JP2642807B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、CCDイメージセンサ
を備えた固体撮像装置に関し、特に受光感度の向上に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device provided with a CCD image sensor, and more particularly to improvement of light receiving sensitivity.
【0002】[0002]
【従来の技術】CCDイメージセンサを用いるテレビカ
メラ等の撮像装置においては、所定の方式に従うテレビ
ジョン同期信号に基づいてイメージセンサの各走査タイ
ミングが設定され、テレビジョン同期信号の方式に対応
した映像信号が作成される。例えば、NTSC方式の場
合、垂直走査期間が1/60秒に設定され、さらに水平
走査期間が垂直走査期間の2/525に設定されて映像
情報が1水平走査期間単位で連続する映像信号が出力さ
れる。2. Description of the Related Art In an image pickup apparatus such as a television camera using a CCD image sensor, each scanning timing of the image sensor is set based on a television synchronization signal according to a predetermined method, and an image corresponding to the television synchronization signal method is set. A signal is created. For example, in the case of the NTSC system, the vertical scanning period is set to 1/60 second, the horizontal scanning period is set to 2/525 of the vertical scanning period, and a video signal in which video information is continuous in one horizontal scanning period is output. Is done.
【0003】図7は、CCDイメージセンサを用いる撮
像装置の基本的な構成を示すブロック図である。フレー
ム転送型のCCDイメージセンサ1は、被写体からの映
像を受けて情報電荷を発生する撮像部2、情報電荷を一
旦蓄積する蓄積部3及び情報電荷を水平方向に転送して
出力する水平転送部4からなり、撮像部2で発生した情
報電荷が各垂直走査期間に蓄積部3に転送され、この蓄
積部3から水平走査期間毎に水平転送部4を介して出力
される。水平転送部4の出力側には、情報電荷量を電圧
値に変換する出力部5が設けられ、水平転送部4から出
力される情報電荷が1ビット単位で蓄積される。この、
イメージセンサ1には、垂直転送クロック発生回路6及
び水平転送クロック発生回路7が接続され、イメージセ
ンサ1の蓄積部3及び水平転送部4にそれぞれ4相の垂
直転送クロックφV及び2相の水平転送クロックφHが供
給される。これら転送クロック発生回路6、7には、垂
直走査期間及び水平走査期間を設定するタイミング制御
回路8が接続され、イメージセンサ1の走査タイミング
が所定のテレビジョン方式に対応付けられる。また、イ
メージセンサ1の出力部5には、水平転送クロック発生
回路7に同期して動作するリセットパルス発生回路9が
接続され、水平転送クロックφHに同期したリセットパ
ルスRSTが印加される。この出力部5には、フローテ
ィングディフュージョンと称される他の領域から電気的
に独立する拡散領域が設けられ、この拡散領域に蓄積さ
れる情報電荷がリセットパルスRSTに従って電荷排出
用のドレインに排出されるように構成される。即ち、出
力部5は、水平転送部4から出力部5に転送された情報
電荷を出力部5内の拡散領域に蓄積し、拡散領域の電位
の変動から電圧値を得ているため、水平転送部4の情報
電荷が出力部5に転送される度にその情報電荷を排出す
るようにリセットパルスRSTが設定される。従って、
出力部5からリセットパルスRSTに応じたタイミング
で電位の変動する出力が得られ、この出力がサンプルホ
ールド回路10に取り込まれる。サンプルホールド回路
10にサンプリングパルスSPLを供給するサンプリン
グパルス発生回路11は、リセットパルス発生回路9と
同様に、水平転送クロック発生回路7に同期し、リセッ
トパルスRSTのリセットタイミングより僅かに早いタ
イミングにサンプリングタイミングを設定する。これに
より、出力部5の出力電圧のうち水平転送部4から出力
される情報電荷量に対応した電圧値のみが取り出され、
映像信号として次段の回路に出力される。FIG. 7 is a block diagram showing a basic configuration of an image pickup apparatus using a CCD image sensor. A frame transfer type CCD image sensor 1 includes an imaging unit 2 that receives information from a subject and generates information charges, a storage unit 3 that temporarily stores information charges, and a horizontal transfer unit that transfers and outputs information charges in the horizontal direction. The information charges generated in the imaging unit 2 are transferred to the storage unit 3 in each vertical scanning period, and output from the storage unit 3 via the horizontal transfer unit 4 every horizontal scanning period. On the output side of the horizontal transfer unit 4, an output unit 5 for converting the amount of information charges into a voltage value is provided, and the information charges output from the horizontal transfer unit 4 are accumulated in 1-bit units. this,
A vertical transfer clock generation circuit 6 and a horizontal transfer clock generation circuit 7 are connected to the image sensor 1, and a four-phase vertical transfer clock φ V and a two-phase horizontal transfer clock are respectively supplied to the storage unit 3 and the horizontal transfer unit 4 of the image sensor 1. The transfer clock φ H is supplied. A timing control circuit 8 for setting a vertical scanning period and a horizontal scanning period is connected to the transfer clock generation circuits 6 and 7, and the scanning timing of the image sensor 1 is associated with a predetermined television system. Further, the output unit 5 of the image sensor 1 is connected to the reset pulse generating circuit 9 which operates in synchronization with a horizontal transfer clock generating circuit 7, a reset pulse RST in synchronization with the horizontal transfer clock phi H is applied. The output section 5 is provided with a diffusion region which is electrically independent of another region called a floating diffusion, and information charges accumulated in this diffusion region are discharged to a charge discharging drain in accordance with a reset pulse RST. It is configured to be. That is, the output unit 5 accumulates the information charges transferred from the horizontal transfer unit 4 to the output unit 5 in the diffusion region in the output unit 5 and obtains the voltage value from the fluctuation in the potential of the diffusion region. The reset pulse RST is set so that each time the information charges of the section 4 are transferred to the output section 5, the information charges are discharged. Therefore,
An output whose potential fluctuates at a timing corresponding to the reset pulse RST is obtained from the output unit 5, and this output is taken into the sample and hold circuit 10. The sampling pulse generation circuit 11 that supplies the sampling pulse SPL to the sample and hold circuit 10 synchronizes with the horizontal transfer clock generation circuit 7 like the reset pulse generation circuit 9 and performs sampling at a timing slightly earlier than the reset timing of the reset pulse RST. Set the timing. Thereby, only the voltage value corresponding to the information charge amount output from the horizontal transfer unit 4 out of the output voltage of the output unit 5 is extracted,
The video signal is output to the next circuit.
【0004】以上のような撮像装置においては、一画面
分の情報電荷を撮像部2に蓄積する期間が、例えば1/
60秒として設定されるが、撮像部2の情報電荷を特定
のタイミングで排出することにより蓄積期間を1/60
秒以下に設定することも可能である。従って、明るい被
写体に対しては、情報電荷の蓄積期間を短く設定してイ
メージセンサ1の撮像部2の飽和を防止している。逆
に、暗い被写体に対しては、情報電荷の蓄積期間を複数
の垂直走査期間に亘って設定することで、蓄積期間を1
/60秒以上とし、露光不足分を補うように構成され
る。この場合、撮像部2から蓄積部3への情報電荷の転
送が1垂直走査期間おきに行われるため、イメージセン
サ1の出力は、1垂直走査期間おきに得られることにな
る。従って、イメージセンサ1の出力に対しては、垂直
走査期間単位で信号の補間を行う処理が施される。この
ような露光制御機能を備えた撮像装置は、例えば本出願
人により特願昭63−66330号に提案されている。In the above-described image pickup apparatus, the period for accumulating information charges for one screen in the image pickup section 2 is, for example, 1 /
The storage period is set to 60 seconds, and the accumulation period is reduced to 1/60 by discharging the information charges of the imaging unit 2 at a specific timing.
It can be set to seconds or less. Therefore, for a bright subject, the accumulation period of the information charge is set to be short to prevent the imaging unit 2 of the image sensor 1 from being saturated. Conversely, for a dark subject, the accumulation period of the information charges is set over a plurality of vertical scanning periods, so that the accumulation period is set to one.
/ 60 seconds or more to compensate for the lack of exposure. In this case, since the transfer of the information charges from the imaging unit 2 to the storage unit 3 is performed every other vertical scanning period, the output of the image sensor 1 is obtained every other vertical scanning period. Therefore, the output of the image sensor 1 is subjected to a signal interpolation process in units of the vertical scanning period. An imaging device having such an exposure control function is proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 63-66330, for example.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、イメー
ジセンサ1の出力に対して補間を行う場合には、一画面
分の信号を記憶するフィールドメモリが必要となり、回
路規模が大きくなるという問題を有している。そこで、
撮像部2の2画素分の情報電荷を合成することにより、
情報電荷量を増大させてイメージセンサ1の見かけ上の
感度を向上することが考えられている。2画素分の情報
電荷を合成する際には、情報電荷の転送過程で合成する
方法や、出力部5での電圧値への変換時に合成する方法
が用いられる。情報電荷を転送過程で合成する場合、例
えば水平転送部4を1水平走査期間おきに動作させるこ
とにより垂直方向の2画素が合成されることになる。こ
の場合には、イメージセンサ1の出力が1水平走査期間
おきに得られるため、水平走査期間単位でイメージセン
サ1の出力を補間する必要が生じる。一方、出力部5で
情報電荷を合成する場合、出力部5の電荷の排出動作を
水平転送部4の転送動作の2倍の周期に設定することに
より2画素分の情報電荷を出力部5に蓄積して電圧値に
変換するように構成される。However, when interpolation is performed on the output of the image sensor 1, a field memory for storing a signal for one screen is required, and there is a problem that the circuit scale becomes large. ing. Therefore,
By combining information charges for two pixels of the imaging unit 2,
It has been considered that the apparent sensitivity of the image sensor 1 is improved by increasing the information charge amount. When combining information charges for two pixels, a method of combining information charges in a transfer process or a method of combining information charges at the time of conversion into a voltage value in the output unit 5 is used. When information charges are combined in the transfer process, two pixels in the vertical direction are combined, for example, by operating the horizontal transfer unit 4 every other horizontal scanning period. In this case, since the output of the image sensor 1 is obtained every other horizontal scanning period, it is necessary to interpolate the output of the image sensor 1 every horizontal scanning period. On the other hand, when information charges are synthesized by the output unit 5, by setting the discharge operation of the output unit 5 to twice the period of the transfer operation of the horizontal transfer unit 4, the information charges of two pixels are output to the output unit 5. It is configured to accumulate and convert to a voltage value.
【0006】以上のように複数の画素の情報電荷を合成
して映像信号を得る場合には、イメージセンサ1からの
出力レベルの上昇により見かけ上の感度が向上される
が、複数の画素の混合による情報量の減少のため、解像
度が低下する。特に、水平方向の解像度については、従
来のインタレース駆動によって解像度の低下を補うこと
が困難なため、再生画面の画質向上の障害となる。As described above, when a video signal is obtained by synthesizing information charges of a plurality of pixels, the apparent sensitivity is improved by an increase in the output level from the image sensor 1. , The resolution decreases due to the decrease in the amount of information. In particular, with respect to the resolution in the horizontal direction, it is difficult to compensate for the decrease in resolution by the conventional interlace driving, and this is an obstacle to improving the image quality of the reproduced screen.
【0007】そこで本発明は、解像度の低下を防止しな
がら感度の向上を図ることが可能な固体撮像装置の提供
を目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of improving sensitivity while preventing a decrease in resolution.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するためのなされたもので、その特徴とするところ
は、互いに平行に配列される複数の垂直転送部の各出力
が水平転送部の各ビットに結合されると共に、この水平
転送部の出力を出力部に受け、この出力部に蓄積される
電荷量に応じた電圧値を出力する固体撮像素子と、上記
出力部から出力される電圧値を順次取り出すサンプルホ
ールド回路と、上記垂直転送部内の情報電荷を第1の周
期で1水平ライン毎に上記水平転送部へ転送し、さらに
第2の周期で上記水平転送部から上記出力部へ転送する
転送クロック発生回路と、上記転送クロック発生回路の
第2の周期に同期してリセットパルスを発生するリセッ
トパルス発生回路と、上記リセットパルスに同期してサ
ンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生回
路と、上記リセットパルス及び上記サンプリングパルス
をそれぞれ1/2に分周して上記出力部及び上記サンプ
ルホールド回路へ供給する分周回路と、を備え、上記分
周回路の分周のタイミングを垂直走査期間毎あるいは水
平走査期間毎に一定周期ずらすことにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is characterized in that each output of a plurality of vertical transfer units arranged in parallel to each other is horizontally transferred. A solid-state image sensor that receives an output of the horizontal transfer unit at an output unit and outputs a voltage value corresponding to the amount of electric charge stored in the output unit, and outputs the voltage value from the output unit. A sample-and-hold circuit for sequentially extracting voltage values from the vertical transfer unit, transferring the information charges in the vertical transfer unit to the horizontal transfer unit for each horizontal line in a first cycle, and further outputting the output from the horizontal transfer unit in a second cycle. A transfer clock generation circuit for transferring the transfer pulse to the transfer clock generation circuit, a reset pulse generation circuit for generating a reset pulse in synchronization with a second cycle of the transfer clock generation circuit, and a sampling pulse in synchronization with the reset pulse. A sampling pulse generating circuit, and a frequency dividing circuit that divides the reset pulse and the sampling pulse by そ れ ぞ れ and supplies the frequency to the output section and the sample and hold circuit, respectively. The timing of the circumference may be shifted by a certain period every vertical scanning period or every horizontal scanning period.
【0009】[0009]
【作用】本発明によれば、奇数フィールドと偶数フィー
ルドとで出力部の排出動作のタイミングを水平転送部の
転送動作の1周期の期間だけ互いにずらして設定するこ
とにより、出力部で合成される情報電荷の画素の組み合
わせがフィールド毎に反転するため、素子から得られる
映像信号が奇数フィールドと偶数フィールドとで水平方
向に1/2画素(実質的には1画素)分ずれ、水平方向
にインタレース走査される。According to the present invention, the timing of the discharging operation of the output unit is shifted from the timing of the output operation in the odd field and the even field by one period of the transfer operation of the horizontal transfer unit, so that the output unit synthesizes the data. Since the combination of the pixels of the information charge is inverted for each field, the video signal obtained from the element is shifted by a half pixel (substantially one pixel) in the horizontal direction between the odd field and the even field, and the horizontal The race is scanned.
【0010】[0010]
【実施例】図1は、本発明固体撮像装置の一実施例を示
すブロック図であり、図2は、その動作タイミング図で
ある。この図において、イメージセンサ1及びその駆動
回路(垂直転送クロック発生回路6及び水平転送クロッ
ク発生回路7)は、図7と同一であり、タイミング制御
回路8により設定される走査タイミングに応じて垂直転
送クロックφV及び水平転送クロックφHをイメージセン
サ1に供給して駆動するように構成される。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention, and FIG. 2 is an operation timing diagram thereof. In this figure, the image sensor 1 and its driving circuits (vertical transfer clock generation circuit 6 and horizontal transfer clock generation circuit 7) are the same as those in FIG. 7, and the vertical transfer is performed according to the scanning timing set by the timing control circuit 8. The clock φ V and the horizontal transfer clock φ H are supplied to the image sensor 1 for driving.
【0011】本発明の特徴とするところは、水平転送ク
ロックφHの2倍の周期を有するリセットパルスRST2
をイメージセンサ1の出力部5に印加することにより、
水平転送部4から出力される情報電荷を2画素毎に出力
部5に蓄積して電圧値に変換することにある。水平転送
クロックφHと同一周期を有するリセットパルスRST1
は、リセットパルス発生回路9から出力され、分周回路
12により1/2分周された後に、水平転送クロックφ
Hの2倍の周期を有するリセットパルスRST2として出
力部5に供給される。このため、出力部5の排出動作
が、水平転送部4の転送動作の2倍の周期となり、出力
部5には水平方向の2画素分の情報電荷が蓄積される。
さらに、分周回路12でのリセットパルスRST2の分
周動作は、フィールド(垂直走査)毎に反転するフィー
ルド識別信号FLDに応答して、各フィールドで水平転
送クロックφHの1周期分ずれたタイミングに設定され
る。例えば、奇数フィールド(ODD)では、水平走査
信号HDの立ち上がりで分周回路12をリセットし、偶
数フィールド(EVEN)では、水平走査信号HDの立
ち上がりから水平転送クロックφHの1周期分遅れて分
周回路12をリセットするように構成される。このた
め、出力部5に供給されるリセットパルスRST2は、
図2に示すように、奇数フィールドと偶数フィールドと
で互いにリセットパルスRST1の1周期の期間ずれて
設定される。このようなリセットパルスRST2によれ
ば、出力部5の情報電荷の排出動作が水平転送部4の転
送動作に対して各フィールドで水平転送クロックφHの
1周期だけずれるため、出力部5において合成される画
素の組み合わせがフィールド毎に反転することになる。
即ち、奇数フィールドでは、奇数列のビットの情報電荷
に次のビットの情報電荷が混合された後に電圧値が取り
出され、偶数フィールドでは、偶数列のビットの情報電
荷が次のビットの情報電荷と混合されたのちに2画素分
の情報電荷に対応する電圧値が出力部5から出力され
る。この出力部5からの出力は、サンプルホールド回路
10に取り込まれることになるが、このサンプリング動
作のタイミングについては、出力部5の排出動作に対応
するように設定される。そのため、サンプリングパルス
発生回路11から出力されるサンプリングパルスSLP
1は、分周回路13により1/2に分周され、水平転送
クロックφHの2倍の周期を有するサンプリングクロッ
クSLP2としてサンプルホールド回路10に供給され
る。また、サンプリングのタイミングについては、図7
の場合と同様に、出力部5の情報電荷の排出タイミング
より僅かに早くする必要があるため、サンプリングクロ
ックSLP1は、リセットパルスRST1に対して僅かに
進んだ位相に設定される。A feature of the present invention is that a reset pulse RST 2 having a period twice as long as the horizontal transfer clock φ H.
Is applied to the output unit 5 of the image sensor 1,
The information charge output from the horizontal transfer unit 4 is stored in the output unit 5 every two pixels and converted into a voltage value. Reset pulse RST 1 having the same cycle as horizontal transfer clock φ H
Is output from the reset pulse generating circuit 9, and after being divided by に よ り by the frequency dividing circuit 12, the horizontal transfer clock φ
It is supplied to the output section 5 as a reset pulse RST 2 having twice the period of H. Therefore, the discharge operation of the output unit 5 has a cycle twice as long as the transfer operation of the horizontal transfer unit 4, and the output unit 5 accumulates information charges for two pixels in the horizontal direction.
Furthermore, the dividing operation of the reset pulse RST 2 in dividing circuit 12, in response to a field identification signal FLD is inverted every field (vertical scanning), shifted by one cycle of the horizontal transfer clock phi H in each field Set to timing. For example, in the odd field (ODD), resets the divider circuit 12 at the rising edge of the horizontal scanning signal HD, the even field (EVEN), delayed by one cycle of the horizontal transfer clock phi H from the rise of the horizontal scanning signal HD by minute The circuit 12 is configured to be reset. Therefore, the reset pulse RST 2 supplied to the output unit 5 is
As shown in FIG. 2, it is set offset period of one cycle of the reset pulse RST 1 together with the odd and even fields. According to such a reset pulse RST 2, since the discharge operation of the information charges of the output section 5 is shifted by one period of the horizontal transfer clock phi H in each field to the transfer operation of the horizontal transfer section 4, the output unit 5 The combination of pixels to be combined is inverted for each field.
That is, in the odd field, the voltage value is extracted after the information charge of the next bit is mixed with the information charge of the bit of the odd column, and in the even field, the information charge of the bit of the even column is combined with the information charge of the next bit. After the mixing, a voltage value corresponding to the information charges for two pixels is output from the output unit 5. The output from the output unit 5 is taken into the sample and hold circuit 10, and the timing of this sampling operation is set so as to correspond to the discharge operation of the output unit 5. Therefore, the sampling pulse SLP output from the sampling pulse generation circuit 11
1 is 1/2 divided by frequency divider 13, is supplied to the sample hold circuit 10 as a sampling clock SLP 2 having twice the period of the horizontal transfer clock phi H. The timing of sampling is shown in FIG.
As in the case of, since it is necessary to slightly earlier than discharge timing of the information charges of the output section 5, the sampling clock SLP 1 is set to a slightly advanced phase with respect to the reset pulse RST 1.
【0012】そして、インタレース走査との組み合わせ
により、図3に示すように、奇数フィールドでは、奇数
ラインの画素Oが破線で囲む2画素毎に同一のデータで
表され、偶数フィールドでは、奇数フィールドに対して
水平方向に1画素ずれた状態で、偶数ラインの画素Eが
破線で囲む2画素毎に同一のデータで表される。従っ
て、垂直方向にインタレース走査されると同時に水平方
向にも疑似的にインタレース走査されるため、2画素の
情報電荷を水平方向に合成しているにも拘わらず水平方
向の解像度の低下が抑圧される。In combination with interlaced scanning, as shown in FIG. 3, in an odd field, an odd line pixel O is represented by the same data every two pixels surrounded by a broken line, and in an even field, an odd field pixel O is displayed. In the state shifted by one pixel in the horizontal direction, the pixel E on the even-numbered line is represented by the same data every two pixels surrounded by a broken line. Accordingly, the interlaced scanning is performed in the vertical direction and the interlaced scanning is performed in the horizontal direction at the same time, so that the resolution in the horizontal direction is reduced despite the information charges of two pixels being combined in the horizontal direction. Be suppressed.
【0013】ところで、出力部5において合成される画
素の組み合わせを反転する周期は、垂直走査期間単位で
行うほかに、水平走査期間単位で行うことも可能であ
る。この場合、分周回路12におけるリセットパルスR
ST1の分周動作が、水平走査期間毎に水平転送クロッ
クφHの1周期だけずれて設定される。即ち、奇数番目
の水平走査期間には、水平走査信号HDの立ち上がりで
分周回路12をリセットし、偶数番目の水平走査期間に
は、水平走査信号HDの立ち上がりから水平転送クロッ
クφHの1周期分遅れて分周回路12をリセットするこ
とにより、リセットパルスRST2のリセットタイミン
グが、図3に示すように、水平走査期間毎で互いにリセ
ットパルスRST1の1周期分ずれて設定される。この
とき、サンプリングパルスSLP2についても、リセッ
トパルスRST2と同様に水平走査期間毎にサンプリン
グタイミングが水平転送クロックφHの1周期分ずれる
ように分周回路13の分周動作が設定される 図2は、本発明の他の実施例を示すブロック図である。Incidentally, the cycle of inverting the combination of pixels synthesized in the output unit 5 can be performed in units of horizontal scanning periods in addition to the unit of vertical scanning periods. In this case, the reset pulse R in the frequency dividing circuit 12
Dividing operation of the ST 1 is set offset for each horizontal scanning period by one period of the horizontal transfer clock phi H. That is, the odd-numbered horizontal scanning period, to reset the divider circuit 12 at the rising edge of the horizontal scanning signal HD, the even-numbered horizontal scanning period, 1 period of the horizontal transfer clock phi H from the rise of the horizontal scanning signal HD by resetting the minute delay dividing circuit 12, the reset timing of the reset pulse RST 2 is, as shown in FIG. 3, is set shifted by one period of the reset pulse RST 1 together with every horizontal scanning period. At this time, drawing on even sampling pulse SLP 2, dividing operation of the reset pulse RST 2 sampling timing for each horizontal scanning period in the same manner as the horizontal transfer clock phi H for one period shifted as frequency divider 13 is set FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
【0014】この図において、イメージセンサ1、垂直
転送クロック発生回路6、水平転送クロック発生回路7
及びタイミング制御回路8については、図1と同一であ
り、同一部分には同一符号が付してある。ここでは、イ
メージセンサ1の出力部5での情報電荷の合成をイメー
ジセンサ1の露光状態に対応して行うようにした点を特
徴としている。In FIG. 1, an image sensor 1, a vertical transfer clock generation circuit 6, and a horizontal transfer clock generation circuit 7
The timing control circuit 8 is the same as that of FIG. 1, and the same parts are denoted by the same reference numerals. Here, the feature is that the information charges are synthesized in the output unit 5 of the image sensor 1 in accordance with the exposure state of the image sensor 1.
【0015】即ち、サンプルホールド回路10の出力レ
ベルからイメージセンサ1の露光状態を判定する露光判
定回路14を設け、この露光判定回路14の判定結果に
応じて、リセットパルスRST1及びサンプリングパル
スSLP1を分周する分周回路15、16の分周率を変
動するように構成される。この露光判定回路14は、例
えば、サンプルホールド回路10の出力を1画面単位で
積分し、その積分値が所定の基準値より低くなったとき
にイージセンサ1が露光不足であるとして分周回路1
5、16の分周率を1から1/2に変更させる。これに
より、被写体の輝度が低下してイメージセンサ1が露光
不足となると、分周回路15、16の分周率が1/2に
設定され、出力部5で2画素分の情報電荷が合成される
ことになる。出力部5での情報電荷の排出動作が水平転
送部4の転送動作の1/2の周期に設定された場合の各
部の動作については、図1の場合と同一であり、説明を
省略する。That is, an exposure judgment circuit 14 for judging the exposure state of the image sensor 1 from the output level of the sample hold circuit 10 is provided, and a reset pulse RST 1 and a sampling pulse SLP 1 are provided in accordance with the judgment result of the exposure judgment circuit 14. Is configured to vary the frequency division ratio of frequency dividing circuits 15 and 16 for dividing the frequency. The exposure determining circuit 14 integrates, for example, the output of the sample-and-hold circuit 10 on a screen-by-screen basis, and when the integrated value becomes lower than a predetermined reference value, determines that the easy sensor 1 is underexposed.
The division ratios of 5 and 16 are changed from 1 to 1/2. As a result, when the brightness of the subject is reduced and the image sensor 1 is underexposed, the frequency division ratios of the frequency dividing circuits 15 and 16 are set to 1/2, and the information charges for two pixels are synthesized by the output unit 5. Will be. The operation of each unit when the discharge operation of the information charges in the output unit 5 is set to a half cycle of the transfer operation of the horizontal transfer unit 4 is the same as that in FIG. 1 and the description is omitted.
【0016】従って、被写体の輝度の低下に対応してイ
メージセンサ1の感度が自動的に高くなるため、撮像装
置の操作性が向上すると共に、撮像装置のダイナミック
レンジが拡大される。Accordingly, the sensitivity of the image sensor 1 is automatically increased in response to the decrease in the brightness of the subject, so that the operability of the imaging device is improved and the dynamic range of the imaging device is expanded.
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明によれば、撮像装置の感度を高く
すると同時に、感度向上に伴う解像度の低下を抑圧する
ことで、高感度で且つ解像度の高い撮像装置を実現する
ことができる。また、撮像素子自体は、従来のものと同
一構造のものが採用できるため、駆動回路の走査タイミ
ングの変更により容易に感度の向上が可能なため、コス
トの上昇を防止することができる。According to the present invention, a high-sensitivity and high-resolution imaging apparatus can be realized by increasing the sensitivity of the imaging apparatus and suppressing the decrease in resolution due to the improvement in sensitivity. In addition, since the image sensor itself can have the same structure as the conventional one, the sensitivity can be easily improved by changing the scanning timing of the drive circuit, so that an increase in cost can be prevented.
【図1】本発明固体撮像装置の一実施例を示すブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.
【図2】図1の第1の動作を示すタイミング図である。FIG. 2 is a timing chart showing a first operation of FIG. 1;
【図3】画素の合成状態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a pixel combination state.
【図4】図1の第2の動作を示すタイミング図である。FIG. 4 is a timing chart showing a second operation of FIG. 1;
【図5】画素の合成状態を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a pixel combination state.
【図6】本発明の他の実施例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図7】従来の固体撮像装置を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a conventional solid-state imaging device.
1 イメージセンサ 2 撮像部 3 蓄積部 4 水平転送部 5 出力部 6 垂直転送クロック発生回路 7 水平転送クロック発生回路 8 タイミング制御回路 9 リセットパルス発生回路 10 サンプリングパルス発生回路 11 サンプルホールド回路 12、13、15、16 分周回路 14 露光判定回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image sensor 2 Image pick-up part 3 Storage part 4 Horizontal transfer part 5 Output part 6 Vertical transfer clock generation circuit 7 Horizontal transfer clock generation circuit 8 Timing control circuit 9 Reset pulse generation circuit 10 Sampling pulse generation circuit 11 Sample hold circuits 12, 13, 15, 16 frequency divider circuit 14 Exposure judgment circuit
Claims (1)
部の各出力が水平転送部の各ビットに結合されると共
に、この水平転送部の出力を出力部に受け、この出力部
に蓄積される電荷量に応じた電圧値を出力する固体撮像
素子と、上記出力部から出力される電圧値を順次取り出
すサンプルホールド回路と、上記垂直転送部内の情報電
荷を第1の周期で1水平ライン毎に上記水平転送部へ転
送し、さらに第2の周期で上記水平転送部から上記出力
部へ転送する転送クロック発生回路と、上記転送クロッ
ク発生回路の第2の周期に同期してリセットパルスを発
生するリセットパルス発生回路と、上記リセットパルス
に同期してサンプリングパルスを発生するサンプリング
パルス発生回路と、上記リセットパルス及び上記サンプ
リングパルスをそれぞれ所定の比で分周して上記出力部
及び上記サンプルホールド回路へ供給する分周回路と、
を備え、上記分周回路の分周のタイミングを垂直走査期
間毎あるいは水平走査期間毎に一定周期ずらすことを特
徴とする固体撮像装置。An output of a plurality of vertical transfer units arranged in parallel with each other is coupled to each bit of a horizontal transfer unit, an output of the horizontal transfer unit is received by an output unit, and the output of the horizontal transfer unit is stored in the output unit. A solid-state imaging device that outputs a voltage value corresponding to the amount of electric charge, and a voltage value output from the output unit.
Sample and hold circuit and the information
The load is transferred to the horizontal transfer unit for each horizontal line in the first cycle.
And the output from the horizontal transfer unit in a second cycle.
Transfer clock generation circuit for transferring data to the
A reset pulse is issued in synchronization with the second cycle of the clock generation circuit.
Reset pulse generation circuit and reset pulse
Sampling that generates a sampling pulse in synchronization with
A pulse generation circuit, the reset pulse and the sump,
Each of the ring pulses is frequency-divided at a predetermined ratio, and
And a frequency divider circuit for supplying the sample and hold circuit,
And the timing of the frequency division of the frequency dividing circuit is set in the vertical scanning period.
A solid-state imaging device characterized in that a certain period is shifted every interval or every horizontal scanning period .
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JP3208177A JP2642807B2 (en) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | Solid-state imaging device |
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JP3208177A JP2642807B2 (en) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | Solid-state imaging device |
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- 1991-08-20 JP JP3208177A patent/JP2642807B2/en not_active Expired - Fee Related
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