JPH04290080A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPH04290080A
JPH04290080A JP3054324A JP5432491A JPH04290080A JP H04290080 A JPH04290080 A JP H04290080A JP 3054324 A JP3054324 A JP 3054324A JP 5432491 A JP5432491 A JP 5432491A JP H04290080 A JPH04290080 A JP H04290080A
Authority
JP
Japan
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signal
solid
sensitivity
circuit
level
Prior art date
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Pending
Application number
JP3054324A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Mabashi
真橋 正好
Kazuteru Furuichi
古市 和照
Tetsuro Izawa
哲朗 伊沢
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.)
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Device Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd, Hitachi Consumer Electronics Co Ltd filed Critical Hitachi Device Engineering Co Ltd
Priority to JP3054324A priority Critical patent/JPH04290080A/en
Publication of JPH04290080A publication Critical patent/JPH04290080A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To stabilize a video signal by suppressing flicker by improving responsiveness by varying signal accumulation time equivalent to plural horizontal periods per step, and fitting the level of a readout signal at a dead zone in a target level with high accuracy by performing automatic gain control. CONSTITUTION:The readout signal of a sensitivity variable solid-state image pickup element MID is amplified by a pre-amplifier (b), and it is converted to a DC level VD at a smoothing circuit consisting of a PF and a DET. Reference signals of high level VH and low level VL in accordance with set signal levels are compared with the level VD at a voltage comparator COMP, and a result is supplied to the SR of a sensitivity control circuit. In the case, the signal is set as an up/down operating signal of one bit per frame according to a timing signal from a driving circuit (a), and a sensitivity setting signal is formed at a control circuit CONT, which controls the element MID. Also, the readout signal at the dead zone of constant level provided for the readout signal is set at the target level by performing the automatic gain control.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像装置に関す
るもので、例えば、光電変換素子により形成される画素
信号をMOSFET(絶縁ゲート形電界効果トランジス
タ)を介して取り出し、感度可変機能が付加された固体
撮像素子を用いたものに利用して有効な技術に関するも
のである。
[Field of Industrial Application] This invention relates to a solid-state imaging device, in which, for example, a pixel signal formed by a photoelectric conversion element is extracted via a MOSFET (insulated gate field effect transistor), and a sensitivity variable function is added. The present invention relates to a technique that is effective for use in devices using solid-state image sensors.

【0002】0002

【従来の技術】感度可変機能を付加したMOS形固体撮
像素子が公知である。この固体撮像素子は、感度可変用
の垂直走査回路を持ち、その垂直走査回路に先行して垂
直走査動作を行わせることにより、実際の読み出し用の
垂直走査に対する時間差を制御して、フォトダイオード
の実際の蓄積時間を制御する。このような感度可変機能
を持つMOS形固体撮像素子に関しては、例えば特開昭
63−37781号公報がある。
2. Description of the Related Art A MOS type solid-state image pickup device with a variable sensitivity function is well known. This solid-state image sensor has a vertical scanning circuit for varying sensitivity, and by performing a vertical scanning operation in advance of the vertical scanning circuit, the time difference with respect to the vertical scanning for actual readout is controlled, and the photodiode Controls the actual accumulation time. Regarding a MOS type solid-state image sensor having such a variable sensitivity function, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-37781.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】上記の固体撮像素子を
用いた撮像装置にあっては、1H(水平走査時間)を最
小ステップとして感度の制御を行うものである。また、
固体撮像素子の感度制御回路は、電源投入直後にはその
感度を最小感度から最適感度に制御する。このような感
度制御により画面がフェードインのように変化して見易
くなるからである。しかしながら、比較的暗い照度のも
とでの撮影開始においては、最小感度から最大感度まで
1Hづつ変化させることになり、8ないし9秒のように
比較的長時間を費やすことになってしまう。したがって
、このような条件での撮影では、最初の撮影画面が光量
不足の暗い画面が数秒続くことになってしまう。また、
目標レベルを中心にして常に1H分の感度が上下するこ
ととなり、画面にチラツキが生じてしまう。この発明の
目的は、応答性の改善と安定した出力信号が得られる固
体撮像装置を提供することにある。この発明の前記なら
びにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述お
よび添付図面から明らかになるであろう。
In the imaging apparatus using the solid-state imaging device described above, sensitivity is controlled using 1H (horizontal scanning time) as the minimum step. Also,
Immediately after the power is turned on, the sensitivity control circuit of the solid-state image sensor controls its sensitivity from the minimum sensitivity to the optimum sensitivity. This is because such sensitivity control changes the screen like a fade-in, making it easier to see. However, when starting photography under relatively low illuminance, the sensitivity must be changed from the minimum sensitivity to the maximum sensitivity in steps of 1H, resulting in a relatively long time of 8 to 9 seconds. Therefore, when photographing under such conditions, the first photographed screen remains dark due to insufficient light for several seconds. Also,
The sensitivity will always go up and down by 1H around the target level, causing flickering on the screen. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that improves responsiveness and provides stable output signals. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0004】0004

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、感度可変機能を持つ固体撮
像素子の読み出し信号と設定すべき信号レベルに対応し
た基準信号と比較して両者がほゞ一致するように制御信
号を形成する感度設定回路において、1ステップ当たり
の信号蓄積量を複数水平期間だけ増減させるとともに、
読み出し信号に対して一定レベルの不感帯を設けるとと
もに、この不感帯での読み出し信号に対しては自動利得
制御回路を用いて目標レベルに設定する。
[Means for Solving the Problems] A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows. In other words, in a sensitivity setting circuit that compares the readout signal of a solid-state image sensor with variable sensitivity function with a reference signal corresponding to the signal level to be set and forms a control signal so that the two almost match, Increasing or decreasing the signal accumulation amount by multiple horizontal periods,
A dead zone of a certain level is provided for the read signal, and the read signal in this dead zone is set to a target level using an automatic gain control circuit.

【0005】[0005]

【作用】上記した手段によれば、1ステッブ当たり複数
水平期間に相当する信号蓄積時間を変化させることによ
り応答性が改善できるととに、自動利得制御回路により
読み出し信号レベルを目標レベルに高精度で合わせ込む
ことができる。
[Operation] According to the above-mentioned means, responsiveness can be improved by changing the signal accumulation time corresponding to multiple horizontal periods per step, and the automatic gain control circuit adjusts the readout signal level to the target level with high precision. It can be combined with

【0006】[0006]

【実施例】図3には、この発明に用いられる感度可変機
能を持つTSL(TransversalSignal
 Line)方式の固体撮像素子の一実施例の要部回路
図が示されている。同図の各回路素子は、公知の半導体
集積回路の製造技術によって、特に制限されないが、単
結晶シリンコンのような1個の半導体基板上において形
成される。同図の主要なブロックは、実際の半導体集積
回路装置における幾何学的な配置に合わせて描かれてい
る。
[Example] Fig. 3 shows a TSL (Transversal Signal) having a variable sensitivity function used in the present invention.
1 shows a circuit diagram of a main part of an embodiment of a solid-state image sensor of the Line type solid-state image sensor. Each circuit element in the figure is formed on a single semiconductor substrate such as, but not limited to, single-crystal silicon using known semiconductor integrated circuit manufacturing techniques. The main blocks in the figure are drawn according to the geometric arrangement in an actual semiconductor integrated circuit device.

【0007】画素アレイPDは、4行、2列分が代表と
して例示的に示されている。但し、図面が複雑化されて
しまうのを防ぐために、上記4行分のうち、2行分の画
素セルに対してのみ回路記号が付加されている。1つの
画素セルは、フォトダイオードD1と垂直走査線VL1
にそのゲートが結合されたスイッチMOSFETQ1と
、水平走査線HL1にそのゲートが結合されたスイッチ
MOSFETQ2の直列回路から構成される。上記フォ
トダイオードD1及びスイッチMOSFETQ1,Q2
からなる画素セルと同じ行(水平方向)に配置される他
の同様な画素セル(D2,Q3,Q4)等の出力ノード
は、同図において横方向に延長される水平信号線HS1
に結合される。他の行についても上記同様な画素セルが
同様に結合される。例示的に示されている水平走査線H
L1は、同図において縦方向に延長され、同じ列に配置
される画素セルのスイッチMOSFETQ2,Q6等の
ゲートに共通に結合される。他の列に配置される画素セ
ルも上記同様に対応する水平走査線HL2等に結合され
る。
[0007] The pixel array PD is exemplarily shown with four rows and two columns. However, in order to prevent the drawing from becoming complicated, circuit symbols are added to only two of the four rows of pixel cells. One pixel cell includes a photodiode D1 and a vertical scanning line VL1.
The switch MOSFET Q1 has its gate coupled to the horizontal scanning line HL1, and the switch MOSFET Q2 has its gate coupled to the horizontal scanning line HL1. The above photodiode D1 and switch MOSFET Q1, Q2
The output nodes of other similar pixel cells (D2, Q3, Q4) arranged in the same row (horizontal direction) as the pixel cell consisting of
is combined with Pixel cells similar to those described above are similarly combined for other rows. An exemplary horizontal scanning line H
L1 extends vertically in the same figure and is commonly coupled to the gates of switch MOSFETs Q2, Q6, etc. of pixel cells arranged in the same column. Pixel cells arranged in other columns are also coupled to corresponding horizontal scanning lines HL2 and the like in the same manner as described above.

【0008】この実施例では、固体撮像素子に対して実
質的な電子式の自動絞り機能を付加するため、言い換え
るならば、フォトダイオードに対する実質的な蓄積時間
を可変にするため、上記画素アレイを構成する水平信号
線HS1ないしHS4等の両端に、それぞれスイッチM
OSFETQ8、Q9及びQ26、Q28が設けられる
。右端側に配置される上記スイッチMOSFETQ8、
Q9は、上記水平信号線HS1,HS2をそれぞれ縦方
向に延長される出力線VSに結合させる。この出力線V
Sは、端子Sに結合され、この端子Sを介して外部に設
けられるプリアンプの入力に読み出し信号が伝えられる
。また、左端側に配置される上記スイッチMOSFET
Q26、Q28は、上記水平信号線HS1,HS2をそ
れぞれ縦方向に延長されるダミー(リセット)出力線D
VSに結合させる。この出力線DVSは、特に制限され
ないが、端子RVに結合される。これによって必要なら
上記ダミー出力線DVSの信号を外部端子RVから送出
できるようにしている。
In this embodiment, in order to add a substantial electronic automatic aperture function to the solid-state image sensor, in other words, to make the substantial accumulation time for the photodiode variable, the pixel array is Switches M are installed at both ends of the horizontal signal lines HS1 to HS4, etc.
OSFETs Q8, Q9 and Q26, Q28 are provided. The above switch MOSFETQ8 located on the right end side,
Q9 couples each of the horizontal signal lines HS1 and HS2 to an output line VS extending in the vertical direction. This output line V
S is coupled to a terminal S, through which a read signal is transmitted to the input of a preamplifier provided externally. In addition, the above switch MOSFET placed on the left end side
Q26 and Q28 are dummy (reset) output lines D extending vertically from the horizontal signal lines HS1 and HS2, respectively.
Connect to VS. This output line DVS is coupled to the terminal RV, although not particularly limited thereto. This allows the signal of the dummy output line DVS to be sent out from the external terminal RV if necessary.

【0009】この実施例では、特に制限されないが、上
記各行の水平信号線HS1ないしHS4には、端子RP
から水平帰線期間において供給されるリセット信号によ
ってオン状態にされるスイッチMOSFETQ27、Q
29等が設けられる。これらのMOSFETQ27、Q
29等のオン状態によって、外部端子RVから上記ダミ
ー出力線DVSを介して一定のバイアス電圧(図示せず
)が各水平信号線HS1ないしHS4に与えられる。 上記のようなリセット用MOSFETQ27、Q29等
が設けられる理由は、次の通りである。上記水平信号線
HS1ないしHS4に結合されるスイッチMOSFET
のドレイン等の半導体領域も感光性を持つことがあり、
このような寄生フォトダイオードにより形成される偽信
号(スメア,ブルーミング)が、非選択時にフローティ
ング状態にされる水平信号線に蓄積される。そこでこの
実施例では、上述のように水平帰線期間を利用して、全
ての水平信号線HS1ないしHS4を上記所定のバイア
ス電圧にリセットするものである。これにより、選択さ
れる水平信号線に関しては、常に上記偽信号をリセット
した状態から画素信号を取り出すものであるため、出力
される画像信号に含まれる偽信号を大幅に低減できる。 上記水平走査線HL1ないしHL2等には、水平シフト
レジスタHSRにより形成された水平走査信号が供給さ
れる。上記画素アレイPDにおける垂直選択動作(水平
走査動作)を行う走査回路は、次の各回路により構成さ
れる。
In this embodiment, although not particularly limited, the horizontal signal lines HS1 to HS4 in each row are connected to terminals RP.
The switch MOSFETQ27, Q is turned on by the reset signal supplied during the horizontal retrace period from
29 etc. are provided. These MOSFETQ27,Q
29, etc., a constant bias voltage (not shown) is applied from the external terminal RV to each of the horizontal signal lines HS1 to HS4 via the dummy output line DVS. The reason why the reset MOSFETs Q27, Q29, etc. as described above are provided is as follows. Switch MOSFET coupled to the horizontal signal lines HS1 to HS4
Semiconductor regions such as the drain of
False signals (smear, blooming) formed by such parasitic photodiodes are accumulated on horizontal signal lines that are left floating when not selected. Therefore, in this embodiment, all the horizontal signal lines HS1 to HS4 are reset to the predetermined bias voltage by using the horizontal retrace period as described above. As a result, for the selected horizontal signal line, the pixel signals are always extracted from the state in which the false signals have been reset, so that the false signals included in the output image signal can be significantly reduced. A horizontal scanning signal formed by a horizontal shift register HSR is supplied to the horizontal scanning lines HL1, HL2, etc. The scanning circuit that performs the vertical selection operation (horizontal scanning operation) in the pixel array PD is composed of the following circuits.

【0010】この実施例では、上記画素アレイPDの水
平信号線HS1ないしHS4等の両端に、一対のスイッ
チMOSFETQ8、Q9等及びスイッチMOSFET
Q26、Q28等が設けられることに対応して一対の走
査回路が設けられる。この実施例では、産業用途にも適
用可能とするため、インタレースモードの他に選択的な
2行同時走査、ノンインタレースモードでの走査を可能
にしている。画素アレイPDの右側には、次のような走
査回路が設けられる。垂直シフトレジスタVSRは、読
み出し用に用いられる出力信号SV1,SV2等を形成
する。これらの出力信号SV1,SV2等は、インタレ
ースゲート回路ITG及び駆動回路VDを介して上記垂
直走査線VL1ないしVL4及びスイッチMOSFET
Q8,Q9等のゲートに供給される。
In this embodiment, a pair of switch MOSFETs Q8, Q9, etc. and a switch MOSFET are installed at both ends of the horizontal signal lines HS1 to HS4, etc. of the pixel array PD.
A pair of scanning circuits are provided corresponding to the provision of Q26, Q28, etc. In this embodiment, in order to be applicable to industrial applications, in addition to the interlaced mode, selective two-line simultaneous scanning and non-interlaced mode scanning are enabled. The following scanning circuit is provided on the right side of the pixel array PD. The vertical shift register VSR forms output signals SV1, SV2, etc. used for reading. These output signals SV1, SV2, etc. are sent to the vertical scanning lines VL1 to VL4 and the switch MOSFETs via the interlace gate circuit ITG and the drive circuit VD.
It is supplied to gates such as Q8 and Q9.

【0011】上記インタレースゲート回路ITGは、イ
ンタレースモードでの垂直選択動作(水平走査動作)を
行うため、第1(奇数)フィールドでは、垂直走査線V
L1ないしVL4には、隣接する垂直走査線VL1、V
L2とVL3の組み合わせで同時選択される。すなわち
、奇数フィールド信号FAによって制御されるスイッチ
MOSFETQ18により、垂直シフトレジスタVSR
の出力信号SV1は、水平信号線HS1を選択する垂直
走査線VL1に出力される。同様に、信号FAによって
制御されるスイッチMOSFETQ20とQ22によっ
て、垂直シフトレジスタVSRの出力信号SV2は、水
平信号線HS2とHS3を同時選択するよう垂直走査線
VL2とVL3に出力される。以下同様な順序の組み合
わせからなる一対の水平信号線の選択信号が形成される
Since the interlace gate circuit ITG performs a vertical selection operation (horizontal scanning operation) in the interlace mode, in the first (odd number) field, the vertical scanning line V
L1 to VL4 have adjacent vertical scanning lines VL1 and VL4.
Simultaneously selected by combination of L2 and VL3. That is, the vertical shift register VSR is controlled by the switch MOSFETQ18 controlled by the odd field signal FA.
The output signal SV1 is output to the vertical scanning line VL1 that selects the horizontal signal line HS1. Similarly, the output signal SV2 of the vertical shift register VSR is outputted to the vertical scanning lines VL2 and VL3 to simultaneously select the horizontal signal lines HS2 and HS3 by switch MOSFETs Q20 and Q22 controlled by the signal FA. Thereafter, selection signals for a pair of horizontal signal lines consisting of combinations in the same order are formed.

【0012】第2(偶数)フィールドでは、垂直走査線
VL1ないしVL4には、隣接する垂直走査線VL1と
VL2及びVL3とVL4の組み合わせで同時選択され
る。すなわち、偶数フィールド信号FBによって制御さ
れるスイッチMOSFETQ19とQ21により、垂直
シフトレジスタVSRの出力信号SV1は、水平信号線
HS1とHS2を選択する垂直走査線VL1とVL2に
出力される。同様に、信号FBによって制御されるスイ
ッチMOSFETQ23とQ25によって、垂直シフト
レジスタVSRの出力信号SV2は、水平信号線HS3
とHS4を同時選択するよう垂直走査線VL3とVL4
に出力される。以下同様な順序の組み合わせからなる一
対の水平信号線の選択信号が形成される。
In the second (even) field, adjacent vertical scanning lines VL1 and VL2 and VL3 and VL4 are simultaneously selected as vertical scanning lines VL1 to VL4. That is, by the switch MOSFETs Q19 and Q21 controlled by the even field signal FB, the output signal SV1 of the vertical shift register VSR is outputted to the vertical scanning lines VL1 and VL2 that select the horizontal signal lines HS1 and HS2. Similarly, the output signal SV2 of the vertical shift register VSR is transferred to the horizontal signal line HS3 by switch MOSFETs Q23 and Q25 controlled by the signal FB.
Vertical scanning lines VL3 and VL4 to simultaneously select
is output to. Thereafter, selection signals for a pair of horizontal signal lines consisting of combinations in the same order are formed.

【0013】上記のようなインタレースゲート回路IT
Gと、次の駆動回路DVとによって、以下に説明するよ
うな複数種類の水平走査動作が実現される。上記1つの
垂直走査線VL1に対応されたインタレースゲート回路
ITGからの出力信号は、スイッチMOSFETQ14
とQ15のゲートに供給される。これらのスイッチMO
SFETQ14とQ15の共通化されたドレイン電極は
、端子V3に結合される。上記スイッチMOSFETQ
14は、端子V3から供給される信号を上記垂直走査線
VL1に供給する。また、スイッチMOSFETQ15
は、上記端子V3から供給される信号を水平信号線HS
1を出力線VSに結合させるスイッチMOSFETQ8
のゲートに供給される。また、出力信号のハイレベルが
スイッチMOSFETQ14、Q15によるしきい値電
圧分だけ低下してしまうのを防止するため、特に制限さ
れないが、MOSFETQ14のゲートと、MOSFE
TQ15の出力側(ソース側)との間にキャパシタC1
が設けられる。これによって、インタレースゲート回路
ITGからの出力信号がハイレベルにされるとき、端子
V3の電位をロウレベルにしておいてキャパシタC1に
プリチャージを行う。この後、端子V3の電位をハイレ
ベルにすると、キャパシタC1によるブートストラップ
作用によって上記MOSFETQ14及びQ15のゲー
ト電圧を昇圧させることができる。
Interlaced gate circuit IT as described above
G and the next drive circuit DV realize a plurality of types of horizontal scanning operations as described below. The output signal from the interlaced gate circuit ITG corresponding to the one vertical scanning line VL1 is transmitted to the switch MOSFET Q14.
and is supplied to the gate of Q15. These switches MO
The common drain electrodes of SFETs Q14 and Q15 are coupled to terminal V3. Above switch MOSFETQ
14 supplies the signal supplied from the terminal V3 to the vertical scanning line VL1. In addition, switch MOSFETQ15
connects the signal supplied from the terminal V3 to the horizontal signal line HS
Switch MOSFETQ8 that couples 1 to the output line VS
is supplied to the gate. In addition, in order to prevent the high level of the output signal from decreasing by the threshold voltage due to the switches MOSFETQ14 and Q15, the gate of MOSFETQ14 and the MOSFET
A capacitor C1 is connected between the output side (source side) of TQ15.
is provided. As a result, when the output signal from the interlace gate circuit ITG is set to a high level, the potential of the terminal V3 is set to a low level and the capacitor C1 is precharged. Thereafter, when the potential of the terminal V3 is set to a high level, the gate voltages of the MOSFETs Q14 and Q15 can be boosted by the bootstrap action of the capacitor C1.

【0014】上記垂直走査線VL1に隣接する垂直走査
線VL2に対応されたインタレースゲート回路ITGか
らの出力信号は、スイッチMOSFETQ16とQ17
のゲートに供給される。これらのスイッチMOSFET
Q16とQ17の共通化されたドレイン電極は、端子V
4に結合される。上記スイッチMOSFETQ16は、
端子V4から供給される信号を上記垂直走査線VL2に
供給する。スイッチMOSFETQ17は、上記端子V
4から供給される信号を水平信号線HS2を出力線VS
に結合させるスイッチMOSFETQ9のゲートに供給
される。出力信号のハイレベルがスイッチMOSFET
Q16、Q17によるしきい値電圧分だけ低下してしま
うのを防止するため、特に制限されないが、MOSFE
TQ16のゲートとMOSFETQ17の出力側(ソー
ス側)との間にキャパシタC2が設けられる。これによ
って、上記同様なタイミングで端子V4の電位を変化さ
せることによりキャパシタC2によるブートストラップ
作用によって上記MOSFETQ16及びQ16のゲー
ト電圧を昇圧させることができる。
The output signal from the interlace gate circuit ITG corresponding to the vertical scanning line VL2 adjacent to the vertical scanning line VL1 is transmitted to switch MOSFETs Q16 and Q17.
is supplied to the gate. These switch MOSFETs
The common drain electrode of Q16 and Q17 is connected to the terminal V
Combined with 4. The above switch MOSFETQ16 is
A signal supplied from the terminal V4 is supplied to the vertical scanning line VL2. The switch MOSFETQ17 is connected to the terminal V
4, the horizontal signal line HS2 is connected to the output line VS
is supplied to the gate of switch MOSFET Q9 which is coupled to the gate of the switch MOSFET Q9. The high level of the output signal is the switch MOSFET
Although not particularly limited, in order to prevent the threshold voltage from decreasing by the threshold voltage due to Q16 and Q17,
A capacitor C2 is provided between the gate of TQ16 and the output side (source side) of MOSFETQ17. Thereby, by changing the potential of the terminal V4 at the same timing as described above, the gate voltages of the MOSFETs Q16 and Q16 can be boosted by the bootstrap action of the capacitor C2.

【0015】上記端子V3は、奇数番目の垂直走査線(
水平信号線)に対応した駆動用のスイッチMOSFET
に対して共通に設けられ、端子V4は偶数番目の垂直走
査線(水平信号線)に対して共通に設けられる。以上の
ことから理解されるように、端子V3とV4に択一的に
タイミング信号を供給すること及び上記インタレースゲ
ート回路ITGによる2行同時選択動作との組み合わせ
によって、インタレースモードによる読み出し動作が可
能になる。例えば、端子FAがハイレベルにされる奇数
フィールドのとき、端子V4をロウレベルにしておいて
、端子V3に上記垂直シフトレジスタVSRの動作と同
期したタイミング信号を供給することによって、垂直走
査線(水平信号線)をVL1(HS1)、VL3(HS
3)の順に選択することができる。また、端子FBがハ
イレベルにされる偶数フィールドのとき、端子V3をロ
ウレベルにしておいて、端子V4に上記垂直シフトレジ
スタVSRの動作と同期したタイミング信号を供給する
ことによって、垂直走査線(水平信号線)をVL2(H
S2)、VL4(HS4)の順に選択することができる
The terminal V3 is connected to the odd-numbered vertical scanning line (
Drive switch MOSFET compatible with horizontal signal lines)
The terminal V4 is provided in common for even-numbered vertical scanning lines (horizontal signal lines). As can be understood from the above, the read operation in the interlace mode is achieved by the combination of selectively supplying timing signals to the terminals V3 and V4 and the simultaneous selection of two rows by the interlace gate circuit ITG. It becomes possible. For example, in an odd field in which the terminal FA is set to a high level, terminal V4 is set to a low level and a timing signal synchronized with the operation of the vertical shift register VSR is supplied to the terminal V3. signal line) to VL1 (HS1), VL3 (HS
3) can be selected in this order. Further, in an even field in which the terminal FB is set to high level, terminal V3 is set to low level and a timing signal synchronized with the operation of the vertical shift register VSR is supplied to terminal V4. signal line) to VL2 (H
S2) and VL4 (HS4) can be selected in this order.

【0016】上記端子V3とV4を同時に上記同様にハ
イレベルにすれば、上記インタレースゲート回路ITG
からの出力信号に応じて、2行同時走査を行うことがで
きる。この場合、上記のように2つのフィールド信号F
AとFBによる2つの画面毎に出力される2つの行の組
み合わせが1行分上下にシフトされることにより、空間
的重心の上下シフト、言い換えるならば、等価的なイン
タレースモードが実現される。
If the terminals V3 and V4 are set to high level simultaneously in the same manner as above, the interlaced gate circuit ITG
Simultaneous scanning of two lines can be performed according to the output signal from the . In this case, as mentioned above, two field signals F
By shifting the combination of two lines A and FB output for every two screens up and down by one line, the spatial center of gravity is shifted up and down, in other words, an equivalent interlace mode is realized. .

【0017】例えば端子FBのみをハイレベルにして、
1つの垂直走査タイミングで水平シフトレジスタHSR
を2回動作させて、それに同期して端子V3とV4をハ
イレベルにさせることによって、VL1,VL2,VL
3,VL4の順のようにノンインタレースモードでの選
択動作を実現できる。この場合、より高画質とするため
に、水平シフトレジスタHSR及び垂直シフトレジスタ
VSRに供給されるクロックが2倍の周波数にされるこ
とが望ましい。すなわち、端子H1とH2及び端子V1
とV2から水平シフトレジスタHSR及び垂直シフトレ
ジスタVSRに供給されるクロック信号の周波数を2倍
の高い周波数にすることによって、1秒間に60枚の画
像をノンインタレース方式により読み出すことができる
。なお、端子HIN及びVINは、上記シフトレジスタ
HSR,VSRによってそれぞれシフトされる入力信号
を供給する端子であり、入力信号が供給された時点から
シフト動作が開始される。このため、上記インタレース
ゲート回路ITG及び入力端子V3,V4に供給される
入力信号の組み合わせによって、上記2行同時読み出し
、インタレース走査、ノンインタレース走査等を行う場
合には、出力信号の垂直方向の上下関係が逆転せぬよう
、上記シフトレジスタVSRの入力信号の供給の際に、
タイミング的な配慮が必要である。
For example, by setting only the terminal FB to a high level,
Horizontal shift register HSR with one vertical scan timing
By operating VL1, VL2, and VL twice and synchronizing with this and bringing terminals V3 and V4 to high level, VL1, VL2, and VL
3. Selection operation in non-interlace mode can be realized in the order of VL4. In this case, in order to achieve higher image quality, it is desirable that the clocks supplied to the horizontal shift register HSR and vertical shift register VSR be doubled in frequency. That is, terminals H1 and H2 and terminal V1
By doubling the frequency of the clock signal supplied from HSR and V2 to the horizontal shift register HSR and vertical shift register VSR, it is possible to read out 60 images per second in a non-interlaced manner. Note that the terminals HIN and VIN are terminals that supply input signals to be shifted by the shift registers HSR and VSR, respectively, and a shift operation is started from the time when the input signals are supplied. Therefore, when performing the above-mentioned two-row simultaneous readout, interlace scanning, non-interlace scanning, etc. by combining the input signals supplied to the interlace gate circuit ITG and input terminals V3 and V4, the vertical In order to prevent the vertical relationship from being reversed, when supplying the input signal to the shift register VSR,
Timing considerations are required.

【0018】上記各垂直走査線VL1及びそれに対応し
たスイッチMOSFETQ8のゲートと回路の接地電位
点との間には、リセット用MOSFETQ10とQ11
が設けられる。これらのリセット用MOSFETQ10
とQ11は、他の垂直走査線及びスイッチMOSFET
に対応して設けられるリセット用MOSFETと共通に
端子V2から供給される信号を受けて、上記選択状態の
垂直走査線及びスイッチMOSFETのゲート電位を高
速にロウレベルに引き抜くものである。
Reset MOSFETs Q10 and Q11 are connected between the gates of each vertical scanning line VL1 and the corresponding switch MOSFET Q8 and the ground potential point of the circuit.
is provided. These reset MOSFETQ10
and Q11 are other vertical scan line and switch MOSFETs
In response to a signal supplied from the terminal V2 in common with the reset MOSFET provided corresponding to the reset MOSFET, the gate potential of the vertical scanning line and the switch MOSFET in the selected state is quickly pulled to a low level.

【0019】この実施例では、前述のように感度可変機
能を付加するために、感度制御用の垂直シフトレジスタ
VSRE、インタレースゲート回路ITGE及び駆動回
路DVEが設けられる。これらの各回路は、上記読み出
し用の垂直走査を行う各回路と同様な構成にされるもの
であり、同図では各回路を1つのブラックボックスによ
り表している。これらの感度制御用の各回路は、特に制
限されないが、上記画素アレイPDに対して、左側に配
置される。端子V1EないしV4E及びVINE並びに
FAE,ABEからそれぞれ上記読よ出し用の垂直走査
回路と同様なタイミング信号が供給される。この場合、
上記読み出し用の垂直シフトレジスタVSRと上記感度
可変用の垂直シフトレジスタVSREとを同期したタイ
ミングでのシフト動作を行わせるため、特に制限されな
いが、端子V1EとV1及びV2EとV2には、同じク
ロック信号が供給される。したがって、上記端子V1E
とV1及びV2EとV2とは、内部回路により共通化す
るものであってもよい。上記のように独自の端子V1E
及びV2Eを設けた理由は、この固体撮像装置を手動絞
りや従来の機械的絞り機能を持つテレビジョンカメラに
適用可能にするためのものである。このように感度可変
動作を行わない場合、上記端子V1E及びV2Eを回路
の接地電位のようなロウレベルにすること等によって、
上記垂直シフトレジスタVSREの無駄な消費電力の発
生をおされるよう配慮されている。
In this embodiment, in order to add the sensitivity variable function as described above, a vertical shift register VSRE for sensitivity control, an interlace gate circuit ITGE, and a drive circuit DVE are provided. Each of these circuits has the same configuration as each circuit that performs vertical scanning for reading, and each circuit is represented by one black box in the figure. Each of these sensitivity control circuits is arranged on the left side with respect to the pixel array PD, although it is not particularly limited. Timing signals similar to those of the reading vertical scanning circuit are supplied from terminals V1E to V4E, VINE, FAE, and ABE, respectively. in this case,
Since the vertical shift register VSR for readout and the vertical shift register VSRE for variable sensitivity are shifted at synchronized timing, terminals V1E and V1 and V2E and V2 are connected to the same clock, although there is no particular restriction. A signal is provided. Therefore, the above terminal V1E
, V1, and V2E and V2 may be shared by an internal circuit. Unique terminal V1E as above
and V2E are provided so that this solid-state imaging device can be applied to a television camera having a manual aperture or a conventional mechanical aperture function. When variable sensitivity operation is not performed in this way, by setting the terminals V1E and V2E to a low level such as the ground potential of the circuit,
Consideration has been taken to prevent wasteful power consumption of the vertical shift register VSRE.

【0020】次に、上記の実施例の固体撮像素子におけ
る感度制御動作を説明する。説明を簡単にするために、
上記ノンインタレースモードによる垂直走査動作を例に
して、以下に説明する。例えば、感度制御用の垂直シフ
トレジスタVSRE、インタレースゲート回路ITGE
及び駆動回路DVEによって、読み出し用の垂直シフト
レジスタVSR、インタレースゲート回路ITG及び駆
動回路DVによる第1行目(垂直走査線VL1、水平信
号線HS1)の読み出しに並行して、第4行目(垂直走
査線VL4、水平信号線HS4)の選択動作を行わせる
。これによって、水平シフトレジスタHSRにより形成
される水平走査線HL1,HL2等の選択動作に同期し
て、出力信号線VSには第1行目におけるフォトダイオ
ードD1、D2等に蓄積された光信号が時系列的に読み
出される。この読み出し動作は、端子Sから負荷抵抗を
介した上記光信号に対応した電流の供給によって行われ
、読み出し動作と同時にプリチャージ(リセット)動作
が行われる。
Next, the sensitivity control operation in the solid-state image sensing device of the above embodiment will be explained. To simplify the explanation,
The vertical scanning operation in the non-interlaced mode will be described below as an example. For example, vertical shift register VSRE for sensitivity control, interlace gate circuit ITGE
and the driver circuit DVE, the fourth row is read out in parallel with the reading of the first row (vertical scanning line VL1, horizontal signal line HS1) by the reading vertical shift register VSR, interlace gate circuit ITG, and drive circuit DV. (vertical scanning line VL4, horizontal signal line HS4) selection operation is performed. As a result, the optical signals accumulated in the photodiodes D1, D2, etc. in the first row are transferred to the output signal line VS in synchronization with the selection operation of the horizontal scanning lines HL1, HL2, etc. formed by the horizontal shift register HSR. Read out in chronological order. This read operation is performed by supplying a current corresponding to the optical signal from the terminal S through the load resistor, and a precharge (reset) operation is performed simultaneously with the read operation.

【0021】同様な動作が、第4行目におけるフォトダ
イオードにおいても行われる。この場合、上記のような
感度可変用の垂直走査回路(VSRE,ITGE、DV
E)によって、第4行目の読み出し動作は、ダミー出力
線DVSに対して行われる。感度制御動作のみを行う場
合、端子RVには端子Sと同じバイアス電圧が与えられ
ている。これによって、第4行目の各画素セルに既に蓄
積された光信号の掃き出し、言い換えるならば、リセッ
ト動作が行われる。したがって、上記垂直走査動作によ
って、読み出し用の垂直シフトレジスタVSR、インタ
レースゲート回路ITG及び駆動回路DVによる第4行
目(垂直走査線VL4、水平信号線HS4)の読み出し
動作は、上記第1行ないし第3行の読み出し動作の後に
行われるから、第4行目に配置される画素セルのフォト
ダイオードの蓄積時間は、3行分の画素セルの読み出し
時間となる。
A similar operation is performed for the photodiodes in the fourth row. In this case, the sensitivity variable vertical scanning circuit (VSRE, ITGE, DV
According to E), the read operation on the fourth row is performed on the dummy output line DVS. When only the sensitivity control operation is performed, the same bias voltage as the terminal S is applied to the terminal RV. As a result, the optical signals already accumulated in each pixel cell in the fourth row are swept out, or in other words, a reset operation is performed. Therefore, by the vertical scanning operation, the reading operation of the fourth row (vertical scanning line VL4, horizontal signal line HS4) by the reading vertical shift register VSR, interlace gate circuit ITG, and drive circuit DV is performed on the first row. Since this is performed after the readout operation of the third row, the storage time of the photodiode of the pixel cell arranged in the fourth row is the readout time of the pixel cells of three rows.

【0022】上記に代えて、感度制御用の垂直シフトレ
ジスタVSRE、インタレースゲート回路ITGE及び
駆動回路DVEによって、読み出し用の垂直シフトレジ
スタVSR、インタレースゲート回路ITG及び駆動回
路DVによる第1行目(垂直走査線VL1、水平信号線
HS1)の読み出しに並行して、第2行目(垂直走査線
VL2、水平信号線HS2)の選択動作を行わせる。こ
れによって、水平シフトレジスタHSRにより形成され
る水平走査線HL1,HL2等の選択動作に同期して、
出力信号線VSには第1行目におけるフォトダイオード
D1、D2等に蓄積された光信号が時系列的に読み出さ
れる。この読み出し動作は、端子Sから負荷抵抗を介し
た上記光信号に対応した電流の供給によって行われ、読
み出し動作と同時にプリチャージ(リセット)動作が行
われる。同様な動作が、第2行目におけるフォトダイオ
ードD3、D4等においても行われる。これによって、
上記第1行目の読み出し動作と並行して第2行目の各画
素セルに既に蓄積された光信号の掃き出し動作が行われ
る。
Instead of the above, the vertical shift register VSRE for sensitivity control, the interlace gate circuit ITGE and the drive circuit DVE are used to control the first row by the vertical shift register VSR for reading, the interlace gate circuit ITG and the drive circuit DV. In parallel with the reading of (vertical scanning line VL1, horizontal signal line HS1), the selection operation of the second row (vertical scanning line VL2, horizontal signal line HS2) is performed. As a result, in synchronization with the selection operation of the horizontal scanning lines HL1, HL2, etc. formed by the horizontal shift register HSR,
The optical signals accumulated in the photodiodes D1, D2, etc. in the first row are read out in time series to the output signal line VS. This read operation is performed by supplying a current corresponding to the optical signal from the terminal S through the load resistor, and a precharge (reset) operation is performed simultaneously with the read operation. A similar operation is performed in the photodiodes D3, D4, etc. in the second row. by this,
In parallel with the readout operation of the first row, an operation of sweeping out the optical signals already accumulated in each pixel cell of the second row is performed.

【0023】したがって、上記垂直走査動作によって、
読み出し用の垂直シフトレジスタVSR、インタレース
ゲート回路ITG及び駆動回路DVによる第2行目(垂
直走査線VL2、水平信号線HS2)の読み出し動作は
、上記第1行の読み出し動作の後に行われるから、第2
行目に配置される画素セルのフォトダイオードの蓄積時
間は、1行分の画素セルの読み出し時間となる。これに
よって、上記の場合に比べて、フォトダイオードの実質
的な蓄積時間を1/3に減少させること、言い換えるな
らば、感度を1/3に低くできる。
[0023] Therefore, by the above vertical scanning operation,
The readout operation of the second row (vertical scanning line VL2, horizontal signal line HS2) by the readout vertical shift register VSR, interlace gate circuit ITG, and drive circuit DV is performed after the readout operation of the first row. , second
The storage time of the photodiode of the pixel cell arranged in the row is the readout time of the pixel cell for one row. As a result, compared to the above case, the actual storage time of the photodiode can be reduced to 1/3, or in other words, the sensitivity can be lowered to 1/3.

【0024】このことを一般的に説明するならば、感度
制御用の走査回路がm番目の垂直走査線VLmの選択動
作を行うとき、読み出し用の走査回路がn番目の垂直走
査線VLnを行うときには、X(m−n)Hの時間差が
ある。ここで、Hは水平走査時間である。したがって、
先行する垂直走査動作によって垂直走査線VLmが走査
されるときその垂直走査線VLmの画素セルがリセット
されるから、そのリセット動作から上記読み出し用の走
査回路により垂直走査線VLmが再び選択されるまでの
時間(XH)が、フォトダイオードに対する蓄積時間と
される。したがって、525行からなる画素アレイにあ
っては、1H分の読み出し時間を単位(最小)として最
大525H分まで読み出し時間の多段階にわたる蓄積時
間、言い換えるならば、525段階にわたる感度の設定
を行うことができる。ただし、垂直走査動作はノンイン
タレースであり、受光面照度の変化が上記1画面を構成
する走査時間に対して無視でき、実質的に一定の光がフ
ォトダイオードに入射しているものとする。インタレー
スモードでは、lフィールドが525/2の262.5
Hになるため、感度(蓄積時間)は1Hから262Hま
でとされる。なお、上記最大感度(525H又は262
H)は、上記感度制御用の走査回路VSRE等が非動作
状態のときに得られる。
To explain this generally, when the scanning circuit for sensitivity control selects the m-th vertical scanning line VLm, the scanning circuit for reading selects the n-th vertical scanning line VLn. Sometimes there is a time difference of X(m-n)H. Here, H is the horizontal scanning time. therefore,
When the vertical scanning line VLm is scanned by the preceding vertical scanning operation, the pixel cells of the vertical scanning line VLm are reset, so from the reset operation until the vertical scanning line VLm is selected again by the reading scanning circuit. The time (XH) is taken as the storage time for the photodiode. Therefore, for a pixel array consisting of 525 rows, it is necessary to set the readout time in multiple stages up to a maximum of 525H minutes, with the readout time of 1H being the unit (minimum), or in other words, setting the sensitivity over 525 stages. Can be done. However, it is assumed that the vertical scanning operation is non-interlaced, that changes in the light-receiving surface illuminance can be ignored with respect to the scanning time constituting one screen, and that substantially constant light is incident on the photodiode. In interlaced mode, the l field is 262.5 with 525/2.
Since the signal becomes H, the sensitivity (storage time) is set from 1H to 262H. In addition, the above maximum sensitivity (525H or 262H)
H) is obtained when the sensitivity control scanning circuit VSRE and the like are in a non-operating state.

【0025】図1には、この発明に係る電子式の自動絞
り機能を持つ固体撮像装置の一実施例のブロック図が示
されている。固体撮像素子MIDは、前記図3に示した
ような感度可変機能を持つものである。この固体撮像素
子MIDから出力される読み出し信号は、プリアンプに
よって増幅される。この増幅信号Vout は、一方に
おいて図示しない信号処理回路に供給され、例えばテレ
ビジョン用の画像信号とされる。上記増幅信号Vout
 は、他方において感度制御用に利用される。すなわち
、上記増幅信号Vout は、ロウパスフィルタLPF
と検波回路DETからなる平滑回路により直流レベルに
変換される。 この直流レベルVDは、電圧比較回路COMPに供給さ
れる。電圧比較回路COMPは、ウィンド型の電圧比較
動作を行う回路であり、高レベルVHと低レベルVLの
2つの基準電圧を持ち、それと上記直列レベルVDとの
比較動作を行う。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a solid-state imaging device having an electronic automatic aperture function according to the present invention. The solid-state image sensor MID has a variable sensitivity function as shown in FIG. 3 above. The read signal output from the solid-state image sensor MID is amplified by a preamplifier. This amplified signal Vout is supplied to a signal processing circuit (not shown) on the one hand, and is used as, for example, an image signal for television. The amplified signal Vout
is used for sensitivity control on the other hand. That is, the amplified signal Vout is passed through the low pass filter LPF.
It is converted to a DC level by a smoothing circuit consisting of a detection circuit DET and a detection circuit DET. This DC level VD is supplied to the voltage comparison circuit COMP. The voltage comparison circuit COMP is a circuit that performs a window-type voltage comparison operation, and has two reference voltages, a high level VH and a low level VL, and performs a comparison operation between them and the above-mentioned series level VD.

【0026】上記電圧比較回路COMPは、上記電圧V
HとVDとのレベル比較結果が、VD>VHなら論理1
1の出力信号を形成し、VD<VLなら論理00の出力
信号を形成する。そして、VH>VD>VLなら、不感
帯中を意味する論理01又は10を形成する。特に制限
されないが、上記電圧比較回路COMPは、上記のよう
な基準電圧VHとVLを持つ2つのコンパレータから構
成され、それぞれのコンパレータの出力の組み合わせに
より、上記のような2ビットの電圧比較信号が形成され
る。
[0026] The voltage comparator circuit COMP compares the voltage V
If the level comparison result between H and VD is VD>VH, logic 1
It forms an output signal of 1, and forms an output signal of logic 0 if VD<VL. If VH>VD>VL, a logic 01 or 10 is formed, which means that the dead zone is in effect. Although not particularly limited, the voltage comparison circuit COMP is composed of two comparators having the reference voltages VH and VL as described above, and a 2-bit voltage comparison signal as described above is generated by combining the outputs of the respective comparators. It is formed.

【0027】上記電圧比較回路COMPの出力信号は、
特に制限されないが、感度制御回路を構成するシフトレ
ジスタSRのアップ/ダウン制御端子U/Dに供給され
る。上記比較出力信号が論理11ならシフトレジスタS
Rはダウン動作が指示され、論理00ならアップ動作が
指示される。そして、論理10又は10ならシフト動作
が禁止される。このシフトレジスタSRは、駆動回路か
らのタイミング信号をクロックパルスとして論理11又
は00のときには1フレーム当たり、1ビットのアップ
/ダウンのシフト動作を行う。
The output signal of the voltage comparison circuit COMP is as follows:
Although not particularly limited, it is supplied to the up/down control terminal U/D of the shift register SR constituting the sensitivity control circuit. If the above comparison output signal is logic 11, shift register S
R indicates a down operation, and a logic 0 indicates an up operation. If the logic is 10 or 10, the shift operation is prohibited. This shift register SR performs a 1-bit up/down shift operation per frame when the timing signal from the drive circuit is a clock pulse and the logic is 11 or 00.

【0028】上記シフトレジスタSRに保持されたデー
タは制御回路CONTに供給される。制御回路CONT
は上記シフトレジスタSRのデータを解読して感度設定
信号を形成する。すなわち、固体撮像装置MIDは、駆
動回路により形成される信号VIN,V1等を受けて前
述のような読み出し用動作を行う。制御回路CONTは
、この読み出し用のVIN、及びV1等を受けて、固体
撮像装置MIDの読み出しタイミングを参照して、上記
シフトレジスタSRのシスト信号の解読信号に対応して
上記読み出し水平ラインに対して実質的に先行するタイ
ミング信号VINEを形成する。すなわち、上記タイミ
ング信号VINを基準にして、必要な絞り量(感度)に
対応した先行するタイミング信号VINEを形成するも
のであるため、実際には上記タイミング信号VINに遅
れて信号VINEが形成される。
The data held in the shift register SR is supplied to the control circuit CONT. Control circuit CONT
decodes the data in the shift register SR to form a sensitivity setting signal. That is, the solid-state imaging device MID performs the above-described readout operation in response to signals VIN, V1, etc. formed by the drive circuit. The control circuit CONT receives the readout VIN, V1, etc., refers to the readout timing of the solid-state image pickup device MID, and performs control on the readout horizontal line in response to the decoding signal of the cyst signal of the shift register SR. to form a substantially preceding timing signal VINE. That is, since the preceding timing signal VINE corresponding to the required aperture amount (sensitivity) is formed based on the timing signal VIN, the signal VINE is actually formed after the timing signal VIN. .

【0029】しかしながら、繰り返し走査が行われるた
め、上記信号VINEからみると、次の画面の走査では
信号VINが遅れるものとされる。すなわち、タイミン
グ信号VINに対して1H分遅れてタイミング信号VI
NEを発生すると、次の走査画面ではタイミング信号V
INEは、タイミング信号VINに対して261H(イ
ンタレースモードのとき)分先行するタイミング信号と
みなされる。上記タイミング信号VIN及びVINEに
よって、各垂直シフトレジスタVSR及びVSREのシ
フト動作が開始されるから、感度可変動作が行われる。
However, since repeated scanning is performed, from the point of view of the signal VINE, the signal VIN is delayed in scanning the next screen. In other words, the timing signal VI is delayed by 1H with respect to the timing signal VIN.
When NE is generated, the timing signal V is generated in the next scanning screen.
INE is regarded as a timing signal that precedes the timing signal VIN by 261H (in interlace mode). Since the shift operation of each vertical shift register VSR and VSRE is started by the timing signals VIN and VINE, a sensitivity variable operation is performed.

【0030】この実施例では、電源投入後の撮影開始時
には、感度は最低感度に設定される。すなわち、シフト
レジスタSRは最下位ビットが1にされている。これに
より、制御回路CONTは、タイミング信号VINに対
して261H遅れたタイミング信号VINEを発生させ
て、次のフィールドにおいては実質的に上記のように1
行先行した垂直走査を行わせる。光量不足の撮影のとき
には、このような最低感度では出力信号が小さいから、
電圧比較回路COMPの出力信号が論理00となり、フ
レーム毎の感度設定動作ではシフトレジスタSRが1ビ
ットずつシフトアップされる。これにより、2、4、8
、16・・・・等のように十進法での2倍ずつに拡大さ
れて最大感度までに9回の感度設定動作により到達する
ことになる。
In this embodiment, the sensitivity is set to the lowest sensitivity when photographing starts after the power is turned on. That is, the least significant bit of the shift register SR is set to 1. As a result, the control circuit CONT generates the timing signal VINE that is delayed by 261H with respect to the timing signal VIN, and in the next field, the timing signal is substantially 1H as described above.
Performs vertical scanning with a line lead. When shooting in low light conditions, the output signal is small at this lowest sensitivity, so
The output signal of the voltage comparison circuit COMP becomes logic 00, and the shift register SR is shifted up bit by bit in the sensitivity setting operation for each frame. This results in 2, 4, 8
, 16, . . . , etc., and the maximum sensitivity is reached by performing nine sensitivity setting operations.

【0031】感度が高くされて、電圧VD>電圧VLに
なると、電圧比較回路COMPの出力信号が論理00か
ら01になり、そこで感度制御動作が停止させられる。 すなわち、図2に示すように、VHとVLとの間は、不
感帯とされて感度制御回路の動作が停止させられる。そ
して、この不感帯での読み出し信号に対応した電圧VD
が、目標レベルVref になるようにするため、信号
処理回路に含まれる自動利得制御回路AGCが設けられ
る。 この自動利得制御回路AGCは、上記目標レベルVre
f に対応した映像出力信号VDOが形成されるよう利
得をリニアに変化させる。このようなリニアな読み出し
信号に対する利得制御動作により、画面上でのチラツキ
が生じることなく、映像出力信号VDOは目標の一定の
レベルに正確に設定できる。
When the sensitivity is increased such that voltage VD>voltage VL, the output signal of the voltage comparator COMP changes from logic 00 to 01, and the sensitivity control operation is then stopped. That is, as shown in FIG. 2, the period between VH and VL is set as a dead zone, and the operation of the sensitivity control circuit is stopped. Then, the voltage VD corresponding to the read signal in this dead zone
An automatic gain control circuit AGC included in the signal processing circuit is provided in order to ensure that Vref is at the target level Vref. This automatic gain control circuit AGC controls the target level Vre.
The gain is linearly changed so that a video output signal VDO corresponding to f is formed. By performing a gain control operation on such a linear readout signal, the video output signal VDO can be accurately set to a constant target level without flickering on the screen.

【0032】被写体の明るさの変動に応じて固体撮像素
子MIDからの読み出し信号が、上記不感帯からずれる
と上記シフトレジスタSRのシフトアップ/又はシフト
ダウン動作により、固体撮像素子MIDの信号蓄積時間
を変化させることによる感度切り換えが行われる。そし
て、最終的な目標レベルへの設定は自動利得制御回路A
GCの利得制御により達成される。
[0032] When the readout signal from the solid-state image sensor MID deviates from the dead zone in response to variations in the brightness of the object, the signal accumulation time of the solid-state image sensor MID is changed by the shift up/down operation of the shift register SR. Sensitivity switching is performed by changing the sensitivity. Then, the automatic gain control circuit A sets the final target level.
This is achieved through GC gain control.

【0033】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。 (1)  感度可変機能を持つ固体撮像素子からの読み
出し信号と、設定すべき信号レベルに対応した基準信号
と比較して両者がほゞ一致するように制御信号を形成す
る感度設定回路において、1ステップ時間毎の信号蓄積
量を2倍又は1/2のように複数水平期間分増減させる
ことにより、感度設定の応答性を高くすることができる
とともに、不感帯内での目標レベルへの設定が自動利得
制御回路によりリニアに行われるため画面上でのチラツ
キを防止することができるという効果が得られる。 (2)  上記のような1ステップ当たりの信号蓄積時
間を2倍又は1/2ずつにすることにより、シフトレジ
スタを用いて感度設定信号を形成することができるから
回路の簡素化が可能になるという効果が得られる。
The effects obtained from the above embodiments are as follows. (1) In a sensitivity setting circuit that compares a readout signal from a solid-state image sensor having a variable sensitivity function with a reference signal corresponding to a signal level to be set and forms a control signal so that the two substantially match, By increasing or decreasing the signal accumulation amount for each step time by multiple horizontal periods, such as doubling or halving, sensitivity setting responsiveness can be increased, and the target level can be automatically set within the dead zone. Since this is performed linearly by the gain control circuit, it is possible to prevent flickering on the screen. (2) By doubling or halving the signal accumulation time per step as described above, the sensitivity setting signal can be formed using a shift register, making it possible to simplify the circuit. This effect can be obtained.

【0034】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、読
み出し信号を処理するアナログ回路の構成は、上記単純
に平均値を求めるものの他、ピーク値を求めてそれとの
混合によって絞り量を設定するもの、又は平滑出力レベ
ルをディジタル化して、ディジタル基準信号との差を計
算するもの等種々の実施形態を採ることができる。この
ようにディジタル化した場合には、目標値と差分の絶対
値が一定量を超える否かをディジタルコンパレータによ
り比較して、前記実施例と同等の不感帯の設定を行うよ
うにすればよい。そして、感度制御における1ステップ
当たりの蓄積時間は、例えば10水平期間等のように固
定された時間にしたり、感度が低い領域では1ステップ
当たり5水平期間、感度が中間の領域では1ステップ当
たり10水平期間、感度が高い領域では1ステップ当た
り20水平期間等のように単位の蓄積時間を変化させる
ようにしてもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on examples, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Needless to say. For example, in addition to simply calculating the average value as described above, the configuration of an analog circuit that processes the readout signal may be one that calculates the peak value and mixes it to set the aperture amount, or one that digitizes the smoothed output level and uses it as a digital standard. Various embodiments can be adopted, such as one that calculates the difference between the signal and the signal. In the case of digitization in this way, a digital comparator may be used to compare whether or not the absolute value of the difference exceeds a certain amount with respect to the target value, thereby setting a dead zone similar to that of the embodiment described above. The accumulation time per step in sensitivity control may be set to a fixed time, such as 10 horizontal periods, or 5 horizontal periods per step in a low sensitivity region, and 10 horizontal periods per step in an intermediate sensitivity region. In the horizontal period, the unit storage time may be changed such as 20 horizontal periods per step in a region with high sensitivity.

【0035】この発明に係る固体撮像装置に用いられる
固体撮像装置は、前記実施例のようなMOS形固体撮像
装置の他、例えばCCD(電荷移送素子)を用いたもの
にも適用できる。すなわち、読み出しが行われる行に対
して先行する行におけるフォトダイオードの電荷を掃き
出させるリセット回路を付加し、このリセット回路を感
度設定用の走査回路により動作状態にして感度可変機能
が付加されるものであってもよい。この発明は、前記の
ように読み出しが行われる行に対して先行する行の信号
を掃き出すことによって感度可変機能が持たされた固定
撮像素子を用いた固体撮像装置に広く利用できる。
The solid-state imaging device used in the solid-state imaging device according to the present invention can be applied to, for example, a device using a CCD (charge transfer device), in addition to the MOS type solid-state imaging device as in the above embodiment. That is, a reset circuit is added that sweeps out the charge of the photodiode in the row preceding the row to be read, and this reset circuit is put into operation by a scanning circuit for sensitivity setting, and a sensitivity variable function is added. It may be something. The present invention can be widely used in solid-state imaging devices using fixed imaging elements that have a variable sensitivity function by sweeping out signals from the row preceding the row to be read as described above.

【0036】[0036]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、感度可変機能を持つ固体撮
像素子からの読み出し信号と、設定すべき信号レベルに
対応した基準信号と比較して両者がほゞ一致するように
制御信号を形成する感度設定回路において、1ステップ
時間毎の信号蓄積量を2倍又は1/2のように複数水平
期間分増減させることにより、感度設定の応答性を高く
することができるとともに、不感帯内での目標レベルへ
の設定が自動利得制御回路によりリニアに行われるため
画面上でのチラツキを防止することができる。
Effects of the Invention A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. That is, in a sensitivity setting circuit that compares a readout signal from a solid-state image sensor with a sensitivity variable function with a reference signal corresponding to the signal level to be set and forms a control signal so that the two almost match, one step is performed. By increasing/decreasing the amount of signal accumulation per time by multiple horizontal periods, such as doubling or halving, the responsiveness of sensitivity setting can be increased, and the automatic gain allows setting to the target level within the dead zone. Since this is performed linearly by the control circuit, flickering on the screen can be prevented.

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

【図1】この発明に係る固体撮像装置の一実施例を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】図1の固体撮像装置の感度設定動作を説明する
ためのレベル特性図である。
FIG. 2 is a level characteristic diagram for explaining the sensitivity setting operation of the solid-state imaging device of FIG. 1;

【図3】この発明に用いられる固体撮像素子の一実施例
を示す要図回路図である。
FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing one embodiment of a solid-state image sensor used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MID…固体撮像素子、LPF…ロウパスフィルタ、D
ET…検波回路、COMP…電圧比較回路、SR…シフ
トレジスタ、CONT…制御回路、PD…画素アレイ、
VSR…読み出し用垂直シフトレジスタ、ITG…読み
出し用インタレースゲート回路、DV…読み出し用駆動
回路、VSRE…感度設定用垂直シフトレジスタ、IT
GE…感度設定用インタレースゲート回路、DVE…感
度設定用駆動回路、HSR…水平シフトレジスタ。
MID...solid-state image sensor, LPF...low-pass filter, D
ET...detection circuit, COMP...voltage comparison circuit, SR...shift register, CONT...control circuit, PD...pixel array,
VSR...Vertical shift register for readout, ITG...Interlace gate circuit for readout, DV...Drive circuit for readout, VSRE...Vertical shift register for sensitivity setting, IT
GE...Interlace gate circuit for sensitivity setting, DVE...Drive circuit for sensitivity setting, HSR...Horizontal shift register.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  二次元状に配列された複数個の画素セ
ルの信号を時系列的に出力させる第1の走査回路と、上
記第1の走査回路における垂直走査動作とは独立に垂直
走査動作を行う第2の走査回路とを含む固体撮像素子と
、この固体撮像素子の読み出し信号と設定すべき信号レ
ベルとの比較結果に応じて信号蓄積量を複数水平期間分
増減させる感度制御信を形成して第2走査回路の動作開
始タイミングを制御するとともに、一定レベル内の信号
変化を不感帯として受け付けないようにした感度制御回
路と、上記固体撮像素子の読み出し信号を増幅する自動
利得制御回路とを含むことを特徴とする固体撮像装置。
1. A first scanning circuit that outputs signals of a plurality of pixel cells arranged two-dimensionally in time series, and a vertical scanning operation independent of the vertical scanning operation in the first scanning circuit. A solid-state imaging device including a second scanning circuit that performs the above-mentioned processing, and a sensitivity control signal that increases or decreases the signal accumulation amount by a plurality of horizontal periods according to a comparison result between a readout signal of the solid-state imaging device and a signal level to be set. a sensitivity control circuit that controls the operation start timing of the second scanning circuit and does not accept signal changes within a certain level as a dead zone; and an automatic gain control circuit that amplifies the readout signal of the solid-state image sensor. A solid-state imaging device comprising:
【請求項2】  上記感度制御回路は、上記固体撮像素
子の読み出し信号と設定すべき信号レベルに対応した基
準信号との比較結果に対応して直前の蓄積時間に対して
2倍又は1/2に増減させるものであることを特徴とす
る請求項1の固体撮像装置。
2. The sensitivity control circuit doubles or halves the previous accumulation time in response to a comparison result between the readout signal of the solid-state image sensor and a reference signal corresponding to a signal level to be set. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is configured to increase or decrease the amount.
【請求項3】  上記固体撮像素子の撮影開始直後にお
ける設定感度、最低感度に設定されるものであることを
特徴とする請求項1又は請求項2の固体撮像装置。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the sensitivity is set to the lowest sensitivity immediately after the solid-state imaging device starts imaging.
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