JP2009232174A - 撮像素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】1水平走査期間において時分割で複数回の蓄積電荷の読み出しに係る処理を行うのに好適な撮像素子を提供する。
【解決手段】撮像素子100を、処理対象のライン位置を示す複数のアドレスを、1水平走査期間において時分割で生成する読出・リセットラインアドレス生成部12と、タイミング制御部13と、駆動パルス発生器14と、センサセルアレイ15と、水平転送部16とを含んだ構成とし、タイミング制御部13を、各種同期信号及び時分割された各分割期間において実行される処理を各構成要素に実行させるための各種基本制御信号を生成し、各水平走査期間における選択ラインアドレス生成回路の有効/無効を示す信号と、各分割期間に対する選択ラインアドレス生成回路の割当の有無を示す信号とから生成される信号を用いて、基本制御信号から実効制御信号を生成し、該実効制御信号を各制御対象の構成要素に供給するようにした。
【選択図】図1
【解決手段】撮像素子100を、処理対象のライン位置を示す複数のアドレスを、1水平走査期間において時分割で生成する読出・リセットラインアドレス生成部12と、タイミング制御部13と、駆動パルス発生器14と、センサセルアレイ15と、水平転送部16とを含んだ構成とし、タイミング制御部13を、各種同期信号及び時分割された各分割期間において実行される処理を各構成要素に実行させるための各種基本制御信号を生成し、各水平走査期間における選択ラインアドレス生成回路の有効/無効を示す信号と、各分割期間に対する選択ラインアドレス生成回路の割当の有無を示す信号とから生成される信号を用いて、基本制御信号から実効制御信号を生成し、該実効制御信号を各制御対象の構成要素に供給するようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は、複数の光電変換素子をマトリックス状に配列してなる光電変換部を有し、前記光電変換素子の構成する所定の画素のラインに対して、1水平走査期間において時分割で複数回の蓄積電荷の読み出しに係る処理を行う撮像素子に関する。
固体撮像装置として、CCD(電荷結合素子)型のイメージセンサ(以下、CCDセンサという)と、CMOS型のイメージセンサ(以下、CMOSセンサという)とがある。更に、高画質と低消費電力とを共に兼ね備えた閾値電圧変調方式のMOS型固体撮像装置(以下、基板変調型センサという)も提案されている。CMOSセンサや基板変調型センサ(以下、CMOSセンサ等という)は、CCDセンサよりも消費電力が少なく、プロセスコストが低いという利点から、近年開発が進んでいる。
CMOSセンサ等においては、光電変換素子であるフォトダイオードに蓄積された電荷を読み出したり、フォトダイオードに蓄積された電荷をリセットしたりする場合に、1ラインずつ処理を行うローリングシャッタモードがある。
また、CMOSセンサには、破壊型と非破壊型の読出処理を行うセンサがある。前者は、蓄積電荷の読み出し後に必ずシャッタ(リセット)処理を行う。そのため、読み出した後に蓄積電荷が空になる。後者は、蓄積電荷を読み出し後もリセットを行わずに維持するため、異なる露光時間で何度でも蓄積電荷の読み出しを行うことができる。従って、非破壊型の読出処理を行うCMOSセンサにおいては、1水平走査期間に時分割で複数回の読出処理を実行することが可能である。
また、CMOSセンサには、破壊型と非破壊型の読出処理を行うセンサがある。前者は、蓄積電荷の読み出し後に必ずシャッタ(リセット)処理を行う。そのため、読み出した後に蓄積電荷が空になる。後者は、蓄積電荷を読み出し後もリセットを行わずに維持するため、異なる露光時間で何度でも蓄積電荷の読み出しを行うことができる。従って、非破壊型の読出処理を行うCMOSセンサにおいては、1水平走査期間に時分割で複数回の読出処理を実行することが可能である。
このような時分割で読み出しを行う技術としては、例えば、特許文献1に記載の物理情報取得装置がある。
特許文献1の物理情報取得装置は、読出アドレスRとこの読出アドレスRにおける電荷蓄積時間を設定するためのシャッタアドレスSの各単位画素に対する駆動制御を、時分割でアドレス設定して対応する単位画素を所定タイミングで駆動する。これにより、共通のアドレスデコード回路を使ってアドレスを設定することができるので、時分割数を増加させたときに、アドレスデコード回路を増加させずに済む。
特開2007−194981号公報
特許文献1の物理情報取得装置は、読出アドレスRとこの読出アドレスRにおける電荷蓄積時間を設定するためのシャッタアドレスSの各単位画素に対する駆動制御を、時分割でアドレス設定して対応する単位画素を所定タイミングで駆動する。これにより、共通のアドレスデコード回路を使ってアドレスを設定することができるので、時分割数を増加させたときに、アドレスデコード回路を増加させずに済む。
しかしながら、上記特許文献1の従来技術においては、時分割数の増加に伴って、撮像部を駆動するための制御信号を発生する回路を時分割数分、用意する必要がある。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、1水平走査期間において時分割で複数回の蓄積電荷の読み出しに係る処理を行うのに好適な撮像素子を提供することを目的としている。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、1水平走査期間において時分割で複数回の蓄積電荷の読み出しに係る処理を行うのに好適な撮像素子を提供することを目的としている。
〔形態1〕 上記目的を達成するために、形態1の撮像素子は、受光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリックス状に配列された構成の光電変換部を備え、該光電変換部の前記光電変換素子の形成する複数のラインにおける所定のラインに対して、各水平走査期間において時分割で複数回の蓄積電荷の読み出しに係る処理を行う撮像素子であって、前記各水平走査期間を時分割してなる複数の分割期間の各分割期間に対応する処理対象の前記ラインの位置を示すアドレスを生成し、該生成したアドレスを前記分割期間毎に順次出力するアドレス生成手段と、前記アドレス生成手段から順次出力される前記アドレスに対応するライン位置の前記光電変換素子を各前記分割期間においてアクティブな状態にするアドレスデコード手段と、前記各分割期間に対する前記処理の有効及び無効を示す期間判定信号を生成し、該生成した期間判定信号を前記分割期間毎に順次出力する期間判定信号発生手段と、前記複数の分割期間に対する前記各分割期間において前記処理を実行するための制御信号を生成し、該生成した制御信号を前記分割期間毎に順次出力する制御信号発生手段と、前記制御信号に基づき、前記アドレスデコード手段でアクティブにされた前記光電変換素子のラインに対して前記処理を実行する処理実行手段と、前記期間判定信号に基づき、前記制御信号発生手段から順次出力される前記制御信号に対して、前記分割期間が有効なときは前記制御信号が前記処理実行手段に供給されるようにし、前記分割期間が無効なときは前記制御信号が前記処理実行手段に供給されないようにする供給制御手段と、を備える。
このような構成であれば、アドレス生成手段によって、各分割期間における処理対象のラインのアドレスが生成されると、アドレスデコード手段によって、生成されたアドレスに対応するライン位置の光電変換素子が分割期間毎に順次アクティブにされる。
一方、期間判定信号生成手段において、各分割期間に対する処理の有効及び無効を示す期間判定信号が生成され、該生成された期間判定信号が出力される。また、制御信号発生手段においても、複数の分割期間に対する各分割期間において処理手段に処理を実行させるための制御信号が順次生成され、該生成した制御信号が分割期間毎に順次出力される。
一方、期間判定信号生成手段において、各分割期間に対する処理の有効及び無効を示す期間判定信号が生成され、該生成された期間判定信号が出力される。また、制御信号発生手段においても、複数の分割期間に対する各分割期間において処理手段に処理を実行させるための制御信号が順次生成され、該生成した制御信号が分割期間毎に順次出力される。
分割期間毎に期間判定信号が出力され、且つ制御信号が出力されると、供給制御手段は、これらの信号を受信し、受信した期間判定信号に基づき、対応する分割期間が有効であるときは、受信した制御信号を処理手段に供給し、対応する分割期間が無効であるときは、受信した制御信号が処理実行手段に供給されないようにする。
処理実行手段は、制御信号が供給されると、該制御信号に基づき、アドレスデコード手段によってアクティブにされたラインを構成する光電変換素子に対する、蓄積電荷の読み出しに係る処理を実行する。
処理実行手段は、制御信号が供給されると、該制御信号に基づき、アドレスデコード手段によってアクティブにされたラインを構成する光電変換素子に対する、蓄積電荷の読み出しに係る処理を実行する。
つまり、制御信号発生手段は、各分割期間に対する制御信号を生成し、これを分割期間毎に順次出力することができるので、制御信号の発生する回路を共通化することができる。従って、時分割数が増加しても、制御信号を発生する回路を増加させずに撮像素子を構成することができるという効果が得られる。
更に、期間判定信号によって、各分割期間における制御信号の処理実行手段への供給の有無を制御することができるので、例えば、各分割期間のうち、一時的に処理を停止したい期間があった場合に、その期間に対しては、無効を示す期間判定信号を出力することで、処理の実行を停止することができる。つまり、制御信号の発生側で何ら制御をすることなく、処理の実行と停止を簡易に制御することができるという効果が得られる。
更に、期間判定信号によって、各分割期間における制御信号の処理実行手段への供給の有無を制御することができるので、例えば、各分割期間のうち、一時的に処理を停止したい期間があった場合に、その期間に対しては、無効を示す期間判定信号を出力することで、処理の実行を停止することができる。つまり、制御信号の発生側で何ら制御をすることなく、処理の実行と停止を簡易に制御することができるという効果が得られる。
具体的に、例えば、読み出しに係る処理の内容が全ての分割期間において共通の場合に、制御信号生成手段は、同じ制御信号を繰り返し出力することになる。このような場合に、ある分割期間で処理を一時的に停止させたいときは、制御信号生成手段の出力はそのままに、期間判定信号を無効にするだけでよくなる。つまり、制御信号を発生する側の回路構成を簡易な構成とすることができる。
ここで、上記蓄積電荷の読み出しに係る処理とは、光電変換素子に蓄積された蓄積電荷の読出処理、読み出された蓄積電荷のアナログ信号をデジタル信号に変換する処理、読み出された蓄積電荷のアナログ信号のレベルを調節するレベル調節処理、アナログ信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去処理、光電変換素子に蓄積された蓄積電荷を空にするリセットする処理、デジタル信号を出力する処理などの一部または全部が含まれる。以下、形態10の撮像素子において同様である。
また、上記制御信号は、上記各処理を処理実行手段に実行させるための信号である。以下、形態10の撮像素子において同様である。
また、上記処理実行手段は、読み出しに係る処理を実行するための各種回路を含み、駆動パルス発生器、タイミング制御器、光電変換素子から信号を読み出す回路、AGC回路、A/Dコンバータなどを含んで構成される。以下、形態10の撮像素子において同様である。
また、上記処理実行手段は、読み出しに係る処理を実行するための各種回路を含み、駆動パルス発生器、タイミング制御器、光電変換素子から信号を読み出す回路、AGC回路、A/Dコンバータなどを含んで構成される。以下、形態10の撮像素子において同様である。
〔形態2〕 更に、形態2の撮像素子は、形態1に記載の撮像素子において、前記アドレス生成手段は、前記時分割数と少なくとも同数のアドレスカウンタと、前記各アドレスカウンタの動作を独立に制御する動作制御部と、前記各アドレスカウンタを時分割で順次選択し、該選択したアドレスカウンタのカウント値を前記ラインの位置を示すアドレスとして出力するアドレス選択回路とを含んで構成される手段であり、前記各水平走査期間における前記各アドレスカウンタの有効及び無効の状態を示すアドレスカウンタ有効制御信号を生成し、該生成したアドレスカウンタ有効制御信号を出力するアドレスカウンタ有効制御信号発生手段と、前記各分割期間に対する前記各アドレスカウンタの割り当ての有無の状態を示すアドレスカウンタ割当信号を生成し、該生成したアドレスカウンタ割当信号を出力するアドレスカウンタ割当信号発生手段と、を備え、前記期間判定信号発生手段は、前記アドレスカウンタ有効制御信号が有効状態を示し、且つ前記アドレスカウンタ割当信号が割り当て有りを示す状態のときに、前記処理の有効を示す前記期間判定信号を生成し、この組み合わせ以外の状態のときに、前記処理の無効を示す前記期間判定信号を生成する。
このような構成であれば、上記読み出しに係る処理を時分割で行うときに、該時分割数と少なくとも同数のアドレスカウンタのカウント動作をそれぞれ独立に制御することで、適切なアドレスを生成し且つ適切なタイミングで該生成したアドレスをデコードすることができる。
例えば、各水平走査期間をN個に時分割して、各アドレスカウンタのカウント動作を独立に制御し、撮像素子に、各水平走査期間において、例えば、N種類の蓄積電荷の読出処理及びリセット処理を行わせることができるアドレスを時分割で生成し、該生成したアドレスを時分割でデコードすることができる。これにより、撮像素子に、光電変換部の一部の光電変換素子から高速で電荷を読み出させたり、任意の行数を飛び越しながら電荷を読み出させたり、インターレース読み出しを行わせたりなど様々な読出処理を実行させることができる。
例えば、各水平走査期間をN個に時分割して、各アドレスカウンタのカウント動作を独立に制御し、撮像素子に、各水平走査期間において、例えば、N種類の蓄積電荷の読出処理及びリセット処理を行わせることができるアドレスを時分割で生成し、該生成したアドレスを時分割でデコードすることができる。これにより、撮像素子に、光電変換部の一部の光電変換素子から高速で電荷を読み出させたり、任意の行数を飛び越しながら電荷を読み出させたり、インターレース読み出しを行わせたりなど様々な読出処理を実行させることができる。
また、読出処理用のアドレスカウンタと、リセット処理用のアドレスカウンタとをそれぞれ独立に制御することができるので、読み出しのタイミングとリセットのタイミングとを正確に制御することができる。
更に、アドレスカウンタ有効制御信号発生手段によって、各水平走査期間における各アドレスカウンタの有効及び無効の状態を示すアドレスカウンタ有効制御信号(以下、AC有効制御信号と称す)を生成してこれを出力し、アドレスカウンタ割当信号発生手段によって、各分割期間に対する前記各アドレスカウンタの割り当ての有無の状態を示すアドレスカウンタ割当信号(以下、AC割当信号と称す)を生成してこれを出力することができる。
更に、アドレスカウンタ有効制御信号発生手段によって、各水平走査期間における各アドレスカウンタの有効及び無効の状態を示すアドレスカウンタ有効制御信号(以下、AC有効制御信号と称す)を生成してこれを出力し、アドレスカウンタ割当信号発生手段によって、各分割期間に対する前記各アドレスカウンタの割り当ての有無の状態を示すアドレスカウンタ割当信号(以下、AC割当信号と称す)を生成してこれを出力することができる。
ここで、AC有効制御信号は、各アドレスカウンタに対して生成され、各水平走査期間における各アドレスカウンタのカウント値が有効か無効かを示す信号である。
また、AC割当信号は、各アドレスカウンタに対して生成され、各アドレスカウンタが1水平走査期間における複数の分割期間のどの期間に割り当てられているのか(対応しているのか)を示す信号である。
また、AC割当信号は、各アドレスカウンタに対して生成され、各アドレスカウンタが1水平走査期間における複数の分割期間のどの期間に割り当てられているのか(対応しているのか)を示す信号である。
そして、期間判定信号生成手段は、AC有効制御信号が有効を示し、且つAC割当信号が割り当てられていることを示す状態であるときには、その分割期間において読み出しに係る処理が有効であることを示す期間判定信号を生成し、これらの組み合わせ以外の状態のときは、その分割期間において読み出しに係る処理が無効であることを示す期間判定信号を生成する。つまり、AC有効制御信号及びAC割当信号の少なくとも一方が、無効を示す状態か、割り当てられていないことを示す状態のときは、処理が無効であることを示す期間判定信号が生成される。
これにより、AC有効制御信号によって、各水平走査期間において処理を行わせたくないアドレスカウンタの設定を容易に行えると共に、AC割当信号によって、各分割期間に対する各アドレスカウンタの割当を容易に行うことができるという効果が得られる。
更に、アドレスカウンタが無効な状態となっているときに、期間判定信号によって、無効となるアドレスカウンタの割り当てられた分割期間に対して、読み出しに係る処理が確実に行われないように制御信号の供給制御を行うことができるという効果が得られる。
更に、アドレスカウンタが無効な状態となっているときに、期間判定信号によって、無効となるアドレスカウンタの割り当てられた分割期間に対して、読み出しに係る処理が確実に行われないように制御信号の供給制御を行うことができるという効果が得られる。
〔形態3〕 更に、形態3の撮像素子は、形態2に記載の撮像素子において、前記アドレスカウンタ有効制御信号発生手段は、前記有効及び無効の状態をハイレベル及びローレベルの2種類の信号状態で示す前記アドレスカウンタ有効制御信号を生成し、前記アドレスカウンタ割当信号発生手段は、前記割り当ての有無の状態をハイレベル及びローレベルの2種類の信号状態で示す前記アドレスカウンタ割当信号を生成し、前記期間判定信号発生手段は、前記アドレスカウンタ有効制御信号と前記アドレスカウンタ割当信号との論理積を演算する第1の論理積演算部を含み、該第1の論理積演算部の演算結果を示す信号に基づき前記期間判定信号を生成する。
このような構成であれば、例えば、信号のハイレベル(以下、Hレベルと称す)を「有効」に対応付け、ローレベル(以下、Lレベルと称す)を「無効」に対応付けてAC有効制御信号を生成することで、アドレスカウンタが有効か無効かを簡易に判断することができる。同様に、AC割当信号についても、例えば、Hレベルを割り当てられている状態に、Lレベルを割り当てられていない状態に対応付けて信号を生成することで、割り当ての有無を簡易に判断することができる。
更に、期間判定信号生成手段は、AC有効制御信号及びAC割当信号の論理積の演算結果に基づき、期間判定信号を生成することができるので、例えば、各信号のHレベルを有効及び割当有りにそれぞれ対応づけることで、AC有効制御信号及びAC割当信号が共にHレベルのときは、これらの論理積により、Hレベルの期間判定信号を生成することができる。従って、制御信号の供給制御を容易且つ適切に行うことができるという効果が得られる。
〔形態4〕 更に、形態4の撮像素子は、形態3に記載の撮像素子において、前記供給制御手段は、前記制御信号と前記期間判定信号との論理積を演算する第2の論理積演算部を含み、該第2の論理積演算部の演算結果を示す信号を前記処理実行手段に供給するようになっている。
このような構成であれば、期間判定信号と制御信号の論理積を演算するだけで、制御信号の供給制御を適切に行うことができるので、制御信号の供給制御を容易に行うことができるという効果が得られる。
このような構成であれば、期間判定信号と制御信号の論理積を演算するだけで、制御信号の供給制御を適切に行うことができるので、制御信号の供給制御を容易に行うことができるという効果が得られる。
〔形態5〕 更に、形態5の撮像素子は、形態2乃至4のいずれか1に記載の撮像素子において、前記各アドレスカウンタを制御するための制御情報を取得する制御情報取得手段を備え、前記動作制御部は、前記制御情報取得手段で取得した制御情報に基づき、前記各アドレスカウンタを独立に制御する。
このような構成であれば、制御情報を用いて、簡易に各アドレスカウンタに任意のカウント動作を行わせることができるという効果が得られる。
このような構成であれば、制御情報を用いて、簡易に各アドレスカウンタに任意のカウント動作を行わせることができるという効果が得られる。
〔形態6〕 更に、形態6の撮像素子は、形態5に記載の撮像素子において、
水平同期信号に基づき生成されたカウンタ更新クロックに基づきカウント動作を行う基準カウンタを備え、
前記制御情報は、前記各アドレスカウンタのオフセット値を含み、
前記動作制御部は、前記オフセット値と前記基準カウンタのカウント値とが一致したときに、該一致のタイミングをトリガとして、前記各アドレスカウンタにカウント動作を開始させることを特徴とする。
水平同期信号に基づき生成されたカウンタ更新クロックに基づきカウント動作を行う基準カウンタを備え、
前記制御情報は、前記各アドレスカウンタのオフセット値を含み、
前記動作制御部は、前記オフセット値と前記基準カウンタのカウント値とが一致したときに、該一致のタイミングをトリガとして、前記各アドレスカウンタにカウント動作を開始させることを特徴とする。
このような構成であれば、例えば、水平同期信号そのもの又は該水平同期信号を内部の動作クロックでサンプリングし直したものなどをトリガとしてカウント動作を行う基準カウンタのカウント値を基準として、各アドレスカウンタのカウント動作の開始タイミングを制御することができるので、各水平走査期間において時分割で行われる様々な読出処理に対して、露光時間の管理を容易に行うことができるという効果が得られる。
〔形態7〕 更に、形態7の撮像素子は、形態5又は6に記載の撮像素子において、
前記制御情報は、前記各アドレスカウンタのステップ幅値、スタートライン値及びライン幅値を含み、
前記動作制御部は、前記ステップ幅値に基づき、前記各アドレスカウンタのカウント動作時のステップ幅を設定すると共に、前記各アドレスカウンタに、前記設定したステップ幅でカウントをさせ、前記スタートライン値に基づき、前記各アドレスカウンタの初期値を設定すると共に、前記各アドレスカウンタのカウントを、前記設定した初期値から開始させ、前記ライン幅値に基づき、前記各アドレスカウンタの最大カウント値を設定すると共に、前記各アドレスカウンタに、前記設定した初期値から前記設定した最大カウント値までの範囲内でカウント動作を行わせることを特徴とする。
前記制御情報は、前記各アドレスカウンタのステップ幅値、スタートライン値及びライン幅値を含み、
前記動作制御部は、前記ステップ幅値に基づき、前記各アドレスカウンタのカウント動作時のステップ幅を設定すると共に、前記各アドレスカウンタに、前記設定したステップ幅でカウントをさせ、前記スタートライン値に基づき、前記各アドレスカウンタの初期値を設定すると共に、前記各アドレスカウンタのカウントを、前記設定した初期値から開始させ、前記ライン幅値に基づき、前記各アドレスカウンタの最大カウント値を設定すると共に、前記各アドレスカウンタに、前記設定した初期値から前記設定した最大カウント値までの範囲内でカウント動作を行わせることを特徴とする。
このような構成であれば、各アドレスカウンタに、制御情報の1つであるステップ幅値によって設定されるステップ幅でカウントを行わせることができるので、所望のステップ幅値が設定されるように制御情報を用意することで、各アドレスカウンタに所望のステップ幅でカウントを行わせることができる。これにより、ステップ幅分の行を間引きしながら電荷の読み出しを行わせることができるので、撮像素子に、電荷の高速読出処理を行わせることができるという効果が得られる。
更に、各アドレスカウンタに、制御情報の1つであるスタートライン値によって設定されるアドレスカウンタの初期値からカウントを開始させることができるので、所望の初期値が設定されるように制御情報を用意することで、各アドレスカウンタに所望の初期値からカウントを開始させることができる。これにより、撮像素子に、光電変換部における任意の位置の光電変換素子から蓄積電荷の読出処理及びリセット処理を開始させることができるという効果が得られる。
更に、各アドレスカウンタに、制御情報の1つであるライン幅値によって設定される最大カウント値を超えない範囲で、各アドレスカウンタにカウント動作を行わせることができる。従って、撮像素子に、光電変換部における、初期値から最大カウント値までの各カウント値に対応するライン位置の光電変換素子から構成される領域に対してのみ蓄積電荷の読出処理及びリセット処理を行わせることができるという効果が得られる。
ここで、上記ステップ幅は、例えば、ステップ幅が「1」であれば、カウント値は1、2、3、・・・と1ずつ増加し、「2」であれば、1、3、5・・・と2ずつ増加する(アップカウントの場合で且つカウンタの初期値が「1」の場合)。一方、ダウンカウントの場合は、ステップ幅が「1」であれば、・・・3、2、1と1ずつ減少し、「2」であれば、・・・5、3、1と2ずつ減少する。つまり、ステップ幅が「n」であれば、アップカウントの場合は、1、1+n、1+2n、・・・とカウンタの初期値に対してnずつ増加し、ダウンカウントの場合は、・・・m−n、m−2n、m−3n・・・とカウンタの初期値mに対してnずつ減少する。
〔形態8〕 更に、形態8の撮像素子は、形態7に記載の撮像素子において、
前記アドレスカウンタに、前記初期値から前記最大カウント値までの範囲内で行われるカウント動作を連続で繰り返し行わせる繰り返しモードが設定可能となっており、
前記動作制御部は、前記繰り返しモードが設定された前記アドレスカウンタに対して、前記設定した初期値から前記設定した最大カウント値までの範囲内で行われるカウント動作を連続で繰り返し行わせることを特徴とする。
前記アドレスカウンタに、前記初期値から前記最大カウント値までの範囲内で行われるカウント動作を連続で繰り返し行わせる繰り返しモードが設定可能となっており、
前記動作制御部は、前記繰り返しモードが設定された前記アドレスカウンタに対して、前記設定した初期値から前記設定した最大カウント値までの範囲内で行われるカウント動作を連続で繰り返し行わせることを特徴とする。
このような構成であれば、撮像素子に、初期値から最大カウント値までの各カウント値に対応するライン位置の光電変換素子から構成される領域に対して、連続で繰り返し蓄積電荷の読出処理及びリセット処理を行わせることができる。これにより、例えば、撮像素子が光電変換部の全領域に対して1ラインずつ順に電荷を読み出している間に、該撮像素子に、光電変換部の一部の領域から複数回連続で電荷を読み出させることができるという効果が得られる。
〔形態9〕 更に、形態9の撮像素子は、形態8に記載の撮像素子において、
前記制御情報は、前記各アドレスカウンタのウェイト値を含み、
前記動作制御部は、前記ウェイト値に基づき、前記各アドレスカウンタのウェイト用のカウント数であるウェイトカウント数を設定し、前記繰り返しモードが設定された前記アドレスカウンタにおいて、前記繰り返し行われるカウント動作の各回の動作が終了する毎に、該アドレスカウンタに、前記設定したウェイトカウント数をカウントさせると共に、該ウェイトカウント数をカウントしている間は、該カウント値を無効とする信号を前記アドレスデコード回路に出力することを特徴とする。
前記制御情報は、前記各アドレスカウンタのウェイト値を含み、
前記動作制御部は、前記ウェイト値に基づき、前記各アドレスカウンタのウェイト用のカウント数であるウェイトカウント数を設定し、前記繰り返しモードが設定された前記アドレスカウンタにおいて、前記繰り返し行われるカウント動作の各回の動作が終了する毎に、該アドレスカウンタに、前記設定したウェイトカウント数をカウントさせると共に、該ウェイトカウント数をカウントしている間は、該カウント値を無効とする信号を前記アドレスデコード回路に出力することを特徴とする。
このような構成であれば、繰り返し行われるカウント動作の各回の間にウェイトを入れることができるので、例えば、任意の行数の領域に対して繰り返し電荷の読出処理を行ったときに、フレーム同期をし易くできるという効果が得られる。
〔形態10〕 一方、上記目的を達成するために、形態10の撮像素子は、受光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリックス状に配列された構成の光電変換部を備え、該光電変換部の前記光電変換素子の形成する複数のラインにおける所定のラインに対して、各水平走査期間において時分割で複数回の蓄積電荷の読み出しに係る処理を行う撮像素子であって、前記各水平走査期間を時分割してなる複数の分割期間の各分割期間に対応する処理対象の前記ラインの位置を示すアドレスを生成し、該生成したアドレスを前記分割期間毎に順次出力するアドレス生成手段と、前記アドレス生成手段から順次出力される前記アドレスに対応するライン位置の前記光電変換素子を各前記分割期間においてアクティブな状態にするアドレスデコード手段と、前記各分割期間に対する前記処理の有効及び無効を示す期間判定信号を生成し、該生成した期間判定信号を前記分割期間毎に順次出力する期間判定信号発生手段と、前記各分割期間において前記処理を実行するための制御信号を時分割で生成し、該生成した制御信号を前記分割期間毎に順次出力する制御信号発生手段と、前記制御信号発生手段から出力された制御信号に基づき、前記アドレスデコード手段でアクティブにされた前記光電変換素子のラインに対して前記処理を実行する処理実行手段と、を備える。
このような構成であれば、アドレス生成手段によって、各分割期間における処理対象のラインのアドレスが生成されると、アドレスデコード手段によって、生成されたアドレスに対応するライン位置の光電変換素子が分割期間毎に順次アクティブにされる。
一方、期間判定信号生成手段において、各分割期間に対する処理の有効及び無効を示す期間判定信号が生成され、該生成された期間判定信号が出力される。また、制御信号発生手段においても、各分割期間において処理手段に処理を実行させるための制御信号が時分割で生成され、該生成した制御信号が分割期間毎に順次出力される。
一方、期間判定信号生成手段において、各分割期間に対する処理の有効及び無効を示す期間判定信号が生成され、該生成された期間判定信号が出力される。また、制御信号発生手段においても、各分割期間において処理手段に処理を実行させるための制御信号が時分割で生成され、該生成した制御信号が分割期間毎に順次出力される。
処理実行手段は、順次出力される制御信号に基づき、アドレスデコード手段によってアクティブにされたラインに対して、蓄積電荷の読み出しに係る処理を実行する。
つまり、制御信号発生手段は、各分割期間に対する制御信号を時分割で生成し、これを分割期間毎に出力することができるので、制御信号の発生回路を共通化することができる。従って、時分割数が増加しても、制御信号を発生する回路を増加させずに撮像素子を構成することができるという効果が得られる。
つまり、制御信号発生手段は、各分割期間に対する制御信号を時分割で生成し、これを分割期間毎に出力することができるので、制御信号の発生回路を共通化することができる。従って、時分割数が増加しても、制御信号を発生する回路を増加させずに撮像素子を構成することができるという効果が得られる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図1〜図7は、本発明に係るアドレス生成装置及び撮像素子の実施の形態を示す図である。
まず、本発明に係る撮像素子の構成を図1に基づき説明する。図1は、本発明に係る撮像素子100の構成を示すブロック図である。
撮像素子100は、ローリングシャッタ方式によって露光時間を制御する撮像素子であって、図1に示すように、外部システムコントローラ(不図示)との間でデータの送受信を行う通信部10と、システムコントローラからの各種データを記憶するレジスタ11と、センサセルアレイ15における蓄積電荷の読出処理、蓄積電荷のリセット処理などを含む蓄積電荷の読み出しに係る処理の処理対象となるセンサセルのライン位置を示すアドレスを生成する読出・リセットラインアドレス生成部12と、各構成要素の動作タイミングを制御するタイミング制御部13とを含んで構成される。
まず、本発明に係る撮像素子の構成を図1に基づき説明する。図1は、本発明に係る撮像素子100の構成を示すブロック図である。
撮像素子100は、ローリングシャッタ方式によって露光時間を制御する撮像素子であって、図1に示すように、外部システムコントローラ(不図示)との間でデータの送受信を行う通信部10と、システムコントローラからの各種データを記憶するレジスタ11と、センサセルアレイ15における蓄積電荷の読出処理、蓄積電荷のリセット処理などを含む蓄積電荷の読み出しに係る処理の処理対象となるセンサセルのライン位置を示すアドレスを生成する読出・リセットラインアドレス生成部12と、各構成要素の動作タイミングを制御するタイミング制御部13とを含んで構成される。
通信部10は、システムコントローラ(不図示)から、読出・リセットラインアドレス生成部12におけるアドレスカウンタの動作を制御する制御データなどを受信してレジスタ11に記憶する。
読出・リセットラインアドレス生成部12は、1水平走査期間を複数の期間に分割してなる各分割期間における、蓄積電荷の読み出しに係る処理対象のライン位置を示すアドレスを生成し、該生成したアドレスに対応するライン位置のセンサセルを時分割で順次アクティブにする。
読出・リセットラインアドレス生成部12は、1水平走査期間を複数の期間に分割してなる各分割期間における、蓄積電荷の読み出しに係る処理対象のライン位置を示すアドレスを生成し、該生成したアドレスに対応するライン位置のセンサセルを時分割で順次アクティブにする。
タイミング制御部13は、読出・リセットラインアドレス生成部12、駆動パルス発生器14及び水平転送部16を駆動制御する制御信号(ピクセルクロック、水平同期信号、垂直同期信号、実効制御信号)を生成し、これらの制御信号を適宜選択して前記各構成要素に出力する。
撮像素子100は、更に、読出・リセットラインアドレス生成部12からの選択信号及びタイミング制御部13からの各種制御信号に基づき、選択ラインのセンサセルを駆動する信号を発生する駆動パルス発生器14と、センサセルアレイ15と、選択ラインのセンサセルから読み出した電荷から構成される画素信号データ(アナログデータ)をライン単位で出力する水平転送部16とを含んで構成される。
撮像素子100は、更に、読出・リセットラインアドレス生成部12からの選択信号及びタイミング制御部13からの各種制御信号に基づき、選択ラインのセンサセルを駆動する信号を発生する駆動パルス発生器14と、センサセルアレイ15と、選択ラインのセンサセルから読み出した電荷から構成される画素信号データ(アナログデータ)をライン単位で出力する水平転送部16とを含んで構成される。
駆動パルス発生器14は、読出・リセットラインアドレス生成部12からの選択信号に基づき、該選択信号で選択されるセンサセルに蓄積された電荷を読み出す読出処理及び該センサセルに蓄積された電荷を空にする(リセットする)リセット処理を実行するための駆動パルス信号を生成し、該生成した駆動パルス信号をセンサセルアレイ15に出力する。
センサセルアレイ15は、CMOS技術を用いて構成された複数のセンサセル(画素)をマトリクス状に配設し、各ライン毎のセンサセルに対して、アドレス線、リセット線及び読出し線が共通に接続され、前記3つの制御線を介して各種駆動パルス信号が各ラインを構成するセンサセルに送信される。そして、アドレス線及び読出し線が有効になると、該読出線を介して蓄積電荷を水平転送部16に転送する構成となっている。
水平転送部16は、画素信号読出回路16aと、A/Dコンバータ16bとを含んで構成される。
画素信号読出回路16aは、センサセルアレイ15の選択ラインの各画素から蓄積電荷量に応じたレベルの画素信号データを読み出し、該読み出した画素信号データを各画素のライン毎にラインメモリ(不図示)に記憶する。
画素信号読出回路16aは、センサセルアレイ15の選択ラインの各画素から蓄積電荷量に応じたレベルの画素信号データを読み出し、該読み出した画素信号データを各画素のライン毎にラインメモリ(不図示)に記憶する。
A/Dコンバータ16bは、ラインメモリに記憶されたアナログの画素信号データをデジタルのデータ(以下、画素データと称す)に変換し、該変換して得られる画素データをライン単位に出力する。
図2及び図3に基づき、読出・リセットラインアドレス生成部12及びタイミング制御部13の内部構成を説明する。
図2及び図3に基づき、読出・リセットラインアドレス生成部12及びタイミング制御部13の内部構成を説明する。
ここで、図2は、読出・リセットラインアドレス生成部12及びタイミング制御部13の内部構成を示すブロック図である。また、図3は、アドレス選択回路123aの動作例を示す図である。
読出・リセットラインアドレス生成部12は、図2に示すように、カウンタ更新クロック生成部120と、基準カウンタ121と、選択ラインアドレス生成部122と、アドレス選択回路123と、アドレスデコード部124とを含んで構成される。
読出・リセットラインアドレス生成部12は、図2に示すように、カウンタ更新クロック生成部120と、基準カウンタ121と、選択ラインアドレス生成部122と、アドレス選択回路123と、アドレスデコード部124とを含んで構成される。
カウンタ更新クロック生成部120は、タイミング制御部13から入力されるピクセルクロック(CLK)、水平同期信号(HSYNC)に基づき、センサセルアレイ15の1ラインのセンサセルの走査周期となるクロックを生成し、これを基準カウンタ121及び選択ラインアドレス生成部122の各選択ラインアドレス生成回路122a〜122dに出力する。
例えば、タイミング制御部13からの水平同期信号をそのまま出力しても良いし、水平同期信号を内部の動作クロックでサンプリングし直して新規にカウンタ更新クロックを生成し出力しても良い。本実施の形態においては、後者の方法を用いることとする。
基準カウンタ121は、カウンタ更新クロック生成部120から入力されるカウンタ更新クロックと、タイミング制御部13から入力されるピクセルクロック及び垂直同期信号(VSYNC)とに基づきカウント動作を実行する。具体的には、基準カウンタ121は、センサセルアレイ15に対する「有効画素ライン数(例えば、16)+帰線画素ライン数(例えば、4)」の範囲(20)を繰り返しカウントする。
基準カウンタ121は、カウンタ更新クロック生成部120から入力されるカウンタ更新クロックと、タイミング制御部13から入力されるピクセルクロック及び垂直同期信号(VSYNC)とに基づきカウント動作を実行する。具体的には、基準カウンタ121は、センサセルアレイ15に対する「有効画素ライン数(例えば、16)+帰線画素ライン数(例えば、4)」の範囲(20)を繰り返しカウントする。
選択ラインアドレス生成部122は、1水平走査期間における、蓄積電荷の読み出しに係る処理の時分割数と同数の選択ラインアドレス生成回路を有し、レジスタ11に記憶された各種制御データに基づき各選択ラインアドレス生成回路を独立に制御し、処理対象となるライン位置を示すアドレスを生成する。本実施の形態においては、各水平走査期間を4つの期間に均等に時分割する。以下、この4つに時分割してなる各期間を時系列順に分割期間A〜Dと称す。
1水平走査期間を4つの分割期間A〜Dに時分割したので、選択ラインアドレス生成部122は、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dの4つの回路を有した構成となる。
アドレス選択回路123は、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dを、時分割された各分割期間毎に1つずつ順番に選択し、該選択した選択ラインアドレス生成回路で生成されたアドレス(カウント値)を、第1〜第4ACマスク信号に基づき、アドレスカウンタが有効な状態にあるものに対しては、アドレスデコード部124に出力する。
アドレス選択回路123は、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dを、時分割された各分割期間毎に1つずつ順番に選択し、該選択した選択ラインアドレス生成回路で生成されたアドレス(カウント値)を、第1〜第4ACマスク信号に基づき、アドレスカウンタが有効な状態にあるものに対しては、アドレスデコード部124に出力する。
具体的に、各水平走査期間における上記分割期間A〜Dの各期間に対して、それぞれ選択ラインアドレス生成回路が予め割り当てられており、アドレス選択回路123は、まず、この割当内容に基づき、各分割期間に対応する選択ラインアドレス生成回路を選択する。
本実施の形態においては、図3に示すように、分割期間Aに対して選択ラインアドレス生成回路122aを、分割期間Bに対して同122bを、分割期間Cに対して同122cを、分割期間Dに対して同122dをそれぞれ割り当てる。そして、分割期間A〜Dの順に、各割り当てられた選択ラインアドレス生成回路を選択する。
本実施の形態においては、図3に示すように、分割期間Aに対して選択ラインアドレス生成回路122aを、分割期間Bに対して同122bを、分割期間Cに対して同122cを、分割期間Dに対して同122dをそれぞれ割り当てる。そして、分割期間A〜Dの順に、各割り当てられた選択ラインアドレス生成回路を選択する。
更に、上記選択した選択ラインアドレス生成回路に対するACマスク信号がHレベルであった場合は、この回路から入力されたアドレスを有効としてアドレスデコード部124に出力する。一方、ACマスク信号がLレベルであった場合は、該当の回路から入力されたアドレスを無効とする。この場合は、無効であることを示す信号をアドレスデコード部124に出力する。従って、1水平走査期間において、最大4つのアドレスが時分割でアドレスデコード部124に順次出力される。
なお、アドレス選択回路123の選択ラインアドレス生成回路の切り替えの制御(選択制御)は、タイミング制御部13によって行われる(詳細は後述)。
アドレスデコード部124は、アドレス選択回路123からアドレス(カウント値)が入力されると、センサセルアレイ15における該入力されたアドレスの示すライン位置のセンサセルを有効(アクティブ)にする選択信号を、駆動パルス発生器14に出力する。
アドレスデコード部124は、アドレス選択回路123からアドレス(カウント値)が入力されると、センサセルアレイ15における該入力されたアドレスの示すライン位置のセンサセルを有効(アクティブ)にする選択信号を、駆動パルス発生器14に出力する。
一方、タイミング制御部13は、図2に示すように、同期信号発生回路130と、水平基準カウンタ(HBC)131と、AC割当信号発生回路132と、基本制御信号発生回路133と、ACマスク信号発生回路134と、実効制御信号発生回路135とを含んで構成される。
同期信号発生回路130は、水平同期、垂直同期のタイミングを制御する為に外部からもしくは内部で生成される制御信号と、不図示のオシレータ等の基準クロック信号発生器からの基準クロック信号(CLK)とに基づき、ピクセルクロック(PCLK)、垂直同期信号(VSYNC)及び水平同期信号(HSYNC)を生成し、該生成した各種同期信号を出力する。
同期信号発生回路130は、水平同期、垂直同期のタイミングを制御する為に外部からもしくは内部で生成される制御信号と、不図示のオシレータ等の基準クロック信号発生器からの基準クロック信号(CLK)とに基づき、ピクセルクロック(PCLK)、垂直同期信号(VSYNC)及び水平同期信号(HSYNC)を生成し、該生成した各種同期信号を出力する。
水平基準カウンタ131は、同期信号発生回路130において発生された、水平同期信号の立上がりエッジをトリガとして初期化され、PCLKの立上がりエッジのカウントを開始する。更に、水平基準カウンタ131は、各分割期間A〜Dが経過する毎に初期化され、各分割期間におけるカウント値をAC割当信号発生回路132と、基本制御信号発生回路133にそれぞれ出力する。このとき、各分割期間を経過後の初期化において内部ステートを1ずつインクリメントする。なお、水平同期信号による初期化時は、内部ステートを「0」に初期化し、分割期間Aの経過後の初期化で「1」に、同Bの初期化で「2」に、同Cの初期化で「3」にインクリメントする。この内部ステートの値は、AC割当信号発生回路132に出力される。
AC割当信号発生回路132は、カウンタ更新クロック生成部120からのカウンタ更新クロックに同期して、水平基準カウンタ131の内部ステート値をデコードし、分割期間A〜Dの各期間に対して各選択ラインアドレス生成回路の割り当ての有無を示す第1〜第4アドレスカウンタ割当信号(AC割当信号)を生成し、該生成した第1〜第4AC割当信号をACマスク信号発生回路134に出力する。本実施の形態において、第1〜第4AC割当信号は、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dにそれぞれ対応し、Hレベルの期間が該当する分割期間に割り当てられている状態を示し、Lレベルの期間が該当する分割期間に割り当てられていない状態を示す。
なお、AC割当信号発生回路132は、水平同期信号及び水平基準カウンタ131が初期化されるタイミングで状態を遷移させる方式でAC割当信号を生成する構成としてもよい。
基本制御信号発生回路133は、水平基準カウンタ131のカウント値をデコードして、各分割期間で行われる読み出しに係る各処理を実行するための各種基本制御信号を生成し、該生成した各種基本制御信号を実効制御信号発生回路135に順次出力する。
基本制御信号発生回路133は、水平基準カウンタ131のカウント値をデコードして、各分割期間で行われる読み出しに係る各処理を実行するための各種基本制御信号を生成し、該生成した各種基本制御信号を実効制御信号発生回路135に順次出力する。
ここで、基本制御信号は、蓄積電荷の読出処理を実現するための各回路の制御信号群からなるLOAD信号、蓄積電荷のリセット処理を実現するための各回路の制御信号群からなるReset信号、画素信号データをデジタルの画素データに変換するためのA/Dコンバータ16bを制御する制御信号群からなるADC信号、A/Dコンバータ16bでA/D変換して得られる画素データを出力するための各回路の制御信号群からなるDOUT信号などが含まれる。
ACマスク信号発生回路134は、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dからの第1〜第4アドレスカウンタ有効制御信号(AC有効制御信号)と、AC割当信号発生回路132からの第1〜第4AC割当信号とに基づき、第1〜第4のアドレスカウンタマスク信号(以下、ACマスク信号と称す)を生成し、該生成した第1〜第4ACマスク信号を実効制御信号発生回路135に出力する。
ここで、第1〜第4AC有効制御信号は、Hレベルのときに、その期間における該当するアドレスカウンタが有効である状態を示し、Lレベルのときに、その期間における該当するアドレスカウンタが無効である状態を示す。
具体的に、ACマスク信号発生回路134は、AND回路を含んで構成されており、該AND回路による、第1〜第4AC有効制御信号と、第1〜第4AC割当信号とのそれぞれの論理積結果を示す信号を第1〜第4ACマスク信号として出力する。論理積は、第1AC有効制御信号と第1AC割当信号、第2AC有効制御信号と第2AC割当信号、第3AC有効制御信号と第3AC割当信号、第4AC有効制御信号と第4AC割当信号との各組み合わせに対して行ない、この順に、それぞれの論理積結果の信号が第1〜第4ACマスク信号となる。
具体的に、ACマスク信号発生回路134は、AND回路を含んで構成されており、該AND回路による、第1〜第4AC有効制御信号と、第1〜第4AC割当信号とのそれぞれの論理積結果を示す信号を第1〜第4ACマスク信号として出力する。論理積は、第1AC有効制御信号と第1AC割当信号、第2AC有効制御信号と第2AC割当信号、第3AC有効制御信号と第3AC割当信号、第4AC有効制御信号と第4AC割当信号との各組み合わせに対して行ない、この順に、それぞれの論理積結果の信号が第1〜第4ACマスク信号となる。
つまり、AC有効制御信号が有効(Hレベル)で、AC割当信号が割り当て有り(Hレベル)のときに、Hレベルのマスク信号が出力され、AC有効制御信号及びAC割当信号のいずれか一方でもLレベルの場合は、Lレベルのマスク信号が出力される。
実効制御信号発生回路135は、基本制御信号発生回路133からの各分割期間に対する各種基本制御信号(LOAD、ADC、Resetなど)と、ACマスク信号発生回路134からの第1〜第4のACマスク信号とに基づき、実効制御信号を生成し、該生成した実効制御信号を制御対象の各構成要素(駆動パルス発生器14、水平転送部16など)に出力する。
実効制御信号発生回路135は、基本制御信号発生回路133からの各分割期間に対する各種基本制御信号(LOAD、ADC、Resetなど)と、ACマスク信号発生回路134からの第1〜第4のACマスク信号とに基づき、実効制御信号を生成し、該生成した実効制御信号を制御対象の各構成要素(駆動パルス発生器14、水平転送部16など)に出力する。
具体的に、実効制御信号発生回路135は、AND回路を含んで構成されており、各種基本制御信号と、各ACマスク信号との論理積結果の信号を実効制御信号として出力する。
つまり、ACマスク信号がLレベルであるときは、実効制御信号は全てLレベルの信号となり、制御対象の各構成要素には、Lレベルの実効制御信号が供給される(信号無しと等価)。これにより、制御対象の各構成要素を動作させないようにする。一方、ACマスク信号がHレベルであるときは、基本制御信号がそのまま制御対象の各構成要素に供給される。これにより、制御対象の各構成要素が動作する。
つまり、ACマスク信号がLレベルであるときは、実効制御信号は全てLレベルの信号となり、制御対象の各構成要素には、Lレベルの実効制御信号が供給される(信号無しと等価)。これにより、制御対象の各構成要素を動作させないようにする。一方、ACマスク信号がHレベルであるときは、基本制御信号がそのまま制御対象の各構成要素に供給される。これにより、制御対象の各構成要素が動作する。
次に、図4に基づき、選択ラインアドレス生成回路122aの内部構成を説明する。
ここで、図4は、アップカウントをする場合の選択ラインアドレス生成回路122aの内部構成例を示すブロック図である。
選択ラインアドレス生成回路122aは、図4に示すように、比較回路A1220と、制御部1221と、初期値生成回路1222と、加算回路A1223と、セレクタ回路1224と、アドレスカウンタ1225と、加算回路B1226と、比較回路B1227とを含んで構成される。
ここで、図4は、アップカウントをする場合の選択ラインアドレス生成回路122aの内部構成例を示すブロック図である。
選択ラインアドレス生成回路122aは、図4に示すように、比較回路A1220と、制御部1221と、初期値生成回路1222と、加算回路A1223と、セレクタ回路1224と、アドレスカウンタ1225と、加算回路B1226と、比較回路B1227とを含んで構成される。
本実施の形態において、カウンタ更新クロックは、1水平走査期間を1クロックの周期とするクロックであり、アドレスカウンタ1225におけるカウント値の更新は、カウンタ更新クロックの立上がりエッジで行うものとする。従って、カウンタ更新クロックが「High」である期間の規定は必要としない。
ここで、レジスタ11には、アドレスカウンタ1225の制御データとして、各動作モードの設定情報、オフセット値、スタートライン値、ライン幅値、ステップ値、ウェイト値などが記憶される。これらの情報は、ユーザによって、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dのそれぞれに対して設定されるもので、各選択ラインアドレス生成回路において、アドレスカウンタ1225のカウント動作の制御に用いられる。
ここで、レジスタ11には、アドレスカウンタ1225の制御データとして、各動作モードの設定情報、オフセット値、スタートライン値、ライン幅値、ステップ値、ウェイト値などが記憶される。これらの情報は、ユーザによって、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dのそれぞれに対して設定されるもので、各選択ラインアドレス生成回路において、アドレスカウンタ1225のカウント動作の制御に用いられる。
本実施の形態において、上記動作モードとしては、通常モード、繰り返しモード及び初期値加算モードがある。これらの詳細については後述する。
オフセット値は、アドレスカウンタ1225のカウント動作の開始タイミングを決定するために用いられる。
スタートライン値は、アドレスカウンタ1225のカウント値の初期値と、カウントを行うカウント幅(範囲)を設定するための値である。
オフセット値は、アドレスカウンタ1225のカウント動作の開始タイミングを決定するために用いられる。
スタートライン値は、アドレスカウンタ1225のカウント値の初期値と、カウントを行うカウント幅(範囲)を設定するための値である。
ライン幅値は、アドレスカウンタ1225がカウントを行うカウント幅(範囲)を設定するための値である。具体的に、スタートライン値とライン幅値とからカウント幅を設定する。
ステップ値は、アドレスカウンタ1225のカウントアップ時のステップ幅を設定するための値である。
ステップ値は、アドレスカウンタ1225のカウントアップ時のステップ幅を設定するための値である。
ウェイト値は、繰り返しモード又は初期値加算モードが設定されているときに、カウントの初期値から最大カウント値までの範囲内で行われるカウント動作を繰り返すときの、各回のカウント動作間にウェイトを入れるための値である。
比較回路A1220は、レジスタ11から取得したオフセット値と、基準カウンタ121のカウント値とを比較する回路であり、オフセット値とカウント値とが一致したときはこのことを通知する信号を制御部1221に出力する。
比較回路A1220は、レジスタ11から取得したオフセット値と、基準カウンタ121のカウント値とを比較する回路であり、オフセット値とカウント値とが一致したときはこのことを通知する信号を制御部1221に出力する。
制御部1221は、初期値生成回路1222、加算回路A1223、セレクタ回路1224の動作を制御することで、アドレスカウンタ1225のカウント動作を制御する機能を有している。また、アドレスカウンタ1225のカウント動作に応じて、ACマスク信号発生回路134に対して選択ラインアドレスの有効/無効を制御するための、先述したアドレスカウンタ有効制御信号(第1AC有効制御信号)を出力する機能を有している。
初期値生成回路1222は、レジスタ11に記憶されたスタートライン値をセレクタ回路1224に出力し、また、初期値加算モードが設定されているときに、レジスタ11に記憶されたステップ値に基づき初期値を生成する回路である。
加算回路A1223は、アドレスカウンタのカウント値とレジスタ11に記憶されたステップ値とを加算する回路である。
加算回路A1223は、アドレスカウンタのカウント値とレジスタ11に記憶されたステップ値とを加算する回路である。
セレクタ回路1224は、制御部1221からの制御信号に応じて、加算回路A1223から入力された値と、初期値生成回路1222から入力された値とのいずれか一方をアドレスカウンタ1225に出力する回路である。
アドレスカウンタ1225は、セレクタ回路1224から入力された値を、選択ラインのアドレスとしてアドレス選択回路123に出力すると共に、加算回路A1223に出力する機能を有している。
アドレスカウンタ1225は、セレクタ回路1224から入力された値を、選択ラインのアドレスとしてアドレス選択回路123に出力すると共に、加算回路A1223に出力する機能を有している。
加算回路B1226は、レジスタ11に記憶されたスタートライン値とライン幅値とを加算する回路である。
比較回路B1227は、加算回路A1223の加算結果Aと、加算回路B1226の加算結果Bとを比較し、「加算結果A≧加算結果B」となったことを検出して、これを制御部1221に通知する回路である。
比較回路B1227は、加算回路A1223の加算結果Aと、加算回路B1226の加算結果Bとを比較し、「加算結果A≧加算結果B」となったことを検出して、これを制御部1221に通知する回路である。
以下、通常モード、繰り返しモード、初期値加算モードにおいて共通の動作を説明する。
まず、制御部1221は、動作の開始を検出すると、「スタート待ち」の状態となり、この状態において、比較回路A1220から、オフセット値と基準カウンタ121のカウント値とが一致したことを通知する信号が入力されると、初期値生成回路1222に、レジスタ11から取得したスタートライン値をそのままセレクタ回路1224に入力するように指示信号を出力する。
まず、制御部1221は、動作の開始を検出すると、「スタート待ち」の状態となり、この状態において、比較回路A1220から、オフセット値と基準カウンタ121のカウント値とが一致したことを通知する信号が入力されると、初期値生成回路1222に、レジスタ11から取得したスタートライン値をそのままセレクタ回路1224に入力するように指示信号を出力する。
初期値生成回路1222は、指示信号が入力されると、レジスタ11から取得したスタートライン値をそのままセレクタ回路1224に出力する。
更に、制御部1221は、初期値生成回路1222からセレクタ回路1224に入力されたスタートライン値がそのままアドレスカウンタ1225に出力されるように、セレクタ回路1224を制御する。具体的に、オフセット値とカウント値とが一致したときに、そのことを通知する信号をセレクタ回路1224に出力する。
更に、制御部1221は、初期値生成回路1222からセレクタ回路1224に入力されたスタートライン値がそのままアドレスカウンタ1225に出力されるように、セレクタ回路1224を制御する。具体的に、オフセット値とカウント値とが一致したときに、そのことを通知する信号をセレクタ回路1224に出力する。
これにより、セレクタ回路1224は、初期値生成回路1222から入力されたスタートライン値をアドレスカウンタ1225に出力し、アドレスカウンタ1225において、スタートライン値がカウント値の初期値として設定される。
更に、制御部1221は、アドレスカウンタ1225を更新する(カウントアップさせる)タイミング(カウンタ更新クロックの立上がりエッジ)で、第1AC有効制御信号をACマスク信号発生回路134に出力すると共に、内部の状態を「カウントアップモード」へと変更する。
更に、制御部1221は、アドレスカウンタ1225を更新する(カウントアップさせる)タイミング(カウンタ更新クロックの立上がりエッジ)で、第1AC有効制御信号をACマスク信号発生回路134に出力すると共に、内部の状態を「カウントアップモード」へと変更する。
アドレス選択回路123は、並列に選択ラインアドレス生成回路122b〜122dからのアドレス値も入力されるので、ACマスク信号発生回路134からの第1〜第4ACマスク信号に基づき、時分割で有効な選択ラインアドレスを選択し、該選択したアドレス値をアドレスデコード部124に出力する。具体的に、第1〜第4ACマスク信号のうちHレベルのものに対応する選択ラインアドレス生成回路からのアドレス値を有効と判断し、このアドレス値をアドレスデコード部124に出力する。一方、ACマスク信号がLレベルである場合は、該当する選択ラインアドレス生成回路からのアドレス値は無効であると判断し、このアドレス値をアドレスデコード部124に出力しない。なお、第1〜第4ACマスク信号は、先述したように、分割期間A〜Dの各期間において1つだけがHレベルとなるようにACマスク信号発生回路134において生成される。
アドレスデコード部124は、アドレス選択回路123から入力されたアドレス値に対してデコード処理を行う。デコード処理は、具体的に、入力されたアドレス値の示すライン位置のセンサセルを有効にする選択信号を、駆動パルス発生器14に出力する処理となる。駆動パルス発生器14は、アドレスデコード部124からの選択信号に基づき、読出処理又はリセット処理のうち指定された処理に応じたパルス信号をセンサセルアレイ15に出力する。
また、内部の状態が「カウントアップモード」へと変更されると、加算回路A1223は、アドレスカウンタ1225からのカウント値に、レジスタ11から取得したステップ値を加算して、該加算結果Aを、セレクタ回路1224及び比較回路B1227に出力する。但し、制御部1221から「加算禁止」の指示がある場合は、アドレスカウンタ1225から入力されたカウント値を、そのままセレクタ回路1224及び比較回路B1227に出力する。
一方、加算回路B1226は、レジスタ11から取得したスタートライン値とライン幅値とを加算し、該加算結果を比較回路B1227に入力する。これにより、加算結果Bは「最大カウント値(最終ラインのアドレス値)+1」となる。
比較回路B1227は、加算回路B1226から入力された加算結果Bと、加算回路A1223から入力された加算結果Aとを比較し、「加算結果A≧加算結果B」となったときに、制御部1221にこのことを通知する信号を出力する。
制御部1221は、比較回路B1227から上記通知を受けると、レジスタ11に記憶された設定モードに応じた動作を行う。
比較回路B1227は、加算回路B1226から入力された加算結果Bと、加算回路A1223から入力された加算結果Aとを比較し、「加算結果A≧加算結果B」となったときに、制御部1221にこのことを通知する信号を出力する。
制御部1221は、比較回路B1227から上記通知を受けると、レジスタ11に記憶された設定モードに応じた動作を行う。
次に、通常モード、繰り返しモード及び初期値加算モードの各動作について説明する。
まず、通常モードについて説明する。
通常モードは、繰り返しモード及び初期値加算モードが設定されていない状態を示し、基準カウンタ121とオフセット値とが一致する毎に、アドレスカウンタ1225に、上記「加算結果A≧加算結果B」が検出されるまでのカウントアップ動作を実行させるモードである。
まず、通常モードについて説明する。
通常モードは、繰り返しモード及び初期値加算モードが設定されていない状態を示し、基準カウンタ121とオフセット値とが一致する毎に、アドレスカウンタ1225に、上記「加算結果A≧加算結果B」が検出されるまでのカウントアップ動作を実行させるモードである。
具体的に、制御部1221は、上記「加算結果A≧加算結果B」が検出されると、カウンタ更新クロックの立上がりエッジで、再び「スタート待ち」の状態に戻ると共に、選択ラインのアドレスを無効とするための第1AC有効制御信号(Lレベル)をACマスク信号発生回路134に出力する。
そして、再び、基準カウンタ121とオフセット値とが一致する(比較回路A1220から一致の通知を受ける)と、初期値生成回路1222に、該初期値生成回路1222に入力されたスタートライン値をそのままセレクタ回路1224に入力するように指示信号を出力し、「加算結果A≧加算結果B」が検出されるまで、上記同様のカウントアップ動作を実行させる。
そして、再び、基準カウンタ121とオフセット値とが一致する(比較回路A1220から一致の通知を受ける)と、初期値生成回路1222に、該初期値生成回路1222に入力されたスタートライン値をそのままセレクタ回路1224に入力するように指示信号を出力し、「加算結果A≧加算結果B」が検出されるまで、上記同様のカウントアップ動作を実行させる。
次に、繰り返しモードについて説明する。
繰り返しモードは、アドレスカウンタ1225に、初期値から最大カウント値までの範囲内における、上記「加算結果A≧加算結果B」となるまでのカウントアップ動作を、連続で繰り返し実行させるモードである。
具体的に、繰り返しモードが設定されている場合に、制御部1221は、比較回路B1227から「加算結果A≧加算結果B」の通知を受けると、まず、レジスタ11からウェイト値を取得し、ウェイト値の回数だけカウンタ更新クロックのカウントを行い、次に、上記同様に、スタートライン値を初期値生成回路1222及びセレクタ回路1224を介してアドレスカウンタ1225に設定し、該設定した初期値から再びカウント動作を実行させる。
繰り返しモードは、アドレスカウンタ1225に、初期値から最大カウント値までの範囲内における、上記「加算結果A≧加算結果B」となるまでのカウントアップ動作を、連続で繰り返し実行させるモードである。
具体的に、繰り返しモードが設定されている場合に、制御部1221は、比較回路B1227から「加算結果A≧加算結果B」の通知を受けると、まず、レジスタ11からウェイト値を取得し、ウェイト値の回数だけカウンタ更新クロックのカウントを行い、次に、上記同様に、スタートライン値を初期値生成回路1222及びセレクタ回路1224を介してアドレスカウンタ1225に設定し、該設定した初期値から再びカウント動作を実行させる。
また、制御部1221は、ウェイト動作を開始すると同時に、選択ラインのアドレスを無効とする第1AC有効制御信号(Lレベル)をACマスク信号発生回路134に出力する。
これにより、ACマスク信号発生回路134において、第1AC有効制御信号と第1AC割当信号との論理積結果がLレベルとなり、Lレベルの第1ACマスク信号がアドレス選択回路123に出力される。その結果、アドレス選択回路123では、選択ラインアドレス生成回路122aからの選択ラインアドレスは無効と判断され、このアドレス値は、アドレスデコード部124に出力されない。従って、選択ラインに対応するセンサセルは非アクティブ(無効)のままとなる。
これにより、ACマスク信号発生回路134において、第1AC有効制御信号と第1AC割当信号との論理積結果がLレベルとなり、Lレベルの第1ACマスク信号がアドレス選択回路123に出力される。その結果、アドレス選択回路123では、選択ラインアドレス生成回路122aからの選択ラインアドレスは無効と判断され、このアドレス値は、アドレスデコード部124に出力されない。従って、選択ラインに対応するセンサセルは非アクティブ(無効)のままとなる。
なお、ウェイト値が「0」である場合は、ウェイト動作は省かれて、初期値の設定が行われる。
また、繰り返しモードが設定されている場合に、制御部1221は、比較回路A1220からの、オフセット値と基準カウンタ121のカウント値との一致が検出されたことを示す通知を最初の1回目だけ受け付け、以降の通知は無効とする。
また、繰り返しモードが設定されている場合に、制御部1221は、比較回路A1220からの、オフセット値と基準カウンタ121のカウント値との一致が検出されたことを示す通知を最初の1回目だけ受け付け、以降の通知は無効とする。
次に、初期値加算モードについて説明する。
初期値加算モードは、ステップ幅の値が「2」以上のときに、アドレスカウンタ1225に、繰り返しカウント動作を行わせると共に、ステップ幅の値と繰り返し回数とが一致するまで、上記比較回路Bの比較結果が「加算結果A≧加算結果B」となるまでのカウントアップ動作が行われる毎に、現在のアドレスカウンタ1225の初期値に「1」を加算し、該加算後の値を新たな初期値として次のカウント動作を行わせるモードである。
初期値加算モードは、ステップ幅の値が「2」以上のときに、アドレスカウンタ1225に、繰り返しカウント動作を行わせると共に、ステップ幅の値と繰り返し回数とが一致するまで、上記比較回路Bの比較結果が「加算結果A≧加算結果B」となるまでのカウントアップ動作が行われる毎に、現在のアドレスカウンタ1225の初期値に「1」を加算し、該加算後の値を新たな初期値として次のカウント動作を行わせるモードである。
具体的に、初期値加算モードが設定されている場合に、制御部1221は、比較回路B1227から「加算結果A≧加算結果B」の通知を受けると、まず、レジスタ11からウェイト値を取得し、該ウェイト値の回数だけカウンタ更新クロックのカウントを行い、次に、初期値生成回路1222に、初期値の加算処理を実行させる指示信号を出力する。
初期値生成回路1222は、制御部1221から上記指示信号が入力されると、現在の初期値に「1」を加算し、該加算結果を新たな初期値として、セレクタ回路1224に出力する。
初期値生成回路1222は、制御部1221から上記指示信号が入力されると、現在の初期値に「1」を加算し、該加算結果を新たな初期値として、セレクタ回路1224に出力する。
更に、制御部1221は、初期値生成回路1222からセレクタ回路1224に入力された新たな初期値がそのままアドレスカウンタ1225に出力されるように、セレクタ回路1224を制御する。
これにより、セレクタ回路1224は、初期値生成回路1222から入力された新たな初期値をアドレスカウンタ1225に出力し、アドレスカウンタ1225において、新たな初期値がカウント値の初期値として設定される。
これにより、セレクタ回路1224は、初期値生成回路1222から入力された新たな初期値をアドレスカウンタ1225に出力し、アドレスカウンタ1225において、新たな初期値がカウント値の初期値として設定される。
上記ウェイト動作、初期値の加算動作は、ステップ幅の値と同じ回数だけ繰り返し実行される。そして、繰り返し回数値がステップ幅の値と同じ値になったときに、制御部1221は、加算後の初期値を、加算前の最初の初期値に戻し、該初期値から再び上記同様のカウント動作及び初期値の加算動作を実行する。例えば、ステップ幅が「4」で、加算前の最初の初期値が「1」の場合は、最初の初期値「1」、及び該初期値を1ずつ増加させた新たな初期値「2」、「3」、「4」からのカウント動作を順に行い、しかる後、4回目のカウント動作における初期値「4」を、最初の初期値「1」へと戻し、再び同様のカウント動作を繰り返す。
なお、ダウンカウントする場合には、ステップ値、ライン幅値をそれぞれ減算する処理に変更する。加算回路B1226の処理は具体的には『スタートライン値−ライン幅値+1』となる。ダウンカウントなので、比較回路B1227の演算を『加算結果A≦加算結果B)と変更し、初期値生成回路1222では、『スタートライン値+ステップ値−1』を初期値とする。比較回路A1220が一致を検出し、制御部1221に通知後、制御部1221はダウンカウントモードに移行する。その他の動作は基本的にはアップカウントと同様である。
また、選択ラインアドレス生成回路122b〜122dについても、上記選択ラインアドレス生成回路122aと同様の構成となるので説明を省略する。但し、選択ラインアドレス生成回路122b〜122dに対しては、各信号名が、第2〜第4AC有効制御信号、第2〜第4AC割当信号、第2〜第4ACマスク信号となる。
次に、図5〜図7に基づき、本実施の形態のより具体的な動作を説明する。
ここで、図5は、読出・リセットラインアドレス生成部12の動作を説明するための図であり、(a)は、画素のライン構成の一例を示す図であり、(b)は、制御データの一例を示す図であり、(c)は、各カウンタの出力値の一例を示す図である。また、図6は、図5(a)の丸で囲まれた水平走査期間における、読出・リセットラインアドレス生成部12及びタイミング制御部13で生成される各信号のタイミングチャートである。また、図7は、読出・リセットラインアドレス生成部12の各信号と基本制御信号発生回路133で発生する基本制御信号とのタイミングチャートである。
ここで、図5は、読出・リセットラインアドレス生成部12の動作を説明するための図であり、(a)は、画素のライン構成の一例を示す図であり、(b)は、制御データの一例を示す図であり、(c)は、各カウンタの出力値の一例を示す図である。また、図6は、図5(a)の丸で囲まれた水平走査期間における、読出・リセットラインアドレス生成部12及びタイミング制御部13で生成される各信号のタイミングチャートである。また、図7は、読出・リセットラインアドレス生成部12の各信号と基本制御信号発生回路133で発生する基本制御信号とのタイミングチャートである。
ここでは、各水平走査期間の分割期間A〜Dの各期間において、同じ処理(蓄積電荷の読出処理、読み出した画素信号データのデジタル変換処理及び蓄積電荷のリセット処理)を行う場合を説明する。
更に、図5(a)に示すように、有効画素ラインをライン番号1〜ライン番号16とし、帰線画素ラインをライン番号17〜ライン番号20とする。更に、有効画素ラインのうち、ライン番号1〜3を高速読み出し対象画素ラインとし、ライン番号4〜16を通常読み出し対象画素ラインとする。なお、基準カウンタ121は、「0」〜「19」の範囲のカウント動作をステップ幅「1」で繰り返し行うように制御される。
更に、図5(a)に示すように、有効画素ラインをライン番号1〜ライン番号16とし、帰線画素ラインをライン番号17〜ライン番号20とする。更に、有効画素ラインのうち、ライン番号1〜3を高速読み出し対象画素ラインとし、ライン番号4〜16を通常読み出し対象画素ラインとする。なお、基準カウンタ121は、「0」〜「19」の範囲のカウント動作をステップ幅「1」で繰り返し行うように制御される。
まず、システムコントローラから、撮像素子100に対して、制御データが送信され、該制御データが通信部10を介してレジスタ11に記憶される。
制御データは、図5(b)に示すように、オフセット値が、選択ラインアドレス生成回路122aに対して「0」、同回路122bに対して「1」、同回路122cに対して「4」、同回路122dに対して「10」がそれぞれ設定(記憶)されている。
制御データは、図5(b)に示すように、オフセット値が、選択ラインアドレス生成回路122aに対して「0」、同回路122bに対して「1」、同回路122cに対して「4」、同回路122dに対して「10」がそれぞれ設定(記憶)されている。
また、スタートライン値は、選択ラインアドレス生成回路122a及び122bに対して「1」が設定され、選択ラインアドレス生成回路122c及び122dに対して「4」が設定されている。また、ライン幅値は、選択ラインアドレス生成回路122aに対して「16」が設定され、選択ラインアドレス生成回路122bに対して「3」が設定され、選択ラインアドレス生成回路122c及び122dに対して「13」が設定されている。
また、ステップ値は、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dに対して「1」が設定され、ウェイト値は、選択ラインアドレス生成回路122bに対して「1」が設定されている。また、選択ラインアドレス生成回路122bに対して繰り返しモードが設定され、残りの回路に対しては通常モードが設定されている。
そして、読出・リセットラインアドレス生成部12は、システムコントローラから動作開始の指示を受けると、各選択ラインアドレス生成回路122a〜122dがスタート待ち状態へと移行する。以下、他の回路と区別するため、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dの各構成要素に対して各符号の後にそれぞれa〜dを付して説明する。
そして、読出・リセットラインアドレス生成部12は、システムコントローラから動作開始の指示を受けると、各選択ラインアドレス生成回路122a〜122dがスタート待ち状態へと移行する。以下、他の回路と区別するため、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dの各構成要素に対して各符号の後にそれぞれa〜dを付して説明する。
スタート待ち状態において、同期信号発生回路130からの垂直同期信号及び水平同期信号に同期して、基準カウンタ121のカウント値が「0」に初期化され、図5(c)に示すように、基準カウンタ121が、初期値「0」からカウント動作を開始する。カウント値が「0」になると、選択ラインアドレス生成回路122aのオフセット値「0」と一致するため、スタートライン値「1」がアドレスカウンタ1225aに初期値として設定される。
このとき、制御部1221aは、比較回路A1220aから、オフセット値「0」と基準カウンタ121のカウント値との一致検出の通知を受けると、現在「スタート待ち」の状態にあるため、次のカウンタ更新クロックの立上がりエッジのタイミングで「カウントアップモード」に移行すると共に、図5(c)に示すように、Hレベルの第1AC有効制御信号をACマスク信号発生回路134に出力する。
一方、タイミング制御部13は、システムコントローラから動作開始の指示を受けると、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dと同期をとって、同期信号発生回路130からの水平同期信号をトリガとして、水平基準カウンタ131のカウント値及び内部ステート値を「0」に初期化する。そして、水平基準カウンタ131において、同期信号発生回路130からのPCLKのカウントを開始すると共に、水平同期信号をトリガとした初期化処理と、分割期間A〜Dの各期間が経過する毎に水平基準カウンタ131のカウント値を「0」に初期化する処理と、内部ステートに1を加算する処理とを繰り返し行う。このカウント値及びステート値は、AC割当信号発生回路132と基本制御信号発生回路133とにそれぞれ出力される。
AC割当信号発生回路132は、水平基準カウンタ131からカウント値及び内部ステート値「0」を受信すると、該内部ステート値「0」をデコードして、図6及び図7に示すように、分割期間AにおいてHレベルとなる第1AC割当信号と、分割期間AにおいてLレベルとなる第2〜第4AC割当信号とを生成し、これらをACマスク信号発生回路134に出力する。
つまり、水平基準カウンタ131からの内部ステート値「0〜3」をそれぞれデコードすることで、分割期間AにおいてHレベルとなり、分割期間B〜DにおいてLレベルとなる第1AC割当信号と、分割期間BにおいてHレベルとなり分割期間A、C、DにおいてLレベルとなる第2AC割当信号と、分割期間CにおいてHレベルとなり分割期間A、B、DにおいてLレベルとなる第3AC割当信号と、分割期間DにおいてHレベルとなり分割期間A〜CにおいてLレベルとなる第4AC割当信号とを生成し、これらを順次ACマスク信号発生回路134に出力する。
また、基本制御信号発生回路133は、水平基準カウンタ131からのカウント値をデコードして、図6及び図7に示すように、蓄積電荷の読出処理に係るLOAD信号、読み出した信号のA/D変換処理に係るADC信号、蓄積電荷のリセット処理に係るReset信号をこの順番で順次生成し、該生成したLOAD信号、ADC信号及びReset信号を実効制御信号発生回路135に順次出力する。本実施の形態においては、分割期間A〜Dにおいて、同じ処理を繰り返し行うため、同じ内容の基本制御信号のセット(LOAD信号、ADC信号及びReset信号)が分割期間毎に繰り返し出力される。
ACマスク信号発生回路134は、制御部1221aから第1AC有効制御信号を受信し、AC割当信号発生回路132から第1AC割当信号を受信すると、AND回路によってこれらの論理積を演算し、該論理積結果を示すLレベル又はHレベルの第1ACマスク信号を生成して、これをアドレス選択回路123及び実効制御信号発生回路135にそれぞれ出力する。
具体的に、第1AC有効制御信号及び第1AC割当信号が共にHレベルのときは、第1ACマスク信号もHレベルとなり、第1AC有効制御信号及び第1AC割当信号のいずれか一方がLレベルのときは、第1ACマスク信号もLレベルとなる。
なお、第1AC割当信号は、分割期間Aの間だけHレベルとなるので、第1AC有効制御信号がHレベルのときに、第1ACマスク信号も分割期間Aの間だけHレベルとなる信号になる。
なお、第1AC割当信号は、分割期間Aの間だけHレベルとなるので、第1AC有効制御信号がHレベルのときに、第1ACマスク信号も分割期間Aの間だけHレベルとなる信号になる。
また、実効制御信号発生回路135では、AND回路によって、基本制御信号発生回路133から受信した基本制御信号と、第1ACマスク信号との論理積演算が行われ、この論理積結果の信号が実効制御信号として制御対象の各構成要素に供給される。つまり、第1AC有効制御信号がHレベルのときに、分割期間Aの期間は第1ACマスク信号がHレベルの信号となるので、基本制御信号発生回路133からの基本制御信号がそのまま実効制御信号として制御対象の各構成要素に供給される。
更に、制御部1221aは、初期値生成回路1222aに対して、セレクタ回路1224aに「スタートライン値=1」を出力するように指示信号を出力すると共に、セレクタ回路1224aに対して、初期値生成回路1222aからの入力値(=1)をアドレスカウンタ1225aに出力するように指示信号を出力する。これにより、アドレスカウンタ1225aには初期値「1」が設定される。そして、この設定値「1」がアドレス選択回路123に出力される。
アドレス選択回路123は、分割期間Aの間は、第1ACマスク信号がHレベルとなるので、その間だけ、カウント値「1」をアドレスデコード部124に出力する。
これにより、アドレス値「1」に対応するライン位置のセンサセルがアクティブにされ、且つ基本制御信号が制御対象の各構成要素に供給されるので、アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理が実行される。
これにより、アドレス値「1」に対応するライン位置のセンサセルがアクティブにされ、且つ基本制御信号が制御対象の各構成要素に供給されるので、アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理が実行される。
なお更に、カウントアップモードに移行した制御部1221aは、セレクタ回路1224aに対して、加算回路A1223aからの入力値をアドレスカウンタ1225aに出力するように指示信号を出力する。一方、加算回路A1223aは、アドレスカウンタ1225aから「1」が入力されるため、この「1」にステップ値「1」を加算し、該加算結果「2」をセレクタ回路1224aに出力する。
従って、次のカウンタ更新クロックの立上がりエッジのタイミングで、セレクタ回路1224aからは加算回路A1223aから入力された「2」が、アドレスカウンタ1225aに出力される。これにより、アドレスカウンタ1225aからは「2」がアドレス選択回路123及び加算回路A1223aに出力される。
このように、アドレスカウンタ1225aの出力値に「ステップ値=1」が加算されて、その加算結果が、アドレスカウンタ1225aに出力され、且つアドレス選択回路123へと出力されることが順次行われる。
このように、アドレスカウンタ1225aの出力値に「ステップ値=1」が加算されて、その加算結果が、アドレスカウンタ1225aに出力され、且つアドレス選択回路123へと出力されることが順次行われる。
加算結果のアドレス値がアドレス選択回路123に入力されると、分割期間Aの間は、このアドレス値がアドレスデコード部124に出力され、アドレス値に対応するライン位置のセンサセルがアクティブにされる。そして、分割期間Aの間に、このアクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理が実行される。
上記カウントアップ動作が行われている一方で、加算回路B1226aでは、「スタートライン値=1」と「ライン幅値=16」とが加算され、この加算結果「17」が比較回路B1227aに出力される。
上記カウントアップ動作が行われている一方で、加算回路B1226aでは、「スタートライン値=1」と「ライン幅値=16」とが加算され、この加算結果「17」が比較回路B1227aに出力される。
比較回路B1227aでは、加算回路B1226aの加算結果「17」と加算回路A1223aの加算結果とを比較し、「加算結果A≧加算結果B」を検出すると、そのことを通知する信号を制御部1221aに出力する。つまり、アドレスカウンタ1225aのカウント値が「16」になった時点で、加算回路A1223aの加算結果Aが「17」となるので、これにより「17≧加算結果B(=17)」となり条件を満足するのでこれを検出し、通知信号を制御部1221aに出力する。
制御部1221aは、上記通知を受けると、加算回路A1223aに対して「加算禁止」の指示信号を出力すると共に、図5(c)に示すように、Lレベルの第1AC有効制御信号をACマスク信号発生回路134に出力する。そして、これらの信号の出力と同時に、「スタート待ち」状態へと移行する。このとき、アドレスカウンタ1225aのカウント値は「17」に更新されている。
ACマスク信号発生回路134においては、制御部1221aからLレベルの第1AC有効制御信号が入力されるので、この期間は、Lレベルの第1ACマスク信号をアドレス選択回路123及び実効制御信号発生回路135にそれぞれ出力する。
従って、第1AC有効制御信号がLレベルの期間においては、カウント値「17」に対応するライン位置のセンサセルはアクティブにされず、更に、実効制御信号発生回路135からのLレベルの実効制御信号が制御対象の各構成要素に供給されるため、上記各処理は実行されない。
従って、第1AC有効制御信号がLレベルの期間においては、カウント値「17」に対応するライン位置のセンサセルはアクティブにされず、更に、実効制御信号発生回路135からのLレベルの実効制御信号が制御対象の各構成要素に供給されるため、上記各処理は実行されない。
加算回路A1223aは、制御部1221aから「加算禁止」の指示を受けているので、加算回路Aの出力値として、アドレスカウンタ1225aの出力値である「17」を出力し続ける。これにより、図5(c)に示すように、基準カウンタ121のカウント値が17〜0の間は、アドレスカウンタ1225aのカウント値は「17」(無効な値)のままとなる。
そして、再び比較回路A1220aにおいてオフセット値と基準カウンタ121のカウント値との一致が検出されると、制御部1221aは、「カウントアップモード」へと移行し、これと同時に、ACマスク信号発生回路134へのHレベルのAC有効制御信号の出力及び加算回路A1223aへの「加算禁止」の解除信号の出力を行う。
システムコントローラから動作停止の指示を受けるまでは、上記同様の動作を繰り返し実行する。ここで、基準カウンタ121の更新タイミングと、各アドレスカウンタの更新タイミングとは同じとなっている。
システムコントローラから動作停止の指示を受けるまでは、上記同様の動作を繰り返し実行する。ここで、基準カウンタ121の更新タイミングと、各アドレスカウンタの更新タイミングとは同じとなっている。
従って、図5(c)中のLOAD0に示すように、水平走査期間毎に、初期値「1」からカウント幅値(最大カウント値)「16」まで1ずつカウントアップしていくアドレス値がアドレス選択回路123に順次出力される。更に、LOAD0のカウント値が「1」〜「16」の期間は、制御部1221aからHレベルの第1AC有効制御信号が出力されるので、第1AC割当信号がHレベルの間(分割期間Aの間)は、第1ACマスク信号はHレベルとなり、これにより、アドレスデコード部124において、アドレス値「1」〜「16」に対応するライン位置のセンサセルが各水平走査期間の分割期間Aにおいて順次アクティブにされ、図6及び図7に示すように、該アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理の各処理が順次実行される。
一方、カウント値「17」の期間(無効期間)は、制御部1221aからLレベルの第1AC有効制御信号が出力されるので、第1ACマスク信号はLレベルとなり、このLレベルの期間は、分割期間Aにおいてアドレス値「17」に対応するライン位置のセンサセルは非アクティブとなり、更に、Lレベルの実効制御信号が各構成要素に供給されるので、該センサセルに対する各処理は実行されない。
一方、基準カウンタ121が、初期値「0」からカウンタ更新クロックに応じて1ずつカウントアップしていき、そのカウント値が「1」になると、選択ラインアドレス生成回路122bのオフセット値「1」と一致するため、スタートライン値「1」がアドレスカウンタ1225bに初期値として設定される。
このとき、制御部1221bは、比較回路A1220bからの一致検出の通知を受けると、現在「スタート待ち」の状態にあるため、次のカウンタ更新クロックの立上がりエッジのタイミングで「カウントアップモード」に移行すると共に、図5(c)に示すように、Hレベルの第2AC有効制御信号をACマスク信号発生回路134に出力する。
このとき、制御部1221bは、比較回路A1220bからの一致検出の通知を受けると、現在「スタート待ち」の状態にあるため、次のカウンタ更新クロックの立上がりエッジのタイミングで「カウントアップモード」に移行すると共に、図5(c)に示すように、Hレベルの第2AC有効制御信号をACマスク信号発生回路134に出力する。
ACマスク信号発生回路134では、AND回路によって、第2AC割当信号と第2AC有効制御信号との論理積演算が行われ、この論理積結果の信号が第2ACマスク信号としてアドレス選択回路123及び実効制御信号発生回路135にそれぞれ出力される。第2AC割当信号は、分割期間Bの間だけHレベルとなるので、第2AC有効制御信号がHレベルのときは、第2ACマスク信号も分割期間Bの間だけHレベルとなる信号になる。
また、実効制御信号発生回路135では、AND回路によって、基本制御信号発生回路133から受信した基本制御信号と、第2ACマスク信号との論理積演算が行われ、この論理積結果の信号が実効制御信号として制御対象の各構成要素に供給される。つまり、第2AC有効制御信号がHレベルのときに、分割期間Bの期間は第2ACマスク信号がHレベルの信号となるので、基本制御信号発生回路133からの基本制御信号がそのまま実効制御信号として制御対象の各構成要素に供給される。
更に、制御部1221bは、初期値生成回路1222bに対して、セレクタ回路1224bに「スタートライン値=1」を出力するように指示信号を出力すると共に、セレクタ回路1224bに対して、初期値生成回路1222bからの入力値(=1)をアドレスカウンタ1225bに出力するように指示信号を出力する。これにより、アドレスカウンタ1225bには初期値「1」が設定される。そして、この設定値「1」がアドレス選択回路123及び加算回路A1223bに出力される。
アドレス選択回路123は、分割期間Bの間は、第2ACマスク信号がHレベルとなるので、その間だけ、カウント値「1」をアドレスデコード部124に出力する。
これにより、アドレス値「1」に対応するライン位置のセンサセルがアクティブにされ、且つ基本制御信号が制御対象の各構成要素の構成要素に供給されるので、アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理が実行される。
これにより、アドレス値「1」に対応するライン位置のセンサセルがアクティブにされ、且つ基本制御信号が制御対象の各構成要素の構成要素に供給されるので、アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理が実行される。
なお更に、カウントアップモードに移行した制御部1221bは、セレクタ回路1224bに対して、加算回路A1223bからの入力値をアドレスカウンタ1225bに出力するように指示信号を出力する。一方、加算回路A1223bは、アドレスカウンタ1225bから「1」が入力されるため、この「1」にステップ幅値「1」を加算し、該加算結果「2」をセレクタ回路1224bに出力する。
従って、次のカウンタ更新クロックの立上がりエッジのタイミングで、セレクタ回路1224bからは加算回路A1223bから入力された「2」が、アドレスカウンタ1225bに出力される。これにより、アドレスカウンタ1225bからは「2」がアドレス選択回路123及び加算回路A1223bに出力される。
この場合も、図5(c)に示すように、第2AC有効制御信号がHレベルとなり、分割期間Bの間は第2ACマスク信号がHレベルとなるので、分割期間Bにおいて、アドレス「2」に対応するライン位置のセンサセルがアクティブにされ、且つ実効制御信号として基本制御信号が制御対象の各構成要素に供給される。従って、アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理が実行される。
この場合も、図5(c)に示すように、第2AC有効制御信号がHレベルとなり、分割期間Bの間は第2ACマスク信号がHレベルとなるので、分割期間Bにおいて、アドレス「2」に対応するライン位置のセンサセルがアクティブにされ、且つ実効制御信号として基本制御信号が制御対象の各構成要素に供給される。従って、アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理が実行される。
このように、アドレスカウンタ1225bの出力値に「ステップ値=1」が加算されて、その加算結果が、アドレスカウンタ1225bに出力され、且つアドレス選択回路123へと出力される動作が順次行われる。
上記カウントアップ動作が行われている一方で、加算回路B1226bでは、「スタートライン値=1」と「ライン幅値=3」とが加算され、この加算結果「4」が比較回路B1227bに出力される。
上記カウントアップ動作が行われている一方で、加算回路B1226bでは、「スタートライン値=1」と「ライン幅値=3」とが加算され、この加算結果「4」が比較回路B1227bに出力される。
比較回路B1227bでは、加算回路B1226bの加算結果「4」と加算回路A1223bの加算結果とを比較し、「加算結果A≧加算結果B」を検出すると、そのことを通知する信号を制御部1221bに出力する。つまり、アドレスカウンタ1225bのカウント値が「3」になった時点で、加算回路A1223bの加算結果Aが「4」となるので、これにより「4≧加算結果B(=4)」となり条件を満足するのでこれを検出し、通知信号を制御部1221bに通知する。
制御部1221bは、繰り返しモードが設定されているため、上記通知を受けると、カウンタ更新クロックの立上がりエッジのタイミングでレジスタ11に記憶されたウェイト値を参照し、ここでは、「ウェイト値=1」となっているので、直ちにACマスク信号発生回路134にLレベルの第2AC有効制御信号を出力する。
これにより、ACマスク信号発生回路134では、Lレベルの第2ACマスク信号が生成され、これがアドレス選択回路123及び実効制御信号発生回路135とにそれぞれ出力される。図5(c)に示すように、第2AC有効制御信号は、1水平走査期間(ウェイト期間)の間、Lレベルとなるので、第2ACマスク信号も1水平走査期間の間、Lレベルとなる。
これにより、ACマスク信号発生回路134では、Lレベルの第2ACマスク信号が生成され、これがアドレス選択回路123及び実効制御信号発生回路135とにそれぞれ出力される。図5(c)に示すように、第2AC有効制御信号は、1水平走査期間(ウェイト期間)の間、Lレベルとなるので、第2ACマスク信号も1水平走査期間の間、Lレベルとなる。
また、ウェイト値は「1」であるため、引き続き、次のカウンタ更新クロックの立上がりエッジのタイミングで、初期値生成回路1222b及びセレクタ回路1224bを制御して、スタートライン値「1」をアドレスカウンタ1225bに設定する。これと同時に、ACマスク信号発生回路134にHレベルの有効制御信号を出力する。
上記の処理を繰り返し行うことで、アドレスカウンタ1225bの出力値は、「1→2→3→4→1→2→3→4→・・・」とカウント動作を連続で繰り返す。但し、カウント値「4」のときはウェイト期間となり、この期間の選択ラインアドレスは無効となる。
上記の処理を繰り返し行うことで、アドレスカウンタ1225bの出力値は、「1→2→3→4→1→2→3→4→・・・」とカウント動作を連続で繰り返す。但し、カウント値「4」のときはウェイト期間となり、この期間の選択ラインアドレスは無効となる。
従って、図5(c)中のLOAD1に示すように、水平走査期間毎に、初期値「1」からカウント幅値(最大カウント値)「3」まで1ずつカウントアップしていくアドレス値がアドレス選択回路123に順次出力される。更に、「1」〜「3」までのカウントアップ動作が終了すると、ウェイトを1クロック分挟み、再び、初期値「1」〜最大カウント値「3」までカウントアップしていく動作が繰り返し行われるため、ウェイトを1クロック分挟みながら「1」〜「3」までのカウントアップされるアドレス値が連続して繰り返しアドレス選択回路123に出力される。
更に、LOAD1のカウント値が「1」〜「3」の期間は、制御部1221bからHレベルの第2AC有効制御信号が出力されるので、第2AC割当信号がHレベルの間(分割期間Bの間)は、第2ACマスク信号はHレベルとなり、これにより、アドレスデコード部124において、アドレス値「1」〜「3」に対応するライン位置のセンサセルが各水平走査期間の分割期間Bにおいて順次アクティブにされ、該アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理の各処理が順次実行される。
一方、図6に示すように、カウント値「4」の期間(ウェイト期間)は、制御部1221bからLレベルの第2AC有効制御信号が出力されるので、第2ACマスク信号はLレベルとなり、このLレベルの期間は、アドレス値「4」に対応するライン位置のセンサセルは非アクティブとなり、更に、Lレベルの実効制御信号が各構成要素に供給されるので、該センサセルに対する上記各処理は実行されない。
また、基準カウンタ121のカウント値が「4」になると、選択ラインアドレス生成回路122cのオフセット値「4」と一致するため、スタートライン値「4」がアドレスカウンタ1225cに初期値として設定される。選択ラインアドレス生成回路122cのステップ幅は「1」であるため、アドレスカウンタ1225cは、初期値「4」から最大カウント値「16」(初期値4+カウント幅値13−1)まで1ずつカウントアップしていく(図5(c)中のLOAD2)。なお、オフセット値及び初期値が異なるだけで、選択ラインアドレス生成回路122cに対するタイミング制御部13の動作は、上記選択ラインアドレス生成回路122aと同様となる。
つまり、図5(c)に示すように、LOAD2のカウント値が「4」〜「16」の期間は、制御部1221cからHレベルの第3AC有効制御信号が出力されるので、第3AC割当信号がHレベルの間(分割期間Cの間)は、第3ACマスク信号はHレベルとなり、これにより、アドレスデコード部124において、アドレス値「4」〜「16」に対応するライン位置のセンサセルが各水平走査期間の分割期間Cにおいて順次アクティブにされ、図6及び図7に示すように、該アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理の各処理が順次実行される。
一方、図5(c)に示すように、カウント値「17」の期間(無効期間)は、制御部1221cからLレベルの第3AC有効制御信号が出力されるので、第3ACマスク信号はLレベルとなり、このLレベルの期間は、分割期間Cにおいてアドレス値「17」に対応するライン位置のセンサセルは非アクティブとなり、更に、Lレベルの実効制御信号が各構成要素に供給されるので、該センサセルに対する上記各処理は実行されない。
また、基準カウンタ121のカウント値が「10」になると、選択ラインアドレス生成回路122dのオフセット値「10」と一致するため、スタートライン値「4」がアドレスカウンタ1225dに初期値として設定される。選択ラインアドレス生成回路122dのステップ幅は「1」であるため、アドレスカウンタ1225dは、初期値「4」からカウント幅値(最大カウント値)「16」まで1ずつカウントアップしていく(図5(c)中のLOAD3)。なお、オフセット値が異なるだけで、選択ラインアドレス生成回路122dに対するタイミング制御部13の動作は、上記選択ラインアドレス生成回路122cと同様となる。
つまり、図5(c)に示すように、LOAD3のカウント値が「4」〜「16」の期間は、制御部1221dからHレベルの第4AC有効制御信号が出力されるので、第4AC割当信号がHレベルの間(分割期間Dの間)は、第4ACマスク信号はHレベルとなり、これにより、アドレスデコード部124において、アドレス値「4」〜「16」に対応するライン位置のセンサセルが各水平走査期間の分割期間Dにおいて順次アクティブにされ、図6及び図7に示すように、該アクティブにされたセンサセルに対して読出処理、A/D変換処理及びリセット処理の各処理が順次実行される。
一方、図5(c)に示すように、カウント値「17」の期間(無効期間)は、制御部1221dからLレベルの第4AC有効制御信号が出力されるので、第4ACマスク信号はLレベルとなり、このLレベルの期間は、分割期間Dにおいてアドレス値「17」に対応するライン位置のセンサセルは非アクティブとなり、更に、Lレベルの実効制御信号が各構成要素に供給されるので、該センサセルに対する上記各処理は実行されない。
以上、本実施の形態の撮像素子100は、選択ラインアドレス生成回路を、蓄積電荷の読み出し処理及びリセット処理の時分割数分設け、それぞれの動作を独立で制御できる構成としたので、センサセルアレイ15の一部のセンサセルから高速で繰り返し電荷を読み出したり、任意の行数を飛び越しながら電荷を読み出したり、インターレース読み出しを行わせたりなど様々な読出処理を実行させることができる。
更に、各選択ラインアドレス生成回路を独立に制御できるので、一部の選択ラインアドレス生成回路だけを停止、設定変更、稼動を行うことができ、これにより、通常の露光画像を出力し続けながら、状況に応じた撮像画像を切り替えて出力することも実現できる。
また、複数の選択ラインアドレス生成回路(122a〜122d)の出力値を、アドレス選択回路123によって時分割で選択し、該選択した出力値を1つのアドレスデコード部124に出力する構成としたので、回路構成をシンプルにすることができる。
また、複数の選択ラインアドレス生成回路(122a〜122d)の出力値を、アドレス選択回路123によって時分割で選択し、該選択した出力値を1つのアドレスデコード部124に出力する構成としたので、回路構成をシンプルにすることができる。
更に、基本制御信号発生回路133において、各分割期間において実行される処理の基本制御信号を生成し、該生成した基本制御信号を、分割期間毎に順次出力する構成としたので、時分割数が増加しても、回路を増加させずに済むので、各分割期間に対してそれぞれ基本制御信号発生回路を設ける構成と比較して、回路構成をシンプルにすることができる。
また、選択ラインアドレス生成回路122a〜122dにおいて、各水平走査期間における各回路122a〜122dが有効か無効かを示す第1AC有効制御信号を発生し、AC割当信号発生回路132において、各分割期間に対する選択ラインアドレス回路の割当の有無を示す第1〜第4AC割当信号を発生し、これらの信号から、各選択ラインアドレス生成回路で生成したアドレスのラインに対する蓄積電荷の読み出しに係る処理の有効及び無効を示す第1〜第4ACマスク信号を生成するようにした。そして、該第1〜第4ACマスク信号と基本制御信号とから、処理が有効な期間だけ基本制御信号と同じ信号が制御対象の各構成要素に供給されるように実効制御信号を生成して、これを各構成要素に供給するようにした。
つまり、第1〜第4ACマスク信号によって、各分割期間における制御対象への基本制御信号の供給の有無を制御することができるので、例えば、各分割期間のうち、一時的に処理を停止したい期間(例えば、上記無効期間や上記ウェイト期間など)があった場合に、その期間に対しては、無効を示す(例えばLレベルの)実効制御信号を出力することで、処理の実行を停止することができる。つまり、基本制御信号発生回路133側で何ら制御をすることなく、処理の実行と停止を簡易に制御することができる。従って、簡易な回路構成を追加することで、複雑な制御処理を実行することができる。
上記実施の形態において、センサセルアレイ15は、形態1又は10に記載の光電変換部に対応し、読出・リセットラインアドレス生成部12は、形態1、2及び10のいずれか1に記載のアドレス生成手段に対応し、アドレスデコード部124は、形態1又は10に記載のアドレスデコード手段に対応し、レジスタ11は、形態5に記載の制御情報取得手段に対応し、ACマスク信号発生回路134は、形態1、2、3及び10のいずれか1に記載の期間判定信号発生手段に対応し、基本制御信号発生回路133は、形態1、2、3及び10のいずれか1に記載の制御信号発生手段に対応し、駆動パルス発生器14及び水平転送部16は、形態1、4及び10のいずれか1に記載の処理実行手段に対応し、実効制御信号発生回路135は、形態1又は4に記載の供給制御手段に対応し、AC割当信号発生回路132は、形態2又は3に記載のアドレスカウンタ割当信号発生手段に対応し、制御部1221におけるAC有効制御信号の生成及び出力処理は、形態2又は3に記載のアドレスカウンタ有効制御信号発生手段に対応する。
また、上記実施の形態において、制御データは、形態5、6、7及び9のいずれか1に記載の制御情報に対応し、比較回路A1220、制御部1221、加算回路B1226及び比較回路B1227は、形態2及び5乃至9のいずれか1に記載の動作制御部に対応し、初期値生成回路1222、加算回路A1223、セレクタ回路1224及びアドレスカウンタ1225は、形態2、3及び5乃至9のいずれか1に記載のアドレスカウンタに対応し、アドレス選択回路123は、形態2に記載の選択回路に対応し、基準カウンタ121は、形態6に記載の基準カウンタに対応する。
なお、上記実施の形態においては、読出・リセットラインアドレス生成部12を、ハードウェアで構成したが、これに限らず、例えば、比較回路A1220、制御部1221、加算回路B1226及び比較回路B1227によって構成されるアドレスのカウンタ動作を制御する回路機能などをソフトウェアで実現する構成としてもよい。
また、上記実施の形態においては、タイミング制御部13を、ハードウェアで構成したが、これに限らず、例えば、実効制御信号発生回路135などの構成要素の一部をソフトウェアで実現する構成としてもよい。
また、上記実施の形態においては、タイミング制御部13を、ハードウェアで構成したが、これに限らず、例えば、実効制御信号発生回路135などの構成要素の一部をソフトウェアで実現する構成としてもよい。
また、上記実施の形態においては、撮像素子100の動作を、通常モード、繰り返しモード、初期値加算モードのみについて説明したが、これらの動作のみに限定されるものではなく、制御の仕方によって、他の様々な動作を行わせることも可能である。
100…撮像素子、10…通信部、11…レジスタ、12…読出・リセットラインアドレス生成部、13…タイミング制御部、14…駆動パルス発生器、15…センサセルアレイ、16…水平転送部、16a…画素信号読出回路、16b…A/Dコンバータ、120…カウンタ更新クロック生成部、121…基準カウンタ、122…選択ラインアドレス生成部、122a〜122d…選択ラインアドレス生成回路、123…アドレス選択回路、124…アドレスデコード部、130…同期信号発生回路、131…水平基準カウンタ(HBC)、132…AC割当信号発生回路、133…基本制御信号発生回路、134…ACマスク信号発生回路、135…実効制御信号発生回路、1220…比較回路A、1221…制御部、1222…初期値生成回路、1223…加算回路A、1224…セレクタ回路、1225…アドレスカウンタ、1226…加算回路B、1227…比較回路B
Claims (10)
- 受光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリックス状に配列された構成の光電変換部を備え、該光電変換部の前記光電変換素子の形成する複数のラインにおける所定のラインに対して、各水平走査期間において時分割で複数回の蓄積電荷の読み出しに係る処理を行う撮像素子であって、
前記各水平走査期間を時分割してなる複数の分割期間の各分割期間に対応する処理対象の前記ラインの位置を示すアドレスを生成し、該生成したアドレスを前記分割期間毎に順次出力するアドレス生成手段と、
前記アドレス生成手段から順次出力される前記アドレスに対応するライン位置の前記光電変換素子を各前記分割期間においてアクティブな状態にするアドレスデコード手段と、
前記各分割期間に対する前記処理の有効及び無効を示す期間判定信号を生成し、該生成した期間判定信号を前記分割期間毎に順次出力する期間判定信号発生手段と、
前記複数の分割期間に対する前記各分割期間において前記処理を実行するための制御信号を生成し、該生成した制御信号を前記分割期間毎に順次出力する制御信号発生手段と、
前記制御信号に基づき、前記アドレスデコード手段でアクティブにされた前記光電変換素子のラインに対して前記処理を実行する処理実行手段と、
前記期間判定信号に基づき、前記制御信号発生手段から順次出力される前記制御信号に対して、前記分割期間が有効なときは前記制御信号が前記処理実行手段に供給されるようにし、前記分割期間が無効なときは前記制御信号が前記処理実行手段に供給されないようにする供給制御手段と、を備えることを特徴とする撮像素子。 - 前記アドレス生成手段は、前記時分割数と少なくとも同数のアドレスカウンタと、前記各アドレスカウンタの動作を独立に制御する動作制御部と、前記各アドレスカウンタを時分割で順次選択し、該選択したアドレスカウンタのカウント値を前記ラインの位置を示すアドレスとして出力するアドレス選択回路とを含んで構成される手段であり、
前記各水平走査期間における前記各アドレスカウンタの有効及び無効の状態を示すアドレスカウンタ有効制御信号を生成し、該生成したアドレスカウンタ有効制御信号を出力するアドレスカウンタ有効制御信号発生手段と、
前記各分割期間に対する前記各アドレスカウンタの割り当ての有無の状態を示すアドレスカウンタ割当信号を生成し、該生成したアドレスカウンタ割当信号を出力するアドレスカウンタ割当信号発生手段と、を備え、
前記期間判定信号発生手段は、前記アドレスカウンタ有効制御信号が有効状態を示し、且つ前記アドレスカウンタ割当信号が割り当て有りを示す状態のときに、前記処理の有効を示す前記期間判定信号を生成し、この組み合わせ以外の状態のときに、前記処理の無効を示す前記期間判定信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 前記アドレスカウンタ有効制御信号発生手段は、前記有効及び無効の状態をハイレベル及びローレベルの2種類の信号状態で示す前記アドレスカウンタ有効制御信号を生成し、
前記アドレスカウンタ割当信号発生手段は、前記割り当ての有無の状態をハイレベル及びローレベルの2種類の信号状態で示す前記アドレスカウンタ割当信号を生成し、
前記期間判定信号発生手段は、前記アドレスカウンタ有効制御信号と前記アドレスカウンタ割当信号との論理積を演算する第1の論理積演算部を含み、該第1の論理積演算部の演算結果を示す信号に基づき前記期間判定信号を生成することを特徴とする請求項2に記載の撮像素子。 - 前記供給制御手段は、前記制御信号と前記期間判定信号との論理積を演算する第2の論理積演算部を含み、該第2の論理積演算部の演算結果を示す信号を前記処理実行手段に供給するようになっていることを特徴とする請求項3に記載の撮像素子。
- 前記各アドレスカウンタを制御するための制御情報を取得する制御情報取得手段を備え、
前記動作制御部は、前記制御情報取得手段で取得した制御情報に基づき、前記各アドレスカウンタを独立に制御することを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載のアドレス生成装置。 - 水平同期信号に基づき生成されたカウンタ更新クロックに基づきカウント動作を行う基準カウンタを備え、
前記制御情報は、前記各アドレスカウンタのオフセット値を含み、
前記動作制御部は、前記オフセット値と前記基準カウンタのカウント値とが一致したときに、該一致のタイミングをトリガとして、前記各アドレスカウンタにカウント動作を開始させることを特徴とする請求項5に記載の撮像素子。 - 前記制御情報は、前記各アドレスカウンタのステップ幅値、スタートライン値及びライン幅値を含み、
前記動作制御部は、前記ステップ幅値に基づき、前記各アドレスカウンタのカウント動作時のステップ幅を設定すると共に、前記各アドレスカウンタに、前記設定したステップ幅でカウントをさせ、前記スタートライン値に基づき、前記各アドレスカウンタの初期値を設定すると共に、前記各アドレスカウンタのカウントを、前記設定した初期値から開始させ、前記ライン幅値に基づき、前記各アドレスカウンタの最大カウント値を設定すると共に、前記各アドレスカウンタに、前記設定した初期値から前記設定した最大カウント値までの範囲内でカウント動作を行わせることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の撮像素子。 - 前記アドレスカウンタに、前記初期値から前記最大カウント値までの範囲内で行われるカウント動作を連続で繰り返し行わせる繰り返しモードが設定可能となっており、
前記動作制御部は、前記繰り返しモードが設定された前記アドレスカウンタに対して、前記設定した初期値から前記設定した最大カウント値までの範囲内で行われるカウント動作を連続で繰り返し行わせることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の撮像素子。 - 前記制御情報は、前記各アドレスカウンタのウェイト値を含み、
前記動作制御部は、前記ウェイト値に基づき、前記各アドレスカウンタのウェイト用のカウント数であるウェイトカウント数を設定し、前記繰り返しモードが設定された前記アドレスカウンタにおいて、前記繰り返し行われるカウント動作の各回の動作が終了する毎に、該アドレスカウンタに、前記設定したウェイトカウント数をカウントさせると共に、該ウェイトカウント数をカウントしている間は、該カウント値を無効とする信号を前記アドレスデコード手段に出力することを特徴とする請求項8に記載の撮像素子。 - 受光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリックス状に配列された構成の光電変換部を備え、該光電変換部の前記光電変換素子の形成する複数のラインにおける所定のラインに対して、各水平走査期間において時分割で複数回の蓄積電荷の読み出しに係る処理を行う撮像素子であって、
前記各水平走査期間を時分割してなる複数の分割期間の各分割期間に対応する処理対象の前記ラインの位置を示すアドレスを生成し、該生成したアドレスを前記分割期間毎に順次出力するアドレス生成手段と、
前記アドレス生成手段から順次出力される前記アドレスに対応するライン位置の前記光電変換素子を各前記分割期間においてアクティブな状態にするアドレスデコード手段と、
前記各分割期間に対する前記処理の有効及び無効を示す期間判定信号を生成し、該生成した期間判定信号を前記分割期間毎に順次出力する期間判定信号発生手段と、
前記複数の分割期間に対する前記各分割期間において前記処理を実行するための制御信号を生成し、該生成した制御信号を前記分割期間毎に順次出力する制御信号発生手段と、
前記制御信号発生手段から出力された制御信号に基づき、前記アドレスデコード手段でアクティブにされた前記光電変換素子のラインに対して前記処理を実行する処理実行手段と、を備えることを特徴とする撮像素子。
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