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JP2000332969A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

Info

Publication number
JP2000332969A
JP2000332969A JP11139647A JP13964799A JP2000332969A JP 2000332969 A JP2000332969 A JP 2000332969A JP 11139647 A JP11139647 A JP 11139647A JP 13964799 A JP13964799 A JP 13964799A JP 2000332969 A JP2000332969 A JP 2000332969A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
black level
signal
digital
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11139647A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Shimomura
研一 下邨
Kazunori Okui
一規 奥井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP11139647A priority Critical patent/JP2000332969A/en
Publication of JP2000332969A publication Critical patent/JP2000332969A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路構成を複雑化させることなく黒レベル補
正を正確に行なうことのできる集積化されたイメージセ
ンサを提供する。 【解決手段】 受光素子アレイ(1)から出力される画
素信号をアナログ/デジタル変換回路(3)によりデジ
タル信号に変換した後黒レベル補正の基準値となる黒レ
ベル値を算出して保持する。
(57) [Problem] To provide an integrated image sensor capable of accurately performing black level correction without complicating a circuit configuration. A pixel signal output from a light receiving element array (1) is converted into a digital signal by an analog / digital conversion circuit (3), and a black level value serving as a reference value for black level correction is calculated and held.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
に関し、特に、光信号を電気信号に変換する受光素子が
アレイ状に配置された受光素子アレイと、この受光素子
アレイからのアナログ電気信号をデジタル値に変換する
アナログ/デジタル変換回路とが集積化された半導体集
積回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and, more particularly, to a light receiving element array in which light receiving elements for converting an optical signal into an electric signal are arranged in an array, and an analog electric signal from the light receiving element array. The present invention relates to a semiconductor integrated circuit in which an analog / digital conversion circuit for converting a digital value is integrated.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12は、イメージセンサの機能的構成
を示す図である。図12において、イメージセンサは、
光信号を電気信号に変換する受光素子アレイ500と、
この受光素子アレイにより生成された信号を読出すため
の信号読出部502と、この信号読出部502により読
出された電気信号を順次読出して処理部へ与える信号出
力部504を含む。
2. Description of the Related Art FIG. 12 is a diagram showing a functional configuration of an image sensor. In FIG. 12, the image sensor
A light receiving element array 500 that converts an optical signal into an electric signal,
It includes a signal reading unit 502 for reading a signal generated by the light receiving element array, and a signal output unit 504 for sequentially reading electric signals read by the signal reading unit 502 and providing the read signals to a processing unit.

【0003】受光素子アレイ500において、2次元イ
メージセンサの場合、行列状に受光素子が配置され、各
受光素子が、光信号を電気信号に変換する。信号読出部
502は、このイメージセンサの構成により異なるが、
受光素子アレイ500において、生成された電気信号
を、フレーム単位またはライン単位で読出す。信号出力
部504は、この信号読出部502により読出された画
素データを、1行(1水平走査線に相当)ごとに順次出
力する。通常、信号読出部502および信号出力部50
4は、クロック信号に同期して、順次電気信号(電荷)
をそれぞれ垂直および水平方向に転送するシフトレジス
タ構成を備える。
In the light receiving element array 500, in the case of a two-dimensional image sensor, light receiving elements are arranged in a matrix, and each light receiving element converts an optical signal into an electric signal. The signal reading unit 502 differs depending on the configuration of the image sensor.
In the light receiving element array 500, the generated electric signal is read out in frame units or line units. The signal output unit 504 sequentially outputs the pixel data read by the signal reading unit 502 for each row (corresponding to one horizontal scanning line). Normally, the signal readout unit 502 and the signal output unit 50
4 is an electric signal (charge) sequentially in synchronization with the clock signal.
Are transferred in the vertical and horizontal directions, respectively.

【0004】図13は、受光素子の構成の一例を示す図
である。図13において、受光素子は、たとえばフォト
ダイオードで構成される光電変換部510と、読出クロ
ック信号φに応答してこの光電変換部510により生成
された電気信号を読出す読出ゲート512を含む。この
図13に示す受光素子においては、PN接合容量が用い
られ、光信号の強度(光量)に応じて、このPN接合容
量に電荷が蓄積される。読出ゲートが、この光電変換部
510により蓄積された電荷を、読出クロック信号φに
従って読出す。イメージセンサが、2次元イメージセン
サの場合、受光素子は、各画素に対応して行および列の
アレイ状に配列されており、この読出ゲート512によ
り読出された電気信号が、画面上水平方向に沿って順次
転送される(信号読出部502の動作)。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a light receiving element. In FIG. 13, the light receiving element includes a photoelectric conversion unit 510 formed of, for example, a photodiode, and a read gate 512 for reading an electric signal generated by photoelectric conversion unit 510 in response to read clock signal φ. In the light receiving element shown in FIG. 13, a PN junction capacitance is used, and charges are accumulated in the PN junction capacitance according to the intensity (light amount) of the optical signal. The read gate reads the charge accumulated by photoelectric conversion unit 510 according to read clock signal φ. When the image sensor is a two-dimensional image sensor, the light receiving elements are arranged in an array of rows and columns corresponding to the respective pixels, and the electric signals read by the read gate 512 are arranged in a horizontal direction on the screen. (Operation of the signal reading unit 502).

【0005】受光素子は、PN接合容量を電荷蓄積部と
して利用するフォトダイオードを光電変換部として備え
ているが、たとえばMOSキャパシタが光電変換部にお
いて用いられてもよい。
[0005] The light receiving element includes a photodiode using a PN junction capacitance as a charge storage unit as a photoelectric conversion unit. For example, a MOS capacitor may be used in the photoelectric conversion unit.

【0006】この図13に示すように、受光素子は、入
射光の光量に応じて、その蓄積電荷量が変化する。
As shown in FIG. 13, the amount of charge stored in the light receiving element changes in accordance with the amount of incident light.

【0007】図14は、イメージセンサにおける電荷蓄
積時間と出力電位の関係を示す図である。図14におい
て、横軸に蓄積時間を示し、縦軸に、出力電位を示す。
直線群Iは、ある照度における画素(受光素子)の出力
を示し、直線IIは、黒レベルの出力を示し、直線II
Iは、補正後の理想黒レベル出力を示す。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the charge accumulation time and the output potential in the image sensor. In FIG. 14, the horizontal axis indicates the accumulation time, and the vertical axis indicates the output potential.
A straight line group I indicates an output of a pixel (light receiving element) at a certain illuminance, a straight line II indicates a black level output, and a straight line II
I indicates an ideal black level output after correction.

【0008】この図14に示すように、蓄積時間tが長
くなれば、受光素子に蓄積される電荷量も多くなり、そ
の出力電位も高くなる。したがって、黒レベルの基準値
を与える素子の出力電圧も、光のリーク等により徐々に
上昇する。すなわち、暗い条件のもとで、明確な画像を
取得するために、この蓄積時間tを長くすると、“黒”
であるべき部分も明るくなり、正確な画像を得ることが
できなくなる。したがって、イメージセンサの画質を高
くするためには、輝度の基準を与える黒レベルを正確に
出力する必要がある。
As shown in FIG. 14, as the accumulation time t becomes longer, the amount of electric charge accumulated in the light receiving element increases, and the output potential thereof also increases. Therefore, the output voltage of the element that gives the reference value of the black level gradually increases due to light leakage or the like. That is, if the accumulation time t is increased to obtain a clear image under a dark condition, the “black”
Is also brightened, and an accurate image cannot be obtained. Therefore, in order to enhance the image quality of the image sensor, it is necessary to accurately output a black level that provides a reference for luminance.

【0009】従来は、この“黒”に対応する画素(遮光
素子)から出力される黒レベル出力をクランプし、全画
素の出力値からこの黒レベルを減算する黒レベル補正と
呼ぶ処理が行なわれている。この場合、図14に示すよ
うに、直線IIで示される黒レベルは、クランプされ
て、元の画素出力値から減算されるため、理想黒レベル
出力は、直線IIIで示すように等価的に電位が0とな
る。この場合、有効画素の出力は直線群Iにおける直線
Iaから直線Ibにその出力電位が変化する。これによ
り、対象撮像の黒の部分を正確に黒として処理し、この
黒を基準とした画素出力値が得られる。
Conventionally, a process called black level correction is performed in which the black level output from the pixel (light-shielding element) corresponding to "black" is clamped and the black level is subtracted from the output values of all the pixels. ing. In this case, as shown in FIG. 14, the black level indicated by the straight line II is clamped and subtracted from the original pixel output value, so that the ideal black level output is equivalent to the potential as indicated by the straight line III. Becomes 0. In this case, the output potential of the effective pixel changes from the straight line Ia in the straight line group I to the straight line Ib. As a result, the black portion of the target image is accurately processed as black, and a pixel output value based on this black is obtained.

【0010】図15は、従来の、黒レベル補正機能を有
するイメージセンサの構成を概略的に示す図である。図
15において、このイメージセンサは、受光素子アレイ
500から読出されて出力される黒レベル基準信号に従
って、受光素子アレイ500から出力される画素信号の
黒レベル補正を行なう黒レベル補正回路510と、この
黒レベル補正回路510の出力信号に対しγ補正を行な
うガンマ補正回路512と、ガンマ補正回路512の出
力信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル
(A/D)変換回路514を含む。
FIG. 15 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional image sensor having a black level correction function. Referring to FIG. 15, the image sensor includes a black level correction circuit 510 that performs black level correction of a pixel signal output from light receiving element array 500 in accordance with a black level reference signal read and output from light receiving element array 500. It includes a gamma correction circuit 512 for performing gamma correction on the output signal of the black level correction circuit 510, and an analog / digital (A / D) conversion circuit 514 for converting the output signal of the gamma correction circuit 512 into a digital signal.

【0011】受光素子アレイ500においては、光が入
射される受光素子と、光が遮蔽される受光素子とが配置
される。この入射光が遮蔽されて黒レベルの基準信号を
生成する受光素子を、以下、「遮光画素」と称し、光が
入射されて撮像情報に応じた電気信号を生成する受光素
子を以下、「有効画素」と称する。
In the light receiving element array 500, a light receiving element on which light is incident and a light receiving element on which light is shielded are arranged. The light-receiving element that blocks the incident light and generates a black-level reference signal is hereinafter referred to as a “light-shielded pixel”, and the light-receiving element that receives light and generates an electric signal according to imaging information is hereinafter referred to as an “effective pixel”. Pixel ".

【0012】黒レベル補正回路510は、黒レベルに対
応する電位を保持するクランプ容量510aと、クラン
プ容量510aの充電電位と受光素子アレイ500から
出力されるアナログ電気信号との減算を行なうアナログ
減算回路510bと、このアナログ減算回路510bの
出力信号に従って、クランプ容量510aの電位を調整
する信号を生成するU/D制御回路510cと、U/D
制御回路510cの出力信号に従って、クランプ容量5
10aをそれぞれ充電および放電する可変電流源510
dおよび510eを含む。
A black level correction circuit 510 includes a clamp capacitor 510a for holding a potential corresponding to a black level, and an analog subtraction circuit for subtracting a charge potential of the clamp capacitor 510a from an analog electric signal output from the light receiving element array 500. 510b, a U / D control circuit 510c for generating a signal for adjusting the potential of the clamp capacitor 510a according to the output signal of the analog subtraction circuit 510b,
According to the output signal of the control circuit 510c, the clamp capacitance 5
Variable current source 510 for charging and discharging 10a, respectively
d and 510e.

【0013】アナログ減算回路510bは、たとえば利
得1の差動増幅器で構成され、クランプ容量510aの
充電電位と受光素子アレイ500から出力される撮像情
報に応じたアナログ電気信号との差に応じた信号を出力
する。有効画素信号の出力の前に遮光画素の読出しを行
なって黒レベルを補正する期間が設けられている。この
黒レベル補正期間においてU/D制御回路510cが活
性化され、アナログ減算回路510bの出力信号に従っ
て、可変電流源510dおよび510eの供給電流量
を、アナログ減算回路510bの出力信号レベルが0と
なるように調整する。このアナログ減算回路510bの
出力信号レベルが高くなると、応じてU/D制御回路5
10cは、可変電流源510dの供給電流量を増加さ
せ、一方、アナログ減算回路510bの出力信号レベル
が低くなると、このU/D制御回路510cが、可変電
流源510eの放電電流量を増加させる。これにより、
クランプ容量510aには、遮光画素の出力に応じた電
圧が保持される。有効画素読出期間(出力期間)におい
ては、U/D制御回路510cは非活性化され、クラン
プ容量510aの電圧が一定に保持される。
The analog subtraction circuit 510b is constituted by, for example, a differential amplifier having a gain of 1, and has a signal corresponding to the difference between the charged potential of the clamp capacitor 510a and the analog electric signal output from the light receiving element array 500 in accordance with the imaging information. Is output. Before the output of the effective pixel signal, there is provided a period for reading the light-shielded pixel and correcting the black level. During this black level correction period, the U / D control circuit 510c is activated, and according to the output signal of the analog subtraction circuit 510b, the supply current amounts of the variable current sources 510d and 510e and the output signal level of the analog subtraction circuit 510b become 0. Adjust as follows. When the output signal level of the analog subtraction circuit 510b increases, the U / D control circuit 5
10c increases the amount of supply current of the variable current source 510d. On the other hand, when the output signal level of the analog subtraction circuit 510b decreases, the U / D control circuit 510c increases the amount of discharge current of the variable current source 510e. This allows
The clamp capacitor 510a holds a voltage corresponding to the output of the light-shielded pixel. In the effective pixel readout period (output period), U / D control circuit 510c is inactivated, and the voltage of clamp capacitor 510a is kept constant.

【0014】ガンマ補正回路512は、受光素子アレイ
500のγ特性を補正し、このアナログ電気信号の低照
度部分の領域での利得を高くし、再生画像が人間の目に
自然に見えるように変換する。
The gamma correction circuit 512 corrects the gamma characteristic of the light receiving element array 500, increases the gain of the analog electric signal in the low illuminance area, and converts the reproduced image so that the reproduced image looks natural to the human eye. I do.

【0015】A/D変換回路514は、このガンマ補正
回路512から出力されるアナログ信号をデジタル値に
変換する。
The A / D conversion circuit 514 converts the analog signal output from the gamma correction circuit 512 into a digital value.

【0016】有効画素読出時においては、U/D制御回
路510cは、黒レベル補正期間終了時におけるクラン
プ容量510aの充電電圧を維持する(可変電流源51
0dおよび510eの電流供給動作を停止する)。有効
画素から読出されて出力されるアナログ電気信号は、こ
のアナログ減算回路502bによりクランプ容量510
aの充電電圧で減算され、有効画素から読出されて出力
されるアナログ電気信号の黒レベル補正が行なわれる。
During effective pixel reading, the U / D control circuit 510c maintains the charging voltage of the clamp capacitor 510a at the end of the black level correction period (variable current source 51).
0d and 510e are stopped). The analog electric signal read out from the effective pixel and output is clamped by the analog subtraction circuit 502b.
The black level correction is performed on the analog electric signal read out from the effective pixel and output after being subtracted by the charging voltage a.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】この図15に示すアナ
ログ黒レベル補正回路においては、有効画素から読出さ
れるアナログ電気信号に対する黒レベルを補正すること
ができる。しかしながら、このアナログ黒レベル補正回
路510の後段に設けられるガンマ補正回路512は、
低照度部分の領域で利得を高くしており、したがって黒
レベルがこの低照度部分において変化する。したがっ
て、ガンマ補正回路512の後段において再び黒レベル
を補正する必要が生じる。
The analog black level correction circuit shown in FIG. 15 can correct the black level of an analog electric signal read from an effective pixel. However, the gamma correction circuit 512 provided after the analog black level correction circuit 510
The gain is high in the low illuminance area, so that the black level changes in this low illuminance area. Therefore, it becomes necessary to correct the black level again in the subsequent stage of the gamma correction circuit 512.

【0018】A/D変換回路514においては、デジタ
ル値の参照電位は、ラダー抵抗により決定される。した
がって、このラダー抵抗の特性により、A/D変換回路
514の0レベル参照電位が決定される。一方、アナロ
グ黒補正回路510においては、その0レベルは、アナ
ログ減算回路(減算増幅器)510bの入出力特性、U
/D制御回路510cの応答特性により主として決定さ
れる。これらの回路は、通常MOSトランジスタ(絶縁
ゲート型電界効果トランジスタ)で構成されており、そ
れらの回路特性は、MOSトランジスタのゲート長、ゲ
ート幅およびしきい値電圧などの特性により決定され
る。このA/D変換回路514のラダー抵抗の製造プロ
セスと、アナログ黒レベル補正回路510のMOSトラ
ンジスタの製造プロセスとは異なり、したがって製造プ
ロセスにおけるこれらのパラメータのばらつきが異なる
ため、これらのプロセスのパラメータのばらつきを補償
して、アナログ黒レベル補正回路の出力する0レベルの
信号電位と、A/D変換回路514の0レベル参照電位
とを正確に一致させるのは困難である。これにより、正
確に黒レベルを補正することができなくなるという問題
が生じる。
In the A / D conversion circuit 514, the reference potential of the digital value is determined by the ladder resistance. Therefore, the zero level reference potential of the A / D conversion circuit 514 is determined by the characteristics of the ladder resistance. On the other hand, in the analog black correction circuit 510, the 0 level indicates the input / output characteristics of the analog subtraction circuit (subtraction amplifier) 510b,
It is mainly determined by the response characteristics of the / D control circuit 510c. These circuits are usually composed of MOS transistors (insulated gate field effect transistors), and their circuit characteristics are determined by characteristics such as the gate length, gate width, and threshold voltage of the MOS transistor. Since the manufacturing process of the ladder resistance of the A / D conversion circuit 514 is different from the manufacturing process of the MOS transistor of the analog black level correction circuit 510, and the variation of these parameters in the manufacturing process is different, the parameters of these processes are different. It is difficult to compensate for the variation and accurately match the 0-level signal potential output from the analog black level correction circuit with the 0-level reference potential of the A / D conversion circuit 514. This causes a problem that the black level cannot be accurately corrected.

【0019】さらに、イメージセンサは、固体撮像素子
としてできるだけ高集積化させることが望ましく、回路
規模を増大させるのは好ましくない。
Further, it is desirable that the image sensor be integrated as high as possible as a solid-state image sensor, and it is not preferable to increase the circuit scale.

【0020】それゆえ、この発明の目的は、正確に、有
効画素信号の黒レベルを補正することのできる高集積化
に適した半導体集積回路を提供することである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit which can accurately correct the black level of an effective pixel signal and is suitable for high integration.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体集
積回路は、アレイ状に配列され、かつ各々が光信号をア
ナログ電気信号に変換する受光素子と、黒レベル参照信
号を生成するための遮光素子とを含む受光素子アレイ
と、この受光素子アレイからのアナログ電気信号をデジ
タル信号に変換するためのアナログ/デジタル変換回路
と、このアナログ/デジタル変換回路からの黒レベル参
照信号に対応するデジタル参照信号を受けて、黒レベル
基準デジタル信号を生成して保持する黒レベル保持回路
と、アナログ/デジタル変換回路からの受光素子の出力
するアナログ電気信号に対応する有効画素デジタル信号
を受け、該受けた有効画素デジタル信号を黒レベル基準
デジタル信号に従ってレベル補正するレベル補正回路
と、このレベル補正回路の出力値と所定の黒レベルクラ
ンプ値とを受け、レベル補正回路の出力値の符号に従っ
てレベル補正回路の出力値および黒レベルクランプ値の
一方を画素デジタル信号として選択して出力する飽和処
理部を備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit which is arranged in an array and each of which receives a light receiving element for converting a light signal into an analog electric signal and a black level reference signal. A light receiving element array including a light shielding element, an analog / digital conversion circuit for converting an analog electric signal from the light receiving element array into a digital signal, and a digital signal corresponding to a black level reference signal from the analog / digital conversion circuit A black level holding circuit for generating and holding a black level reference digital signal in response to the reference signal; and an effective pixel digital signal corresponding to an analog electric signal output from the light receiving element from the analog / digital conversion circuit. A level correction circuit for level correcting the effective pixel digital signal according to the black level reference digital signal; Receiving a predetermined black level clamp value and a predetermined black level clamp value, and selecting and outputting one of the output value of the level correction circuit and the black level clamp value as a pixel digital signal according to the sign of the output value of the level correction circuit. Prepare.

【0022】請求項2に係る半導体集積回路は、請求項
1の黒レベルクランプ値が0に等しい。
In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect, the black level clamp value of the first aspect is equal to zero.

【0023】請求項3に係る半導体集積回路は、請求項
1の黒レベル保持回路が、複数の黒レベル参照デジタル
信号の平均値を算出して黒レベル基準デジタル信号とし
て出力する回路を備える。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit, wherein the black level holding circuit of the first aspect includes a circuit for calculating an average value of a plurality of black level reference digital signals and outputting the average value as a black level reference digital signal.

【0024】請求項4に係る半導体集積回路は、請求項
1の黒レベル保持回路が、複数の黒レベル参照デジタル
信号の平均値を求める回路と、オフセット値を格納する
ためのオフセットレジスタと、平均値をオフセット値で
修正して黒レベル基準デジタル信号として出力するオフ
セット回路とを備える。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit, wherein the black level holding circuit according to the first aspect includes a circuit for obtaining an average value of a plurality of black level reference digital signals; an offset register for storing an offset value; An offset circuit for correcting the value with an offset value and outputting the corrected value as a black level reference digital signal.

【0025】請求項5に係る半導体集積回路は、請求項
1の黒レベル保持回路が、デジタル参照信号を第1の入
力に受ける2入力加算回路と、この加算回路の出力値を
累算し該累算値を加算回路の第2の入力へ与える累算回
路と、累算回路の累算回数でこの累算回路の累算値を除
算する除算回路とを含む。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor integrated circuit according to the first aspect, the black level holding circuit according to the first aspect includes a two-input adding circuit receiving a digital reference signal at a first input, and accumulating an output value of the adding circuit. An accumulator circuit for applying the accumulated value to the second input of the adder circuit, and a divider circuit for dividing the accumulated value of the accumulator circuit by the number of accumulations of the accumulator circuit.

【0026】請求項6に係る半導体集積回路は、請求項
5の累算回路が、ラッチ回路で構成され、除算回路から
黒レベル基準信号が出力される。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit, wherein the accumulation circuit according to the fifth aspect is constituted by a latch circuit, and the division circuit outputs a black level reference signal.

【0027】請求項7に係る半導体集積回路は、請求項
5の黒レベル保持回路が、さらに、除算回路の出力値を
ラッチして黒レベル基準デジタル信号を出力するラッチ
を含む。
According to a seventh aspect of the present invention, the black level holding circuit of the fifth aspect further includes a latch for latching an output value of the division circuit and outputting a black level reference digital signal.

【0028】請求項8に係る半導体集積回路は、請求項
1の黒レベル保持回路が、レベル補正回路を構成する加
算器の出力値をラッチするラッチ回路と、このラッチ回
路の出力値の符号を反転した補数値を生成する回路と、
アナログ/デジタル変換回路の出力値を受け、有効画素
デジタル信号印加時補数値を選択しかつデジタル参照信
号印加時ラッチ回路の出力値を選択する選択回路とを含
む。加算器は、アナログ/デジタル変換回路の出力値と
選択回路の出力値を加算する。
In the semiconductor integrated circuit according to the present invention, the black level holding circuit according to claim 1 is a latch circuit for latching an output value of an adder constituting a level correction circuit, and a sign of the output value of the latch circuit. A circuit for generating an inverted complement value;
A selection circuit that receives an output value of the analog / digital conversion circuit, selects a complement value when an effective pixel digital signal is applied, and selects an output value of the latch circuit when a digital reference signal is applied. The adder adds the output value of the analog / digital conversion circuit and the output value of the selection circuit.

【0029】請求項9に係る半導体集積回路は、請求項
1の半導体集積回路は、さらに、アナログ黒レベル参照
信号を受け、入力アナログ信号のレベルを補正する黒レ
ベルをクランプして、黒レベルの補正後、該補正された
アナログ信号をアナログ/デジタル変換回路へ与えるア
ナログ黒レベル補正回路をさらに備える。黒レベル保持
回路は、このアナログ黒レベル補正回路のクランプ動作
完了後黒レベル基準デジタル信号を生成する動作を開始
する。
According to a ninth aspect of the present invention, the semiconductor integrated circuit of the first aspect further receives an analog black level reference signal, clamps a black level for correcting a level of an input analog signal, and adjusts the black level. After the correction, an analog black level correction circuit that supplies the corrected analog signal to an analog / digital conversion circuit is further provided. The black level holding circuit starts the operation of generating a black level reference digital signal after the completion of the clamp operation of the analog black level correction circuit.

【0030】請求項10に係る半導体集積回路は、請求
項1の黒レベル保持回路が、2のべき乗個の遮光素子か
らのデジタル参照信号を累算する累算回路と、この累算
回路の出力値をそのビット位置のシフト動作により除算
するシフタとを含む。
According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor integrated circuit according to the first aspect, the black level holding circuit according to the first aspect accumulates digital reference signals from the power-of-two light-blocking elements, and an output of the accumulation circuit. And a shifter for dividing the value by a shift operation of the bit position.

【0031】アナログ/デジタル変換後の画素出力信号
に従って黒レベルを算出しており、黒レベルは、アナロ
グ/デジタル変換の影響を受けることはなく、正確な黒
レベル補正を行なうことができる。
The black level is calculated in accordance with the pixel output signal after the analog / digital conversion. The black level is not affected by the analog / digital conversion, and accurate black level correction can be performed.

【0032】また、アナログ/デジタル変換された信号
を処理するため、この黒レベル補正回路をデジタル回路
で構成され、演算増幅器のようなアナログ回路の応答特
性を調整するための微妙な回路パラメータの調整が不要
となり、回路構成が簡略化される。
Further, in order to process the analog / digital converted signal, this black level correction circuit is constituted by a digital circuit, and delicate circuit parameter adjustment for adjusting the response characteristics of an analog circuit such as an operational amplifier. Is unnecessary, and the circuit configuration is simplified.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】[実施の形態1]図1は、この発
明に従う半導体集積回路の全体の構成を概略的に示す図
である。図1において、この発明に従う半導体集積回路
(イメージセンサ)は、光信号を電気信号に変換する受
光素子アレイ1と、この受光素子アレイ1から出力され
るアナログ電気信号にγ補正を行なうガンマ補正回路2
と、ガンマ補正回路2の出力するアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するアナログ/デジタル(A/D)変換回
路3と、このA/D変換回路3からのデジタル値に従っ
て黒レベル補正を行なうデジタル黒レベル補正回路4を
含む。
[First Embodiment] FIG. 1 schematically shows an entire configuration of a semiconductor integrated circuit according to the present invention. 1, a semiconductor integrated circuit (image sensor) according to the present invention includes a light receiving element array 1 for converting an optical signal into an electric signal, and a gamma correction circuit for performing gamma correction on an analog electric signal output from light receiving element array 1. 2
An analog / digital (A / D) conversion circuit 3 for converting an analog signal output from the gamma correction circuit 2 into a digital signal; and a digital black level for performing black level correction according to the digital value from the A / D conversion circuit 3. A correction circuit 4 is included.

【0034】受光素子アレイ1は、有効画素が行列状に
配列される有効画素アレイ1aと、遮光画素が所定数配
置される遮光画素部1bを含む。この遮光画素部1bに
は、1行または複数行に遮光画素が配置される。
The light-receiving element array 1 includes an effective pixel array 1a in which effective pixels are arranged in a matrix, and a light-shielded pixel section 1b in which a predetermined number of light-shielded pixels are arranged. In the light-shielded pixel section 1b, light-shielded pixels are arranged in one or more rows.

【0035】ガンマ補正回路2およびA/D変換回路3
は、図14に示すガンマ補正回路512およびA/D変
換回路514に相当する。
Gamma correction circuit 2 and A / D conversion circuit 3
Corresponds to the gamma correction circuit 512 and the A / D conversion circuit 514 shown in FIG.

【0036】本発明において、A/D変換回路3により
デジタル値に変換された画素デジタル値を利用して、黒
レベル値の算出および黒レベル補正を行なう。
In the present invention, the black level value is calculated and the black level is corrected using the pixel digital value converted into a digital value by the A / D conversion circuit 3.

【0037】デジタル黒レベル補正回路4は、したがっ
てデジタル回路であり、入出力応答特性を調整するため
の微妙な回路パラメータを調整する必要がなく、正確な
黒レベル補正を行なうことができる。
The digital black level correction circuit 4 is therefore a digital circuit, and can perform accurate black level correction without having to adjust delicate circuit parameters for adjusting input / output response characteristics.

【0038】図2は、図1に示すデジタル黒レベル補正
回路の構成を概略的に示す図である。図2において、デ
ジタル黒レベル補正回路4は、A/D変換回路3からの
デジタル変換された画素信号(AD出力信号)を第1の
入力に受ける加算器4aと、加算器4aの出力値を格納
しかつ格納値を加算器4aの第2の入力へ与えるアキュ
ムレータ4bと、アキュムレータ4bの出力値のビット
位置を右方向へシフトす右シフタ4cと、右シフタ4c
の出力信号を黒ラッチ指示信号φBLに従ってラッチす
る黒レベルラッチ回路4dと、A/D変換回路3からの
有効画素デジタル信号から黒レベルラッチ回路4dにラ
ッチされた黒レベルを減算する減算器4eと、黒レベル
クランプ値である“0”(8ビット)を出力するリテラ
ルゼロ回路4fと、減算器4eのキャリーに従って減算
器4eの出力値およびリテラルゼロ回路4fからのクラ
ンプ値の一方を選択して画素デジタル出力PDを生成す
るセレクタ4gを含む。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the digital black level correction circuit shown in FIG. In FIG. 2, a digital black level correction circuit 4 includes an adder 4a that receives a digitally converted pixel signal (AD output signal) from the A / D conversion circuit 3 at a first input, and an output value of the adder 4a. Accumulator 4b for storing and providing the stored value to the second input of adder 4a, right shifter 4c for shifting the bit position of the output value of accumulator 4b rightward, and right shifter 4c
And a subtractor 4e for subtracting the black level latched by the black level latch circuit 4d from the effective pixel digital signal from the A / D conversion circuit 3; And a literal zero circuit 4f for outputting a black level clamp value "0" (8 bits), and one of the output value of the subtractor 4e and the clamp value from the literal zero circuit 4f in accordance with the carry of the subtractor 4e. A selector 4g for generating a pixel digital output PD is included.

【0039】A/D変換回路3は、一例として8ビット
のデジタル信号を生成する。加算器4aは、たとえば1
4ビット加算器であり、アキュムレータ4bは、リセッ
ト信号φRSTに従ってその格納値がリセットされ、か
つ累算指示信号φACMに従って加算器4aの出力値を
格納する。
The A / D conversion circuit 3 generates an 8-bit digital signal as an example. The adder 4a is, for example, 1
Accumulator 4b is a 4-bit adder. Accumulator 4b has its stored value reset according to reset signal φRST, and stores the output value of adder 4a according to accumulation instruction signal φACM.

【0040】右シフタ4cは、このアキュムレータ4b
の14ビットの格納値を6ビット右方向(下位方向)へ
シフトして、×1/64の除算演算を実行する。
The right shifter 4c is connected to the accumulator 4b
Is shifted to the right (lower direction) by 6 bits, and a 1/64 division operation is executed.

【0041】減算器4eが、黒レベルラッチ回路4dに
ラッチされた黒レベルを、A/D変換回路3からの有効
画素デジタル信号から減算しており、有効画素デジタル
信号に対するレベル補正を行なっている。
The subtractor 4e subtracts the black level latched by the black level latch circuit 4d from the effective pixel digital signal from the A / D conversion circuit 3, and performs level correction on the effective pixel digital signal. .

【0042】セレクタ4gは、減算器4eの出力値が負
のときには、リテラルゼロ回路4fからの8ビットの0
(00H)を選択する。したがって、セレクタ4gから
出力される黒レベルのクランプ値は、0(00H)とな
る。なお、セレクタ4gは、減算器4eのキャリーに従
ってその選択経路が切換えられている。たとえば減算器
4eが、絶対値減算器の場合、その減算結果が負の場合
には、キャリーが“0”となる。また減算器4eが2の
補数の減算器の場合、減算結果が負の場合、符号ビット
がキャリーとして出力され、そのキャリーの値が0とな
る。減算結果が非負のときキャリーは“1”となる。次
に、この図2に示すデジタル黒レベル補正回路の動作に
ついて図3に示すタイミングチャート図を参照して説明
する。
When the output value of the subtractor 4e is negative, the selector 4g outputs the 8-bit 0 from the literal zero circuit 4f.
(00H) is selected. Therefore, the clamp value of the black level output from the selector 4g is 0 (00H). The selection path of the selector 4g is switched according to the carry of the subtractor 4e. For example, when the subtractor 4e is an absolute value subtractor, if the subtraction result is negative, the carry becomes "0". When the subtractor 4e is a two's complement subtractor, if the subtraction result is negative, the sign bit is output as a carry, and the value of the carry becomes zero. When the subtraction result is non-negative, the carry becomes "1". Next, the operation of the digital black level correction circuit shown in FIG. 2 will be described with reference to the timing chart shown in FIG.

【0043】受光素子アレイ1においては、クロック信
号CLKに従って、垂直方向への画素信号の転送が行な
われている。有効画素アレイ1aからの有効画素信号を
読出して出力する前に、遮光画素部1bの遮光画素から
の黒レベル基準信号が出力される。この有効画素アレイ
1aに格納される有効画素単位で、黒レベルの補正を行
なう。したがって、まず、1つのフレームまたはフィー
ルドの有効画素のデータの読出/出力が完了すると、リ
セット信号φRSTが活性化され、アキュムレータ4b
の格納値が0にクリアされる。次いで、このリセット信
号φRSTの活性化に応答して、黒期間信号が活性化さ
れ、遮光画素部1bの遮光画素の蓄積電荷がクロック信
号CLKに従って読出される。この受光素子アレイ1か
ら出力される遮光画素の黒レベル基準アナログ信号は、
A/D変換回路3においてデジタル信号に変換される。
図3においては、このA/D変換回路3からの8ビット
のAD出力信号は、クロック信号CLKの2倍の周期で
出力されるように示される。
In the light receiving element array 1, pixel signals are transferred in the vertical direction according to the clock signal CLK. Before reading and outputting an effective pixel signal from the effective pixel array 1a, a black level reference signal is output from a light-shielded pixel of the light-shielded pixel section 1b. The black level is corrected for each effective pixel stored in the effective pixel array 1a. Therefore, first, when reading / output of data of valid pixels in one frame or field is completed, reset signal φRST is activated and accumulator 4b
Is cleared to 0. Then, in response to the activation of the reset signal φRST, the black period signal is activated, and the charges stored in the light-shielded pixels of the light-shielded pixel portion 1b are read out according to the clock signal CLK. The black level reference analog signal of the light-shielded pixel output from the light receiving element array 1 is
The signal is converted into a digital signal in the A / D conversion circuit 3.
FIG. 3 shows that the 8-bit AD output signal from A / D conversion circuit 3 is output at twice the cycle of clock signal CLK.

【0044】このA/D変換回路3からのAD出力信号
は、加算器4aへ与えられる。加算器4aは、このAD
出力信号とアキュムレータ4bの格納値との加算を行な
い、該加算結果をアキュムレータ4bに加える。アキュ
ムレータ4bは、累算信号φACMが活性化されると、
加算器4aからの14ビットの出力値を格納しかつ出力
する。したがって、図3に示すように、最初の遮光画素
からのデジタル参照信号が“12H”のとき、この累算
信号φACMに従って、アキュムレータ4bが、デジタ
ル参照値“12H”を格納する。次いで、AD出力信号
が“13H”のとき、加算器4aは、かのアキュムレー
タ4bに格納された画素値“12H”と新たに与えられ
たAD出力信号(デジタル参照信号)と加算する。この
加算結果“25H”が、再びアキュムレータ4bに、累
算信号φACMに従って格納される。この累算操作を6
4回実行する。すなわち、遮光画素部1bにおいて少な
くとも64個の遮光画素を黒レベル基準信号を導出する
ために配置する。これらの64個の遮光画素は、遮光画
素部1bに含まれる複数の遮光画素の一部であってもよ
い。
The AD output signal from the A / D conversion circuit 3 is applied to an adder 4a. The adder 4a calculates the AD
The output signal is added to the value stored in the accumulator 4b, and the result of the addition is added to the accumulator 4b. When the accumulation signal φACM is activated, the accumulator 4b
The 14-bit output value from the adder 4a is stored and output. Therefore, as shown in FIG. 3, when the digital reference signal from the first light-shielded pixel is “12H”, accumulator 4b stores digital reference value “12H” in accordance with accumulated signal φACM. Next, when the AD output signal is “13H”, the adder 4a adds the pixel value “12H” stored in the accumulator 4b to the newly given AD output signal (digital reference signal). This addition result "25H" is stored again in accumulator 4b according to accumulation signal φACM. This accumulation operation is 6
Execute four times. That is, at least 64 light-shielded pixels in the light-shielded pixel section 1b are arranged to derive a black level reference signal. These 64 light-shielded pixels may be a part of a plurality of light-shielded pixels included in the light-shielded pixel portion 1b.

【0045】このアキュムレータ4bの出力信号は右シ
フタ4cへ与えられ、6ビット右シフト操作が行なわれ
てアキュムレータ4bの出力値が係数64で除算され
る。累算操作を64回実行した後、黒ラッチ信号φBL
が活性化され、黒レベルラッチ回路4dが、右シフタ4
cの出力値を取込みラッチする。図3においては、アキ
ュムレータ4bの格納値“2C9”を、係数64で除算
した値“0B”が黒レベル値としてラッチされる状態を
示す。この黒レベルラッチ回路4dの出力値は、一例と
して8ビットである。
The output signal of accumulator 4b is applied to right shifter 4c, and a 6-bit right shift operation is performed to divide output value of accumulator 4b by coefficient 64. After performing the accumulation operation 64 times, the black latch signal φBL
Is activated, and the black level latch circuit 4d
The output value of c is latched. FIG. 3 shows a state where the value “0B” obtained by dividing the stored value “2C9” of the accumulator 4b by the coefficient 64 is latched as the black level value. The output value of the black level latch circuit 4d is, for example, 8 bits.

【0046】黒ラッチ信号φBLが活性化されると、黒
期間信号が非活性化され、次いで、有効画素期間信号が
活性化され、有効画素アレイ1aからの有効画素の信号
が読出/出力される。減算器4eは、A/D変換回路3
からのAD出力信号から黒レベルラッチ回路4dにラッ
チされた黒レベル値を減算する。減算結果が非負の場合
には、キャリーは“1”であり、セレクタ4gは、減算
器4eの出力値を選択して、画素デジタル出力P2とし
て出力する。一方、AD出力信号がたとえば09である
場合、黒レベルラッチ回路4dにラッチされた黒レベル
は、“0B”であり、このAD出力信号よりも高いレベ
ルである。この場合には、減算器4eのキャリーが
“0”となり、減算結果が負であることが示される。こ
の場合には、セレクタ4eはリテラルゼロ回路4fから
の8ビットの0(00H)を選択して出力する。したが
って、有効画素の黒レベルの最小スケールは“00H”
にクランプされる(飽和される)。これにより、補正さ
れたデジタル画素信号PDの最低レベルを“00H”と
することができる。
When the black latch signal φBL is activated, the black period signal is deactivated, the valid pixel period signal is activated, and the signal of the valid pixel from the valid pixel array 1a is read / output. . The A / D conversion circuit 3
Then, the black level value latched by the black level latch circuit 4d is subtracted from the AD output signal from the CPU. When the subtraction result is non-negative, the carry is "1", and the selector 4g selects the output value of the subtractor 4e and outputs it as a pixel digital output P2. On the other hand, when the AD output signal is 09, for example, the black level latched by the black level latch circuit 4d is “0B”, which is higher than the AD output signal. In this case, the carry of the subtractor 4e becomes "0", indicating that the subtraction result is negative. In this case, the selector 4e selects and outputs 8-bit 0 (00H) from the literal zero circuit 4f. Therefore, the minimum scale of the black level of the effective pixel is “00H”.
(Saturated). Thereby, the lowest level of the corrected digital pixel signal PD can be set to “00H”.

【0047】A/D変換回路3を遮光画素および有効画
素両者に対して動作させ、遮光画素からの黒レベル基準
信号をデジタル信号に変換して黒レベルを設定してい
る。したがってこの黒レベル補正回路4は、その構成が
デジタル回路であり、黒レベル設定時において、回路パ
ラメータの調整などのアナログ回路に必要とされる操作
が不要となり、正確に、黒レベル補正を行なうことがで
きる。
The A / D conversion circuit 3 is operated for both the light-shielded pixel and the effective pixel, and the black level reference signal from the light-shielded pixel is converted into a digital signal to set the black level. Therefore, the black level correction circuit 4 is a digital circuit, and does not require operations required for an analog circuit such as adjustment of circuit parameters when setting a black level, and performs accurate black level correction. Can be.

【0048】また、デジタル黒レベル補正回路4は、デ
ジタル回路であり、A/D変換回路3のデジタル信号の
黒レベルラッチ回路4dに格納される黒レベルのステッ
プを同じとすることができ、正確な黒レベル補正を行な
うことができる。
The digital black level correction circuit 4 is a digital circuit, and can set the same black level step of the digital signal of the A / D conversion circuit 3 to be stored in the black level latch circuit 4d. Black level correction can be performed.

【0049】なお、上述の実施の形態においては、A/
D変換回路3は、8ビットAD出力信号を生成し、また
加算器4aが14ビットの出力値を生成しているが、こ
れらのビット幅は、特にこれらの値に限定されない。
In the above embodiment, A /
The D conversion circuit 3 generates an 8-bit AD output signal, and the adder 4a generates a 14-bit output value. However, the bit widths are not particularly limited to these values.

【0050】また減算器4eは、有効画素期間信号の活
性化時にのみ減算操作を行なうように構成されてもよ
い。
The subtractor 4e may be configured to perform the subtraction operation only when the effective pixel period signal is activated.

【0051】また、黒レベル算出のために、64という
2のべき乗で表わされる数の遮光素子の出力値を累算
し、除算回路を右シフタ4cで構成して回路構成を簡略
化している。しかしながら、この累算回数が2のべき乗
以外の場合においても、シフタの代わりに除算器を用い
ることにより、同様に、遮光画素からのデジタル参照信
号の平均値を求めることができる。
In order to calculate the black level, the output values of the light-shielding elements represented by a power of 2 of 64 are accumulated, and the dividing circuit is constituted by the right shifter 4c to simplify the circuit structure. However, even when the number of accumulations is not a power of 2, the average value of the digital reference signal from the light-shielded pixel can be similarly obtained by using a divider instead of the shifter.

【0052】図4は、この黒レベル補正回路に用いられ
る制御信号を発生する部分の構成を概略的に示す図であ
る。図4において、黒レベル補正制御信号発生回路12
は、受光素子アレイ1からの画素信号の読出/出力を制
御する読出制御回路10からの有効画素完了指示信号φ
Fに従って起動される。この読出制御回路10は、クロ
ック信号CLKに従って受光素子アレイ1における画素
データの読出を制御する。この読出制御動作としては、
垂直方向への画素信号の転送および水平方向の画素信号
の順次出力動作がある。垂直転送時において行単位での
受光素子の選択が行なわれる。垂直方向の最終行の選択
動作が行なわれ、次いで、出力回路により、この最終行
の画素データの読出が行なわれると、読出制御回路10
は、この最終行の最終受光素子の画素データの出力に合
わせて有効画素完了指示信号φFを活性化する。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a portion for generating a control signal used in the black level correction circuit. In FIG. 4, a black level correction control signal generation circuit 12
Is an effective pixel completion instruction signal φ from a readout control circuit 10 for controlling readout / output of a pixel signal from the light receiving element array 1.
It is started according to F. The read control circuit 10 controls reading of pixel data in the light receiving element array 1 according to a clock signal CLK. This read control operation includes:
There are operations of transferring pixel signals in the vertical direction and sequentially outputting pixel signals in the horizontal direction. At the time of vertical transfer, the selection of the light receiving element is performed for each row. When the selection operation of the last row in the vertical direction is performed and then the output circuit reads the pixel data of the last row, read control circuit 10
Activates the effective pixel completion instruction signal φF in accordance with the output of the pixel data of the last light receiving element in the last row.

【0053】黒レベル補正制御信号発生回路12は、読
出制御回路10からの有効画素完了指示信号φFに従っ
てリセット信号φRSTを発生するリセット回路12a
と、このリセット回路12aからのリセット信号φRS
Tの活性化に応答して、黒期間信号φBCおよび黒ラッ
チ信号φBLを生成する黒レベル制御回路12bと、黒
レベル制御回路12bからの黒期間信号φBCの活性化
に応答して活性化され、クロック信号CLKに従って累
算信号φACMを出力する累算制御回路12cと、黒期
間信号の非活性化に応答して活性化され、有効画素期間
信号φVPを活性化し、かつ有効画素完了指示信号φF
の活性化に応答してリセットする補正制御回路12dを
含む。
A black level correction control signal generation circuit 12 generates a reset signal φRST in accordance with an effective pixel completion instruction signal φF from the read control circuit 10.
And reset signal φRS from reset circuit 12a.
In response to the activation of T, a black level control circuit 12b that generates a black period signal φBC and a black latch signal φBL, and activated in response to activation of a black period signal φBC from the black level control circuit 12b, An accumulation control circuit 12c for outputting an accumulation signal φACM in accordance with a clock signal CLK; an activation control circuit 12c which is activated in response to inactivation of a black period signal to activate an effective pixel period signal φVP;
Includes a correction control circuit 12d that resets in response to activation of.

【0054】黒レベル制御回路12bは、クロック信号
CLKをカウントし、黒レベル算出のために用いられる
遮光画素の出力が与えられる間、黒期間信号φBCを活
性化し、この黒期間信号φBCの非活性化のクロックサ
イクルにおいて黒ラッチ信号φBLを活性化する。累算
制御回路12cは、この黒期間信号φBCの活性化時、
クロック信号CLKに従って累算信号φACMを生成す
る。補正制御回路12dは、たとえばセット/リセット
フリップフロップで構成され、黒期間信号φBCの非活
性化に応答してセットされかつ有効画素完了指示信号φ
Fの活性化に応答してリセットされ、有効画素からの画
素信号がA/D変換回路から与えられる間、有効画素期
間信号φVPを活性化する。
The black level control circuit 12b counts the clock signal CLK, activates the black period signal φBC while supplying the output of the light-shielded pixel used for calculating the black level, and deactivates the black period signal φBC. The black latch signal φBL is activated in the clock cycle of the activation. When the black period signal φBC is activated, the accumulation control circuit 12c
An accumulation signal φACM is generated according to a clock signal CLK. Correction control circuit 12d is formed of, for example, a set / reset flip-flop, is set in response to inactivation of black period signal φBC, and outputs valid pixel completion instruction signal φ.
It is reset in response to the activation of F, and activates the effective pixel period signal φVP while the pixel signal from the effective pixel is supplied from the A / D conversion circuit.

【0055】なお、この図4に示す黒レベル補正制御信
号発生回路は、ガンマ補正回路およびA/D変換回路に
おけるタイミングの遅れによるクロックサイクル数の遅
延は考慮していない。これらを、適当に考慮して、この
黒レベル補正制御信号発生回路12の各制御信号の発生
期間は調整される。
The black level correction control signal generating circuit shown in FIG. 4 does not consider the delay of the number of clock cycles due to the timing delay in the gamma correction circuit and the A / D conversion circuit. The generation period of each control signal of the black level correction control signal generation circuit 12 is adjusted in consideration of these factors.

【0056】[実施の形態2]図5は、この発明の実施
の形態2に従うデジタル黒レベル補正回路の構成を示す
図である。この図5に示すデジタル黒レベル補正回路
は、以下の点において、図2に示す構成と異なってい
る。すなわち、加算器4aの出力部に、リセット信号φ
RSTおよび累算信号φACMに従ってその記憶内容が
更新される黒レベルラッチ回路4dが設けられる。黒レ
ベルラッチ4bの出力値が右シフタ4cおよび加算器4
aの入力へ与えられる。右シフタ4cは、14ビットの
黒レベルラッチ回路4dの出力信号を6ビット右方向に
シフト動作して8ビットのデータを生成して減算器4e
へ与える。他の構成は、図2に示す構成と同じであり、
対応する部分には同一参照番号を付し、詳細説明は省略
する。
[Second Embodiment] FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a digital black level correction circuit according to a second embodiment of the present invention. The digital black level correction circuit shown in FIG. 5 differs from the configuration shown in FIG. 2 in the following points. That is, the reset signal φ is output to the output of the adder 4a.
A black level latch circuit 4d whose storage content is updated according to RST and accumulation signal φACM is provided. The output value of the black level latch 4b is output to the right shifter 4c and the adder 4
a to the input. The right shifter 4c shifts the output signal of the 14-bit black level latch circuit 4d rightward by 6 bits to generate 8-bit data, and generates the 8-bit data.
Give to. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG.
Corresponding parts have the same reference characters allotted, and detailed description thereof will not be repeated.

【0057】この図5に示すデジタル黒レベル補正回路
においては、アキュムレータ4bに変えて黒レベルラッ
チ回路4dが設けられる。黒レベルラッチ回路4dは、
リセット信号φRSTの活性化に応答して、ラッチ内容
が0にリセットされ、かつ累算信号φACMに従って加
算器4aの出力値を取込みラッチする。
In the digital black level correction circuit shown in FIG. 5, a black level latch circuit 4d is provided instead of the accumulator 4b. The black level latch circuit 4d
In response to activation of reset signal φRST, the contents of the latch are reset to 0, and the output value of adder 4a is latched in accordance with accumulation signal φACM.

【0058】したがって、この図5に示すデジタル補正
回路の動作は、図3に示すタイミングチャート図で示さ
れる動作と同じである。右シフタ4cへ黒レベルラッチ
回路4dの出力値を与えることにより、応じて右シフタ
4cの出力値がラッチ状態となるため、有効画素に対し
て安定に黒レベル値が保持される。通常、右シフタ4c
は、配線により実現されるため、その入力部にラッチ回
路を設けておけば、出力される信号も同様ラッチ状態と
される。したがってアキュムレータ4bを黒レベルラッ
チ回路としても用いている ため、回路構成要素数が低
減され、高集積化に適した回路構成を実現することがで
きる。
Therefore, the operation of the digital correction circuit shown in FIG. 5 is the same as the operation shown in the timing chart of FIG. By giving the output value of the black level latch circuit 4d to the right shifter 4c, the output value of the right shifter 4c is latched accordingly, so that the black level value is stably held for valid pixels. Normally, right shifter 4c
Is realized by wiring, and if a latch circuit is provided at the input portion, the output signal is also in the latch state. Therefore, since the accumulator 4b is also used as a black level latch circuit, the number of circuit components is reduced, and a circuit configuration suitable for high integration can be realized.

【0059】なお、この図5に示すデジタル黒レベル補
正回路に対する制御信号発生回路は、図4に示す黒レベ
ル補正制御信号発生回路の構成において、黒レベル制御
回路12bからの黒ラッチ指示信号φBLを発生する部
分が削除されればよい。
The control signal generation circuit for the digital black level correction circuit shown in FIG. 5 uses the black latch instruction signal φBL from the black level control circuit 12b in the configuration of the black level correction control signal generation circuit shown in FIG. What is necessary is just to delete the generated part.

【0060】以上のように、この発明の実施の形態2に
従えば、加算器の出力値をラッチする回路を減算器の入
力へ与えられる黒レベル値をラッチする回路と共用して
いるため、回路構成要素数を低減することができ、応じ
て回路占有面積および消費電力を低減することができ
る。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the circuit for latching the output value of the adder is shared with the circuit for latching the black level value applied to the input of the subtractor. The number of circuit components can be reduced, and accordingly the circuit occupation area and power consumption can be reduced.

【0061】[実施の形態3]図6は、この発明の実施
の形態3に従うデジタル黒レベル補正回路の構成を概略
的に示す図である。図6において、デジタル黒レベル保
持回路は、A/D変換回路3からの8ビットデジタル画
素信号を受ける加算器4aと、この加算器4aの出力値
をラッチする黒レベルラッチ回路4dと、黒レベルラッ
チ回路4dの出力値を右方向にシフトする右シフタ4h
と、右シフタ4hの出力ビット値をすべて反転する反転
回路4iと、1ビットの固定値“1”を生成するリテラ
ルワン回路4nと、1ビットの固定値“0”を出力する
リテラルゼロ回路4mと、黒期間信号φBCおよび有効
画素期間信号φVPに従って黒レベル値およびその補数
の一方を選択する選択回路4jを含む。
[Third Embodiment] FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a digital black level correction circuit according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 6, a digital black level holding circuit includes an adder 4a for receiving an 8-bit digital pixel signal from the A / D conversion circuit 3, a black level latch circuit 4d for latching an output value of the adder 4a, Right shifter 4h that shifts the output value of latch circuit 4d rightward
And an inverting circuit 4i for inverting all output bit values of the right shifter 4h, a literal one circuit 4n for generating a one-bit fixed value "1", and a literal zero circuit 4m for outputting a one-bit fixed value "0". And a selection circuit 4j for selecting one of the black level value and its complement according to the black period signal φBC and the effective pixel period signal φVP.

【0062】選択回路4jは、有効画素期間信号φVP
に従って反転回路4iの出力値を選択して加算器4aへ
与えるスイッチ回路SW1と、黒期間信号φBCに従っ
て黒レベルラッチ回路4dの出力信号を選択して加算器
4aへ与えるスイッチ回路SW2と、有効画素期間信号
φVPに従ってリテラルワン回路4nの出力する1ビッ
トの固定値“1”を選択して加算器4aのキャリーイン
入力へ与えるスイッチ回路SW3と、黒期間信号φBC
の活性化に応答してリテラルゼロ回路4nの出力する固
定値“0”を選択して加算器4aのキャリー入力へ与え
るスイッチ回路SW4を含む。
The selection circuit 4j outputs the effective pixel period signal φVP
And a switch circuit SW2 for selecting an output value of the inversion circuit 4i and supplying the same to the adder 4a according to the following equation: a switch circuit SW2 for selecting an output signal of the black level latch circuit 4d according to the black period signal φBC and providing the same to the adder 4a; A switch circuit SW3 for selecting a 1-bit fixed value “1” output from the literal one circuit 4n according to the period signal φVP and supplying the same to the carry-in input of the adder 4a, and a black period signal φBC
And a switch circuit SW4 for selecting a fixed value "0" output from the literal zero circuit 4n in response to the activation of the adder 4a and applying the same to the carry input of the adder 4a.

【0063】デジタル黒レベル補正回路4は、さらに、
加算器4aの出力値とリテラルゼロ回路4fの一方を加
算器4aのキャリーに従って選択して画素デジタル出力
PDを生成するセレクタ4gを含む。次に動作について
説明する。
The digital black level correction circuit 4 further includes
A selector 4g for selecting one of the output value of the adder 4a and one of the literal zero circuits 4f according to the carry of the adder 4a to generate a pixel digital output PD is included. Next, the operation will be described.

【0064】この図6に示すデジタル黒レベル補正回路
4の動作も、その実質的動作は、図3に示す波形図と同
じである。
The operation of the digital black level correction circuit 4 shown in FIG. 6 is substantially the same as the waveform diagram shown in FIG.

【0065】新しい画像(フレームまたはフィールド、
有効画素アレイ)の読出に先立って、リセット信号φR
STが活性化され、黒レベルラッチ回路4dのラッチす
る黒レベル値が0にリセットされる。また、スイッチ回
路SW2およびSW4が黒期間信号φBCに従って導通
し、リテラルゼロ回路4mからの固定値“0”を加算器
4aのキャリー入力へ与え、また黒レベルラッチ回路4
dの出力値を選択して加算器4aへ与える。したがっ
て、この黒期間信号φBCの活性化時、加算器4aは、
A/D変換回路3から与えられるデジタル画素信号を加
算して黒レベルラッチ回路4dに格納する。したがっ
て、黒レベルラッチ回路4dには、この累算信号φAC
Mに従って遮光画素のデジタル参照信号が累算される。
A new image (frame or field,
Before reading the effective pixel array), the reset signal φR
ST is activated, and the black level value latched by the black level latch circuit 4d is reset to 0. Further, switch circuits SW2 and SW4 conduct according to black period signal φBC, apply fixed value “0” from literal zero circuit 4m to carry input of adder 4a, and apply black level latch circuit 4m.
The output value of d is selected and given to the adder 4a. Therefore, when the black period signal φBC is activated, the adder 4a
The digital pixel signals supplied from the A / D conversion circuit 3 are added and stored in the black level latch circuit 4d. Therefore, the accumulation signal φAC is applied to the black level latch circuit 4d.
The digital reference signal of the light-shielded pixel is accumulated according to M.

【0066】最終の累算信号φACMに従って、黒レベ
ルラッチ回路4dにおけるラッチ動作が完了する。
In accordance with final accumulation signal φACM, the latch operation in black level latch circuit 4d is completed.

【0067】次に、有効画素期間が始まると、有効画素
期間信号φVPに従ってスイッチ回路SW1およびSW
3が導通し、反転回路4iの出力値およびリテラルワン
回路4nの出力値が選択されて加算器4aへ与えられ
る。右シフタ4hが、この黒レベルラッチ回路4dに格
納された64個の遮光画素の出力するデジタル参照信号
の累算値をその累算回数で除算している。反転回路4i
は、この右シフタ4hの出力値の各ビットを反転してい
る。したがって、反転回路4iからは、黒レベル値の1
の補数が出力される。一方、リテラルワン回路4nから
の固定値“1”がスイッチ回路SW3を介して加算器4
aのキャリー入力へ与えられる。すなわち、反転回路4
iからの1の補数値にさらに1を加えているため、加算
器4aには、黒レベル値の2の補数値が与えられる。加
算器4aは、この黒レベルの2の補数値とA/D変換回
路3からの有効画素のデジタル変換されたAD出力信号
とを加算している。すなわち、加算器4aは、有効画素
から出力された信号から黒レベル値を減算している。こ
加算結果がすなわち減算値がマイナスのときにはキャリ
ーは“0”となり、セレクタ4gがリテラルゼロ4fか
らの8ビットの0を選択して画素デジタル出力PDとし
て出力する。加算器4aの出力値が非負の場合にはキャ
リーは“1”であり、セレクタ4gは加算器4aの出力
値を選択する。したがって黒レベル補正された有効画素
データが画素デジタル出力として得られる。
Next, when the effective pixel period starts, the switch circuits SW1 and SW are switched according to the effective pixel period signal φVP.
3, the output value of the inverting circuit 4i and the output value of the literal one circuit 4n are selected and supplied to the adder 4a. The right shifter 4h divides the accumulated value of the digital reference signal output from the 64 light-shielded pixels stored in the black level latch circuit 4d by the accumulation count. Inverting circuit 4i
Inverts each bit of the output value of the right shifter 4h. Accordingly, the inversion circuit 4i outputs the black level value of 1
Is output. On the other hand, the fixed value "1" from the literal one circuit 4n is added to the adder 4 via the switch circuit SW3.
a to the carry input. That is, the inversion circuit 4
Since one is added to the one's complement value from i, the two's complement value of the black level value is given to the adder 4a. The adder 4 a adds the two's complement value of the black level and the digitally converted AD output signal of the effective pixel from the A / D conversion circuit 3. That is, the adder 4a subtracts the black level value from the signal output from the effective pixel. When the result of the addition is negative, ie, the subtraction value is minus, the carry becomes "0", and the selector 4g selects 8-bit 0 from the literal zero 4f and outputs it as a pixel digital output PD. When the output value of the adder 4a is non-negative, the carry is "1", and the selector 4g selects the output value of the adder 4a. Therefore, the effective pixel data corrected for the black level is obtained as a pixel digital output.

【0068】この図6に示す構成においては、黒レベル
を算出するための加算器を、黒レベル補正するための減
算器としても用いている。したがって、より回路規模を
低減することができ、高集積化に適した配置を実現する
ことができる。
In the configuration shown in FIG. 6, an adder for calculating the black level is also used as a subtractor for correcting the black level. Therefore, the circuit scale can be further reduced, and an arrangement suitable for high integration can be realized.

【0069】なお、この図6に示す黒レベル補正回路に
おいて、有効画素信号の処理時においては、加算器4a
のキャリー出力にはリテラルゼロからの固定値“0”が
与えられている。しかしながら、このキャリー入力を利
用して所定のオフセット値を加算するなどの画像処理を
も実現することができる。
In the black level correction circuit shown in FIG. 6, when processing the effective pixel signal, the adder 4a is used.
Are given a fixed value "0" from the literal zero. However, image processing such as adding a predetermined offset value using the carry input can also be realized.

【0070】以上のように、この発明の実施の形態3に
従えば、黒レベル算出のための加算器と黒レベル補正の
ための減算器とを共用しているため、回路規模を低減す
ることができる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, since the adder for calculating the black level and the subtractor for correcting the black level are shared, the circuit scale can be reduced. Can be.

【0071】[実施の形態4]図7は、この発明の実施
の形態4に従うデジタル黒レベル補正回路の構成を概略
的に示す図である。この図7に示すデジタル黒レベル補
正回路4においては、外部から与えられるオフセット値
を格納するオフセットレジスタ4pと、黒レベル値を算
出する右シフタ4cの出力値からオフセットレジスタ4
pに格納されたオフセット値を減算し、該減算結果を減
算器4eへ与える減算器4qがさらに設けられる。他の
構成は、図5に示す構成と同じであり、対応する部分に
は同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Fourth Embodiment] FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a digital black level correction circuit according to a fourth embodiment of the present invention. In the digital black level correction circuit 4 shown in FIG. 7, an offset register 4p for storing an externally applied offset value and an offset register 4 based on an output value of a right shifter 4c for calculating a black level value.
Further provided is a subtractor 4q for subtracting the offset value stored in p and providing the subtraction result to the subtractor 4e. The other configuration is the same as that shown in FIG. 5, and the corresponding parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will not be repeated.

【0072】この図7に示すデジタル黒レベル補正回路
の動作は、図2に示されるタイミングチャートが表わす
動作と同じである。さらに、減算器4eにおいて有効画
素の出力値から減算される黒レベル値が、オフセットレ
ジスタ4pに格納されたオフセット値により修正されて
いる。右シフタ4cから出力される黒レベル値は、複数
の遮光画素の出力値の平均値である。通常、黒レベル信
号は、統計的にガウス分布を有しており、0を中心に、
負方向にも黒レベル信号の値が分布する。遮光画素の黒
レベル信号のばらつきと同様のばらつきが、有効画素の
黒レベル信号においても生じる(同一基板上に集積化さ
れており、これらの素子は同一特性を有するため)。し
たがって、この黒レベル信号のばらつきが大きい場合に
おいて、黒レベル信号の平均値よりも小さな黒レベル信
号を、セレクタ4gにより“0”に飽和処理した場合、
このガウス分布において負方向に分布する黒レベル信号
の分布が無視され、この黒レベル信号のばらつきを撮像
画像に反映させることができなくなる。
The operation of the digital black level correction circuit shown in FIG. 7 is the same as the operation shown in the timing chart shown in FIG. Further, the black level value subtracted from the output value of the effective pixel in the subtractor 4e is corrected by the offset value stored in the offset register 4p. The black level value output from the right shifter 4c is an average value of the output values of the plurality of light-shielded pixels. Normally, the black level signal has a statistically Gaussian distribution, and centered around 0,
The value of the black level signal is also distributed in the negative direction. A variation similar to the variation of the black level signal of the light-shielded pixel also occurs in the black level signal of the effective pixel (since they are integrated on the same substrate and these elements have the same characteristics). Therefore, when the variation of the black level signal is large, if the black level signal smaller than the average value of the black level signal is saturated to “0” by the selector 4g,
In the Gaussian distribution, the distribution of the black level signal distributed in the negative direction is ignored, and the variation of the black level signal cannot be reflected on the captured image.

【0073】そこで、オフセットレジスタ4pにこの黒
レベル信号のばらつきのたとえば半値幅の推定値をオフ
セット値として算出して格納する。したがって、この減
算器4eにおいて黒レベルを補正するために用いられる
黒レベル基準値は、黒レベル信号の平均値からオフセッ
ト値だけ小さくなった値となり、黒レベル信号の信号分
布を反映させることができる。これにより、より正確な
黒レベル補正が可能となる。
Therefore, an estimated value of, for example, a half width of the variation of the black level signal is calculated and stored as an offset value in the offset register 4p. Therefore, the black level reference value used for correcting the black level in the subtractor 4e is a value that is smaller than the average value of the black level signal by the offset value, and can reflect the signal distribution of the black level signal. . This enables more accurate black level correction.

【0074】このオフセット値は、外部(イメージセン
サが形成された半導体集積回路の外部)に設けられた制
御回路からオフセットレジスタ4pに書込まれる。この
オフセット値は、たとえば撮像条件に従って予め準備さ
れた複数のオフセット値から1つのオフセット値が選択
されてこのオフセットレジスタ4pに書込まれてもよ
い。この撮像条件は、実際に撮像する条件下においてユ
ーザが撮像条件を選択的に設定してもよい。また、制御
回路が使用環境における照度などを検知して、その検知
した撮像条件に応じてオフセット値が、予め定められた
演算規則に従って算出されてもよい。また、計測用途な
どのように、長時間にわたって撮像が行なわれる場合、
複数フレームごとに、この黒レベル補正期間における黒
レベル信号のばらつきをたとえば検出し、その検出され
たばらつきに応じてオフセット値が修正されてもよい。
このばらつきを示すパラメータとしては、最大値および
最小値の検出、およびそれらの減算値(ばらつきの幅)
の算出などが用いられればよい。
This offset value is written into the offset register 4p from a control circuit provided outside (outside the semiconductor integrated circuit on which the image sensor is formed). As this offset value, for example, one offset value may be selected from a plurality of offset values prepared in advance according to the imaging conditions and written into the offset register 4p. The user may selectively set the imaging conditions under the conditions for actually imaging. Further, the control circuit may detect the illuminance or the like in the use environment, and the offset value may be calculated according to a predetermined calculation rule in accordance with the detected imaging condition. Also, when imaging is performed for a long time, such as in measurement applications,
For example, a variation in the black level signal during the black level correction period may be detected for each of a plurality of frames, and the offset value may be corrected according to the detected variation.
As a parameter indicating the variation, detection of a maximum value and a minimum value, and their subtraction value (width of variation)
May be used.

【0075】以上のように、この発明の実施の形態4に
従えば、黒レベル値をオフセットして、黒レベル補正を
行なうように構成しているため、黒レベル信号のばらつ
きが大きい場合においても、このばらつきを反映した黒
レベル信号を生成することができる。
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, since the black level correction is performed by offsetting the black level value, even if the variation in the black level signal is large. , A black level signal reflecting this variation can be generated.

【0076】[実施の形態5]図8は、この発明の実施
の形態5に従う黒レベル補正回路の構成を示す図であ
る。この図8に示す構成においては、デジタル黒レベル
補正回路4に加えて、さらに、受光素子アレイから読出
されたアナログ画素信号に対し、黒レベル補正をアナロ
グ的に行なうアナログ黒レベル補正回路20が設けられ
る。
[Fifth Embodiment] FIG. 8 shows a structure of a black level correction circuit according to a fifth embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 8, in addition to digital black level correction circuit 4, an analog black level correction circuit 20 for performing analog black level correction on analog pixel signals read from the light receiving element array is provided. Can be

【0077】このアナログ黒レベル補正回路20は、受
光素子アレイから読出されたアナログ画素信号を、クラ
ンプ容量20aに充電された電位と比較する差動増幅器
(オペアンプ)20bと、クランプ信号φCLPの活性
化時、活性化され、この差動増幅器20bの出力信号電
位に従って制御信号を生成する制御回路20cと、制御
回路20cの出力信号に従ってクランプ容量20aの充
電電位を調整する可変電流源20dおよび20eを含
む。この制御回路20cは、クランプφCLPの活性化
時、差動増幅器20bの出力信号が電位0となるよう
に、可変電流源20dおよび20eの供給電流を調整し
て、クランプ容量20aの充電電位を調整する。
The analog black level correction circuit 20 compares the analog pixel signal read from the light receiving element array with the potential charged in the clamp capacitor 20a, and activates the clamp signal φCLP. And a control circuit 20c that is activated and generates a control signal according to the output signal potential of differential amplifier 20b, and variable current sources 20d and 20e that adjust the charging potential of clamp capacitor 20a according to the output signal of control circuit 20c. . The control circuit 20c adjusts the supply current of the variable current sources 20d and 20e so that the output signal of the differential amplifier 20b has the potential 0 when the clamp φCLP is activated, and adjusts the charging potential of the clamp capacitor 20a. I do.

【0078】デジタル黒レベル補正回路4は、図5に示
す構成と同じ構成を有しており、対応する部分には同一
参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
The digital black level correction circuit 4 has the same configuration as the configuration shown in FIG. 5. Corresponding portions have the same reference characters allotted, and detailed description thereof will not be repeated.

【0079】次に、この図8に示す黒レベル補正回路の
動作を図9に示すタイミングチャート図を参照して説明
する。
Next, the operation of the black level correction circuit shown in FIG. 8 will be described with reference to a timing chart shown in FIG.

【0080】有効画素信号の読出に先立って、黒レベル
の調整が行なわれる。まず、リセット信号φRSTが活
性化され、黒レベルラッチ回路4dのラッチする黒レベ
ル値が0にリセットされる。次いで、黒期間信号φBC
が活性化され、遮光画素からの信号の読出が行なわれ
る。この黒期間信号φBCの活性化とともに、クランプ
信号φCLPが活性化され、アナログ黒レベル補正回路
20が活性化される。この期間、累算信号φACMが非
活性状態にあり、デジタル黒レベル補正回路4は、初期
状態を維持する。アナログ黒レベル補正回路20におい
ては、遮光画素から読出される黒レベル基準アナログ信
号に従って、制御回路20cが、この差動増幅器20b
の出力電位が0となるように、クランプ容量20aの充
電電位を調整する。所定数の遮光素子からの黒レベル基
準信号によりアナログ黒レベル電位が確定すると、クラ
ンプ信号φCLPは非活性化され、制御回路20cが、
黒レベル調整動作を停止し、クランプ容量20aの充電
電位が保持される。これは、単に単位電流源20dおよ
び20eの充放電動作を停止することにより実現され
る。これらの一連の動作により、アナログ黒レベル電位
が確定する。
Prior to reading out the effective pixel signal, the black level is adjusted. First, the reset signal φRST is activated, and the black level value latched by the black level latch circuit 4d is reset to 0. Next, the black period signal φBC
Is activated, and a signal is read from the light-shielded pixel. Along with the activation of the black period signal φBC, the clamp signal φCLP is activated, and the analog black level correction circuit 20 is activated. During this period, the accumulation signal φACM is in the inactive state, and the digital black level correction circuit 4 maintains the initial state. In the analog black level correction circuit 20, the control circuit 20c operates the differential amplifier 20b in accordance with a black level reference analog signal read from the light-shielded pixel.
The charging potential of the clamp capacitor 20a is adjusted so that the output potential of the clamp capacitor 20a becomes zero. When the analog black level potential is determined by a black level reference signal from a predetermined number of light shielding elements, the clamp signal φCLP is deactivated, and the control circuit 20 c
The black level adjustment operation is stopped, and the charged potential of the clamp capacitor 20a is held. This is realized by simply stopping the charge / discharge operation of the unit current sources 20d and 20e. Through a series of these operations, the analog black level potential is determined.

【0081】このクランプ信号φCLPが非活性化され
ると、続いて、デジタル黒補正信号φDBCが活性化さ
れる。このデジタル黒補正信号φDBCに従ってデジタ
ル黒レベル補正回路4が活性化される。アナログ黒レベ
ル補正回路20は、差動増幅器20bが、アナログ画素
信号からクランプ容量20aの充電電位を減算したアナ
ログ補正信号を生成してA/D変換回路3へ与える。デ
ジタル黒補正信号φDBCの活性化期間、先の実施の形
態と同様、64個の遮光画素からの黒レベル基準信号が
アナログ黒レベル補正回路20により黒レベル補正がア
ナログ的に行なわれた後に、A/D変換回路3を介して
デジタル参照信号としてデジタル黒レベル補正回路4へ
与えられる。
When the clamp signal φCLP is deactivated, the digital black correction signal φDBC is subsequently activated. The digital black level correction circuit 4 is activated according to the digital black correction signal φDBC. In the analog black level correction circuit 20, the differential amplifier 20b generates an analog correction signal obtained by subtracting the charging potential of the clamp capacitor 20a from the analog pixel signal, and supplies the analog correction signal to the A / D conversion circuit 3. During the activation period of the digital black correction signal φDBC, as in the previous embodiment, after the black level reference signals from the 64 light-shielded pixels are subjected to analog black level correction by the analog black level correction circuit 20, A The digital reference signal is supplied to the digital black level correction circuit 4 via the / D conversion circuit 3 as a digital reference signal.

【0082】加算器4aおよび黒レベルラッチ回路4d
により、アナログ的に黒レベルが補正されたデジタル参
照信号が累算される。累算信号φACMが64回活性化
されると、64個の遮光素子からのデジタル参照信号の
総和値が黒レベルラッチ回路4dにラッチされる。右シ
フタ4cは、この黒レベルラッチ回路4dの出力値を6
ビット右方向にシフトして、係数64での除算を行なっ
ている。したがって右シフタ4cからは、デジタル黒レ
ベル値が出力される。図9においては、黒レベルラッチ
回路4dに“11B”がラッチされており、右シフタ4
cからの黒レベル値が、“04”に設定される状態が一
例として示される。
Adder 4a and black level latch circuit 4d
As a result, a digital reference signal whose black level has been corrected in an analog manner is accumulated. When the accumulation signal φACM is activated 64 times, the sum of the digital reference signals from the 64 light shielding elements is latched by the black level latch circuit 4d. The right shifter 4c sets the output value of the black level latch circuit 4d to 6
Bits are shifted rightward to perform division by a coefficient of 64. Therefore, a digital black level value is output from the right shifter 4c. In FIG. 9, “11B” is latched in the black level latch circuit 4d, and the right shifter 4
A state where the black level value from c is set to “04” is shown as an example.

【0083】このデジタル黒レベル値が確定されると、
デジタル黒補正信号φDBCが非活性化され、続いて有
効画素期間信号φVPが活性化され、有効画素アレイか
らの有効画素の信号の読出および黒レベル補正が行なわ
れる。
When this digital black level value is determined,
The digital black correction signal φDBC is deactivated, the valid pixel period signal φVP is subsequently activated, and the reading of the signal of the valid pixel from the valid pixel array and the black level correction are performed.

【0084】アナログ黒レベル補正回路20において
は、アナログ的に黒レベル補正が行なわれ、続いて、デ
ジタル黒レベル補正回路4において、さらにデジタル的
に黒レベルが補正される。このデジタル黒レベル補正回
路4において、有効画素のデジタル信号値が、右シフタ
4cからの黒レベル値よりも小さいときは、減算器4e
からのキャリーが“0”となり、セレクタ4gによりリ
テラルゼロ回路4fからの“0”が選択され、この黒レ
ベル値が、“00H”にクランプされる。
In the analog black level correction circuit 20, black level correction is performed in an analog manner, and subsequently, in the digital black level correction circuit 4, the black level is further digitally corrected. In the digital black level correction circuit 4, when the digital signal value of the effective pixel is smaller than the black level value from the right shifter 4c, the subtracter 4e
Becomes "0", the selector 4g selects "0" from the literal zero circuit 4f, and the black level value is clamped to "00H".

【0085】アナログ黒レベル補正回路20により、黒
レベル補正をアナログ的に行ない、続いて、デジタル的
に黒レベル補正を行なうことにより、黒レベル補正を正
確に行なうことができる。また、アナログ的に黒レベル
補正を行なうことにより、その黒レベル値を最小値に近
く設定することができ、デジタル黒レベル補正回路にお
けるデジタル黒レベル値の有効ビット数を少なくするこ
とができ、回路規模を低減することができる。
The analog black level correction circuit 20 performs analog black level correction and then digitally performs black level correction, so that the black level correction can be accurately performed. Further, by performing analog black level correction, the black level value can be set close to the minimum value, and the number of effective bits of the digital black level value in the digital black level correction circuit can be reduced. The scale can be reduced.

【0086】図10は、この図8に示す黒レベル補正回
路に用いられている信号を発生する部分の構成を概略的
に示す図である。
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a portion for generating a signal used in the black level correction circuit shown in FIG.

【0087】図10において、黒レベル補正制御信号発
生部22は、受光素子アレイ1の読出をクロック信号C
LKに従って制御する読出制御回路10からの有効画素
読出完了指示信号φFに応答してワンショットのリセッ
ト信号φRSTを出力するリセット制御回路22aと、
リセット信号φRSTの活性化に応答してクロック信号
CLKをカウントして、所定期間活性状態となる黒期間
信号φBCを出力する黒レベル制御回路22bと、この
黒期間信号φBCの活性化に応答して、クロック信号C
LKをカウントして所定期間活性状態となるアナログク
ランプ信号φCLPを出力するアナログクランプ制御回
路22cと、クランプ信号φCLPの非活性化に応答し
て所定期間(64画素分)活性状態となるデジタル黒補
正信号φDBCを出力するデジタルクランプ制御回路2
2dと、このデジタルクランプ制御回路22dの出力す
るデジタル黒補正信号φDBCの非活性化に応答して活
性化され、有効画素完了指示信号φFの活性化に応答し
てリセットされる有効画素期間信号φVPを出力する補
正制御回路22eを含む。
In FIG. 10, the black level correction control signal generating section 22 reads out the light receiving element array 1 with a clock signal C.
A reset control circuit 22a that outputs a one-shot reset signal φRST in response to an effective pixel read completion instruction signal φF from a read control circuit 10 that controls according to LK;
A black level control circuit 22b that counts clock signal CLK in response to activation of reset signal φRST and outputs a black period signal φBC that is active for a predetermined period, and responds to activation of black period signal φBC , Clock signal C
An analog clamp control circuit 22c that counts LK and outputs an analog clamp signal φCLP that is active for a predetermined period, and a digital black correction that is active for a predetermined period (64 pixels) in response to the inactivation of the clamp signal φCLP. Digital clamp control circuit 2 for outputting signal φDBC
2d and an effective pixel period signal φVP that is activated in response to the inactivation of the digital black correction signal φDBC output from the digital clamp control circuit 22d and reset in response to the activation of the effective pixel completion instruction signal φF. Is output.

【0088】デジタルクランプ制御回路22dは、ま
た、このデジタル黒補正信号φDBCの活性化時、クロ
ック信号CLKに従って累算信号φACMを出力する。
The digital clamp control circuit 22d outputs an accumulation signal φACM according to the clock signal CLK when the digital black correction signal φDBC is activated.

【0089】黒レベル制御回路22bおよびアナログク
ランプ制御回路22cは、それぞれクロックCLKをカ
ウントするカウンタでたとえば構成され、またデジタル
クランプ制御回路22dも、クロック信号CLKをカウ
ントするカウンタで構成されて、デジタル黒補正信号φ
DBCを出力する。累算信号φACMは、デジタル黒補
正信号φDBCの活性化時、クロック信号CLKのたと
えば立上がりでその出力値が変化するTフリップフロッ
プでたとえば生成される。
Each of the black level control circuit 22b and the analog clamp control circuit 22c is formed of, for example, a counter for counting the clock CLK. The digital clamp control circuit 22d is also formed of a counter for counting the clock signal CLK. Correction signal φ
Output DBC. Accumulation signal φACM is generated, for example, by a T flip-flop whose output value changes at the rise of clock signal CLK, for example, when digital black correction signal φDBC is activated.

【0090】このデジタル黒補正回路4において、加算
器4aの加算操作は、有効画素期間信号φVPの活性化
時停止されるように構成されてもよい。また、A/D変
換回路3は、クランプ信号φCLPが活性状態にあるア
ナログクランプ期間の間、非活性化されるように構成さ
れてもよい。アナログクランプ期間は、遮光画素部1b
に含まれる遮光画素のうち、このアナログ黒レベル補正
に用いられる遮光画素の数に応じて適当に定められる。
このアナログ黒レベル補正に用いられる遮光画素および
デジタル黒レベル補正に用いられる遮光画素が連続的に
その他の信号が読出されればよく、1行に整列して配置
されてもよく、複数行にわたって整列して配置されても
よい。
In the digital black correction circuit 4, the addition operation of the adder 4a may be configured to be stopped when the effective pixel period signal φVP is activated. Further, A / D conversion circuit 3 may be configured to be inactivated during an analog clamp period in which clamp signal φCLP is in an active state. During the analog clamp period, the light-shielded pixel portion 1b
Are appropriately determined according to the number of light-shielded pixels used for the analog black level correction among the light-shielded pixels included in.
The light-shielded pixel used for the analog black level correction and the light-shielded pixel used for the digital black level correction need only read other signals continuously, may be arranged in one row, or may be arranged in a plurality of rows. It may be arranged as.

【0091】なお、この実施の形態5においてデジタル
黒レベル補正回路は、図5に示す構成と同様の構成を備
えている。しかしながら、このアナログ黒レベル補正回
路と組合せて用いられるデジタル黒レベル補正回路は、
他の図2、図6、および図7に示すデジタル黒レベル補
正回路の構成を備えていてもよい。
In the fifth embodiment, the digital black level correction circuit has the same configuration as that shown in FIG. However, a digital black level correction circuit used in combination with this analog black level correction circuit is:
The digital black level correction circuit shown in FIGS. 2, 6, and 7 may be provided.

【0092】また、遮光画素部1bは、有効画素アレイ
1aの垂直方向の先頭部に配置され、有効画素アレイ1
a単位で黒レベル補正が行なわれてもよい。しかしなが
ら図11に示すように、さらに遮光画素部1cを設け、
有効画素アレイ1aの各行に対応して所定数の遮光画素
を配置し、各行単位でデジタル黒レベルの補正が行なわ
れるように構成されてもよい。いわゆる撮像映像信号に
おける水平期間消去期間においてこの遮光画素部1cの
遮光画素を用いて黒レベル補正が行なわれればよい。
The light-shielded pixel section 1b is disposed at the head of the effective pixel array 1a in the vertical direction.
The black level correction may be performed in units of a. However, as shown in FIG. 11, a light-shielding pixel portion 1c is further provided,
A predetermined number of light-shielded pixels may be arranged corresponding to each row of the effective pixel array 1a, and the digital black level may be corrected for each row. The black level correction may be performed using the light-shielded pixels of the light-shielded pixel portion 1c during the horizontal period erasing period of the so-called captured video signal.

【0093】また、受光素子アレイ1に含まれる受光画
素は、光信号を電気信号に変換する機能を有していれば
よい。
The light receiving pixels included in the light receiving element array 1 only need to have a function of converting an optical signal into an electric signal.

【0094】また実施の形態5においては、ガンマ補正
回路の位置については特に言及していない。しかしなが
ら、このガンマ補正回路は、アナログ黒レベル補正回路
20の前段および後段のいずれに設けられてもよい。
In the fifth embodiment, no particular reference is made to the position of the gamma correction circuit. However, this gamma correction circuit may be provided either before or after the analog black level correction circuit 20.

【0095】[0095]

【発明の効果】以上のように、この発明に従えば、受光
素子アレイから読出された信号の黒レベル補正をデジタ
ル的に行なっているため、黒レベル調整のために回路パ
ラメータの微妙な調整を行なう必要がなく、黒レベル値
を正確に設定して、容易に黒レベル補正を正確に行なう
ことができる。
As described above, according to the present invention, since the black level correction of the signal read from the light receiving element array is performed digitally, fine adjustment of circuit parameters for black level adjustment is performed. There is no need to perform this operation, and the black level value can be accurately set and the black level correction can be easily performed accurately.

【0096】すなわち、請求項1に係る発明に従えば、
アナログ/デジタル変換回路からのデジタル画素信号に
基づいて黒レベル基準デジタル信号を生成して保持し、
この黒レベル基準デジタル信号により受光素子からの有
効画素デジタル信号のレベル補正を行ない、このレベル
補正回路の出力値の符号に従ってレベル補正回路の出力
値および所定のクランプ値の一方を選択的に出力するよ
うに構成しているため、簡易な回路構成で、容易に黒レ
ベルの飽和処理を行なうことができ、またデジタル的に
黒レベル補正を行なっているため、応答特性などの回路
パラメータの調整が不要となり、正確な黒レベル補正を
行なうことができる。
That is, according to the first aspect of the present invention,
Generating and holding a black level reference digital signal based on the digital pixel signal from the analog / digital conversion circuit,
The level of the effective pixel digital signal from the light receiving element is corrected by the black level reference digital signal, and one of the output value of the level correction circuit and a predetermined clamp value is selectively output according to the sign of the output value of the level correction circuit. With this configuration, black level saturation processing can be easily performed with a simple circuit configuration, and since digital black level correction is performed, adjustment of circuit parameters such as response characteristics is unnecessary. Thus, accurate black level correction can be performed.

【0097】請求項2に係る発明に従えば、黒レベルク
ランプ値を0に設定しており、黒レベルの飽和値は、最
低レベルに設定することができる。
According to the invention of claim 2, the black level clamp value is set to 0, and the black level saturation value can be set to the lowest level.

【0098】請求項3に係る発明に従えば、複数の遮光
画素からの黒レベル参照デジタル信号の平均値を黒レベ
ル値として出力しているため、ほぼ正確な黒レベル値を
設定することができる。
According to the third aspect of the present invention, since the average value of the black level reference digital signals from the plurality of light-shielded pixels is output as the black level value, almost accurate black level values can be set. .

【0099】請求項4に係る発明に従えば、この黒レベ
ル基準値をオフセット値で修正しているため、黒レベル
値のばらつきが大きい場合に、このばらつきを反映した
黒レベル補正を行なうことができ、画質を改善すること
ができる。
According to the fourth aspect of the invention, since the black level reference value is corrected by the offset value, when the variation in the black level value is large, the black level correction reflecting the variation can be performed. Image quality can be improved.

【0100】請求項5に係る発明に従えば、黒レベル基
準デジタル信号は、加算回路とアキュムレータ(累算レ
ジスタ)と除算回路とで構成しており、簡易な回路構成
で正確に黒レベル値を生成することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the black level reference digital signal is composed of an adder circuit, an accumulator (accumulation register) and a division circuit, and can accurately calculate the black level value with a simple circuit configuration. Can be generated.

【0101】請求項6に係る発明に従えば、加算回路の
出力にラッチを設け、このラッチ出力を除算回路へ与え
てこの除算回路から黒レベル基準デジタル信号、すなわ
ち黒レベル値を出力するように構成しているため、加算
回路の出力のラッチ用のレジスタと、除算回路の出力値
をラッチするレジスタとを共用することができ、回路規
模が低減される。
According to the sixth aspect of the present invention, a latch is provided at the output of the adder circuit, and the latch output is applied to a divider circuit so that the divider circuit outputs a black level reference digital signal, that is, a black level value. With this configuration, the register for latching the output of the adder circuit and the register for latching the output value of the divider circuit can be shared, and the circuit scale is reduced.

【0102】請求項7に係る発明に従えば、除算回路の
出力値をラッチして黒レベル基準デジタル信号を出力す
るように構成しているため、安定に黒レベル基準デジタ
ル信号を保持しかつ出力することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, since the output value of the division circuit is latched and the black level reference digital signal is output, the black level reference digital signal is stably held and output. can do.

【0103】請求項8に係る発明に従えば、加算器を黒
レベル補正および黒レベル基準デジタル信号生成とで共
用し、この加算器の出力値をラッチする回路を設け、ラ
ッチ回路の出力値の符号を反転した補数値を生成し、有
効画素デジタル信号および遮光画素デジタル信号印加
時、この加算回路へは、補数およびラッチ回路の出力を
それぞれ印加するように構成しているため、黒レベル補
正と黒レベル値生成のための加算器を共用することがで
き、回路規模が低減される。
According to the eighth aspect of the present invention, the adder is used in common for black level correction and black level reference digital signal generation, and a circuit for latching the output value of the adder is provided. Complementary values with inverted signs are generated, and when an effective pixel digital signal and a light-shielded pixel digital signal are applied, the complementary circuit and the output of the latch circuit are applied to the addition circuit. An adder for generating a black level value can be shared, and the circuit scale is reduced.

【0104】請求項9に係る発明に従えば、アナログ黒
レベル補正を行なう回路をさらにアナログ/デジタル変
換回路前段に設け、遮光画素の出力値に基づいてこのア
ナログ黒レベル補正回路で黒レベル補正を行なうように
構成しているため、デジタルレベル補正回路における黒
レベル値のばらつきが小さく、有効ビット数を低減する
ことができ、デジタル黒レベル補正回路の規模を低減す
ることができる。
According to the ninth aspect of the present invention, a circuit for performing analog black level correction is further provided in the preceding stage of the analog / digital conversion circuit, and the analog black level correction circuit performs black level correction based on the output value of the light-shielded pixel. The configuration is such that the variation of the black level value in the digital level correction circuit is small, the number of effective bits can be reduced, and the scale of the digital black level correction circuit can be reduced.

【0105】請求項10に係る発明に従えば、黒レベル
値すなわち黒レベル基準デジタル信号を生成する際に用
いる遮光画素の数を2のべき乗とし、この遮光素子のデ
ジタル参照信号の累算結果をシフタへ与えているため、
除算回路を単にビットシフト動作を行なうシフタで実現
することができ、高速除算を実現することができ、また
回路規模を低減することができる。
According to the tenth aspect of the present invention, the black level value, that is, the number of light-shielded pixels used for generating the black level reference digital signal is a power of two, and the accumulation result of the digital reference signal of this light-shielded element is calculated. Because it is given to the shifter,
The division circuit can be realized by a shifter that simply performs a bit shift operation, high-speed division can be realized, and the circuit scale can be reduced.

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

【図1】 この発明に従う半導体集積回路の構成を概略
的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1に従うデジタル黒レ
ベル補正回路の構成を概略的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a digital black level correction circuit according to Embodiment 1 of the present invention.

【図3】 図2に示すデジタル黒レベル補正回路の動作
を示すタイミングチャート図である。
FIG. 3 is a timing chart showing an operation of the digital black level correction circuit shown in FIG. 2;

【図4】 図3に示す黒レベル補正制御信号の発生部の
構成を概略的に示す図である。
4 is a diagram schematically showing a configuration of a generation unit of a black level correction control signal shown in FIG. 3;

【図5】 この発明の実施の形態2に従うデジタル黒レ
ベル補正回路の構成を概略的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a digital black level correction circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態3に従うデジタル黒レ
ベル補正回路の構成を概略的に示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a digital black level correction circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態4に従うデジタル黒レ
ベル補正回路の構成を概略的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a digital black level correction circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態5に従うデジタル黒レ
ベル補正回路の構成を概略的に示す図である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a digital black level correction circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】 図8に示すデジタル黒レベル補正回路の動作
を示すタイミングチャート図である。
FIG. 9 is a timing chart showing an operation of the digital black level correction circuit shown in FIG. 8;

【図10】 図9に示す黒レベル補正制御信号の発生部
の構成を概略的に示す図である。
10 is a diagram schematically showing a configuration of a generation unit of a black level correction control signal shown in FIG. 9;

【図11】 受光素子アレイの他の構成を概略的に示す
図である。
FIG. 11 is a diagram schematically showing another configuration of the light receiving element array.

【図12】 従来の受光素子アレイの構成を概略的に示
す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional light receiving element array.

【図13】 従来の受光素子の構成の一例を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional light receiving element.

【図14】 イメージセンサにおける電荷蓄積時間と出
力電位の関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a charge accumulation time and an output potential in an image sensor.

【図15】 従来のイメージセンサの構成を概略的に示
す図である。
FIG. 15 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受光素子アレイ、1a 有効画素アレイ、1b,1
c 遮光画素部、2ガンマ補正回路、3 A/D変換回
路、4 デジタル黒レベル補正回路、4a加算器、4b
アキュムレータ、4c 右シフタ、4d 黒レベルラ
ッチ回路、4e 減算器、4f リテラルゼロ回路、4
g セレクタ、4h 右シフタ、4i 反転回路、SW
1〜SW4 スイッチ回路、4j 選択回路、4p オ
フセットレジスタ、4q 減算器、20 アナログ黒レ
ベル補正回路。
1 light receiving element array, 1a effective pixel array, 1b, 1
c light-shielded pixel section, 2 gamma correction circuit, 3 A / D conversion circuit, 4 digital black level correction circuit, 4a adder, 4b
Accumulator, 4c right shifter, 4d black level latch circuit, 4e subtractor, 4f literal zero circuit, 4c
g selector, 4h right shifter, 4i inversion circuit, SW
1 to SW4 switch circuit, 4j selection circuit, 4p offset register, 4q subtractor, 20 analog black level correction circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C051 AA01 BA03 DA06 DB01 DC03 DC07 DE03 DE15 DE17 5C072 AA01 BA17 DA15 EA05 EA08 FB15 FB21 FB25 FB27 LA15 RA15 UA06 UA11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5C051 AA01 BA03 DA06 DB01 DC03 DC07 DE03 DE15 DE17 5C072 AA01 BA17 DA15 EA05 EA08 FB15 FB21 FB25 FB27 LA15 RA15 UA06 UA11

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アレイ状に配列され、各々が光信号をア
ナログ電気信号に変換する受光素子と、黒レベル参照信
号を生成するための遮光素子とを含む受光素子アレイ、 前記受光素子アレイからのアナログ電気信号をデジタル
信号に変換するためのアナログ/デジタル変換回路、 前記アナログ/デジタル変換回路からの前記黒レベル参
照信号に対応するデジタル参照信号を受け、黒レベル基
準デジタル信号を生成して保持する黒レベル保持回路、 前記アナログ/デジタル変換回路からの前記受光素子の
出力するアナログ電気信号に対応する有効画素デジタル
信号を受け、該受けた有効画素デジタル信号を前記黒レ
ベル基準デジタル信号に従ってレベル補正するためのレ
ベル補正回路、および前記レベル補正回路の出力値と所
定の黒レベルのクランプ値とを受け、前記レベル補正回
路の出力値の符号に従って前記レベル補正回路の出力値
および前記黒レベルクランプ値の一方を選択して画素デ
ジタル信号として出力する飽和処理部を備える、半導体
集積回路。
1. A light-receiving element array that is arranged in an array and includes a light-receiving element that converts an optical signal into an analog electric signal, and a light-blocking element that generates a black level reference signal. An analog / digital conversion circuit for converting an analog electric signal into a digital signal, receiving a digital reference signal corresponding to the black level reference signal from the analog / digital conversion circuit, generating and holding a black level reference digital signal A black level holding circuit, receiving an effective pixel digital signal corresponding to an analog electric signal output from the analog / digital conversion circuit from the light receiving element, and correcting the level of the received effective pixel digital signal according to the black level reference digital signal A level correction circuit for correcting the output value of the level correction circuit and a predetermined black level. A semiconductor integrated circuit comprising a saturation processing unit for receiving one of the output value of the level correction circuit and selecting one of the output value of the level correction circuit and the black level clamp value according to the sign of the output value of the level correction circuit and outputting the selected digital value as a pixel digital signal .
【請求項2】 前記黒レベルクランプ値は、0に等し
い、請求項1記載の半導体集積回路。
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said black level clamp value is equal to zero.
【請求項3】 前記黒レベル保持回路は、複数の前記黒
レベル参照デジタル信号の平均値を算出して前記黒レベ
ル基準デジタル信号として前記平均値を出力する回路を
備える、請求項1記載の半導体集積回路。
3. The semiconductor according to claim 1, wherein the black level holding circuit includes a circuit that calculates an average value of the plurality of black level reference digital signals and outputs the average value as the black level reference digital signal. Integrated circuit.
【請求項4】 前記黒レベル保持回路は、複数の前記黒
レベル参照デジタル信号の平均値を求める回路と、 オフセット値を格納するためのオフセットレジスタと、 前記平均値を前記オフセット値で修正して前記黒レベル
基準デジタル信号として出力するオフセット回路とを備
える、請求項1記載の半導体集積回路。
4. The black level holding circuit, a circuit for calculating an average value of the plurality of black level reference digital signals, an offset register for storing an offset value, and correcting the average value with the offset value. 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising: an offset circuit that outputs the black level reference digital signal.
【請求項5】 前記黒レベル保持回路は、 前記デジタル参照信号を第1の入力に受ける2入力加算
回路と、 前記加算回路の出力値を累算し、該累算値を前記加算回
路の第2の入力へ与える累算回路と、 前記累算回路の累算値を前記累算回路の累算回数で除算
する除算回路とを含む、請求項1記載の半導体集積回
路。
5. The black level holding circuit, comprising: a two-input adding circuit receiving the digital reference signal at a first input; accumulating an output value of the adding circuit; 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising: an accumulating circuit that supplies the input to the second input; and a dividing circuit that divides the accumulated value of the accumulating circuit by the number of accumulations of the accumulating circuit.
【請求項6】 前記除算回路から前記黒レベル基準デジ
タル信号が出力され、 前記累算回路はラッチ機能を有する、請求項5記載の半
導体集積回路。
6. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein said black level reference digital signal is output from said division circuit, and said accumulation circuit has a latch function.
【請求項7】 前記黒レベル保持回路は、 前記除算回路の出力値をラッチして前記黒レベル基準デ
ジタル信号を出力するラッチ回路をさらに備える、請求
項5記載の半導体集積回路。
7. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein said black level holding circuit further comprises a latch circuit for latching an output value of said division circuit and outputting said black level reference digital signal.
【請求項8】 前記レベル補正回路は加算器で構成さ
れ、 前記黒レベル保持回路は、 前記加算器の出力値をラッチするためのラッチ回路と、 前記ラッチ回路の出力値の符号を反転した補数値を生成
する回路と、 前記アナログ/デジタル変換回路の出力値を受け、前記
有効画素デジタル信号の印加時、前記補数値を選択し、
かつ前記デジタル参照信号印加時、前記ラッチ回路の出
力値を選択する選択回路とを含み、 前記加算器は前記アナログ/デジタル変換回路の出力値
と前記選択回路の出力値とを加算する、請求項1記載の
半導体集積回路。
8. The level correction circuit includes an adder, the black level holding circuit includes a latch circuit for latching an output value of the adder, and a complement circuit that inverts a sign of the output value of the latch circuit. A circuit for generating a numerical value, receiving an output value of the analog / digital conversion circuit, selecting the complement value when applying the effective pixel digital signal,
And a selection circuit that selects an output value of the latch circuit when the digital reference signal is applied, wherein the adder adds an output value of the analog / digital conversion circuit and an output value of the selection circuit. 2. The semiconductor integrated circuit according to 1.
【請求項9】 前記遮光素子から黒レベル参照信号を受
け、入力有効画素アナログ電気信号に対する黒レベル補
正信号を生成して保持し、前記有効画素アナログ電気信
号を黒レベル補正を行なって前記アナログ/デジタル変
換回路へ与えるアナログ黒レベル補正回路をさらに備
え、 前記黒レベル保持回路は、前記アナログ黒レベル補正回
路の黒レベルクランプ動作完了後前記黒レベル基準デジ
タル信号を生成する動作を開始する、請求項1記載の半
導体集積回路。
9. A black level reference signal is received from the light shielding element, a black level correction signal for an input valid pixel analog electric signal is generated and held, and the valid pixel analog electric signal is subjected to black level correction to perform the analog / digital conversion. An analog black level correction circuit provided to a digital conversion circuit, wherein the black level holding circuit starts an operation of generating the black level reference digital signal after a black level clamping operation of the analog black level correction circuit is completed. 2. The semiconductor integrated circuit according to 1.
【請求項10】 前記黒レベル保持回路は、 2のべき乗個の前記遮光素子からのデジタル参照信号を
累算する累算回路と、 前記累算回路の出力値をそのビット位置のシフト動作に
より除算するシフタとを含む、請求項1記載の半導体集
積回路。
10. A black level holding circuit, comprising: an accumulating circuit for accumulating digital reference signals from power-of-2 light-shielding elements; and dividing an output value of the accumulating circuit by a shift operation of its bit position. 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising: a shifter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6667468B2 (en) * 2000-05-30 2003-12-23 Nec Electronics Corporation MOS-based image sensor and method of forming black-level signal therefor

Cited By (1)

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US6667468B2 (en) * 2000-05-30 2003-12-23 Nec Electronics Corporation MOS-based image sensor and method of forming black-level signal therefor

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