JPH0193966A - イメージセンサ - Google Patents

イメージセンサ

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JPH0193966A
JPH0193966A JP62251866A JP25186687A JPH0193966A JP H0193966 A JPH0193966 A JP H0193966A JP 62251866 A JP62251866 A JP 62251866A JP 25186687 A JP25186687 A JP 25186687A JP H0193966 A JPH0193966 A JP H0193966A
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JP
Japan
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output
light
detecting
saturation
photo
Prior art date
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Pending
Application number
JP62251866A
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English (en)
Inventor
Juichi Yoneyama
米山 寿一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH0193966A publication Critical patent/JPH0193966A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、受光画素の飽和を検知して露光を停止させる
ようにしたイメージセンサに関する。
[従来の技術] 従来のMO3型イメージセンサとしては、例えば第3図
の回路構成に示すものが知られている。
第3図において、PDn−1、PDn 、PDn+1は
光電変換用のフォトダイオード、Cn−1、Cn 。
Cn÷1は信号電荷蓄積用のコンデンサ、Qn−1。
Qn 、Qn+1は信号読出し用のMOSトランジスタ
、SRはMOSトランジスタQn−1,Qn、Qn+1
を選択的にONにするためのスキャナー、R1は読出し
用の抵抗を示す。
その動作は、いまコンデンサCnが電圧Vnに充電され
ていたとする。この状態でスキャナーSRからの信号に
よってMOSトランジスタQnがオンになると、コンデ
ンサOnは抵抗R1を通じてプリチャージ電圧Vpに充
電される。このとき抵抗R1に流れる電流による電位降
下を測定することによって、コンデンサCnの充電電圧
vnを知ることができ、これを読出しという。
コンデンサCnのプリチャージの完了後にMOSトラン
ジスタ0口をオフにし、この状態でフォトダイオードP
Dnに光が当たると、第3図中の矢印の向きに光電流が
発生し、プリジャージ電圧Vpに充電されていたコンデ
ンサCnの電荷は放電され、充電電圧は徐々に降下する
。一定の露光時間(蓄積時間)を経過すると、スキャナ
ーSRによりMOSトランジスタQnをオンにしてコン
デンサCnをプリチャージ電圧Vpに充電し、このとき
抵抗R11,に流れる電流による電位降下を測定するこ
とで受光出力の読出しを行なう。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、このようなイメージセンサにおける、コンデ
ンサCnのプリチャージ電圧Vnは、光電流の大きさに
応じて徐々に降下し、この降下速度は受光面の照度に比
例し、受光量(−照度×蓄積時間)が大きいと、蓄積時
間(露光時間)に達する前に放電を終了して所謂飽和状
態となり、それ以上の受光量に対しては一定の出力しか
得られず、受光量に対応した情報が得られなくなる。
この場合、受光面の照度が予め予測できるような用途に
対しては、露光時間(蓄積時間)を適当に設定すれば良
いが、例えば、カメラの自動焦点に使用する場合、照度
は場合によって、1万倍〜100万倍位変化する。この
ため、カメラでは、別に照度測定手段を設け、照度測定
手段情報によって蓄積時間を設定している。しかし、こ
の方式では以下の問題がある。
即ち、例えば第4図(a)で示すように、各画素に対応
した照度が比較的平坦な場合には各画素からの出力は第
4図(b)に示すように飽和することなく取り出すこと
ができる。しかし、第4図(C)に示すように、局部的
に高い照度部分があり、全体の平均照度が低い場合には
、平均照度で蓄積時間を制御すると、第4図(d)のよ
うに高照度の部分の画素からの出力は飽和してしまい適
正な情報が得られなくなってしまう。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、局部的に高い照度部分があっても飽和させること
なく受光情報を正確に読出せるようにしたイメージセン
サを提供することを目的とする。
この目的を達成するため本発明にあっては、複数の受光
画素を備えたイメージセンサに於いて、前記受光画素毎
に、露光中に受光出力が所定の飽和レベルに達したこと
を検出して出力する飽和検出手段を設けるようにしたも
ので、この飽和検出手段は、ゲート電極が受光画素に接
続されると共にドレイン電極が共通に接地され、更にソ
ース電極が共通の出力端子に接続されたMoSトランジ
スタを受光画素毎に設けることで構成される。
[作用] このような構成を備えた本発明のイメージセンサにあっ
ては、複数の受光画素毎にMOSトランジスタを用いた
飽和検出手段が設けられているため、露光中に複数の受
光画素の受光出力の内の最大となる受光出力が所定の飽
和レベルに達すると飽和検出出力が得られる。このため
、局部的にイメージセンサに高い照度の光が当っても、
平均照度によらずに複数の受光画素出力の内の最大のも
のが飽和レベルに達したときに露光を停止させることが
でき、受光画素の出力が飽和して適正な出力が得られな
くなるという不都合を無くすことができる。
[実施例] 第1図はライン型のイメージセンサを例にとって本発明
の一実施例を示した回路構成図である。
第1図において、Qn−1、Qn 、 Cn+1は読出
し用のスイッチングトランジスタを構成するMOSトラ
ンジスタであり、スキャナSRにより選択的にスイッチ
ング制御を受ける。PDn−1、PDn 、PDn+1
は受光用のフォトダイオード、Cn−1、Cn 、 C
n+1は電荷蓄積用のコンデンサである。このうち受光
用のフォトダイオードPDn−1〜PDn+1及び電荷
蓄積用のコンデンサCn−1〜On+1によってこの実
施例にあっては3つの受光画素が構成される。勿論、受
光画素の数は適宜の数とすることができる。
フォトダイオードp[)n−1〜PDn+1及びコンデ
ンサCn−1〜Cn+1でなる3つの受光画素に対して
は飽和検出手段としてMOSトランジスタQ1n−1、
Qln 、Q1n+1が設けられる。即ちMOSトラン
ジスタQ 1n−1〜Q”ln+1のゲート電極が各受
光画素に接続され、ドレイン電極は共通に接地され、更
にソース電極は共通出力として接続される。
MOSトランジスタQ 1 n−1〜Q 1 n+1 
(D’) −スミ極を共通接続した出力ラインはコンパ
レータAのマイナス入力端子に接続され、コンパレータ
Aのプラス入力端子には参照電圧Vrが設定され、更に
マイナス入力端子に対するMOSトランジスタQ 1n
−1〜Q 1n+1のソース電極を共通接続した出力ラ
インは抵抗R3を介して参照電圧Vrにプルアップされ
ている。
ここで、各受光画素の受光出力が飽和レベルに達したこ
とを検出するためのMOSトランジスタQ 1n−1〜
Q ’l n+1の動作点は次のように設定されている
例えば、MOSトランジスタQlnを例にとると、スキ
ャナーSRによりMOSトランジスタQnをオンしてコ
ンデンサCnをプリチャージ電圧Vpに充電した後に露
光を開始してフォトダイオードPDnの光電流によるコ
ンデンサCr17)放電電圧をVnとし、また、MOS
トランジスタQ1nのスレッショルド電圧をVtとする
と、MOSトランジスタQ1nは、 vnくVr−Vt      ・・・(1)となる関係
に充電電圧Vnが低下したときにオンして飽和検出出力
を生ずる。
具体的にはコンデンサCnの充電電圧VnがVn=Qに
放電したときに飽和レベルに達することから、飽和レベ
ルに達する直前に飽和検出出力を得るため、 前記第(1)式の(Vr −Vt)は、Vr −Vt 
>0 となるように設定する。
次に、飽和検出手段としてのMOSトランジスタQ ’
l n−1〜Q 1n+1のソース電極を共通接続して
入力したコンパレータAにおいては、MOSトランジス
タQ 1 n−1〜Q 1n+1の全てがオフの時、そ
の出力VCはLレベル、即ちVc =OVにあるが、M
OSトランジスタQ 1 n−1〜Q 1 n+1 ノ
イずれか1つが一オンすると抵抗R3の電圧降下分だけ
マイナス入力端子が参照電圧Vrより低下し、出力VC
がHレベルに立ち上がって外部に飽和検出出力を生じ、
図示しない露光制御手段により受光画素に対する露光を
停止させるようになる。
次に、第1図の実施例の動作を説明する。
まず、露光前の前処理動作としてスキャナーSRはMO
SトランジスタQn−1〜Qn+1をオンし、これによ
ってコンデンサCn−1〜Cn+1のそれぞれがプリチ
ャージ電圧Vpに充電される。続いて受光画素に対する
露光を開始すると、フォトダイオードp [) n−1
〜p[)n+1のそれぞれは受光量に応じた光電流を生
じてコンデンサCn−1〜Cn+1に充電されたプリチ
ャージ電圧Vpの放電を開始し、各充電電圧Vn−1〜
Vn+1は徐々に低下する。
ここで、フォトダイオードPDnに対する受光量が最大
でおったとすると、他のコンデンサCn−1、On+1
に対し、コンデンサCnの充電電圧が最も早く放電し、
この放電により低下した充電電圧vnが前記第(1)式
で与えられる動作点に達するとMOSトランジスタQl
nがオンし、抵抗R3に電流が流れる。このため抵抗R
3の電圧降下分だけコンパレータAのマイナス入力端子
に対する入力電圧が低下し、コンパレータAの出力VC
はHレベルに立ち上がる。コンパレータAのトルベル出
力は露光制御回路(図示せず)に与えられ、各受光画素
に対する露光を停止し、その後にスキャナーSRにより
MOSトランジスタQn−1〜Qn+1を順次オンする
ことで光電流に応じた放電状態にあるコンデンサCn−
1〜Cn+1を順次プリチャージ電圧Vpに充電し、こ
のとき抵抗R1に流れる電流による電圧降下を測定する
ことで受光出力を読取ることができる。
このように露光中に最大受光量となる受光画素の受光出
力が予め設定した飽和レベルに達すると、対応するMO
Sトランジスタがオンして飽和検出出力を生じ、この飽
和検出出力に基づいて露光停止を行なうことで局部的に
イメージセンサに高い照度の光が当たっていても、受光
画素の出力を飽和させることなく正確な受光情報を読出
すことができる。
第2図は本発明の他の実施例を示した回路構成図であり
、この実施例にあってはCODイメージセンサを対象と
したことを特徴とする。
即ち、第2図において、p[)n−1〜p[)n+1は
CODの受光画素を構成する受光部であり、第1図の実
施例と同様、受光部P D n−1〜p[)n+1の出
力電圧を各受光画素に対応して設けた飽和検出手段とし
てのMOS)−ランジスタQ ’l n−1〜Q1n+
1のゲート電極に加えるようにしており、他の構成は第
1図の実施例と同じになる。
このようなCODイメージセンサについても局部的に高
い照度を受け、受光画素の受光出力のうちの最大のもの
がMOSトランジスタQn−1〜Qn+1の動作点とし
て設定した飽和レベルに達すると飽和検出出力が得られ
て露光を停止するようになり、局部的に高い照度の光を
受けても受光出力を飽和させることなく正しい受光情報
を読出すことができる。
[発明の効果] 以上説明してきたようによ本発明によれば、露光中に複
数の受光画素の受光出力のうち、最大の受光出力が飽和
レベルに達したことを検出できるため、飽和レベル検出
出力が得られたときに露光を中止して受光出力を読出す
ことで局部的に高い照度の光を受けても受光出力を飽和
させることなく受光情報を正確に読出すことができる。
また、飽和検出手段としては各受光画素毎にMOSトラ
ンジスタを設けるだけで良いことから、イメージセンサ
の製造プロセスの変更あるいは工程の追加を必要とせず
にマスクレイアウトのみを変更するだけで受光出力の飽
和レベルへの到達を検出する機能を持ったイメージセン
サを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はライン型イメージセンサを例にとって本発明の
一実施例を示した回路構成図、第2図はCODイメージ
センサを例にとった本発明の他の実施例を示した回路構
成図、第3図は従来例を示した回路構成図、第4図は従
来のイメージセンサの受光量と出力電圧の関係を示した
説明図である。 Qn−1,Qn、Qn+1  : MOS トランジス
タ(スイッチング用) PDn−1,PDn、PDn+1  ニア+ ト’tイ
オ−ド0n−1,Cn、Cn+1  : コ)7”、/
”jSR:スキャナー Q 1 n−1,Q 1 n、Q 1 n+1  : 
MOS トランジスタ(飽和検出用) A:コンパレータ RIIL、 R3:抵抗 特許出願人 日本光学工業株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の受光画素を備えたイメージセンサに於いて
    、 前記受光画素毎に、露光中に受光出力が所定の飽和レベ
    ルに達したことを検出して出力する飽和検出手段を設け
    たことを特徴とするイメージセンサ。
  2. (2)前記飽和検出手段は、ゲート電極が受光画素に接
    続されると共にドレイン電極が共通に接地され、更にソ
    ース電極が共通に出力端子に接続されたMOSトランジ
    スタで成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のイメージセンサ。
  3. (3)前記飽和検出手段は、飽和検出出力により露光又
    は蓄積動作を停止させることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のイメージセンサ。
JP62251866A 1987-10-06 1987-10-06 イメージセンサ Pending JPH0193966A (ja)

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JP62251866A JPH0193966A (ja) 1987-10-06 1987-10-06 イメージセンサ

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JP62251866A JPH0193966A (ja) 1987-10-06 1987-10-06 イメージセンサ

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JPH0193966A true JPH0193966A (ja) 1989-04-12

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ID=17229092

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100344414B1 (ko) * 1998-12-02 2002-07-24 닛본 덴기 가부시끼가이샤 상검출기
JP2008283565A (ja) * 2007-05-11 2008-11-20 Canon Inc 撮像素子及び撮像装置
EP3062063A1 (en) * 2015-02-26 2016-08-31 Sick Optex Co., Ltd. Optical displacement sensor

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