JPH01205681A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPH01205681A
JPH01205681A JP63031393A JP3139388A JPH01205681A JP H01205681 A JPH01205681 A JP H01205681A JP 63031393 A JP63031393 A JP 63031393A JP 3139388 A JP3139388 A JP 3139388A JP H01205681 A JPH01205681 A JP H01205681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
signal
photodiode
integration
brightness
Prior art date
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Pending
Application number
JP63031393A
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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Filing date
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 US07/593,863 priority patent/US5083207A/en
Priority to US07/801,895 priority patent/US5389971A/en
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent superfluous integration and to integrate to an appropriate level all the time by providing a fetching electrode at the approximately central part of the longitudinal direction of a photodiode for a luminance monitor and promptly outputting from the photodiode for the luminance monitor. CONSTITUTION:When light is irradiated on plural photoelectric converting parts PDs aligned correspondingly to picture elements, a charge is generated, and the charge is accumulated in an accumulating part ST. On the other hand, a photodiode 9 for the luminance monitor has a thin and long shape in which the aligning direction of the picture elements is made into the longitudinal direction, and the fetching electrode from the photodiode 9 for the luminance monitor is provided at the approximately central part of the longitudinal direction. Consequently, response time for the output from the photodiode 9 for the luminance monitor becomes 1/4 of that at the time of fetching the charge from the edge of the photodiode 9 for the luminance monitor. Thus, since the output of the photodiode 9 for the luminance monitor responds promptly, as the result, a signal from an integral action time control part is outputted promptly, and the superfluous integration in the accumulating part ST can be prevented.

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〉 固体撮像装置においては、光電変換部に発生した電荷を
蓄積部に蓄積して積分を行なうが、この積分時間は光電
変換部に入射する光量に応じて定める必要がある。
<Prior Art> In a solid-state imaging device, charges generated in a photoelectric conversion section are accumulated in a storage section and integrated, and this integration time needs to be determined according to the amount of light incident on the photoelectric conversion section.

そのため、従来の固体撮像装置は、画素に対応して整列
された複数の光電変換部と、この光電変換部からの電荷
を蓄積する蓄積部と、上記光電変換部に照射される光量
を検出するために一端より電荷を取り出す輝度モニタ用
のフォトダイオードを備えて、この輝度モニタ用フォト
ダイオードの出力に基づいて蓄積部における積分時間を
制御するようにしている(特開昭60−125817号
公報)。
Therefore, conventional solid-state imaging devices include a plurality of photoelectric conversion units arranged in correspondence with pixels, an accumulation unit that accumulates charges from the photoelectric conversion units, and a detection unit that detects the amount of light irradiated to the photoelectric conversion units. For this purpose, a photodiode for brightness monitoring is provided to take out charge from one end, and the integration time in the storage section is controlled based on the output of this photodiode for brightness monitoring (Japanese Patent Laid-Open No. 125817/1983). .

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来の固体撮像装置は、輝度モニタ
用フォトダイオードの一端より電荷を取り出して、輝度
をモニタしているため、応答時間が長くなるという問題
がある。すなわち、光電変換部は画素に対応して整列し
ており、またその光電変換部に照射される光量を検出す
る輝度モニタ用フォトダイオードらそれに対応して画素
の整列方向に細長い形状をしている。この細長い輝度モ
ニタ用フォトダイオードの一端より電荷を取り出すと、
その応答時間は輝度モニタ用フォトダイオードの長さ方
向の寸法りの二乗に比例するため、フォトダイオードの
長さが2倍になると応答時間は4倍になる。
<Problems to be Solved by the Invention> However, the conventional solid-state imaging device described above has a problem in that the response time is long because the brightness is monitored by extracting the charge from one end of the brightness monitoring photodiode. In other words, the photoelectric conversion sections are aligned corresponding to the pixels, and the photodiodes for brightness monitoring that detect the amount of light irradiated to the photoelectric conversion sections have correspondingly elongated shapes in the direction in which the pixels are aligned. . When the charge is taken out from one end of this elongated brightness monitoring photodiode,
The response time is proportional to the square of the lengthwise dimension of the brightness monitoring photodiode, so if the length of the photodiode is doubled, the response time is quadrupled.

そこで、この発明の目的は、輝度モニタ用フォトダイオ
ードから迅速に出力を行なうことによって、過剰積分を
防止し、常に適正なレベルに積分を行なうことができる
ようにすることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to prevent excessive integration and to always perform integration at an appropriate level by quickly outputting from a brightness monitoring photodiode.

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明の固体撮像装置は、
第1.2図に例示するように、整列した複数の画素に対
応して整列させられ、入射光の照度に応じた電荷を発生
する複数の光電変換部(PD)と、上記各光電変換部(
PD)からの電荷を蓄積する蓄積部(ST)と、上記画
素の整列方向を長手方向として配置され、入射光の照度
に応じて電荷を発生して上記光電変換部(PD)に照射
される光量をモニタすると共に、上記長手方向の略中央
部に取出電極を存する輝度モニタ用フォトダイオード(
9)と、上記輝度モニタ用フォトダイオード(9)の出
力に基づいて輝度を判定する輝度判定手段(24)と、
上記輝度判定手段(24)からの出力に基づいて、上記
光電変換部(PD)からの電荷を蓄積部(ST)で蓄積
する積分時間を制御する積分時間制御部(20)とを備
えたことを特徴としている。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the solid-state imaging device of the present invention has the following features:
As illustrated in FIG. 1.2, a plurality of photoelectric conversion units (PD) are arranged corresponding to a plurality of aligned pixels and generate charges according to the illuminance of incident light, and each of the above-mentioned photoelectric conversion units (
A storage section (ST) that accumulates charges from the photoelectric conversion section (PD), which is arranged with the longitudinal direction of the pixel alignment direction as the longitudinal direction, generates charges according to the illuminance of the incident light and irradiates the photoelectric conversion section (ST) with the photoelectric conversion section (PD). A photodiode for brightness monitoring that monitors the amount of light and has an extraction electrode approximately at the center in the longitudinal direction.
9), and a brightness determining means (24) for determining brightness based on the output of the brightness monitoring photodiode (9);
and an integral time control section (20) that controls an integral time for accumulating the charge from the photoelectric conversion section (PD) in the storage section (ST) based on the output from the luminance determination section (24). It is characterized by

〈作用〉 画素に対応して整列している複数の光電変換部(FD)
に光が照射されると電荷が発生し、この電荷は冶積部(
ST)に蓄えられる。一方、輝度モニタ用フォトダイオ
ード(9)は画素の整列方向を長手方向とした細長い形
をしているが、その輝度モニタ用フォトダイオード(9
)からの取出電極は長手方向の略中央部に設けられてい
る。したがって、輝度モニタ用フォトダイオード(9)
からの出力の応答時間はその端から電荷を取り出す場合
に比べて4分の1になる。
<Operation> A plurality of photoelectric conversion units (FD) aligned corresponding to pixels
When light is irradiated on the surface, an electric charge is generated, and this electric charge is transferred to the metallurgical part (
ST). On the other hand, the brightness monitor photodiode (9) has an elongated shape with the pixel alignment direction as the longitudinal direction;
) is provided approximately at the center in the longitudinal direction. Therefore, the brightness monitor photodiode (9)
The response time of the output from the terminal is one-fourth that of the case where the charge is extracted from the terminal.

上記輝度モニタ用フォトダイオード(9)の出力は輝度
判定手段(24)に人力されて輝度が判定され、さらに
上記輝度判定手段(24)の出力は積分時間制御部(2
0)に入力されて、積分時間制御部(20)は輝度判定
手段(24)で判定された輝度に応じて蓄積部(ST)
における積分時間を制御する。
The output of the brightness monitoring photodiode (9) is manually input to the brightness determination means (24) to determine the brightness, and the output of the brightness determination means (24) is input to the integral time control section (24).
0), and the integral time control section (20) controls the storage section (ST) according to the luminance determined by the luminance determination means (24).
Controls the integration time at .

このように輝度モニタ用フォトダイオード(9)の出力
の応答が速いため、積分時間制御部(20)からの信号
ら結局速く出力されることになり、蓄積部(ST)にお
ける過剰積分が防止される。
Since the response of the output of the luminance monitoring photodiode (9) is fast in this way, the signal from the integration time control section (20) is eventually output quickly, and excessive integration in the storage section (ST) is prevented. Ru.

〈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する複数の光
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、(B
G)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(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(S’l”)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。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、(ST−1)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
移送ゲート(Sl−1)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。
(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; (s'r) accumulates charges generated by the photodiodes (PD) Accumulation part, (B
G) is a barrier gate consisting of a field effect transistor (hereinafter referred to as FET), which is a gate provided between the photodiode (PD) and the storage section (ST), and this barrier gate (BG) is The photodiode (PD) and the storage section (ST) are connected to allow the charge generated in the photodiode (PD) to flow into the storage section (S'l''), while the photodiode (PD) and the storage section (ST) are connected when no voltage is applied. The storage section (ST) is divided to stop the charge generated in the photodiode (PD) from flowing into the storage section (ST).Also, (RG) uses two-phase drive to transfer the charge from the left to the right in the drawing. The transfer register (ST-1) is a transfer gate consisting of an FET, which is a gate provided between the storage section (ST) and the transfer register (RG).This transfer gate (Sl-1) Sometimes the storage section (ST
) and the transfer register (RG) to connect the storage section (ST
) is transferred to the transfer register (RG), while the storage section (ST) and transfer register (RG) are separated when no voltage is applied, and the charges accumulated in the storage section (ST) are transferred to the transfer register (RG). (RG).

また、(RGICC;)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(RG
ICG)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(FD)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。
Further, (RGICC;) is an integral clear gate consisting of an FET as a gate. This integral clear gate (RG
ICG) connects the transfer register (RG) and overflow drain (ODI) when voltage is applied, and transfers unnecessary charges from the photodiode (FD) and storage section (ST) of each pixel to the transfer register (RG) before integration. to the overflow drain (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(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、電荷か転送されるのに先立ち、FE
T(8〜3)のゲートに与えられる0SR3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(
S−t)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。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 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 φ8. φ is sequentially transferred to the capacitor (8-1) from the right side in the drawing. The capacitor (8-1) is connected to the FE before the charge is transferred.
Charging is reset to the power supply voltage by the OSR3 signal applied to the gates of T(8-3). Then the capacitor (
S-t) is lowered in potential 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). 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AQ、膜(1−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 AQ and a film (1-ri) are provided 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 photodiode (9) for brightness monitoring (to be described later) is installed in this removed portion for output processing. A part of the circuit is inserted (see Figure 21).

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−D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Al1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.
The portions corresponding to the unused pixels are shielded from light by an A12 film (9-D).In this way, the brightness monitoring photodiodes (9) are arranged with the alignment direction of the photodiode array (1) as the longitudinal direction. , is configured to span two blocks at both ends of the photodiode array (1), and the portions corresponding to unused pixels are covered with an Al1 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Qとし、その一
端から出力を取り出す場合、一般に長さQと応答時間τ
との間にはτcc (l ”という関係が成り立ち、長
さ(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 Q, and the output is taken out from one end, generally the length Q and the response time τ
The relationship τcc (l '' holds between The output is taken out from the extraction electrode of the photodiode (9).For this reason, the response time is
Compared to the case where a contact is provided at the end of the contact point, it is 1/4 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)が接続されてオリ、イメ
ージセンサ(13)の積分に先立チ、FET(10−3
)のゲートにAGCR9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
GCR9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 photodiode (9) for brightness monitoring.
), the capacitor (10-1) is charged to the power supply voltage VDD. A
After the GCR9 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(+1)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ちの
であり、この上には遮光用AQ膜(11−1)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 (+1) is provided to remove the dark output of the brightness monitoring photodiode (9), and a light-shielding AQ film (11-1) is provided on top of the compensation diode (+1). This compensation diode (11) 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). requires the same area as the brightness monitoring photodiode (9), leading to an increase in 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 dark area, the length (peripheral length) La of the PN junction on the surface, which is the source of the dark output, is increased, and the same amount of dark output can be achieved with a smaller size than the brightness monitor photodiode (9). It is designed to provide the following.

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AGCR9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(12−1)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 (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 AGCR9 signal applied to the gate. However, after the AGCR8 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)の後述する4つのモードを
切り換えるための2つの信号M D + 、 M D 
tの出力および動作タイミングを与えるための2つの信
号NBI、NB、の出力を行うと共に、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。
Next, the overall hardware configuration will be explained along the block diagram of FIG. (14) in the middle of FIG. 2 is a microcomputer (μCon) which is an arithmetic control means for controlling the drive of the image sensor (13). Image sensor control section (16) of this microcomputer (14)
are two signals M D + , M D for switching the four modes of the image sensor (13), which will be described later.
In addition to outputting two signals NBI and NB for giving the output of t and operation timing, the I10 buffer (22) starts A/D conversion of the TINT signal indicating whether integration is completed or not and the image sensor output. An ADT signal which is a logical sum with the ADS signal shown is input, and gain information Gl is input.

G3信号が、N B r 、 N B を信号の信号ラ
インを用いて人力される。
The G3 signal is manually input using the signal lines of the N B r and N B signals.

上記マイクロコンピュータ(14)より左側の回路は、
lチップのIC上に構成されている。この内で、上記I
10バッファ(22)は次の機能を有する。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ADT信号として出力する機能
、N B + 、 N B を信号の信号ラインの入出
力を切り換えて入力時にはN B + 。
The circuit on the left side of the microcomputer (14) is
It is constructed on a 1-chip IC. Among these, the above I
The 10 buffer (22) has the following functions: That is,
A function of ORing the above TINT signal and ADS signal and outputting it to the microcomputer (14) as an ADT signal, and switching the input/output of the signal line of the NB + signal and NB + when inputting.

N B を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(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。
A function of inputting the N B signal from the microcomputer (14) and outputting the Gl and G3 signals to the microcomputer (14) at the time of output, as well as the signal level of the microcomputer (14) and the frequency dividing circuit (19). Integral time control section (20), signal processing timing generation section (21)
) and a signal level in a circuit such as a transfer lock generating section (30).

一方、モード選択回路(23)は、M D 1. M 
D 2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。MD、=”L”。
On the other hand, the mode selection circuit (23) selects M D 1. M
Decodes the D2 signal and selects one of the following four modes.
This circuit selects two modes. MD, = “L”.

MD、=“L”の場合、モード選択回路(23)は■N
T信号のみを“H”とし、INIモードを選択する。I
NI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 MD=“L”, the mode selection circuit (23) is ■N
Set only the T signal to "H" and select INI mode. I
The NI mode is a mode for initializing the image sensor (13). MD,=“L”.

MD、−”H”の場合、モード選′択回路(23)はI
NT信号のみを“H″とし、[NTモードを選択する。
In the case of MD, -“H”, the mode selection circuit (23)
Set only the NT signal to "H" and select NT 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−1″、MD2=“H″の場
合、モード選択回路(23)はDDI信号のみを“H“
とじ、DDI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、NB、、NB2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、−“I
4”、MDt=“L”の場合、モード選択回路(23)
はDD2信号のみを“H”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
(13)の出力をマイクロコンピュータ(I4)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-1” and MD2 are “H”, the mode selection circuit (23) sets only the DDI signal to “H”.
Bind and select DDI mode. DDI mode is a mode to start reading out the image sensor (13),
It is also a mode in which sample and hold of black reference pixels, which will be described later, is performed using the NB, , NB2 signals. MD, -“I
4”, if MDt="L", mode selection circuit (23)
sets only the DD2 signal to "H" and selects the DD2 mode. In the DD2 mode, the image sensor (13) is read out, and the read and processed output of the image sensor (13) is sent to the microcomputer (I4) A/
This is the mode for transmitting to the D converter (15). 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(I4)
のクロック発生部(18)で発生した基q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 (I4)
The base q 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、ここで、積分時間制御部(20)から送信されるS
H倍信号1’lG I CG倍信号クロックφ0により
、クロックφ7.φ、を作り出し、イメージセンサ(+
3)の転送りロックとしている。積分時間制御部(20
)はIN!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NB、、
NB2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AGCR8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。
The above clock φ. is sent to the transfer lock generation section (30), where S sent from the integral time control section (20)
H times signal 1'lG I CG times signal clock φ0 causes clock φ7. φ, and image sensor (+
3) transfer lock. Integral time control section (20
) is IN! mode, timing signal NB transmitted from the microcomputer (14) when in INT mode,
Based on NB2, the AGCR8 signal and the BG multiplied signal SH multiplied signal RGICG signal are generated in synchronization with the clock φ sent from the frequency divider circuit (19), and the integration start operation is performed.

上記各信号は第1図に示したイメージセンサ(13)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(I3)の積分が適正となった時“L”
−“■]”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、、NEtによって、BG倍
信号発生し、積分の終了動作を行う。
Each of the above signals is applied to each part of the image sensor (13) shown in FIG. Moreover, the integral time control section (20)
“L” when the image sensor (I3) integration becomes appropriate
- Luminance judgment circuit (24) which is a subtraction means to obtain “■]”
Integration completion signal VFLG from , or mode selection circuit (
23) is transmitted when the DDI signal is "H", a BG multiplied signal is generated by the timing signals NB, . . . NEt, and the integration is completed.

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

NB、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
、S H信号および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AGCO8信号とDOS信号によ
りイメージセンサ(13)に照射されろ光量をモニタし
、積分か適正なレベルに達したと判断された場合に、V
r;’LG信号を反転する機能と、低輝度時に積分をV
FLG信号反転前に終了した場合、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。
NB generates a signal times SH and performs an operation to start reading the output from the storage section (ST). At this time, signals for obtaining luminance information, which will be described later, as well as 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) using the AGCO8 signal and DOS signal sent from the image sensor (13), and when it is determined that the integral level has reached an appropriate level. , V
r;' A function to invert the LG signal and change the integral to V at low brightness.
If the integration is completed before the FLG signal is inverted, it has a function of determining the level of integration and outputting Gl and G3 signals for switching the gain of the image sensor (13) according to the determined level.

AGC差動増幅回路(25)はイメージセンサ(I3)
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 image sensor (I3)
This circuit amplifies the output signal O8 sent from.

このAGC差動増幅回路(25)では08RS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(8−1)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RSS/HSS/上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Vos’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 FET (8) of the image sensor (13) is turned on by the 08RS signal.
-3), the potential O8 immediately after the capacitor (8-1) is charged is sampled and held by RSS/HSS/ sent from the signal processing timing generator (21), and then this potential O8 is transferred and locked. According to the capacitor (8
-1) is transferred to the capacitor (8-1), which has dropped due to the generated charges, and the potential O8 of the capacitor (8-1) is taken, amplified, and used as a signal Vos'. It is output to the 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、AQ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、Aρ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、暗時出力の括準画素とし、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(25
)からの出力Vos’か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(2
1)より送られるO9S/H信号により、有効画素の信
号出力V as’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
/H信号により、黒基準画素出力中に、その出力Vos
’をサンプルホールドする。
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 AQ light shielding, that is, the effective pixel, and the output Vos'
Sample hold is being carried out. Photodiode(
PD) always has a dark output, so the pixel detected by a photodiode (PD) with Aρ light shielding is used as a black reference pixel, and the dark output is defined as a quasi-pixel, and the black reference is determined from the output of the normal pixel. The value obtained by subtracting the pixel components is the output of the image sensor (13). The OB subtraction AGC amplifier circuit (26) includes an AGC differential amplifier circuit (25).
) is repeatedly input in synchronization with the output Vos' from the transfer lock, so the signal processing timing generator (2
1) The level of the signal output V as' of the effective pixel is sampled and held by the O9S/H signal sent from the O9S/H signal sent from the OBS signal sent from the signal processing timing generation section (21).
/H signal causes the output Vos to change while the black reference pixel is being output.
'Sample and hold.

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成分レベル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 OB subtraction AGC amplifier circuit (26) subtracts the sampled and held black reference pixel component level Vos' from the sampled and held valid pixel signal output level Vos',
Furthermore, the signal is multiplied by a gain that is switched by the G3 signal output from the brightness determination circuit (24), and is 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V TMPは、
Vref/2を中心としてlL度に応じたものとなる。
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 V TMP output from their connection point via the buffer (34) is:
It corresponds to the 1L degree with Vref/2 as the center.

なお、アナログスイッチ(31)は、DD2モードでは
DD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−“H”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V ou
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V TMP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
i換部(15)へ人力され、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A
 D ’I”信号で開始し、ディジタルデータに変換し
ている。
Note that in the DD2 mode, the analog switch (31) is set to DD=“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 in DD2 mode.
That is, when DD2 is "H", it is turned on, and conversely, when DD2 is "L", the analog switch (29) is turned on. As a result, in the DD2 mode, the output V ou
The signal Vos is output as output t, and the signal V TMP is output as output V out in modes other than DD2 mode. The above signal Vout is the A/D in the microcomputer (14).
The analog reference voltage V
A/D conversion of analog output on the lower voltage side than rer
It starts with the D'I'' signal and converts it 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
が生じてら、これらはA/D変換部(I5)に人力され
ることがなく、温度検出部(27)から一定範囲内の電
圧V TMPが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), , 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 are not input manually to the A/D converter (I5) and are sent to the temperature detector ( 27), the voltage VTMP within a certain range is input to the A/D converter (15). Therefore, the A/D converter (15) does 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MD l =”L”。The microcomputer (14) is MD l = “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(INI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
)は電源投入後はボ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(rtG
)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 (INI 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
) is a potential well, which is a photodiode (PD), a storage section (ST), and a transfer register (rtG) after power is turned on.
) has accumulated unnecessary charge, 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, 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)にて左側からオーバ
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 Figure 3(a), from the left side, the overflow drain (OD2), overflow gate (
OG), photodiode (PD).

バリアゲート(BG)、蓄積部(S T)、移送ゲー1
−(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 H)、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>r
LG I CG>OD 1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 game 1
- (SH), transfer register (RG), integral clear gate (RG I CG), overflow drain (ODl
). Barrier gate (BG), transfer gate (
When a voltage is applied to each gate of the integral clear gate (RGICG) and the transfer register (RG) (φ1 is applied to the transfer register (RG)), Fig. 3 (
As shown in b), PD>BG>ST>SH>RG>r
The potential is designed so that LG I CG > OD 1, 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”、NB、=“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(RG I CG)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, in the state of NB,="L", NB,="L",
No voltage is applied to each gate of the barrier gate (BG), transfer gate (S H), and integral clear gate (RG I CG), 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。N B + 、 N B !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). NB+, NB! When both 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、=“■(”。Microcomputer (14) is NB, = “■(”.

NB、=“し”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、SH−“H”。
When NB = "S" is output, the integral time control section (20)
is the clock φ sent from the frequency dividing circuit (19). In synchronization with, SH-“H” as shown in FIG. 4(b).

BG=“H“、RG I CG=“H”をイメージセン
サ(!3)に出力する。さらに、SH倍信号RG I 
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SH倍信号クロック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。
Output BG="H" and RG I CG="H" to the image sensor (!3). Furthermore, the SH multiplied signal RG I
It is also sent to the CG double signal transfer lock generation unit (30),
In the transfer lock generation section (30), the SH multiplied signal clock φ
. The OR output of is transferred to lock φ1, and RGICG
signal and φ. Transfers the Noah output of and locks φ.

として、SH=“I]”、RGICG=“H”の場合に
は、φ1=“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SH,BG、RGI CG
、φhφ!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="I" and RGICG="H", the transfer to the image sensor (13) is stopped in the state of φ1="H" and φ="L". And the image sensor (13) is SH, BG, RGI CG
,φhφ! As shown in FIG. 3(b), each signal causes the photodiode (PD), storage section (ST),
Discharge unnecessary charges from the transfer register (RG).

マイクロコンピュータ(14)は続いてNB、=“H”
、NBt−“H”を出力した後、NB、=“Lo。
The microcomputer (14) then NB, = “H”
, NBt-“H” is output, then NB,=“Lo.

NB、=“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S■■信
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φ2は“L”である。
NB, outputs ="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" (Figure 3 (C), Figure 4 (C)
)). On the other hand, in the transfer lock generation unit (30), the S■■ signal returns to "L", so that the transfer lock φ1 starts moving, and the transfer lock φ2 is at "L".

このとき転送レジスタ(RG)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(rtG)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 overflow drain (ODI) increases, promoting the discharge of unnecessary charges from the transfer register (RG), and completely discharging them to the overflow drain (ODI) (see Figure 3). d), Figure 4(d)). Also, at this time, since the transfer lock φ remains stopped at "L", another transfer register (rtG) adjacent to the 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、N B 、N B tを共
に“L”に戻す。積分時間制御部(20)は、これによ
り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(i3)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(RG
ICG)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。
After the timer measures that the predetermined time has elapsed, the microcomputer (14) returns both N B and N B t to "L". The integral time control section (20) thereby adjusts φ. The RGICG signal is set to "L" in synchronization with. Then, the voltage applied to the RGICG terminal of the image sensor (i3) becomes zero, and this integral clear gate (RG
ICG) is closed. At the same time, in the transfer lock generating section (30), the RGICG signal becomes L'', and the transfer lock φ also starts moving (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(14)がM D + =“L″
Microcomputer (14) is M D + = “L”
.

M D 2 =“H“を出力すると、モード選択回路(
23)はINT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 M D 2 = “H” is output, the mode selection circuit (
23) sets only the INT signal to "H" and notifies the integration time control section (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、100
信号を除いて全く同じである。I3G信号はNB、=“
I−1”、Nl32−“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、の立上りの時期である)と同期を取って
“H”に立ち上げられる。これはINT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(14)が
NB、=“L“、NB、=″l(”を出力した場合、T
NI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。I3G信号は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 operation of 100
Exactly the same except for the signal. I3G signal is NB, =“
I-1", Nl32-"L" by microcomputer (
14), the integral time controller (20) outputs φ
. (In the figure, this is the timing of the rising of φ). This is the same as in INT mode. However, if the microcomputer (14) outputs NB,="L", NB,="l(", then T
φ in NI mode. synchronized with the BG double signal “L” again.
”, but in INT mode, the BG double signal “■1
''.The I3G signal remains as `` at the end of 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
−■)のゲート電圧が零になると、移送ゲート(SH)
はフォトダイオード(P D)、蓄積部(S 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(13)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)
-■) becomes zero, the transfer gate (SH)
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), Accumulation begins in the storage section (ST), and integration begins in the image sensor (13).

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AGCRS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、AGCR3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(12−1)に接続されたF’ET(12
−3)のゲートに印加される。上記AGCR9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ろ。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(lO−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
へ出力されろ。第8図において、AGCOS信号はオペ
レーシジナルアンプリファイア(以下、オペアンプとい
う。)(43)のプラス人力へ入力され、DO8信号は
オペアンプ(43)のマイナス入力へ入力され、その差
動を取った出力がオペアンプ(43)から出力されろ。
The integration time control section (20) transmits the AGCRS 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 AGCR3 signal is transmitted through a FET (10-1) connected to a capacitor (10-1) connected to a brightness monitoring photodiode (9).
3) and a capacitor (12-1) connected to a compensation diode (11).
-3) is applied to the gate. By applying the AGCR9 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 (12-1) 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 (lO-2) and (12-2). In Fig. 8, the AGCOS signal is input to the positive input of an operational signal amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) (43), and the DO8 signal is input to the negative input of an operational amplifier (43), and the differential output thereof is input. 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.

V43=Vref  (DO9AGCOS)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。
V43=Vref (DO9AGCOS) 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
、FET(49)がオンとなり、供給される定電圧はV
+e−(Vref−vth)である。コンパレータ(4
5)の出力はV 43< V 49のとき“H”となる
。すなわち、 Vref−(DOS−AGCOS)<Vref−Vth
DO9−AGCOS>Vth となったときに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', FET (49) is turned on, and the constant voltage supplied is V.
+e-(Vref-vth). Comparator (4
The output of 5) becomes "H" when V43<V49. That is, Vref-(DOS-AGCOS)<Vref-Vth
When DO9-AGCOS>Vth, it becomes H''.

(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(1りの出力により補償
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−A
GCO9=Oであり、コンパレータ(45)の出力(V
FLG)はL”になっている。積分中に(DOS−AG
COS)がvthの電圧より大きくなる時点で、イメー
ジセンナ(I3)に対する積分が適正となり、コンパレ
ータ(45)の出力(VPLG)は“L“から“H”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(S
T)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I]”、即ちBG倍信号“L
”となった時点で保持され、積分か終了する。積分終了
後発生する電荷はフォトダイオード(PD)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 the voltage dropped by the light irradiation of the photodiode (9) for brightness monitoring (the dark output component is compensated by the compensation diode (one output). Immediately after the start of integration The amount of light irradiated to the brightness monitor photodiode (9) is insufficient, and DOS-A
GCO9=O, and the output of the comparator (45) (V
FLG) is set to L”.During integration, (DOS-AG
When COS) becomes larger than the voltage vth, the integration for the image sensor (I3) becomes appropriate, and the output (VPLG) of the comparator (45) is inverted from "L" to "H". As shown in the time chart of FIG. 6, the integral time control section (20) sets the BG multiplied signal to "L" when the output VFLG of the comparator (45) is inverted. When the BG multiplied signal becomes "L", the potential of the barrier gate (BG) becomes larger than the potential of the photodiode (PD), as shown in FIG. 5(e).
The charge generated in the photodiode (PD) is transferred to the storage section (S
The charges stored in the storage section (ST) are prevented from flowing into the VFLG signal "I", that is, the BG multiplied signal "L".
”, and the integration ends. The charge generated after the integration is accumulated in the photodiode (PD), and even if the accumulation progresses, as shown in FIG. It crosses the overflow gate (OG), which has a lower potential than (BG), and is discharged to the overflow drain (OD2), so it does not flow into the 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L”にし、マイクロコンピ
ュータ(14)にADT端子を介してTl!IT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 integral time control section (20) sets the BG multiplied signal "L" and at the same time sets the TINT signal "L", and notifies the microcomputer (14) of the inversion of the Tl!IT 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M D + = ” 
H” 。
The microcomputer (14) is M D + = ”
H”.

M D t ”“H“を出力すると、モード選択回路(
23)はDDl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。DDl
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。
When M D t "H" is output, the mode selection circuit (
23) sets only the DDl signal to "H" and notifies the integration time control section (20) that it is in the DDI mode. DDl
The mode is a mode in which an operation of completing the integration is performed when the brightness is low, and an operation of starting reading out 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端子に
出力されるTINT信号が反転していない場合には、M
D、=“H”1MDt”“H”を出力し、DD!モード
へ移行し、DD1モードにて積分の終了動作を行う。積
分時間制御部(20)はDD!モードにて、N B +
 ”“I]”。
For example, when used in a focus detection device for a camera, the focus detection cycle becomes long, causing problems such as the focus detection not being able to 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 terminal has not been inverted even after this time, the M
D,=“H” 1MDt” “H” is output, the mode is shifted to DD! mode, and the operation of terminating the integration is performed in DD1 mode.In the DD! mode, the integral time control section (20) outputs N B +
”“I]”.

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)への流入か停止し、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“H”のタイミングでS I−I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(D、(g)に示されるように、イメージセ
ンサ(13)のSH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φ
3.φ、により、各画素の信号1X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
(14)がDDIモードにてN B l=“I−1”、
NB、−“Llを出力したときに行なわれるが、このと
き、転送レジスタ(rtG)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”, NB,=“L”, the integral time control unit (20) transfers and locks φ. Synchronize and transfer lock φ. SI-I signal pulse is generated at the timing of "H" (FIG. 6 or FIG. 22). As a result, as shown in FIG. 5 (D, (g)), a pulse voltage is applied to the SH gate of the image sensor (13), and the signal charge of each pixel accumulated in each accumulation section (ST) is transferred. Transferred to register (RG). After that, transfer lock φ
3. The signal 1X 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 (RG) by setting N B l="I-1" in the DDI mode.
This is performed when NB, -"Ll is output, but at this time, it is necessary that the transfer register (rtG) 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(R(’、)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−)(RG
 I CG)のゲート端子に電圧を印加し、転送レジス
タ(nc)とオーバーフロードレイン(ODI)間の積
分クリアゲートCRGICG)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(RGICG)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 (R(',) and the dark charge of the previous stage register that is sequentially transferred. At the start of integration, the integral clear gate) (RG
A voltage is applied to the gate terminal of the transfer register (NC) and the integral clear gate CRGICG) between the transfer register (nc) and the overflow drain (ODI) is turned on, and all dark charges in the transfer register (RG) are cleared. After the integral clear gate (RGICG) 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(rtG)が定常状態に復帰する迄
には画素数(N)x転送りロックI周期(T)の時間が
かかる。
It takes a time equal to the number of pixels (N) x transfer lock I period (T) until all transfer registers (rtG) return to a steady state.

非定常状態でSH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“H”から“し“にな
った後、さらに画素数X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 SH 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 that a correct signal cannot be taken out. For this reason, the SH pulse is generated at least after the RGICG signal changes from "H" to "off", and then after one lock cycle (NXT) for X number of pixels.
It has to be after some time has passed.

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(BG)を閉じること
で積分は終了されろため、1周期(Nx’l”)経過後
逸、SHパルスの発生を待たせることか可能である。
At high brightness, the integration is often completed within one cycle (NXT), but since the integration is completed by closing the barrier gate (BG), the SH pulse is delayed after one cycle (Nx'l'') has elapsed. It is possible to wait for it to occur.

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、φ1=
“L”、φ、=“H”のタイミングで、第1図に示すコ
ンデンサ(S−t)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、φ、=“H″、φ、−=“L
”のタイミングで0SR9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 φ1=
At the timing of "L", φ, = "H", it is transferred to the capacitor (S-t) shown in FIG. In the signal processing timing generation section (21), prior to the transfer of this signal charge, as shown in FIG.
The 0SR9 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 the capacitor (8-1) to approximately the power supply voltage and reset it. 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R6S/H信号により、リセット時の電圧レベル
を第11図のPET(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 determined by the R6S/H signal sent from the signal processing timing generator (21) to the sample and hold circuit consisting of the PET (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、FBT(5
5゜56.57.58)のゲートに入力されるGl、G
2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)。
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).
Gl, G input to the gate of 5゜56.57.58)
The output differentially amplified with a gain determined by the two signals (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10図の輝度判定ロノソク回路
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ノック回路とで、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)からは大胆する光量に応じた
出力V43=Vre「 (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)
のマイナス入力に人力されている。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FET(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パルスが発生ず
ると、第1O図のラッチ+(73)、ラッチ2(74)
、ラッチ3(75)の全てがリセットされる。
The following will explain the brightness determination analog circuit of FIG. 8, the pulse timing chart of FIG. 9, the brightness determination 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 Ronok circuit. As shown in FIG. 8, the operational amplifier (43) outputs an output V43=Vre" (DOS-AGCOS) corresponding to the amount of light to be detected, and a comparator (45) which is a brightness determination means
The negative input is done manually. When determining the integration time, φd is applied as shown in FIG. 9, and the FET (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 + (73) and latch 2 (74) in Figure 1O are activated.
, latch 3 (75) are all reset.

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PET(48)がオンとなり、コンパレータ
(45)のプラス入力には(V ref −V th/
2)が入力される。ここで、もし くDOS−AGCOS)>vth/2 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“I
4”となり、第10図に示すアンド(AND)ゲート(
70)の出力が“H”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)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/ 4 )か入力される。ここで、らしくD
OS−AGCOS)>Vth/4 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“1
1”となり、第10図において、ANDゲート(71)
の出力が“I(”となり、ラッチ2(74)がセントさ
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 ref
 −V th/ 8 )が入力される。ここで、(DO
S−AGCOS)>Vth/8 であれば、コンパレータ(45)の出力VFLGは“H
”となり、第10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。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。
After that, as shown in FIG. 9, when the φC pulse is generated, the PET (48) in FIG. 8 is turned on, and the positive input of the comparator (45) is
2) is input. Here, if DOS-AGCOS)>vth/2, the output VFLG of the comparator (45) is “I
4”, and the AND gate shown in Figure 10 (
70) becomes "H", and latch 1 (73) is set. After that, as shown in FIG. 9, when the φb pulse is generated, the FET (47) in FIG. 8 is turned on.
The positive input of the comparator (45) has (V er
-V th/4) is input. Here, like D
OS-AGCOS)>Vth/4, the output VFLG of the comparator (45) is “1”.
1”, and in FIG. 10, the AND gate (71)
The output becomes "I("), and latch 2 (74) is sent.Furthermore, as shown in FIG. 9, when the φa pulse is generated, the FET (46) in FIG. 8 is turned on, and the comparator The positive input of (45) has (V ref
-V th/8 ) is input. Here, (D.O.
S-AGCOS)>Vth/8, the output VFLG of the comparator (45) is “H”.
”, the output of the AND gate (72) shown in FIG. 10 becomes “H”, and the latch 3 (75) is set. In each of the above cases, as shown in the truth table of FIG. 24, Gl,
G3 signal is generated. Based on this signal, the gains are selected as shown in the table below, and a substantially appropriate level of Vos is obtained for each gain.

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PET(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Q?lX圧発
生回路(RVC)に電源を供給するためのスイッチであ
る。このPET(44)によって、基準電圧発生回路(
RVC)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。
The PET (44) shown in Figure 8 is in INT mode and DD mode.
Only in I mode is the resistor divider circuit, i.e. the group Q? This is a switch for supplying power to the 1X pressure generation circuit (RVC). This PET (44) allows the reference voltage generation circuit (
RVC) 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PET(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V o
s’のホールディングは信号処理タイミング発生部(2
1)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−1パルス信号によ
って行なわれる。また、信号V os”はF’ET(5
9)、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Ad遮光を施した黒基檗
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/
H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' is
), a capacitor (62), and a buffer (64).
It is input to the minus input of (65). This signal V o
The holding of s' is carried out by the signal processing timing generator (2
This is performed by the OSS/I-1 pulse signal generated at the timing of signal charge transfer from 1) to φ1=“L” and φ2=“H”. In addition, the signal V os'' is F'ET (5
9), a capacitor (61), and a buffer (63). This sample and hold circuit performs sample and hold of the output of the black pixel subjected to Ad light shielding as shown in FIG. The pulse that provides the sample and hold timing is OBS/ as shown in Figure 12.
This is an H 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(14)は黒基準画素の出力
中に、NB。
As shown in FIGS. 2 and 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 (14) outputs NB while outputting the black reference pixel.

=“H”、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OBS/H信号を“
H”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。
= "H", NBt - "H", and the signal processing timing generation section (21) thereby outputs the OBS/H signal as "
H”.Continue with the microcomputer (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)のマイナス人力へ人
力する。黒基準画素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
力されろ(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) hold the inputted black reference pixel output and output it to the negative output of operational amplifier 2 (65). After sampling and holding the black reference pixel, the output of the operational amplifier 2 (65) is subtracted by the amount corresponding to the held black reference pixel output, and the output of the operational amplifier 2 (65) is subtracted by the amount corresponding to the held black reference pixel output, and the output of the G3. It is amplified by the gain determined by the G4 signal (distinction table 11) and output as the 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OS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 compared to the output OS of the image sensor (13) from 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.x16.x32゜×64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671人力をvi1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. x16. To switch the gain of x32° x 64, 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 671, the human power is vi1, and the output is Vo, the output is expressed by the following formula.

Vo=((Vi+△V) x GN l+△v)xGN
2= Vi X GNI X GN2+△V −(GN
I X GN2 + GN2)=(Vi+△V)XGN
lxGN2+△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(△V×GN2)でGN2によるオフセットが現
われる。
Vo=((Vi+△V) x GN l+△v)xGN
2= Vi X GNI X GN2+△V −(GN
I X GN2 + GN2) = (Vi+△V)XGN
lxGN2+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 (ΔV×GN2) 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2図に示すように、
参照電圧V rer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,
The operational amplifier 2 (65) in the latter stage is as shown in Fig. 2.
Since the level is shifted based on the voltage that is lowered by one diode (99) serving as a biasing means from the reference voltage Vrer, the offset is on the lower voltage side than the reference voltage Vref so that A/D conversion can be performed at all times. That's what I do.

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、AQ遮光を施した第2の黒基準画素を
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V
 rer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 rerより低電
圧側にオフセットVoffsetが生ずるために、出力
は(V ref−V offset)となる。これをA
/D変換すると、Voffset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Voffset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(
14)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) outputs a signal representing the second black reference pixel subjected to AQ light shielding before outputting the signal representing the effective pixel. are doing. Since the previously held black reference pixel is subtracted from the output representing this second black reference pixel, if there is no offset of the operational amplifier, the reference voltage V
You will get an output that matches rer. However, since the output of the operational amplifier 2 (65) always has an offset Voffset on the lower voltage side than the reference voltage V rer, the output becomes (V ref - V offset). This is A
When /D conversion is performed, a signal corresponding to Voffset is obtained as digital data. Thereafter, the output of the effective pixel is subtracted by this Voffset by the calculation of the microcomputer (14).
The data entered manually in step 14) 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、
、NB、の信号の入出力を切り換え、NB、にGl信号
、NBt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I10切り換えはDD2信号で行わ
れる。
Therefore, the NB connected to the I10 buffer (22),
, NB, switches the input/output of the signals, outputs the Gl signal to NB, the G3 signal to NBt, and connects the microcomputer (
14), the gain information of the output of the image sensor (13) is notified. 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(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(I3)
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(r’D)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V os
’は有効画素の出力時には、光信号に対応する出力成分
V os’ (s ig)と暗時出力成分V os’ 
(dark)の和として表わされる(V os’ = 
V os’ (sig) + V os’ (dark
))。OB減算AGC差動増幅回路(26)にてV o
s’ (dark)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(15
)に出力している。
The pixels used in this system are image sensors (I3)
are pixels detected in two separate regions of
No photodiode (r'D) is provided between the two regions. A/D with output of these pixels as Vout
Since there is a problem described later when outputting to the converter (15), Vos is output as Vout only when an effective pixel is output by switching between DD2 mode and DDI mode. Output V os of AGC differential amplifier circuit (25)
' is the output component V os' (sig) corresponding to the optical signal and the dark output component V os' when the effective pixel is output.
(dark) (V os' =
V os' (sig) + V os' (dark
)). V o in the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26)
The component corresponding to s' (dark) is subtracted, and Vos=V ref - G N 2 X (Vos'
-Vos' (dark)) as the A/D converter (15
).

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らないため
、Vos’=O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
 refより低電圧側とは逆に、Vosが参照電圧V 
rer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(2B)、(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。このように、有効画素の出力時のみDD2−“
トI”としてVosの出力を行い、無効画素の出力時は
DD2=“L”としてV TMP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 does not have an output corresponding to an optical signal or a dark output component, so Vos'=O. 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 lower voltage side than ref, Vos is the reference voltage V
The voltage becomes higher than rer, which may exceed the dynamic range of A/D conversion and cause damage to the A/D conversion section (15). For this purpose, except for the output of effective pixels, the analog switches (2B) and (29) are switched.
It always outputs a temperature detection output VTMP that can be converted into an A/D converter. In this way, only when outputting effective pixels, DD2-“
By outputting Vos as "I" and outputting VTMP with DD2="L" when an invalid pixel is output, the A/D conversion is always within the dynamic range of A/D conversion.
I am trying to perform 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、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紘算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
This embodiment differs from the first embodiment in that f' is output from the AGC differential amplifier circuit (125). Further, in FIG. 14, the OB calculation AGC differential amplifier circuit in the first embodiment is removed.

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)は黒基準画素の出力を出力する。ここで、A
GC差動増幅回路(125)中のFET(159)、コ
ンデンサ(161)およびバッファ(1,63)からな
るサンプルホールド回路では0I3S/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(6
5)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 ref”として出力している。このVre
f”はA/Dコンバータ(115)にアナログ参照電圧
とじて供給され、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。
The operation of the second embodiment will be explained with reference to FIG. As in the first embodiment, the image sensor (13) outputs the output of the black reference pixel before outputting the effective pixel. Here, A
A sample and hold circuit including an FET (159), a capacitor (161), and a buffer (1, 63) in the GC differential amplifier circuit (125) samples and holds the output of the black reference pixel using the 0I3S/I-1 pulse. 1st
In the embodiment, the held output is input to operational amplifier 2 (6
5), and subtraction was performed using operational amplifier 2 (65), but in the second embodiment, the held output is output as V ref.This Vre
f'' is supplied to 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.

すなわち、人力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。
That is, in order to take the difference between the human power Vout and the reference voltage V ref' and convert it into a digital value, an A/D converter (
This is equivalent to subtracting the black reference pixel output in 115).

また、F’ET(+ 60)、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ら各
有効画素の出力もオペアンプ2(+65)の出力となっ
ており、これらの差動をA/D変換部(+15)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(I3)の暗時出力の除去と同時にオペアンプ2(
+65)のオフセットの除去が行われる。
In addition, the output of each effective pixel including the output of the black reference pixel sampled and held by the sample and hold circuit consisting of F'ET (+60), capacitor (162) and buffer (164) also becomes the output of operational amplifier 2 (+65). Since these differentials are taken within the A/D converter (+15), the offset of operational amplifier 2 (165) is completely removed. Therefore, in the second embodiment, the dark output of the image sensor (I3) is removed and the operational amplifier 2 (
+65) offset is removed.

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 and hold pulse OBS/H of the black reference pixel is input to the 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).

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存する。第18図
でVinとして入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/Hパルスニテ、PET(201)、
:]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。そして以降人ツノされる有効画素出力はオペアン
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
人力される。
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. The output of the image sensor inputted as Vin in FIG. 18 consists of the output of the black reference pixel and the subsequent effective pixels. The output of the black reference pixel is OBS/H pulse unit, PET (201),
:] is sampled and held by a sample and hold circuit consisting of a capacitor (202) and a buffer (203). After that, the effective pixel output that is to be measured is subtracted by the sampled and held black reference pixel output by an operational amplifier (205), and then input to the A/D conversion circuit (206).

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Vre「
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, in that the reference voltage Vre "
is different in that it is not input to the A/D converter (315), and the AGC differential amplifier circuit (225) is
The configuration is exactly the same as that of the 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−[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
FET(401)、コンデンサ(402)、バッファ(
403)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。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
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、ホ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-[pulse is given to the /D converter (315), and the output of the black reference pixel inputted to the terminal Vin is sent to the FET (401), the capacitor (402), and the buffer (
Sample and hold is performed by a sample and hold circuit consisting of 403). 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) inputted to the terminal Vin is:
As in the second embodiment, the held 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.

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の固体撮像装置は、
画素の整列方向を長手方向とし、この長手方向の略中央
部に取出電極を有する輝度モニタ用フォトダイオードに
よって、光電変換部に照射される光量をモニタし、この
輝度モニタ用フォトダイオードからの出力に基づいて輝
度判定手段によって輝度を判定し、この輝度判定手段か
らの出力に基づいて積分時間制御部で蓄積部における積
分時間を定めるようにしているので、輝度モニタ用フォ
トダイオードの出力の応答速度が速くなり、したがって
、蓄積部における積分を適性に行なうことができ、過剰
積分を防止することができる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above, the solid-state imaging device of the present invention has the following effects:
The direction in which the pixels are aligned is the longitudinal direction, and the amount of light irradiated to the photoelectric conversion unit is monitored by a brightness monitoring photodiode that has an extraction electrode approximately in the center of this longitudinal direction, and the output from this brightness monitoring photodiode is Since the brightness is determined by the brightness determination means based on the brightness determination means, and the integration time in the storage section is determined by the integral time control section based on the output from the brightness determination means, the response speed of the output of the brightness monitoring photodiode is Therefore, the integration in the storage section can be performed appropriately, and over-integration can be prevented.

【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1O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、BG、ST・・・蓄積手段、 S H・・・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。 第7 周辺長Lb 周上&La La ” 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. 1O is a circuit diagram of the brightness determination logic circuit, FIG. 11 is a circuit diagram of the AGC 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. PD, BG, ST...Storage means, SH...Shift gate, RG...Transfer register, RG I CG...Integration clear gate, 14...
Microcomputer, 20... Integral time control unit, 23... Mode selection circuit, 24... Brightness determination circuit, 30... Transfer lock generation unit. 7th Perimeter Lb Circumferential &La La” 7.7Lb

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)整列した複数の画素に対応して整列させられ、入
射光の照度に応じた電荷を発生する複数の光電変換部と
、 上記各光電変換部からの電荷を蓄積する蓄積部と、 上記画素の整列方向を長手方向として配置され、入射光
の照度に応じて電荷を発生して上記光電変換部に照射さ
れる光量をモニタすると共に、上記長手方向の略中央部
に取出電極を有する輝度モニタ用フォトダイオードと、 上記輝度モニタ用フォトダイオードの出力に基づいて輝
度を判定する輝度判定手段と、 上記輝度判定手段からの出力に基づいて、上記光電変換
部からの電荷を蓄積部で蓄積する積分時間を制御する積
分時間制御部とを備える固体撮像装置。
(1) A plurality of photoelectric conversion units that are aligned corresponding to the plurality of aligned pixels and generate charges according to the illuminance of incident light; and an accumulation unit that accumulates the charges from each of the photoelectric conversion units; The luminance device is arranged with the pixel alignment direction as the longitudinal direction, generates a charge according to the illuminance of incident light, monitors the amount of light irradiated to the photoelectric conversion section, and has an extraction electrode approximately at the center in the longitudinal direction. a monitor photodiode; a brightness determination unit that determines brightness based on the output of the brightness monitor photodiode; and a storage unit that stores charges from the photoelectric conversion unit based on the output from the brightness determination unit. A solid-state imaging device comprising: an integration time control section that controls an integration time.
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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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