JP2005354656A - Pixel array apparatus, solid-state imaging apparatus, and camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受けた光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像素子と信号処理回路から成る固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device including a solid-state imaging device that converts received light into an electrical signal and outputs the signal as a video signal and a signal processing circuit.
近年、受けた光を電気信号に変換する固体撮像素子と、前記電気信号を映像信号へと変換する信号処理回路とから成る固体撮像装置の開発が盛んに進められている。
前記固体撮像装置は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等のデジタルカメラに多く用いられているが、デジタルカメラに対する画質向上への要望は強く、固体撮像素子においては画素の高密度化が急激に進んでいる。
In recent years, development of a solid-state imaging device including a solid-state imaging device that converts received light into an electrical signal and a signal processing circuit that converts the electrical signal into a video signal has been actively promoted.
The solid-state imaging device is widely used in digital cameras such as digital still cameras and digital video cameras. However, there is a strong demand for improving the image quality of digital cameras, and the density of pixels in a solid-state imaging device is rapidly increasing. It is out.
デジタルカメラにおいて、撮影した画像を動画像として用いる場合には、映像信号の出力スピードの制約があるために、静止画像として用いる場合ほど多くの画素数を使用できないので、固体撮像素子において信号電荷を読み出す画素を間引くことにより出力映像信号中の画素数を減らす方法が提案されている。
例えば、特許文献1(特開平11−234688号公報)には、水平方向3画素を1ブロックとして、各ブロックにおける中央画素を除く2画素(両端の2画素)の信号電荷を固体撮像素子内で混合すると共に、ブロックの中央の1画素の信号電荷を、隣接するブロックの中央の1画素の信号電荷と混合することにより、固体撮像素子からの出力映像信号における水平方向の画素数を削減する駆動方法が開示されている。
For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-234688), signal charges of two pixels (two pixels at both ends) excluding a central pixel in each block are set in a solid-state imaging device, assuming three pixels in the horizontal direction as one block. Drive that reduces the number of pixels in the horizontal direction in the output video signal from the solid-state imaging device by mixing and mixing the signal charge of one pixel at the center of the block with the signal charge of one pixel at the center of the adjacent block A method is disclosed.
しかしながら、水平方向における1/3間引きの際に、全画素出力時のサンプリング周波数の3分の1の成分が信号のDC成分に折り返されて加わるが、上述した従来の駆動方法による固体撮像素子では、サンプリング周波数の3分の1の成分が0ではないため、モワレの発生や、偽信号の発生などにより、出力映像信号の画質が劣化するという問題を有していた。 However, at the time of 1/3 decimation in the horizontal direction, a component of one third of the sampling frequency at the time of output of all pixels is folded back and added to the DC component of the signal. However, in the solid-state imaging device by the conventional driving method described above, Since the one-third component of the sampling frequency is not 0, there is a problem that the image quality of the output video signal deteriorates due to the occurrence of moire or the generation of a false signal.
上記の問題に鑑み、本発明は、少なくとも水平方向の画素数を削減できる固体撮像素子を用いた固体撮像装置であって、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is a solid-state imaging device using a solid-state imaging device capable of reducing at least the number of pixels in the horizontal direction, and capable of outputting a high-quality video signal at high speed without causing moire or false signals. An object is to provide an imaging device.
上記課題を解決するために、本発明は、固体撮像素子から受け取った複数個の画素データを再度配列する画素配列装置であって、固体撮像素子からシーケンシャルに送信された複数の画素データを受信した結果として画素データ列を取得する取得手段と、取得した前記画素データ列から、一定間隔毎に、画素データを抽出する抽出手段と、抽出した画素データを、抽出した順序により、一列に配列する配列手段とを含む。 In order to solve the above problem, the present invention is a pixel array device that rearranges a plurality of pixel data received from a solid-state image sensor, and receives a plurality of pixel data sequentially transmitted from the solid-state image sensor. As a result, an acquisition unit that acquires a pixel data sequence, an extraction unit that extracts pixel data from the acquired pixel data sequence at regular intervals, and an array that arranges the extracted pixel data in a single row in the order of extraction Means.
本発明の画素配列装置は、上述の構成を備えることにより、固体撮像素子から受信する画素データ列に一定間隔で挿入された画素データを抽出し、連続するデータ列とすることができる。特に、固体撮像素子が、撮像した画像に係る2次元配列された画素データについて、前記2次元配列の行に相当する画素データを連続的に出力せず、画素データ列に一定間隔で画素データを挿入して出力する場合に、画素データ列に係る各画素データを並べ替えて、固体撮像素子が撮像した画像を復元することができる。 With the above-described configuration, the pixel array device of the present invention can extract pixel data inserted at regular intervals into a pixel data string received from a solid-state imaging device, and form a continuous data string. In particular, the solid-state imaging device does not continuously output pixel data corresponding to the rows of the two-dimensional array for the two-dimensional array of pixel data related to the captured image, and the pixel data is output to the pixel data string at regular intervals. In the case of inserting and outputting, it is possible to reconstruct the image captured by the solid-state imaging device by rearranging the pixel data related to the pixel data string.
ここで、前記抽出手段は、取得した前記画素データ列における所定の開始位置から、2個間隔毎に、前記画素データを第1画素データとして抽出し、さらに、前記開始位置の4個後の位置から、2個間隔毎に、第2画素データを抽出し、前記開始位置の8個後の位置から、2個間隔毎に、第3画素データを抽出し、前記配列手段は、抽出した第1画素データを、抽出した順序により、一列に配列し、さらに、抽出した第2画素データを、抽出した順序により、一列に配列し、抽出した第3画素データを、抽出した順序により、一列に配列してもよい。 Here, the extraction means extracts the pixel data as first pixel data every two intervals from a predetermined start position in the acquired pixel data sequence, and further, a position four positions after the start position. The second pixel data is extracted every two intervals, the third pixel data is extracted every two intervals from the eight positions after the start position, and the arrangement means extracts the extracted first pixels The pixel data is arranged in a line in the order of extraction, the extracted second pixel data is arranged in a line in the order of extraction, and the extracted third pixel data is arranged in a line in the order of extraction May be.
この構成によれば、固体撮像素子から受信する画素データ列に2個間隔で挿入された画素データを抽出し、連続するデータ列とすることができる。特に固体撮像素子が、撮像した画像に係る2次元配列された画素データについて、前記2次元配列の行に相当する画素データを連続的に出力せず、画素データ列に一定間隔で2個間隔で3行分の画素データ挿入して出力する場合に、画素データ列に係る各画素データを並べ替えて、固体撮像素子が撮像した画像を復元することができる。 According to this configuration, it is possible to extract pixel data inserted at intervals of two into a pixel data string received from a solid-state imaging device, and form a continuous data string. In particular, the solid-state imaging device does not continuously output pixel data corresponding to the rows of the two-dimensional array for the two-dimensionally arrayed pixel data related to the captured image, and the pixel data string is spaced by two at regular intervals. When inserting and outputting pixel data for three rows, it is possible to reconstruct the image captured by the solid-state imaging device by rearranging the pixel data related to the pixel data string.
ここで、前記抽出手段は、前記第1画素データとして、所定数個、画素データを抽出し、前記第2画素データとして、所定数個、画素データを抽出し、前記第3画素データとして、所定数個、画素データを抽出してもよい。
この構成によれば、前記画素データ列について、画像の左右両端等、画面表示を行わない部分の画素データを除くことができ、無効な画素データを削除した画像の復元、無効な画素データの削除によるデータ処理の高速化を行うことができる。
Here, the extraction unit extracts a predetermined number of pixel data as the first pixel data, extracts a predetermined number of pixel data as the second pixel data, and sets a predetermined number as the third pixel data. Several pieces of pixel data may be extracted.
According to this configuration, in the pixel data string, pixel data of a portion where screen display is not performed, such as the left and right ends of the image, can be removed, restoration of an image from which invalid pixel data is deleted, deletion of invalid pixel data Can speed up data processing.
ここで、前記抽出手段は、記憶手段と、前記画素データ列を、前記記憶手段の所定の連続アドレス領域に、受信順に書き込む書込手段と、前記連続アドレス領域内の一定間隔毎のアドレスを出力するアドレス制御手段とを含み、前記配列手段は、前記出力されたアドレスそれぞれから画素データを読み出し、一列に配列してもよい。
ここで、前記アドレス制御手段は、自装置外から、基準クロックと、水平同期信号とを受信する制御信号受信手段と、基準クロックに同期し、水平カウンタ値をカウントし出力する水平カウンタと、水平同期信号に同期し、垂直カウンタ値をカウントし出力する垂直カウンタと、前記水平及び垂直カウンタ値に基づき、ax+by+cで示されるアドレスを計算し出力するアドレス計算手段(xは、前記水平カウンタ値、yは前記垂直カウンタ値、a、bは、それぞれ所定の定数、cは、抽出を開始する位置に対応する読出開始アドレス)とを含んでもよい。
Here, the extraction means outputs a storage means, a writing means for writing the pixel data string in a predetermined continuous address area of the storage means in the order of reception, and an address at regular intervals in the continuous address area. And an address control unit that reads the pixel data from each of the output addresses and arranges the pixel data in a line.
The address control means includes a control signal receiving means for receiving a reference clock and a horizontal synchronization signal from outside the device, a horizontal counter for counting and outputting a horizontal counter value in synchronization with the reference clock, and a horizontal counter. A vertical counter that counts and outputs a vertical counter value in synchronization with a synchronization signal, and an address calculation means that calculates and outputs an address indicated by ax + by + c based on the horizontal and vertical counter values (x is the horizontal counter value, y May include the vertical counter value, a and b are predetermined constants, and c is a reading start address corresponding to a position where extraction is started.
この構成によれば、固体撮像素子から出力された画素データ列を一旦、記憶手段の連続アドレス領域に保持し、当該連続アドレス領域における一定間隔毎のアドレスから画素データを読み出すので、画素データ列に一定間隔で挿入された画素データを抽出し、連続するデータ列とすることができ、特に、2次元配列された光電変換素子を備える固体撮像素子が、前記2次元配列の行に相当する画素データを連続的に出力せず、画素データ列に一定間隔で挿入して出力する場合に、固体撮像素子が撮像した画像イメージに基づいた画像データを復元することができる。 According to this configuration, the pixel data string output from the solid-state imaging device is temporarily held in the continuous address area of the storage unit, and the pixel data is read from the addresses at regular intervals in the continuous address area. Pixel data inserted at regular intervals can be extracted to form a continuous data string, and in particular, a solid-state imaging device including a two-dimensionally arranged photoelectric conversion element has pixel data corresponding to a row of the two-dimensional array. Is not output continuously, but is inserted into the pixel data string at a predetermined interval for output, the image data based on the image image captured by the solid-state image sensor can be restored.
ここで、前記抽出手段は、3個のラインメモリを含む記憶手段と、1画素データ転送期間毎に、前記3個のラインメモリから順番に1のラインメモリを選択する制御手段とを含み、前記配列手段は、前記画素データ列から受信順に基づいて画素データを1つ取り出し、当該取り出した画素データを選択されたラインメモリに書き込む書込手段を含んでもよい。 Here, the extraction means includes storage means including three line memories, and control means for selecting one line memory in order from the three line memories for each pixel data transfer period, The arrangement unit may include a writing unit that extracts one piece of pixel data from the pixel data string based on the order of reception and writes the extracted pixel data to a selected line memory.
この構成によれば、固体撮像素子から出力された画素データ列を、受信順に、第1のラインメモリ、第2のラインメモリ、第3のラインメモリ、第1のラインメモリ・・・へと順に振り分けていくので、画素データ列に一定間隔で挿入された画素データを抽出し、連続するデータ列とすることができ、特に、固体撮像素子が、撮像した画像に係る2次元配列された画素データについて、前記2次元配列の行に相当する画素データを連続的に出力せず、画素データ列に一定間隔で画素データを挿入して出力する場合に、画素データ列に係る各画素データを並べ替えて、固体撮像素子が撮像した画像を復元することができる。 According to this configuration, the pixel data string output from the solid-state imaging device is sequentially input to the first line memory, the second line memory, the third line memory, the first line memory, and the like in the order of reception. Since the data is distributed, the pixel data inserted into the pixel data string at a constant interval can be extracted to form a continuous data string. In particular, the solid-state image sensor has two-dimensionally arranged pixel data related to the captured image. When the pixel data corresponding to the rows of the two-dimensional array is not continuously output, and the pixel data is inserted into the pixel data string at a predetermined interval and output, the pixel data related to the pixel data string is rearranged. Thus, the image captured by the solid-state image sensor can be restored.
ここで、前記書込手段は、前記画素データ列における所定の除外位置以外の画素データについて、前記ラインメモリへの書き込みを行ってもよい。
この構成によれば、前記画素データ列について、画像の左右両端等、画面表示を行わない部分の画素データを除くことができ、無効な画素データを削除した画像の復元、無効な画素データの削除によるデータ処理の高速化を行うことができる。
Here, the writing means may write pixel data other than a predetermined exclusion position in the pixel data string to the line memory.
According to this configuration, in the pixel data string, pixel data of a portion where screen display is not performed, such as the left and right ends of the image, can be removed, restoration of an image from which invalid pixel data is deleted, deletion of invalid pixel data Can speed up data processing.
ここで、前記配列手段は、各ラインメモリに書き込まれたデータを読み出す場合に、予めラインメモリ毎に定めた個数の画素データは読み捨て、所定個数の画素データを読み出す読出手段を含んでもよい。
この構成によれば、ラインメモリに書き込まれたデータのうち、画像の左右両端等、画面表示を行わない部分に相当する画素データを読み出しても使用せず、画面表示を行う部分に相当する画素データのみを使用し、画像データを復元することができ、無効な画素データを削除した画像の復元、無効な画素データの削除によるデータ処理の高速化を行うことができる。
Here, the arrangement means may include reading means for reading out a predetermined number of pixel data and reading out a predetermined number of pixel data when reading data written in each line memory.
According to this configuration, among the data written in the line memory, pixels corresponding to a portion that performs screen display are not used even if pixel data corresponding to a portion that does not perform screen display, such as the left and right ends of an image, is read The image data can be restored using only the data, the restoration of the image from which the invalid pixel data is deleted, and the speeding up of the data processing by the deletion of the invalid pixel data can be performed.
ここで、前記配列手段は、各ラインメモリに書き込まれたデータを読み出す場合に、予めラインメモリ毎に定めた連続アドレス内のデータを読み出す読出手段を含んでもよい。
この構成によれば、ラインメモリに書き込まれたデータのうち、画像の左右両端等、画面表示を行わない部分に相当する画素データを読み出さず、画面表示を行う部分に相当する画素データのみを読み出して、画像データを復元することができ、無効な画素データを削除した画像の復元、無効な画素データの削除によるデータ処理の高速化を行うことができる。
Here, the arrangement means may include a reading means for reading data in a continuous address predetermined for each line memory when reading data written in each line memory.
According to this configuration, out of the data written in the line memory, the pixel data corresponding to the portion that does not perform screen display, such as the left and right ends of the image, is not read, but only the pixel data corresponding to the portion that performs screen display is read. Thus, it is possible to restore the image data, and it is possible to restore the image from which the invalid pixel data is deleted and to speed up the data processing by deleting the invalid pixel data.
ここで、前記配列手段は、データの読み出し及び書き込みを並行に処理する2ポートメモリと、前記画素データを前記2ポートメモリに書き込み、又は読み出す場合に、前記固体撮像デバイスが備える光電変換部の2次元配列に基づき実行するデータ処理部とを含んでもよい。
この構成によれば、2ポートメモリを用いて再配列することにより、固体撮像素子からの画素データの読出動作と、映像出力のための画素データの出力動作とが並行して行えるので、画像データを出力要求に応じて高速に出力できる。
Here, the arrangement means includes a 2-port memory that processes reading and writing of data in parallel, and a
According to this configuration, by performing rearrangement using a two-port memory, the pixel data read operation from the solid-state image sensor and the pixel data output operation for video output can be performed in parallel. Can be output at high speed in response to an output request.
上記課題を解決するために、本発明は、固体撮像装置であって、2次元配列された複数の光電変換部を含む固体撮像素子と、その信号処理回路とから成り、前記固体撮像素子は、各光電変換部から読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するために前記光電変換部の各列に対応して設けられている垂直転送部と、前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを含み、前記垂直転送部における前記水平転送部に最も近い転送段である垂直最終段が、2n+1(nは1以上の整数)列毎に同じ転送電極構成を有し、前記2n+1列のうち、一つの列以外の垂直最終段あるいは全ての垂直最終段に、当該垂直最終段から前記水平転送部への転送動作を、当該2n+1列における他の垂直最終段とは独立して制御するために、前記他の垂直最終段とは独立した転送電極が設けられており、前記信号処理回路は、前記水平転送部から転送された各信号電荷を画素データに変換し、シーケンシャルに出力する変換手段と、画素配列装置とを含み、画素配列装置は、複数の前記画素データを受信した結果として画素データ列を取得する取得手段と、取得した前記画素データ列から、一定間隔毎に、画素データを抽出する抽出手段と、抽出した画素データを、抽出した順序により、一列に配列する配列手段とを含む。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a solid-state imaging device, and includes a solid-state imaging device including a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion units, and a signal processing circuit thereof. In order to transfer the signal charge read from each photoelectric conversion unit in the vertical direction, a vertical transfer unit provided corresponding to each column of the photoelectric conversion unit, and the signal charge received from the vertical transfer unit in the horizontal direction A vertical final stage, which is the transfer stage closest to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit, has the same transfer electrode configuration for every 2n + 1 (n is an integer of 1 or more) columns, Of the 2n + 1 columns, the transfer operation from the vertical final stage to the horizontal transfer unit is performed independently of the other vertical final stages in the 2n + 1 column in the vertical final stage other than one column or in all vertical final stages. To control A transfer electrode that is independent of the other vertical final stage, and the signal processing circuit converts each signal charge transferred from the horizontal transfer unit into pixel data, and sequentially outputs the converted data. The pixel array device, and the pixel array device extracts pixel data from the acquired pixel data sequence at regular intervals from an acquisition unit that acquires a pixel data sequence as a result of receiving a plurality of the pixel data. And extracting means for arranging the extracted pixel data in a line in the order of extraction.
ここで、前記垂直転送部における前記水平転送部に最も近い転送段である垂直最終段が、3列毎に同じ転送電極構成を有し、前記3列のうち、一つの列以外の垂直最終段あるいは全ての垂直最終段に、当該垂直最終段から前記水平転送部への転送動作を、当該3列における他の垂直最終段とは独立して制御するために、前記他の垂直最終段とは独立した転送電極が設けられてもよい。 この構成によれば、固体撮像素子から受信する画素データ列に一定間隔で挿入された画素データを抽出し、連続するデータ列とすることができる。特に、固体撮像素子が、撮像した画像に係る2次元配列された画素データについて、前記2次元配列の行に相当する画素データを連続的に出力せず、画素データ列に一定間隔で画素データを挿入して出力する場合に、画素データ列に係る各画素データを並べ替えて、固体撮像素子が撮像した画像を復元することができる。 Here, the vertical final stage, which is the transfer stage closest to the horizontal transfer section in the vertical transfer section, has the same transfer electrode configuration for every three columns, and the vertical final stages other than one of the three columns Alternatively, in order to control the transfer operation from the vertical final stage to the horizontal transfer unit to all vertical final stages independently from the other vertical final stages in the three columns, An independent transfer electrode may be provided. According to this configuration, it is possible to extract pixel data inserted at regular intervals into a pixel data string received from a solid-state imaging device, and form a continuous data string. In particular, the solid-state imaging device does not continuously output pixel data corresponding to the rows of the two-dimensional array for the two-dimensional array of pixel data related to the captured image, and the pixel data is output to the pixel data string at regular intervals. In the case of inserting and outputting, it is possible to restore the image captured by the solid-state imaging device by rearranging the pixel data related to the pixel data string.
ここで、前記抽出手段は、取得した前記画素データ列における所定の開始位置から、2個間隔毎に、前記画素データを第1画素データとして抽出し、さらに、前記開始位置の4個後の位置から、2個間隔毎に、第2画素データを抽出し、前記開始位置の8個後の位置から、2個間隔毎に、第3画素データを抽出し、前記配列手段は、抽出した第1画素データを、抽出した順序により、一列に配列し、さらに、抽出した第2画素データを、抽出した順序により、一列に配列し、抽出した第3画素データを、抽出した順序により、一列に配列してもよい。 Here, the extraction means extracts the pixel data as first pixel data every two intervals from a predetermined start position in the acquired pixel data sequence, and further, a position four positions after the start position. The second pixel data is extracted every two intervals, the third pixel data is extracted every two intervals from the eight positions after the start position, and the arrangement means extracts the extracted first pixels The pixel data is arranged in a line in the order of extraction, the extracted second pixel data is arranged in a line in the order of extraction, and the extracted third pixel data is arranged in a line in the order of extraction May be.
この構成によれば、固体撮像素子から受信する画素データ列に2個間隔で挿入された画素データを抽出し、連続するデータ列とすることができる。特に固体撮像素子が、撮像した画像に係る2次元配列された画素データについて、前記2次元配列の行に相当する画素データを連続的に出力せず、画素データ列に一定間隔で2個間隔で3行分の画素データ挿入して出力する場合に、画素データ列に係る各画素データを並べ替えて、固体撮像素子が撮像した画像を復元することができる。 According to this configuration, it is possible to extract pixel data inserted at intervals of two into a pixel data string received from a solid-state imaging device, and form a continuous data string. In particular, the solid-state imaging device does not continuously output pixel data corresponding to the rows of the two-dimensional array for the two-dimensionally arrayed pixel data related to the captured image, and the pixel data string is spaced by two at regular intervals. When inserting and outputting pixel data for three rows, it is possible to reconstruct the image captured by the solid-state imaging device by rearranging the pixel data related to the pixel data string.
ここで、前記抽出手段は、前記第1画素データとして、所定数個、画素データを抽出し、前記第2画素データとして、所定数個、画素データを抽出し、前記第3画素データとして、所定数個、画素データを抽出してもよい。
この構成によれば、前記画素データ列について、画像の左右両端等、画面表示を行わない部分の画素データを除くことができ、無効な画素データを削除した画像の復元、無効な画素データの削除によるデータ処理の高速化を行うことができる。
Here, the extraction unit extracts a predetermined number of pixel data as the first pixel data, extracts a predetermined number of pixel data as the second pixel data, and sets a predetermined number as the third pixel data. Several pieces of pixel data may be extracted.
According to this configuration, in the pixel data string, pixel data of a portion where screen display is not performed, such as the left and right ends of the image, can be removed, restoration of an image from which invalid pixel data is deleted, deletion of invalid pixel data Can speed up data processing.
ここで、前記抽出手段は、記憶手段と、前記画素データ列を、前記記憶手段の所定の連続アドレス領域に、受信順に書き込む書込手段と、前記連続アドレス領域内の一定間隔毎のアドレスを出力するアドレス制御手段とを含み、前記配列手段は、前記出力されたアドレスそれぞれから画素データを読み出し、一列に配列してもよい。
ここで、前記アドレス制御手段は、自装置外から、基準クロックと、水平同期信号とを受信する制御信号受信手段と、基準クロックに同期し、水平カウンタ値をカウントし出力する水平カウンタと、水平同期信号に同期し、垂直カウンタ値をカウントし出力する垂直カウンタと、前記水平及び垂直カウンタ値に基づき、ax+by+c(xは、前記水平カウンタ値、yは前記垂直カウンタ値、a、bは、それぞれ所定の定数、cは、抽出を開始する位置に対応する読出開始アドレス)で示されるアドレスを計算し出力するアドレス計算手段とを含んでもよい。
Here, the extraction means outputs a storage means, a writing means for writing the pixel data string in a predetermined continuous address area of the storage means in the order of reception, and an address at regular intervals in the continuous address area. And an address control unit that reads the pixel data from each of the output addresses and arranges the pixel data in a line.
The address control means includes a control signal receiving means for receiving a reference clock and a horizontal synchronization signal from outside the device, a horizontal counter for counting and outputting a horizontal counter value in synchronization with the reference clock, and a horizontal counter. A vertical counter that counts and outputs a vertical counter value in synchronization with the synchronization signal, and ax + by + c (x is the horizontal counter value, y is the vertical counter value, and a and b are respectively based on the horizontal and vertical counter values. The predetermined constant, c, may include address calculation means for calculating and outputting an address indicated by a reading start address corresponding to a position at which extraction starts.
この構成によれば、固体撮像素子から出力された画素データ列を一旦、記憶手段の連続アドレス領域に保持し、当該連続アドレス領域における一定間隔毎のアドレスから画素データを読み出すので、画素データ列に一定間隔で挿入された画素データを抽出し、連続するデータ列とすることができ、特に、2次元配列された光電変換素子を備える固体撮像素子が、前記2次元配列の行に相当する画素データを連続的に出力せず、画素データ列に一定間隔で挿入して出力する場合に、固体撮像素子が撮像した画像イメージに基づいた画像データを復元することができる。 According to this configuration, the pixel data string output from the solid-state imaging device is temporarily held in the continuous address area of the storage unit, and the pixel data is read from addresses at regular intervals in the continuous address area. Pixel data inserted at a constant interval can be extracted to form a continuous data string. In particular, a solid-state imaging device including a two-dimensionally arranged photoelectric conversion element has pixel data corresponding to a row of the two-dimensional array. Is not output continuously, but is inserted into the pixel data string at a predetermined interval for output, the image data based on the image image captured by the solid-state image sensor can be restored.
ここで、前記抽出手段は、3個のラインメモリを含む記憶手段と、1画素データ転送期間毎に、前記3個のラインメモリから順番に1のラインメモリを選択する制御手段とを含み、前記配列手段は、前記画素データ列から受信順に基づいて画素データを1つ取り出し、当該取り出した画素データを選択された前記ラインメモリに書き込む書込手段を含んでもよい。 Here, the extraction means includes storage means including three line memories, and control means for selecting one line memory in order from the three line memories for each pixel data transfer period, The arrangement unit may include a writing unit that extracts one piece of pixel data from the pixel data string based on the order of reception and writes the extracted pixel data to the selected line memory.
この構成によれば、固体撮像素子から出力された画素データ列を、受信順に、第1のラインメモリ、第2のラインメモリ、第3のラインメモリ、第1のラインメモリ・・・へと順に振り分けていくので、画素データ列に一定間隔で挿入された画素データを抽出し、連続するデータ列とすることができ、特に、固体撮像素子が、撮像した画像に係る2次元配列された画素データについて、前記2次元配列の行に相当する画素データを連続的に出力せず、画素データ列に一定間隔で画素データを挿入して出力する場合に、画素データ列に係る各画素データを並べ替えて、固体撮像素子が撮像した画像を復元することができる。 According to this configuration, the pixel data string output from the solid-state imaging device is sequentially input to the first line memory, the second line memory, the third line memory, the first line memory, and the like in the order of reception. Since the data is distributed, the pixel data inserted into the pixel data string at a constant interval can be extracted to form a continuous data string. In particular, the solid-state image sensor has two-dimensionally arranged pixel data related to the captured image. When the pixel data corresponding to the rows of the two-dimensional array is not continuously output, and the pixel data is inserted into the pixel data string at a predetermined interval and output, the pixel data related to the pixel data string is rearranged. Thus, the image captured by the solid-state image sensor can be restored.
ここで、前記書込手段は、前記画素データ列における所定の除外位置以外の画素データについて、前記ラインメモリへの書き込みを行ってもよい。
この構成によれば、前記画素データ列について、画像の左右両端等、画面表示を行わない部分の画素データを除くことができ、無効な画素データを削除した画像の復元、無効な画素データの削除によるデータ処理の高速化を行うことができる。
Here, the writing means may write pixel data other than a predetermined exclusion position in the pixel data string to the line memory.
According to this configuration, in the pixel data string, pixel data of a portion where screen display is not performed, such as the left and right ends of the image, can be removed, restoration of an image from which invalid pixel data is deleted, deletion of invalid pixel data Can speed up data processing.
ここで、前記配列手段は、各ラインメモリに書き込まれた画素データを読み出す場合に、予めラインメモリ毎に定めた個数の画素データを読み捨て、残りの画素データを読み出す読出手段を含んでもよい。
この構成によれば、ラインメモリに書き込まれたデータのうち、画像の左右両端等、画面表示を行わない部分に相当する画素データを読み出しても使用せず、画面表示を行う部分に相当する画素データのみを使用し、画像データを復元することができ、無効な画素データを削除した画像の復元、無効な画素データの削除によるデータ処理の高速化を行うことができる。
Here, when reading out the pixel data written in each line memory, the arrangement means may include a reading means for reading out the remaining number of pixel data by reading out a predetermined number of pixel data for each line memory.
According to this configuration, among the data written in the line memory, pixels corresponding to a portion that performs screen display are not used even if pixel data corresponding to a portion that does not perform screen display, such as the left and right ends of an image, is read The image data can be restored using only the data, the restoration of the image from which the invalid pixel data is deleted, and the speeding up of the data processing by the deletion of the invalid pixel data can be performed.
ここで、前記配列手段は、各ラインメモリに書き込まれた画素データを読み出す場合に、予めラインメモリ毎に定めた連続アドレス内の画素データを読み出す読出手段を含んでもよい。
この構成によれば、ラインメモリに書き込まれたデータのうち、画像の左右両端等、画面表示を行わない部分に相当する画素データを読み出さず、画面表示を行う部分に相当する画素データのみを読み出して、画像データを復元することができ、無効な画素データを削除した画像の復元、無効な画素データの削除によるデータ処理の高速化を行うことができる。
Here, the arrangement means may include reading means for reading pixel data in a continuous address predetermined for each line memory when reading pixel data written in each line memory.
According to this configuration, out of the data written in the line memory, the pixel data corresponding to the portion that does not perform screen display, such as the left and right ends of the image, is not read, but only the pixel data corresponding to the portion that performs screen display is read. Thus, it is possible to restore the image data, and it is possible to restore the image from which the invalid pixel data is deleted and to speed up the data processing by deleting the invalid pixel data.
ここで、前記再配列部は、画素データの読み出し及び書き込みを並行に処理する2ポートメモリと、前記画素データを前記2ポートメモリに書き込み、又は読み出す場合に、前記固体撮像デバイスが備える光電変換部の2次元配列に基づいて行うデータ処理部とを含んでもよい。
この構成によれば、2ポートメモリを用いて再配列することにより、固体撮像素子からの画素データの読出動作と、映像出力のための画素データの出力動作とが並行して行えるので、画像データを出力要求に応じて高速に出力できる。
Here, the rearrangement unit includes a two-port memory that processes reading and writing of pixel data in parallel, and a photoelectric conversion unit included in the solid-state imaging device when the pixel data is written to or read from the two-port memory. And a data processing unit based on the two-dimensional array.
According to this configuration, by performing rearrangement using a two-port memory, the pixel data read operation from the solid-state image sensor and the pixel data output operation for video output can be performed in parallel. Can be output at high speed in response to an output request.
また、本発明は、前記画素配列装置を備えたカメラである。
また、本発明は、前記固体撮像装置を備えたカメラである。
この構成によれば、固体撮像素子から高速にデータが出力されるので、高速動作が可能なカメラを実現できる。
In addition, the present invention is a camera including the pixel array device.
Moreover, this invention is a camera provided with the said solid-state imaging device.
According to this configuration, since data is output from the solid-state imaging device at high speed, a camera capable of high-speed operation can be realized.
本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
<1.構成>
まず、本発明に係る固体撮像素子について、説明を行う。
図19は、前記固体撮像素子の概略構成を示す図である。
固体撮像素子101は、全画素同時独立読み出し方式を採用し、画素に対応して二次元状に配列された光電変換部102と、垂直転送部103と、水平転送部104とを備えている。
The best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<1. Configuration>
First, the solid-state imaging device according to the present invention will be described.
FIG. 19 is a diagram illustrating a schematic configuration of the solid-state imaging device.
The solid-
光電変換部102は、フォトダイオードで構成する。
光電変換部102の各々には、赤(R)、緑(G)、青(B)の三色のカラーフィルタが垂直、水平方向共に2画素おきに周期的に配置する。
垂直転送部103及び水平転送部104は、それぞれCCD(Charge Coupled Device)で構成する。
The
In each of the
Each of the
例えば、垂直方向2画素×水平方向2画素の計4画素を1単位とした場合、図19に示すように左下の画素がR、右下および左上の画素がG、右上の画素がBとなるように、カラーフィルタを配置する。
なお、制御信号が、制御部(図示せず)から垂直転送部103および水平転送部104の転送電極へと送られることにより、固体撮像素子101が動作する。
For example, when a total of 4 pixels of 2 pixels in the vertical direction and 2 pixels in the horizontal direction is taken as one unit, the lower left pixel is R, the lower right and upper left pixels are G, and the upper right pixel is B as shown in FIG. Arrange the color filters as shown.
The solid-
前記制御部は、固体撮像素子101の外部に設けられ、信号線により固体撮像素子101と接続する。
また、前記制御部は、固体撮像素子101と一体的に形成されていても良い。
垂直転送部103は、垂直方向における光電変換部102の3行分を、一つの転送段とする。
The control unit is provided outside the solid-
The control unit may be formed integrally with the solid-
The
ここで、固体撮像素子101における水平方向の画素混合動作について説明する。
固体撮像素子101は、制御部(図示せず)が垂直転送部103および水平転送部104の転送動作を制御することにより、水平方向における1画素おきの3画素ごとの信号電荷を混合し、水平方向の画素数を1/3に削減する。
図20は、信号電荷を混合する画素の組み合わせを模式的に示した図である。
Here, the pixel mixing operation in the horizontal direction in the solid-
In the solid-
FIG. 20 is a diagram schematically showing a combination of pixels for mixing signal charges.
混合する画素の組み合わせを、以下、混合画素群と称する。
図20において、Rxyのように示した記号において、R、G、Bは当該画素のフィルタの色を表し、xは当該画素の垂直位置(水平転送部104に近い方から第1段,第2段,・・・とする)、yは混合画素群における当該画素の位置(水平転送部104の出力側に近い方から第1番目、第2番目、・・・とする)をそれぞれ表すものとする。
Hereinafter, a combination of pixels to be mixed is referred to as a mixed pixel group.
In the symbol shown as Rxy in FIG. 20, R, G, and B represent the color of the filter of the pixel, and x is the vertical position of the pixel (from the side closer to the horizontal transfer unit 104, the first stage, the second Y) represents the position of the pixel in the mixed pixel group (first, second,... From the side closer to the output side of the horizontal transfer unit 104). To do.
図20に示すように、固体撮像素子101は、例えば、G11、G12、G13のように、1画素おきに3つずつの緑の画素を、第1の混合画素群とする。
さらに、この第1の混合画素群によって生成される混合画素の重心と等間隔になるように、青の画素による混合画素群が決定されている。
すなわち、第1の混合画素群のG12とG13との間のB11と、このG13と隣りの混合画素群のG11との間の画素であるB12と、隣の混合画素群のG11とG12との間の画素であるB13との3つの画素を、第2の混合画素群とする。
As illustrated in FIG. 20, the solid-
Further, the mixed pixel group of blue pixels is determined so as to be equidistant from the center of gravity of the mixed pixel generated by the first mixed pixel group.
That is, B11 between G12 and G13 of the first mixed pixel group, B12 which is a pixel between G13 and G11 of the adjacent mixed pixel group, and G11 and G12 of the adjacent mixed pixel group Three pixels with B13 between them are set as a second mixed pixel group.
このように、水平方向において交互に配置された二色の画素を、1画素おきに3つずつ組み合わせて混合することにより、混合後の各色の画素重心が等間隔となるので、モワレや偽信号が生じない。
次に、図20に示す組み合わせで画素混合を行うための固体撮像素子101の駆動手順について、図21〜図31の状態遷移図を用いて説明する。
In this way, by combining two pixels of two colors alternately arranged in the horizontal direction and mixing them every other pixel, the pixel centroids of each color after mixing are equally spaced. Does not occur.
Next, a driving procedure of the solid-
固体撮像素子101の垂直転送部103は、3列単位に構成されている。
図21〜図31では、水平転送部104の信号電荷は向かって左側に出力されるものとし、この3列単位の垂直転送部103のそれぞれを、水平転送部104の出力側に近い方から順に、第1列、第2列、第3列とする(図中では、1列、2列、3列と表記する)。
また、垂直転送部103において、水平転送部104に最も近い転送段を、以下、垂直最終段と称する。
The
In FIG. 21 to FIG. 31, the signal charges of the horizontal transfer unit 104 are output to the left side, and the
In the
上記3列単位に構成された垂直転送部103の垂直最終段のうち、第2列および第3列の垂直最終段は、同じ列の他の転送段並びに他の列の垂直最終段のいずれとも別個に独立して転送を行えるようにそれぞれ構成されている。
すなわち、第1列および第3列の垂直最終段に信号電荷を保持したままで、第2列の垂直最終段の信号電荷のみを水平転送部104へ転送することができる。
Of the vertical final stages of the
That is, it is possible to transfer only the signal charges of the vertical final stage of the second column to the horizontal transfer unit 104 while holding the signal charges in the vertical final stages of the first column and the third column.
また、第1列および第2列の垂直最終段に信号電荷を保持したままで、第3列の垂直最終段の信号電荷のみを水平転送部104へ転送することができる。
まず、図21に示すように、3列単位の垂直最終段のうち、第2列の垂直最終段のみを駆動することにより、図21中に矢印で表したように、この第2列の垂直最終段のみの信号電荷を、水平転送部104へ転送する。
Further, only the signal charges at the vertical final stage of the third column can be transferred to the horizontal transfer unit 104 while the signal charges are held in the vertical final stages of the first column and the second column.
First, as shown in FIG. 21, by driving only the vertical final stage of the second column among the vertical final stages in units of three columns, the vertical column of the second column is represented as indicated by an arrow in FIG. Only the signal charge of the final stage is transferred to the horizontal transfer unit 104.
次に、図22に示すように、水平転送部104の信号電荷を、順方向へ2画素分だけ転送する。
次に、図23に示すように、3列単位の垂直最終段のうち、第3列の垂直最終段のみを駆動することにより、図23中に矢印で表したように、この第3列の垂直最終段のみの信号電荷を、水平転送部104へ転送する。
Next, as shown in FIG. 22, the signal charges of the horizontal transfer unit 104 are transferred by two pixels in the forward direction.
Next, as shown in FIG. 23, by driving only the vertical final stage in the third column among the vertical final stages in units of three columns, as indicated by the arrows in FIG. The signal charges of only the vertical final stage are transferred to the horizontal transfer unit 104.
これにより、図24に示すように、G12とG13、および、B12とB13の2画素ずつの信号電荷が、水平転送部104内でそれぞれ混合されることとなる。
そして、さらに、図24に示すように、水平転送部104の信号電荷を、順方向へ2画素分だけ転送する。
次に、図25に示すように、全ての垂直転送部103に1段分の垂直転送を行わせることにより、図26に示すように、G11とG12とG13の3画素の信号電荷、および、B11とB12とB13の信号電荷が、水平転送部104内でそれぞれ混合される。
As a result, as shown in FIG. 24, the signal charges of two pixels of G12 and G13 and B12 and B13 are mixed in the horizontal transfer unit 104, respectively.
Further, as shown in FIG. 24, the signal charges of the horizontal transfer unit 104 are transferred by two pixels in the forward direction.
Next, as shown in FIG. 25, by causing all the
このように、同じ段における二色の画素が、1画素おきに3画素ずつの組み合わせで混合されるので、水平方向における画素数が1/3に削減されることとなる。
また、図26から分かるように、緑の混合画素と青の混合画素が等間隔になるので、モワレや偽信号が生じない。
さらに、図26に示した状態から、図21〜図25に示した動作と同じ転送動作を繰り返すことにより、図26に示した状態において垂直最終段にあった信号電荷が、図27に示すように、1画素おきに3画素ずつの組み合わせで、水平転送部104内で混合される。
In this way, since the two color pixels in the same stage are mixed in a combination of three pixels every other pixel, the number of pixels in the horizontal direction is reduced to 1/3.
Further, as can be seen from FIG. 26, since the green mixed pixel and the blue mixed pixel are equally spaced, moire and false signals do not occur.
Further, by repeating the same transfer operation as the operation shown in FIGS. 21 to 25 from the state shown in FIG. 26, the signal charge in the vertical final stage in the state shown in FIG. 26 becomes as shown in FIG. In addition, the horizontal transfer unit 104 mixes every third pixel in a combination of three pixels.
さらに、図27に示した状態から、図21〜図25に示した動作と同じ転送動作を繰り返すことにより、図27に示した状態において垂直最終段にあった信号電荷が、図28に示すように、1画素おきに3画素ずつの組み合わせで、水平転送部104内で混合される。
これにより、図20にaで示した3段分の全画素の信号電荷が、水平転送部104へ転送されたこととなる。
Further, by repeating the same transfer operation as the operation shown in FIGS. 21 to 25 from the state shown in FIG. 27, the signal charge in the vertical final stage in the state shown in FIG. 27 is changed as shown in FIG. In addition, the horizontal transfer unit 104 mixes every third pixel in a combination of three pixels.
As a result, the signal charges of all the pixels for the three stages shown by a in FIG. 20 are transferred to the horizontal transfer unit 104.
次に、図29に示すように、水平転送部104内の信号電荷を順次出力することにより、固体撮像素子101から、3行分の信号電荷が、水平方向の画素数が1/3に削減された状態で出力される。
この後、上述と同様の転送動作を繰り返すことにより、図20にbで示した3段分の全画素の信号電荷が、図30に示すような状態で水平転送部104へ転送され、図31に示すように、水平転送部104から順次出力される。
Next, as shown in FIG. 29, by sequentially outputting signal charges in the horizontal transfer unit 104, the signal charges for three rows from the solid-
Thereafter, by repeating the same transfer operation as described above, the signal charges of all the pixels for three stages shown in FIG. 20B are transferred to the horizontal transfer unit 104 in the state shown in FIG. As shown in FIG.
上述のように、固体撮像素子101の水平転送部104から出力される画像信号は、画素が1次元に配置されたものであるので、この信号を元の2次元配列に戻すために、固体撮像素子101の外部の画像処理装置において、水平転送部104からの出力信号を2次元的に再配置する処理が行われる。
前記2次元的に再配置する方法については、後述する。
As described above, since the image signal output from the horizontal transfer unit 104 of the solid-
The two-dimensional rearrangement method will be described later.
なお、図32に示すように、水平方向に1画素おきの3画素を、垂直方向に1行おきの3行分、合計9画素を一つの混合画素群とすれば、全てのフォトダイオードの信号画素を捨てずに混合できるので、感度を向上させることができ、好ましい。
この場合、RGBのそれぞれについての混合画素群の重心は、図32に示したように、等間隔となる。
As shown in FIG. 32, if three pixels are arranged every other pixel in the horizontal direction and three pixels are arranged every other row in the vertical direction, for a total of nine pixels as one mixed pixel group, all the photodiode signals Since mixing can be performed without throwing away pixels, sensitivity can be improved, which is preferable.
In this case, the center of gravity of the mixed pixel group for each of RGB is equally spaced as shown in FIG.
従って、解像度が高くモワレが少ない画像を得ることができる。
この場合、垂直方向において1行おきの3行分の信号電荷を混合する方法は、例えば、以下のとおりである。
(1)まず、2行おきの1/3の画素の信号電荷を垂直転送部103へ読み出し、2画素分垂直転送する。
Therefore, it is possible to obtain an image with high resolution and little moire.
In this case, for example, a method of mixing signal charges for every three rows in the vertical direction is as follows.
(1) First, the signal charges of 1/3 pixels every two rows are read out to the
(2)次に、前回読み出した画素から順方向に2画素目の画素の信号電荷を垂直転送部103へ読み出し、前回読み出した画素と混合し、2画素分垂直転送する。
(3)さらに、残りの画素の信号電荷を垂直転送部103へ読み出し、1画素おきの3画素の信号電荷を混合する。
なお、垂直転送段を3画素分とする電極構造(6相)の場合、上記動作が可能である。
(2) Next, the signal charge of the second pixel in the forward direction is read from the previously read pixel to the
(3) Further, the signal charges of the remaining pixels are read out to the
Note that the above operation is possible in the case of an electrode structure (six phases) with three vertical transfer stages.
また、垂直転送段を2画素分とする電極構造(4相)の場合、3段を1単位として、含まれる6画素に対応する読み出し電極をすべて独立にする必要があるため、電極の総数は8相必要である。
例えば、図33に示すように、図32に示した9画素から、垂直方向における真ん中の行を間引いた、合計6画素を一つの混合画素群としても良い。
In addition, in the case of an electrode structure (four phases) in which the vertical transfer stage is for two pixels, it is necessary to make all the readout electrodes corresponding to the six pixels included independent of the three stages as one unit. Eight phases are required.
For example, as shown in FIG. 33, a total of 6 pixels obtained by thinning out the middle row in the vertical direction from the 9 pixels shown in FIG. 32 may be used as one mixed pixel group.
この場合も、RGBのそれぞれについての混合画素群の重心が等間隔となるので、解像度が高くモワレが少ない画像を得ることができる。
また、図34に示すように、垂直方向における3行中の2行を間引き、水平方向における3画素のみを一つの混合画素群としても良い。
前述したように、行を間引くことによって垂直方向の画素数も削減することにより、さらに信号出力スピードを向上させることも可能である。
Also in this case, since the center of gravity of the mixed pixel group for each of RGB is equally spaced, an image with high resolution and little moire can be obtained.
Further, as shown in FIG. 34, two out of three rows in the vertical direction may be thinned out, and only three pixels in the horizontal direction may be used as one mixed pixel group.
As described above, the signal output speed can be further improved by reducing the number of pixels in the vertical direction by thinning out the rows.
垂直方向の画素数を削減する方法としては、例えば、画素を構成するフォトダイオードから垂直転送部103へ信号電荷を読み出す際に、不要な行の電荷を読み出さずにフォトダイオードに蓄積したままにしておくことにより、読み出さなかった行の画素を間引く方法がある。
この場合、読み出されなかった信号電荷は、フォトダイオードから基板等に排出する構成とすれば良い。
As a method of reducing the number of pixels in the vertical direction, for example, when signal charges are read out from the photodiodes constituting the pixels to the
In this case, the signal charge that has not been read out may be discharged from the photodiode to the substrate or the like.
ここで、上述した駆動を実現するための電極構造の一例を、図35に示す。
図35に示す電極構造は、垂直転送部103の垂直転送段の各々を、V1〜V6の6相の転送電極(共通電極)で構成したものである。
ただし、垂直最終段のみは、他の垂直転送段と電極構造が異なっている。
すなわち、垂直最終段の第2列は、他の垂直転送段並びに垂直最終段における他の列(第1列および第3列)のいずれとも独立して転送動作を行わせるために、第3相および第5相が、前述の共通電極とは異なる独立電極(VC1、VC2)により構成されている。
Here, FIG. 35 shows an example of an electrode structure for realizing the drive described above.
In the electrode structure shown in FIG. 35, each of the vertical transfer stages of the
However, only the vertical final stage is different in electrode structure from the other vertical transfer stages.
That is, the second column of the vertical final stage performs the transfer operation independently of any of the other vertical transfer stages and the other columns (first column and third column) in the vertical final stage. And the 5th phase is comprised by the independent electrode (VC1, VC2) different from the above-mentioned common electrode.
また、垂直最終段の第3列は、他の垂直転送段並びに垂直最終段における他の列(第1列および第2列)のいずれとも独立して転送動作を行わせるために、第3相および第5相が、前述の共通電極並びに第2列の独立電極のいずれとも異なる独立電極(VC3、VC4)により構成されている。
なお、垂直最終段の第1列は、他の垂直転送段と同様に、V1〜V6の共通電極により構成されている。
In addition, the third column of the vertical final stage has a third phase in order to perform the transfer operation independently of any of the other vertical transfer stages and the other columns (first column and second column) in the vertical final stage. The fifth phase includes independent electrodes (VC3, VC4) that are different from both the common electrode and the second row of independent electrodes.
Note that the first column of the vertical final stage is composed of the common electrodes V1 to V6 as in the other vertical transfer stages.
このような電極構造をとることにより、3列ごとの垂直最終段の第2および第3列に独立して転送動作を行わせることが可能となり、図21〜図31に示したような転送動作を実現できる。
あるいは、図36に示すように、垂直最終段の第1列も、第3相および第5相を独立電極(VC5、VC6)により構成しても良い。
By adopting such an electrode structure, it becomes possible to perform the transfer operation independently in the second and third columns of the vertical final stage every three columns, and the transfer operations as shown in FIGS. Can be realized.
Alternatively, as shown in FIG. 36, the third column and the fifth phase of the first column of the vertical final stage may be configured by independent electrodes (VC5, VC6).
この構成を採用した場合、図25に示した状態では全ての垂直転送部103に同時に転送動作を行わせたところを、第1列のみに転送動作を行わせてから、全垂直転送段による1段転送を行うようにしても良い。
なお、垂直転送部103が6相駆動の場合、垂直最終段の第2列および第3列(あるいは第1〜第3列の全て)における6枚の電極のうち、2枚あるいは3枚が、独立電極であることが好ましい。
When this configuration is adopted, in the state shown in FIG. 25, all the
When the
垂直最終段において3枚の転送電極を独立電極とする場合の構造例を、図37および図38に示す。
これら2枚あるいは3枚の独立電極は、互いに隣接していてもかまわないが、製造プロセスを考慮すれば、独立電極間に少なくとも1枚の共通電極が介在している方が好ましい。
A structural example in which three transfer electrodes are used as independent electrodes in the vertical final stage is shown in FIGS.
These two or three independent electrodes may be adjacent to each other, but in consideration of the manufacturing process, it is preferable that at least one common electrode is interposed between the independent electrodes.
従って、6相駆動の場合は、例えば図35および図36にそれぞれ示すように、水平転送部104側に近い方から2番目および4番目を独立電極とした構成、あるいは、例えば図37および図38にそれぞれ示すように、水平転送部104側に近い方から2番目、4番目、および6番目を独立電極とした構成が好ましい。
ただし、垂直最終段の電極構造は、これらの具体例に限定されない。
Therefore, in the case of 6-phase driving, as shown in FIGS. 35 and 36, for example, the second and fourth from the side closer to the horizontal transfer section 104 are independent electrodes, or, for example, FIGS. As shown in FIGS. 4A and 4B, it is preferable that the second, fourth and sixth from the side closer to the horizontal transfer unit 104 are independent electrodes.
However, the electrode structure of the vertical final stage is not limited to these specific examples.
また、本実施形態では、6相駆動の電極構造を例示したが、3相または4相であっても構わない。
ただし、3相または4相駆動の場合、独立電極の数は2枚となる。
なお、図39は、図35および図36に示すような電極構造におけるゲート電極の具体的配置の一例を示す図である。
Further, in the present embodiment, the six-phase driving electrode structure is illustrated, but three-phase or four-phase may be used.
However, in the case of three-phase or four-phase driving, the number of independent electrodes is two.
FIG. 39 is a diagram showing an example of a specific arrangement of the gate electrodes in the electrode structure as shown in FIGS.
図39において、チャネルストップ151の間に形成された転送路152が、垂直転送部103となる。
図22の例では、垂直転送部103における垂直最終段以外の転送段は、V2、V4、およびV6の3枚の転送電極が、同一層の電極膜(第1層目電極)によって全列にわたる共通電極として形成されている。
In FIG. 39, the transfer path 152 formed between the channel stops 151 becomes the
In the example of FIG. 22, in the transfer stage other than the vertical final stage in the
同様に、V1、V3、およびV5の3枚の転送電極も、前記第1層目電極よりも上層に形成される同一層の電極膜(第2層目電極)により、全列にわたる共通電極として形成されている。一方、垂直最終段においては、前記第2層目電極と同じ電極膜を、各列において島状に分離したパターン形状とすることにより、第3相および第5相の転送電極(水平転送部104に近い側から2番目および4番目の電極)が、独立電極として形成される。 Similarly, the three transfer electrodes V1, V3, and V5 are also used as a common electrode across all the columns by the same layer of electrode film (second layer electrode) formed above the first layer electrode. Is formed. On the other hand, in the vertical final stage, the same electrode film as that of the second layer electrode is formed into a pattern shape separated into islands in each column, so that third-phase and fifth-phase transfer electrodes (horizontal transfer unit 104). 2nd and 4th electrodes from the side close to) are formed as independent electrodes.
なお、図35に示すように、垂直最終段の第1列を独立して駆動させない場合は、図39に示すφV3AおよびφV5Aを、φV3およびφV5と同じ端子に接続すれば良い。
ここで、図35に示した電極構造を例にとり、制御部(図示せず)から垂直転送部103および水平転送部104の各転送電極へ与えられる制御信号のタイミングチャートと、このタイミングチャートに応じた転送電荷の様子を、図40に示す。
As shown in FIG. 35, if the first column of the vertical final stage is not driven independently, φV3A and φV5A shown in FIG. 39 may be connected to the same terminal as φV3 and φV5.
Here, taking the electrode structure shown in FIG. 35 as an example, a timing chart of control signals given from the control unit (not shown) to the transfer electrodes of the
なお、この電極構造の場合、図41に示すように、光電変換部102から読み出された信号電荷は、転送電極のV3およびV4に蓄積されるようになっている。
図40において、V1〜V6、および、VC1〜VC4のそれぞれに与えられる駆動パルスが高レベルの場合に、当該電極はストレージ部となる。
また、駆動パルスが低レベルの場合に、当該電極はバリア部となる。
In the case of this electrode structure, as shown in FIG. 41, signal charges read from the
In FIG. 40, when the drive pulses applied to V1 to V6 and VC1 to VC4 are at a high level, the electrodes serve as storage units.
Further, when the drive pulse is at a low level, the electrode serves as a barrier portion.
図40に示すタイミングチャートに従って、垂直転送部103および水平転送部104を駆動することにより、本実施形態で説明したような画素混合が実現できる。
なお、図40に示すように、φV4を低レベルにするタイミング(t2)よりも前に、φV2を高レベルにする(t1)ことが好ましい。
時刻t1でφV2を高レベルとすることにより、信号電荷の蓄積電極が時刻t1以前においてはφV3、φV4となり、時刻t1〜t2の期間においてはφV2、φV3(φVC3)、φV4となり、時刻t2〜t3の期間においてはφV2、φV3(φVC3)となる。
By driving the
As shown in FIG. 40, it is preferable to set φV2 to the high level (t1) before the timing (t2) to set φV4 to the low level.
By setting φV2 to the high level at time t1, the signal charge storage electrodes become φV3 and φV4 before time t1, and become φV2, φV3 (φVC3), φV4 during times t1 to t2, and times t2 to t3. In this period, φV2 and φV3 (φVC3).
これにより、水平転送部104へ信号電荷を移動する期間に、転送しない垂直転送段の信号電荷の損失を防止できるという利点がある。
次に、固体撮像素子101を用いた固体撮像装置について説明を行う。
図1は、本発明の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
固体撮像素子101は、上述の固体撮像素子であり、受けた光を電気信号に変換し、前記電気信号を信号変換部13に出力する。
Accordingly, there is an advantage that loss of signal charges in the vertical transfer stage that is not transferred can be prevented during the period in which the signal charges are moved to the horizontal transfer unit 104.
Next, a solid-state imaging device using the solid-
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the solid-state imaging device of the present invention.
The solid-
固体撮像素子駆動部12は、制御用信号を出力することにより、固体撮像素子101を制御する。
信号変換部13は、固体撮像素子101から入力された前記電気信号に対し、CDS(Correlated Double Sampling)、AGC(Auto Gain Control)、A/D(Analog/Digital)変換の各処理を施す。
The solid-state image
The
CDSは、固体撮像素子101から出力された前記電気信号のノイズ除去を行う。
AGCは、前記CDSによるノイズ除去後の信号にゲインをかけ、信号の出力レベルを調整する。
A/D変換は、前記AGC後のレベル調整された固体撮像データを、デジタル信号に変換する。
The CDS removes noise from the electrical signal output from the solid-
The AGC applies a gain to the signal after noise removal by the CDS and adjusts the output level of the signal.
In the A / D conversion, the level-adjusted solid-state imaging data after the AGC is converted into a digital signal.
信号変換部13は、変換後の前記デジタル信号を3ライン分一括して再配列部15に対し出力する。
SSG(Sync Signal Generator)14は、固体撮像素子101及び信号処理部19の駆動タイミングを決める基準信号を生成する。
SSG14は、フィールド(画面)の開始と水平ラインの開始のタイミングを決める基準信号を再配列部15に対し出力し、再配列部15は、前記基準信号に従い、信号変換部13が出力したデジタル信号の再配列処理を行う。
The
An SSG (Sync Signal Generator) 14 generates a reference signal that determines the drive timing of the solid-
The
固体撮像素子101の水平転送部から出力され、信号変換部13により処理された前記デジタル信号は、上述の通り、画素が1次元に配置されたものに対応し、当該信号を元の2次元配列に戻す処理が再配列処理である。
例えば、図20に(a)及び(b)で示した3段分の画素に対応するデータが、それぞれ、図2に示す順序で、再配列部15に入力するものとする。
As described above, the digital signal output from the horizontal transfer unit of the solid-
For example, it is assumed that data corresponding to the pixels for three stages shown in FIGS. 20A and 20B are input to the
図2は、信号変換部13から再配列部15へのデータの入力順序を示す模式図である。
図3は、固体撮像素子101が生成した電気信号に対応する、画素データの2次元配列を示す模式図である。
なお、図2において、(ダミー)と表記している部分は、垂直転送部103の周辺部に位置する画素であって、3画素分の信号電荷が混合されていないものを指す。
また、図2に示したa7〜a12、a13〜a18、b7〜b12、b13〜b18は、図29および図31にそれぞれ示したa1〜a6およびb1〜b6の繰り返しであるが、2次元配置した後の位置を分かりやすくするために、添え字を変更したものである。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the input order of data from the
FIG. 3 is a schematic diagram showing a two-dimensional array of pixel data corresponding to the electrical signal generated by the solid-
In FIG. 2, a portion denoted by (dummy) refers to a pixel located in the peripheral portion of the
Further, a7 to a12, a13 to a18, b7 to b12, and b13 to b18 shown in FIG. 2 are repetitions of a1 to a6 and b1 to b6 shown in FIGS. 29 and 31, respectively, but two-dimensionally arranged. The subscript is changed to make the later position easier to understand.
再配列部15は、図2に示す入力データを、図3に示す元の2次元配列へと再配列する再配列処理を行う。
再配列処理の詳細については、後述する。
DRAM(Dynamic Random Access Memory)16は、再配列部15によって再配列されたデジタルデータを保持する。
The
Details of the rearrangement process will be described later.
A DRAM (Dynamic Random Access Memory) 16 holds the digital data rearranged by the
DRAM制御部17は、再配列部15から、上記デジタル信号を1ライン毎の信号に並び替えた固体撮像素子データを受信し、DRAM16に保持させる。
また、DRAM制御部17は、DRAM16から、並び替え後の前記固体撮像素子データを読み出し、出力信号生成部18に出力する。
出力信号生成部18は、並び変えブロックを通過後の前記固体撮像素子出力データを入力として、輝度を生成出力するY信号処理と、色差を生成出力するC信号処理とを行う。
The
Further, the
The output
出力信号生成部18は、前記Y信号処理において輝度信号を生成出力するが、固体撮像素子出力データからY信号への変換後の映像は、画像の鮮明感にかける場合があるため、更に輪郭補正処理を行うことにより輪郭強調を行う。
<2.動作>
図4は、再配列部15の構成を示すブロック図である。
The output
<2. Operation>
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the
入力部60には、信号変換部13から、図2に示した通りa1からb30までのデータが順に入力される。
ラインメモリ51乃至56の各メモリは、信号変換部13から再配列部15に入力されるデータを8個ずつ保持するものとし、データの保持領域毎に水平アドレス(HA)を持つ。
As shown in FIG. 2, data from a <b> 1 to b <b> 30 is sequentially input to the
Each of the
ここで、説明を簡潔に行うため、ラインメモリ51乃至56に保持するデータを8個ずつとしているが、8個に限るものではないことは当然であり、固体撮像素子の画素データ数に応じて増減する。
各ラインメモリが保持するデータは、画像の水平ライン1本分に相当し、本実施形態では8個のデータである。
Here, in order to simplify the description, the data held in the
The data held by each line memory corresponds to one horizontal line of the image, and is eight data in this embodiment.
ここで、ラインメモリ51乃至53から成るメモリ群をメモリセット81と称し、ラインメモリ54乃至56から成るメモリ群をメモリセット82と称する。
スイッチ41は、入力部60から入力されるデータを、メモリセット81とメモリセット82のいずれに出力するか、入力部62から入力される信号に応じて選択する。
入力部62に入力される信号は、水平ライン3本(3H)分のデータが入力される時間間隔で立ち上がるパルスである。
Here, a memory group including the
The
The signal input to the
入力部63に入力される信号は、1画素のデータが入力される時間間隔で立ち上がるパルスであり、スイッチ42は、入力部63から入力される信号に応じてラインメモリ51乃至53のいずれかを選択する。
入力部64に入力される信号は、1画素のデータが入力される時間間隔で立ち上がるパルスであり、スイッチ43は、入力部64から入力される信号に応じてラインメモリ54乃至56のいずれかを選択する。
The signal input to the
A signal input to the
アドレスカウンタ57は、入力部62、63、65に入力される信号に基づき、ラインメモリ内の書込アドレス又は読出アドレスを生成し、スイッチ42で選択されているラインメモリに指示する。
同様に、アドレスカウンタ58は、入力部62、64、66に入力される信号に基づき、ラインメモリ内の書込アドレス又は読出アドレスを生成し、スイッチ43で選択されているラインメモリに指示する。
The
Similarly, the
入力部65及び66に入力される信号は、水平ライン1本(1H)のデータが入力される時間間隔で立ち上がるパルスであり、スイッチ44は、入力部65から入力される信号に応じてラインメモリ51乃至53のいずれかを選択し、スイッチ45は、入力部66から入力される信号に応じてラインメモリ54乃至56のいずれかを選択する。
スイッチ46は、入力部67から入力される信号に応じてメモリセット81とメモリセット82のうちいずれかを選択する。
A signal input to the
The
スイッチ41と、スイッチ46とが選択するメモリセットは、スイッチ41がメモリセット81を選択している場合にはスイッチ46がメモリセット82を選択し、スイッチ41がメモリセット82を選択している場合にはスイッチ46がメモリセット81を選択するというように逆相となるように定められている。
再配列部15は、メモリセット81にデータの書込を行っている間には、メモリセット82からデータの読出を行っており、逆に、メモリセット82にデータの書込を行っている間には、メモリセット81からデータの読出を行うよう動作する。
When the
The
メモリセット81へのデータの読み書きと、メモリセット82へのデータの読み書きについては、説明が重複するので、メモリセット81へのデータの読み書きについてのみ説明する。
図5は、信号変換部13から入力されるa1からa30までのデータを、再配列部15がメモリセット81中に再配列する動作を示す図である。
Since reading / writing of data to / from the memory set 81 and reading / writing of data to / from the memory set 82 are duplicated, only reading / writing of data to / from the memory set 81 will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation in which the
図5中のI60、I62、I63、I64、I65は、入力部60、62、63、64、65それぞれに入力される信号を示す。
SW42は、スイッチ42が選択しているラインメモリがラインメモリ51乃至53のいずれであるかを示し、HAは、ラインメモリ51、ラインメモリ52、ラインメモリ53の書込アドレスを示す。
I60, I62, I63, I64, and I65 in FIG. 5 indicate signals input to the
再配列部15は、SW42及びHAの内容から、書込対象となるラインメモリと、書込アドレスを定めている。
例えば、図5のタイミングT101は、SW42が「51」を示し、HAが「0」であり、I60が「a1」であるので、再配列部15は、ラインメモリ51のアドレス0番地に、データa1を書き込んでいる。
The
For example, at timing T101 in FIG. 5, SW42 indicates “51”, HA is “0”, and I60 is “a1”. Therefore, the
SW42がラインメモリ52及び53に対応する「52」及び「53」である場合のHAは、SW42が直前に示していた値から生成する。
SW42が「51」である場合のHAは、I62のパルス入力時に「0」となり、又SW42が「51」となる毎にインクリメントする。
SW42が「52」となるラインメモリ52のHAは、ラインメモリ51に対応する直前のHAから「1」引いた値であり、同様に、ラインメモリ53のHAは、ラインメモリ51に対応する直前のHAから「2」引いた値となる。
The HA when the
When SW42 is “51”, HA becomes “0” when the pulse of I62 is input, and increments every time SW42 becomes “51”.
The HA of the
前記減算により計算したラインメモリ52、53の書込アドレスが「0」未満になる場合には、ラインメモリへのデータの書込は行わない。
また、HAが「8」以上となる場合にも、ラインメモリへのデータの書込は行わない。
図5のタイミングT102では、SW42が「51」、HAが「0」であり、T102では、SW42は「52」、HAは「0未満」となるので、データの書込は、行わない。
When the write address of the
Even when HA is “8” or more, data is not written to the line memory.
At timing T102 in FIG. 5, SW42 is “51” and HA is “0”. At T102, SW42 is “52” and HA is “less than 0”, so data is not written.
同様に、T103、T106、T125、T128、T129では、ラインメモリへのデータの書込は、行わない。
図5の動作により、図3に示すようにa1〜a30の水平3ライン分のデータが、ラインメモリ51乃至53に保持される。
ラインメモリ51は、図3中の垂直アドレス「0」に相当する領域であり、水平アドレス「0」乃至「7」に対応する記憶領域に、a1、a4、a7、a10、a13、a16、a19、a22を保持する。
Similarly, data is not written to the line memory at T103, T106, T125, T128, and T129.
5, the data for three horizontal lines a1 to a30 are held in the
The
ラインメモリ52は、図3中の垂直アドレス「1」に相当する領域であり、水平アドレス「0」乃至「7」に対応する記憶領域に、a5、a8、a11、a14、a17、a20、a23、a26を保持する。
ラインメモリ53は、図3中の垂直アドレス「2」に相当する領域であり、水平アドレス「0」乃至「7」に対応する記憶領域に、a9、a12、a15、a18、a21、a24、a27、a30を保持する。
The
The
図6は、再配列部15が、メモリセット81を用いて再配列したデータをDRAM制御部17に出力する動作を示す図である。
図6中のSW44は、スイッチ44が選択しているラインメモリがラインメモリ51乃至53のいずれであるかを示し、HAは、ラインメモリ51、ラインメモリ52、ラインメモリ53の読出アドレスを示す。
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation in which the
SW44は、I67、I65の双方にパルス入力された場合に「51」を示し、以後、I65にパルスが入力するたびに、「52」、「53」と順に示していく。
HAは、I65、I63にパルスが入力された場合に「0」を示し、I63にパルスが入力されるたびに、値がインクリメントされる。
I61は、SW44が示すラインメモリのHAで示されるアドレスから、読み出されるデータの内容を示している。
SW44 indicates “51” when a pulse is input to both I67 and I65, and thereafter indicates “52” and “53” each time a pulse is input to I65.
HA indicates “0” when a pulse is input to I65 and I63, and the value is incremented each time a pulse is input to I63.
I61 indicates the content of data read from the address indicated by HA of the line memory indicated by SW44.
再配列部15は、図6に示す制御を行うことにより、DRAM制御部17に対し、所望の並び方のデータ出力を行う。
また、再配列部15は、上記a1乃至a30に対し行ったのと同様の処理を、前記b1乃至b30についてもメモリセット82を用いて行えばよい。
<3.変形例>
なお、本発明を上記の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。
以下のような場合も本発明に含まれる。
(1)上記の実施の形態では、再配列部15は、図2においてダミーと示したデータであるa2、a3、a6、a25、a28、a29、b2、b3、b6、b25、b28、b29をラインメモリ中に保持せず読み捨てるよう制御を行っていたが、前記ダミーも含めてラインメモリに保持し、前記保持したデータを読み出す際にアドレス調整して、所望の並びのデータ出力を行ってもよい。
The
Further, the
<3. Modification>
Although the present invention has been described based on the above embodiment, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment.
The following cases are also included in the present invention.
(1) In the above embodiment, the
本変形例では、アドレスカウンタ57及び58の動作が上記の実施の形態で示した動作と異なる。
また各ラインメモリが、ダミーを含めた10個のデータを保持する領域を備える。
図8は、本変形例において、再配列部15が、信号変換部13から入力されるデータをメモリセット81を用いて再配列する動作を示す図である。
In this modification, the operations of the address counters 57 and 58 are different from the operations shown in the above embodiment.
Each line memory has an area for holding 10 data including a dummy.
FIG. 8 is a diagram illustrating an operation in which the
アドレスカウンタ57は、I62、I65、I63にパルスが入力された時に、スイッチ42をラインメモリ51に切替え、書込アドレスとして「0」を指定する。
SW42は、I63にパルスが入力されるたびに、接続先を「51」、「52」、「53」の順に変更している。
アドレスカウンタ57は、I63にパルスが3つ入力されるたびにHAの値をインクリメントする。
The
The
The
上記動作により、図2に示すデータを、図7に示すようにラインメモリに保持する。
図7は、ダミーデータもラインメモリに保持する場合の、ラインメモリ内のデータの配列を示す図である。
図7中の垂直アドレスが「0」の行が、ラインメモリ51に相当し、水平アドレス「0」乃至「9」に、a1、a4、a7、a10、a13、a16、a19、a22、a25、a28を保持している。
With the above operation, the data shown in FIG. 2 is held in the line memory as shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram showing an arrangement of data in the line memory when dummy data is also held in the line memory.
7 corresponds to the
図7中の垂直アドレスが「1」の行が、ラインメモリ52に相当し、水平アドレス「0」乃至「9」に、a2、a5、a8、a11、a14、a17、a20、a23、a26、a29を保持している。
図7中の垂直アドレスが「2」の行が、ラインメモリ53に相当し、水平アドレス「0」乃至「9」に、a3、a6、a9、a12、a15、a18、a21、a24、a27、a30を保持している。
The row with the vertical address “1” in FIG. 7 corresponds to the
The row with the vertical address “2” in FIG. 7 corresponds to the
データを図7に示すようにラインメモリに保持した場合に、DRAMへ前記データを読み出す制御には(a)読出アドレス制御(b)読出タイミング制御の2つの制御がある。
(a)読出アドレス制御
図9は、再配列部15が読出アドレス制御を行い、メモリセット81を用いて再配列したデータをDRAM制御部17に出力する場合の動作を示す図である。
When data is held in the line memory as shown in FIG. 7, there are two controls for reading the data to the DRAM: (a) read address control and (b) read timing control.
(A) Read Address Control FIG. 9 is a diagram showing an operation when the
再配列部15は、I67、I65、I63にパルスが入力された場合に、HAを「0」とし、スイッチ44はラインメモリ51を選択し、HAが「0」の領域に保持するデータであるa1を出力する。
再配列部15は、I63にパルスが入力される毎に、HAをインクリメントし、HAに対応するデータを出力する。
The
The
前記インクリメントは、予め定めた(1ライン分のデータ数−1)回である7回繰り返し、以後、I65にパルスが入力されるまで、データ出力を行わない。
次に、I65にパルスが入力された場合には、図9に示すように、スイッチ44をラインメモリ52に切替え、HAを「1」とし、HAに対応するデータを出力し、I63にパルスが入力される毎に、HAのインクリメント、データ出力を行う。
The increment is repeated seven times, which is a predetermined number (number of data for one line minus 1), and thereafter no data is output until a pulse is input to I65.
Next, when a pulse is input to I65, as shown in FIG. 9, the
前記インクリメントは7回繰り返し、以後、I65にパルスが入力されるまで、データ出力を行わない。
次に、I65にパルスが入力された場合には、図9に示すように、スイッチ44をラインメモリ53に切替え、HAを「2」とし、I63にパルスが入力される毎に、HAのインクリメント、データ出力を行う。
The increment is repeated seven times, and thereafter no data is output until a pulse is input to I65.
Next, when a pulse is input to I65, as shown in FIG. 9, the
再配列部15は、データをラインメモリ51、52、53のいずれから読み出すかに応じて、上述のように読出アドレスの初期値を1ずつずらすことにより、ダミーデータを読み出す必要がなくなり、所望の順序で、データを出力することができる。
(b)読出タイミング制御
図10は、再配列部15が読出タイミング制御を行い、メモリセット81を用いて再配列したデータをDRAM制御部17に出力する動作を示す図である。
The
(B) Read Timing Control FIG. 10 is a diagram illustrating an operation in which the
再配列部15は、I67、I65、I63にパルスが入力された場合にHAを「0」とし、スイッチ44はラインメモリ51を選択し、HAが「0」の領域に保持するデータであるa1を出力する。
再配列部15は、I63にパルスが入力される毎にHAをインクリメントし、HAが示す領域のデータを出力する。
The
The
データの出力は8個で留め、HAが「8」「9」となる場合には、データ出力を行わない。
次に、I65、I63にパルスが入力された場合には、スイッチ44はラインメモリ52への接続に切り替わり、HAを「0」とするが、この時データの出力は行わない。
つまり、スイッチ44がラインメモリ52に切り替わっている場合には、HAが「0」に対応するデータの出力は行わない。
The data output is limited to eight, and when HA becomes “8” “9”, data output is not performed.
Next, when a pulse is input to I65 and I63, the
That is, when the
続いて、I63にパルスが入力される毎に、HAをインクリメントし、HAに対応するデータを順次出力する。
また、データの出力は8個で留め、HAが「9」となる場合には、データ出力を行わない。
次に、I65、I63にパルスが入力された場合には、スイッチ44はラインメモリ53への接続に切り替わり、HAを「0」とするが、この時データの出力は行わない。
Subsequently, every time a pulse is input to I63, HA is incremented, and data corresponding to HA is sequentially output.
Further, the data output is limited to eight, and when the HA is “9”, the data output is not performed.
Next, when a pulse is input to I65 and I63, the
I63にパルスが2回入力された時、つまりHAが「2」以上となるタイミングから、HAに対応するデータを出力する。
データの出力は、8個で留める。
(2)メモリセットを1つにした場合の変形例
図11は、メモリセットを1つにした場合の再配列部15の構成を示すブロック図である。
When a pulse is input twice to I63, that is, from the timing when HA becomes “2” or more, data corresponding to HA is output.
The data output is limited to eight.
(2) Modification Example with One Memory Set FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of the
再配列部15は、メモリセットを1つしか持たないため、上記最良の実施形態で説明したように、データの読出と書込とを並行させて行うことができない。
図12は、メモリセットを1つ備える再配列部15を用いた、データの書込と読出のタイミングを示す図である。
図12中の書込データ及び読出データの上にそれぞれ記したパルスは、前記1Hの時間間隔で立ち上がる。
Since the
FIG. 12 is a diagram illustrating data writing and reading timings using the
The pulses described above the write data and read data in FIG. 12 rise at the time interval of 1H.
図12においては、「3ライン」のデータ読出と、「4〜6ライン」のデータ書込とのタイミングに重なりが生じているが、アドレスカウンタ91は、DRAM制御部17が読出を終わっていないデータに対し、信号変換部13からデータの書き込みが行われないように、書込アドレスと読出アドレス、書込タイミングを調整し、データの破壊を回避する。
In FIG. 12, there is an overlap in timing between “3 line” data read and “4-6 line” data write, but the
ラインメモリ51乃至53内のデータを読み出してしまった後に、信号変換部13からのデータ入力を受け付けるように、出力開始信号を用いて制御することにより、データの上書きは、回避できる。
図13中の入力部62、63、65には、図4中の入力部62、63、65と同じ信号が入力される。
(3)2ポートメモリを使用した場合の変形例
図13は、2ポートメモリ95と、アドレス制御部96とから成る再配列部15のブロック図である。
Data overwriting can be avoided by controlling using the output start signal so that data input from the
The same signals as the
(3) Modification Example Using Two-Port Memory FIG. 13 is a block diagram of the
アドレス制御部96は、予め、図3に示す水平及び垂直アドレスで示される記憶領域と、当該記憶領域に記憶するデータとの対応を保持している。
2ポートメモリ95は、信号変換部13から入力されるデータを、アドレス制御部96からの制御に従い、図3に示すデータの配列イメージ通りにデータの書込と読出とを行う。
The
The 2-
図13中の入力部62、63、65には、図4中の入力部62、63、65と同じ信号が入力される。
ただし、アドレス制御部96は、2ポートメモリ95に対し、読み出していないデータを上書き消去してしまうのを防ぐため、読み出したアドレスのみに書込を行うよう、書込アドレスと読出アドレスとを調整制御する。
(4)再配列部15の配置に係る変形例
再配列部15が、信号処理部19に内蔵されている場合について説明してきたが、信号処理部19に内蔵される必要はなく、図14、図15、図16、図17、図18にそれぞれ示すような構成としてもよい。
The same signals as the
However, the
(4) Modification concerning Arrangement of
この場合、再配列部15の機能を特に変更する必要はなく、各ブロックの配置と配線に若干の変更が生じる。
図14は、再配列部15がDRAM制御部17に内蔵されている場合の固体撮像装置のブロック図である。
再配列部15をDRAM制御部17に内蔵した構成とする場合には、データの再配列処理は、DRAM制御部17からDRAM16へデータを書き込む前に行ってもよいし、DRAM16へのデータ書き込み時には前記再配列処理を行わずに書き込んでおき、DRAMからデータを読み出す際に、前記再配列処理を行ってもよい。
In this case, it is not necessary to change the function of the
FIG. 14 is a block diagram of the solid-state imaging device when the
When the
図15は、再配列部15が独立した構成である場合の固体撮像装置のブロック図である。
この構成では、信号変換部13が出力したデータを、再配列部15において再配列し、DRAM制御部17に出力することとなる。
図16は、再配列部15が信号変換部13に内蔵されている場合の固体撮像装置のブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram of the solid-state imaging device when the
In this configuration, the data output from the
FIG. 16 is a block diagram of the solid-state imaging device when the
この構成では、固体撮像素子101が出力した信号電荷を、信号変換部13内のAD変換部でAD変換し、AD変換後のデータを、再配列部15が再配列処理を行った後、DRAM制御部17へ出力する。
図17は、再配列部15が固体撮像素子駆動部12に内蔵されている場合の固体撮像装置のブロック図である。
In this configuration, the signal charge output from the solid-
FIG. 17 is a block diagram of the solid-state imaging device when the
この構成では、信号変換部13が出力したデータを、固体撮像素子駆動部12に内蔵された再配列部15において再配列し、DRAM制御部17に出力することとなる。
図18は、再配列部15が、固体撮像素子駆動部12及び信号変換部13と1つのブロックに一体化されている場合の固体撮像装置のブロック図である。
この構成では、固体撮像素子101が出力した信号電荷を、固体撮像素子駆動部12内の信号変換部13でAD変換等の処理を行った後、再配列部15が再配列処理を行い、DRAM制御部17へ出力することとなる。
(5)デジタルカメラへの適用
本実施形態で説明した固体撮像装置は、デジタルカメラに適用してもよい。
In this configuration, the data output from the
FIG. 18 is a block diagram of the solid-state imaging device when the
In this configuration, after the signal charge output from the solid-
(5) Application to Digital Camera The solid-state imaging device described in this embodiment may be applied to a digital camera.
図42に、本発明に係るデジタルカメラの構成例を示す。
固体撮像装置300は、実施形態において説明してきた固体撮像素子である。
前記デジタルカメラは、被写体からの入射光を固体撮像装置300の撮像面に結像するためのレンズなどを含む光学系301と、固体撮像装置300の駆動及びデジタルカメラ全体の動作を制御する制御部302と、固体撮像装置300からの出力に対して様々な信号処理を施す画像処理部303とを備えている。
FIG. 42 shows a configuration example of a digital camera according to the present invention.
The solid-
The digital camera includes an
本発明の固体撮像装置を、高速動作と通常の全画素読み出し動作を切り替えて使用することにより、動画(高速動作)モードと静止画(全画素読み出し動作)モードを兼ね備えたデジタルカメラを実現できる。
(6)再配列部15の内部構成に係る変形例
上述の実施形態においては、信号変換部13から出力されるデータを、再配列部15が所望の並び方へと再配列してラインメモリに書き込み、DRAM制御部17を介して、ラインメモリ中の再配列されたデータをDRAM16へと書き込む例について説明したが、当該ラインメモリに書き込む際には再配列を行わず、信号変換部13から出力される順に画素データをラインメモリへと書き込み、ラインメモリから画素データを読み出す際に、再配列を行うこととしてもよい。
By using the solid-state imaging device of the present invention by switching between a high-speed operation and a normal all-pixel reading operation, a digital camera having both a moving image (high-speed operation) mode and a still image (all-pixel reading operation) mode can be realized.
(6) Modified example related to internal configuration of
本変形例に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図は、図1と同様である。
図43は、本変形例における再配列部15の概略構成を示すブロック図である。
再配列部15は、図43に示すように、垂直カウンタ201と、水平カウンタ202と、読出アドレスカウンタ203と、それぞれがメモリセットを構成するSRAMメモリ204及びSRAMメモリ205と、セレクタ206と、セレクタ207とから成る。
A block diagram showing a schematic configuration of the solid-state imaging device according to the present modification is the same as FIG.
FIG. 43 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
As shown in FIG. 43, the
SRAMメモリ204及び205は、画素データが一時的に格納されるメモリであり、SRAMメモリの一方にデータを書き込んでいる場合には、他方からはデータを読み出すこととなる。
SRAMメモリ204及び205には、読出アドレスカウンタ203から読出アドレスが設定され、当該設定された読出アドレスから読み出されたデータは、DRAM制御部17へと出力される。
The
In the
スイッチ206は、SRAMメモリ204及び205のうち、データを書き込むSRAMメモリを選択するためのスイッチであり、スイッチ207は、データを読み出すSRAMメモリを選択するためのスイッチである。
セレクタ信号は、SSG14から供給され、水平ライン3本(3H)分のデータが入力される時間間隔で立ち上がるパルスであり、当該セレクタ信号としてパルスが入力される毎に、スイッチ206及び207は、内部のスイッチを切り替えることにより入出力する信号を切り替える。
The
The selector signal is a pulse that is supplied from the
また、スイッチ206とスイッチ207とは、それぞれが異なるSRAMメモリを選択して接続し、例えば、スイッチ206が、SRAMメモリ205を選択している場合は、スイッチ207は、SRAMメモリ204を選択し、スイッチ206が、SRAMメモリ204を選択している場合は、スイッチ207は、SRAMメモリ205を選択することとなる。
In addition, the
クロック信号(CLK)、水平同期信号(HD)、垂直同期信号(VD)が、垂直カウンタ201と水平カウンタ202とに入力されており、垂直カウンタ201の出力と、水平カウンタ202の出力が、読出アドレスカウンタ203へと入力されている。
各素子等は、CLK、HD、VDの各信号に同期して動作する場合、立ち上がりエッジにおいて動作するものとするが、もちろん立ち下がりエッジに同期して動作してもよい。
A clock signal (CLK), a horizontal synchronization signal (HD), and a vertical synchronization signal (VD) are input to the
Each element operates at the rising edge when operating in synchronization with the CLK, HD, and VD signals, but may operate at the falling edge as a matter of course.
画素データは、SSG14から出力される信号に同期して、SRAMメモリへ、再配列することなく、信号変換部13から出力される順に書き込まれる。
画素データのSRAMメモリへの書込は、SRAMメモリ中の初期アドレス(例えば、アドレス値「0」)を開始点として、昇順にアドレス値「1」、「2」、「3」・・・・と、上位アドレスへと書き込まれる。
The pixel data is written in the order of output from the
Writing pixel data to the SRAM memory starts from an initial address (for example, address value “0”) in the SRAM memory, and starts with address values “1”, “2”, “3”,. Is written to the upper address.
図44は、SRAMメモリへ書き込まれたデータを示す模式図である。
以下、SRAMメモリ204に書き込まれたデータを読み出す場合について述べる。
SRAMメモリ205についての説明は、SRAMメモリ204についての説明と重複するので、省略する。
「a1」等は、データを示し、「a1」を囲む矩形に付された数字は、SRAMメモリ204及び205におけるメモリ領域のアドレスを示す。
FIG. 44 is a schematic diagram showing data written to the SRAM memory.
Hereinafter, a case where data written in the
A description of the
“A1” and the like indicate data, and the numbers attached to the rectangles surrounding “a1” indicate the addresses of the memory areas in the
SRAMメモリ204及び205には、それぞれに、同じ初期アドレス値「0」から始まるアドレスが割り振られているものとする。
図44は、例えば、データ「a1」が、SRAMメモリ204のメモリ領域のアドレス「0」の位置に記録され、データ「a2」が、SRAMメモリのアドレス「1」の位置に記録されていることを表しており、同様に、信号変換部13から出力された、データ「a3」〜「a30」が、アドレス「2」〜アドレス「29」に書かれている。
It is assumed that addresses starting from the same initial address value “0” are allocated to the
In FIG. 44, for example, the data “a1” is recorded at the address “0” in the memory area of the
垂直カウンタ201は、入力されるHDと、VDとの双方が、ハイレベルになった場合に、値「0」にリセットされ、以後、HDのハイレベルを検出する度に、値「1」ずつインクリメントするカウンタであり、カウントした値(以下、垂直カウンタ値という。)を、読出アドレスカウンタ203へと出力する。
水平カウンタ202は、入力されるHDと、VDとの双方が、ハイレベルになった場合に、値「0」にリセットされ、以後、CLKのハイレベルを検出する度に、値「1」ずつインクリメントするカウンタであり、カウントした値(以下、水平カウンタ値という。)を、読出アドレスカウンタ203へと出力する。
The
The
図45は、読出アドレスカウンタ203の構成を示すブロック図である。
読出アドレスカウンタ203は、図に示すように、比較器231と、セレクタ232と、加算器233と、ラッチ234と、セレクタ235と、加算器236と、ラッチ237とから成る。
比較器231には、水平カウンタ202から出力される前記水平カウンタ値と、垂直カウンタ201から出力される前記垂直カウンタ値との入力を受け付け、入力された水平カウンタ値と、垂直カウンタ値とが双方とも値「1」であった場合に、値「1」をセレクタ232に対し出力し、双方とも値「1」である場合以外には、値「0」をセレクタ232に対し出力する。
FIG. 45 is a block diagram showing the configuration of the read
As shown in the drawing, the read
The
セレクタ232は、2入力を受け付け、比較器231の出力が値「1」である場合に、読出アドレス初期値をセレクタ235に対し出力し、比較器231の出力が値「0」である場合には、加算器233からの出力を、セレクタ235に対し出力する。
前記読出アドレス初期値は、DRAM16の読出開始アドレスであって、予め定められており、本変形例では、値「0」とする。
The
The initial value of the read address is a read start address of the
加算器233は、HD信号入力時に、入力されている値に対し第2加算値を加算して、セレクタ232に対し出力する。
前記第2加算値は、予め定められた値であり、ここでは、値「4」とする。
ラッチ234は、前記垂直カウンタ値を入力とし、垂直カウンタ値の変化があった場合に、値「1」を示すパルスを出力し、その他は値「0」を示すローレベル信号を出力している。
When the HD signal is input, the
The second addition value is a predetermined value, and here is a value “4”.
The
セレクタ235は、ラッチ234の出力が値「1」の場合に、セレクタ232の出力をラッチ237へと出力し、ラッチ234の出力が値「0」の場合に、加算器236出力をラッチ237へと出力する。
加算値236は、CLK信号入力時に、入力されている値に対し、第1加算値を加算してセレクタ235へと出力する。
The
The added
ラッチ237は、セレクタ235の出力である読出アドレスをDRAM制御部17へと出力する。
DRAM制御部17は、DRAM16における、再配列部15から取得する読出アドレスが示すメモリ領域からデータを読み出して、出力信号生成部18に出力することとなる。
The
The
図46は、本変形例における再配列部15に係る、VD、HD、CLK、垂直カウンタ値、水平カウンタ値、読出アドレス値の変化を模式的に表すタイミングチャートである。
図46に示すように、再配列部15は、読出アドレスとして、値「0」「3」「6」「9」・・・と順にDRAM制御部17へと出力するので、DRAM制御部17は、DRAM16のアドレス「0」に格納された値「a1」、アドレス「3」に格納された値「a4」、アドレス「6」に格納された値「a7」、アドレス「9」に格納された値「a10」・・・の順に読み出すこととなる。
FIG. 46 is a timing chart schematically showing changes in VD, HD, CLK, vertical counter value, horizontal counter value, and read address value according to the
As shown in FIG. 46, the
以上のように、信号変換部13から出力された順にSRAMメモリ204へと書き込んだデータを、SRAMメモリ204から所望の順番で読み出すことが可能となる。
前記第1加算値、前記第2加算値及び前記読出アドレス初期値の各値は、設計事項であり、要求仕様に応じて変更してもよい。
(7)3列分の垂直転送部を1単位とし、当該各単位に含まれる転送電極の構成が同じである例について説明してきたが、2n+1列分(nは2以上の自然数)の垂直転送部を1単位として、当該各単位に含まれる転送電極の構成が同じであってもよい。
(8)本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
また、本発明は、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD―ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu−ray Disc)、半導体メモリなど、に記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号であるとしてもよい。
また、本発明は、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送するものとしてもよい。
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリとを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。
また、前記プログラム又は前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、又は前記プログラム又は前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
(9)上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
As described above, the data written to the
The values of the first addition value, the second addition value, and the read address initial value are design matters and may be changed according to the required specifications.
(7) The example in which the vertical transfer units for three columns are defined as one unit and the configuration of the transfer electrode included in each unit is the same has been described, but vertical transfer of 2n + 1 columns (n is a natural number of 2 or more) The unit may be one unit, and the configuration of the transfer electrode included in each unit may be the same.
(8) The present invention may be the method described above. Further, the present invention may be a computer program that realizes these methods by a computer, or may be a digital signal composed of the computer program.
The present invention also provides a computer-readable recording medium such as a flexible disk, hard disk, CD-ROM, MO, DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, BD (Blu-ray Disc). ), Recorded in a semiconductor memory or the like. Further, the present invention may be the computer program or the digital signal recorded on these recording media.
In the present invention, the computer program or the digital signal may be transmitted via an electric communication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, or the like.
The present invention may also be a computer system including a microprocessor and a memory, wherein the memory stores the computer program, and the microprocessor operates according to the computer program.
In addition, the program or the digital signal is recorded on the recording medium and transferred, or the program or the digital signal is transferred via the network or the like, and is executed by another independent computer system. It is good.
(9) The above embodiment and the above modifications may be combined.
本発明の画素配列装置、固体撮像装置は、動画、静止画を撮影するデジタルカメラなどの電子機器に使用され、半導体製造業者等によって生産され、また、本発明のカメラは、電子機器の製造業者等によって生産される。 The pixel array device and the solid-state imaging device of the present invention are used in electronic equipment such as a digital camera that captures moving images and still images, and are produced by a semiconductor manufacturer, and the camera of the present invention is a manufacturer of electronic equipment. Produced by etc.
12 固体撮像素子駆動部
13 信号変換部
14 SSG
15 再配列部
16 DRAM
17 DRAM制御部
18 出力信号生成部
19 信号処理部
101 固体撮像素子
102 光電変換部
103 垂直転送部
104 水平転送部
301 光学系
302 水平カウンタ
303 画像処理部
12 Solid-state image
15
17
Claims (23)
固体撮像素子からシーケンシャルに送信された複数の画素データを受信した結果として画素データ列を取得する取得手段と、
取得した前記画素データ列から、一定間隔毎に、画素データを抽出する抽出手段と、
抽出した画素データを、抽出した順序により、一列に配列する配列手段と
を備えることを特徴とする画素配列装置。 A pixel array device that rearranges a plurality of pixel data received from a solid-state image sensor,
Acquisition means for acquiring a pixel data string as a result of receiving a plurality of pixel data sequentially transmitted from the solid-state imaging device;
Extraction means for extracting pixel data at regular intervals from the acquired pixel data sequence;
A pixel array device comprising: arraying means for arraying the extracted pixel data in a line in the order of extraction.
さらに、
前記開始位置の4個後の位置から、2個間隔毎に、第2画素データを抽出し、
前記開始位置の8個後の位置から、2個間隔毎に、第3画素データを抽出し、
前記配列手段は、抽出した第1画素データを、抽出した順序により、一列に配列し、
さらに、
抽出した第2画素データを、抽出した順序により、一列に配列し、
抽出した第3画素データを、抽出した順序により、一列に配列する
ことを特徴とする請求項1に記載の画素配列装置。 The extraction unit extracts the pixel data as first pixel data every two intervals from a predetermined start position in the acquired pixel data string,
further,
The second pixel data is extracted every two intervals from the four positions after the start position,
Extracting the third pixel data every two intervals from the eight positions after the start position,
The arrangement means arranges the extracted first pixel data in a line according to the extraction order,
further,
The extracted second pixel data is arranged in a line in the order of extraction,
The pixel arrangement apparatus according to claim 1, wherein the extracted third pixel data is arranged in a line in the order of extraction.
前記第1画素データとして、所定数個、画素データを抽出し、
前記第2画素データとして、所定数個、画素データを抽出し、
前記第3画素データとして、所定数個、画素データを抽出する
ことを特徴とする請求項2に記載の画素配列装置。 The extraction means includes
A predetermined number of pixel data is extracted as the first pixel data,
A predetermined number of pixel data is extracted as the second pixel data,
3. The pixel array device according to claim 2, wherein a predetermined number of pieces of pixel data are extracted as the third pixel data.
記憶手段と、
前記画素データ列を、前記記憶手段の所定の連続アドレス領域に、受信順に書き込む書込手段と、
前記連続アドレス領域内の一定間隔毎のアドレスを出力するアドレス制御手段と
を含み、
前記配列手段は、前記出力されたアドレスそれぞれから画素データを読み出し、一列に配列する
ことを特徴とする請求項3に記載の画素配列装置。 The extraction means includes
Storage means;
Writing means for writing the pixel data string in a predetermined continuous address area of the storage means in the order of reception;
Address control means for outputting addresses at regular intervals in the continuous address area, and
The pixel arrangement device according to claim 3, wherein the arrangement unit reads out pixel data from each of the output addresses and arranges the pixel data in a line.
自装置外から、基準クロックと、水平同期信号とを受信する制御信号受信手段と、
基準クロックに同期し、水平カウンタ値をカウントし出力する水平カウンタと、
水平同期信号に同期し、垂直カウンタ値をカウントし出力する垂直カウンタと、
前記水平及び垂直カウンタ値に基づき、ax+by+c(xは、前記水平カウンタ値、yは前記垂直カウンタ値、a、bは、それぞれ所定の定数、cは、抽出を開始する位置に対応する読出開始アドレス)で示されるアドレスを計算し出力するアドレス計算手段と
を含むことを特徴とする請求項4に記載の画素配列装置。 The address control means includes
Control signal receiving means for receiving a reference clock and a horizontal synchronization signal from outside the device;
A horizontal counter that counts and outputs the horizontal counter value in synchronization with the reference clock;
A vertical counter that counts and outputs the vertical counter value in synchronization with the horizontal synchronization signal;
Based on the horizontal and vertical counter values, ax + by + c (x is the horizontal counter value, y is the vertical counter value, a and b are predetermined constants, and c is a read start address corresponding to the position where extraction is started. The pixel array device according to claim 4, further comprising: an address calculation unit that calculates and outputs an address indicated by
3個のラインメモリを含む記憶手段と、
1画素データ転送期間毎に、前記3個のラインメモリから順番に1のラインメモリを選択する制御手段と
を含み、
前記配列手段は、
前記画素データ列から受信順に基づいて画素データを1つ取り出し、当該取り出した画素データを選択されたラインメモリに書き込む書込手段
を含むことを特徴とする請求項3に記載の画素配列装置。 The extraction means includes
Storage means including three line memories;
Control means for selecting one line memory in order from the three line memories for each one pixel data transfer period;
The arrangement means includes
4. The pixel array device according to claim 3, further comprising a writing unit that extracts one piece of pixel data from the pixel data sequence based on the order of reception and writes the extracted pixel data to a selected line memory. 5.
ことを特徴とする請求項6に記載の画素配列装置。 The pixel array device according to claim 6, wherein the writing unit writes pixel data other than a predetermined exclusion position in the pixel data string to the line memory.
各ラインメモリに書き込まれたデータを読み出す場合に、予めラインメモリ毎に定めた個数の画素データは読み捨て、所定個数の画素データを読み出す読出手段を含むことを特徴とする請求項6に記載の画素配列装置。 The arrangement means includes
7. The pixel according to claim 6, further comprising a reading means for discarding a predetermined number of pixel data for each line memory and reading a predetermined number of pixel data when reading data written in each line memory. Array device.
各ラインメモリに書き込まれたデータを読み出す場合に、予めラインメモリ毎に定めた連続アドレス内のデータを読み出す読出手段
を含むことを特徴とする請求項6に記載の画素配列装置。 The arrangement means includes
7. The pixel array device according to claim 6, further comprising: a reading unit that reads data in a continuous address predetermined for each line memory when reading data written in each line memory.
データの読み出し及び書き込みを並行に処理する2ポートメモリと、
前記画素データを前記2ポートメモリに書き込み、又は読み出す場合に、前記固体撮像デバイスが備える光電変換部の2次元配列に基づき実行するデータ処理部と
を含むことを特徴とする請求項3に記載の画素配列装置。 The arrangement means includes
A two-port memory that processes data reading and writing in parallel;
The data processing unit executed when the pixel data is written to or read from the two-port memory, based on a two-dimensional array of photoelectric conversion units included in the solid-state imaging device. Pixel array device.
前記固体撮像素子は、
各光電変換部から読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するために前記光電変換部の各列に対応して設けられている垂直転送部と、
前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と
を含み、
前記垂直転送部及び前記水平転送部は、それぞれが、複数の転送電極を備え、
前記垂直転送部における前記水平転送部に最も近い転送段である垂直最終段が、2n+1(nは1以上の整数)列毎に同じ転送電極構成を有し、
前記2n+1列のうち、一つの列以外の垂直最終段あるいは全ての垂直最終段に、当該垂直最終段から前記水平転送部への転送動作を、当該2n+1列における他の垂直最終段とは独立して制御するために、前記他の垂直最終段とは独立した転送電極が設けられており、
前記信号処理回路は、
前記水平転送部から転送された各信号電荷を画素データに変換し、シーケンシャルに出力する変換手段と、
画素配列装置と
を含み、
前記画素配列装置は、
複数の前記画素データを受信した結果として画素データ列を取得する取得手段と、
取得した前記画素データ列から、一定間隔毎に、画素データを抽出する抽出手段と、
抽出した画素データを、抽出した順序により、一列に配列する配列手段と
を含む
ことを特徴とする固体撮像装置。 A solid-state imaging device including a solid-state imaging device including a plurality of photoelectric conversion units arranged two-dimensionally and a signal processing circuit thereof,
The solid-state imaging device is
A vertical transfer unit provided corresponding to each column of the photoelectric conversion units in order to transfer the signal charges read from the photoelectric conversion units in the vertical direction;
A horizontal transfer unit that horizontally transfers the signal charge received from the vertical transfer unit,
The vertical transfer unit and the horizontal transfer unit each include a plurality of transfer electrodes,
The vertical final stage, which is the transfer stage closest to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit, has the same transfer electrode configuration for every 2n + 1 (n is an integer of 1 or more) columns,
Of the 2n + 1 columns, the transfer operation from the vertical final stage to the horizontal transfer unit is performed independently of the other vertical final stages in the 2n + 1 column in the vertical final stage other than one column or in all vertical final stages. In order to control, a transfer electrode independent of the other vertical final stage is provided,
The signal processing circuit includes:
Conversion means for converting each signal charge transferred from the horizontal transfer unit into pixel data and sequentially outputting the data;
A pixel array device, and
The pixel array device includes:
Obtaining means for obtaining a pixel data string as a result of receiving a plurality of the pixel data;
Extraction means for extracting pixel data at regular intervals from the acquired pixel data sequence;
A solid-state imaging device comprising: arrangement means for arranging the extracted pixel data in a line in the order of extraction.
前記3列のうち、一つの列以外の垂直最終段あるいは全ての垂直最終段に、当該垂直最終段から前記水平転送部への転送動作を、当該3列における他の垂直最終段とは独立して制御するために、前記他の垂直最終段とは独立した転送電極が設けられる
ことを特徴とする請求項11に記載の固体撮像装置。 The vertical final stage, which is the transfer stage closest to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit, has the same transfer electrode configuration every three columns,
Of the three columns, the transfer operation from the vertical final stage to the horizontal transfer unit is performed independently of the other vertical final stages in the three columns. The solid-state imaging device according to claim 11, further comprising a transfer electrode independent of the other vertical final stage.
さらに、
前記開始位置の4個後の位置から、2個間隔毎に、第2画素データを抽出し、
前記開始位置の8個後の位置から、2個間隔毎に、第3画素データを抽出し、
前記配列手段は、抽出した第1画素データを、抽出した順序により、一列に配列し、
さらに、
抽出した第2画素データを、抽出した順序により、一列に配列し、
抽出した第3画素データを、抽出した順序により、一列に配列する
ことを特徴とする請求項12に記載の固体撮像装置。 The extraction unit extracts the pixel data as first pixel data every two intervals from a predetermined start position in the acquired pixel data string,
further,
The second pixel data is extracted every two intervals from the four positions after the start position,
Extracting the third pixel data every two intervals from the eight positions after the start position,
The arrangement means arranges the extracted first pixel data in a line according to the extraction order,
further,
The extracted second pixel data is arranged in a line in the order of extraction,
The solid-state imaging device according to claim 12, wherein the extracted third pixel data is arranged in a line in the order of extraction.
前記第1画素データとして、所定数個、画素データを抽出し、
前記第2画素データとして、所定数個、画素データを抽出し、
前記第3画素データとして、所定数個、画素データを抽出する
ことを特徴とする請求項13に記載の固体撮像装置。 The extraction means includes
A predetermined number of pixel data is extracted as the first pixel data,
A predetermined number of pixel data is extracted as the second pixel data,
The solid-state imaging device according to claim 13, wherein a predetermined number of pieces of pixel data are extracted as the third pixel data.
記憶手段と、
前記画素データ列を、前記記憶手段の所定の連続アドレス領域に、受信順に書き込む書込手段と、
前記連続アドレス領域内の一定間隔毎のアドレスを出力するアドレス制御手段と
を含み、
前記配列手段は、前記出力されたアドレスそれぞれから画素データを読み出し、一列に配列する
ことを特徴とする請求項14に記載の固体撮像装置。 The extraction means includes
Storage means;
Writing means for writing the pixel data string in a predetermined continuous address area of the storage means in the order of reception;
Address control means for outputting addresses at regular intervals in the continuous address area,
The solid-state imaging device according to claim 14, wherein the arrangement unit reads pixel data from each of the output addresses and arranges the pixel data in a line.
自装置外から、基準クロックと、水平同期信号とを受信する制御信号受信手段と、
基準クロックに同期し、水平カウンタ値をカウントし出力する水平カウンタと、
水平同期信号に同期し、垂直カウンタ値をカウントし出力する垂直カウンタと、
前記水平及び垂直カウンタ値に基づき、ax+by+c(xは、前記水平カウンタ値、yは前記垂直カウンタ値、a、bは、それぞれ所定の定数、cは、抽出を開始する位置に対応する読出開始アドレス)で示されるアドレスを計算し出力するアドレス計算手段と
を含むことを特徴とする請求項15に記載の固体撮像装置。 The address control means includes
Control signal receiving means for receiving a reference clock and a horizontal synchronization signal from outside the device;
A horizontal counter that counts and outputs the horizontal counter value in synchronization with the reference clock;
A vertical counter that counts and outputs the vertical counter value in synchronization with the horizontal synchronization signal;
Based on the horizontal and vertical counter values, ax + by + c (x is the horizontal counter value, y is the vertical counter value, a and b are predetermined constants, and c is a read start address corresponding to the position where extraction is started. The solid-state imaging device according to claim 15, further comprising: an address calculation unit that calculates and outputs an address indicated by:
3個のラインメモリを含む記憶手段と、
1画素データ転送期間毎に、前記3個のラインメモリから順番に1のラインメモリを選択する制御手段と
を含み、
前記配列手段は、
前記画素データ列から受信順に基づいて画素データを1つ取り出し、当該取り出した画素データを選択された前記ラインメモリに書き込む書込手段
を含む
ことを特徴とする請求項14に記載の固体撮像装置。 The extraction means includes
Storage means including three line memories;
Control means for selecting one line memory in order from the three line memories for each one pixel data transfer period;
The arrangement means includes
The solid-state imaging device according to claim 14, further comprising a writing unit that extracts one piece of pixel data from the pixel data sequence based on the order of reception and writes the extracted pixel data to the selected line memory.
ことを特徴とする請求項17に記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 17, wherein the writing unit performs writing to the line memory for pixel data other than a predetermined exclusion position in the pixel data string.
各ラインメモリに書き込まれた画素データを読み出す場合に、予めラインメモリ毎に定めた個数の画素データを読み捨て、残りの画素データを読み出す読出手段
を含むことを特徴とする請求項17に記載の固体撮像装置。 The arrangement means includes
18. The solid-state image processing device according to claim 17, further comprising: a reading unit that discards a predetermined number of pixel data for each line memory and reads the remaining pixel data when reading the pixel data written in each line memory Imaging device.
各ラインメモリに書き込まれた画素データを読み出す場合に、予めラインメモリ毎に定めた連続アドレス内の画素データを読み出す読出手段
を含むことを特徴とする請求項17に記載の固体撮像装置。 The arrangement means includes
18. The solid-state imaging device according to claim 17, further comprising: a reading unit that reads out pixel data in a continuous address predetermined for each line memory when reading out the pixel data written in each line memory.
画素データの読み出し及び書き込みを並行に処理する2ポートメモリと、
前記画素データを前記2ポートメモリに書き込み、又は読み出す場合に、前記固体撮像デバイスが備える光電変換部の2次元配列に基づいて行うデータ処理部と
を含むことを特徴とする請求項14に記載の固体撮像装置。 The rearrangement unit includes:
A two-port memory that processes reading and writing of pixel data in parallel;
The data processing unit that performs based on a two-dimensional array of photoelectric conversion units included in the solid-state imaging device when the pixel data is written to or read from the two-port memory. Solid-state imaging device.
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