JP2002165135A - Solid-state imaging device and its drive method - Google Patents
Solid-state imaging device and its drive methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、受光量に対応した
信号電荷を蓄積する複数のセンサ部と、この複数のセン
サ部の信号電荷を転送して出力する転送レジスタ部とを
有する固体撮像素子及びその駆動方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device having a plurality of sensor units for accumulating signal charges corresponding to the amount of received light, and a transfer register unit for transferring and outputting the signal charges of the plurality of sensor units. And its driving method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５は、ＣＣＤ固体撮像素子のセンサ部
と転送レジスタの配置を説明するための概略平面図であ
る。このＣＣＤ固体撮像素子は、半導体基板１０上に、
それぞれ撮像画素を構成する複数のセンサ部２０をマト
リクス状に配列するとともに、各センサ部２０の垂直方
向の配列に沿って複数の垂直（Ｖ）転送レジスタ部３０
を設け、さらに、各垂直レジスタ部の外側に水平（Ｈ）
転送レジスタ部４０を設けたものである。各センサ部２
０は、例えばフォトダイオードの構成を有しており、受
光面から入射した光をその光量に応じた信号電荷に変換
する。垂直転送レジスタ部３０では、このセンサ部２０
に蓄積された信号電荷を図示しない読出しゲート部を通
して取り込んで垂直方向に転送し、水平転送レジスタ部
４０では、垂直転送レジスタ部３０からの信号電荷を水
平方向に転送し、画像信号として出力部５０より出力す
る。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the arrangement of a sensor section and a transfer register of a CCD solid-state image sensor. This CCD solid-state imaging device is provided on a semiconductor substrate 10.
A plurality of sensor units 20 each forming an imaging pixel are arranged in a matrix, and a plurality of vertical (V) transfer register units 30 are arranged along the vertical arrangement of the sensor units 20.
And a horizontal (H) outside each vertical register section.
The transfer register unit 40 is provided. Each sensor unit 2
Numeral 0 has, for example, a configuration of a photodiode, and converts light incident from the light receiving surface into a signal charge corresponding to the amount of light. In the vertical transfer register section 30, the sensor section 20
The signal charges stored in the vertical transfer register unit 40 are taken in through a read gate unit (not shown) and transferred in the vertical direction. The horizontal transfer register unit 40 transfers the signal charges from the vertical transfer register unit 30 in the horizontal direction and outputs the signal charges as image signals to the output unit 50. Output more.
【０００３】ここで、センサ部２０から垂直転送レジス
タ部３０に信号電荷を読出す動作は読出しパルスに同期
して実行され、垂直転送レジスタ部３０で信号電荷を転
送する動作は垂直転送クロックに同期して行なわれる
が、ここで読出しパルスには、例えば図２に示すよう
に、垂直転送クロックのブランキング期間を用いて垂直
転送クロックと逆極性のパルス波形を有する信号が用い
られている。また、半導体基板１０の深層には、ポテン
シャルバリア（オーバフローバリア）が設けられてお
り、センサ部の受光量が過大となって飽和状態になる
と、過剰電荷がポテンシャルバリアを超えてオーバフロ
ーし、基板１０を通して外部に排出されるようになって
いる。The operation of reading signal charges from the sensor unit 20 to the vertical transfer register unit 30 is executed in synchronization with a read pulse, and the operation of transferring signal charges in the vertical transfer register unit 30 is synchronized with a vertical transfer clock. Here, as the read pulse, for example, as shown in FIG. 2, a signal having a pulse waveform having a polarity opposite to that of the vertical transfer clock using a blanking period of the vertical transfer clock is used. Further, a potential barrier (overflow barrier) is provided in a deep layer of the semiconductor substrate 10, and when the amount of light received by the sensor portion becomes excessive and the sensor portion is saturated, excess charges overflow the potential barrier and overflow. Through to the outside.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来の固体撮像素子においては、センサ部の飽和信号
量を基板電圧等の制御によって設定するものであるが、
この設定には、レジスタ部の取り扱い電荷量だけでな
く、ブルーミングマージンや電子シャッタの振幅マージ
ン等の制約を受けるための、設定の自由度に乏しく、適
正な値に設定することが困難となっていた。また、過大
光量の入射時にレジスタ部の取り扱い電荷量が不足し、
出力信号に歪み（いわゆるＶタレ、Ｈタレ）が生じると
いう問題があった。さらに、電子シャッタによる露光時
間は、通常は１水平同期期間を単位として設定されるた
め、それ以上の微調整が行なえないという問題があっ
た。In the above-described conventional solid-state imaging device, the saturation signal amount of the sensor unit is set by controlling the substrate voltage or the like.
This setting is not limited to the amount of charge handled by the register unit, but also has limitations such as a blooming margin and an amplitude margin of the electronic shutter. Was. Also, when an excessive amount of light is incident, the amount of charge handled by the register unit is insufficient,
There has been a problem that distortion (so-called V sagging, H sagging) occurs in the output signal. Further, since the exposure time by the electronic shutter is usually set in units of one horizontal synchronization period, there is a problem that further fine adjustment cannot be performed.
【０００５】そこで本発明の目的は、飽和信号量の設定
や露光時間の微調整を有効に行なうことができ、また過
大光量入射時の画質劣化を防止できる固体撮像素子及び
その駆動方法を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state image sensor capable of effectively setting a saturation signal amount and finely adjusting an exposure time and preventing deterioration of image quality when an excessive amount of light is incident, and a driving method thereof. It is in.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、半導体基板上に、受光量に対応した信号電荷
を蓄積する複数のセンサ部と、前記複数のセンサ部の信
号電荷を転送して出力する転送レジスタ部とを有し、前
記複数のセンサ部に蓄積された信号電荷を読出しパルス
によって転送レジスタ部に取り込み、この転送レジスタ
部に取り込んだ信号電荷を転送クロックによって転送す
る固体撮像素子において、前記読出しパルスのパルス期
間を変更するパルス期間変更手段と、所定の条件を判定
することにより、前記パルス期間変更手段によるパルス
期間の変更動作を制御する制御手段とを有することを特
徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of sensor units for accumulating signal charges corresponding to the amount of received light on a semiconductor substrate, and transferring the signal charges of the plurality of sensor units. A solid-state imaging device having a transfer register unit for reading and outputting the signal charges stored in the plurality of sensor units into a transfer register unit by a read pulse, and transferring the signal charges taken into the transfer register unit by a transfer clock. The device includes a pulse period changing unit for changing a pulse period of the read pulse, and a control unit for controlling a pulse period changing operation by the pulse period changing unit by determining a predetermined condition. I do.
【０００７】また本発明は、半導体基板上に、受光量に
対応した信号電荷を蓄積する複数のセンサ部と、前記複
数のセンサ部の信号電荷を転送して出力する転送レジス
タ部とを有し、前記複数のセンサ部に蓄積された信号電
荷を読出しパルスによって転送レジスタ部に取り込み、
この転送レジスタ部に取り込んだ信号電荷を転送クロッ
クによって転送する固体撮像素子の駆動方法において、
所定の条件を判定することにより、前記読出しパルスの
パルス期間を変更するようにしたことを特徴とする。Further, the present invention has a plurality of sensor units for accumulating signal charges corresponding to the amount of received light on a semiconductor substrate, and a transfer register unit for transferring and outputting the signal charges of the plurality of sensor units. Receiving the signal charges stored in the plurality of sensor units into a transfer register unit by a read pulse,
In a method of driving a solid-state imaging device for transferring a signal charge taken into the transfer register unit by a transfer clock,
The pulse period of the read pulse is changed by determining a predetermined condition.
【０００８】本発明の固体撮像素子において、制御手段
では、所定の条件を判定し、最適な読出しパルスのパル
ス期間を決定する。例えば種々の方法によって撮像状態
を検出し、この検出内容に基づいて、必要なパルス期間
の変更を判定する。そして、この判定結果に基づいて、
パルス期間変更手段を制御する。パルス期間変更手段
は、この制御手段による制御により、読出しパルスのパ
ルス期間を変更する。例えば、読出しパルスのパルス幅
を変えたり、パルス回数を変える信号処理を行ない、読
出しパルスのパルス期間を変更する。このようにして読
出しパルスのパルス期間が変更されると、センサ部から
転送レジスタ部側に信号電荷を読み出す際に、転送レジ
スタ側に読み出される電荷の量が変わることになる。In the solid-state imaging device according to the present invention, the control means determines a predetermined condition and determines an optimum pulse period of the read pulse. For example, the imaging state is detected by various methods, and a necessary change in the pulse period is determined based on the detected content. Then, based on this determination result,
The pulse period changing means is controlled. The pulse period changing means changes the pulse period of the read pulse under the control of the control means. For example, signal processing for changing the pulse width of the read pulse or changing the number of pulses is performed to change the pulse period of the read pulse. When the pulse period of the read pulse is changed in this manner, the amount of charge read to the transfer register changes when the signal charge is read from the sensor unit to the transfer register.
【０００９】このため、例えばセンサ部の飽和状態にお
いては、通常は基板側に排出される電荷が転送レジスタ
側に排出される割合を読出しパルスのパルス期間を変更
することで制御することができる。したがって、飽和信
号量を基板電圧を変えることなく調整できる。また、セ
ンサ部の非飽和状態においては、読出しパルスのパルス
期間が変わることで、電子シャッタの露光時間を微調整
したのと同様の効果を得ることができる。したがって、
このような読出しパルスのパルス期間を変更する構成に
より、ブルーミングマージンや電子シャッタの振幅マー
ジン等の制約に抗して比較的自由に飽和信号量の設定を
行なうことができる。また、過大光量入射時において
も、レジスタ部の取扱い電荷量不足によるＶタレやＨタ
レを抑制でき、画質の劣化を防止できる。さらに、電子
シャッタ使用時の露光時間の微調整を実現できる。For this reason, for example, when the sensor section is in a saturated state, it is possible to control the ratio of the charge discharged to the substrate to the transfer register by changing the pulse period of the read pulse. Therefore, the saturation signal amount can be adjusted without changing the substrate voltage. Further, in the non-saturated state of the sensor section, the same effect as finely adjusting the exposure time of the electronic shutter can be obtained by changing the pulse period of the read pulse. Therefore,
With such a configuration in which the pulse period of the read pulse is changed, the saturation signal amount can be set relatively freely against restrictions such as the blooming margin and the amplitude margin of the electronic shutter. In addition, even when an excessive amount of light is incident, V sagging and H sagging due to an insufficient amount of electric charges handled by the register unit can be suppressed, and deterioration of image quality can be prevented. Further, fine adjustment of the exposure time when using the electronic shutter can be realized.
【００１０】また、本発明による固体撮像素子の駆動方
法においても同様に、所定の条件を判定し、最適な読出
しパルスのパルス期間を変更することにより、センサ部
から転送レジスタ部側に信号電荷を読み出す際に、転送
レジスタ側に読み出される電荷の量を変化させることが
可能となる。したがって、ブルーミングマージンや電子
シャッタの振幅マージン等の制約に抗して比較的自由に
飽和信号量の設定を行なうことができる。また、過大光
量入射時においても、レジスタ部の取扱い電荷量不足に
よるＶタレやＨタレを抑制でき、画質の劣化を防止でき
る。さらに、電子シャッタ使用時の露光時間の微調整を
実現できる。Similarly, in the method of driving a solid-state imaging device according to the present invention, by determining a predetermined condition and changing a pulse period of an optimum read pulse, a signal charge is transferred from the sensor unit to the transfer register unit side. At the time of reading, it becomes possible to change the amount of charge read to the transfer register side. Therefore, the saturation signal amount can be set relatively freely against restrictions such as the blooming margin and the amplitude margin of the electronic shutter. In addition, even when an excessive amount of light is incident, V sagging and H sagging due to an insufficient amount of electric charges handled by the register unit can be suppressed, and deterioration of image quality can be prevented. Further, fine adjustment of the exposure time when using the electronic shutter can be realized.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明による固体撮像素子
及びその駆動方法の実施の形態について説明する。図１
は、本発明の実施の形態による固体撮像素子の構成を示
すブロック図である。この固体撮像素子は、上述したセ
ンサ部や転送レジスタ部を含む撮像部１００と、この撮
像部１００に転送クロック及び読出しパルスを供給する
信号供給部２００と、この信号供給部２００に対して読
出しパルスのパルス期間の制御を行なう制御部３００と
を有する。すなわち、信号供給部２００は本発明におけ
るパルス期間変更手段を含むものであり、制御部３００
は本発明における制御手段を含むものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the solid-state imaging device and the method for driving the same according to the present invention will be described below. FIG.
1 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. The solid-state imaging device includes an imaging unit 100 including the above-described sensor unit and transfer register unit, a signal supply unit 200 that supplies a transfer clock and a read pulse to the imaging unit 100, and a read pulse to the signal supply unit 200. And a control unit 300 for controlling the pulse period. That is, the signal supply unit 200 includes the pulse period changing unit in the present invention, and the control unit 300
Includes the control means in the present invention.
【００１２】図２は、本形態の固体撮像素子における垂
直転送クロックと映像信号の具体例を示す説明図であ
る。図２（Ａ）に示すように、本形態で用いる垂直転送
クロックは、読出しパルスを兼ねたものであり、垂直転
送クロックの各クロックパルスＰ１と読出しパルスＰ２
とが互いに逆極性を有するパルス信号となっている。そ
して、図２（Ｂ）に示すように、映像信号の有効期間
（垂直転送期間）では、垂直転送クロックを各クロック
パルスＰ１を垂直転送レジスタ部に供給することで信号
電荷の転送を行なう。また、垂直転送クロックのブラン
キング期間に読出しパルスＰ２を供給し、センサ部に蓄
積された信号電荷を読出しゲート部を通して垂直転送レ
ジスタ部側に取り込む。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of a vertical transfer clock and a video signal in the solid-state imaging device of the present embodiment. As shown in FIG. 2A, the vertical transfer clock used in this embodiment also serves as a read pulse, and each clock pulse P1 and read pulse P2 of the vertical transfer clock.
Are pulse signals having polarities opposite to each other. Then, as shown in FIG. 2B, in the valid period (vertical transfer period) of the video signal, signal charges are transferred by supplying a vertical transfer clock to each clock pulse P1 to the vertical transfer register unit. The read pulse P2 is supplied during the blanking period of the vertical transfer clock, and the signal charge stored in the sensor unit is taken into the vertical transfer register unit through the read gate unit.
【００１３】図３は、本形態の固体撮像素子における読
出しパルスのパルス期間変更例を示す説明図である。本
形態の信号供給部２００では、読出しパルスＰ２のパル
ス期間を変更することにより、信号電荷の読み出し時に
垂直転送レジスタ部側に排出される信号電荷量を調整す
るものである。そして、読出しパルスＰ２のパルス期間
を変更する方法としては、図３（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、通常の読出しパルスＰ２のパルス幅を広げる方法
（Ｐ２ａ）と、図３（Ａ）（Ｃ）に示すように、通常の
読出しパルスＰ２を複数回（図示の例では３回）生成し
て供給する方法（Ｐ２ｂ）がある。本形態では、このよ
うな２つの方法のうちの一方を用いてパルス期間を変更
する。なお、このような２つの方法を適宜使い分けるよ
うな構成とすることも可能である。また、変更するパル
ス幅やパルス回数の値は、制御部３００の決定に基づい
て適宜に増減できるものである。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of changing the pulse period of the read pulse in the solid-state imaging device of the present embodiment. In the signal supply unit 200 of the present embodiment, the amount of signal charge discharged to the vertical transfer register unit at the time of reading signal charge is adjusted by changing the pulse period of the read pulse P2. As a method of changing the pulse period of the read pulse P2, as shown in FIGS. 3A and 3B, a method of increasing the pulse width of a normal read pulse P2 (P2a), and FIGS. As shown in C), there is a method (P2b) of generating and supplying the normal read pulse P2 a plurality of times (three times in the illustrated example). In the present embodiment, the pulse period is changed using one of the two methods. In addition, it is also possible to adopt a configuration in which these two methods are appropriately used. Further, the values of the pulse width and the number of pulses to be changed can be appropriately increased or decreased based on the determination of the control unit 300.
【００１４】次に、以上のような構成の固体撮像素子の
駆動方法について説明する。まず、制御部３００では、
例えば撮像部からの出力信号等を検出することにより、
この検出結果を所定の条件に基づき撮像状態を判定し、
最適な読出しパルスのパルス期間を決定する。そして、
この決定に基づいて、パルス期間の変更を指示する信号
を信号供給部２００に出力する。信号供給部２００で
は、制御部３００からの指示信号に基づいて、垂直転送
クロックのパルス信号を制御し、読出しパルスＰ２のパ
ルス期間を変更する。この結果、読出しパルスＰ２のパ
ルス期間が変更され、センサ部から垂直転送レジスタ部
側に信号電荷を読み出す際に、垂直転送レジスタ部側に
読み出される電荷の量が変わることになる。Next, a method of driving the solid-state imaging device having the above-described configuration will be described. First, in the control unit 300,
For example, by detecting an output signal or the like from the imaging unit,
Based on this detection result, the imaging state is determined based on predetermined conditions,
The pulse period of the optimal read pulse is determined. And
Based on this determination, a signal instructing a change in the pulse period is output to signal supply section 200. The signal supply unit 200 controls the pulse signal of the vertical transfer clock based on the instruction signal from the control unit 300, and changes the pulse period of the read pulse P2. As a result, the pulse period of the read pulse P2 is changed, and when signal charges are read from the sensor unit to the vertical transfer register unit, the amount of charges read to the vertical transfer register unit changes.
【００１５】このため、例えばセンサ部の飽和状態にお
いては、通常は基板側に排出される電荷の一部が垂直転
送レジスタ側により多く排出されることになるため、パ
ルス期間の調整により、飽和信号量を基板電圧を変える
ことなく調整できる。また、センサ部の非飽和状態にお
いては、読出しパルスのパルス期間が変わることで、電
子シャッタの露光時間を微調整したのと同様の効果を得
ることができる。したがって、読出しパルスのパルス期
間を大きくすることで、信号のダイナミックレンジを拡
大することができ、特にセンサ部の飽和近辺で有効であ
る。また、読出しパルスのパルス期間を小さくすると、
ｋｎｅｅ特性を抑制できるため、過大光量入射時にレジ
スタ部の取扱い電荷量不足によるＶタレやＨタレの発生
を抑制できる。この結果、画質を向上することができ
る。また、電子シャッタの露光時間は、通常、１水平同
期期間単位でしか設定できないが、読出しパルスのパル
ス期間を変更することで、さらに細かい微調整が可能で
ある。For this reason, for example, when the sensor section is in a saturated state, a part of the electric charge normally discharged to the substrate side is discharged to the vertical transfer register side more. The amount can be adjusted without changing the substrate voltage. Further, in the non-saturated state of the sensor section, the same effect as finely adjusting the exposure time of the electronic shutter can be obtained by changing the pulse period of the read pulse. Therefore, by increasing the pulse period of the read pulse, the dynamic range of the signal can be expanded, and this is particularly effective near the saturation of the sensor unit. Also, if the pulse period of the read pulse is reduced,
Since the knee characteristics can be suppressed, it is possible to suppress the occurrence of V sagging and H sagging due to an insufficient amount of electric charges handled by the register unit when an excessive amount of light is incident. As a result, image quality can be improved. In addition, the exposure time of the electronic shutter can usually be set only in units of one horizontal synchronization period, but finer fine adjustment can be made by changing the pulse period of the read pulse.
【００１６】図４は、撮像状態に応じてパルス期間を変
更制御するためのフィードバック系の構成例を示すブロ
ック図である。被写体４００から受けた映像を撮像部１
００で撮像する構成において、信号処理回路５００は、
撮像部１００からの出力信号レベルを検出する回路であ
る。そして、この信号処理回路５００による検出信号を
制御部３００にフィードバックし、この検出信号に基づ
いて、制御部３００におけるパルス期間の変更値の判定
処理を行なう。なお、信号処理回路５００で撮像部１０
０の出力信号レベルを判定する方法としては、例えば出
力信号のピーク値レベルを用いる方法と平均値レベルを
用いる方法のいずれかを採用するものとする。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a feedback system for changing and controlling the pulse period according to the imaging state. An image received from the subject 400 is captured by the imaging unit 1
In the configuration for imaging at 00, the signal processing circuit 500
This is a circuit for detecting the output signal level from the imaging unit 100. Then, the detection signal from the signal processing circuit 500 is fed back to the control unit 300, and based on the detection signal, the control unit 300 performs a process of determining a change value of the pulse period. Note that the signal processing circuit 500 uses the imaging unit 10
As a method of determining the output signal level of 0, for example, one of a method using the peak value level of the output signal and a method using the average value level is adopted.
【００１７】また、光検出素子６００は、撮像部１００
に入射量を検出するフォトセンサである。そして、この
光検出素子６００による検出信号を制御部３００にフィ
ードバックし、この検出信号に基づいて、制御部３００
におけるパルス期間の変更値の判定処理を行なう。な
お、このような構成において、制御部３００は、固体撮
像素子の撮像状態に応じて、固体撮像素子の飽和信号を
調整する機能を得るために読出しパルスのパルス期間の
変更を行なうか、過大電流時の画質劣化を防止する機能
を得るために読出しパルスのパルス期間の変更を行なう
か、あるいは電子シャッタ使用時の露光時間の微調整に
相当する機能を得るために読出しパルスのパルス期間の
変更を行なうかを選択し、この選択結果に応じて読出し
パルスのパルス期間の変更を実行するように動作するこ
とで、撮像状態に応じた最適な制御を行なうことができ
る。The light detecting element 600 includes an image pickup unit 100.
Is a photosensor that detects the amount of incident light. Then, the detection signal from the light detection element 600 is fed back to the control unit 300, and based on the detection signal, the control unit 300
The determination process of the change value of the pulse period in is performed. In such a configuration, the control unit 300 changes the pulse period of the read pulse or obtains an excessive current in order to obtain a function of adjusting the saturation signal of the solid-state imaging device in accordance with the imaging state of the solid-state imaging device. Change the pulse period of the read pulse in order to obtain the function of preventing image quality deterioration at the time, or change the pulse period of the read pulse in order to obtain a function equivalent to fine adjustment of the exposure time when using the electronic shutter. It is possible to perform optimal control according to the imaging state by selecting whether or not to perform the operation and performing operation to change the pulse period of the readout pulse in accordance with the selection result.
【００１８】また、以上の例では、撮像状態等に基づい
て、制御部３００が読出しパルスのパルス期間を動的に
制御する場合について説明したが、例えば製品の製造時
に、個々の固体撮像素子毎の固有の特性を測定し、この
測定結果によって個々の固体撮像素子で制御部３００に
よる読出しパルスのパルス期間の変更値を固定値に保持
して用いるようにしてもよい。また、本発明は、センサ
部をマトリクス状に設けたＣＣＤカメラ等の固体撮像素
子に限定されるものではなく、センサ部を１列に設けた
ラインセンサ等の固体撮像素子にも同様に適用し得るも
のである。Further, in the above example, the case where the control unit 300 dynamically controls the pulse period of the readout pulse based on the imaging state and the like has been described. May be measured, and a change value of the pulse period of the read pulse by the control unit 300 may be held at a fixed value and used in each solid-state imaging device based on the measurement result. Further, the present invention is not limited to a solid-state imaging device such as a CCD camera in which sensor units are provided in a matrix, but is similarly applied to a solid-state imaging device such as a line sensor in which sensor units are provided in one row. What you get.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子では、信号電荷の読出しパルスのパルス期間を変更す
るパルス期間変更手段と、所定の条件を判定することに
より、パルス期間変更手段によるパルス期間の変更動作
を制御する制御手段とを有することを特徴とする。した
がって、このような読出しパルスのパルス期間を変更す
る構成により、ブルーミングマージンや電子シャッタの
振幅マージン等の制約に抗して比較的自由に飽和信号量
の設定を行なうことができる。また、過大光量入射時に
おいても、レジスタ部の取扱い電荷量不足によるＶタレ
やＨタレを抑制でき、画質の劣化を防止できる。さら
に、電子シャッタ使用時の露光時間の微調整を実現でき
る。As described above, in the solid-state imaging device according to the present invention, the pulse period changing means for changing the pulse period of the readout pulse of the signal charge and the pulse condition changing means for determining the predetermined condition make the pulse period changing means possible. Control means for controlling the operation of changing the period. Therefore, with such a configuration in which the pulse period of the read pulse is changed, the saturation signal amount can be set relatively freely against restrictions such as the blooming margin and the amplitude margin of the electronic shutter. In addition, even when an excessive amount of light is incident, V sagging and H sagging due to an insufficient amount of electric charges handled by the register unit can be suppressed, and deterioration of image quality can be prevented. Further, fine adjustment of the exposure time when using the electronic shutter can be realized.
【００２０】また、本発明の固体撮像素子の駆動方法で
は、所定の条件を判定することにより、信号電荷の読出
しパルスのパルス期間を変更するようにしたことを特徴
とする。したがって、このような読出しパルスのパルス
期間を変更する構成により、ブルーミングマージンや電
子シャッタの振幅マージン等の制約に抗して比較的自由
に飽和信号量の設定を行なうことができる。また、過大
光量入射時においても、レジスタ部の取扱い電荷量不足
によるＶタレやＨタレを抑制でき、画質の劣化を防止で
きる。さらに、電子シャッタ使用時の露光時間の微調整
を実現できる。Further, the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the pulse period of the signal charge readout pulse is changed by determining a predetermined condition. Therefore, with such a configuration in which the pulse period of the read pulse is changed, the saturation signal amount can be set relatively freely against restrictions such as the blooming margin and the amplitude margin of the electronic shutter. In addition, even when an excessive amount of light is incident, V sagging and H sagging due to an insufficient amount of electric charges handled by the register unit can be suppressed, and deterioration of image quality can be prevented. Further, fine adjustment of the exposure time when using the electronic shutter can be realized.
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像素子の構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す固体撮像素子における垂直転送クロ
ックと映像信号の具体例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of a vertical transfer clock and a video signal in the solid-state imaging device shown in FIG.
【図３】図１に示す固体撮像素子における読出しパルス
のパルス期間変更例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of changing a pulse period of a read pulse in the solid-state imaging device illustrated in FIG. 1;
【図４】図１に示す固体撮像素子の撮像状態に応じてパ
ルス期間を変更制御するためのフィードバック系の構成
例を示すブロック図である。4 is a block diagram illustrating a configuration example of a feedback system for changing and controlling a pulse period according to an imaging state of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 1;
【図５】固体撮像素子のセンサ部と転送レジスタの配置
を示す概略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing an arrangement of a sensor unit and a transfer register of the solid-state imaging device.
１００……撮像部、２００……信号供給部、３００……
制御部、４００……被写体、５００……信号処理回路、
６００……光検出素子。100: imaging section, 200: signal supply section, 300:
Control section, 400 subject, 500 signal processing circuit,
600 photodetector element.
Claims (26)
電荷を蓄積する複数のセンサ部と、前記複数のセンサ部
の信号電荷を転送して出力する転送レジスタ部とを有
し、前記複数のセンサ部に蓄積された信号電荷を読出し
パルスによって転送レジスタ部に取り込み、この転送レ
ジスタ部に取り込んだ信号電荷を転送クロックによって
転送する固体撮像素子において、 前記読出しパルスのパルス期間を変更するパルス期間変
更手段と、 所定の条件を判定することにより、前記パルス期間変更
手段によるパルス期間の変更動作を制御する制御手段
と、 を有することを特徴とする固体撮像素子。1. A semiconductor device comprising: a plurality of sensor units for accumulating signal charges corresponding to an amount of received light on a semiconductor substrate; and a transfer register unit for transferring and outputting the signal charges of the plurality of sensor units. In the solid-state imaging device, the signal charge stored in the sensor unit is taken into a transfer register unit by a read pulse, and the signal charge taken into the transfer register unit is transferred by a transfer clock, a pulse period for changing a pulse period of the read pulse A solid-state imaging device, comprising: a changing unit; and a control unit that controls a changing operation of the pulse period by the pulse period changing unit by determining a predetermined condition.
更またはパルス回数の変更によって行なうことを特徴と
する請求項１記載の固体撮像素子。2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the pulse period is changed by changing a pulse width or a pulse number.
に用いるパルス信号のブランキング部を用いて供給され
るものであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像
素子。3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the read pulse is supplied by using a blanking section of a pulse signal used for the transfer clock.
態を判定して前記パルス期間変更手段によるパルス期間
の変更動作を制御することを特徴とする請求項１記載の
固体撮像素子。4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the control unit determines an imaging state of the solid-state imaging device and controls a pulse period changing operation by the pulse period changing unit.
態を固体撮像素子の出力信号レベルによって判定するこ
とを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。5. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the control unit determines an imaging state of the solid-state imaging device based on an output signal level of the solid-state imaging device.
定には、出力信号のピーク値レベルを用いることを特徴
とする請求項５記載の固体撮像素子。6. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the output signal level of the solid-state imaging device is determined using a peak value level of the output signal.
定には、出力信号の平均値レベルを用いることを特徴と
する請求項５記載の固体撮像素子。7. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the output signal level of the solid-state imaging device is determined using an average value level of the output signal.
態をセンサ部への過大光量の入射状態によって判定する
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。8. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the control unit determines an imaging state of the solid-state imaging device based on an incident state of an excessive amount of light to a sensor unit.
ルス期間の変更によって固体撮像素子の飽和信号を調整
することを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。9. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the control unit adjusts a saturation signal of the solid-state imaging device by changing a pulse period of the read pulse.
パルス期間の変更によって過大電流時の画質劣化を防止
する機能を得るようにしたことを特徴とする請求項９記
載の固体撮像素子。10. The solid-state imaging device according to claim 9, wherein said control means has a function of preventing image quality deterioration due to an excessive current by changing a pulse period of said readout pulse.
パルス期間の変更によって電子シャッタ使用時の露光時
間の微調整に相当する機能を得るようにしたことを特徴
とする請求項１０記載の固体撮像素子。11. The solid-state imaging device according to claim 10, wherein said control means obtains a function corresponding to fine adjustment of an exposure time when an electronic shutter is used by changing a pulse period of said readout pulse. element.
状態に応じて、固体撮像素子の飽和信号を調整する機能
を得るために前記読出しパルスのパルス期間を変更する
か、過大電流時の画質劣化を防止する機能を得るために
前記読出しパルスのパルス期間を変更するか、電子シャ
ッタ使用時の露光時間の微調整に相当する機能を得るた
めに前記読出しパルスのパルス期間を変更するかを選択
して読出しパルスのパルス期間の変更を実行することを
特徴とする請求項１１記載の固体撮像素子。12. The control means changes a pulse period of the read pulse in order to obtain a function of adjusting a saturation signal of the solid-state imaging device according to an imaging state of the solid-state imaging device, or adjusts an image quality at an excessive current. Select whether to change the pulse period of the read pulse in order to obtain a function of preventing deterioration, or to change the pulse period of the read pulse in order to obtain a function equivalent to fine adjustment of the exposure time when using an electronic shutter. 12. The solid-state imaging device according to claim 11, wherein the pulse period of the read pulse is changed by performing the change.
に固有の特性に基づいて、前記パルス期間変更手段によ
るパルス期間の変更値を固定値に保持するようにい制御
することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。13. The apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the pulse period changing unit to maintain a fixed value of a pulse period change value based on a characteristic characteristic of each solid-state imaging device. The solid-state imaging device according to claim 1.
号電荷を蓄積する複数のセンサ部と、前記複数のセンサ
部の信号電荷を転送して出力する転送レジスタ部とを有
し、前記複数のセンサ部に蓄積された信号電荷を読出し
パルスによって転送レジスタ部に取り込み、この転送レ
ジスタ部に取り込んだ信号電荷を転送クロックによって
転送する固体撮像素子の駆動方法において、 所定の条件を判定することにより、前記読出しパルスの
パルス期間を変更するようにした、 ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。14. A semiconductor device comprising: a plurality of sensor units for accumulating signal charges corresponding to an amount of received light on a semiconductor substrate; and a transfer register unit for transferring and outputting the signal charges of the plurality of sensor units. In a method for driving a solid-state imaging device in which a signal charge stored in a sensor unit of the above is fetched into a transfer register unit by a read pulse and the signal charge fetched into the transfer register unit is transferred by a transfer clock, a predetermined condition is determined. Wherein the pulse period of the read pulse is changed.
は、パルス幅の変更またはパルス回数の変更によって行
なうことを特徴とする請求項１４記載の固体撮像素子の
駆動方法。15. The method according to claim 14, wherein the pulse period of the read pulse is changed by changing the pulse width or the number of pulses.
クに用いるパルス信号のブランキング部を用いて供給さ
れるものであることを特徴とする請求項１４記載の固体
撮像素子の駆動方法。16. The method according to claim 14, wherein the read pulse is supplied by using a blanking section of a pulse signal used for the transfer clock.
て前記読出しパルスのパルス期間の変更動作を制御する
ことを特徴とする請求項１４記載の固体撮像素子の駆動
方法。17. The driving method for a solid-state imaging device according to claim 14, wherein an imaging state of the solid-state imaging device is determined to control an operation of changing a pulse period of the readout pulse.
像素子の出力信号レベルによって判定することを特徴と
する請求項１７記載の固体撮像素子の駆動方法。18. The method according to claim 17, wherein an imaging state of the solid-state imaging device is determined based on an output signal level of the solid-state imaging device.
判定には、出力信号のピーク値レベルを用いることを特
徴とする請求項１８記載の固体撮像素子の駆動方法。19. The method according to claim 18, wherein the output signal level of the solid-state imaging device is determined using a peak value level of the output signal.
判定には、出力信号の平均値レベルを用いることを特徴
とする請求項１８記載の固体撮像素子の駆動方法。20. The method according to claim 18, wherein the determination of the output signal level of the solid-state imaging device uses an average value level of the output signal.
部への過大光量の入射状態によって判定することを特徴
とする請求項１７記載の固体撮像素子の駆動方法。21. The method according to claim 17, wherein an imaging state of the solid-state imaging device is determined based on an incident state of an excessive amount of light to a sensor unit.
によって固体撮像素子の飽和信号を調整することを特徴
とする請求項１７記載の固体撮像素子の駆動方法。22. The method according to claim 17, wherein a saturation signal of the solid-state imaging device is adjusted by changing a pulse period of the readout pulse.
によって過大電流時の画質劣化を防止する機能を得るよ
うにしたことを特徴とする請求項２２記載の固体撮像素
子の駆動方法。23. The driving method of a solid-state imaging device according to claim 22, wherein a function of preventing image quality deterioration due to an excessive current is obtained by changing a pulse period of said readout pulse.
によって電子シャッタ使用時の露光時間の微調整に相当
する機能を得るようにしたことを特徴とする請求項２３
記載の固体撮像素子の駆動方法。24. A function corresponding to fine adjustment of an exposure time when an electronic shutter is used by changing a pulse period of the read pulse.
The driving method of the solid-state imaging device according to the above.
体撮像素子の飽和信号を調整する機能を得るために前記
読出しパルスのパルス期間を変更するか、過大電流時の
画質劣化を防止する機能を得るために前記読出しパルス
のパルス期間を変更するか、電子シャッタ使用時の露光
時間の微調整に相当する機能を得るために前記読出しパ
ルスのパルス期間を変更するかを選択して読出しパルス
のパルス期間の変更を実行することを特徴とする請求項
２４記載の固体撮像素子の駆動方法。25. A function of changing a pulse period of the read pulse in order to obtain a function of adjusting a saturation signal of the solid-state imaging device according to an imaging state of the solid-state imaging device, or a function of preventing image quality deterioration due to an excessive current. To change the pulse period of the read pulse to obtain a function equivalent to fine adjustment of the exposure time when using the electronic shutter. The method according to claim 24, wherein the pulse period is changed.
づいてパルス期間の変更値を固定値に保持して用いるこ
とを特徴とする請求項１４記載の固体撮像素子の駆動方
法。26. The method of driving a solid-state imaging device according to claim 14, wherein a changed value of the pulse period is held at a fixed value based on characteristics specific to each solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000362128A JP2002165135A (en) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | Solid-state imaging device and its drive method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000362128A JP2002165135A (en) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | Solid-state imaging device and its drive method |
Publications (1)
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| JP (1) | JP2002165135A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007324873A (en) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state imaging apparatus, and its driving method |
-
2000
- 2000-11-29 JP JP2000362128A patent/JP2002165135A/en active Pending
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