DE102012213083B4

DE102012213083B4 - Bilderzeugungssysteme mit auswählbarer Spaltenleistungssteuerung

Info

Publication number: DE102012213083B4
Application number: DE102012213083.7A
Authority: DE
Inventors: Hai Yan; Ashirwad Bahukhandi
Original assignee: Aptina Imaging Corp
Current assignee: Aptina Imaging Corp
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2032-07-26
Also published as: CN103037179B; DE102012213083A1; WO2013052191A1; TWI505712B; US9053993B2; US20130134295A1; CN103037179A; TW201316765A

Abstract

Bildsensor, der folgende Merkmale aufweist:ein Array (200) aus Bildpixeln (190), das in Pixelzeilen (49) und Pixelspalten angeordnet ist;eine Mehrzahl von Spaltenleitungen (40), wobei jede einzelne der Mehrzahl der Spaltenleitungen (40) mit einer entsprechenden Pixelspalte gekoppelt ist; undeine Mehrzahl von Spaltenausleseschaltungen (50), wobei jede einzelne der Mehrzahl von Spaltenausleseschaltungen (50) mit einer zugeordneten einen der Mehrzahl der Spaltenleitungen (40) gekoppelt ist,dadurch gekennzeichnet, dassjede einzelne der Mehrzahl der Spaltenausleseschaltungen (50) eine entsprechende Datenwandlerschaltung (61) und eine entsprechende Latch-Schaltung (60) aufweist, und dass die entsprechende Latch-Schaltung (60) ausgebildet ist, um selektiv die Datenwandlerschaltung (61) in der jeweiligen Spaltenausleseschaltung (50) durch selektives Bereitstellen eines Spaltenfreigabesignals zu der Datenwandlerschaltung (61) in der jeweiligen Spaltenausleseschaltung (50) einzuschalten.

Description

Dies bezieht sich allgemein auf Bilderzeugungsvorrichtungen und insbesondere auf Bilderzeugungsvorrichungen mit einer Spaltenschaltungsanordnung.
Bildsensoren werden üblicherweise in elektronischen Vorrichtungen verwendet, wie z. B. Mobiltelefonen, Kameras und Computern, um Bilder zu erfassen. Bei einer typischen Anordnung ist eine elektronische Vorrichtung mit einem Array aus Bildpixeln versehen, die in Pixelzeilen und Pixelspalten angeordnet sind. Die Schaltungsanordnung ist üblicherweise mit jeder Pixelspalte zum Auslesen von Bildsignalen aus den Bildpixeln gekoppelt. Bei einem typischen Bildsensor ist die Spaltenausleseschaltungsanordnung, die mit allen Pixelspalten in einem Pixelarray gekoppelt ist, üblicherweise eingeschaltet.
Die US-Patentanmeldung 2011/0013046 A1 beschreibt einen Bildsensor mit einem Array von in Zeilen und Spalten angeordneten Pixeln. Jeder Spalte ist eine entsprechende Spaltenausleseschaltung zugeordnet. Die Spaltenausleseschaltung enthält eine Integrationsschaltung, einen Operationsverstärker und eine Mehrzahl von Latch-Schaltungen. Darüber hinaus ist für jede Pixelspalte ein Spaltenauswahlschalter vorhanden.
In einigen Situationen jedoch kann auch nur ein Teil der Bildpixel eines Pixelarrays verwendet werden, um Bilddaten jederzeit zu erfassen. Zum Beispiel kann in einigen Situationen ein Sub-Array bzw. Teilarray aus Bildpixeln verwendet werden, um Bilddaten zu erfassen, wenn es erwünscht ist, Bildrahmen mit einer reduzierten Größe bei einer erhöhten Rahmenrate zu erfassen. Bei einem herkömmlichen Bildsensor kann daher Leistung, die ansonsten zum Betreiben anderer Abschnitte des Bilderzeugungssystems verwendet werden würde oder die ansonsten gespeichert würde und für spätere Bilderzeugungsoperationen verwendet werden würde, dazu verwendet werden, Spaltenausleseschaltungen unnötig mit Leistung zu versorgen, die mit unbenutzten Bildpixeln gekoppelt sind. Es kann besonders nützlich sein, diese Art von Leistung in tragbaren Bilderzeugungssystemen zu bewahren, die Batterien verwenden, um Leistung zu der Vorrichtung bereitzustellen, oder in Leistungssparmodi bei größeren elektronischen Vorrichtungen mit Bilderzeugungssystemen.
Es wäre daher wünschenswert, in der Lage zu sein, Bilderzeugungsvorrichtungen mit einer verbesserten Spaltenschaltungsanordnung bereitzustellen.
Dies wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
Es werden verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben, die elektronische Bauelemente mit Bildsensoren darstellen, die ein oder mehrere Bildpixelarrays aufweisen, jeweils mit Bildpixeln, die in Pixelzeilen und Pixelspalten angeordnet sind. Jede Pixelspalte eines Bildpixelarrays kann mit einer Spaltenausleseschaltungsanordnung auf einer zugeordneten leitfähigen Spaltenleitung gekoppelt sein. Die Spaltenausleseschaltungsanordnung, die mit jeder Pixelspalte über die entsprechenden Spaltenleitung gekoppelt ist, kann eine Signalverarbeitungsschaltungsanordnung und eine Latch-Schaltung umfassen zum selektiven Freigeben und/oder Sperren der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung auf dieser Spaltenleitung.
Eine Signalverarbeitungsschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung kann einen oder mehrere Verstärker, Analog-zu-Digital-Wandler und/oder einen Speicher umfassen, wie z. B. einen Spaltenspeicher. Eine Latch-Schaltungsanordnung kann ein Gatter umfassen, wie z. B. ein NAND-Logikgatter mit Eingängen (Eingangsanschlüssen), die mit einer Globalsignalleitung gekoppelt sind und einer Spaltendecodiererschaltungsanordnung für das Bildpixelarray. Die Latch-Schaltungsanordnung kann ein Paar aus kreuzgekoppelten NOR-Gattern umfassen. Das NAND-Gatter kann einen Ausgangsanschluss aufweisen, der mit einem Eingangsanschluss eines ersten der kreuzgekoppelten NOR-Gatter gekoppelt ist. Die Latch-Schaltungsanordnung kann einen Verstärker mit einem Eingangsanschluss aufweisen, der mit einer globalen Signalleitung gekoppelt ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit einem zweiten der kreuzgekoppelten NOR-Gatter gekoppelt ist. Falls erwünscht, kann die Latch-Schaltungsanordnung ein zusätzliches NAND-Gatter mit einem ersten Eingangsanschluss umfassen, der mit dem Ausgangsanschluss des ersten kreuzgekoppelten NOR-Gatters gekoppelt ist, und einen zweiten Eingangsanschluss, der mit einer dritten globalen Signalleitung gekoppelt ist.
In einem ersten Operationsmodus für die elektronische Vorrichtung können im Wesentlichen alle der Bildpixel in dem Bildpixelarray zum Erfassen von Bilddaten verwendet werden. Bei anderen Operationsmodi kann nur ein Teil der Bildpixel in dem Bildpixelarray zum Erfassen von Bilddaten verwendet werden. In Operationsmodi, in denen nur ein Teil der Bildpixel in dem Bildpixelarray verwendet werden soll, um Bilddaten zu erfassen, kann eine Spaltenausleseschaltungsanordnung auf Spaltenleitungen, die mit unbenutzten Pixelspalten gekoppelt sind, gesperrt sein.
Die Spaltenausleseschaltungsanordnung auf Spaltenleitungen, die mit unbenutzten Pixelspalten gekoppelt sind, kann unter Verwendung der Latch-Schaltungsanordnung auf diesen Spaltenleitungen deaktiviert werden. Zum Beispiel können in einigen Situationen alle Spaltenschaltungen gesperrt sein, eine Scheinpixelzeile kann ausgewählt werden, und Spaltenausleseschaltungen auf einem ausgewählten Teilsatz aus Pixelspalten können freigegeben werden, während die Scheinpixelzeile ausgewählt ist. In anderen Situationen können alle Spaltenschaltungen aktiviert werden, eine teilweise aktive Pixelzeile kann ausgewählt werden und Latch-Schaltungen auf einem ausgewählten Teilsatz aus Pixelspalten können eingestellt werden, während die aktiven Pixel in der teilweise aktiven Pixelzeile ausgelesen werden. Dies ist jedoch nur darstellend. Falls erwünscht, kann eine Spaltenschaltungsanordnung auf allen Spaltenleitungen freigegeben werden und eine Spaltenschaltungsanordnung auf Spaltenleitungen, die mit Pixelspalten gekoppelt sind, die nicht für Bilderzeugungsoperationen in einem aktuellen Operationsmodus verwendet werden sollen, können selektiv gesperrt werden, durch Bereitstellen von Sperrsignalen zu der Latch-Schaltungsanordnung auf ausgewählten Spaltenleitungen.

1 ist ein Diagramm einer darstellenden elektronischen Vorrichtung mit einem Bilderzeugungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Diagramm eines darstellen Pixelarrays und zugeordneter Steuerschaltungsanordnung zum Versorgen einer Bildpixelschaltungsanordnung mit Leistung und zum Auslesen von Pixeldaten aus Bildpixeln entlang Spaltenleitungen in einem Bildsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Diagramm eines darstellenden Bildsensorpixels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm eines darstellenden Bildsensorpixelarrays, das darstellt, wie ein Teilsatz aus Spaltenleitungen zum Auslesen von Pixeldaten aus einem Teilarray von Bildsensorpixeln in einigen Operationsmodi gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
5 ist ein Diagramm einer darstellenden Spaltenausleseschaltungsanordnung mit einer Signalverarbeitungsschaltungsanordnung und einer Latch-Schaltung zum Freigeben und Sperren der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Diagramm einer darstellenden Spaltenausleseschaltungsanordnung mit einer Signalverarbeitungsschaltungsanordnung und einer Latch-Schaltung mit einem zusätzlichen Logik-Gatter zum Freigeben und Sperren der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Diagramm einer Spalten-Latch-Schaltung zum Freigeben und Sperren einer Spaltenausleseschaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Flussdiagramm von darstellenden Schritten, die beim Betreiben eines Bilderzeugungssystems mit einer Pro-Spalte-Leistungssteuerungsschaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
9 ist ein Flussdiagramm von darstellenden Schritten, die beim selektiven Freigeben einer Spaltenausleseschaltungsanordnung auf Spaltenleitungen eines Bildsensorpixelarrays verwendet werden können, unter Verwendung einer Scheinpixelzeile gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Flussdiagramm von darstellenden Schritten, die beim selektiven Freigeben einer Spaltenausleseschaltungsanordnung auf Spaltenleitungen eines Bildsensorpixelarrays gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Elektronische Vorrichtungen, wie z. B. Digitalkameras, Computer, Mobiltelefone und andere elektronische Vorrichtungen umfassen Bildsensoren, die eingehendes Licht aufnehmen, um ein Bild zu erfassen. Die Bildsensoren können Arrays aus Bildpixeln umfassen. Die Pixel in den Bildsensoren können photoempfindliche Elemente umfassen, wie z. B Photodioden, die das eingehende Licht in Bildsignale umwandeln. Bildsensoren können jegliche Anzahl aus Pixeln aufweisen (z. B. Hunderte oder Tausende oder mehr). Ein typischer Bildsensor kann z. B. Hunderte von Tausenden oder Millionen von Pixeln aufweisen (z. B. Megapixel). Bildsensoren können eine Steuerschaltungsanordnung umfassen, wie z. B. eine Schaltungsanordnung zum Betreiben der Bildpixel und eine Ausleseschaltungsanordnung zum Auslesen von Bildsignalen, die der elektrischen Ladung entsprechen, die durch die photosensitiven Elemente erzeugt wird. Die Ausleseschaltungsanordnung kann eine auswählbare Ausleseschaltungsanordnung umfassen, die mit jeder Spalte aus Pixeln gekoppelt ist, die freigegeben oder gesperrt werden kann, um den Leistungsverbrauch in der Vorrichtung zu verbessern und Pixelausleseoperationen zu verbessern.
1 ist ein Diagramm einer darstellenden, elektronischen Vorrichtung, die einen Bildsensor zum Erfassen von Bildern verwendet. Die elektronische Vorrichtung 10 aus 1 kann eine tragbare elektronische Vorrichtung sein, wie z. B. eine Kamera, ein Mobiltelefon bzw. zellulares Telefon, eine Videokamera oder eine andere Bilderzeugungsvorrichtung, die digitale Bilddaten erfasst. Das Kameramodul 12 kann verwendet werden, um eingehendes Licht in digitale Bilddaten umzuwandeln. Das Kameramodul 12 kann eine oder mehrere Linsen 14 und einen oder mehrere entsprechende Bildsensoren 16 umfassen. Während der Bilderfassungsoperationen kann Licht aus einer Szene auf den Bildsensor 16 durch die Linse 14 fokussiert werden. Der Bildsensor 16 kann eine Schaltungsanordnung umfassen zum Umwandeln analoger Pixeldaten in entsprechende digitale Bilddaten, um der Verarbeitungsschaltungsanordnung 18 bereitgestellt zu werden. Falls erwünscht, kann das Kameramodul 12 mit einem Array aus Linsen 14 und ein Array aus entsprechenden Bildsensoren 16 bereitgestellt sein.
Die Verarbeitungsschaltungsanordnung 18 kann eine oder mehrere integrierte Schaltungen umfassen (z.B. Bildverarbeitungsschaltungen, Mikroprozessoren, Speicherungsvorrichtungen, wie z.B. Direktzugriffsspeicher und nichtflüchtigen Speicher etc.) und kann unter Verwendung von Komponenten implementiert sein, die von dem Kameramodul 12 getrennt sind und/oder die einen Teil des Kameramoduls 12 bilden (z. B. Schaltungen, die einen Teil einer integrierten Schaltung bilden, die Bildsensoren 16 umfasst, oder einer integrierten Schaltung innerhalb des Moduls 12, das den Bildsensoren 16 zugeordnet ist). Bilddaten, die durch das Kameramodul 12 erfasst wurden, können unter Verwendung der Verarbeitungsschaltungsanordnung 18 verarbeitet und gespeichert werden. Verarbeitete Bilddaten können, falls erwünscht, zu einer externen Ausrüstung bereitgestellt werden (z. B. Computer oder andere Vorrichtungen), unter Verwendung verdrahteter und/oder drahtloser Kommunikationspfade, die mit der Verarbeitungsschaltungsanordnung 18 gekoppelt sind.
Wie in 2 gezeigt ist, kann der Bildsensor 16 ein Pixelarray 200 umfassen, das Bildsensorpixel 190 und eine Steuerungs- und Verarbeitungs-Schaltungsanordnung 122 enthält. Das Array 200 kann z. B. Hunderte oder Tausende von Zeilen und Spalten von Bildsensorpixeln 190 enthalten. Die Steuerschaltungsanordnung 122 kann mit der Zeilendecodiererschaltungsanordnung 124 und der Spaltendecodiererschaltungsanordnung 126 gekoppelt sein. Die Zeilendecodiererschaltungsanordnung 124 kann Zeilenadressen von der Steuerschaltungsanordnung 122 empfangen und entsprechende Zeilensteuersignale, wie z. B. Rücksetz-, Zeilenauswahl-, Übertragungs- und Lesesteuer-Signale, zu den Pixeln 190 über Steuerpfade 128 liefern. Eine oder mehrere leitfähige Leitungen, wie z. B. Spaltenleitungen 40, können mit jeder Spalte aus Pixeln 190 in dem Array 200 gekoppelt sein. Spaltenleitungen 40 können zum Auslesen von Bildsignalen aus Pixeln 190 und zum Liefern von Vorspannungssignalen (z. B. Vorspannungsströme oder Vorspannungsspannungen) zu Pixeln 190 verwendet werden. Während der Pixelausleseoperationen kann eine Pixelzeile in dem Array 200 unter Verwendung einer Zeilendecodiererschaltungsanordnung 124 ausgewählt werden und Bilddaten, die den Bildpixeln 190 in dieser Pixelzeile zugeordnet sind, können entlang der Spaltenleitungen 40 ausgelesen werden.
Jede Spaltenleitung 40 kann eine Spaltenschaltungsanordnung umfassen, wie z. B. eine Spalten-Steuerungs-und-Auslese-Schaltungsanordnung 50. Die Spaltenschaltungsanordnung 50 kann eine Abtast-Halte-Schaltungsanordnung, Verstärkerschaltungsanordnung, Analog-zu-Digital-Umwandlungsschaltungsanordnung, Vorspannungsschaltungsanordnung, Spaltenspeicher, Latch-Schaltungsanordnung zum selektiven Freigeben oder Sperren der Spaltenschaltungsanordnung oder eine andere Schaltungsanordnung zum Betreiben der Pixel 190 und zum Auslesen von Bildsignalen aus Pixeln 190 umfassen. Die Spaltenschaltungsanordnung 50 kann verwendet werden, um selektiv Leistung zu der Spaltenschaltungsanordnung auf einem ausgewählten Teilsatz aus Spaltenleitungen 40 bereitzustellen. Latch-Schaltungen in der Spaltenschaltungsanordnung 50 können verwendet werden, um die Spaltenausleseschaltungen 50 dynamisch ein- oder auszuschalten, um den Leistungsverbrauch zu reduzieren, z. B. in Fensterungs- oder Sub-Abtast-Modi einer Operation des Bildsensors 16. Spaltenschaltungen 50 können jeweils Pro-Spalte-Spalten-Latches umfassen, um beim Freigeben nur der Spaltenausleseschaltungen zu helfen, die in einem bestimmten Operationsmodus benötigt werden, während andere Spaltenausleseschaltungen ausgeschaltet bleiben. Spalten-Latches in der Spaltenschaltungsanordnung 50 können global oder individuell gesteuert werden, während der Bilderzeugungsoperationen.
Die Ausleseschaltungsanordnung, wie z. B. die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung, die der Spaltenschaltungsanordnung 50 zugeordnet ist (z. B. Abtast-Halte-Schaltungsanordnung und Analog-zu-Digital-Umwandlungsschaltungsanordnung) kann verwendet werden, um digitale Bilddaten zu dem Prozessor 18 (1) über den Pfad 210 für Pixel in ausgewählten Pixelspalten zu liefern.
Die Schaltungsanordnung bei einem darstellenden Pixel von einem Bildsensor 16 ist in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Pixel 190 ein photosensitives Element, wie z. B. eine Photodiode 22. Eine positive Leistungsversorgungsspannung (z. B. Spannung Vaa) kann an dem Positiv-Leistungsversorgungsanschluss 130 geliefert werden. Eine Masse-Leistungsversorgungsspannung (z.B. Vss) kann an dem Masseanschluss 32 geliefert werden. Eingehendes Licht kann durch ein photosensitives Element gesammelt werden, wie z. B. die Photodiode 22, nachdem es durch eine Farbfilterstruktur passiert ist. Die Photodiode 22 wandelt das Licht in elektrische Ladung um.
Bevor ein Bild erworben wird kann das Rücksetzsteuersignal (RST) aktiviert werden. Dies schaltet den Rücksetztransistor 28 ein und setzt den Ladungsspeicherungsknoten 26 (auch bezeichnet als Float-Diffusion FD) auf Vaa zurück. Das Rücksetzsteuersignal Rst kann dann deaktiviert werden, um den Rücksetztransistor 28 auszuschalten. Nachdem der Rücksetzprozess abgeschlossen ist, kann das Übertragungsgatter-Steuersignal Tx aktiviert werden, um den Transfer- bzw. Übertragungs-Transistor (Übertragungsgatter; transfer gate) 24 einzuschalten. Wenn der Transfer-Transistor 24 eingeschaltet ist, wird die Ladung, die durch die Photodiode 22 ansprechend auf eingehendes Licht erzeugt wurde, auf den Ladungsspeicherungsknoten 26 übertragen. Der Ladungsspeicherungsknoten 26 kann unter Verwendung einer Region aus dotiertem Halbleiter implementiert sein (z. B. eine dotierte Siliziumregion, die in einem Silizium-Substrat durch Ionenimplantation, Störstellendiffusion oder andere Dotiertechniken gebildet wird). Die dotierte Halbleiterregion (d. h. die Float-Diffusion FD) zeigt eine Kapazität, die verwendet werden kann, um die Ladung zu speichern, die von der Photodiode 22 übertragen wurde. Das Signal, das der gespeicherten Ladung auf dem Knoten 26 zugeordnet ist, wird zu dem Zeilenauswahltransistor 36 durch den Source-Folger-Transistor 34 übertragen.
Wenn es erwünscht ist, den Wert der gespeicherten Ladung auszulesen (d.h. den Wert der gespeicherten Ladung, die durch das Signal an der Source S des Transistors 34 dargestellt ist) kann das Zeilenauswahlsteuersignal Rs aktiviert werden. Wenn das Signal RS aktiviert ist, wird der Transistor 36 eingeschaltet und ein entsprechendes Signal Vout, das die Größe der Ladung auf dem Ladungsspeicherungsknoten 26 darstellt, wird auf dem Ausgangspfad 38 erzeugt. Bei einer typischen Konfiguration gibt es zahlreiche Zeilen und Spalten aus Pixeln, wie z. B. Pixel 190 in Array 20. Wenn das Signal RS in einer gegebenen Zeile aktiviert wird, kann ein Pfad wie z. B. Spaltenleitung 40 verwendet werden, um das Signal Vout aus diesem Pixel zu der Ausleseschaltungsanordnung zu routen bzw. leiten, wie z. B. Spaltenschaltungsausleseanordnung 50.
Wie in 4 gezeigt ist, kann in einigen Operationsmodi nur ein Teil des Pixelarrays 200, wie z. B. Teil- bzw. Sub-Array 48, beim Erfassen der Bilddaten verwendet werden. Bildpixel 190 in dem Teilarray 48 können mit einem Satz aus aktiven Spaltenleitungen 52 gekoppelt sein. Bildpixel 190, die außerhalb des Teilarrays 48 sind, können mit einem Satz aus inaktiven Spaltenleitungen 54 gekoppelt sein. Die aktiven Spaltenleitungen 52 können unter Verwendung einer Spaltenschaltungsanordnung freigegeben werden, wie z. B. Schaltungsanordnung 50 aus 2. Inaktive Spaltenleitungen 54 können unter Verwendung einer Spaltenschaltungsanordnung gesperrt werden, wie z. B. Schaltungsanordnung 50. In einigen Operationsmodi kann eine Scheinpixelzeile, wie z. B. Pixelzeile 49, ausgewählt werden, während einige Spaltenleitungen freigegeben oder gesperrt sind.
Das Teilarray 48 aus 4 ist nur darstellend. Falls erwünscht, können aktive Spaltenleitungen 52 mit einem Satz aus ausgewählten Pixelspalten gekoppelt sein. Falls erwünscht, können aktive Spaltenleitungen 52 (z. B. Spaltenleitungen, die mit dem Teilarray 48 gekoppelt sind) in einem zentralen Abschnitt des Arrays 200 angeordnet sein, in der Nähe eines Randes des Teils des Arrays 200 oder an jeglichem geeigneten Ort in dem Array 200. Das Teilarray 48 kann einen Satz aus zusammenhängenden Pixeln umfassen oder kann Pixel umfassen, die von anderen Pixeln in dem Teilarray 48 durch Pixel getrennt sind, die mit einigen der inaktiven Spaltenleitungen 54 gekoppelt sind. Das Teilarray 48 kann einen ersten Teilsatz aus Bildpixeln umfassen zum Erfassen eines ersten Bildes, einen zweiten unterschiedlichen Satz aus Bildpixeln zum Erfassen eines zweiten Bildes, etc.
5 zeigt eine Anordnung, die beim Implementieren der Spaltenschaltungsanordnung 50 verwendet werden kann. Wie in 5 gezeigt ist, kann jede Spaltenleitung 40 eine Spaltenschaltungsanordnung 50 umfassen, die mit der Spaltendecodiererschaltungsanordnung 126 gekoppelt ist. Die Spaltenschaltungsanordnung 50 kann eine Latch-Schaltungsanordnung 60 und eine Signalverarbeitungsschaltungsanordnung 61 umfassen. Die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung 61 kann eine Schaltungsanordnung umfassen, wie z. B. Verstärker 62, Analog-zu-Digital-Wandler (ADC-Wandler) 64 und einen Spaltenspeicher 66. Ein Pixelsignal, wie z. B. Signalspannung Vout, kann unter Verwendung eines Verstärkers 62 verstärkt werden und in ein digitales Pixelsignal DSIG unter Verwendung eines ADC-Wandlers 64 umgewandelt werden. Das digitale Signal DSIG von einem gegebenen Bildpixel kann temporär in dem Spaltenspeicher 66 gespeichert werden, vor dem Auslesen zu einer zusätzlichen Schaltungsanordnung, wie z. B. der Steuer- und Verarbeitungs-Schaltungsanordnung 122 aus 2.
Die Latch-Schaltungsanordnung 60 kann verwendet werden, um die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung 61 selektiv freizugeben oder zu sperren, durch selektives Liefern von Leistung zu der Schaltungsanordnung 61. Wie in 5 gezeigt ist, kann die Latch-Schaltungsanordnung 60 eine Setzen-Rücksetzen-Latch-Schaltung mit einem oder mehreren Logikgattern umfassen, wie z. B. kreuzgekoppelten logischen NAND-Gattern 68, einem logischen NOR-Gatter 70 und einem oder mehreren invertierenden Puffern, wie z. B. Inverter 72. Bei dem Beispiel von 5 umfasst das NOR-Gatter 70 einen ersten Eingangsanschluss zum Empfangen eines globalen Setzen-Signals SET über Signalleitung 74 und einen zweiten Eingangsanschluss zum Empfangen eines Spaltenauswahlsignals col_select über Spaltenleitung 40 von der Spaltendecodiererschaltungsanordnung 126. Die Spaltendecodiererschaltungsanordnung 126 kann eine oder mehrere Spaltenadressen col_address von der Schaltungsanordnung 122 empfangen (2) und basierend auf den empfangenen Spaltenadressen Signale col_select zu den Spalten bereitstellen, die diesen Spaltenadressen zugeordnet sind. Das Spaltenauswahlsignal col_select kann auch zu dem Spaltenspeicher 66 bereitgestellt werden, wenn es erwünscht ist, das digitale Pixelsignal DSIG auszulesen.
Nach dem Empfangen von entweder dem globalen Setzen-Signal SET (global set signal) oder des Spaltenauswahlsignals col_select, kann das NOR-Gatter 70 ein Signal zu einem Eingangsanschluss von einem ersten der NAND-Gatter 68 bereitstellen, wodurch ermöglicht wird, dass ein Freigabesignal col_enable von einem Ausgangsanschluss dieses NAND-Gatters 68 zu der Schaltungsanordnung 61 bereitgestellt wird, wodurch die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung 61 eingeschaltet wird. Nach dem Empfangen eines Rücksetzsignals RESET über Signalleitung 76 an einem Eingangsanschluss kann der Inverter 72 ein Signal von einem Ausgangsanschluss des Inverters 72 zu einem Eingangsanschluss von einem zweiten der NAND-Gatter 68 liefern, wodurch ermöglicht wird, dass das NAND-Gatter ein Signal von einem Ausgangsanschluss dieses NAND-Gatters zu einem zusätzlichen Eingangsanschluss des zugeordneten kreuzgekoppelten NAND-Gatters liefert, wodurch die Leistung zu der Schaltungsanordnung 61 ausgeschaltet wird.
Latch-Schaltungen 60, die mit jeder Spaltenleitung 40 gekoppelt sind, können global gesetzt oder rückgesetzt werden, durch Bereitstellen globaler Steuersignale SET oder RESET zu den Latch-Schaltungen 60. Das SET-Signal kann in Situationen global gepulst werden, in denen es erwünscht ist, die Pro-Spalte-Leistungseinsparfähigkeit des Bildsensors 16 zu umgehen und die Spaltenschaltungsanordnung 50 auf allen Spaltenleitungen 40 eingeschaltet zu lassen.
In Situationen, in denen ein Teilsatz aus Pixelspalten in einem Pro-Spalte-Leistungseinsparoperationsmodus verwendet werden soll, kann das Rücksetzsignal RESET gepulst werden, um alle Spalten-Latches 60 zurückzusetzen, wodurch alle Spaltenausleseschaltungen gesperrt werden (z. B. direkt nach einer Änderung des Operationsmodus von einem Vollauflösungsmodus in einen Fensterungsmodus). Eine Scheinpixelzeile (z. B. eine Pixelzeile, die Pixel umfasst, die nicht zur Bilderzeugung ausgelesen werden sollen) kann ausgewählt werden (z. B. unter Verwendung der Zeilendecodiererschaltungsanordnung 124 aus 2). Während die Scheinpixelzeile ausgewählt ist, kann das Signal col_select für einen ausgewählten Teilsatz aus Pixelspalten gepulst werden basierend auf Spaltenadressen, die von der Schaltungsanordnung 122 für diesen ausgewählten Teilsatz aus Pixelspalten empfangen werden. Das Spaltenauswahlsignal, das durch den Spaltendecodierer bereitgestellt wird, setzt das entsprechende Spalten-Latch und gibt die entsprechende Spaltenausleseschaltung frei, für Ausleseoperationen von nachfolgend ausgewählten Pixelzeilen (z. B. Pixelzeilen mit aktiven Pixeln, die zur Bilderzeugung verwendet werden sollen). Als ein Ergebnis kann die entsprechende Spalten-Latch-Schaltung gesetzt werden und die entsprechende Spaltenausleseschaltung dadurch eingeschaltet werden.
Da Spaltenausleseschaltungen 50 durch ihre entsprechenden Latch-Schaltungen 60 gesteuert werden, bleiben die entsprechenden Spaltenausleseschaltungen, die freigegeben wurden, für ein nachfolgendes Zeilenlesen eingeschaltet, bis der Latch-Schaltungsanordnung 60 ein unterschiedlicher Satz aus Signalen gegeben wird. Die Spaltenschaltungsanordnung 50 auf Pixelspalten, die nicht adressiert wurden, während die Scheinpixelzeile ausgewählt war, kann ausgeschaltet bleiben. Die Konfiguration der Latch-Schaltungsanordnung 60 aus 5 ist jedoch nur darstellend. Falls erwünscht, kann die Spaltenschaltungsanordnung 50 mit einer Latch-Schaltungsanordnung bereitgestellt sein zum selektiven Freigeben und/oder Sperren der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung 61, was jegliche geeignete Kombination aus Logikgattern umfasst, wie z. B. NOR-Gatter, NAND-Gatter, AND-Gatter, OR-Gatter, Invertier-Puffer, Puffer, XOR-Gatter und/oder XAND-Gatter.
Wie in 6 gezeigt ist, kann die Latch-Schaltungsanordnung 60 mit einem zusätzlichen Logikgatter bereitgestellt sein, wie z. B. dem OR-Gatter 71. Das OR-Gatter 71 kann einen Ausgangsanschluss aufweisen, der mit der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung 61 gekoppelt ist zum Bereitstellen des Freigabesignals col_enable zur Schaltungsanordnung 61, einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem Ausgangsanschluss von einem der NAND-Gatter 68 gekoppelt ist, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit einer Signalleitung 78 zum Bereitstellen eines globalen Spaltenfreigabesignals col_on zu der Schaltungsanordnung 60 gekoppelt ist, auf allen Spaltenleitungen 40. Auf diese Weise kann der Status aller Spalten-Latch-Schaltungen 60 durch das Signal col_on gattergesteuert sein.
Während der Operation des Pixelarrays 200 können alle Spaltenausleseschaltungen 50 freigegeben werden durch Aktivieren des Signals col_on während des Auslesens einer ersten Zeile aus Pixeln, die aktive Pixel aufweist, die zur Bilderzeugung verwendet werden sollen (z. B. eine erste Zeile aus Pixeln, die nach einer Modusänderung ausgelesen werden sollen). Pixelsignale für alle Pixel in der ersten Zeile aus Pixeln können ausgelesen werden z. B. zu dem Spaltenspeicher 66. Das Signal col_on kann deaktiviert werden. Das Spaltenauswahlsignal col_select kann dann zu der Latch-Schaltungsanordnung 60 und dem Spaltenspeicher 66 bereitgestellt werden für einen ausgewählten Teilsatz aus Pixelspalten ansprechend auf entsprechende Signale col_select. Auf diese Weise können während der Übertragung von Pixelsignalen DSIG Latch-Schaltungen 60 in der Spaltenausleseschaltungsanordnung 50 auf einem ausgewählten Teilsatz aus Spaltenleitungen 40 gesetzt werden und die Spalten-Latch-Schaltungen 60 können die Pro-Spalte-Leistungssteuerung zum Auslesen nachfolgender Pixelzeilen übernehmen.
Wie in 7 gezeigt ist, kann falls erwünscht die Latch-Schaltungsanordnung 60 mit einem Gatter bereitgestellt sein, wie z. B. dem NOR-Gatter 70 mit Eingangsanschlüssen zum Empfangen eines globalen Rücksetzsignals RESET über Signalleitung 76 und Spaltenauswahlsignal col_select über Spaltenleitung 40. Bei diesem Typ von Konfiguration kann die Latch-Schaltungsanordnung 60 mit einem Inverter 72 bereitgestellt sein, der einen Eingangsanschluss aufweist, der mit der Signalleitung 74 gekoppelt ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit einem Logikgatter gekoppelt ist, wie z. B. NAND-Gatter 68, das einen Ausgangsanschluss aufweist, das mit der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung 61 gekoppelt ist.
Bei dieser Art von Konfiguration kann die Spaltenschaltungsanordnung auf einem ausgewählten Teilsatz von Spaltenleitungen 40 freigegeben werden durch zuerst Freigeben der Spaltenschaltungsanordnung auf allen Spaltenleitungen 40 und nachfolgend Sperren der Spaltenschaltungsanordnung auf einigen Spaltenleitungen 40. Zum Beispiel kann die Spaltenschaltungsanordnung auf allen Spaltenleitungen 40 freigegeben werden durch Aktivieren des Signals SET und die Spaltenschaltungsanordnung auf Spaltenleitungen 40, die mit Pixelspalten gekoppelt sind, die nicht zur Bilderzeugung in einem gegebenen Operationsmodus verwendet werden sollen, kann dann gesperrt werden durch Bereitstellen eines Sperrsignals col_disable zu Latch-Schaltungen 60 auf diesen Spalten. Falls erwünscht können Sperrsignale col_disable zu Latch-Schaltungen 60 auf unbenutzten Spalten für einen gegebenen Operationsmodus bereitgestellt werden, während eine Scheinpixelzeile ausgewählt wird.
Darstellende Schritte, die beim Betreiben einer elektronischen Vorrichtung verwendet werden können, wie z. B. Vorrichtung 10, die einen Bildsensor mit einer Pro-Spalte-Latch-Schaltungsanordnung aufweist, sind in 8 gezeigt.
Bei Schritt 100 kann die Spaltenausleseschaltungsanordnung auf einem ausgewählten Satz aus Spaltenleitungen freigegeben werden. Der ausgewählte Satz aus Spaltenleitungen kann mit Pixelspalten gekoppelt sein, die Pixel in einem Teilarray eines Arrays aus Bildpixeln aufweisen. Das Teilarray aus Bildpixeln kann ausgewählte Bildpixel umfassen, die bei Bilderzeugungsoperationen verwendet werden sollen für einen Fensterungs- oder Bewegungsverfolgungsoperationsmodus für die elektronische Vorrichtung (als Beispiele).
Bei Schritt 102 können Bilddaten erfasst werden und aus Bildpixeln in Pixelspalten ausgelesen werden, die mit dem ausgewählten Satz aus Spaltenleitungen gekoppelt sind.
Darstellende Schritte, die beim Freigeben einer Spaltenausleseschaltungsanordnung auf einem ausgewählten Satz von Spaltenleitungen verwendet werden können, wie oben in Verbindung mit Schritt 100 von 8 beschrieben ist, sind in 9 gezeigt.
Bei Schritt 300 kann eine Spaltenausleseschaltungsanordnung auf allen Spaltenleitungen gesperrt werden. Das Sperren der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf allen Spaltenleitungen kann das Bereitstellen eines globalen Rücksetzsignals zu der Latch-Schaltungsanordnung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf allen Spaltenleitungen umfassen.
Bei Schritt 302 kann eine Scheinpixelzeile ausgewählt werden z. B. unter Verwendung einer Zeilenauswahlschaltungsanordnung, wie z. B. einer Zeilendecodiererschaltungsanordnung. Eine Scheinpixelzeile kann eine Zeile aus Bildpixeln in einem Bildpixelarray sein, außerhalb eines Teilarrays von Bildpixeln, die für Bilderzeugungsoperationen in einem aktuellen Operationsmodus verwendet werden.
Bei Schritt 304 kann die Spaltenausleseschaltungsanordnung auf einem Teilsatz von Spaltenleitungen freigegeben werden während die Scheinpixelzeile ausgewählt wird. Das Freigeben der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder des Teilsatzes von Spaltenleitungen kann das Bereitstellen eines Spaltenauswahlsignals zu einem Logikgatter in einer Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dieser Spaltenleitung umfassen. Die Schritte von 9 sind jedoch rein darstellend. Falls erwünscht kann die Spaltenschaltungsanordnung auf einen Teilsatz von Spaltenleitungen freigegeben werden ohne eine Scheinpixelzeile auszuwählen.
Darstellende Schritte, die beim Freigeben der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf einem ausgewählten Satz von Spaltenleitungen verwendet werden können, wie oben in Verbindung mit Schritt 100 von 8 beschrieben ist, ohne Auswählen einer Scheinpixelzeile, sind in 10 gezeigt.
Bei Schritt 310 kann die Spaltenausleseschaltungsanordnung auf allen Spaltenleitungen freigegeben werden. Das Freigeben der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf allen Spaltenleitungen kann das Bereitstellen eines globalen Freigabesignals zu der Latch-Schaltungsanordnung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung umfassen.
Bei Schritt 312 kann eine Pixelzeile, die aktive Pixel enthält (z. B. Bildpixel innerhalb eines Teilarrays aus Bildpixeln, die für Bilderzeugungsoperationen in einem aktuellen Operationsmodus verwendet werden), unter Verwendung von z. B. einer Zeilenauswahlschaltungsanordnung ausgewählt werden, wie z. B. einer Zeilendecodiererschaltungsanordnung.
Bei Schritt 314 können Pixeldaten von aktiven und inaktiven Pixeln in der ausgewählten Pixelzeile in digitale Pixelwerte umgewandet werden (z. B. unter Verwendung einer Signalverarbeitungsschaltungsanordnung, wie z. B. dem ADC-Wandler 64 aus 5 und 6).
Bei Schritt 316 können digitale Pixelwerte von Bildpixeln, die in der ausgewählten Pixelzeile und in Pixelspalten auf einem ausgewählten Teilsatz von Spaltenleitungen sind ausgelesen werden (z. B. unter Verwendung einer Spaltenauswahlschaltungsanordnung wie z. B. Spaltendecodiererschaltungsanordnung 126 aus 2, 4, 5 und 6). Die Pixelspalten auf dem ausgewählten Teilsatz von Spaltenleitungen können Pixelspalten sein, die Bildpixel in einem Teilarray aus Bildpixeln umfassen, die für Bilderzeugungsoperationen in einem aktuellen Operationsmodus verwendet werden sollen.
Bei Schritt 318, während jedes Bildpixel in der ausgewählten Zeile und auf dem Teilsatz von Spaltenleitungen ausgelesen wird, kann die Latch-Schaltungsanordnung auf dem Teilsatz von Spaltenleitungen eingestellt werden. Das Einstellen bzw. Setzen der Latch-Schaltungsanordnung auf jedem des Teilsatzes aus Spaltenleitungen kann das Bereitstellen eines Spaltenauswahlsignals zu einem Gatter (Gate) in der Latch-Schaltung auf dieser Spaltenleitung und das Deaktivieren des globalen Freigabesignals umfassen, wie oben in Verbindung mit Schritt 310 beschrieben ist, so dass die Latch-Schaltung die Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung in einem entsprechenden Ein- oder AusZustand beibehält.
Jedoch sind die Schritte, die oben in Verbindung mit 9 und 10 beschrieben wurden, nur darstellend. Falls erwünscht kann für einige Operationsmodi die Spaltenschaltungsanordnung auf einem Teilsatz von Spaltenleitungen (z. B. Spaltenleitungen, die mit Pixelspalten gekoppelt sind, die Pixel in einem Teilarray aus Bildpixeln aufweisen, die bei Bilderzeugungsoperationen in dem aktuellen Operationsmodus verwendet werden sollen) freigegeben werden, durch zuerst Freigeben der Spaltenschaltungsanordnung auf allen Spaltenleitungen eines Bildsensors und nachfolgend Sperren der Spaltenschaltungsanordnung auf Spaltenleitungen, die mit Pixelspalten gekoppelt sind, die nicht für Bilderzeugungsoperationen in diesem Operationsmodus verwendet werden sollen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Bildsensor bereitgestellt sein, der ein Array aus Bildpixeln umfasst, die in Pixelzeilen und Pixelspalten angeordnet sind, eine Mehrzahl von Spaltenleitungen, wobei jede einzelne der Mehrzahl der Spaltenleitungen mit einer entsprechenden Pixelspalte gekoppelt ist, und eine Mehrzahl von Spaltenausleseschaltungen, wobei jede einzelne der Mehrzahl der Spaltenausleseschaltungen mit einer zugeordneten einer der Mehrzahl der Spaltenleitungen gekoppelt ist und wobei jede einzelne der Mehrzahl der Spaltenausleseschaltungen eine Signalverarbeitungsschaltungsanordnung und eine Latch-Schaltung umfasst, die ausgebildet ist, um selektiv die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung freizugeben.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst jede Latch-Schaltung ein erstes und ein zweites Logikgatter und das erste Logikgatter ist mit dem zweiten Logikgatter kreuzgekoppelt.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst jede Latch-Schaltung ferner ein drittes Logikgatter mit einem Ausgangsanschluss, der mit einem Eingangsanschluss des ersten Logikgatters gekoppelt ist, einem ersten Eingangsanschluss, der mit einer ersten Signalleitung gekoppelt ist und einem zweiten Eingangsanschluss, der ausgebildet ist, um ein Spaltenauswahlsignal zu empfangen.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst jede Latch-Schaltung ferner einen Verstärker mit einem Ausgangsanschluss, der mit einem Eingangsanschluss des zweiten Logikgatters gekoppelt ist, und einen Eingangsanschluss, der mit einer zweiten Signalleitung gekoppelt ist.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die erste Signalleitung eine globale Signalleitung, die ausgebildet ist, um ein erstes globales Signal zu der Latch-Schaltung bei jeder der Mehrzahl der Spaltenausleseschaltungen bereitzustellen, das die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung in dieser Spaltenausleseschaltung freigibt.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Signalleitung eine zusätzliche globale Signalleitung, die ausgebildet ist, um ein zweites globales Signal zu der Latch-Schaltung bereitzustellen, bei jeder der Mehrzahl der Spaltenausleseschaltungen, was die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung in dieser Spaltenausleseschaltung sperrt.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst der Bildsensor ferner eine Spaltendecodiererschaltungsanordnung, die mit der Mehrzahl von Spaltenleitungen gekoppelt ist, wobei die Spaltendecodiererschaltungsanordnung ausgebildet ist, um das Spaltenauswahlsignal zu dem zweiten Eingangsanschluss des dritten Logikgatters in jeder Latch-Schaltung auf einem ausgewählten Teilsatz der Mehrzahl der Spaltenleitungen bereitzustellen.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung in jeder einzelnen der Spaltenausleseschaltungen einen Verstärker, Spaltenspeicher und einen Analog-zu-Digital-Wandler, der zwischen den Verstärker und den Spaltenspeicher gekoppelt ist.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Latch-Schaltung bei jeder der Mehrzahl der Spaltenausleseschaltungen ausgebildet, um ein Freigabesignal von dem Ausgangsanschluss des ersten Logikgatters zu der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung in dieser Spaltenausleseschaltung bereitzustellen, wer die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung in dieser Spaltenausleseschaltung freigibt.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Spaltendecodiererschaltungsanordnung ferner ausgebildet, um das Spaltenauswahlsignal zu dem Spaltenspeicher in der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung in jeder Spaltenausleseschaltung auf dem ausgewählten Teilsatz der Mehrzahl der Spaltenleitungen bereitzustellen.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfassen das erste und zweite Logikgatter bei jeder Latch-Schaltung ein entsprechendes erstes und zweites logisches NOR-Gatter und das dritte Logikgatter in jeder Latch-Schaltung umfasst ein logisches NAND-Gatter.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das erste logische NOR-Gatter in der Latch-Schaltung von jeder Spaltenausleseschaltung einen Ausgangsanschluss, der mit der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung in dieser Spaltenausleseschaltungsanordnung gekoppelt ist.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst jede Latch-Schaltung ein zusätzliches NAND-Gatter mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit dem ersten logischen NOR-Gatter gekoppelt ist und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit einer dritten Signalleitung gekoppelt ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren zum Betreiben eines Bildsensors mit einem Array aus Bildpixeln, die in Pixelzeilen und Pixelspalten angeordnet sind, einer Spaltenleitung, die mit jeder Pixelspalte gekoppelt ist, und einer Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung, die eine Latch-Schaltung umfasst, bereitgestellt sein, das das Sperren der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung unter Verwendung der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dieser Spaltenleitung umfasst und das Freigeben der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf einem ausgewählten Teilsatz der Spaltenleitungen unter Verwendung der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder einzelnen des ausgewählten Teilsatzes der Spaltenleitungen.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst der Bildsensor ferner eine Zeilendecodiererschaltungsanordnung, die ausgebildet ist, um Pixelzeilen auszuwählen, und das Verfahren umfasst ferner das Auswählen einer Scheinpixelzeile unter Verwendung der Zeilendecodiererschaltungsanordnung, wobei das Freigeben der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dem ausgewählten Teilsatz der Spaltenleitungen unter Verwendung der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder einzelnen des ausgewählten Teilsatzes der Spaltenleitungen das Freigeben der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dem ausgewählten Teilsatz der Spaltenleitungen umfasst, unter Verwendung der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder einzelnen des ausgewählten Teilsatzes der Spaltenleitungen, während die Scheinpixelzeile ausgewählt wird.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das Sperren der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung unter Verwendung der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dieser Spaltenleitung das Bereitstellen eines Rücksetzsignals zu der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dieser Spaltenleitung.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das Freigeben der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dem ausgewählten Teilsatz der Spaltenleitungen unter Verwendung der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder einzelnen des ausgewählten Teilsatzes der Spaltenleitungen das Bereitstellen eines Spaltenauswahlsignals zu der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder des ausgewählten Teilsatzes der Spaltenleitungen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren zum Betrieben eines Bildsensors mit einem Array aus Bildpixeln, die in Pixelzeilen und Pixelspalten angeordnet sind, einer Spaltenleitung, die mit jeder Pixelspalte gekoppelt ist, und einer Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung, wo die Spaltenausleseschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung eine Signalverarbeitungsschaltungsanordnung und eine Latch-Schaltung umfasst, bereitgestellt sein, das das Auswählen einer ersten Pixelzeile, das Freigeben der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung unter Verwendung eines ersten Abschnitts der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dieser Spaltenleitung, das Auslesen digitaler Pixelwerte, die Bildpixeln zugeordnet sind, die in der ausgewählten ersten Pixelzeile sind und die in Pixelspalten sind, die mit einem ausgewählten Teilsatz der Pixelleitungen gekoppelt sind, und während dem Auslesen der digitalen Pixelwerte, die den Bildpixeln zugeordnet sind, die in der ausgewählten ersten Pixelzeile sind und die in den Pixelspalten sind, die mit dem ausgewählten Teilsatz der Spaltenleitungen gekoppelt sind, das Setzen eines zweiten Teils von jeder Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dem ausgewählten Teilsatz der Spaltenleitungen umfasst.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst der erste Abschnitt von jeder Latch-Schaltung ein Logikgatter mit einem Eingangsanschluss, der mit einer Signalleitung gekoppelt ist, und das Freigeben der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung auf jeder Spaltenleitung unter Verwendung des ersten Abschnitts der Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dieser Spaltenleitung umfasst das Bereitstellen eines globalen Freigabesignals zu dem Eingangsanschluss des Logikgatters des ersten Abschnitts jeder Latch-Schaltung.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst der zweite Abschnitt jeder Latch-Schaltung zumindest ein Logikgatter, das ausgebildet ist, um ein Spaltenauswahlsignal zu empfangen, und das Setzen des zweiten Abschnitts jeder Latch-Schaltung in der Spaltenausleseschaltungsanordnung auf dem ausgewählten Teilsatz der Spaltenleitungen umfasst das Bereitstellen des Spaltenauswahlsignals zu dem zumindest einen Logikgatter in dem zweiten Abschnitt der Latch-Schaltung auf dem ausgewählten Teilsatz der Spaltenleitungen.
Das Vorangehende ist ausschließlich darstellend für die Prinzipien dieser Erfindung, die mit anderen Ausführungsbeispielen praktiziert werden kann.

Claims

Bildsensor, der folgende Merkmale aufweist: ein Array (200) aus Bildpixeln (190), das in Pixelzeilen (49) und Pixelspalten angeordnet ist; eine Mehrzahl von Spaltenleitungen (40), wobei jede einzelne der Mehrzahl der Spaltenleitungen (40) mit einer entsprechenden Pixelspalte gekoppelt ist; und eine Mehrzahl von Spaltenausleseschaltungen (50), wobei jede einzelne der Mehrzahl von Spaltenausleseschaltungen (50) mit einer zugeordneten einen der Mehrzahl der Spaltenleitungen (40) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede einzelne der Mehrzahl der Spaltenausleseschaltungen (50) eine entsprechende Datenwandlerschaltung (61) und eine entsprechende Latch-Schaltung (60) aufweist, und dass die entsprechende Latch-Schaltung (60) ausgebildet ist, um selektiv die Datenwandlerschaltung (61) in der jeweiligen Spaltenausleseschaltung (50) durch selektives Bereitstellen eines Spaltenfreigabesignals zu der Datenwandlerschaltung (61) in der jeweiligen Spaltenausleseschaltung (50) einzuschalten.
Bildsensor gemäß Anspruch 1, bei dem jede Latch-Schaltung (60) ein erstes und zweites Logikgatter (68) aufweist und bei dem das erste Logikgatter mit dem zweiten Logikgatter kreuzgekoppelt ist.
Bildsensor gemäß Anspruch 2, bei dem jede Latch-Schaltung (60) ferner ein drittes Logikgatter (70) mit einem Ausgangseinschluss, der mit einem Eingangsanschluss des ersten Logikgatters (68) gekoppelt ist, einen ersten Eingangsanschluss, der mit einer ersten Signalleitung (74) gekoppelt ist und einen zweiten Eingangsanschluss, der ausgebildet ist, um ein Spaltenauswahlsignal zu empfangen, aufweist.
Bildsensor gemäß Anspruch 3, bei dem jede Latch-Schaltung (60) ferner einen Verstärker (72) aufweist, der einen Ausgangsanschluss, der mit einem Eingangsanschluss des zweiten Logikgatters (68) gekoppelt ist, und einen Eingangsanschluss, der mit einer zweiten Signalleitung (76) gekoppelt ist, aufweist.
Bildsensor gemäß Anspruch 4, bei dem die erste Signalleitung (74) eine globale Signalleitung aufweist, die ausgebildet ist, um ein erstes globales Signal zu der Latch-Schaltung (60) bereitzustellen, bei jeder der Mehrzahl der Spaltenausleseschaltungen (50), das die Datenwandlerschaltung (61) in dieser Spaltenausleseschaltung (50) einschaltet.
Bildsensor gemäß Anspruch 5, bei dem die zweite Signalleitung (76) eine zusätzliche globale Signalleitung aufweist, die ausgebildet ist, um ein zweites globales Signal zu der Latch-Schaltung (60) bereitzustellen, bei jeder der Mehrzahl der Spaltenausleseschaltungen (50), das die Datenwandlerschaltung (61) in dieser Spaltenausleseschaltung(50) ausschaltet.
Bildsensor gemäß Anspruch 6, der ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Spaltendecodiererschaltungsanordnung (126), die mit der Mehrzahl von Spaltenleitungen (40) gekoppelt ist, wobei die Spaltendecodiererschaltungsanordnung (126) ausgebildet ist, um das Spaltenauswahlsignal zu dem zweiten Eingangsanschluss des dritten Logikgatters (70) bereitzustellen, bei jeder Latch-Schaltung (60) auf einem ausgewählten Teilsatz der Mehrzahl von Spaltenleitungen (40).
Bildsensor gemäß Anspruch 7, bei dem jede einzelne der Spaltenausleseschaltungen (50) einen Verstärker (62), einen Spaltenspeicher (66) und einen Analog-zu-Digital-Wandler (64) aufweist, der zwischen den Verstärker (62) und den Spaltenspeicher (66) gekoppelt ist.
Bildsensor gemäß Anspruch 8, bei dem die Latch-Schaltung (60) bei jeder der Mehrzahl von Spaltenausleseschaltungen (50) ausgebildet ist, um ein Einschaltsignal von dem Ausgangsanschluss des ersten Logikgatters (68) zu der Datenwandlerschaltung (61) in dieser Spaltenausleseschaltung (50) bereitzustellen, das die Datenwandlerschaltung (61) in dieser Spaltenausleseschaltung (50) einschaltet.
Bildsensor gemäß Anspruch 9, bei dem die Spaltendecodiererschaltungsanordnung (126) ferner ausgebildet ist, um das Spaltenauswahlsignal zu dem Spaltenspeicher (66) bereitzustellen, bei jeder Spaltenausleseschaltung (50) auf dem ausgewählten Teilsatz der Mehrzahl der Spaltenleitungen (40).
Bildsensor gemäß Anspruch 10, bei dem das erste und zweite Logikgatter (68) in jeder Latch-Schaltung (60) ein erstes und zweites logisches NOR-Gatter sind und bei dem das dritte Logikgatter (70) bei jeder Latch-Schaltung (60) ein logisches NAND-Gatter ist.
Bildsensor gemäß Anspruch 11, bei dem jede Latch-Schaltung ferner folgendes aufweist: ein zusätzliches NAND-Gatter (71) mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit dem ersten logischen NOR-Gatter gekoppelt ist (68), und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit einer dritten Signalleitung (78) gekoppelt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Bildsensors (16) mit einem Array (200) aus Bildpixeln (190), die in Pixelzeilen (49) und Pixelspalten angeordnet sind, einer Spaltenleitung (40), die mit jeder Pixelspalte gekoppelt ist, und einer Spaltenausleseschaltungsanordnung (50) auf jeder Spaltenleitung (40), wobei die Spaltenausleseschaltungsanordnung (50) auf jeder Spaltenleitung (40) eine Signalverarbeitungsschaltungsanordnung (61) und eine Latch-Schaltung (60) umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Auswählen (302, 312) einer ersten Pixelzeile (49); Selektives Einschalten (100, 304) der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung (61) auf jeder Spaltenleitung (40) unter Verwendung eines von einem ersten Abschnitt der Latch-Schaltung (60) in der Spaltenausleseschaltungsanordnung (50) auf dieser Spaltenleitung (40) erzeugten Spaltenfreigabesignals; Auslesen (102, 316) digitaler Pixelwerte, die Bildpixeln (190) zugeordnet sind, die in der ausgewählten ersten Pixelzeile (49) sind und die in Pixelspalten sind, die mit einem ausgewählten Teilsatz (52) der Spaltenleitungen (40) gekoppelt sind; und während dem Auslesen (102, 316) der digitalen Pixelwerte, die den Bildpixeln (190) zugeordnet sind, die in der ausgewählten ersten Pixelzeile (49) sind und die in Pixelspalten sind, die mit dem ausgewählten Teilsatz (52) der Spaltenleitungen (40) gekoppelt sind, Setzen (318) eines zweiten Abschnitts von jeder Latch-Schaltung (60) in der Spaltenausleseschaltungsanordnung (50) auf dem ausgewählten Teilsatz (52) der Spaltenleitungen (40).
Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem der erste Abschnitt von jeder Latch-Schaltung (60) ein Logikgatter (70) mit einem Eingangsanschluss aufweist, gekoppelt mit einer Signalleitung (74), und bei dem das Einschalten der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung (61) auf jeder Spaltenleitung (40) unter Verwendung des ersten Abschnitts der Latch-Schaltung (60) in der Spaltenausleseschaltungsanordnung (50) auf dieser Spaltenleitung (40) das Bereitstellen eines globalen Einschaltsignals (SET) zu dem Eingangsanschluss des Logikgatters (70) des ersten Abschnitts jeder Latch-Schaltung (61) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem der zweite Abschnitt jeder Latch-Schaltung (61) zumindest ein Logikgatter (68) aufweist, das ausgebildet ist, ein Spaltenauswahlsignal zu empfangen, und bei dem das Setzen des zweiten Abschnitts jeder Latch-Schaltung (60) in der Spaltenausleseschaltungsanordnung (50) auf dem ausgewählten Teilsatz (52) der Spaltenleitungen (40) das Bereitstellen des Spaltenauswahlsignals zu dem zumindest einen Logikgatter (68) in dem zweiten Abschnitt der Latch-Schaltung (60) auf dem ausgewählten Teilsatz (52) der Spaltenleitungen (40) aufweist.