JP2002152607A - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents
Solid-state imaging device and driving method thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、一定期間内に複数
回の読み出しを行って、蓄積した電荷に対応する信号の
離散化データを直接得る固体撮像装置およびその駆動方
法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a solid-state imaging device for performing a plurality of readings within a predetermined period to directly obtain discretized data of a signal corresponding to accumulated charges, and a driving method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】固体撮像装置は、動画や静止画を対象と
したカメラシステム、スキャナや複写機、画像認識装置
等の画像入力システムなど、多くの分野で適用されてい
る。また、近年では、デジタル技術の進歩によって、固
体撮像装置においても出力信号として離散化データ(デ
ジタルデータ)を求める要望が高くなってきている。2. Description of the Related Art Solid-state imaging devices have been applied in many fields, such as camera systems for moving images and still images, and image input systems such as scanners, copiers, and image recognition devices. In recent years, with the progress of digital technology, there has been an increasing demand for discrete data (digital data) as an output signal even in a solid-state imaging device.
【0003】従来の固体撮像装置で出力信号をデジタル
化するには、一定期間露光した後、その出力に比例した
信号を固体撮像装置の出力部にてA/D変換する方式が
用いられている。In order to digitize an output signal in a conventional solid-state imaging device, a method is used in which a signal proportional to the output is subjected to A / D conversion at an output section of the solid-state imaging device after exposure for a certain period. .
【0004】例えば、CCD(Charge Coupled Devic
e)では、1フィールド期間蓄積した電荷を転送し、そ
の後段の出力回路で蓄積電荷量に応じた電圧に変換した
後、別途設けたA/D変換回路を介してアナログ出力を
デジタル出力に変換している。For example, a CCD (Charge Coupled Device)
In e), the charges accumulated for one field period are transferred, and the output circuit in the subsequent stage converts the charges into a voltage corresponding to the accumulated charge amount, and then converts the analog output to a digital output via an A / D conversion circuit provided separately. are doing.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな固体撮像装置およびその駆動方法には次のような問
題がある。すなわち、アナログ出力からデジタル出力を
得るためのA/D変換回路は規模が大きく、固体撮像装
置の小型化には不向きである。また、A/D変換回路で
発生するノイズ分があり、固体撮像装置に組み込むには
問題が生じる。However, such a solid-state imaging device and its driving method have the following problems. That is, an A / D conversion circuit for obtaining a digital output from an analog output has a large scale and is not suitable for miniaturization of a solid-state imaging device. In addition, there is noise generated in the A / D conversion circuit, and there is a problem in incorporating the noise into a solid-state imaging device.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成されたものである。すなわち、本
発明の固体撮像装置は、入射光に対して一定期間電荷の
蓄積を行う受光部と、受光部で電荷の蓄積を行う1フィ
ールド期間内に複数回の電荷読み出しを行う読み出し制
御部と、読み出し制御部によって読み出した電荷に対応
する信号と所定の基準値とを比較して出力する差動アン
プとを備えている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems. That is, the solid-state imaging device according to the present invention includes a light receiving unit that accumulates electric charge with respect to incident light for a certain period of time, and a read control unit that performs electric charge reading a plurality of times within one field period in which electric charge is accumulated in the light receiving unit. A differential amplifier that compares a signal corresponding to the charge read by the read control unit with a predetermined reference value and outputs the result.
【0007】また、本発明の固体撮像装置の駆動方法
は、入射光に対して一定期間電荷の蓄積を行う工程と、
電荷の蓄積を行う1フィールド期間内に複数回の電荷読
み出しを行う工程と、読み出した電荷に対応する信号と
所定の基準値とを比較して出力する工程とを備えてい
る。Further, according to the method for driving a solid-state image pickup device of the present invention, a step of accumulating charges for a predetermined period with respect to incident light;
The method includes a step of performing charge reading a plurality of times within one field period for storing charges, and a step of comparing a signal corresponding to the read charge with a predetermined reference value and outputting the signal.
【0008】このような本発明では、一定期間電荷の蓄
積を行っている間、複数回に分けてその電荷の読み出し
を行っている。この読み出した各電荷に対応する信号と
所定の基準値とを比較することで、電荷量が多いほど1
フィールド期間内で複数回に分けて読み出すタイミング
のうち早い段階で基準値を超え、反対に電荷量が少ない
ほど遅い段階で基準値を超えることになる。つまり、読
み出しの各タイミングで0、1判定を行うことで、蓄積
した電荷に対応する信号を直接離散化データに変換でき
るようになる。According to the present invention, the charge is read out plural times while the charge is accumulated for a certain period. By comparing the read signal corresponding to each charge with a predetermined reference value, the larger the charge amount, the more the value
In the field period, the timing exceeds the reference value at an earlier stage in the timing of reading out a plurality of times, and conversely, the smaller the charge amount, the later the reference value. That is, by performing the 0 and 1 determination at each readout timing, a signal corresponding to the accumulated charge can be directly converted to discrete data.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図1は、本実施形態の固体撮像装置
を説明する基本回路図である。すなわち、この固体撮像
装置は、主としてMOS型のセンサ1を備えたもので、
センサ1で光電変換して得た電荷を一時蓄積するコンデ
ンサ2と、その蓄積した電荷を読み出す制御を行う読み
出しトランジスタ3と、読み出した電荷の電荷量に応じ
た信号と基準値とを比較する差動アンプ4と、コンデン
サ2に蓄積した電荷を排出する制御を行うリセットトラ
ンジスタ5とを備えている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a basic circuit diagram illustrating the solid-state imaging device according to the present embodiment. That is, this solid-state imaging device mainly includes the MOS type sensor 1,
A capacitor 2 for temporarily storing the charge obtained by photoelectric conversion by the sensor 1, a read transistor 3 for controlling the reading of the stored charge, and a difference between a signal corresponding to the charge amount of the read charge and a reference value. It comprises a dynamic amplifier 4 and a reset transistor 5 for controlling discharge of the electric charge accumulated in the capacitor 2.
【0010】センサ1は、入射光に対する光電変換を行
い、変換された電荷はコンデンサ2に蓄積される。コン
デンサ2には、一定期間センサ1が光電変換した入射光
量に応じた電荷が蓄積される。The sensor 1 performs photoelectric conversion on incident light, and the converted charge is stored in the capacitor 2. The capacitor 2 accumulates charges corresponding to the amount of incident light photoelectrically converted by the sensor 1 for a certain period.
【0011】このコンデンサ2に蓄積された電荷は、読
み出しトランジスタ3のゲートに読み出しパルスが印加
されることで読み出され、信号電圧として差動アンプ4
の一方の入力端へ送出される。また、差動アンプ4の他
方の入力端には所定の基準値が入力されている。これに
より、差動アンプ4は、読み出された電荷に対応する信
号電圧と基準値とを比較して、0または1のデジタル信
号を出力する。The charge stored in the capacitor 2 is read out by applying a readout pulse to the gate of the readout transistor 3, and is read out as a signal voltage by the differential amplifier 4.
To one of the input terminals. Further, a predetermined reference value is input to the other input terminal of the differential amplifier 4. As a result, the differential amplifier 4 compares the signal voltage corresponding to the read charge with the reference value, and outputs a digital signal of 0 or 1.
【0012】一定期間の信号出力が終了した後、リセッ
トトランジスタ5のゲートにリセットパルスが印加され
ると、コンデンサ2に蓄積された電荷は排出される。When a reset pulse is applied to the gate of the reset transistor 5 after the output of the signal for a certain period has ended, the electric charge accumulated in the capacitor 2 is discharged.
【0013】本実施形態では、この読み出しトランジス
タ3のゲートへ、1フィールド期間内に複数回の読み出
しパルスが印加される点に特徴がある。図2は、読み出
しパルスを説明する図で、(a)は従来の読み出しパル
スのタイミング、(b)は本実施形態の読み出しパルス
のタイミングである。The present embodiment is characterized in that a plurality of read pulses are applied to the gate of the read transistor 3 within one field period. 2A and 2B are diagrams for explaining a read pulse. FIG. 2A shows the timing of a conventional read pulse, and FIG. 2B shows the timing of the read pulse of the present embodiment.
【0014】従来の読み出しパルスは、1フィールド期
間に1回の読み出しパルスが発生しているが、本実施形
態では、1フィールド期間内に8回の読み出しパルスが
発生している。In the conventional read pulse, one read pulse is generated in one field period. In this embodiment, eight read pulses are generated in one field period.
【0015】すなわち、この固体撮像装置では、1フィ
ールド期間を8分割して読み出しパルスを発生し、読み
出しトランジスタ3のゲートへ順次印加して1フィール
ド期間に蓄積する電荷を8ビットのデジタル信号として
出力する。ここで、1フィールド期間内に発生する各読
み出しパルス間を分割フィールドと言うものとする。That is, in this solid-state imaging device, a read pulse is generated by dividing one field period into eight, and the charges accumulated in one field period by sequentially applying the read pulses to the gate of the read transistor 3 are output as an 8-bit digital signal. I do. Here, the interval between each read pulse generated within one field period is referred to as a divided field.
【0016】MOS型のセンサ1の場合、光電変換して
得た電荷がコンデンサ2に蓄積され、リセットするまで
非破壊で何度でも読み出せるようになっている。つま
り、各読み出しパルスによって読み出される電荷の電荷
量は、1フィールドの始まりからその読み出しパルス発
生までの間の各分割フィールドの合計分蓄積された電荷
量となる。In the case of the MOS sensor 1, charges obtained by photoelectric conversion are accumulated in the capacitor 2 and can be read out many times without destruction until resetting. In other words, the amount of charge read out by each readout pulse is the amount of charge accumulated for each divided field from the start of one field to the generation of the readout pulse.
【0017】したがって、例えば、1/8フィールドで
発生する読み出しパルスによって1/8フィールド分蓄
積した電荷に対応する信号が差動アンプ4へ入力され、
2/8フィールドで発生する読み出しパルスによって2
/8フィールド分蓄積した電荷に対応する信号が差動ア
ンプ4へ入力され、以下同様に8/8フィールドで発生
する読み出しパルスまで順に各々の分割フィールドの合
計分蓄積した電荷に対応する信号が差動アンプ4へ入力
される。Therefore, for example, a signal corresponding to the charge accumulated for 1/8 field by the read pulse generated in 1/8 field is input to the differential amplifier 4, and
The read pulse generated in 2/8 field causes 2
A signal corresponding to the charge accumulated for field is input to the differential amplifier 4, and similarly, a signal corresponding to the charge accumulated for the total of each divided field is sequentially subtracted until a read pulse generated in 8/8 field. Input to the dynamic amplifier 4.
【0018】この差動アンプ4には、所定の基準値が入
力されており、先に説明した各分割フィールドの合計分
蓄積した電荷に対応する信号と比較される。そして、こ
の基準値より電荷量に対応する信号の方が小さい場合に
は0を出力し、それ以外(基準値以上)の場合には1を
出力する。A predetermined reference value is input to the differential amplifier 4, and is compared with a signal corresponding to the electric charge accumulated for the total of each divided field described above. Then, when the signal corresponding to the charge amount is smaller than the reference value, 0 is output, and otherwise (1 or more), 1 is output.
【0019】図3は、センサへ入力される信号レベルと
出力信号との関係を説明する図である。ここでは6つの
センサ1a〜1fに各々の強さの光が入力し、その時の
各分割フィールドでの出力(差動アンプからの出力)を
示している。FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the signal level input to the sensor and the output signal. Here, the light of each intensity is input to the six sensors 1a to 1f, and the output (output from the differential amplifier) in each divided field at that time is shown.
【0020】例えば、センサ1aからの出力の信号レベ
ルが「5」であるとすると、1/8フィールド〜3/8
フィールドまでは差動アンプから「0」が出力され、4
/8フィールド以降は差動アンプから「1」が出力され
る。For example, assuming that the signal level of the output from the sensor 1a is "5", 1 / field to / field
Until the field, “0” is output from the differential amplifier and 4
After / 8 field, "1" is output from the differential amplifier.
【0021】また、センサ1bからの出力の信号レベル
が「8」であるとすると、1/8フィールド〜8/8フ
ィールドまでの全てで差動アンプから「1」が出力され
る。Assuming that the signal level of the output from the sensor 1b is "8", "1" is output from the differential amplifier in all the fields from 1/8 field to 8/8 field.
【0022】また、センサ1cからの出力の信号レベル
が「7」であるとすると、1/8フィールドだけ差動ア
ンプから「0」が出力され、2/8フィールド以降は差
動アンプから「1」が出力される。If the signal level of the output from the sensor 1c is "7", "0" is output from the differential amplifier for 1/8 field, and "1" is output from the differential amplifier after 2/8 field. Is output.
【0023】また、センサ1dからの出力の信号レベル
が「3」であるとすると、1/8フィールド〜5/8フ
ィールドまでは差動アンプから「0」が出力され、6/
8フィールド以降は差動アンプから「1」が出力され
る。If the signal level of the output from the sensor 1d is "3", "0" is output from the differential amplifier from 1/8 field to 5/8 field, and
After eight fields, "1" is output from the differential amplifier.
【0024】また、センサ1eからの出力の信号レベル
が「1」であるとすると、1/8フィールド〜7/8フ
ィールドまでは差動アンプから「0」が出力され、8/
8フィールドだけ差動アンプから「1」が出力される。If the signal level of the output from the sensor 1e is "1", "0" is output from the differential amplifier from 1/8 field to 7/8 field, and
"1" is output from the differential amplifier for eight fields.
【0025】また、センサ1fからの出力の信号レベル
が「6」であるとすると、1/8フィールド〜2/8フ
ィールドまでは差動アンプから「0」が出力され、3/
8フィールド以降は差動アンプから「1」が出力され
る。If the signal level of the output from the sensor 1f is "6", the differential amplifier outputs "0" from 1/8 field to 2/8 field, and
After eight fields, "1" is output from the differential amplifier.
【0026】このように、本実施形態の固体撮像装置で
は、各信号レベルに応じて差動アンプからその信号レベ
ルに応じたデジタル信号が出力され、複雑なA/D変換
回路を設ける必要なくデジタル出力を得ることができ
る。As described above, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, a digital signal corresponding to the signal level is output from the differential amplifier in accordance with each signal level, and the digital signal is not required to provide a complicated A / D conversion circuit. You can get the output.
【0027】図4は、露光時間に対する入射光量と、各
入射光量に対応する出力信号の変化を説明する図であ
る。本実施形態の固体撮像装置を駆動する場合、読み出
しトランジスタ3(図1参照)のゲートへ、1フィール
ド期間内に複数回の読み出しパルスを印加する。この
際、1フィールド期間を8等分した読み出しパルスを発
生させる。FIG. 4 is a diagram for explaining the amount of incident light with respect to the exposure time and the change of the output signal corresponding to each amount of incident light. When driving the solid-state imaging device of the present embodiment, a plurality of read pulses are applied to the gate of the read transistor 3 (see FIG. 1) in one field period. At this time, a read pulse obtained by dividing one field period into eight is generated.
【0028】この場合、図4に示す入射光量L1〜L8
では、各々等分割された分割フィールドに応じた読み出
しパルスによって等間隔で各ビットの出力信号が発生す
る。ここで、入射光量L1からL8まではリニアに増加
しているが、出力信号の推移はLog的に変化する。こ
れにより、入射光量が少ない場合には高ダイナミックレ
ンジを実現でき、入射光量が多い場合には出力信号の飽
和を抑制できることになる。In this case, the incident light amounts L1 to L8 shown in FIG.
In this case, an output signal of each bit is generated at equal intervals by a read pulse corresponding to each equally divided field. Here, although the amount of incident light L1 to L8 increases linearly, the transition of the output signal changes like Log. Thus, a high dynamic range can be realized when the amount of incident light is small, and saturation of the output signal can be suppressed when the amount of incident light is large.
【0029】また、図5は、不均等な分割フィールドの
場合の各入射光量と出力信号との関係を説明する図であ
る。ここでは、最初の分割フィールドより後の分割フィ
ールドの期間をLog的に増加させている。これによ
り、読み出しパルスの発生タイミングはLog的になる
ものの、出力信号はリニアに変化するようになる。FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between each incident light amount and an output signal in the case of an uneven divided field. Here, the period of the divided field after the first divided field is logarithmically increased. As a result, although the generation timing of the read pulse becomes Log-like, the output signal changes linearly.
【0030】つまり、一つの固体撮像装置であっても、
読み出しトランジスタのゲートへ印加する読み出しパル
スのタイミングを等分割にするか、Log的にするかに
より出力信号の変化をLog的にするか、リニアにする
かを選択できるようになる。That is, even with one solid-state imaging device,
Depending on whether the timing of the read pulse applied to the gate of the read transistor is divided equally or in a log manner, it is possible to select whether the change of the output signal is in a log or linear manner.
【0031】また、図6は、CCDから成る固体撮像装
置の例を示す構成図である。ここでは、マトリクス状に
配置された複数のセンサ1と、センサ1の図中縦列に対
応して形成される垂直転送部10と、垂直転送部10の
図中下端側に設けられた水平転送部20と、水平転送部
20の後段に設けられる出力部30と、出力部30から
の信号が一方側の入力、基準値が他方側の入力となる差
動アンプ4とを備えている。FIG. 6 is a block diagram showing an example of a solid-state imaging device comprising a CCD. Here, a plurality of sensors 1 arranged in a matrix, a vertical transfer unit 10 formed corresponding to a column of the sensors 1 in the figure, and a horizontal transfer unit provided at the lower end side of the vertical transfer unit 10 in the figure 20; an output unit 30 provided downstream of the horizontal transfer unit 20; and a differential amplifier 4 in which a signal from the output unit 30 is an input on one side and a reference value is an input on the other side.
【0032】このようなCCDから成る固体撮像装置で
は、所定期間でセンサ1によって光電変換して得た電荷
を、所定のタイミングで発生する読み出しパルスによっ
て垂直転送部10へ送り、垂直転送パルスによって垂直
方向へ順次転送する。また、垂直方向に転送した後は、
水平転送部20で水平方向に順次転送する。その後、出
力部30によって転送してきた各電荷を電荷量に応じた
電圧に変換し、出力している。In such a solid-state imaging device comprising a CCD, electric charges obtained by photoelectric conversion by the sensor 1 during a predetermined period are sent to the vertical transfer section 10 by a read pulse generated at a predetermined timing, and are vertically transferred by a vertical transfer pulse. Transfer sequentially in the direction. After the transfer in the vertical direction,
The data is sequentially transferred in the horizontal direction by the horizontal transfer unit 20. After that, each charge transferred by the output unit 30 is converted into a voltage corresponding to the charge amount and output.
【0033】また、差動アンプ4では、出力部30から
出力される電圧と、所定の基準値とを比較して、0また
は1のデジタル信号を出力する。The differential amplifier 4 compares the voltage output from the output unit 30 with a predetermined reference value and outputs a digital signal of 0 or 1.
【0034】このようなCCDから成る本実施形態の固
体撮像装置でも、先と同様に、1フィールド期間内に複
数回の読み出しパルスが印加される点に特徴がある。な
お、CCDでは電荷の読み出しが破壊読み出しになるこ
とから、図5に示すようなLog的な間隔で読み出しパ
ルスを印加することで、各分割フィールドを徐々に広く
して、各分割フィールドでの蓄積時間を徐々に長くして
いく。The solid-state imaging device of this embodiment comprising such a CCD is also characterized in that a plurality of readout pulses are applied within one field period, as described above. Since charge reading is destructive reading in the CCD, a reading pulse is applied at a log-like interval as shown in FIG. 5 to gradually widen each divided field and accumulate in each divided field. Increase the time gradually.
【0035】これにより、1フィールド期間内の分割フ
ィールドで読み出しパルスを発生し、電荷の読み出しを
行って電荷が排出されても、次の分割フィールドでは前
の分割フィールドよりも長い期間電荷の蓄積を行ってい
るため、各分割フィールドに対応した電荷量は徐々に増
加していくことになる。As a result, even if a read pulse is generated in a divided field within one field period and the charge is read out and discharged, the next divided field accumulates the charge for a longer period than the previous divided field. Therefore, the amount of charge corresponding to each divided field gradually increases.
【0036】したがって、順次増加していく各分割フィ
ールドに対応した電荷量の信号を差動アンプ4で基準値
と比較することにより、破壊読み出しであっても入射光
量に応じたデジタル出力を得ることができるようにな
る。Therefore, by comparing the signal of the amount of charge corresponding to each of the sequentially increasing divided fields with the reference value by the differential amplifier 4, it is possible to obtain a digital output according to the amount of incident light even in the case of destructive reading. Will be able to
【0037】このようなCCDから成る本実施形態の固
体撮像装置では、1フィールド期間内で複数回の読み出
しを行うことから、1回の読み出しで取り扱う電荷量を
少なくすることができ、センサ1の大きさや垂直転送部
10および水平転送部20の大きさを小さくできるよう
になる。さらに、垂直転送部10および水平転送部20
の低電圧駆動化を図ることができる。In the solid-state imaging device according to the present embodiment including such a CCD, a plurality of readings are performed within one field period, so that the amount of charge handled in one reading can be reduced. The size and the size of the vertical transfer unit 10 and the horizontal transfer unit 20 can be reduced. Further, the vertical transfer unit 10 and the horizontal transfer unit 20
Can be driven at a low voltage.
【0038】なお、CCDのような破壊読み出しとなる
固体撮像装置でも、各分割フィールドで差動アンプ4に
与える基準値を可変することにより、図4に示すような
等分割の読み出しであっても入射光量に応じたデジタル
出力を得ることができる。Note that even in a solid-state imaging device such as a CCD which performs destructive reading, even if the reading is equally divided as shown in FIG. 4 by changing the reference value given to the differential amplifier 4 in each divided field. A digital output corresponding to the amount of incident light can be obtained.
【0039】つまり、図4に示す等分割の読み出しで
は、各分割フィールドの期間が等しいことから、同じ光
量ではどの分割フィールドでも蓄積される電荷量は等し
い。一方、異なる光量ではどの分割フィールドでも蓄積
される電荷量に一定の差がある。That is, in the equal division readout shown in FIG. 4, since the period of each divided field is equal, the amount of electric charge accumulated in any divided field is the same with the same light amount. On the other hand, at different light amounts, there is a certain difference in the amount of charge stored in any of the divided fields.
【0040】そこで、1フィールド内の最初の読み出し
パルスから最後の読み出しパルスにかけて、差動アンプ
4に与える基準値を徐々に小さくしていく。これによ
り、各分割フィールドが等間隔であっても、入射光量に
応じたデジタル出力を得ることができるようになる。Therefore, the reference value given to the differential amplifier 4 is gradually reduced from the first read pulse to the last read pulse in one field. As a result, a digital output corresponding to the amount of incident light can be obtained even when the divided fields are at equal intervals.
【0041】ここで、上記説明した本実施形態におい
て、複数のセンサを備える場合、1フィールド期間内の
1分割フィールドでは、各センサに対応したビット出力
が順に得られる。このため、このビット出力をメモリに
格納する場合、メモリの格納先アドレスを1フィールド
内の分割フィールド数に相当するアドレス分だけシフト
して格納していく。Here, in the present embodiment described above, when a plurality of sensors are provided, bit outputs corresponding to each sensor are sequentially obtained in one divided field within one field period. Therefore, when storing this bit output in a memory, the storage destination address of the memory is shifted and stored by an address corresponding to the number of divided fields in one field.
【0042】例えば、1フィールドを8分割している場
合、一の分割フィールドで得られた各センサの各ビット
出力をメモリのアドレス(1,9,17,…)の順、す
なわち8アドレス間隔で格納する。そして、次の分割フ
ィールドで得られた各センサの各ビット出力をメモリの
アドレス(2,10,18,…)の順に格納する。この
ような格納を1フィールド期間内で順次行うと、同じセ
ンサで得た1フィールド期間のビット出力が連続する8
アドレスに格納されるようになる。For example, when one field is divided into eight, each bit output of each sensor obtained in one divided field is arranged in the order of memory addresses (1, 9, 17,...), That is, at eight address intervals. Store. Then, each bit output of each sensor obtained in the next divided field is stored in the order of memory addresses (2, 10, 18,...). If such storage is sequentially performed within one field period, the bit output of one field period obtained by the same sensor is continuous.
It will be stored at the address.
【0043】上記説明したMOS型の固体撮像装置で
は、ライン型、エリア型いずれでも適用でき、また上記
CCD型の固体撮像装置では、ライン型であっても適用
可能である。The above-described MOS type solid-state imaging device can be applied to both the line type and the area type, and the CCD type solid-state imaging device can be applied to the line type.
【0044】このような固体撮像装置は、動画や静止画
を対象としたカメラシステム、スキャナや複写機等の画
像入力システム、またパターンマッチング等を行う画像
認識システムに適用できる。Such a solid-state imaging device can be applied to a camera system for moving images and still images, an image input system such as a scanner and a copying machine, and an image recognition system for performing pattern matching and the like.
【0045】ここで、本実施形態の固体撮像装置では、
入力レベルが高いほど、早い段階で出力ビットに「1」
が立つことになる。したがって、本実施形態の固体撮像
装置を画像認識システムに適用すれば、入力レベルの高
い部分を1フィールド期間の早い段階で検知することが
でき、高速なパターンマッチング処理を実現できるよう
になる。Here, in the solid-state imaging device of this embodiment,
The higher the input level, the earlier the output bit becomes “1”
Will stand. Therefore, if the solid-state imaging device of the present embodiment is applied to an image recognition system, a portion having a high input level can be detected at an early stage of one field period, and high-speed pattern matching processing can be realized.
【0046】また、本実施形態の固体撮像装置では、1
フィールド内の分割フィールドに対応した出力ビットが
「1」になれば、その後の出力ビットを自動的に「1」
として取り扱うようにすれば、その後の処理を高速化で
きるようになる。In the solid-state imaging device according to the present embodiment, 1
When the output bit corresponding to the divided field in the field becomes "1", the subsequent output bits are automatically set to "1".
If it is handled as, the subsequent processing can be speeded up.
【0047】なお、本実施形態では、1フィールド期間
を8分割して、1フィールド期間内に8回の読み出しパ
ルスを発生する例を説明したが、本発明はこれに限定さ
れず、適宜読み出しパルスの回数を設定すればよい。ま
た、出力するデジタル信号の利用形態に応じて1フィー
ルド期間内の読み出しパルス数を可変するようにしても
よい。In this embodiment, an example has been described in which one field period is divided into eight and eight read pulses are generated within one field period. However, the present invention is not limited to this, and the read pulse may be appropriately changed. What is necessary is just to set the number of times. Further, the number of read pulses in one field period may be varied according to the use form of the output digital signal.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。すなわち、受光部で光電変換して
得た信号を複雑なA/D変換回路を用いることなく、簡
単な構成から成る差動アンプでデジタル化することがで
き、固体撮像装置の小型化、高速化を図ることが可能と
なる。また、1回の読み出しで取り扱う電荷量が小さい
ため、画素や転送部の小型化を図ることができ、画素の
高密度化や駆動部の低振幅化、低電圧化を実現すること
が可能となる。As described above, the present invention has the following effects. That is, a signal obtained by photoelectric conversion in the light receiving unit can be digitized by a differential amplifier having a simple configuration without using a complicated A / D conversion circuit, and the size and speed of the solid-state imaging device can be reduced. Can be achieved. In addition, since the amount of charge handled in one read operation is small, the size of the pixels and the transfer unit can be reduced, and it is possible to increase the density of the pixels and the amplitude and voltage of the drive unit. Become.
【図1】本実施形態の固体撮像装置を説明する基本回路
図である。FIG. 1 is a basic circuit diagram illustrating a solid-state imaging device according to an embodiment.
【図2】読み出しパルスを説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a read pulse.
【図3】センサへ入力される信号レベルと出力信号との
関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a signal level input to a sensor and an output signal.
【図4】露光時間に対する入射光量と、各入射光量に対
応する出力信号の変化を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an incident light amount with respect to an exposure time and a change in an output signal corresponding to each incident light amount.
【図5】不均等な分割フィールドの場合の各入射光量と
出力信号との関係を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between each incident light amount and an output signal in the case of an uneven divided field.
【図6】CCDから成る固体撮像装置の例を示す構成図
である。FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of a solid-state imaging device including a CCD.
1…センサ、2…コンデンサ、3…読み出しトランジス
タ、4…差動アンプ、5…リセットトランジスタ、10
…垂直転送部、20…水平転送部、30…出力部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor 2 ... Capacitor 3 ... Read-out transistor 4 ... Differential amplifier 5 ... Reset transistor 10
... vertical transfer section, 20 ... horizontal transfer section, 30 ... output section
Claims (10)
う受光部と、 前記受光部で電荷の蓄積を行う1フィールド期間内に複
数回の電荷読み出しを行う読み出し制御部と、 前記読み出し制御部によって読み出した電荷に対応する
信号と所定の基準値とを比較して出力する差動アンプと
を備えることを特徴とする固体撮像装置。1. A light receiving unit for accumulating charges for a certain period of incident light, a read control unit for reading electric charges a plurality of times within one field period for accumulating charges in the light receiving units, and the read control. A solid-state imaging device comprising: a differential amplifier that compares a signal corresponding to the charge read by the unit with a predetermined reference value and outputs the result.
ド期間内で等間隔に複数回の電荷読み出しを行うことを
特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the read control unit performs the charge read a plurality of times at equal intervals within the one field period.
ド期間内で間隔を徐々に変えた複数回の電荷読み出しを
行うことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the read control unit performs a plurality of charge read operations at intervals gradually changed within the one field period.
散化データを出力することを特徴とする請求項1記載の
固体撮像装置。4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the differential amplifier outputs discretized data corresponding to a charge amount.
値は、前記複数回の電荷読み出し毎に可変することを特
徴とする請求項1記載の固体撮像装置。5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a predetermined reference value input to the differential amplifier is changed every time the plurality of charges are read.
う工程と、 前記電荷の蓄積を行う1フィールド期間内に複数回の電
荷読み出しを行う工程と、 読み出した前記電荷に対応する信号と所定の基準値とを
比較して出力する工程とを備えることを特徴とする固体
撮像装置の駆動方法。6. A step of accumulating charge for a predetermined period with respect to incident light; a step of reading electric charges a plurality of times within one field period for accumulating the electric charges; and a signal corresponding to the read electric charges. And comparing and outputting the reference value with a predetermined reference value.
回の電荷読み出しを行うことを特徴とする請求項6記載
の固体撮像装置の駆動方法。7. The driving method for a solid-state imaging device according to claim 6, wherein a plurality of charges are read out at equal intervals within the one field period.
変えた複数回の電荷読み出しを行うことを特徴とする請
求項6記載の固体撮像装置の駆動方法。8. The driving method for a solid-state imaging device according to claim 6, wherein charge reading is performed a plurality of times at intervals gradually changed within the one field period.
前記電荷の電荷量に応じた離散化データを出力すること
を特徴とする請求項6記載の固体撮像装置の駆動方法。9. Comparing the electric charge with a predetermined reference value,
7. The driving method of a solid-state imaging device according to claim 6, further comprising outputting discretized data according to an amount of the electric charge.
荷読み出し毎に可変することを特徴とする請求項6記載
の固体撮像装置の駆動方法。10. The driving method of a solid-state imaging device according to claim 6, wherein the predetermined reference value is changed every time the charge is read out a plurality of times.
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