JP2945691B2 - Image sensor drive circuit - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は撮像素子からの不要電荷排出時におけるミス
クランプを効果的に防いで前記撮像素子から得られる映
像信号のDCレベルを正常に確保することのできる簡易で
実用的な構成の撮像素子駆動回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention effectively prevents erroneous clamping at the time of discharging unnecessary charges from an image sensor, and normally secures a DC level of a video signal obtained from the image sensor. The present invention relates to an imaging device driving circuit having a simple and practical configuration that can be used.

［従来の技術］ 近時、CCD等の固体撮像素子を用いて被写体を電子的
に撮像して電子スチル画像を得る電子スチルカメラが種
々開発されている。[Related Art] In recent years, various electronic still cameras for obtaining an electronic still image by electronically imaging a subject using a solid-state imaging device such as a CCD have been developed.

この種の固体撮像素子による電子スチル画像の撮像
は、例えば第５図にその概略構成を示すように固体撮像
素子（例えばCCDイメージャ）１を、CCDドライバ２を含
むタイミング信号発生回路３にて駆動し、これによって
固体撮像素子１から読み出される信号電荷により示され
る映像信号をフローティングデェフュージョンアンプ
（FDA）４を介して映像プロセス回路５に与えることに
より行われる。In the imaging of an electronic still image by a solid-state imaging device of this type, for example, a solid-state imaging device (for example, a CCD imager) 1 is driven by a timing signal generation circuit 3 including a CCD driver 2 as schematically shown in FIG. Thus, the video signal is indicated by the signal charge read from the solid-state imaging device 1 and supplied to the video processing circuit 5 via the floating diffusion amplifier (FDA) 4.

尚、マイクロプロセッサ（MPU）を主体として構成さ
れるコントローラ６は、前記タイミング発生回路３の動
作を制御して前記固体撮像素子１による被写体の電子的
な撮像と、この撮像によって得られた信号電荷の前記固
体撮像素子１からの読み出しを制御するものである。A controller 6 mainly composed of a microprocessor (MPU) controls the operation of the timing generation circuit 3 to electronically image a subject by the solid-state imaging device 1 and a signal charge obtained by the imaging. The readout from the solid-state imaging device 1 is controlled.

即ち、前記固体撮像素子１は、マトリックス状に設け
られた複数の光電変換部1aと、これらの光電変換部1aの
列方向に沿ってそれぞれ設けられ、上記各光電変換部1a
からそれぞれ並列転送された電荷を図中上下の方向（垂
直方向）に転送する第１の電荷転送レジスタ（垂直シフ
トレジスタ）1b群と、この第１の電荷転送レジスタ1b群
の出力端部に図中左右の方向（水平方向）に設けられ、
前記第１の電荷転送レジスタ1b群からそれぞれ直列転送
されて並列入力される信号電荷を直列転送して、その出
力ゲートから読み出し出力する第２の電荷転送レジスタ
（水平シフトレジスタ）1cとを備えている。That is, the solid-state imaging device 1 includes a plurality of photoelectric conversion units 1a provided in a matrix and a plurality of photoelectric conversion units 1a provided along a column direction of the photoelectric conversion units 1a.
A first charge transfer register (vertical shift register) 1b group for transferring the charges transferred in parallel in a vertical direction in the figure (vertical direction), and an output end of the first charge transfer register 1b group It is provided in the middle left and right direction (horizontal direction),
A second charge transfer register (horizontal shift register) 1c for serially transferring signal charges serially transferred from the first charge transfer register group 1b and inputting them in parallel, and reading out and outputting the signal charges from an output gate thereof; I have.

また光電変換部1aと垂直シフトレジスタ1bとの間の領
域には、光電変換部1aにおける光電荷の垂直シフトレジ
スタ1bへの転送を制御する為のトランスファゲート1tが
形成されている。このトランスファゲート1tにハイレベ
ル信号が印加されている時間区間においてのみ、前記光
電変換部1aにおける蓄積電荷が垂直シフトレジスタ1bに
転送される。In a region between the photoelectric conversion unit 1a and the vertical shift register 1b, a transfer gate 1t for controlling transfer of photoelectric charges to the vertical shift register 1b in the photoelectric conversion unit 1a is formed. Only during the time period in which the high level signal is applied to the transfer gate 1t, the accumulated charges in the photoelectric conversion unit 1a are transferred to the vertical shift register 1b.

尚、この第５図ではトランスファゲート1tに対する各
別の信号ラインは省略している。また垂直転送電極1dは
垂直転送パルスV1,〜V4を受けて前記第１の電荷転送レ
ジスタ1b群における電荷を垂直方向に転送駆動するもの
であり、また水平転送電極1eは水平転送パルスH1,H2を
受けて前記第２の電荷転送レジスタ1cにおける電荷を水
平方向に転送駆動するものである。In FIG. 5, each signal line for the transfer gate 1t is omitted. The vertical transfer electrode 1d receives vertical transfer pulses V1 to V4 and drives the charges in the first charge transfer register group 1b in the vertical direction, and the horizontal transfer electrode 1e controls the horizontal transfer pulses H1 and H2. In response to this, the charge in the second charge transfer register 1c is transferred and driven in the horizontal direction.

タイミング信号発生回路３は、所定の動作基準タイミ
ング（例えばテレビジョン信号における同期信号タイミ
ング）に同期して上述した垂直転送パルスV1,〜V4およ
び水平転送パルスH1,H2をそれぞれ所定のタイミングで
発生し、これを前記CCDドライバ２を介して前記垂直転
送電極1dおよび水平転送電極1eにそれぞれ印加すること
で固体撮像素子１を駆動する。The timing signal generation circuit 3 generates the above-described vertical transfer pulses V1 to V4 and the horizontal transfer pulses H1 and H2 at predetermined timings in synchronization with predetermined operation reference timings (for example, synchronization signal timings in television signals). This is applied to the vertical transfer electrode 1d and the horizontal transfer electrode 1e via the CCD driver 2 to drive the solid-state imaging device 1.

この固体撮像素子１の駆動は、基本的には光電変換部
1aに入射光量に応じて蓄積された信号電荷を垂直同期信
号Vsyncに同期してトランスファゲート1tを電荷のシフ
トが可能な状態にることにより前記第１の電荷転送レジ
スタ1b群にそれぞれ転送せしめ、第１の電荷転送レジス
タ1b群に入力された信号電荷を前記垂直転送パルスV1,
〜V4に従って順次１画素分ずつ垂直転送する。そして前
記第１の電荷転送レジスタ1b群から水平方向１行分の信
号電荷が前記第２の電荷転送レジスタ1cに並列入力され
たとき、水平同期信号Hsyncに同期して上記第２の電荷
転送レジスタ1cを駆動し、第２の電荷転送レジスタ1cを
駆動する前記水平転送パルスH1,H2に従って水平方向１
行分の信号電荷を時系列に読み出し出力する。The solid-state imaging device 1 is basically driven by a photoelectric conversion unit.
1a, the signal charges accumulated in accordance with the incident light amount are transferred to the first charge transfer registers 1b group by synchronizing the transfer gate 1t with the vertical synchronization signal Vsync so that the charges can be shifted. The signal charges input to the first charge transfer registers 1b are divided into the vertical transfer pulses V1,
Vertical transfer is sequentially performed for one pixel in accordance with .about.V4. When signal charges for one row in the horizontal direction are input in parallel to the second charge transfer register 1c from the first charge transfer register group 1b, the second charge transfer register is synchronized with a horizontal synchronization signal Hsync. 1c in the horizontal direction according to the horizontal transfer pulses H1 and H2 for driving the second charge transfer register 1c.
The signal charges for the rows are read out and output in time series.

このような第１の電荷転送レジスタ（垂直シフトレジ
スタ）1b群の駆動による信号電荷の１画素単位での垂直
転送と、第２の電荷転送レジスタ（水平シフトレジス
タ）1cの駆動による信号電荷の１行分に亘る水平転送と
を繰り返し実行することにより、前記光電変換部1aにて
求められた信号電荷が行方向に繰り返し走査されて時系
列に読み出される。The first charge transfer register (vertical shift register) 1b group drives the signal charge vertically by one pixel by driving the group, and the second charge transfer register (horizontal shift register) 1c drives the signal charge by one pixel. By repeatedly performing the horizontal transfer over the row, the signal charges obtained by the photoelectric conversion unit 1a are repeatedly scanned in the row direction and read out in time series.

さて上述したようにして固体撮像素子１から読み出さ
れる信号電荷に対応する映像信号は、前記フローティン
グデェーフュージョンアンプ（FDA）４を介した後に映
像プロセス回路５に与えられる。As described above, the video signal corresponding to the signal charge read from the solid-state imaging device 1 is supplied to the video processing circuit 5 after passing through the floating diffusion amplifier (FDA) 4.

この映像プロセス回路５では、先ずその入力段のCDS
回路７にて前記固体撮像素子１からの入力映像信号VIDE
Oに対して相関二重サンプル処理を施し、その映像信号V
IDEO中に含まれるリセット雑音等の低周波のノイズ成分
を除去すると共に、画素信号レベルでの直流レベル変動
補償を行う。このような処理が施された映像信号VIDEO
が直流動作レベルの異なる次段回路へコンデンサ８を介
して伝達される。オプチカルブラッククランプ回路９
は、このようにしてコンデンサ８を介して伝達される映
像信号VIDEOに対し、オプチカルブラックレベルOBLを基
準レベルとしたクランピングを行うものである。つまり
クランプ回路９は、第６図に示すように映像信号VIDEO
のフロントポーチ（水平ブランキング期間内）にて、そ
の直流レベルをオプチカルブラックレベルOBLにクラン
プ（一定化）して前記映像信号VIDEOに対する直流成分
をブラックレベルOBLに規定している。In this video processing circuit 5, first, the CDS of the input stage
In a circuit 7, an input video signal VIDE from the solid-state
O is subjected to correlated double sample processing, and the video signal V
It removes low-frequency noise components such as reset noise included in IDEO and performs DC level fluctuation compensation at the pixel signal level. Video signal VIDEO that has been subjected to such processing
Is transmitted via the capacitor 8 to the next-stage circuits having different DC operation levels. Optical black clamp circuit 9
Performs clamping on the video signal VIDEO transmitted through the capacitor 8 in this manner with the optical black level OBL as a reference level. That is, the clamp circuit 9 outputs the video signal VIDEO as shown in FIG.
In the front porch (within the horizontal blanking period), the DC level is clamped (fixed) to the optical black level OBL, and the DC component for the video signal VIDEO is defined as the black level OBL.

このクランプ作用について簡単に説明すると、例えば
第７図（ａ）に示すように固体撮像素子１から読み出さ
れる映像信号VIDEOの輝度レベルが水平走査期間の変化
に伴って大きく変化すると、クランプ回路９に伝達され
る映像信号はコンデンサ８を介することでクランプ回路
９側の基準電位を中心電位とする交流成分の波形、即
ち、第７図（ｂ）に示すような信号波形となる。従って
このままでは映像信号VIDEOが本来的に持っていた直流
成分が失われてしまうことになる。クランプ回路９はこ
のようにしてコンデンサ８を介することで失われる映像
信号VIDEOの直流成分を回復するべく、その水平ブラン
キング期間内（映像信号VIDEOのフロントポーチ）に
て、その直流レベルをオプチカルブラックレベルOBLに
てクランプする。この結果、第７図（ｃ）に示すように
映像信号VIDEOのフロントポーチでの信号レベルが、次
段回路でのオプチカルブラックレベルOBLに規定され
る。そしてその映像信号VIDEOが正しく取り扱われるこ
とになる。The clamp operation will be briefly described. For example, as shown in FIG. 7 (a), when the luminance level of the video signal VIDEO read from the solid-state imaging device 1 greatly changes with the change in the horizontal scanning period, the clamp circuit 9 is turned on. The transmitted video signal has a waveform of an AC component centered on the reference potential on the clamp circuit 9 side via the capacitor 8, that is, a signal waveform as shown in FIG. 7B. Therefore, in this state, the DC component originally possessed by the video signal VIDEO is lost. In order to recover the DC component of the video signal VIDEO lost through the capacitor 8 in this way, the clamp circuit 9 changes the DC level of the optical signal during the horizontal blanking period (the front porch of the video signal VIDEO). Clamp at level OBL. As a result, as shown in FIG. 7 (c), the signal level of the video signal VIDEO at the front porch is defined as the optical black level OBL in the next stage circuit. Then, the video signal VIDEO is correctly handled.

［発明が解決しようとする課題］ ところでこの種の固体撮像素子１を用いた被写体像の
電子的な撮像を行う手法として、固体撮像素子１による
信号電荷の蓄積時間を制御してその露光量を決定する、
所謂素子シャッタがある。この素子シャッタは固体撮像
素子１の光電変換部1aに発生している不要電荷を排出し
た後、上記光電変換部1aにて所定時間に亘って入射光量
に応じた信号電荷の蓄積を行わせ、この信号電荷を垂直
同期等の所定のタイミングで画像信号として読み出すも
のである。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, as a technique for electronically imaging a subject image using this type of solid-state imaging device 1, the amount of exposure is controlled by controlling the accumulation time of signal charges by the solid-state imaging device 1. decide,
There is a so-called element shutter. This element shutter discharges unnecessary charges generated in the photoelectric conversion unit 1a of the solid-state imaging device 1, and then causes the photoelectric conversion unit 1a to accumulate signal charges corresponding to the amount of incident light for a predetermined time. This signal charge is read out as an image signal at a predetermined timing such as vertical synchronization.

ところが従来一般的には、上記不要電荷の排出処理は
固体撮像素子１の電荷転送レジスタを高速駆動して行わ
れ、水平転送レジスタ周辺部のオーバーフロードレイン
にて捨て切れなかった一部の不要電荷はそのまま固体撮
像素子１の出力として排出される。しかもこの不要電荷
の排出処理は、固体撮像素子１に残されている全ての光
電変換部およびシフトレジスタ内の不要電荷を排出する
べく、一般的には水平ブランキング期間内においても第
２の電荷転送レジスタ（水平シフトレジスタ）1cを駆動
し続けて行われる。この為、従来では往々にして不要電
荷の排出期間と前記クランプ回路９によるクランプタイ
ミングとが重なり、例えば第８図に示すように不要電荷
の成分に対応する出力波形が現れたタイミングでクラン
プしてしまうことがあった。このようなミスクランプを
生じると、不要電荷の信号レベルが、本来、映像信号の
低位側の基準レベルであるオプチカルブラックレベルOB
Lに規定されることになるので、第８図に示すようにそ
の後の映像信号VIDEOのレベルが大幅に低下し、所謂黒
沈みが生じると云う不具合が生じた。However, conventionally, the unnecessary charge discharging process is generally performed by driving the charge transfer register of the solid-state imaging device 1 at a high speed, and a part of the unnecessary charge that has not been discarded by the overflow drain around the horizontal transfer register is removed. The output is output as it is from the solid-state imaging device 1. In addition, the unnecessary charge discharging process is generally performed during the horizontal blanking period in order to discharge the unnecessary charges in all the photoelectric conversion units and the shift register remaining in the solid-state imaging device 1. The transfer is performed by continuously driving the transfer register (horizontal shift register) 1c. For this reason, in the related art, the unnecessary charge discharging period and the clamp timing by the clamp circuit 9 often overlap, and for example, clamping is performed at a timing at which an output waveform corresponding to the unnecessary charge component appears as shown in FIG. There was sometimes. When such a misclamp occurs, the signal level of the unnecessary charge is originally reduced to the optical black level OB which is the lower reference level of the video signal.
Therefore, as shown in FIG. 8, the level of the video signal VIDEO is greatly reduced, which causes a problem that a so-called black sun phenomenon occurs.

第４図は上述したようなミスクランプが発生する場合
の水平ブランキングパルスHBLK,クランプ信号（ヒクラ
ンピングパルス）CLP,水平転送パルスH1,H2,および垂直
転送パルスV1,〜V4のタイミング関係を示す図である。
この第４図に示すタイミング関係から容易に了解される
ように、この例では水平ブランキング期間内（HBLKのハ
イレベル期間）において、映像信号に対するクランピン
グがなされるときにも（クランピングパルスCLPの期
間）、水平転送パルスH1,H2により前記水平シフトレジ
スタ1cからの電荷読み出し駆動が継続的になされてい
る。この結果、上述したようなミスクランプが生じるこ
とになる。FIG. 4 shows the timing relationship between the horizontal blanking pulse HBLK, the clamp signal (hyclamping pulse) CLP, the horizontal transfer pulses H1 and H2, and the vertical transfer pulses V1 to V4 when the above-described misclamp occurs. FIG.
As can be easily understood from the timing relationship shown in FIG. 4, in this example, even when the video signal is clamped during the horizontal blanking period (HBLK high level period), the (clamping pulse CLP During this period, the drive for reading out charges from the horizontal shift register 1c is continuously performed by the horizontal transfer pulses H1 and H2. As a result, the above-described misclamp occurs.

しかもこのようなミスクランプが生じると、実際に
は、例えば第８図に示すような急峻な応答動作が行われ
ないため、その後の映像信号VIDEOに対する正常なオプ
チカルブラックレベルOBLの回復までに時間が掛かるこ
とになり、上述した不要電荷の排出後の速やかな映像信
号VIDEOの撮像記録動作が妨げられると云う問題が生じ
た。In addition, when such a misclamp occurs, a steep response operation as shown in FIG. 8, for example, is not actually performed, so that it takes time to recover the normal optical black level OBL to the video signal VIDEO thereafter. As a result, a problem arises in that the imaging and recording operation of the video signal VIDEO immediately after the unnecessary charge is discharged is hindered.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、撮像素子からの不要電荷の排
出時におけるミスクランプを効果的に防止し、上記撮像
素子から得られる映像信号のDCレベルを常に安定に確保
することのできる簡易で実用性の高い構成の撮像素子駆
動回路を提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances,
The purpose is simple and practical, which can effectively prevent misclamping when unnecessary charges are discharged from the image sensor, and can always stably secure the DC level of the video signal obtained from the image sensor. It is an object of the present invention to provide an image sensor driving circuit having a high configuration.

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る撮像素子駆動回路は、入射光量に応じた
光電荷を蓄積する光電変換部と、この光電変換部に蓄積
された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送レジスタ
と、この垂直電荷転送レジスタにより転送された電荷を
水平方向に転送する水平電荷転送レジスタとを備えた撮
像素子に対し、前記光電変換部に蓄積される光電荷のう
ち不要電荷を排出した後に信号電荷の蓄積を行なうべ
く、信号電荷の蓄積時間を制御する制御手段と、前記垂
直電荷転送レジスタ及び前記水平電荷転送レジスタを通
常の読み出し速度に比して高速で駆動することにより前
記垂直電荷転送レジスタに存在する不要電荷を排出する
排出手段と、この排出手段により不要電荷を排出する不
要電荷排出期間内における該撮像素子の出力に対するク
ランピングタイミングを含む時間区間において、前記撮
像素子の水平電荷転送レジスタに対する電荷排出駆動を
停止する停止手段とを具備したことを特徴とするもので
ある。[Means for Solving the Problems] An image pickup device driving circuit according to the present invention includes a photoelectric conversion unit that accumulates photocharges according to the amount of incident light, and a vertical unit that transfers the charges accumulated in the photoelectric conversion units in a vertical direction. Unnecessary charges out of the photoelectric charges accumulated in the photoelectric conversion unit are discharged to an image pickup device including a charge transfer register and a horizontal charge transfer register that transfers the charges transferred by the vertical charge transfer register in the horizontal direction. Control means for controlling the accumulation time of the signal charge so as to accumulate the signal charge after the above, and the vertical charge transfer register and the horizontal charge transfer register are driven at a higher speed than a normal read speed to thereby realize the vertical charge transfer. Discharging means for discharging unnecessary charges present in the charge transfer register; and an output of the image sensor during an unnecessary charge discharging period for discharging unnecessary charges by the discharging means. And stopping means for stopping the charge discharging drive of the horizontal charge transfer register of the image sensor in a time section including the clamping timing.

［作 用］ 本発明によれば、不要電荷の排出を行うべく設定され
た期間内であっても、少なくとも電荷転送レジスタから
読み出される信号電荷に対応する映像信号出力に対して
クンランプ処理が施される期間においては、上記電荷転
送レジスタからの電荷の読み出し出力が禁止されるの
で、映像信号に対するクランプタイミングと不要電荷の
排出タイミングとが重なることがなくなる。この結果、
クランプタイミングにおいて誤って不要電荷をクランプ
することがなくなるので、ミスクランプによる映像信号
の直流レベルが不本意にシフトされることがなくなり、
その直流レベルを安定に一定化することが可能となる。[Operation] According to the present invention, even in a period set to discharge unnecessary charges, at least the video signal output corresponding to the signal charges read from the charge transfer register is subjected to the Kun ramp processing. During this period, the reading and outputting of charges from the charge transfer register are prohibited, so that the timing for clamping the video signal and the timing for discharging unnecessary charges do not overlap. As a result,
Since unnecessary charges are not erroneously clamped at the clamp timing, the DC level of the video signal due to erroneous clamping is not unintentionally shifted,
It is possible to stably stabilize the DC level.

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る撮像素
子駆動回路について説明する。第１図は本発明を適用し
たシステムにおいて、静止画像の記録を行う場合の動作
シーケンスを概念的に示す流れ図であり、また第２図は
第１図を参照して説明される本システムでの各信号のタ
イミング関係を示す図である。更に第３図は第２図にお
ける要部（Ａ−Ａ区間）の時間軸を伸長してそのタイミ
ング関係を詳しく示したタイミング図である。択的に実
行する如く構成されている。[Embodiment] Hereinafter, an image sensor driving circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart conceptually showing an operation sequence when a still image is recorded in a system to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a flowchart in the present system described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a timing relationship between signals. FIG. 3 is a timing chart in which the time axis of a main part (section AA) in FIG. 2 is extended to show the timing relationship in detail. It is configured to execute selectively.

即ち、第２図および第３図において、本システムの特
徴的な撮像素子の駆動態様を示す垂直ブランキングパル
スVBLK,水平ブランキングパルスHBLK,クランピングパル
スCLP,シャッタ制御パルスSHT,垂直転送パルスV1,〜V4,
水平転送パルスH1,H2,トランスファゲートパルスTG,固
体撮像素子による有効画像信号の読み出し区間を表す有
効画像ストローブパルスAVSのタイミング関係が示され
る。That is, in FIGS. 2 and 3, a vertical blanking pulse VBLK, a horizontal blanking pulse HBLK, a clamping pulse CLP, a shutter control pulse SHT, and a vertical transfer pulse V1 showing a characteristic driving mode of the image pickup device of the present system. , 〜V4,
The timing relationship between the horizontal transfer pulses H1 and H2, the transfer gate pulse TG, and the effective image strobe pulse AVS representing the effective image signal readout period by the solid-state imaging device is shown.

尚、この実施例システムのブロック的な構成について
は、既述した第５図に示すブロック構成と同様であるの
で、ここではこの第５図を参照して実施例システムの詳
細について説明する。Note that the block configuration of the system of this embodiment is the same as the block configuration shown in FIG. 5 described above, and thus the details of the system of the embodiment will be described with reference to FIG.

本システムを起動すると、コントローラ６は図示しな
いシャッタトリガスイッチ等からのシャッタトリガ信号
の入力の有無を識別処理する（ステップａ）。この識別
処理にてシャッタトリガ信号の入力が検出されると、コ
ントローラ６は図示しない測光手段等により求められる
撮像対象についての測光情報や、撮像光学系におけるア
パーチャ絞り値を規定する為の絞り制御情報（絞りの情
報）等に従い、素子シャッタ機能における露光時間（信
号電荷の蓄積時間）を規定する為の時間T2を設定する
（ステップｂ）。次いで固体撮像素子の光電変換部1aに
おける不要電荷排出の為に必要な時間T1を上記露光時間
T2に加算してなる時間（T1＋T2）を設定する（ステップ
ｃ）。これらの時間設定は、コントローラ６におけるカ
ウンタ機能部に上記時間にそれぞれ対応した計数値をプ
リセットすることによりなされる。When the present system is started, the controller 6 performs a process of discriminating whether or not a shutter trigger signal is input from a shutter trigger switch (not shown) or the like (step a). When the input of the shutter trigger signal is detected in the identification processing, the controller 6 performs photometric information on the imaging target obtained by a photometric unit (not shown) and aperture control information for defining an aperture aperture value in the imaging optical system. In accordance with (aperture information) and the like, a time T2 for defining an exposure time (signal charge accumulation time) in the element shutter function is set (step b). Next, the time T1 required for discharging unnecessary charges in the photoelectric conversion unit 1a of the solid-state imaging device is set to the above exposure time
A time (T1 + T2) added to T2 is set (step c). These time settings are made by presetting count values respectively corresponding to the times in the counter function unit of the controller 6.

しかして上述した如く不要電荷排出の為の時間T1およ
び信号電荷蓄積の為の露光時間T2の設定がなされると、
上記時間（T1＋T2）に相当する時間幅のシャッタ制御信
号SHTが前記コントローラ６からタイミング信号発生回
路３に与えられる。タイミング信号発生回路３はこのよ
うなシャッタ制御信号SHTに基づいてトランスファゲー
トパルスTGを発生し、前記固体撮像素子を素子シャッタ
駆動する。Thus, as described above, when the time T1 for discharging unnecessary charges and the exposure time T2 for accumulating signal charges are set,
A shutter control signal SHT having a time width corresponding to the time (T1 + T2) is given from the controller 6 to the timing signal generation circuit 3. The timing signal generation circuit 3 generates a transfer gate pulse TG based on such a shutter control signal SHT, and drives the solid-state imaging device with a device shutter.

即ち、第２図に示すようにタインミング信号発生回路
３はT1時間区間内に４発のトランスファゲートパルスTG
を前記固体撮像素子のトランスファゲートに印加し、そ
のゲート機能をオン動作させる。このトランスファゲー
トのオン動作によって前記固体撮像素子の光電変換部1a
に蓄積されている不要電荷が垂直シフトレジスタ1b群に
転送され、垂直シフトレジスタ1b群を介して排出され
る。That is, as shown in FIG. 2, the timing signal generating circuit 3 outputs four transfer gate pulses TG within the time interval T1.
Is applied to the transfer gate of the solid-state imaging device to turn on its gate function. By the ON operation of the transfer gate, the photoelectric conversion unit 1a of the solid-state imaging device
Are transferred to the group of vertical shift registers 1b and discharged through the group of vertical shift registers 1b.

このようなトランスファゲートパルスTGの４発目の後
縁に続く区間が、前記光電変換部1aにおける信号電荷の
有効蓄積時間、つまり素子シャッタ機能による露光時間
として設定される。The section following the fourth trailing edge of the transfer gate pulse TG is set as the effective accumulation time of the signal charge in the photoelectric conversion unit 1a, that is, the exposure time by the element shutter function.

しかして前記不要電荷の排出時間T1から露光時間T2を
経過した時点で、前記シャッタ制御信号SHTが立ち下が
り、タイミング信号発生回路３はその立ち下がりに同期
してトランスファゲートパルスTGを前記固体撮像素子の
トランスファゲートに印加する。このトランスファゲー
トのオン動作により、それまでに光電変換部1aに蓄積さ
れた信号電荷が一斉に垂直シフトレジスタ1b群に転送さ
れ、垂直シフトレジスタ1b群から水平シフトレジスタ1c
を介する読み出しが開始される。この時点が素子シャッ
タ機能における露光終了時点である。When the exposure time T2 elapses from the unnecessary charge discharge time T1, the shutter control signal SHT falls, and the timing signal generation circuit 3 synchronizes the transfer gate pulse TG with the fall of the solid-state imaging device. Is applied to the transfer gate. By the ON operation of the transfer gate, the signal charges accumulated in the photoelectric conversion unit 1a up to that time are simultaneously transferred to the vertical shift register 1b group, and the vertical shift register 1b group is transferred to the horizontal shift register 1c.
Is started via the. This point is the end point of the exposure in the element shutter function.

第２図に示すように上記露光の終了時点を規定するト
ランスファゲートパルスTGは、上記露光時間T2の終端よ
り僅かに遅れた時点で発せられる。従って光電変換部1a
内の不要電荷を排出する時間T1の後縁タイミングから、
上記露光時間T2終了後のトランスファゲートパルスTG
（５発目のトランスファゲートパルスTG）が発せられる
間での期間T3が実質的な露光時間となる。As shown in FIG. 2, the transfer gate pulse TG defining the end point of the exposure is issued at a point slightly later than the end of the exposure time T2. Therefore, the photoelectric conversion unit 1a
From the trailing edge timing of the time T1 for discharging unnecessary charges in the
Transfer gate pulse TG after the end of the above exposure time T2
A period T3 during which the (fifth transfer gate pulse TG) is issued is a substantial exposure time.

第１図に示す処理手順に戻って、前述したステップｃ
に示される時間（T1＋T2）の設定は、上述したようにシ
ャッタ制御信号SHTのパルス幅を規定し、このパルス幅
の規定されたシャッタ制御信号SHTを固体撮像素子に対
して発することに対応している。Returning to the processing procedure shown in FIG.
The setting of the time (T1 + T2) shown in (1) defines the pulse width of the shutter control signal SHT as described above, and corresponds to issuing the shutter control signal SHT with the defined pulse width to the solid-state imaging device. I have.

しかしてシャッタ制御信号SHTが発せられると、直ち
に垂直シフトレジスタ1bは、高速に切り替えられた垂直
転送パルスV1,V2,〜V4を受けて高速転送動作する。この
垂直シフトレジスタ1bの高速転送動作により、前記光電
変換部1aから転送された不要電荷に対する速やかな排出
が行われる（ステップｄ）。尚、このとき水平シフトレ
ジスタ1cに印加される水平転送パルスH1/H2について
は、その周波数自体は一定である。As soon as the shutter control signal SHT is issued, the vertical shift register 1b immediately performs the high-speed transfer operation in response to the vertical transfer pulses V1, V2,. By the high-speed transfer operation of the vertical shift register 1b, the unnecessary charges transferred from the photoelectric conversion unit 1a are promptly discharged (step d). The frequency itself of the horizontal transfer pulse H1 / H2 applied to the horizontal shift register 1c at this time is constant.

然し乍ら、第３図に水平レートでの信号タイミングを
示すように、本発明においてはこの水平転送パルスH1/H
2の断続期間の設定について、次のような顕著な特徴を
有している。However, as shown in FIG. 3 showing the signal timing at the horizontal rate, in the present invention, this horizontal transfer pulse H1 / H
The setting of the intermittent period of 2 has the following salient features.

即ち、水平転送パルスH1/H2は、毎回の水平ブランキ
ング期間を規定する水平ブランキングパルスHBLKの発生
期間において、その発生が停止制御されるようになって
いる。つまり水平ブランキングパルスHBLKの発生に応動
して水平転送パルスH1/H2の生成出力が停止制御され、
その期間における固体撮像素子からの不要電荷の排出が
阻止されるようになっている（ステップｅ）。That is, the generation of the horizontal transfer pulse H1 / H2 is controlled to be stopped during the generation period of the horizontal blanking pulse HBLK that defines the horizontal blanking period every time. That is, in response to the generation of the horizontal blanking pulse HBLK, the generation output of the horizontal transfer pulse H1 / H2 is controlled to be stopped,
During this period, unnecessary charge is prevented from being discharged from the solid-state image sensor (step e).

第３図に示すように、固体撮像阻止からの映像信号出
力に対してのクランプ処理を行う為のタイミングを規定
するクランプパルスCLPは、上述した水平ブランキング
パルスHBLKの発生期間内に発生されるようになってい
る。このようなクランプパルスCLPに基づく不要電荷の
誤ったクランプを未然に防ぐべく、本システムではその
クランプタイミングにおける不要電荷の排出を阻止すべ
く、水平ブランキングパルスHBLK期間における水平転送
パルスH1/H2の生成出力を停止させるものとなってい
る。As shown in FIG. 3, the clamp pulse CLP that defines the timing for performing the clamp process on the video signal output from the solid-state imaging prevention is generated within the above-described horizontal blanking pulse HBLK generation period. It has become. In order to prevent erroneous charges from being erroneously clamped based on such a clamp pulse CLP, the present system prevents the discharge of unnecessary charges at the clamp timing by using the horizontal transfer pulse H1 / H2 during the horizontal blanking pulse HBLK. The generation output is stopped.

この結果、第４図に水平転送パルスH1/H2を連続的に
発生している従来システムのようにクランプタイミング
に不要電荷が排出されることがなくなるので、不要電荷
の排出期間にミスクランプか発生することが効果的に回
避される。As a result, unnecessary charges are not discharged at the clamp timing as in the conventional system in which the horizontal transfer pulses H1 / H2 are continuously generated in FIG. Is effectively avoided.

尚、水平ブランキングパルスHBLK期間内で水平シフト
レジスタ1cの転送駆動が停止されるのは、第３図に示す
ような不要電荷の排出期間（光電変換部1aにおける不要
電荷の排出期間T1と、光電変換部1aにおける信号電荷の
蓄積時間であって、シフトレジスタ内の不要電荷を排出
する期間T2）内だけである。そしてそれ以外の世紀の映
像信号の読み出し期間にあっては、水平シフトレジスタ
1cから読み出される映像信号出力に対して適性なクラン
ピング動作が行われ得るようになされていることは云う
までもない。The transfer drive of the horizontal shift register 1c is stopped during the horizontal blanking pulse HBLK during the unnecessary charge discharging period (the unnecessary charge discharging period T1 in the photoelectric conversion unit 1a, as shown in FIG. 3). This is the accumulation time of the signal charges in the photoelectric conversion unit 1a, and is only during the period T2) of discharging the unnecessary charges in the shift register. In the video signal readout period of other centuries, the horizontal shift register
It goes without saying that an appropriate clamping operation can be performed on the video signal output read from 1c.

さて第２図を参照してそのタイミング関係を説明した
ように、不要電荷の排出期間T1に入ると上述したように
不要電荷の排出動作が開始され、タイミング信号発生回
路３では上記時間区間T1の計時動作を継続する（ステッ
プｆ）。そしてタイミング信号発生回路３は上記時間T1
の計時後、光電変換部1aによる信号電荷の蓄積動作を開
始させることになる（ステップｇ）。As described above with reference to FIG. 2, when the unnecessary charge discharging period T1 is entered, the unnecessary charge discharging operation is started as described above, and the timing signal generation circuit 3 performs the above-described time period T1. The timing operation is continued (step f). Then, the timing signal generation circuit 3 determines the time T1
After the measurement, the operation of accumulating the signal charges by the photoelectric conversion unit 1a is started (step g).

その後、時間（T1＋T2）についての計時動作を継続し
（ステップｈ）、その計時終了タイミングで前記垂直シ
フトレジスタ1bの駆動モードを通常の動作当周波数に切
り替える（ステップｉ）。つまり不要電荷を高速に排出
するべく高速度な水平転送パルスH1/H2を発生していた
ことに変えて、通常の読み出し速度での水平転送パルス
H1/H2を発生出力する。Thereafter, the timekeeping operation for the time (T1 + T2) is continued (step h), and the drive mode of the vertical shift register 1b is switched to the normal operation frequency at the timing end time (step i). In other words, instead of generating high-speed horizontal transfer pulses H1 / H2 to discharge unnecessary charges at high speed, horizontal transfer pulses at normal read speed
Generates and outputs H1 / H2.

しかして不要電荷の排出駆動が終了すると、その終了
タイミングから僅かに遅れてトランスファゲートがオン
動作され、前述した如く光電変換部1aに蓄積された信号
電荷が垂直シフトレジスタ1bに転送される（ステップ
ｊ）。そして垂直シフトレジスタ1bに転送され、保持さ
れた信号電荷は、次の垂直ブランキングパルスVBLKの発
生を検出し（ステップｋ）、この垂直ブランキングパル
スVBLKに同期して前記タイミング信号発生回路３から出
力される垂直転送パルスV1,V2,〜V4と水平転送パルスH1
/H2とを受けて固体撮像素子から順に読み出される（ス
テップｍ）。この信号電荷の読み出しがなされるに際し
ては、垂直ブランキングパルスVBLKに同期して前記タイ
ミング信号発生回路３から有効ストローブパルスAVSが
出力され、固体撮像素子から読み出される信号電荷に対
応する映像信号の取り込みが指示される（ステップ
ｌ）。When the drive for discharging the unnecessary charges is completed, the transfer gate is turned on slightly after the end timing, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion unit 1a are transferred to the vertical shift register 1b as described above (step S1). j). The signal charge transferred to and held by the vertical shift register 1b detects the generation of the next vertical blanking pulse VBLK (step k), and is synchronized with the vertical blanking pulse VBLK from the timing signal generating circuit 3. Output vertical transfer pulses V1, V2, to V4 and horizontal transfer pulse H1
/ H2 is sequentially read from the solid-state imaging device (step m). When this signal charge is read, an effective strobe pulse AVS is output from the timing signal generation circuit 3 in synchronization with the vertical blanking pulse VBLK, and a video signal corresponding to the signal charge read from the solid-state imaging device is captured. Is instructed (step 1).

このようにして信号電荷の読み出しが行われた後、本
システムは再びトリガ信号の入力待ちの状態となり、ト
リガ信号の検出識別の動作モードに復帰する。After reading out the signal charges in this manner, the system again waits for the input of a trigger signal, and returns to the operation mode of detection and identification of the trigger signal.

このように本発明によれば、不要電荷の排出期間内に
おける撮像素子の出力に対するクランピングタイミング
での電荷転送レジスタにおける電荷排出駆動を停止させ
る手段を備えていると云う簡易な構成により、撮像素子
からの出力映像信号に対するミスクランプの発生の虞れ
を根本的に回避することができる等の実用上多大なる効
果が奏せられる。As described above, according to the present invention, the image pickup device has a simple configuration including means for stopping the charge discharge drive in the charge transfer register at the clamping timing for the output of the image pickup device during the unnecessary charge discharge period. Therefore, there is a great effect in practical use, for example, the possibility of occurrence of misclamping with respect to the output video signal from the camera can be fundamentally avoided.

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば不要電荷排出期間内で第２の電荷転送レジス
タ（水平シフトレジスタ）1cの駆動を、水平ブランキン
グ信号HBLK期間の全てに亘って停止させることなく少な
くともクランプ信号CLPに従ってクランプ処理が行われ
る期間を含むように第２の電荷転送レジスタ1cの駆動を
禁止するようにすれば十分である。このような電荷転送
レジスタに対する電荷転送駆動の継続の制御は、コント
ローラ（マイクロプロセッサ）並びにゲートアレイ等に
おける計時動作により容易に実現することができる。Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the period during which the clamp process is performed according to at least the clamp signal CLP without stopping the driving of the second charge transfer register (horizontal shift register) 1c during the unnecessary charge discharge period over the entire period of the horizontal blanking signal HBLK. It is sufficient to prohibit the driving of the second charge transfer register 1c so as to include it. Such control of the continuation of the charge transfer drive for the charge transfer register can be easily realized by a clock operation in a controller (microprocessor), a gate array, or the like.

またここでは垂直転送パルスV1,〜V4と水平転送パル
スH1,H2を用いて第１および第２の電荷転送レジスタ1b,
1cを駆動するものとして説明したが、第１および第２の
電荷転送レジスタ1b,1cの構成やその駆動方式について
は特に限定されない。その他、スチル画像の撮像のみな
らずムービー画像の撮像にも同様に適用することがで
き、要するに本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することができる。Also, here, the first and second charge transfer registers 1b, 1b, are used by using the vertical transfer pulses V1, to V4 and the horizontal transfer pulses H1, H2.
Although the description has been made assuming that the first charge transfer register 1c is driven, the configuration and the driving method of the first and second charge transfer registers 1b and 1c are not particularly limited. In addition, the present invention can be similarly applied to not only the capture of a still image but also the capture of a movie image. In short, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、簡易にして効果
的に不要電荷の排出時におけるミスクランプを防止する
ことができ、常に安定にオプチカルブラックレベルが正
確に規定された映像信号を得ることができる等の実用上
多大なる効果が奏せられる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to easily and effectively prevent misclamping at the time of discharging unnecessary charges, and to stably provide an image in which the optical black level is accurately defined. A great effect in practical use such as a signal can be obtained.

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

第１図は本発明の一実施例に係る撮像素子駆動回路にお
ける動作モードの遷移を模式的に示す図、第２図および
第３図はそれぞれ実施例回路の動作を説明する為の信号
タイミング図、第４図は従来における問題点を説明する
為のタイミング図、第５図は固体撮像素子とその周辺回
路を含む撮像素子駆動回路の概略構成図、第６図乃至第
８図はそれぞれ固体撮像素子から読み出される映像信号
に対するオプチカルブラッククランプ作用を説明する為
の図である。 １……固体撮像素子、1a……光電変換部、1b……第１の
電荷転送レジスタ群、1c……第２の電荷転送レジスタ、
２……CCDドライバ、３……タイミング信号発生回路、
５……映像プロセス回路、６……コントローラ、９……
オプチカルブラッククランプ回路。FIG. 1 is a diagram schematically showing a transition of an operation mode in an image sensor driving circuit according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are signal timing diagrams for explaining the operation of the embodiment circuit. , FIG. 4 is a timing chart for explaining a conventional problem, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an image pickup device driving circuit including a solid-state image pickup device and its peripheral circuits, and FIGS. FIG. 3 is a diagram for explaining an optical black clamp operation on a video signal read from an element. 1 solid-state imaging device, 1a photoelectric conversion unit, 1b first charge transfer register group, 1c second charge transfer register
2 ... CCD driver, 3 ... Timing signal generation circuit,
5 ... Video processing circuit, 6 ... Controller, 9 ...
Optical black clamp circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】入射光量に応じた光電荷を蓄積する光電変
換部と、この光電変換部に蓄積された電荷を垂直方向に
転送する垂直電荷転送レジスタと、この垂直電荷転送レ
ジスタにより転送された電荷を水平方向に転送する水平
電荷転送レジスタとを備えた撮像素子に対し、 前記光電変換部に蓄積される光電荷のうち不要電荷を排
出した後に信号電荷の蓄積を行なうべく、信号電荷の蓄
積時間を制御する制御手段と、 前記垂直電荷転送レジスタ及び前記水平電荷転送レジス
タを通常の読み出し速度に比して高速で駆動することに
より前記垂直電荷転送レジスタに存在する不要電荷を排
出する排出手段と、 この排出手段により不要電荷を排出する不要電荷排出期
間内における該撮像素子の出力に対するクランピングタ
イミングを含む時間区間において、前記撮像素子の水平
電荷転送レジスタに対する電荷排出駆動を停止する停止
手段と を具備したことを特徴とする撮像素子駆動回路。1. A photoelectric conversion unit for accumulating photocharges corresponding to the amount of incident light, a vertical charge transfer register for vertically transferring the charges accumulated in the photoelectric conversion unit, and a signal transferred by the vertical charge transfer register. For an image pickup device having a horizontal charge transfer register for transferring charges in a horizontal direction, signal charges are accumulated in order to accumulate signal charges after discharging unnecessary charges among the photoelectric charges accumulated in the photoelectric conversion unit. Control means for controlling time; and discharging means for discharging unnecessary charge existing in the vertical charge transfer register by driving the vertical charge transfer register and the horizontal charge transfer register at a higher speed than a normal read speed. During the unnecessary charge discharging period in which unnecessary charges are discharged by the discharging means, a time interval including clamping timing for the output of the image sensor is included. Te, the imaging device driving circuit, characterized in that it comprises a stop means for stopping the charge discharging drive for the horizontal charge transfer register of the image pickup device.