JP2007511132A

JP2007511132A - オプティカルブラック画素信号出力方法、画像センサー、カメラ

Info

Publication number: JP2007511132A
Application number: JP2006538181A
Authority: JP
Inventors: シュ，ウェイズ
Original assignee: イーストマンコダックカンパニー
Priority date: 2003-11-03
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2007-04-26
Also published as: WO2005046218A1; EP1680915A1; US20050094005A1

Abstract

オプティカルブラック画素から信号を出力する方法であって、前記方法は、光から遮断されたオプティカルブラック画素から複数の記憶回路素子へ信号を転送する段階、複数の記憶回路素子のそれぞれから演算増幅器へ１クロック周期で実質的に同時に信号を転送する段階を有し、前記演算増幅器は、サンプルホールド回路からの全ての信号を平均し、近似平均オプティカルブラック信号を供給する、方法。

Description

本発明は、一般に、画像センサー部品のためのオプティカルブラック画素の分野に関し、より詳細には、各オプティカルブラック画素が、オプティカルブラック信号を生成するため、その結果として画像センサーを較正するために、演算増幅器へ１クロック周期で信号を渡す前記部品に関する。

現在、画像センサーは、複数のアクティブ画素に隣接する複数のオプティカルブラック画素を有し、アクティブ画素の各画素列に基準信号を提供する。この基準信号は、従来知られているように、アクティブ画素からの信号を較正するために利用される。

オプティカルブラック信号を処理する回路は、一般に、オプティカルブラック画素から積分回路へ、各信号を順次クロックに従い動作する手段を有する。この場合、オプティカルブラック画素毎にクロック周期を必要とし、非常に長い処理時間を引き起こす。

現在既知の利用されているオプティカルブラック信号処理方法及び装置は、充分なものであるが、欠点を有する。前記欠点の１つは、信号の逐次処理が時間を消費し非効率であることである。別の欠点は、コストを増大させる積分回路等が必要であることである。

従って、費用効率的にオプティカルブラック信号を効率的に処理する方法及び装置が必要である。

本発明は、上述の欠点の１つ以上を克服する。簡潔に纏めると、本発明のある特長によると、本発明は、画像センサー部品に属す。前記画像センサー部品は、（ａ）電荷に変換される入射光を受信する複数のアクティブ画素、（ｂ）複数のサンプルホールド回路、（ｃ）それぞれが光に応答しそれぞれが光から遮断される複数のオプティカルブラック画素、及び（ｄ）各サンプルホールド回路からの信号を１クロック周期で受信する演算増幅器、を有し、各オプティカルブラック画素からの信号は、サンプルホールド回路の１つに転送され、演算増幅器は、サンプルホールド回路からの信号を平均し、オプティカルブラック信号の近似平均を提供する。

本発明の以上の及び他の側面、目的、特徴及び利点は、以下の好適な実施例の詳細な説明及び請求項、及び図を参照することにより、より明確に理解されるだろう。

本発明は、全てのオプティカルブラック信号を１クロック周期で処理し、積分回路を除去する利点を有する。

図１を参照する。好適な実施例は、行と列の配列に配置された複数の画素を有する、本発明の画像センサー１０を有する。上の部分は、画像の電子的表現を取り込むために利用される複数の画素を有する。画素配列の下の部分（一般に画素の最後の３行）は、画像センサー１０を較正するために利用される複数のオプティカルブラック画素２０を有する。

周知のように及びここで利用されているように、オプティカルブラック画素２０は、種々の方法により光から遮断される。種々の方法は既知なので、本願明細書で説明されない。画素からの信号を読み出すために、複数のサンプルホールド回路３０は、画像センサー１０に接続される。サンプルホールド回路３０はそれぞれ、画素の列と結合される。各サンプルホールド回路は、画素からの画素信号を行毎に受信する。信号の各行は、サンプルホールド回路３０により、実質的に同時に、つまり、１クロック周期で受信される。当業者に明らかなように、オプティカルブラック画素２０は、物理的にサンプルホールド回路３０の隣にあるので、最初に転送されるだろう。

オプティカルブラック画素２０を読み出す時に、各サンプルホールド回路３０に付属するスイッチ４０は、閉じられ、現在サンプルホールド回路３０にある信号をバス５０へ渡される。スイッチ４０が閉じられると、サンプルホールド回路３０は、実質的に同時に、つまり１クロック周期で、動作し、信号はバス５０へ実質的に同時に渡される。後に詳述するように、サンプルホールド回路３０は、１つの入力信号に対し、４つの出力を生成する。各バス５０にかかる電圧は、次に差動増幅器６０へ渡される。差動増幅器６０は、次にサンプルホールド回路３０から送信された信号の平均電圧（又は実質的な平均電圧）を生成する。この計算された平均は、オプティカルブラック画素２０のこの行の平均として利用される。この処理は繰り返され、オプティカルブラック画素２０の各行を差動増幅器６０へ渡し、その対応する行の平均を生成する。サンプルホールド回路及び差動増幅器が示されるが、同様の結果を生成するために如何なる等価回路が利用されて良ことを、当業者は直ちに理解するであろう。

従来知られているように、画像を取り込むために利用される画素を読み出す時に、画素は信号をサンプルホールド回路３０へ渡し、画素の実際の値は差動増幅器６０へ渡される。

図２は、典型的なサンプルホールド回路３０の詳細図を示す。サンプルホールド回路３０は、上述のように入力電圧を受信する。スイッチＳ１及びＳ３が閉じられると、コンデンサーＣｒが充電される。そしてスイッチＳ２及びＳ４が閉じられると、第２のコンデンサーＣｓが充電される。次に、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３が開かれる。次に、スイッチＳ５、Ｓ６、Ｓ７及びＳ８が閉じられ、各コンデンサーＣｒ及びＣｓからの電荷がそれぞれの出力バスへ渡される。

図２及び３を参照する。ノードＡは、バス５０（図１に示される）を通じてＶｏｕｔ（負）と接続される。またノードＢは、バス５０を通じて、演算増幅器６０の入力であるＶｉｎ（正）と接続される。ノードＣは、バス５０を通じて、演算増幅器６０の入力であるＶｉｎ（負）と接続される。そしてノードＤは、バス５０を通じて、Ｖｏｕｔ（正）と接続される。明確な理解のため、図３の符号Ｎ^＊Ｃｒ及びＮ^＊Ｃｓを有するコンデンサーは、図２のコンデンサーＣｒ及びＣｓがＮ個、並列に接続されていることを表す。Ｎは、サンプルホールド回路の実際の数である。

図４は、図１の画像センサー１０の市販用の実施例を示すカメラ７０の斜視図である。図示されたカメラは、一般消費者が見慣れた一般に購入されているカメラである。

本発明は、好適な実施例を参照して説明された。しかしながら、当業者が、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形及び変更を実施することができることが明らかである。

本発明の画像センサー部品のブロック図である。図１の画像センサー部品のサンプルホールド回路の詳細図である。差動増幅器の接続を示す図である。図１の画像センサーの一般の市販用の実施例を示すカメラの斜視図である。

符号の説明

１０画像センサー
２０オプティカルブラック画素
３０サンプルホールド回路
４０スイッチ
５０バス
６０差動増幅器
７０デジタルカメラ

Claims

オプティカルブラック画素からの信号を出力する方法であって、前記方法は、
（ａ）実質的に光から遮断された複数のオプティカルブラック画素から、複数の記憶回路素子へ、信号を転送する段階、及び
（ｂ）複数の記憶回路素子のそれぞれから、演算増幅器へ、１クロック周期で実質的に同時に信号を転送する段階
を有し、
前記演算増幅器は、サンプルホールド回路からの全ての信号を実質的に平均し、近似平均オプティカルブラック信号を供給する、方法。
記憶回路素子は、サンプルホールド回路である、請求項１記載の方法。
演算増幅器として、差動増幅器を設ける段階を更に有する、請求項２記載の方法。
画素信号を複数の画素から複数の記憶素子へ行毎に転送する段階を更に有する、請求項１記載の方法。
画像センサー部品であって、
（ａ）電荷に変換される入射光を受信する複数のアクティブ画素、
（ｂ）複数の記憶素子回路、
（ｃ）それぞれが光に応答しそれぞれが光から遮断される複数のオプティカルブラック画素、及び
（ｄ）各サンプルホールド回路から１クロック周期で信号を受信する演算増幅器
を有し、
各オプティカルブラック画素からの信号は、記憶素子回路の１つに転送され、演算増幅器は、サンプルホールド回路からの信号を平均し、オプティカルブラック信号の近似平均を提供する、画像センサー。
記憶素子回路は、サンプルホールド回路である、請求項５記載の画像センサー。
サンプルホールド回路のそれぞれは、オプティカルブラック画素からの各信号と結合される電荷記憶素子を更に有し、各電荷記憶素子からの信号は演算増幅器へ渡される、請求項６記載の画像センサー。
演算増幅器は、差動増幅器である、請求項５記載の画像センサー。
画素信号は、複数の画素から複数の記憶素子へ、行毎に転送される、請求項５記載の画像センサー。
カメラであって、
画像センサーは、
（ａ）電荷に変換される入射光を受信する複数のアクティブ画素、
（ｂ）複数の記憶素子回路、
（ｃ）それぞれが光に応答しそれぞれが実質的に光から遮断されている、複数のオプティカルブラック画素、及び
（ｄ）各サンプルホールド回路から、１クロック周期で信号を受信する演算増幅器
を有し、各オプティカルブラック画素からの信号は、記憶素子回路の１つへ転送され、演算増幅器は、サンプルホールド回路からの信号を平均し、近似平均オプティカルブラック信号を提供する、
カメラ。
記憶素子回路は、サンプルホールド回路である、請求項１０記載のカメラ。
各サンプルホールド回路は、オプティカルブラック画素からの各信号に結合される電荷記憶素子を更に有し、各電荷記憶素子からの信号は、演算増幅器へ渡される、請求項１１記載のカメラ。
演算増幅器は差動増幅器である、請求項１０記載のカメラ。
画素信号は、複数の画素から複数の記憶素子へ行毎に転送される、請求項１０記載のカメラ。