 is a block diagram of the solid-state imaging device of the second embodiment, Figure 15 is a circuit diagram of the AGC operational amplifier circuit of the second embodiment, and Figure 16 is the third embodiment. 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. 19 is a block diagram of the solid-state imaging device of the fourth embodiment. 20 is a circuit diagram of the A/D conversion section of the fourth embodiment, FIG. 21 is a structural diagram of the image sensor, and FIG. 22 is a time chart of signals in the integration mode of the fourth embodiment. FIG. 23 is a diagram explaining the transfer of dark charges, and FIG. 24 is a diagram showing a truth table of the brightness determination logic circuit. FD...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: Qingbai Zhong and 2 others Figure 3 (a) Zhou Takumiao Lb Figure 7 Zhou Bao Chang La LO Xue'7.7Lb

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)多数の画素を有し、各画素に入射する光量に対応
した電荷を発生する光電変換手段と、上記光電変換手段
に発生した電荷を転送するための転送レジスタと、上記
光電変換手段と転送レジスタとの間に設けられたゲート
を備えた固体撮像装置において、 上記光電変換手段は、システム上不必要な画素の一部あ
るいは全部に対応する箇所が取り除かれ、その取り除か
れた箇所に少なくとも一つの回路が挿入されていること
を特徴とする固体撮像装置。
(1) A photoelectric conversion means having a large number of pixels and generating charges corresponding to the amount of light incident on each pixel, a transfer register for transferring the charges generated to the photoelectric conversion means, and the photoelectric conversion means; In a solid-state imaging device equipped with a gate provided between a transfer register, the photoelectric conversion means has a portion corresponding to some or all of the pixels unnecessary for the system removed, and at least A solid-state imaging device characterized in that one circuit is inserted.
(2)上記回路は、輝度モニタ手段に発生した電荷に基
づいて輝度を判定する輝度判定回路である特許請求の範
囲第1項に記載の固体撮像装置。
(2) The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the circuit is a brightness determination circuit that determines brightness based on the charge generated in the brightness monitor means.
(3)上記光電変換手段は、中央の箇所が取り除かれて
いる特許請求の範囲第1項に記載の固体撮像装置。
(3) The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion means has a central portion removed.
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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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