JP2006203736A - Image sensor and its image reading method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image sensor which secures the same reading time and achieves a perfect nondestructive read in spite of specific shape, direction or the like of an image area without depending on the reading direction of the specific image area. <P>SOLUTION: The image sensor in which a plurality of pixels having a light receiving element are arranged in a plain surface is provided with the same number of A/D converters as a plurality of pixels to A/D-convert a pixel signal output from the plural pixels in a pixel-by-pixel mode, and the same number of memories as the plural pixels to store the digital pixel signal converted by the A/D converter each pixel. The image sensor reads the digital pixel signal in a pixel-by-pixel mode, to designate a coordinate disposed in a plain surface voluntarily and to be stored in the memory. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は画像センサおよびその画像読み出し方法に係り、特に、画素単位にランダムアクセス可能な画像センサおよびその画像読み出し方法に関する。   The present invention relates to an image sensor and an image reading method thereof, and more particularly, to an image sensor capable of random access on a pixel basis and an image reading method thereof.

今日、画像センサを用いた撮像装置やカメラは、民生用、産業用を問わず多種多様な形態でその応用分野を広めつつある。   2. Description of the Related Art Today, imaging devices and cameras using an image sensor are spreading their application fields in various forms regardless of consumer or industrial use.

固体画像センサには、画像センサに用いられている固体撮像素子としてCCDを用いたCCD画像センサとCMOSを用いたCMOS画像センサがある。   Solid-state image sensors include a CCD image sensor using a CCD as a solid-state image sensor used in the image sensor and a CMOS image sensor using a CMOS.

CCD画像センサは、フォトダイオード等の受光素子に蓄積された電荷をバケツリレーのように順次読み出していく構成であり、雑音の発生が少なく高画質が得られるといった観点から今日でもデジタルカメラ等に広く用いられている。   CCD image sensors are configured to sequentially read out the charge stored in a light receiving element such as a photodiode like a bucket relay, and are widely used in digital cameras and the like today from the viewpoint of low noise and high image quality. It is used.

一方、CMOS画像センサは、当初CCD画像センサに比べて雑音の発生が多く、画質の点でCCD画像センサに比べてやや劣るとされていた。このため、一般的な応用分野においてはCCD画像センサに比べて普及が遅れていた。   On the other hand, the CMOS image sensor generates a lot of noise compared to the CCD image sensor at the beginning, and is considered to be slightly inferior to the CCD image sensor in terms of image quality. For this reason, in the general application field, the spread has been delayed as compared with the CCD image sensor.

しかしながら、CMOS画像センサの低雑音化技術の進捗に伴って、CCD画像センサの画質と同等或いはCCD画像センサを凌駕するものも出現するに至ってきている。このため、CMOS画像センサが有する画質以外の種々の利点が注目されてきている。   However, with the progress of noise reduction technology for CMOS image sensors, some of the image quality equivalent to or surpassing that of CCD image sensors has appeared. For this reason, various advantages other than the image quality of the CMOS image sensor have attracted attention.

第1の利点は、CMOS画像センサはCCD画像センサに比べて消費電力が少ない点にある。このため、バッテリを用いた携帯用の機器に応用する場合に有利となる。   The first advantage is that the CMOS image sensor consumes less power than the CCD image sensor. This is advantageous when applied to a portable device using a battery.

第2の利点は、CMOS画像センサの製造に係るプロセス技術が、CMOSメモリ等の需要の大きな素子のプロセス技術と共通しており汎用性の高い技術である点にある。このため、開発・設計の共通化や製造設備の共用化が可能であり、低コスト化が期待できる。   The second advantage is that the process technology related to the manufacture of the CMOS image sensor is common to the process technology of a device with a large demand such as a CMOS memory and is a highly versatile technology. For this reason, it is possible to share development and design and share manufacturing equipment, and cost reduction can be expected.

第3の利点は、全画素領域の内、特定の部分画素領域や特定の画素単体をランダムアクセス可能な点である。CCD画像センサの場合は受光素子に蓄積した電荷を順次バケツリレーのように読み出す方式であるため、特定の部分画素領域や特定の画素単体に対してランダムアクセスすることは原理的に困難である。これに対して、CMOS画像センサは、二次元配列のX座標とY座標をそれぞれ独立に指定し、指定された座標に相当する画素単体の受光量を読み出す方式である。このため、全画素領域の内、特定の部分画素領域や特定の画素単体を読み出すことが原理的に可能である。   A third advantage is that a specific partial pixel region or a specific single pixel can be randomly accessed in all pixel regions. In the case of a CCD image sensor, since the charge accumulated in the light receiving element is sequentially read out like a bucket relay, it is theoretically difficult to randomly access a specific partial pixel region or a specific pixel alone. On the other hand, the CMOS image sensor is a method in which the X coordinate and Y coordinate of the two-dimensional array are designated independently, and the received light amount of a single pixel corresponding to the designated coordinates is read. For this reason, it is possible in principle to read out a specific partial pixel region or a specific single pixel out of all the pixel regions.

民生用のデジタルカメラ等の応用分野においては、予め表示画面の大きさは定型化されており所定の同一の画素領域を順次読み出して画像を生成する方式であるため、各画素に対してランダムアクセスが必要となる場合はほとんどない。   In application fields such as digital cameras for consumer use, the size of the display screen is standardized in advance, and this is a method of generating images by sequentially reading out the same pixel area, so that each pixel is randomly accessed. Is rarely needed.

一方、産業用の撮像装置等においては、例えば超高速・高解像度を実現するためや、特殊な画像処理のために画素に対するランダムアクセス機能が必要となってくる場合がしばしばある。   On the other hand, in an industrial imaging device or the like, a random access function for pixels is often required to achieve, for example, ultra-high speed and high resolution, or for special image processing.

例えば、特許文献1は、画像の特徴量を表示する撮像カメラ装置において、高空間解像度と高速リアルタイム性を両立させる技術について開示しており、この中では画像のフレーム毎にランダムアクセス可能なCMOS画像センサを用いている(特許文献1の段落[0021]等参照)。   For example, Patent Document 1 discloses a technique for achieving both high spatial resolution and high-speed real-time characteristics in an imaging camera device that displays image feature amounts, and among these, a CMOS image that can be randomly accessed for each frame of an image. A sensor is used (see paragraph [0021] of Patent Document 1).

また、特許文献2には、撮像素子の各画素に1対1に対応したメモリ回路を備え、このメモリ回路に記憶された2値データに基づいて撮像素子の画素データの読み出しを制御する技術が開示されている。メモリ回路のデータが例えば「1」の時には画素データを読み出し「0」の時には画素データを読み出さないようにすることによって全体として読み出し時間を短縮できるとしている。また、メモリ回路に記憶される2値データ(「1」又は「0」)を任意の2次元面で予め書き込んでおくことによって、「1」に対応する画素データにランダムアクセスして読み出すことが可能としている。
特開2003−319262号公報 特開平11−275468号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 has a technology in which each pixel of an image sensor is provided with a memory circuit corresponding to one-to-one, and reading of pixel data of the image sensor is controlled based on binary data stored in the memory circuit. It is disclosed. For example, when the data in the memory circuit is “1”, the pixel data is read out. When the data is “0”, the pixel data is not read out so that the readout time can be shortened as a whole. In addition, binary data (“1” or “0”) stored in the memory circuit is written in advance on an arbitrary two-dimensional surface, whereby pixel data corresponding to “1” can be randomly accessed and read out. It is possible.
JP 2003-319262 A JP-A-11-275468

ところで、CMOS画像センサは上述したように原理的にはランダムアクセスが可能なデバイスであるが、X方向(横方向)に列を更新する更新時間とY方向(縦方向)に行を更新する更新時間とでは大きく異なることが一般に知られている。   By the way, as described above, the CMOS image sensor is a device capable of random access in principle, but the update time for updating the column in the X direction (horizontal direction) and the update for updating the row in the Y direction (vertical direction). It is generally known that it differs greatly from time.

このため、全画素領域(例えば、1024素子×1024素子の約100万画素数を備えた正方形領域)の中からランダムアクセス機能によって所定の部分画素領域(例えば、合計1024素子の長方形部分画素領域)の画素データを読み出そうとした場合に、横長の長方形領域(X方向:64素子、Y方向:16素子)の画像データと、縦長の長方形領域(X方向:16素子、Y方向:64素子)の画像データとでは同一画素数であっても読み出し時間に大きな差異を生じることになる。   For this reason, a predetermined partial pixel area (for example, a rectangular partial pixel area having a total of 1024 elements) by a random access function from among all pixel areas (for example, a square area having about 1 million pixels of 1024 elements × 1024 elements). Image data of a horizontally long rectangular area (X direction: 64 elements, Y direction: 16 elements) and a vertically long rectangular area (X direction: 16 elements, Y direction: 64 elements). In the case of the image data of (), even if the number of pixels is the same, there is a large difference in readout time.

この理由を図8を用いて説明する。図8は、従来のCMOS画像センサ4(N行M列)の構成を模式的に示したものである。   The reason for this will be described with reference to FIG. FIG. 8 schematically shows the configuration of a conventional CMOS image sensor 4 (N rows and M columns).

CMOS画像センサ4の各画素は、光を電荷(画素信号)に変換する受光素子41、受光素子41に蓄積された電荷をリセットするためのスイッチ用トランジスタ42、受光素子41に生じた画素信号を増幅する増幅用トランジスタ43、および増幅された画素信号を選択するためのセルスイッチ44を備えて構成される。   Each pixel of the CMOS image sensor 4 includes a light receiving element 41 that converts light into an electric charge (pixel signal), a switching transistor 42 for resetting the electric charge accumulated in the light receiving element 41, and a pixel signal generated in the light receiving element 41. An amplifying transistor 43 to be amplified and a cell switch 44 for selecting the amplified pixel signal are provided.

CMOS画像センサ4の特定の画素、例えば画素Pn,mの画素信号を読み出す場合には、まずY座標を指定する行選択信号Sr,nに所定の電圧を印可する。この結果、第n行にある画素Pn,m(m=1〜M)の総てのセルスイッチ44がオンとなり、各画素信号は列読み出し線Lm(m=1〜M)に出力される。   When reading out a pixel signal of a specific pixel of the CMOS image sensor 4, for example, the pixel Pn, m, first, a predetermined voltage is applied to the row selection signal Sr, n designating the Y coordinate. As a result, all the cell switches 44 of the pixels Pn, m (m = 1 to M) in the nth row are turned on, and each pixel signal is output to the column readout line Lm (m = 1 to M).

次に、X座標を指定する列選択信号Sc,mに所定の電圧を印可する。この結果、第m列の列スイッチ46のみがオンとなり、特定の単独画素Pn,mの画素信号が出力線Loutに出力されることになる。   Next, a predetermined voltage is applied to the column selection signal Sc, m that specifies the X coordinate. As a result, only the m-th column switch 46 is turned on, and the pixel signal of the specific single pixel Pn, m is output to the output line Lout.

CMOS画像センサ4の所定の部分領域の画素信号を読み出す場合には、列選択信号および行選択信号に順次所定の電圧を印加していくことで所定の形状をなす部分領域の画素信号を連続的に読み出すことができる。   When reading out pixel signals of a predetermined partial area of the CMOS image sensor 4, a predetermined voltage is sequentially applied to the column selection signal and the row selection signal so that the pixel signal of the partial area having a predetermined shape is continuously obtained. Can be read out.

例えばY座標として第n1行から第n2行まで、X座標として第m1列から第m2列までの矩形状部分領域の画素信号を読み出す場合には、行選択信号Sr,n1に電圧を印加した状態で、列選択信号Sc,m1から列選択信号Sc,m2まで順次切り換えて電圧を印可していく。この結果、第n1行の画素信号が第m1列から第m2列まで行方向に読み出される。第n1行の画素信号の読み出しが終了すると第n1+1行方向の画素信号を読み出していく。以下同様にして第n2行まで順次画素信号を読み出すことで所定の部分領域の画素信号を読み出すことができる。   For example, when reading pixel signals of rectangular partial regions from the n1st row to the n2th row as the Y coordinate and the m1st column to the m2th column as the X coordinate, a state in which a voltage is applied to the row selection signals Sr, n1 Thus, the voltage is applied by sequentially switching from the column selection signals Sc, m1 to the column selection signals Sc, m2. As a result, the pixel signal of the n1st row is read in the row direction from the m1st column to the m2th column. When the reading of the pixel signals in the n1st row is completed, the pixel signals in the (n1 + 1) th row direction are read out. Similarly, pixel signals in a predetermined partial region can be read out by sequentially reading out pixel signals up to the n2nd row.

ところで、CMOS画像センサ4内に設けられる列読み出し線Lm(m=1〜M)や出力線Loutは一定の伝送抵抗や伝送容量を有している。このため、これらの伝送線を介して信号を伝達する際には、抵抗成分や容量成分に起因する遅延時間を考慮する必要がある。   Incidentally, the column readout line Lm (m = 1 to M) and the output line Lout provided in the CMOS image sensor 4 have a certain transmission resistance and transmission capacity. For this reason, when signals are transmitted through these transmission lines, it is necessary to consider the delay time due to the resistance component and the capacitance component.

特に、列読み出し線Lm(m=1〜M)は、セルスイッチ44を介して各画素に直接接続されており、これらの伝送線を駆動する駆動電流が小さいため、画素信号を正確に伝達させるためには遅延時間を十分考慮してセルスイッチ44の切換時間を設定する必要がある。このため、行選択信号を用いてセルスイッチ44を切り換え、画素を列方向(Y方向)に切り換える更新時間(アクセススピード)は比較的長く設定せざるをえない。   In particular, the column readout line Lm (m = 1 to M) is directly connected to each pixel via the cell switch 44, and the drive current for driving these transmission lines is small, so that the pixel signal is accurately transmitted. Therefore, it is necessary to set the switching time of the cell switch 44 with sufficient consideration for the delay time. Therefore, the update time (access speed) for switching the cell switch 44 using the row selection signal and switching the pixel in the column direction (Y direction) must be set relatively long.

例えば、画素数が1024×1024のCMOS画像センサ4の従来例では、Y方向の更新時間(アクセススピード)は、約400nsec程度となる。   For example, in the conventional example of the CMOS image sensor 4 having 1024 × 1024 pixels, the update time (access speed) in the Y direction is about 400 nsec.

一方、図8に示したようにCMOS画像センサ4は、列読み出し線Lm(m=1〜M)と出力線Loutとの間に、列スイッチ46と共に高速駆動用増幅器45を設けた構成となっている。このため、高速駆動用増幅器45によって出力線Loutを駆動する駆動電流を十分確保することが可能となり、列スイッチ46の切り換え時間は短く設定することができる。この結果、列選択信号を用いて列スイッチ46を切り換え、画素を行方向(X方向)に切り換える更新時間(アクセススピード)は短く設定することが可能となる。   On the other hand, as shown in FIG. 8, the CMOS image sensor 4 has a configuration in which a high-speed driving amplifier 45 is provided together with the column switch 46 between the column readout line Lm (m = 1 to M) and the output line Lout. ing. Therefore, it is possible to secure a sufficient drive current for driving the output line Lout by the high-speed drive amplifier 45, and the switching time of the column switch 46 can be set short. As a result, the update time (access speed) for switching the column switch 46 using the column selection signal and switching the pixels in the row direction (X direction) can be set short.

例えば、画素数が1024×1024のCMOS画像センサ4の従来例では、X方向の更新時間(アクセススピード)は、約20ns程度となる。   For example, in the conventional example of the CMOS image sensor 4 having the number of pixels of 1024 × 1024, the update time (access speed) in the X direction is about 20 ns.

この結果、図9(a)に示したように、例えば1024×1024のCMOS画像センサ4から横長の長方形部分領域(X方向:64素子、Y方向:16素子、画素数1024)の画素信号をX方向に走査して読み出す場合の読み出し時間は、1行当たりのX方向の読み出し時間(約20n×64)とY方向の更新時間(約400ns)との合計値に行数(16)を乗じた値、即ち約26.9μsとなる。   As a result, as shown in FIG. 9A, pixel signals of a horizontally long rectangular partial region (X direction: 64 elements, Y direction: 16 elements, number of pixels 1024) from a 1024 × 1024 CMOS image sensor 4, for example. The readout time for scanning in the X direction is obtained by multiplying the total value of the readout time in the X direction (about 20 nx 64) and the update time in the Y direction (about 400 ns) per row by the number of rows (16). Value, that is, about 26.9 μs.

これに対して、同じCMOS画像センサ4から図9(b)に図示した縦長の長方形部分領域(X方向:16素子、Y方向:64素子、画素数1024)の画素信号をX方向に走査して読み出す場合の読み出し時間は、1行当たりのX方向の読み出し時間(約20n×16)とY方向の更新時間(約400ns)との合計値に行数(64)を乗じた値、即ち約46.1μsとなる。   On the other hand, the pixel signal of the vertically long rectangular partial region (X direction: 16 elements, Y direction: 64 elements, pixel number 1024) illustrated in FIG. 9B is scanned in the X direction from the same CMOS image sensor 4. In the case of reading, the read time in the X direction per row (about 20 nx 16) and the update time in the Y direction (about 400 ns) multiplied by the number of rows (64), that is, about 46.1 μs.

また、同じ縦長の長方形部分領域(X方向:16素子、Y方向:64素子、画素数1024)の画素信号を読み出す場合であっても図9(c)に示したようにY方向に走査して読み出す場合には読み出し時間が大きく異なってくる。Y方向に走査して読み出す場合の読み出し時間は、1列当たりのY方向の読み出し時間(約400ns×64)とX方向の更新時間(約20ns)との合計値に列数(16)を乗じた値、即ち約409.9μsとなる。   Even when reading out pixel signals of the same vertically long rectangular partial area (X direction: 16 elements, Y direction: 64 elements, number of pixels 1024), scanning is performed in the Y direction as shown in FIG. 9C. When reading data, the reading time varies greatly. The readout time for scanning in the Y direction is obtained by multiplying the total value of the readout time in the Y direction (about 400 ns × 64) and the update time in the X direction (about 20 ns) per column by the number of columns (16). Value, that is, about 409.9 μs.

このように、従来のCMOS画像センサにおいては、同一画素数であっても、読み出す部分画素領域の形状又は向き、或いは読み出しの走査方向によって読み出し時間に大きな差異が生じることになる。   As described above, in the conventional CMOS image sensor, even if the number of pixels is the same, there is a great difference in the readout time depending on the shape or orientation of the partial pixel region to be read out or the reading scanning direction.

この結果、特許文献1が開示する撮像カメラ装置のように、全画素領域の中から特定の部分画素領域の大きさや回転角をフレーム毎に変更しながら抽出するシステム(特許文献1の図4参照。)においては、フレーム毎に画像データの読み出し時間が異なることになり、システムタイミング設計上大きな制約となる他、システム性能(高速リアルタイム性)を損なう結果ともなる。   As a result, as in the imaging camera device disclosed in Patent Literature 1, a system that extracts the size and rotation angle of a specific partial pixel region from the entire pixel region while changing it for each frame (see FIG. 4 of Patent Literature 1). .)), The readout time of image data differs from frame to frame, which is a major limitation in system timing design and results in a loss of system performance (high-speed real-time performance).

特許文献2が開示する技術は、座標の指定に要する時間を短縮することは可能であるものの、前述したX方向とY方向の更新時間の差異を均一化するものではない。   Although the technique disclosed in Patent Document 2 can reduce the time required to designate coordinates, it does not equalize the difference between the update times in the X direction and the Y direction described above.

また、特許文献1が開示する撮像カメラ装置においては、同一フレーム内において、同一画素に複数回アクセスする場合があるが、この際にはCMOS画像センサの非破壊読み出し性が求められる。従来のCMOS画像センサは、フォトダイオードのような受光素子の周辺回路はアナログ回路で構成されているため、受光素子に蓄積された電荷は時間と共に徐々に変化し完全な非破壊性を実現することは困難である。   In the imaging camera device disclosed in Patent Document 1, the same pixel may be accessed a plurality of times in the same frame. In this case, the nondestructive readability of the CMOS image sensor is required. In a conventional CMOS image sensor, the peripheral circuit of a light receiving element such as a photodiode is composed of an analog circuit, so that the electric charge accumulated in the light receiving element gradually changes with time to realize complete nondestructiveness. It is difficult.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、特定の画素領域の読み出し方向に依存せず、同一の画素数であれば特定の画素領域の形状や向き等にかかわらず同一の読み出し時間を確保することが可能であると共に、完全な非破壊読み出しを可能とする画像センサおよびその画像読み出し方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not depend on the reading direction of a specific pixel region, and if the number of pixels is the same, the same reading time can be set regardless of the shape or direction of the specific pixel region. It is an object of the present invention to provide an image sensor and an image reading method thereof that can be ensured and that enable complete nondestructive reading.

本発明に係る画像センサは、上記課題を解決するため、請求項1に記載したように、受光素子を有する複数の画素が面状に配列された画像センサにおいて、複数の画素から出力される画素信号を画素毎にA/D変換する前記複数の画素と同数のA/D変換器と、A/D変換器によって変換されたデジタル画素信号を画素毎に記憶する前記複数の画素と同数のメモリとを備え、面状の配列の座標を任意に指定し前記メモリに記憶された画素毎のデジタル画素信号を読み出し可能に構成されたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an image sensor according to the present invention is a pixel output from a plurality of pixels in an image sensor in which a plurality of pixels having light receiving elements are arranged in a planar shape as described in claim 1. The same number of A / D converters as the plurality of pixels for A / D converting the signal for each pixel, and the same number of memories as the plurality of pixels for storing the digital pixel signals converted by the A / D converter for each pixel. The digital pixel signal for each pixel stored in the memory can be read out by arbitrarily designating the coordinates of the planar arrangement.

また、本発明に係る画像センサは、上記課題を解決するため、請求項5に記載したように、受光素子を有する複数の画素が面状に配列された画像センサにおいて、複数の画素を所定数のグループに分割し、グループ内の複数の画素から順次出力される画素信号を前記グループ毎に順次A/D変換する前記グループの数と同数のA/D変換器と、A/D変換器によって変換されたデジタル画素信号を前記グループ毎に分割して記憶する前記グループの数と同数のメモリとを備え、面状の配列の座標を任意に指定し前記メモリに記憶された画素毎のデジタル画素信号を読み出し可能に構成されたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an image sensor according to the present invention includes a predetermined number of pixels in an image sensor in which a plurality of pixels having light receiving elements are arranged in a planar shape. A number of A / D converters and A / D converters that divide pixel signals that are sequentially output from a plurality of pixels in the group into A / D converters that sequentially A / D convert each group. A digital pixel signal for each pixel that is stored in the memory by arbitrarily designating the coordinates of the planar arrangement, and having the same number of memories as the number of the groups for dividing and storing the converted digital pixel signal for each group It is characterized in that the signal can be read out.

また、本発明に係る画像センサの画像読み出し方法は、上記課題を解決するため、請求項11に記載したように、受光素子を有する複数の画素が面状に配列された画像センサの画像読み出し方法において、複数の画素から出力される画素信号を画素毎に並列にA/D変換し、A/D変換された前記デジタル画素信号を画素毎に並列にメモリに記憶し、面状の配列の座標を任意に指定し前記メモリに記憶された画素毎のデジタル画素信号を読み出すことができることを特徴とする。   Moreover, in order to solve the said subject, the image reading method of the image sensor which concerns on this invention is the image reading method of the image sensor by which the several pixel which has a light receiving element was arranged in planar shape, as described in Claim 11 The pixel signals output from a plurality of pixels are A / D-converted in parallel for each pixel, and the A / D-converted digital pixel signals are stored in the memory in parallel for each pixel, and the coordinates of the planar array Can be arbitrarily specified, and a digital pixel signal for each pixel stored in the memory can be read out.

また、本発明に係る画像センサの画像読み出し方法は、上記課題を解決するため、請求項12に記載したように、受光素子を有する複数の画素が所定数のグループに分割されて面状に配列された画像センサの画像読み出し方法において、グループ内の複数の画素から画素信号を順次出力し、グループから順次出力される画素信号をグループ毎に並列にA/D変換し、A/D変換された前記デジタル画素信号を前記グループ毎に並列にメモリに分割して記憶し、面状の配列の座標を任意に指定し前記メモリに記憶された画素毎のデジタル画素信号を読み出すことができることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for reading an image from an image sensor, wherein a plurality of pixels having light receiving elements are divided into a predetermined number of groups and arranged in a planar shape. In the image reading method of the image sensor, pixel signals are sequentially output from a plurality of pixels in the group, and the pixel signals sequentially output from the group are A / D converted in parallel for each group, and A / D converted. The digital pixel signals are divided and stored in parallel in memory for each group, and the digital pixel signals for each pixel stored in the memory can be read by arbitrarily designating the coordinates of a planar arrangement. To do.

本発明に係る画像センサおよびその画像読み出し方法によれば、画素領域の読み出し方向に依存せず、同一の画素数であれば特定の画素領域の形状や向き等にかかわらず同一の読み出し時間を確保することが可能であると共に、完全な非破壊読み出しを可能とする。   According to the image sensor and the image reading method thereof according to the present invention, the same reading time can be ensured regardless of the shape and direction of a specific pixel area as long as the number of pixels is the same, regardless of the reading direction of the pixel area. And allows complete non-destructive readout.

本発明に係る画像センサおよびその画像読み出し方法の実施形態について添付図面を参照して説明する。   Embodiments of an image sensor and an image reading method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(1)第1の実施形態
図1は、本発明に係る画像センサ1の第1の実施形態における構成例を示した図である。
(1) First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration example in a first embodiment of an image sensor 1 according to the present invention.

画像センサ1は、画素ユニットPがX方向にM列、Y方向にN行面状に配列されて構成され、合計MN個の画素ユニットP(P(n,m)、n=1〜N、m=1〜M)を備えている。   The image sensor 1 includes pixel units P arranged in M rows in the X direction and N rows in the Y direction, and a total of MN pixel units P (P (n, m), n = 1 to N, m = 1 to M).

図1では、説明の便宜上、MN個の画素ユニットPのうち、第n行第m列の画素ユニットP(n,m)、第n行第m+1列の画素ユニットP(n,m+1)、第n+1行第m列の画素ユニットP(n+1,m)、および第n+1行第m+1列の画素ユニットP(n+1,m+1)の4個の画素ユニットPだけを図示している。   In FIG. 1, of the MN pixel units P, the pixel unit P (n, m) in the nth row and the mth column and the pixel unit P (n, m + 1) in the nth row and the m + 1th column among the MN pixel units P. , Only four pixel units P of the pixel unit P (n + 1, m) in the (n + 1) th row and the mth column and the pixel unit P (n + 1, m + 1) in the (n + 1) th row and the m + 1th column are illustrated. ing.

各画素ユニットPは、光を画素信号に変換する画素11と、画素11から出力されるアナログ信号の画素信号をデジタル信号に変換するA/D変換器12と、デジタル信号に変換された画素信号を記憶するメモリ13とを備えて構成される。   Each pixel unit P includes a pixel 11 that converts light into a pixel signal, an A / D converter 12 that converts a pixel signal of an analog signal output from the pixel 11 into a digital signal, and a pixel signal converted into a digital signal. And a memory 13 for storing.

A/D変換器12とメモリ13は、画素11と1対1に対応しており、画像センサ1全体ではそれぞれ画素11と同数のMN個を備えて構成される。   The A / D converter 12 and the memory 13 have a one-to-one correspondence with the pixels 11, and the entire image sensor 1 is configured to include the same number of MN as the pixels 11.

また、A/D変換器12とメモリ13は、物理的に画素11に隣接して配置される。   Further, the A / D converter 12 and the memory 13 are physically disposed adjacent to the pixel 11.

画素11は、フォトダイオード等で構成され光を電気信号に変換する受光素子14と、受光素子14に蓄積される電荷を例えばフレームタイム(画像更新周期)毎にリセットするためのスイッチ用トランジスタ15と、受光素子14の電気信号を増幅しアナログ信号の画素信号として出力する増幅用トランジスタ16とを備えている。   The pixel 11 is composed of a photodiode or the like, and receives a light receiving element 14 that converts light into an electrical signal, and a switching transistor 15 for resetting the charge accumulated in the light receiving element 14 for each frame time (image update cycle), for example. And an amplifying transistor 16 that amplifies the electrical signal of the light receiving element 14 and outputs the signal as an analog pixel signal.

各画素ユニットPのメモリ13の出力は、同一の列を貫く列バスBm(m=1〜M)に接続され、各列バスBm(m=1〜M)は、列スイッチ17を介して出力バスBoutに接続される。画像センサ1の画素信号は、出力バスBoutを介して外部に取り出される。   The output of the memory 13 of each pixel unit P is connected to a column bus Bm (m = 1 to M) passing through the same column, and each column bus Bm (m = 1 to M) is output via the column switch 17. Connected to bus Bout. The pixel signal of the image sensor 1 is taken out through the output bus Bout.

他方、画像センサ1は、各画素ユニットPに対する制御信号を生成する制御部10を備えている。制御部10で生成する制御信号には、受光素子14をリセットするためのピクセルリセット信号、画素信号をA/D変換しメモリ13に記憶させるための書込信号、座標を指定しメモリ13に記憶された画素信号を読み出すための行読出信号および列読出信号等が含まれる。   On the other hand, the image sensor 1 includes a control unit 10 that generates a control signal for each pixel unit P. In the control signal generated by the control unit 10, a pixel reset signal for resetting the light receiving element 14, a writing signal for A / D converting the pixel signal to be stored in the memory 13, and coordinates are designated and stored in the memory 13. A row readout signal and a column readout signal for reading out the read pixel signal are included.

これらの制御信号のうち、ピクセルリセット信号および書込信号は、制御部10から総ての画素ユニットPに共通の信号を分配して接続され、各画素ユニットP内では、ピクセルリセット信号はスイッチ用トランジスタ15のゲートに、また書込信号はA/D変換器12とメモリ13とに接続される。   Among these control signals, the pixel reset signal and the write signal are connected by distributing a common signal from the control unit 10 to all the pixel units P. In each pixel unit P, the pixel reset signal is used for switching. The gate of the transistor 15 and the write signal are connected to the A / D converter 12 and the memory 13.

一方、行読出信号は、行毎に独立した行読出信号Rr,n(n=1〜N)として、それぞれ対応する行の画素ユニットPのメモリ13に接続される。   On the other hand, the row readout signal is connected to the memory 13 of the pixel unit P in the corresponding row as an independent row readout signal Rr, n (n = 1 to N) for each row.

また、列読出信号は、列毎に独立した列読出信号Rc,m(m=1〜M)として、それぞれ対応する列の列スイッチ17に接続される。   The column readout signal is connected to the column switch 17 of the corresponding column as an independent column readout signal Rc, m (m = 1 to M) for each column.

上記のように構成された画像センサ1の動作について説明する。   The operation of the image sensor 1 configured as described above will be described.

図2は、画像センサ1のタイミングチャートを示したものである。ピクセルリセット信号は、フレームタイムTf毎に周期的に制御部10で生成される。このピクセルリセット信号は総ての画素ユニットPに共通に配信され、各画素ユニットP内の受光素子14に蓄積された電荷が一斉にリセットされる。ピクセルリセット信号によってフレームタイムTf毎に画像が更新されることになる。   FIG. 2 shows a timing chart of the image sensor 1. The pixel reset signal is periodically generated by the control unit 10 every frame time Tf. This pixel reset signal is distributed in common to all the pixel units P, and the charges accumulated in the light receiving elements 14 in each pixel unit P are reset all at once. The image is updated every frame time Tf by the pixel reset signal.

ピクセルリセット信号によってリセットされた後に、各画素ユニットP内の受光素子14には新たな画素信号が蓄積(露光)される。所定の露光時間Teが経過した後、制御部10から書込信号が総ての画素ユニットPに共通に配信される。各画素ユニットP内のA/D変換器12は、画素11から出力されるアナログ量の画素信号を書込信号に基づいてデジタル量に変換する。   After being reset by the pixel reset signal, a new pixel signal is accumulated (exposed) in the light receiving element 14 in each pixel unit P. After a predetermined exposure time Te has elapsed, a writing signal is distributed from the control unit 10 to all the pixel units P in common. The A / D converter 12 in each pixel unit P converts the analog amount pixel signal output from the pixel 11 into a digital amount based on the write signal.

さらに、各画素ユニットP内のメモリ13は、デジタル量に変換された画素信号を書込信号に基づいて記憶する。この結果、メモリ13には各画素ユニットP毎に、画素信号が書込信号に基づいて一斉に記憶される。   Further, the memory 13 in each pixel unit P stores the pixel signal converted into the digital quantity based on the writing signal. As a result, the pixel signal is simultaneously stored in the memory 13 for each pixel unit P based on the write signal.

次に、制御部10は、行読出信号および列読出信号を用いて画素ユニットPの行と列、即ち座標を指定して該当する座標の画素ユニットPの画素信号を読み出す。例えば、画素ユニットP(n,m)の画素信号を読み出す場合には、行読出信号Rr,nと列読出信号Rc,mとをオンとすることで、画素ユニットP(n,m)の画素信号が列バスBmを介して出力バスBoutに出力される。   Next, the control unit 10 uses the row readout signal and the column readout signal to specify the row and column of the pixel unit P, that is, the coordinates, and reads out the pixel signal of the pixel unit P at the corresponding coordinates. For example, when the pixel signal of the pixel unit P (n, m) is read out, the row readout signal Rr, n and the column readout signal Rc, m are turned on, whereby the pixel of the pixel unit P (n, m) is turned on. The signal is output to the output bus Bout via the column bus Bm.

引き続き画素ユニットP(n+1,m)の画素信号を読み出す場合には、行読出信号Rr,n+1と列読出信号Rc,mをオンとすることで、画素ユニットP(n+1,m)の画素信号が列バスBmを介して出力バスBoutに出力される。   When the pixel signal of the pixel unit P (n + 1, m) is subsequently read out, the row readout signal Rr, n + 1 and the column readout signal Rc, m are turned on so that the pixel unit P (n + 1, m) is turned on. The pixel signal of m) is output to the output bus Bout via the column bus Bm.

このように、読み出し時間Trの間に、行読出信号および列読出信号を順次更新することによって画像センサ1内の任意の画素ユニットPの画素信号を順次読み出すことができる。   In this way, during the readout time Tr, the pixel signal of any pixel unit P in the image sensor 1 can be sequentially read out by sequentially updating the row readout signal and the column readout signal.

メモリ13は種々の形態で構成することが可能であるが、SRAM(Static Random Access Memory)で構成することが好ましい。この理由は、SRAMは例えばDRAMに比べて高速な書込読み出しが可能である他、X座標とY座標とでアクセスタイムが均一であり、複数の画素信号を読み出す際に読み出し順序に依存せず、同一の画素数であれば常に一定の読み出し時間で読み出すことが可能であるためである。   The memory 13 can be configured in various forms, but is preferably configured with SRAM (Static Random Access Memory). This is because, for example, SRAM can be written and read faster than DRAM, and the access time is uniform between the X coordinate and the Y coordinate, and it does not depend on the reading order when reading a plurality of pixel signals. This is because it is possible to always read with a constant reading time if the number of pixels is the same.

従来の画像センサにおいては、図8に示したように、画素信号を列読み出し線Lmおよび出力線Loutを介してアナログ信号の形態で出力する形態であった。このため、アナログ信号の波形を維持するためには伝達線の遅延時間や送信元の駆動能力を考慮して読み出し時間を設定する必要があり、読み出し時間の短縮には一定の限界があった。   In the conventional image sensor, as shown in FIG. 8, the pixel signal is output in the form of an analog signal via the column readout line Lm and the output line Lout. For this reason, in order to maintain the waveform of the analog signal, it is necessary to set the read time in consideration of the delay time of the transmission line and the drive capability of the transmission source, and there is a certain limit to shortening the read time.

さらに、一般的には、列読み出し線Lmを介して画素信号を各画素から列方向(Y方向)に駆動する能力は低く、行方向(X方向)では列読み出し線Lmの端部に設けられた高速駆動用増幅器45の効果によって駆動能力は高い。このため、画素をY方向に更新する更新時間は長くなり、X方向に更新する場合とでは更新時間に大きな差が生じることとなり、同一の画素数であっても、読み出す画素領域の形状や向き、或いは読み出し方向によって読み出し時間が大きく異なっていた。   Furthermore, generally, the ability to drive a pixel signal from each pixel in the column direction (Y direction) via the column readout line Lm is low, and it is provided at the end of the column readout line Lm in the row direction (X direction). The driving capability is high due to the effect of the high-speed driving amplifier 45. For this reason, the update time for updating the pixels in the Y direction becomes long, and there is a large difference in the update time from when updating in the X direction. Even if the number of pixels is the same, the shape and orientation of the pixel area to be read out Alternatively, the readout time differs greatly depending on the readout direction.

これに対して、第1の実施形態に係る画像センサ1によれば、画素ユニットP毎に画素信号をデジタル信号に変換し、さらに画素ユニットP毎にメモリ13に記憶する形態としている。そしてメモリ13に記憶されたデジタル信号を列バスBmおよび出力バスBoutを介して読み出す形態としている。   On the other hand, according to the image sensor 1 according to the first embodiment, the pixel signal is converted into a digital signal for each pixel unit P, and further stored in the memory 13 for each pixel unit P. The digital signal stored in the memory 13 is read out via the column bus Bm and the output bus Bout.

このため、従来の画像センサのようにアナログ信号の波形の維持を考慮する必要がなく、高速で「0」、「1」のデジタル信号を転送することが可能となる。さらに、メモリ13としてSRAMを用いれば、X方向の更新時間とY方向の更新時間は同一に設定できるため、同一画素数であれば、読み出す画素領域の形状や向き、或いは読み出し方向に関わらず常に一定の読み出し時間を実現することが可能となる。   Therefore, it is not necessary to consider the maintenance of the waveform of the analog signal as in the conventional image sensor, and it becomes possible to transfer the digital signals of “0” and “1” at high speed. Further, if an SRAM is used as the memory 13, the update time in the X direction and the update time in the Y direction can be set to be the same. A constant readout time can be realized.

換言すれば、第1の実施形態に係る画像センサ1は、画素信号の読み出しに関して一般的なSRAMと全く同様な完全ランダムアクセスが可能となる。   In other words, the image sensor 1 according to the first embodiment can perform completely random access in the same manner as a general SRAM with respect to reading out pixel signals.

さらに、第1の実施形態に係る画像センサ1によれば、完全な非破壊読み出しが実現できる。従来の画像センサ4では受光素子14の周辺回路はアナログ回路で形成されているため、例えば、同一フレームタイムTf内で同一の画素に複数回アクセスするような場合、アクセス毎の完全な同一性は確保できず、若干の変動を許容せざるを得なかった。   Furthermore, according to the image sensor 1 according to the first embodiment, complete nondestructive readout can be realized. In the conventional image sensor 4, since the peripheral circuit of the light receiving element 14 is formed of an analog circuit, for example, when accessing the same pixel a plurality of times within the same frame time Tf, the complete identity for each access is It could not be ensured, and some fluctuations had to be allowed.

これに対して、第1の実施形態に係る画像センサ1によれば、一旦メモリ13に画素信号が記憶された後には画素信号が書き換えられない限り何度でも全く同一の画素信号を読み出すことが可能であり、完全な非破壊読み出しが実現できる。   On the other hand, according to the image sensor 1 according to the first embodiment, after the pixel signal is once stored in the memory 13, the same pixel signal can be read out any number of times unless the pixel signal is rewritten. It is possible to realize complete nondestructive reading.

図3は、第1の実施形態に係る画像センサ1を用いて、全くランダムな位置にある画素ユニットPにアクセスする際のタイミングチャートを示したものである。   FIG. 3 shows a timing chart when accessing the pixel unit P at a completely random position using the image sensor 1 according to the first embodiment.

第1の実施形態に係る画像センサ1によれば、画素ユニットPの座標が、PA、PB、PCのようにY座標が同一でX座標が連続的に更新される場合であっても、また、PCからPD或いはPEからPFのようにX座標、Y座標ともに離散的にランダムに変化する場合であっても、一定の処理遅れTdを維持して読み出しクロック信号の周期に同期して画素信号が読み出され、完全なランダムアクセス性が実現できる。   According to the image sensor 1 according to the first embodiment, even when the coordinates of the pixel unit P are the same as the Y coordinates and the X coordinates are continuously updated as in PA, PB, and PC, Even if the X coordinate and Y coordinate change discretely and randomly as in the case of PC to PD or PE to PF, the pixel signal is synchronized with the period of the read clock signal while maintaining a constant processing delay Td. Are read out, and complete random accessibility can be realized.

図4は、全画素領域(M×N)の中から、長方形の部分画素領域(m×n)の画素信号をフレーム毎に向きを回転させながら読み出す状況を示したものである。   FIG. 4 shows a situation in which pixel signals of a rectangular partial pixel region (m × n) are read from all pixel regions (M × N) while rotating the direction for each frame.

産業用等の特殊な画像カメラにおいては、高解像度を維持しつつ超高速撮影を可能とする画像センサが求められる場合がある。このような場合、例えば全画素数を1024×1024の高解像度とし、全画素をフレームタイム1ms(毎秒1000回の更新周期)程度の超高速で更新することは画像データの伝送速度や画像処理速度の点から近い将来の技術をもってしても容易ではない。   In special image cameras for industrial use or the like, there is a case where an image sensor that enables ultra-high-speed shooting while maintaining high resolution may be required. In such a case, for example, the total number of pixels is set to a high resolution of 1024 × 1024, and all pixels are updated at an extremely high speed of about 1 ms (1000 update times per second). However, it is not easy even with future technology.

そこで、通常の速度での撮影、例えばフレームタイム33ms(毎秒約30回の更新周期)で撮影する場合には全画素数(1024×1024)を更新させ、超高速で撮影する場合には部分画素領域(例えば128×256)の画素のみを読み出して超高速で更新するといった手法が考えられる。   Therefore, when shooting at a normal speed, for example, when shooting at a frame time of 33 ms (update cycle of about 30 times per second), the total number of pixels (1024 × 1024) is updated, and when shooting at a very high speed, partial pixels A method is conceivable in which only pixels in a region (for example, 128 × 256) are read and updated at an extremely high speed.

この際、産業用カメラ等では、回転、移動、拡大、縮小(以下回転等と呼ぶ)するような対象物を常に一定の向き、大きさで撮像する要望がある。   At this time, in an industrial camera or the like, there is a demand to always capture an image of an object that is rotated, moved, enlarged, or reduced (hereinafter referred to as rotation or the like) with a certain direction and size.

特許文献1が開示する技術は、このような要望に答えるもので、回転等する対象物の特徴量を抽出し、フィードバック技術に基づくトラッキングによって対象物を含む部分画素領域のみを一定の位置、向き、大きさに変換しつつ読み出すことを可能としている。即ち、一定の位置、向き、大きさを有する部分画素領域の画素信号を読み出した後に対象物に対して回転等の変換を施すのではなく、画素信号の読み出しの座標自体を予め逆アフィン変換等によって算出しておき、この算出された座標によって部分画素領域の画素信号を読み出すことにより、読み出した時点で回転等の変換が施された画像が得られることになる。このため、画像処理時間が全体として短縮され、超高速撮影に大きな効果が期待される。   The technique disclosed in Patent Document 1 responds to such a demand. The feature amount of an object to be rotated is extracted, and only a partial pixel region including the object is fixed at a certain position and orientation by tracking based on a feedback technique. , It is possible to read out while converting the size. That is, instead of performing transformation such as rotation on the object after reading out the pixel signal of the partial pixel region having a certain position, orientation, and size, the coordinates of the readout of the pixel signal itself are inversely affine transformed beforehand. By reading the pixel signal of the partial pixel area using the calculated coordinates, an image that has been subjected to conversion such as rotation is obtained at the time of reading. For this reason, the image processing time is shortened as a whole, and a great effect is expected for ultra high-speed shooting.

特許文献1が開示する技術では、図4に示したように、フレームタイム毎に異なる形状や向きの部分画素領域を読み出す必要がある(図4は、向きのみが変化する例を示している)。この際、部分画素領域の形状や向きによって画素信号の読み出し時間がフレームタイム毎に異なると画像センサの出力を適切な処理タイミングで画像処理することが困難となる。また、フレームタイム毎に画素信号の読み出し時間が異なる場合には、結局は読み出し時間が最も長くなる場合を想定してシステムタイミングを構築せざるを得なくなり、せっかくの超高速カメラの実力を発揮できないことになる。   In the technique disclosed in Patent Document 1, it is necessary to read out partial pixel regions having different shapes and orientations for each frame time as shown in FIG. 4 (FIG. 4 shows an example in which only the orientation changes). . At this time, if the readout time of the pixel signal differs for each frame time depending on the shape and orientation of the partial pixel region, it becomes difficult to perform image processing on the output of the image sensor at an appropriate processing timing. In addition, if the readout time of the pixel signal differs for each frame time, the system timing must be constructed assuming that the readout time will be the longest in the end, and the power of the extra high-speed camera cannot be demonstrated. It will be.

第1の実施形態に係る画像センサ1によれば、部分画素領域の形状、向き、或いは読み出し方向が異なったとしても、画素数が変化しない限り常に同一の読み出し時間で画素信号を読み出すことが可能であるため、特許文献1が開示する技術に好適な画像センサ1を提供することができる。   According to the image sensor 1 according to the first embodiment, even when the shape, orientation, or readout direction of the partial pixel region is different, it is possible to always read out the pixel signal with the same readout time as long as the number of pixels does not change. Therefore, the image sensor 1 suitable for the technique disclosed in Patent Document 1 can be provided.

図1に示した画素11は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いて形成することができるが、A/D変換器12、メモリ13、列スイッチ17、制御部10を構成するロジック回路等も同様にCMOSを用いて形成することが可能である。このため、画像センサ1全体を1つのCMOSチップ上に形成することが可能となり、小型高集積、低消費電力の画像センサ1を低コストで実現することが可能となる。   The pixel 11 shown in FIG. 1 can be formed using CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), but an A / D converter 12, a memory 13, a column switch 17, a logic circuit configuring the control unit 10, and the like are also included. Similarly, it can be formed using CMOS. For this reason, the entire image sensor 1 can be formed on a single CMOS chip, and a small, highly integrated and low power consumption image sensor 1 can be realized at low cost.

また、CMOSを用いたプロセス技術は各種ロジック回路やメモリ回路として広く普及しており、新たに特殊なプロセス技術を開発することなく既存のプロセス技術を利用することができるため、開発リスクが少なく低コスト化に寄与する。   In addition, process technology using CMOS is widely spread as various logic circuits and memory circuits, and since existing process technology can be used without developing new special process technology, development risk is low and low. Contributes to cost reduction.

なお、図1に示した画像センサ1では制御部10を含めた構成としているが、実装上の効率等の観点から、制御部10を分離し画像センサ1の外部に設ける形態としてもよい。   The image sensor 1 shown in FIG. 1 includes the control unit 10, but the control unit 10 may be separated and provided outside the image sensor 1 from the viewpoint of mounting efficiency.

(2)第2の実施形態
図5は、本発明に係る画像センサ2の第2の実施形態における構成例を示したものである。
(2) Second Embodiment FIG. 5 shows a configuration example in the second embodiment of the image sensor 2 according to the present invention.

第2の実施形態に係る画像センサ2と第1の実施形態に係る画像センサ1との主な相違点は、第1の実施形態に係る画像センサ1が画素ユニットP毎にA/D変換器12およびメモリ13を設ける構成としているのに対して、第2の実施形態に係る画像センサ2においては、画素ユニットPを列毎にグループ化し、グループ毎にA/D変換器22およびメモリ23を設ける構成としている点である。   The main difference between the image sensor 2 according to the second embodiment and the image sensor 1 according to the first embodiment is that the image sensor 1 according to the first embodiment has an A / D converter for each pixel unit P. 12 and the memory 13 are provided. In the image sensor 2 according to the second embodiment, the pixel units P are grouped for each column, and the A / D converter 22 and the memory 23 are provided for each group. It is the point which is set as the structure to provide.

グループ化は行毎に行っても良い。いずれのグループ化であっても基本的な構成や動作は異なることはない。本説明では列毎にグループ化した実施形態で説明する。   Grouping may be performed line by line. In any grouping, the basic configuration and operation are not different. In this description, an embodiment in which each column is grouped will be described.

第1の実施形態に係る画像センサ1は、画素11に隣接してA/D変換器12およびメモリ23を配設する構成としている。このため、画素11の受光面積を従来のCMOS画像センサと同様に維持するためには集積度の高いCMOSプロセスが必要となる。しかしながら、近年のCMOS微細プロセス技術の進歩は著しく、近い将来には十分実現可能な範囲である。   The image sensor 1 according to the first embodiment has a configuration in which an A / D converter 12 and a memory 23 are disposed adjacent to a pixel 11. For this reason, in order to maintain the light receiving area of the pixel 11 as in the conventional CMOS image sensor, a highly integrated CMOS process is required. However, recent advances in CMOS micro-process technology are remarkable and are sufficiently realizable in the near future.

他方、現状のCMOSプロセスを利用する場合には、画素11に隣接してA/D変換器12およびメモリ13を配設する構成にすると、画素11の受光面積を縮小せざるを得なくなる可能性がある。この結果、画素11の受光量が減少する。また、画素11の受光面積を維持した場合にはCMOSチップの面積(画素アレイ領域2aの面積)を大きくせざるを得ず、この場合にはレンズ系等の光学系の大型化等が別途必要となる。   On the other hand, when the current CMOS process is used, if the A / D converter 12 and the memory 13 are disposed adjacent to the pixel 11, the light receiving area of the pixel 11 may have to be reduced. There is. As a result, the amount of light received by the pixel 11 is reduced. Further, if the light receiving area of the pixel 11 is maintained, the area of the CMOS chip (area of the pixel array region 2a) must be increased. In this case, it is necessary to increase the size of the optical system such as a lens system. It becomes.

第2の実施形態に係る画像センサ2では、画素21とA/D変換器22およびメモリ23とを物理的に分離して配置する構成としている。この結果、現状のCMOSプロセス技術を用いたとしても画素21の受光面積の減少や画素アレイ領域2aの面積の拡大をすることなく画像センサ2を実現することが可能となる。   In the image sensor 2 according to the second embodiment, the pixel 21, the A / D converter 22, and the memory 23 are physically separated and arranged. As a result, even if the current CMOS process technology is used, the image sensor 2 can be realized without reducing the light receiving area of the pixel 21 or increasing the area of the pixel array region 2a.

第2の実施形態に係る画像センサ2の構成と動作について、第1の実施形態に係る画像センサ1と異なっている点を中心に説明する。   The configuration and operation of the image sensor 2 according to the second embodiment will be described focusing on differences from the image sensor 1 according to the first embodiment.

第2の実施形態に係る画素21では、受光素子24と増幅用トランジスタ26のゲートとの間に、電荷転送用スイッチ27と電荷保持用キャパシタ28を備えた構成としている。また、電荷保持用キャパシタ28には、キャパシタリセット用スイッチ28aが接続されている。   In the pixel 21 according to the second embodiment, a charge transfer switch 27 and a charge holding capacitor 28 are provided between the light receiving element 24 and the gate of the amplifying transistor 26. A capacitor reset switch 28 a is connected to the charge holding capacitor 28.

増幅用トランジスタ26の出力は、セルスイッチ29を介して列読み出し線Lm(m=1〜M)に接続される。   The output of the amplifying transistor 26 is connected to the column readout line Lm (m = 1 to M) via the cell switch 29.

各列読み出し線Lm(m=1〜M)は、画素アレイ領域2aの一端において、A/D変換器22に接続される。各A/D変換器22は列毎に設けられており、実装上は、例えば画素アレイ領域2aの外周部のA/D変換器領域2bに配列される。   Each column readout line Lm (m = 1 to M) is connected to the A / D converter 22 at one end of the pixel array region 2a. Each A / D converter 22 is provided for each column. For example, the A / D converters 22 are arranged in the A / D converter area 2b on the outer periphery of the pixel array area 2a.

メモリ23もA/D変換器22と同様に列毎に設けられ、メモリ23にはA/D変換器22の出力が接続される。各メモリ23は、実装上は、例えばA/D変換器領域2bに隣接したメモリ領域2cに配列される。   Similarly to the A / D converter 22, the memory 23 is provided for each column, and the output of the A / D converter 22 is connected to the memory 23. For example, each memory 23 is arranged in a memory area 2c adjacent to the A / D converter area 2b.

画像センサ2に設けられる制御部20では、各種制御信号を生成する。これらの制御信号のうち、ピクセルリセット信号およびピクセル転送信号は制御部20から総ての画素ユニットP(P(n,m)、n=1〜N、m=1〜M)に共通の信号を分配して接続され、各画素ユニットP内では、ピクセルリセット信号はスイッチ用トランジスタ25のゲートに、また、ピクセル転送信号は電荷転送用スイッチ27に接続される。   The control unit 20 provided in the image sensor 2 generates various control signals. Among these control signals, the pixel reset signal and the pixel transfer signal are signals common to all the pixel units P (P (n, m), n = 1 to N, m = 1 to M) from the control unit 20. In each pixel unit P, the pixel reset signal is connected to the gate of the switch transistor 25 and the pixel transfer signal is connected to the charge transfer switch 27 in each pixel unit P.

一方、行選択信号は、行毎に独立した行選択信号Rn(n=1〜N)として、それぞれ対応する行の画素ユニットPのセルスイッチ29に接続される。   On the other hand, the row selection signal is connected to the cell switch 29 of the pixel unit P in the corresponding row as an independent row selection signal Rn (n = 1 to N) for each row.

また、書込信号は列毎に設けられたA/D変換器22およびメモリ23にそれぞれ分配して接続される。   The write signal is distributed and connected to the A / D converter 22 and the memory 23 provided for each column.

この他、制御部20からはSRAM読み出しアドレス信号やSRAM制御信号が各メモリ23に対して接続され、さらに各メモリ23の出力は出力バスBoutに接続される。   In addition, an SRAM read address signal and an SRAM control signal are connected to each memory 23 from the control unit 20, and an output of each memory 23 is further connected to an output bus Bout.

上記のように構成された画像センサ2の動作について説明する。   The operation of the image sensor 2 configured as described above will be described.

図6は、画像センサ2のタイミングチャートを示したものである。   FIG. 6 shows a timing chart of the image sensor 2.

ピクセルリセット信号は、第1の実施形態に係る画像センサ1と同様に、フレームタイムTf毎に制御部20で周期的に生成され、各画素ユニットP内の受光素子24に蓄積された電荷が一斉にリセットされる。ピクセルリセット信号によってフレームタイムTf毎に画像が更新されることになる。   Similar to the image sensor 1 according to the first embodiment, the pixel reset signal is periodically generated by the control unit 20 at every frame time Tf, and the charges accumulated in the light receiving elements 24 in each pixel unit P are simultaneously transmitted. Reset to. The image is updated every frame time Tf by the pixel reset signal.

ピクセルリセット信号によってリセットされた後に、各画素ユニットP内の受光素子24には新たな画素信号が蓄積(露光)される。所定の露光時間Teが経過する直前に、制御部20からキャパシタリセット用信号が総ての画素ユニットPに共通に配信され、キャパシタリセット用スイッチ28aがオンになることによって電荷保持用キャパシタ28がリセットされる。これによって、電荷保持用キャパシタ28に蓄積されていた1つ前のフレームの画素情報が消去される。その後、制御部20からピクセル転送信号が総ての画素ユニットPに共通に配信される。ピクセル転送信号によって電荷転送用スイッチ27がオンとなり、新たなフレームの画素信号は電荷保持用キャパシタ28に一斉に転送される。   After being reset by the pixel reset signal, a new pixel signal is accumulated (exposed) in the light receiving element 24 in each pixel unit P. Immediately before the predetermined exposure time Te elapses, a capacitor reset signal is distributed from the control unit 20 to all the pixel units P in common, and the capacitor reset switch 28a is turned on to reset the charge holding capacitor 28. Is done. As a result, the pixel information of the previous frame stored in the charge holding capacitor 28 is erased. Thereafter, the pixel transfer signal is distributed from the control unit 20 to all the pixel units P in common. The charge transfer switch 27 is turned on by the pixel transfer signal, and the pixel signals of a new frame are transferred all at once to the charge holding capacitor 28.

さらにこの後、制御部20から行選択信号が第1行から第N行まで順次出力される。この結果、電荷保持用キャパシタ28に蓄積されている画素信号は、第1行から第N行まで順次各列読み出し線Lm(m=1〜M)に出力されることになる。   Thereafter, a row selection signal is sequentially output from the first row to the Nth row from the control unit 20. As a result, the pixel signals accumulated in the charge holding capacitors 28 are sequentially output to the column readout lines Lm (m = 1 to M) from the first row to the Nth row.

他方、制御部20からは、行選択信号に同期してA/D変換器22およびメモリ23に対して書込信号が出力され、列読み出し線Lm(m=1〜M)から出力される画素信号は順次A/D変換され、メモリ23に記憶される。   On the other hand, the control unit 20 outputs a write signal to the A / D converter 22 and the memory 23 in synchronization with the row selection signal, and is output from the column readout line Lm (m = 1 to M). The signals are sequentially A / D converted and stored in the memory 23.

行選択信号が第N行を選択した時点で、対応する列の総ての行の画素信号がデジタル化されてメモリ23に記憶される。メモリ23は各列毎に設けられているため、画像センサ2の総ての画素信号が列毎にグループ化されてメモリ23に記憶されることになる。メモリ23への書込は列毎に並列に行われるため、短時間での書込が可能となる。   When the row selection signal selects the Nth row, the pixel signals of all the rows in the corresponding column are digitized and stored in the memory 23. Since the memory 23 is provided for each column, all the pixel signals of the image sensor 2 are grouped for each column and stored in the memory 23. Since writing to the memory 23 is performed in parallel for each column, writing in a short time is possible.

続いて、制御部20から各メモリ23に対してアドレス(座標)を指定するSRAM読み出しアドレス信号とSRAM制御信号が出力され、指定されたアドレスの画素信号が出力バスBoutを介して外部に出力される。   Subsequently, an SRAM read address signal and an SRAM control signal for designating an address (coordinates) are output from the control unit 20 to each memory 23, and a pixel signal at the designated address is output to the outside via the output bus Bout. The

メモリ23には、総ての画素信号が列毎にグループ化されて記憶されているが、読み出しに際しては総ての画素信号を読み出す必要はない。   In the memory 23, all pixel signals are grouped and stored for each column, but it is not necessary to read out all the pixel signals at the time of reading.

また、メモリ23をSRAMで構成することにより、X方向、Y方向の読み出し更新時間は均一にすることが可能である。   Further, by configuring the memory 23 with SRAM, it is possible to make the read update time in the X direction and the Y direction uniform.

従って、画素信号の読み出しに関しては、第1の実施形態に係る画像センサ1と全く同様に図3に例示した完全なランダムアクセス性が実現できる。また、部分画素領域を読み出す場合においては、図4に例示したように、画素数が同一である限り部分画素領域の形状、向き、或いは読み出し方向の如何に関わらず、常に一定の読み出し時間で部分画素領域の画素信号を読み出すことが可能となる。   Therefore, regarding the readout of the pixel signal, complete random accessibility illustrated in FIG. 3 can be realized in the same manner as the image sensor 1 according to the first embodiment. In the case of reading out the partial pixel area, as illustrated in FIG. 4, as long as the number of pixels is the same, the partial pixel area always has a constant readout time regardless of the shape, orientation, or readout direction of the partial pixel area. It becomes possible to read out the pixel signal of the pixel region.

また、画像センサ2の総ての構成品、即ち、制御部20,画素ユニットP、A/D変換器22およびメモリ23は、第1の実施形態に係る画像センサ1と同様に、汎用のCMOSプロセス技術を用いて単一のCMOSチップ上に形成することが可能であり、小型高集積、低消費電力、低コストといった第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Further, all the components of the image sensor 2, that is, the control unit 20, the pixel unit P, the A / D converter 22, and the memory 23 are general-purpose CMOS as in the image sensor 1 according to the first embodiment. It can be formed on a single CMOS chip using process technology, and the same effects as the first embodiment, such as small size and high integration, low power consumption, and low cost, can be obtained.

なお、第1の実施形態と同様に、制御部20を画像センサ2の外部に設ける形態であっても良い。   Note that the controller 20 may be provided outside the image sensor 2 as in the first embodiment.

第2の実施形態に係る画像センサ2によれば、A/D変換器22およびメモリ23を画素アレイ領域2aの外部に隣接して設ける形態としているため、第1の実施形態の効果に加えて、現状のCMOSプロセス技術を利用したとしても各画素ユニットPの受光面積の減少や、画素アレイ面積の拡大をすることがない。また、CMOSプロセスの微細化技術の進捗した場合には、同一画素アレイ面積を維持しつつも更なる高解像度化(画素数の増大)が実現できる。   According to the image sensor 2 according to the second embodiment, since the A / D converter 22 and the memory 23 are provided adjacent to the outside of the pixel array region 2a, in addition to the effects of the first embodiment. Even if the current CMOS process technology is used, the light receiving area of each pixel unit P is not reduced and the pixel array area is not enlarged. Further, when the CMOS process miniaturization technology advances, it is possible to achieve further higher resolution (increase in the number of pixels) while maintaining the same pixel array area.

(3)第3の実施形態
図7は、本発明に係る画像センサ3の第3の実施形態の構成例を示したものである。
(3) Third Embodiment FIG. 7 shows a configuration example of a third embodiment of the image sensor 3 according to the present invention.

第3の実施形態に係る画像センサ3と第2の実施形態に係る画像センサ2とでは、A/D変換器22とメモリ23の物理的な配置が相違しているものの、基本的な構成や動作については異なるところはない。   Although the image sensor 3 according to the third embodiment and the image sensor 2 according to the second embodiment have different physical arrangements of the A / D converter 22 and the memory 23, the basic configuration and There is no difference in operation.

第3の実施形態に係る画像センサ3は、奇数列の画素ユニットPを担当するA/D変換器22およびメモリ23と、偶数列の画素ユニットPを担当するA/D変換器22およびメモリ23とを異なる領域に配置する構成としたものである。   The image sensor 3 according to the third embodiment includes an A / D converter 22 and a memory 23 that are responsible for the odd-numbered pixel units P, and an A / D converter 22 and a memory 23 that are responsible for the even-numbered pixel units P. Are arranged in different regions.

図7に示した例では、奇数列を担当するA/D変換器22およびメモリ23をそれぞれ画素アレイ領域3aの一端側のA/D変換器領域3b、メモリ領域3cに配置し、偶数列を担当するA/D変換器22およびメモリ23をそれぞれ画素アレイ領域3aの他端側のA/D変換器領域3d、メモリ領域3eに配置している。   In the example shown in FIG. 7, the A / D converter 22 and the memory 23 in charge of odd columns are arranged in the A / D converter region 3b and the memory region 3c on one end side of the pixel array region 3a, respectively. The A / D converter 22 and the memory 23 in charge are arranged in the A / D converter area 3d and the memory area 3e on the other end side of the pixel array area 3a, respectively.

このように奇数列と偶数列を担当するA/D変換器22およびメモリ23を2つに分離して配置することで、列単位のA/D変換器22およびメモリ23の実装可能面積を余裕を持って確保することができる。このため、A/D変換のビット数が多い場合などに特に有効である。   Thus, by arranging the A / D converter 22 and the memory 23 in charge of the odd-numbered columns and the even-numbered columns separately in two, the mountable area of the A / D converter 22 and the memory 23 in units of columns can be afforded. Can be secured. This is particularly effective when the number of bits for A / D conversion is large.

メモリ23から画素信号を読み出す際のアドレッシングの方法は特に限定するものではないが、例えば、行アドレス、ブロックアドレス、およびチップセレクト(CS)信号を用いてメモリ23のアドレスを指定することができる。   The addressing method for reading out the pixel signal from the memory 23 is not particularly limited. For example, the address of the memory 23 can be specified using a row address, a block address, and a chip select (CS) signal.

図7に示した例では、1024×1024素子の面上の画素アレイを1024列のグループに分割し、16列をひとつのブロックとして全部で64ブロックをもって構成している。各ブロック内の奇数列或いは偶数列を担当するメモリ23(SRAM#1〜#16)は、それぞれ1024行分の画素信号を記憶している。A/D変換のビット数を10ビットとすれば、各メモリ23(SRAM#1〜#16)には、それぞれ1024×10ビットのデータが記憶されることになる。   In the example shown in FIG. 7, the pixel array on the surface of 1024 × 1024 elements is divided into groups of 1024 columns, and 16 columns are formed as one block, and a total of 64 blocks are configured. The memory 23 (SRAM # 1 to # 16) in charge of odd columns or even columns in each block stores 1024 rows of pixel signals. If the number of bits for A / D conversion is 10 bits, each memory 23 (SRAM # 1 to # 16) stores data of 1024 × 10 bits.

ブロック内のメモリ23(SRAM#1〜#16)の選択は、チップセレクト信号(CS1〜CS16)を用いて選択することができる。   The memory 23 (SRAM # 1 to # 16) in the block can be selected using a chip select signal (CS1 to CS16).

上記のようなアドレス構成によって、制御部30から行アドレス、ブロックアドレス、およびチップセレクト信号を用いてアドレス指定することにより、指定されたアドレスの画素単位の画素信号を出力バスBoutに出力することができる。   With the address configuration as described above, by performing addressing from the control unit 30 using a row address, a block address, and a chip select signal, it is possible to output a pixel unit pixel signal of the designated address to the output bus Bout. it can.

上記のアドレッシング方法は、第2の実施形態に係る画像センサ2に対しても適用可能なものである。   The above addressing method can also be applied to the image sensor 2 according to the second embodiment.

なお、本発明は上記の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明に係る画像センサの第1の実施形態における構成例を示す図。The figure which shows the structural example in 1st Embodiment of the image sensor which concerns on this invention. 本発明に係る画像センサの第1の実施形態の動作例を示すタイミングチャート。3 is a timing chart showing an operation example of the first embodiment of the image sensor according to the present invention. 本発明に係る画像センサの第1の実施形態の動作を説明する第1の図。The 1st figure explaining operation | movement of 1st Embodiment of the image sensor which concerns on this invention. 本発明に係る画像センサの第1の実施形態の動作を説明する第2の図。FIG. 3 is a second diagram illustrating the operation of the first embodiment of the image sensor according to the present invention. 本発明に係る画像センサの第2の実施形態における構成例を示す図。The figure which shows the structural example in 2nd Embodiment of the image sensor which concerns on this invention. 本発明に係る画像センサの第2の実施形態の動作例を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the operation example of 2nd Embodiment of the image sensor which concerns on this invention. 本発明に係る画像センサの第3の実施形態における構成例を示す図。The figure which shows the structural example in 3rd Embodiment of the image sensor which concerns on this invention. 従来のCMOS画像センサの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the conventional CMOS image sensor. 従来のCMOS画像センサの読み出し時間を説明する図。The figure explaining the read time of the conventional CMOS image sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3 画像センサ
1a、2a、3a 画素アレイ領域
2b、3b、3d A/D変換器領域
2c、3c、3e メモリ領域
4 従来のCMOS画像センサ
10、20、30 制御部
11、21 画素
12、22 A/D変換器
13、23 メモリ
14、24 受光素子
15、25 スイッチ用トランジスタ
16、26 増幅用トランジスタ
Bm(m=1〜M) 列バス
Bout 出力バス
Lm(m=1〜M) 列読み出し線
P(n,m)(n=1〜N、m=1〜M) 画素ユニット
1, 2, 3 Image sensor 1a, 2a, 3a Pixel array region 2b, 3b, 3d A / D converter region 2c, 3c, 3e Memory region 4 Conventional CMOS image sensor 10, 20, 30 Controller 11, 21 Pixel 12, 22 A / D converter 13, 23 Memory 14, 24 Light receiving element 15, 25 Switch transistor 16, 26 Amplifying transistor Bm (m = 1 to M) Column bus Bout Output bus Lm (m = 1 to M) Column readout line P (n, m) (n = 1 to N, m = 1 to M) Pixel unit

Claims (12)

受光素子を有する複数の画素が面状に配列された画像センサにおいて、
前記複数の画素から出力される画素信号を画素毎にA/D変換する前記複数の画素と同数のA/D変換器と、
前記A/D変換器によって変換されたデジタル画素信号を画素毎に記憶する前記複数の画素と同数のメモリとを備え、
前記面状の配列の座標を任意に指定し前記メモリに記憶された画素毎のデジタル画素信号を読み出し可能に構成されたことを特徴とする画像センサ。
In an image sensor in which a plurality of pixels having light receiving elements are arranged in a plane,
The same number of A / D converters as the plurality of pixels for A / D converting the pixel signals output from the plurality of pixels for each pixel;
A plurality of pixels that store the digital pixel signals converted by the A / D converter for each pixel, and the same number of memories.
An image sensor configured to be able to read digital pixel signals for each pixel stored in the memory by arbitrarily designating coordinates of the planar arrangement.
前記メモリはSRAM(Static Random Access Memory)で構成されたことを特徴とする請求項1に記載の画像センサ。 The image sensor according to claim 1, wherein the memory is an SRAM (Static Random Access Memory). 前記A/D変換器および前記メモリは、画素毎に前記画素に隣接して設けられたことを特徴とする請求項1に記載の画像センサ。 The image sensor according to claim 1, wherein the A / D converter and the memory are provided adjacent to the pixel for each pixel. 前記画素、前記A/D変換器および前記メモリは、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)で1つのチップ上に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の画像センサ。 The image sensor according to claim 1, wherein the pixel, the A / D converter, and the memory are formed on a single chip by a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). 受光素子を有する複数の画素が面状に配列された画像センサにおいて、
前記複数の画素を所定数のグループに分割し、前記グループ内の複数の画素から順次出力される画素信号を前記グループ毎に順次A/D変換する前記グループの数と同数のA/D変換器と、
前記A/D変換器によって変換されたデジタル画素信号を前記グループ毎に分割して記憶する前記グループの数と同数のメモリとを備え、
前記面状の配列の座標を任意に指定し前記メモリに記憶された画素毎のデジタル画素信号を読み出し可能に構成されたことを特徴とする画像センサ。
In an image sensor in which a plurality of pixels having light receiving elements are arranged in a plane,
A number of A / D converters that divide the plurality of pixels into a predetermined number of groups and sequentially A / D convert pixel signals sequentially output from the plurality of pixels in the group for each group. When,
A digital pixel signal converted by the A / D converter is divided into the groups and stored in the same number of memories.
An image sensor configured to be able to read digital pixel signals for each pixel stored in the memory by arbitrarily designating coordinates of the planar arrangement.
前記複数の画素は、X方向の行およびY方向の列に面状に配列され、
前記グループは、Y方向の列毎或いはX方向の行毎にグループ化されたことを特徴とする請求項5に記載の画像センサ。
The plurality of pixels are arranged in a plane in a row in the X direction and a column in the Y direction,
6. The image sensor according to claim 5, wherein the group is grouped for each column in the Y direction or for each row in the X direction.
前記メモリはSRAM(Static Random Access Memory)で構成されたことを特徴とする請求項5に記載の画像センサ。 The image sensor according to claim 5, wherein the memory is configured by an SRAM (Static Random Access Memory). 前記A/D変換器および前記メモリは、前記画素が配列された面状の領域に隣接して設けられたことを特徴とする請求項5に記載の画像センサ。 The image sensor according to claim 5, wherein the A / D converter and the memory are provided adjacent to a planar region in which the pixels are arranged. 前記画素、前記A/D変換器および前記メモリは、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)で1つのチップ上に形成されたことを特徴とする請求項5に記載の画像センサ。 The image sensor according to claim 5, wherein the pixel, the A / D converter, and the memory are formed on a single chip by a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). 前記列毎或いは行毎のグループは、奇数番目の列毎或いは行毎の第1のグループと、偶数番目の列毎或いは行毎の第2のグループとに分類され、前記第1のグループに対応するA/D変換器およびメモリと、前記第2のグループに対応するA/D変換器およびメモリとは、前記画素の配列された面状の領域外の対向する領域に配設されたことを特徴とする請求項6に記載の画像センサ。 The group for each column or row is classified into a first group for each odd-numbered column or row and a second group for each even-numbered column or row, and corresponds to the first group. And the A / D converter and the memory corresponding to the second group are arranged in opposing areas outside the planar area where the pixels are arranged. The image sensor according to claim 6. 受光素子を有する複数の画素が面状に配列された画像センサの画像読み出し方法において、
前記複数の画素から出力される画素信号を画素毎に並列にA/D変換し、
A/D変換された前記デジタル画素信号を画素毎に並列にメモリに記憶し、
前記面状の配列の座標を任意に指定し前記メモリに記憶された画素毎のデジタル画素信号を読み出すことができることを特徴とする画像読み出し方法。
In an image reading method of an image sensor in which a plurality of pixels having a light receiving element are arranged in a planar shape,
A / D conversion is performed on the pixel signals output from the plurality of pixels in parallel for each pixel,
The A / D converted digital pixel signal is stored in a memory in parallel for each pixel,
An image reading method characterized in that a digital pixel signal for each pixel stored in the memory can be read by arbitrarily designating coordinates of the planar arrangement.
受光素子を有する複数の画素が所定数のグループに分割されて面状に配列された画像センサの画像読み出し方法において、
前記グループ内の複数の画素から画素信号を順次出力し、
前記グループから順次出力される画素信号をグループ毎に並列にA/D変換し、
A/D変換された前記デジタル画素信号を前記グループ毎に並列にメモリに分割して記憶し、
前記面状の配列の座標を任意に指定し前記メモリに記憶された画素毎のデジタル画素信号を読み出すことができることを特徴とする画像読み出し方法。
In the image reading method of the image sensor in which a plurality of pixels having light receiving elements are divided into a predetermined number of groups and arranged in a plane,
Sequentially outputting pixel signals from a plurality of pixels in the group;
A / D conversion is performed in parallel for each group of pixel signals sequentially output from the group,
The A / D converted digital pixel signal is divided and stored in a memory in parallel for each group,
An image reading method characterized in that a digital pixel signal for each pixel stored in the memory can be read by arbitrarily designating coordinates of the planar arrangement.
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Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012174817A (en) * 2011-02-21 2012-09-10 Panasonic Corp Electronic component mounting device and image reading method used by electronic component mounting device
JP2013143598A (en) * 2012-01-06 2013-07-22 Canon Inc Solid-state imaging device and imaging system
JP2013172203A (en) * 2012-02-17 2013-09-02 Canon Inc Photoelectric conversion device and driving method of photoelectric conversion device
JP2014216769A (en) * 2013-04-24 2014-11-17 キヤノン株式会社 Imaging device, imaging system, and driving method for imaging device
US9325922B2 (en) 2012-02-17 2016-04-26 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and image pickup system
US9369649B2 (en) 2013-02-26 2016-06-14 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus, imaging system, and method for driving imaging apparatus
WO2016104174A1 (en) * 2014-12-25 2016-06-30 ソニー株式会社 Solid-state imaging device and electronic apparatus
JP2016187209A (en) * 2016-06-16 2016-10-27 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device and imaging system
US9549137B2 (en) 2013-05-28 2017-01-17 Canon Kabushiki Kaisha Driving method for imaging apparatus, imaging apparatus, and imaging system
JP2017108456A (en) * 2017-03-02 2017-06-15 キヤノン株式会社 Imaging apparatus, imaging system, and driving method for imaging apparatus
JP2017169242A (en) * 2017-06-20 2017-09-21 キヤノン株式会社 Imaging apparatus, imaging system, driving method of imaging apparatus
JP2018033173A (en) * 2017-10-30 2018-03-01 キヤノン株式会社 Method for driving imaging apparatus, imaging apparatus, and imaging system
KR20190056326A (en) * 2017-11-16 2019-05-24 더 보잉 컴파니 Frameless random-access image sensing
US10645323B2 (en) 2015-03-26 2020-05-05 Sony Corporation Image sensor comprising logic gates, processing method for reducing power consumption based on a logic gate computation, and electronic apparatus
WO2022098805A1 (en) * 2020-11-04 2022-05-12 Facebook Technologies, Llc Digital pixel sensor with adaptive noise reduction
WO2022158246A1 (en) * 2021-01-25 2022-07-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Imaging device
US11463636B2 (en) 2018-06-27 2022-10-04 Facebook Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes
US11595598B2 (en) 2018-06-28 2023-02-28 Meta Platforms Technologies, Llc Global shutter image sensor
US11595602B2 (en) 2018-11-05 2023-02-28 Meta Platforms Technologies, Llc Image sensor post processing
US11877080B2 (en) 2019-03-26 2024-01-16 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having shared readout structure
US11902685B1 (en) 2020-04-28 2024-02-13 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having hierarchical memory
US11910114B2 (en) 2020-07-17 2024-02-20 Meta Platforms Technologies, Llc Multi-mode image sensor
US11906353B2 (en) 2018-06-11 2024-02-20 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel with extended dynamic range
US11910119B2 (en) 2017-06-26 2024-02-20 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel with extended dynamic range
US11927475B2 (en) 2017-08-17 2024-03-12 Meta Platforms Technologies, Llc Detecting high intensity light in photo sensor
US11936998B1 (en) 2019-10-17 2024-03-19 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel sensor having extended dynamic range
US11943561B2 (en) 2019-06-13 2024-03-26 Meta Platforms Technologies, Llc Non-linear quantization at pixel sensor
US11956413B2 (en) 2018-08-27 2024-04-09 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes and shared comparator
US11956560B2 (en) 2020-10-09 2024-04-09 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel sensor having reduced quantization operation
US11974044B2 (en) 2018-08-20 2024-04-30 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having adaptive exposure time

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000152082A (en) * 1998-11-16 2000-05-30 Nec Corp Image sensor
JP2000217037A (en) * 1998-11-18 2000-08-04 Agilent Technol Inc Cmos active pixel sensor provided with intra-pixel local exposure control function
JP2004165992A (en) * 2002-11-13 2004-06-10 Sony Corp Solid-state imaging apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000152082A (en) * 1998-11-16 2000-05-30 Nec Corp Image sensor
JP2000217037A (en) * 1998-11-18 2000-08-04 Agilent Technol Inc Cmos active pixel sensor provided with intra-pixel local exposure control function
JP2004165992A (en) * 2002-11-13 2004-06-10 Sony Corp Solid-state imaging apparatus

Cited By (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012174817A (en) * 2011-02-21 2012-09-10 Panasonic Corp Electronic component mounting device and image reading method used by electronic component mounting device
US9142575B2 (en) 2012-01-06 2015-09-22 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state imaging apparatus and imaging system
JP2013143598A (en) * 2012-01-06 2013-07-22 Canon Inc Solid-state imaging device and imaging system
US10708531B2 (en) 2012-02-17 2020-07-07 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and image pickup system
US9232166B2 (en) 2012-02-17 2016-01-05 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus, method for driving the same, and photoelectric conversion system using first and second analog-to-digital converters to convert analog signal from respective plural electrical signal supply units based on signal change
US9325922B2 (en) 2012-02-17 2016-04-26 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and image pickup system
JP2013172203A (en) * 2012-02-17 2013-09-02 Canon Inc Photoelectric conversion device and driving method of photoelectric conversion device
US10362251B2 (en) 2012-02-17 2019-07-23 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and image pickup system
US9369649B2 (en) 2013-02-26 2016-06-14 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus, imaging system, and method for driving imaging apparatus
JP2014216769A (en) * 2013-04-24 2014-11-17 キヤノン株式会社 Imaging device, imaging system, and driving method for imaging device
US9549137B2 (en) 2013-05-28 2017-01-17 Canon Kabushiki Kaisha Driving method for imaging apparatus, imaging apparatus, and imaging system
WO2016104174A1 (en) * 2014-12-25 2016-06-30 ソニー株式会社 Solid-state imaging device and electronic apparatus
US10051221B2 (en) 2014-12-25 2018-08-14 Sony Corporation Solid-state imaging device and electronic apparatus
CN107005665A (en) * 2014-12-25 2017-08-01 索尼公司 Solid imaging element and electronic installation
JPWO2016104174A1 (en) * 2014-12-25 2017-10-05 ソニー株式会社 Solid-state imaging device and electronic apparatus
US10645323B2 (en) 2015-03-26 2020-05-05 Sony Corporation Image sensor comprising logic gates, processing method for reducing power consumption based on a logic gate computation, and electronic apparatus
JP2016187209A (en) * 2016-06-16 2016-10-27 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device and imaging system
JP2017108456A (en) * 2017-03-02 2017-06-15 キヤノン株式会社 Imaging apparatus, imaging system, and driving method for imaging apparatus
JP2017169242A (en) * 2017-06-20 2017-09-21 キヤノン株式会社 Imaging apparatus, imaging system, driving method of imaging apparatus
US11910119B2 (en) 2017-06-26 2024-02-20 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel with extended dynamic range
US11927475B2 (en) 2017-08-17 2024-03-12 Meta Platforms Technologies, Llc Detecting high intensity light in photo sensor
JP2018033173A (en) * 2017-10-30 2018-03-01 キヤノン株式会社 Method for driving imaging apparatus, imaging apparatus, and imaging system
JP7405505B2 (en) 2017-11-16 2023-12-26 ザ・ボーイング・カンパニー Frameless random access image sensing
KR20190056326A (en) * 2017-11-16 2019-05-24 더 보잉 컴파니 Frameless random-access image sensing
JP2019092155A (en) * 2017-11-16 2019-06-13 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company Frameless random-access image sensing
KR102544622B1 (en) 2017-11-16 2023-06-15 더 보잉 컴파니 Frameless random-access image sensing
US11906353B2 (en) 2018-06-11 2024-02-20 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel with extended dynamic range
US11863886B2 (en) 2018-06-27 2024-01-02 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes
US11463636B2 (en) 2018-06-27 2022-10-04 Facebook Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes
US11595598B2 (en) 2018-06-28 2023-02-28 Meta Platforms Technologies, Llc Global shutter image sensor
US11974044B2 (en) 2018-08-20 2024-04-30 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having adaptive exposure time
US11956413B2 (en) 2018-08-27 2024-04-09 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes and shared comparator
US11595602B2 (en) 2018-11-05 2023-02-28 Meta Platforms Technologies, Llc Image sensor post processing
US11877080B2 (en) 2019-03-26 2024-01-16 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having shared readout structure
US11943561B2 (en) 2019-06-13 2024-03-26 Meta Platforms Technologies, Llc Non-linear quantization at pixel sensor
US11936998B1 (en) 2019-10-17 2024-03-19 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel sensor having extended dynamic range
US11902685B1 (en) 2020-04-28 2024-02-13 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having hierarchical memory
US11910114B2 (en) 2020-07-17 2024-02-20 Meta Platforms Technologies, Llc Multi-mode image sensor
US11956560B2 (en) 2020-10-09 2024-04-09 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel sensor having reduced quantization operation
WO2022098805A1 (en) * 2020-11-04 2022-05-12 Facebook Technologies, Llc Digital pixel sensor with adaptive noise reduction
WO2022158246A1 (en) * 2021-01-25 2022-07-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Imaging device

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