WO2004075541A1 - Imaging device - Google Patents

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WO2004075541A1
WO2004075541A1 PCT/JP2004/001925 JP2004001925W WO2004075541A1 WO 2004075541 A1 WO2004075541 A1 WO 2004075541A1 JP 2004001925 W JP2004001925 W JP 2004001925W WO 2004075541 A1 WO2004075541 A1 WO 2004075541A1
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imaging device
pixel
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PCT/JP2004/001925
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Inventor
Fumio Iwase
Taiga Sato
Original Assignee
Hamamatsu Photonics K.K.
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/67Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
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    • H04N25/63Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H04N25/633Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current by using optical black pixels

Definitions

  • FIG. 2D is a diagram for describing a method of reading out charges in the imaging device of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing operation timings of the clamp circuit of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the switch 23 of the clamp circuit 23 is output before the transfer signal instructing to transfer the electric charge of the pixel irradiated with the light to be measured is output. Since the signal for instructing to close 2 is output, the voltage for adjusting the black level can be held before the output signal from the effective pixel unit 101 is output. In addition, a signal instructing to close the switch 23 of the clamp circuit 23 is output so as to exceed the time required to maintain the predetermined voltage, so that the clamp circuit 23 is necessary for adjusting the black level. Voltage can be maintained. Therefore, by adjusting the output timing and the output time of the above-mentioned instruction signal without adding a new circuit element, a voltage necessary for adjusting the black level can be held at a necessary time, thereby generating new noise. It is also possible to suppress seeding etc.

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Abstract

An imaging device capable of being controlled in shading or the like with a new noise prevented. The imaging device (1a) shown in Fig. 1 comprises an imaging unit (10) provided with an effective pixel unit (101) for photoelectrically converting a light to be measured and an optical black unit (102) shielded against a light to be measured, a clamp circuit (23) for retaining a specified voltage based on an output signal from the optical black unit (102) and regulating the black level of an out put signal from the effective pixel unit (101) by using this retained voltage, and a synchronizing circuit (20) and a control unit (21) for respectively outputting a first instruction signal to instruct the imaging unit(10) to read a charge subjected to photoelectric conversion as an output signal and a second instruction signal to instruct the clamp circuit (23) to retain a specified voltage, wherein the synchronize circuit (20) and the control unit(21) output the second instruction signal before the first instruction signal is output so that time required for retaining a specified voltage is as least exceeded.

Description

明細書  Specification
撮像装置 Imaging device
技術分野 Technical field
【0001】 本発明は、 撮像装置に関するものである。  [0001] The present invention relates to an imaging device.
背景技術 Background art
【0002】 CCD (Ch a r g e Co u l e d D e v i c e :電荷結 合素子) といった固体撮像素子を用いた撮像装置では、 信号の読み出しの際に喑 電流に起因する出力信号が発生する。この出力信号による影響を除去するために、 CCDの画素の一部を遮光し光電変換を行わないようにしたオプティカル ·ブラ ック部を設け、 このオプティカル ·ブラック部から出力される信号を暗電流に起 因する出力信号として黒レベルを調整することが行われる。  [0002] In an image pickup apparatus using a solid-state image pickup device such as a CCD (Charge Coupled Device), an output signal due to a low current is generated when reading a signal. In order to eliminate the influence of this output signal, an optical black section is provided that blocks some of the CCD pixels from light and does not perform photoelectric conversion. The signal output from this optical black section is The black level is adjusted as an output signal caused by the above.
【0003】 この黒レベルの調整の為にコンデンサとスィツチとを含むクラン プ回路が設けられる場合がある。 CCDの水平シフトレジスタに転送された電荷 を読み出す期間 (以下、一水平期間という。) が複数ある場合に、 それぞれの一水 平期間にクランプ回路のスィッチを ONにしてコンデンサを充電し、 この充電さ れた電圧値を黒レベルとして用いている。 このようなクランプ回路の時定数は、 ノイズとの兼ね合いも考慮し、数十水平期間に相当するものとされる場合が多い。 【0004】 従って、 CCDの有効画素部からの読み出しが連続して行われる 場合には、 各水平期間に対応したクランプ動作が行われるため黒レベルは一定値 をとることができるけれども、 読み出しが不連続の場合には黒レベルが変動しシ エーディング等の問題が発生する場合がある。 このシエーディング等を抑制する 撮像装置として特許文献 (日本国特許出願公開公報、 特開 2000— 1 2521 1号) に記載の技術がある。  [0003] A clamp circuit including a capacitor and a switch may be provided for adjusting the black level. If there are multiple periods during which the charge transferred to the CCD horizontal shift register is read (hereinafter referred to as one horizontal period), the capacitor is charged by turning on the clamp circuit switch during each horizontal period, and this charge is performed. The obtained voltage value is used as the black level. The time constant of such a clamp circuit is often set to several tens of horizontal periods in consideration of the balance with noise. [0004] Therefore, when reading from the CCD effective pixel section is performed continuously, the black level can take a constant value because the clamp operation corresponding to each horizontal period is performed, but reading is not possible. If they are continuous, the black level fluctuates and problems such as shading may occur. As an imaging device for suppressing such shading and the like, there is a technique described in a patent document (Japanese Patent Application Publication, JP-A-2000-125211).
発明の開示 Disclosure of the invention
【0005】 上記背景技術では、 複数フィールド蓄積時に対応するために上記 特許文献の図 3に示すような回路構成を採用している。 この回路構成では、 固定 抵抗とコンデンサとの組合せを切り替えることで回路の時定数を切り替えて、 通 常の読み出し時と複数フィールド蓄積時め読み出し時とに対応したクランプ動作 をする。 ところで、 このように回路素子を増設するとそれに起因するノイズの発 生が認められ、 この新たなノィズへの対応が必要となる。 [0005] In the background art described above, a circuit configuration as shown in FIG. In this circuit configuration, fixed The time constant of the circuit is switched by switching the combination of the resistor and the capacitor, and the clamp operation corresponding to the normal reading and the reading when storing a plurality of fields is performed. By the way, when the circuit elements are added in this way, the generation of noise due to the increase is recognized, and it is necessary to cope with this new noise.
【0 0 0 6】 そこで本発明では、 新たなノィズの発生を抑制しつつシエーディ ング等の抑制も可能とする撮像装置を提供することを課題とする。  [0106] Therefore, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of suppressing shading and the like while suppressing generation of new noise.
【0 0 0 7】 上記課題を解決するために本発明の撮像装置は、 被測定光を光電 変換する有効画素部と被測定光が照射されないように遮蔽されたオプティカル - ブラック部とを備える固体撮像素子と、 オプティカル ·ブラック部からの出力信 号に基づいて所定の電圧を保持し、 この保持した電圧を用いて有効画素部からの 出力信号の黒レベルの調整を行う調整手段と、 固体撮像素子が光電変換する電荷 を出力信号として読み出すように指示する第一指示信号と、 調整手段が所定の電 圧の保持を行うように指示する第二指示信号とをそれぞれ出力する制御手段と、 を備え、 制御手段は第一指示信号を出力する前に、 少なくとも所定の電圧が保持 されるのに必要な時間を超えるように第二指示信号を出力する。  [0107] In order to solve the above-described problem, an imaging apparatus according to the present invention includes a solid-state device including: an effective pixel unit that photoelectrically converts light to be measured; An image sensor, an adjustment unit that holds a predetermined voltage based on an output signal from the optical black unit, and adjusts a black level of an output signal from the effective pixel unit using the held voltage; Control means for outputting a first instruction signal for instructing the element to read out a charge to be photoelectrically converted as an output signal, and a second instruction signal for instructing the adjustment means to maintain a predetermined voltage, respectively. The control means outputs the second instruction signal before outputting the first instruction signal so as to exceed at least the time required for maintaining the predetermined voltage.
【0 0 0 8】 本発明の撮像装置によれば、 第一指示信号を出力する前に第二指 示信号を出力するので、 有効画素部からの出力信号が出力される前に黒レベルの 調整のための電圧を保持できる。 また、 第二指示信号を所定の電圧が保持される のに必要な時間を超えるように出力するので、 調整手段は黒レベルの調整に必要 な電圧を保持できる。 従って、 新たな回路素子を加えることなく第一指示信号及 び第二指示信号の出力タイミングと出力時間とを調整することで黒レベルの調整 に必要な電圧を必要な時期に保持できるので、 新たなノイズの発生を抑制しつつ シエーデイング等の抑制も可能となる。  [0108] According to the imaging apparatus of the present invention, the second instruction signal is output before the first instruction signal is output. Therefore, the black level is output before the output signal from the effective pixel unit is output. The voltage for adjustment can be held. In addition, since the second instruction signal is output so as to exceed the time required for maintaining the predetermined voltage, the adjusting means can maintain the voltage required for adjusting the black level. Therefore, by adjusting the output timing and the output time of the first instruction signal and the second instruction signal without adding a new circuit element, the voltage required for adjusting the black level can be held at the necessary time. It is also possible to suppress shading and the like while suppressing the generation of unnecessary noise.
【0 0 0 9】 また本発明の撮像装置においては、 固体撮像素子は、 相互に交わ る第一の方向おょぴ第二の方向に 2次元配列されている画素の内、 照射される光 が測定対象となる画素が属する第一画素群と、 当該第一画素群に属さない画素が 属する第二画素群と、第一の方向に転送される電荷を画素から受け取って蓄積し、 当該蓄積した電荷を第二の方向に転送する水平転送レジスタと、 を含み、 第二画 素群に属する画素が光電変換した電荷が第一の方向に重ね合わされて水平転送レ ジスタに蓄積された後に第二の方向に転送され、 第一画素群に属する画素が光電 変換した電荷が第一の方向に一段毎に蓄積されて第二の方向に転送される場合に、 制御手段は、 第二画素群に属する画素が光電変換した電荷が転送された後で、 第 —画素群に属する画素が光電変換した電荷が転送される前に、 第二指示信号を出 力することも好ましい。 実質的に被測定光が照射されている第一画素群に属する 画素が光電変換した電荷が転送される前に第二指示信号を出力すれば、 測定すベ き電荷が転送される前に黒レベルの設定ができる。 [0109] In the imaging device of the present invention, the solid-state imaging device may be configured to irradiate light among pixels arranged two-dimensionally in a first direction and a second direction that intersect each other. The first pixel group to which the pixel to be measured belongs and the pixels that do not belong to the first pixel group A second pixel group, and a horizontal transfer register that receives and accumulates charges transferred in the first direction from the pixels and transfers the accumulated charges in the second direction. The charges photoelectrically converted by the pixels belonging to the pixels are superimposed in the first direction and accumulated in the horizontal transfer register, and then transferred in the second direction. In the case where the charge is photoelectrically converted by the pixels belonging to the second pixel group and then transferred in the second direction, the control means determines whether the pixels belonging to the first pixel group It is also preferable to output the second instruction signal before the converted charge is transferred. If the pixel belonging to the first pixel group to which the light to be measured is illuminated outputs the second instruction signal before the charge obtained by photoelectric conversion is transferred, the pixel is blacked out before the charge to be measured is transferred. You can set the level.
図面の籣単な説明 Brief description of the drawings
【0010】 図 1は、 本努明の実施形態である撮像装置の構成を示した図であ る。  FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an imaging device according to an embodiment of the present invention.
【0011】 図 2Aは、 図 1の撮像装置における電荷の読み出し方法を説明す るための図である。  FIG. 2A is a diagram for explaining a method of reading out charges in the imaging device of FIG.
【0012】 図 2Bは、 図 1の撮像装置における電荷の読み出し方法を説明す るための図である。  FIG. 2B is a diagram for explaining a method of reading out charges in the imaging device of FIG.
【0013】 図 2Cは、 図 1の撮像装置における電荷の読み出し方法を説明す るための図である。  FIG. 2C is a diagram for explaining a method of reading out charges in the imaging device of FIG.
【0014】 図 2Dは、 図 1の撮像装置における電荷の読み出し方法を説明す るための図である。  FIG. 2D is a diagram for describing a method of reading out charges in the imaging device of FIG.
【0015】 図 2 Eは、 図 1の撮像装置における電荷の読み出し方法を説明す るための図である。  FIG. 2E is a diagram for describing a method of reading out charges in the imaging device of FIG.
図 3は、 図 1のクランプ回路の構成を示した図である。  FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the clamp circuit of FIG.
【0016】 図 4は、 図 1のクランプ回路の動作タイミングを示した図である 発明を実施するための最良の形態 FIG. 4 is a diagram showing operation timings of the clamp circuit of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
【0 0 1 7】 本発明の知見は、 例示のみのために示された添付図面を参照して 以下の詳細な記述を考慮することによつて容易に理解することができる。 引き続 いて、 添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。 可能な場合には 、 同一の部分には同一の符号を付して、 重複する説明を省略する。  The findings of the present invention can be easily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown for illustration only. Subsequently, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. When possible, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0 0 1 8】 本発明の実施形態である撮像装置 1 aについて説明する。 図 1は 撮像装置 1 aの構成を示す図である。 被測定光 5はレンズ 3およびスリット 4を 通って、 カメラ 1 aの撮像部 (固体撮像素子) 1 0の所定領域 1 0 aに照射され る。 撮像部 1 0は、 同期回路 (制御手段) 2 0から出力されるパルス信号に応じ て各画素が光電変換および電荷転送を行う。 この読み出した電荷は読み出し回路 2 2で電圧に変換されてクランプ回路 (調整手段) 2 3に出力される。 クランプ 回路 2 3では黒レベル調整されて外部に出力される (詳細は後ほど説明する。 ) 。 同期回路 2 0は外部同期信号および內部同期信号に基づいてパルス信号を撮像 部 1 0に出力する。 この出力タイミングは制御部 (制御手段) 2 1からの指示信 号に基づいて適宜設定される。  [0108] An imaging device 1a according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the imaging device 1a. The light 5 to be measured passes through the lens 3 and the slit 4 and irradiates a predetermined region 10a of the imaging unit (solid-state imaging device) 10 of the camera 1a. In the imaging unit 10, each pixel performs photoelectric conversion and charge transfer in accordance with a pulse signal output from the synchronization circuit (control means) 20. The read charge is converted into a voltage by the read circuit 22 and output to the clamp circuit (adjustment means) 23. In the clamp circuit 23, the black level is adjusted and output to the outside (details will be described later). The synchronization circuit 20 outputs a pulse signal to the imaging unit 10 based on the external synchronization signal and the partial synchronization signal. This output timing is appropriately set based on an instruction signal from the control unit (control means) 21.
【0 0 1 9】 撮像部 1 0は C C D撮像素子で構成され、 本実施形態の場合には 、 各画素が受光して光電変換した電荷を順次転送してデータを出力するフレーム 転送方式を採用している。 同期回路 2 0から撮像部 1 0の各画素へは信号線 2 0 aを介して所定の信号が出力される。 また、 同期回路 2 0から水平転送レジスタ 1 1の各電荷蓄積素子へは信号線 2 0 bを介して所定の信号が出力される。 撮像 部 1 0は、 被測定光を光電変換する有効画素部 1 0 1と、 被測定光が照射されな いように金属等で遮蔽されたオプティカル 'ブラック部 1 0 2とを含む。 撮像部 1 0においては被測定光が出力されない場合であっても喑電流による出力信号が 発生するので、 このオプティカル'ブラック部 1 0 2からの出力信号を暗電流に よる出力信号としてクランプ回路 2 3において黒レべノレ調整が行われる。  [0191] The imaging unit 10 is formed of a CCD imaging device. In the case of the present embodiment, a frame transfer method is employed in which each pixel receives and photoelectrically converts electric charges and sequentially transfers data to output data. are doing. A predetermined signal is output from the synchronization circuit 20 to each pixel of the imaging unit 10 via a signal line 20a. Further, a predetermined signal is output from the synchronization circuit 20 to each charge storage element of the horizontal transfer register 11 via the signal line 20b. The imaging unit 10 includes an effective pixel unit 101 that photoelectrically converts the measured light, and an optical black unit 102 that is shielded by metal or the like so that the measured light is not irradiated. In the imaging unit 10, even if the measured light is not output, an output signal due to the 喑 current is generated. Therefore, the output signal from the optical black unit 102 is used as an output signal due to the dark current by the clamp circuit 2. At 3, the black level adjustment is performed.
【0 0 2 0】 撮像部 1 0の各画素は同期回路 2 0からの露光信号に応じて露光 し、 受光した光を光電変換する。 撮像部 1 0の各画素は更に同期回路 2 0からの 転送信号 (第一指示信号) に応じてその光電変換して蓄積した電荷を、 水平転送 レジスタ 1 1に向かう方向 (第 1の方向) に転送する。 撮像部 1 0の水平転送レ ジスタ 1 1に隣接する画素まで電荷が転送されてくると、 その電荷は水平転送レ ジスタ 1 1に受け渡される。 [0200] Each pixel of the imaging unit 10 is exposed according to an exposure signal from the synchronization circuit 20. Then, the received light is photoelectrically converted. Each pixel of the imaging unit 10 further converts the electric charge that has been photoelectrically converted and stored in response to the transfer signal (first instruction signal) from the synchronization circuit 20 into a direction toward the horizontal transfer register 11 (first direction). Transfer to When the electric charge is transferred to a pixel adjacent to the horizontal transfer register 11 of the imaging unit 10, the electric charge is transferred to the horizontal transfer register 11.
【0 0 2 1】 水平転送レジスタ 1 1は同期回路 2 0からの転送信号に応じて撮 像部 1 0から受け渡された電荷を、 読み出し回路 2 2に向かう方向 (第 2の方向 ) に転送する。 従って、 このカメラ 1 aを用いれば、 撮像部 1 0の所定領域 1 0 aに照射される被測定光 5を測定し、 その測定結果を出力データとして外部に出 力できる。  [0 0 2 1] The horizontal transfer register 11 transfers the electric charge transferred from the imaging unit 10 in response to the transfer signal from the synchronization circuit 20 in the direction toward the readout circuit 22 (second direction). Forward. Therefore, if the camera 1a is used, the light 5 to be measured irradiating the predetermined area 10a of the imaging unit 10 can be measured, and the measurement result can be output to the outside as output data.
【0 0 2 2】 より具体的な電荷の読み出し方法について、 図 2 A〜図 2 Eを用 いて説明する。 図 2 Aは、 撮像部 1 0に被測定光 5が照射されて、 撮像部 1 0の 各画素が受光した状態を模式的に示した図である。 撮像部 1 0の画素は、 第 1段 1 1 1〜第 6段 1 1 6に分けられて配置されている。 各段には 1 0個の画素が配 置されている。 従って、 撮像部 1 0の画素は水平方向と垂直方向とに 2次元的に 配置されている。 図 1の所定領域 1 0 aに対応する画素は、 第 3段および第 4段 に配置されている画素である。 図 2 Aにおいて丸印が付されている領域は、 被測 定光 5が照射されている画素 (第一画素群) であることを示し、 一重斜線が付さ れている領域は、 実質的に被測定光 5が照射されていない画素 (第二画素群) で あることを示している。  [0223] A more specific method for reading out electric charges is described with reference to FIGS. 2A to 2E. FIG. 2A is a diagram schematically showing a state in which the light to be measured 5 is applied to the imaging unit 10 and each pixel of the imaging unit 10 receives light. The pixels of the imaging unit 10 are arranged separately in the first stage 11 1 to the sixth stage 11 16. In each stage, 10 pixels are arranged. Therefore, the pixels of the imaging unit 10 are two-dimensionally arranged in the horizontal and vertical directions. The pixels corresponding to the predetermined area 10a in FIG. 1 are the pixels arranged in the third and fourth rows. In FIG. 2A, the circled area indicates the pixel (first pixel group) irradiated with the measured light 5, and the area with a single diagonal line is substantially This indicates that the target light 5 is not irradiated with the pixel (second pixel group).
【0 0 2 3】 図 2 Aの状態から撮像部 1 0の各画素には同期回路 2 0から転送 信号が入力される。 撮像部 1 0の各画素の電荷は一段づっ水平転送レジスタ 1 1 方向に転送される。 従って、 図 2 Bのように撮像部 1 0の第 6段 1 1 6の画素に 蓄積された電荷は、 水平転送レジスタ 1 1に受け渡される。 更に、 同期回路 2 0 から撮像部 1 0に転送信号が入力されると、 図 2 Aにおける第 5段 1 1 5の画素 に蓄積された電荷も、 水平転送レジスタ 1 1に受け渡される。 従って、 図 2 Cに おいては、 図 2 Aにおける第 5段 1 1 5およぴ第 6段 1 1 6の画素において光電 変換された電荷が、 水平転送レジスタ 1 1において重ね合わされていることとな る。 図 2 Cで水平転送レジスタ 1 1の各領域に二重斜線が記入されているのは、 このように 2段に渡る電荷が重ねあわされていることを示している。 [0200] From the state of FIG. 2A, a transfer signal is input from the synchronization circuit 20 to each pixel of the imaging unit 10. The electric charge of each pixel of the imaging unit 10 is transferred one by one in the direction of the horizontal transfer register 11. Therefore, as shown in FIG. 2B, the electric charges accumulated in the pixels of the sixth stage 116 of the imaging unit 10 are transferred to the horizontal transfer register 11. Furthermore, when a transfer signal is input from the synchronization circuit 20 to the imaging unit 10, the electric charges accumulated in the pixels of the fifth stage 115 in FIG. 2A are also transferred to the horizontal transfer register 11. Therefore, in Figure 2C In this case, the charges that have been photoelectrically converted in the pixels at the fifth stage 115 and the sixth stage 116 in FIG. 2A are superimposed in the horizontal transfer register 11. In FIG. 2C, the double diagonal lines in each area of the horizontal transfer register 11 indicate that electric charges over two stages are overlapped.
【0 0 2 4】 図 2 Cの状態から、 同期回路 2 0から水平転送レジスタ 1 1へは 転送信号が入力され、 水平転送レジスタ 1 1に蓄積された電荷が順次掃き出され る (図 2 D ) 。 ここで、 図 2 Cの状 から更に図 2 Aにおける第 4段 1 1 4の画 素において光電変換された電荷を水平転送レジスタ 1 1に受け渡さないのは、 図 2 Aにおける第 4段 1 1 4の画素は被測定光 5が照射されていて有効なデータを 蓄積しているためである。 従って、 水平転送レジスタ 1 1に蓄積された電荷が全 て掃き出された後に、 同期回路 2 0から撮像部 1 0に転送信号が入力されて、 図 2 Aにおける第 4段 1 1 4の画素において光電変換された電荷を水平転送レジス タ 1 1に受け渡すこととなる (図 2 E ) 。 その後、 同期回路 2 0から水平転送レ ジスタ 1 1に転送信号が入力されて、 図 2 Aにおける第 4段 1 1 4の画素におい て光電変換された電荷が外部に出力データとして掃き出される。  From the state of FIG. 2C, a transfer signal is input from the synchronization circuit 20 to the horizontal transfer register 11 and the charges accumulated in the horizontal transfer register 11 are sequentially swept out (FIG. 2). D). Here, from the state of FIG. 2C, the charge that is photoelectrically converted in the pixels of the fourth stage 114 in FIG. 2A is not transferred to the horizontal transfer register 11 because the fourth stage 1 in FIG. This is because the pixel 14 is irradiated with the light 5 to be measured and stores valid data. Therefore, after all the charges accumulated in the horizontal transfer register 11 have been swept out, a transfer signal is input from the synchronization circuit 20 to the imaging unit 10, and the pixels of the fourth stage 114 in FIG. Then, the photoelectrically converted charge is transferred to the horizontal transfer register 11 (Fig. 2E). Thereafter, a transfer signal is input from the synchronization circuit 20 to the horizontal transfer register 11, and the charge photoelectrically converted in the pixel at the fourth stage 114 in FIG. 2A is swept out to the outside as output data.
【0 0 2 5】 引き続いて、 クランプ回路 2 3について図 3を用いて説明する。 図 3は、 クランプ回路 2 3の構成を示した図である。 クランプ回路 2 3は、 固定 抵抗 2 3 1、 スィッチ 2 3 2、 コンデンサ 2 3 3、 差動増幅器 2 3 4を含む。 ォ プティカル■ブラッ^部 1 0 2からの出力信号が出力されてくるタイミングに合 わせて制御部 2 1からクランプ回路 2 3に指示信号 (第二指示信号) が出力され る。 この指示信号が入力されるとスィッチ 2 3 2が閉じられて、 コンデンサ 2 3 3に出力信号に応じた電圧が充電されて保持される。 この電圧が差動増幅器 2 3 4を介して出力信号にフィードバックされて、 有効画素部 1 0 1からの出力信号 の黒レベル調整が行われる。  Next, the clamp circuit 23 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the clamp circuit 23. The clamp circuit 23 includes a fixed resistor 2 3 1, a switch 2 3 2, a capacitor 2 3 3, and a differential amplifier 2 3 4. An instruction signal (second instruction signal) is output from the control unit 21 to the clamp circuit 23 at the timing when the output signal from the optical blur unit 102 is output. When this instruction signal is input, the switch 232 is closed, and the capacitor 233 is charged and held at a voltage corresponding to the output signal. This voltage is fed back to the output signal via the differential amplifier 234 to adjust the black level of the output signal from the effective pixel unit 101.
【0 0 2 6】 図 2 A〜図 2 Eを用いて説明した読み出し方法においては、 制御 部 2 1は図 2 Dから図 2 Eの間のタイミングでダミーの読み出し信号を出力する と共に、 スィッチを閉じて充電を行う。 このクランプ回路の時定数は、 数十水平 期間分あるのでその読み出しの際に十分長い時間スィツチを閉じて充電を行うこ ととなる。 この充電の動作について図 4を用いてより具体的に説明する。 図 4に 示す信号波形の内、 a部分はクランプ回路から出力される信号波形を示したタイ ミングチャートであり、 b部分は、 スィッチを閉じるための指示信号の波形を示 したタイミングチヤ一トである。 In the read method described with reference to FIGS. 2A to 2E, the control unit 21 outputs a dummy read signal at a timing between FIGS. 2D to 2E. At the same time, close the switch to charge. Since the time constant of this clamp circuit is equivalent to several tens of horizontal periods, it is necessary to charge the switch by closing the switch for a sufficiently long time at the time of reading. This charging operation will be described more specifically with reference to FIG. In the signal waveforms shown in FIG. 4, a part is a timing chart showing a signal waveform output from the clamp circuit, and b part is a timing chart showing a waveform of an instruction signal for closing the switch. is there.
【0 0 2 7】 この例に拠れば、 a部分及び b部分の区間 Aは、 図 2 A〜図 2 E における第 5段 1 1 5及び第 6段 1 1 6の画素において光電変換された電荷が出 力されている期間であり、 不要な信号が出力されている。 a部分及び b部分の区 間 Cは、 図 2 A〜図 2 Eにおける第 4段 1 1 4の画素において光電変換された電 荷が出力されている期間であり、 有効な一水平期間としてデータが読み取られる 。 また、 a部分及び b部分の区間 Dは、 図 2 A〜図 2 Eにおける第 3段 1 1 3の 画素において光電変換された電荷が出力されている期間であり、 同様に有効な一 水平期間としてデータが読み取られる。 従って、 区間 C及び区間 Dのデータを読 み取る際に黒レベルが適切に設定されている必要があるので、 区間 Aと区間 Cと の間の区間 Bでダミーの読み出しを行う。 このダミーの読み出しの際にクランプ 回路 2 3のスィッチ 2 3 2を、 通常の一水平期間における時間よりも十分長く閉 じることでクランプ回路 2 3のコンデンサ 2 3 3に黒レベルの設定に必要な電圧 が充電されて保持される。  According to this example, the section A of the a portion and the b portion was photoelectrically converted in the pixels of the fifth stage 1 15 and the sixth stage 1 16 in FIGS. 2A to 2E. This is the period during which charge is being output, and unnecessary signals are being output. The interval C between the portions a and b is the period during which the photoelectrically converted charge is output in the pixels at the fourth stage 114 in FIGS. 2A to 2E, and is a data as an effective horizontal period. Is read. The section D of the part a and the part b is a period during which the photoelectrically converted charges are output in the pixels of the third stage 113 in FIGS. 2A to 2E, and is also a valid horizontal period. The data is read as Therefore, when reading the data in section C and section D, the black level must be set appropriately, and dummy reading is performed in section B between section A and section C. It is necessary to set the black level of the capacitor 2 3 3 of the clamp circuit 2 3 by closing the switch 2 3 2 of the clamp circuit 2 3 at the time of this dummy reading sufficiently longer than the time in the normal one horizontal period. Voltage is charged and held.
【0 0 2 8】 この実施形態においては、 上述のようにダミーの読み出しを行う 際にクランプ回路 2 3のコンデンサ 2 3 3に充電を行っているけれども、 不要期 間である図 4の a部分及び b部分の区間 Aにおいて行っても良い。  In this embodiment, although the capacitor 23 of the clamp circuit 23 is charged when performing the dummy readout as described above, the portion a in FIG. And b in section A of the section.
【0 0 2 9】 本実施形態においては、 実質的に被測定光が照射されている画素 の電荷を転送するように指示する転送信号が出力される前に、 クランプ回路 2 3 のスィッチ 2 3 2を閉じるように指示する信号を出力するので、 有効画素部 1 0 1からの出力信号が出力される前に黒レベルの調整のための電圧を保持できる。 また、 クランプ回路 2 3のスィッチ 2 3 2を閉じるように指示する信号を所定の 電圧が保持されるのに必要な時間を超えるように出力するので、 クランプ回路 2 3は黒レベルの調整に必要な電圧を保持できる。 従って、 新たな回路素子を加え ることなく上述の指示信号の出力タイミングと出力時間とを調整することで黒レ ベルの調整に必要な電圧を必要な時期に保持できるので、 新たなノイズの発生を 抑制しつつシヱーディング等の抑制も可能となる。 In the present embodiment, the switch 23 of the clamp circuit 23 is output before the transfer signal instructing to transfer the electric charge of the pixel irradiated with the light to be measured is output. Since the signal for instructing to close 2 is output, the voltage for adjusting the black level can be held before the output signal from the effective pixel unit 101 is output. In addition, a signal instructing to close the switch 23 of the clamp circuit 23 is output so as to exceed the time required to maintain the predetermined voltage, so that the clamp circuit 23 is necessary for adjusting the black level. Voltage can be maintained. Therefore, by adjusting the output timing and the output time of the above-mentioned instruction signal without adding a new circuit element, a voltage necessary for adjusting the black level can be held at a necessary time, thereby generating new noise. It is also possible to suppress seeding etc.
【0 0 3 0】 また本実施形態においては、 制御手段は、 図 2 A〜図 2 Eの第 5 段 1 1 5及び第 6段 1 1 6の画素 (第二画素群) において光電変換された電荷が 転送された後で、 図 2 A〜図 2 Eの第 4段 1 1 4の画素 (第一画素群) において 光電変換された電荷が転送される前に、 クランプ回路 2 3のスィッチ 2 3 2を閉 じるように指示する信号を出力するので、 測定すべき電荷が転送される前に黒レ ベルの設定ができる。  Further, in the present embodiment, the control means performs photoelectric conversion on the pixels (second pixel group) of the fifth stage 115 and the sixth stage 116 of FIGS. 2A to 2E. After the transferred charges are transferred, the switches of the clamp circuit 23 are switched before the charges obtained by the photoelectric conversion in the pixels (first pixel group) of the fourth stage 114 in FIGS. 2A to 2E are transferred. Since a signal is output to instruct to close 232, the black level can be set before the charge to be measured is transferred.
【0 0 3 1】 尚、 本実施形態においては、 カメラ 1 aの撮像部 1 0の所定領域 1 0 aに被測定光 5を照射させるためにスリット 4を用いているが、 スリット 4 は必ずしも設けなくてもよい。  In the present embodiment, the slit 4 is used to irradiate the predetermined area 10a of the imaging unit 10 of the camera 1a with the measured light 5, but the slit 4 is not necessarily provided. It is not necessary to provide.
産業上の利用可能性 Industrial applicability
【0 0 3 2】 上述のように本発明によれば、 第一指示信号を出力する前に第二 指示信号を出力するので、 有効画素部からの出力信号が出力される前に黒レベル の調整のための電圧を保持できる。 また、 第二指示信号を所定の電圧が保持され るのに必要な時間を超えるように出力するので、 調整手段は黒レベルの調整に必 要な電圧を保持できる。 従って、 新たな回路素子を加えることなく第一指示信号 及び第二指示信号の出力タイミングと出力時間とを調整することで黒レベルの調 整に必要な電圧を必要な時期に保持できるので、 新たなノィズの発生を抑制しつ っシエーデイング等の抑制も可能となる。  As described above, according to the present invention, since the second instruction signal is output before the first instruction signal is output, the black level of the black level is output before the output signal from the effective pixel unit is output. The voltage for adjustment can be held. In addition, since the second instruction signal is output so as to exceed the time required for maintaining the predetermined voltage, the adjusting means can maintain the voltage required for adjusting the black level. Therefore, by adjusting the output timing and the output time of the first instruction signal and the second instruction signal without adding a new circuit element, the voltage required for adjusting the black level can be held at the required time. It also makes it possible to suppress the occurrence of noise and reduce shading.

Claims

請求の範圏 Area of claim
1 . 被測定光を光電変換する有効画素部と被測定光が照射されないように遮 蔽されたオプティカル ·ブラック部とを備える固体撮像素子と、  1. A solid-state imaging device including: an effective pixel unit that photoelectrically converts the measured light and an optical black unit that is shielded so that the measured light is not irradiated;
前記オプティカル■ブラック部からの出力信号に基づいて所定の電圧を保持し 、 この保持した電圧を用いて前記有効画素部から,の出力信号の黒レベルの調整を 行う調整手段と、  Adjusting means for holding a predetermined voltage based on the output signal from the optical black section and adjusting the black level of the output signal from the effective pixel section using the held voltage;
前記固体撮像素子が光電変換する電荷を出力信号として読み出すように指示す る第一指示信号と、 前記調整手段が前記所定の電圧の保持を行うように指示する 第二指示信号とをそれぞれ出力する制御手段と、 を備え、  A first instruction signal that instructs the solid-state imaging device to read out the charge that is photoelectrically converted as an output signal, and a second instruction signal that instructs the adjustment unit to maintain the predetermined voltage are output. Control means; and
前記制御手段は前記第一指示信号を出力する前に、 少なくとも前記所定の電圧 が保持されるのに必要な時間を超えるように前記第二指示信号を出力する、 撮像 装置。  The imaging device, wherein the control unit outputs the second instruction signal before outputting the first instruction signal so as to at least exceed a time required for maintaining the predetermined voltage.
2 . 前記固体撮像素子は、  2. The solid-state imaging device includes:
相互に交わる第一の方向および第二の方向に 2次元配列されている画素の内、 照射される光が測定対象となる画素が属する第一画素群と、  A first pixel group to which a pixel to be irradiated with light to be measured among pixels arranged two-dimensionally in a first direction and a second direction crossing each other;
当該第一画素群に属さない画素が属する第二画素群と、  A second pixel group to which a pixel that does not belong to the first pixel group belongs;
前記第一の方向に転送される電荷を前記画素から受け取って蓄積し、 当該蓄積 した電荷を前記第二の方向に転送する水平転送レジスタと、 を含み、  A horizontal transfer register that receives and accumulates the charge transferred in the first direction from the pixel, and transfers the accumulated charge in the second direction.
前記第二画素群に属する画素が光電変換した電荷が前記第一の方向に重ね合わ されて前記水平転送レジスタに蓄積された後に前記第二の方向に転送され、 前記 第一画素群に属する画素が光電変換した電荷が前記第一の方向に一段毎に蓄積さ れて前記第二の方向に転送される場合に、  Charges obtained by photoelectric conversion of the pixels belonging to the second pixel group are superimposed in the first direction and accumulated in the horizontal transfer register, and then transferred in the second direction. When the photoelectrically converted charges are accumulated in the first direction one by one and transferred in the second direction,
前記制御手段は、 前記第二画素群に属する画素が光電変換した電荷が転送され た後で、 前記第一画素群に属する画素が光電変換した電荷が転送される前に、 前 記第二指示信号を出力する、 請求項 1に記載の撮像装置。  The control unit may control the second instruction after the transfer of the charges photoelectrically converted by the pixels belonging to the second pixel group and before the transfer of the charges photoelectrically converted by the pixels belonging to the first pixel group. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device outputs a signal.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08102893A (en) * 1994-09-30 1996-04-16 Nec Corp Image pickup device
JP2000184291A (en) * 1998-12-21 2000-06-30 Fuji Photo Film Co Ltd Controller for solid-state electronic image pickup element and controlling method
JP2001268444A (en) * 2000-03-15 2001-09-28 Omron Corp Two-dimensional image pickup element

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08102893A (en) * 1994-09-30 1996-04-16 Nec Corp Image pickup device
JP2000184291A (en) * 1998-12-21 2000-06-30 Fuji Photo Film Co Ltd Controller for solid-state electronic image pickup element and controlling method
JP2001268444A (en) * 2000-03-15 2001-09-28 Omron Corp Two-dimensional image pickup element

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121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
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