JPH11205689A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPH11205689A
JPH11205689A JP10007599A JP759998A JPH11205689A JP H11205689 A JPH11205689 A JP H11205689A JP 10007599 A JP10007599 A JP 10007599A JP 759998 A JP759998 A JP 759998A JP H11205689 A JPH11205689 A JP H11205689A
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JP
Japan
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pixel output
solid
pixel
unit
imaging device
Prior art date
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Pending
Application number
JP10007599A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Juichi Yoneyama
寿一 米山
Hitoshi Nomura
仁 野村
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pickup device with which storage time can be set longer than the cycle of read-out scanning while executing cyclic red-out scanning. SOLUTION: A solid-state image pickup device 10 is provided with plural photodetecting parts PD for generating pixel outputs corresponding to the amount of photodetection, a pixel output holding part QA for holding the pixel output of each photodetecting part and outputting the held pixel output without destroying it, pixel output transfer parts QT and QP for transferring the pixel output from the photoedtecting part to the pixel output holding part and updating the pixel output held in the pixel output holding part, and image scanning circuits 2, 3, 7 and 8, QX and QH for scanning the pixel output from the pixel output holding part and generating a frame unit, field unit or image signal composed of one part of that unit. The above pixel output transfer part transfers the pixel output from the photodetecting part to the pixel output holding part once per plural times of scanning by the image scanning circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、特に、周期的な読み出し走査を実行しつつ、読み出
し走査の周期よりも長い蓄積時間を達成する固体撮像装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly, to a solid-state imaging device which achieves an accumulation time longer than a period of a read scan while performing a periodic read scan.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、マトリクス状に配置された受光部
を垂直方向および水平方向に走査して、画像信号を周期
的に読み出す固体撮像装置が知られている。この種の固
体撮像装置では、1回の読み出し走査ごとに受光部の画
素出力がリセットされる。そのため、受光部が信号電荷
を蓄積する時間(以下「蓄積時間」という)は、読み出
し走査の周期以下に制限される。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a solid-state imaging device that scans a light receiving portion arranged in a matrix in a vertical direction and a horizontal direction and periodically reads out an image signal. In this type of solid-state imaging device, the pixel output of the light receiving unit is reset each time one read scan is performed. Therefore, the time during which the light receiving section accumulates the signal charge (hereinafter, referred to as “accumulation time”) is limited to the period of the readout scan or less.

【0003】例えば、飛び越し走査によりNTSC方式
の画像信号を生成する場合、受光部の蓄積時間は、フレ
ーム画像の走査周期(1/30秒)以下に制限される。
また、2線混合走査によりNTSC方式の画像信号を生
成する場合、受光部の蓄積時間は、フィールド画像の走
査周期(1/60秒)以下に制限される。図8は、上述
したような固体撮像装置を使用した、動き検出用画像処
理装置100を示す図である。
For example, when an image signal of the NTSC system is generated by interlaced scanning, the accumulation time of the light receiving section is limited to a scanning period of a frame image (1/30 second) or less.
When an NTSC image signal is generated by two-line mixed scanning, the accumulation time of the light receiving unit is limited to a scan period (1/60 second) or less of a field image. FIG. 8 is a diagram illustrating a motion detection image processing device 100 using the solid-state imaging device as described above.

【0004】図8において、動き検出用画像処理装置1
00は、固体撮像装置101と、固体撮像装置101か
らの画像信号(アナログ信号)をディジタル信号に変換
するAD変換回路102と、AD変換回路102からの
ディジタル信号を保存する画像メモリ103,104
と、該画像メモリ103,104に保存されているディ
ジタルの画像信号を互いに比較して動きを検出する画像
処理回路105とで構成されている。
In FIG. 8, an image processing apparatus 1 for motion detection
Reference numeral 00 denotes a solid-state imaging device 101, an AD conversion circuit 102 that converts an image signal (analog signal) from the solid-state imaging device 101 into a digital signal, and image memories 103 and 104 that store the digital signal from the AD conversion circuit 102.
And an image processing circuit 105 which compares digital image signals stored in the image memories 103 and 104 with each other to detect a motion.

【0005】このような構成の動き検出用画像処理装置
100では、まず、固体撮像装置101から読み出され
た画像信号が、AD変換回路102を介して画像メモリ
103に保存される。次に、この画像信号に後続して読
み出された画像信号が、AD変換回路102を介して画
像メモリ104に保存される。
In the motion detection image processing apparatus 100 having such a configuration, first, an image signal read from the solid-state imaging device 101 is stored in the image memory 103 via the AD conversion circuit 102. Next, the image signal read subsequent to the image signal is stored in the image memory 104 via the AD conversion circuit 102.

【0006】画像処理回路105は、これらの画像メモ
リ103,104に保存された画像信号を画素単位に読
み出し、互いに比較する。このとき、所定の閾値以上異
なる画素を検出して、動体の検出を示す信号(以下「動
体信号」という)を生成する。
The image processing circuit 105 reads out the image signals stored in the image memories 103 and 104 for each pixel and compares them with each other. At this time, pixels that differ by a predetermined threshold or more are detected, and a signal indicating detection of a moving object (hereinafter, referred to as a “moving object signal”) is generated.

【0007】このような、画像信号の時間軸方向の比較
処理により、被写体の動き検出を行うことが可能とな
る。
[0007] By such a comparison process of the image signal in the time axis direction, it is possible to detect the motion of the subject.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、従来の固体撮像装置では、受光部の蓄積時間を読
み出し走査の周期よりも長く設定することができなっ
た。
By the way, as described above, in the conventional solid-state imaging device, the accumulation time of the light receiving section cannot be set longer than the period of readout scanning.

【0009】そのため、低輝度の被写体を撮影する際
に、受光部の蓄積時間を読み出し走査の周期よりも長く
設定するなどの撮影手法(一種の増感撮影)を実施でき
ないという問題点があった。ところで従来から、蛍光灯
などのように明滅する照明光のもとで、固体撮像装置の
画像信号に周期変動を生じることが、知られている(以
下、このような現象を「フリッカ現象」という)。
Therefore, when photographing a low-luminance subject, there is a problem that a photographing method (a kind of sensitized photographing) in which the accumulation time of the light receiving section is set longer than the readout scanning cycle cannot be performed. . By the way, it has been conventionally known that an image signal of a solid-state imaging device undergoes periodic fluctuation under flickering illumination light such as a fluorescent lamp (hereinafter, such a phenomenon is referred to as a “flicker phenomenon”). ).

【0010】図9は、この種のフリッカ現象の一例を説
明する図である。日本の関東地方では、商用電源の周波
数は50Hzである。この商用電源により直に点灯され
る蛍光灯は、通過する電流量が1秒当たり100回の割
合で増減する。そのため、1/100秒の周期で照明光
が明滅する。図9では、このような照明環境のもとで、
固体撮像装置が1/30秒おきに読み出し走査を実行す
る場合について図示している。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of this type of flicker phenomenon. In the Kanto region of Japan, the frequency of commercial power is 50 Hz. The amount of current passing through the fluorescent lamp directly lit by the commercial power supply increases and decreases at a rate of 100 times per second. Therefore, the illumination light blinks at a period of 1/100 second. In FIG. 9, under such a lighting environment,
The figure shows a case where the solid-state imaging device executes readout scanning every 1/30 second.

【0011】このような条件では、「照明光の明滅周
期」と「蓄積時間」との位相関係が、両周期の最小公倍
数に相当する1/10秒周期で変動する。そのため、蓄
積時間当たりの受光量は1/10秒周期で変動し、画像
信号に輝度レベル変動を生じる。なお、ここでの輝度レ
ベル変動の周期は、1/10秒程度となるため、画像表
示などの用途においては、目の残像作用が働き、さほど
フリッカ現象は目立たない。
Under such conditions, the phase relationship between the "blink cycle of illumination light" and the "accumulation time" fluctuates in a 1/10 second cycle corresponding to the least common multiple of both cycles. Therefore, the amount of received light per storage time fluctuates in a 1/10 second cycle, and a luminance level fluctuation occurs in the image signal. Here, the cycle of the luminance level fluctuation is about 1/10 second, so that in an application such as image display, an afterimage effect of the eye works, and the flicker phenomenon is not so noticeable.

【0012】しかしながら、従来の動き検出用画像処理
装置100(図8)のように動体検出を行う用途におい
ては、上述したフリッカ現象による輝度レベル変動を、
動体と誤検出してしまうという問題点が生じていた。ま
た、従来の動き検出用画像処理装置100(図8)で
は、フレーム間もしくはフィールド間の画像変化に基づ
いて、動体検出を行っている。そのため、低速に動く被
写体については、画像変化(例えば、画像中のエッジ部
分の移動に伴って生じる帯状領域)が寡少となり、動体
検出が困難になるという問題点があった。
However, in applications where a moving object is detected as in the conventional image processing apparatus 100 for motion detection (FIG. 8), the luminance level fluctuation due to the flicker phenomenon described above is reduced.
There has been a problem that the moving object is erroneously detected. In the conventional motion detection image processing apparatus 100 (FIG. 8), a moving object is detected based on an image change between frames or between fields. For a subject moving at a low speed, therefore, there is a problem that an image change (for example, a band-like area caused by movement of an edge portion in the image) is small, and it becomes difficult to detect a moving object.

【0013】そこで、請求項1,2に記載の発明では、
上述した問題点を解決するために、周期的な読み出し走
査を実行しつつ、その読み出し走査の周期よりも蓄積時
間を長く設定する固体撮像装置を提供することを目的と
する。請求項3,4に記載の発明は、照明光の明滅によ
るフリッカ現象を一段と改善することができる固体撮像
装置を提供することを目的とする。
Therefore, according to the first and second aspects of the present invention,
In order to solve the above-described problem, it is an object to provide a solid-state imaging device that sets a storage time longer than a period of the readout scan while performing a periodic readout scan. It is another object of the present invention to provide a solid-state imaging device capable of further reducing a flicker phenomenon caused by flickering illumination light.

【0014】請求項5に記載の発明は、読み出し走査の
周期よりも蓄積時間を長く設定して得た画像信号につい
て、時間軸方向の信号処理を的確に実行する固体撮像装
置を提供することを目的とする。請求項6に記載の発明
は、低速の被写体についても確実に動体検出を行うこと
ができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a solid-state image pickup device which accurately executes signal processing in a time axis direction for an image signal obtained by setting an accumulation time longer than a period of a read scan. Aim. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device capable of surely detecting a moving object even with a low-speed subject.

【0015】請求項7に記載の発明は、画素出力保持部
(後述)を単純な構成で実現した固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device in which a pixel output holding unit (described later) is realized with a simple configuration.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】(請求項1)請求項1に
記載の発明は、マトリクス状に配列され、受光量に応じ
た画素出力を生成する複数の受光部と、受光部ごとに設
けられて、画素出力を保持し、かつ保持した画素出力を
非破壊で出力する画素出力保持部と、受光部から画素出
力保持部へ画素出力を転送し、画素出力保持部が保持す
る画素出力を更新する画素出力転送部と、画素出力保持
部から出力される画素出力を走査して、フレーム単位も
しくはフィールド単位もしくはその一部の画像信号を生
成する画像走査回路とを備え、画素出力転送部は、画像
走査回路による複数回の走査ごとに1回ずつ、受光部か
ら画素出力保持部へ画素出力を転送することを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there are provided a plurality of light receiving units arranged in a matrix and generating pixel outputs according to a light receiving amount, and provided for each light receiving unit. A pixel output holding unit that holds the pixel output and outputs the held pixel output in a non-destructive manner, transfers the pixel output from the light receiving unit to the pixel output holding unit, and outputs the pixel output held by the pixel output holding unit. A pixel output transfer unit for updating, and an image scanning circuit that scans a pixel output output from the pixel output holding unit and generates an image signal of a frame unit or a field unit or a part thereof, and the pixel output transfer unit includes: The pixel output is transferred from the light receiving unit to the pixel output holding unit once for each of a plurality of scans by the image scanning circuit.

【0017】このような構成の固体撮像装置では、複数
回の読み出し走査にかかる期間中、受光部から画素出力
を読み出さない。そのため、受光部は、複数回の読み出
し走査にかかる期間中、光電変換を継続して実行する。
その結果、受光部の蓄積時間は、読み出し走査の周期よ
りも長く設定される。一方、画素出力保持部は、複数回
の読み出し走査にかかる期間中、画素出力が更新され
ず、前回保持した画素出力を保持し続ける。この期間
中、画像走査回路が、画素出力保持部から画素出力を周
期的に読み出す。その結果、固体撮像装置からは、同一
の画像信号が複数回ずつ読み出される。
In the solid-state imaging device having such a configuration, the pixel output is not read out from the light receiving section during a period of a plurality of readout scans. Therefore, the light receiving unit continuously performs the photoelectric conversion during the period of the multiple read scans.
As a result, the accumulation time of the light receiving unit is set longer than the period of the read scan. On the other hand, the pixel output holding unit keeps holding the previously held pixel output without updating the pixel output during the period of the plurality of read scans. During this period, the image scanning circuit periodically reads the pixel output from the pixel output holding unit. As a result, the same image signal is read from the solid-state imaging device a plurality of times.

【0018】このような動作により、請求項1に記載の
発明では、周期的な読み出し走査を途切れることなく実
行する一方で、蓄積時間を読み出し走査の周期よりも長
く設定することが可能となる。 (請求項2)請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の固体撮像装置において、画像走査回路は、受光部の垂
直列ごとに設けられた垂直読み出し線と、画素出力保持
部の画素出力を、水平ライン単位に順次選択して垂直読
み出し線に接続する垂直走査部と、垂直読み出し線の群
から順次に出力される水平ライン単位の画素出力を水平
走査する水平走査部とを備えてなることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to set the accumulation time longer than the period of the read scan while performing the periodic read scan without interruption. According to a second aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first aspect, the image scanning circuit includes: a vertical readout line provided for each vertical column of the light receiving unit; A vertical scanning unit for sequentially selecting pixel outputs in units of horizontal lines and connecting to vertical reading lines; and a horizontal scanning unit for horizontally scanning pixel outputs in units of horizontal lines sequentially output from a group of vertical reading lines. It is characterized by becoming.

【0019】(請求項3)請求項3に記載の発明は、請
求項1または請求項2に記載の固体撮像装置において、
画素出力転送部は、「画像走査回路における読み出し走
査の周期」と「照明光の明滅周期」との公倍数に相当す
る周期で、受光部から画素出力保持部へ画素出力を転送
することを特徴とする。
(Claim 3) The invention according to claim 3 is the solid-state imaging device according to claim 1 or 2,
The pixel output transfer unit transfers the pixel output from the light receiving unit to the pixel output holding unit at a cycle corresponding to a common multiple of the “scanning cycle of the image scanning circuit” and the “blinking cycle of the illumination light”. I do.

【0020】このような構成の固体撮像装置では、受光
部の蓄積時間が、「照明光の明滅周期」の倍数に設定さ
れる。そのため、受光部における蓄積時間当たりの受光
量は、蓄積時間と明滅周期との位相関係によらず、ほぼ
一定値(明滅周期1回の受光量の倍数)となる。したが
って、明滅する照明光の環境下にあっても、画像信号の
輝度レベルはほぼ一定し、フリッカ現象を確実に軽減す
ることが可能となる。
In the solid-state imaging device having such a configuration, the accumulation time of the light receiving section is set to a multiple of the "blink cycle of illumination light". Therefore, the amount of light received per storage time in the light receiving unit is substantially constant (a multiple of the amount of light received per blink cycle) regardless of the phase relationship between the accumulation time and the blink cycle. Therefore, even under the environment of flickering illumination light, the luminance level of the image signal is substantially constant, and the flicker phenomenon can be reliably reduced.

【0021】(請求項4)請求項4に記載の発明は、請
求項1または請求項2に記載の固体撮像装置において、
画素出力転送部が受光部から画素出力を転送する時点に
対し、「照明光の明滅周期」の倍数期間だけ先行するタ
イミングで、該受光部の画素出力を初期化する電子シャ
ッタ回路を備えたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first or second aspect,
An electronic shutter circuit for initializing the pixel output of the light receiving unit at a timing preceding the time when the pixel output transfer unit transfers the pixel output from the light receiving unit by a multiple period of the “blink cycle of illumination light”; It is characterized by.

【0022】このような構成の固体撮像装置において
も、受光部の蓄積時間が、「照明光の明滅周期」の倍数
に設定される。そのため、受光部における蓄積時間当た
りの受光量は、蓄積時間と明滅周期との位相関係によら
ず、ほぼ一定値(明滅周期1回の受光量の倍数)とな
る。したがって、明滅する照明光の環境下にあっても、
画像信号の輝度レベルはほぼ一定し、フリッカ現象を確
実に軽減することが可能となる。
In the solid-state imaging device having such a configuration, the accumulation time of the light receiving section is set to a multiple of the "blink cycle of illumination light". Therefore, the amount of light received per storage time in the light receiving unit is substantially constant (a multiple of the amount of light received per blink cycle) regardless of the phase relationship between the accumulation time and the blink cycle. Therefore, even in a flickering lighting environment,
The luminance level of the image signal is substantially constant, and the flicker phenomenon can be reliably reduced.

【0023】(請求項5)請求項5に記載の発明は、請
求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の固体撮像
装置において、画素出力転送部による画素出力の転送時
点に相前後して、該画素出力保持部からの画素出力を取
り込み、これらの相前後する画素出力に対して、予め定
められた時間軸方向の信号処理を施す信号処理回路と、
信号処理回路による処理結果を走査出力する処理結果走
査回路とを備えたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the solid-state image pickup device according to any one of the first to fourth aspects, the pixel output transfer section has a pixel output transfer section that precedes and follows a pixel output transfer point. A signal processing circuit that captures pixel outputs from the pixel output holding unit and performs signal processing in a predetermined time axis direction on these successive pixel outputs;
And a processing result scanning circuit for scanning and outputting a processing result by the signal processing circuit.

【0024】本発明では、複数回の読み出し走査にわた
って、同一の画像信号が繰り返し読み出される。この場
合、これら同一の画像信号間には、時間軸方向に関する
有効な情報は含まれない。したがって、(時間軸方向の
積分処理などのノイズ成分にかかわる処理を除いて
は、)時間軸方向の信号処理において期待する結果は得
られない。
In the present invention, the same image signal is repeatedly read over a plurality of read scans. In this case, valid information in the time axis direction is not included between these same image signals. Therefore, an expected result cannot be obtained in the signal processing in the time axis direction (except for processing related to noise components such as integration processing in the time axis direction).

【0025】例えば、時間軸方向の微分処理の結果に
は、画像信号本来の変化分は含まれず、ノイズ成分のみ
が含まれる。そのため、同一の画像信号を複数回にわた
って出力する固体撮像装置において、時間軸方向の信号
処理を従来通り実施すると、ノイズ成分による誤判断や
誤動作などの弊害が頻繁に生じてしまう。
For example, the result of the differential processing in the time axis direction does not include the original change of the image signal, but includes only the noise component. Therefore, in a solid-state imaging device that outputs the same image signal a plurality of times, if signal processing in the time axis direction is performed as before, adverse effects such as erroneous determination and malfunction due to noise components frequently occur.

【0026】しかしながら、請求項5に記載の固体撮像
装置では、上述の信号処理回路が、画素出力転送部によ
る画素出力の転送時点に相前後する画素出力を選抜し、
この選抜された画素出力に対し時間軸方向の信号処理を
施す。このような転送時点に相前後する画素出力には、
時間軸方向に関する有効な情報が含まれる。したがっ
て、請求項5に記載の固体撮像装置においては、有効な
処理結果を生成することが可能となる。
However, in the solid-state imaging device according to the fifth aspect, the signal processing circuit selects a pixel output immediately before and after the pixel output is transferred by the pixel output transfer unit,
Signal processing in the time axis direction is performed on the selected pixel outputs. The pixel outputs before and after such a transfer point include:
Contains valid information about the time axis direction. Therefore, in the solid-state imaging device according to the fifth aspect, it is possible to generate an effective processing result.

【0027】(請求項6)請求項6に記載の発明は、請
求項5に記載の固体撮像装置において、信号処理回路
は、画素出力転送部による画素出力の転送時点に相前後
して、該画素出力保持部からの画素出力を取り込み、こ
れらの相前後する画素出力を比較して画像の動体信号を
生成することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the fifth aspect, the signal processing circuit is configured to control the signal processing circuit to immediately before and after the pixel output transfer unit transfers the pixel output. It is characterized in that a pixel output from a pixel output holding unit is fetched, and these successive pixel outputs are compared to generate a moving object signal of an image.

【0028】このような構成の固体撮像装置では、上述
の信号処理回路が、画素出力転送部による画素出力の転
送時点に相前後する画素出力を比較して、動体信号を生
成する。このような転送時点に相前後する画素出力に
は、被写体の動きに関する有効な情報が含まれる。した
がって、信号処理回路は、有効な動体信号を効率的に生
成することが可能となる。
In the solid-state imaging device having such a configuration, the above-described signal processing circuit generates a moving object signal by comparing pixel outputs immediately before and after the pixel output transfer unit transfers the pixel output. The pixel outputs before and after such a transfer point include effective information on the movement of the subject. Therefore, the signal processing circuit can efficiently generate an effective moving object signal.

【0029】(請求項7)請求項7に記載の発明は、請
求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の固体撮像
装置において、画素出力保持部は、画素出力をゲート容
量に保持し、かつ該ゲート容量に保持した画素出力をソ
ースホロワ出力として非破壊で出力する電界効果トラン
ジスタ回路から構成されることを特徴とする。
(Seventh Aspect) According to a seventh aspect, in the solid-state imaging device according to any one of the first to sixth aspects, the pixel output holding unit holds the pixel output in the gate capacitance. And a non-destructive field effect transistor circuit for outputting the pixel output held in the gate capacitance as a source follower output.

【0030】このような構成の固体撮像装置では、電界
効果トランジスタのゲート容量に画素出力を保持する。
そのため、画素出力を保持するための容量分を別途設け
る必要がない。また、画素出力をソースホロワ出力とし
て出力するため、ゲート側の入力インピーダンスが非常
に高い。そのため、複数回の読み出し走査に際しても、
ゲート容量に蓄積された画素出力を非破壊で保持するこ
とが可能となる。
In the solid-state imaging device having such a configuration, the pixel output is held in the gate capacitance of the field effect transistor.
Therefore, it is not necessary to separately provide a capacitor for holding the pixel output. In addition, since the pixel output is output as a source follower output, the input impedance on the gate side is very high. Therefore, even in the case of a plurality of read scans,
The pixel output accumulated in the gate capacitance can be held nondestructively.

【0031】このように、画素出力保持部に必要とされ
る十分な機能を、電界効果トランジスタからなるソース
ホロワ回路で単純に実現することが可能となる。
As described above, a sufficient function required for the pixel output holding section can be simply realized by the source follower circuit including the field effect transistor.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にお
ける実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】<第1の実施形態>第1の実施形態は、請
求項1,2,3,7に記載の発明に対応する実施形態で
ある。図1は、第1の実施形態における固体撮像装置1
0の回路構成を示す図である。図1において、固体撮像
装置10には、単位画素1が、n行m列にマトリックス
配列される。これらの単位画素1の出力は、垂直列ごと
に共通接続され、m本分の垂直読み出し線2を形成す
る。
<First Embodiment> The first embodiment is an embodiment corresponding to the first, second, third and seventh aspects of the present invention. FIG. 1 shows a solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a zero. 1, in the solid-state imaging device 10, unit pixels 1 are arranged in a matrix of n rows and m columns. The outputs of these unit pixels 1 are commonly connected for each vertical column, and form m vertical read lines 2.

【0034】また、固体撮像装置10には、垂直転送の
タイミングを決定するための垂直走査回路3が配置され
る。この垂直走査回路3からは、1行目の単位画素1に
対し3種類の制御パルスφTG1,φPX1,φRG1
がそれぞれ供給される。同様にして、残りの2〜n行目
の単位画素1に対しても、垂直走査回路3から出力され
る3種類の制御パルスφTG2〜n,φPX2〜n,φ
RG2〜nがそれぞれ供給される。
Further, the solid-state imaging device 10 is provided with a vertical scanning circuit 3 for determining the timing of vertical transfer. The vertical scanning circuit 3 supplies three types of control pulses φTG1, φPX1, φRG1 to the unit pixel 1 in the first row.
Are supplied respectively. Similarly, three types of control pulses φTG2 to n, φPX2 to n, and φPX2 output from the vertical scanning circuit 3 are also applied to the remaining unit pixels 1 in the second to nth rows.
RG2 to RG are supplied respectively.

【0035】上記のm本分の垂直読み出し線2には、バ
イアス電流を供給するための電流源4と、垂直読み出し
線2をリセットするためのMOSスイッチQRSV1〜
mと、水平走査用のMOSスイッチQH1〜mとがそれ
ぞれ接続される。このMOSスイッチQRSV1〜QR
SVmのゲートには、リセットタイミングを制御する制
御パルスφRSVが共通に与えられる。このような制御
パルスφRSVは、例えば垂直走査回路3から出力され
る。
A current source 4 for supplying a bias current and MOS switches QRSV1 to QRSV1 for resetting the vertical read line 2 are connected to the m vertical read lines 2 described above.
m and MOS switches QH1 to QH for horizontal scanning are connected to each other. The MOS switches QRSV1 to QRSV
A control pulse φRSV for controlling the reset timing is commonly applied to the gate of SVm. Such a control pulse φRSV is output from, for example, the vertical scanning circuit 3.

【0036】また、MOSスイッチQH1〜QHmのゲ
ートには、水平走査回路8から制御パルスφH1〜φH
mがそれぞれ与えられる。このMOSスイッチQH1〜
mの他端側は、共通に接続されて水平読み出し線7を形
成する。この水平読み出し線7上に出力される画像信号
は、ビデオアンプ回路7aなどを介して、固体撮像装置
10の外部へ出力される。
The gates of the MOS switches QH1 to QHm supply control pulses φH1 to φH from the horizontal scanning circuit 8.
m are respectively given. These MOS switches QH1 to QH1
The other ends of m are connected in common to form a horizontal read line 7. The image signal output on the horizontal readout line 7 is output to the outside of the solid-state imaging device 10 via the video amplifier circuit 7a and the like.

【0037】また、水平読み出し線7には、水平読み出
し線7をリセットするためのMOSスイッチQRSHが
接続される。これらのMOSスイッチQRSHのゲート
には、リセット用の制御パルスφRSHが供給される。
このような制御パルスφRSHは、例えば水平走査回路
8などから出力される。 (単位画素1の回路構成)次に、図1に基づいて、1行
1列目に位置する単位画素1について、具体的な回路構
成、並びに接続関係を説明する。なお、その他の単位画
素1についても、制御パルスの添え字が異なるだけで、
1行1列目の単位画素1と回路構成は同様である。
The horizontal read line 7 is connected to a MOS switch QRSH for resetting the horizontal read line 7. A reset control pulse φRSH is supplied to the gates of these MOS switches QRSH.
Such a control pulse φRSH is output from, for example, the horizontal scanning circuit 8 or the like. (Circuit Configuration of Unit Pixel 1) Next, a specific circuit configuration and connection relationship of the unit pixel 1 located in the first row and the first column will be described with reference to FIG. Note that the other unit pixels 1 also differ only in the subscript of the control pulse.
The circuit configuration is the same as that of the unit pixel 1 in the first row and first column.

【0038】まず、この単位画素1には、ホトダイオー
ドPDが配置される。このホトダイオードPDのアノー
ドは、電荷転送用のMOSスイッチQTを介して、接合
型電界効果トランジスタからなる増幅素子QAのゲート
に接続される。この電荷転送用のMOSスイッチQTの
ゲートには、垂直走査回路3から出力される制御パルス
φTG1が供給される。
First, a photodiode PD is arranged in the unit pixel 1. The anode of the photodiode PD is connected to the gate of an amplifying element QA composed of a junction field effect transistor via a charge transfer MOS switch QT. The control pulse φTG1 output from the vertical scanning circuit 3 is supplied to the gate of the charge transfer MOS switch QT.

【0039】また、増幅素子QAのゲートは、保持中の
信号電荷をリセットするためのMOSスイッチQPを介
して、一定のリセット電位VRDに保たれた配線層に接
続される。このMOSスイッチQPのゲートには、垂直
走査回路3から出力される制御パルスφRG1が供給さ
れる。一方、この増幅素子QAのソースは、垂直転送用
のMOSスイッチQXを介して垂直読み出し線2に接続
される。このMOSスイッチQXのゲートには、垂直走
査回路3から出力される制御パルスφPX1が供給され
る。
The gate of the amplifying element QA is connected to a wiring layer maintained at a constant reset potential VRD via a MOS switch QP for resetting the held signal charge. The control pulse φRG1 output from the vertical scanning circuit 3 is supplied to the gate of the MOS switch QP. On the other hand, the source of the amplification element QA is connected to the vertical read line 2 via the vertical transfer MOS switch QX. The control pulse φPX1 output from the vertical scanning circuit 3 is supplied to the gate of the MOS switch QX.

【0040】(本発明と第1の実施形態との対応関係)
ここで、本発明と第1の実施形態との対応関係について
説明する。まず、請求項1,3,7に記載の発明と第1
の実施形態との対応関係については、受光部はホトダイ
オードPDに対応し、画素出力保持部は増幅素子QAに
対応し、画素出力転送部は電荷転送用のMOSスイッチ
QTおよび信号電荷リセット用のMOSスイッチQPに
対応し、画像走査回路は、(垂直走査回路3,垂直転送
用のMOSスイッチQX,垂直読み出し線2,水平転送
用のMOSスイッチQH,水平読み出し線7および水平
走査回路8)に対応する。
(Correspondence between the present invention and the first embodiment)
Here, the correspondence between the present invention and the first embodiment will be described. First, the invention described in claims 1, 3, and 7 and the first
The light receiving section corresponds to the photodiode PD, the pixel output holding section corresponds to the amplifying element QA, and the pixel output transfer section includes the charge transfer MOS switch QT and the signal charge reset MOS. The image scanning circuit corresponds to (vertical scanning circuit 3, vertical transfer MOS switch QX, vertical readout line 2, horizontal transfer MOS switch QH, horizontal readout line 7, and horizontal scanning circuit 8). I do.

【0041】請求項2に記載の発明と第1の実施形態と
の対応関係については、垂直読み出し線は垂直読み出し
線2に対応し、垂直走査部は垂直走査回路3および垂直
転送用のMOSスイッチQXに対応し、水平走査部は水
平走査回路8,水平転送用のMOSスイッチQHおよび
水平読み出し線7に対応する。 (第1の実施形態の動作)図2は、固体撮像装置10の
駆動タイミングを示す図である。ここでは説明を簡単に
するために、4垂直期間分の読み出し走査について、水
平1ライン目(図2中に示す1H)の駆動タイミングを
抜き出して図示する。なお、この第4垂直期間から以降
は、第1〜3垂直期間と同様の読み出し走査が繰り返し
実行される。
As for the correspondence between the invention described in claim 2 and the first embodiment, the vertical readout line corresponds to the vertical readout line 2, and the vertical scanning section includes the vertical scanning circuit 3 and the vertical transfer MOS switch. The horizontal scanning section corresponds to the horizontal scanning circuit 8, the horizontal transfer MOS switch QH, and the horizontal readout line 7. (Operation of First Embodiment) FIG. 2 is a diagram showing the drive timing of the solid-state imaging device 10. Here, for the sake of simplicity, the drive timing of the first horizontal line (1H shown in FIG. 2) is extracted and shown for read scanning for four vertical periods. From this fourth vertical period onward, the same readout scanning as in the first to third vertical periods is repeatedly performed.

【0042】以下、図2に沿って、各垂直期間における
走査動作を説明する。 (a)第1垂直期間の走査動作 まず、図2に示す期間t10のタイミングにおいて、制
御パルスφPX1をローレベルに保持し、かつ制御パル
スφRG1をローレベルに立ち下げる。この制御パルス
φPX1の立ち下げにより、1行目のMOSスイッチQ
Xが導通し、増幅素子QAのソースが垂直読み出し線2
に接続される。
Hereinafter, the scanning operation in each vertical period will be described with reference to FIG. (A) Scanning Operation in First Vertical Period First, at the timing of the period t10 shown in FIG. 2, the control pulse φPX1 is held at a low level, and the control pulse φRG1 falls to a low level. The fall of the control pulse φPX1 causes the MOS switch Q
X conducts, and the source of the amplifying element QA is connected to the vertical read line 2
Connected to.

【0043】一方、制御パルスφRG1の立ち下げによ
り、1行目の単位画素1では、MOSスイッチQPが導
通し、増幅素子QAのゲート領域に残留していた前回の
信号電荷が排出される。この制御パルスφRG1は、期
間t10の終了間際、再びハイレベルに立ち上げられ
る。その結果、増幅素子QAのゲート領域は、フローテ
ィング状態になり、リセットされた状態を維持する。
On the other hand, when the control pulse φRG1 falls, in the unit pixel 1 in the first row, the MOS switch QP is turned on, and the previous signal charge remaining in the gate region of the amplifier QA is discharged. This control pulse φRG1 rises to the high level again immediately before the end of the period t10. As a result, the gate region of the amplifying element QA enters a floating state and maintains a reset state.

【0044】次に、図2に示す期間t11のタイミング
において、制御パルスφTG1がローレベルに立ち下げ
られる。すると、1行目の単位画素1において、MOS
スイッチQTが導通し、1行目のホトダイオードPDに
蓄積された信号電荷が、増幅素子QAのゲート領域に転
送される。この期間t11の終了間際、制御パルスφT
G1は、再びハイレベルに設定される。その結果、MO
SスイッチQTは非導通状態となり、増幅素子QAのゲ
ート領域は、信号電荷に応じて電位が上昇した状態を維
持する。
Next, at the timing of the period t11 shown in FIG. 2, the control pulse φTG1 falls to a low level. Then, in the unit pixel 1 in the first row, the MOS
The switch QT is turned on, and the signal charge stored in the photodiode PD in the first row is transferred to the gate region of the amplification element QA. Immediately before the end of this period t11, the control pulse φT
G1 is set to the high level again. As a result, MO
S switch QT is turned off, and the gate region of amplifying element QA maintains the state in which the potential has increased according to the signal charge.

【0045】この状態において、制御パルスφPX1は
依然ローレベルであるため、増幅素子QAからなるソー
スホロワ回路を介して、1行目に並ぶ単位画素1の画素
出力は、垂直読み出し線2に出力される。続いて、図2
に示す期間t12のタイミングにおいて、水平走査回路
8は、制御パルスφH1〜φHmを立ち代わりハイレベ
ルに設定する。
In this state, since the control pulse φPX1 is still at the low level, the pixel outputs of the unit pixels 1 arranged in the first row are output to the vertical readout line 2 via the source follower circuit including the amplifying element QA. . Subsequently, FIG.
The horizontal scanning circuit 8 sets the control pulses φH1 to φHm to the high level instead of the control pulses φH1 to φHm at the timing of the period t12 shown in FIG.

【0046】そのため、m列からなる垂直読み出し線2
は、1〜m列の順番で水平読み出し線7に順次接続され
る。その結果、水平読み出し線7上には、1行目の画素
出力が水平方向に順次出力され、画像信号となる。な
お、制御パルスφH1〜φHmをハイレベルに設定する
合間に、φRSHがハイレベルに一時設定される。この
ような動作により、水平読み出し線7上の残留電荷が、
MOSスイッチQRSHを介して毎回排出される。その
ため、水平転送される画像信号に残留電荷が混じること
がない。なお、このようなリセット動作により、画像信
号は間欠的な信号となる。そのため、ビデオアンプ回路
7aなどにおいて、零次ホールド動作などを行ってもよ
い。
For this reason, the vertical read line 2 composed of m columns
Are sequentially connected to the horizontal readout line 7 in the order of 1 to m columns. As a result, the pixel outputs of the first row are sequentially output in the horizontal direction on the horizontal readout line 7 to become image signals. Note that while setting the control pulses φH1 to φHm to a high level, φRSH is temporarily set to a high level. By such an operation, the residual charges on the horizontal read line 7 are
It is discharged every time via the MOS switch QRSH. Therefore, there is no possibility that the residual charges are mixed with the image signal horizontally transferred. The image signal becomes an intermittent signal by such a reset operation. Therefore, a zero-order hold operation or the like may be performed in the video amplifier circuit 7a or the like.

【0047】この期間t12の終了間際、制御パルスφ
PX1が、ハイレベルに戻される。その結果、1行目に
並ぶMOSスイッチQXは非導通状態となり、1行目の
増幅素子QAが垂直読み出し線2から切り離される。以
上説明したような1行目に対する一連の走査動作を、そ
の他の2〜n行についても同様に繰り返すことにより、
第1垂直期間の読み出し走査が完了する。
Immediately before the end of the period t12, the control pulse φ
PX1 is returned to a high level. As a result, the MOS switches QX arranged in the first row are turned off, and the amplification element QA in the first row is disconnected from the vertical read line 2. By repeating the series of scanning operations for the first row as described above for the other rows 2 to n in the same manner,
The read scanning in the first vertical period is completed.

【0048】(b)第2垂直期間の走査動作 この第2垂直期間中、制御パルスφRG1〜nおよびφ
TG1〜nは、ハイレベルに常時設定される。そのた
め、全ての増幅素子QAのゲート領域は、フローティン
グ状態を継続し、第1垂直期間において設定された電位
をそのまま保持する。
(B) Scanning operation in the second vertical period During the second vertical period, the control pulses φRG1 to φRGn and φRG
TG1-n are always set to the high level. Therefore, the gate regions of all the amplifying elements QA keep the floating state, and keep the potential set in the first vertical period.

【0049】一方、全てのホトダイオードPDのアノー
ド領域も、フローティング状態を継続し、第1垂直期間
から続けて信号電荷を蓄積する。このような状態におい
て、図2に示す期間t20のタイミングにおいて、制御
パルスφPX1がローレベルに立ち下げられる。その結
果、1行目に並ぶMOSスイッチQXは導通し、1行目
の増幅素子QAのソースが、垂直読み出し線2に接続さ
れる。このとき、増幅素子QAのゲート領域は、第1垂
直期間と同一電位に維持される。したがって、増幅素子
QAのソースホロワ回路を介して、第1垂直期間と同一
の画素出力が垂直読み出し線2に再び出力される。
On the other hand, the anode regions of all the photodiodes PD also keep the floating state and accumulate signal charges continuously from the first vertical period. In such a state, the control pulse φPX1 falls to the low level at the timing of the period t20 shown in FIG. As a result, the MOS switches QX arranged in the first row become conductive, and the source of the amplification element QA in the first row is connected to the vertical read line 2. At this time, the gate region of the amplification element QA is maintained at the same potential as in the first vertical period. Therefore, the same pixel output as in the first vertical period is output to the vertical read line 2 again via the source follower circuit of the amplifier element QA.

【0050】次に、図2に示す期間t21のタイミング
において、画素出力の水平転送動作が実行されることに
より、垂直読み出し線2上の画素出力が、水平読み出し
線7へ順次出力される。この期間t21の終了間際、制
御パルスφPX1が、ハイレベルに戻される。その結
果、1行目に並ぶMOSスイッチQXは非導通状態とな
り、1行目の増幅素子QAが垂直読み出し線2から切り
離される。
Next, the pixel output on the vertical readout line 2 is sequentially output to the horizontal readout line 7 by performing the horizontal transfer operation of the pixel output at the timing of the period t21 shown in FIG. Just before the end of this period t21, the control pulse φPX1 is returned to the high level. As a result, the MOS switches QX arranged in the first row are turned off, and the amplification element QA in the first row is disconnected from the vertical read line 2.

【0051】以上説明したような1行目に対する一連の
走査動作を、その他の2〜n行についても同様に繰り返
すことにより、第2垂直期間の読み出し走査が完了す
る。 (c)第3垂直期間の走査動作 第2垂直期間と同一の走査動作を実行する。 (d)第4垂直期間の走査動作 第1垂直期間と同一の走査動作を実行する。
By repeating the series of scanning operations for the first row as described above for the other rows 2 to n, the read scanning in the second vertical period is completed. (C) Scanning operation in third vertical period The same scanning operation as in the second vertical period is performed. (D) Scanning operation in fourth vertical period The same scanning operation as in the first vertical period is performed.

【0052】(第1の実施形態の効果など)以上説明し
た動作により、第1の実施形態では、第2垂直期間およ
び第3垂直期間において、ホトダイオードPDから信号
電荷を読み出さない。そのため、ホトダイオードPD
は、第1垂直期間から第4垂直期間に至るまでの期間、
光電変換を継続して実行する。その結果、ホトダイオー
ドPDにおける信号電荷の蓄積時間は、読み出し走査の
周期の3倍に設定される。
(Effects of First Embodiment, etc.) According to the operation described above, in the first embodiment, no signal charges are read from the photodiode PD in the second vertical period and the third vertical period. Therefore, the photodiode PD
Is the period from the first vertical period to the fourth vertical period,
The photoelectric conversion is continuously performed. As a result, the accumulation time of the signal charge in the photodiode PD is set to be three times the readout scanning period.

【0053】一方、増幅素子QAは、第2垂直期間およ
び第3垂直期間において、第1垂直期間と同一の画素出
力を出力する。したがって、第2垂直期間および第3垂
直期間においても、周期的な読み出し走査を途切れるこ
となく実行することができる。このようにして、第1の
実施形態では、読み出し走査を途切れることなく実行し
つつ、信号電荷の蓄積時間を読み出し走査の周期よりも
長く設定することが可能となる。
On the other hand, the amplification element QA outputs the same pixel output in the second vertical period and the third vertical period as in the first vertical period. Therefore, also in the second vertical period and the third vertical period, the periodic readout scanning can be executed without interruption. In this manner, in the first embodiment, it is possible to set the accumulation time of the signal charges to be longer than the period of the read scan while performing the read scan without interruption.

【0054】また例えば、読み出し走査の周期を1/3
0秒とすると、第1の実施形態における信号電荷の蓄積
時間は、1/10秒となる。この蓄積時間は、上述した
照明光の明滅周期1/100秒の10倍に相当する。し
たがって、図3(a),(b)に示すように、蓄積時間
当たりの受光量は、明滅周期との位相関係に依存せず、
明滅周期10回分の受光量に一定する。その結果、明滅
する照明光の環境下にあっても、固体撮像装置10から
出力される画像信号の輝度レベルはほぼ一定し、フリッ
カ現象を確実に解消することが可能となる。
Further, for example, the read scanning cycle is set to 1/3.
If it is 0 second, the accumulation time of the signal charge in the first embodiment is 1/10 second. This accumulation time corresponds to ten times the blinking period of the illumination light described above of 1/100 second. Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, the amount of received light per accumulation time does not depend on the phase relationship with the blinking cycle.
The amount of light received is constant for 10 blink cycles. As a result, the luminance level of the image signal output from the solid-state imaging device 10 is substantially constant even under the environment of flickering illumination light, and the flicker phenomenon can be reliably eliminated.

【0055】なお、上述した第1の実施形態では、プロ
グレッシブ走査により、フレーム単位の画像信号を読み
出す場合について説明したが、これに限定されるもので
はない。例えば、飛び越し走査その他のインターレース
走査を行うことにより、フィールド単位の画像信号を読
み出してもよい。また、上述した第1の実施形態では、
ホトダイオードPDから増幅素子QAへ信号電荷を転送
する動作を行単位に行っているが、これに限定されるも
のではない。例えば、複数回の読み出し走査ごとに一回
の割合で、垂直帰線期間中に制御パルスφTG1〜nを
一斉にローレベルに立ち下げてもよい。このような動作
では、全てのホトダイオードPDから全ての増幅素子Q
Aへ信号電荷を一括転送するので、各行ごとの蓄積時間
のタイミングを一様に揃えることが可能となる。
In the above-described first embodiment, a case has been described in which an image signal is read out in frame units by progressive scanning. However, the present invention is not limited to this. For example, an interlaced scanning or other interlaced scanning may be performed to read out an image signal in field units. In the first embodiment described above,
The operation of transferring the signal charge from the photodiode PD to the amplifying element QA is performed on a row-by-row basis, but is not limited to this. For example, the control pulses φTG1 to φTG1 to n may be simultaneously dropped to a low level during the vertical retrace period at a rate of once for each of a plurality of read scans. In such an operation, all the photodiodes PD to all the amplifying elements Q
Since the signal charges are collectively transferred to A, the timing of the accumulation time for each row can be made uniform.

【0056】さらに、上述した第1の実施形態では、電
子シャッタ動作を行わない構成について説明したが、こ
れに限定されるものではない。例えば、図7に示すよう
に、個々のホトダイオードPDのアノードを、信号電荷
排出用のMOSスイッチQSを介して、リセット用の配
線層などに接続してもよい。このような構成では、MO
SスイッチQSを断続することにより、電子シャッタ機
能を実現することができる。このような電子シャッタ動
作を本発明と併用することにより、信号電荷の蓄積時間
を、走査周期の倍数以外の時間に設定することが可能と
なる。
Further, in the first embodiment described above, the configuration in which the electronic shutter operation is not performed has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, the anode of each photodiode PD may be connected to a reset wiring layer or the like via a MOS switch QS for discharging signal charges. In such a configuration, the MO
By intermittently turning on the S switch QS, an electronic shutter function can be realized. By using such an electronic shutter operation together with the present invention, it is possible to set the accumulation time of the signal charges to a time other than a multiple of the scanning cycle.

【0057】また、図7に示す固体撮像装置30では、
電子シャッタ機能を利用して、請求項4に記載の発明の
ように、信号電荷の蓄積時間を「照明光の明滅周期」の
倍数期間に設定してもよい。このような動作によって
も、照明光の明滅に伴うフリッカ現象を確実に解消する
ことが可能となる。なお、上述した第1の実施形態で
は、各単位画素に配置する増幅素子に接合型電界効果ト
ランジスタを使用したが、これに限定されるものではな
い。例えば、増幅素子として、静電誘導トランジスタ,
バイポーラトランジスタ,MOSトランジスタ,CMD
を使用してもよい。
In the solid-state imaging device 30 shown in FIG.
By using the electronic shutter function, the accumulation time of the signal charge may be set to a multiple period of the "blink cycle of the illumination light". Even with such an operation, it is possible to reliably eliminate the flicker phenomenon caused by the flickering of the illumination light. In the first embodiment described above, the junction field-effect transistor is used as the amplifying element arranged in each unit pixel. However, the present invention is not limited to this. For example, as an amplifying element, an electrostatic induction transistor,
Bipolar transistor, MOS transistor, CMD
May be used.

【0058】さらに、上述した第1の実施形態では、X
Yアドレス方式の回路構成について説明したが、これに
限定されるものではない。例えば、垂直読み出し線2ま
たは水平読み出し線7またはその両方をCCD転送ライ
ンなどに置き換えてもよい。次に、別の実施形態につい
て説明する。 <第2の実施形態>第2の実施形態は、請求項1〜3,
5〜7に記載の発明に対応する実施形態である。
Further, in the above-described first embodiment, X
Although the circuit configuration of the Y address system has been described, the present invention is not limited to this. For example, the vertical readout line 2 and / or the horizontal readout line 7 may be replaced with a CCD transfer line or the like. Next, another embodiment will be described. <Second Embodiment> A second embodiment is described in claims 1 to 3,
This is an embodiment corresponding to the inventions described in 5 to 7.

【0059】図4は、第2の実施形態における固体撮像
装置20の回路構成を示す図である。この固体撮像装置
20は、図1に示した固体撮像装置10に下記の構成を
付加したものである。まず、m本分の垂直読み出し線2
に対して、m個の異値検出回路6がそれぞれ接続され
る。これらの異値検出回路6には、制御パルスφSA,
φSBが共通に与えられる。なお、この制御パルスφS
A,φSBは、例えば、垂直走査回路3で生成される。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a solid-state imaging device 20 according to the second embodiment. The solid-state imaging device 20 has the following configuration added to the solid-state imaging device 10 shown in FIG. First, m vertical read lines 2
Are connected to m different value detection circuits 6, respectively. These outlier detection circuits 6 include control pulses φSA,
φSB is commonly given. Note that this control pulse φS
A and φSB are generated by the vertical scanning circuit 3, for example.

【0060】このようなm個の異値検出回路6の出力
は、シフトレジスタ9のパラレル入力端子に接続され
る。このシフトレジスタ9には、パラレル入力の取り込
みタイミングを決定するための制御パルスφLDと、シ
リアル転送の転送クロックφCKとが与えられる。な
お、これらのパルスφLD,φCKは、例えば、垂直走
査回路3や水平走査回路8などで生成される。
The outputs of the m different value detection circuits 6 are connected to the parallel input terminals of the shift register 9. The shift register 9 is supplied with a control pulse φLD for determining the timing of capturing the parallel input and a transfer clock φCK for serial transfer. The pulses φLD and φCK are generated by, for example, the vertical scanning circuit 3 and the horizontal scanning circuit 8.

【0061】このシフトレジスタ9のシリアル出力は、
動体信号として外部へ出力される。図5は、上述した異
値検出回路6の回路例を示す図である。以下、図5に基
づいて、垂直読み出し線2の1列目に設けられた異値検
出回路6について、具体的な回路構成を説明する。な
お、2列目以降の異値検出回路6についても、出力信号
の添え字が異なるだけで、1列目の異値検出回路6と回
路構成は同様である。
The serial output of the shift register 9 is
It is output to the outside as a moving object signal. FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit example of the outlier detection circuit 6 described above. Hereinafter, a specific circuit configuration of the outlier detection circuit 6 provided in the first column of the vertical read line 2 will be described with reference to FIG. The outlier detection circuits 6 in the second and subsequent columns have the same circuit configuration as the outlier detection circuits 6 in the first column, except for the subscripts of the output signals.

【0062】まず、垂直読み出し線2に対し、2つのコ
ンデンサCCA,CCBの一端側がそれぞれ接続され
る。このコンデンサCCAの他端側は、第1のインバー
タINV1の入力端子に接続され、入力成分の変化分の
みが伝達される。さらに、第1のインバータINV1の
入力端子には、MOSスイッチQB1を介して、閾値を
決定するための電圧VR1(=VT−Vth)が供給さ
れる。このMOSスイッチQB1のゲートには、制御パ
ルスφSAが供給される。
First, one ends of two capacitors CCA and CCB are connected to the vertical read line 2. The other end of the capacitor CCA is connected to the input terminal of the first inverter INV1, and only the change of the input component is transmitted. Further, a voltage VR1 (= VT−Vth) for determining a threshold is supplied to an input terminal of the first inverter INV1 via the MOS switch QB1. The control pulse φSA is supplied to the gate of the MOS switch QB1.

【0063】このような第1のインバータINV1の出
力端子は第3のインバータINV3の入力端子に接続さ
れる。この第3のインバータINV3の出力端子と、第
1のインバータINV1の入力端子との間には、正帰還
ループを断続するMOSスイッチQB3が接続される。
このMOSスイッチQB3のゲートには、制御パルスφ
SBが供給される。
The output terminal of the first inverter INV1 is connected to the input terminal of the third inverter INV3. A MOS switch QB3 for interrupting a positive feedback loop is connected between the output terminal of the third inverter INV3 and the input terminal of the first inverter INV1.
The control pulse φ is applied to the gate of the MOS switch QB3.
SB is supplied.

【0064】一方、コンデンサCCBの他端側は、第2
のインバータINV2の入力端子に接続され、入力成分
の変化分のみが伝達される。さらに、第2のインバータ
INV2の入力端子には、MOSスイッチQB2を介し
て、閾値を決定するための電圧VR2(=VT+Vt
h)が供給される。このMOSスイッチQB2のゲート
には、制御パルスφSAが供給される。
On the other hand, the other end of the capacitor CCB is
Is connected to the input terminal of the inverter INV2, and only the change of the input component is transmitted. Further, a voltage VR2 (= VT + Vt) for determining a threshold is input to the input terminal of the second inverter INV2 via the MOS switch QB2.
h) is supplied. The control pulse φSA is supplied to the gate of the MOS switch QB2.

【0065】このような第2のインバータINV2の出
力端子は第4のインバータINV4の入力端子に接続さ
れる。この第4のインバータINV4の出力端子と、第
2のインバータINV2の入力端子との間には、正帰還
ループを断続するMOSスイッチQB4が接続される。
このMOSスイッチQB4のゲートには、制御パルスφ
SBが供給される。
The output terminal of the second inverter INV2 is connected to the input terminal of the fourth inverter INV4. A MOS switch QB4 for interrupting the positive feedback loop is connected between the output terminal of the fourth inverter INV4 and the input terminal of the second inverter INV2.
The control pulse φ is applied to the gate of the MOS switch QB4.
SB is supplied.

【0066】このように接続された第4のインバータI
NV4の出力は、NAND回路NAの一方の入力端子に
入力される。また、第3のインバータINV3の出力
は、第5のインバータINV5を介して反転された後、
NAND回路NAの他方の入力端子に入力される。この
NAND回路NAの出力は、シフトレジスタ9のパラレ
ル入力端子Q1に供給される。
The fourth inverter I connected in this manner
The output of NV4 is input to one input terminal of NAND circuit NA. Further, after the output of the third inverter INV3 is inverted via the fifth inverter INV5,
The signal is input to the other input terminal of the NAND circuit NA. The output of the NAND circuit NA is supplied to the parallel input terminal Q1 of the shift register 9.

【0067】なお、上記した電圧VTは、インバータI
NV1,INV2の閾値電圧に相当する電圧である。ま
た、電圧Vthは、画像信号間の差異が有意なものか否
かを決定する際の閾値に相当する電圧である。 (本発明と第2の実施形態との対応関係)ここで、本発
明と第2の実施形態との対応関係について説明する。
The voltage VT described above is applied to the inverter I
This is a voltage corresponding to the threshold voltages of NV1 and INV2. Further, the voltage Vth is a voltage corresponding to a threshold when determining whether a difference between image signals is significant. (Correspondence between the present invention and the second embodiment) Here, the correspondence between the present invention and the second embodiment will be described.

【0068】まず、請求項1,3,7に記載の発明と第
2の実施形態との対応関係については、受光部はホトダ
イオードPDに対応し、画素出力保持部は増幅素子QA
に対応し、画素出力転送部は電荷転送用のMOSスイッ
チQTおよび信号電荷リセット用のMOSスイッチQP
に対応し、画像走査回路は、(垂直走査回路3,垂直転
送用のMOSスイッチQX,垂直読み出し線2,水平転
送用のMOSスイッチQH,水平読み出し線7および水
平走査回路8)に対応する。
First, regarding the correspondence between the first and third aspects of the present invention and the second embodiment, the light receiving section corresponds to the photodiode PD, and the pixel output holding section corresponds to the amplifying element QA.
And a pixel output transfer unit includes a charge transfer MOS switch QT and a signal charge reset MOS switch QP.
And the image scanning circuit corresponds to (vertical scanning circuit 3, vertical transfer MOS switch QX, vertical readout line 2, horizontal transfer MOS switch QH, horizontal readout line 7, and horizontal scanning circuit 8).

【0069】請求項2に記載の発明と第2の実施形態と
の対応関係については、垂直読み出し線は垂直読み出し
線2に対応し、垂直走査部は垂直走査回路3および垂直
転送用のMOSスイッチQXに対応し、水平走査部は水
平走査回路8,水平転送用のMOSスイッチQHおよび
水平読み出し線7に対応する。
In the correspondence between the second embodiment and the second embodiment, the vertical readout line corresponds to the vertical readout line 2, and the vertical scanning section includes the vertical scanning circuit 3 and the vertical transfer MOS switch. The horizontal scanning section corresponds to the horizontal scanning circuit 8, the horizontal transfer MOS switch QH, and the horizontal readout line 7.

【0070】請求項5,6に記載の発明と第2の実施形
態との対応関係については、信号処理回路は異値検出回
路6に対応し、処理結果走査回路はシフトレジスタ9に
対応する。 (第2の実施形態の動作)図6は、固体撮像装置20の
駆動タイミングを示す図である。ここでは説明を簡単に
するために、4垂直期間分の読み出し走査について、水
平1ライン目(図6中に示す1H)の駆動タイミングを
抜き出して図示する。なお、この第4垂直期間から以降
は、第1〜3垂直期間と同様の読み出し走査が繰り返し
実行される。
Regarding the correspondence between the inventions described in claims 5 and 6 and the second embodiment, the signal processing circuit corresponds to the outlier detection circuit 6, and the processing result scanning circuit corresponds to the shift register 9. (Operation of Second Embodiment) FIG. 6 is a diagram showing the drive timing of the solid-state imaging device 20. Here, for the sake of simplicity, the drive timing of the first horizontal line (1H shown in FIG. 6) for the read scan for four vertical periods is extracted and shown. From this fourth vertical period onward, the same readout scanning as in the first to third vertical periods is repeatedly performed.

【0071】以下、図6に沿って、各垂直期間における
走査動作を説明する。 (a)第1垂直期間の走査動作 まず、図6に示す期間t10のタイミングにおいて、制
御パルスφSBをローレベルに立ち下げる。その結果、
異値検出回路6内のMOSスイッチQB3,QB4が遮
断され、コンデンサCCA,CCBの他端側がフローテ
ィング状態に設定される。
The scanning operation in each vertical period will be described below with reference to FIG. (A) Scanning Operation in First Vertical Period First, at the timing of the period t10 shown in FIG. 6, the control pulse φSB falls to a low level. as a result,
The MOS switches QB3 and QB4 in the different value detection circuit 6 are cut off, and the other ends of the capacitors CCA and CCB are set in a floating state.

【0072】次に、図6に示す期間t11のタイミング
において、制御パルスφPX1をローレベルに保持し、
かつ制御パルスφSAをハイレベルに立ち上げる。この
制御パルスφPX1の立ち下げにより、1行目のMOS
スイッチQXが導通する。このとき、増幅素子QAのゲ
ート領域は、前回転送された信号電荷を保持する。その
ため、増幅素子QAからなるソースホロワ回路は、前回
かつ1行目の画素出力Vold を垂直読み出し線2上に出
力する。
Next, at the timing of the period t11 shown in FIG. 6, the control pulse φPX1 is held at a low level,
Further, the control pulse φSA is raised to a high level. By the fall of the control pulse φPX1, the MOS of the first row
Switch QX conducts. At this time, the gate region of the amplifier element QA holds the previously transferred signal charge. Therefore, the source follower circuit including the amplifying element QA outputs the pixel output Vold of the previous and first row to the vertical read line 2.

【0073】一方、異値検出回路6側では、制御パルス
φSAの立ち上げにより、MOSスイッチQB1,QB
2が導通する。その結果、コンデンサCCA,CCBを
通る充電経路が一時的に形成される。その結果、コンデ
ンサCCAの両端には、(Vold−VT+Vth)の電
圧が充電される。
On the other hand, on the side of the different value detection circuit 6, the rise of the control pulse φSA causes the MOS switches QB1, QB
2 conducts. As a result, a charging path passing through the capacitors CCA and CCB is temporarily formed. As a result, a voltage of (Vold-VT + Vth) is charged at both ends of the capacitor CCA.

【0074】一方、コンデンサCCBの両端には、(V
old−VT−Vth)の電圧が充電される。この期間t
11の終了間際に、制御パルスφSAが立ち下げられ
る。そのため、コンデンサCCA,CCBの他端側は再
びフローティング状態となる。その結果、上記の電圧
は、コンデンサCCA,CCBの両端電圧として保持さ
れる。
On the other hand, (V
old-VT-Vth). This period t
Immediately before the end of 11, the control pulse φSA falls. Therefore, the other ends of the capacitors CCA and CCB enter a floating state again. As a result, the above voltage is held as the voltage between both ends of the capacitors CCA and CCB.

【0075】次に、図6に示す期間t12のタイミング
において、制御パルスφRG1をローレベルに立ち下げ
る。すると、1行目の単位画素1では、MOSスイッチ
QPが導通し、増幅素子QAのゲート領域に保持されて
いた前フレームの信号電荷が排出される。その結果、ゲ
ート領域は、配線層を介してリセット電圧VRDに初期
化される。
Next, at the timing of the period t12 shown in FIG. 6, the control pulse φRG1 falls to a low level. Then, in the unit pixel 1 in the first row, the MOS switch QP is turned on, and the signal charges of the previous frame held in the gate region of the amplification element QA are discharged. As a result, the gate region is initialized to the reset voltage VRD via the wiring layer.

【0076】この期間t12の終了間際、制御パルスφ
RG1がハイレベルに戻される。その結果、MOSスイ
ッチQPが遮断され、増幅素子QAのゲート領域はフロ
ーティング状態のまま、リセット時の電圧を保持する。
次に、期間t13のタイミングにおいて、制御パルスφ
TG1がローレベルに立ち下げられる。すると、1行目
の単位画素1において、MOSスイッチQTが導通し、
1行目のホトダイオードPDに蓄積された信号電荷が、
増幅素子QAのゲート領域に転送される。
Just before the end of the period t12, the control pulse φ
RG1 is returned to the high level. As a result, the MOS switch QP is shut off, and the gate region of the amplifier element QA holds the voltage at the time of reset, while remaining in a floating state.
Next, at the timing of the period t13, the control pulse φ
TG1 falls to a low level. Then, in the unit pixel 1 in the first row, the MOS switch QT is turned on,
The signal charge accumulated in the photodiode PD in the first row is
The data is transferred to the gate region of the amplification element QA.

【0077】この期間t13の終了間際、制御パルスφ
TG1がハイレベルに戻される。その結果、MOSスイ
ッチQTが遮断され、増幅素子QAのゲート領域はフロ
ーティング状態のまま、転送された信号電荷に応じて電
位が上昇した状態を保持する。このとき、制御パルスφ
PX1は依然ローレベルに維持されるため、垂直読み出
し線2からは、増幅素子QAのソースホロワ回路を介し
て、1行目の最新の画素出力Vnow が出力される。
Just before the end of this period t13, the control pulse φ
TG1 is returned to the high level. As a result, the MOS switch QT is shut off, and the gate region of the amplifier element QA maintains a state in which the potential has increased in accordance with the transferred signal charge while the gate region is in a floating state. At this time, the control pulse φ
Since PX1 is still maintained at the low level, the latest pixel output Vnow of the first row is output from the vertical read line 2 via the source follower circuit of the amplifier QA.

【0078】この状態において、異値検出回路6側のコ
ンデンサCCAの他端側には、(Vnow −Vold +VT
−Vth)の電圧が現れる。また、コンデンサCCBの
他端側には、(Vnow −Vold +VT+Vth)の電
圧が現れる。これらの電圧は、インバータINV1,I
NV2を介して、閾値電圧VTを境に反転される。
In this state, (Vnow−Vold + VT) is connected to the other end of the capacitor CCA on the different value detection circuit 6 side.
−Vth) appears. Further, a voltage of (Vnow-Vold + VT + Vth) appears on the other end of the capacitor CCB. These voltages are supplied to the inverters INV1, IV
The signal is inverted at the threshold voltage VT via NV2.

【0079】以上のような電圧関係により、フレーム間
の画素出力差(Vnow−Vold)がVthを上回ると、イ
ンバータINV1はローレベルを出力する。一方、フレ
ーム間の画素出力差(Vnow−Vold)がVthを下回る
と、インバータINV1はハイレベルを出力する。ま
た、フレーム間の画素出力差(Vnow−Vold)が(−V
th)を上回ると、インバータINV2はローレベルを
出力する。一方、フレーム間の画素出力差(Vnow−Vo
ld)が(−Vth)を下回ると、インバータINV2は
ハイレベルを出力する。
According to the above voltage relationship, when the pixel output difference (Vnow-Vold) between frames exceeds Vth, the inverter INV1 outputs a low level. On the other hand, when the pixel output difference (Vnow-Vold) between frames is lower than Vth, the inverter INV1 outputs a high level. The pixel output difference (Vnow−Vold) between frames is (−V
When th) is exceeded, the inverter INV2 outputs a low level. On the other hand, the pixel output difference between frames (Vnow-Vo
When (ld) falls below (−Vth), the inverter INV2 outputs a high level.

【0080】これらの論理出力は、インバータINV3
〜5を介した後、NAND回路NAにそれぞれ入力され
る。その結果、NAND回路NAからは、フレーム間の
画素出力差(Vnow−Vold)の値が(−Vth)〜Vt
hの許容範囲内にある場合、ローレベルが出力される。
また、フレーム間の画素出力差(Vnow−Vold)の値が
(−Vth)〜Vthの許容範囲外にある場合、ハイレ
ベルが出力される。このような動作により、NAND回
路NAは、フレーム間の画素出力が許容範囲内で一致し
ているか否かを示す2値化信号を出力する。
These logic outputs are connected to the inverter INV3
After passing through 55, they are respectively input to the NAND circuit NA. As a result, from the NAND circuit NA, the value of the pixel output difference (Vnow−Vold) between the frames is (−Vth) to Vt.
If it is within the allowable range of h, a low level is output.
When the value of the pixel output difference (Vnow−Vold) between frames is outside the allowable range of (−Vth) to Vth, a high level is output. With such an operation, the NAND circuit NA outputs a binarized signal indicating whether or not the pixel output between frames matches within an allowable range.

【0081】続いて、図6に示す期間t14において、
制御パルスφLDがハイレベルに立ち上げられる。その
結果、m個のNAND回路NAから出力される2値化信
号は、シフトレジスタ9のパラレル入力端子Q1〜Qm
から一括して取り込まれ、シフトレジスタ9の内部値D
1〜Dmとしてそれぞれ保持される。次に、図6に示す
期間t15のタイミングにおいて、制御パルスφSBを
立ち上げることにより、MOSスイッチQB3,QB4
が導通する。その結果、インバータINV3,INV4
を介してコンデンサCCA,CCBが正帰還方向に再充
電され、NAND回路NAの出力が安定化される。
Subsequently, in a period t14 shown in FIG.
The control pulse φLD is raised to a high level. As a result, the binary signals output from the m NAND circuits NA are output to the parallel input terminals Q1 to Qm of the shift register 9.
And the internal value D of the shift register 9
1 to Dm. Next, at the timing of the period t15 shown in FIG. 6, the control pulse φSB rises to cause the MOS switches QB3, QB4
Becomes conductive. As a result, inverters INV3 and INV4
, The capacitors CCA and CCB are recharged in the positive feedback direction, and the output of the NAND circuit NA is stabilized.

【0082】この状態で、シフトレジスタ9には、転送
パルスφCKが順次与えられる。この転送パルスφCK
の立ち上がりに同期して、シフトレジスタ9のシリアル
出力からは、内部値D1〜Dmが、動体信号として出力
される。一方、水平走査回路8は、制御パルスφH1〜
φHmを立ち代わりハイレベルに順次設定する。そのた
め、m列分の垂直読み出し線2は、1〜m列の順番で水
平読み出し線7に順次接続される。その結果、水平読み
出し線7上には、1行目の画像信号が順次に出力され
る。
In this state, transfer pulse φCK is sequentially applied to shift register 9. This transfer pulse φCK
, The internal values D1 to Dm are output as moving object signals from the serial output of the shift register 9. On the other hand, the horizontal scanning circuit 8 controls the control pulses φH1 to φH1.
φHm is set successively to the high level instead of φHm. Therefore, the vertical read lines 2 for m columns are sequentially connected to the horizontal read lines 7 in the order of 1 to m columns. As a result, the image signals of the first row are sequentially output on the horizontal read line 7.

【0083】なお、上述した1行目に対する一連の走査
処理を、2〜n行目についても順に繰り返すことによ
り、水平読み出し線7からは画像信号が出力され、シフ
トレジスタ9からは動体信号が出力される。 (b)第2垂直期間の走査動作 この第2垂直期間中、制御パルスφRG1〜nおよびφ
TG1〜nは、ハイレベルに常時設定される。また、転
送クロックφCKは休止する。
By repeating the above-described series of scanning processes for the first row in the order of the second to n-th rows, an image signal is output from the horizontal readout line 7 and a moving object signal is output from the shift register 9. Is done. (B) Scanning operation in second vertical period During this second vertical period, control pulses φRG1 to n and n
TG1-n are always set to the high level. Further, the transfer clock φCK stops.

【0084】そのため、全ての増幅素子QAのゲート領
域は、フローティング状態に設定され、第1垂直期間に
おいて設定された電位をそのまま保持する。一方、全て
のホトダイオードPDのアノード領域も、フローティン
グ状態に設定され、第1垂直期間から継続して信号電荷
を蓄積する。このような状態において、図6に示す期間
t21のタイミングにおいて、制御パルスφPX1がロ
ーレベルに立ち下げられる。その結果、1行目に並ぶM
OSスイッチQXは導通し、1行目の増幅素子QAのソ
ースが、垂直読み出し線2に接続される。このとき、増
幅素子QAのゲート領域は、第1垂直期間と同一電位に
維持される。したがって、増幅素子QAのソースホロワ
回路を介して、第1垂直期間と同一の画素出力が垂直読
み出し線2に出力される。
Therefore, the gate regions of all the amplifying elements QA are set to the floating state, and hold the potential set in the first vertical period as it is. On the other hand, the anode regions of all the photodiodes PD are also set to the floating state, and accumulate signal charges continuously from the first vertical period. In such a state, the control pulse φPX1 falls to the low level at the timing of the period t21 shown in FIG. As a result, M
The OS switch QX conducts, and the source of the amplification element QA in the first row is connected to the vertical read line 2. At this time, the gate region of the amplification element QA is maintained at the same potential as in the first vertical period. Therefore, the same pixel output as in the first vertical period is output to the vertical readout line 2 via the source follower circuit of the amplification element QA.

【0085】次に、図6に示す期間t25のタイミング
において、画素出力の水平転送動作が実行されることに
より、垂直読み出し線2上の画素出力が、水平読み出し
線7へ順次出力される。この期間t25の終了間際、制
御パルスφPX1が、ハイレベルに戻される。その結
果、1行目に並ぶMOSスイッチQXは非導通状態とな
り、1行目の増幅素子QAが垂直読み出し線2から切り
離される。
Next, the pixel output on the vertical read line 2 is sequentially output to the horizontal read line 7 by performing the horizontal transfer operation of the pixel output at the timing of the period t25 shown in FIG. Just before the end of this period t25, the control pulse φPX1 is returned to the high level. As a result, the MOS switches QX arranged in the first row are turned off, and the amplification element QA in the first row is disconnected from the vertical read line 2.

【0086】以上説明したような1行目に対する一連の
走査動作を、その他の2〜n行についても同様に繰り返
すことにより、第2垂直期間の読み出し走査が完了す
る。 (c)第3垂直期間の走査動作 第2垂直期間と同一の走査動作を実行する。 (d)第4垂直期間の走査動作 第1垂直期間と同一の走査動作を実行する。
By repeating the series of scanning operations for the first row as described above for the other rows 2 to n, the read scanning in the second vertical period is completed. (C) Scanning operation in third vertical period The same scanning operation as in the second vertical period is performed. (D) Scanning operation in fourth vertical period The same scanning operation as in the first vertical period is performed.

【0087】(第2の実施形態の効果など)以上説明し
た動作により、第2の実施形態では、画像信号につい
て、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
その他、第2の実施形態では、電荷転送用のMOSスイ
ッチQTによる信号電荷の転送動作に相前後して、画素
出力の比較を行うことにより、動体信号を効率的に生成
することが可能となる。
(Effects of Second Embodiment, etc.) According to the operation described above, in the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained for image signals.
In addition, in the second embodiment, a moving object signal can be efficiently generated by comparing pixel outputs immediately before and after the signal charge transfer operation by the charge transfer MOS switch QT. .

【0088】また、第2の実施形態では、蓄積時間の設
定によってフリッカ現象が抑制される。そのため、フリ
ッカ現象に伴う輝度レベル変動を動体と誤検出すること
がなく、高精度な動体信号を生成することが可能とな
る。さらに、第2の実施形態では、比較する画素出力の
間に、複数回の走査期間に相当する時間的な開きがあ
る。そのため、低速に動く被写体についても、画像変化
(例えば、画像中のエッジ部分の移動に伴って生じる帯
状の差領域)が大きく生じる。その結果、低速に動く被
写体を、確実かつ高精度に検出することが可能となる。
In the second embodiment, the flicker phenomenon is suppressed by setting the accumulation time. Therefore, a high-precision moving object signal can be generated without erroneously detecting a luminance level change due to the flicker phenomenon as a moving object. Further, in the second embodiment, there is a temporal difference corresponding to a plurality of scanning periods between the pixel outputs to be compared. For this reason, an image change (for example, a band-like difference region caused by the movement of an edge portion in an image) is large even for a slowly moving subject. As a result, a slow-moving subject can be reliably and accurately detected.

【0089】なお、上述した第1および第2の実施形態
では、3回の読み出し走査に1回の割合で、ホトダイオ
ードPDから増幅素子QAへ信号電荷を読み出している
が、これに限定されるものではない。一般的には、複数
回の読み出し走査に1回の割合で信号電荷を読み出せ
ば、本発明の効果を得ることができる。
In the above-described first and second embodiments, signal charges are read from the photodiode PD to the amplifying element QA at a rate of once in three read scans. However, the present invention is not limited to this. is not. Generally, the effect of the present invention can be obtained by reading out the signal charges once in a plurality of readout scans.

【0090】[0090]

【発明の効果】(請求項1,2)請求項1または請求項
2に記載の発明では、複数回の読み出し走査にかかる期
間中、受光部から画素出力を読み出さない。そのため、
受光部では、複数回の読み出し走査にかかる期間中、光
電変換を継続する。このような動作により、受光部の蓄
積時間は、読み出し走査の周期よりも長く設定される。
According to the first or second aspect of the present invention, the pixel output is not read out from the light receiving section during a period of a plurality of readout scans. for that reason,
In the light receiving section, photoelectric conversion is continued during a period required for a plurality of read scans. With such an operation, the accumulation time of the light receiving section is set longer than the period of the readout scan.

【0091】一方、画像走査回路は、画素出力保持部に
保持された画素出力を繰り返し走査する。その結果、画
素出力保持部からは、同一の画素出力が複数回ずつ読み
出される。したがって、周期的な読み出し走査は途切れ
ることがない。このように、本発明では、周期的な読み
出し走査を実行しつつ、かつ受光部の蓄積時間を読み出
し走査の周期よりも長くするという、従来相反していた
動作を容易に実現することが可能となる。
On the other hand, the image scanning circuit repeatedly scans the pixel output held in the pixel output holding section. As a result, the same pixel output is read from the pixel output holding unit a plurality of times. Therefore, the periodic read scan is not interrupted. As described above, according to the present invention, it is possible to easily realize a conventionally contradictory operation of performing the periodic read scan and making the accumulation time of the light receiving unit longer than the read scan cycle. Become.

【0092】特に、本発明における「受光部の蓄積時間
が読み出し走査の周期に制限されない」という利点を生
かすことにより、蓄積時間を読み出し走査の周期を超え
て長く設定するなどの撮影手法(一種の増感撮影)を実
施することが可能となる。また、本発明における「蓄積
時間の長さにかかわらず、周期的な読み出し走査が途切
れない」という利点を生かすことにより、受光部の長時
間に及ぶ蓄積動作中も、モニタ画面の書き換え動作を途
切れず実行する電子カメラなどを、小型かつ低コストに
構成することが可能となる。
In particular, by taking advantage of the advantage that the storage time of the light receiving section is not limited to the read-out scanning cycle in the present invention, a photographing method such as setting the storage time to be longer than the read-out scanning cycle (a kind of photography) Sensitized shooting). In addition, by taking advantage of the advantage of the present invention that the periodic reading scan is not interrupted regardless of the length of the accumulation time, the rewriting operation of the monitor screen is interrupted even during the long-time accumulation operation of the light receiving unit. It is possible to configure an electronic camera or the like that executes independently and at a small size and at low cost.

【0093】さらに、本発明において蓄積時間を十分長
くした場合、照明光の明滅に伴う受光量の変動が平均化
されるので、照明光の明滅に伴うフリッカ現象を軽減す
ることも可能となる。 (請求項3)請求項3に記載の発明では、受光部の蓄積
時間が、「照明光の明滅周期」の倍数に設定されるの
で、蓄積時間当たりの受光量は、明滅周期の位相に依存
せず、ほぼ一定になる。したがって、明滅する照明光の
環境下において、画像信号の輝度レベルをほぼ一定さ
せ、フリッカ現象をより確実に抑制することが可能とな
る。
Further, in the present invention, when the accumulation time is made sufficiently long, the fluctuation of the amount of received light due to the blinking of the illumination light is averaged, so that the flicker phenomenon caused by the blinking of the illumination light can be reduced. (Claim 3) In the invention according to claim 3, since the accumulation time of the light receiving section is set to a multiple of the "blink cycle of illumination light", the amount of received light per accumulation time depends on the phase of the blink cycle. Without becoming, it becomes almost constant. Therefore, in an environment of flickering illumination light, it is possible to make the luminance level of the image signal substantially constant and suppress the flicker phenomenon more reliably.

【0094】(請求項4)請求項4に記載の発明では、
電子シャッタ回路の動作により、受光部の蓄積時間が
「照明光の明滅周期」の倍数に設定される。そのため、
蓄積時間当たりの受光量は、明滅周期の位相に依存せ
ず、ほぼ一定になる。したがって、明滅する照明光の環
境下において、画像信号の輝度レベルをほぼ一定させ、
フリッカ現象をより確実に抑制することが可能となる。
(Claim 4) In the invention according to claim 4,
By the operation of the electronic shutter circuit, the accumulation time of the light receiving unit is set to a multiple of the “blink cycle of illumination light”. for that reason,
The amount of received light per accumulation time is substantially constant without depending on the phase of the blinking cycle. Therefore, under the environment of blinking illumination light, the luminance level of the image signal is almost constant,
It is possible to more reliably suppress the flicker phenomenon.

【0095】(請求項5)請求項5に記載の発明では、
画素出力転送部の転送動作に相前後する画素出力に対し
て、時間軸方向の信号処理を施す。このような画素出力
間には、時間軸方向に関する有効な信号情報が含まれる
ので、有効な信号処理の結果を効率的に生成することが
可能となる。
(Claim 5) In the invention according to claim 5,
The pixel output before and after the transfer operation of the pixel output transfer unit is subjected to signal processing in the time axis direction. Since effective signal information in the time axis direction is included between such pixel outputs, it is possible to efficiently generate an effective signal processing result.

【0096】(請求項6)請求項6に記載の発明では、
画素出力転送部の転送動作に相前後する画素出力を比較
して、動体信号を生成する。このような画素出力間に
は、被写体の動きに関する有効な情報が含まれるので、
有効な動体信号を効率的に生成することが可能となる。
(Claim 6) In the invention according to claim 6,
A moving object signal is generated by comparing pixel outputs before and after the transfer operation of the pixel output transfer unit. Since effective information regarding the movement of the subject is included between such pixel outputs,
Effective moving object signals can be efficiently generated.

【0097】また、請求項6に記載の発明では、受光部
の蓄積時間を読み出し走査の周期を超えて長く設定でき
るので、フリッカ現象が軽減される。そのため、フリッ
カ現象に伴う輝度レベル変動を誤って動体と検出するお
それが少なくなり、より信頼性の高い動体信号を生成す
ることが可能となる。
Further, according to the invention of claim 6, since the accumulation time of the light receiving section can be set longer than the period of the reading scan, the flicker phenomenon is reduced. For this reason, the possibility that the fluctuation of the luminance level due to the flicker phenomenon is erroneously detected as a moving object is reduced, and a more reliable moving object signal can be generated.

【0098】さらに、請求項6に記載の発明では、画素
出力転送部の転送動作に相前後する画素出力の間に、複
数回の走査期間に相当する時間的な開きがある。そのた
め、低速に動く被写体についても、画像変化(例えば、
画像中のエッジ部分の移動に伴って生じる帯状領域)が
大きくなる。その結果、低速に動く被写体を、動体とし
て確実に検出することが可能となる。
Further, in the invention according to claim 6, there is a temporal gap corresponding to a plurality of scanning periods between pixel outputs before and after the transfer operation of the pixel output transfer unit. Therefore, image change (for example,
A band-like area generated with movement of an edge portion in an image) becomes large. As a result, a slowly moving subject can be reliably detected as a moving object.

【0099】(請求項7)請求項7に記載の発明は、画
素出力保持部に必要とされる機能を、電界効果トランジ
スタからなるソースホロワ回路で実現する。そのため、
単位画素当たりの回路規模が縮小し、受光部の開口率を
一層広げることができる。
(Seventh Aspect) According to the seventh aspect of the present invention, the function required for the pixel output holding unit is realized by a source follower circuit including a field effect transistor. for that reason,
The circuit scale per unit pixel can be reduced, and the aperture ratio of the light receiving unit can be further increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態における固体撮像装置10の回
路構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a solid-state imaging device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態における読み出し走査を示すタ
イミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart illustrating read scanning in the first embodiment.

【図3】第1の実施形態におけるフリッカ現象の抑制効
果を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an effect of suppressing a flicker phenomenon in the first embodiment.

【図4】第2の実施形態における固体撮像装置20の回
路構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration of a solid-state imaging device according to a second embodiment.

【図5】異値検出回路6の回路例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit example of an outlier detection circuit 6;

【図6】第2の実施形態における読み出し走査を示すタ
イミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart illustrating read scanning in the second embodiment.

【図7】電子シャッタ機能を備えた実施形態を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment having an electronic shutter function.

【図8】従来の動き検出用画像処理装置100を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing a conventional motion detection image processing apparatus 100.

【図9】照明光の明滅に伴うフリッカ現象を説明する図
である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a flicker phenomenon accompanying flickering of illumination light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単位画素 2 垂直読み出し線 3 垂直走査回路 4 電流源 6 異値検出回路 7 水平読み出し線 7a ビデオアンプ回路 8 水平走査回路 9 シフトレジスタ 10 固体撮像装置 20 固体撮像装置 100 動き検出用画像処理装置 PD ホトダイオード QRSV1〜m 垂直読み出し線2をリセットするため
のMOSスイッチ QRSH 水平読み出し線7をリセットするためのMO
Sスイッチ QH1〜m 水平走査用のMOSスイッチ QA 増幅素子 QT 電荷転送用のMOSスイッチ QP 保持中の信号電荷をリセットするためのMOSス
イッチ QX 垂直転送用のMOSスイッチ
Reference Signs List 1 unit pixel 2 vertical readout line 3 vertical scanning circuit 4 current source 6 outlier detection circuit 7 horizontal readout line 7a video amplifier circuit 8 horizontal scanning circuit 9 shift register 10 solid-state imaging device 20 solid-state imaging device 100 image processing device for motion detection PD Photodiodes QRSV1 to m MOS switch for resetting vertical readout line 2 MOSH for resetting horizontal readout line 7
S switch QH1 to m MOS switch for horizontal scanning QA amplifying element QT MOS switch for charge transfer QP MOS switch for resetting signal charges held QX MOS switch for vertical transfer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マトリクス状に配列され、受光量に応じ
た画素出力を生成する複数の受光部と、 前記受光部ごとに設けられて、画素出力を保持し、かつ
保持した画素出力を非破壊で出力する画素出力保持部
と、 前記受光部から前記画素出力保持部へ画素出力を転送
し、前記画素出力保持部が保持する画素出力を更新する
画素出力転送部と、 前記画素出力保持部から出力される画素出力を走査し
て、フレーム単位もしくはフィールド単位もしくはその
一部の画像信号を生成する画像走査回路とを備え、 前記画素出力転送部は、 前記画像走査回路による複数回の読み出し走査ごとに1
回ずつ、前記受光部から前記画素出力保持部へ画素出力
を転送することを特徴とする固体撮像装置。
1. A plurality of light receiving units arranged in a matrix and generating pixel outputs according to the amount of received light, provided for each of the light receiving units, holding the pixel output, and non-destructing the held pixel output. A pixel output holding unit that outputs a pixel output from the light receiving unit to the pixel output holding unit, and a pixel output holding unit that updates a pixel output held by the pixel output holding unit; and An image scanning circuit that scans the output pixel output and generates an image signal of a frame unit or a field unit or a part thereof, wherein the pixel output transfer unit performs a plurality of read scans by the image scanning circuit. 1 in
A solid-state imaging device wherein a pixel output is transferred from the light receiving unit to the pixel output holding unit each time.
【請求項2】 請求項1に記載の固体撮像装置におい
て、 前記画像走査回路は、 前記受光部の垂直列ごとに設けられた垂直読み出し線
と、 前記画素出力保持部の画素出力を、水平ライン単位に順
次選択して前記垂直読み出し線に接続する垂直走査部
と、 前記垂直読み出し線の群から順次に出力される水平ライ
ン単位の画素出力を水平走査する水平走査部とを備えて
なることを特徴とする固体撮像装置。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the image scanning circuit outputs a vertical read line provided for each vertical column of the light receiving unit, and a pixel output of the pixel output holding unit to a horizontal line. A vertical scanning unit that sequentially selects the unit and connects to the vertical readout line, and a horizontal scanning unit that horizontally scans a pixel output of a horizontal line unit sequentially output from the group of the vertical readout lines. Characteristic solid-state imaging device.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の固体撮
像装置において、 前記画素出力転送部は、 「前記画像走査回路における読み出し走査の周期」と
「照明光の明滅周期」との公倍数に相当する周期で、前
記受光部から前記画素出力保持部へ画素出力を転送する
ことを特徴とする固体撮像装置。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the pixel output transfer unit sets a common multiple of “a period of readout scanning in the image scanning circuit” and “blinking period of illumination light”. A solid-state imaging device, wherein a pixel output is transferred from the light receiving unit to the pixel output holding unit at a corresponding cycle.
【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の固体撮
像装置において、 前記画素出力転送部が受光部から画素出力を転送する時
点に対し、「照明光の明滅周期」の倍数期間だけ先行し
て、該受光部の画素出力を初期化する電子シャッタ回路
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the pixel output transfer section transfers a pixel output from a light receiving section by a multiple period of a “blink cycle of illumination light”. And an electronic shutter circuit for initializing the pixel output of the light receiving section.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれか1項
に記載の固体撮像装置において、 前記画素出力転送部による画素出力の転送時点に相前後
して、該画素出力保持部からの画素出力を取り込み、こ
れらの相前後する画素出力に対して、予め定められた時
間軸方向の信号処理を施す信号処理回路と、 前記信号処理回路による処理結果を走査出力する処理結
果走査回路とを備えたことを特徴とする固体撮像装置。
5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the pixel output from the pixel output holding unit is set immediately before and after the pixel output is transferred by the pixel output transfer unit. A signal processing circuit that captures an output and performs signal processing in a predetermined time axis direction on these successive pixel outputs; and a processing result scanning circuit that scans and outputs a processing result by the signal processing circuit. A solid-state imaging device.
【請求項6】 請求項5に記載の固体撮像装置におい
て、 前記信号処理回路は、 前記画素出力転送部による画素出力の転送時点に相前後
して、該画素出力保持部からの画素出力を取り込み、こ
れらの相前後する画素出力を比較して画像の動体信号を
生成することを特徴とする固体撮像装置。
6. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the signal processing circuit fetches a pixel output from the pixel output holding unit immediately before or after a pixel output is transferred by the pixel output transfer unit. A solid-state imaging device for generating a moving object signal of an image by comparing these successive pixel outputs.
【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれか1項
に記載の固体撮像装置において、 前記画素出力保持部は、 画素出力をゲート容量に保持し、かつ該ゲート容量に保
持した画素出力をソースホロワ出力として非破壊で出力
する電界効果トランジスタ回路から構成されることを特
徴とする固体撮像装置。
7. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the pixel output holding unit holds the pixel output in a gate capacitance, and the pixel output held in the gate capacitance. A solid-state imaging device comprising a field-effect transistor circuit that non-destructively outputs as a source follower output.
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