JPH01205685A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPH01205685A
JPH01205685A JP63031387A JP3138788A JPH01205685A JP H01205685 A JPH01205685 A JP H01205685A JP 63031387 A JP63031387 A JP 63031387A JP 3138788 A JP3138788 A JP 3138788A JP H01205685 A JPH01205685 A JP H01205685A
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image sensor
circuit
pixel
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潤 長谷川
Tokuji Ishida
石田 徳治
Toshio Norita
寿夫 糊田
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Abstract

PURPOSE:To prevent the cutting down of the picture element output of an image sensor by including a bias means to level-shift offset the output of an amplifying circuit in one direction in which the output can be A/D converted more than the analog reference voltage of an A/D converting part. CONSTITUTION:An amplifying circuit 26 amplifies the output of the image sensor and outputs the amplified output, and the output is made into the one level-shift-offset hy a bias means 99 in one direction in which the output can be A/D converted more than analog reference voltage Vref of the A/D converting part. Consequently, at the A/D converting part, since a signal inputted from the amplifier 26 is outputted in the direction in which a level shift offset can be A/D converted all the time, a clip block, etc., for the picture element output of the image sensor never occurs. Thus, since the signal is outputted in the direction in which the level shift offset can be A/D-converted all the time, the so called cutting down never occurs for the picture element output outputted from the image sensor.

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〉 従来より、差動増幅器の出力をA/D変換器でA/D変
換して、このA/D変換器の出力をマイクロコンピュー
タに取り込んで演算処理を行なうことは公知である(特
開昭62−83627号公報)。
<Prior art> It is conventionally known that the output of a differential amplifier is A/D converted by an A/D converter, and the output of this A/D converter is taken into a microcomputer to perform arithmetic processing. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-83627).

ところで、CDD(チャージ・カップルド・デイバイス
)タイプのイメージセンサを用いた自動焦点検出装置に
おいては、このイメージセンサの出力をA/D変換器で
A/D変換し、このA/D変換後の出力をマイクロコン
ピュータに取り込んで演算を行なっている。そして通常
、このようなCDDタイプのイメージセンサの出力は1
〜2ボルト程度で、増幅回路で増幅した後、A/D変換
を行なっている。このA/D変換を行なうためには、A
/D変換器に入力するアナログ参照電圧にイメージセン
サの出力レベルを一致させる必要がある。
By the way, in an automatic focus detection device using a CDD (charge coupled device) type image sensor, the output of this image sensor is A/D converted by an A/D converter, and the output after this A/D conversion is The output is taken into a microcomputer to perform calculations. And normally, the output of such a CDD type image sensor is 1
After being amplified by an amplifier circuit at ~2 volts, A/D conversion is performed. In order to perform this A/D conversion, A
It is necessary to match the output level of the image sensor to the analog reference voltage input to the /D converter.

このように、A/D変換器のアナログ参照電圧にイメー
ジセンサのゼロ出力レベルを一致させるためにレベルシ
フトを行なった場合には、どうしてらオフセットがあり
、このオフセットがA/D変換が不可能な方向に発生し
た場合には、イメージセンサの出力の一部がクリップさ
れて、A/D変換されることになる。
In this way, when level shifting is performed to match the zero output level of the image sensor with the analog reference voltage of the A/D converter, there is an offset, and this offset makes A/D conversion impossible. If this occurs in a certain direction, part of the output of the image sensor will be clipped and A/D converted.

そこで、この発明の目的は、イメージセンナと増幅回路
とA/D変換部を有する固体撮像装置において、増幅回
路の出力側に生じるレベルシフトオフセットが常にA/
D変換可能な一方向に出ろようにして、イメージセンサ
の出力の一部がクリップされないようにすることにある
Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having an image sensor, an amplifier circuit, and an A/D converter, in which a level shift offset generated on the output side of the amplifier circuit is always caused by an A/D converter.
The purpose is to prevent part of the output of the image sensor from being clipped by allowing D conversion to occur in one direction.

く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、第1.2.11
図に例示するように、各画素に対応した電荷を発生ずる
光電変換部(PD)と、この光電変換部(PD)に発生
した電荷を蓄積する蓄積部(ST)と、この蓄積部(S
T)の電荷を逐次転送ずろ転送レジスタ(RG)とを有
するイメージセンサ(13)と、このイメージセンサ(
13)の出力を増幅する増幅回路(26)と、上記増幅
回路(26)の出力をΔ/D変換して演算制御手段(1
4)に出力するA/D変換部(15)とを備えた固体撮
像装置において、上記増幅回路(26)は、その出力が
上記A/D変換部(15)のアナログ参照電圧(V r
e「)よりらΔ/D変換可能な一方向にレベルシフトオ
フセットするようにするバイアス手段(99)を含むこ
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 the following features:
As illustrated in the figure, there is a photoelectric conversion section (PD) that generates charges corresponding to each pixel, a storage section (ST) that accumulates the charges generated in the photoelectric conversion section (PD), and a storage section (ST) that generates charges corresponding to each pixel.
An image sensor (13) having a sequential transfer register (RG) for sequentially transferring charges of T), and an image sensor (13) having
an amplifier circuit (26) for amplifying the output of the amplifier circuit (13); and an arithmetic control means (1) that converts the output of the amplifier circuit (26) into a
4), the amplifier circuit (26) outputs an analog reference voltage (V r ) of the A/D converter (15).
The present invention is characterized in that it includes bias means (99) for performing a level shift offset in one direction from which Δ/D conversion is possible.

く作用〉 イメージセンサ(13)の光電変換部(PD)に光が照
射されると、この光電変換部(PD)に電荷が発生し、
この電荷は蓄積部(ST)に蓄積される。
Effect> When the photoelectric conversion part (PD) of the image sensor (13) is irradiated with light, a charge is generated in this photoelectric conversion part (PD),
This charge is stored in the storage section (ST).

転送レジスタ(RG)は蓄積部(ST)の電荷を逐次転
送して出力する。増幅回路(26)はイメージセンサ(
13)の出力を増幅して出力するが、その出力はバイア
ス手段(99)によってA/D変換部(15)のアナロ
グ参照電圧(V ref)よりもA/D変換可能な一方
向にレベルシフトオフセットされたものとなる。したが
って、A/D変換部(15)においては増幅器(26)
から入力される信号は、常にレベルシフトオフセットか
A/D変換可能な方向に出るため、イメージセンサ(1
3)の画素出力に対するクリップなどが発生することは
ない。このように、レベルソフトオフセットが常にA/
D変換可能な方向に出るため、イメージセンサ(13)
から出力される画素出力に対するいわゆる足きりなどが
発生することがない。このように、増幅回路(26)の
出力をA/D変換部(15)でA/D変換した後、演算
制御手段(14)はレベルシフトオフセットの影響を除
去する。
The transfer register (RG) sequentially transfers and outputs the charges in the storage section (ST). The amplifier circuit (26) is an image sensor (
13) is amplified and output, and the output is level-shifted in one direction by the bias means (99) to enable A/D conversion compared to the analog reference voltage (V ref) of the A/D converter (15). It will be offset. Therefore, in the A/D converter (15), the amplifier (26)
The signal input from the image sensor (1
3) No clipping or the like occurs in the pixel output. In this way, the level soft offset is always A/
Image sensor (13) in order to exit in the direction where D conversion is possible.
There is no occurrence of so-called "fullness" in the pixel output output from the pixel output. In this way, after the output of the amplifier circuit (26) is A/D converted by the A/D converter (15), the arithmetic control means (14) removes the influence of the level shift offset.

〈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CCD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 CCD.

(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、(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、
PETという。)からなるバリアゲートであり、このバ
リアゲート(BG)は電圧印加時にはフォトダイオード
(PD)と蓄積部(ST)を接続して、フォトダイオー
ド(PD)で発生した電荷を蓄積部(ST)へ流入させ
る一方、電圧を印加しない時にはフォトダイオード(P
D)と蓄積部(ST)を分断し、フォトダイオード(P
D)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ンスタ、(S H)は蓄積部(S
T)と転送レジスタ(RG)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(SH)は電圧印加時には蓄積部(ST)と転送レジ
スタ(RG)とを接続して、蓄積部(ST)に蓄積され
た電荷を転送レジスタ(RG)へ移送する一方、電圧を
印加しない時には蓄積部(ST)と転送レジスタ(RG
)を分断し、蓄積部(ST)に蓄積された電荷が転送レ
ジスタ(RG)へ流入しないようにする。また、(RG
ICG)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(RGTCG)は、電
圧印加時には転送レノスタ(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
電荷を転送レノスタ(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、最も低いボテ
ンシャルになっている。
(1) is a photodiode array consisting of a plurality of photodiodes (PD) as photoelectric conversion means that generate charges according to the amount of incident light, and (ST) is an accumulation section 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 PET. ), and this barrier gate (BG) 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 (P
D) and the storage section (ST) are separated, and the photodiode (P
Stop the charge generated in step D) from flowing into the storage section (ST). In addition, (RG) is a transfer register that transfers charge from the left to the right in the drawing by two-phase drive, and (SH) is a storage unit (S
This is a transfer gate made of PET, which is a gate provided between the transfer register (RG) and the transfer register (RG). This transfer gate (SH) connects the storage section (ST) and transfer register (RG) when voltage is applied, and transfers the charge accumulated in the storage section (ST) to the transfer register (RG), while also transferring the voltage. When no voltage is applied, the storage section (ST) and transfer register (RG
) to prevent charges accumulated in the storage section (ST) from flowing into the transfer register (RG). Also, (RG
ICG) is an integral clear gate consisting of a FET as a gate. This integral clear gate (RGTCG) connects the transfer renostator (RG) and overflow drain (ODI) when voltage is applied, and removes unnecessary charges from the photodiode (FD) and storage section (ST) of each pixel prior to integration. Drain from the transfer renoster (RG) 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1
−(OG)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パリア
ゲ−1−(BG)のポテンシャルよりも低いボテンシャ
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(8−1)は、電荷が転送されるのに先立ち、
FET(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(L−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、グイオートの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 1 is connected between the photodiode (PD) and the overflow drain (OD2).
- (OG) is provided, and this overflow gate (
No voltage is applied to OG), and the potential is always fixed to be lower than the potential of the parier game-1-(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. Before the charge is transferred to the capacitor (8-1),
Charging is reset to the power supply voltage by the 0SRS signal applied to the gate of the FET (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 (L-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 Gouioto PN junction, 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AC膜(1−1)を
、後述の黒基準画素出力を取り出すために設けている。
A light-shielding AC film (1-1) is provided on the plurality of photodiodes (PDs) at the ends of the photodiode array (1) 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A&膜(9−1)で
遮光がなされている。このように輝度モニタ用フォトダ
イオード(9)はフォトダイオードアレイ(1)の整列
方向を長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AQ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ろ。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 the A& film (9-1). In this way, the brightness monitoring photodiode (9) is arranged with the alignment direction of the photodiode array (1) in the elongated direction, and is configured to straddle the two blocks at both ends of the photodiode array (1). AQ film (9
-1), it is possible to accurately monitor the average output level of the portion corresponding to the pixel used. 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ρ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τoCρ2という関係が成り立ち、長さQ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 luminance monitoring photodiode (9) has an elongated shape, and when its length is ρ and the output is taken out from one end, the length Q and the response time τ are generally
A relationship τoCρ2 holds true, and the longer the length Q, the more rapidly the responsiveness deteriorates. Therefore, in order to prevent the responsiveness from deteriorating, the output is extracted from the extraction electrode near the center of the brightness monitoring photodiode (9). Therefore, compared to the case where a contact is provided at the end of the photodiode (9), the response time is as shown in the following equation:
It is 1/4.

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(I O−1)が接続されており、イ
メージセンサ(13)の積分に先立ち、FET(I 0
−3)のゲートにAGCR3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
。AGCR8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 (IO-1), which is a storage means, is connected to the brightness monitoring photodiode (9), and prior to integration of the image sensor (13), an FET (I O
When the AGCR3 signal is applied to the gate of the capacitor (10-1), the capacitor (10-1) is charged to the power supply voltage VDD. After the AGCR8 signal is removed, the potential at the capacitor (10-1) drops due to charges generated in response to light irradiation. This potential is applied to a buffer (10-2
) is output as the AGCO8 signal.

補償用ダイオード(l I)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A12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
か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P
N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 (I) is provided to remove the dark output of the brightness monitor photodiode (9), and a light-shielding A12 film (11-1) is provided on top of this. . 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, this compensating diode (11), as shown in FIG. 7(a),
By making the N-type part consist of a number of parts separated from each other and aligned at regular intervals, and embedding these parts in the P-type part, the P on the surface that is the source of dark output can be reduced.
By increasing the length (peripheral length) La of the N-junction, it is designed so that the same amount of dark output can be obtained with a smaller size than the brightness monitoring photodiode (9).

上記補償用ダイオード(11)はコンデンサ(12−1
)に接続している。このコンデンサ(Il−1)はイメ
ージセンサ(13ンの積分に先立ち、FE’r(+2−
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(l I)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DO5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 (Il-1) is connected to FE'r (+2-
3) is charged to the power supply voltage VDD by the AGCRS 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 (I). This potential is output as the DO5 signal via the 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(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M D 1. 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
N B + 、 N B tの出力を行うと共に、I1
0バッファ(22)より、積分完了か否かを示すTIN
T信号とイメージセンサ出力のA/D変換開始を示すA
DS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。
Next, the overall hardware configuration will be explained along the block diagram of FIG. (14) in the middle of FIG. 2 is a microcomputer (μCom) 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 1. for switching the four modes of the image sensor (13), which will be described later. M D t
In addition to outputting two signals N B + and N B t for providing the output and operation timing of I1
0 buffer (22), TIN indicating whether integration is completed or not
A indicating the start of A/D conversion of T signal and image sensor output
The ADT signal, which is the logical sum with the DS signal, is manually input, and gain information Gl is also input.

G3信号が、NB、、NI3.信号の信号ラインを用い
て入力される。
The G3 signal is NB, , NI3. The signal is input using the signal line.

上記マイクロコンピュータ(14)より左側の回路は、
1チツプの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 l+ N B を信号の信号ラインの人出力
を切り換えて入力時にはNB、。
The circuit on the left side of the microcomputer (14) is
It is constructed on a single-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 output of the signal line of the signal N B l + N B to NB when inputting.

NB2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。
The NB2 signal is input from the microcomputer (14), and at the time of output, the Gl and G3 signals are input to the microcomputer (14).
14), the signal level of the microcomputer (14), the frequency dividing circuit (19), the integration time control section (20), the signal processing timing generation section (21), and the transfer lock generation section (30). ), etc., has an interface function with the signal level in the circuit.

一方、モード選択回路(23)は、M D + 、 M
 D 2信号をデコートし、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 + , M
This circuit decodes the D2 signal and selects one of the following four modes. MD, -“L”.

MDt−“し”の場合、モード選択回路(23)はrN
[信号のみを“■]”とし、INIモードを選択する。
In the case of MDt-“Yes”, the mode selection circuit (23)
[Set only the signal as “■]” and select INI mode.

IN[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”5MD2−
“H“の場合、モード選択回路(23)はINT信号の
みを“I4”とし、INTモードを選択する。INTモ
ードはイメージセンサ(I3)の積分を行うモードであ
る。MD、−“T−(”、MD2−“H”の場合、モー
ド選択回路(23)はDD+信号のみを“I−1“とじ
、DD!モードを選択する。DDIモードはイメージセ
ンサ(13)の読み出しを開始するモードであり、また
、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、−“H”、
MDt−“L”の場合、モート選択回路(23)はDD
2信号のみを“F(”とし、DD’2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(I5)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。
IN [mode is a mode in which the image sensor (13) is initialized. MD, -“L”5MD2-
In the case of "H", the mode selection circuit (23) sets only the INT signal to "I4" and selects the INT mode. The INT mode is a mode for performing integration of the image sensor (I3). In the case of MD, - "T-(", MD2 - "H", the mode selection circuit (23) binds only the DD+ signal to "I-1" and selects the DD! mode. In the DDI mode, the image sensor (13) This is also the mode in which sample and hold of the black reference pixel, which will be described later, is performed using the NB, , NB2 signals.MD, -“H”,
In the case of MDt-“L”, the mote selection circuit (23)
2 signal only as "F(") and select DD'2 mode. In DD2 mode, the image sensor (13) is read out, and the image sensor (13) that has been read out and processed is
13) output to the A/D of the microcomputer (I4)
This is the mode for transmitting to the converter (I5). The operation and functions of each mode will be described later.

」二足分周回路(19)はマイクロコンピュータ(1・
1)のクロック発生部(I8)で発生した基準クロック
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。を発生ずると共
に、積分時間制御部(20)と信号処理タイミング発生
部(2■)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 two-leg frequency divider circuit (19) is connected to the microcomputer (1.
The reference clock CP generated by the clock generator (I8) of 1) is divided, and the image sensor (13) transfer lock φ1. The clock φ that is the source of φ. At the same time, the integral time control section (20) and the signal processing timing generation section (2) generate a 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RG I CG倍信号クロックφ。
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 RG I CG times signal clock φ.

により、クロックφ1.φ2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モート、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ACCR8信号、BG倍信号
S)I信号、nGTcG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(
13)の各部に与えられる。また、積分時間制御部(2
0)は、イメージセンサ(13)の積分が適正となった
時“L”−“II”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V P L G、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。
Accordingly, the clock φ1. φ2 is created and used 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 ACCR8 signal, the BG multiplied signal S)I signal, and the nGTcG signal 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 by the image sensor (
13). In addition, the integral time control section (2
0) is the integration completion signal VPLG from the brightness determination circuit (24), which is a subtraction means, which becomes "L" - "II" when the integration of the image sensor (13) becomes appropriate, or the mode selection circuit. A BG multiplied signal is generated by the timing signals NB, , NB2 transmitted when the DDI signal from (23) is at "H", and the operation of terminating the integration is performed.

さらに、この積分時間制御部(20)はDDI信号か“
I−1”となっている時、タイミング信号NB、。
Furthermore, this integral time control section (20) is controlled by the DDI signal.
I-1'', the timing signal NB.

NB2によってS H信号を発生し、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
(I3)より送られるAGCOS信号とDO9G9信号
りイメージセンサ(13)に照射される光屯をモニタし
、積分が適正なレベルに達したと判断された場合に、V
l’;’LG信号を反転する機能と、低輝度時に積分を
VFLG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。
The NB2 generates the SH signal and starts reading the output from the storage section (ST). At this time, a signal for obtaining luminance information, which will be described later, an SH multiplied signal, and φa, φb, and φC1φd signals are transmitted to the luminance determination circuit (24). The brightness determination circuit (24) monitors the AGCOS signal and DO9G9 signal sent from the image sensor (I3) and the light intensity irradiated to the image sensor (13), and when it is determined that the integration has reached an appropriate level. ni, V
l';'Gl function for inverting the LG signal, and determining the level of the integral when using the VFLG signal inverter for integration at low brightness and switching the gain of the image sensor (13) according to that level. , and has a function of outputting G3 signals.

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(8−1)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r(SS/H信号によってサンプルホールドした
後、この電位O8を転送りロックに従ってコンデンサ(
8−1)に転送される各画素の発生電荷により降下した
コンデンサ(s−H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 09R9 signal.
After sampling and holding the potential O8 immediately after the capacitor (8-1) is charged by -3) using the r(SS/H signal sent from the signal processing timing generation unit (21)), this potential O8 is transferred and locked. According to the capacitor (
8-1) is transferred to the capacitor (s-H) which has dropped due to the electric charge generated in each pixel, and the difference with the potential O8 is taken, amplified, and output as a signal Vos' to the OB subtraction AGC differential which is the subtraction means. 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、Aa遮光のない通常画
素つまり有効画素の出力との差動増幅と、出力Vos’
のサンプルホールドを行っている。フォトダイオード(
PD)は、常に暗時出力を伴うため、AQ遮光を施した
フォトダイオード(PD)によって検出される画素を黒
基準画素として、暗時出力の基準画素とし、通常画素の
出力からその黒基準画素成分を減算して得られた値をイ
メージセンサ(13)の出力としている。上記OB減算
AGC増幅回路(26)は、AGC差動増幅回路(25
)からの出力V os’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O6S/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OB
S/H信号により、黒基準画素出力中に、その出力Vo
s’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 Aa light shielding, that is, the effective pixel, and the output Vos'
Sample hold is being carried out. Photodiode(
PD) always involves dark output, so the pixel detected by the AQ-shielded photodiode (PD) is used as the black reference pixel and the dark output reference pixel, and the black reference pixel is calculated from the output of the normal pixel. The value obtained by subtracting the components is the output of the image sensor (13). The OB subtraction AGC amplifier circuit (26) includes an AGC differential amplifier circuit (25).
Since the output V os' from ) is repeatedly input in synchronization with the transfer lock, the signal processing timing generator (
21) The level of the signal output V as' of the effective pixel is sampled and held by the O6S/H signal sent from the signal processing timing generator (21), and the OB signal sent from the signal processing timing generator (21)
Due to the S/H signal, during the black reference pixel output, the output Vo
Sample and hold s'.

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V os’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 rerより下側に出力する。
The OB subtraction AGC amplifier circuit (26) subtracts the sampled and held black reference pixel output level Vos' from the sampled and held valid pixel signal output level Vos', and also G3 output from the brightness determination circuit (24). It is multiplied by a gain that is switched by the signal and output as a signal Vos below the analog reference voltage V rer.

定範囲電圧出力手段である温度検出部(27)は、第1
3図に示される抵抗分割回路で温度の検出を行っている
。この抵抗分割回路(27)は、拡散により形成された
拡散抵抗(32)とポリノリコン(Po1y−5i)で
形成された抵抗(33)を備え、これらは常温で等しい
抵抗値となるよう設計されている。各抵抗(32)、(
33)は温度係数が異なるため、それらの接続点からバ
ッファ(34)を介して出力される出力V TMPは、
Vref/2を中心として温度に応じたものとなる。な
お、アナログスイッチ(31)は、DD2モードではD
D丁=“L”となり、アナログスイッチ(31)をオフ
にすることでl肖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−“I7”の場合にオン
となる。これによってDD2モードの時は、出力Vou
tとして信号Vosを出力し、DD2モード以外では出
力Vout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(I4)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 
refより低電圧側のアナログ出力のA/D変換をAD
T信号で開始し、ディジタルデータに変換している。
The temperature detection section (27), which is a fixed range voltage output means,
Temperature is detected by the resistance divider circuit shown in Figure 3. This resistor divider circuit (27) includes a diffused resistor (32) formed by diffusion and a resistor (33) made of polynolylic resin (Po1y-5i), which are designed to have equal resistance values at room temperature. There is. Each resistor (32), (
33) have different temperature coefficients, the output V TMP output from their connection point via the buffer (34) is:
It depends on the temperature around Vref/2. Note that the analog switch (31) is set to D in the DD2 mode.
D = "L" and the analog switch (31) is turned off to reduce the current. 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 "I7", the analog switch (29) is turned on. As a result, in the DD2 mode, the output Vou
The signal Vos is output as the output t, and the signal VTMP is output as the output Vout in modes other than DD2 mode. The signal Vout is input to the A/D converter (15) in the microcomputer (I4), where the analog reference voltage V
A/D conversion of analog output on the lower voltage side than ref
It starts with a T signal and converts it to digital data.

このように、アナログスイッチ(28,29)を切り替
えて、OB減算AGC差動増幅回路(26)が使用画素
に対応する信号Vosを出力している場合は、その信号
をA/D変換部(15)に入力する一方、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)に入力しているので、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 TMPがA/D変換部(15)に人力される。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 is input from the temperature detection section (27).
Since P is input 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. From (27), a voltage V TMP 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MDI−“L″。The microcomputer (14) is MDI-“L”.

MD2=“L“を出力すると、モード選択回路(23)
はIN[信号のみを“■]”とし、積分時間制御部(2
0)にイニシャライズモード(INIモード)であるこ
とを告知する。INIモードはイメージセンサ(I3)
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(1
3)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モートを設定すると共に、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)
is set to IN [only the signal is “■]”, and the integral time control section (2
0) to notify that it is in initialization mode (INI mode). INI mode is image sensor (I3)
This mode is for discharging unnecessary charges from the image sensor (13) immediately after the power is turned on. Image sensor (1
3), after the power is turned on, the photodiode (PD), which is a potential well, the storage section (ST), and the transfer register (RG
) has accumulated unnecessary charge, and it is necessary to quickly discharge this charge and start up the image sensor (13) so that it can be used. Therefore, in order to quickly discharge unnecessary charges, an INI mote 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)にて左側力らオーバ
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), the left side force is the overflow drain (OD2), the overflow gate (
OG), photodiode (PD).

バリアゲート(BG)、蓄積部(ST)、移送ゲート(
S H)、転送レジスタ(RG)、積分クリアゲート(
RG I CG)、オーバーフロートレイン(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>RG
 I CG>OD lとなるようにそのボテンシャルが
設計され、フォトダイオード(PD)、蓄積部(ST)
、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 (
S H), transfer register (RG), integral clear gate (
RG I CG), overflow train (ODl)
It becomes. Barrier gate (BG), transfer gate (S
H), 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 (b
), PD>BG>ST>SH>RG>RG
The potential is designed so that I CG > OD l, and the photodiode (PD) and storage section (ST)
At this time, unnecessary charges in the transfer register (RG) are discharged to the overflow drain (ODl). 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、N B l=“I7”、NB2−“L′の状
態で、バリアケート(BG)、移送ゲート(S H)、
積分クリアゲート(RGICG)の各ゲートには電圧は
印加されておらず、またフォトダイオード(PD)。
At this time, in the state of N B l = "I7", NB2 - "L', barrier gate (BG), transfer gate (S H),
No voltage is applied to each gate of the integral clear gate (RGICG) and 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(“。The microcomputer (14) is NB, -"I(".

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

BG=“H”、RG I CG=“H”をイメージセン
サ(13)に出力する。さらに、S H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RGI
CG信号とφ。のノア出力を転送りロックφ2として、
SH−“■]”、RGICG−“H゛の場合には、φ、
−“H”、φ2=“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、RGICG、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(r(G)の不要電荷を排出する。
BG="H" and RG I CG="H" are output to the image sensor (13). Furthermore, S H signal, RG I
The CG double 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 RGI
CG signal and φ. Transfer the Noah output of and use it as lock φ2,
In the case of SH-“■]”, RGICG-“H゛, φ,
- When the image sensor (13
) has been stopped. The image sensor (13) is SH, BG, RGICG, φ1. φ
, the unnecessary charges from the photodiode (PD), the storage section (ST), and the transfer register (r(G)) are discharged as shown in FIG. 3(b).

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、=“L”。
The microcomputer (14) continues with NB, -“H”
, NBt="H", and then NB,="L".

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SH倍信
号“L”に戻ったことにより転送りロックφ、が動き始
め、転送りロックφ、は“L“である。
NB! ="H" is output. In response to this, the integral time control section (20) sets the clock φ. and returns the SH double signal and BG double signal to “L” (Fig. 3 (C), Fig. 4 (C)
)). On the other hand, in the transfer lock generation unit (30), the transfer lock φ starts to move due to the SH multiplied signal returning to “L”, and the transfer lock φ is “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φ2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 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 φ2 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). RG) will not flow in.

タイマーが所定時間経過したことを計時した後、マイク
ロコンピュータ(14)は、NB、、NBtを共に“L
”に戻す。積分時間制御部(20)は、これによりφQ
と同期してRG I CG倍信号“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(RGI
CG)は閉じる。それと同時に、転送りロック発生部(
30)ではRG I CG倍信号“L”になったことで
、転送りロックφ、ら動き始める(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) sets both NB and NBt to "L".
”.The integral time control section (20) thereby returns φQ
The RG I CG double signal is set to "L" in synchronization with. Then, the voltage applied to the RGICG terminal of the image sensor (13) becomes zero, and the integral clear gate (RGICG) becomes zero.
CG) closes. At the same time, the transfer lock generation section (
30), the RG I CG double signal becomes “L”, and the transfer lock φ starts to move (Fig. 3 (e), 4
Figure (e)). With this, one cycle of unnecessary charge discharging operation is completed.

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

本発明においては、各レジスタ(RG)に積分クリアゲ
ート(RGICG)を接続した構造により、各レジスタ
(RG)の不要電荷の排出をレジスタ(RG)からの転
送により行う必要がなくなるので、1回の不要電荷排出
動作の1ザ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MD、−“L”。The microcomputer (14) is MD, -“L”.

MD、−“H“を出力すると、モード選択回路(23)
はINT信号のみを“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 outputs −“H”, the mode selection circuit (23)
In this case, only the INT signal is set to “H”, and the integral time control section (20
) to notify that it is in 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の立上りの時期である)と同期を取って“I−(”
に立ち上げられる。これはINl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”、 N B x−“H”を出力した場合、IN
I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、IN′r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”
, NB, - After the microcomputer (14) outputs "L", the integral time control section (20) outputs φ. (In the figure, this is the rising time of φ1.) “I-(”)
will be launched on. This is the same as in IN1 mode. However, the microcomputer (14) is NB,
- “L”, NB x - “H” output, IN
φ in I mode. BG double signal “L” again in synchronization with
However, in IN′r mode, the BG double signal “H”
It remains as it is. BG double signal “L” at the end of integration (described later)
becomes.

第5図(C)、第6図(C)の時点で移送ゲート(SH
)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(PD)、蓄積部(ST)、オーバーフ
ローゲート(OG)より高いポテンシャルに復帰し、こ
の時点から、フォトダイオード(FD)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 (SH
) 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 generated charges flow into the storage section (ST) and begin to be accumulated in the storage section (ST), and integration is started 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AGCR9信号をイメージセンサ(+3
)に出力する。第1図に示されるように、AGCR8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(1(1
−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AC;CRS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(1〇−1)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(12−1)も発生
した電荷に応じてその電位か降下し始める。各々の電位
は各バッファ(IO−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、AGCO9信号は
オペレーショナルアンブリファイア(以下、オペアンプ
という。X43)のプラス入力へ入力され、DO8信号
はオペアンプ(43)のマイナス入力へ人力され、その
差動を取った出力がオペアンプ(43)から出力される
。オペアンプ(43)の出力V 43は下式で表わされ
る。
The integration time control section (20) transmits the AGCR9 signal to the image sensor (+3
). As shown in FIG. 1, the AGCR8 signal is transmitted to the FET (1 (1)
-3) and the gate of the FET (+2-1) connected to the capacitor (+2-1) connected to the compensation diode (11).
2-3) is applied to the gate. By applying the above AC; CRS signal, the above capacitor (10-1)
, (12-1) are charged to approximately the power supply voltage VDD. S.H.
When the AGCR9 signal becomes "L" at the same timing as the double signal, the power supply is cut off, and from then on, the brightness monitoring photodiode (9) generates a charge according to the amount of light irradiated, and the photodiode (9) connected to this The potential of the capacitor (10-1) begins to drop in accordance with the generated charge. On the other hand, the compensating diode (11) generates a charge due to its dark output, and the potential of the capacitor (12-1) connected thereto also begins to drop in accordance with the generated charge. Each potential is outputted to the analog circuit shown in FIG. 8 of the brightness determination circuit (24) in FIG. 2 via each buffer (IO-2) and (12-2). In Fig. 8, the AGCO9 signal is input to the positive input of an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier (X43)), the DO8 signal is input to the negative input of an operational amplifier (43), and the differential output is the operational amplifier (X43). 43). The output V 43 of the operational amplifier (43) is expressed by the following formula.

V+3=Vref (DOS  AGCOS)この出力
V43は輝度判定手段である一つのコンパレータ(45
)のマイナス人力に人力されている。
V+3=Vref (DOS AGCOS) This output V43 is connected to one comparator (45
)'s negative human power.

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、供給されろ定電圧はV
4゜= (V rer −V th)である。コンパレ
ータ(45)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 supplied constant voltage is V.
4°=(V rer −V th). The output of the comparator (45) is “ when V 43 < V 49”
In other words, Vref-(DOS-AGCOS)<Vref-Vth
It becomes "H" when DO9-AGCOS>Vth.

(DO9−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、DO9−
AGCOS夕0であり、コンパレータ(45)の出力(
VF’LG)は“L″になっている。積分中に(DO8
−AGCOS)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(V F L G)は“L“
から“I4”へと反転する。第6図のタイムチャートに
示されるように、積分時間制御部(20)は、コンパレ
ータ(45)の出力VFLGが反転した時点で、BG倍
信号“L”にする。BG倍信号“L”になると、第5図
(e)に示されるように、バリアゲート(BG)のポテ
ンシャルがフォトダイオード(PD)のポテンシャルよ
り大きくなり、フォトダイオード(PD)で発生した電
荷が蓄積部(ST)へ流入することを防ぎ、蓄積部(S
T)に蓄積された電荷は、VFLG信号が“I−1”、
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。
(DO9-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 monitoring photodiode (9) is insufficient, and DO9-
AGCOS is 0, and the output of the comparator (45) (
VF'LG) is at "L". During the integration (DO8
-AGCOS) becomes greater than the voltage of vth,
The integration for the image sensor (13) is appropriate, and the output (V F L G) of the comparator (45) is “L”
to "I4". 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 greater than the potential of the photodiode (PD), as shown in Figure 5(e), and the charge generated in the photodiode (PD) increases. It prevents the water from flowing into the storage part (ST).
The charge accumulated in T) is generated when the VFLG signal is “I-1”,
That is, when the BG multiplied signal becomes "L", it is held and the integration ends. The charge generated after the completion of integration is accumulated in the photodiode (PD), and even if the accumulation progresses, the charge generated in Fig. 5 (e
), it crosses the overflow gate (OG), which has a lower potential than the barrier gate (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TINT信号の
反転を告知する。以上で積分モードにおける積分開始動
作、および高輝度時の積分終了の動作の説明を終了する
Further, the integration time control unit (20) sets the BG multiplied signal to "L" and at the same time 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、f−夕読み出しモード1(DDI
モード)について説明する。
Next, the third mode, f-event read mode 1 (DDI
mode).

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

MD、−“)−1”を出力すると、モード選択回路(2
3)はDD+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(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 MD, -“)-1” is output, the mode selection circuit (2
3), only the DD+ signal is set to “H”, and the integration time control section (
20) to notify that it is in DDI mode. The DDI mode is a mode in which the integration is completed at low brightness and the reading of each pixel data of the image sensor (13) 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
検出サイクルか長くなり、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(I4)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、−“I]”1MD2−“■(”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DD+モードにて、NB、
−“l(″。
For example, when used in a focus detection device for a camera, the focus detection cycle becomes long and the focus detection cannot keep up with the movement of the subject. Therefore, the longest integration time allowable within the microcomputer (I4) 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, -"I]"1MD2-"■(" is output, the transition is made to the DDI mode, and the operation of completing the integration is performed in the DDi mode.The integration time control section (20) in the DD+ mode outputs NB,
-“l(″.

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(S T)への流入が停止し、積分が終了する(第
22図)。
NB, - “L” signal is sent 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 (FIG. 22).

次に、イメージセンサ(I3)の各画素データ読み出し
開始動作について説明する。低輝度時、高輝度時にかか
わらず、DDIモードにてマイクロコンピュータ(14
)がNB、=“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(J)、(g)に示されろように、イメージセンサ
(I3)のSrイ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φ8
.φ2により、各画素の信号電荷は転送され、読み出さ
れる。各蓄積部(ST)に蓄積された信号電荷の転送レ
ジスタ(RG)への移送は、マイクロコンピュータ(1
4)がDDIモードにてNB、−“H″、NBt=“L
“を出力したときに行なわれるが、このとき、転送レジ
スタ(RG)が積分開始後の非定常状態から復帰し、定
常状態となっていることが必要である。
Next, the operation to start reading out each pixel data of the image sensor (I3) will be explained. Regardless of whether the brightness is low or high, the microcomputer (14
) outputs NB,=“H”, NB,−“L”, the integral time control unit (20) locks the transfer φ. Synchronize and transfer lock φ. The SH signal pulse is generated at the timing of "H" (FIG. 6 or FIG. 22). As a result, as shown in FIGS. 5(J) and (g), a pulse voltage is applied to the Sr gate of the image sensor (I3), and the signal charge of each pixel is accumulated in each accumulation section (ST). is transferred to the transfer register (RG). After that, transfer lock φ8
.. The signal charge of each pixel is transferred and read out by φ2. Transfer of the signal charges accumulated in each accumulation section (ST) to the transfer register (RG) is carried out by a microcomputer (1
4) is in DDI mode, NB, -“H”, NBt="L"
This is performed when " is output. At this time, it is necessary that the transfer register (RG) returns from the unsteady state after the start of integration and becomes a steady state.

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

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

全ての転送レジスタ(r(G)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 (r(G) 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−1″から“L
”になった後、さらに画素数×転送りロック1周期(N
XT)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 is from "I-1" to "L".
”, then the number of pixels x one transfer lock period (N
XT).

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
で積分は終了されるため、1周期(NxT)経過後逸、
S Hパルスの発生を待たせることが可能である。
At high brightness, the integration is often completed within one cycle (NXT), but since the integration is terminated by closing the barrier gate (BG), the integration is completed after one cycle (NxT) has elapsed.
It is possible to make the generation of the S H pulse wait.

次に、読み出された画素出力の処理に関し、第1+図、
第12図に沿って以下に説明する。
Next, regarding the processing of the read pixel output, Figure 1+,
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、−“I(”のタイミングで、第1図に示す
コンデンサ(8−1)に転送される。信号処理タイミン
グ発生部(21)では、この信号電荷の転送に先立ち、
第12図に示されるように、φ1−“■]“、φ、=“
L”のタイミングで0SR8信号パルスを発し、第1図
に示すFET(8−3)のゲートにこのパルスを印加し
て、コンデンサ(8−1)を略電源電圧に充電してリセ
ットする。φ1=“L″。
The signal charge of each pixel of the image sensor (13) is φ, −
At the timing of "L", φ, -"I("), the signal charge is transferred to the capacitor (8-1) shown in FIG.
As shown in FIG. 12, φ1−“■]”, φ,=“
The 0SR8 signal pulse is generated at the timing of "L", 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.φ1 = “L”.

φ2−“H”となった時点で信号電荷の転送が行われる
と、このコンデンサ(8−1)の電圧は、信号電荷によ
り低下し、イメージセンサ(13)の出力O8は第12
図に示されるように出力される。AGC差動増幅回路(
25)では、信号処理タイミング発生部(21)より送
られるRSS/HSS/上り、リセット時の電圧レベル
を第11図の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)のプラス入力へ人力する。
When the signal charge is transferred at the time when φ2 becomes “H”, the voltage of this capacitor (8-1) decreases due to the signal charge, and the output O8 of the image sensor (13) becomes the 12th
The output is as shown in the figure. AGC differential amplifier circuit (
25), the RSS/HSS/up and reset voltage levels sent from the signal processing timing generator (21) are measured by the sample and hold circuit consisting of the PET (52), capacitor (53), and buffer (51) shown in Figure 11. According to
Store it and manually input it to the positive 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、PET(5
5゜56.57.58)のゲートに人力されるGl、0
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V os’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
5゜56.57.58) Gl manually applied to the gate, 0
The output differentially amplified with a gain determined by the two signals (see FIG. 11) is output from the operational amplifier (54) as V os' (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1ノ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 one novel of integration, and a gain is applied to the output of the image sensor (13) according to the result, so that the output is always at an appropriate level. I'm trying to get it.

以下、第8図の輝度判定アナログ回路、第9図のパルス
タイミングチャート、第1O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■43=Vrer−(DOS−AGCOS)が出力
され、輝度判足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(r(VC)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
すると、第1O図のラッチI(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 logic circuit of FIG. 1O, and the truth table of FIG. 24. Note that the brightness determination circuit (23) is constituted by this brightness determination analog circuit and the brightness determination logic circuit. As shown in Fig. 8, the operational amplifier (43) outputs an output (43=Vrer-(DOS-AGCOS)) corresponding to the amount of light, and a comparator (45), which is a luminance determination means, outputs an output corresponding to the amount of light.
is input to the negative input of When determining the integration time, φd is applied as shown in FIG.
Vth) is input. Now, when the SH pulse occurs, latch I (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FET(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)が人力される。ここで、もし くDO9−AGCOS)>Vth/2 であれば、コンパレータ(45)の出力■FLG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 re「−
V th/ 4 )が入力される。ここで、もしくDO
3−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“■(”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 re
「−V th/ 8 )が入力される。ここで、(DO
3−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。
Thereafter, as shown in FIG. 9, when the φC pulse is generated, the FET (48) in FIG. 8 is turned on, and the positive input of the comparator (45) is
2) is done manually. Here, if DO9-AGCOS)>Vth/2, the output ■FLG 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 re "-
Vth/4) is input. Here, if DO
3-AGCOS)>Vth/4, the output VFLG of the comparator (45) is “1”.
-1", and in FIG. 10, the AND gate (71
) output becomes "■(", and latch 2 (74) is set.Furthermore, as shown in FIG. 9, when the φa pulse is generated, the FET (46) in FIG. 8 is turned on, The positive input of the comparator (45) has (V re
"-V th/ 8 ) is input. Here, (DO
3-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.

−以下余白− このように、PET(49,48,47,46)を逐次
オンにすることによって、基準電圧発生回路(RVC)
が複数の基準電圧を発生するので、一つのコンパレータ
(45)で複数段に輝度を判定でき、イメージセンサ(
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。
-Left below- In this way, by sequentially turning on PET (49, 48, 47, 46), the reference voltage generation circuit (RVC)
generates multiple reference voltages, one comparator (45) can judge the brightness at multiple stages, and the image sensor (
13) The number of comparators formed on the same chip can be reduced.

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

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

第11図に示すように、信号Vos’はFET(60)
、コンデンサ(62)、バッファ(64)からなるサン
プルボ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 os
’のホールディングは信号処理タイミング発生部(21
)からφ、−“L”、φ2=“■]”の信号電荷転送時
のタイミングで発生ずるOSS/H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A12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/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 Vos' is connected to the FET (60)
, a capacitor (62), and a buffer (64).
65) is input to the negative input. This signal V os
' is held by the signal processing timing generator (21
) to φ, -“L”, φ2=“■]” This is performed by an OSS/H pulse signal generated at the timing of signal charge transfer. The signal Vos' is also input to a sample and hold circuit consisting of an FET (59), a capacitor (61), and a buffer (63). This sample and hold circuit samples and holds the output of the black reference pixel subjected to the A12 light shielding shown in FIG. The pulse that provides sample and hold timing is the OBS/H signal shown in FIG. 12, which is generated in the sequence shown below.

第2,12図に示すように、INTモードからDD+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 DD+ mode, an ADS signal that provides timing for starting 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”、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/I−I信号
を“H”とする。引き続き、マイクロコンピュータ(1
4)は次のADS信号が立ち上がる迄にNB。
= "H", NB, - "H", and the signal processing timing generating section (21) thereby sets the OBS/I-I signal to "H". Next, the microcomputer (1
4) is NB until the next ADS signal rises.

=“L”、NB、=“H”を出力し、信号処理タイミン
グ発生部(21)はこれによってOBS/H信号を“L
”とする。以上によって第11図に示すFET(59)
、コンデンサ(61)、バッファ(63)からなるサン
プルホールド回路は入力される黒基準画素出力をホール
ドし、これをオペアンプ2(65)のマイナス入力へ人
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口利表)で増幅され、信号Vosとしで出
力される(第12図)。
= “L”, NB, = “H”, and the signal processing timing generation unit (21) thereby outputs the OBS/H signal “L”.
”.As a result of the above, the FET (59) shown in FIG.
, a capacitor (61), and a buffer (63) holds the inputted black reference pixel output and inputs it to the negative input 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 (No. 11 Interest Table) 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弗レベルが減算され
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 unaffected by noise is extracted, and the black base level is further subtracted from the signal unaffected by 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OSに対し
て、x8.X16.X32゜X64のゲインを切り換え
るため、オペアンプ1(54)で2段階、オペアンプ2
(65)で2段階のゲイン切り換えを行うようにしてい
る。この場合、オペアンプ(54)、(65)には常に
オフセットの問題がある。2段階でゲインをかける場合
、初段のゲインをGNI、後段のゲインをGN2とし、
各オペアンプのオフセットを△V1人力を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 OS of the image sensor (13), x8. X16. In order to switch the gain of
(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 ΔV1, the manual power is vi1, and the output is Vo, then the output is expressed by the following formula.

Vo−((Vi+△V) x GNI+△v)xGN2
= Vi X GNI X GN2+△V −(GNI
 X GN2 + GN2)−(Vi+△V)xGNl
xGN2+△VXGN22段のオペアンプのトータルの
ゲインGNIXGN2が変わらない場合には、上式の第
2項(△■xGN2)でGN2によるオフセットが現わ
れる。
Vo-((Vi+△V) x GNI+△v)xGN2
= Vi X GNI X GN2+△V −(GNI
X GN2 + GN2)-(Vi+△V)xGNl
xGN2+ΔVXGN If the total gain GNIXGN2 of the 22-stage operational amplifier does not change, an offset due to GN2 appears in the second term (Δ■xGN2) 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V ref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
ットか参照電圧Vref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 downstream operational amplifier 2 (65) performs a level shift based on a voltage that is one diode (99) serving as a bias means from the reference voltage V ref, so it always performs A/D conversion. As much as possible, the offset is made to be output on the lower voltage side than the reference voltage Vref.

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、A12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争画素か減算さ
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 re「と−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VoffseLが生ずるために、出
力は(V ref−VofTset)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ろ。以降有効画素の出力はこ
のVo[Tset分をマイクロコンピュータ(I4)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)に入力されるデータは実質的にはオフセット成分
を除去したデータと同じことになる。
After 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 A12 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, an output that matches the reference voltage Vre' can be obtained.However, Since the output of the operational amplifier 2 (65) always has an offset VoffseL on the lower voltage side than the reference voltage Vrer, the output becomes (Vref-VofTset).
When /D conversion is performed, a signal corresponding to Voffset can be obtained as digital data. Thereafter, the output of the effective pixel is subtracted by this Vo[Tset by the calculation of the microcomputer (I4), so the output of the effective pixel is subtracted by the microcomputer (I4).
The data input to 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NB1
.NBtの信号の入出力を切り換え、NB、にG1信号
、Nl3t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。
Therefore, NB1 connected to I10 buffer (22)
.. It switches the input/output of the NBt signal, outputs the G1 signal to NB, the G3 signal to Nl3t, 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として出力されろ
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V out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V
 □s’ (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 os
’ (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(1
5)に出力している。
The pixels used in this system are image sensors (13)
are pixels detected in two separate regions of
No photodiode (PD) is provided between the two regions. A/D with the output of these pixels as V out
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 DD1 mode. Output Vos' of AGC differential amplifier circuit (25)
is the output component V corresponding to the optical signal when outputting from an effective pixel.
□s' (s ig) and dark output component V os' (
(V os' = V
os' (sig) + V os' (dark)
). V os in the OB subtraction AGC differential amplifier circuit (26)
' (dark) is subtracted, and Vos= V ref - G N 2 X (Vos'
-Vos' (dark)) as the A/D converter (1
5) is output.

このとき、フォトダイオード(PD)を除去した画素の
出力は光信号に対応する出力も暗時出力成分らないため
、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= V ref−GN2 X (0−Vos’ 
(dark))> V ref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(28)、(29)を
切り替えて、常にA/D変換可能な温度検出出力VTM
Pを出力している。このように、有効画素の出力時のみ
DD2−“H”としてVosの出力を行い、無効画素の
出力時はDD2−“L“としてVTIAP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 in the OB subtraction AGC differential amplification (26), Vos=Vref-GN2X (0-Vos'
(dark))> V ref, and Vos becomes higher voltage than the reference voltage V er, contrary to the lower voltage side than the reference voltage V ref that can be converted into A/D.
Exceeding the dynamic range of conversion, the A/D converter (15
) may result in destruction. For this purpose, except for the output of effective pixels, the analog switches (28) and (29) are switched, and the temperature detection output VTM, which can be converted into A/D, is always output.
Outputs P. In this way, by outputting Vos with DD2-“H” only when outputting a valid pixel, and outputting VTIAP with DD2-“L” when outputting an invalid pixel, the dynamic range of A/D conversion is always maintained. A/D conversion is performed within the unit.

以上でI)D2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 I)D2 mode and the explanation of the first embodiment.

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

まず、第2の実施例を示す第14図のブロック図と第1
の実施例を示す第2図のブロック図の相違によって示さ
れるように、第2の実施例はアナログ参照電圧V re
f’がAGC差動増幅回路(125)から出力されてい
る点で第1の実施例と相違する。また、第14図では第
1の実施例におけるOB減算AGC差動増幅回路が除去
されている。
First, the block diagram of FIG. 14 showing the second embodiment and the block diagram of FIG.
As shown by the differences in the block diagram of FIG. 2 illustrating an embodiment of the analog reference voltage V re
This embodiment differs from the first embodiment in that f' is output from the AGC differential amplifier circuit (125). Furthermore, in FIG. 14, the OB subtraction 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(+25)中のPET(159)、コ
ンデンサ(161)およびバッファ(163)からなる
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、ボールドされた出力を
V ref’として出力している。このVref’はA
/Dコンバータ(115)にアナログ参照電圧として供
給され、A/D変換部(115)では、この電圧を基準
として、人力された電圧を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 consisting of a PET (159), a capacitor (161) and a buffer (163) in the GC differential amplifier circuit (+25) samples and holds the output of the black reference pixel using the OBS/H pulse. In the first embodiment, the held output was connected to the negative input of operational amplifier 2 (65) and subtraction was performed by operational amplifier 2 (65), but in the second embodiment, the bolded output was connected to the negative input of operational amplifier 2 (65). It is output as ref'. This Vref' is A
The voltage is supplied to the /D converter (115) as an analog reference voltage, and the A/D converter (115) performs A/D conversion of the manually input voltage using this voltage as a reference.

すなわち、人力V outと参照電圧V ref”の差
動を取ってディノタル値に変換するため、A/D変換部
(+ 15)内で黒基準画素出力の減算を行うことと等
価となる。
That is, since the difference between the human power V out and the reference voltage V ref is taken and converted into a dinotal value, this is equivalent to subtracting the black reference pixel output in the A/D converter (+15).

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 。
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 image sensor (13).

暗時出力の除去と同時にオペアンプ2(165)のオフ
セットの除去が行われる。
At the same time as removing the dark output, the offset of operational amplifier 2 (165) 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有する。第18図
でVinとして人力されるイメージセンサの出力は黒基
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パルスにて、PET(201)、
コンデンサ(202)およびバッファ(203)からな
るサンプルホールド回路によってサンプルボールドされ
る。そして以降入力される有効画素出力はオペアンプ(
205)により、サンプルホールドされた黒基準画素出
力分を減算された後、A/D変換回路(206)へ入力
される。
FIG. 18 shows the A/D converter (215), and this A/D converter (215)
The conversion section (215) includes an A/D conversion circuit (206) and an internal circuit provided on the same chip. In FIG. 18, the output of the image sensor, which is manually inputted as Vin, consists of the output of a black reference pixel and the output of the effective pixel following this pixel. The output of the black reference pixel is OBS/H pulse, PET (201),
A sample and hold circuit consisting of a capacitor (202) and a buffer (203) performs sample bolding. The effective pixel output that is input from then on is the operational amplifier (
205), the sampled and held black reference pixel output is subtracted therefrom, 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(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)に人力されていないという
点で異なっており、AGC差動増幅回路(225)は第
3の実施例と全く同一の構成である。
Next, a fourth example in which the dark time output removing means is different from the above-mentioned embodiment.
An example will be explained. FIG. 19 is a hardware block diagram according to the fourth embodiment. This is different from FIG. 16, which is a block diagram of the third embodiment, when the reference voltage V re
The difference is that f is not manually input to the A/D converter (315), and the AGC differential amplifier circuit (225) has exactly the same configuration as the third embodiment.

第20図にA/D変換部(315)を示し、このA/D
変換部(315)はA/D変換回路(405)とそれと
同一チップ上に設けられた内部回路を有する。イメージ
センサ(13)が黒基準画素の出力を行っている間にA
/D変換部(315)にはOBS/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PE
T(401)、コンデンサ(402)、バッファ(40
3)からなるサンプルボールド回路によって、サンプル
ホールドされる。ホールドされた黒基準画素出力はアナ
ログ参照電圧(V rer’ )としてA/D変換回路
(405)に人力される。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(V
ref’ )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 becomes PE.
T (401), capacitor (402), buffer (40
3) is sampled and held by the sample bold circuit. The held black reference pixel output is input to the A/D conversion circuit (405) as an analog reference voltage (V rer' ). After that, the effective pixel output of the image sensor (13) inputted to the terminal Vin is the second
As in the embodiment, the output of the held black reference pixel (V
ref') is subtracted and then A/D converted. 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、
光電変換部と蓄積部と転送レジスタとを有するイメージ
センサと、このイメージセンサの出力を増幅する増幅回
路と、この増幅回路の出力をA/D変換して演算制御手
段に出力するA/D変換部とを備え、さらに、上記増幅
回路にはその出力がA/D変換部のアナログ参照電圧よ
りもA/D変換可能な一方向にレベルシフトオフセット
するようにするバイアス手段を含んでいるので、A/D
変換部に入力される信号のレベルシフトオフセットは常
にA/D変換可能な方向に発生し、したがって、イメー
ジセンサの画素出力の一部がいわゆる足切りされるよう
なことがない。
<Effects of the Invention> As is clear from the above, the solid-state imaging device of the present invention has the following effects:
An image sensor having a photoelectric conversion section, a storage section, and a transfer register, an amplifier circuit that amplifies the output of this image sensor, and an A/D conversion that converts the output of this amplifier circuit into a digital signal and outputs it to an arithmetic control means. The amplifier circuit further includes bias means for level-shifting the output of the amplifier circuit in one direction capable of A/D conversion with respect to the analog reference voltage of the A/D conversion section. A/D
The level shift offset of the signal input to the converter always occurs in the direction in which A/D conversion is possible, so that a part of the pixel output of the image sensor is never cut off.

【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実施例のイニンヤ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図は輝度判定ロノック回路の回路図、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図は輝度判定ロノ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[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、2
4・・・輝度判定回路、  30・・・転送りロヅク発
生部。 特 許 出 願 人  ミノルタカメラ株式会社代 理
 人 弁理士  前出 葆 ほか2名(G) 周運炙Lb 7図 周ヒ長La LaM7.71−b
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 the time chart of the signal in the integral mode. Chart, Fig. 7 is a structural diagram of a compensation diode, Fig. 8 is a circuit diagram of a brightness judgment analog circuit, Fig. 9 is a time chart of signals during brightness judgment,
FIG. 10 is a circuit diagram of the brightness determination Ronok 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 illustrating the transfer of dark charges, and FIG. 24 is a diagram showing the truth table of the luminance judgment Ronok circuit. PD, BG, ST...Storage means, SH...Shift gate, RG...Transfer register,
RG [CG... Integral clear gate, 14 - Microcomputer, 20... Integral time control section, 23... Mode selection circuit, 2
4... Brightness determination circuit, 30... Transfer resistance generating section. Patent applicant: Minolta Camera Co., Ltd. Representative: Patent attorney: Mr. Yu and 2 others (G) Shuun-ro Lb 7 Figures around Hi-cho La LaM7.71-b

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)各画素に対応した電荷を発生する光電変換部と、
この光電変換部に発生した電荷を蓄積する蓄積部と、こ
の蓄積部の電荷を逐次転送する転送レジスタとを有する
イメージセンサと、このイメージセンサの出力を増幅す
る増幅回路と、上記増幅回路の出力をA/D変換して演
算制御手段に出力するA/D変換部とを備えた固体撮像
装置において、 上記増幅回路は、その出力が上記A/D変換部のアナロ
グ参照電圧よりもA/D変換可能な一方向にレベルシフ
トオフセットするようにするバイアス手段を含む固体撮
像装置。
(1) A photoelectric conversion unit that generates a charge corresponding to each pixel;
An image sensor having an accumulation section that accumulates charges generated in the photoelectric conversion section, a transfer register that sequentially transfers the charges of this accumulation section, an amplifier circuit that amplifies the output of the image sensor, and an output of the amplifier circuit. In the solid-state imaging device, the amplifier circuit has an A/D converter whose output is higher than the analog reference voltage of the A/D converter. A solid-state imaging device including bias means for providing a convertible unidirectional level shift offset.
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