JP2013531420A - Cmos画像センサー及びそのタイミング制御方法並びに露光方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前記CMOS画像センサーは、若干の画素行からなる画素アレイと、前記画素アレイを制御するための制御チップとを備え、前記制御チップは各画素行の1つの露光期間内に、前記画素行を露光時間内に露光させるよう制御し、その後、前記画素行に露光時間の後所定待ち時間を待たせてデータを出力するように制御する。本発明は、CMOS画像センサーの露光時間とデータ出力時間を分離させ、そのため、もっと柔軟にCMOS画像センサーの動作モードを制御でき、そして、本発明が提供する露光方法は、CMOS画像センサーにおけるサブアレイの各画素行を同期に露光させるように制御する方式を採用することにより、光源のフラッシュ時間が単一のサブアレイの露光時間と同じで、光源エネルギーの利用効率を向上させ、画像サンプリングのリアルタイムを確保する。
【選択図】図7
Description
ただし、S1、露光時間開始の際に、それぞれ高レベルパルスを送信してリセットトランジスタと電荷オーバーフロートランジスタをオンし、
S2、露光時間終了の際に、高レベルパルスを送信して電荷オーバーフロートランジスタをオンし、
S3、露光時間終了後、所定待ち時間が終了した際に、それぞれ高レベルパルスを送信して行選択トランジスタと該画像セルの所在する画素列の第一信号出力トランジスタをオンして、信号レベルをサンプリングし、
S4、高レベルパルスを送信してリセットトランジスタをオンし、
S5、それぞれ高レベルパルスを送信して行選択トランジスタと該画像セルの所在する画素列の第二信号出力トランジスタをオンして、基準レベルをサンプリングする。
前記制御チップによって前記画素行を露光時間内に露光させるように制御する露光ステップと、
前記制御チップによって前記画素行に露光時間の後所定待ち時間を待たせてから、データを出力するデータ出力ステップとを実行することを含む。
A0、前記CMOS画像センサーを数が同じである画素行からなる若干のサブアレイに区画するステップと、
A1、第一サブアレイを現在の露光サブアレイとするステップと、
A2、それぞれ第一光源状態と第二光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が同期に露光してデータを出力するように制御するステップと、
A3、現在の露光サブアレイが最後のサブアレイであるかどうかを判定し、判定結果が肯定であると終了し、否定であるとステップA4に移行するステップと、
A4、現在の露光サブアレイの次のサブアレイを現在の露光サブアレイとしてステップA2に移行するステップとを含む。
B0、前記CMOS画像センサーを数が同じである画素行からなる若干のサブアレイに区画するステップと、
B1、第一サブアレイを現在の露光サブアレイとするステップと、
B2、第一光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第一回同期露光を行なうように制御し、その後、まず現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータを第一フレームバッファーに出力し、現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータを第一フレームバッファーに出力するステップと、
B3、前記現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータの出力が完了した際に、現在の露光サブアレイが最後のサブアレイであるかどうかを判定し、判定結果が肯定であると終了し、否定でないと現在の露光サブアレイを半分のサブアレイの位置に相当する距離だけ下方へ移動するステップと、
B4、第二光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第二回同期露光を行なうように制御し、その後、まず現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータを第二フレームバッファーに出力し、現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータを第二フレームバッファーに出力するステップと、
B5、前記現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータの出力が完了した際に、現在の露光サブアレイを半分のサブアレイの位置に相当する距離だけ下方へ移動し、ステップB2に移行するステップとを含む。
B'0、前記CMOS画像センサーを数が同じである画素行からなる若干のサブアレイに区画するステップと、
B'1、最後のサブアレイを現在の露光サブアレイとするステップと、
B'2、第一光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第一回同期露光を行なうように制御し、その後、まず現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータを第一フレームバッファーに出力し、次に現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータを第一フレームバッファーに出力するステップと、
B'3、前記現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータの出力が完了した際、現在の露光サブアレイが第一のサブアレイであるかどうかを判定し、判定結果が肯定であると終了し、否定であると現在の露光サブアレイを半分のサブアレイの位置に相当する距離だけ上方へ移動するステップと、
B'4、第二光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第二回同期露光を行なうように制御し、その後、まず現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータを第二フレームバッファーに出力し、次に現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータを第二フレームバッファーに出力するステップと、
B'5、前記現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータの出力が完了した際に、現在の露光サブアレイを半分のサブアレイの位置に相当する距離だけ上方へ移動し、ステップB'2に移行するステップとを含む。
次に、ステップA'2において、それぞれ第一光源状態と第二光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が同期に露光してデータを出力するように制御する。第三実施例において、ステップA'2はさらに、第一光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第一回同期露光を行なうように制御し、且つ現在の露光サブアレイにおけるすべての画素行のデータの出力が完了するまでに、前記各画素行が順にデータを第一フレームバッファーに出力するように制御するステップA21と、第二光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第二回の同期露光を行なうように制御し、且つ現在の露光サブアレイにおけるすべての画素行のデータの出力が完了するまで、前記各画素行が順にデータを第二フレームバッファーに出力するように制御するステップA22とを含む。
Claims (13)
- 若干の画素行からなる画素アレイと、前記画素アレイを制御するための制御チップとを備えたCMOS画像センサーにおいて、前記制御チップは、各画素行の1つの露光期間内に、前記画素行を露光時間(T1)内に露光させるように制御し、その後、前記画素行に露光時間(T1)後の所定待ち時間(T2)を待たせてデータを出力するように制御することを特徴とするCMOS画像センサー。
- 前記若干画素行における各行は、数が同じな画像セルを備え、且つ各画像セルは光電池(B)とリセットトランジスタ(R)と電荷オーバーフロートランジスタ(T)と行選択トランジスタ(X)とソースフォロアー(FD)とを備え、且つ、各画像セルは、データを出力するように所在する画素列の第一信号出力トランジスタ(SH1)と第二信号出力トランジスタ(SH2)に接続され、前記制御チップは、各画素行の1つの露光期間内に下記S1−S5の制御信号を送信して、それぞれ前記画素行における各画像セルの対応素子を制御することを特徴とする請求項1に記載のCMOS画像センサー。ただし、
S1、露光時間(T1)開始の際に、それぞれ高レベルパルスを送信してリセットトランジスタ(R)と電荷オーバーフロートランジスタ(T)をオンし、
S2、露光時間(T1)終了の際に、高レベルパルスを送信して電荷オーバーフロートランジスタ(T)をオンし、
S3、露光時間(T1)終了後、所定待ち時間(T2)が終了した際に、それぞれ高レベルパルスを送信して行選択トランジスタ(X)と該画像セルの所在する画素列の第一信号出力トランジスタ(SH1)をオンし、信号レベルをサンプリングし、
S4、高レベルパルスを送信してリセットトランジスタ(R)をオンし、
S5、それぞれ高レベルパルスを送信して行選択トランジスタ(X)と該画像セルの所在する画素列の第二信号出力トランジスタ(SH2)をオンして、基準レベルをサンプリングする。 - 前記制御チップは、さらに前記画素アレイにおける少なくとも2つの画素行の露光時間(T1)を同期させるよう制御し、その後、前記制御チップは、前記少なくとも2つの画素行に露光終了後異なる所定待ち時間(T2)をそれぞれ待たせてデータの出力を始めるように制御し、前記少なくとも2つの画素行の所定待ち時間(T2)の差値は単一画素行がデータを出力することに必要な時間の以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のCMOS画像センサー。
- 前記制御チップは、さらに前記画素アレイにおけるすべての画素行の露光時間(T1)を同期させるよう制御し、その後、前記制御チップは、すべての画素行に露光終了後異なる所定待ち時間(T2)をそれぞれ待たせてデータの出力を始めるように制御し、且つ前記画素アレイにおける各画素行の所定待ち時間は順に逓増であり、逓増の差値は単一の画素行がデータを出力することに必要な時間の以上であることを特徴とする請求項3に記載のCMOS画像センサー。
- 若干の画素行からなる画素アレイと、前記画素アレイを制御するための制御チップとを備えたCMOS画像センサーのタイミング制御方法であって、各画素行の1つの露光期間内に、前記制御チップによって前記画素行を露光時間(T1)内に露光させるように制御する露光ステップと、前記制御チップによって前記画素行に露光時間(T1)の後、所定待ち時間(T2)を待たせてからデータを出力するデータ出力ステップとを実行することを含むことを特徴とするCMOS画像センサーのタイミング制御方法。
- 前記若干画素行における各行は、数が同じな画像セルを備え、且つ各画像セルは光電池(B)とリセットトランジスタ(R)と電荷オーバーフロートランジスタ(T)と行選択トランジスタ(X)とソースフォロアー(FD)とを備え、且つ各画像セルはデータを出力するように所在する画素列の第一信号出力トランジスタ(SH1)と第二信号出力トランジスタ(SH2)に接続され、前記露光ステップは、前記制御チップにより下記S1−S2の制御信号を送信してそれぞれ前記画素行における各画像セルの対応素子を制御することを含むことを特徴とする請求項5に記載のCMOS画像センサーのタイミング制御方法。ただし、
S1、露光時間(T1)開始の際に、それぞれ高レベルパルスを送信してリセットトランジスタ(R)と電荷オーバーフロートランジスタ(T)をオンし、
S2、露光時間(T1)終了の際に、高レベルパルスを送信して電荷オーバーフロートランジスタ(T)をオンする。 - 前記データ出力ステップは、前記制御チップにより下記S3−S5の制御信号を送信してそれぞれ前記画素行における各画像セルの対応素子を制御することを含むことを特徴とする請求項6に記載のCMOS画像センサーのタイミング制御方法。ただし、
S3、露光時間(T1)終了後、所定待ち時間(T2)が終了した際に、それぞれ高レベルパルスを送信して行選択トランジスタ(X)と該画像セルの所在する画素列の第一信号出力トランジスタ(SH1)をオンして、信号レベルをサンプリングし、
S4、高レベルパルスを送信してリセットトランジスタ(R)をオンし、
S5、それぞれ高レベルパルスを送信して行選択トランジスタ(X)と該画像セルの所在する画素列の第二信号出力トランジスタ(SH2)をオンして、基準レベルをサンプリングする。 - 第一光源状態と第二光源状態でそれぞれ目標画像を撮影して第一フレームバッファーと第二フレームバッファーに出力して目標検出を行なうための、請求項1〜3のいずれかに記載のCMOS画像センサーの露光方法であって、
A0、前記CMOS画像センサーを数が同じである画素行からなる若干のサブアレイに区画するステップと、
A1、第一サブアレイを現在の露光サブアレイとするステップと、
A2、それぞれ第一光源状態と第二光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が同期に露光してデータを出力するように制御するステップと、
A3、現在の露光サブアレイが最後のサブアレイであるかどうかを判定し、判定結果が肯定であると終了し、否定であるとステップA4に移行するステップと、
A4、現在の露光サブアレイの次のサブアレイを現在の露光サブアレイとしてステップA2に移行するステップとを含むことを特徴とするCMOS画像センサーの露光方法。 - 前記ステップA2は、さらに以下の順で実行する、
A21、第一光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第一回同期露光を行なうように制御し、且つ、現在の露光サブアレイにおけるすべての画素行のデータの出力が完了するまでに、前記各画素行が順にデータを第一フレームバッファーに出力するように制御するステップと、
A22、第二光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第二回同期露光を行なうように制御し、且つ現在の露光サブアレイにおけるすべての画素行のデータの出力が完了するまでに、前記各画素行が順にデータを第二フレームバッファーに出力するように制御するステップとを含むことを特徴とする請求項8に記載のCMOS画像センサーの露光方法。 - 第一光源状態と第二光源状態でそれぞれ目標画像を撮影して第一フレームバッファーと第二フレームバッファーに出力して目標検出を行なうための、請求項1〜3のいずれかに記載のCMOS画像センサーの露光方法であって、
B0、前記CMOS画像センサーを数が同じである画素行からなる若干のサブアレイに区画するステップと、
B1、第一サブアレイを現在の露光サブアレイとするステップと、
B2、第一光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第一回同期露光を行なうように制御し、その後、まず現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータを第一フレームバッファーに出力し、次に、現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータを第一フレームバッファーに出力するステップと、
B3、前記現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータの出力が完了した際に、現在の露光サブアレイが最後のサブアレイであるかどうかを判定し、判定結果が肯定であると終了し、否定であると現在の露光サブアレイを半分のサブアレイの位置に相当する距離だけ下方へ移動するステップと、
B4、第二光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第二回同期露光を行なうように制御し、その後、まず現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータを第二フレームバッファーに出力し、次に、現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータを第二フレームバッファーに出力するステップと、
B5、前記現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータの出力が完了した際に、現在の露光サブアレイを半分のサブアレイの位置に相当する距離だけ下方へ移動し、ステップB2に移行するステップとを含むことを特徴とするCMOS画像センサーの露光方法。 - 前記ステップB2は、第一回同期露光を行なった後、下から上へ順に現在の露光サブアレイにおける各画素行のデータを第一フレームバッファーに出力することを含み、
前記ステップB4は、第二次同期露光を行なった後、下から上へ順に現在の露光サブアレイにおける各画素行のデータを第二フレームバッファーに出力することを含むことを特徴とする請求項10に記載のCMOS画像センサーの露光方法。 - 第一光源状態と第二光源状態でそれぞれ目標画像を撮影して第一フレームバッファーと第二フレームバッファーに出力して目標検出を行なうための、請求項1〜3のいずれかに記載のCMOS画像センサーの露光方法であって、
B'0、前記CMOS画像センサーを数が同じである画素行からなる若干のサブアレイに区画するステップと、
B'1、最後のサブアレイを現在の露光サブアレイとするステップと、
B'2、第一光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第一回同期露光を行なうように制御し、その後、まず現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータを第一フレームバッファーに出力し、次に現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータを第一フレームバッファーに出力するステップと、
B'3、前記現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータの出力が完了した際に、現在の露光サブアレイが第一のサブアレイであるかどうかを判定し、判定結果は肯定であると終了し、否定であると現在の露光サブアレイを半分のサブアレイの位置に相当する距離だけ上方へ移動するステップと、
B'4、第二光源状態で、現在の露光サブアレイにおける各画素行が第二回同期露光を行なうように制御し、その後、まず現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータを第二フレームバッファーに出力し、次に現在の露光サブアレイにおける下半分の画素行のデータを第二フレームバッファーに出力するステップと、
B'5、前記現在の露光サブアレイにおける上半分の画素行のデータの出力が完了した際に、現在の露光サブアレイを半分のサブアレイの位置に相当する距離だけ上方へ移動し、ステップB'2に移行するステップとを含むことを特徴とするCMOS画像センサーの露光方法。 - 前記ステップB'2は、第一回同期露光を行なった後、上から下へ順に現在の露光サブアレイにおける各画素行のデータを第一フレームバッファーに出力することを含み、
前記ステップB'4は、第二次同期露光を行なった後、上から下へ順に現在の露光サブアレイにおける各画素行のデータを第二フレームバッファーに出力することを含むことを特徴とする請求項12に記載のCMOS画像センサーの露光方法。
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