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JP2008131407A - Solid-state imaging device and imaging apparatus using the same - Google Patents

Solid-state imaging device and imaging apparatus using the same Download PDF

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JP2008131407A
JP2008131407A JP2006314920A JP2006314920A JP2008131407A JP 2008131407 A JP2008131407 A JP 2008131407A JP 2006314920 A JP2006314920 A JP 2006314920A JP 2006314920 A JP2006314920 A JP 2006314920A JP 2008131407 A JP2008131407 A JP 2008131407A
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Japan
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shift register
circuit
unit
scanning unit
pulse
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Application number
JP2006314920A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Yamamoto
孝大 山本
Kojiro Yoneda
耕二郎 米田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】回路規模を増大させることなく、MOS型イメージセンサから画素状態を任意の領域で読出すことができる固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置を提供する。
【解決手段】シフトレジスタ回路のスタートパルス(1127)を、各段回路の全てのブートストラップコンデンサのリセット回路(1116、1119、1120、・・・)に接続し、シフトレジスタ回路のスタートパルス(1127)の周期を制御することによって、シフトレジスタ回路によるセンサ部の走査開始位置および走査終了位置を制御する。
【選択図】図10
A solid-state imaging device capable of reading a pixel state from a MOS image sensor in an arbitrary region without increasing the circuit scale and an imaging device using the same.
A start pulse (1127) of a shift register circuit is connected to reset circuits (1116, 1119, 1120,...) Of all bootstrap capacitors of each stage circuit, and the start pulse (1127) of the shift register circuit is connected. ) To control the scanning start position and scanning end position of the sensor unit by the shift register circuit.
[Selection] Figure 10

Description

本発明は、被写体の撮像画像を得るためのイメージセンサとして用いられる固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置に関するものである。   The present invention relates to a solid-state imaging device used as an image sensor for obtaining a captured image of a subject and an imaging apparatus using the same.

従来から、被写体の撮像画像を得るためのイメージセンサとして各種の固体撮像素子が用いられており、これら固体撮像素子の1つであるMOS(Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサは、技術進歩によりノイズ面の改善がなされ、製造コストが安いことから、撮像装置として、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサが主流であったデジタルカメラシステムの分野にも急速に普及している。   Conventionally, various solid-state image sensors have been used as image sensors for obtaining a captured image of a subject. A MOS (Metal Oxide Semiconductor) type image sensor, which is one of these solid-state image sensors, has been improved in terms of noise due to technological progress. Since the manufacturing cost is low and the manufacturing cost is low, the CCD (Charge Coupled Device) image sensor has rapidly spread as an imaging device in the field of digital camera systems.

MOS型イメージセンサの中でも、駆動方式を大きく分けて、「デコード方式」と「シフトレジスタ方式」がある。前者の「デコード方式」は、読み出す領域をデコード回路によって、撮像部の走査を開始する位置、走査を停止する位置をユーザーが指定することができる「任意読み出し」が可能となるが、後者の「シフトレジスタ方式」に比べて、デコード回路規模が大きくなるデメリットがある。回路規模が大きくなるということはコストUPにつながり、さらに小型カメラシステムの構築が難しくなる。   Among MOS type image sensors, there are a “decoding method” and a “shift register method”, which are roughly classified into driving methods. The former “decoding method” enables “arbitrary reading” in which the user can specify the position where the scanning of the imaging unit starts and the position where scanning is stopped by using a decoding circuit in the area to be read. Compared to the “shift register method”, there is a demerit that the scale of the decoding circuit becomes large. An increase in circuit scale leads to an increase in cost, and it becomes difficult to construct a small camera system.

一方、後者の「シフトレジスタ方式」は、シフトレジスタ回路(ダイナミック回路)を用いることによって駆動回路規模を小さくすることが可能となるが、「任意読み出し」ができないというデメリットがある。   On the other hand, the latter “shift register method” can reduce the scale of the drive circuit by using a shift register circuit (dynamic circuit), but has a demerit that “arbitrary read” cannot be performed.

以上のようなMOS型イメージセンサの中で「シフトレジスタ方式」の場合を、図面を用いて以下に説明する。
図1は従来の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置の構成を示すブロック図であり、「シフトレジスタ方式」のMOS型イメージセンサおよびそれを用いたデジタルカメラシステムを簡易的に示した図である。図1に示すように、固体撮像素子(MOS型イメージセンサ)(101)は、入射光を電気信号に光電変換する複数の単位画素からなるセンサ部(102)と、その単位画素を選択する信号を生成する水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)と、センサ部(102)から出力された電気信号のノイズ成分を除去するノイズキャンセラ部(105)と、ノイズ成分を除去した電気信号を増幅して、後段の信号処理回路(116)に出力するAMP部(出力部)(106)を具備している。
The case of the “shift register system” among the MOS type image sensors as described above will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional solid-state imaging device and an imaging apparatus using the same, and is a diagram simply showing a “shift register type” MOS image sensor and a digital camera system using the same. is there. As shown in FIG. 1, a solid-state imaging device (MOS-type image sensor) (101) includes a sensor unit (102) including a plurality of unit pixels that photoelectrically convert incident light into an electrical signal, and a signal for selecting the unit pixel. The horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register unit (104) for generating the noise, the noise canceller unit (105) for removing the noise component of the electric signal output from the sensor unit (102), and the electric signal from which the noise component has been removed An AMP unit (output unit) (106) for amplifying the signal and outputting the amplified signal to the subsequent signal processing circuit (116) is provided.

また、後段の信号処理回路(116)は、MOS型イメージセンサ(101)の出力信号(センサ出力信号)(111)を処理するAFE(アナログフロントエンド)部(112)と、AFE部(112)の出力(113)をデジタル信号処理する信号処理部(114)と、水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)を駆動するためのセンサ駆動パルス(108)やAFE部(112)を駆動するためのAFE(アナログフロントエンド)駆動パルス(109)および信号処理部(114)と同期をとるための同期パルス(110)を生成して出力するTG部(107)から成る。   The subsequent signal processing circuit (116) includes an AFE (analog front end) unit (112) for processing an output signal (sensor output signal) (111) of the MOS image sensor (101), and an AFE unit (112). A signal processing unit (114) that performs digital signal processing on the output (113) of the sensor, and a sensor driving pulse (108) and an AFE unit (112) for driving the horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register unit (104) It comprises an AFE (analog front end) drive pulse (109) for driving the signal and a TG unit (107) for generating and outputting a synchronization pulse (110) for synchronizing with the signal processing unit (114).

MOS型イメージセンサ(101)に用いられる水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)は、図2に示すようなMOSのダイナミック回路(例えば、特許文献1を参照)により構成される。   The horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register unit (104) used in the MOS image sensor (101) are configured by a MOS dynamic circuit (see, for example, Patent Document 1) as shown in FIG. .

図2は従来の固体撮像素子におけるシフトレジスタ回路の回路構成を示す回路図であり、4段構成のシフトレジスタ回路の例である。また、図2の点線部の1つがシフトレジスタ回路の1段分を表している。なお、図2を用いてMOSダイナミック回路動作を説明するが、各駆動パルス信号は、図1のTG部(107)から入力される。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a shift register circuit in a conventional solid-state imaging device, and is an example of a four-stage shift register circuit. Further, one of the dotted lines in FIG. 2 represents one stage of the shift register circuit. The operation of the MOS dynamic circuit will be described with reference to FIG. 2, but each drive pulse signal is input from the TG section (107) in FIG.

シフトレジスタ転送パルス1:V1(202)が、図3のようにHighの時にスタートパルス:VST(201)がHighで入力される(図3の点線部301のタイミング)と、シフトレジスタ入力回路のトランジスタ(204)がオンしてブートストラップコンデンサ(205)に電荷が蓄積される。   When the shift register transfer pulse 1: V1 (202) is High as shown in FIG. 3 and the start pulse: VST (201) is inputted High (timing of the dotted line portion 301 in FIG. 3), the shift register input circuit The transistor (204) is turned on and charges are accumulated in the bootstrap capacitor (205).

次に、シフトレジスタ転送パルス1:V1(202)がLowになってシフトレジスタ転送パルス2:V2(203)がHighになる(図3の点線部302のタイミング)と、トランジスタ(204)がオフして、ブートストラップコンデンサ(205)に蓄積されていた電荷によって発生する電圧によりトランジスタ(206)がオンして、シフトレジスタ転送パルス2:V2(203)がシフトレジスタパルス1:VSOUT1(212)として出力されると共に、トランジスタ(207)をオンするので、シフトレジスタ転送パルス2:V2(203)によってオンしている次段のシフトレジスタ入力回路のトランジスタ(208)を経由してブートストラップコンデンサ(209)に電荷が蓄積される。   Next, when the shift register transfer pulse 1: V1 (202) becomes Low and the shift register transfer pulse 2: V2 (203) becomes High (timing of the dotted line portion 302 in FIG. 3), the transistor (204) is turned off. Then, the transistor (206) is turned on by the voltage generated by the electric charge accumulated in the bootstrap capacitor (205), and the shift register transfer pulse 2: V2 (203) becomes the shift register pulse 1: VSOUT1 (212). At the same time, the transistor (207) is turned on, so that the bootstrap capacitor (209) passes through the transistor (208) of the next shift register input circuit turned on by the shift register transfer pulse 2: V2 (203). ) Is accumulated.

同様に、シフトレジスタ転送パルス2:V2(203)がLowになる(図3の点線部303のタイミング)と、トランジスタ(208)がオフして、ブートストラップコンデンサ(209)に蓄積されていた電荷によってトランジスタ(210)がオンして、シフトレジスタ転送パルス1:V1(202)がシフトレジスタパルス2:VSOUT2(213)として出力されると共に、トランジスタ(211)をオンするので、シフトレジスタ転送パルス1:V1(202)によってオンしているトランジスタ(216)を経由してブートストラップコンデンサ(217)に電荷が蓄積される。   Similarly, when the shift register transfer pulse 2: V2 (203) becomes Low (timing of the dotted line portion 303 in FIG. 3), the transistor (208) is turned off, and the charge accumulated in the bootstrap capacitor (209). As a result, the transistor (210) is turned on, the shift register transfer pulse 1: V1 (202) is output as the shift register pulse 2: VSOUT2 (213), and the transistor (211) is turned on, so that the shift register transfer pulse 1 : Charge is accumulated in the bootstrap capacitor (217) via the transistor (216) turned on by V1 (202).

また、ブートストラップコンデンサ(209)に蓄積されていた電荷は、シフトレジスタ転送パルス2:V2(203)によってオンしているトランジスタ(208)と、シフトレジスタパルス3:VSOUT3(214)が出力される際にトランジスタ(215)とをオンすることによって、GNDに排出される。   The charge stored in the bootstrap capacitor (209) is output from the transistor (208) turned on by the shift register transfer pulse 2: V2 (203) and the shift register pulse 3: VSOUT3 (214). At this time, by turning on the transistor (215), it is discharged to GND.

図3のタイミングチャートに示すように、これらのシフト動作を繰り返すことによって、スタートパルス:VSTをシフトレジスタパルス1:VSOUT1、シフトレジスタパルス2:VSOUT2へとシフトして、MOSダイナミック回路(シフトレジスタ回路)では単位画素(行および列)を選択するパルスを生成することが可能となる。   As shown in the timing chart of FIG. 3, by repeating these shift operations, the start pulse: VST is shifted to the shift register pulse 1: VSOUT1, the shift register pulse 2: VSOUT2, and the MOS dynamic circuit (shift register circuit). ) Can generate a pulse for selecting a unit pixel (row and column).

しかし、MOSダイナミック回路(シフトレジスタ回路)では、単位画素を選択するパルス転送(シフト)を転送経路の途中で止めたり、転送経路の途中から開始したりする駆動パルス生成ができないため、画面走査を任意的な位置で停止したり、画面走査を任意的な位置から開始したりすることができない。   However, in a MOS dynamic circuit (shift register circuit), it is impossible to generate a drive pulse that stops pulse transfer (shift) for selecting a unit pixel in the middle of the transfer path or starts in the middle of the transfer path. It is not possible to stop at an arbitrary position or start a screen scan from an arbitrary position.

そこで、他の従来技術(例えば、特許文献2を参照)として、「シフトレジスタ方式」のMOS型イメージセンサでも、複数個の垂直シフトレジスタ部と複数個の水平シフトレジスタ部を用いることによって、画面の任意的な所で撮像を停止したり、画面の任意的な所から撮像を開始したりする取り組みも行われている。
特開2003−101406号公報 特開2005−333265号公報
Therefore, as another conventional technique (see, for example, Patent Document 2), even in a “shift register type” MOS image sensor, a screen is obtained by using a plurality of vertical shift register units and a plurality of horizontal shift register units. Attempts are also being made to stop imaging at arbitrary locations in the screen or to start imaging from arbitrary locations on the screen.
JP 2003-101406 A JP 2005-333265 A

しかしながら上記のような従来の「シフトレジスタ方式」のMOS型イメージセンサでは、複数個の垂直シフトレジスタ部と複数個の水平シフトレジスタ部を用いることが必要となり、すなわち、回路規模の増大につながり、「シフトレジスタ方式」のMOS型イメージセンサの最大の特徴である小型駆動回路による小型センサのメリットを活かせないという問題点がある。   However, in the conventional "shift register type" MOS image sensor as described above, it is necessary to use a plurality of vertical shift register units and a plurality of horizontal shift register units, that is, the circuit scale increases. There is a problem that the merit of the small sensor by the small drive circuit, which is the greatest feature of the “shift register type” MOS image sensor, cannot be utilized.

また、カメラ付き携帯電話や医療用小型カメラや車載カメラ等のように、カメラシステムの小型化を求める市場に対し、回路規模増大によるセンサチップ面積の増加からカメラ形状の大型化につながり、さらにMOS型イメージセンサの画面走査駆動についても複雑になるという問題もある。   In addition, for markets that require miniaturization of camera systems, such as camera-equipped mobile phones, medical small cameras, and in-vehicle cameras, the increase in the sensor chip area due to the increase in circuit scale has led to an increase in camera shape. There is also a problem that the screen scanning drive of the image sensor becomes complicated.

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、回路規模を増大させることなく、MOS型イメージセンサの画面走査を任意の位置から開始および停止可能なダイナミック回路を実現し、MOS型イメージセンサの画面上での画素状態を読み出す際の読み出し領域を任意に設定することができ、MOS型イメージセンサに対する画素状態の読み出し領域についての自由度を増大することができる固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置を提供する。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and realizes a dynamic circuit capable of starting and stopping the screen scanning of a MOS type image sensor from an arbitrary position without increasing the circuit scale. A solid-state imaging device capable of arbitrarily setting a readout area when reading out the pixel state on the screen and increasing the degree of freedom regarding the readout area of the pixel state with respect to the MOS type image sensor and the same An imaging device is provided.

上記の課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の固体撮像素子は、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を蓄積する画素セルが複数形成され、前記画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部とを具備した固体撮像素子であって、複数段回路からなるダイナミック回路にて構成され、その初段回路に入力される駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、その蓄積された前記駆動スタートパルスの電圧の後段回路への転送を繰り返して、前記各段回路から前記駆動スタートパルスに応じたシフトレジスタパルスを順次出力し、前記シフトレジスタパルスにより前記画素セルを走査するとともに、前記初段回路に入力される駆動スタートパルスが前記各段回路のブートストラップ用容量をリセットする回路に接続される信号伝送回路が、前記水平走査部または前記垂直走査部の片方に、あるいは前記水平走査部および前記垂直走査部の両方に用いられたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, in the solid-state imaging device according to claim 1 of the present invention, a plurality of pixel cells that accumulate signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate, and the pixel cells are A solid-state imaging device comprising: a horizontal scanning unit and a vertical scanning unit that scan; and an output unit that outputs an image signal read as a result of scanning the pixel cells by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, It is composed of a dynamic circuit composed of a multi-stage circuit, and the voltage of the drive start pulse input to the first stage circuit is accumulated in the bootstrap capacitor of each stage circuit, and the post-stage circuit of the accumulated voltage of the drive start pulse The shift register pulse corresponding to the drive start pulse is sequentially output from each of the stage circuits, and the pixel is generated by the shift register pulse. And a signal transmission circuit connected to a circuit for resetting the bootstrap capacitance of each stage circuit is connected to one of the horizontal scanning section and the vertical scanning section. Or in both the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit.

また、本発明の請求項2に記載の固体撮像素子は、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を蓄積する画素セルが複数形成され、前記画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部とを具備した固体撮像素子であって、複数段回路からなるダイナミック回路にて構成され、その初段回路に入力される駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、その蓄積された前記駆動スタートパルスの電圧の後段回路への転送を繰り返して、前記各段回路から前記駆動スタートパルスに応じたシフトレジスタパルスを順次出力し、前記シフトレジスタパルスにより前記画素セルを走査するとともに、前記初段回路に入力される駆動スタートパルスとは別のスタートパルスが前記各段回路の入力部に接続される信号伝送回路が、前記水平走査部または前記垂直走査部の片方に、あるいは前記水平走査部および前記垂直走査部の両方に用いられたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the solid-state imaging device, a plurality of pixel cells that accumulate signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate, and a horizontal scanning unit that scans the pixel cells and a vertical one. A solid-state imaging device comprising: a scanning unit; and an output unit that outputs an image signal read out as a result of scanning the pixel cell by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, and a dynamic circuit including a multi-stage circuit The voltage of the drive start pulse input to the first stage circuit is stored in the bootstrap capacitor of each stage circuit, and the transfer of the stored drive start pulse voltage to the subsequent stage circuit is repeated, A shift register pulse corresponding to the drive start pulse is sequentially output from each stage circuit, and the pixel cell is scanned by the shift register pulse. A signal transmission circuit in which a start pulse different from the drive start pulse input to the first stage circuit is connected to the input section of each stage circuit is provided in one of the horizontal scanning section and the vertical scanning section, or in the horizontal scanning section. And the vertical scanning unit.

また、本発明の請求項3に記載の固体撮像素子は、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を蓄積する画素セルが複数形成され、前記画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部とを具備した固体撮像素子であって、複数段回路からなるダイナミック回路にて構成され、その初段回路に入力される駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、その蓄積された前記駆動スタートパルスの電圧の後段回路への転送を繰り返して、前記各段回路から前記駆動スタートパルスに応じたシフトレジスタパルスを順次出力し、前記シフトレジスタパルスにより前記画素セルを走査するとともに、前記初段回路に入力される駆動スタートパルスが前記各段回路のブートストラップ用容量をリセットする回路に接続され、かつ前記初段回路に入力される駆動スタートパルスとは別のスタートパルスが前記各段回路の入力部に接続される信号伝送回路が、前記水平走査部または前記垂直走査部の片方に、あるいは前記水平走査部および前記垂直走査部の両方に用いられたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the solid-state imaging device, a plurality of pixel cells that accumulate signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate, and a horizontal scanning unit that scans the pixel cells and a vertical one. A solid-state imaging device comprising: a scanning unit; and an output unit that outputs an image signal read out as a result of scanning the pixel cell by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, and a dynamic circuit including a multi-stage circuit The voltage of the drive start pulse input to the first stage circuit is stored in the bootstrap capacitor of each stage circuit, and the transfer of the stored drive start pulse voltage to the subsequent stage circuit is repeated, A shift register pulse corresponding to the drive start pulse is sequentially output from each stage circuit, and the pixel cell is scanned by the shift register pulse. A drive start pulse input to the first stage circuit is connected to a circuit for resetting a bootstrap capacitor of each stage circuit, and a start pulse different from the drive start pulse input to the first stage circuit is connected to each stage circuit. A signal transmission circuit connected to the input unit is used in one of the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, or in both the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit.

また、本発明の請求項4に記載の固体撮像素子は、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を蓄積する画素セルが複数形成され、前記画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部とを具備した固体撮像素子であって、複数段回路からなるダイナミック回路にて構成され、その初段回路に入力される駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、その蓄積された前記駆動スタートパルスの電圧の後段回路への転送を繰り返して、前記各段回路から前記駆動スタートパルスに応じたシフトレジスタパルスを順次出力し、前記シフトレジスタパルスにより前記画素セルを走査するとともに、光の入射制御による光電効果によって、前記各段回路のブートストラップ用容量を個別にリセットする信号伝送回路が、前記水平走査部または前記垂直走査部の片方に、あるいは前記水平走査部および前記垂直走査部の両方に用いられたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device, a plurality of pixel cells that accumulate signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate, and a horizontal scanning unit that scans the pixel cells and a vertical one. A solid-state imaging device comprising: a scanning unit; and an output unit that outputs an image signal read out as a result of scanning the pixel cell by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, and a dynamic circuit including a multi-stage circuit The voltage of the drive start pulse input to the first stage circuit is stored in the bootstrap capacitor of each stage circuit, and the transfer of the stored drive start pulse voltage to the subsequent stage circuit is repeated, A shift register pulse corresponding to the drive start pulse is sequentially output from each stage circuit, and the pixel cell is scanned by the shift register pulse. A signal transmission circuit that individually resets the bootstrap capacitance of each stage circuit by a photoelectric effect by light incidence control is provided in one of the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, or in the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit. It was used for both parts.

また、本発明の請求項5に記載の固体撮像素子は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の固体撮像素子であって、前記画素セルの非走査領域に対して一定時間毎に走査を実行することを特徴とする。   Moreover, the solid-state image sensor according to claim 5 of the present invention is the solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the solid-state image sensor is a fixed time interval with respect to the non-scanning region of the pixel cell. Scanning is performed.

また、本発明の請求項6に記載の固体撮像素子は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の固体撮像素子であって、前記画素セルの非走査領域に隣接する画素の輝度レベルを算出し、その算出値が予め設定された一定レベルに達した時に、前記画素セルの非走査領域の走査を実行するパルスを出力することを特徴とする。   A solid-state imaging device according to claim 6 of the present invention is the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein a luminance level of a pixel adjacent to a non-scanning region of the pixel cell is determined. , And when the calculated value reaches a predetermined constant level, a pulse for executing scanning of the non-scanning region of the pixel cell is output.

また、本発明の請求項7に記載の固体撮像素子は、請求項5または請求項6記載の固体撮像素子であって、非走査領域を走査する指示を出すことを特徴とする。
また、本発明の請求項8に記載の固体撮像素子は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の固体撮像素子であって、前記画素セルの走査領域が「偶数ライン×偶数画素」となるように、走査開始位置と走査終了位置を設定することを特徴とする。
A solid-state image sensor according to claim 7 of the present invention is the solid-state image sensor according to claim 5 or 6, characterized by issuing an instruction to scan a non-scanning region.
The solid-state imaging device according to claim 8 of the present invention is the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7, wherein the scanning area of the pixel cell is “even line × even pixel”. The scanning start position and the scanning end position are set so that

また、本発明の請求項9に記載の撮像装置は、請求項1から請求項8のいずれかに記載の固体撮像素子を用いて構成された撮像装置であって、前記固体撮像素子に対して前記画素セルの走査を駆動制御するためのセンサ駆動パルスを出力し、前記センサ駆動パルスに従って前記固体撮像素子から出力されるセンサ出力に基づいて、前記画素セルの走査結果に対応する画像信号を出力する信号処理回路を有することを特徴とする。   An image pickup apparatus according to a ninth aspect of the present invention is an image pickup apparatus configured using the solid-state image pickup element according to any one of the first to eighth aspects, wherein the image pickup apparatus is provided for the solid-state image pickup element. A sensor driving pulse for driving and controlling scanning of the pixel cell is output, and an image signal corresponding to the scanning result of the pixel cell is output based on a sensor output output from the solid-state imaging device according to the sensor driving pulse. And a signal processing circuit.

以上のように本発明によれば、シフトレジスタ回路のスタートパルスを全シフトレジスタ回路のブートストラップコンデンサのリセット回路に接続し、シフトレジスタ回路のスタートパルスの周期を制御することによって、イメージセンサの走査終了位置を制御することができる。   As described above, according to the present invention, the start pulse of the shift register circuit is connected to the bootstrap capacitor reset circuit of all the shift register circuits, and the period of the start pulse of the shift register circuit is controlled, thereby scanning the image sensor. The end position can be controlled.

そのため、回路規模を増大させることなく、MOS型イメージセンサの画面走査を任意の位置から開始および停止可能なダイナミック回路を実現し、MOS型イメージセンサの画面上での画素状態を読み出す際の読み出し領域を任意に設定することができ、MOS型イメージセンサに対する画素状態の読み出し領域についての自由度を増大することができる。   Therefore, it is possible to realize a dynamic circuit that can start and stop the screen scanning of the MOS type image sensor from an arbitrary position without increasing the circuit scale, and to read out the pixel state on the screen of the MOS type image sensor. Can be arbitrarily set, and the degree of freedom of the pixel state readout region for the MOS image sensor can be increased.

また、シフトレジスタ回路を増加させることなく、画面の走査を任意の位置から開始および停止可能なダイナミック回路を用いたシフトレジスタ回路、および、そのシフトレジスタ回路を用いた「シフトレジスタ方式」のMOS型イメージセンサとカメラシステムを提供することが可能となり、必要な画像のみを任意に設定して読み出すことによって高フレームレートを実現し、読み出していない部分の信号処理を実施しないことによる低消費電力なカメラシステムの提供が可能となる。   Also, a shift register circuit using a dynamic circuit that can start and stop scanning from an arbitrary position without increasing the number of shift register circuits, and a “shift register system” MOS type using the shift register circuit It is possible to provide an image sensor and a camera system, which realizes a high frame rate by arbitrarily setting and reading out only necessary images, and a low power consumption camera by not performing signal processing of the parts that are not read out. A system can be provided.

また、カメラ付き携帯電話や医療用小型カメラや車載カメラ等のカメラシステムの小型化を求める市場に対し、最適なカメラシステムの提案が可能となる。   In addition, it is possible to propose an optimal camera system for a market that requires miniaturization of camera systems such as camera-equipped mobile phones, medical small cameras, and in-vehicle cameras.

以下、本発明の実施の形態を示す固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
(基本構成1)
後述の実施の形態に示す本発明の固体撮像素子は、センサ部の走査を任意の位置で停止させる手段として、複数段回路で構成され、駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、後段の回路にその蓄積された駆動スタートパルス電圧の転送を繰り返すことによって、各段回路から駆動スタートパルスに従ったシフトレジスタパルスが順次出力されるシフトレジスタ回路(信号伝送回路)であって、初段回路に入力する駆動スタートパルスを各段回路のブートストラップ用容量をリセットする回路に接続していることを特徴とするMOSダイナミック回路にて構成されているシフトレジスタ回路を用いる。
Hereinafter, a solid-state imaging device and an imaging apparatus using the solid-state imaging device according to embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(Basic configuration 1)
The solid-state imaging device of the present invention shown in the embodiments described later is configured by a multi-stage circuit as means for stopping scanning of the sensor unit at an arbitrary position, and the voltage of the drive start pulse is set as a bootstrap capacitance of each stage circuit. In a shift register circuit (signal transmission circuit) in which shift register pulses are sequentially output from each stage circuit according to the drive start pulse by repeatedly transferring the accumulated drive start pulse voltage to the subsequent stage circuit. A shift register circuit composed of a MOS dynamic circuit is used, in which a drive start pulse input to the first stage circuit is connected to a circuit for resetting the bootstrap capacitance of each stage circuit.

この構成により、初段回路に入力するシフトレジスタ回路の駆動スタートパルスを、センサ部の走査を停止させたい位置に応じて定期的に入力し、その駆動スタートパルスによって、ブートストラップコンデンサに蓄積された電荷をリセットする回路をオンして、ブートストラップコンデンサに蓄積された電荷を抜くことによって、シフトレジスタパルスを任意位置で停止させることが可能となる。
(基本構成2)
また、センサ部の走査を任意の位置から開始させる手段として、複数段回路で構成され、駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、後段の回路にその蓄積された駆動スタートパルス電圧の転送を繰り返すことによって、各段回路から駆動スタートパルスに従ったシフトレジスタパルスが順次出力されるシフトレジスタ回路(信号伝送回路)であって、駆動スタートパルスを各段回路の入力に接続していることを特徴とするMOSダイナミック回路にて構成されているシフトレジスタ回路を用いる。
With this configuration, the drive start pulse of the shift register circuit to be input to the first stage circuit is periodically input according to the position where the scanning of the sensor unit is to be stopped, and the charge accumulated in the bootstrap capacitor by the drive start pulse. The shift register pulse can be stopped at an arbitrary position by turning on the circuit for resetting and removing the charge accumulated in the bootstrap capacitor.
(Basic configuration 2)
In addition, as a means for starting scanning of the sensor unit from an arbitrary position, it is composed of a multi-stage circuit, and the voltage of the drive start pulse is accumulated in the bootstrap capacitor of each stage circuit, and the accumulated drive in the subsequent stage circuit A shift register circuit (signal transmission circuit) in which shift register pulses are sequentially output from each stage circuit according to the drive start pulse by repeating transfer of the start pulse voltage, and the drive start pulse is input to each stage circuit. A shift register circuit composed of a MOS dynamic circuit characterized by being connected is used.

この構成により、初段回路に入力していた駆動スタートパルスを、センサ部の走査を開始させたい位置に応じた段数から入力することによって、シフトレジスタパルスを任意位置から開始させることが可能となる。
(基本構成3)
また、水平および垂直の走査を任意の位置で停止可能な固体撮像素子として、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ画素セルが複数形成された固体撮像素子であって、画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、水平走査部および垂直走査部によって画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部を具備し、水平走査部および垂直走査部の両方に上記構成1のシフトレジスタ回路を用いる。
With this configuration, the shift register pulse can be started from an arbitrary position by inputting the drive start pulse input to the first stage circuit from the number of stages corresponding to the position where the scanning of the sensor unit is to be started.
(Basic configuration 3)
In addition, as a solid-state imaging device capable of stopping horizontal and vertical scanning at an arbitrary position, solid-state imaging in which a plurality of pixel cells having photoelectric conversion units that generate signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate A horizontal scanning unit and a vertical scanning unit that scan the pixel cells, and an output unit that outputs an image signal read as a result of scanning the pixel cells by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, The shift register circuit having the above configuration 1 is used for both of the scanning unit and the vertical scanning unit.

この構成により、順次出力されるシフトレジスタパルスによってセンサ部を走査する固体撮像素子を用いることによって、水平および垂直の走査を任意位置で停止させることが可能となる。
(基本構成4)
また、水平または垂直の走査を任意の位置で停止可能な固体撮像素子として、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ画素セルが複数形成された固体撮像素子であって、画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、水平走査部および垂直走査部によって画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部を具備し、水平走査部または垂直走査部の片方に上記構成1のシフトレジスタ回路を用いる。
With this configuration, it is possible to stop horizontal and vertical scanning at an arbitrary position by using a solid-state imaging device that scans the sensor unit with sequentially output shift register pulses.
(Basic configuration 4)
In addition, as a solid-state imaging device capable of stopping horizontal or vertical scanning at an arbitrary position, a solid-state imaging in which a plurality of pixel cells having photoelectric conversion units that generate signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate A horizontal scanning unit and a vertical scanning unit that scan the pixel cells, and an output unit that outputs an image signal read as a result of scanning the pixel cells by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, The shift register circuit having the above configuration 1 is used for one of the scanning unit and the vertical scanning unit.

この構成により、順次出力されるシフトレジスタパルスによってセンサ部を走査する固体撮像素子を用いることによって、水平または垂直の走査を任意位置で停止させることが可能となる。
(基本構成5)
また、水平および垂直の走査を任意の位置から開始可能な固体撮像素子として、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ画素セルが複数形成された固体撮像素子であって、画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、水平走査部および垂直走査部によって画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部を具備し、水平走査部および垂直走査部の両方に上記構成2のシフトレジスタ回路を用いる。
With this configuration, it is possible to stop horizontal or vertical scanning at an arbitrary position by using a solid-state imaging device that scans the sensor unit with sequentially output shift register pulses.
(Basic configuration 5)
In addition, as a solid-state imaging device capable of starting horizontal and vertical scanning from any position, a solid-state imaging in which a plurality of pixel cells having photoelectric conversion units that generate signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate A horizontal scanning unit and a vertical scanning unit that scan the pixel cells, and an output unit that outputs an image signal read as a result of scanning the pixel cells by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, The shift register circuit having the above-described configuration 2 is used for both the scanning unit and the vertical scanning unit.

この構成により、順次出力されるシフトレジスタパルスによってセンサ部を走査する固体撮像素子を用いることによって、水平および垂直の走査を任意位置から開始させることが可能となる。
(基本構成6)
また、水平または垂直の走査を任意の位置から開始可能な固体撮像素子として、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ画素セルが複数形成された固体撮像素子であって、画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、水平走査部および垂直走査部によって画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部を具備し、水平走査部または垂直走査部の片方に上記構成2のシフトレジスタ回路を用いる。
With this configuration, it is possible to start horizontal and vertical scanning from an arbitrary position by using a solid-state imaging device that scans the sensor unit with sequentially output shift register pulses.
(Basic configuration 6)
In addition, as a solid-state imaging device capable of starting horizontal or vertical scanning from an arbitrary position, a solid-state imaging in which a plurality of pixel cells having photoelectric conversion units that generate signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate A horizontal scanning unit and a vertical scanning unit that scan the pixel cells, and an output unit that outputs an image signal read as a result of scanning the pixel cells by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, The shift register circuit having the above configuration 2 is used for one of the scanning unit and the vertical scanning unit.

この構成により、順次出力されるシフトレジスタパルスによってセンサ部を走査する固体撮像素子を用いることによって、水平または垂直の走査を任意位置から開始させることが可能となる。
(基本構成7)
また、水平および垂直の走査位置を任意設定可能な固体撮像素子として、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ画素セルが複数形成された固体撮像素子であって、画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、水平走査部および垂直走査部によって画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部を具備し、水平走査部および垂直走査部の両方に上記構成1のシフトレジスタ回路、あるいは水平走査部または垂直走査部の片方に上記構成2のシフトレジスタ回路を用いる。
With this configuration, it is possible to start horizontal or vertical scanning from an arbitrary position by using a solid-state imaging device that scans the sensor unit with sequentially output shift register pulses.
(Basic configuration 7)
In addition, as a solid-state imaging device in which horizontal and vertical scanning positions can be arbitrarily set, a solid-state imaging device in which a plurality of pixel cells having photoelectric conversion units that generate signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate. A horizontal scanning unit and a vertical scanning unit that scan the pixel cells, and an output unit that outputs an image signal read as a result of scanning the pixel cells by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, The shift register circuit having the above-described configuration 1 is used for both the vertical scanning units, or the shift register circuit having the above-described configuration 2 is used for one of the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit.

この構成により、順次出力されるシフトレジスタパルスによってセンサ部を走査する場所を決定する固体撮像素子を用いることによって、水平および垂直の走査位置を任意に設定することが可能となる。
(基本構成8)
また、光入射によってセンサ部の走査を任意の位置で停止させる手段として、複数段回路で構成され、駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、後段の回路にその蓄積された駆動スタートパルス電圧の転送を繰り返すことによって、各段回路から駆動スタートパルスに従ったシフトレジスタパルスが順次出力されるシフトレジスタ回路(信号伝送回路)であって、光の入射制御による光電効果によって、各段回路のブートストラップ用容量を個別にリセットすることを特徴とするシフトレジスタ回路を用いる。
With this configuration, it is possible to arbitrarily set the horizontal and vertical scanning positions by using the solid-state imaging device that determines the location where the sensor unit is scanned by the sequentially output shift register pulses.
(Basic configuration 8)
In addition, as a means to stop the scanning of the sensor unit at an arbitrary position by light incidence, it is composed of a multi-stage circuit, and the voltage of the drive start pulse is accumulated in the bootstrap capacitor of each stage circuit and accumulated in the subsequent circuit. The shift register circuit (signal transmission circuit) sequentially outputs the shift register pulse according to the drive start pulse by repeating the transfer of the drive start pulse voltage, and the photoelectric effect by the light incident control Thus, a shift register circuit characterized by individually resetting the bootstrap capacitance of each stage circuit is used.

この構成により、シフトレジスタパルスを任意位置で停止させることが可能となる。
(基本構成9)
また、光入射により、水平および垂直の走査を任意の位置で停止可能な固体撮像素子として、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ画素セルが複数形成された固体撮像素子であって、画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、水平走査部および垂直走査部によって画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部を具備し、水平走査部および垂直走査部の両方に上記構成8のシフトレジスタ回路を用いる。
With this configuration, the shift register pulse can be stopped at an arbitrary position.
(Basic configuration 9)
In addition, as a solid-state imaging device that can stop horizontal and vertical scanning at an arbitrary position by light incidence, a plurality of pixel cells having a photoelectric conversion unit that generates signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate. A solid-state imaging device comprising a horizontal scanning unit and a vertical scanning unit that scan pixel pixels, and an output unit that outputs an image signal read out as a result of scanning the pixel cells by the horizontal scanning unit and vertical scanning unit The shift register circuit having the above-described configuration 8 is used for both the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit.

この構成により、順次出力されるシフトレジスタパルスによってセンサ部を走査する場所を決定する固体撮像素子を用いることによって、水平および垂直の走査を任意位置で停止させることが可能となる。
(基本構成10)
また、光入射により、水平または垂直の走査を任意の位置で停止可能な固体撮像素子として、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ画素セルが複数形成された固体撮像素子であって、画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、水平走査部および垂直走査部によって画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部を具備し、水平走査部または垂直走査部の片方に上記構成8のシフトレジスタ回路を用いる。
With this configuration, it is possible to stop horizontal and vertical scanning at arbitrary positions by using a solid-state imaging device that determines a location where the sensor unit is scanned by sequentially output shift register pulses.
(Basic configuration 10)
In addition, as a solid-state imaging device that can stop horizontal or vertical scanning at an arbitrary position by light incidence, a plurality of pixel cells having a photoelectric conversion unit that generates signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate. A solid-state imaging device comprising a horizontal scanning unit and a vertical scanning unit that scan pixel pixels, and an output unit that outputs an image signal read out as a result of scanning the pixel cells by the horizontal scanning unit and vertical scanning unit The shift register circuit having the above-described configuration 8 is used for one of the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit.

この構成により、順次出力されるシフトレジスタパルスによってセンサ部を走査する場所を決定する固体撮像素子を用いることによって、水平または垂直の走査を任意位置で停止させることが可能となる。
(基本構成11)
また、任意読出し可能なカメラ装置(撮像装置)として、上記構成3から上記構成7と、上記構成9から上記構成10のいずれかの固体撮像素子の撮像部を走査する領域を設定し、固体撮像素子出力を信号処理する回路に対して、設定した走査部の画像領域のみ、同期信号を生成して出力することを特徴するタイミングジェネレータ回路、および非走査部の信号処理を実行しないことを特徴とする固体撮像素子出力を信号処理する回路、およびそれらを具備したカメラ装置を用いる。
With this configuration, it is possible to stop horizontal or vertical scanning at an arbitrary position by using a solid-state imaging device that determines a place where the sensor unit is scanned by sequentially output shift register pulses.
(Basic configuration 11)
In addition, as an arbitrarily readable camera device (imaging device), an area for scanning the imaging unit of any one of the configuration 3 to the configuration 7 and the configuration 9 to the configuration 10 is set, and solid-state imaging is performed. A timing generator circuit that generates and outputs a synchronization signal only for a set image area of a scanning unit and a non-scanning unit that does not perform signal processing for a circuit that performs signal processing of element outputs. A circuit that performs signal processing on the output of the solid-state imaging device and a camera device including them are used.

この構成により、走査部以外の非走査部領域の信号処理を実行しないことにより、フレームレート向上および低消費電力化が可能となる。
(基本構成12)
また、画面の走査部領域(撮像エリア)の設定手段として、上記構成7の固体撮像素子に対し、後段の信号処理回路で動き検出した結果によって、撮像部の走査領域を設定することを特徴とする上記構成11のタイミングジェネレータ回路、および固体撮像素子出力を信号処理する回路、およびそれらを具備したカメラ装置を用いる。
With this configuration, it is possible to improve the frame rate and reduce power consumption by not performing signal processing in the non-scanning area other than the scanning area.
(Basic configuration 12)
Further, as a means for setting a scanning area (imaging area) of the screen, the scanning area of the imaging section is set based on a result of motion detection by a signal processing circuit at a subsequent stage for the solid-state imaging device having the configuration 7. The timing generator circuit having the above-described configuration 11, the circuit for processing the output of the solid-state imaging device, and the camera device including them are used.

この構成により、撮影している被写体が横方向に移動している可能性が高いと判断した場合は、画面縦方向の走査領域を狭めてフレームレートを向上させ、撮影している被写体が縦方向に移動している可能性が高いと判断した場合は、画面横方向の走査領域を狭めることによって、フレームレートを向上させることが可能となる。
(基本構成13)
また、フォトダイオードをリセットする手段として、上記構成7の固体撮像素子に対し、撮像部の非走査領域を一定時間毎に走査を実行することを特徴とする上記構成11のタイミングジェネレータ回路、および固体撮像素子出力を信号処理する回路、およびそれらを具備したカメラ装置を用いる。
With this configuration, if it is determined that the subject being photographed is likely to move in the horizontal direction, the frame rate is improved by narrowing the scanning area in the vertical direction of the screen, and the subject being photographed is oriented vertically. If it is determined that there is a high possibility that the frame has moved to the frame rate, the frame rate can be improved by narrowing the scanning area in the horizontal direction of the screen.
(Basic configuration 13)
In addition, as a means for resetting the photodiode, the non-scanning region of the imaging unit is scanned at regular intervals for the solid-state imaging device having the configuration 7; A circuit that performs signal processing on the image sensor output and a camera device including them are used.

この構成により、非走査部の画像領域に対し、一定時間毎に走査することによって、上記構成7の固体撮像素子の非走査部のフォトダイオードに蓄積された電荷をリセットすることが可能となる。
(基本構成14)
また、走査画像をフォーマットする手段として、上記構成7の固体撮像素子に対し、撮像部の走査ライン(行)もしくは走査画素(列)がそれぞれ「偶数」となるように走査開始位置と走査終了位置を設定することを特徴とするタイミングジェネレータ回路、および固体撮像素子出力を信号処理する回路、およびそれらを具備したカメラ装置を用いる。
With this configuration, it is possible to reset the charge accumulated in the photodiodes of the non-scanning portion of the solid-state imaging device having the above-described configuration 7 by scanning the image region of the non-scanning portion at regular intervals.
(Basic configuration 14)
As a means for formatting a scanned image, a scanning start position and a scanning end position are set so that the scanning line (row) or scanning pixel (column) of the imaging unit is “even” for the solid-state imaging device having the above-described configuration 7. Are used, and a timing generator circuit, a circuit that performs signal processing on the output of the solid-state imaging device, and a camera device including them.

この構成により、色相のずれが発生しないようになる。
(基本構成15)
また、フォトダイオードをオートリセットする手段として、上記構成7の固体撮像素子に対し、画素セルの非走査領域に隣接する画素の輝度レベルを算出し、その算出値が外部から設定した一定レベルに達した時に、画素セルの非走査領域の走査を実行するパルスを出力することを特徴とする上記構成11のタイミングジェネレータ回路、および輝度レベルを積算する回路を含みタイミングジェネレータ回路に非走査領域を走査する指示を出す固体撮像素子出力を信号処理する回路、およびそれらを具備したカメラ装置を用いる。
With this configuration, a hue shift does not occur.
(Basic configuration 15)
Further, as means for automatically resetting the photodiode, the brightness level of the pixel adjacent to the non-scanning region of the pixel cell is calculated for the solid-state imaging device having the above-described configuration 7, and the calculated value reaches a constant level set from the outside. A timing generator circuit configured to output a pulse for executing scanning of the non-scanning region of the pixel cell, and a circuit for integrating the luminance level, and scanning the non-scanning region with the timing generator circuit. A circuit that performs signal processing on the output of the solid-state imaging device that outputs an instruction, and a camera device including them are used.

この構成により、非走査部のフォトダイオードの電荷が設定した閾値以上になった場合に、非走査領域を走査することにより、リセット動作を自動的に実行することが可能になる。
(実施の形態1)
図4にMOS型イメージセンサに対して「画面の走査を任意位置で停止させるため」の「シフトレジスタ方式」のダイナミック回路(シフトレジスタ回路)を示す。なお、本構成例は、システム起動直後、最初にシフトレジスタ回路の駆動を開始する際の例である。すでに、シフトレジスタ回路を駆動させ、途中で画面走査を任意位置で停止する例は、実施の形態3に後述する。
With this configuration, the reset operation can be automatically executed by scanning the non-scanning region when the charge of the photodiode in the non-scanning unit exceeds a set threshold value.
(Embodiment 1)
FIG. 4 shows a “shift register type” dynamic circuit (shift register circuit) for “scanning the screen at an arbitrary position” for the MOS image sensor. This configuration example is an example when the shift register circuit is first driven immediately after the system is started. An example in which the shift register circuit is already driven and the screen scanning is stopped at an arbitrary position will be described later in the third embodiment.

図4の点線部の1つがシフトレジスタ回路の1段分を表しており、図4は4段構成のシフトレジスタ回路の例であるが、本発明のシフトレジスタ回路の段数は、これに拘束されるものではない。   4 represents one stage of the shift register circuit, and FIG. 4 is an example of a shift register circuit having a four-stage configuration. However, the number of stages of the shift register circuit of the present invention is restricted by this. It is not something.

スタートパルス:VST(401)を、配線(421)を通じて、ブートストラップコンデンサ(409)に貯まっている電荷をリセットする回路(トランジスタ(416))や、ブートストラップコンデンサ(418)に貯まっている電荷をリセットする回路(トランジスタ(419))などのブートストラップコンデンサの電荷をリセットする回路に接続する。それ以外の図4の構成は、図2の従来例と同様である。つまり、配線(421)以外は、従来の回路例から回路規模は増加しない。   Start pulse: A circuit (transistor (416)) that resets the charge stored in the bootstrap capacitor (409) through the wiring (421), and the charge stored in the bootstrap capacitor (418). Connected to a circuit for resetting the charge of the bootstrap capacitor such as a reset circuit (transistor (419)). The other configuration of FIG. 4 is the same as that of the conventional example of FIG. That is, except for the wiring (421), the circuit scale does not increase from the conventional circuit example.

図5に示したタイミングチャートのように、例えばスタートパルス:VST(401)を、シフトレジスタ転送パルス1:V1(402)やシフトレジスタ転送パルス2:V2(403)と同様の1周期毎に入力すると、ブートストラップコンデンサ(418)に蓄積された電荷が、シフトレジスタ転送パルス1:V1(402)とスタートパルス:VST(401)がHighになる度に、トランジスタ(417)とトランジスタ(419)のゲートがオンしてGNDに排出されるため、シフトレジスタパルス3:VSOUT3(414)は出力されず、シフトレジスタパルス1:VSOUT1(412)とシフトレジスタパルス2:VSOUT2(413)が出力され、それによって選択された2ラインが走査されて出力される。シフトレジスタ駆動パルス本数=m(整数)、シフトレジスタ転送パルスと同期したシフトレジスタ回路のスタートパルスの周期=n(n≧1で整数)とすると、2n=mの関係が成り立つ。   As shown in the timing chart of FIG. 5, for example, start pulse: VST (401) is input every cycle similar to shift register transfer pulse 1: V1 (402) and shift register transfer pulse 2: V2 (403). Then, each time the shift register transfer pulse 1: V1 (402) and the start pulse: VST (401) become High, the electric charge accumulated in the bootstrap capacitor (418) becomes high in the transistors (417) and (419). Since the gate is turned on and discharged to GND, shift register pulse 3: VSOUT3 (414) is not output, shift register pulse 1: VSOUT1 (412) and shift register pulse 2: VSOUT2 (413) are output, The two lines selected by are scanned and output. When the number of shift register drive pulses = m (integer) and the period of the start pulse of the shift register circuit synchronized with the shift register transfer pulse = n (n ≧ 1 is an integer), the relationship 2n = m is established.

以上のように、ブートストラップコンデンサの電荷をリセットする回路にスタートパルス:VST(401)を入力可能に配線して、走査を終えたいライン数に応じたスタートパルスを周期的に入力することによって、走査に用いるシフトレジスタ駆動パルスのみを出力できるので、画面の走査を任意位置で停止させることが可能となる。   As described above, by wiring the start pulse: VST (401) to the circuit for resetting the charge of the bootstrap capacitor so as to be input, and periodically inputting the start pulse according to the number of lines to be scanned, Since only the shift register driving pulse used for scanning can be output, scanning of the screen can be stopped at an arbitrary position.

図6に本シフトレジスタ回路を実装したイメージセンサを用いた画面走査イメージを示す。701は水平シフトレジスタ部(103)にのみ図4のシフトレジスタ回路を用いた例で、走査部(702)に対し、703で水平シフトレジスタ部(103)を停止するように、水平シフトレジスタ部(103)のスタートパルス(401)を周期的に入力した例であり、704は非走査領域となる。図1のTG部(107)から映像同期信号として水平同期信号(714)、垂直同期信号(715)を出力することによって、後段の信号処理部(114)と同期をとることが可能となる。   FIG. 6 shows a screen scanning image using an image sensor in which the shift register circuit is mounted. Reference numeral 701 denotes an example in which the shift register circuit of FIG. 4 is used only for the horizontal shift register unit (103), and the horizontal shift register unit 103 stops the horizontal shift register unit (103) at 703 with respect to the scanning unit (702). This is an example in which the start pulse (401) of (103) is periodically input, and 704 is a non-scanning region. By outputting the horizontal synchronization signal (714) and the vertical synchronization signal (715) as the video synchronization signal from the TG unit (107) in FIG. 1, it is possible to synchronize with the signal processing unit (114) at the subsequent stage.

705は垂直シフトレジスタ部(104)にのみ図4のシフトレジスタ回路を用いた例で、走査部(706)に対し、707で垂直シフトレジスタ部(104)を停止するように、垂直シフトレジスタ部(104)のスタートパルス(401)を周期的に入力した例であり、708は非走査領域となる。図1のTG部(107)から映像同期信号として水平同期信号(716)、垂直同期信号(717)を出力することによって、後段の信号処理部(114)と同期をとることが可能となる。   Reference numeral 705 denotes an example in which the shift register circuit of FIG. 4 is used only for the vertical shift register unit 104, and the vertical shift register unit 104 stops the vertical shift register unit 104 at 707 with respect to the scanning unit 706. In this example, the start pulse (401) of (104) is periodically input, and 708 is a non-scanning region. By outputting the horizontal synchronization signal (716) and the vertical synchronization signal (717) as the video synchronization signal from the TG unit (107) in FIG. 1, it is possible to synchronize with the signal processing unit (114) at the subsequent stage.

709は水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)に図4のシフトレジスタ回路を用いた例で、走査部(710)に対し、711で水平シフトレジスタ路(103)を停止するように、水平シフトレジスタ部(103)のスタートパルス(401)を周期的に入力し、712で垂直シフトレジスタ部(104)を停止するように、垂直シフトレジスタ部(104)のスタートパルス(401)を周期的に入力した例であり、713は非走査領域となる。   Reference numeral 709 denotes an example in which the shift register circuit of FIG. 4 is used for the horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register unit (104), and the horizontal shift register path (103) is stopped at 711 with respect to the scanning unit (710). Thus, the start pulse (401) of the horizontal shift register unit (103) is periodically input, and the start pulse (401) of the vertical shift register unit (104) is stopped so that the vertical shift register unit (104) is stopped at 712. ) Is periodically input, and 713 is a non-scanning region.

図1のTG部(107)から映像同期信号として水平同期信号(718)、垂直同期信号(719)を出力することによって、後段の信号処理部(114)と同期をとることが可能となる。   By outputting the horizontal synchronization signal (718) and the vertical synchronization signal (719) as the video synchronization signal from the TG unit (107) in FIG. 1, it is possible to synchronize with the signal processing unit (114) in the subsequent stage.

図1に「MOS型イメージセンサの構成」とカメラシステムの例を記載しているが、前記の水平シフトレジスタ部および垂直シフトレジスタ部は、図1において、水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)であり、TG(タイミング生成)部(107)から図4のスタートパルス(401)やシフトレジスタ転送パルス1:V1(402)やシフトレジスタ転送パルス2:V2(403)が入力される。水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)は、シフトレジスタパルス1:VSOUT1(412)等の行(垂直シフトレジスタ部の場合)または列(水平シフトレジスタ部の場合)を選択するパルスを出力し、「選択された走査部のみ」を走査する。   FIG. 1 shows a configuration of a “MOS type image sensor” and an example of a camera system. The horizontal shift register unit and the vertical shift register unit are the same as the horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register in FIG. 4 is input from the TG (timing generation) unit (107), the start pulse (401), the shift register transfer pulse 1: V1 (402), and the shift register transfer pulse 2: V2 (403). Is done. The horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register unit (104) select a row (in the case of the vertical shift register unit) or a column (in the case of the horizontal shift register unit) such as the shift register pulse 1: VSOUT1 (412). A pulse is output, and “only the selected scanning section” is scanned.

図6の例で、720はK画素×Mラインの画像操作領域であり、721のように、K画素×Nラインの画像操作領域(M:N=2:1)にすることによって、フレームレートは2倍にすることが可能となる。   In the example of FIG. 6, reference numeral 720 denotes an image operation area of K pixels × M lines. By setting the image operation area of K pixels × N lines (M: N = 2: 1) as 721, the frame rate is set. Can be doubled.

従って、図6のように、非走査領域を設定することによって、フレームレートを可変可能となり、非走査領域を増やすことによって、フレームレートを向上することが可能となる。   Therefore, as shown in FIG. 6, the frame rate can be varied by setting the non-scanning area, and the frame rate can be improved by increasing the non-scanning area.

この時、図1のタイミング生成部(107)は、センサ出力(111)をCDS(相関二重サンプリング)やA/D変換するAFE(アナログフロントエンド112)とAFE(112)の出力を信号処理する信号処理部(114)に対して、AFE駆動パルス(109)と同期パルス(110)を、選択された走査部に合わせたパルスを出力することによって、出力する映像信号(115)の同期が取れるとともに、非走査領域となったエリアの部分の信号処理や走査を停止することによって、低消費電力化が図れる。   At this time, the timing generation unit (107) in FIG. 1 performs signal processing on the outputs of the AFE (analog front end 112) and the AFE (112) which perform CDS (correlated double sampling) or A / D conversion on the sensor output (111). The output video signal (115) is synchronized by outputting a pulse that matches the AFE drive pulse (109) and the synchronization pulse (110) to the selected scanning unit to the signal processing unit (114). In addition, the power consumption can be reduced by stopping the signal processing and scanning of the portion of the area that has become the non-scanning area.

以上は、低消費電力で、必要な画像サイズを高速フレームで撮影が必要な医療用のカプセルカメラ等に有効な技術である。
(実施の形態2)
図7にMOS型イメージセンサに対して「画面の走査を任意位置から開始させるため」の「シフトレジスタ方式」のダイナミック回路を用いたシフトレジスタ回路を示す。なお、図7の点線部の1つがシフトレジスタ回路の1段分を表しており、図7は4段構成のシフトレジスタ回路の例であるが、本発明のシフトレジスタ回路の段数は、これに拘束されるものではない。
The above is an effective technique for a medical capsule camera or the like that requires low power consumption and needs to capture a required image size in a high-speed frame.
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a shift register circuit using a “shift register system” dynamic circuit for “starting screen scanning from an arbitrary position” for a MOS image sensor. Note that one of the dotted lines in FIG. 7 represents one stage of the shift register circuit, and FIG. 7 is an example of a shift register circuit having a four-stage configuration. However, the number of stages of the shift register circuit of the present invention is It is not bound.

801から820は、図4の401から420と同じである。VST出力回路(821)から各段回路の各入力に、スタートパルス:VST(822)、(823)、(824)、(825)のそれぞれを入力可能とする。VST出力回路(821)は、走査をスタートさせたい行もしくは列のシフトレジスタ回路から、スタートパルス:VSTを入力する。   Reference numerals 801 to 820 are the same as 401 to 420 in FIG. Each of the start pulses VST (822), (823), (824), and (825) can be input from the VST output circuit (821) to each input of each stage circuit. The VST output circuit (821) inputs a start pulse: VST from the shift register circuit in the row or column where scanning is to be started.

図8はスタートパルス:VST(823)を入力した例(タイミングチャート)である。入力されたスタートパルス:VST(823)は、シフトレジスタパルス2:VSOUT2(813)、シフトレジスタパルス3:VSOUT3(814)、シフトレジスタパルス4:VSOUT4(815)と順次出力され、それによって選択された行もしくは列を走査する。また、スタートパルス:VST(822)が入力されないため、シフトレジスタパルス1:VSOUT1(812)は出力されず、シフトレジスタパルス1:VSOUT1(812)によって選択される行もしくは列は走査されない。   FIG. 8 is an example (timing chart) in which a start pulse: VST (823) is input. The input start pulse: VST (823) is sequentially output as a shift register pulse 2: VSOUT2 (813), a shift register pulse 3: VSOUT3 (814), and a shift register pulse 4: VSOUT4 (815), and is thereby selected. Scan a row or column. Further, since the start pulse: VST (822) is not input, the shift register pulse 1: VSOUT1 (812) is not output, and the row or column selected by the shift register pulse 1: VSOUT1 (812) is not scanned.

この際、図7でスタートパルス:VST(822)、(824)をシフトレジスタ回路に入力する場合は、トランジスタ(804)、(817)がオンしていないと入力されないため、シフトレジスタ転送パルス1:V1(802)がHighの時に、またスタートパルス:VST(823)、(825)をシフトレジスタ回路に入力する場合は、トランジスタ(808)、(826)がオンしていないと入力されないため、シフトレジスタ転送パルス2:V2(803)がHighの時に、スタートパルス:VSTをシフトレジスタ回路に入力する必要がある。図8に示すスタートパルス:VST(823)は、シフトレジスタ転送パルス2:V2(803)がHighの時に入力される例である。   At this time, when the start pulses: VST (822) and (824) in FIG. 7 are input to the shift register circuit, they are not input unless the transistors (804) and (817) are turned on. : When V1 (802) is High and when the start pulses: VST (823) and (825) are input to the shift register circuit, the transistors (808) and (826) are not input unless they are turned on. When the shift register transfer pulse 2: V2 (803) is High, it is necessary to input the start pulse: VST to the shift register circuit. The start pulse: VST (823) shown in FIG. 8 is an example inputted when the shift register transfer pulse 2: V2 (803) is High.

以上のように、シフトレジスタ回路の各段回路にスタートパルス:VSTを入力可能に配線して、走査を開始したいライン数に応じた段数回路に対し、スタートパルスを周期的に入力することによって、「画面の走査を任意位置から開始させること」が可能となる。   As described above, the start pulse: VST can be input to each stage circuit of the shift register circuit, and the start pulse is periodically input to the stage number circuit corresponding to the number of lines to be scanned. It is possible to “start scanning of the screen from an arbitrary position”.

シフトレジスタ駆動パルス本数=m(整数)、シフトレジスタ転送パルスと同期したシフトレジスタ回路のスタートパルスの周期=n(n≧1で整数)とすると、2n=mの関係が成り立つ。   When the number of shift register drive pulses = m (integer) and the period of the start pulse of the shift register circuit synchronized with the shift register transfer pulse = n (n ≧ 1 is an integer), the relationship 2n = m is established.

実施の形態1と同様に、図1に「MOS型イメージセンサの構成」とカメラシステムの例を記載しているが、前記の水平シフトレジスタ部および垂直シフトレジスタ部は、図1において水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)であり、TG(タイミング生成)部(107)から図8のスタートパルス(823〜825)やシフトレジスタ転送パルス1:V1(802)やシフトレジスタ転送パルス2:V2(803)が入力される。水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)は、シフトレジスタパルス2:VSOUT2(813)等の行(垂直シフトレジスタ部の場合)または列(水平シフトレジスタ部の場合)を選択するパルスを出力し、「選択された走査部のみ」を走査する。   As in the first embodiment, FIG. 1 shows “a configuration of a MOS type image sensor” and an example of a camera system. The horizontal shift register unit and the vertical shift register unit in FIG. Part (103) and vertical shift register part (104), from TG (timing generation) part (107), start pulse (823 to 825) and shift register transfer pulse 1: V1 (802) and shift register transfer in FIG. Pulse 2: V2 (803) is input. The horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register unit (104) select a row (in the case of the vertical shift register unit) or a column (in the case of the horizontal shift register unit) such as shift register pulse 2: VSOUT2 (813). A pulse is output, and “only the selected scanning section” is scanned.

図9(d)の例において、1020はK画素×Mラインの画像操作領域であり、1021のようにK画素×Nラインの画像操作領域(M:N=2:1)にすることによって、フレームレートは2倍にすることが可能となる。従って、図9(d)のように、非走査領域を設定することによって、フレームレートを可変可能となり、非走査領域を増やすことによって、フレームレートを向上することが可能となる。   In the example of FIG. 9D, reference numeral 1020 denotes an image operation area of K pixels × M lines. By setting the image operation area of K pixels × N lines (M: N = 2: 1) like 1021, The frame rate can be doubled. Therefore, as shown in FIG. 9D, the frame rate can be varied by setting the non-scanning area, and the frame rate can be improved by increasing the non-scanning area.

図9に本シフトレジスタ回路を実装したイメージセンサを用いた画面走査イメージを示す。1001は水平シフトレジスタ部(103)にのみ図7のシフトレジスタ回路を用いた例で、走査部(1002)に対し、1003から水平シフトレジスタ部(103)による走査を開始するように、水平シフトレジスタ部(103)のスタートパルスを周期的に入力した例であり、1004は非走査領域となる。図1のTG部(107)から映像同期信号として、水平同期信号(1014)、垂直同期信号(1015)を出力することによって、後段の信号処理部(114)と同期をとることが可能となる。   FIG. 9 shows a screen scanning image using an image sensor in which the present shift register circuit is mounted. Reference numeral 1001 denotes an example in which the shift register circuit of FIG. 7 is used only for the horizontal shift register unit (103). The horizontal shift register unit 103 starts the horizontal shift register unit 103 so that the scanning unit 1002 starts scanning by the horizontal shift register unit 103. In this example, the start pulse of the register unit (103) is periodically input, and 1004 is a non-scanning region. By outputting a horizontal synchronizing signal (1014) and a vertical synchronizing signal (1015) as video synchronizing signals from the TG unit (107) in FIG. 1, it becomes possible to synchronize with the signal processing unit (114) in the subsequent stage. .

1007は垂直シフトレジスタ部(104)にのみ図7のシフトレジスタ回路を用いた例で、走査部(1005)に対し、1006から垂直シフトレジスタ部(104)による走査を開始するように、垂直シフトレジスタ部(104)のスタートパルスを周期的に入力した例であり、1008は非走査領域となる。図1のTG部(107)から映像同期信号として、水平同期信号(1016)、垂直同期信号(1017)を出力することによって、後段の信号処理部(114)と同期をとることが可能となる。   Reference numeral 1007 denotes an example in which the shift register circuit of FIG. 7 is used only for the vertical shift register unit (104). The vertical shift register unit 1044 starts the vertical shift register unit (104) so that scanning by the vertical shift register unit (104) starts from 1006. This is an example in which the start pulse of the register unit (104) is periodically input, and 1008 is a non-scanning region. By outputting the horizontal synchronizing signal (1016) and the vertical synchronizing signal (1017) as the video synchronizing signal from the TG unit (107) in FIG. 1, it becomes possible to synchronize with the signal processing unit (114) in the subsequent stage. .

1010は水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)に図7のシフトレジスタ回路を用いた例で、走査部(1022)に対し、1011から水平シフトレジスタ部(103)による走査を開始するように、水平シフトレジスタ部(103)のスタートパルスを周期的に入力し、1012から垂直シフトレジスタ部(104)による走査を開始するように、垂直シフトレジスタ部(104)のスタートパルスを周期的に入力した例であり、1009は非走査領域となる。図1のTG部(107)から映像同期信号として、水平同期信号(1018)、垂直同期信号(1019)を出力することによって、後段の信号処理部(114)と同期をとることが可能となる。   Reference numeral 1010 denotes an example in which the shift register circuit of FIG. 7 is used for the horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register unit (104). The scanning unit (1022) is scanned by the horizontal shift register unit (103) from 1011. The start pulse of the horizontal shift register unit (103) is periodically inputted so as to start, and the start pulse of the vertical shift register unit (104) is started so as to start scanning by the vertical shift register unit (104) from 1012 This is an example of periodic input, and 1009 is a non-scanning area. By outputting the horizontal synchronizing signal (1018) and the vertical synchronizing signal (1019) as the video synchronizing signal from the TG unit (107) in FIG. 1, it becomes possible to synchronize with the signal processing unit (114) in the subsequent stage. .

この時、図1のタイミング生成部(107)は、センサ出力(111)をCDS(相関二重サンプリング)やA/D変換するAFE(アナログフロントエンド)部(112)とAFE(112)の出力を信号処理する信号処理部(114)に対して、AFE駆動パルス(109)と同期パルス(110)のように選択された走査部に合わせたパルスを出力することによって、出力する映像信号(115)の同期が取れるとともに、非走査領域となったエリア部分の信号処理や走査を停止することによって、低消費電力化が図れる。   At this time, the timing generator (107) in FIG. 1 outputs the sensor output (111) to the CDS (correlated double sampling) or A / D conversion AFE (analog front end) (112) and the output of the AFE (112). The video signal (115) to be output is output by outputting a pulse matching the selected scanning unit, such as the AFE drive pulse (109) and the synchronization pulse (110), to the signal processing unit (114) that performs signal processing. ) And the signal processing and scanning of the area portion that has become the non-scanning area can be stopped, thereby reducing the power consumption.

これは、低消費電力で、必要な画像サイズを高速フレームで撮影が必要な医療用のカプセルカメラ等に有効な技術である。
(実施の形態3)
図10にMOS型イメージセンサに対して「画面の走査を任意位置から開始させ、かつ任意位置で停止させるため」の「シフトレジスタ方式」のダイナミック回路を用いたシフトレジスタ回路を示す。実施の形態1のシフトレジスタ回路(図4)と実施の形態2のシフトレジスタ回路(図7)を混合したシフトレジスタ回路構成となる。
This is an effective technique for a medical capsule camera or the like that requires low power consumption and needs to capture a required image size in a high-speed frame.
(Embodiment 3)
FIG. 10 shows a shift register circuit using a “shift register system” dynamic circuit for “starting scanning at an arbitrary position and stopping at an arbitrary position” for a MOS image sensor. The shift register circuit configuration is a mixture of the shift register circuit of the first embodiment (FIG. 4) and the shift register circuit of the second embodiment (FIG. 7).

VST出力回路(1121)から、シフトレジスタ回路の各段(点線部)の入力部に、図10のスタートパルス:VST(1122)、(1123)、(1124)、(1125)を入力可能とし、合わせて、配線(1127)を、シフトレジスタ回路の各段(点線部)のブートストラップコンデンサ(1109)、(1118)、(1128)の電荷をリセットするリセット回路(1116)、(1119)、(1120)に接続して、同スタートパルス:VSTにてリセット可能になるように構成する。ただし、この構成では、図10に示すようなダイオード(1129)が必要となる。   The VST output circuit (1121) can input the start pulses VST (1122), (1123), (1124), and (1125) of FIG. 10 to the input part of each stage (dotted line part) of the shift register circuit. In addition, the wiring (1127) is connected to the reset circuits (1116), (1119), (1119), (1119), (1119), (1119), (1119), resetting the charges of the bootstrap capacitors (1109), (1118), (1128). 1120), and can be reset by the same start pulse: VST. However, this configuration requires a diode (1129) as shown in FIG.

例えば、このダイオード(1129)が無い状態で、シフトレジスタ転送パルス1:V1(1102)がHighの時にスタートパルス:VST(1122)が入力されると、スタートパルス:VST(1124)の配線経由およびトランジスタ(1117)経由で、ブートストラップコンデンサ(1118)にも電荷が蓄積され、次に、シフトレジスタ転送パルス2:V2(1103)がHighになった時に、シフトレジスタパルス1:VSOUT1(1112)とシフトレジスタパルス3:VSOUT3(1114)が同時に出力されてしまう。図示したようなダイオード(1129)は、各トランジスタ1個で形成可能であるので、回路規模増大にはならない。   For example, if the start pulse: VST (1122) is inputted when the shift register transfer pulse 1: V1 (1102) is High without the diode (1129), the start pulse: VST (1124) is routed. Charge is also accumulated in the bootstrap capacitor (1118) via the transistor (1117), and then when the shift register transfer pulse 2: V2 (1103) becomes High, the shift register pulse 1: VSOUT1 (1112) Shift register pulse 3: VSOUT3 (1114) is output at the same time. Since the diode (1129) as shown can be formed by one transistor, the circuit scale does not increase.

図11にスタートパルス:VST(1123)を、シフトレジスタ転送パルス1:V1(1102)やシフトレジスタ転送パルス2:V2(1103)と同様の1周期毎に入力し、2ラインのみ選択可能なタイミングチャートを示す。図10のスタートパルス:VST(1122)が入力されないため、シフトレジスタパルス1:VSOUT1(1112)は出力されず、またブートストラップコンデンサ(1128)のリセット回路(1120)にスタートパルス:VST(1123)が入力される度に、ブートストラップコンデンサ(1128)に蓄積された転送パルス容量がリセットされるので、シフトレジスタパルス4:VSOUT4(1115)が出力されず、シフトレジスタパルス2:VSOUT2(1113)とシフトレジスタパルス3:VSOUT3(1114)のみ出力可能となるので、2ラインのみ選択可能となる。   In FIG. 11, a start pulse: VST (1123) is input every cycle similar to the shift register transfer pulse 1: V1 (1102) and the shift register transfer pulse 2: V2 (1103), and only two lines can be selected. A chart is shown. Since the start pulse: VST (1122) in FIG. 10 is not input, the shift register pulse 1: VSOUT1 (1112) is not output, and the start pulse: VST (1123) is supplied to the reset circuit (1120) of the bootstrap capacitor (1128). Since the transfer pulse capacity stored in the bootstrap capacitor (1128) is reset every time the input is input, the shift register pulse 4: VSOUT4 (1115) is not output, and the shift register pulse 2: VSOUT2 (1113) Shift register pulse 3: Since only VSOUT3 (1114) can be output, only two lines can be selected.

ここでシフト動作の途中で走査停止位置を変更する場合を示す。
図10で新たにスタートパルス:VST(1123)を入力する際、過去のシフト動作において、電荷が蓄積されているブートストラップコンデンサとしてブートストラップコンデンサ(1128)などの場合は、スタートパルス:VST(1123)を入力してもシフトレジスタ転送パルス2:V2(1103)がHighでないと、トランジスタ(1126)がオンにならないために、ブートストラップコンデンサ(1128)の電荷はリセットできずに任意位置での停止ができない。スタートパルス:VSTを入力するのがシフトレジスタ回路の偶数段目の場合、奇数段目がリセットできず、スタートパルス:VSTを入力するのがシフトレジスタ回路の奇数段目の場合、偶数段目がリセットができない。
Here, a case where the scanning stop position is changed during the shift operation is shown.
When a new start pulse: VST (1123) is input in FIG. 10, in the past shift operation, if the bootstrap capacitor (1128) is used as a bootstrap capacitor in which charges are accumulated, the start pulse: VST (1123) ), The shift register transfer pulse 2: If V2 (1103) is not High, the transistor (1126) is not turned on, so the charge of the bootstrap capacitor (1128) cannot be reset and stopped at an arbitrary position. I can't. When the start pulse: VST is input to the even stage of the shift register circuit, the odd stage cannot be reset, and when the start pulse: VST is input to the odd stage of the shift register circuit, the even stage is Cannot reset.

そこで、図17の周期(1803)のように、シフトレジスタ転送パルス1:V1(1202)とシフトレジスタ転送パルス2:V2(1203)が、それぞれHigh期間(1802)、(1801)にスタートパルス:VST(1223)を入力することによって、すべてのブートストラップコンデンサをリセットする。ただし、1804のように、この期間にシフトレジスタパルス2:VSOUT2(1213)〜シフトレジスタパルス4:VSOUT4(1215)は出力されない。   Therefore, as in the period (1803) in FIG. 17, the shift register transfer pulse 1: V1 (1202) and the shift register transfer pulse 2: V2 (1203) are started in the high periods (1802) and (1801), respectively: All bootstrap capacitors are reset by entering VST (1223). However, unlike 1804, shift register pulse 2: VSOUT2 (1213) to shift register pulse 4: VSOUT4 (1215) are not output during this period.

すべてのブートストラップコンデンサをリセットした後、1805のように、シフトレジスタ転送パルス2:V2(1203)がHigh期間にスタートパルス:VST(1223)を入力することによって、前例と同様のシフトレジスタパルス2:VSOUT2(1213)とシフトレジスタパルス3:VSOUT3(1214)のみ出力可能となるので、2ラインのみ選択可能となる。   After resetting all the bootstrap capacitors, as in 1805, the shift register transfer pulse 2: V2 (1203) is inputted with the start pulse: VST (1223) during the high period, so that the shift register pulse 2 similar to the previous example is obtained. : Only VSOUT2 (1213) and shift register pulse 3: VSOUT3 (1214) can be output, so only two lines can be selected.

図12に本シフトレジスタ回路(図10)を実装したイメージセンサを用いた画面走査イメージを示す。
1301は水平シフトレジスタ部(103)にのみ図10のシフトレジスタ回路を用いた例で、走査部(1302)に対し、1303から水平シフトレジスタ部(103)による走査を開始し、1305で水平シフトレジスタ部(103)による走査を停止終了するように、水平シフトレジスタ部(103)のスタートパルスを周期的に入力した例である。1302が走査領域であり、1304は非走査領域(左右)となる。
FIG. 12 shows a screen scanning image using an image sensor in which the present shift register circuit (FIG. 10) is mounted.
Reference numeral 1301 denotes an example in which the shift register circuit of FIG. 10 is used only for the horizontal shift register unit (103). Scanning by the horizontal shift register unit (103) is started from 1303 for the scanning unit (1302), and horizontal shift is performed at 1305. This is an example in which the start pulse of the horizontal shift register unit (103) is periodically input so as to stop scanning by the register unit (103). Reference numeral 1302 denotes a scanning area, and 1304 denotes a non-scanning area (left and right).

映像同期信号として、水平同期信号(1306)、垂直同期信号(1307)を出力することによって、後段の信号処理部(114)と同期をとることが可能となる。また、縦長の液晶に表示する携帯電話カメラのように、通常の画像サイズよりも横方向の画像領域が不要なシステムに有効である。   By outputting the horizontal synchronizing signal (1306) and the vertical synchronizing signal (1307) as the video synchronizing signal, it is possible to synchronize with the signal processing unit (114) at the subsequent stage. Further, it is effective for a system that does not require an image area in the horizontal direction rather than the normal image size, such as a mobile phone camera that displays on a vertically long liquid crystal display.

同様に、1308は垂直シフトレジスタ部(104)にのみ図10のシフトレジスタ回路を用いた例で、走査部(1309)に対し、1310から垂直シフトレジスタ部による走査を開始し、1312で垂直シフトレジスタ部による走査を停止終了するように、垂直シフトレジスタ部(104)のスタートパルスを周期的に入力した例である。1309が走査領域であり、1311は非走査領域(上下)となる。   Similarly, reference numeral 1308 is an example in which the shift register circuit of FIG. 10 is used only for the vertical shift register unit (104). Scanning of the scanning unit (1309) by the vertical shift register unit is started from 1310, and vertical shift is performed by 1312. This is an example in which the start pulse of the vertical shift register unit (104) is periodically input so as to stop scanning by the register unit. Reference numeral 1309 denotes a scanning area, and reference numeral 1311 denotes a non-scanning area (up and down).

映像同期信号として、水平同期信号(1313)、垂直同期信号(1314)を出力することによって、後段の信号処理部(114)と同期をとることが可能となる。また、後方監視用車載カメラのように、通常の画像サイズよりも縦方向の画像領域が不要なカメラシステムに有効である。   By outputting the horizontal synchronizing signal (1313) and the vertical synchronizing signal (1314) as the video synchronizing signal, it is possible to synchronize with the signal processing unit (114) at the subsequent stage. Moreover, it is effective for a camera system that does not require an image area in the vertical direction rather than a normal image size, such as a vehicle camera for rear monitoring.

同様に、1315は水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)に図10のシフトレジスタ回路を用いた例で、走査部(1325)に対し、1319から垂直シフトレジスタ部(104)による走査を開始し、1322で垂直シフトレジスタ部(104)による走査を停止終了するように、垂直シフトレジスタ部(104)のスタートパルスを周期的に入力し、1316から水平シフトレジスタ部(103)による走査を開始し、1318で水平シフトレジスタ部(103)による走査を停止終了するように、水平シフトレジスタ部(103)のスタートパルスを周期的に入力した例である。1325が走査領域であり、1317は非走査領域(上下左右)となる。   Similarly, reference numeral 1315 denotes an example in which the shift register circuit of FIG. 10 is used for the horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register unit (104), and from 1319 to the vertical shift register unit (104) for the scanning unit (1325). The start pulse of the vertical shift register unit (104) is periodically input so that the scanning by the vertical shift register unit (104) is stopped and terminated at 1322, and the horizontal shift register unit (103) is started from 1316. This is an example in which the start pulse of the horizontal shift register unit (103) is periodically input so that the scanning by the horizontal shift register unit (103) is stopped and terminated at 1318. Reference numeral 1325 denotes a scanning area, and reference numeral 1317 denotes a non-scanning area (up / down / left / right).

映像同期信号として、水平同期信号(1323)、垂直同期信号(1324)を出力することによって、後段の信号処理部(114)と同期をとることが可能となる。また、医療用のカプセルカメラのように、撮影箇所によっては通常の画像サイズより画像領域が不要でフレームレートを必要とするカメラシステムに有効である。
(実施の形態4)
図13に光の入射によってMOS型イメージセンサに対して「画面の走査を任意位置で停止させるため」のシフトレジスタ回路を備えた「シフトレジスタ方式」の固体撮像素子およびその固体撮像素子を用いたカメラシステムの構成例を示す。
By outputting the horizontal synchronizing signal (1323) and the vertical synchronizing signal (1324) as the video synchronizing signal, it becomes possible to synchronize with the signal processing unit (114) at the subsequent stage. Further, it is effective for a camera system such as a medical capsule camera that requires a frame rate without requiring an image area as compared with a normal image size depending on a photographing location.
(Embodiment 4)
FIG. 13 shows a “shift register type” solid-state imaging device having a shift register circuit for “stopping scanning of the screen at an arbitrary position” with respect to the MOS type image sensor by the incidence of light, and the solid-state imaging device. An example of the configuration of a camera system is shown.

シフトレジスタパルス2:VSOUT2(1413)以降のシフトレジスタパルス3:VSOUT3(1414)、シフトレジスタパルス4:VSOUT4(1423)を出力せずに、シフトレジスタパルス2:VSOUT2(1413)によって選択された領域までセンサ部(102)を走査する例である。   Shift register pulse 2: VSOUT2 (1413) and subsequent shift register pulse 3: VSOUT3 (1414) and shift register pulse 4: VSOUT4 (1423) are not output, and the area selected by shift register pulse 2: VSOUT2 (1413) This is an example of scanning the sensor unit (102).

1418、1419、1420はシフトレジスタ回路の各段回路の入力トランジスタ(1404)、(1408)、(1416)に対して光を入射するか遮光するかを選択する入射光選択部分で、入射部(1420)はトランジスタ(1416)に対して光(1422)の入射を許可しており、その他の遮光部(1419など)は光(1424)を遮光している状態とする。   Reference numerals 1418, 1419, and 1420 denote incident light selection portions for selecting whether light is incident or shielded from the input transistors (1404), (1408), and (1416) of each stage circuit of the shift register circuit. 1420) allows the light (1422) to be incident on the transistor (1416), and the other light shielding portions (1419 and the like) shield the light (1424).

シフトレジスタ回路の入力トランジスタ(1416)に、ある一定光量の光(1422)が入射すると、入力トランジスタ(1416)のPNジャンクションで光電効果が起こり、発生した電子(1425)によって、ブートストラップコンデンサ(1417)に蓄積される電荷が減少し、トランジスタ(1426)がオンできなくなり、シフトレジスタパルス3:VSOUT3(1414)は出力されない。また、ブートストラップコンデンサ(1417)に蓄積される電荷が減少することによって、トランジスタ(1428)もオンしなくなるので、ブートストラップコンデンサ(1427)へも電荷の転送が不可能となり、シフトレジスタパルス3:VSOUT3(1414)以降のシフトレジスタパルス4:VSOUT4(1423)等のシフトレジスタパルス出力も停止する。   When a certain amount of light (1422) enters the input transistor (1416) of the shift register circuit, a photoelectric effect occurs at the PN junction of the input transistor (1416), and the generated electrons (1425) cause a bootstrap capacitor (1417). ) Is reduced, the transistor (1426) cannot be turned on, and the shift register pulse 3: VSOUT3 (1414) is not output. Further, since the charge stored in the bootstrap capacitor (1417) is reduced, the transistor (1428) is not turned on, so that the charge cannot be transferred to the bootstrap capacitor (1427), and the shift register pulse 3: Shift register pulse 4 after VSOUT3 (1414): Shift register pulse output such as VSOUT4 (1423) is also stopped.

なお、シフトレジスタ回路の入力トランジスタに対する光入射のオン/オフを電気的制御によって、プログラマブルに決定してもよいし、入射光選択部分(1418)、(1419)、(1420)等は、固体撮像素子上で製造時に遮光する/しないをマスクパターンによって固定してもよい。   It should be noted that on / off of light incidence on the input transistor of the shift register circuit may be determined by electrical control in a programmable manner, and the incident light selection portions (1418), (1419), (1420), etc. are solid-state imaging. Whether or not light is shielded during manufacture on the element may be fixed by a mask pattern.

これにより、シフトレジスタ回路の回路規模を増加させることなく、光の入射を制御することによって、センサ部に対して水平と垂直の走査を任意位置で停止可能にすることができる。   Thus, by controlling the incidence of light without increasing the circuit scale of the shift register circuit, horizontal and vertical scanning with respect to the sensor unit can be stopped at an arbitrary position.

実施の形態1から3のように、図1のタイミング生成部(107)は、センサ出力(111)をCDS(相関二重サンプリング)やA/D変換するAFE(アナログフロントエンド)部(112)と、AFE部(112)の出力(113)を信号処理する信号処理部(114)とに対して、AFE駆動パルス(109)とセンサ部(102)上で選択された走査部に合わせた同期パルス(110)とを出力することによって、出力する映像信号(115)の同期が取れるとともに、非走査領域となったエリアの部分の信号処理や走査を停止することによって、カメラシステム全体での低消費電力化が図れる。
(実施の形態5)
図14に「シフトレジスタ方式」のMOS型イメージセンサを用いたカメラシステムの動作例の説明図を示す。ここでは、図14と図1を用いて、上記カメラシステムにおいて、画像に対する動き検出によって画面の走査領域を制御することによって、フレームレートを向上させる例を説明する。
As in the first to third embodiments, the timing generation unit (107) in FIG. 1 performs CDS (correlated double sampling) and A / D conversion (AFE (analog front end)) (112) for the sensor output (111). And the signal processing unit (114) that performs signal processing on the output (113) of the AFE unit (112), and synchronizes with the AFE drive pulse (109) and the scanning unit selected on the sensor unit (102). By outputting the pulse (110), the output video signal (115) can be synchronized, and the signal processing and scanning of the portion of the area that has become the non-scanning area can be stopped, so that Power consumption can be reduced.
(Embodiment 5)
FIG. 14 is an explanatory diagram of an operation example of a camera system using a “shift register type” MOS image sensor. Here, an example in which the frame rate is improved by controlling the scanning area of the screen by detecting the motion of the image in the camera system will be described with reference to FIGS. 14 and 1.

図14(a)の画面(1501)において、被写体(1505)の動きベクトル(1502)が横方向(矢印方向)に動いている場合に、その動きが図1(「シフトレジスタ方式」のMOS型イメージセンサを用いたカメラシステム)の信号処理部(114)で検出された場合、TG部(107)は固体撮像素子(101)に対してセンサ駆動パルス(108)を出力し、固体撮像素子(101)内で、垂直シフトレジスタ部(104)(実施の形態3で説明)を用いて、図14の画面(1503)のように画面の上下に非走査部(1504)を設けて、走査領域を小さくすることにより、フレームレートを向上させることが可能となる。   When the motion vector (1502) of the subject (1505) is moving in the horizontal direction (arrow direction) on the screen (1501) in FIG. 14A, the movement is shown in FIG. When detected by the signal processing unit (114) of the camera system using the image sensor), the TG unit (107) outputs a sensor driving pulse (108) to the solid-state image sensor (101), and the solid-state image sensor ( 101), a vertical shift register unit (104) (described in the third embodiment) is used to provide non-scanning units (1504) at the top and bottom of the screen as in the screen (1503) of FIG. By reducing the frame rate, the frame rate can be improved.

また、図14(b)の画面(1506)において、被写体(1508)の動きベクトル(1507)が縦方向(矢印方向)に動いている場合に、その動きが図1の信号処理部(114)で検出された場合、TG部(107)は固体撮像素子(101)に対してセンサ駆動パルス(108)を出力し、固体撮像素子(101)内で、水平シフトレジスタ部(103)(実施の形態3で説明)を用いて、図14の画面(1509)のように画面の左右に非走査部(1510)を設けて、走査領域を小さくすることにより、フレームレートを向上させることが可能となる。   Further, when the motion vector (1507) of the subject (1508) is moving in the vertical direction (arrow direction) on the screen (1506) in FIG. 14B, the movement is indicated by the signal processing unit (114) in FIG. , The TG unit (107) outputs a sensor driving pulse (108) to the solid-state image sensor (101), and the horizontal shift register unit (103) (implementation) in the solid-state image sensor (101). The frame rate can be improved by providing non-scanning portions (1510) on the left and right sides of the screen as in the screen (1509) of FIG. Become.

例えば近年、1セグに対応したカメラ付き携帯電話などがあり、MPEG−4などの動画符号化信号処理が可能なチップの搭載が増加してきている。その動画符号化処理チップから動き検出した情報を信号処理部(114)経由で、TG部(107)に走査領域を決定する情報として与えても良い。   For example, in recent years, there is a mobile phone with a camera corresponding to 1 segment, and the mounting of chips capable of processing a moving image encoded signal such as MPEG-4 is increasing. The motion detection information from the moving image coding processing chip may be given to the TG unit (107) as information for determining the scanning region via the signal processing unit (114).

備え付けの監視カメラ(セキュリティーカメラ)や車室内に取り付ける車載カメラの場合は、被写体の動きがある同一方向に限定されることが多い。被写体の動き検出を行って、被写体に対する撮像領域を絞り込むことによって、フレームレートを向上することが可能となる。
(実施の形態6)
次に、図15を用いて、数フレーム毎に1回非走査部を走査することにより、固体撮像素子のセンサ部(102)における各単位画素を形成するフォトダイオードにおいて、その非走査期間に蓄積された電荷をリセットする例を説明する。
In the case of a built-in surveillance camera (security camera) or a vehicle-mounted camera installed in a vehicle interior, the movement of the subject is often limited to the same direction. It is possible to improve the frame rate by detecting the movement of the subject and narrowing down the imaging area for the subject.
(Embodiment 6)
Next, by using FIG. 15, the non-scanning portion is scanned once every several frames to accumulate in the non-scanning period in the photodiode that forms each unit pixel in the sensor portion (102) of the solid-state imaging device. An example of resetting the generated charge will be described.

図15は本実施の形態6の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置において3フレームに1回非走査部の走査を行う場合の走査範囲例の説明図である。なおここでは、3フレームに1回全画面を走査する例を示すが、本発明はその周期に限定されないものとする。   FIG. 15 is an explanatory diagram of an example of a scanning range when the non-scanning portion is scanned once every three frames in the solid-state imaging device of the sixth embodiment and an imaging apparatus using the same. Although an example in which the entire screen is scanned once every three frames is shown here, the present invention is not limited to the cycle.

図15の画面(1601)から(1605)は被写体(1606)を順次に撮影した画像フレームであり、画面(1602)と(1603)のフレームにおいて画面領域(1607)、(1609)は非走査部とする。   Screens (1601) to (1605) in FIG. 15 are image frames obtained by sequentially photographing the subject (1606). Screen regions (1607) and (1609) in the frames of screens (1602) and (1603) are non-scanning portions. And

固体撮像素子の走査部は、シフトレジスタ回路の駆動によって、そのフォトダイオードに蓄積された電荷が読み出されるが、非走査部は読み出されないだけでフォトダイオードに電荷が蓄積し続けることになるので、フレーム(1611)のように、非走査領域(1610)のフォトダイオードに蓄積された電荷が、走査部の領域(1608)に漏れ出すことがある。   The scanning unit of the solid-state image sensor reads out the charge accumulated in the photodiode by driving the shift register circuit, but the non-scanning unit does not read out and the charge continues to accumulate in the photodiode. Like the frame (1611), the charge accumulated in the photodiode in the non-scanning region (1610) may leak into the region (1608) of the scanning portion.

図1の「シフトレジスタ方式」のMOS型イメージセンサを用いたカメラシステムにおいて、TG部(107)は固体撮像素子(101)に対してセンサ駆動パルス(108)を出力し、固体撮像素子(101)内の水平シフトレジスタ部(103)および垂直シフトレジスタ部(104)(ともに実施の形態3で説明)を用いて、画面(1604)のように、所定のある規定フレーム毎(例えば、3フレーム毎)に1回の割合で全画素を走査するようにして、前のフレームで非走査部であった画素を読み出すことによって、そのフォトダイオードに蓄積された電荷をリセットする。   In the camera system using the “shift register type” MOS image sensor of FIG. 1, the TG unit (107) outputs a sensor drive pulse (108) to the solid-state image sensor (101), and the solid-state image sensor (101). ) In the horizontal shift register unit (103) and the vertical shift register unit (104) (both described in the third embodiment), as shown in a screen (1604), every predetermined frame (for example, 3 frames) All the pixels are scanned at a rate of once every), and the pixels that were the non-scanning portion in the previous frame are read out, thereby resetting the charge accumulated in the photodiode.

このように読み出しても、同期パルスを出力せず、かつ信号処理部(114)で処理を実行せずに、画面(1604)における同期パルスの有効期間を、例えば画面(1603)の期間(1613)と同じ幅にすれば、出力信号(115)は、非走査部を含んだフレームと画像サイズは変わらないので、図1の信号処理部(114)の消費電力は増加しないことになる。つまり、領域(1612)に対して固体撮像素子(101)から読み出すが、信号処理を実行しない「元リセット領域」を表す。   Even if read out in this way, the synchronization pulse is not output, and the signal processor (114) does not execute the processing, and the effective period of the synchronization pulse on the screen (1604) is set to the period (1613) of the screen (1603), for example. 1), the output signal (115) has the same image size as that of the frame including the non-scanning portion, so that the power consumption of the signal processing portion (114) in FIG. 1 does not increase. That is, it represents the “original reset region” in which the region (1612) is read from the solid-state imaging device (101) but no signal processing is performed.

また、非走査領域の隣接画素の輝度レベルを算出して外部からユーザーが設定可能な閾値と比較する回路を、図1の信号処理部(114)に設け、非走査領域の隣接画素の輝度レベルが設定した閾値を超えた場合は、非走査領域のフォトダイオードの電荷が溢れていると判断し、非走査領域を走査してリセットする動作を実行することも可能である。   Further, a circuit for calculating the luminance level of the adjacent pixel in the non-scanning region and comparing it with a threshold that can be set by the user from the outside is provided in the signal processing unit (114) in FIG. When the threshold value exceeds the set threshold value, it is determined that the charge of the photodiode in the non-scanning region is overflowing, and an operation of scanning and resetting the non-scanning region can be executed.

なお、前記のように一定期間毎に非走査領域を走査する方式だと、急に強い光量が入射した場合などには、一定時間が経たないと対応できない。
(実施の形態7)
次に、図16を用いて、センサ部(102)に対する走査開始から走査終了までのライン数および画素数について説明する。
As described above, when the non-scanning region is scanned every predetermined period, when a strong light amount is suddenly incident, it is not possible to cope with a certain period of time.
(Embodiment 7)
Next, the number of lines and the number of pixels from the start of scanning to the end of scanning for the sensor unit (102) will be described with reference to FIG.

図16に本実施の形態7の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置におけるライン数および画素数の図を示す。1701は図1の固体撮像素子(101)においてベイヤー配列であるセンサ部(102)上で4ライン×8画素の領域を走査した例であり、信号処理部(114)によって、R(赤)・G(緑)・B(青)の各画素に対して、不足している画素情報について補間アルゴリズムに則って画像処理を行う。通常、固体撮像素子の画素配列は、偶数ライン×偶数画素の構成になっており、補間アルゴリズムは各社一定の法則に則って画像処理が実行される。   FIG. 16 shows a diagram of the number of lines and the number of pixels in the solid-state imaging device of the seventh embodiment and an imaging apparatus using the same. Reference numeral 1701 denotes an example in which a region of 4 lines × 8 pixels is scanned on the sensor unit (102) which is a Bayer array in the solid-state imaging device (101) of FIG. 1, and R (red) · For each pixel of G (green) and B (blue), image processing is performed for the missing pixel information according to the interpolation algorithm. Normally, the pixel array of the solid-state imaging device has a configuration of even lines × even pixels, and the interpolation algorithm performs image processing according to a certain rule of each company.

図16の1702のように、走査開始ラインが通常の場合(1701)よりも1ライン遅く開始して、走査するライン数が奇数ライン(例では、3ライン)になる場合や、1703のように、走査開始する画素が通常の場合(1701)よりも1画素遅く開始して、走査する画素数が奇数(例では、7画素)になる場合は、図1の信号処理部(114)が、1701のようなパターンで固体撮像素子(101)からセンサ出力(111)が出力されて来ると想定して補間アルゴリズムが形成されている場合、信号処理部(114)で補間処理がずれる可能性がある。特に図1の信号処理部(114)が別チップでフレキシブルな補間処理に対応していない場合は、処理ができない。   As shown by 1702 in FIG. 16, the scanning start line starts one line later than the normal case (1701) and the number of lines to be scanned becomes an odd number of lines (3 lines in the example), or as shown by 1703. When the pixel to start scanning starts one pixel later than the normal case (1701) and the number of pixels to be scanned is an odd number (7 pixels in the example), the signal processing unit (114) in FIG. When the interpolation algorithm is formed on the assumption that the sensor output (111) is output from the solid-state imaging device (101) in a pattern like 1701, there is a possibility that the interpolation processing is shifted in the signal processing unit (114). is there. In particular, when the signal processing unit (114) of FIG. 1 does not support flexible interpolation processing with another chip, the processing cannot be performed.

従って、実施の形態1から5において、図1のTG部(107)からセンサ駆動パルス(108)を出力し、走査開始位置および走査終了位置を設定する場合、偶数ライン×偶数画素の構成になるようにすることが望ましい。   Therefore, in the first to fifth embodiments, when the sensor drive pulse (108) is output from the TG unit (107) in FIG. 1 and the scan start position and the scan end position are set, the configuration is even lines × even pixels. It is desirable to do so.

本発明の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置は、回路規模を増大させることなく、MOS型イメージセンサの画面走査を任意の位置から開始および停止可能なダイナミック回路を実現し、MOS型イメージセンサの画面上での画素状態を読み出す際の読み出し領域を任意に設定することができ、MOS型イメージセンサに対する画素状態の読み出し領域についての自由度を増大することができるもので、DSC(デジタルスチルカメラ)やカメラ付き携帯電話などのモバイルカメラシステム、車載カメラやネットワークカメラなどのセキュリティーカメラ、医療用のカプセルカメラなど、小型でかつ低消費電力で高フレームレートが必要なカメラシステムに有効である。   The solid-state imaging device of the present invention and the imaging apparatus using the same realize a dynamic circuit capable of starting and stopping the screen scanning of the MOS image sensor from an arbitrary position without increasing the circuit scale. The readout area for reading out the pixel state on the screen can be arbitrarily set, and the degree of freedom for the readout area of the pixel state with respect to the MOS type image sensor can be increased. ) And mobile camera systems such as camera-equipped mobile phones, security cameras such as in-vehicle cameras and network cameras, and medical capsule cameras, which are effective for small, low power consumption and high frame rate camera systems.

従来の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置の構成を示すブロック図A block diagram showing a configuration of a conventional solid-state imaging device and an imaging apparatus using the same 同従来例の固体撮像素子におけるシフトレジスタ回路の回路構成を示す回路図The circuit diagram which shows the circuit structure of the shift register circuit in the solid-state image sensor of the conventional example 同従来例の固体撮像素子におけるシフトレジスタ回路の動作を示す各部波形図Waveform diagram of each part showing the operation of the shift register circuit in the solid-state image sensor of the conventional example 本発明の実施の形態1の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置においてダイナミック回路の構成例1を用いたシフトレジスタ回路の回路構成を示す回路図1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a shift register circuit using a configuration example 1 of a dynamic circuit in a solid-state imaging device and an imaging apparatus using the same according to Embodiment 1 of the present invention; 図4のシフトレジスタ回路(実施の形態1)の動作を示す各部波形図Waveform diagram of each part showing the operation of the shift register circuit (Embodiment 1) of FIG. 図4のシフトレジスタ回路(実施の形態1)の動作を示す出力画像イメージOutput image showing operation of shift register circuit (first embodiment) of FIG. 本発明の実施の形態2の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置においてダイナミック回路の構成例2を用いたシフトレジスタ回路の回路構成を示す回路図FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a shift register circuit using a configuration example 2 of a dynamic circuit in a solid-state imaging device and an imaging apparatus using the same according to a second embodiment of the present invention. 図7のシフトレジスタ回路(実施の形態2)の動作を示す各部波形図Waveform diagram of each part showing the operation of the shift register circuit (Embodiment 2) of FIG. 図7のシフトレジスタ回路(実施の形態2)の動作を示す出力画像イメージOutput image showing the operation of the shift register circuit (Embodiment 2) of FIG. 本発明の実施の形態3の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置においてダイナミック回路の構成例3を用いたシフトレジスタ回路の回路構成を示す回路図FIG. 9 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a shift register circuit using a configuration example 3 of a dynamic circuit in a solid-state imaging device and an imaging apparatus using the same according to a third embodiment of the present invention. 図10のシフトレジスタ回路(実施の形態3)の動作を示す各部波形1図FIG. 10 is a waveform diagram of each part showing the operation of the shift register circuit (Embodiment 3) of FIG. 図10のシフトレジスタ回路(実施の形態3)の動作を示す出力画像イメージOutput image showing the operation of the shift register circuit (Embodiment 3) of FIG. 本発明の実施の形態4の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置においてダイナミック回路の構成例4を用いたシフトレジスタ回路の回路構成を示す回路図および動作を示す各部波形図FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a shift register circuit using a configuration example 4 of a dynamic circuit in a solid-state imaging device and an imaging apparatus using the solid-state imaging device according to Embodiment 4 of the present invention, and waveform diagrams showing each operation. 本発明の実施の形態5の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置における動き検出による走査範囲例の説明図Explanatory drawing of the example of the scanning range by the motion detection in the solid-state image sensor of Embodiment 5 of this invention, and an imaging device using the same 本発明の実施の形態6の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置において3フレームに1回非走査部の走査を行う場合の走査範囲例の説明図Explanatory drawing of the example of a scanning range in the case of scanning a non-scanning part once in 3 frames in the solid-state image sensor of Embodiment 6 of this invention and an imaging device using the same 本発明の実施の形態7の固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置におけるライン数および画素数の説明図Explanatory drawing of the number of lines and the number of pixels in the solid-state imaging device of Embodiment 7 of this invention and an imaging device using the same 図10のシフトレジスタ回路(実施の形態3)の動作を示す各部波形2図FIG. 2 is a waveform diagram of each part showing the operation of the shift register circuit (Embodiment 3) of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101 固体撮像素子(MOS型イメージセンサ)
102 センサ部
103 水平シフトレジスタ部
104 垂直シフトレジスタ部
105 ノイズキャンセラ部
106 AMP部(出力部)
107 TG(タイミング生成)部
108 (シフトレジスタ方式のMOS型イメージセンサの)センサ駆動パルス
109 AFE(アナログフロントエンド)駆動パルス
110 同期パルス
111 (シフトレジスタ方式のMOS型イメージセンサの)センサ出力
112 AFE(アナログフロントエンド)部
113 (AFE部の)出力
114 信号処理部
115 (信号処理部の)出力
116 信号処理回路
201 (シフトレジスタ回路の)スタートパルス:VST
202 シフトレジスタ転送パルス1:V1
203 シフトレジスタ転送パルス2:V2
204、208、216 シフトレジスタ入力回路
205、209、217 ブートストラップコンデンサ
206、210 トランジスタA
207、211 トランジスタB
212 シフトレジスタパルス1:VSOUT1
213 シフトレジスタパルス2:VSOUT2
214 シフトレジスタパルス3:VSOUT3
215 ブートストラップコンデンサのリセット回路
401 (シフトレジスタ回路の)スタートパルス:VST
402 シフトレジスタ転送パルス1:V1
403 シフトレジスタ転送パルス2:V2
404、408、417 シフトレジスタ入力回路
405、409、418 ブートストラップコンデンサ
406、410 トランジスタA
407、411 トランジスタB
412 シフトレジスタパルス1:VSOUT1
413 シフトレジスタパルス2:VSOUT2
414 シフトレジスタパルス3:VSOUT3
415 シフトレジスタパルス4:VSOUT4
416、419、420 ブートストラップコンデンサのリセット回路
421 (ブートストラップコンデンサのリセット回路にシフトレジスタ回路のスタートパルス:VSTを接続する)配線
701 (図4のシフトレジスタ回路を水平シフトレジスタ部に用いた場合の)走査イメージ
702、706、710 走査部
703、711 水平走査停止位置
704、708、713 非走査部
705 (図4のシフトレジスタ回路を垂直シフトレジスタ部に用いた場合の)走査イメージ
707、712 垂直走査停止位置
709 (図4のシフトレジスタ回路を水平と垂直シフトレジスタ部に用いた場合の)走査イメージ
714、716、718 水平同期信号
715、717、719 垂直同期信号
720 (Mライン×K画素の)走査領域
721 (M:N=2:1の場合のNライン×K画素の)走査領域
801、822、823、824、825 (シフトレジスタ回路の)スタートパルス:VST
802 シフトレジスタ転送パルス1:V1
803 シフトレジスタ転送パルス2:V2
804、808、817、826 シフトレジスタ入力回路
805、809、818 ブートストラップコンデンサ
806、810 トランジスタA
807、811 トランジスタB
812 シフトレジスタパルス1:VSOUT1
813 シフトレジスタパルス2:VSOUT2
814 シフトレジスタパルス3:VSOUT3
815 シフトレジスタパルス4:VSOUT4
816、819、820 ブートストラップコンデンサのリセット回路
821 VST出力回路
1001 (図7のシフトレジスタ回路を水平シフトレジスタ部に用いた場合の)走査イメージ
1002、1005、1022 走査部
1003、1011 水平走査開始位置
1004、1008、1009 非走査部
1007 (図7のシフトレジスタ回路を垂直シフトレジスタ部に用いた場合の)走査イメージ
1006、1012 垂直走査開始位置
1010 (図7のシフトレジスタ回路を水平と垂直シフトレジスタ部に用いた場合の)走査イメージ
1014、1016、1018 水平同期信号
1015、1017、1019 垂直同期信号
1020 (Mライン×K画素の)走査領域
1021 (M:N=2:1の場合のNライン×K画素の)走査領域
1101、1122、1123、1124、1125 (シフトレジスタ回路の)スタートパルス:VST
1102 シフトレジスタ転送パルス1:V1
1103 シフトレジスタ転送パルス2:V2
1104、1108、1117、1126 シフトレジスタ入力回路
1105、1109、1118、1128 ブートストラップコンデンサ
1106、1110 トランジスタA
1107、1111 トランジスタB
1112 シフトレジスタパルス1:VSOUT1
1113 シフトレジスタパルス2:VSOUT2
1114 シフトレジスタパルス3:VSOUT3
1115 シフトレジスタパルス4:VSOUT4
1116、1119、1120 ブートストラップコンデンサのリセット回路
1121 VST出力回路
1127 (ブートストラップコンデンサのリセット回路の全てに入力されるシフトレジスタ回路のスタートパルス:VSTを接続する)配線
1129 ダイオード
1301 (図10のシフトレジスタ回路を水平シフトレジスタ部に用いた場合の)走査イメージ
1302、1309、1325 走査部
1303、1316 水平走査開始位置
1305、1318 水平走査終了位置
1304、1311、1317 非走査部
1308 (図10のシフトレジスタ回路を垂直シフトレジスタ部に用いた場合の)走査イメージ
1310、1319 垂直走査開始位置
1312、1322 垂直走査終了位置
1315 (図10のシフトレジスタ回路を水平と垂直シフトレジスタ部に用いた場合の)走査イメージ
1306、1313、1323 水平同期信号
1307、1314、1324 垂直同期信号
1401 (シフトレジスタ回路の)スタートパルス:VST
1402 シフトレジスタ転送パルス1:V1
1403 シフトレジスタ転送パルス2:V2
1404、1408、1416 シフトレジスタ入力回路
1405、1409、1417、1427 ブートストラップコンデンサ
1406、1410、1426 トランジスタA
1407、1411、1428 トランジスタB
1412 シフトレジスタパルス1:VSOUT1
1413 シフトレジスタパルス2:VSOUT2
1414 シフトレジスタパルス3:VSOUT3
1423 シフトレジスタパルス4:VSOUT4
1415 ブートストラップコンデンサのリセット回路
1418、1419、1421 遮光部
1420 入射部
1422、1424 入射光
1425 光電効果で発生した電子
1501、1506 (動き検出対象の)フレーム
1502 (検出された水平方向に移動する)動きベクトル
1503 (垂直方向の走査範囲を少なくした)フレーム
1504、1510 非走査部
1505 (水平方向に移動する)被写体
1507 (検出された垂直方向に移動する)動きベクトル
1508 (垂直方向に移動する)被写体
1509 (水平方向の走査範囲を少なくした)フレーム
1601 (全領域を走査領域とする)フレーム1
1602 (非走査領域がある)フレーム2
1603 (非走査領域がある)フレーム3
1604 (全領域を走査領域とする)フレーム4
1605 (フレーム1が最も時間的に過去とする非走査領域がある)フレーム5
1606 被写体
1607、1609、1610 非走査部
1608 (非走査部のフォトダイオードから漏れ込んだ)領域
1611 (漏れ込みがある)フレーム
1701 (偶数ライン(4ライン)×偶数画素(8画素)の)フレーム
1702 (奇数ライン(3ライン)×偶数画素(8画素)の)フレーム
1703 (偶数ライン(4ライン)×奇数画素(7画素)の)フレーム
101 Solid-state image sensor (MOS type image sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 Sensor part 103 Horizontal shift register part 104 Vertical shift register part 105 Noise canceller part 106 AMP part (output part)
107 TG (timing generation) unit 108 sensor driving pulse (for shift register type MOS image sensor) 109 AFE (analog front end) driving pulse 110 synchronization pulse 111 sensor output (for shift register type MOS image sensor) 112 AFE (Analog front end) unit 113 (AFE unit) output 114 Signal processing unit 115 (Signal processing unit) output 116 Signal processing circuit 201 (Shift register circuit) Start pulse: VST
202 Shift register transfer pulse 1: V1
203 Shift register transfer pulse 2: V2
204, 208, 216 Shift register input circuit 205, 209, 217 Bootstrap capacitor 206, 210 Transistor A
207, 211 Transistor B
212 Shift register pulse 1: VSOUT1
213 Shift register pulse 2: VSOUT2
214 Shift register pulse 3: VSOUT3
215 Bootstrap capacitor reset circuit 401 (shift register circuit) start pulse: VST
402 Shift register transfer pulse 1: V1
403 Shift register transfer pulse 2: V2
404, 408, 417 Shift register input circuit 405, 409, 418 Bootstrap capacitor 406, 410 Transistor A
407, 411 Transistor B
412 Shift register pulse 1: VSOUT1
413 Shift register pulse 2: VSOUT2
414 Shift register pulse 3: VSOUT3
415 Shift register pulse 4: VSOUT4
416, 419, 420 Bootstrap capacitor reset circuit 421 (Connect shift register circuit start pulse: VST to bootstrap capacitor reset circuit) Wiring 701 (When shift register circuit of FIG. 4 is used for horizontal shift register unit) Scanning image 702, 706, 710 Scanning unit 703, 711 Horizontal scanning stop position 704, 708, 713 Non-scanning unit 705 Scanning image 707, 712 (when the shift register circuit of FIG. 4 is used for the vertical shift register unit) Vertical scanning stop position 709 Scanning image 714, 716, 718 Horizontal synchronization signal 715, 717, 719 Vertical synchronization signal 720 (M line × K pixel) (when the shift register circuit of FIG. 4 is used for the horizontal and vertical shift register units) Scanning area 721 M: N = 2: the N lines × K pixels when 1) scanning area 801,822,823,824,825 (shift register circuit) start pulse: VST
802 Shift register transfer pulse 1: V1
803 Shift register transfer pulse 2: V2
804, 808, 817, 826 Shift register input circuit 805, 809, 818 Bootstrap capacitor 806, 810 Transistor A
807, 811 Transistor B
812 Shift register pulse 1: VSOUT1
813 Shift register pulse 2: VSOUT2
814 Shift register pulse 3: VSOUT3
815 Shift register pulse 4: VSOUT4
816, 819, 820 Bootstrap capacitor reset circuit 821 VST output circuit 1001 Scanning image (when the shift register circuit of FIG. 7 is used in the horizontal shift register unit) 1002, 1005, 1022 Scan unit 1003, 1011 Horizontal scan start position 1004, 1008, 1009 Non-scanning unit 1007 Scanning image (when the shift register circuit of FIG. 7 is used for the vertical shift register unit) 1006, 1012 Vertical scanning start position 1010 (The shift register circuit of FIG. Scanning image 1014, 1016, 1018 Horizontal synchronization signal 1015, 1017, 1019 Vertical synchronization signal 1020 (M lines × K pixels) scanning region 1021 (M: N = 2: 1 N line) X K pixels) Area 1101,1122,1123,1124,1125 (of the shift register circuit) start pulse: VST
1102 Shift register transfer pulse 1: V1
1103 Shift register transfer pulse 2: V2
1104, 1108, 1117, 1126 Shift register input circuit 1105, 1109, 1118, 1128 Bootstrap capacitor 1106, 1110 Transistor A
1107, 1111 Transistor B
1112 Shift register pulse 1: VSOUT1
1113 Shift register pulse 2: VSOUT2
1114 Shift register pulse 3: VSOUT3
1115 Shift register pulse 4: VSOUT4
1116, 1119, 1120 Bootstrap capacitor reset circuit 1121 VST output circuit 1127 (Start pulse of shift register circuit input to all bootstrap capacitor reset circuits: connect VST) wiring 1129 diode 1301 (shift of FIG. 10 Scanning image 1302, 1309, 1325 Scanning unit 1303, 1316 Horizontal scanning start position 1305, 1318 Horizontal scanning end position 1304, 1311, 1317 Non-scanning unit 1308 (shift of FIG. 10) Scanning image 1310, 1319 Vertical scanning start position 1312, 1322 Vertical scanning end position 1315 (when register circuit is used for vertical shift register unit) Scanning image 1306, 1313, 1323 Horizontal sync signal 1307, 1314, 1324 Vertical sync signal 1401 (for shift register circuit) Start pulse: VST
1402 Shift register transfer pulse 1: V1
1403 Shift register transfer pulse 2: V2
1404, 1408, 1416 Shift register input circuit 1405, 1409, 1417, 1427 Bootstrap capacitor 1406, 1410, 1426 Transistor A
1407, 1411, 1428 Transistor B
1412 Shift register pulse 1: VSOUT1
1413 Shift register pulse 2: VSOUT2
1414 Shift register pulse 3: VSOUT3
1423 Shift register pulse 4: VSOUT4
1415 Bootstrap capacitor reset circuit 1418, 1419, 1421 Light-shielding part 1420 Incident part 1422, 1424 Incident light 1425 Electron generated by photoelectric effect 1501, 1506 (motion detection target) frame 1502 (moves in the detected horizontal direction) Motion vector 1503 (with reduced vertical scanning range) Frames 1504, 1510 Non-scanning unit 1505 (moving in the horizontal direction) Subject 1507 (moving in the detected vertical direction) Motion vector 1508 (moving in the vertical direction) Subject 1509 Frame 1 with reduced horizontal scanning range Frame 1601 Frame 1 with all areas as scanning areas
1602 Frame 2 (with non-scanning area)
1603 Frame 3 (with non-scanning area)
1604 Frame 4 (with all areas as scanning areas)
1605 (there is a non-scanning area where frame 1 is the most temporally past) frame 5
1606 Subject 1607, 1609, 1610 Non-scanning portion 1608 (Leaked from photodiode in non-scanning portion) Area 1611 (Leaked) frame 1701 (Even number line (4 lines) × Even number pixel (8 pixels)) frame 1702 (odd line (3 lines) × even pixel (8 pixels)) frame 1703 (even line (4 lines) × odd pixel (7 pixels)) frame

Claims (9)

半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を蓄積する画素セルが複数形成され、前記画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部とを具備した固体撮像素子であって、
複数段回路からなるダイナミック回路にて構成され、その初段回路に入力される駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、その蓄積された前記駆動スタートパルスの電圧の後段回路への転送を繰り返して、前記各段回路から前記駆動スタートパルスに応じたシフトレジスタパルスを順次出力し、前記シフトレジスタパルスにより前記画素セルを走査するとともに、前記初段回路に入力される駆動スタートパルスが前記各段回路のブートストラップ用容量をリセットする回路に接続される信号伝送回路が、
前記水平走査部または前記垂直走査部の片方に、あるいは前記水平走査部および前記垂直走査部の両方に用いられた
ことを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of pixel cells for accumulating signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate, and the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit that scan the pixel cells, and the pixel by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit A solid-state imaging device including an output unit that outputs an image signal read out as a result of scanning a cell;
It is composed of a dynamic circuit composed of a multi-stage circuit, and the voltage of the drive start pulse input to the first stage circuit is accumulated in the bootstrap capacitor of each stage circuit, and the post-stage circuit of the accumulated voltage of the drive start pulse The shift register pulse corresponding to the drive start pulse is sequentially output from each stage circuit, the pixel cell is scanned by the shift register pulse, and the drive start pulse input to the first stage circuit is repeated. Is connected to a circuit that resets the bootstrap capacitance of each stage circuit,
A solid-state imaging device, which is used for one of the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, or for both the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit.
半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を蓄積する画素セルが複数形成され、前記画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部とを具備した固体撮像素子であって、
複数段回路からなるダイナミック回路にて構成され、その初段回路に入力される駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、その蓄積された前記駆動スタートパルスの電圧の後段回路への転送を繰り返して、前記各段回路から前記駆動スタートパルスに応じたシフトレジスタパルスを順次出力し、前記シフトレジスタパルスにより前記画素セルを走査するとともに、前記初段回路に入力される駆動スタートパルスとは別のスタートパルスが前記各段回路の入力部に接続される信号伝送回路が、
前記水平走査部または前記垂直走査部の片方に、あるいは前記水平走査部および前記垂直走査部の両方に用いられた
ことを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of pixel cells for accumulating signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate, and the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit that scan the pixel cells, and the pixel by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit A solid-state imaging device including an output unit that outputs an image signal read out as a result of scanning a cell;
It is composed of a dynamic circuit composed of a multi-stage circuit, and the voltage of the drive start pulse input to the first stage circuit is accumulated in the bootstrap capacitor of each stage circuit, and the post-stage circuit of the accumulated voltage of the drive start pulse The shift register pulse corresponding to the drive start pulse is sequentially output from each stage circuit, the pixel cell is scanned by the shift register pulse, and the drive start pulse input to the first stage circuit is repeated. A signal transmission circuit in which a start pulse different from the above is connected to the input part of each stage circuit,
A solid-state imaging device, which is used for one of the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, or for both the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit.
半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を蓄積する画素セルが複数形成され、前記画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部とを具備した固体撮像素子であって、
複数段回路からなるダイナミック回路にて構成され、その初段回路に入力される駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、その蓄積された前記駆動スタートパルスの電圧の後段回路への転送を繰り返して、前記各段回路から前記駆動スタートパルスに応じたシフトレジスタパルスを順次出力し、前記シフトレジスタパルスにより前記画素セルを走査するとともに、前記初段回路に入力される駆動スタートパルスが前記各段回路のブートストラップ用容量をリセットする回路に接続され、かつ前記初段回路に入力される駆動スタートパルスとは別のスタートパルスが前記各段回路の入力部に接続される信号伝送回路が、
前記水平走査部または前記垂直走査部の片方に、あるいは前記水平走査部および前記垂直走査部の両方に用いられた
ことを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of pixel cells for accumulating signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate, and the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit that scan the pixel cells, and the pixel by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit A solid-state imaging device including an output unit that outputs an image signal read out as a result of scanning a cell;
It is composed of a dynamic circuit composed of a multi-stage circuit, and the voltage of the drive start pulse input to the first stage circuit is accumulated in the bootstrap capacitor of each stage circuit, and the post-stage circuit of the accumulated voltage of the drive start pulse The shift register pulse corresponding to the drive start pulse is sequentially output from each stage circuit, the pixel cell is scanned by the shift register pulse, and the drive start pulse input to the first stage circuit is repeated. Is connected to a circuit for resetting the bootstrap capacitance of each stage circuit, and a signal transmission circuit in which a start pulse different from the drive start pulse inputted to the first stage circuit is connected to the input part of each stage circuit But,
A solid-state imaging device, which is used for one of the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, or for both the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit.
半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を蓄積する画素セルが複数形成され、前記画素セルを走査する水平走査部および垂直走査部と、前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記画素セルを走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部とを具備した固体撮像素子であって、
複数段回路からなるダイナミック回路にて構成され、その初段回路に入力される駆動スタートパルスの電圧を各段回路のブートストラップ用容量に蓄積し、その蓄積された前記駆動スタートパルスの電圧の後段回路への転送を繰り返して、前記各段回路から前記駆動スタートパルスに応じたシフトレジスタパルスを順次出力し、前記シフトレジスタパルスにより前記画素セルを走査するとともに、光の入射制御による光電効果によって、前記各段回路のブートストラップ用容量を個別にリセットする信号伝送回路が、
前記水平走査部または前記垂直走査部の片方に、あるいは前記水平走査部および前記垂直走査部の両方に用いられた
ことを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of pixel cells for accumulating signal charges according to the luminance of incident light are formed on a semiconductor substrate, and the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit that scan the pixel cells, and the pixel by the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit A solid-state imaging device including an output unit that outputs an image signal read out as a result of scanning a cell;
It is composed of a dynamic circuit composed of a multi-stage circuit, and the voltage of the drive start pulse input to the first stage circuit is accumulated in the bootstrap capacitor of each stage circuit, and the post-stage circuit of the accumulated voltage of the drive start pulse The shift register pulse corresponding to the drive start pulse is sequentially output from each stage circuit by repeating the transfer to the stage circuit, the pixel cell is scanned by the shift register pulse, and the photoelectric effect by the light incidence control, A signal transmission circuit that individually resets the bootstrap capacitance of each stage circuit,
A solid-state imaging device, which is used for one of the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit, or for both the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit.
前記画素セルの非走査領域に対して一定時間毎に走査を実行することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の固体撮像素子。   5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the non-scanning region of the pixel cell is scanned at regular intervals. 前記画素セルの非走査領域に隣接する画素の輝度レベルを算出し、その算出値が予め設定された一定レベルに達した時に、前記画素セルの非走査領域の走査を実行するパルスを出力することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の固体撮像素子。   Calculating a luminance level of a pixel adjacent to the non-scanning area of the pixel cell, and outputting a pulse for executing scanning of the non-scanning area of the pixel cell when the calculated value reaches a predetermined constant level; The solid-state imaging device according to claim 1, wherein: 非走査領域を走査する指示を出すことを特徴とする請求項5または請求項6記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 5 or 6, wherein an instruction to scan the non-scanning region is issued. 前記画素セルの走査領域が「偶数ライン×偶数画素」となるように、走査開始位置と走査終了位置を設定することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の固体撮像素子。   8. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a scanning start position and a scanning end position are set so that a scanning area of the pixel cell becomes “even number lines × even number pixels”. . 請求項1から請求項8のいずれかに記載の固体撮像素子を用いて構成された撮像装置であって、
前記固体撮像素子に対して前記画素セルの走査を駆動制御するためのセンサ駆動パルスを出力し、前記センサ駆動パルスに従って前記固体撮像素子から出力されるセンサ出力に基づいて、前記画素セルの走査結果に対応する画像信号を出力する信号処理回路を有する
ことを特徴とする撮像装置。
An imaging apparatus configured using the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 8,
A sensor driving pulse for driving and controlling scanning of the pixel cell is output to the solid-state imaging device, and the scanning result of the pixel cell is based on a sensor output output from the solid-state imaging device according to the sensor driving pulse. An image pickup apparatus having a signal processing circuit that outputs an image signal corresponding to the above.
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