JP2004153796A - イメージセンサアレイ、コンピュータ入力装置および画素照明の相対差異を示す方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 イメージセンサ画素アレイ内の画素は電磁波照明に応答するフォトセンサを備えており、フォトセンサの照明に応答して初期信号生成器により初期信号が生成される。比較信号生成器は、この初期信号に基づいて複数の比較信号を生成する。比較信号の1つは画素の内部に留まり、他の比較信号は隣接画素へと送出される。各画素は比較器に接続されており、画素内で内部比較信号と隣接画素から受け取った比較信号の合計とが比較され、この比較結果に基づいてデータ値がラッチされ、画素照明の相対差異を示すために使用することができる。これにより、画素レベルのアナログドメインで直流分除去処理およびコントラスト増強信号処理が可能となる。
【選択図】 図4
Description
12、14、18 NMOSトランジスタ
16 ノード
20 記憶コンデンサ
100 アレイ
1000 画素
1001〜1008 画素
100’ アレイ
101、101’ サブアレイ
110、110’ 電流加算ノード
112、112’ 積分回路
114、114’ 比較電流生成器回路
116、116’ 比較器回路
118、118’ シリアル走査出力ラッチ
120、120’ バッファ
132、134 PMOSデバイス
136 フォトダイオード
138、140 NMOSデバイス
142 PMOS基準デバイス
143〜151 PMOSミラーリングデバイス
154、156 NMOSデバイス
154X、154Y、156X、156Y デバイス
158、158’ 複合電荷相殺デバイス
161〜164 デバイス
180 プロセッサ
182 メモリ
250 マウス
251 上部ケース
252 キー
253 回路ボード
254 下部ケース
255 透明部分
260 画像チップ
262 LED
Claims (36)
- 第1の数の画素を備え、当該画素の各々は、
電磁波照明に応答するフォトセンサと、
前記フォトセンサに電気的に接続され、前記フォトセンサの照明に対応する初期信号を生成する初期信号生成器と、
前記初期信号と前記初期信号に基づく少なくとも1つの内部比較信号に基づいて、複数の送出比較信号を生成するように構成された比較信号生成器と、
隣接画素の比較信号生成器に電気的に接続された加算ノードと、
前記比較信号生成器と隣接画素との間に設けられ、前記隣接画素に比較信号を提供可能な電気接続部と、
第1入力(第1比較器入力)としての前記内部比較信号および第2入力(第2比較器入力)としての前記加算ノードを有し、画素の照明の相対差異を示す出力信号を提供する比較器と、
を備えていることを特徴とするイメージセンサアレイ。 - 前記第1の数の画素の各々において、
電磁波照明に曝された際に前記フォトセンサが第1電圧を放電させることができ、
前記初期信号は前記第1電圧の大きさによって調整される大きさの初期電流を含み、
前記比較信号生成器は複数の送出比較電流および少なくとも1つの内部比較電流を生成するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサアレイ。 - 前記第1の数の画素の各画素は前記比較器に接続されたラッチを備え、
当該ラッチは、前記第1比較器入力が前記第2比較器入力よりも大きい場合には第1の値をラッチし、前記第2比較器入力が前記第1比較器入力よりも大きい場合には第2の値をラッチするように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサアレイ。 - 前記第1の数の画素の各々において、
前記複数の送出比較電流は利得または減衰の第1の値を有し、前記少なくとも1つの内部比較電流は利得または減衰の第2の値を有することを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサアレイ。 - 前記第1の数の画素の各々において、
前記利得または減衰の第1の値は同じであり、前記利得または減衰の第2の値は同じであることを特徴とする請求項4に記載のイメージセンサアレイ。 - 前記利得または減衰の第2の値は、前記加算ノードで受け取る外部比較電流の数の倍数であることを特徴とする請求項4に記載のイメージセンサアレイ。
- 前記画素はm個の行およびn個の列からなるアレイに配置され、当該アレイは1つの列内の複数のラッチが同時に読み込まれるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載のイメージセンサアレイ。
- 前記比較器は、前記第1および第2入力の一方が前記第1および第2入力の他方の比較の割合よりも大きい場合に第1比較器出力信号を提供し、
前記比較器は、1組の制御信号を受け取った後に前記比較の割合を変更するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサアレイ。 - 前記画素アレイの動作中には、前記初期電流は連続して生成されないように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサアレイ。
- 前記アレイの縁部上に配置された第2の数の画素をさらに備え、当該第2の数の画素の各々は、
電磁波照明に応答して電磁波照明に曝された際に第1電圧を放電可能なフォトセンサと、
当該フォトセンサに電気的に接続されたアナログ初期信号生成器であって、前記初期信号が前記第1電圧の大きさによって調整される大きさの初期電流を含むアナログ初期信号生成器と、
前記初期電流に基づいて複数の送出比較電流を生成するアナログ比較電流生成器と、
前記比較電流生成器と隣接画素の間にある電気接続部とを備え、
送出比較電流が複数の隣接画素に提供され、
前記第2の数の各画素は、合計された外部比較電流と内部比較電流とを比較しないように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサアレイ。 - 前記アレイは単一の集積回路の一部であることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサアレイ。
- 前記第1の数の画素の各々において、
前記フォトセンサはフォトダイオードであり、前記初期信号生成器は前記第1電圧でバイアスされるトランジスタを備えていることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサアレイ。 - 前記加算ノードは、少なくとも1つの非隣接画素の前記比較信号生成器に電気的に接続され、
前記比較信号生成器と隣接画素との間に設けられた前記電気接続部は、1つの非隣接画素への少なくとも1つの電気接続部を備えていることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサアレイ。 - 前記加算ノードは、少なくとも1つの非隣接画素の前記比較信号生成器に電気的に接続され、
前記比較信号生成器と隣接画素との間に設けられた前記電気接続部は、1つの非隣接画素への少なくとも1つの電気接続部を備えていることを特徴とする請求項8に記載のイメージセンサアレイ。 - 入力装置に対する相対的な表面の動きに応答してコンピュータディスプレイ上に前記表面の動きに対応するカーソルの動きを生成するコンピュータ入力装置であって、
相対的に動く表面を照明するように配置された照明源と、
前記相対的に動く表面から反射された照明を受けるように配置され、第1の数の画素を有するイメージセンサアレイとを備え、
前記第1の数の画素の各画素は、
電磁波照明に応答するフォトセンサと、
当該フォトセンサに電気的に接続され、前記フォトセンサの照明に対応する初期信号を生成する初期信号生成器と、
前記初期信号と前記初期信号に基づく少なくとも1つの内部比較信号に基づいて、複数の送出比較信号を生成するように構成された比較信号生成器と、
隣接画素の比較信号生成器に電気的に接続された加算ノードと、
前記比較信号生成器と隣接画素との間に設けられ、前記隣接画素に比較信号を提供可能な電気接続部と、
第1入力(第1比較器入力)としての前記内部比較信号および第2入力(第2比較器入力)としての加算ノードを有し、画素照明の相対差異を示す出力信号を提供する比較器と、
を備えていることを特徴とするコンピュータ入力装置。 - 前記第1の数の画素の各々は、
電磁波照明に曝された際に前記フォトセンサにより第1電圧を放電可能とされ、
前記初期信号は、前記第1電圧の大きさによって調整される大きさの初期電流を含み、
前記比較信号生成器は、複数の送出比較電流および少なくとも1つの内部比較電流を生成するように構成されていることを特徴とする請求項15に記載のコンピュータ入力装置。 - 前記第1の数の画素の各々は、前記比較器に接続されたラッチを備え、
当該ラッチは、前記第1比較器入力が前記第2比較器入力よりも大きい場合には第1の値をラッチし、前記第2比較器入力が前記第1比較器入力よりも大きい場合には第2の値をラッチするように構成されていることを特徴とする請求項16に記載のコンピュータ入力装置。 - 前記第1の数の画素の各々について、
前記複数の送出比較電流は利得または減衰の第1の値を有し、前記少なくとも1つの内部比較電流は利得または減衰の第2の値を有することを特徴とする請求項16に記
載のコンピュータ入力装置。 - 前記第1の数の画素の各々について、
前記利得または減衰の第1の値は同じであり、前記利得または減衰の第2の値は同じであることを特徴とする請求項18に記載のコンピュータ入力装置。 - 前記画素はm個の行およびn個の列からなるアレイに配置され、前記アレイは1つの列内の複数のラッチが同時に読み込まれるように構成されていることを特徴とする請求項16に記載のコンピュータ入力装置。
- 前記比較器は、前記第1および第2入力の一方が前記第1および第2入力の他方の比較の割合よりも大きい場合に、第1比較器出力信号を提供し、
前記比較器は、1組の制御信号を受け取った後に、前記比較の割合を変更するように構成されていることを特徴とする請求項16に記載のコンピュータ入力装置。 - 前記画素アレイの動作中には、前記初期電流は連続して生成されないように構成されていることを特徴とする請求項16に記載のコンピュータ入力装置。
- 前記イメージセンサアレイは前記アレイの縁部上に配置された第2の数の画素を備え、前記第2の数の画素の各画素は、
電磁波照明に応答し、電磁波照明に曝された際に第1電圧を放電可能なフォトセンサと、
前記フォトセンサに電気的に接続され、前記初期信号は前記第1電圧の大きさによって調整される大きさの初期電流を含むアナログ初期信号生成器と、
前記初期電流に基づいて、複数の送出比較電流を生成するアナログ比較電流生成器と、
前記比較電流生成器と隣接画素との間に設けられた電気接続部とを備え、
送出比較電流が複数の隣接画素に提供され、
前記第2の数の各画素は、合計された外部比較電流と内部比較電流とを比較しないように構成されていることを特徴とする請求項16に記載のコンピュータ入力装置。 - 前記アレイは単一の集積回路の一部であることを特徴とする請求項16に記載のコンピュータ入力装置。
- 前記第1の数の画素の各々において、
前記フォトセンサはフォトダイオードであり、前記初期信号生成器は前記第1電圧でバイアスされるトランジスタを備えていることを特徴とする請求項16に記載のコンピュータ入力装置。 - イメージセンサアレイ内の画素照明の相対差異を示す方法であって、
アレイ内の第1の数の画素の各画素ごとに、
前記画素を照明する第1のステップと、
前記画素の前記照明に対応する初期信号を生成する第2のステップと、
前記初期信号に基づく複数の送出比較信号および少なくとも1つの内部比較信号を生成する第3のステップと、
隣接画素内で生成された送出比較信号を受け取る第4のステップと、
前記隣接画素から受け取った送出比較信号を合計して合計信号を形成する第5のステップと、
前記合計した信号を前記内部比較信号と比較する第6のステップと、
画素の照明の相対差異を示す出力信号を提供する第7のステップと、
を備えていることを特徴とする方法。 - 初期信号を生成する前記第2のステップは、前記画素内のフォトセンサの照明によって放電される第1電圧によって調整される大きさの初期電流を生成するステップを備え、
複数の送出比較信号および少なくとも1つの内部比較信号を生成する前記第3のステップは、複数の送出比較電流および少なくとも1つの内部比較電流を生成するステップを備えている、
ことを特徴とする請求項26に記載の方法。 - 前記合計した信号が前記内部比較信号よりも大きい場合には第1の値を記憶し、前記内部比較信号が前記合計した信号よりも大きい場合には第2の値を記憶する第8のステップを備えていることを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 前記第3のステップにおいて、
複数の送出比較信号を生成するステップは、利得または減衰の第1の値を有する複数の送出電流を生成するステップを備え、
少なくとも1つの内部比較信号を生成するステップは、利得または減衰の第2の値を有する少なくとも1つの内部比較電流を生成するステップを備えていることを特徴とする請求項27に記載の方法。 - 前記利得または減衰の第1の値は前記第1の数のすべての画素について同じであり、前記利得または減衰の第2の値は前記第1の数のすべての画素について同じであることを特徴とする請求項29に記載の方法。
- 前記利得または減衰の第2の値は、前記画素内で合計された比較電流の数の倍数であることを特徴とする請求項29に記載の方法。
- 前記初期電流が必要でない場合には、画像サイクルの一部の間で、前記初期電流の生成を中断するステップを備えていることを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 前記アレイ内の第2の数の画素の各画素ごとに、
前記画素を照明するステップと、
前記画素の照明に対応する初期電流を生成するステップと、
前記初期電流に基づく複数の送出比較電流を生成するステップとを備え、
前記加算および比較のステップは、前記第1の数の画素内でしか実行しないことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 画素の照明の相対差異を示す出力信号を提供する前記第7のステップは、
前記合計した信号と内部比較信号の一方が当該合計した信号と内部比較信号の他方の比較の割合よりも大きい場合に第1出力信号を提供するステップを備え、さらに、
前記比較の割合を変更するステップと、
画素の照明の相対差異を示す出力信号を提供するステップを繰り返すステップと、
前記提供された出力信号に基づく多数ビットの値を記憶するステップを備えていることを特徴とする請求項27に記載の方法。 - 隣接画素内で生成された送出比較信号を受け取る前記第4のステップは、非隣接画素から少なくとも1つの送出比較信号を受け取るステップを備えていることを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 隣接画素内で生成された送出比較信号を受け取る前記第4のステップは、非隣接画素から少なくとも1つの送出比較信号を受け取るステップを備えていることを特徴とする請求項34に記載の方法。
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